Răspunsul la cati articulații sferice sunt pe o mașină depinde de tipul sistemului de suspensie. Majsauitatea autoturismelor moderne și a camioanelor ușoare echipate cu suspensie cu braț dublu sau cu braț scurt-lung (SLA) au patru articulații sferice în total — o articulație sferică superioară și una inferioară pe fiecare parte a osiei față. Vehiculele cu suspensii frontale MacPherson au de obicei numai două articulații sferice în față, deoarece ansamblul lonjeroanei înlocuiește articulația sferică superioară. Unele vehicule, în special cele cu suspensie spate independentă, pot avea, de asemenea, articulații sferice suplimentare în spate, aducând totalul la șase sau chiar opt. Potrivit Society of Automotive Engineers (SAE), articulația sferică este punctul de pivotare dintre brațul de control și articulația de direcție, iar fiecare sistem independent de suspensie se bazează pe cel puțin o articulație sferică pe roată pentru a permite roților să se vireze și să se miște vertical. Înțelegerea cati ball joints are on a car este esențial pentru diagnosticarea zgomotului frontal și planificarea întreținerii, deoarece defecțiunea oricărei articulații sferice poate provoca o pierdere catastrofală a controlului vehiculului.

Ce este o articulație sferică și unde se află?

O articulație sferică este un rulment sferic care conectează brațele de control ale vehiculului de articulația de direcție, funcționând ca un punct de pivotare care permite suspensiei să se miște în sus și în jos în timp ce roțile se rotesc la stânga și la dreapta. În interiorul unei articulații sferice, un știft cu bilă din oțel lustruit este găzduit într-un soclu din oțel sau polimer lubrifiat, călit. Știftul cu bilă este conic și se potrivește într-o gaură conică asortată din articulația de direcție sau brațul de control, fixată cu o piuliță și un știft. Acest design permite rotația multidirecțională și mișcarea unghiulară, menținând în același timp o conexiune strânsă, fără joc. Articulațiile sferice sunt clasificate ca oricare portantă or urmaș . O articulație cu bilă portantă susține greutatea vehiculului și este de obicei cea mai mare dintre cele două. Într-o suspensie cu articulație dublă, cu arcul montat pe brațul de control inferior, articulația sferică inferioară suportă greutatea vehiculului, în timp ce articulația sferică superioară acționează ca un suport care menține alinierea fără a suporta greutatea. Într-un sistem de lonjeroane MacPherson, întreaga greutate a colțului din față este transferată prin suportul de lonjeră către caroserie, iar articulația sferică inferioară unică servește în primul rând ca pivot de direcție, deși încă suferă o încărcare laterală semnificativă în timpul virajului. Conform manualului tehnic MOOG Suspensie Parts, o mașină tipică pentru pasageri articulație sferică este conceput pentru a rezista la sarcini axiale depășitoare 10.000 de newtoni (2.250 de lire-forță) și trebuie să supraviețuiască peste 100.000 de mile de serviciu fără a dezvolta joc dincolo de limita specificată de producător, care este de obicei 0,5 până la 1,5 milimetri (0,020 până la 0,060 inchi) de mișcare radială.

Cum determină tipul de suspensie numărul de articulații sferice

Numărul total de articulații sferice pe o mașină este determinat de arhitectura suspensiei vehiculului, cu sisteme cu braț dublu având patru articulații sferice față, sisteme MacPherson cu două articulații sferice față și suspensii spate cu brațe multiple și independente care adaugă articulații suplimentare la puntea spate. Tabelul de mai jos prezintă numărul tipic de articulații sferice pentru fiecare tip de suspensie găsit pe vehiculele de pasageri obișnuite.

Articulații sferice în sistemele de suspensie cu braț dublu

Vehiculele cu o suspensie frontală cu braț dublu sau SLA utilizează patru articulații sferice - două pe fiecare parte - deoarece sunt necesare atât un braț de control superior, cât și unul inferior pentru a menține unghiul de cambra pe toată cursa verticală a roții, iar fiecare braț de control necesită propria sa conexiune articulată sferică la articulația de direcție. În acest design, partea superioară și inferioară articulație sfericăs formează o linie imaginară numită axa de direcție, iar unghiul acestei axe față de verticală este înclinarea pivotului. Rotul superior este de obicei mai mic decât cel inferior deoarece nu suportă greutatea vehiculului; rolul său este pur cinematic, menținând unghiurile corecte de camber și caster pe măsură ce ciclurile suspensiei. Articulația sferică inferioară este componenta portantă și este de obicei presată în brațul de control inferior sau prinsă cu șuruburi pe acesta. La vehicule precum Ford F-150, articulația sferică superioară este integrată într-un ansamblu de braț de control superior care trebuie înlocuit ca o unitate completă, în timp ce articulația sferică inferioară poate fi presată și înlocuită separat. Conform specificațiilor de service Ford, jocul axial maxim admisibil într-o articulație sferică inferioară F-150 este 0,8 milimetri (0,031 inchi) , măsurat cu un indicator cadran în timp ce suspensia este încărcată. Sistemele cu braț dublu sunt comune la camioane, SUV-uri și vehicule de performanță, deoarece permit reglarea mai fină a creșterii camberului și a centrului de rulare, dar vin cu prețul mai multor piese în mișcare - și, prin urmare, mai mult articulație sfericăs —să inspecteze și să înlocuiască pe durata de viață a vehiculului.

Articulații sferice în sistemele de suspensie MacPherson Strut

Mașinile cu suspensie frontală MacPherson au doar două articulații sferice în total - câte o articulație sferică inferioară pe fiecare parte - deoarece corpul însuși înlocuiește brațul de control superior și articulația sferică superioară, iar brațul de control inferior este de obicei un singur braț în formă de L sau A cu o singură articulație sferică la capătul exterior. Designul lonchetei MacPherson, patentat în 1949 de Earle S. MacPherson, combină amortizorul, arcul elicoidal și pivotul superior al direcției într-un singur ansamblu care se fixează pe caroseria vehiculului în partea de sus și pe articulația de direcție în partea de jos. Brațul de control inferior asigură poziționarea laterală și longitudinală a roții, iar cel inferior unic articulație sferică servește drept pivot de direcție și punct de atașare inferior pentru articulație. Deoarece loncherul suportă greutatea vehiculului, articulația sferică inferioară într-un sistem MacPherson nu este de obicei portantă în sens vertical, dar trebuie să reziste forțelor puternice de răsucire și tragere în timpul accelerației, frânării și virajelor. Când această articulație sferică se uzează, simptomele includ un zgomot de zgomot când conduceți peste denivelări, slăbirea direcției și uzura neuniformă a anvelopei din față, în special pene sau cupă pe marginea interioară. Simplitatea sistemului de bare MacPherson — cu doar două articulație sfericăs a menține – este unul dintre motivele pentru care a devenit designul dominant al suspensiei față pentru mașinile de pasageri de pe piața de masă.

Semne că o articulație sferică trebuie înlocuită

Articulațiile sferice uzate produc simptome distincte, inclusiv zgomote de zgomot sau ciocănire peste denivelări, uzură neuniformă sau festonată a anvelopelor, o senzație de rătăcire a direcției și joc vizibil atunci când roata este balansată cu mâna cu vehiculul ridicat de la sol. Următoarea listă de verificare acoperă cei mai comuni indicatori ai unei eșecuri articulație sferică :

• Zgomot de zgomot din partea din față: O articulație sferică slăbită produce un zgomot metalic atunci când vehiculul trece peste gropi, scăderi de viteză sau pietriș. Zgomotul este cel mai vizibil la viteze mici și vine dintr-un colț al vehiculului.
• Vibrații excesive prin volan: Pe măsură ce soclul articulației sferice se uzează, geometria suspensiei se modifică, iar roata se poate mișca, în special la viteze pe autostradă.
• Uzura neuniformă a anvelopei din față: O articulație sferică uzată permite camber-ul și unghiurile vârfului să varieze în mod dinamic, ceea ce freacă banda de rulare a anvelopei într-un model festonat sau în formă de cupă. Uzura este adesea concentrată pe umărul interior sau exterior al anvelopei.
• Deplasarea direcției: Vehiculul poate trage într-o parte sau poate deriva, necesitând corecții constante de direcție pentru a menține o linie dreaptă.
• Joc vizibil în timpul inspecției: Cu vehiculul ridicat și suspensia susținută, o bară de levier plasată sub anvelopă poate dezvălui slăbirea. La o articulație cu sferă portantă, cadranul trebuie să arate mișcare radială sub specificațiile producătorului.

Întrebări frecvente despre articulațiile sferice

Mașinile au articulații sferice în suspensia spate?

Multe vehicule moderne cu suspensie spate independentă au articulații sferice sau rulmenți sferici similari la brațele de control din spate și legăturile de vârf. Numărul exact depinde de design: o suspensie spate independentă multi-link poate avea între două și șase articulație sfericăs în spate. Vehiculele cu axă spate solidă, de obicei, nu au articulații sferice spate, deoarece ansamblul punții localizează roțile prin arcuri lamelare sau brațe de control cu ​​bucșe.

Câte articulații sferice are un camion 4WD?

O camionetă cu tracțiune integrală, cu suspensie față cu două brațe, are patru în față articulație sfericăs . Dacă camionul are o axă spate solidă, nu există articulații sferice din spate. Prin urmare, totalul este de patru. Dacă camionul are o suspensie spate independentă, pot exista articulații sferice spate suplimentare.

Pot înlocui doar o articulație sferică?

Da, un singur articulație sferică poate fi înlocuit individual dacă celelalte componente de pe aceeași osie se află încă în limitele lor de serviciu. Cu toate acestea, deoarece munca de acces la articulația sferică implică adesea îndepărtarea sau dezasamblarea parțială a altor componente ale suspensiei, mulți mecanici și manuale de service recomandă înlocuirea articulațiilor sferice în perechi de axe pentru a asigura o manevrare echilibrată și pentru a evita o a doua sarcină de muncă atunci când cealaltă parte se uzează la scurt timp după.

Înțelegerea cati ball joints are on a car ajută la demistificarea sistemului de suspensie și dă putere proprietarilor de vehicule să recunoască semnele de uzură înainte de apariția unei defecțiuni. Numărul exact depinde de designul suspensiei, dar majoritatea mașinilor de pe drum astăzi au fie două, fie patru articulații sferice față, cu articulații suplimentare posibile în spate la vehiculele cu suspensie spate independentă. Inspecția regulată a acestor componente, în special în timpul rotațiilor anvelopelor și al frânelor, asigură că suspensia continuă să ofere o manevrabilitate sigură și previzibilă pe toată durata de viață a vehiculului.