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Qu'est-ce qu'un joint universel sur une voiture ? Le guide ultime des joints en U
Réponse directe
A joint universel , ou Joint en U , est la petite charnière en forme de X qui relie les sections de l'arbre de transmission d'une voiture, lui permettant de fléchir et de continuer à faire tourner la puissance vers les roues même lorsque la suspension monte et descend sur les bosses. Sans cela, un arbre de transmission rigide se gripperait, vibrerait ou se casserait au moment où la route n'était pas parfaitement plate. La plupart des véhicules à roues arrière, à quatre roues et à traction intégrale dépendent de deux joints universels par arbre de transmission , et ils durent généralement entre 60 000 et 150 000 miles avant que l'usure ne commence à produire les bruits sourds et les vibrations qui signalent le temps de remplacement.
Séparez le terme et vous obtenez une description assez littérale. « Universel » fait référence à la capacité du joint à transmettre la puissance de rotation dans n'importe quelle direction, pas seulement en ligne droite. La pièce elle-même est une croix en acier compacte – les ingénieurs l’appellent une croix ou une araignée – avec un capuchon à roulement à aiguilles monté sur chacun de ses quatre bras. Deux bras opposés se boulonnent dans le joug d'un arbre, les deux autres se boulonnent dans le joug de l'arbre adjacent, et l'ensemble pivote librement au centre. Ce pivot permet à deux arbres de continuer à tourner ensemble même lorsqu'ils ne sont pas parfaitement alignés.
Où se trouve le joint en U dans la transmission
Sur une voiture à propulsion arrière, l'arbre de transmission va de l'arrière de la transmission au différentiel arrière, et un joint en U se trouve à chaque extrémité - un juste derrière l'arbre de queue de la transmission, un juste devant le différentiel. Les camions à quatre roues motrices ajoutent un deuxième arbre de transmission relié au différentiel avant, avec sa propre paire de joints au niveau de la boîte de transfert et de l'essieu avant. Les voitures à traction avant ignorent complètement cet arrangement : comme le moteur et la boîte-pont sont déjà situés juste à côté des roues avant, il n'y a pas d'arbre de transmission long à fléchir, donc ces véhicules utilisent des joints homocinétiques à la place, qui résolvent un problème connexe mais distinct impliquant les angles de braquage plutôt que le débattement de la suspension.
| Disposition de la transmission | Type de joint utilisé | Pourquoi |
|---|---|---|
| Propulsion arrière | Joint en Us (2 par arbre de transmission) | L'arbre de transmission long doit fléchir avec le débattement de la suspension entre la transmission et l'essieu. |
| Quatre roues motrices / transmission intégrale | Joint en Us (2 par arbre de transmission, avant et arrière) | Deux arbres de transmission séparés, chacun nécessitant la même capacité de flexion |
| Traction avant | Joints homocinétiques | Les arbres d'essieu courts doivent également gérer des changements constants d'angle de braquage, que les joints universels gèrent mal |
Pourquoi chaque arbre de transmission utilise des joints universels par paires
Un seul joint universel travaillant selon un angle ne tourne pas à une vitesse parfaitement constante : il accélère et ralentit légèrement, deux fois à chaque tour complet, en raison de la géométrie de la croix pivotant à l'intérieur de deux chapes décalées. Aux angles faibles, cette variation est trop faible pour être ressentie, mais à mesure que l'angle augmente, elle devient une véritable vibration transmise directement à travers l'arbre de transmission. La solution est mécaniquement élégante : un deuxième joint en U à l'autre extrémité de l'arbre, installé selon un angle correspondant, introduit la même variation de vitesse en marche arrière. Les deux s'annulent et la puissance atteignant le différentiel finit par devenir douce et constante malgré le passage par deux joints qui ne le sont pas individuellement.
Un joint de cardan standard peut fonctionner à des angles allant jusqu'à environ 45 degrés, ce qui représente une portée supérieure à celle dont un arbre de transmission arrière a réellement besoin pendant le débattement normal de la suspension. Cette hauteur libre est intentionnelle : elle permet au joint de fonctionner confortablement dans la limite de ses capacités, même sur un camion levé ou un véhicule lourdement chargé, plutôt que juste à sa limite mécanique.
Qu'y a-t-il réellement à l'intérieur d'un joint en U
Sous la simple forme en X, chacun des quatre bras de la croix se trouve à l'intérieur d'un chapeau de roulement rempli de petits roulements à aiguilles, scellé avec un joint de graisse qui empêche les contaminants d'entrer et le lubrifiant d'entrer. Certains joints en U sont scellés à vie en usine sans aucun moyen d'ajouter plus de graisse ; d'autres incluent un raccord Zerk afin que la graisse puisse être pompée à intervalles d'entretien réguliers. Ce choix de conception unique (scellé ou graissable) finit par avoir plus d'importance que presque tout le reste quant à la durée de vie de la pièce.
- Joints universels scellés sont livrés pré-emballés avec de la graisse destinée à durer toute la durée de vie du joint. Ils ne nécessitent aucun entretien, ce qui en fait le choix standard pour les voitures particulières à conducteur quotidien, mais une fois que cette graisse interne se décompose, il n'y a aucun moyen de la reconstituer.
- Joints universels graissables avoir un raccord Zerk visible pour une lubrification périodique. Ils coûtent un peu plus cher et nécessitent une attention particulière lors de l'entretien de routine, mais avec un graissage constant, ils durent généralement plus longtemps que les joints scellés - c'est pourquoi ils sont la valeur par défaut sur les camions utilisés pour le remorquage ou les travaux hors route.
Signes qu'un joint en U s'use
La défaillance d'un joint de transmission est progressive presque à chaque fois, ce qui est en fait une bonne nouvelle : il existe une véritable fenêtre pour l'attraper avant qu'un joint ne se brise complètement et ne laisse tomber l'arbre de transmission, ce qui peut endommager la transmission ou l'échappement et, dans de rares cas, provoquer une perte de contrôle.
- Claquement lors du passage de la marche arrière à la marche arrière. Les roulements usés laissent la croix bouger légèrement avant de s'engager, produisant un bruit sourd dès que la puissance prend le dessus.
- Vibration qui s'aggrave à vitesse d'autoroute. Un joint avec du jeu dans ses roulements déséquilibre légèrement l’arbre de transmission, et ce déséquilibre s’accentue à mesure que la vitesse de rotation augmente.
- Un grincement ou un clic qui devient plus fort avec la vitesse. Cela indique généralement un joint sec et sous-lubrifié broyant du métal contre du métal, en particulier dans les joints scellés dont la graisse d'usine s'est décomposée.
- Poudre de couleur rouille autour du joint. Il s’agit de copeaux de métal oxydés, produits lorsque les roulements sèchent et commencent à s’user contre la croix elle-même – un signe visuel clair que le joint doit bientôt être remplacé.
- Difficulté à tourner ou résistance inhabituelle. Moins courant, mais un joint en U contraignant peut ajouter une résistance qui se manifeste par des problèmes de direction, en particulier dans les virages serrés.
Si l'un des joints universels d'un arbre de transmission est défectueux, l'autre a généralement absorbé un kilométrage et des contraintes similaires et n'est pas loin derrière. Étant donné que la majeure partie du coût de la main-d'œuvre provient du retrait et de la réinstallation de l'arbre de transmission lui-même plutôt que du remplacement du joint, le remplacement des deux en même temps ne coûte que légèrement plus que le remplacement d'un seul - et cela évite de payer deux fois le même travail en quelques mois.
Qu'est-ce qui raccourcit ou prolonge la durée de vie des joints en U
Le kilométrage à lui seul ne détermine pas le moment où un joint universel s'use : les conditions de conduite et les habitudes d'entretien font varier ce chiffre considérablement dans les deux sens.
| Facteur | Effet sur la durée de vie |
|---|---|
| Remorquage fréquent ou transport lourd | Raccourcit — une charge soutenue augmente la contrainte sur les roulements à chaque rotation |
| Conduite hors route ou sur terrain accidenté | Raccourcit — les chocs répétés accélèrent l'usure des roulements |
| Exposition au sel de déneigement et à l’humidité côtière | Raccourcit — la corrosion attaque les chapeaux de palier et les joints, laissant pénétrer les contaminants |
| Angle d'arbre de transmission incorrect après un kit de levage | Raccourcit — pousse l'articulation plus près ou au-delà de son angle de fonctionnement confortable |
| Graissage régulier sur joint graissable | Prolonge — un lubrifiant frais élimine continuellement la contamination et réduit la friction |
| Principalement des déplacements sur autoroute sur des routes lisses | Prolonge — charge de choc minimale et angles d'arbre de transmission constants et modérés |
Vérification d'un joint en U sans retirer l'arbre de transmission
Une vérification manuelle rapide peut révéler un jeu avant qu’il ne se transforme en un symptôme visible. Avec l'arbre de transmission soutenu et la transmission au point mort, saisissez l'arbre de chaque côté d'un joint en U et essayez de le tordre d'avant en arrière dans toutes les directions. Tout relâchement notable, claquement ou point dur lors de la rotation indique une articulation qui s'use. Une articulation saine doit se déplacer en douceur sur toute sa gamme, sans jeu ni sensation de grincement.
Conclusion
Un joint universel est une petite charnière en forme de X qui effectue l'une des tâches les plus exigeantes sur le plan mécanique dans la transmission : maintenir la puissance circulant en douceur à travers un arbre de transmission qui change constamment d'angle sous un véhicule en mouvement.
Il s'agit d'un élément d'usure, pas d'une pièce à vie - attendez-vous à parcourir 60 000 à 150 000 miles selon la façon dont le véhicule est conduit, et traitez un bruit sourd lors du changement de vitesse ou une vibration à vitesse d'autoroute comme un signal pour le faire inspecter avant qu'un joint usé ne se transforme en un arbre de transmission tombé.
