Krížový kĺb (U-Joint)

Krížový kĺb, takmer vždy skracovaný na U-joint, je mechanická spojka, ktorá prenáša otáčavý pohyb medzi dvoma hriadeľmi, ktorých osi sa stretávajú pod uhlom. Umožňuje, aby pohon pokračoval cez ohyb v hnacej sústave, a prispôsobuje sa zmenám tohto uhla, ako sa súčasti pohybujú. Klasická podoba, kardanov alebo Hookov kĺb, sa skladá z dvoch vidlíc nastavených v pravom uhle a spojených stredovým krížovým kusom známym ako kríž, ktorého štyri ramená sú uložené v ihlových ložiskách.

Pri činnosti je jedna vidlica pevne spojená so vstupným hriadeľom a druhá s výstupným hriadeľom, pričom ich spája kríž. Ako sa vstup otáča, kríž sa otáča vo svojich ložiskách a umožňuje výstupnému hriadeľu nasledovať pohyb, hoci smeruje mierne odlišným smerom. Najznámejšie je to na koncoch kardanového hriadeľa vozidla, kde kĺb umožňuje, aby výstup z prevodovky a zadná náprava boli v rôznych výškach a uhloch a aby sa voči sebe pohybovali, keď zavesenie prechádza cez nerovnosti.

Vlastnosťou, ktorá tento kĺb definuje, a jeho hlavnou nevýhodou je, že pri práci pod uhlom neprenáša otáčanie dokonale rovnomernou rýchlosťou. V rámci každej otáčky výstupný hriadeľ dvakrát zrýchli a dvakrát spomalí voči vstupu, pričom toto kolísanie sa stáva výraznejším, ako sa pracovný uhol zväčšuje. Tento nerovnomerný pohyb vyvoláva torzné vibrácie, ktoré možno cítiť a počuť, a vnáša do hnacej sústavy cyklické namáhanie.

Konštruktéri to riešia známym spôsobom: použitím dvoch krížových kĺbov v kardanovom hriadeli a usporiadaním ich vidlíc vo fáze s rovnakými pracovnými uhlami na oboch koncoch, takže zrýchlenie prvého kĺbu vyruší spomalenie druhého a kolesá sa otáčajú stálou rýchlosťou. Práve preto má typický hnací hriadeľ pohonu zadných kolies kĺb na každom konci. Tam, kde sa vyžaduje plynulý výstup cez veľké a meniace sa uhly, najmä na predných hnaných kolesách auta, ktoré aj zatáčajú, sa namiesto toho používa homokinetický kĺb, pretože prenáša krútiaci moment rovnomernou rýchlosťou bez ohľadu na uhol.

Krížové kĺby sú jednoduché, robustné a schopné zvládnuť vysoký krútiaci moment, čo ich udržiava v rozšírenom použití na hnacích hriadeľoch a poloosiach nákladných áut a áut s pohonom zadných kolies. Vyžadujú si pozornosť: mnohé majú mazacie hlavice potrebujúce pravidelné mazanie a opotrebované ihlové ložiská sa ohlásia klepnutím pri zaberaní pohonu alebo vibráciou, ktorá sa zhoršuje s rýchlosťou. Krížový kĺb pracuje v súčinnosti s hnacím hriadeľom, ktorý spája, diferenciálom, ktorý napája, a homokinetickým kĺbom, ktorý ho dopĺňa pri kolesách.