자동차 차동 장치 : 장치, 오작동 및 선택 방법
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본격적인 SUV, 일부 크로스 오버 및 XNUMX 륜 구동 도시 자동차의 기술 문서에는 "차동 잠금 장치"라는 문구가 포함되어 있습니다. 그것이 무엇인지, 차에서의 목적은 무엇인지, 어떻게 작동하는지, 그리고 실패한 것을 대체하기 위해 새로운 것을 선택하는 방법을 알아 봅시다.
기계 차동이란?
자동차의 차동 장치는 전송 요소입니다. 구동 휠의 독립적 인 회전을 제공하지만 동시에 각 휠에 동일한 토크를 전달합니다.
이 요소는 굽은 상태에서 자동차의 안정성을 위해 특히 중요합니다. 우리는 회전 할 때 반원 안쪽의 바퀴가 원 바깥 쪽의 바퀴보다 짧은 경로를 이동한다는 것을 물리학으로 알고 있습니다. 구동 휠의 경우 전혀 느껴지지 않습니다.
구동 휠의 경우 변속기에 차동 장치가 없으면 모든 자동차가 구부러진 상태에서 안정성을 크게 잃게됩니다. 문제는 그립을 유지하기 위해 코너링시 바깥 쪽과 안쪽 바퀴가 다른 속도로 회전해야한다는 것입니다. 그렇지 않으면 바퀴 중 하나가 미끄러지거나 미끄러집니다.
차동 장치는 구동축에 장착됩니다. 사 륜구동 (SUV 또는 4x4 클래스) 차량의 경우이 메커니즘은 모든 차축에서 사용할 수 있습니다.
일부 자동차에서는 차동 장치가 자동차 표류를 위해 특별히 용접됩니다. 예를 들면 차동 장치가 용접 된 XNUMX 륜구동 랠리카입니다. 그러나 일반적인 도시 주행의 경우 공장 차동 장치 또는 개방형 차동 장치를 사용하는 것이 좋습니다.
차별의 역사와 목적
차동 장치의 디자인은 내연 기관이 장착 된 차량의 생산이 시작되면서 거의 동시에 나타났습니다. 그 차이는 불과 XNUMX 년이었습니다.
첫 번째 자동차는 코너에서 너무 불안정해서 엔지니어는 동일한 추력을 구동 휠에 전달하는 방법을 고민해야했지만 동시에 굽은 곳에서 다른 속도로 회전 할 수 있도록 만들어야했습니다.
메커니즘 자체가 내연 기관이 장착 된 자동차의 출현 이후에 개발되었다고 말할 수는 없지만. 사실 첫 번째 자동차의 핸들링을 해결하기 위해 이전에 증기 마차에 사용되었던 개발이 차용되었습니다.
메커니즘 자체는 1825 년 프랑스의 Onesifor Pekker 엔지니어가 개발했습니다. Ferdinand Porsche는 자동차의 슬립 휠 작업을 계속했습니다. 그의 회사와 ZF AG (Friedrichshafen)의 협력으로 캠 디퍼렌셜이 개발되었습니다 (1935).
LSD 차동 장치의 대규모 사용은 1956 년에 시작되었습니다. 이 기술은 XNUMX 륜 차량에 새로운 기회를 열었 기 때문에 모든 자동차 제조업체에서 사용되었습니다.
차동 장치
차동 장치는 유성 기어 박스를 기반으로했습니다. 간단한 기어 박스는 동일한 크기의 톱니 수가 서로 다른 두 개의 기어로 구성됩니다 (일정한 체결을 위해).
더 큰 기어가 회전하면 더 작은 기어가 축을 중심으로 더 많이 회전합니다. 유성 수정은 구동축에 토크를 전달하는 것뿐만 아니라 구동축과 피 동축의 속도가 달라 지도록 변환합니다. 유성 기어 박스의 일반적인 기어 변속기 외에도 세 가지 주요 요소와 상호 작용하는 몇 가지 추가 요소가 사용됩니다.
차동 장치는 유성 기어 박스의 잠재력을 최대한 활용합니다. 이러한 메커니즘은 XNUMX 개의 자유도를 가지며 기어비를 변경할 수 있기 때문에 이러한 메커니즘은 서로 다른 속도로 회전하는 구동 휠의 안정성을 보장하는 데 효과적인 것으로 입증되었습니다.
차동 장치에는 다음이 포함됩니다.
- 차동 하우징 또는 컵. 전체 유성 기어와 기어가 고정되어 있습니다.
- 반축 기어 (태양 광 유형이 가장 많이 사용됨). 인공위성에서 토크를 받아 구동 바퀴로 전달합니다.
- 메인 트랜스퍼의 구동 및 구동 기어;
- 위성. 그들은 유성 기어로 작동합니다. 자동차가 승용차이면 하나의 메커니즘에 두 개의 부품이 있습니다. SUV와 트럭에서 유성 기어에는 4 개의 위성이 있습니다.
차동 작동 다이어그램
이러한 메커니즘에는 대칭 및 비대칭 차동의 두 가지 유형이 있습니다. 첫 번째 수정은 액슬 샤프트에 똑같이 토크를 전달할 수 있습니다. 그들의 작동은 구동 바퀴의 각속도의 영향을받지 않습니다.
두 번째 수정은 드라이브 액슬의 휠이 서로 다른 속도로 회전하기 시작하는 경우 토크를 조정합니다. 종종 이러한 차동 장치는 전 륜구동 차량의 차축 사이에 설치됩니다.
차동 작동 모드에 대한 자세한 내용. 이러한 상황에서는 메커니즘이 다르게 작동합니다.
- 차는 직진합니다.
- 차가 기동하고 있습니다.
- 구동 바퀴가 미끄러지기 시작합니다.
이것이 차동 작동 방식입니다.
직선 운동
차가 직진 할 때 위성은 단순히 액슬 기어 사이의 링크입니다. 자동차의 바퀴가 같은 속도로 회전하므로 컵이 두 축을 연결하는 단일 파이프처럼 회전합니다.
토크는 두 바퀴 사이에 균등하게 분배됩니다. 휠 회전은 피니언 기어의 회전에 해당합니다.
돌릴 때
기계가 기동 할 때 외부 회전 반경의 휠이 내부 회전 반경의 휠보다 더 많은 회전을합니다. 내부 휠은 외부 휠의 토크가 증가하고 도로가 적절한 속도로 회전하지 못함에 따라 많은 저항을받습니다.
이 경우 위성이 작동합니다. 내부 액슬 샤프트의 기어 휠이 느려지므로 컵의 유성 기어가 반대 방향으로 회전하기 시작합니다. 이 메커니즘을 사용하면 단단하고 단단한 회전에서도 차량의 안정성을 유지할 수 있습니다. 또한 감속 휠의 과도한 타이어 마모를 방지합니다.
미끄러질 때
차동 장치가 유용한 세 번째 상황은 휠 슬립입니다. 예를 들어 자동차가 진흙 속에 들어가거나 얼음 위에서 움직일 때 발생합니다. 이 모드에서 차동 장치는 코너링과는 완전히 다른 원리로 작동합니다.
사실 미끄러질 때 매달린 휠이 자유롭게 회전하기 시작하여 도로 표면에 충분한 접착력을 가진 휠의 토크 손실이 발생합니다. 차동 장치가 코너링 모드에서 작동하여 진흙이나 얼음 속으로 들어가면 견인력이 완전히 사라 졌으므로 차가 완전히 멈췄을 것입니다.
이 문제를 해결하기 위해 엔지니어는 제한된 슬립 차동 장치를 개발했습니다. 그의 작업에 대해서는 잠시 후에 이야기하겠습니다. 첫째, 차이의 기존 수정과 그 차이를 고려할 가치가 있습니다.
차동 유형
자동차에 하나의 구동축이있는 경우 크로스 액슬 차동 장치가 장착됩니다. 전 륜구동 차량은 중앙 차동 장치를 사용합니다. 전 륜구동 차량에서는이를 프론트 디퍼렌셜이라고도하며 후 륜구동 차량의 모델을 리어 디퍼렌셜이라고합니다.
이러한 메커니즘은 기어 유형에 따라 세 가지 범주로 나뉩니다.
- 베벨 차동;
- 웜 기어 차동;
- 원통형 차동.
주 기어와 축 기어의 모양이 서로 다릅니다. 원추형 수정은 전륜 및 후륜 구동 차량에 설치됩니다. 원통형은 전 륜구동 모델에 사용되며 웜 기어는 모든 유형의 변속기에 적합합니다.
차량 모델 및 차량이 작동하는 도로 조건에 따라 다음 유형의 차동 장치가 유용합니다.
- 기계적 연동;
- 자동 잠금 차동 장치;
- 전기 연동.
기계적으로 잠긴 차동 장치
이 수정에서 위성은 바퀴의 특수 스위치를 사용하여 운전자가 직접 차단합니다. 차량이 일직선에 있거나 회전하면 차동 장치가 정상적으로 작동합니다.
예를 들어 진흙이나 눈길이있는 숲 속으로 운전하는 등 표면이 불안정한 도로에 차가 부딪히면 운전자는 레버를 원하는 위치로 이동하여 위성을 차단합니다.
이 모드에서는 유성 기어가 작동하지 않으며 자동차에는 원칙적으로 차동 장치가 없습니다. 모든 구동 휠이 동일한 속도로 회전하여 미끄러짐을 방지하고 모든 휠에서 견인력이 유지됩니다.
이러한 메커니즘은 더 간단한 장치를 가지고 있으며 국내 UAZ 차량과 같은 일부 예산 SUV에 설치됩니다. 진흙 속을 천천히 주행 할 때 타이어가 과도하게 마모되지 않기 때문에이 디자인은 자동차 타이어에 해를 끼치 지 않습니다.
자동 잠금 차동
이 범주에는 여러 유형의 메커니즘이 있습니다. 이러한 장치의 예는 다음과 같습니다.
- 엘에스디. 이러한 기어 박스에서는 액슬 샤프트 중 하나가 지나치게 높은 회전으로 인해 위성이 자동으로 잠 깁니다. 이것은 안정된 바퀴가 견인력을 잃는 것을 방지합니다.
- 점성 클러치. 이러한 차이는 점성 실리콘 기반 물질을 사용합니다. 차가운 상태에서는 액체 상태를 유지합니다. 가열 및 혼합을 시작하자마자 물질의 특성이 변하고 끈적 끈적한 구조를 얻어 점도가 증가합니다. 이 특성은 액슬 샤프트의 회전 차이가 증가함에 따라 증가합니다. 점성 커플 링에는 몇 가지 중요한 단점이 있습니다. 첫째, 수리되지 않습니다. 물질이 속성을 잃으면 전체 블록을 교체해야합니다. 둘째, 휠 슬립이 강할 때 블로킹이 발생하므로 차량이 항상 오프로드 조건에 효과적으로 대처하는 것은 아닙니다. 이러한 단점에도 불구하고 메커니즘은 예산 가격이 다릅니다. 대부분의 저비용 크로스 오버에는 이러한 차동 장치 만 장착되어 있습니다.
- 토르센. 몸통은 웜 잠금 장치를 사용합니다. 한 액슬의 토크 계수가 다른 액슬 샤프트에 비해 증가하거나 감소하면 잠금이 활성화됩니다. 이 기술은 예를 들어 Audi 차량에 사용됩니다. 이 장치는 또한 기계적으로 연동된 메커니즘으로 분류될 수 있습니다. 모든 유형의 차동 장치 중에서 가장 신뢰할 수 있는 것으로 간주되며 단순성으로 구별됩니다. 이러한 이유로 그들은 비쌉니다.
전기 연동
이러한 차이는 차량의 전자 장치와 관련이 있습니다. 그들은 복잡한 구조와 차단 드라이브를 가지고 있기 때문에 가장 비싼 것으로 간주됩니다. 이 메커니즘은 ABS와 같은 휠의 회전을 모니터링하는 시스템에서 데이터를 수신하는 차량의 ECU와 관련이 있습니다. 일부 차량에서는 자동 잠금을 비활성화 할 수 있습니다. 이를 위해 제어판에 특수 버튼이 있습니다.
전자 옵션의 장점은 여러 수준의 차단을 설정할 수 있다는 것입니다. 이러한 메커니즘의 또 다른 장점은 오버 스티어에 완벽하게 대처할 수 있다는 것입니다. 이러한 모델에서 토크는 저속으로 회전하는 액슬 기어에 적용됩니다.
차동 잠금에 대한 추가 정보
모든 크로스 액슬 차동 장치에는 큰 단점이 있습니다. 토크가 휠에 자동으로 공급되어 더 세게 회전합니다. 이로 인해 충분한 견인력을 가진 두 번째 바퀴가 견인력을 잃습니다. 이러한 이유로 이러한 기어 박스는 진흙이나 눈 더미에서 독립적으로 벗어날 기회를 제공하지 않습니다.
앞서 언급했듯이 문제는 위성을 차단하여 해결됩니다. 두 가지 차단 모드가 있습니다.
- 기어 박스의 모든 요소가 단단히 결합되어 있기 때문에 전체 차단이 수행됩니다. 이렇게하면 그립이 가장 좋은 휠이 충분한 토크를받을 수 있습니다.
- 차단 요인을 변경하여 부분 차단이 가능합니다. 자동차가 직선으로 주행 할 때이 계수는 1입니다. 위성이 대칭 차동 장치에 고정 되 자마자이 계수는 3에서 5로 변경됩니다.이 경우 회전 바퀴는 계속 회전하지만 토크를 덜받습니다.
차동 장치가 차단 된 이유에 대한 비디오는 다음과 같습니다.
차동 오작동
차동 장치의 설계가 기어와 축의 상호 작용을 사용한다는 점을 감안할 때 이러한 메커니즘은 빠른 마모와 파손에 취약합니다. 행성 메커니즘의 요소는 심각한 부하를 받고 있으므로 적절한 유지 관리 없이는 빠르게 실패합니다.
기어는 튼튼한 소재로 만들어졌지만, 주행 중 소음, 노킹, 진동이 증가하면 이전에는 없었던 메커니즘에 주목할 가치가 있습니다. 또한 놀라운 순간은 윤활유 누출입니다. 무엇보다도 메커니즘이 걸린 경우. 그러나 적절한 유지 관리를 통해 이것은 거의 발생하지 않습니다.
기어 박스 하우징에서 기름이 새는 즉시 자동차 서비스에 연락해야합니다. 노드를 직접 확인할 수 있습니다. 여행 후 육안 검사 외에도 기어 박스 하우징의 오일 온도를 확인할 수 있습니다. 메커니즘이 정상적으로 작동하는 동안이 수치는 약 60 도입니다. 차동 장치가 훨씬 더 가열되면 전문가의 조언을 구해야합니다.
정기 유지 보수의 일환으로 윤활유 수준과 품질을 확인해야합니다. 각 변속기 오일 제조업체는 교체에 대한 자체 규정을 설정합니다. 오일에는 기어 톱니를 손상시킬 수있는 작은 연마 입자가 포함되어있을뿐만 아니라 금속 부품의 마찰을 방지하는 유막을 파괴 할 수 있으므로이 권장 사항을 무시하지 마십시오.
육안 검사 결과 중심 차동 장치의 누출이 발견되거나 전륜 구동 차량의 유사품에서 유사한 문제가 관찰되면 오일 씰을 교체해야합니다. 윤활유 수준이 감소하면 부품의 마찰이 증가하여 장치의 작동 수명이 크게 단축됩니다. 기어 박스를 건조한 상태로 작동하면 위성, 베어링 및 액슬 기어를 사용할 수 없게됩니다.
차동 자기 진단은 다음과 같이 수행됩니다. 먼저 자동차의 구동축을 들어 올립니다. 기어 박스가 중립으로 변속됩니다. 한 바퀴가 먼저 한 방향으로 회전 한 다음 다른 방향으로 회전합니다. 두 번째 바퀴에도 동일한 절차가 수행됩니다.
작동 차동 장치를 사용하면 바퀴가 유격과 소음없이 회전합니다. 또한 일부 결함은 스스로 제거 할 수 있습니다. 이를 위해 기어 박스를 제거, 분해하고 모든 요소를 가솔린으로 세척합니다 (결함 부분을 식별하기 위해). 이 과정에서 위성의 움직임과 기어의 발달을 감지 할 수 있습니다.
마모 된 요소는 제거되고 대신 새 부품이 설치됩니다. 기본적으로 위성, 베어링 및 오일 씰은 더 빨리 고장이 나기 때문에 교체 될 수 있습니다. 위성은 톱니 사이에 최소 간격이있는 기어를 선택하여 조정됩니다.
차동 베어링 예압을 조정하는 방법에 대한 또 다른 비디오는 다음과 같습니다.
새로운 차별점 찾기
휠 간 또는 센터 디퍼렌셜은 자동차 부품 시장에서 쉽게 찾을 수 있다는 사실에도 불구하고 그 비용은 상당히 높습니다 (새 부품은 수백에서 수천 달러에 달할 수 있음). 이러한 이유로 대부분의 운전자는 메커니즘의 완전한 교체에 거의 동의하지 않습니다.
새로운 메커니즘 또는 개별 요소는 일반 자동차 부품과 동일한 방식으로 찾을 수 있습니다. 가장 쉬운 방법은 상점에 가서 주어진 차량의 특정 부품을 요청하는 것입니다. 그러나 이는 차량이 업그레이드되지 않은 경우에 적용됩니다. 그렇지 않으면 부품은 단위 코드 또는 예비 부품이 제거 된 자동차 모델에 따라 선택됩니다.
부품은 제품 코드가 아닌 자동차 데이터로 검색하는 것이 가장 좋습니다. 이러한 기호는 메커니즘을 분해 한 후에 만 찾을 수 있기 때문입니다. 이 노드에는 많은 수정 사항이 있습니다. 같은 브랜드의 자동차라도 다른 차등을 사용할 수 있습니다.
이 순간을 감안할 때 다른 차에서 완벽한 아날로그를 찾는 것은 매우 어렵습니다. 중고차 시장에서 차액을 구매하는 경우, 아무도 부품의 상태를 분해하고 확인하지 않기 때문에 자동차 소유자 자신의 위험과 위험에 처하게됩니다. 이것은 심하게 마모 된 메커니즘을 구매할 위험을 증가시킵니다.
요약하면, 차동 장치 없이는 안전하고 효율적인 자동차를 만드는 것이 불가능하지만 마른 아스팔트에서 동전을 꼬는 팬이 이에 대해 논쟁 할 것입니다.
질의 응답 :
자동차의 디퍼렌셜은 간단히 말해서 무엇입니까? 구동륜 축축 사이에 설치되는 기계적 요소입니다. 토크는 카단을 통해 차동 하우징으로 전달된 다음 독립 기어를 통해 휠에 전달됩니다.
차의 차동 장치는 무엇입니까? 이 메커니즘은 구동 바퀴에 토크를 전달하지만 기동을 수행하거나 범프를 넘을 때 바퀴가 다른 속도로 회전할 수 있습니다.
차의 디퍼렌셜은 어디에 있습니까? 이 메커니즘은 액슬 샤프트 사이의 드라이브 액슬에 설치됩니다. XNUMXWD 및 플러그인 XNUMXWD 모델에서는 각 차축에 설치됩니다.
어떤 차에 센터 디퍼렌셜이 있습니까? 모든 자동차에는 크로스 액슬 디퍼렌셜(액슬 샤프트 사이에 있음)이 있습니다. 센터 디퍼렌셜은 전 륜구동 자동차 모델에서만 사용됩니다 (액슬 사이에 설치됨).
