車のユニバーサルジョイントとは何ですか?究極のUジョイントガイド

この用語を分解すると、かなり文字通りの説明になります。 「ユニバーサル」とは、回転力を直線だけでなくあらゆる方向に伝達できるジョイントの能力を指します。この部品自体はコンパクトなスチール製のクロス (エンジニアはクロスまたはスパイダーと呼んでいます) で、4 つのアームのそれぞれにニードル ベアリング キャップが取り付けられています。 2 つの対向するアームが 1 つのシャフトのヨークにボルトで固定され、他の 2 つのアームが隣接するシャフトのヨークにボルトで固定され、アセンブリ全体が中心で自由に回転します。このピボットのおかげで、2 つのシャフトが完全に並んでいない場合でも、一緒に回転し続けることができます。

ドライブトレイン内の U ジョイントの位置

後輪駆動車では、ドライブシャフトがトランスミッションの後部からリアディファレンシャルまで伸びており、その両端に U ジョイントが配置されています。1 つはトランスミッションのテールシャフトのすぐ後ろ、もう 1 つはディファレンシャルのすぐ前にあります。四輪駆動トラックでは、フロント ディファレンシャルに 2 番目のドライブシャフトが追加され、トランスファー ケースとフロント アクスルに独自の 1 対のジョイントが付いています。前輪駆動車はこの配置を完全にスキップします。エンジンとトランスアクスルがすでに前輪のすぐ隣に設置されているため、屈曲するための長いドライブシャフトがありません。そのため、これらの車両は代わりに等速 (CV) ジョイントを使用します。これにより、サスペンションの移動量ではなくステアリング角度に関連する、しかし別個の問題が解決されます。

ドライブトレインのレイアウト	使用ジョイントタイプ	なぜ
後輪駆動	Uジョイントs (ドライブシャフトあたり 2 個)	長いドライブシャフトは、トランスミッションとアクスルの間のサスペンションの移動に合わせて屈曲する必要があります
四輪駆動/全輪駆動	Uジョイントs (フロントとリアのドライブシャフトごとに 2 個)	2 つの別個のドライブシャフト、それぞれに同じフレックス機能が必要
前輪駆動	等速ジョイント	短いアクスル シャフトは一定の舵角の変化にも対応する必要がありますが、U ジョイントではうまく対応できません。

すべてのドライブシャフトがペアで U ジョイントを使用する理由

角度を付けて動作する単一の U ジョイントは、完全に一定の速度で回転するわけではありません。2 つのオフセット ヨーク内で枢動するクロスの形状により、1 回転するたびに 2 回、わずかに速度が上がったり遅くなったりします。低い角度では、この変化は小さすぎて感じられませんが、角度が大きくなると、ドライブシャフトを介して直接伝わる実際の振動になります。この修正は機械的にエレガントです。シャフトの他端にある 2 番目の U ジョイントが、一致する角度で取り付けられ、逆方向にも同じ速度変化をもたらします。この 2 つは相殺され、ディファレンシャルに到達するパワーは、個別には存在しない 2 つのジョイントを通過しているにもかかわらず、最終的にスムーズかつ一定になります。

Uジョイントの中身は実際どうなっているのか

シンプルな X 字型の下で、十字の 4 つのアームはそれぞれ、小さなニードル ベアリングが詰め込まれたベアリング キャップ内に収まり、汚染物質の侵入と潤滑剤の侵入を防ぐグリース シールで密封されています。一部の U ジョイントは工場で永久に密封されており、グリースを追加する方法はありません。他の製品には、定期的なサービス間隔でグリースを注入できるよう、ザークフィッティングが含まれています。この 1 つの設計選択、つまり密閉型かグリース可能かという選択が、最終的には部品の寿命に関して他のほとんどの何よりも重要になります。

• シールされた U ジョイント ジョイントの寿命を延ばすことを目的としたグリースがあらかじめ封入されています。メンテナンスの必要がないため、毎日運転する乗用車の標準的な選択肢となっていますが、内部のグリスが劣化すると補充することができません。
• グリース可能なUジョイント 定期的な注油のための目に見えるザークフィッティングが付いています。コストは若干高く、定期的な整備には注意が必要ですが、定期的にグリースを塗布すると、日常的にシールされたジョイントよりも長持ちします。そのため、牽引作業やオフロード作業に使用されるトラックのデフォルトとして使用されています。

U ジョイントが摩耗している兆候

U ジョイントの故障は、ほぼ毎回徐々に進行します。これは実際には朗報です。ジョイントが完全に故障してドライブシャフトが脱落し、トランスミッションや排気装置に損傷を与え、まれに制御不能に陥る前に、それを発見できる本当のチャンスがあります。

• ドライブとリバースの切り替え時にカタカタ音がする。 磨耗したベアリングにより、噛み合う前にクロスがわずかに動き、パワーがかかるとすぐに独特のカタカタ音が発生します。
• 高速道路でさらに悪化する振動。 ベアリングに遊びがあるジョイントによりドライブシャフトのバランスがわずかに崩れ、そのアンバランスは回​​転速度が増加するにつれてより顕著になります。
• 速度が上がるにつれて大きくなるきしむ音やクリック音。 これは通常、特に工場のグリースが劣化した密閉ジョイントにおいて、乾燥した潤滑不足のジョイントが金属と金属をすり合わせていることを示しています。
• 接合部周囲に錆色の粉が付着。 これは酸化した金属の削りくずで、ベアリングが空になり、クロス自体が摩耗し始めるときに生成されます。これは、ジョイントがすぐに交換する必要があるという明らかな視覚的兆候です。
• 曲がりにくい、または異常な抵抗。 あまり一般的ではありませんが、バインディング U ジョイントにより抵抗が増加し、特に急旋回時にステアリングのトラブルとして現れることがあります。

U ジョイントの寿命を短縮または延長するもの

U ジョイントがいつ摩耗するかは、走行距離だけでは決まりません。運転条件やメンテナンスの習慣によって、その数値はどちらかの方向に大きく変動します。

因子	寿命への影響
頻繁な牽引または重量物の運搬	短縮します — 持続的な負荷により、回転するたびにベアリングにかかるストレスが増加します
オフロードまたは荒れた地形での走行	短縮します — 衝撃荷重が繰り返されるとベアリングの摩耗が加速します
道路塩分および海岸湿気への曝露	短縮します — 腐食はベアリングのキャップやシールを攻撃し、汚染物質を侵入させます。
リフトキット装着後のドライブシャフト角度が不適切	短縮します — ジョイントを快適な動作角度に近づけたり、それを超えたりします。
グリース可能なジョイントには定期的にグリースを塗布してください	伸びる — 新しい潤滑剤が継続的に汚染物を洗い流し、摩擦を軽減します。
主に平坦な道路での高速道路通勤	伸びる — 最小限の衝撃荷重と一貫した適度なドライブシャフト角度

ドライブシャフトを取り外さずにUジョイントをチェックする

簡単な手動チェックにより、目立った症状が現れる前に遊びを発見することができます。ドライブシャフトを支え、トランスミッションをニュートラルにして、U ジョイントの両側のシャフトを握り、あらゆる方向に前後にひねってみます。回転時に目立った緩み、カチッという音、または硬い箇所がある場合は、ジョイントが磨耗していることを示します。健康な関節は、遊びやぎりぎり感がなく、全範囲にわたってスムーズに動くはずです。