المفصل العالمي (U-Joint)

المفصل العالمي، الذي يُختصر دائماً تقريباً إلى U-Joint، وصلة ميكانيكية تنقل الحركة الدورانية بين عمودين يلتقي محوراهما بزاوية. وهو يتيح استمرار الدفع حول انحناءة في خط الإدارة، مستوعباً تغيّر تلك الزاوية مع حركة المكوّنات. والشكل الكلاسيكي له، وهو مفصل كاردان أو مفصل هوك، يتكوّن من عُروتين متعامدتين تصل بينهما قطعة مركزية صليبية الشكل تُعرف بالعنكبوت، تركب أذرعها الأربع في محامل إبرية.

أثناء التشغيل تُثبَّت إحدى العُروتين بعمود الدخل والأخرى بعمود الخرج، فيما يربط العنكبوت بينهما. ومع دوران الدخل يتمحور العنكبوت داخل محامله، فيتبعه عمود الخرج وإن كان يشير في اتجاه مختلف قليلاً. وهذا أكثر ما يُلحظ عند طرفي عمود الإدارة في المركبة، حيث يتيح المفصل أن يكون خرج علبة التروس والمحور الخلفي على ارتفاعات وزوايا مختلفة، وأن يتحركا بالنسبة لبعضهما مع تنقّل نظام التعليق فوق المطبّات.

أما السمة التي تُعرّف هذا المفصل، وهي عيبه الأساسي، فهي أنه لا ينقل الدوران بسرعة ثابتة تماماً حين يعمل عبر زاوية. ففي كل دورة يتسارع عمود الخرج ويتباطأ مرتين بالنسبة للدخل، وهو تذبذب يزداد وضوحاً كلما كبرت زاوية التشغيل. وتُحدث هذه الحركة غير المنتظمة اهتزازاً التوائياً يمكن الإحساس به وسماعه، وتفرض إجهاداً دورياً على خط الإدارة.

يعالج المهندسون ذلك بطريقة معروفة: باستخدام مفصلين عالميين في عمود الإدارة وترتيب عُراهما في الطور نفسه بزوايا تشغيل متساوية عند كل طرف، بحيث يُلغى تسارع المفصل الأول بتباطؤ المفصل الثاني، فتبقى العجلات تدور بسرعة ثابتة. ولهذا يحمل عمود الإدارة المعتاد في الدفع الخلفي مفصلاً عند كل طرف. وحيث يُطلب خرج سلس عبر زوايا كبيرة ومتغيّرة، خصوصاً عند العجلات الأمامية المدفوعة في سيارة توجِّه أيضاً، يُستعمل مفصل السرعة الثابتة (CV) بدلاً منه، إذ ينقل العزم بسرعة منتظمة مهما تغيّرت الزاوية.

المفاصل العالمية بسيطة ومتينة وقادرة على تحمّل عزم مرتفع، ما يُبقيها واسعة الاستخدام على أعمدة الإدارة وأنصاف الأعمدة في الشاحنات وسيارات الدفع الخلفي. لكنها تحتاج عناية: فكثير منها يحمل حلمات تشحيم تتطلب تزييتاً دورياً، والمحامل الإبرية البالية تُعلن عن نفسها بطقطقة عند بدء الدفع أو باهتزاز يزداد سوءاً مع السرعة. ويعمل المفصل العالمي بالتناغم مع عمود الإدارة الذي يصله، والتفاضل الذي يغذيه، ومفصل السرعة الثابتة الذي يكمّله عند العجلات.