스티어링 크로스 조인트와 대형 트럭 유니버설 조인트: 기능, 사양 및 관리

A 스티어링 크로스 조인트 그리고 대형 트럭 구동축 유니버셜 조인트 둘 다 동일한 4개의 트러니언 크로스 및 베어링 컵 디자인을 기반으로 제작되었지만 근본적으로 다른 기능을 제공하고 뚜렷하게 다른 방식으로 실패합니다. 스티어링 크로스 조인트는 스티어링 휠에서 컬럼 아래로 회전 입력을 랙이나 기어박스에 비스듬히 전달합니다. 드라이브라인 유니버셜 조인트는 엔진 토크를 변속기에서 구동축을 통해 차축으로 전달합니다. 잘못된 시리즈, 잘못된 윤활 일정 또는 작동 각도를 초과하는 작동 등 하나라도 잘못되면 조기 고장, 핸들링 문제가 발생하거나 심각한 경우 스티어링 또는 드라이브라인 제어 기능이 완전히 상실됩니다.

아래 섹션에서는 각 유형의 작동 방식, 고장을 조기에 식별하는 방법, 대형 트럭에서 유형을 선택하거나 유지 관리할 때 가장 중요한 사양을 다룹니다.

스티어링 크로스 조인트란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

스티어링 샤프트 U-조인트 또는 중간 샤프트 유니버설 조인트라고도 하는 스티어링 크로스 조인트는 스티어링 휠 기둥과 스티어링 랙 또는 기어박스 사이에 위치합니다. 그 역할은 스티어링 칼럼과 스티어링 기어 사이에 형성된 각도(컬럼이 스티어링 휠에서 랙까지 완벽하게 직선으로 움직일 수 없기 때문에 거의 모든 차량에 존재하는 각도)에 걸쳐 운전자의 회전 입력을 지속적이고 원활하게 전달하는 것입니다.

조인트 내부에는 십자형 조각(거미 또는 십자가)이 니들 베어링으로 ​​포장된 4개의 베어링 컵 내에서 회전합니다. 스티어링 샤프트가 회전함에 따라 크로스는 바인딩이나 속도 변화 없이 각도 변화를 통해 회전을 전달하므로 운전자는 기계적인 강성이나 데드 스팟이 아닌 자연스러운 스티어링 피드백을 느낄 수 있습니다.

단일 대 이중(DD) 조향 U-조인트

대부분의 승용차 및 경상용차는 최대 약 35도의 샤프트 각도를 처리하는 단일 조향 U-조인트를 사용합니다. 기둥 형상에 35도에서 70도 사이의 각도가 필요한 경우(리프트 트럭, 맞춤형 스티어링 칼럼 설치 및 일부 운전실 위 대형 트럭에서 흔히 발생) 이중 Cardan(DD) 조인트 또는 두 개의 U 조인트가 있는 텔레스코픽 중간 샤프트를 사용하여 더 큰 각도를 두 개의 작은 각도로 분할하여 각 개별 조인트를 원활한 작동 범위 내에 유지합니다.

스티어링 크로스 조인트에 특정한 고장 증상

스티어링 크로스 조인트는 구동축 U-조인트에 비해 상대적으로 낮은 토크로 작동하기 때문에 극적인 소음이나 갑작스러운 파손으로 인해 고장나는 경우가 거의 없습니다. 이는 일반적으로 점진적으로 저하되며 증상은 다른 조향 시스템 문제와 구별될 만큼 구체적입니다.

• 하나의 특정 조향 각도에서 바인딩: 스티어링 휠이 특정 위치에서 일시적으로 뻣뻣해지거나 돌리기 어려워졌다가 다시 쉽게 회전하는 것은 스티어링 U-조인트 마모의 가장 진단적인 증상입니다. 이는 하나의 건조하거나 부식된 니들 베어링이 회전 시 해당 위치를 통과할 때 멈추기 때문에 발생합니다.
• 회전할 때 덜거덕거리거나 딸깍거리는 소리: 느슨하거나 건조한 조인트는 느린 조향 입력 중에, 특히 잠금에서 잠금으로 방향을 변경할 때 뚜렷한 노크 또는 딸깍 소리를 생성합니다.
• 스티어링 휠의 과도한 자유 유격: 마모된 조인트는 실제 로드 휠 움직임이 발생하기 전에 휠에서 과도한 회전 유격으로 해석되는 헐거움을 유발합니다. 운전자는 직선을 유지하기 위해 휠을 지속적으로 교정해야 합니다.
• 거친 표면에서 덜거덕거리는 소리: 엔진 베이 내부에 위치한 하부 스티어링 샤프트 U-조인트는 열 사이클과 습기에 노출됩니다. 느슨하거나 부분적으로 압착된 조인트는 기둥을 통해 덜거덕거리는 소리로 도로 충격을 전달합니다.

스티어링 U-조인트 문제와 파워 스티어링 펌프 문제의 차이는 실용적입니다. 강성이 특정 각도에서만 발생하는 경우 이는 U-조인트입니다. 스티어링이 모든 위치에서 균일하게 무겁게 느껴진다면 파워 스티어링 펌프나 오일 레벨이 원인일 가능성이 높습니다.

대형 트럭 드라이브라인 유니버설 조인트: 차이점

대형 트럭에서 구동축 유니버셜 조인트는 완전히 다른 기계적 요구 사항에 따라 작동합니다. 서스펜션 관절 및 하중에 따라 변경되는 작동 각도를 통해 엔진의 전체 구동계 토크(적재된 세미 트럭 또는 직업용 트럭에서 잠재적으로 수천 파운드 피트)를 속도로 지속적으로 전달해야 합니다. 스티어링 크로스 조인트가 적당한 각도에서 낮은 토크를 처리하는 반면, 대형 트럭 드라이브라인 U-조인트는 수백만 사이클에 걸쳐 다양한 각도에서 극한의 토크를 처리합니다.

내부 구조는 동일합니다(베어링 컵 4개 포함). 그러나 구성 요소가 훨씬 더 크고 니들 베어링이 더 많고 더 정밀하게 연마되었으며 밀봉 시스템은 도로 물보라, 물 교차점 및 심한 먼지 환경에서 윤활유를 유지하고 오염 물질을 차단하도록 더욱 강력해졌습니다.

기름칠 가능한 조인트와 밀봉된 조인트

대형 트럭 드라이브라인 U-조인트는 두 가지 윤활 구성으로 제공됩니다. 윤활 가능 조인트에는 십자가에 그리스 피팅(Zerk)이 있어 주기적으로 새로운 그리스를 베어링 컵으로 펌핑하여 오염 물질을 제거하고 윤활막을 보충할 수 있습니다. 밀봉된 조인트는 공장에서 포장되어 유지 관리용 윤활이 필요하지 않지만 오염 물질이 유입되면 서비스할 수 없습니다. 실패할 경우 다시 윤활하는 대신 교체됩니다. 습하고 진흙이 많거나 고온 조건에서 작동하는 대형 상업용 트럭의 경우 그리스가 윤활제 역할과 습기 유입에 대한 긍정적인 장벽 역할을 하기 때문에 그리스 사용 가능한 조인트가 표준입니다.

대형 트럭 U-조인트의 SAE 시리즈 명칭 및 토크 용량

대형 트럭 드라이브라인 U-조인트는 크로스 및 베어링 컵의 물리적 치수와 더 나아가 조인트의 토크 용량을 정의하는 SAE 시리즈 지정에 따라 제조됩니다. 트럭의 엔진 토크 출력에 대해 잘못된 시리즈를 선택하는 것은 구동축 수리에서 가장 흔한 오류 중 하나이며 조인트가 얼마나 잘 유지되는지에 관계없이 급속한 고장으로 이어집니다.

모든 시리즈의 작동 각도 규칙은 일관됩니다. 작동 각도가 클수록 사용 가능한 토크 용량과 서비스 수명이 낮아집니다. . 5도 작동 각도에서 작동하는 조인트는 동일한 토크 부하에서도 3도의 동일한 조인트보다 훨씬 빨리 마모됩니다. 따라서 대형 트럭의 구동축 설치에는 샤프트 및 하드웨어 설치뿐만 아니라 피니언 및 변속기 출력 각도 확인 및 수정이 포함됩니다.

대형 트럭 드라이브라인 U-조인트의 고장 증상

대형 트럭의 드라이브라인 U-조인트 고장은 조향 조인트 고장과 다르게 나타납니다. 관련된 힘은 더 높고 무시된 증상의 결과는 완전한 구동축 분리를 포함하여 더 심각합니다.

• 속도에 따라 증가하는 리듬 진동: 마모된 조인트로 인해 구동축이 균형에서 약간 벗어나 회전하게 되어 좌석, 운전실 바닥 또는 스티어링 휠을 통해 느껴지는 진동이 발생합니다. 이 진동은 도로 속도가 증가함에 따라 악화되고 특정 공진 속도에서는 줄어들 수 있습니다.
• 전원 공급 중 떨림: 정지 상태에서 당기거나 부하가 걸린 상태에서 스로틀을 적용할 때 갑작스럽거나 떨리는 느낌은 조인트가 더 이상 원활하게 토크를 전달할 수 없음을 나타냅니다. 이는 조인트가 심하게 마모되었거나 베어링 컵이 보어에서 벗어나기 시작한 경우에 흔히 발생합니다.
• 저속에서 삐걱거리거나 덜거덕거리는 소리: 건조한 관절은 천천히 움직일 때 리드미컬한 삐걱거리는 소리를 냅니다. 헐거워지거나 갈라진 조인트로 인해 결합 중에 땡그랑거리는 소리가 나거나 쾅하는 소리가 납니다.
• 조인트 주변의 눈에 띄는 그리스 손실: 구동축 근처 트럭 밑면에 뿌려진 그리스는 베어링 컵의 밀봉 실패를 나타냅니다. 이는 조인트가 서비스 간격을 지났다는 첫 번째 물리적 신호입니다.

두 조인트 유형 모두에 대한 유지보수 및 검사 우선순위

스티어링 크로스 조인트와 대형 트럭 드라이브라인 U-조인트에 대한 유지 관리 요구 사항은 작동 환경이 다르기 때문에 크게 다릅니다.

스티어링 크로스 조인트

대부분의 최신 스티어링 샤프트 U-조인트는 공장에서 봉인되어 있으며 유지 관리가 필요 없다고 표시되어 있습니다. 많은 자동차와 소형 트럭에서는 서비스 없이도 차량의 수명이 다할 때까지 지속됩니다. 고장 모드는 거의 항상 윤활 고갈보다는 수분 침투 및 부식입니다. 이것이 엔진 베이에 위치하고 열 사이클, 도로 스프레이 및 간헐적인 압력 세척에 노출되는 하부 조향 샤프트 조인트가 상부 조인트보다 훨씬 더 자주 고장나는 이유입니다. 검사에는 기둥을 단단히 잡고 조인트의 유격이 있는지 확인하고, 한 바퀴 완전히 회전하면서 바인딩이나 거친 부분이 있는지 확인하면서 스티어링 휠을 천천히 회전시키는 작업이 포함됩니다.

대형 트럭 드라이브라인 U-조인트

윤활이 가능한 구동축 조인트가 있는 대형 상업용 트럭의 경우, 건조한 조인트는 조기 U-조인트 실패의 주요 원인입니다. , 일관된 윤활 프로그램을 통해 완전히 예방할 수 있습니다. 대형 트럭 U-조인트 유지보수를 위한 실제 체크리스트:

1. 예정된 PM 간격마다 각 Zerk 피팅에 그리스를 바르십시오. 통로가 깨끗하고 오염 물질이 배출되는지 확인하기 위해 베어링 컵 씰에서 그리스를 눈에 띄게 퍼지해야 합니다.
2. 트럭 하부 검사를 할 때마다 구동축에 녹 줄무늬, 마른 그리스 또는 그리스 흘린 자국이 있는지 검사하십시오. 이는 조인트에 청각적 증상이 나타나기 전에 씰이 제대로 작동하지 않았음을 나타냅니다.
3. 트럭 지상고가 변경될 때마다 변속기 출력 및 피니언 요크의 작동 각도를 확인하십시오. 탑재량, 서스펜션 수정 또는 마모된 에어백은 모두 작동 각도를 변경하고 조인트 마모를 가속화합니다.
4. 물리적 치수뿐만 아니라 트럭의 엔진 토크 사양에 따라 교체 조인트에 대한 올바른 SAE 시리즈를 확인하십시오. 치수는 일치하지만 정격이 낮은 시리즈 조인트는 최대 부하에서 빠르게 파손됩니다.
5. 2-조인트 구동축에서 쌍으로 된 U-조인트 교체 - 한 조인트가 교체가 필요할 만큼 마모된 경우 다른 조인트도 동일한 서비스 조건에 노출되어 직후에 고장나는 경우가 많습니다.