Conception et réparation de la transmission par arbre à cardan du GAZelle Next

La transmission par arbre à cardan se compose d'un arbre à cardan intermédiaire, d'un support intermédiaire, d'un arbre à cardan arrière et de trois joints de cardan.

Schéma de la transmission par arbre à cardan — **Fig. 1.** Transmission par arbre à cardan : 1 – arbre secondaire de la boîte de vitesses ; 2 – douille en acier-babbit ; 3 – rallonge du carter arrière de la boîte de vitesses ; 4 – déflecteur de boue de la fourche coulissante ; 5 – fourche coulissante ; 6 – corps de roulement ; 7 – aiguilles ; 8 – croisillon ; 9 – joint d'étanchéité ; 10 – déflecteur de boue ; 11 – support intermédiaire ; 12 – roulement du support intermédiaire ; 13 – bagues de protection ; 14 – fourche cannelée ; 15 – rondelle d'arrêt ; 16 – fourche de l'arbre à cardan arrière ; 17 – fourche-bride ; 18 – arbre à cardan arrière ; 19 – boulon ; 20 – plaque en U ; 21 – joint d'étanchéité ; 22 – arbre à cardan intermédiaire ; 23 – fourche de l'arbre à cardan intermédiaire ; 24 – circlip ; 25 – graisseur ; 26 – joints d'étanchéité de la rallonge du carter arrière.

L'arbre à cardan intermédiaire est réalisé en tube d'acier à paroi mince. À l'extrémité arrière de l'arbre intermédiaire est soudé un embout à cannelures extérieures, et à l'extrémité avant — une fourche, à laquelle est fixée par un joint de cardan la fourche avant coulissante avec un alésage cannelé intérieur et un déflecteur de boue.

La fourche avant (embout) est insérée dans la rallonge du carter arrière de la boîte de vitesses et s'engage avec les cannelures de l'arbre secondaire. Lors du fonctionnement de la suspension arrière, un déplacement longitudinal de la transmission par arbre à cardan se produit. L'embout, en se déplaçant sur les cannelures de l'arbre secondaire de la boîte de vitesses, compense ces déplacements. La liaison cannelée est lubrifiée par l'huile versée dans le carter de la boîte de vitesses.

Le support intermédiaire est un élément en caoutchouc ondulé ; à l'intérieur est vulcanisé un roulement à billes fermé, et à l'extérieur — une console. La couche de caoutchouc empêche la transmission des vibrations à la caisse et permet le déplacement de la transmission par arbre à cardan le long de l'axe longitudinal du véhicule. La console du support intermédiaire est fixée par boulons à la traverse du cadre. Le roulement du support ne nécessite aucun entretien pendant toute sa durée de service.

L'arbre à cardan arrière est réalisé en tube à paroi mince, aux extrémités duquel sont soudées des fourches. Par un joint de cardan, à la partie avant de l'arbre est fixée la fourche cannelée du joint intermédiaire. Elle est montée sur la partie cannelée arrière de l'arbre intermédiaire après le support intermédiaire. Contre les déplacements sur les cannelures, elle est fixée par un boulon avec rondelle d'arrêt. À l'autre partie de l'arbre à cardan arrière est reliée par le croisillon du joint une bride avec une ceinture de centrage. Elle est fixée par quatre boulons à la bride du pignon d'attaque du pont.

**Fig. 2.** Pièces de la transmission par arbre à cardan : 1 – embout de la fourche coulissante ; 2 – déflecteur de boue de la fourche coulissante ; 3 – fourche coulissante ; 4 – fourche de l'arbre à cardan intermédiaire ; 5 – arbre à cardan intermédiaire ; 6 – déflecteur de boue ; 7 – support intermédiaire ; 8, 10 – bagues de protection ; 9 – roulement du support intermédiaire ; 11 – fourche cannelée ; 12 – plaque en U ; 13 – rondelle d'arrêt ; 14 – croisillon ; 15 – fourche de l'arbre à cardan arrière ; 16 – arbre à cardan arrière ; 17 – bride du pignon d'attaque du pont ; 18 – joint de cardan arrière ; 19 – roulement à aiguilles ; 20 – circlip ; 21 – boulon ; 22 – joint d'étanchéité.

Le joint de cardan se compose de fourches et d'un croisillon avec quatre roulements à aiguilles fermés. Dans chacun d'eux sont installés 20 rouleaux (aiguilles) d'un diamètre de 2 mm. Les aiguilles sont fabriquées avec une grande précision, sélectionnées pour ce roulement en ensemble avec le croisillon et ne sont pas interchangeables entre différents roulements.

Important : il est inadmissible de remplacer uniquement le croisillon ou uniquement les roulements. L'ensemble complet est remplacé en bloc, même en cas d'endommagement d'un seul roulement, afin d'éviter un déséquilibre.

Dans le croisillon est vissé un graisseur. De celui-ci, l'huile, refoulée par une pompe de graissage, parvient aux roulements par des canaux internes. Le maintien de l'huile à l'intérieur des roulements est assuré par un joint en caoutchouc avec ressort. Lors du « graissage », le ressort se détend et l'excès d'huile s'écoule à l'extérieur.

Les roulements à aiguilles sont pressés dans les alésages coaxiaux des fourches et y sont fixés par des circlips à ressort.

Recommandation sur les matériaux : les joints de cardan des véhicules GAZ sont traditionnellement lubrifiés à l'huile de transmission, ce qui exige un graissage fréquent. Pour augmenter l'intervalle entre les entretiens, il est recommandé de remplir les roulements de graisse consistante (par exemple n° 158 ou ШРУС-4), ce qui permettra d'oublier longtemps leur entretien.

Astuce : lorsque, lors de la réparation de la transmission par arbre à cardan, vous constaterez que l'usure du croisillon est faible et qu'il peut encore servir, retournez-le de 180˚ autour d'un des axes des tourillons et assemblez le joint dans cette position. Les tourillons travailleront par leur côté non usé, et la durée de vie de l'ensemble sera presque doublée.

Caractéristiques techniques de la transmission par arbre à cardan

Jeu radial maximal admissible des roulements du croisillon : 0,1 mm
Faux-rond maximal admissible du tube de l'arbre à cardan : 0,6 mm
Faux-rond de la ceinture de centrage de la bride du pignon d'attaque : 0,15 mm
Faux-rond de l'arbre secondaire de la boîte de vitesses : 0,15 mm

Pannes possibles de la transmission par arbre à cardan et méthodes de leur élimination

1. Vibration de la transmission par arbre à cardan en marche :

Déformation du tube de l'arbre à cardan — Remplacer le tube de l'arbre à cardan ou le réparer avec réalisation obligatoire d'un équilibrage dynamique.
Desserrage de la fixation de l'arbre à cardan arrière au pont arrière — Resserrer les assemblages filetés en respectant le couple de serrage.
Arrachement de la plaquette d'équilibrage du tube de l'arbre — Remplacer le tube ou effectuer une réparation avec équilibrage dynamique obligatoire.
Jeu excessif du croisillon dans les roulements du joint de cardan — Remplacer le croisillon en ensemble avec les roulements à aiguilles.
Faux-rond excessif de la ceinture de centrage de la bride du pignon d'attaque du réducteur du pont arrière — Remplacer la bride.
Faux-rond excessif de la fourche coulissante installée dans la boîte de vitesses — Éliminer les causes du faux-rond de l'arbre secondaire. Remplacer la rallonge de la boîte de vitesses en raison de l'usure des douilles en acier-babbit.
Défaut du roulement du support intermédiaire — Remplacer le support intermédiaire en ensemble.
Desserrage de la fixation du support intermédiaire à la console ou de la console à la traverse du cadre — Resserrer les assemblages filetés.

2. Cognements lors d'une variation brusque du couple transmis aux roues motrices :

Jeux excessifs dans les liaisons cannelées, ainsi qu'usure des roulements et des croisillons des fourches de cardan — Remplacer les pièces et ensembles défectueux.

3. Pannes décelées lors de l'examen visuel :

Fuite d'huile des joints par suite d'endommagement des joints d'étanchéité — Remplacer les joints d'étanchéité ou le croisillon en ensemble.
Rotation du capuchon avec joint d'étanchéité par rapport au boîtier du roulement à aiguilles (perte de l'ajustement fixe et rupture de l'étanchéité) — Remplacer le croisillon en ensemble avec les roulements, équilibrer la transmission par arbre à cardan.
Rotation du boîtier du roulement à aiguilles dans l'alésage de la fourche du joint — Remplacer les pièces usées, équilibrer la transmission par arbre à cardan.
Lors du graissage du joint après 40 000 km de parcours, l'huile n'apparaît pas sous tous les joints d'étanchéité — Déposer la transmission par arbre à cardan, démonter le joint, nettoyer les canaux du croisillon, refermer les ressorts en bracelet en anneau et les monter sur les joints d'étanchéité. Après assemblage, soumettre l'arbre à cardan à un équilibrage dynamique.

Examen, contrôle et graissage de la transmission par arbre à cardan

Tout d'abord, examinez les arbres à cardan et les fourches : fissures, enfoncements ou autres déformations ne sont pas admissibles.

La surface polie de la fourche coulissante ne doit pas présenter de traces d'usure ni de grippage.

Sur les cannelures de la fourche coulissante, de l'arbre secondaire de la boîte de vitesses, ainsi que du joint arrière, il ne doit pas y avoir de traces de corrosion ni de signes d'usure.

Examinez le support : ici ne sont pas admissibles le décollement du caoutchouc de l'armature, les fissures et les déchirures. Le roulement du support doit tourner facilement, sans grippage ni jeu.

Sur la transmission par arbre à cardan déposée, on peut évaluer l'état des joints sans les démonter.

Contrôle du jeu du joint — **Fig. 3.** Balancement du joint pour déceler le jeu.

Balancez chaque joint dans différents plans. Il ne doit pas y avoir de jeu notable le long de l'axe des tourillons ni de grippage.

Si nécessaire, on peut mesurer le jeu radial dans les roulements des croisillons au comparateur.

Mesure du jeu au comparateur — **Fig. 4.** Mesure du jeu radial au comparateur.

Pour cela, serrez dans l'étau par les roulements du croisillon l'une des fourches du joint. En appuyant la pointe du comparateur contre l'oreille libre de l'autre fourche, balancez-la autour de l'axe de l'arbre à cardan.

Un jeu supérieur à 0,1 mm n'est pas admissible. Il témoigne de l'usure du joint et de la nécessité de remplacer les roulements et le croisillon. En cas d'usure des alésages dans les oreilles mêmes des fourches, le remplacement de l'arbre à cardan en ensemble est requis.

**Fig. 5.** Graissage du joint de cardan.

Après avoir nettoyé le graisseur de la saleté, nous refoulons à la pompe de l'huile de transmission (ou de la graisse consistante) dans tous les joints. Son excès doit sortir de sous les joints d'étanchéité des quatre roulements.

Si l'huile ne sort pas quelque part, le joint doit être révisé : le canal de graissage est obstrué, la soupape du graisseur ou l'un des ressorts a sauté d'un joint d'étanchéité.

Dépose de la transmission par arbre à cardan

Si le déplacement du véhicule n'était pas accompagné de vibrations provoquées par la transmission par arbre à cardan, il faut lors du montage ultérieur conserver la position antérieure des arbres par rapport à la boîte de vitesses et au pont arrière.

Pour cela, engagez une vitesse quelconque dans la boîte.

Marquage de la liaison avant — **Fig. 6.** Marquage de la position de la fourche avant par rapport à la rallonge de la boîte de vitesses.

Nous marquons au burin ou à la lime la position de la fourche avant (du déflecteur de boue) du joint de cardan par rapport à la rallonge de la boîte de vitesses.

Marquage de la bride arrière — **Fig. 7.** Marquage de la position de la bride arrière de la transmission par arbre à cardan par rapport à la bride du pont arrière.

Dévissage du support — **Fig. 8.** Dévissage des écrous de fixation du support intermédiaire (clés « de 13 » et « de 12 »).

Avec une clé « de 13 », nous dévissons les écrous de fixation du support intermédiaire, en retenant le boulon avec une clé « de 12 ».

Dévissage de la bride arrière — **Fig. 9.** Dévissage des boulons de fixation de la transmission par arbre à cardan à la bride du pignon d'attaque (clés « de 14 » et « de 17 »).

Dépose de la transmission par arbre à cardan — **Fig. 10.** Déplacement de la transmission par arbre à cardan vers l'arrière et extraction de l'embout de la rallonge.

Ayant déplacé la transmission par arbre à cardan vers l'arrière, nous sortons l'embout de la fourche coulissante de la rallonge du carter arrière de la boîte de vitesses et déposons la transmission par arbre à cardan.

Bouchon de l'orifice de la boîte de vitesses — **Fig. 11.** Installation d'un bouchon de protection (chiffon) dans l'orifice du carter.

Pour exclure la pénétration de poussière dans la boîte de vitesses et la fuite d'huile de celle-ci, nous bouchons l'orifice du carter avec un chiffon propre.

Nous installons la transmission par arbre à cardan dans l'ordre inverse, en coïncidant obligatoirement les repères faits.

Nous serrons les boulons de fixation de la bride de la transmission par arbre à cardan à la bride du pignon d'attaque du pont au couple 30–36 N·m. Les écrous des boulons de fixation du support intermédiaire de la transmission par arbre à cardan à la traverse du cadre, nous les serrons au couple 12–18 N·m.

Démontage de la transmission par arbre à cardan et remplacement des croisillons

Comme la transmission par arbre à cardan est équilibrée en usine, lors de chaque démontage et montage ultérieur, il est nécessaire de conserver la position relative initiale des arbres. Dans le cas contraire, une vibration notable peut apparaître lors du déplacement du véhicule.

Marquage de l'arbre intermédiaire — **Fig. 12.** Application de repères sur le tube de l'arbre intermédiaire.

Afin que lors du montage les cannelures de l'embout de l'arbre intermédiaire et de la fourche cannelée reprennent leur position antérieure, nous faisons des repères à la peinture ou au burin sur le tube de l'arbre intermédiaire.

Marquage de la fourche cannelée — **Fig. 13.** Application de repères sur la fourche cannelée du joint intermédiaire.

Relevage de la rondelle d'arrêt — **Fig. 14.** Relevage de la saillie de la rondelle d'arrêt située à l'intérieur de la fourche cannelée.

Dévissage du boulon de la fourche — **Fig. 15.** Fixation du joint et dévissage du boulon de trois tours.

**Fig. 16.** Extraction de la plaque en U à la pince.

**Fig. 17.** Dégagement de la fourche des cannelures de l'arbre intermédiaire via une cale.

**Fig. 18.** Dévissage du boulon avec la rondelle d'arrêt.

**Fig. 19.** Dégagement du support intermédiaire par des coups via une cale en bois.

**Fig. 20.** Extraction des bagues de protection du support intermédiaire.

Graissage de la bague de protection — **Fig. 21.** Mise en place de graisse Litol-24 dans les creux de la bague de protection.

Avant l'assemblage de la transmission par arbre à cardan, nous mettons de la graisse Litol-24 dans les creux de la bague de protection du côté tourné vers l'arbre à cardan, et insérons la bague. Nous couvrons de graisse ШРУС-4 les cannelures de l'arbre intermédiaire.

**Fig. 22.** Pression du support sur les cannelures de l'arbre intermédiaire jusqu'en butée.

Nous mettons de la graisse de l'autre côté du roulement et montons la deuxième bague de protection.

**Fig. 23.** Installation du joint d'étanchéité dans la gorge de la fourche.

**Fig. 24.** Vissage du boulon avec rondelle d'arrêt dans l'extrémité de l'arbre (avec produit d'étanchéité).

Installation de la fourche — **Fig. 25.** Montage de la fourche avec coïncidence des repères précédemment faits.

Installation de la plaque d'arrêt — **Fig. 26.** Insertion de la plaque en U sous la rondelle d'arrêt.

Serrage et blocage du boulon — **Fig. 27.** Serrage du boulon et blocage par la saillie de la rondelle (couple 50–56 N·m).

Démontage du joint de cardan

Marquage des pièces du joint — **Fig. 28.** Marquage de la position relative des pièces du joint après lavage.

Dépose des circlips — **Fig. 29.** Dépose soigneuse des circlips des roulements.

Extracteur spécial — **Fig. 30.** Démontage du joint avec un extracteur spécial.

Extraction à l'étau — **Fig. 31.** Extraction du roulement à l'étau à l'aide de mandrins.

Position dans l'étau — **Fig. 32.** Serrage du joint dans l'étau (mandrin du côté du graisseur).

**Fig. 33.** Dépose de la fourche après extraction des roulements.

En cas d'installation d'un joint neuf, nous lavons ses pièces de la graisse de conservation. Chaque roulement est lavé séparément pour ne pas mélanger les aiguilles. Sur les extrémités des joints d'étanchéité doivent être présents des chanfreins, ils peuvent être réalisés à la lime fine.

Après avoir séché les pièces lavées, nous montons les joints d'étanchéité sur les tourillons du croisillon de manière à ce que les ressorts soient tournés vers les déflecteurs de boue. Nous versons un peu d'huile dans les boîtiers des roulements et les montons sur le croisillon. Maintenant nous en retirons trois avec les joints d'étanchéité, et le quatrième (du côté du graisseur) nous le laissons.

Introduction du tourillon dans la fourche — **Fig. 34.** Introduction du tourillon du croisillon dans l'oreille de la fourche.

**Fig. 35.** Montage du roulement sur le tourillon libre.

Serrage à l'étau — **Fig. 36.** Serrage du joint à l'étau avec bague d'appui.

**Fig. 37.** Pressage du roulement jusqu'au contact de la rondelle d'arrêt avec l'oreille.

Les deux moitiés du joint sont assemblées de la même manière, mais n'oubliez pas de rétablir la position relative des fourches selon les repères faits avant le démontage. En assemblant les autres joints, installez les croisillons de manière à ce que les graisseurs de tous les joints soient situés dans un même plan et du même côté du joint.

Dispositif pour le démontage des joints de cardan

**Fig. 38.** Dispositif de démontage : 1 – boulon M14×70 ; 2 – plaque d'appui supérieure ; 3 – tirant (2 pièces) ; 4 – plaque d'appui inférieure ; 5 – écrou M12 (2 pièces) ; 6 – tronçons de tube de diamètre intérieur 29 mm.

Le démontage de tous les joints de cardan sera plus simple et plus commode si l'on utilise le dispositif représenté sur la figure. La distance entre les plaques d'appui est choisie en fonction des dimensions du joint.