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Cos'è un giunto universale su un'auto? La guida definitiva ai giunti a U
Risposta diretta
A giunto universale , o Giunto a U , è la piccola cerniera a forma di X che collega le sezioni dell'albero motore di un'auto, permettendogli di flettersi e mantenere la potenza di rotazione alle ruote anche quando la sospensione si muove su e giù sui dossi. Senza di esso, un albero motore rigido si legherebbe, vibrerebbe o si spezzerebbe nel momento in cui la strada non fosse perfettamente piana. La maggior parte dei veicoli a trazione posteriore, integrale e integrale fanno affidamento su questo sistema due giunti a U per albero motore e in genere durano da 60.000 a 150.000 miglia prima che l'usura inizi a produrre i colpi e le vibrazioni che segnalano il momento della sostituzione.
Separando il termine si ottiene una descrizione abbastanza letterale. "Universale" si riferisce alla capacità del giunto di trasmettere la potenza rotatoria in qualsiasi direzione, non solo in linea retta. La parte stessa è una croce compatta in acciaio - gli ingegneri la chiamano croce o ragno - con un cappuccio con cuscinetto ad aghi montato su ciascuno dei suoi quattro bracci. Due bracci opposti si fissano al giogo su un albero, gli altri due si fissano al giogo sull'albero adiacente e l'intero gruppo ruota liberamente al centro. Questo perno è ciò che permette a due alberi di continuare a girare insieme anche quando non sono perfettamente allineati.
Dove si trova il giunto a U nella trasmissione
Su un'auto a trazione posteriore, l'albero di trasmissione va dalla parte posteriore della trasmissione al differenziale posteriore, e un giunto a U si trova a ciascuna estremità di esso, uno appena dietro l'albero di coda della trasmissione, uno appena davanti al differenziale. I camion a quattro ruote motrici aggiungono un secondo albero di trasmissione che corre al differenziale anteriore, con la propria coppia di giunti sulla scatola di trasferimento e sull'asse anteriore. Le auto a trazione anteriore saltano completamente questa disposizione: poiché il motore e il cambio si trovano già proprio accanto alle ruote anteriori, non c'è un lungo albero motore da flettere, quindi quei veicoli utilizzano invece giunti a velocità costante (CV), che risolvono un problema correlato ma distinto che coinvolge gli angoli di sterzata piuttosto che la corsa delle sospensioni.
| Disposizione della trasmissione | Tipo di giunto utilizzato | Perché |
|---|---|---|
| Trazione posteriore | Giunto a Us (2 per albero motore) | L'albero di trasmissione lungo deve flettersi durante la corsa della sospensione tra trasmissione e assale |
| Quattro ruote/trazione integrale | Giunto a Us (2 per albero di trasmissione, anteriore e posteriore) | Due alberi di trasmissione separati, ciascuno dei quali necessita della stessa capacità di flessibilità |
| Trazione anteriore | Giunti omocinetici | I semiassi corti devono anche gestire costanti cambiamenti dell'angolo di sterzata, che i giunti a U gestiscono male |
Perché ogni albero di trasmissione utilizza giunti a U in coppia
Un singolo giunto a U che lavora ad angolo non ruota a una velocità perfettamente costante: accelera e rallenta leggermente, due volte durante ogni giro completo, a causa della geometria della croce che ruota all'interno di due gioghi sfalsati. A bassi angoli questa variazione è troppo piccola per essere percepita, ma man mano che l'angolo aumenta diventa una vera e propria vibrazione trasmessa direttamente attraverso l'albero motore. La soluzione è meccanicamente elegante: un secondo giunto a U all'altra estremità dell'albero, installato con un angolo corrispondente, introduce la stessa variazione di velocità in retromarcia. I due si annullano e la potenza che arriva al differenziale risulta fluida e costante nonostante passi attraverso due giunti che individualmente non lo sono.
Un giunto a U standard può funzionare ad angoli fino a circa 45 gradi, che è una portata maggiore di quella di cui un albero di trasmissione posteriore abbia mai effettivamente bisogno durante la normale corsa delle sospensioni. Questo margine è intenzionale: mantiene il giunto che funziona comodamente entro le sue capacità anche su un camion sollevato o su un veicolo pesantemente carico, piuttosto che proprio al suo limite meccanico.
Cosa c'è effettivamente all'interno di un giunto a U
Sotto la semplice forma a X, ciascuno dei quattro bracci della croce scorre all'interno di un cappuccio pieno di piccoli cuscinetti ad aghi, sigillati con un sigillo di grasso che impedisce l'ingresso di contaminanti e lubrificante. Alcuni giunti a U sono sigillati a vita in fabbrica senza alcun modo per aggiungere altro grasso; altri includono un raccordo zerk in modo che il grasso possa essere pompato a intervalli di manutenzione regolari. Quella singola scelta progettuale – sigillata o ingrassabile – finisce per contare più di qualsiasi altra cosa sulla durata della parte.
- Giunti a U sigillati vengono forniti preconfezionati con grasso destinato a durare tutta la vita del giunto. Non necessitano di manutenzione, il che li rende la scelta standard per le autovetture che viaggiano quotidianamente, ma una volta che il grasso interno si rompe non c'è modo di ricostituirlo.
- Giunti a U ingrassabili avere un raccordo zerk visibile per la lubrificazione periodica. Costano leggermente di più e richiedono attenzione durante la manutenzione di routine, ma con un ingrassaggio costante durano più a lungo dei giunti sigillati, motivo per cui sono l'impostazione predefinita sui camion utilizzati per il traino o per lavori fuoristrada.
Segni che un giunto a U si sta consumando
Il cedimento del giunto a U è graduale quasi ogni volta, il che in realtà è una buona notizia: c'è una vera finestra per catturarlo prima che un giunto si rompa completamente e lasci cadere l'albero di trasmissione, il che può danneggiare la trasmissione o lo scarico e, in rari casi, causare una perdita di controllo.
- Rumore metallico quando si passa dalla marcia avanti alla retromarcia. I cuscinetti usurati lasciano che la croce si muova leggermente prima di impegnarsi, producendo un rumore metallico distinto proprio quando la potenza prende piede.
- Vibrazioni che peggiorano alla velocità autostradale. Un giunto con gioco nei cuscinetti sbilancia leggermente l'albero motore e tale squilibrio diventa più pronunciato all'aumentare della velocità di rotazione.
- Un cigolio o un clic che diventa più forte con la velocità. Questo di solito indica un giunto asciutto e poco lubrificato che sfrega metallo contro metallo, specialmente nei giunti sigillati il cui grasso di fabbrica si è scomposto.
- Polvere color ruggine intorno alla giuntura. Si tratta di trucioli di metallo ossidato, prodotti quando i cuscinetti si seccano e iniziano a usurarsi contro la croce stessa: un chiaro segno visivo che il giunto dovrà essere sostituito presto.
- Difficoltà a girare o resistenza insolita. Meno comune, ma un giunto a U vincolante può aggiungere resistenza che si manifesta con problemi di sterzata, in particolare nelle curve strette.
Se un giunto a U su un albero motore si guasta, l'altro ha in genere assorbito chilometraggio e sollecitazioni simili e non è molto indietro. Poiché la maggior parte del costo della manodopera deriva dalla rimozione e reinstallazione dell'albero di trasmissione stesso piuttosto che dallo scambio del giunto, sostituirli entrambi allo stesso tempo costa solo leggermente di più che sostituirne uno ed evita di pagare la stessa manodopera due volte in pochi mesi.
Cosa accorcia o allunga la vita del giunto a U
Il chilometraggio da solo non determina quando un giunto a U si consuma: le condizioni di guida e le abitudini di manutenzione spostano quel numero sostanzialmente in entrambe le direzioni.
| Fattore | Effetto sulla durata della vita |
|---|---|
| Traini frequenti o trasporti pesanti | Si accorcia — il carico sostenuto aumenta la sollecitazione sui cuscinetti ad ogni rotazione |
| Fuoristrada o guida su terreni accidentati | Si accorcia — carichi d'urto ripetuti accelerano l'usura dei cuscinetti |
| Esposizione al sale stradale e all’umidità costiera | Si accorcia — la corrosione attacca i cappucci e le guarnizioni dei cuscinetti, lasciando entrare contaminanti |
| Angolo errato dell'albero di trasmissione dopo un kit di sollevamento | Si accorcia — spinge il giunto più vicino o oltre il suo angolo operativo confortevole |
| Ingrassaggio regolare su un giunto ingrassabile | Si estende — il lubrificante fresco elimina continuamente la contaminazione e riduce l'attrito |
| Principalmente pendolarismo autostradale su strade lisce | Si estende — carico d'urto minimo e angoli dell'albero di trasmissione costanti e moderati |
Controllo di un giunto a U senza rimuovere l'albero di trasmissione
Un rapido controllo manuale può rivelare il gioco prima che si trasformi in un sintomo evidente. Con l'albero motore supportato e la trasmissione in folle, afferrare l'albero su entrambi i lati di un giunto a U e provare a ruotarlo avanti e indietro in ogni direzione. Qualsiasi allentamento evidente, clic o un punto duro durante la rotazione indica un giunto che si sta consumando. Un'articolazione sana dovrebbe muoversi agevolmente per tutta la sua estensione, senza gioco e senza sensazione di sfregamento.
Linea di fondo
Un giunto universale è un piccolo cardine a forma di X che svolge uno dei lavori più impegnativi dal punto di vista meccanico nella trasmissione: mantenere la potenza che fluisce in modo fluido attraverso un albero di trasmissione che cambia costantemente l'angolazione sotto un veicolo in movimento.
È un articolo soggetto ad usura, non una parte a vita: aspettati da 60.000 a 150.000 miglia a seconda di come viene guidato il veicolo e considera un rumore metallico durante il cambio o una vibrazione alla velocità dell'autostrada come il segnale per farlo ispezionare prima che un giunto usurato si trasformi in un albero di trasmissione caduto.
