demi-arbre

Un arbre de roue est un arbre rigide en acier qui transmet la puissance de rotation du différentiel à un seul moyeu de roue. Dans une voiture à propulsion ou à transmission intégrale, deux arbres de roue s'étendent du carter de différentiel, un vers chaque roue arrière. Dans les véhicules à traction avant, les arbres de roue vont de la boîte-pont (qui combine la boîte de vitesses et le différentiel en une seule unité) aux roues avant. Chaque arbre doit supporter à la fois la charge de couple et le mouvement angulaire de la roue lorsqu'elle rebondit, braque ou rencontre un sol inégal.

L'arbre de roue typique est un tube d'acier creux ou plein, de 20 à 40 mm de diamètre, avec une connexion cannelée à une extrémité (au différentiel ou à la boîte-pont) et une connexion à bride ou cannelée à l'autre (au moyeu de roue). Les cannelures sont des rainures hélicoïdales qui transmettent le couple tout en permettant un léger désalignement axial et angulaire. De nombreux arbres de roue sont revêtus ou plaqués pour résister à la corrosion due au sel de voirie et à l'humidité. La longueur varie considérablement: un arbre de roue arrière sur une berline peut mesurer de 1,2 à 1,5 mètre, tandis qu'un arbre de roue avant sur une compacte à hayon peut être beaucoup plus court en raison du compartiment moteur compact.

Dans les suspensions arrière indépendantes, chaque arbre de roue doit fléchir et s'articuler lorsque la suspension bouge. Ce mouvement réel soumet l'arbre à des contraintes de flexion et de torsion bien au-delà des calculs statiques. La fissuration par fatigue commence généralement aux concentrations de contraintes, telles que la racine de la cannelure ou un changement de diamètre. Le point de défaillance le plus courant se situe près de l'extrémité du différentiel, où le rayon de congé de la cannelure est souvent le plus serré. La piqûre de corrosion ou les dommages d'impact antérieurs peuvent accélérer l'initiation des fissures. Une fois qu'une fissure traverse la paroi, une séparation soudaine peut se produire, laissant une roue sans puissance ou, dans les cas graves, sans freinage.

Variantes et chemins de charge

Certains véhicules de performance utilisent des arbres de roue en fibre de carbone ou en aluminium pour réduire la masse non suspendue, bien que l'acier reste la norme en raison de son coût et de ses performances éprouvées en matière de fatigue. Les véhicules à transmission intégrale peuvent avoir des arbres de roue plus courts à chaque extrémité car la boîte de transfert ou le différentiel central est plus proche des roues. Dans les différentiels à blocage ou les unités à glissement limité, les charges des arbres de roue peuvent augmenter lorsque l'une des roues se trouve sur des surfaces à faible adhérence, ce qui rend le choix de l'arbre critique dans les applications tout-terrain ou de course. Les arbres de roue avant des voitures à traction avant doivent également servir de pivots de direction, ils sont donc souvent appelés essieux ou arbres de transmission à cardan lorsqu'ils incluent des joints homocinétiques à chaque extrémité pour gérer ensemble les changements d'angle de la direction et de la suspension.

L'inspection nécessite de vérifier l'absence de fissures visibles, de corrosion, de jeu au niveau des cannelures ou de vibrations inhabituelles lors de l'accélération ou dans les virages. Un arbre de roue usé ou endommagé peut provoquer des vibrations, des claquements sous charge ou des changements subtils de comportement qui sont faciles à diagnostiquer à tort comme une usure de la suspension. Étant donné que le remplacement implique souvent le démontage de la roue, de l'ensemble de frein et du bras de suspension, les coûts de main-d'œuvre peuvent égaler ou dépasser le coût des pièces. Le nom « half shaft » (demi-arbre) vient de son rôle en tant que l'un des deux qui partagent le travail de l'arbre de transmission complet dans les conceptions d'essieux rigides antérieures, une distinction historique qui persiste dans le vocabulaire même si les arbres de roue modernes sont des éléments structurels à part entière.