Universalskoppling

Universalskoppling, även kallad kardanskoppling, är en mekanisk koppling som överför vridmoment mellan två roterande axlar som inte är helt parallella. Den tillåter viss lutning mellan axlarna samtidigt som kraften överförs, vilket gör den vanlig i drivsystem och maskiner där axlarna inte ligger i samma plan.

Den vanligaste uppbyggnaden består av två ytor, ofta kallade yokes, som hålls samman av en korsformad korsning. Korsen möjliggör rotation i två olika plan, så att vinkeln mellan axlarna kan ändras under rotation utan att kopplingen lossnar. Vid rotation uppstår en periodisk variation i utgångshastigheten eftersom utgångsaxeln följer ingångsaxelns rörelse i förhållande till vinkeln mellan axlarna.

Funktion och hastighetsvariation: när ingångssidan roter med vinkel β mellan axlarna, varierar utgångshastigheten över varje varv. Den lokala hastighetsförhållandet kan uttryckas som ∂ψ/∂φ ≈ cos β / (1 − sin^2 β cos^2 φ). Det innebär att hastigheten inte är konstant vid ett konstant ingångsavvarv, utan pendlar mellan cos β och 1/cos β. Genom att använda två universalskopplingar i serie med rätt fas och lika vinkling kan variationen i hastighet väsentligt mildras.

Användning och alternativ: universalskopplingar används ofta i bilars drivlina mellan växellåda och differential, samt i industriell utrustning där axlarna inte kan placeras i perfekt linje. Enkel koppling används ofta; två kopplingar i serie minskar hastighetsvariationer. För konstant hastighetsöverföring används ofta konstantvinkel-kopplingar (CV-kopplingar) eller andra specialiserade lösningar.

Underhåll och begränsningar: kopplingen kräver regelbunden smörjning och rätt inriktning; överbelastning och skadad inriktning leder till slitage och vibrationer.