아우디 A8L 60 TFSI - 미션, 트랜스퍼케이스, 디퍼런셜오일교환

아우디의 플래그쉽 A8 60 TFSI 롱바디 모델입니다. A8은 1994년 처음 시장에 선보이며 모노코크 타입의 알류미늄 프레임을 적용하여 경쟁모델 대비 30%까지 가벼운 차체를 자랑하는 등 진보적인 행보를 이어갔는데요, 현재 입고된 모델은 3세대 초기형으로 4.0리터 V8 터보엔진의 420마력을 ZF-8단 자동변속기와 토센방식의 콰트로를 통해서 노면에 전달합니다. 롱바디의 거대한 덩치에도 불구하고 시속 100km 까지 불과 4초 대에 도달하며 전력 질주하는 순간에도 부드러움과 정숙함을 잃지 않습니다.

 

해당 차량은 구동계 오일을 교체하기 위해 입고되었는데요, 약 10만키로 주기로 구동계오일을 교체하면 고장없이 최상의 효율과 성능을 유지할 수 있습니다. 이번 작업으로 교체의 대상이 되는 오일들이 충진된 부품들은 아래와 같습니다.

 

 

 

트랜스퍼케이스에서는 각륜으로 최적의 출력을 배분하여 보내는 역할을 하게 되고요. 트랜스퍼케이스에서 각 륜으로 배분된 출력은 각륜의 디퍼런셜로 전달이 됩니다. 각 디퍼런셜은 해당륜에 좌우로 파워를 배분하며 회전 및 요철등에 의한 좌, 우륜의 회전 차를 보상하는 기능도 합니다.

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참고로 해당 차량의 경우 실제 전륜 디퍼런셜의 하우징과 트랜스퍼케이스에서 전륜으로 동력을 전달하는 샤프트 하우징은 변속기 하우징과 한몸이기 때문에 얼핏보면 전륜 디퍼런셜이 변속기에 내장되어 변속기 오일을 공유하고 있는 것으로 보일 수 있으나 하우징만 공유할 뿐 실제 내부는 위 실차 사진에서 보는 것과 같이 각각 분리된 별도의 독립적 유닛들입니다.

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이렇게 동력이 전달되고 이어지는 모든 파츠에는 각각 목적이나 환경에 맞은 오일이 충진되어 있으며 이 또한 일정 기간 이 후에는 교체가 필요한 소모품입니다.

 

 

 

입고 직후 변속기 오일 온도를 확인합니다. 배출하기엔 온도가 높아 식히는 동안 다른 작업 먼저 시작합니다.

 

 

 

잭스탠드를 이용해 하부를 지지한 후, 바디 브레이스와 변속기 마운트를 탈거합니다.

 

 

 

프론트/리어 디퍼런셜오일 교환

디퍼런셜 장치는 자동차가 회전하는 경우 또는 노면의 차이로 인해 좌륜과 우륜의 속도 차가 발생하는 경우, 회전 속도를 달리하여 출력을 끊김없이 보내주는 장치입니다. 예를 들어 급하게 회전하는 차량의 경우 회전 방향의 내측 바퀴는 외측 바퀴보도 속도가 확연히 느리게 되는데, 이 때 내측에 부하가 걸리는 만큼 외측을 더 빨리 돌도록 해주는 기어 장치로, 역시 톱니 바퀴에 맞물려 도는 회전체이기 때문에 오일에 담겨 있습니다. 만약 차량이 선회할 때 내륜과 외륜 회전차의 보상없이 동일한 구동력이 출력된다면 정상적인 회전이 불가능하거나 회전축을 중심으로 내측에 위치한 바퀴는 헛돌 수 밖에 없습니다.

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일반적인 가로 엔진 배치형 전륜 차량과 일부 후륜 구동형 사륜 차량의 경우 디퍼런셜 역할을 하는 기어가 변속기 내부에 내장되어 있기 때문에 별도의 전륜 디퍼런셜이 없고 미션과 통합되어 있어 미션오일을 함께 사용하게 됩니다.

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하지만 세로 엔진 배치 형 후륜 구동 베이스의 사륜 구동의 차량의 경우 변속기에서 나오는 출력이 트랜스퍼케이스를 거쳐 전륜 디퍼렌셜과 후륜디퍼렌셜로 보내지는 경우가 가장 일반적입니다. 해당 차량과 같이 말이죠. 하지만 간혹 전륜디퍼렌셜이나 어떤 경우 트랜스퍼케이스 까지 미션에 통합되어 미션오일을 같이 쓰는 경우도 간혹 있습니다만, 위치상 후륜 디퍼렌셜은 거의 대부분 독립된 유닛으로 운용됩니다.

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해당 차량은 전형적인 세로 엔진 배치형 후륜구동형 상시 사륜으로, 트랜스퍼에서 전륜과 후륜을 배분하여 전륜과 후륜의 독립된 디퍼렌셜로 각각 출력을 보냅니다. 같은 가로엔진 배치형의 아우디 A6 모델도, 일부차량의 경우 전륜 디퍼런셜은 미션 내부에 통합되어 미션오일을 공유하는 시스템도 있습니다.

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해당 차량의 전륜 및 후륜 디퍼렌셜 규격은 순정 P/N G052145S2으로, API GL-4급 혹은 GL-5급의 SAE 75W90점도를 같는 기어전용 합성오일입니다. 특이하게도 VW의 순정파츠로 보는 규격은, 일반적인 타 제조사들은 디퍼렌셜에는 GL-5가 단독 권장사양인 것에 반해, GL-4와 GL-5를 모두 포함하는 중간 정도의 규격으로 보입니다. 해당 오일의 주 목적은 고부하 회전 기어에 윤활과 낵각을 제공하고 마찰을 줄이는 것이 주 목적인 단순한 역할만 수행하기 때문에 극압에 대응하는 황동성분의 내마모제가 첨가된 GL-5급 혹은 일반적인 고품질 GL-4의 수동변속기 오일에 점도만 75W-90이 맞다면 가급적 마찰저감효과가 우수하고 내구성과 부하감소가 높은 고품질 합성유를 선택하는것이 유리합니다.

 

 

 

프론트 디퍼런셜오일을 배출합니다.

 

 

 

리어 디퍼런셜오일을 드레인합니다.

 

 

 

배출이 완전히 끝났으면 프론트와 리어 드레인플러그를 손으로 돌려준 후, 토크렌치를 이용해 규정 토크로 체결합니다.

 

 

 

오버플로우 방식으로 신유를 주입합니다.

 

 

 

레벨링이 끝났으면 전후륜 주입구플러그를 손으로 돌려준 후, 토크렌치를 이용해 규정 토크로 체결합니다.

 

 

 

트랜스퍼케이스오일교환

트랜스퍼케이스는 변속기를 통해 출력되는 동력을 가장 먼저 받아 전/후로 힘을 배분해주는 장치입니다. 평소(디폴트 세팅) 주행 환경에서는 후륜에 60% 전륜에 40%를 배분합니다. 해당식은 기계식인 반면, 요즘 대부분의 차량에는 전자식이 사용되는데요, 전자식의 경우 슬립이 발생하면 각륜의 휠센서들이 바퀴 회전수의 변화를 통해 이를 감지하고 ECU에서 파워배분을 계산한 후 적절한 동력을 각 륜으로 보내기 위해 전자로 제어되는 유체식 클러치를 사용하여 출력을 배분합니다. 전자 제어 방식의 경우 인위적으로 한쪽 동력을 완전히 끊어 연비주행을 유도할 수도 있고 무게도 가볍습니다. 하지만 원리부터가 이미 슬립이 발생한 이 후 이를 감지하여 조치를 취하는 방식이기 때문에 불과 수백분의 1초라도 순간적인 랙이 발생될 수 밖에 없으며 매우 짧은 순간 동안 만이라도 접지를 잃은 차량은 원상복구가 어렵거나 회복하는 동안 거동이 불안정해지는 단점이 있습니다.

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반면 기계식 콰트로는 애초에 슬립을 허용하지 않는 방식으로, 기본 원리는 일반적인 디퍼렌셜을 세로로 배치했다고 생각하면 이해가 빠르실 겁니다. 유압식 처럼 이미 미끄럼이 발생한 이 후, 연산을 통해 해당 바퀴로 출력을 주거나 빼는게 아니라, 디펄렌셜과 같이 해당 륜에 걸리는 부하에 따라 나머지 륜에 분배되는 파워가 연속적으로 즉시 변화하기 대문에 애당초 물리적 혹은 타이어의 한계를 벗어나지만 않는 다면 슬립을 절 때 허용할 수 없는 구조 입니다. 또한 전륜 또는 후륜 한쪽만 과도하게 회전하게 되어 내부 프릭션플레이트와 웜기어 간 자체 마찰이 설계된 범위 이상 발생하게 되면, LSD(Limit Slip differential)가 구연되어, 한쪽 륜이 완전히 접지를 잃어도 험로 탈출이 가능합니다. 다만 시스템이 크고 무게가 무겁고(그래도 다행이 차량의 최하단 중심에 무게를 가중) 연비주행에 유리하도록 한쪽륜에 동력을 완전히 차단하여 2륜 구동과 같이 주행할 수 있는 환경을 만들 수 없으며 특정 상황(우천, 주행모드별)에 따라 인위적으로 반응하도록 전자제어 프로그램과 연동하여 별도의 프로그래밍이 불가능 합니다. 그래서 가장 심플하면서도 완벽한 형태의 상시사륜 구동시스템 중 하나임에도 불구하고 효율성과 연비가 우선이 되고 각종 전자제어 프로그램과의 연동성 때문에 해당 시스템은 점차 전자 시스템으로 대체되고 있습니다.

 

 

 

준비한 트랜스퍼케이스 오일입니다. 전륜과 후륜으로 출력을 배분해 주는 콰트로의 핵심 부품으로, 일반적인 전자식 트랜스퍼케이스 처럼 자동변속기 기반의 오일을 사용하지 않습니다. 클러치 커플링 방식이 아니라 기계식 기어 방식이기 때문에 유압 제어가 없어, 유압유의 역할이 요구되지 않고 마찰 감소나 냉각같은 기본적인 윤활 성능만 요구하기 때문입니다.

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​​그런데 디퍼런셜과 비슷한 구조와 원리에도 불구하고 토센 트랜스퍼케이스에 일반적인 GL-5급의 디퍼렌셜 오일은 사용하지 않습니다. 그 이유는 바로 토센 트랜스퍼케이스에는 일반 적인 디퍼런셜에는 없는 프릭션플래이트라는 장치가 추가되기 때문입니다.

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디퍼렌셜의 경우 한쪽 바퀴가 접지력을 완전하게 상실하는 경우 나머지 한쪽으로 거의 모든 출력이 쏠리고 계속 헛도는 반면, 토센 디퍼렌셜은 전륜과 후륜에 약 1:3 비율을 초과하는 속도차가 발생하게되면, 저항이 낮아 빠르게 헛돌며 회전하는 바퀴 쪽의 출력이 만드는 회전차이가 프릭션플레이트와 마찰하며 최대 허용 회전차를 초과하는 만큼의 회전력을 부하가 걸리는 축으로 몽땅 보내버립니다. 일종의 LSD(Limited Slip Differencial), 즉, 스포츠 카의 후륜 디퍼렌셜에 많이 사용되는 차동제한장치(差動制限裝置)를 좌우 바퀴가 아닌, 앞 뒤 륜으로 세로 배치한 것과 같은 이치입니다.

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만약 이런 장치가 없었더라면, 전륜이나 후륜 중 한 곳만 마찰력이 전혀 없는 빙판 같은 곳에 올려져 있을 때, 부하가 걸리지 않는 해당 바퀴만 계속 헛 돌면서 차량이 전혀 움직이지 않을 것 입니다. 하지만 프릭션 플레이트 덕문에 전륜과 후륜 중 한 곳만 마찰이 없는 진흙이나 빙판에 놓이게 되어어도, 전 후 회전차가 일정부분을 초과하는 순간, 접지력이 있는 곳에 바로 동력이 전달되어 험로 탈출이 가능합니다.

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그런데 이런 플레이트판에는 일정적인 마찰력이 필요합니다. 비단 미끄럽기만 하면 안된다는 말입니다. 그래서 GL-5급의 오일이 아닌, 미세한 마찰은 허용하는 GL-4급의 수동미션 오일이 사용됩니다. 수동미션의 경우 부드러운 변속을 위해 싱크로나이져라는 기어와 출력축의 회전수를 맞춰주는 기능을 하는 장치가 있는데, 이 역시 프릭션플레이트와 같이 마찰력의 원리를 사용하기 때문입니다. 그리고 GL-5의 극압내마모제로 사용되는 첨가제 성분이 수동 기어에 쓰이는 황동 성분의 부싱을 부식시킬 수 있습니다.

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아우디의 토센의 경우 황동 성분의 부싱이나 파츠가 포함되는지는 확인이 어려우나, 아마 GL-4가 요구되는 이유는 황동재질 사용으로 인한 부식의 우려 보다도 프릭션플레이트에 요구되는 마찰력 때문일 가능성이 더 클 것 같습니다.

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애석하게도 이게 끝이 아닙니다. 실제 아우디 토센 디퍼렌셜의 초도 주입유의 정확한 규격은 G055145A2 로, GL4급 수동기어 오일(ZF사의 SAF-AG4)에 "STURACO FM 1992"라는 매우 구체적인 스팩의 마찰조정제가 4% 첨가된 제품입니다. 마찰조정제의 경우 마찰의 감소도 증대도 아닌, 초기 마찰력이 생기기 시작하는 순간 슬립없이 바로 마찰로 이어지게 하기 위함입니다. 예를들어 엄지와 검지 손라락을 가볍게 비벼보면, 슥슥 하고 저항 없이 잘 비벼집니다. 하지만 슥슥 비비면서 점차 힘을 세게 가하여 두손 사락을 붙이면, 점차 두 손가락을 비빌수 없게 붙어 버리는데요, 이게 바로 특정 압력 이상이 되면 GL-4가 허용하게 되는 마찰력이 되겠고요, 손가락이 세게 붙어 비벼지지 않게 되기 직전에, 부드득 부드득 하면서 소리가 나면서 마찰이 되었다 미끌렸다를 빠르게 반복하는 구간이 생기는데, 이게 바로 콰트로 'Chattering' 현상으로 콰트로를 타시는 분들은 유턴시 부하를 주거나 하면 자주 들을 수 있는 소리입니다.

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GL-4 수동 미션오일에 4%가 첨가되는 이 마찰저감제가, 애매한 구간에서 빠르게 마찰이 생겼다 없어졌다를 반복하며 불쾌하게 미끄러지는 현상을 없애주는 기능을 하는데요, 마찰력 증대나 감소가 아닌, 붙을랑 말랑 하는 애매한 구간을 줄여주어 프릭션플레이트가 붙었다 땠다 하는 현상을 자연스럽게 만들어 주는 특정 구간과 부하에서만 기능을 하도록 매우 섬세하게 설계된 전용 첨가제 입니다.

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그런데 ZF측에서 배포한 자료를 보면 해당 첨가제는 오일의 점성이나 성상에 영향을 미치지는 않고, 생상라인에서 막 제조된 신품 프릭션플레이트에 해당 오일주입과 함께 열과 압력으로 인해 영구적으로 부착되어 역할을 하는 일종의 반영구적인 코팅제 라고 합니다. 즉, 단순 오일교체 시에는 불필요한 첨가제로, 실제 플릭션플레이트 교체나 세척이 동반되는 오버홀 같은 작업이 되는 경우에만 사용하라고 되어 있습니다.

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단, ​기존에 GL4 기어오일을 사용하시는 분들은 매 2회나 3회차 교체시에는 G055145A2 스팩의 오일을 한번 사용해주거나, 백색 파우더 형식으로 판매하는 "STURACO FM 1992"를 구해서 총량의 약 4% 정도 넣어주는 것을 추천드립니다. 오일이던, 코팅재던 첨가재던, 아무래도 반영구적인 것은 없을 테니까요.

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그래서 예전에는 권장하는 바와 같이 첫교환인 경우 그냥 GL4의 75w-90스팩의 합성기어오일을 주로 사용해 왔습니다. 순정 G055145A2는 구하기도 어렵고 센터에서는 말도 안되는 가격을 청구하거든요. 하지만 최근 라베놀사에서 아우디 폭스바겐 토센 전용 규격인 G055145A2 스팩의 트랜스퍼케이스 오일을 출시하여 해당 제품으로 시공하고 있습니다.

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다음은 초도 주입유 VW055145A2와 비교한 제조사 선언 수치입니다. 역시 해당 규격을 대체하는 제품인 만큼 기본적인 동점도 특성이 매우 비슷합니다. 단 라베놀 제품의 경우 열안정성을 대변하는 지표로 볼 수 있는 인화점이 230도로 보다 우수하며, 전단안전성 부문 테스트 역시 보다 안정적인 성능을 발휘합니다.

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또한 동판부식도 ASTM D130 측정법 기준(섭씨 100도에서 3시간 동안 동판을 부식시키는 정도를 색으로 판단하는 측정 법) 1a 등급으로 ASTM D130 척도에서 12단계 중 최상급 이네요. 부식을 거의 유발하지 않는 다고 볼 수 있습니다. 순정유의 경우 2c로 동일한 측정법 12단계 중 5단계 정도 이거든요.

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다소 아쉬운점은 독일 본사 홈페이지에 보면 오탈자도 많고 제품도 잘 못 표기해 놓은 부분이 눈에 보입니다. 본사직원들이 독일사람들이라서 영어가 모국어가 아니라서 그럴까요? 심지어 Ravenol-Tor 제품란에 엄연하게 다른 제품인 Ravenol AWD-H에 대한 성상표를 올려놓기도 했군요. 그러고 보니 해당 제품이 막 출시되었을 때, ATF기반오일에 마찰조정제 4% 라는 내용으로 홍보되는 것을 보고 고개를 갸웃했던 기억도 납니다. GL4의 수동기어 오일이 아니라 AFT라뇨. 물론 지금은 모두 SAF-AG4 베이스에 마찰조정제 4%라는 내용으로 정정되었지만요. 사소한 부분이지만 신뢰를 떨어뜨릴 수 있는 부분이 될 것 같습니다.

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어찌되었던, 제조사 선언에 따르면 초도주입유와 동일한 스팩에 향상된 내마모성, 내열성, 전단안전성 그리고 긴 수명을 제공하게 되니 굳이 순정유를 구할 수 있다 한들 라베놀 제품을 마다 할 이유는 없어 보입니다.

 

 

 

트랜스퍼케이스오일을 드레인합니다.

 

 

 

배출이 완전히 끝났으면 토크렌치를 이용해 플러그를 규정 토크로 체결합니다.

 

 

 

오버플로우 방식으로 신유를 주입합니다.

 

 

 

레벨링이 완전히 끝났으면 주입구 플러그를 손으로 돌려준 후, 규정 토크로 체결해 마무리합니다.

 

 

 

미션오일교환

드레인하기 적절한 온도가 되었으니 미션오일 교환을 시작합니다.

 

 

 

플러그를 개방해 기존 사용유를 드레인합니다.

 

 

 

고정 볼트를 풀어 오일팬과 필터를 탈거합니다.

 

 

 

오일팬 마그넷에 정상적인 마모에 따른 고운 슬러지가 다량 포집되어 있으나, 별 다른 이물질은 없어 특이사항은 없어 보입니다.

 

 

 

신품 필터와 가스켓 그리고 볼트류입니다. 변속기 제조사인 ZF에서 직접 제공하는 서비스킷입니다.

 

 

 

전용 세정제를 이용해 오일팬을 세척 및 건조시킨 후, 신품 가스켓을 정위치에 올려줍니다. 신품 필터 씰링에 신유를 발라 윤활 후 장착합니다.

 

 

 

오일팬이 자유롭게 움직일 수 있을 정도로 모든 신품 볼트를 손으로만 돌려 가고정 후 위치를 조절합니다. 

 

 

 

지침서에 명시된 시퀀스와 체결토크값에 맞춰 신품 볼트를 하나씩 규정 토크로 체결합니다.

 

 

 

1차 토크체결을 마쳤으면, 지침서에 명시된 각도법으로 2차 체결해 마무리합니다.

 

 

 

신품 드레인플러그를 장착 후, 규정 토크로 조여줍니다.

 

 

 

탈거했던 변속기 마운트를 장착 후, 모든 고정 볼트들을 지침서에 명시된 규정 토크로 정확하게 체결 후 잭스탠드를 제거합니다.

 

 

 

바디 브레이스를 장착 후, 고정 볼트들을 모두 규정 토크로 체결합니다. 마운트 고정 볼트 역시 정확한 토크로 조여줍니다.

 

 

 

ZF변속기의 경우 규격이 독자적으로 대부분의 멀티규격과 호환이 되지 않습니다. 그래서 준비한 신유는 ZF-LifeGuardFluid8로, ZF에서 출시하는 8단 변속기 전용 액입니다. 하지만 무교환(Lifefill)이 떠로르는 'life'라는 이름과 달리 ZF에 문의 해보아도 실제 권장 교체주기는 8~10만 사이라고 못 밖아 두고 있습니다. 차량을 신차로만 3~4년에 한번씩 교체하는 분들이나 10만키로 쯤 까지만 타고 폐차를 하는 분들에게는 무교환이 맞긴 하겠습니다.

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윤활유 메이져 Shell에서 제조하고 있으며 MSDS에서 확인한 바 GTL의 존재가 확인이 되는데요, (CAS. NO. 848301-69-9) 하지만 비율은 비공개로 공표해 놓았네요. LIFEGUARD 6의 경우 베이스 기유가 전량 GTL유를 사용하고, LIFEGUARD 8 역시 다를 이유는 없다고 생각합니다. 유동점이 무러 -42도 이기 때문에 GTL이나 PAO가 아니고서야 일반적인 VHVI 로는 도달하기 어려운데, SHELL에서 GTL을 두고 PAO를 쓸 이유가 없어 보이네요.

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상온밀도는 특이한 사항이 없는데, 섭씨 40도에서의 냉각 점도가 26mm2/S 로 상당히 묽습니다. 보통 현대 기아 파워텍에 많이 쓰는 규격인 SP4의 냉각점도가 30mm2/S 초 중반을 오르내리거든요. 냉간 유동성이 매우높고 냉간 상태에서 유온상승이 빠를 것 같습니다. 아마 ZF8 규격이 아닌 제품을 넣게 되면 냉각 변속지연이나 충격이 두들어 질 것 같이 보입니다. 열간 안정성을 보여주는 지표 중 하나인 인화점역시 206도로 우수합니다.

 

 

 

신유 주입은 총 2단계로 진행됩니다. 일정 용량을 선 주입합니다.

 

 

 

시동을 걸어 나머지 신유를 주입 합니다. 주입이 끝났으면 P-R-N-D 변속을 지침서에 명시된 정해진 시간동안 변속 후, P단에 위치해 레벨링 작업을 시작합니다.

 

 

 

미션오일이야기 - 4. 미션오일 레벨링, 정확한 시공의 중요성

 

 

 

레벨링플러그를 개방해 과주입된 미션오일을 배출합니다.

 

 

 

미션오일이 주르륵 흐르다 방울 단위로 똑똑 떨어지기 시작하면 재빨리 신품 레벨링 플러그를 손으로 꽉 잠가줍니다.

 

 

 

미션오일레벨링 작업은 규정 온도 범위 내에서 마무리하였습니다.

 

 

 

손으로만 돌려 가체결했던 레벨링플러그를 토크렌치를 이용해 규정 토크로 조여 마무리합니다.

 

 

 

미션오일로, 좌측부터 기존 사용유, 레벨링 시 배출된 오일입니다. 우측이 현재 차량의 변속기 오일 상태로 보시면 되겠습니다.

 

 

 

교체 후 폐기되는 소모품들입니다.

 

 

 

좌측 상단부터 기존 프론트 디퍼런셜, 트랜스퍼케이스 그리고 리어 디퍼런셜오일입니다. 각각의 우측은 신유를 샘플링한 사진입니다.

 

 

 

시운전을 통해 변속감과 직결감 그리고 부드러운 구동계 주행감을 확인 후, 매장에 복귀해 리프팅 후, 작업부위를 모두 꼼꼼하게 살펴 봅니다. 누유나 작업흔적없이 완벽하게 완료되었음을 확인 후 언더커버를 조립합니다.

 

 

 

마지막으로 파워트레인 관련 폴트가 없는것을 확인 합니다.

 

 

 

올바르고 꼼꼼한 정비로 언제나 부드럽고 높은 성능을 누려보세요!