Un arbre d’entraînement, également appelé arbre d’hélice ou arbre à cardan, est une pièce mécanique qui traduit le couple généré par le moteur d’un véhicule en force motrice utilisable pour propulser le véhicule. Physiquement, il est de conception tubulaire, avec un boîtier métallique extérieur qui protège un cylindre métallique intérieur, qui tourne à une fréquence régie par la puissance du moteur. En fonction du moteur et de la configuration d’entraînement d’un véhicule, qu’il s’agisse d’une automobile, d’un bateau ou d’une motocyclette, un ou plusieurs arbres d’entraînement peuvent fonctionner en coopération pour transformer la puissance du moteur en mouvement.
Dans les automobiles modernes à moteur avant et à traction arrière (RWD), un système connu sous le nom d’entraînement Hotchkiss comprend un long arbre d’entraînement sur toute la longueur de la voiture et un différentiel – relié par des joints universels aux deux extrémités – pour diriger le couple du moteur vers les roues motrices à l’arrière. Deux tubes métalliques courts appelés demi-arbres relient ensuite les roues au différentiel. A titre de différenciation, l’arbre longitudinal qui part de la transmission est parfois appelé hélice ou arbre d’hélice. L’utilisation de joints universels ou en U est unique à la conception Hotchkiss et permet une plus grande flexibilité de l’arbre de transmission et plus de place par l’essieu arrière pour les pièces de suspension.
Dans un véhicule à traction avant (FWD), deux arbres de transmission émanent de la transmission, se connectant à chaque roue avant. Contrairement aux joints universels, les arbres de transmission sur les voitures à traction avant ont généralement des joints homocinétiques ou homocinétiques qui permettent l’articulation des roues. Les joints homocinétiques sont généralement plus flexibles et nécessitent un entretien moins fréquent que les joints universels, ce qui les rend plus adaptés aux applications FWD, où les roues qui reçoivent la puissance sont également responsables de la direction.
Les configurations d’arbre de transmission pour les véhicules à traction intégrale (AWD) varient en fonction de la marque et du modèle de voiture. Certains basent leurs systèmes AWD sur des conceptions RWD, tandis que d’autres s’appuient sur FWD. Il est courant de voir des véhicules AWD plus lourds, tels que des camions et des véhicules utilitaires sport (SUV), utiliser des configurations basées sur la traction intégrale, tandis que les voitures et les familiales AWD utilisent des configurations basées sur la traction avant. Les systèmes AWD basés sur RWD intègrent généralement une boîte de transfert à un certain point derrière la transmission, qui sert de jonction pour distribuer la puissance aux roues via plusieurs arbres de transmission. Les systèmes AWD à traction avant sont logés à l’avant, près de la transmission, avec un seul arbre descendant jusqu’aux roues arrière.
Dans d’autres types de véhicules, les principes d’utilisation de cette pièce restent sensiblement les mêmes que dans les voitures. En termes de conception, ils sont nettement plus simples sur les motos et constituent une alternative plus robuste mais moins efficace aux transmissions par chaîne. Dans les bateaux à moteur, l’arbre de transmission fonctionne à peu près de la même manière que dans les voitures, à l’exception de la différence évidente consistant à connecter la transmission à une hélice au lieu de roues.