限定スリップ差を理解する

リミテッド スリップ ディファレンシャル (LSD) により、2 つの出力シャフトを異なる速度で回転させながら、それらの間の最大差を制限することができます。セルフロック ディファレンシャルまたはディファレンシャル ロックアウトとも呼ばれます。

この記事では、リミテッド スリップ ディファレンシャルの定義、用途、図、種類、働き、利点、欠点について説明します。

リミテッド スリップ ディファレンシャル (LSD) とは?

リミテッド スリップ ディファレンシャル (略して LSD) は、駆動輪間のトルクをシフトすることで、より速いコーナリングを可能にします。これにより、車はホイールスピンを減らし、トラクションを最大化することで、エンジンの出力を最大限に活用できます。これは、2 つの出力シャフトが異なる速度で回転できるようにするタイプの差動装置ですが、2 つのシャフト間の最大差を制限します。

アプリケーション

リミテッド スリップ ディファレンシャル ギアボックスの用途は、オフロード車や高性能全輪駆動車で一般的に使用されています。凍結路や未舗装路でも重宝します。最後に、リミテッド スリップ ディファレンシャルは、BMW、アウディ、レクサス、ダッジ、キャデラックなどの高性能車で一般的に使用されています。

リミテッド スリップ ディファレンシャルの図:

リミテッド スリップ ディファレンシャルの種類

以下は、リミテッド スリップ ディファレンシャルの一般的なタイプです。

固定値 LSD:

差動へのトルク入力または 2 つの出力間の速度差に関係なく、2 つの出力間の最大トルク差 Trq d は、この差動では一定の値です。通常、このディファレンシャルにはスプリング式クラッチ アセンブリが採用されています。

トルク感度 LSD:

これらのリミテッド スリップ ディファレンシャルでは、ヘリカル ギア、クラッチ、またはコーン (代替タイプのクラッチ) が使用され、ギアまたはクラッチの接続力は、ディファレンシャルに供給される入力トルクの関数です (エンジンがより多くのトルクを適用するため)。ギアまたはクラッチのグリップが強くなり、Trq d が減少します)。

トルク検出 LSD はドライブシャフトのトルクに反応するため、ドライブシャフトの入力トルクが高いほど、クラッチ、コーン、またはギアがより緊密に締まり、駆動輪がより近くに結合されます。駆動輪がほとんどまたはまったく入力トルクなしで最小限に接続されるように、いくつかの小さなトルクを生成するためにバネ荷重が含まれているものがあります（ニュートラル/メインクラッチのトレーリングスロットル/ギアボックスが押されています）。クラッチまたはコーンの予圧 (したがって、静的結合) の量は、それらの全体的な状態 (摩耗) とそれらにかかる負荷の強さによって決まります。

クラッチ、コーンタイプ、またはプレート LSD:

クラッチは薄いクラッチ ディスクのスタックで構成されており、その半分はドライブ シャフトの 1 つに接続され、残りの半分はスパイダー ギア キャリアに接続されています。クラッチ スタックは、ドライブ シャフトの両方または 1 つだけに存在する場合があります。 1つしかない場合は、スパイダーギアが残りのドライブシャフトをクラッチ付きドライブシャフトに接続します。クラッチは、コーン型で同じ効果を提供するために一緒に絞られる一対のコーンに置き換えられます.

2 方向、1 方向、1.5 方向:

負荷、無負荷、およびオーバーランは、3 つの入力トルク状態です。カップリングは、前述のように、負荷がかかる状況では入力トルクに比例します。負荷がない場合、接続は静的結合になります。オーバーラン時の LSD の動作 (特に急激なスロットル リリース) は、それが一方向、1.5 方向、または双方向システムであるかどうかを示します。

正逆方向の両方で、2 ウェイ ディファレンシャルは同じ制限トルク Trq d を持ちます。これは、エンジン ブレーキがかかると、ディファレンシャルが制限動作を提供することを意味します。

ギア付き LSD:

ウォーム ギアとスパー ギアを使用して、トルクに敏感な機械式リミテッド スリップ ディファレンシャルの 2 つの駆動輪または前後の車軸の間で入力動力を伝達および区別します。これは、ほとんどの自動車用途に見られる最も典型的なベベル スパイダー ギアと混同しないでください。トルクがかかるとギアがディファレンシャル ハウジングの壁に押し付けられ、摩擦が生じます。制限トルク Trq d は、出力の相対運動に抵抗する摩擦によって生成されます。

速度感度:

2 つの出力シャフト間の速度差に基づいて、速度に敏感なディファレンシャルが出力間のトルク差 Trq d を制限します。その結果、マイナーな出力速度変動に対する差動の動作は、オープン差動の動作と非常に似ている場合があります。制限トルクは、速度ギャップが大きくなるにつれて増加します。トルクに敏感なディファレンシャルと比較すると、これは明確な動的挙動をもたらします。

粘性 LSD:

粘性の高い流体からの流体力学的摩擦に依存しているため、悪質な種類は多くの場合より単純です。シリコーンベースのオイルが頻繁に使用されます。穴あきディスクのスタックで満たされた液体の円筒形チャンバーは、出力シャフトの通常の動きと並行して回転します。チャンバーの内面はドライブシャフトの1つに接続され、外側はデフキャリアに接続されています。スタックでは、ディスクの半分が内側に接続され、残りの半分が外側に接続されます。差動運動により、インターリーブされたディスクが流体を介して互いに移動します。一部の粘性カップリングの速度が維持されると、流体は摩擦によって加熱されます。

電子LSD:

オープン ディファレンシャルに匹敵する遊星歯車またはベベル ギア セットと、トルク センシティブまたはジェロータ ポンプ ベースのディファレンシャルに類似したクラッチ パックは、電子式リミテッド スリップ ディファレンシャルの一般的な機能です。電子ユニットのクラッチのクランプ力は、コンピューターまたは他のコントローラーによって外部から制御されます。これにより、包括的なシャーシ管理システムの一部として、ディファレンシャルの制限トルク Trq d を調整できます。

リミテッド スリップ ディファレンシャルの動作原理

ほとんどの場合、標準微分で十分です。凍結した道路や泥だらけの道路などの非常に滑らかな地面では、牽引力として知られる駆動力の不足により、後輪がスリップする可能性があります。これは、一般的なディファレンシャルが最小の牽引力で車輪を駆動するためです。一方のドライブ ホイールが乾いた路面にあり、もう一方のドライブ ホイールが氷や泥の上にある場合、リング ギアとデフ ケースがピニオン ギアを駆動します。一方、ピニオン ギアは両方のサイド ギアを駆動しません。

乾いた舗装路では、ピニオン ギアは、デフ ケースによって駆動されると、ホイールに対応するサイド ギアの周りをうろつきます。ピニオン ギアがスリップ ホイールを駆動するため、車は動かなくなります。エンジンのパワーのほとんどは、従来のディファレンシャルを介してスライディング ホイールに伝達されます。この問題を解決するには、差動ロックを使用できます。ディファレンシャル ロックは、両方の車輪に同じ量の動力を分配することでトラクションの問題を解決しますが、車両は正常に回転することができます。

デフ ケース内のリミテッド スリップ ディファレンシャル (LSD) は、2 つのホイール、2 つのスラスト ワッシャー、およびクラッチ プレート間の差動 rpm を制限します。左側のディファレンシャルギアの抵抗がホイールの抵抗よりも大きい場合、右側のデファレンシャルギアが回転します。これにより、右側の差動クラッチ メンバーの歯が左側の差動クラッチ メンバーの歯を登ります。その結果、2 つのクラッチ メンバーが互いに離れて移動します。

その結果、スラスト ワッシャーがサイド ギアに押し付けられます。サイド ギアとスラスト ワッシャーの間の摩擦の結果、リア アクスル シャフトの回転数がデフ ケースに近づきます。その結果、これは制限付きスリップ効果として知られています。

リミテッド スリップ ディファレンシャルの仕組みについて詳しくは、以下のビデオをご覧ください。

リミテッドスリップデフLSDのメリットとデメリット

利点:

以下は、さまざまな用途におけるリミテッド スリップ ディファレンシャル LSD の利点です。

• リミテッド スリップ ディファレンシャルは、トラクションの量を増やすことで、車のパフォーマンスと速度を向上させます。
• リミテッド スリップ ディファレンシャルは、ドライバーが車両をより細かく制御できるようにすることで、車両の安全性を向上させます。
• 一般的な (または「オープン」) ディファレンシャルが、オフロードや雪のシナリオで 1 つの車輪がスリップし始める状況でどのように機能するかを考えてみてください。典型的なディファレンシャルでは、非接触ホイールまたはスリップ ホイールが (低トルク、高 rpm 回転の形で) 動力の大部分を獲得しますが、接触ホイールは地面に対して静止したままです。

短所:

LSD の優れた利点にもかかわらず、いくつかの制限が依然として存在します。以下は、リミテッド スリップ ディファレンシャルの欠点です。

• デザインが複雑
• 維持費が高い

• 結論

セルフロッキング ディファレンシャルまたはディファレンシャル ロックアウトとも呼ばれるリミテッド スリップ デフ LSD は、より速いコーナリングを達成するための優れた方法です。ホイールスピンを減らし、トラクションを最大化することで、車はエンジンの出力を最大限に活用できます。これは、2 つの出力シャフトが異なる速度で回転することを可能にするタイプのディファレンシャルですが、2 つのシャフト間の最大差を制限します。この記事では以上で、リミテッド スリップ ディファレンシャルの定義、アプリケーション、図、種類、機能、利点、および欠点について説明しました。

読書から多くのことを学べることを願っています。もしそうなら、親切に他の学生と共有してください。読んでくれてありがとう。また会いましょう!