多軸および全輪駆動車のトランスミッションには、駆動軸間のトルクを分配する機構、つまりセンターディファレンシャルが使用されます。この記事で、このメカニズム、その目的、設計、動作原理、および修理とメンテナンスについてすべて読んでください。
センターデフとは何ですか？
センターディファレンシャル - 2 つ以上の駆動軸を備えた車両のトランスミッション ユニット。プロペラ シャフトからのトルクを 2 つの独立した流れに分割し、ドライブ アクスルのギアボックスに供給する機構。
複数の駆動軸を備えた自動車や車両の移動の過程では、異なる車軸の車輪を異なる速度で回転させる必要がある状況が発生します。たとえば、全輪駆動車では、傾斜のある道路や凹凸のある路面を走行するときなど、旋回時や操縦時に前輪、中間車軸（多軸車の場合）、後輪の角速度が異なります。すべての駆動軸が強固に接続されている場合、そのような状況では一部の車輪が滑ったり、逆に滑ったりして、トルク変換の効率が著しく損なわれ、一般に交通手段の移動に悪影響を及ぼします。このような問題を防ぐために、車や複数の駆動軸を備えた車のトランスミッションには、センターディファレンシャルという追加の機構が導入されています。
センターディファレンシャルはいくつかの機能を実行します。
● プロペラシャフトからのトルクを 2 つのストリームに分離し、それぞれが 1 つのドライブアクスルのギアボックスに供給されます。
● 車輪にかかる荷重や角速度に応じて各車軸に供給するトルクを変化させます。
● ディファレンシャルのロック - トルクを 2 つの厳密に等しい流れに分割し、道路の困難なセクションを克服します (滑りやすい道路やオフロードを走行する場合)。
このメカニズムの名前は、ラテン語の Differentia (差異または相違) に由来しています。動作の過程で、差動装置は入ってくるトルクの流れを 2 つに分割し、各流れのモーメントは互いに大きく異なる可能性があります (入ってくる流れ全体が 1 つの軸に流れ、2 番目の軸には何も流れないという事実まで)軸）ですが、それらのモーメントの合計は常に入ってくるトルクに等しくなります（トルクの一部は摩擦力により差動装置自体で失われるため、またはほぼ等しい）。
3 軸車のセンターディファレンシャルは通常、中間車軸にあります。
センターディファレンシャルは、2 つ以上の駆動軸を備えたすべての自動車および機械で使用されます。ただし、この機構の位置は、ホイールの式や車両のトランスミッションの特性によって異なる場合があります。
● トランスファーケース内 - 4×4、6×6 (フロントアクスルのみを駆動する場合とすべてのアクスルを駆動する場合の両方のオプションが可能) および 8×8 の車で使用されます。
● 中間ドライブアクスル – 6×4 車両で最も一般的に使用されますが、4 アクスル車両でも使用されます。
センターディファレンシャルは、場所に関係なく、あらゆる道路状況で車両の通常の動作の可能性を提供します。ディファレンシャルリソースの故障や消耗は車の性能に悪影響を与えるため、できるだけ早く取り除く必要があります。ただし、この機構を修理したり完全に交換したりする前に、その設計と操作を理解する必要があります。
センターデフの種類、装置、動作原理
遊星機構を応用したセンターデフは、さまざまな車両に採用されています。一般に、ユニットは本体 (通常は 2 つのカップで構成) で構成され、その内部には 2 つのハーフアクスル ギア (ドライブ アクスル ギア) に接続されたサテライト (ベベル ギア) を備えた十字があります。本体はフランジを介してプロペラシャフトに接続されており、そこから機構全体が回転を受けます。ギアは、シャフトを介して車軸のメインギアの駆動ギアに接続されています。この設計はすべて、専用のクランクケースに配置することも、中間ドライブアクスルのクランクケースに取り付けることも、トランスファーケースのハウジングに取り付けることもできます。
センターデフは次のように機能します。平坦で硬い路面上でのクルマの均一な動きにより、プロペラシャフトからのトルクがデフハウジングとサテライトを固定したクロスピースに伝達されます。衛星は半車軸ギアと噛み合うため、両方とも回転し、車軸にトルクを伝達します。何らかの理由で、車軸の 1 つの車輪が減速し始めると、この橋に関連付けられた半車軸歯車がその回転を減速します。衛星はこの歯車に沿って転がり始め、その結果、橋の回転が加速します。 2番目のハーフアクスルギア。その結果、2 番目の車軸の車輪は、1 番目の車軸の車輪に比べて角速度が増加します。これにより、軸荷重の差が補償されます。
トラックのセンターデフの設計
センターデフは設計や動作の特徴が若干異なる場合があります。まず、すべての差動装置は、2 つの流れの間のトルク配分の特性に従って 2 つのグループに分類されます。
● 対称 - 2 つのストリーム間でモーメントを均等に分配します。
● 非対称 - モーメントを不均一に分散します。これは、歯数の異なるセミアキシャル ギアを使用することで実現されます。
同時に、ほぼすべてのセンターディファレンシャルにはロック機構が装備されており、対称トルク配分モードでのユニットの強制操作が保証されます。これは、1 つの車軸の車輪が路面から離れたり (穴を乗り越えるとき)、路面とのトラクションを失ったりする (たとえば、氷の上や泥の上で滑る) 場合に、道路の困難なセクションを克服するために必要です。このような状況では、すべてのトルクがこの車軸の車輪に供給され、通常の牽引力を持つ車輪はまったく回転せず、車は単に動き続けることができません。ロック機構は、車軸間でトルクを強制的に均等に分配し、車輪が異なる速度で回転するのを防ぎます。これにより、困難な道路セクションを克服することができます。
ブロックには 2 つのタイプがあります。
● マニュアル。
●自動。
前者の場合、差動装置は特別な機構を使用してドライバーによってブロックされます。後者の場合、ユニットは以下に説明する特定の条件が発生すると自動的にロックされます。
手動制御のロック機構は通常、シャフトの 1 つの歯に位置する歯付きカップリングの形で作られ、ユニット本体 (そのボウルの 1 つ) と係合できます。動作中、クラッチはシャフトとディファレンシャル ハウジングをしっかりと接続します。この場合、これらの部品は同じ速度で回転し、各車軸は総トルクの半分を受けます。トラックのロック機構の制御は、ほとんどの場合、空気圧で駆動されます。ギア クラッチは、ディファレンシャルのクランクケースに組み込まれた空気圧チャンバーのロッドによって制御されるフォークの助けを借りて動きます。空気は、車の運転室にある対応するスイッチによって制御される特別なクレーンによってチャンバーに供給されます。SUV や空気圧システムを持たないその他の機器では、ロック機構の制御は機械式 (レバーとケーブルのシステムを使用) または電気機械式 (電気モーターを使用) で行うことができます。
セルフロックディファレンシャルは、駆動軸のトルク差または角速度の差を監視するロック機構を備えていてもよい。粘性クラッチ、摩擦クラッチ、またはカムクラッチ、追加の遊星機構またはウォーム機構（トルセンタイプディファレンシャル）およびさまざまな補助要素をそのような機構として使用できます。これらのデバイスはすべて、ブリッジに一定のトルク差を許容し、それを超えるとブロックされます。ここでは、セルフロックディファレンシャルのデバイスと動作については考慮しません。今日、これらのメカニズムの実装は多数あり、関連するソースで詳細を学ぶことができます。
トラックのセンターデフの設計
センターデフのメンテナンス、修理、交換の問題
センターディファレンシャルは車の運転中に大きな負荷を受けるため、時間の経過とともにその部品が摩耗し、破損する可能性があります。トランスミッションの正常な動作を保証するために、このユニットを定期的に点検、保守、修理する必要があります。通常、日常整備ではデフを分解してトラブルシューティングを行い、摩耗した部品（歯が摩耗したり崩れたギア、オイルシール、ベアリング、亀裂のある部品など）をすべて新品に交換します。重大な損傷が発生した場合、メカニズムは完全に変化します。
ディファレンシャルの寿命を延ばすには、定期的にディファレンシャル内のオイルを交換し、ブリーザーを清掃し、ロック機構ドライブの動作をチェックする必要があります。これらの作業はすべて、車両のメンテナンスと修理の指示に従って実行されます。
定期的なメンテナンスとセンターディファレンシャルの適切な操作により、車は最も困難な道路状況でも安心して使用できます。
投稿日時: 2023 年 7 月 14 日