Giunto trasversale dello sterzo e giunto universale per autocarri pesanti: funzioni, specifiche e cura

A giunto trasversale dello sterzo e un Giunto universale per albero di trasmissione per autocarri pesanti sono entrambi costruiti attorno allo stesso design a quattro perni e coppa del cuscinetto, ma svolgono funzioni fondamentalmente diverse e falliscono in modi nettamente diversi. Il giunto trasversale dello sterzo trasmette l'input rotazionale dal volante lungo il piantone alla cremagliera o al cambio ad angolo; il giunto cardanico della trasmissione trasmette la coppia del motore dalla trasmissione all'asse attraverso l'albero di trasmissione. Sbagliarne uno (serie sbagliata, programma di lubrificazione sbagliato o farlo funzionare oltre il suo angolo operativo) porta a guasti prematuri, problemi di manovrabilità o, nei casi più gravi, alla completa perdita di controllo dello sterzo o della trasmissione.

Le sezioni seguenti illustrano il funzionamento di ciascun tipo, come identificare tempestivamente i guasti e quali specifiche sono più importanti quando si selezionano o si effettuano la manutenzione su autocarri pesanti.

Cos'è un giunto trasversale dello sterzo e come funziona

Il giunto trasversale dello sterzo, chiamato anche giunto a U dell'albero dello sterzo o giunto universale dell'albero intermedio, si trova tra il piantone del volante e la cremagliera dello sterzo o il cambio. Il suo compito è trasmettere l'input rotazionale del conducente in modo continuo e fluido attraverso l'angolo formato tra il piantone dello sterzo e la scatola dello sterzo, un angolo che esiste praticamente in ogni veicolo perché la colonna non può correre in linea perfettamente dritta dal volante alla cremagliera.

All'interno del giunto, un pezzo a forma di croce (il ragno o la croce) ruota all'interno di quattro coppe dei cuscinetti, ciascuna dotata di cuscinetti ad aghi. Mentre l'albero dello sterzo ruota, la croce trasmette tale rotazione attraverso il cambio di angolo senza vincoli o variazioni di velocità, consentendo al conducente di percepire un feedback dello sterzo naturale piuttosto che rigidità meccanica o punti morti.

Giunti a U dello sterzo singoli o doppi (DD).

La maggior parte dei veicoli passeggeri e commerciali leggeri utilizza un unico giunto a U dello sterzo, che gestisce angoli dell'albero fino a circa 35 gradi. Laddove la geometria della colonna richiede un angolo compreso tra 35 e 70 gradi (comune nei camion sollevati, nelle installazioni di piantoni dello sterzo personalizzati e in alcuni camion pesanti con cabina sopra) viene utilizzato un doppio giunto cardanico (DD) o un albero intermedio telescopico con due giunti a U per dividere l'angolo maggiore in due più piccoli, mantenendo ogni singolo giunto entro il suo intervallo di funzionamento regolare.

Sintomi di guasto specifici del giunto trasversale dello sterzo

Poiché il giunto trasversale dello sterzo funziona con una coppia relativamente bassa rispetto a un giunto a U dell'albero di trasmissione, raramente si guasta con un rumore drammatico o una rottura improvvisa. Più comunemente si degrada gradualmente e i sintomi sono sufficientemente specifici da distinguerli da altri problemi del sistema di sterzo.

• Vincolo a uno specifico angolo di sterzata: Un volante che diventa momentaneamente rigido o difficile da girare in una particolare posizione - poi di nuovo facile - è il sintomo più diagnostico di un giunto a U dello sterzo usurato. Ciò accade perché un cuscinetto ad aghi secco o corroso si blocca mentre passa attraverso quella posizione nella sua rotazione
• Clan o clic quando si gira: Un giunto allentato o asciutto produce un battito o un clic distinto durante gli input lenti dello sterzo, in particolare quando si cambia direzione da un bloccaggio all'altro
• Gioco eccessivo del volante: Un giunto usurato introduce un allentamento che si traduce in un gioco rotazionale eccessivo della ruota prima che si verifichi qualsiasi movimento effettivo della ruota stradale: il conducente deve correggere costantemente la ruota per mantenere una linea retta
• Sbattere su superfici ruvide: Il giunto a U dell'albero dello sterzo inferiore, situato all'interno del vano motore, è esposto a cicli di calore e umidità. Un giunto allentato o parzialmente grippato trasmette lo shock stradale come un tintinnio attraverso la colonna

La distinzione tra un problema al giunto cardanico dello sterzo e un problema alla pompa del servosterzo è pratica: se la rigidità si verifica solo ad un angolo specifico, è il giunto cardanico. Se lo sterzo risulta uniformemente pesante in tutte le posizioni, la causa più probabile è la pompa del servosterzo o il livello del fluido.

Giunti cardanici della trasmissione per autocarri pesanti: come differiscono

Negli autocarri pesanti, il giunto cardanico dell'albero di trasmissione funziona con esigenze meccaniche completamente diverse. Deve trasmettere l'intera coppia di trasmissione del motore - potenzialmente diverse migliaia di piedi per libbra su un camion semi o professionale carico - in modo continuo, a velocità, attraverso angoli operativi che cambiano con l'articolazione della sospensione e il carico. Laddove un giunto trasversale dello sterzo gestisce una coppia bassa ad angoli modesti, un giunto a U della trasmissione di un autocarro pesante gestisce una coppia estrema ad angoli variabili per milioni di cicli.

L'architettura interna è la stessa - una croce con quattro coppe dei cuscinetti - ma i componenti sono sostanzialmente più grandi, i cuscinetti ad aghi sono più numerosi e rettificati con maggiore precisione e il sistema di tenuta è più robusto per mantenere il lubrificante all'interno e i contaminanti all'esterno sotto gli spruzzi della strada, gli attraversamenti d'acqua e gli ambienti molto polverosi.

Giunti ingrassabili o sigillati

I giunti a U della trasmissione per autocarri pesanti sono disponibili in due configurazioni di lubrificazione. I giunti ingrassabili sono dotati di un ingrassatore (Zerk) sulla croce che consente di pompare periodicamente grasso fresco nelle coppe dei cuscinetti, eliminando la contaminazione e reintegrando la pellicola lubrificante. I giunti sigillati sono imballati in fabbrica e non richiedono ingrassaggio per la manutenzione, ma non possono essere riparati se entra contaminazione: quando si guastano, vengono sostituiti anziché ingrassati nuovamente. Per i camion commerciali pesanti che operano in condizioni umide, fangose ​​o ad alta temperatura, i giunti ingrassabili sono standard perché il grasso agisce sia come lubrificante che come barriera positiva contro l'ingresso di umidità.

Designazioni delle serie SAE e capacità di coppia per giunti a U di autocarri pesanti

I giunti a U della trasmissione per autocarri pesanti sono prodotti secondo le designazioni della serie SAE che definiscono le dimensioni fisiche della croce e delle coppe dei cuscinetti e, per estensione, la capacità di coppia del giunto. Selezionare la serie sbagliata per la coppia erogata dal motore del camion è uno degli errori più comuni nella riparazione dell'albero di trasmissione e porta a un rapido guasto indipendentemente dalla buona manutenzione del giunto.

La regola dell'angolo operativo per tutte le serie è coerente: maggiore è l'angolo operativo, minori saranno la capacità di coppia utilizzabile e la durata operativa . Un giunto che funziona a 5 gradi di angolo operativo si usurerà significativamente più velocemente dello stesso giunto a 3 gradi anche con carichi di coppia identici, motivo per cui l'installazione dell'albero di trasmissione su autocarri pesanti comprende il controllo e la correzione degli angoli di uscita del pignone e della trasmissione, non solo l'installazione dell'albero e dell'hardware.

Sintomi di guasto di un giunto cardanico della trasmissione di un autocarro pesante

Il guasto del giunto cardanico della trasmissione negli autocarri pesanti si annuncia in modo diverso dal guasto del giunto dello sterzo. Le forze coinvolte sono maggiori e le conseguenze dei sintomi ignorati sono più gravi, fino alla completa separazione dell'albero di trasmissione.

• Vibrazione ritmica che aumenta con la velocità: Un giunto usurato fa sì che l'albero motore giri leggermente fuori equilibrio, producendo una vibrazione avvertita attraverso il sedile, il pavimento della cabina o il volante che peggiora con l'aumentare della velocità su strada e può diminuire a determinate velocità di risonanza
• Tremori durante l'applicazione dell'energia: Una sensazione di sussulto o tremore quando ci si allontana da un arresto o si applica l'acceleratore sotto carico indica un giunto che non riesce più a trasmettere la coppia in modo fluido: fenomeno comune quando un giunto è gravemente usurato o una coppa del cuscinetto ha iniziato a uscire dal foro
• Cigolio o rumore metallico a bassa velocità: Un giunto asciutto produce un cigolio ritmico durante le manovre lente; una giuntura allentata o rotta produce un rumore metallico o un botto durante l'innesto
• Perdita visibile di grasso attorno al giunto: Il grasso gettato sul lato inferiore del camion vicino all'albero di trasmissione indica una guarnizione difettosa su una coppa del cuscinetto, il primo segno fisico che il giunto ha superato l'intervallo di manutenzione

Priorità di manutenzione e ispezione per entrambe le tipologie di giunto

I requisiti di manutenzione per i giunti trasversali dello sterzo e i giunti a U della trasmissione degli autocarri pesanti differiscono sostanzialmente perché i loro ambienti operativi sono diversi.

Giunti trasversali dello sterzo

La maggior parte dei moderni giunti a U dell'albero dello sterzo sono sigillati in fabbrica ed etichettati come esenti da manutenzione. In molte auto e autocarri leggeri durano la vita del veicolo senza manutenzione. La modalità di guasto è quasi sempre l'ingresso di umidità e la corrosione piuttosto che l'esaurimento della lubrificazione, motivo per cui il giunto inferiore dell'albero dello sterzo, situato nel vano motore ed esposto a cicli di calore, spruzzi stradali e occasionali lavaggi a pressione, si guasta molto più spesso del giunto superiore. L'ispezione prevede di tenere saldamente la colonna e di rilevare eventuali giochi nel giunto, quindi di ruotare lentamente il volante rilevando eventuali punti vincolanti o irregolari attraverso una rotazione completa.

Giunti a U della trasmissione per autocarri pesanti

Per autocarri commerciali pesanti con giunti dell'albero di trasmissione ingrassabili, i giunti asciutti sono la causa principale del cedimento prematuro dei giunti a U , ed è del tutto prevenibile con un programma di lubrificazione coerente. La pratica lista di controllo per la manutenzione dei giunti cardanici degli autocarri pesanti:

1. Ingrassare ciascun raccordo Zerk a ogni intervallo PM programmato: il grasso deve fuoriuscire visibilmente dalle guarnizioni della coppa del cuscinetto per confermare che i passaggi sono liberi e la contaminazione viene espulsa
2. Ispezionare l'albero di trasmissione per rilevare eventuali striature di ruggine, grasso secco o segni di grasso durante ogni ispezione sotto il camion, poiché questi indicano una tenuta difettosa prima che il giunto diventi sintomatico in modo udibile
3. Controllare l'angolo operativo all'uscita della trasmissione e alla forcella del pignone ogni volta che cambia l'altezza di marcia del camion: il carico utile, le modifiche alle sospensioni o gli airbag usurati cambiano tutti gli angoli operativi e accelerano l'usura dei giunti
4. Confermare la serie SAE corretta per qualsiasi giunto sostitutivo rispetto alle specifiche di coppia del motore del camion, non solo alle dimensioni fisiche; un giunto in serie dimensionalmente corrispondente ma con caratteristiche inferiori si guasterà rapidamente a pieno carico
5. Sostituisci i giunti a U in coppia su un albero di trasmissione a due giunti: se un giunto è usurato abbastanza da richiedere la sostituzione, l'altro è stato esposto alle stesse condizioni di servizio e spesso si guasta poco dopo