Kardáncsukló (U-joint)

A kardáncsukló rugalmas tengelykapcsoló, amely olyan két tengely között adja át a forgómozgást, amelyek tengelyvonala szöget zár be egymással. Lehetővé teszi, hogy a hajtás a hajtáslánc megtörésénél is folytatódjon, alkalmazkodva a szög változásaihoz, ahogy az alkatrészek elmozdulnak. A klasszikus változat, a Cardan- vagy Hooke-csukló két, egymáshoz képest derékszögben elhelyezett villából áll, amelyeket egy keresztcsap köt össze, és ennek négy karja tűgörgős csapágyakban fut.

Működés közben az egyik villa a bemenő tengelyhez, a másik a kimenő tengelyhez rögzül, a keresztcsap pedig összekapcsolja őket. Ahogy a bemenet forog, a keresztcsap a csapágyaiban elfordul, így a kimenő tengely akkor is követni tudja, ha kissé eltérő irányba mutat. Ez a jelenség leginkább a jármű kardántengelyének végeinél ismerős, ahol a csukló lehetővé teszi, hogy a sebességváltó kimenete és a hátsó híd eltérő magasságban és szögben legyen, valamint hogy egymáshoz képest elmozduljanak, amikor a futómű az egyenetlenségeken mozog.

A csuklót meghatározó tulajdonság, egyúttal a fő hátránya, hogy szög alatt dolgozva nem tökéletesen egyenletes szögsebességgel adja át a forgást. Minden fordulaton belül a kimenő tengely kétszer gyorsul fel és lassul le a bemenethez képest, és ez az ingadozás annál hangsúlyosabb, minél nagyobb a munkaszög. Ez az egyenetlen mozgás érezhető és hallható csavaró lengést kelt, és ciklikus terhelést ró a hajtásláncra.

A mérnökök közismert módon kezelik ezt: a kardántengelyben két kardáncsuklót alkalmaznak, és a villáikat azonos fázisba, mindkét végen egyenlő munkaszögbe állítják, így az első csukló gyorsulását kioltja a második lassulása, és a kerekek egyenletes sebességgel forognak. Ezért van egy tipikus hátsókerék-hajtású kardántengelynek mindkét végén egy-egy csukló. Ahol nagy és változó szögeken keresztül is egyenletes kimenetre van szükség, különösen az egyúttal kormányzott első hajtott kerekeknél, ott helyette homokinetikus csuklót használnak, mert az a szögtől függetlenül egyenletes sebességgel adja át a nyomatékot.

A kardáncsuklók egyszerűek, robusztusak és nagy nyomaték átvitelére is alkalmasak, így továbbra is széles körben használatosak a teherautók és hátsókerék-hajtású autók kardántengelyein és féltengelyein. Odafigyelést azonban igényelnek: soknak van zsírzófeje, amelyet rendszeresen kenni kell, az elhasználódott tűgörgős csapágyak pedig a hajtás felvételekor hallható kopogással vagy a sebességgel romló rezgéssel jelzik magukat. A kardáncsukló az általa összekötött kardántengellyel, az általa táplált differenciálművel és a kerekeknél kiegészítő homokinetikus csuklóval együtt fejti ki hatását.