Les arbres de transmission dans leur conception traditionnelle sont relativement peu utilisés dans les voitures. Seuls les véhicules à propulsion arrière et moteur à l'avant, ou à traction avant et moteur à l'arrière nécessitent un arbre de transmission. Les véhicules à quatre roues motrices comptent également parmi eux.
Bien que la propulsion arrière, comme chez BMW ou Mercedes, soit un élément appréciable, ce mode de traction ne s'est pas imposé et la grande majorité des voitures d'aujourd'hui sont à traction avant.
L'arbre de transmission permet de transférer les mouvements de rotation autour d'un axe entre deux points mobiles l'un par rapport à l'autre. L'entrainement au point d'entrée et de sortie de l'arbre de transmission s'effectue dans certaines limites horizontales et verticales. Ainsi, il est possible de relier le point d'entrée et le point de sortie de l'arbre, même lorsqu'ils sont non alignés.
En outre, toute variation de l'angle entre les points d'entrée et de sortie peut être compensée dans certaines limites. A cet effet, certains arbres de transmission sont munis de pièces coulissantes spéciales appelées croisillons de cardan Hardy, qui permettent de compenser un non alignement de quelques millimètres.
Aux deux extrémités de l'arbre de transmission, se trouve un joint de cardan, qui se compose de deux fourchettes décalées de 90º l'une par rapport à l'autre ainsi que d'un pivot de croisillon. Pour qu'ils restent saints, ces joints de cardan sont généralement en matériau résistant à la corrosion. Une autre solution consiste à ce que l'arbre de transmission tourne à l'intérieur d'un tube. C'est souvent le cas, par exemple, pour les motos qui en sont équipées.
Comme les arbres de transmission ont l'inconvénient technique de ne pas être homocinétiques, ils ne peuvent être utilisés pour une transmission ayant un rayon court. Pour remédier à cet inconvénient, des joints homocinétiques ont été développés, permettant de compenser le non alignement des axes, et un décalage important est possible. Ils sont ainsi utilisés comme joints de transmission sur l'essieu avant des véhicules à traction avant.
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