디퍼렌셜은 자동차를 직선으로 밀거나 당기고 효율적이고 편안하게 코너를 통과하는 데 필수적인 역할을 합니다. 기본적으로 차축의 양쪽이 서로 다른 속도로 작동할 수 있도록 해주는 장치입니다. 자동차가 회전하는 방향과 전면, 후면 또는 전륜구동 구성에 따라 구동계에서 바퀴로 동력을 분배합니다.
디퍼렌셜이 없으면 선회가 상당히 성가실 것입니다. 자동차가 회전하는 동안 바깥쪽 바퀴와 안쪽 바퀴는 서로 다른 속도로 회전합니다. 바깥쪽 바퀴는 안쪽 바퀴보다 이동 경로가 약간 더 길기 때문에 더 빨리 회전합니다. 두 타이어 사이의 동력을 분류하는 디퍼렌셜이 없고 동력이 가해지지 않을 때의 속도 차이를 고려하지 않으면 내부 타이어가 필요 이상으로 빠르게 회전하기 때문에 많은 타이어 소음이 발생합니다. . 또한 디퍼렌셜이 없으면 차량의 회전 반경이 크게 확장되어 비좁은 주차장을 통과하는 것과 같은 단순한 일도 목에 큰 고통을 줄 것입니다.
고맙게도 100년이 넘는 자동차 연구 개발을 통해 디퍼렌셜을 지속적으로 개선하고 현대화하여 모터스포츠 트랙과 같은 특정 시나리오에서 운전을 더 쉽게 하고 견인력을 높일 수도 있습니다. 트럭이 큰 장애물을 쉽게 넘어갈 수 있도록 함으로써 오프로드에서도 도움이 됩니다. 차등이 무엇이고 어떻게 작동하는지 뿐만 아니라 세상에 존재하는 다양한 일반적인 종류에 대해 논의해 봅시다.
디퍼렌셜은 드라이브 트레인을 통해 엔진에서 나오는 동력을 가져와 제어하도록 지정된 휠 사이에서 분할합니다. 전륜 구동 자동차에서 차동 장치와 변속기는 트랜스 액슬이라고 하는 하나의 장치입니다. 후륜 구동 자동차에서 가장 일반적인 구성은 엔진과 변속기가 앞쪽에 있고 차동 장치가 뒤쪽에 있어 두 개의 뒷바퀴 사이에 동력을 분배하는 것입니다.
전륜구동이나 사륜구동 차량에서 동력을 분배하는 가장 일반적인 방법은 변속기에 부착된 트랜스퍼 케이스를 통해 일정량의 동력을 뒷바퀴에 보내고 나머지는 앞 바퀴. 일부는 얼마나 많은 전력이 어디로 가는지 변경하는 설정이 있지만 블로그는 나중에 다루겠습니다.
트랜스액슬은 후륜구동 차량에도 존재하므로 전륜구동 전용이 아닙니다. 그것은 모두 제조업체가 설계한 무게 균형과 포장에 달려 있습니다. 최신 Aston Martin Vantage에는 트윈 터보 4.0리터 V8이 전면에 있지만 트랜스미션과 디퍼렌셜 아웃은 트랜스액슬에 싸여 있습니다. Lexus RC F GT3 경주용 자동차도 마찬가지입니다. 포르쉐 911의 엔진은 뒷바퀴 뒤에 있고 트랜스액슬은 앞바퀴 사이에 있습니다. 거칠죠?
이것을 설명하는 가장 간단한 방법은 후륜 구동 자동차를 보는 것입니다. 구동축의 회전 운동은 차동 장치 하우징 내부의 입력 피니언으로 향합니다. 이렇게 하면 차동 장치 자체가 부착된 링 기어가 회전하고 일련의 기어를 통해 후면 구동축이 회전합니다. 입력 피니언과 링 기어 사이의 비율은 최종 구동 비율이며 리어 액슬 비율이라고도 합니다. 최종 구동비가 성능 지향적인 3.73(적어도 2010년대 초반 BMW의 경우)이라면 링 기어의 톱니가 입력 피니언보다 3.73배 더 많다는 의미입니다.
동일한 2011년형 BMW 128i의 6단 수동 변속기와 같이 다른 모든 것이 동일하면 최종 구동 비율이 3.23일 때보다 각 변속기 기어에서 회전수가 더 높아집니다. 그러나 변속기 기어링 변경과 같이 이를 결정하는 다른 요인이 있습니다.
세 가지 일반적인 유형의 차동 장치가 있습니다:개방, 미끄럼 제한 및 잠김.
개방형 차동 장치는 가장 일반적인 유형이며 생산 비용이 가장 저렴합니다. 기본적으로 구동 휠 사이에 동력을 분배하지만 미끄러지는 경우 견인력이 적은 슬립 휠에 더 많은 동력이 전달됩니다. 그것은 항상 저항이 가장 적은 경로를 취하기 때문에 일종의 전기와 같습니다. 이것은 종종 전자식 트랙션 컨트롤로 해결되지만 항상 트랙션을 개선하는 가장 효과적인 방법은 아닙니다.
반면에 LSD(Limited-Slip Differential)는 견인력 또는 저항이 더 큰 타이어에 힘을 편향하여 웅덩이에서 물을 튀기거나 웅덩이 위를 운전하는 것과 같은 낮은 견인력 시나리오에서 벗어나 더 나은 작업을 수행합니다. 얼음.
잠긴 차동 장치는 열린 차동 장치로 시작하지만 전기 또는 공압 시스템을 통해 작동되면 두 개의 구동 휠 사이에서 동력을 50/50으로 균등하게 나눕니다. 이것은 견인력이 있는 타이어에 대한 구동력을 유지하거나 한 바퀴가 지면에서 떨어져 있는 경우에도 좋습니다. 지면과 접촉하는 바퀴는 여전히 차량을 앞으로 나아갑니다.
그러나 잠긴 상태에서는 차량의 회전 반경이 크게 확장되고 잠긴 디퍼렌셜에 부착된 타이어가 같은 속도로 회전하면서 건너뛰고 삐 소리가 납니다. 잠금이 해제되면 차동 장치는 회전하는 동안 발생하는 다양한 휠 속도를 허용하고 열린 차동 장치의 속성으로 되돌아갑니다.
실제로 드리프트에서만 흔히 볼 수 있는 용접된 디퍼렌셜은 잠금 해제할 수 없는 잠긴 디퍼렌셜과 같습니다. 드라이브 휠은 항상 동력을 50/50으로 배분하여 번아웃을 일으키고 차량이 표류하도록 하는 데 유용하지만, 표류하지 않는 시나리오에서 방향을 전환할 때 다시 성가신 일이 될 수 있습니다.
논의할 슬립 제한 차동 장치에는 클러치 유형과 기계식 유형(나선형 제한 슬립 차동 장치라고도 함)의 두 가지 일반적인 유형이 있습니다. 점성 타입도 있지만 차후 블로그를 위해 저장하겠습니다.
클러치 유형은 일반적으로 트랙 사용에만 더 적합하며 단방향, 반방향 또는 양방향 변형 형태로 제공됩니다. 클러치 유형이란 디퍼렌셜 내부에 클러치 팩이 있어 함께 잠그고 각 뒷바퀴에 동일한 양의 동력을 보내는 것을 의미합니다. 클러치 디스크가 함께 잠기고 각 바퀴에 동일한 양의 동력을 보내는 비율을 잠김 비율이라고 합니다. 일반적으로 락업 비율이 높을수록 더 정확하고 숙련된 입력이 필요합니다.
단방향 차동 장치는 가속 시 뒷바퀴를 잠급니다. 양방향 디퍼렌셜은 가속 및 감속 시 뒷바퀴를 잠급니다. 1점 5방향 차이는 잠금 비율이 덜 가혹한 중간 지점입니다.
기계적 슬립 제한 디퍼렌셜은 클러치 대신 기어를 사용하여 더 많은 트랙션으로 휠에 동력을 전달한 다음 트랙션이 증가하고 저항이 감소하며 슬립이 해소되면 뒤로 끕니다. 나선형 차동 장치의 일반적인 유형은 Torsen(토크 감지의 줄임말)과 Wavetrac이며, 각각 고유하고 특허받은 슬립 제한 방법을 사용합니다.
선택할 수 있는 종류와 뉘앙스가 너무 많기 때문에 모두 애플리케이션에 따라 다릅니다. 사물함(잠금 차동장치의 일반적인 용어)의 장점은 잠길 때 운전자가 작동한다는 것입니다. 그러나 모든 보관함이 동일한 것은 아닙니다. 일부는 차량이 뒤로 굴러가면 잠금이 해제되고 일부는 잠금 상태를 유지하기 때문입니다.
제한 슬립 차동 장치의 경우 소비자가 쇼룸 바닥에서 구입할 수 있는 한 기계식 유형이 가장 일반적입니다. 그러나 클러치 유형의 디퍼렌셜이 작용하는 활주로에 가능한 한 효율적으로 동력을 공급하는 것과 관련하여 성능 면에서 부족해지기 시작합니다. 그러나 클러치형 차동장치는 클러치 교체를 포함하는 유지보수가 필요한 반면, 일반적으로 기계식 차동장치에 필요한 유일한 유지보수는 유체 교환입니다.
그러나 일부 제한 슬립 차동 장치는 전자적으로 잠깁니다. 즉, 누군가가 트랙에서 성능을 발휘하는 시나리오에서 코너를 빠져나가는 동안 스모키 번아웃을 내려놓으려는 경우 전자 잠금 차동 장치가 기존의 기계식 차동 장치보다 더 효과적으로 그렇게 할 것입니다. . 이에 대한 좋은 예는 스로틀 입력, 편요 속도, 휠 속도 및 전체 속도와 같은 다양한 입력을 사용하여 최적의 성능을 위해 차동 장치를 가장 잘 잠글 시기를 결정하는 BMW의 액티브 M 차동 장치입니다.
다시 말하지만, 각 디퍼렌셜의 디자인에 관계없이 아이디어는 앞차축이나 뒤차축에 부착된 구동 휠 중 하나에 동력을 보내는 것입니다. 일부는 편안함과 비용에 더 적합하고 다른 일부는 최적의 성능에 맞춰져 있습니다. 그리고 그 둘 사이에 어느 정도 균형을 이루고 있는 큰 중간 지대입니다.
이 모든 것이 여전히 약간 불분명하더라도 Donut Media의 Recurrent Media 동료를 두려워하지 마십시오. 차등이 어떻게 작동하는지 시각적으로 보여주는 멋진 동영상을 제작했습니다.
마지막으로 Engineering Explained의 동영상을 확인하세요. 클러치 유형과 헬리컬 제한 슬립 차동 장치의 차이점에 대해 좀 더 시각적인 지식을 얻으려면:
