Qu’est-ce qu’un joint universel?

Un joint universel peut également être appelé accouplement universel, joint en U, joint de cardan, joint de Spicer, joint de Hardy-Spicer ou joint de Hooke.

Par le Dr Jody Muelaner

Un joint universel est une connexion entre deux objets, généralement des arbres, qui permet une rotation relative sur deux axes. Il est composé de deux articulations tournantes avec des axes perpendiculaires et se croisant.

Lorsque les arbres sont reliés à l’aide d’un joint universel, chaque arbre se termine par un joint tournant dont l’axe est perpendiculaire à l’axe de rotation de l’arbre. Cela permet de transférer le mouvement rotatif entre les arbres tout en permettant un désalignement dans les deux degrés de liberté de rotation restants. Un seul degré de liberté de rotation est contraint (la rotation de l’arbre) ainsi que toutes les translations relatives, donnant à un joint universel deux degrés de liberté (2-DOF).

Le joint universel n’est pas un joint à vitesse constante. Si l’arbre d’entrée tourne à une vitesse constante, la vitesse de l’arbre de sortie oscillera. Ils auront la même vitesse moyenne, mais la vitesse de l’arbre de sortie sera légèrement supérieure ou inférieure à cette moyenne à un moment donné. La quantité d’oscillation dans l’arbre de sortie dépend de la quantité de désalignement entre les arbres, si les arbres sont coaxiaux, l’arbre de sortie aura en fait une vitesse constante.

Il est possible de créer un joint à vitesse constante en combinant un certain nombre de joints universels. Un joint à double cardan est un agencement de deux joints universels, avec un arbre de liaison court entre eux, déphasés de 90 ° l’un par rapport à l’autre. Si un angle de courbure est partagé également entre les deux joints universels, les deux joints annuleront les oscillations de vitesse de sorte que l’arbre de sortie final a une vitesse constante. Cependant, l’oscillation de l’arbre intermédiaire provoquera des vibrations et des supports sont nécessaires pour maintenir les angles égaux.

Les joints universels ont été largement utilisés dans les transmissions de véhicules — mais sont remplacés par des joints à vitesse constante. Les joints universels sont maintenant rarement utilisés pour transmettre la puissance aux roues avant des véhicules, à l’exception de certains véhicules tout-terrain lourds. Ils restent largement utilisés pour les arbres d’entraînement, bien que des joints à vitesse constante commencent même à être utilisés pour ces applications. Les joints universels ont également de nombreuses autres utilisations dans les systèmes de contrôle mécanique et les machines industrielles. Les joints universels permettent de grands angles entre les arbres. Pour un léger désalignement entre les arbres, un accouplement flexible peut être une alternative à un joint universel.

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