カルダンシャフトとは：主な機能
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全輪駆動または後輪駆動の車のすべての所有者は、遅かれ早かれ、カルダンシャフトの故障に直面します。 トランスミッションのこの要素には大きなストレスがかかっているため、頻繁なメンテナンスが必要です。
この部分の作業の特徴は何ですか？どのノードでカルダンが使用されているか、どのように機能するか、どのような誤動作があり、どのように維持するかを検討してください。
ドライブシャフトとは
カルダンは、ギアボックスからリアアクスルギアボックスに回転を伝達するメカニズムです。 これらのXNUMXつのメカニズムが互いに関連して異なる平面に配置されているという事実により、タスクは複雑になります。 すべての車種にカルダンシャフトが装備されており、後輪が先行しています。
トランスミッションカルダンは、車両の排気システムに沿って取り付けられ、トランスミッションからリアアクスルまで長いビームのように見えます。 少なくともXNUMXつのクロスジョイント（各側にXNUMXつ）があり、軸にわずかなオフセットがあるノードにXNUMXつあります。
同様のトランスミッションがカーステアリングシステムでも使用されています。 ヒンジは、ステアリングコラムをオフセットステアリングギアに接続します。
農業機械では、このような装置は、追加の機器をトラクターのパワーテイクオフシャフトに接続するために使用されます。
カルダンの作成と使用の歴史から
ほとんどのドライバーが知っているように、プロペラシャフトが装備されているのは後輪駆動車と全輪駆動車のモデルだけです。 前輪駆動輪を備えた車両の場合、トランスミッションのこの部分は単に必要ありません。 この場合、トルクはギアボックスから前輪に直接伝達されます。 このために、ギアボックスにはメインギアとディファレンシャルがあります（車に必要な理由とその仕組みについては、 別の詳細なレビュー).
世界は、16世紀にイタリアの数学者、エンジニア、医師のジロラモカルダーノから初めてカルダン伝達の原理について学びました。 彼にちなんで名付けられたこの装置は、19世紀の終わりに使用されるようになりました。 この技術を利用した最初の自動車開発者のXNUMX人はルイ・ルノーでした。
カルダンドライブを搭載したルノー車は、より効率的なトランスミッションを受け取りました。 車両が不安定な路面を走行した際に、後輪に伝達する過程でのトルクの低下を解消しました。 この変更のおかげで、運転中の車のトランスミッションは（けいれんすることなく）柔らかくなりました。
車両の近代化の数十年にわたって、カルダントランスミッションの原理はそのまま残っています。 このようなトランスミッションのデザインは、車種によっては、関連するトランスミッションとは大きく異なる場合があります。
プロペラシャフト装置
カルダンメカニズムには、次の要素が含まれます。
1.中央シャフト。 中空鋼管製です。 ボイドは建設を容易にするために必要です。 パイプの片側に内部または外部スプラインがあります。 スライディングフォークの取り付けに必要です。 パイプの反対側には、ヒンジフォークが溶接されています。
2.中間シャフト。 複数セクションのカルダン修正では、これらの要素のXNUMXつ以上が使用されます。 後輪駆動車に搭載され、長いパイプが高速回転する際の振動を解消。 両側には、固定されたヒンジフォークが固定されています。 スポーツカーにはシングルセクションのカルダンが搭載されています。
3.クロスピース。 これは、内部にニードルベアリングが配置されたラグ付きのヒンジ要素です。 パーツはフォークの目に取り付けられます。 回転を駆動フォークから従動フォークに伝達します。 さらに、それらは20つのシャフトの妨げられない回転を提供し、その傾斜角度はXNUMX度を超えません。 差が大きい場合は、別の中間セクションをインストールします。
4.中断された軸受け。 追加のセクションマウントに取り付けられています。 この部分は、中間シャフトの回転を固定して安定させます。 これらのベアリングの数は、中間セクションの数と同じです。
5.スライディングフォーク。 センターシャフトに差し込みます。 車が動いているとき、ショックアブソーバーの作動により、車軸とギアボックスの間の距離は常に変化しています。 パイプをしっかりと固定する場合、最初のバンプでいくつかのノード（最も弱いノード）を変更する必要があります。 これは、シャフトマウントの破損またはブリッジパーツの故障の可能性があります。 スライディングフォークにはスロットが付いています。 変更に応じて、中央シャフトに挿入するか（対応する溝が内部に作成されます）、パイプの上部に配置します。 パイプがヒンジを回転させるには、スロットと溝が必要です。
6.ヒンジフォーク。 中央シャフトを中間シャフトに接続します。 フランジフォークも同様の形状で、メカニズム全体をギアボックスの前部に取り付けた位置と、後部から車軸ギアボックスに取り付けた部分のみが取り付けられています。
7.弾性カップリング。 このディテールは、ジンバルが走行中に変位したときの衝撃を和らげます。 ボックスの出力軸のフランジとユニバーサルジョイントの中心軸のフォークフランジの間に取り付けます。
それはどのような機能を果たしますか？
このメカニズムの主なタスクは、異なる平面にある軸への回転運動の伝達です。 ギアボックスは車両の後車軸より高い位置にあります。 軸の変位により直線ビームを取り付けると、それ自体が壊れるか、ボックスとブリッジのノードが壊れます。
この装置が必要とされるもうXNUMXつの理由は、機械の後車軸の可動性です。 走行時に上下動するショックアブソーバーに搭載。 この場合、ボックスとリアギアボックスの間の距離は常に変化しています。 スライドフォークは、トルクを失うことなくそのような変動を補正します。
カルダン透過タイプ
基本的に、ほとんどの運転手は、カルダントランスミッションの概念を後輪駆動車のトランスミッションの操作に関連付けます。 実際、これはこの自動ノードでのみ使用されるわけではありません。 ステアリングシステムと、隣接するものに異なる角度で接続するその他のメカニズムは、同様の原理で機能します。
歯車には4つのタイプがあります。
- 非同期;
- 同期;
- セミカルダンフレキシブル。
- セミカルダニーリジッド。
カルダン伝送の最も有名なタイプは非同期です。 主な用途はトランスミッションです。 角速度ヒンジが等しくないトランスミッションとも呼ばれます。 このようなメカニズムは、クロスによって直角に接続されたXNUMXつのフォークで構成されます。 ニードルベアリングチップにより、クロスはフォーク自体の位置に応じてスムーズに移動できます。
このヒンジにはXNUMXつの特徴があります。 不均一なトルク測定値を送信します。 つまり、接続されたシャフトの回転速度は周期的に異なります（XNUMX回転の場合、セカンダリシャフトが追い越し、メインシャフトよりXNUMX倍遅れます）。 この違いを補うために、（パイプの反対側にある）別のジョイントが使用されます。
非同期伝送のしくみをビデオで示します。
同期変速機には等速ジョイントが装備されています。 前輪駆動車の所有者はこの装置に精通しています。 等速ジョイントは、 前輪ハブ... 時には、より高価な四輪駆動車のトランスミッションが装備されています。 前のタイプと比較して、同期伝送はノイズが少ないですが、維持するのにコストがかかります。 CVジョイントは、20度までの傾斜角度でXNUMXつのシャフトの同じ回転速度を提供します。
フレキシブルセミカルダンギアは、傾斜角度が12度を超えないXNUMXつのシャフトを回転させるように設計されています。
現代の自動車業界では、リジッドセミカルダンドライブはほとんど使用されていません。 その中で、シャフトの傾斜角度が最大XNUMXパーセント変位すると、ヒンジがトルクを伝達します。
閉鎖型と開放型のカルダントランスミッションもあります。 それらは、最初のタイプのカルダンがパイプに配置され、多くの場合XNUMXつのヒンジで構成されている点で異なります（トラックで使用されます）。
プロペラシャフトの状態を確認する
カルダンは、次の場合にチェックする必要があります。
- オーバークロック中にノイズが追加されます。
- チェックポイントの近くで油漏れがあった。
- ギアをオンにするときにノックします。
- 速度が上がると、体に伝わる振動が増加します。
診断は、リフトで車を持ち上げるか、ジャッキを使用して実行する必要があります（適切な変更を選択する方法については、 別記事）。 駆動輪が自由に回転できることが重要です。
チェックするノードは次のとおりです。
- 留め具。 中間サポートとフランジ接続は、ロックワッシャーボルトで締める必要があります。 そうしないと、ナットが緩み、バックラッシュと過度の振動につながります。
- 弾性カップリング。 ゴム部品は、結合される部品の軸方向、半径方向、および角度の変位を補償するため、失敗することがよくあります。 中央のシャフトをゆっくりと（回転方向に）、またはその逆に回転させることにより、誤動作を確認できます。 カップリングのゴム部分は、ボルト取り付けポイントで破れたり、遊びがないようにしてください。
- スライディングフォーク。 このユニットの自由な横移動は、スプライン接続の自然な摩耗が原因で発生します。 シャフトとカップリングを反対方向に回そうとして、フォークとシャフトの間にわずかな遊びがある場合は、このユニットを交換する必要があります。
- ヒンジを使用して同様の手順を実行します。 フォークの目と目の間に大きなドライバーが差し込まれています。 それは彼らがシャフトを一方向または他の方向に回転させようとするレバーの役割を果たします。 ロッキング中にバックラッシュがある場合は、クロスを交換する必要があります。
- サスペンションベアリング。 シャフトの手前でシャフトを片手で持ち、後ろでシャフトを握り、さまざまな方向に振ることで、その保守性を確認できます。 この場合、中間サポートはしっかりと固定する必要があります。 ベアリングに著しい遊びがある場合は、ベアリングを交換することで問題が解決します。
- バランス。 診断で誤動作が明らかにならない場合に実行されます。 この手順は特別なスタンドで行われます。
これは、ジンバルを確認する方法を示す別のビデオです。
カルダンシャフトサービス
メーカーの推奨によると、カルダンサービスは5キロ後に実行されます。 この場合、弾性カップリングとクロスを確認する必要があります。 必要に応じて、摩耗した部品を新しいものと交換します。 スライドフォークのスプラインは潤滑されています。
機械に修理可能な横木が付いているカルダンがある場合、それらにも注油する必要があります。 このような変更は、カルダンクロスピース（オイルシリンジを接続するための穴）内のグリースガンの存在によって決まります。
プロペラシャフトの不具合
このメカニズムは常に動いており、重い負荷がかかっているため、それによる誤動作は非常に一般的です。 最も一般的なものを次に示します。
- カルダンシャフトにオイルが出ました。 ギアボックスのオイルシールに注意を払う必要があります。 通常の摩耗により、定期的に交換する必要があります。 弾性シールは時間の経過とともにその特性を失い、シャフトとスタッフィングボックスの間に小さな隙間が生じます。 スライディングフォークの領域に漏れが発生した場合は、スプラインの状態を確認してください。 荒れがある場合は、プラグを交換する必要があります。
- ジンバルへの負荷時の衝撃は、ジョイントのバックラッシュによって引き起こされます。 クロスまたはサスペンションマウントのベアリングに遊びが生じた場合、これらの部品は新しいものと交換されます。 ボルト締結の緩みにより振動が発生する可能性があります。 このような問題が頻繁に発生する場合は、ナットとマウントの間に栽培装置が設置されているかどうかを確認する必要があります。 このワッシャーは、一定の振動でナットが緩むのを防ぎます。
- アクセルペダルを踏むときしむ。 ヒンジを確認します。 湿気や汚れに常に接触しているため、クロスピースが故障する可能性があります。 きしみが無視されると、クロスが詰まり、ヒンジが壊れます。
- 最も一般的なドライブシャフトの不具合は振動です。 ただし、メカニズムの修復を開始する前に、まずシャーシを確認する必要があります。 不均衡な車輪はまた、高速での振動につながります。 別のギアにシフトしたときにこの効果が消えた場合、カルダンはそれとは何の関係もありません。 カルダンの振動の理由は次のとおりです。
- バランスリングの不良（腐食または破損）;
- 十字架の破壊;
- 中央シャフトまたは中間シャフトの損傷（パイプの変形はメカニズムの不均衡を招きます）;
- 機構のコンポーネントが正しく組み立てられていません。
- パイプでリンギング。 パイプ内部のスプライン継手の裏側にカバーがあり、シャフトへのグリースの侵入を防ぎます。 破損を修正するには、パイプを切断し、カバーを所定の位置に溶接してから、シャフトを溶接します。 手順の後に異なる性質のリンギングが現れた場合（シャフトの空洞に石があるかのように）、それは溶接後にその中に大きなスケールがあったことを意味します。 リードサポートが壊れると、リンギングが発生する可能性があります。 この場合、新しいカルダンを取り付けることで問題は解消されます。
- ギアを入れたときの研削音。 車体または排気システムに接触すると発生します。
- 泥反射板（もしあれば）のアタッチメントの故障により、カルダン自体のリンギングが現れる場合があります。 ベアリングを水や汚れから保護するために、中間サポートに取り付けられています。 ぶら下がっている場合は、溶接で十分です。
石油漏れ
ジョイントの潤滑には特殊なグリースが使用されています。 通常、CVジョイント、ニードルタイプのベアリング、スプラインジョイントには、目的の特性を持つ個別のグリースが使用されます。
汚れが摩擦要素や回転要素の空洞に入らないように、それらは葯とオイルシールによって保護されています。 しかし、車の底の下にある部品の場合、この保護は一時的なものにすぎません。 その理由は、保護カバーが常に湿気、ほこり、そして冬には道路に散らばっている化学試薬の積極的な攻撃的作用のゾーンにあるためです。
車が起伏の多い地形を頻繁に移動する場合、石や枝でそのような保護を損傷するという追加のリスクがあります。 損傷の結果として、攻撃的な環境が回転および縦方向に移動する部品に作用し始めます。 プロペラシャフトは車両の移動中に絶えず回転するため、その中の潤滑油が加熱され、オイルシールが摩耗すると漏れる可能性があり、時間の経過とともにトランスミッションのこの部分の故障につながります。
加速時の振動とチェックポイントでのノッキング
これは、プロペラシャフトの誤動作を判断する最初の症状です。 回転要素が体全体にわずかに摩耗すると、回転要素が体全体に広がり、その結果、運転中に車内に不快なハム音が発生します。 確かに、一部の車種では、この音響効果は、トランスミッション内のプロペラシャフトの存在を決定する完全に自然な要因です。 これは、一部の古い国産車に特に当てはまります。
加速中のきしみ
車両の加速時に現れるきしみ音が、クロスピースの摩耗を決定します。 さらに、この音は消えることはなく、車の加速中に増幅されます。
この部分のきしみ音は、ニードルベアリングローラーによって放出されます。 それらは湿気の攻撃的な影響から最も保護されていないため、時間の経過とともにベアリングは潤滑を失い、針は錆び始めます。 車が加速すると、非常に熱くなり、膨張し、振動し始め、強いきしみ音を立てます。
高トルクのため、クロスピースは大きな負荷にさらされます。 そして、クランクシャフトの回転は、車の車輪の回転速度と同期していません。 そのため、車速に関係なくきしみ音が発生する場合があります。
船外ベアリングの問題
プロペラシャフトの設計に関するサブトピックから学んだように、船外ベアリングは、ロゼットで囲まれた丸いローラーを備えた従来のベアリングです。 ほこり、湿気、汚れに常にさらされることによるデバイスの故障を防ぐために、ローラーはプラスチックカバーで保護されており、内部には厚いグリースが塗布されています。 ベアリング自体は車底に固定されており、中央部にはカルダンパイプが通っています。
回転管の振動がボディに伝わらないように、外輪とベアリング取付金具の間にゴムスリーブを取り付けています。 ドライブラインの動作中の音響効果を最小限に抑えるためのダンパーとして機能します。
ベアリングは密閉されており、追加や交換が不可能なグリースが充填されていますが（部品の製造時に工場で充填されます）、ロゼット間の空洞は密閉されていません。 このため、時間の経過とともに、車がどのような状態で運転されても、ほこりや湿気がベアリングの内部に入ります。 このため、ローラーとソケットの負荷部分の間で空乏が発生します。
潤滑不足（徐々に経年劣化して洗い流される）により、ベアリングローラーに錆が発生する場合があります。 時間が経つと、腐食によってひどく損傷したボールが崩壊し、その結果、ベアリング内に大量の異物の固体粒子が現れ、部品の他の要素が破壊されます。
通常、このようなベアリングの故障では、ハウリングとハムが発生します。 この要素は交換する必要があります。 湿気や攻撃的な化学物質の影響下で、ゴム製カップリングは経年劣化し、弾性を失い、その後、絶え間ない振動によって崩れます。 この場合、ドライバーは体に伝わるはっきりとした強いノックを聞きます。 そのような故障で運転する価値はありません。 オフセットが大きいため、運転手がキャビン内の騒音に我慢しても、プロペラシャフトがひどく損傷する可能性があります。 さらに、どの部品が最初に破損するかを予測することは不可能です。
カルダンの不適切な操作の結果
すでに気づいたように、カルダンの問題は主に、車両が動いている間に身体に来る騒音とまともな振動の増加によって認識されます。
ドライバーが鉄の神経と信じられないほどの落ち着きによって区別される場合、摩耗したプロペラシャフトによる振動と強い騒音を無視すると、確かに不快な結果につながります。 起こりうる最悪の事態は、運転中のシャフトの破損です。 これは特に危険であり、機械の前部でシャフトが破損すると常に事故につながります。
運転中にカルダンの問題の兆候が現れた場合、ドライバーは速度を落とし、できるだけ早く車両を停止する必要があります。 車が止まった場所を示した上で、車の目視診断を行う必要があります。 注意が必要な点は次のとおりです。
- すべてのボルト締結用。
- 船外ベアリングの状態、特にそのゴム製ダンパー。
- フランジの状態について;
- 十字架上;
- ベアリングキャップに。
車の所有者が適切なスキルを持っていない場合は、道路（壊れた部品を交換するため）またはガレージでシャフトを自分で分解することはお勧めしません。 カルダンの修理には常にバランスをとる必要がありますが、これは道路の修理の状況では実行できません。
これらの理由から、トランスミッションのこの部分の状態を監視する必要があります。 定期的な技術検査と、必要に応じて修理は、プロペラシャフトを含むあらゆる自動車システムとそのユニットの適切かつ安全な操作の鍵となります。
プロペラシャフトの取り外しと取り付け
カルダンメカニズムの交換またはユニットの修理が必要になった場合は、取り外す必要があります。 手順は次の順序で実行されます。
- 取り付けボルトは、後車軸とプロペラシャフトのフランジから外します。
- シャフトが下がる。
- ゴム製カップリングのボルトを緩めます。
- カルダンがチェックポイントから離れる。
- サスペンションマウントは緩められています。
修理されたメカニズムまたは新しいメカニズムは、サスペンション、カップリング、ブリッジフランジの逆の順序で取り付けられます。
追加のビデオでは、ジンバルの取り外しと取り付けのさらに細かい点について触れています。
車のカルダンはかなり頑丈なメカニズムですが、定期的なメンテナンスも必要です。 ドライバーは、異音や振動の発生に注意する必要があります。 これらの問題を無視すると、重要なトランスミッションコンポーネントの損傷につながります。
新しいプロペラシャフトを見つける
プロペラシャフトを完全に交換する必要がある場合は、新しい部品を見つけるのは簡単な手順です。 これはいくつかの車種のトランスミッションではかなり高価な部分であるため、主なことはそれのために十分なお金があるということです。
これを行うには、自動分解サービスを使用できます。 ただし、この場合、中古部品を販売している会社が信頼でき、低品質の製品を販売していないことを確認する必要があります。 一部の地域では、完全な交換の対象となる部品を復元して手頃な価格で販売する会社がありますが、短期間でこれらの要素は機能しなくなります。
オンラインストアまたは実際のPOS（自動車部品店）のカタログを検索する方がはるかに安全です。 この場合、車の正確なデータ（メーカー、モデル、製造日など）に従ってスペアパーツを検索する必要があります。 車に関する情報が入手できない場合は、必要なすべてのデータを常にVINコードで見つけることができます。 彼が車のどこにいるか、そして車に含まれている車についての情報が伝えられます 別の記事で.
部品番号がわかっている場合（操作中に部品番号が消えていない場合は、そのマーキング）、この情報を使用してカタログ内の新しいアナログの検索を実行できます。 分解用のコンポーネントを購入する場合は、購入する前に次の点に注意する必要があります。
- ファスナーの状態。 変形は、たとえ小さなものであっても、部品を購入する価値がない理由です。 これは、その設計がフランジの取り付けを提供しないそのようなカルダンシャフトに特に当てはまります。
- シャフトの状態。 このパラメータを視覚的に確認することは困難ですが、わずかな変形（バランスの欠如を含む）でもシャフトの強い振動とそれに続くデバイスの故障につながります。
- スプライン接続の状態。 腐食、バリ、ノッチ、その他の損傷は、ドライブラインの性能に深刻な影響を与える可能性があります。
- ダンパー部分の弾性を含む船外ベアリングの状態。
ジンバルが分解時に使用できるように見えるかどうかに関係なく、専門家に提示する必要があります。 専門家は、ジンバルが理解されているかどうかをすぐに認識します。 このユニットで修理作業を行う場合、専門家が構造が正しく組み立てられているかどうかを判断できます。
そしてもう一つ重要なポイント。 中古品を購入された場合でも、保証対象商品（メーカーまたは販売者）は注目に値します。
関連動画
最後に、プロペラシャフトの振動を防ぐためにできることについての短いビデオをご覧ください。
質問と回答：
プロペラシャフトはどこにありますか。 プロペラシャフトは、ギアボックスから車両の排気システムに沿ってリアアクスルまで伸びる長いビームです。 カルダンシャフトデバイスには、中央シャフト、クロス（シャフト間のノードの数によって異なります）、スプライン接続のあるスライディングフォーク、およびスラストベアリングが含まれます。
ジンバルとは何ですか。 カルダンの下には、ある角度で相互に配置されたシャフト間でトルクを伝達するメカニズムが意味されます。 このために、XNUMXつのシャフトを接続するクロスが使用されます。
XNUMX つのコメント
ビタリ
通れませんでした。これが私のTKです