مفصل السرعة الثابتة (CV joint)

مفصل السرعة الثابتة، الذي يُختصر دائمًا تقريبًا إلى مفصل CV، هو نوع من القارنات ينقل الإدارة الدورانية عبر زاوية متغيرة مع إبقاء عمود الإخراج يدور باللحظة نفسها وبالسرعة نفسها تمامًا لعمود الإدخال. وهذه الخاصية هي ما يجعله لا غنى عنه في العجلات المُدارة للسيارات الحديثة، وخصوصًا ذات الدفع الأمامي، حيث يجب على كل عمود إدارة أن يوجِّه ويتحرك صعودًا وهبوطًا مع نظام التعليق، ومع ذلك يوصِّل عزم الدوران بسلاسة ودون اهتزاز.

المشكلة التي يحلّها مفصل السرعة الثابتة تنبع من قصور المفصل العالمي الأبسط. فالمفصل العالمي البسيط يمكنه نقل الإدارة حول زاوية، لكنه أثناء ذلك يجعل عمود الإخراج يتسارع ويتباطأ مرتين في كل دورة، منتجًا تذبذبًا دوريًا يزداد سوءًا كلما اتسعت الزاوية. وعند الزوايا المتواضعة لعمود الإدارة يكون هذا محتملًا، لكنه عند الزوايا الكبيرة المتغيرة باستمرار لعجلة موجَّهة ومعلّقة باستقلالية سيسبب اهتزازًا وتآكلًا غير مقبولين. ويحافظ مفصل CV على سرعة ثابتة بترتيب هندسته الداخلية بحيث تقع نقاط التماس دائمًا على المستوى الذي ينصّف زاوية التشغيل.

من الناحية الميكانيكية، هناك تصميمان شائعان. المفصل الخارجي، الأقرب إلى العجلة، يكون عادةً مفصل كريات من نوع Rzeppa تجري فيه ست كريات فولاذية في أخاديد منحنية داخل سكن كروي، يبقيها قفص في محاذاتها الصحيحة؛ ويستطيع هذا استيعاب الزوايا الكبيرة التي يتطلبها التوجيه. أما المفصل الداخلي، الأقرب إلى الترس التفاضلي، فغالبًا ما يكون من تصميم ثلاثي الأرجل يستخدم ثلاثة محاور بأطراف بكرات يمكنها أن تتمحور وتنزلق معًا، مما يتيح للعمود أن يطول ويقصر مع حركة نظام التعليق. ولذلك يحمل نصف عمود الإدارة المُدار عادةً مفصلًا داخليًا وآخر خارجيًا يعملان معًا.

الفائدة للمركبة هي إدارة ناعمة خالية من الاهتزاز عبر المدى الكامل لحركتي التوجيه والتعليق، مما يتيح تخطيطات المحرك العرضي المدمج والدفع الأمامي التي تهيمن على سوق اليوم. وتخدم التقنية نفسها مؤخرة كثير من سيارات الدفع الخلفي والرباعي ذات التعليق المستقل، وتظهر في أعمدة الإدارة حيث تتجاوز الزوايا أو الحركة ما يستطيع المفصل العالمي التعامل معه بسلاسة.

نقطة الضعف الرئيسية لمفصل CV هي غطاؤه الواقي المطاطي أو اللدائني الحراري، الذي يحتجز الشحم الخاص ويُبعِد الأوساخ والماء. فإذا انشقّ هذا الغطاء، تطاير الشحم وتسلّل الحصى وبدأ المفصل في التآكل؛ والعَرَض الكلاسيكي هو طقطقة أو طَرْق إيقاعي يُسمع عند الانعطاف تحت الإدارة، مما يشير إلى أن المفصل الخارجي على وجه الخصوص يتعطّل. وإذا اكتُشف باكرًا، فقد يُنقذ استبدال الغطاء الممزّق وإعادة تعبئة الشحم المفصلَ، لكن الشقّ المُهمَل يدمّره في نهاية المطاف، فيستلزم مفصلًا جديدًا أو نصف عمود إدارة كاملًا. وهكذا يقع مفصل CV ضمن خط الإدارة الأوسع إلى جانب نصف عمود الإدارة والترس التفاضلي والمحور، مُتيحًا بهدوء الجمع اليومي بين القيادة والتوجيه عبر العجلات نفسها.