차동 유형 및 기능

엔진의 동력을 바퀴에 전달하는 역할을 하기 때문에 특정 차량에 적합한 다양한 종류의 디퍼렌셜이 있습니다. 이전 게시물에서 디퍼렌셜은 동력을 분할하기 위해 엔진의 토크를 바퀴에 전달하여 바퀴가 다양한 속도로 움직일 수 있도록 하는 메커니즘에 대해 설명했습니다.

오늘 우리는 다양한 유형의 차동 장치와 작동 원리에 대해 자세히 알아볼 것입니다.

차동 유형

다음은 자동차에서 볼 수 있는 다양한 유형의 차동 장치입니다.

• 개방형 차동
• 잠금 차동장치
• 용접/스풀 차동
• 리미티드 슬립 디퍼렌셜
• 토센 차동장치
• 액티브 디퍼렌셜
• 토크 벡터링 차동

이제 그들의 설명을 보시죠!

읽기: 자동 변속기 시스템 이해

열린 차동:

개방형 차동장치의 기본 형태는 정사각형의 세 면을 구성하는 세 번째 기어에 의해 서로 연결된 각 끝에 기어가 있는 두 개의 반쪽 차축을 포함합니다. 사각을 완성하면 강도를 높이기 위해 4단 기어가 추가됩니다. 기본 코어 기어를 고정하는 차동 케이스에 링 기어를 추가하여 강도를 높였습니다. 이 링 기어는 피니언을 통해 구동축을 연결하여 바퀴에 동력이 공급되도록 합니다.

개방형 차동장치의 장점은 차축이 더 효과적으로 코너링할 수 있도록 하는 것인데, 이는 바깥쪽 바퀴가 지면을 덮을 때 안쪽 바퀴가 더 빠른 속도로 움직이기 때문에 달성됩니다. 또 다른 이점은 생산 비용이 비교적 저렴하고 일반적이라는 것입니다.

토크가 두 바퀴 사이에 고르게 분배되기 때문에 이러한 유형의 차동장치에서도 단점이 발생합니다. 이 때문에 바퀴에 전달되는 동력은 가장 낮은 접지력을 가진 바퀴에 의해 제한됩니다.

잠금 차동장치:

잠긴 유형의 차동 장치는 종종 오프로드 차량에서 발견됩니다. 기본적으로 독립 차축 대신 고정 차축을 만들기 위해 차축을 제자리에 잠그는 효과가 있는 개방형 차동 장치입니다. 이 효과는 차량에서 수동 또는 전자적으로 발생할 수 있습니다.

잠금식 차동장치의 장점은 개방식 차동장치보다 상당한 견인력을 얻을 수 있다는 것입니다. 이것은 토크가 휠에 50/50으로 균등하게 분배되지 않기 때문에 달성됩니다. 더 많은 토크는 더 나은 견인력을 가진 휠에 대한 채널이 될 수 있습니다.

고정된 diff의 단점 중 하나는 바인딩이라고 하며, 드라이브 트레인 내에 과도한 회전 에너지(토크)가 축적되어 해제해야 할 때 발생합니다. 이 해제는 휠이 지면을 떠날 때 위치를 재설정하거나 더 이상 필요하지 않을 때 간단히 액슬을 잠금 해제하여 수행할 수 있습니다.

용접/스풀 차동:

용접 디퍼렌셜은 잠금 유형과 매우 유사하지만 개방 디퍼렌셜에서 고정 액슬로 영구적으로 용접되었다는 점만 다릅니다. 고정 축의 용접은 두 바퀴가 동시에 회전하도록 의도적으로 수행됩니다. 이러한 차동 장치가 있는 차량은 표류를 위한 것입니다.

차동 장치는 용접이 이미 구성 요소 강도를 변경했기 때문에 다른 운전 조건에는 적합하지 않습니다. 또한 파손된 차동 장치가 차동 장치 케이싱을 통해 폭발할 수 있는 치명적인 부품 고장의 위험이 높아집니다.

리미티드 슬립 디퍼렌셜:

이러한 유형의 차동을 LSD라고 합니다. 보다 복잡한 시스템을 통해 개방 및 고정 차동의 이점을 결합합니다. 이 차동에서 동일한 것을 달성하기 위해 다른 형태의 저항이 사용됩니다. 다음과 같이 분류됩니다.

• 기계식 클러치 LSD
• 점성 LSD

기계식 클러치 LSD

기계식 클러치 SLD에는 한 쌍의 압력 링이 있는 개방형 차동 장치에서 볼 수 있는 것과 동일한 코어 기어가 포함되어 있습니다. 압력 링은 기어 옆에 위치한 두 세트의 클러치 플레이트에 힘을 가합니다. 이것은 차동장치의 효과를 열림에서 잠김으로 변경하는 바퀴의 독립적인 회전에 대한 저항을 제공합니다. 또한 견인력을 증가시킵니다.

이러한 유형의 기계식 클러치 LSD에서 코어 기어를 둘러싼 압력 링은 중앙 기어 핀에 의해 강제로 분리됩니다. 회전 중인 각진 표면을 밀고 압력 링을 양쪽의 클러치 파크(노란색 및 파란색)로 밀어 넣습니다. 이것은 저항을 생성하고 고정된 효과로 열린 차축의 작동을 변경합니다.

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기계식 클러치 LSD는 다른 방식으로 작동하는 하위 유형으로 더 나뉩니다. 클러치 플레이트와 압력 링에 압력이 가해지면 변경됩니다. 다음은 다양한 유형의 기계식 클러치 LSD입니다.

• 단방향 LSD: 압력은 감속 시에만 가해집니다. 즉, 코너링 시 개방형으로 작동합니다. 이렇게 하면 바퀴가 독립적으로 회전합니다. 그러나 가속 상태에서 차동 장치의 클러치 회전은 클러치 플레이트에 마찰을 생성합니다. 이렇게 하면 더 많은 견인력을 얻기 위해 제자리에 고정됩니다.
• 양방향 LSD: 감속 중에도 클러치 플레이트에 압력이 가해집니다. 다양한 노면에서 제동 시 안정성을 개선하는 데 도움이 됩니다.
• 1.5방향 LSD: 가속 시에는 상당한 양의 압력을 가하고 감속 시에는 더 적은 양의 압력을 가하여 하위 유형의 이점을 결합하려고 합니다.

점성 LSD:

점성은 클러치 대신 걸쭉한 액체를 사용하여 열린 상태와 잠긴 상태 사이에서 작동하는 차동 장치를 변경하는 데 필요한 저항을 생성하는 두 번째 유형의 슬립 제한 차동 장치입니다. 이 유형은 기계식 LSD보다 움직이는 부분이 적기 때문에 더 간단합니다.

휠 속도와 함께 저항이 형성되어 매우 점진적인 증가를 제공하기 때문에 작업이 더 원활합니다. 점성 LSD는 더 많은 견인력이 있는 바퀴에 토크를 더 효과적으로 전달합니다. 이것은 유체가 속도에서 저항하는 역할을 하기 때문입니다. 바퀴가 견인력을 잃고 차동 장치 내부의 두 바퀴 사이의 속도 차이를 회전시키는 경우. 구동축에서 더 많은 토크를 휠로 전달하여 느리게 움직이는 휠에 더 많은 저항을 생성합니다.

사용이 제한되는 이 유형의 단점은 유체가 가열되고 점도가 낮아져 저항이 적어진다는 것입니다. 또한 유체가 적절한 공간 내에서 절대 저항을 제공할 수 없기 때문에 기계적 LSD로 완전히 잠글 수 없습니다.

토센 차동장치:

Torsen 디퍼렌셜은 밝은 기어링을 사용하여 슬립 제한 디퍼렌셜과 동일한 효과를 생성합니다. 그러나 클러치나 유체 저항에는 작동하지 않습니다. 대신 개방형 차동 장치의 기존 기어 설정에 웜 기어 레이어가 추가됩니다. 토크 전달을 가능하게 하는 데 필요한 저항을 제공하기 위해 각 차축에 작동하는 웜 기어 세트. 이것은 연결된 스퍼 기어를 통해 웜 기어가 서로 일정하게 맞물리도록 함으로써 달성됩니다.

차동 장치의 두 측면 사이의 일정한 메쉬는 토크를 즉시 전달하는 데 도움이 됩니다. 이는 도로 및 운전 조건을 변경할 때 더 민감하게 만듭니다. Torsen 디퍼렌셜은 또한 기어 비율에 따라 하나의 휠에 높은 비율의 토크를 전달할 수 있습니다. 토크를 바퀴 사이에 균등하게 분배해야 하는 개방형 차동 장치와 달리

Torsen 디퍼렌셜에서 기어링은 슬립 리미티드 디퍼렌셜의 1.5분의 1처럼 가속 및 감속할 때 서로 다른 저항 비율이 영향을 미치는 방식으로 가공될 수 있습니다. 이것은 전자 장치 또는 기타 증발 형태를 사용하지 않고 기계적으로 달성됩니다. Torsen 디퍼렌셜은 이 게시물에 나열된 다른 디퍼렌셜의 품질을 모두 갖춘 최고의 기계식 시스템입니다.

능동 차등:

능동형 차동장치는 여전히 메커니즘을 사용하기 때문에 슬립 제한 차동장치와 매우 유사합니다. 이 메커니즘은 토크를 한쪽에서 다른 쪽으로 전달하는 데 필요한 저항을 제공하는 데 사용됩니다. 클러치는 순수한 기계적 힘에 의존하는 대신 전자적으로 활성화됩니다.

능동 차동 장치는 전자 장치를 사용하여 변화하는 운전 조건을 통해 시스템이 직면하는 기계적 힘을 인위적으로 변경합니다. 이것이 그들이 제어 가능하고 따라서 프로그래밍 가능한 이유입니다. 그리고 이러한 차량에 센서를 장착하면 컴퓨터가 자동으로 동력을 전달할 바퀴와 동력을 전달해야 하는 시기를 감지할 수 있습니다.

이러한 유형의 디퍼렌셜은 특히 나쁜 도로에서 성능이 좋으며 빠르게 변화하는 운전 조건을 견디는 자동차를 개선하는 데 도움이 됩니다. 그러나 이것은 차량에 대한 지속적인 조정을 유지할 수 있는 시스템이 될 것입니다.

토크 벡터링 차동:

토크 벡터링 유형의 차동 장치도 전자적으로 강화된 시스템을 사용하고 심지어 이를 사용하여 차량의 각도 또는 벡터를 변경합니다. 특정 휠이 필요할 때 더 많은 토크를 사용하도록 권장하여 코너링 성능을 향상시킵니다. 반대쪽 클러치가 활성화되면 순수하게 기계적으로 구동되는 LSD가 정상적으로 결합되어 조향을 보조하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 더 많은 전력을 낮추면서 LSD 시스템의 결함을 극복합니다.

이 디퍼렌셜의 코너에서 멀티웨이 LSD는 액슬이 부분적으로 잠길 때까지 양쪽 바퀴에 저항을 가합니다. 또한 제동 시 이를 안정화합니다. 이 안정화는 휠 속도가 떨어지고 차량이 회전할 때 해제됩니다. 이를 통해 휠이 다른 속도로 회전할 수 있습니다. 그러나 TVD는 양쪽 바퀴의 저항을 해제하는 대신 바깥 쪽 바퀴에만 클러치를 계속 적용합니다. 이것은 휠이 경험하는 저항을 증가시키고 시스템 채널이 휠에 더 많은 토크를 가하도록 합니다. 파워의 불균형은 외부로 부터 차량이 급 코너를 돌게 하고 언더스티어를 감소시키기 때문입니다.

코너를 통해 지속적으로 저항이 발생하면 차량이 정점을 지나 가속하기 시작하면서 일반 multiway-LSD를 계속 무시합니다. 이렇게 하면 바깥쪽 바퀴가 더 빨리 움직이는 것으로 다시 해석하고 가속 중에 토크를 안쪽 바퀴로 전환하는 것으로 해석하여 그립이 더 크다고 인식합니다.

TVD가 외부 바퀴 클러치에 더 많은 저항을 가하면 시스템이 속임수를 통해 더 많은 토크를 전환합니다. 이는 적용할 수 있는 출력의 양을 늘리고 코너에서 가속할 때 경험하는 언더스티어를 줄임으로써 달성됩니다.

읽기: 수동 변속기 시스템에 대해 알아야 할 사항

토크 벡터링 디퍼렌셜은 단일 휠을 통해 사용 가능한 토크의 100%를 전달할 수 있습니다. 가장 극한 상황에서 토크가 필요한 경우에만 해당됩니다.

이 TVD의 한계는 매우 복잡하고 매우 비싸며 고속 코너링 가능성으로 인해 일반적으로 경주/트랙 응용 프로그램에 사용된다는 것입니다.

모든 종류의 차동장치에는 장단점이 있으므로 이제 다양한 종류의 차동장치에 대해 알아보았으면 합니다. 질문이 있는 경우 댓글 상자를 통해 질문하고 이 기사를 다른 기술 학생들과 공유하십시오. 감사합니다!