Universalknut (U-knut)

En universalknut, nästan alltid förkortad till U-knut, är en mekanisk koppling som överför roterande rörelse mellan två axlar vars centrumlinjer möts i en vinkel. Den gör att kraften kan fortsätta runt en böj i drivlinan och tar upp ändringar av denna vinkel när komponenterna rör sig. Den klassiska formen, kardan- eller Hookeknuten, består av två gafflar placerade i rät vinkel mot varandra och förbundna av ett centralt korsformat stycke kallat spindel, vars fyra armar löper i nålrullager.

I drift sitter den ena gaffeln fast på den ingående axeln och den andra på den utgående, med spindeln som länkar dem samman. När ingången roterar svänger spindeln i sina lager och låter den utgående axeln följa med trots att den pekar i en något annan riktning. Detta är mest bekant i ändarna av ett fordons kardanaxel, där knuten gör att växellådans utgång och bakaxeln kan ligga på olika höjd och i olika vinkel, och röra sig i förhållande till varandra när hjulupphängningen arbetar över ojämnheter.

Den egenskap som kännetecknar knuten, och dess främsta nackdel, är att den inte överför rotation med helt jämn hastighet när den arbetar genom en vinkel. Inom varje varv ökar och minskar den utgående axelns hastighet två gånger i förhållande till ingången, en variation som blir mer märkbar ju större arbetsvinkeln är. Denna ojämna rörelse ger upphov till en vridningssvängning som kan kännas och höras, och den utsätter drivlinan för cyklisk belastning.

Ingenjörer hanterar detta på ett välkänt sätt: genom att använda två universalknutar i en kardanaxel och placera deras gafflar i fas med lika stora arbetsvinklar i vardera änden, så att den första knutens uppsnabbning upphävs av den andras nedbromsning, varvid hjulen roterar med jämn hastighet. Det är därför en typisk bakhjulsdriven kardanaxel har en knut i vardera änden. Där en jämn utgång behövs genom stora och varierande vinklar, särskilt vid de drivna framhjulen på en bil som också styr, används i stället drivknuten, eftersom den överför vridmoment med jämn hastighet oavsett vinkel.

Universalknutar är enkla, robusta och klarar högt vridmoment, vilket håller dem i utbredd användning på kardanaxlar och drivaxlar i lastbilar och bakhjulsdrivna bilar. De kräver dock tillsyn: många har smörjnipplar som behöver smörjas med jämna mellanrum, och slitna nållager ger sig till känna med ett klonk när drivkraften tas upp eller med en vibration som tilltar med hastigheten. U-knuten samverkar med kardanaxeln den förbinder, differentialen den matar och drivknuten som kompletterar den vid hjulen.