자동차학과, 자동차 정비 기능사 등 차의 모든것 자동차 셰시 핵심 요점 41장. 차동제한 장치 종류

41장. 차동제한 장치 종류

 

차량의 전륜 혹은 후륜에 차동제한 장치를 장착하는 목적은 차동을 제한하여 구동력
과 운동 성능을 향상시키고 차량 선회시와 같은 좌, 우륜의 회전차이에 따른 차량이 불
안정한 상태를 극복하여 주행 안정성을 확보하는데 있다. 현재 전 세계적으로 개발되
었거나 개발 중인 차동제한 장치는 여러 종류가 있으며, 기능면으로 분리하면 다음과
같다.

 

차동제한장치의 종류 및 특성

(1) 토크 감응 방식

토크 감응식은 입력 토크의 크기에 따라서 차동장치 내부 회전부분의 마찰력을 증대
시켜 직접적으로 차동제한 토크에 이용하는 것으로 기계식이라고도 하며, 대표적인 종
류로는 마찰을 이용하는 다판 클러치(clutch)식과 트로센(torsen)식 방식 등이 있다.
① 다판 클러치 방식
다판 클러치(multi plate clutch)방식은 좌우 구동축 사이에 클러치를 배치하고, 구동
력 발생시 그 힘을 이용해 클러치를 작동시켜 디퍼런셜의 작동을 제한하는 방식이다.
구조가 간단하고 강력한 차동 제한 효과를 발휘할 수 있다는 것이 장점이지만 차동
제한 효과가 급격히 나타나 일상적인 운전에서는 불편할 수 있고, 불쾌한 소음이 발

다판 클러치식

생할 수 있다는 단점이 있다. 현재 모터 스포츠카에서부터 상용차 및 픽업(Pick-up)
용 트럭에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.
② 토르센 방식
토르센 방식은 토크·센싱(torque sensing)의 약자로 보통의 차동장치 보다 다단계
의 복잡한 기어구조를 가짐으로써 양쪽 바퀴의 지면 마찰력 차이에 의해 좌/우 구동
력이 달라지면, 토크 차이로 인해 발생하는 기어의 마찰저항에 의해, 급격히 한쪽으
로 구동력이 쏠리는 것을 늦춰주는 역할을 한다.

따라서 이 방식은 차량이 리프트에 의해 들려진 경우와 같이 어느 한쪽 바퀴라도 공
중에 뜬 상태에서는 차동제한이 되지 않는다. 즉 어느 한 쪽 바퀴가 지면에 접지되어
있어야만 차동제한이 이루어지게 된다. 이 방식은 설계 시 기어의 각도 등을 조절하
여 효과가 일어나는 정도를 조절할 수 있으며, 다판 클러치식 차동제한장치에 비해
부드럽게 작동하고 소음이 없는 것이 장점이나 다판식 차동제한장치에 비해 차동제
한 효과가 약하고 토크의 전달경로에 삽입하는 기어의 수가 많기 때문에 다소 하우징
내부가 복잡하게 될 수 있다는 단점이 있다.

(2) 회전 속도차 감응 방식

회전 속도차 감응식은 좌, 우 또는 전, 후륜 사이에 회전차가 생기면 차동제한 토
크가 회전 차이에 따라서 증감되는 형식으로 대표적으로 비스커스-커플링(viscouscoupling)식 등이 있다.
비스커스-커플링(viscous-coupling)식은 두개의 회전판 사이에 점성이 높은 유체
가 있을 때, 한쪽 판이 회전하면 유체의 점성에 의해 반대편 판도 따라서 회전하는 원리를 이용한 형식이다. 차동제한장치 내부의 양쪽 회전축에는 여러 장의 플레이트들이
일정 간격으로 설치되고, 내부에는 오일이 가득 차 있다. 양쪽 바퀴의 회전차가 발생할
때, 어느 정도 좌우 회전차를 유발시키면서도 급격히 한쪽으로 회전력이 심하게 걸리면
좌/우 회전수 차이로 인한 유체 저항이 발생하여 구동력이 한쪽으로 확 쏠리는 현상을
저지하게 된다. 이 형식은 비포장로에서 탈출성이 우수하고 유체를 이용하기 때문에 소
음과 충격이 거의 없으며 특별한 조작이 필요하지 않고 유체의 충전율을 조절하여 차량
특성에 알맞은 차동제한 토크를 설정할 수 있다. 하지만 차동제한 효과가 크지 않고, 윤
활유의 점성이 온도에 따라 크게 변화하기 때문에 과열될 경우 효과가 현저히 떨어지는
단점이 있다. 일반적으로 승용차 및 RV 차량에 널리 적용되고 있다.

(3) 전자 제어식

전자 제어식은 다판 클러치식과 유사한 구조를 가지고 있지만, 클러치의 동작을 전
자적으로 제어하는 방식이다. 현재 사용되고 있는 전자제어식 차동제한장치는 유압에
의해 다판-클러치를 압착하여 내부 마찰력의 크기를 제어하는 유압제어식과 전자-클
러치를 사용하여 자력에 의해 클러치판을 압착하여 차동제한을 일으키는 방식이 있다.
이 2가지 방식은 다른 방식에 비하여 토크 제어성과 응답성 등이 우수하지만 제작비용
이 고가이고 중량이 무거운 단점이 있다.