차를 구입하고 7년쯤 되었을 때 부터, 70마일 (=112km/h)쯤 되면 휠 밸런스가 맞지 않는 것처럼 스티어링휠이 떠는 현상이 발생했습니다.  휠 밸런스를 봐도, 앞-뒤 휠타이어를 바꿔봐도 나아지는 것이 없어서 그냥 그런 채로 사용했습니다.  70마일 근방을 피하면서 다녔지요.  고속도로를 타는 일이 별로 없이 주로 근처만 다니는 차라서 별로 아쉽지 않았습니다.

저는 매년 윈터 타이어로 교체를 제가 직접 하기 때문에 매년 두 번 차를 올리는데, 그 때 하체를 관찰하면 차가 7년쯤 넘으면서부터는 앞바퀴 로워 컨트롤 암의 부싱이 탄력을 잃었는지 잔금이 가는 것을 발견했습니다.  이것도 고무가 뚝 끊어진 것이 아니라서 그런 채로 차를 사용했습니다.

둘의 상관 관계를 생각하지 않다가 생각이 난 것이, 로워 컨트롤 암의 뒤쪽 통통한 고무 부싱은 타이어의 전후방향 충격을 흡수해주는 역할을 하는데, 이 부싱 고무가 단단해져서 완충 능력이 없어지면 사소한 휠밸런스 불균형 진동이 고무의 의해 흡수되지 않고 단단하게 공진해서 휠밸런스 어긋남을 더 뚜렷하게 느끼는 것이 아닐까 생각했습니다.  그래서 로워 컨트롤 암을 교체해 보기로 2년 전 계획을 세웠습니다.

이 캠리 플랫폼을 공유하는 토요타 차들은 로워 컨트롤 암을 서브프레임에서 탈거하려면 맨 앞 볼트를 가리고 있는 엔진 마운트를 먼저 탈거해야 합니다.  왜 정비성 떨어지게 그렇게 설계했는지 모르겠지만, 정비성보다 중요한 다른 이유가 있었겠지요.

아래, 탈거된 로워암 사진을 보면 맨 앞 볼트 위치를 짐작할 수 있습니다.  그 볼트 바로 위에 엔진 마운트가 있어서 작업이 안 되는 것입니다.

엔진 마운트를 탈거하기 위해서는 엔진을 차체에서 들어올려야 하는데, 엔진을 차체에서 살짝 들어올리는 일은 아주 힘든 작업은 아닙니다.  다른 차에서도 해 봤지만, 엔진 오일 팬 밑에 큰 나무토막을 받치고 잭으로 좀 들어올리면 차체는 가만히 있고 엔진만 좀 들어올려지거든요.

그런데 이 플랫폼의 4륜 구동 버전은 작업이 특별히 힘들다고 정비 영상에서 설명하고 있습니다.  엔진 마운트를 탈거하려면 엔진을 10cm정도, 좀 많이 들어올려야 하는데 4륜 버전은 뒤로 연결되는 샤프트가 스티어링 기어에 닿아서 10cm를 올릴 수 없기 때문에 방해가 되는 스티어링 기어까지 서브프레임에서 탈거하는 추가 작업이 필요합니다.  어떤 정비소는 공칭 작업시간 10시간, 전체 비용 3200불(=443만원)을 청구한다고 합니다.  그래서 그 난이도 때문에 2년동안 이 영상, 저 영상 찾아보며 조사만 했습니다.

그러다가 어떤 댓글이 눈에 확 들어왔습니다.  “내가 일하던 렉서스 딜러십에서는 저 수리를 할 때 엔진 마운트에 박힌 스터드를 뺀 다음 엔진을 조금만 올리고 엔진 마운트를 탈거했어.  저 엔진 마운트에서 스터드가 빠져.”

그래서 다른 동영상들을 찾아보니 그 방법으로 엔진을 조금만 들어올리고 로워 컨트롤 암을 교체하는 동영상들이 실제로 있었습니다.  이 정도라면 할 수 있겠다고 생각해서 집사람이 출장을 가기를 기다렸습니다.  일주일 정도 기간에 걸쳐 천천히 작업하려고 하거든요.  클리앙 용 사진도 찍다 보면 시간이 1.5배 소요되기도 하고요.

파는 교체용 부품 사진을 보면 모두 저 스터드가 엔진 마운트와 한 덩어리인 것처럼 되어 있는데, 실제로는 스터드만 쏙 빠질 수 있는 것이었습니다.

이런 모양만 있는줄 알았는데, 

사제 부품중에는 엔진을 조금만 들어도 장착할 수 있도록 아예 스터드 미장착 상태로 파는 것도 있는 것이고요.

계획이 섰으므로 온라인 사제 부품점 Rock Auto에서 좌,우 로워 컨트롤 암 각각 1개씩 구입했습니다.  동네 오프라인 상점에서 구입하면 사제가 개당 120불인데, Rock Auto에서 구입하면 절반 값이네요.  게다가 동네 오프라인 상점은 해당 자동차 부품 체인의 PB 상품을 취급하는데, Rock Auto는 사제 서스펜션 부품 업계에서는 유명한 MOOG 브랜드를 취급하고 있어서 Rock Auto에서 구입했습니다.

부품을 받아 보니, 볼 조인트가 그리스 주입식이네요.  그리스 니플(꼭지)을 별도 포장해서, 사용자가 볼 조인트 밑에 뚫린 나사 구멍에 장착, 완성하는 구조입니다.  그리스 무교환 디자인인 토요타 오리지널 부품도 제가 16만km을 타는 동안 마모 문제가 없긴 했는데, 그리스 주입형이면 정기적으로 그리스만 보충해주면 16만km보다 더 많이 사용할 수 있으니까 나쁠 것은 없습니다.  그리고 제가 집에 그리스 주입 건이 있기도 하고요.

하체에 정기적으로 그리스 주입하는 차는 90년대 현대 갤로퍼가 그랬다고 들었는데, 2020년에 (사제 부품이지만) 다시 보게 되었네요.

자동차 앞쪽을 한 쪽씩 잭으로 들어올리고 그 옆에 잭 스탠드와 잭 패드를 사용해서 고정합니다.  저는 플로어 잭을 사용했기 때문에 잭 스탠드를 지정된 잭 포인트에서 15cm쯤 떨어진 곳에 괴었는데, 다행히 차가 탄성적으로나 소성적으로 휘지 않았습니다.

  

작업이 끝나고 내릴 때는 차 트렁크에 있는 잭을 사용했는데, 생각해 보니 차 트렁크에 있는 잭은 폭이 좁기 때문에 그것으로 차를 올렸더라면 잭 스탠드를 지정된 잭 포인트에 15cm보다 가까운 곳에 괴어서 마음이 더 평안했을 것 같습니다

언더커버를 탈거하면서 나온 각종 나사와 패스너들은 위치에 따라 종류가 다르기 때문에, 이렇게 칸이 나눠진 정리함에 넣어 관리했습니다.

엔진을 들어올리기 전, 엔진 마운트 나사를 풀어서 엔진을 들어올릴 때 엔진 마운트가 엔진을 붙잡아 당기지 않도록 합니다.

등속조인트 중간 베어링 브라켓을 서브프레임에 고정하는 볼트도 풉니다.  유튜브 동영상을 보고 이 브라켓의 존재를 미리 확인해 두었지요.

엔진 앞쪽 마운트는 엔진쪽 나사를 풀기 어려운 구조라서 엔진쪽은 풀지 않고, 서브프레임에 고정하는 아래쪽 나사만 풉니다.  로워암을 교체할 때 이 앞쪽 마운트가 로워암을 가리는 것이 아니기 때문에 탈거할 필요가 없고, 엔진을 들어올릴 때 엔진을 잡아내리지 않도록만 해 주면 되거든요.

엔진 위쪽에 있는 네번째 엔진 마운트는 엔진의 상하 높이를 조정하는 역할은 없지만, 그래도 엔진을 들어올릴 때 이 부품이 간섭되면 엔진이 원활하게 들어올려지지 않기 때문에 이 마운트도 완전히 탈거합니다.  아래 사진은 탈거하는 도중입니다.

그리고, 엔진을 들어올리는 도중 확인하니 엔진에 덮인 차음 플라스틱 커버가 엔진과 같이 올라가면서 차체와 닿으려고 하네요.  그래서 엔진을 다시 내리고 플라스틱 커버를 탈거한 후 다시 엔진을 들어올렸습니다.

엔진 오일 팬 밑에 나무를 대고 다른 잭으로 들어올리면 마운트에서 나사가 풀린 엔진이 위로 5cm쯤 들릴 것입니다. 

그런데,  잭을 올리니 (예상치 않던) 차체가 5mm쯤 들여올려지다가, 어디에선가 빡! 소리가 나네요.  살펴보니 엔진 오일팬에 괸 나무가 너무 커서 의도와 달리 엔진 바로 옆 서브프레임을 동시에 들어올리다가 차체는 엔진보다 많이 무겁고, 나무 판 모서리에 너무 큰 힘이 걸리니까 쪼개진 것입니다.  아래 사진에 나무가 쪼개진 상태가 보입니다.

다른 나무로 교체한 후, 서브프레임이 닿지 않고 엔진 오일팬만 닿게 위치를 조정해서 다시 올리니까 원활하게 잘 올라갔습니다.  다행히 서브 프레임은 철판이 두껍기 때문에 국부적으로 힘을 받았지만 변형되지 않았습니다.

엔진이 올려지니까 이렇게 엔진 마운트가 서브프레임에서 들려지거나(조수석)

엔진이 마운트에서 들려집니다(운전석).

최종적으로는 조수석쪽 (엔진)과 운전석쪽(변속기) 드는 높이를 각각 조정하고 싶어서 좌우에 각각 잭과 나무판을 대고 올렸습니다.

인터넷의 정비 동영상들마다 이구동성으로 운전석쪽이 더 어렵다고 말하기 때문에, 운전석 쪽부터 시작했습니다.  하다가 실패하면 다시 조립하고 양쪽 다 교체를 포기하려고요.

처음에는 엔진을 살짝 들어올려서 노출된 스터드의 무나사부를 바이스 그립 플라이어로 꽉 잡고 돌리려고 했습니다.  그 전에 준비 단계로서 침투유(녹슬어 붙은 부품이 덜 어렵게 풀리도록 풀어주는 기름)를 넉넉히 뿌려줘서 스며들게 했지요.

그런데 바이스 그립 플라이어가 헛돌더군요.  스터드를 풀 수 없었습니다.

 

그래서 인터넷 (주로 유튜브)을 더 찾아보다가 double nut 방법으로 스터드를 쉽게 뺄 수 있다는 영상들을 보고 확신을 얻었습니다.  아멘!  철물점으로 뛰어가서 엔진 마운트 스터드에 맞는 너트 두 개를 구입했습니다.  M12X1.5 나사였습니다.

Double nut를 스터드에 체결합니다.  체결할 때 너무 힘 줄 필요도 없더군요.

이렇게 double nut가 설치되었습니다.

Double nut  체결된 아래쪽 너트를 잡고 풀면 좀 녹슬었던 스터드라도 쉽게 탈거됩니다.

 

이렇게 빠졌습니다.  너트는 빼서 다른 쪽 스터드를 빼는데 또 사용했습니다.

이렇게 돌출한 스터드를 제거한 엔진 마운트는 엔진을 조금(4cm) 정도만 들어올려도 쉽게 빼낼 수 있었습니다.  유튜브 댓글에 이 방법을 올린 전직 렉서스 딜러십 정비사에게 무한 감사합니다.

엔진 마운트가 탈거되었으니까, 로워암을 교체하기 위해 서스펜션 볼 조인트를 분리합니다.  교체하려는 부품은 로워암의 차체쪽 고무 부싱이므로 헌 볼 조인트를 그대로 두고 로워암 부분만 교체해도 됩니다.  지금 생각하면 볼 조인트 교체의 난이도가 있었기 때문에, 로워암만 교체할 걸 그랬습니다.  떼어낸 볼 조인트가 마모의 흔적이 없이 여전히 뻑뻑했거든요.  원래 의도는 볼 조인트도 마모되어 헐렁거릴 테고, 손상 정도가 심하지 않더라도 한번 손 댔을 때 같이 바꿔준다는 것이었습니다.

볼 조인트를 로워암에 고정하는 볼트/너트를 분리한 후, 로워암을 차체에 고정하는 볼트들을 풀면 로워암은 쉽게 빠집니다.

로워암을 차체에 고정하는 볼트를 풀 때는 그냥 힘으로 렌치를 돌려서는 불가능하고, 임팩트 렌치가 닿는 볼트는 임팩트 렌치로 풉니다.  이 부분은 쉬웠습니다.

그런데, 볼 조인트를 앞 서스펜션 너클 (휠 베어링과 브레이크가 고정되는 쇳덩어리)에 결합하는 너트는 진동으로 풀리지 않도록 아래 장착 후 사진처럼 코터 핀을 끼우고 굽혀 풀림 움직임을 구속하는데, 헌 볼 조인트에 있는 코터 핀이 녹슬어 붙어서 볼트에 뚫린 구멍에서 꼼짝하지 않아서 시간이 1시간 정도 들었습니다.

위 사진은 장착 후 사진입니다.  정작 문제의 녹슨 코터 핀 사진은 없습니다.  당황하여 사진 찍을 겨를이 없었습니다.

결국은 이것도 인터넷 검색 후 정보를 얻어서, 펀치와 망치로 쳐내어 최대한 잘라내고, 나머지는 저 너트를 렌치로 세게 돌려서 코터 핀을 전단시켜 잘라지게 하면서 너트를 풀었습니다.  렌치를 망치로 때려서 ‘임팩트’ 렌치 효과를 내서 풀었습니다.

볼 조인트의 볼트는 너클에 뚫린 원뿔형 구멍에 꽉 끼도록 조립되기 때문에 너트만 푼다고 볼트가 쏙 빠지지 않습니다.  강한 힘을 줘서 꽉 낀 것을 밀어내어 뽑아야 합니다.  제가 사용한 공구는 pickle fork입니다.  쐐기 모양으로 생겨서 망치로 때려 넣으면 쐐기 효과로 볼 조인트가 너클에서 빠집니다.

무언가를 망치로 세개 때릴때는 꼭 안전 보안경을 껴야 합니다.  피 타격 물체에서 금속 조각이 떨어져 나와 튈 때 눈에 들어가면 안 되거든요. 

사실 이 타격 작업뿐만 아니라 정비하는 내내 보안경을 끼고 작업했습니다.

탈거한 운전석 앞바퀴 로워암과 볼 조인트를 새 부품 옆에 놓아 보았습니다.  사제 부품이라서 볼 조인트의 모양이나 로워암의 철판 프레스 모양이 정확히 똑같지 않지만, 치수는 정확히 맞습니다.

이 로워암 부품은 토요타의 중형차 플랫폼에는 모두 공용으로 사용하는 것 같습니다(렉서스 포함).  그래서 이 부품은 아주 여러 메이커에서 저가형부터 중고가형까지 다양하게 사제 부품을 내놓고 있습니다.  인기있는 차종의 장점 중 하나죠.

소수만 팔린 특이 취향 차량은 사제 부품이 없어서 울며 겨자먹기로 자동차 회사에서 달달한 마진을 붙인 부품으로 수리해야 합니다.  예를 들어 저 로워암+볼 조인트는 제가 구입한 중고급 MOOG 브랜드가 71.4불인데 토요타에서 파는 부품은 로워암만 157불, 볼 조인트는 74불로서 합계가 사제의 3.23배, 가격으로는 한 쪽당 21만 6천원씩 더 비쌉니다.

MOOG는 자동차 회사에도 납품하는 테네코(TENNECO)의 역사 있는 상표라서 허투루 만들지 않을 것을 생각합니다.

볼 조인트를 서스펜션 너클에 결합합니다.  집어넣을 때 디스크 브레이크 실드 철판이 간섭되기 때문에 철판을 탄성적으로 당겨주면서 볼 조인트를 넣었습니다.

볼 조인트를 너클에 가조립한 후, 로워암을 차체에 장착하고 로워암과 볼조인트를 연결합니다.

이 때 바퀴가 공중에 뜬 상태라서 서스펜션 스프링 힘으로 서스펜션이 가장 낮은 상태인데, 로워암을 그것보다 더 낮춰야 볼 조인트 볼트 밑으로 넣을 수 있습니다.  로워암 장착부가 고무 부싱이라고는 하지만 로워암을 최저 위치에서 조금 더 낮추는데도 힘이 많이 들어가기 때문에 한 손으로 누르고 다른 손으로 너클을 밀어 볼 조인트와 로워암 위치를 일치시키는 작업은 잘 되지 않았습니다.

운전석쪽은 낑깅대며 어렵게 했지만, 조수석쪽은 인터넷에서 찾아본 다른 정비 영상에서 배운 팁으로 이렇게 쇠 막대기를 로워암에 나일론 스트랩으로 묶어 지렛대처럼 만든 후, 쇠 막대기 끝을 무릎으로 누르고 양 손을 써서 작업하면 로워암이 쉽게 내려옵니다.

위 사진은 사진을 찍느라고 쇠 막대기를 손으로 내려 눌렀지만, 실제 작업할 때는 양 손을 정비에 쓰기 위해 무릎으로 대충 눌러도 로워암이 수월하게 내려와서 작업이 쉬웠습니다.

새로 구입한 사제 볼 조인트는 그리스 보충형입니다.  사제 중에도 그리스를 보충하지 않는 타입도 있습니다만, 제가 구입한 것은 받아보고 나니 그리스 보충형이었던 것입니다.

볼 조인트 밑에 이렇게 그리스 니플을 장착하는 구멍이 임시 플라스틱 마개로 막혀 있습니다.  볼 조인트 내부에는 공장에서 기본량의 그리스는 주입해서 출고했습니다.

한편, 그리스를 보충하지 않는 타입은 저 은색 금속 마개에 아예 구멍이 없이 민짜입니다.  그런 타입도 구멍을 뚫어서 그리스 보충 타입으로 개조하는 팁이 인터넷에 돌아다닐 정도로 그리스를 보충해서 장수명으로 쓰겠다는 사람들이 있습니다.

제품 포장에 들어있던 그리스 니플에 테프론 테이프를 감고 설치했습니다.  테프론 테이프는 밀봉 때문에 감은 것이 아니라, 그리스 건을 물리기 쉬운 각도에서 체결을 미리 멈춰도 밀봉이 되도록 하기 위한 용도로 감았습니다.

저는 이렇게 니플이 차량 후방을 향하는 각도에서 체결을 멈추고, 그리스 건을 물려서 그리스를 가득 채웠습니다.

그리스가 볼 조인트에 가득 차면 이렇게 흘러나오는 작은 구멍이 고무 부트에 있습니다.  이 구멍이 없으면 볼 조인트 고무 부트가 마치 청개구리 우화에서 배를 부풀리다 터진 것처럼 구멍이 생길 때까지 부풀다가 터질겁니다.

그리스 보충 주기는 엔진오일을 교환할 때 마다 주입하면 충분히 짧은 것이라고 합니다.  제 잔디깎이도 그리스를 가끔 주입해줘야 하고, 그리스를 주입해주면 검게 변색되고 어떤 때는 잔디를 깎을 때 날린 물기가 섞여서 점도가 떨어진 낡은 그리스가 저런 구멍에서 흘러나옵니다.

조립할 때는 로워암과 볼조인트를 정격 토크대로 체결합니다.  작업에 필요한 정격 토크는 이 동영상에서 토크를 불러주면서 작업하기 때문에 참고했습니다.

서스펜션 로워암을 다 체결한 후, 엔진 마운트를 원래대로 설치하고 가체결합니다.

엔진을 천천히 내리면서, 아래쪽에서 엔진 무게를 받아주는 엔진 마운트 3개가 서브프레임의 구멍에 잘 찾아들어가는지 확인하면서 조금씩 내립니다.  이 때 등속조인트 중간 베어링 브라켓도 서프프레임 구멍에 잘 찾아들어가는지 확인하고요.

엔진 마운트들을 서브프레임과 엔진쪽 모두 너트로 체결한 후, 엔진 위쪽 제4 엔진 마운트 (정확히는 말하자면 토크 로드)도 설치합니다.  나사 구멍이 정확히 맞지 않을테므로 고무망치로 쳐서 마찰을 이기고 마운트가 제 위치로 들어가도록 합니다.

이 토크값은 찾기 귀찮아서, 같은 굵기 나사용 서스펜션 로워암 고정 토크와 같은 토크로 체결했습니다.

교환 후 수리가 잘 되었는지 일단 동네를 한 바퀴 돌았습니다.  특이한 점은 없습니다.  이 차의 서스펜션은 15년 동안 계속 나긋나긋했거든요.  스포츠성과 담을 쌓은, 당시 토요타의 극히 대중적인 밋밋한 서스펜션입니다.

그렇다고 성능이 엉망은 아닙니다.  집사람이 운전할 때 고속도로에서 아래 사진 같은 장애물 (트럭의 재생 타이어 트레드에서 벗겨졌을 큰 고무 띠)을 피한다고 옆 차선으로 홱 변경했을 때 정확히 잘 피했습니다.

수리 목적이 달성되었는지 확인하기 위해서 출퇴근때 일부러 이 차를 사용해서 고속도로 주행을 해 봤습니다.  70마일 언저리에서 휠 밸런스가 맞지 않는 것처럼 스티어링휠이 떠는 현상은 없어진 것 같은데, 직진 안정성이 저하된 것이 느껴집니다.  운행 중 직진 안정성에 신경을 써야 했기 때문에 스티어링휠 떨림이 정말 없어졌는지 편안하게 평가할 수 없었습니다.

직진 안정성이 떨어진 현상은 앞바퀴 서스펜션 부품 (특히 로워암)을 교체하면 흔히 발생하는 현상이라서 놀라지 않았습니다.  로워암의 좌우 길이가 조금만 달라져도 앞바퀴 휠 얼라인먼트의 토우 (toe)값이 달라지는데, 로워암의 길이가 교체 전-후에서 정확히 똑같지 않은 경우가 훨씬 자주 있거든요.

아래 그림에서 앞쪽 굵은 봉의 길이가 달라진 것입니다.  로워암 교체로 인해 그 앞쪽 봉이 길어진 만큼 뒤쪽 노란 봉(스티어링 타이로드)의 길이도 조정해서 토 값이 예전처럼 돌아오도록 조정해야 합니다.

정비소에 가서 휠 얼라인먼트를 봤습니다.

아래 성적서를 보면 예상대로 얼라인먼트 작업 전(Before)에는 앞바퀴 토우가 많이 네거티브라서 빨간색으로 나오네요. 토우 아웃 (toe out)이라고도 부르는 상태입니다.  네거티브 토우 상태에서는 직진 안정성이 나쁩니다.

조정 후 (Actual) 값은 모두 범위 내로 들어왔습니다.

휠 얼라인먼트 후 주행해 보니 직진 안정성은 로워암 교체 전과 같은 수준으로 돌아왔습니다.  70마일에서 스티어링휠이 떠는 현상은 느끼지 못하겠습니다.  예전에는 무의식적으로 스티어링 떨림이 불쾌해서 속력을 70마일 위-아래로 필요에 따라 자유자재 바꾸지 않고 70마일 아래로만 주행하곤 했는데, 이번에 20분 정도 타 보며 교통 흐름에 맞춰 운행해 보니 제가 느끼지 못하면서 70마일 위-아래로 속력을 필요에 따라 바꾸고 있는 것을 발견했습니다.  즉, 70마일에서 스티어링휠에 진동이 발생해서 기피했던 것이 없어졌다는 의미입니다.  성공입니다.

승차감에 대해서는, 서스펜션 고무 부싱이 갈라질 정도로 노화된 것을 교체했기 때문에 승차감도 좋아지지 않을까 기대했지만, 좋아지지 않았습니다.  15년이나 된 차다 보니 다른 서스펜션 부품들도 노화가 되었을텐데, 프론트 로워암 부싱만 교체한 것 가지고는 대세에 영향을 미치지 않겠지요.

제가 310불 (=부품값 140불 + 얼라인먼트 170불)을 들여서 교체했으니 이 정도 개선에도 만족하는 것이지, 만약 정비소에 맡겨서 2000불, 3000불씩 (각각 270만원, 410만원) 주고 고쳤다면 작은 효과에 돈이 아까웠을 것입니다.

그런데, 이 작업을 하느라 놀지 못한 시간을 감안하면, 이렇게 ‘작동은 하지만 노화된 부품을 교체’하는 DIY 정비는 정비 자체가 노는 행위인 사람이 아니면 본전이 안 나올 것 같습니다.  그래서 DIY정비를 아무에게나 ‘돈을 아끼는 방법’으로 권유하지 않고 있습니다.  취미의 영역이라고 생각합니다.