Kardanski zglob (U-zglob)

Kardanski zglob, gotovo uvijek skraćeno U-zglob, mehanička je spojnica koja prenosi rotacijsko gibanje između dvaju vratila čije se osi sijeku pod kutom. Omogućuje da pogon ide dalje preko zavoja u pogonskom sklopu, prilagođavajući se promjenama toga kuta dok se komponente gibaju. Klasičan oblik, Cardanov ili Hookeov zglob, sastoji se od dvije vilice postavljene pod pravim kutom i povezane središnjim križnim elementom poznatim kao križ, čiji se četiri kraka oslanjaju u igličastim ležajevima.

U radu je jedna vilica pričvršćena na ulazno vratilo, a druga na izlazno, dok ih križ povezuje. Kako se ulaz okreće, križ se zakreće unutar svojih ležajeva i tako izlaznom vratilu omogućuje da ga slijedi iako je usmjereno u malo drukčijem smjeru. To je najpoznatije na krajevima kardanskog vratila vozila, gdje zglob omogućuje da izlaz mjenjača i stražnja osovina budu na različitim visinama i pod različitim kutovima te da se gibaju jedno u odnosu na drugo dok ovjes radi preko neravnina.

Značajka koja definira zglob, a ujedno je i njegov glavni nedostatak, jest to da pri radu pod kutom ne prenosi vrtnju savršeno ravnomjernom brzinom. Tijekom svakog okretaja izlazno vratilo dvaput ubrza i uspori u odnosu na ulazno, a to kolebanje postaje to izraženije što je radni kut veći. To neujednačeno gibanje izaziva torzijske vibracije koje se osjete i čuju te ciklički opterećuje pogonski sklop.

Inženjeri to rješavaju na poznat način: ugradnjom dvaju kardanskih zglobova u kardansko vratilo te postavljanjem njihovih vilica u istoj fazi i s jednakim radnim kutovima na svakom kraju, tako da ubrzanje prvoga zgloba poništava usporavanje drugoga, pa kotači zadržavaju ravnomjernu brzinu vrtnje. Zato tipično kardansko vratilo vozila sa stražnjim pogonom ima zglob na svakom kraju. Ondje gdje je potreban gladak izlaz kroz velike i promjenjive kutove, osobito na prednjim pogonjenim kotačima automobila koji ujedno i skreću, umjesto njega se upotrebljava homokinetički zglob, jer prenosi okretni moment ravnomjernom brzinom bez obzira na kut.

Kardanski su zglobovi jednostavni, čvrsti i sposobni podnijeti velik okretni moment, što ih održava u širokoj upotrebi na kardanskim vratilima i poluvratilima kamiona i automobila sa stražnjim pogonom. Zahtijevaju nešto pažnje: mnogi imaju mazalice koje treba povremeno podmazati, a istrošeni igličasti ležajevi javljaju se udarcem (klonkanjem) pri preuzimanju pogona ili vibracijama koje se pojačavaju s brzinom. U-zglob radi zajedno s kardanskim vratilom koje povezuje, diferencijalom koji napaja te homokinetičkim zglobom koji ga nadopunjuje na kotačima.