지금까지는 "기본 토크 배분"에 대한 설명이었습니다.
여기까진 많이 어렵진 않으셨을겁니다.
두번째 설명은 "차동 발생시 토크 전달"에 대한 설명입니다.
전륜쪽 타이어 접지력이 부족해서 전륜과 후륜이 서로 다른 속도로 회전하게 되는 상황을 가정해보겠습니다.
실제로는 차동이 발생하는 상황은 아주 찰나의 순간입니다.
급가속이나 급감속, 혹은 코너링을 할때도 전륜과 후륜의 접지력 차이가 발생하며
이때도 차동이 미세하게나마 일어납니다.
전륜과 후륜의 회전차가 발생하면
즉시 전륜 썬기어가 회전하면서 유성기어들을 회전시키고
유성기어가 다시 최종적으로 후륜 썬기어를 회전시킵니다.
이때는 디퍼렌셜 하우징의 회전과는 별개로 내부 기어들이 자전을 하게 되는 상황입니다.
이제 정말 중요한 부분입니다.
기어들을 자세히 보시면 내부 기어들이 전부다 헬리컬 기어(helical gear)로 구성되어있다는걸 알수있습니다.
헬리컬 기어는 특정 방향으로 비스듬히 톱니가 나있는 기어인데요.
헬리컬 기어는 맞물려 돌아가는 동안 기어축 방향으로 추력(thrust)가 가해지는 특성이 있는 기어입니다.
바로 이런식으로 말이죠~
사실 여기서 더 깊게 들어가면 "헬리컬 기어 추력 방향"을 계산하는 공식이 나와야하는데
저는 전공자가 아닌 관계로 거기는 손대지 않겠습니다 ㅜ 어려워요...
어쨌든 헬리컬 기어는 회전하면서 축 방향으로 힘이 작용합니다.
이것만 기억해두시구요
추력이 발생하면 썬기어는 디퍼렌셜 하우징쪽으로 더 밀착하게됩니다.
밀착하는 만큼 마찰력이 크게 발생하죠.
제가 처음에 디퍼렌셜 하우징은 뭐라고 설명드렸죠?
네 맞습니다.
엔진 미션과 직결되어있어서 구동력 입력축과 함께 회전한다고 말씀드렸습니다.
빨간 박스를 보시면 후륜 썬기어 - 마찰재 - 디퍼렌셜 하우징 이렇게 서로 마찰하게 됩니다.
디퍼렌셜 하우징은 엔진/미션의 구동력 받아서 회전하는 녀석이죠?
그럼 하우징과 밀착한 썬기어는 엔진 구동력을 더 크게 받을수 있는 조건이 됩니다.
쉽게 설명해 드리자면...
왼쪽 사람은 손에 힘을 빼고 뚜껑을 따려고 하고
오른쪽 사람은 손에 힘을 힘껏 주고 뚜껑을 따려고 합니다.
접촉면에 수직으로 작용하는 힘이 클수록 마찰력은 더 커지고
뚜껑과 손 사이에 마찰력이 큰 만큼 뚜껑을 회전시키려는 힘(토크)은 더 잘 전달됩니다.
마찰력의 성질 : https://namu.wiki/w/%EB%A7%88%EC%B0%B0%EB%A0%A5
"마찰력은 물체가 접촉면을 누르는 수직항력에 비례한다."
"정지 마찰력은 멈춰 있는 물체와 그에 맞닿은 표면이, 물체에 가해진 힘에 저항하여 물체를 못 움직이게끔 하는 힘이다"
"최대 정지 마찰력은 물체가 바닥을 누르는 수직 항력과 접촉면의 성질(마찰 계수)에만 비례한다"
뚜껑과 접촉한 손의 마찰력이 낮은 상태에서는 뚜껑을 회전 시키려해도
최대 정지 마찰력이 낮기 때문에 뚜껑에 힘을 전달하지 못하고 손만 미끌어짐(스핀)해버립니다.
하지만 손에 힘을 주면 뚜껑과 손 사이에 최대 정지 마찰력이 커지고
그만큼 전달 가능한 힘의 크기가 커지므로 뚜껑을 돌릴 수 있습니다.
사람의 손은 "디퍼렌셜 하우징"
뚜껑은 "썬기어와 출력축"
뚜껑을 꽉 쥐는 힘은 "헬리컬 기어가 만들어내는 추력"입니다.
헬리컬 기어가 만드는 추력 덕분에 디퍼렌셜 하우징과 썬기어가 강하게 마찰하고
발생하는 마찰력 만큼 썬기어와 연결된 출력축은 엔진/미션의 토크를 더 많이 받게됩니다.
이런 원리로 접지력이 낮은쪽 바퀴의 회전력이 헬리컬 기어의 추력을 만들어내고
반대편의 접지력 높은쪽 바퀴로 더 많은 토크가 전달 되게 되는것입니다.
3부에서 계속 됩니다...
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