I giunti cardanici e i giunti omocinetici per impiego automobilistico

Quando due alberi vengono collegati ad un estremità, affinché la velocità angolare dei due sia la stessa, bisognerebbe avere perfetto allineamento degli assi di rotazione e perfetta complanarità del sistema. Ciò, naturalmente, non sempre è possibile nelle più comuni applicazioni. Per questo sono stati introdotti i giunti cardanici e quelli omocinetici.

I giunti cardanici e i giunti omocinetici per impiego automobilistico

L'utilizzo dei giunti di trasmissione è ormai tecnologia consolidata nell’industria meccanica e ovviamente in quella automobilistica. 

Se analizziamo il mondo automotive, forse per alcuni molto più vicino alla nostra vita quotidiana, scopriamo che sulle trazioni anteriori, per esempio, si fa uso dei noti giunti omocinetici che, in breve sostanza, sono elementi capaci di mantenere inalterata la velocità di rotazione anche per angoli elevati degli assi collegati tra loro.

I giunti cardanici e i giunti omocinetici per impiego automobilistico

L'uso dei giunti omocinetici si è affermato sulle trazioni anteriori perché i semiassi sono tipicamente collegati a sospensioni di tipo indipendente, che consentono alla ruota ampie escursioni. 

Oltre a ciò, bisogna tener conto che le ruote motrici sono anche direttrici e, pertanto, la possibilità di variare gli angoli tra semiasse e ruota è un imperativo. 

Sulle trazioni posteriori, invece, il problema più grosso ha riguardato l'albero di trasmissione longitudinale. In questo caso l'inclinazione dei diversi tratti di cui l'albero stesso è composto ha reso obbligatoria l'introduzione dei giunti cardanici. Questi non sono altro che l'insieme di due cerniere (con assi di rotazione a 90°) vincolate tra loro.

I giunti cardanici e i giunti omocinetici per impiego automobilistico

Se si prende in considerazioni il classico giunto cardanico si può dimostrare che la velocità angolare di un albero è legata a quella dell'altro attraverso un'equazione abbastanza complessa che mostra la non linearità del collegamento. In altre parole se definiamo:
si dimostra che il legame tra le velocità angolari è dato dall'equazione seguente: 
Come è facile notare, con β=0, si ha ω21 come del resto è giusto che sia. L'angolo "beta" è riferito all'asse orizzontale, ed è pari a 0 quando gli assi di rotazione sono paralleli o coincidenti. Quella riportata è l'equazione fondamentale. Nell'equazione sopra, e nelle definizioni, l'indice 1 si riferisce all'albero che trasmette il moto e quindi con pedice 2 è stato indicato l'albero di uscita che riceve il moto. 

Un'ultima nota importante può riguardare l'utilizzo di due giunti cardanici agli estremi di un albero. Questi ultimi ruoteranno alla medesima velocità solo se gli angoli alterni del sistema sono identici. In parole più semplici, gli assi di rotazione degli alberi collegati agli estremi devono essere paralleli. Il sistema naturalmente deve essere complanare. 

Archivio immagini: Daimler, SKF, GKN
Realizzazione bozzetti: Cars by Images

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