Universal Joint บนรถยนต์คืออะไร? สุดยอดคู่มือ U-Joint

แยกคำออกจากกันและเป็นคำอธิบายที่ค่อนข้างตรงไปตรงมา "สากล" หมายถึงความสามารถของข้อต่อในการส่งกำลังหมุนไปในทิศทางใดก็ได้ ไม่ใช่แค่เป็นเส้นตรง ชิ้นส่วนนั้นเป็นไม้กางเขนที่ทำจากเหล็กขนาดกะทัดรัด ซึ่งวิศวกรเรียกว่าไม้กางเขนหรือแมงมุม โดยมีฝาครอบลูกปืนเข็มติดอยู่ที่แขนทั้งสี่ข้าง แขนอีก 2 แขนยึดเข้ากับแอกบนเพลาหนึ่ง ส่วนอีก 2 แขนยึดเข้ากับแอกบนเพลาที่อยู่ติดกัน และชุดประกอบทั้งหมดจะหมุนได้อย่างอิสระที่ศูนย์กลาง จุดหมุนนั้นคือสิ่งที่ช่วยให้เพลาสองอันหมุนต่อกันแม้ว่าจะไม่ได้เรียงกันเป็นแนวกันพอดีก็ตาม

ตำแหน่ง U-Joint อยู่ในระบบขับเคลื่อน

สำหรับรถยนต์ที่ขับเคลื่อนล้อหลัง เพลาขับจะวิ่งจากด้านหลังของชุดเกียร์ไปยังเฟืองท้ายด้านหลัง และมีข้อต่อ U อยู่ที่ปลายแต่ละด้าน โดยเพลาหนึ่งอยู่ด้านหลังเพลาท้ายของชุดเกียร์ และอีกอันอยู่ข้างหน้าเฟืองท้าย รถบรรทุกขับเคลื่อนสี่ล้อเพิ่มเพลาขับตัวที่สองที่วิ่งไปที่เฟืองท้ายด้านหน้า โดยมีข้อต่อคู่ของตัวเองที่กล่องเปลี่ยนเกียร์และเพลาหน้า รถขับเคลื่อนล้อหน้าข้ามข้อตกลงนี้โดยสิ้นเชิง เนื่องจากเครื่องยนต์และเพลาส่งกำลังตั้งอยู่ติดกับล้อหน้าอยู่แล้ว จึงไม่มีเพลาขับยาวให้โค้งงอ ดังนั้นยานพาหนะเหล่านั้นจึงใช้ข้อต่อความเร็วคงที่ (CV) แทน ซึ่งแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องแต่ชัดเจนเกี่ยวกับมุมบังคับเลี้ยวมากกว่าการเคลื่อนที่ของช่วงล่าง

เค้าโครงระบบขับเคลื่อน	ประเภทข้อต่อที่ใช้	ทำไม
ระบบขับเคลื่อนล้อหลัง	U-ร่วมs (2 ต่อเพลาขับ)	เพลาขับยาวจะต้องโค้งงอพร้อมกับระบบกันสะเทือนที่เคลื่อนที่ระหว่างเกียร์และเพลา
ขับเคลื่อนสี่ล้อ/สี่ล้อ	U-ร่วมs (2 ต่อเพลาขับ ด้านหน้าและด้านหลัง)	เพลาขับสองตัวแยกจากกัน โดยแต่ละตัวต้องการความสามารถในการยืดหยุ่นเหมือนกัน
ระบบขับเคลื่อนล้อหน้า	ข้อต่อ CV	เพลาเพลาสั้นยังต้องรับมือกับการเปลี่ยนแปลงมุมบังคับเลี้ยวอย่างต่อเนื่อง ซึ่งข้อต่อ U จัดการได้ไม่ดี

ทำไมเพลาขับทุกอันจึงใช้ข้อต่อ U เป็นคู่

ข้อต่อ U เดี่ยวที่ทำงานในมุมหนึ่งจะไม่หมุนด้วยความเร็วคงที่อย่างสมบูรณ์ แต่จะเร่งความเร็วขึ้นและช้าลงเล็กน้อย สองครั้งในระหว่างการปฏิวัติเต็มทุกครั้ง เนื่องจากรูปทรงเรขาคณิตของกากบาทที่หมุนอยู่ภายในแอกออฟเซ็ตสองอัน ที่มุมต่ำการเปลี่ยนแปลงนี้น้อยเกินกว่าจะรู้สึกได้ แต่เมื่อมุมเพิ่มขึ้น มันจะกลายเป็นการสั่นสะเทือนที่แท้จริงที่ส่งตรงผ่านเพลาขับ การยึดมีความสวยงามทางกลไก: ข้อต่อ U อันที่สองที่ปลายอีกด้านของเพลา ซึ่งติดตั้งในมุมที่ตรงกัน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเร็วที่เท่ากันในทางกลับกัน ทั้งสองตัดกัน และกำลังที่ไปถึงส่วนต่างจะจบลงอย่างราบรื่นและคงที่ แม้ว่าจะผ่านข้อต่อสองข้อที่แยกกันไม่ได้ก็ตาม

มีอะไรอยู่ข้างใน U-Joint จริงๆ

ใต้รูปตัว X ที่เรียบง่าย แขนทั้งสี่ของไม้กางเขนแต่ละอันจะขี่อยู่ภายในฝาครอบแบริ่งที่อัดแน่นไปด้วยลูกปืนเข็มขนาดเล็ก ผนึกด้วยซีลจาระบีที่ช่วยป้องกันสิ่งปนเปื้อนออกและสารหล่อลื่นเข้าไป ข้อต่อ U บางตัวถูกผนึกตลอดอายุการใช้งานที่โรงงานโดยไม่มีวิธีเพิ่มจาระบี อื่นๆ รวมถึงอุปกรณ์ติดตั้งแบบ Zerk เพื่อให้สามารถอัดจาระบีตามระยะเวลาซ่อมบำรุงปกติได้ ตัวเลือกการออกแบบเดียวนั้น - แบบปิดผนึกหรือแบบทาน้ำมัน - ท้ายที่สุดมีความสำคัญมากกว่าสิ่งอื่นใดเกี่ยวกับอายุการใช้งานของชิ้นส่วน

• ข้อต่อ U ปิดผนึก มีจาระบีอัดแน่นไว้ล่วงหน้าเพื่อยืดอายุการใช้งานของข้อต่อ ไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษา ซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลที่ขับรายวัน แต่เมื่อจาระบีภายในสลายตัวลง ก็ไม่มีทางที่จะเติมเข้าไปใหม่ได้
• ข้อต่อ U แบบจาระบีได้ มีข้อต่อ Zerk ที่มองเห็นได้เพื่อการหล่อลื่นเป็นระยะ มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าเล็กน้อยและต้องการการดูแลเอาใจใส่ระหว่างการเข้ารับบริการตามปกติ แต่ด้วยการอัดจาระบีที่สม่ำเสมอ จะทำให้ข้อต่อที่ปิดสนิทอยู่ได้นานกว่าปกติ ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงมักใช้รถบรรทุกลากจูงหรืองานออฟโรด

สัญญาณว่า U-Joint กำลังเสื่อมสภาพ

ความล้มเหลวของข้อต่อ U จะเกิดขึ้นแบบค่อยเป็นค่อยไปเกือบทุกครั้ง ซึ่งเป็นข่าวดีจริงๆ เนื่องจากมีหน้าต่างที่จะทันก่อนที่ข้อต่อจะล้มเหลวโดยสิ้นเชิงและปล่อยให้เพลาขับตกลงไป ซึ่งอาจทำให้ระบบเกียร์หรือไอเสียเสียหายได้ และในบางกรณี ซึ่งเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก อาจทำให้สูญเสียการควบคุม

• เสียงดังกึกก้องเมื่อเปลี่ยนเกียร์ระหว่างไดรฟ์และถอยหลัง ตลับลูกปืนที่สึกหรอจะทำให้กากบาทเคลื่อนที่เล็กน้อยก่อนจะเข้าปะทะ ทำให้เกิดเสียงดังกึกก้องเมื่อกำลังเข้ายึด
• การสั่นสะเทือนที่แย่ลงเมื่อใช้ความเร็วบนทางหลวง ข้อต่อที่มีการเล่นในลูกปืนจะทำให้เพลาขับเสียสมดุลเล็กน้อย และความไม่สมดุลจะเด่นชัดมากขึ้นเมื่อความเร็วในการหมุนเพิ่มขึ้น
• เสียงแหลมหรือคลิกที่ดังขึ้นตามความเร็ว ซึ่งมักจะชี้ให้เห็นถึงการเจียรข้อต่อที่แห้งและไม่ได้หล่อลื่นกับโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในข้อต่อที่ปิดสนิทซึ่งจาระบีจากโรงงานแตกออก
• ผงสีสนิมบริเวณข้อต่อ นี่คือเศษโลหะที่ถูกออกซิไดซ์ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อตลับลูกปืนแห้งและเริ่มสึกหรอกับกากบาท ซึ่งเป็นสัญญาณที่มองเห็นได้ชัดเจนว่าข้อต่อจำเป็นต้องเปลี่ยนเร็วๆ นี้
• เลี้ยวยากหรือต้านทานผิดปกติ พบได้ไม่บ่อยนัก แต่ข้อต่อ U ที่ยึดติดกันสามารถเพิ่มแรงต้านที่แสดงว่าพวงมาลัยมีปัญหา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเลี้ยวแคบ

สิ่งที่ทำให้อายุขัยของ U-Joint สั้นลงหรือยืดยาวขึ้น

ระยะทางเพียงอย่างเดียวไม่ได้กำหนดว่าข้อต่อ U จะเสื่อมสภาพเมื่อใด — สภาพการขับขี่และพฤติกรรมการบำรุงรักษาจะทำให้ตัวเลขนั้นเคลื่อนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งอย่างมาก

ปัจจัย	ส่งผลต่ออายุการใช้งาน
การลากจูงหรือลากของหนักบ่อยครั้ง	สั้นลง — การรับน้ำหนักอย่างต่อเนื่องจะเพิ่มความเครียดให้กับตลับลูกปืนในทุกการหมุน
ออฟโรดหรือขับรถบนภูมิประเทศที่ขรุขระ	สั้นลง — การรับแรงกระแทกซ้ำๆ จะช่วยเร่งการสึกหรอของตลับลูกปืน
เกลือถนนและการสัมผัสความชื้นชายฝั่ง	สั้นลง — การโจมตีจากการกัดกร่อนโดยใช้ฝาปิดและซีล ปล่อยให้สารปนเปื้อนเข้ามา
มุมเพลาขับไม่เหมาะสมหลังชุดยก	สั้นลง — ดันข้อต่อให้ใกล้หรือเกินมุมการทำงานที่สะดวกสบาย
การอัดจาระบีเป็นประจำบนข้อต่อที่สามารถอัดจาระบีได้	ขยาย — สารหล่อลื่นใหม่จะชะล้างสิ่งปนเปื้อนออกอย่างต่อเนื่องและลดแรงเสียดทาน
ทางหลวงหลักสัญจรบนถนนเรียบ	ขยาย — โหลดแรงกระแทกน้อยที่สุดและมุมเพลาขับปานกลางสม่ำเสมอ

การตรวจสอบข้อต่อ U โดยไม่ต้องถอดเพลาขับ

การตรวจสอบด้วยตนเองอย่างรวดเร็วสามารถเปิดเผยการเล่นได้ก่อนที่จะกลายเป็นอาการที่เห็นได้ชัดเจน ด้วยการรองรับเพลาขับและระบบส่งกำลังให้เป็นกลาง ให้จับเพลาที่ด้านใดด้านหนึ่งของข้อต่อ U แล้วพยายามบิดกลับไปกลับมาในทุกทิศทาง การหลวม การคลิก หรือจุดแข็งที่เห็นได้ชัดเจนขณะหมุน ชี้ไปที่ข้อต่อที่สึกหรอ ข้อต่อที่แข็งแรงควรเคลื่อนไหวได้อย่างราบรื่นตลอดระยะโดยไม่มีการเคลื่อนตัวหรือความรู้สึกเสียดสี