レースカーの準備で最も重要な要素の1つは、ニーズに最適なディファレンシャルのタイプを正しく選択することです。自動車整備士の基本的な知識をすでに持っている場合は、ディファレンシャルとは何か、そしてそれらがどのように機能するかをすでに知っているかもしれません。パワーはエンジンから供給され、トランスミッションを通過し、次にディファレンシャルが駆動輪間で共有されます。それは良いスタートです。しかし、利用可能なすべての異なるタイプのディファレンシャルと、それぞれの長所と短所を知っていますか？
ディファレンシャルにはいくつかの種類があり、すべてが車の動作に同じ影響を与えるわけではありません。ドリフト用に作られた日産240SXを見てみましょう。理想的な差動の選択は、 Kaaz2.0の方法のようなものです。 、日常の使用には適さないディファレンシャル。しかし、この車はトラックの使用を念頭に置いて作られているため、このようなディファレンシャルが必要になります。
しかし、なぜそのような犠牲を払うのでしょうか。ディファレンシャルはどのように機能しますか？違いは何ですか？そして、どのようにしてニーズに合った適切なディファレンシャルを選択できますか？この記事で答えようとする質問のいくつかを次に示します。
オープンタイプのディファレンシャルは、マスマーケットの車両で最も一般的に使用されています。車両に装備されているディファレンシャルのタイプがわからない場合は、簡単なテストで確認できます。駆動輪が地面に触れないように車を持ち上げ、駆動輪の1つを手で回転させます。反対側のホイールが反対方向に回転する場合、車にはオープンディファレンシャルが装備されています。両方の車輪の方向が同じである場合、リミテッドスリップデフがあります（トルセンタイプのデフは例外です）。
オープンディファレンシャルは、駆動輪が互いに異なる速度で回転できるようにするために使用されます。車両が直進する場合、回転速度は両輪で同じです。ただし、ターンの開始時に、外側のホイールは内側のホイールよりも速く回転する必要があります。原理は非常に単純です。円周を次のように計算すると、次のようになります。（半径X 2）Xπ、内輪の半径は必然的に外輪の半径よりも小さくなります。
これで、駆動輪が直接接続されている場合、回転速度は常に両方で同じになります。コーナリングの状況では、外輪は内輪よりも高速で回転することができません。実際には、これは方向転換を開始するのが困難になり、アンダーステアする傾向になります。
そのため、同じ車軸のホイールの異なる回転速度を可能にするために、オープンタイプのディファレンシャルが取り付けられています。これを達成するために、ディファレンシャルはスパイダーギアを使用します。これらのギアは、リングギアと一緒に回転する外部ハウジングに直接接続されています。直線では、スパイダーギアはハウジングの動きに追従しますが、垂直回転軸上で静止したままであるため、ホイールは同じ速度で回転します。カーブでは、スパイダーギアがサイドギアを中心に垂直軸を回転するため、外輪が内輪とは独立して回転します。
オープンディファレンシャルは常に左輪と右輪の間のトルクのバランスをとろうとします。この原理を想像する最良の方法は、雪道を運転するときに何が起こるかを考えることです。片方のタイヤだけが舗装路にあり、もう一方のホイールが雪面を走行している場合、一方のサイドギアはアスファルトのホイールの側面で大きな抵抗に遭遇し、もう一方のホイールからの抵抗はほとんどありません。ディファレンシャルはバランスを取り、すべてのトルクはトラクションが最も少ない側に送られます。つまり、雪の上を滑る車輪は非常に速く回転し始め、もう一方の車輪はほとんど静止したままになります。滑りやすい路面でタイヤを回転させるのにトルクがほとんどまたはまったく必要ない場合、反対側にトルクがほとんど伝達されません。
どんな問題にも解決策があり、同じことがオープンタイプのディファレンシャルに関連する問題にも当てはまります。ここでの解決策は、リミテッドスリップデファレンシャルと呼ばれます。 LSDにはいくつかの異なるタイプがありますが、すべて同じ目標があります。それは、より良いグリップを持つホイールにより多くのトルクを割り当てることです。
粘性タイプのディファレンシャルは、主に4輪駆動車のフロントアクスルとリアアクスル間のトラクションの違いを管理するために使用されます。このタイプの車では、ディファレンシャルは3つではなく、2つのシャフト、入力シャフトと出力シャフトで構成されています。入力シャフトは一連のプロペラ型のプレートでできており、出力シャフトは一連の穴あきプレートで入力シャフトのプレートを囲む円筒形のボックスとして設計されています。両方のタイプのプレートは、加熱にさらされると増粘する特性を持つシリコーンベースの粘性流体を使用してのみリンクされます。
両方の車軸が同じ牽引力を持つ場合、2つのシャフトは流体と一緒に回転します。 2つの車軸の一方が牽引力を失い、もう一方よりも速く回転すると、摩擦が発生します。これにより、温度が上昇し、流体の粘度が上昇し、プレートが互いにロックされ、トルクの一部が最も牽引力のある車軸に伝達されます。
このタイプのLSDでは、サイドギア、ピニオン、およびピニオンギアが2つの圧力リングの後ろに配置されています。ただし、この特性はKaazLSDモデルに固有のものです。各リングの後ろには一連のクラッチプレートがあります。プレートの半分はケージに接続され、残りの半分は左右のシャフトに接続されています。
アクセルペダルを踏むと、デフケージが横軸を中心に回転します。それが起こると、ピニオンは2つの圧力リングの間に沈み、それらを外側に押し出し、異なるクラッチプレートを互いに押しつぶします。プレートが一緒にロックされ、ドライブシャフトがケージと同じ速度で回転できるようになるため、2つの側面間でトルクが均等に共有されます。
これは、LSD市場で有名なKaazLSDユニットに固有の原則であることに注意することが重要です。従来のクラッチタイプのディファレンシャルの大部分は、サイドギア間にスプリングパックを使用しています。スパイダーギアが動くと、スプリングが圧力を加えてサイドギアをプレートに押し付け、2つのホイール間で均等にトルクを伝達する代わりにプレートをロックします。
クラッチタイプのディファレンシャルは、1ウェイ、2ウェイ、1.5ウェイの3つのサブカテゴリに分類されることに注意してください。次に、クラッチLSDは、加速または減速中にロックする能力、および両方の車輪に動力を送る能力に応じて分類されます。具体的には、1方向ユニットは加速時にのみ機能します。 2ウェイの場合、システムは加速時と減速時に作動します。最後に、1.5ウェイLSDは、減速時に部分的にのみロックされ、加速時に完全にロックされることを意味します。 Kaazunitでは、この特性はピニオンの設計とそれがリングに及ぼす圧力に応じて決定されます。
日常的に車両を使用する場合は、2ウェイディファレンシャルの使用は強くお勧めしません。主にドラッグレースやドリフトで使用されます 。ブレーキング中に両方の後輪をロックすることで、車をスライドさせやすくなります。ほとんどの車の所有者にとって、特に毎日車を使用したい場合は、1.5ウェイシステムが適切な妥協点です。
トルセンタイプのディファレンシャルは完全に機械的なアプリケーションです。タイヤの滑りを制限する能力は、ヘリカルホイールとギアのペアに由来します。通常のコーナリングの状況では、滑りが発生しない場合、トルセンディファレンシャルは標準のオープンタイプのディファレンシャルであるかのように機能します。
たとえば、右の車輪の1つが、走行中の道路の状態が原因でその牽引力を失った場合、ここでヘリカルホイールと歯車のペアが機能します。オープンディファレンシャルでは、トルクは左側に向けられません。トルセンディファレンシャルの場合、トルクは右ヘリカルホイールのおかげで再ルーティングされ、そのエネルギーがギアペアに伝達され、左側の同期ギアがトルクを左ホイール。
上で説明したように、これは右側を左側にロックし、トルクの一部を最も牽引力のあるホイールに送る効果があります。伝達されるトルクの量は、共有トルクの比率を直接決定するため、ギアの設計によって異なります。たとえば、比率が5：1のトルセンディファレンシャルは、最高のトラクションを持つホイールに5倍のパワーを割り当てます。
トルセンディファレンシャルはスムーズに作動するという利点があります。これは本当に効果的なメカニズムであり、悪名高い欠点が1つだけあります。反対側のトルクを伝達する乗数比に基づいているため、一方の車輪が地面から離れても、トルクはまったく伝達されません。係数に0を掛けると、結果は常に0のままになります。そのように単純です。もう一つの大きな問題はその価格です。多くの場合1,000ドルを超える価格であり、予算にやさしいオプションではありません。
リミテッドスリップデファレンシャルは、車のパフォーマンスに真のメリットをもたらします。例は自動車メーカーの間でたくさんあります。たとえば、LSDなしのSentra SE-R Spec Vを提供した後、日産はすぐに、2.5リッターで180 lb-ftのトルクを発生し、エンジンのパワーを前輪に効率的に伝達するためにLSDが必要以上のものであることに気付きました。実際のところ、SE-Rは後にトルセンタイプのLSDで提供されました。適切なLSDがなければ、FWD車を限界まで押し上げることはできません。ニーズに合ったリミテッドスリップデフを見つける場合は、車の用途や予算に応じて選択することをお勧めします。一方、確かなことが1つあります。それは、LSDがなければ、世界で最も強力な車でさえ、タイヤのない車と同じくらい役に立たなくなるということです。