자동차 차동장치(디퍼런셜)는 어떤구조와 원리일까?

자동차가 커브길을 주행하게 되면 동력전달장치인 차동장치에 의해 완만하게 회전을 할 수 있는 것이지요. 만약 차동장치가 없다면 이론적으로 조향장치로 아무리 방향을 잡고 원하는 장소로 회전을 하려고 하지만 자동차는 바퀴의 방향과 상관없이 오로지 직진을 하려고 할 것입니다.

이러한 문제를 해결하는 장치가 자동차에 적용하는 차동장치(디퍼런셜)라는 기계기어장치입니다. 자동차에서 차동장치의 구조와 원리에 대하여 3D영상으로 보면 쉽게 이해 할 것 같아 소개합니다. 차동장치는 자동차가 회전을 할 때 엔진의 동력을 좌우 구동바퀴에 회전수가 다르게 전달하는 장치입니다. 즉 커브 길을 돌 때 없어서는 안되는 장치입니다.

차동장치의 구조는 차동 기어 케이스와 차동 피니언,  차동 피니언 축 및 사이드 기어로 구성되어 있고 간단한 원리는 자동차가 커브길을 회전 할 때 안쪽 바퀴는 저항을 느껴 바깥쪽 바퀴보다 회전수가 감소므로 자연히 안쪽 바퀴의 회전수가 감소한 만큼 차동 피니언이 회전하여 바깥쪽 바퀴의 회전수를 증가시켜 자동차가 커브길을 무리없이 주행하는 구조와 원리입니다.

도로를 주행하는 자동차에는 자동장치가 필수 적이지만 철도를 주행하는 지하철이나 기차는 차동장치가 필요 할까요? 레일 위를 주행하는 기차는 바퀴가 쇠로 되어 있고 거의 직선으로 주행하지만 커브가 있어 자동차와 같은 차동장치가 필요 할 것 같지만 기차에는 차동장치가 없습니다. 그러나 차동장치와 같은 역할을 레일과 기차바퀴의 구조에서 찾아 볼 수 있습니다.  

기차에서 차동장치와 같은 역할은 기차 바퀴의 구조가 안 쪽지름이 바깥 쪽지름 보다 크므로 기차가 커브길을 주행하면 생기는 원심력에 의해 차체가 바깥쪽으로 밀리면서 바퀴의 지름 차이로 회전하는 거리가 차이가 나겠지요. 즉 바퀴를 정밀하게보면 레일과 접촉면이 사다리꼴로 경사각으로 되어 있어 커브를 주행하면서 자동차의 차동장치와 같은 역할을 합니다.

자동차가 커브길을 회전 할 때 안쪽 바퀴는 저항을 느껴 바깥쪽 바퀴보다 회전수가
감소므로 자연히 안쪽 바퀴의 회전수가 감소한 만큼 차동 피니언이 회전하여
바깥쪽 바퀴의 회전수를 증가시켜 자동차가 커브길을 무리없이
주행하는 차동장치의 구조와 원리입니다.

다시 차동장치에 관한 것으로 말씀드리면 자동차의 차동장치(디퍼런셜)는 자동차에서 없어서는 안되는 장치이지만 필요에 따라 이 장치가 불필요 할 때도 있답니다. 한쪽 바퀴가 모래나 진창에 빠졌을 때는 오히려 차동장치 때문에 나오지 못하고 더 깊이 빠지게 됩니다.차동장치에 의해 빠진 쪽 바퀴에만 동력이 전달되어 더 깊이 파고 들기 때문입니다. 마찰이 없는 바퀴에 동력이 전달되어 모래나 진창길에서 탈출하기가 쉽지 않습니다.

이런 문제를 해결하는 장치가 LSD라는 장치인데 특정차량에 자동제한 차동장치( LSD)를 적용하는 것을 볼 수 있습니다. 미끄러운 쪽 즉 마찰이 적은 쪽 바퀴에 동력을 감소시키고 감소된 만큼 마찰력이 있는 쪽에 동력을 전달하여 결과적으로 차동효과를 차단하여 모래나 진창길에서 탈출하기 쉽습니다.

자동차에 있어서 중요한 역할을 하는 차동장치와 차동제한장치에 대하여 3D 동영상을 캡쳐한 사진과 동영상을 참고자료로 보시고 자동차에서 차동장치의 구조와 원리에 대하여 도움이 되길 바라면서 마칩니다.

 

차동장치는 자동차가 회전을 할 때 엔진의 동력을 좌우 구동바퀴에 회전수가 다르게 전달하는
장치입니다. 즉 커브 길을 돌 때 없어서는 안 될 장치입니다.

 

커브길을 회전 할 때 안쪽 바퀴는 저항을 느껴 바깥쪽 바퀴보다 회전수가 감소므로
자연히 안쪽 바퀴의 회전수가 감소한 만큼 차동 피니언이 회전하여
바깥쪽 바퀴의 회전수를 증가시켜 자동차가 커브길을 
무리없이 주행하는 원리입니다.

 

특정차량에 자동제한 차동장치( LSD)를 적용하는 것을 볼 수 있습니다. 미끄러운 쪽
즉 마찰이 적은 쪽 바퀴에 동력을 감소시키고 감소된 만큼 마찰력이 있는
쪽에 동력을 전달하여 결과적으로 차동효과를 차단하여
모래나 진창길에서 탈출하기 쉽습니다.

 

 특정차량에 자동제한 차동장치( LSD)를 적용합니다. 마찰이 적은 쪽 바퀴에 동력을
 감소시키고 감소된 만큼 마찰력이 있는 쪽에 동력을 전달하여 결과적으로
차동효과를 차단하여 모래나 진창길에서 탈출하기 쉽게
하는 장치를 자동제한 차동장치( LSD)라 합니다.

 

 동영상을 캡쳐한 사진과 동영상을 참고자료 : 차동차에서 차동장치의 구조와 원리