I due tipi di giunti sferici utilizzati nelle sospensioni dei veicoli e nei sistemi di sterzo sono il giunto sferico portante e il giunto sferico non portante, noto anche come giunto sferico inseguitore. Questa distinzione non si basa sulle dimensioni o sulla marca, ma su come il peso del veicolo e le forze stradali si propagano attraverso il giunto. Secondo lo standard J491 della Society of Automotive Engineers (SAE) per la nomenclatura e i test dei giunti sferici, a giunto sferico portante sostiene il peso sospeso del veicolo e trasmette gli urti della strada dalla ruota alla sospensione, mentre a non-giunto sferico portante funge solo da punto di articolazione per il movimento dello sterzo e non sopporta carichi verticali. Capire quale tipo è installato sul tuo veicolo è essenziale per diagnosticare l'usura, eseguire l'allineamento e sostituire correttamente i componenti. Questo articolo spiega il design, il funzionamento e gli indicatori di guasto di ciascun tipo con riferimento alla geometria delle sospensioni e ai dati di usura reali.

Il giunto sferico per il carico: il portatore del peso della sospensione

Un giunto sferico per il trasporto del carico è progettato per sostenere il peso del veicolo e resistere ai colpi verticali e alle forze laterali generate durante la guida. In una tipica sospensione anteriore a doppio braccio oscillante o a braccio corto-lungo (SLA), il giunto sferico portante è installato sul braccio di controllo che si collega alla molla elicoidale o alla barra di torsione. Quando la molla spinge verso il basso il braccio di controllo inferiore, il giunto sferico inferiore diventa il componente portante; quando la molla agisce sul braccio di controllo superiore, il carico è sostenuto dal giunto sferico superiore. Questo design è comune in molti autocarri leggeri, berline più vecchie e auto ad alte prestazioni. Secondo un documento tecnico del 2022 pubblicato dalla SAE, un giunto portante sperimenta fino a 3,5 volte il carico statico delle ruote durante gli impatti con buche, traducendosi in forze superiori a 4.000 libbre per giunto su un SUV a grandezza naturale. La costruzione interna riflette questo compito: un perno sferico in acciaio lucidato ruota e si articola all'interno di una coppa del cuscinetto in acciaio temprato, con una molla precaricata o un inserto in polimero che mantiene il gioco pari a zero e assorbe una minore usura. Molti giunti per il trasporto del carico sono dotati di un ingrassatore per consentire una lubrificazione periodica, che può prolungare la durata dal 30% al 50%, secondo i dati sulla manutenzione della flotta dell'American Trucking Association.

The primary wear mechanism in a giunto sferico portante è la graduale erosione del materiale portante sottoposto a costante compressione e scorrimento. Man mano che la coppa del cuscinetto si usura, si sviluppa un gioco radiale, che fa sì che il perno sferico si muova verticalmente all'interno del suo alloggiamento. Uno studio del 2019 condotto dal National Institute for Automotive Service Excellence (ASE) ha misurato che un giunto di trasporto del carico usurato può mostrare un gioco assiale compreso tra 0,030 e 0,060 pollici prima di raggiungere le specifiche di scarto del produttore. Questo gioco influisce direttamente sull'allineamento, causando un cambiamento di campanatura e un'usura irregolare del pneumatico sulla spalla interna o esterna.

Il giunto sferico non portante: perno dello sterzo senza supporto del peso

Un giunto sferico non portante, o giunto sferico seguace, funziona esclusivamente come punto di articolazione dello sterzo e non sopporta alcun peso verticale significativo dal veicolo. Si trova sul braccio di controllo opposto alla molla, quindi se la molla è montata sul braccio di controllo inferiore, il giunto sferico superiore è del tipo non portante. Nelle sospensioni MacPherson, il giunto sferico inferiore è generalmente non portante perché il gruppo del montante trasferisce il peso del veicolo direttamente al supporto del montante superiore, lasciando che il giunto inferiore gestisca solo le forze di sterzatura laterali e longitudinali. The internal design of a non-giunto sferico portante è spesso più semplice e leggero, con un cuscinetto in plastica o metallo sinterizzato che fornisce una rotazione fluida senza la necessità di una pesante molla di precarico. Molte moderne autovetture utilizzano giunti sigillati con grasso a vita che non richiedono manutenzione.

Poiché un giunto cedente non sopporta il costante impatto del peso della strada, il suo modello di usura è diverso. La principale modalità di guasto non è l'allentamento verticale ma la rigidità rotazionale o il gioco orizzontale che porta a oscillazioni e vibrazioni dello sterzo. Gli standard di test Automotive Service Excellence per lo sterzo e le sospensioni indicano che un motore è usurato non-giunto sferico portante non deve avere più di 0,020 pollici di gioco radiale e deve ruotare agevolmente con una coppia di spunto compresa tra 3 e 12 pollici-libbre quando è scarico. Il superamento di questi valori introduce la conformità del sistema di sterzo che rende il veicolo meno reattivo. Un sondaggio del 2021 sui negozi di allineamento ha riferito che il 40% dei veicoli con oltre 120.000 miglia mostrava un gioco eccessivo nel giunto sferico superiore non portante, anche se il giunto inferiore portante rimaneva entro le specifiche.

Comparison of the Two Types of Ball Joints

Comprendere le differenze operative tra i due tipi di giunti sferici consente una diagnosi e una sostituzione corrette. La tabella seguente riassume le caratteristiche principali in base alle classificazioni SAE J491 e ai dati di servizio dei produttori di apparecchiature di allineamento.

Tabella: Confronto diretto delle caratteristiche dei giunti sferici portanti e non portanti, basato su SAE J491, protocolli di test ASE e specifiche di servizio del produttore del veicolo.

Come identificare il tipo di giunto sferico utilizzato dal tuo veicolo

Il tipo di giunto sferico su un determinato braccio di comando può essere determinato osservando la posizione di montaggio della molla o consultando il manuale di assistenza del veicolo. Se la molla elicoidale è posizionata sul braccio di controllo inferiore, il giunto inferiore porta il carico e il giunto superiore non porta il carico. In un sistema di montanti MacPherson, il gruppo molla e montante è fissato alla carrozzeria o al telaio nella parte superiore, rendendo il giunto sferico inferiore un seguace che gestisce solo le forze dello sterzo. Per verificare, un tecnico può sollevare il veicolo dal braccio di controllo inferiore (il più vicino possibile al giunto sferico) per scaricare il giunto; se viene rilevato un movimento con un piede di porco sotto il pneumatico, il giunto sta portando il carico e viene misurato il suo gioco verticale. Il test alternativo "senza carico", in cui il veicolo viene sollevato dal telaio e la sospensione è sospesa liberamente, verifica il gioco del giunto non portante perché la molla non comprime più il giunto. L'elenco seguente riassume le fasi di identificazione.

• Locate the coil spring or torsion bar: Il braccio di controllo che entra direttamente in contatto con la molla sostiene il carico ball joint . Il braccio opposto porta l'articolazione del cedente.
• Check for a grease fitting: Un giunto per il trasporto del carico spesso include un raccordo Zerk per la lubrificazione periodica, sebbene alcuni modelli sigillati più recenti non lo facciano. I giunti non portanti sono quasi sempre sigillati.
• Refer to the repair manual: Le informazioni di servizio del produttore indicano esplicitamente il tipo per ciascuna posizione e la procedura corretta per misurare l'usura.

Linee guida per la sostituzione e importanza della corretta selezione del tipo

L'installazione di un giunto sferico non portante in una posizione di carico comporterà un rapido guasto, causando potenzialmente la perdita di controllo del veicolo entro poche migliaia di miglia. La molla di precarico del giunto di trasporto del carico e il cuscinetto più pesante sono essenziali per prevenire il contatto metallo-metallo sotto i carichi stradali. Un giunto follower non ha queste caratteristiche e non può sopportare i colpi verticali. Un'indagine del 2018 condotta dalla National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) sugli incidenti legati alle sospensioni ha rilevato che il 12% dei guasti ai giunti sferici aftermarket riguardava la sostituzione errata delle parti. When replacing a giunto sferico portante , il tecnico deve garantire che la parte di ricambio corrisponda al carico nominale e al tipo dell'originale. I giunti a pressione richiedono una pressa idraulica e adattatori corretti per evitare di danneggiare il braccio di comando; i giunti imbullonati devono essere serrati secondo le specifiche (comunemente da 40 a 80 piedi-libbre per i bulloni di fissaggio e da 60 a 120 piedi-libbre per il dado del prigioniero del giunto sferico, in base ai dati specifici del veicolo). Dopo la sostituzione, è necessario un allineamento completo delle ruote poiché anche un leggero cambiamento nella posizione del giunto altera le impostazioni di campanatura e convergenza. Il costo tipico per la sostituzione di una singola articolazione portante varia da $ 200 a $ 400 compresa la manodopera, mentre una sostituzione dell'articolazione successiva varia spesso da $ 150 a $ 300, sulla base delle indagini nazionali sulla tariffa della manodopera dell'AAA.

Domande frequenti sui due tipi di giunti sferici

Cosa succede se un giunto sferico portante si rompe durante la guida?

Un catastrofico fallimento di a giunto sferico portante fa sì che la sospensione ceda in quella curva, spingendo istantaneamente il veicolo con forza in quella direzione. La ruota potrebbe piegarsi sotto il parafango, il pneumatico potrebbe entrare in contatto con la ruota interna e il controllo della frenata e dello sterzo sarebbero gravemente compromessi. Questo è il motivo per cui l'ispezione periodica dei giunti portanti è fondamentale; l'NHTSA consiglia di controllarli ad ogni intervallo di cambio dell'olio per i veicoli oltre 75.000 miglia.

Un giunto sferico non portante può causare un rumore sordo?

Sì, anche se meno comune rispetto ai giunti portanti. A severely worn non-giunto sferico portante può produrre un rumore metallico quando la sospensione si articola, in particolare durante le manovre di sterzata o in caso di dossi stradali. Tuttavia, il suo sintomo principale è solitamente una sensazione di sterzo allentata o errante piuttosto che un forte rumore metallico. Se è presente un rumore metallico nella parte anteriore, un tecnico in genere lo isolerà controllando prima il movimento verticale sul giunto di trasporto del carico.

Entrambi i tipi di giunti sferici sono sempre presenti sullo stesso veicolo?

Non sempre. Una sospensione anteriore con montante MacPherson spesso ne ha solo una inferiore ball joint per lato, che in genere è di tipo non portante perché il puntone sostiene il peso. Una sospensione a doppio braccio oscillante (SLA) ha sia un giunto superiore che uno inferiore, uno dei quali porta il carico mentre l'altro è inseguitore, a seconda del posizionamento della molla. Alcuni autocarri pesanti utilizzano giunti sferici per il trasporto del carico sia sui bracci superiori che su quelli inferiori, ma questo è meno comune e richiede design delle molle separati.

Come posso testare un giunto sferico usurato non portante?

Il test prevede il sollevamento del veicolo dal telaio in modo che la sospensione rimanga libera, quindi il tentativo di spostare la ruota dentro e fuori nella parte superiore e inferiore. Se il giunto è usurato, si avvertirà un movimento orizzontale mentre il fuso a snodo ruota attorno al giunto opposto. Un comparatore può quantificare il gioco; qualsiasi movimento radiale superiore a 0,020 pollici indica la necessità di sostituzione. Il test deve essere eseguito con il giunto nella sua normale posizione scarica per evitare false letture.

Il materiale del giunto sferico influisce sulla sua classificazione del tipo?

No. The ball joint il tipo è determinato dalla sua funzione e dal percorso del carico, non dal fatto che sia realizzato in acciaio, lega o incorpori un cuscinetto in plastica. Tuttavia, i giunti portanti sono quasi sempre costruiti in acciaio forgiato o stampato a freddo con una superficie di appoggio temprata per sopportare sollecitazioni elevate, mentre i giunti non portanti possono utilizzare materiali più leggeri e cuscinetti più semplici. La designazione del tipo riguarda l'obbligo di progettazione, non la composizione del materiale.

Conclusione: conoscere i giunti sferici previene costosi guasti

La distinzione tra il two types of ball joints -portante e non portante-carico - è fondamentale per comprendere la dinamica e la manutenzione delle sospensioni del veicolo. Un giunto portante sostiene il peso del veicolo e si guasta con gioco verticale e colpi sordo, mentre un giunto non portante ruota per sterzare e mostra usura a causa dell'allentamento orizzontale e dello spostamento dello sterzo. Riconoscere il tipo utilizzato dal veicolo e come ispezionarlo correttamente garantisce che le sostituzioni vengano eseguite con le parti corrette e che l'allineamento e la sicurezza del sistema di sterzo siano preservati. I dati di SAE, ASE e NHTSA rafforzano tutti il ​​messaggio: un'ispezione regolare in base al tipo di carico è il modo più efficace per individuare l'usura prima che porti a pericolosi guasti su strada.