L’albero cardanico è un elemento indispensabile della trasmissione di un’auto a trazione posteriore o integrale. Il design di questo nodo non è troppo complesso, ma è molto importante: senza di esso, l’auto non può muoversi. Vi raccontiamo i fatti principali sul cardano, i malfunzionamenti più frequenti e i modi per evitarli.
Cos’è un albero cardanico e a cosa serve
L’albero cardanico, o più semplicemente il cardano, è un’unità della trasmissione dell’auto che trasmette la rotazione dal cambio o dal transfer case al cambio delle ruote motrici. Se queste unità fossero rigidamente fissate l’una all’altra, potrebbero essere collegate da un normale albero. In realtà, però, il cambio e la scatola degli ingranaggi si trovano su piani diversi l’uno dall’altro e possono addirittura cambiare la loro posizione reciproca durante il funzionamento della sospensione. E tanto più significativamente, quanto maggiore è la corsa della sospensione.
Pertanto, il cardano dell’auto deve essere in grado di trasmettere la rotazione quando cambiano gli angoli e la distanza tra le unità della trasmissione. Per questo motivo il suo dispositivo è più complesso di quanto possa sembrare.
Progettazione e tipi di trasmissione cardanica
Come si presenta l’albero cardanico? A prima vista sembra abbastanza semplice, ma in realtà comprende diversi elementi importanti. Ecco come si compone un albero cardanico:
- albero o alberi tubolari;
- giunti angolari;
- cuscinetto di sospensione;
- collegamento a scanalatura;
- accoppiamento elastico.
La parte principale, più grande e più evidente dell’albero di trasmissione è il lungo tubo, chiamato albero centrale. A parità di rigidità e resistenza, un tubo cavo è più leggero di una barra piena.
I più semplici ed economici sono gli alberi di trasmissione a tubo singolo. Ma se il cardano deve essere strutturalmente lungo, viene realizzato multialbero da più tubi collegati in modo mobile. La foto qui sotto aiuterà a capire meglio la struttura dell’albero cardanico.
Per collegare tra loro le parti dell’albero cardanico si utilizzano giunti a velocità angolare. In un albero a tubo singolo ve ne sono almeno due, o più in progetti compositi.
Il più delle volte si utilizzano giunti a velocità angolare disuguale, chiamati croci per la loro forma caratteristica. Per ogni croce, le estremità dell’albero e le flange della trasmissione sono dotate di forcelle – motrice e condotta. Tra di esse si trova una croce con quattro alette, ognuna delle quali contiene un cuscinetto a rullini. Per il fissaggio della struttura sono previste scanalature e scanalature.
I cardani con croce appartengono al tipo di cardano asincrono. La particolarità di questo tipo di giunto è la rotazione non uniforme della forcella condotta rispetto a quella motrice, se i loro assi non sono paralleli. In parole povere, la forcella condotta rallenta due volte la velocità di rotazione e la accelera due volte durante un giro della forcella motrice, il che crea maggiori vibrazioni.
Il tipo sincrono comprende ingranaggi cardanici, nella cui articolazione vengono utilizzati giunti ad angolo uguale, o giunti sferici, come quelli utilizzati per l’azionamento delle ruote anteriori. Al loro interno, una forcella con diverse lame si ingrana con sfere che rotolano in speciali scanalature. In questo modo si equalizza la velocità di rotazione. Questi giunti creano meno vibrazioni, ma sono più complicati e notevolmente più costosi.
Tra i progetti esotici, si può ricordare quello che prevede l’utilizzo di giunti in gomma come cerniera. Questa opzione è semplice ed economica, ma in pratica non si incontra quasi mai, perché non è progettata per trasmettere una coppia significativa e non funziona con grandi curve nella trasmissione.
Il cuscinetto di sospensione, o di supporto, viene utilizzato per sostenere e stabilizzare la rotazione del giunto cardanico, se questo ha una struttura composita.
Poiché le unità collegate dall’albero cardanico si muovono l’una rispetto all’altra, il dispositivo cardanico include necessariamente un collegamento scanalato. Ciò consente di modificare la sua lunghezza nell’intervallo richiesto.
Inoltre, la trasmissione cardanica comprende un giunto elastico in gomma o in gomma-metallo, che viene solitamente installato nel punto di collegamento con il cambio. L’elasticità del giunto riduce gli scatti e le vibrazioni durante il funzionamento del meccanismo e protegge la trasmissione dai carichi d’urto.
Quando le unità collegate sono fortemente spostate l’una rispetto all’altra, viene installato un albero cardanico a due croci.
Diagnosi dei malfunzionamenti dell’albero cardanico
Di norma, l’usura e il malfunzionamento dell’albero cardanico durante la guida si manifestano con vari rumori e vibrazioni che si verificano quando l’albero ruota rapidamente. Ecco i principali sintomi e i modi per riparare l’albero cardanico.
Scatti, un colpo squillante (come su un tubo vuoto) quando si tocca. Vibrazioni quando si accelera o si rilascia l’acceleratore. Cause:
- Usura e rottura della traversa dell’albero di trasmissione. È necessario sostituire la traversa, non ci sono altre opzioni.
- Usura delle scanalature dell’albero della presa di forza. Eliminare il modulo con le scanalature o parte dell’albero o del gruppo albero.
- Allentamento del serraggio dei bulloni che fissano l’albero della presa di forza alle flange delle unità. Tutti i bulloni devono essere serrati.
Cigolio quando l’albero funziona (il suo aspetto può dipendere dall’angolo di funzionamento del meccanismo). Cause:
- Il giunto trasversale dell’albero cardanico è bloccato. È necessario sostituire il giunto.
- Il giunto sferico è inceppato. Se è leggermente usurato, può essere ricostruito e lubrificato; se è molto usurato, il giunto deve essere sostituito.
Vibrazione del cardano durante la guida. Motivi:
- Sbilanciamento dell’albero cardanico. Di norma, ciò si verifica dopo il suo smontaggio/montaggio errato con la sostituzione delle traverse o di altri elementi.
- Violazione della scorrevolezza dei giunti trasversali. È necessario sostituire i giunti usurati.
- Mancata lubrificazione dei giunti scanalati dell’albero cardanico. Smontare e lubrificare i nodi.
- Mancanza di piastre di bilanciamento. Eliminata con l’equilibratura.
- Danni meccanici al tubo cardanico. In questo caso, è possibile solo la sostituzione del pezzo con uno nuovo.
Ululati o fischi durante il funzionamento
La causa più probabile è l’usura del cuscinetto di sospensione dell’albero cardanico. È necessario sostituirlo.
Come controllare le condizioni dell’albero cardanico
La diagnosi della trasmissione cardanica è abbastanza semplice e, se si dispone di un pozzo o di un ascensore, è possibile eseguirla da soli: dopo tutto, tutti gli elementi si trovano in bella vista. Ecco cosa controllare:
- Tracce di danni meccanici sull’albero e sugli altri elementi della trasmissione cardanica: devono essere assenti.
Giunti o traverse. Non devono presentare giochi. Si possono sentire quando si cerca di ruotare l’albero con le mani o di muovere il tubo da un lato all’altro. - Pulsioni dei giunti. Devono essere intatte, senza strappi, crepe e tracce di fuoriuscita di olio.
- Giunto elastico. Sono inammissibili crepe e ancor più strappi. È meglio ispezionare il giunto quando si ruota l’albero.
- Cuscinetto di sospensione. Non deve presentare giochi e vibrazioni, se si prendono i due alberi del cardano su entrambi i lati del cuscinetto e li si scuote.
- Giunto scanalato. Non deve avere gioco – questo va verificato facendo oscillare e ruotare l’albero.
- Gli elementi di collegamento della trasmissione della presa di forza. Assicurarsi che tutti gli elementi di fissaggio siano in posizione e correttamente serrati.
Totali
- L’albero cardanico è un nodo della trasmissione dell’auto, che trasmette la rotazione dal cambio o dal transfer case al cambio delle ruote motrici, situate su piani diversi.
- Gli elementi principali del cardano – albero o alberi tubolari, giunti angolari, cuscinetto di sospensione, giunto scanalato, giunto elastico
- I principali difetti dell’albero cardanico, come colpi o suoni estranei durante il funzionamento, sono associati all’usura dei suoi elementi mobili. Anche il cardano può essere sbilanciato.
- Le condizioni degli elementi dell’albero cardanico sono facili da controllare in modo indipendente se si dispone di una fossa o di un paranco.