ステアリングクロスジョイントと大型トラック用ユニバーサルジョイント: 機能、仕様、お手入れ

A ステアリングクロスジョイント そして 大型トラックのドライブシャフトユニバーサルジョイント どちらも同じ 4 トラニオン クロスアンドベアリング カップ設計を中心に構築されていますが、根本的に異なる機能を果たし、明らかに異なる方法で故障します。 ステアリングクロスジョイントは、ステアリングホイールからコラムを通ってラックまたはギアボックスに斜めに回転入力を伝達します。ドライブラインユニバーサルジョイントは、エンジントルクをトランスミッションからドライブシャフトを介して車軸に伝達します。 間違ったシリーズ、間違った潤滑スケジュール、または作動角を超えて運転するなど、いずれか一方を間違えると、早期の故障、ハンドリングの問題、または深刻な場合にはステアリングやドライブライン制御の完全な喪失につながります。

以下のセクションでは、各タイプがどのように機能するか、故障を早期に特定する方法、大型トラックでタイプを選択またはメンテナンスする際に最も重要な仕様について説明します。

ステアリングクロスジョイントとは何か、そしてその仕組み

ステアリング クロス ジョイントは、ステアリング シャフト U ジョイントまたは中間シャフト ユニバーサル ジョイントとも呼ばれ、ステアリング ホイール コラムとステアリング ラックまたはギアボックスの間に配置されます。その役割は、ドライバーの回転入力を、ステアリング コラムとステアリング ギアの間に形成される角度にわたって継続的かつスムーズに伝達することです。この角度は、コラムがステアリング ホイールからラックまで完全に真っ直ぐに走ることができないため、ほぼすべての車両に存在します。

ジョイントの内部では、十字型の部品 (スパイダーまたはクロス) が 4 つのベアリング カップ内で回転し、それぞれにニードル ベアリングが詰め込まれています。ステアリング シャフトが回転すると、クロスは拘束や速度変動を伴うことなく角度変化を通じてその回転を伝達し、ドライバーは機械的な剛性やデッド スポットではなく自然なステアリング フィードバックを感じることができます。

シングル対ダブル (DD) ステアリング U ジョイント

ほとんどの乗用車および小型商用車は、最大約 35 度のシャフト角度に対応する単一のステアリング U ジョイントを使用しています。コラムの形状に 35 ～ 70 度の角度が必要な場合 (リフトアップ トラック、カスタム ステアリング コラムの取り付け、一部のキャブオーバー大型トラックによく見られます) では、ダブル カルダン (DD) ジョイントまたは 2 つの U ジョイントを備えた伸縮式中間シャフトを使用して、大きな角度を 2 つの小さな角度に分割し、個々のジョイントをスムーズな動作範囲内に保ちます。

ステアリングクロスジョイント特有の故障症状

ステアリングクロスジョイントはドライブシャフトのUジョイントに比べて比較的低いトルクで動作するため、劇的な異音や突然の破損などの故障が発生することはほとんどありません。一般的には徐々に劣化し、症状は他のステアリング システムの問題と区別できるほど特異的です。

• 特定のステアリング角度でバインディング: 特定の位置でステアリング ホイールが一時的に硬くなったり、回しにくくなったり、その後再び簡単になったりするのは、ステアリング U ジョイントが摩耗していることを示す最も診断的な症状です。これは、1 つのニードル ベアリングが回転中にその位置を通過するときに乾燥または腐食して固着するために発生します。
• 回転時にカチャカチャという音やカチッという音: ジョイントが緩んでいたり乾いていると、ステアリング入力が遅いとき、特にロックからロックへ方向を変えるときに、はっきりとしたノック音やカチッという音が発生します。
• ステアリングホイールの過剰な遊び： 関節が摩耗すると緩みが生じ、実際に車輪が動く前に車輪に過剰な回転遊びが生じます。ドライバーは常に車輪を修正して直線を保つ必要があります。
• 粗い表面でガタガタする: ステアリング シャフト下部の U ジョイントはエンジン ベイ内にあり、熱サイクルや湿気にさらされます。ジョイントが緩んでいたり、部分的に固着していると、道路の衝撃がカタカタを通じてガタガタ音として伝わります。

ステアリング U ジョイントの問題とパワー ステアリング ポンプの問題の区別は実際的です。特定の角度でのみ剛性が発生する場合、それは U ジョイントに問題があります。ステアリングがどの位置でも均一に重く感じる場合は、パワー ステアリング ポンプまたはフルード レベルが原因である可能性が高くなります。

大型トラックの駆動系ユニバーサルジョイント: それらの違い

大型トラックでは、ドライブシャフト ユニバーサル ジョイントはまったく異なる機械的要求の下で動作します。エンジンのドライブトレインの全トルク（積載されたセミトラックまたは職業用トラックでは数千ポンドフィートに達する可能性があります）を、サスペンションのアーティキュレーションと負荷によって変化する作動角を通じて、高速で継続的に伝達する必要があります。ステアリングのクロス ジョイントが適度な角度で低トルクを処理するのに対し、大型トラックのドライブラインの U ジョイントは、数百万サイクルにわたってさまざまな角度で極端なトルクを処理します。

内部構造は同じ (4 つのベアリング カップを備えたクロス) ですが、コンポーネントは大幅に大きくなり、ニードル ベアリングの数が増え、より精密に研磨され、シーリング システムはより堅牢になり、道路のしぶき、水の横断、ひどい粉塵環境下でも潤滑剤の侵入と汚染物質の侵入を防ぎます。

グリース可能なジョイントとシールされたジョイント

大型トラックのドライブライン U ジョイントには 2 つの潤滑構成があります。グリース可能なジョイントには、十字にグリースフィッティング (Zerk) があり、新しいグリースを定期的にベアリングカップにポンプで送り込み、汚れを除去し、潤滑膜を補充することができます。シールされたジョイントは工場で梱包されており、メンテナンス用のグリースを塗布する必要はありませんが、汚染物が侵入した場合は修理できません。故障した場合は、グリースを再塗布するのではなく交換されます。濡れた状態、泥だらけの状態、または高温の状態で稼働する商用大型トラックの場合、グリース可能なジョイントが標準装備されています。これは、グリースが潤滑剤として、また湿気の侵入に対する確実な障壁として機能するためです。

大型トラック用 U ジョイントの SAE シリーズの名称とトルク容量

大型トラックのドライブライン U ジョイントは、クロスおよびベアリング カップの物理的寸法、ひいてはジョイントのトルク容量を定義する SAE シリーズの指定に従って製造されています。トラックのエンジントルク出力に合わせて間違ったシリーズを選択することは、ドライブシャフト修理で最もよくある間違いの 1 つであり、接合部がどれほど良好に維持されているかに関係なく、急速な故障につながります。

すべてのシリーズの作動角ルールは一貫しています。 作動角が大きくなると、使用可能なトルク容量と寿命が短くなります。 。作動角 5 度で動作するジョイントは、同じトルク負荷でも 3 度の同じジョイントよりも著しく早く摩耗します。そのため、大型トラックへのドライブシャフトの取り付けには、シャフトとハードウェアの取り付けだけでなく、ピニオンとトランスミッションの出力角度の確認と修正が含まれます。

大型トラックの駆動系Uジョイントの故障症状

大型トラックのドライブライン U ジョイントの故障は、ステアリング ジョイントの故障とは異なる形で発生します。関与する力はより大きく、無視された症状の結果はより深刻で、ドライブシャフトが完全に分離する場合もあります。

• 速度とともに増加するリズミカルな振動: ジョイントが摩耗すると、ドライブシャフトの回転のバランスがわずかに崩れ、シート、キャブフロア、またはステアリングホイールを通して感じられる振動が発生します。この振動は、道路速度が増加するにつれて悪化し、特定の共振速度で減少する場合があります。
• 電力印加時の震え: ストップから離れるとき、または負荷がかかった状態でスロットルを適用するときのぎくしゃくした感覚や震える感覚は、ジョイントがトルクをスムーズに伝達できなくなっていることを示しています。これは、ジョイントがひどく摩耗しているか、ベアリングカップがボアから外れ始めているときによく起こります
• 低速でのきしむ音やカタカタ音: 関節が乾燥していると、ゆっくりとした操作中にリズミカルなきしみ音が発生します。ジョイントが緩んだり亀裂が入ったりすると、嵌合中にカタカタという音や衝撃音が発生します。
• ジョイント周囲の目に見えるグリース損失: ドライブシャフト近くのトラックの下側に飛散したグリースは、ベアリング カップのシールの欠陥を示しており、ジョイントが保守期間を過ぎていることを示す最初の物理的な兆候です。

両継手の保守点検の優先順位

ステアリング クロス ジョイントと大型トラックの駆動系 U ジョイントでは、動作環境が異なるため、メンテナンス要件も大幅に異なります。

ステアリングクロスジョイント

最新のステアリング シャフト U ジョイントのほとんどは工場でシールされており、メンテナンスフリーと表示されています。多くの乗用車や軽トラックでは、整備を行わなくても車両の寿命が尽きるまで使用できます。故障モードは、ほとんどの場合、潤滑油の減少ではなく、湿気の侵入と腐食です。そのため、エンジン ベイに位置し、熱サイクル、路面からの飛沫、時折の高圧洗浄にさらされるステアリング シャフトの下部ジョイントが、上部ジョイントよりもはるかに頻繁に故障します。点検は、コラムをしっかりと保持し、接合部に遊びがないかを確認し、ハンドルをゆっくりと回転させて、固着やガタつきがないかを確認しながら 1 回転させます。

大型トラックの駆動系Uジョイント

グリース塗布可能なドライブシャフトジョイントを備えた大型商用トラックの場合、 乾燥したジョイントは U ジョイントの早期故障の主な原因です 一貫した潤滑プログラムを使用すれば、完全に防ぐことができます。大型トラックの U ジョイントのメンテナンスのための実践的なチェックリスト:

1. スケジュールされた PM 間隔ごとに各ザーク継手にグリースを塗布します。通路がきれいで汚染物が排出されていることを確認するために、グリースがベアリング カップ シールから目に見えて除去される必要があります。
2. トラックの下を検査するたびに、ドライブシャフトに錆びの筋、グリースの乾燥、またはグリースが飛び散った跡がないかどうかを検査してください。これらは、ジョイントに症状が聞こえる前にシールの不具合を示しているためです。
3. トラックの車高が変化するたびに、トランスミッション出力とピニオンヨークの作動角を確認してください。ペイロード、サスペンションの変更、または磨耗したエアバッグはすべて作動角を変化させ、ジョイントの摩耗を加速させます。
4. 物理的な寸法だけでなく、トラックのエンジントルク仕様に対して交換用ジョイントの正しい SAE シリーズを確認してください。寸法は一致しているが、定格が低い直列ジョイントは、全負荷がかかると急速に故障します。
5. 2 ジョイント ドライブシャフトの U ジョイントはペアで交換します。一方のジョイントが交換が必要なほど摩耗した場合、もう一方のジョイントも同じ使用条件にさらされており、多くの場合、すぐに故障します