ドライブシャフトのバランスをとる方法: 正しい手順、公差、およびよくある間違い

時速55マイルで激しく揺れ、時速45マイルで完全に滑らかになるピックアップは、ほとんどの場合、タイヤが悪いのではなく、ドライブラインのアンバランスと戦っています。通常の原因は、何年も前に錆びてしまったバランスウェイトです。正しくバランスのとれたシャフトには通常、 15g～30g そのブレを消すためにバランシングマシンに補正ウエイトを乗せます。問題は、シャフトも真っ直ぐでなければならず、ジョイントが自由に動く必要があり、フランジが同心円上にある必要があるということです。これら 3 つのうちのいずれかが間違っている場合、市場のバランサーはその仕事を救うことはできません。

そもそもなぜドライブシャフトのバランスが崩れるのか

結論を先に言いますと、ドライブシャフトは単独でバランスを崩すことはほとんどありません。何かが変わりました。重量が減り、しなりが増し、あるいはシャフトを高速で投げ回すのに十分な遊びが関節に発達しました。

現実的な原因を修理ベイに表示される順序で示します。

• 溶接されていたバランスウェイトが脱落しました。道路の塩分、砂利の衝突、フレームの接触はすべて、薄い溶接部に悪影響を及ぼします。
• チューブにへこみや曲がりが生じるのは、シャフトがホイスト アームで持ち上げられた後や、車軸が激しく底に突き当たった後に発生することがほとんどです。
• ユニバーサル ジョイントまたは CV ジョイントが摩耗または焼き付いているため、シャフトがきれいに回転せず、1 回転ごとに中心から押し出されます。
• スプラインの摩耗、またはスプラインが 1 歯ずれた状態で再組み立てされた 2 ピースのシャフト。
• ボルトが外され、間違った方向に再取り付けされたフランジにより、アセンブリとしてバランスが取れていた一致したペアが破壊されました。
• 乾燥した泥またはグリースの厚い層がチューブの片面に焼き付けられます。シャフトを洗えば振動は消えます。それが答えです。

最初の 2 つだけが厳密にバランスの問題であることに注意してください。残りの部分でも同じ症状が発生しますが、別の修正が必要です。

アンバランスにしか見えないものはすべて排除する

誰かがバランシングマシンに触れる前に、いくつかの的を絞った質問で分野を絞り込みます。最も有用な唯一の手がかりは、振動が道路速度に従うか、エンジン速度に従うかです。

揺れが走行速度ではなくエンジン回転数を追跡する場合、シャフトのバランスを取るのは無駄な費用です。道路速度を追跡し、1 つの狭い帯域でピークに達する場合は、真のアンバランスまたは振れの問題が考えられます。次のステップは、それを修正する方法を決定することです。

バランスのとれたシャフトへの 2 つの実際の道

ベンチバランスと車内バランスのどちらを選択するかは、好みの問題ではありません。これは精度と利便性のトレードオフであり、正しい答えは車両の使用方法によって異なります。

車から離れたベンチでバランスをとる

シャフトが出てきてバランシングマシンに送られると、マシンはアンバランスの量と位相角の両方を報告します。次に、修正ウェイトが反対側に溶接されます。これは、チューブを真っ直ぐにして振れを測定することもできる唯一のルートであり、現実的に厳しい残留公差に到達できる唯一のルートです。コストはダウンタイムです。車両はサービスを停止しているため、ツーピース シャフトの場合は、スプラインの位相が維持されるように、両方のシャフトを一緒に販売店に行く必要があります。

車内バランス調整

駆動輪が空転した状態で車両をホイストに載せたままにし、シャフトを最悪の振動が発生する速度まで動かし、揺れが消えるまで重りを追加したり位置を変更したりします。利点は、シャフト、フランジ、ピニオンを 1 つのユニットとして、回転アセンブリ全体のバランスが取れていることです。欠点は、精度がはるかに低く、振動が半分にしかならないことが多く、作業は安全に細心の注意を払って行わなければならないことです。

適切なバランシング作業とは実際どのようなものなのか

シャフトを剥がし、一度回転させ、ランダムな重りを溶接するショップは推測です。適切なシーケンスは次のようになります。

1. まずはシャフトを掃除します。固まった泥、乾燥したグリース、剥がれ落ちたアンダーコートはすべてバランサーに実際の重量を乗せており、オペレーターは幽霊を追いかけるようになります。
2. 振れを測定します。シャフトを V ブロックで支え、ダイヤルインジケーターでチューブの両端付近を掃きます。許容限界はシャフトによって異なりますが、多くの乗用車シャフトはおおよその範囲内に収まるはずです。 0.010インチ～0.020インチ 表示された振れの合計の値。
3. 関節の自由を確認します。硬いまたはギザギザのあるユニバーサル ジョイント、またはドライ CV ジョイントは、ウェイトで補うことができません。バランスではなく関節を修正してください。
4. マシンで低速ベースラインを実行し、不均衡をグラム単位で記録し、位相角を記録します。
5. 既知の質量の試行重量を取り付け、再度実行し、機械に振幅と位相の変化から最終的な補正を計算させます。
6. 計算された位置に最終的な重りを溶接します。チューブが変形して作業が台無しにならないように、入熱を制御してください。
7. 確認する。シャフトを再実行し、残留アンバランスが制限内に収まるまで繰り返します。一般的には、 10g～15g 乗用車用シャフトの場合、より重い市販シャフトは 20 g ～ 30 g で受け入れられることがよくあります。

ステップ 2 またはステップ 3 をスキップすると、シャフトが 2 回目にショップに戻ってきます。

ガレージで自分で試してみる

今週車両を走行し続ける必要がある場合は、現場でのバランスを注意深く調整することで、振動を許容できるレベルまで下げることができます。この方法は大雑把ですが効果的です。

1. スタンドの上で後車軸を安全に上げ、前輪に輪止めをかけて、駆動輪が自由に回転できることを確認します。
2. 駆動系を振動が最も大きくなる速度まで運転します。正確に繰り返すことができるように、タコメーターの読み取り値をメモしてください。
3. 溶接継ぎ目の隣ではなく、端から数インチのチューブの周囲に頑丈なホース クランプをクランプします。
4. もう一度実行し、クランプをチューブの周りで約 45 度回転させ、もう一度実行します。振動が最も小さくなる位置を見つけるまでクランプを踏み続けます。その位置はシャフトのライトサイドを示します。
5. その箇所に同等質量の重りを溶接します。クランプを永久に作動させたままにしないでください。クリープして錆びます。
6. 同じ回転数で結果を確認します。振動が収まるどころか、速度とともに急激に上昇する場合は、停止してシャフトをバランシングショップに送ります。シャフトがその臨界速度を超えて動作することは、迷惑ではなく、真の安全上の問題です。

通常、フィールドのバランシングにより、ほとんどの作業が完了します。ベンチワークに該当することはほとんどなく、荷物や牽引車を運ぶ車両の恒久的な修理として扱うべきではありません。

完璧なバランスを保っても再発する問題

バランスを整えたばかりのシャフトが数百マイル以内に再び揺れ始めた場合、本当の原因はバランスではありません。マシンのせいにする前に、次のことを確認してください。

• ドライブラインの作動角度。歯の位相がずれたスプラインで再組み立てされた 2 ピースのシャフトは、重量では修正できない方法で振動します。
• センターサポートベアリングにゴムが潰れている、プリロードが間違っている、またはハウジングが磨耗している。
• フランジのボルトが緩んでいるか、フランジの平らな位置を止めている合わせ面のバリや塗装。
• リフトキット、スプリング交換、またはアクスル修理後の車高またはピニオン角度の変更。
• ピニオンまたはディファレンシャル キャリアのベアリングが摩耗し、同様の走行速度でシャフトの問題が発生する可能性があります。

これらのそれぞれは速度に関連した振動を生成し、どのような量の補正重量にも耐えます。

バランスのとれたシャフトとブーツの選択

最も安価なバランス問題は工場で設計されたものです。シームレスチューブから作られたシャフトは、溶接前に真っ直ぐにされ、アセンブリとしてバランスが取れ、質量と位置によって溶接されたウェイトが取り付けられており、車両の耐用年数にわたってその公差を保持します。真っ直ぐでジョイントの遊びがないシャフトは滑らかな状態を保つ唯一の種類であるため、これはサプライヤーに尋ねる価値のある基準です。

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単一のシャフトではなく完全なドライブラインを実行する車両の場合、アセンブリはチューブと同じくらい重要です。ドライブシャフトは、チューブ、ユニバーサルまたは等速ジョイント、スプラインスリーブ、バランスウェイトで構成されており、これらの部品のすべてが、完成したユニットが高速でどのように動作するかに影響します。詳細についてはこちらをご覧ください ドライブラインのコンポーネントがどのように組み合わされるか オリジナルを修理するのではなく交換品を指定する場合。

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前輪駆動車と後輪独立車では、同じロジックがアクスル シャフトに適用されます。ブーツが破れると、振動への片道切符です。グリースが飛び散り、水や砂が侵入し、レースのピットができ、遊びが存在しないはずの場所に遊びが現れます。オイル交換のたびにブーツをチェックしても費用はかからず、シャフトの交換が何万マイルも延期されます。

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オフロードマシンについては別途言及する価値があります。 ATV、UTV、および並列のアクスル シャフトは、一般乗用車よりもはるかに長いサスペンション トラベルとはるかに大きな衝撃荷重にさらされるため、曲がったチューブやジョイントが作動角度を超えて押し出されるのは、例外ではなく通常の摩耗です。揺れが始まったら、他のことを確認する前にシャフトの真直度を確認してください。

1 つだけ取り除くとしたら、これは次のとおりです。アンバランスは道路速度の痕跡を残します。 1 つの狭い速度帯域で揺れが生じますが、そのどちらの側でも車両はスムーズです。まずそのパターンを確認し、次にチューブの真直度とジョイントの自由度を確認し、その後で補正ウェイトに手を伸ばします。それ以外は溶接トーチを使った推測です。