Kardanův kloub (U-joint)

Kardanův kloub, v technické praxi často označovaný anglickým výrazem U-joint, je mechanická spojka přenášející otáčivý pohyb mezi dvěma hřídeli, jejichž osy se sbíhají pod určitým úhlem. Umožňuje, aby pohon plynule pokračoval i v zalomení hnacího ústrojí, a navíc se přizpůsobuje změnám tohoto úhlu při pohybu jednotlivých komponent. Klasickou podobou je takzvaný Cardanův (Hookův) kloub, který tvoří dvě vidlice natočené vůči sobě o pravý úhel, propojené středovým křížovým členem zvaným kříž (spider); jeho čtyři ramena se opírají do jehličkových ložisek.

Při provozu je jedna vidlice pevně spojena se vstupní hřídelí a druhá s výstupní, přičemž je propojuje kříž. Otáčí-li se vstupní hřídel, kříž se natáčí ve svých ložiskách a umožňuje výstupní hřídeli plynule sledovat pohon, i když směřuje pod mírně odlišným úhlem. Nejznámějším využitím jsou konce kardanového hřídele, kde kloub umožňuje, aby výstup z převodovky a vstup do zadní nápravy byly v různé výšce a pod různým úhlem a aby se vzájemně pohybovaly s tím, jak zavěšení kol propružuje na nerovnostech.

Typickou vlastností tohoto kloubu — a zároveň jeho hlavní slabinou — je, že při práci pod úhlem nepřenáší otáčení dokonale stejnoměrnou rychlostí. Během každé otáčky výstupní hřídel dvakrát zrychlí a dvakrát zpomalí vůči vstupní a tato nerovnoměrnost narůstá s velikostí pracovního úhlu. Vzniklý nestejnoměrný pohyb vyvolává torzní vibrace, které jsou slyšitelné i hmatatelné, a hnací ústrojí cyklicky namáhá.

Konstruktéři tento jev řeší známým způsobem: v kardanovém hřídeli použijí dva kardanovy klouby a jejich vidlice uspořádají ve fázi s totožnými pracovními úhly na obou koncích, takže zrychlení jednoho kloubu vyruší zpomalení druhého a kola se otáčejí ustálenou rychlostí. Proto má typický hnací hřídel u vozů s pohonem zadní nápravy kloub na každém konci. Tam, kde je třeba plynulý výstup pod velkými a měnícími se úhly, zejména na předních hnaných kolech, která zároveň zatáčejí, se místo Kardanova kloubu používá homokinetický kloub (CV joint); ten přenáší točivý moment stejnoměrně bez ohledu na úhel.

Kardanovy klouby jsou jednoduché, robustní a unesou velký točivý moment, díky čemuž jsou stále široce využívány na kardanových hřídelích a polonápravách nákladních vozů i osobních automobilů s pohonem zadních kol. Vyžadují však péči: mnohé mají maznice pro pravidelné domazávání a opotřebená jehličková ložiska se ohlásí cvaknutím při zatížení pohonu nebo vibracemi, jež se zhoršují s rostoucí rychlostí. Kardanův kloub pracuje v součinnosti s kardanovým hřídelem, který spojuje, s diferenciálem, do nějž přivádí pohon, i s homokinetickým kloubem, jenž ho na kolech doplňuje.