「ディファレンシャルは左右の車輪が勝手に回転するだけです{0}}何も複雑なことはありません」と言う人もいます。簡単そうに聞こえますが、実際には重要な点が抜けています。
ディファレンシャルが解決する根本的な問題は、単にホイールを「思い通りに回転」させることではありません。むしろ、旋回中に左右の駆動輪を異なる速度で回転させながら、車両が動力を伝達できるようになります。この違いを理解することは、微分がどのように機能するかを理解するための第一歩です。
01. デフがないと旋回が困難になる
実際のシナリオを考えてみましょう。2 人が並んで歩いて曲がります。--外側にいる人はより長く、より速い歩幅をとらなければなりませんが、内側にいる人はより小さな歩幅をとります。同じ原理がコーナーを曲がる車にも当てはまります。-外側の車輪は大きな円弧に沿って移動し、内側の車輪はより小さい円弧に沿って移動するため、異なる回転速度が必要になります。
差動構造と原理の解析 _ Pacific Auto Network
これはまさに、ソリッドアクスル駆動輪を備えた初期の車両が問題に直面した場所です。{0}左右の車輪が剛性シャフトで固定されているため、強制的に同じ速度で回転させられます。これは直進時には問題ありませんでしたが、カーブでは-実際に車輪を異なる速度で回転させる必要があるため-強制的に同期を保つ必要があり、車輪同士が衝突してしまいました。
これは、2 人が足を繋いでカーブを走っている様子を想像できます。外側にいる人はより速く進みたいのに対し、内側にいる人はより遅く進みたいと考えており、その結果、両方ともぎこちなく協調性のない動きが発生します。
したがって、ディファレンシャルの主な機能は、旋回中に左右の駆動輪が異なる速度で回転するという本質的なニーズを満たすことです。操縦安定性は、これによって得られる実際的な利点の 1 つにすぎません。将来、車についての会話で、誰かがディファレンシャルを単なる「パフォーマンスコンポーネント」として説明した場合、「それがなかったら、左右の駆動輪は方向転換時にカバーする必要のある異なる距離にどのように対処するのでしょうか?」と尋ねることができます。
02. ギア-タイプのディファレンシャル: 旋回と直進の異なる状態-
現代の車に搭載されているギア式ディファレンシャルは、予想よりも複雑に見えるかもしれませんが、基本的な概念は同じです。つまり、動力は伝達され続ける必要がありますが、両側の車輪は走行距離の違いに基づいて回転速度を調整できなければなりません。
デフハウジング、遊星ギア（またはスパイダーギア）、遊星ギアシャフト、サイドギア（またはアクスルギア）などの部品で構成されます。直線で走行している場合、左右の車輪はほぼ同じ距離を移動します。ディファレンシャルの内部機構は同期ユニットとして機能します。遊星歯車はハウジングとともに回転しますが、独自の軸上では回転せず、両方の車輪が同じ速度で回転します。
回転すると状況が変わります。外側のホイールはより速く回転する必要があり、内側のホイールはよりゆっくりと回転する必要があります。この時点で、遊星歯車は公転に加えて自身の軸を中心に回転し始め、この速度差を効果的に「吸収」します。この速度調整は自動的に行われるため、ドライバーからの入力は必要ありません。
次の式を覚えておいてください: 左車輪速度 + 右車輪速度=2 × ディファレンシャル ハウジング速度。方向転換するとき、一方の速度が上がる量と、もう一方の側が減速する量は正確に一致します。合計は一定のままです。
03. オープンデフ：曲がるのに優れているが、スリップすると邪魔になる
この時点で、多くの人は自然に、ディファレンシャルは左右の車輪を異なる速度で回転させるので、あらゆる運転状況で効果があるに違いないと結論付けるかもしれません。
問題はまさにそこにある。オープン ディファレンシャルは標準的な旋回中はスムーズに動作しますが、濡れた道路、凍結した道路、泥だらけの道路など、トラクションの低い路面--では重大な欠点が現れる可能性があります。
完全な自動車シャシー構造の図 – Pacific Auto Encyclopedia
オープンディファレンシャルの基本原理は、動力が最も駆動しやすい側に流れるということです。つまり、抵抗が最も少ない側が最も高い回転速度を得ることができます。
これは通常の道路では問題ありませんが、片方の車輪が氷に接触したり、地面との接触を失ったり（空中に浮いた）場合は状況が変わります。滑っている車輪はほとんど抵抗を受けないため、すべての力がその側に流れます。空中で回転する車輪は急速に空転しますが、実際に牽引されている車輪には力がかかりません。
それは、片足を乾いた地面に、もう片足を氷の上に置いて立っているようなものです。氷の上の足は激しくバタバタしていますが、体は効果的なてこの力や前進の推進力を生み出すことができません。
したがって、「デフがあるからスリップの心配がない」という考えは間違いです。オープン ディファレンシャルは旋回中の速度差の管理には優れていますが、単一の車輪がトラクションを失ったときに発生する動力損失に対処するのに苦労しています. 04.制限付き-スリップ ディファレンシャル (LSD): ホイール スピンへの対処
一般に LSD として知られるリミテッド-スリップ ディファレンシャル-は、まさに「リミテッド スリップ」という言葉で定義されています。-
左右の車輪の回転速度の差がなくなるわけではありません。代わりに、車輪が空回りしやすい場合、この非生産的な滑りを制限し、それによって車両のトラクションを向上させます。
一般的なクラッチ-パック スタイルの LSD を例に挙げると、サイド ギアとディファレンシャル ハウジングの間に一連の摩擦プレートが組み込まれています。通常のコーナリング時はオープンディファレンシャルと同様に機能し、車輪間の速度差を許容します。ただし、1 つの車輪が滑り始めると、トラクションがかかる側のクラッチ機構が作動し (圧縮され)、回転する車輪に動力が完全に浪費されるのではなく、そこに動力が伝達されるようになります。
これを覚えておいてください。標準的なディファレンシャルはコーナリングに対応しますが、リミテッド スリップ ディファレンシャルはホイール スピンを軽減します。{0}}
次回車両のスペック シートを見るときは、標準の「ディファレンシャル」と「リミテッド スリップ ディファレンシャル」を混同しないでください。-前者はカーブに合わせて左右の足をリズムよく踏み出すことができ、後者は地面が滑りやすいときにバタバタとエネルギーを浪費するのを防ぐスタビライザーのような役割を果たしていると考えてください。{0}
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05. デフロックってどうなの？まったく逆のことをする
しばしば混乱を引き起こすもう 1 つの概念が、ディファレンシャル ロックです。
ディファレンシャル ロックの機能は標準ディファレンシャルとはまったく逆で、ディファレンシャル機構をロックして車輪間の回転速度の差を防ぎます。
いつ使用されますか?オフロードでのリカバリーに。-車輪が完全に地面から離れているか、無力に回転している場合、ディファレンシャル ロックによって両方の車輪が強制的に同じ速度で回転し、動力が牽引力のある側に送られます。
簡単にまとめると、標準ディファレンシャルは速度差を許容し（コーナリングの場合）、リミテッドスリップディファレンシャルは過度の速度差を制限し（ホイールスピンを処理する場合）、ディファレンシャルロックは速度差を完全に排除します（スタック解除の場合）。
毎日の通勤で舗装道路でのみ車両を使用する場合、主に「速度の違いは故障を示している」という考えに慌てることがないように、ディファレンシャルの仕組みを理解することが重要です。-実際には、旋回時に左右の車輪の回転速度が異なるのはまったく正常のことです。滑りやすい路面や泥だらけの路面に頻繁に遭遇する場合は、オープン ディファレンシャルとリミテッド スリップ システムの違いを明確にする価値があります。-次回ディーラーを訪れるときは、販売員がその車両に「ディファレンシャル」があると言っているか、それとも「リミテッド スリップ ディファレンシャル」であると言っているかに細心の注意を払ってください。-前者についてはほとんど何もわかりませんが、後者は滑りやすい路面での車両の実際のパフォーマンスについて語っています。-
