微分について知っておくべきことすべて

ディファレンシャルの知識を持つことは、自動車のエンジンの働きからトランスミッション システムまで始まります。簡単に説明すると、エンジンからの動力は、トランスミッション システムを介してホイールに伝達されます。ディファレンシャルの利点は、エンジンからの動力を分割して、車輪を異なる速度で動かすことです。

今日は、自動車のディファレンシャル システムの定義、機能、働き、部品、用途、および長所と短所について見ていきます。

読む:マニュアルおよびオートマチック トランスミッション システムの動作原理

ディファレンシャルとは?

ディファレンシャルは、動力を分割する目的でエンジンのトルクをホイールに伝達し、ホイールがさまざまな速度で動くようにするメカニズムです。車両が直進している場合、ディファレンシャルは効果がありません。この効果は、車両が曲がろうとしているときに発生し、その結果、車輪が異なる速度で移動します。

車両のディファレンシャルの機能:

ディファレンシャルには、車両の車輪で次の 3 つの機能があります。

• 車輪のエンジン出力を助けるため
• 異なる速度で回転する車輪に動力を伝達する
• ホイールに移動する前に、最終的にトランスミッションの回転速度を遅くすることにより、車両の最終ギア減速として機能します
• ディファレンシャルのもう 1 つの機能は、パワー フローを 90 度回転させることです

ディファレンシャル システムの主要部分:

以下は差分の部分です:

• ピニオン ドライブ ギア:ドライブシャフト (プロペラ シャフト) からリング ギアに動力を伝達するディファレンシャル パーツ。
• リング ギア:リング ギアは動力をデフ ケース アセンブリに伝達します。
• Spider Gears:このコンポーネントはディファレンシャルの心臓部にあります。
• デフ ケース アセンブリ:このパーツはギアを保持し、アクセルを駆動します。
• リア ドライブ アクスル:差動アセンブリから駆動輪にトルクを伝達します。

差分の種類:

以下は差分の種類です:

• オープン ディファレンシャル :オープン ディファレンシャルは、エンジン トルクを 2 つの出力に分割し、車輪を異なる速度で回転させることができます。ファミリーセダンやエコノミーカーに多く見られます。その仕組みでは、一方のタイヤがトラクションを失うと、反対側のタイヤもパワーを失います。
• ロッキング ディファレンシャル :ロック式のディファレンシャルでは、接続された車輪が同じ速度で回転するため、このような車両を搭載した車両にとって非常に曲がりにくくなります。ジープ ラングラーやほとんどのフルサイズ トラックでよく見られます。
• リミテッド スリップ ディファレンシャル :このタイプのディファレンシャルは、オープン ディファレンシャルとロッキング ディファレンシャルの両方を組み合わせたものです。 Nissan 370ZやMazda MX-5 Miataなどのスポーツカーに多く採用されています。ディファレンシャルは通常オープン ディファレンシャルとして機能しますが、スリップが発生すると自動的にロックされます。リミテッド スリップ ディファレンシャルでは、粘性流体、クラッチ パーク、または複雑なギア トレインの 3 つの方法のいずれかでロックアップが達成されます。
• トルク ベクタリング ディファレンシャル :このタイプのディファレンシャルは、追加のギア トレインを使用します。各駆動輪に伝達されるトルクを微調整します。多くの場合、BMW x5 M やレクサス RC F に見られます。コーナーで車の回転を遅くしたり速くしたりするのは簡単です。

読む:差分の種類とその機能

車両へのディファレンシャルの適用:

車両では、ディファレンシャルは、異なる速度で回転できるように、一対の車輪を駆動するように設計されています。 「カート」などのディファレンシャルのない車両は、両方の駆動輪が同じ速度で回転するように強制されるため、適切なターンを行うことが困難です。その場合、車軸は単純なチェーン駆動機構によって駆動されます。このような車両で曲がるとき、内側の車輪は外側の車輪よりも短い距離を移動します。これにより、内側のホイールの回転が速すぎるか、外側のホイールの回転が遅すぎるため、ディファレンシャルが役に立たなくなります。しかし、扱いが難しく予測不能になり、タイヤや道路にダメージを与え、ドライブトレインにシミができます。

後輪駆動車のディファレンシャルのアプリケーションでは、プロペラ シャフトがかみ合いに役立ちます。これは、ハイポイド ギア (リングとピニオン) で実現されます。リングギヤは、デフを構成するプラネタリチェーンのキャリアに取り付けられています。このハイポイド ギアは、ドライブの回転方向を変えるかさ歯車です。

差動の動作原理

車両のディファレンシャルの動作原理は、最新バージョンでは非常に複雑ですが、興味深いものです。わかりやすい例を挙げましょう。車が右に曲がっている場合、メイン ギアは完全に 10 回転します。そのとき、左の車輪はより多くの移動が必要なため多くの回転を行い、右の車輪は移動距離が短いため回転を少なくします。アクスル ハーフシャフトを駆動するサン ギアは、リング ギアに関連する異なる速度 (1 つ速く、1 つ遅く) で回転します。これは、それぞれ 2 回転 (互いに対して 4 回転) を意味し、左の車輪は 12 回転し、右の車輪は 8 回転します。

リングギアの回転は、サイドサンギアの平均回転です。これにより、車両が停止しているときにリングギアがディファレンシャル内で回転するのを防ぐギアインギアが発生します。

デフの働きはリングギア（青）に入力トルクがかかり、キャリア（青）全体が回転します。キャリアは、遊星歯車 (緑) を介してのみ両方の太陽歯車に接続されています。トルクは遊星歯車を介して太陽歯車に伝達されます。遊星歯車は、太陽歯車を駆動するキャリアの軸を中心に回転します。両方の車輪の抵抗が等しい場合、遊星歯車は自身の軸を回転させることなく回転し、両方の車輪を同じ速度で回転させます。しかし、左の太陽歯車（赤）が抵抗を受けると、遊星歯車（緑）は公転と同時に自転します。左の太陽歯車が減速し、右の太陽歯車が同じように加速します (黄色)。

以下のビデオでは、微分がどのように機能するかを説明しています:

差分の長所と短所:

利点

以下は差分の利点です:

• 差動信号が平衡回線で伝送されるため、EM (電磁) 干渉に耐性があります。
• 電子的なクロストークを最小限に抑えるのに役立ちます。
• ノイズ除去や輻射の少ない良好な品質で、高速伝送ラインに使用できます。したがって、同相除去と改善された電源除去を実現できます。
• 全体的な信号スイングを大きくすることができます。
• 偶数次の高調波を固有にキャンセルします。奇数高調波を低減するために、いくつかのプリディストーション技術が採用されています。

短所

微分には大きな利点がありますが、それでもいくつかの制限が生じます。以下は差分の欠点です:

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