[스크랩] [정보] [튜닝&부품정보] LSD에 대해 세밀한 내용

<그림> 각 LSD 성향에 따른 주행법

LSD
LSD는 실지로 공공도로에서 일반적으로 운행하는 차에 있어서는 크게 필요로하는 부품은 아니다.
하지만 써킷이나 드리프트, 흙/눈길 운행이 잦은 차량 등의 특수한 목적을 갖는 차들에는 필요한 제품이다.
그렇지만 LSD는 그 특성이 있을 때와 없을 때 매우 틀리기 때문에 운전자가 꼭 인지하고 있어야 한다.

2 WAY
양방향 LSD는 써킷외의 특별한 목적으로 많이 쓰인다.
일본의 드리프트 데몬스트레이션들이 가장 많이 쓰는 것이 바로 2way 양방향 제품이다.
후륜구동의 자동차들은 뒤에 트랙션이 있기 때문에 가/감속시에 양쪽바퀴가 같이 움직여 줘야만 뒷바퀴의 콘트롤이 용이하다.

LSD는 보통 기어방식과 캠+디스크 방식 2가지로 나눠진다.
기어방식은 부드럽게 작동하지만 좌우측의 회전차를 많이 잡아내지는 못하기 때문에 양산차에 주로 쓰이며, 내구성이 높다.
반대로 디스크 방식은 힘이 걸리는 만큼 거의 무한대 까지 LSD의 파워가 올라가기 때문에 기어방식보다는 확실한 효과를 얻을 수 있다.
하지만 디스크가 마모가 빠르고, 오일을 잘 관리해 주지 않으면 수명이 급속도로 짧아진다.
특히 국내 차량에 많은 FF미션들은 LSD가 기어들과 함께 들어있기 때문에 기어에서 갈려나오는 쇳가루와의 상관관계도 크므로 LSD점검과 오일관리에 각별히 신경을 쓰는 것이 좋다. 주기적인 점검이 필요하다.

LSD는 기본적으로 언더스티어 특성을 갖기 때문에 처음 장착하는 사람들에게는 주의를 요한다.
인터넷 정보등에 보면 LSD가 마치 코너를 더 잘돌게 하고 빠르게 돌수 있게 하는 마법의 부품인듯 알려지고 있는데,
LSD는 운전테크닉이 어느정도 높은 사람들이 더욱 빠르게 달리기 위해 오버스티어를 유도하고, 이 오버스티어를 손쉽게 콘트롤하고 빠르게 달리는데 이용하기 위해 사용하는 하이테크니션 부품중의 하나이다.

FF차량에 있어 오버스티어를 콘트롤 한다는 것은
전륜의 트랙션을 이용해 언더스티어를 자유롭게 만들어낼 수 있다는 뜻과도 일맥상통한다.

자신의 드라이빙 테크닉이 좀 떨어지지만 대출력차량의 오너라면 LSD를 사용해 보는것도 괜찮다.
하지만 이때는 1Way를 사용하는 것이 좋다. 특히 터보처럼 2,3,4단 변속 혹은 급가속시 휠스핀이 일어나는 차량이라면
한쪽 바퀴가 헛도는 정도는 어느정도 커버가 되지만, LSD가 없을 때 보다 핸들이 쏠리는 것은 적을지 몰라도, 앞쪽 전체가 좌우로 미끌어지는 현상은 비슷하다.
노면이 미끄러울 때는 좌우측으로 미끌어지는 현상이 더 크게 나타날 수도 있다.

LIMITED SLIP Differential

차동제하낭치라고 불리는 LSD(Limited Slip Differential)의 구조를 이해하려면 먼저 차동기어(Differential Gear)에 대해 알아야 한다.
차동기어는 차가 회전할 때나 요철이 있는 도로를 달릴 때 왼쪽과 오른쪽 바퀴에 회전차를 만들어 주는 장치다.



차동기어가 없으면 왼쪽과 오른쪽 타이어가 구르는 거리차 때문에 구동축이 부러지거나 타이어가 끌리며 진행하게 된다.
이처럼 꼭 필요한 장치지만 한쪽 타이어만 미끄러운 노면을 달릴 경우 문제를 일으킨다.

차동기어는 구도상 한쪽 바퀴가 더 회전하는 만큼 반대쪽 바퀴는 같은 양의 저항이 걸려 회전이 줄어든다.
한쪽 타이어가 헛돌면 코너를 돌고 있는 것으로 판단해 접지력이 살아 있는 반대쪽 타이어의 회전을 억제시킨다.
다시 말해 헛바퀴가 도는 쪽을 코너 바깥쪽 타이어, 반대쪽은 안쪽 타이어로 여기는 것이다.

LSD는 차동기어의 구조적인 문제점을 보완하는 장치로 한쪽 바퀴가 헛돌더라도 나머지 다른 바퀴를 굴려 차가 움직일 수 있게 해준다.
예전에는 군용차나 트럭 등 험로를 많이 다는 차에 주로 쓰였지만 요즘에는 고성능 경주차와 튜닝카에도 접목이 된다.

고속 코너링을 할때 원심력에 의해 차체가 미끄러지며 안쪽 바퀴가 위로 들린다.
접지력이 없어진 안쪽 타이어가 헛돌면 차동기어로 인해 바깥쪽의 구동력이 줄어드는 현상이 생긴다.

미끄러운 직선로뿐만 아니라 급코너에서 차의 구동력을 살려주는 LSD는 말 그대로 차동기어의 역할을 제한하는 장치다.
왼쪽 오른쪽 바퀴의 구동력을 고루 살리는 LSD라도 양쪽 바퀴가 동시에 미끄러지면 무용지물이 된다.

또 양산차에 쓰이는 기계식 LSD는 구조상 차동기어 제한력이 추진력의 25 ~45%로 설정되어 강한 구동력을 원하는 오너들은 만족하지 않을 수 있다.

이런 이유로 구동력 손실이 적은 고성능 LSD를 달기도 한다.
고성능 LSD 중에는 추진축의 구동력을 100% 살리는 제품도 있다.
고성능 LSD가 제동 또는 코너 진입 때 작동하면 차가 균형을 잃거나 앞머리가 코너 안쪽으로 향하지 않아 위험하기 때문에 움전자가 엑셀 페달을 밟지 않으면 LSD가 작동하지 않도록 설계된다.
센터 디퍼렌셜에 고성능 LSD를 달면 코너링 때 차체가 휘말리지 않고 치고 나가는 힘이 좋아지는것은 분명하다.

일반적인 달리기에서는 보통의 LSD로도 충분하므로 고성능 LSD를 고집할 필요는 없다.
오히려 고성능 LSD를 달면 공회전 때 소음이 생기고 4개의 타이어를 늘 똑같은 상태로 유지해야 하는 등 번거로움이 따른다.
펑크가 났을 경우 마모도가 다른 스테어 타이어는 구동력이 적게 걸리면 앞쪽에만 써야해 타이어를 모두 떼어내 위치를 바꿔야 한다.

Differenctial의 원리 & LSD의 종류



종감속 기어(FINAL REDUCTION GEAR)
종감속 기어는 추진축의 회전력을 직각으로 전달하며 엔진의 회전력을 최종적으로 감속시켜 구동력을 증가시킨다.
구조는 구동 피니언과 링기어로 되어 있으며 종류에는 윔과 윔기어, 베벨기어, 하이포드 기어가 있으며 현재는 주로 하이포드기어를 사용하므로 이 기어에 대해서만 설명하기로 한다.

하이포드 기어의 장/단점

장점

-구동 피니언의 오프셋에 의해 추진축 높이를 낮출 수 있어 자동차의 중심이 낮아져 안전성이 증대된다.
-동일 감속비, 동일 치수의 링 기어인 경우에 스파이럴 베벨 기어에 비해 구동 피니언을 크게 할 수 있어 강도가 증대된다.
-기어 물림율이 커 회전이 정숙하다.

단점
-기어이의 폭 방향으로 미끄럼 접축을 하므로 압력이 커 극압 윤활유를 사용하여야 한다.
-제작이 다른 기어에 비해 어렵다.



차동장치의 작동원리

위 아래로 섭동하는 A,B 사이에 피니언 C를 둔 장치에서 피니언을 위쪽으로 잡아 당겼을 경우를 고려해보면 그림과 같이 양쪽 레크 위에 동일중량의 무게 일 경우에는 피니언에 걸리는 하중이 같기 때문에 저항이 일정하고 피니언이 자전하지 못하고 레크 A,B가 동시에 상승한다.

그러나 우측의 그림같이 B의 무게를 가볍게 하고 피니언을 들어 올리면 양쪽의 무게 차이로 인해 저항이 상이하여 피니언은 가벼운 쪽의 레크 B를 들어올리는 방향으로 자전하여 양쪽 레크가 올라간 거러의 합이 피니언을 들어올린 거리의 2배가 된다.
이 원리를 이용한 것이 차동장치이고 양쪽의 레크를 베벨기어로 바꾸고 여기에 좌우 차축을 연결한 후에 차동 피니언을 종감속기어로 돌리게 한 것이다.



제어
차동피니언이 링 기어에 의해서 공전할 경우 좌,우 사이드 기어가 회전한다.
자동차가 평탄한 도로를 직진할 경우에는 좌,우 구동바퀴의 회전 저항이 동일하기 때문에 좌,우의 사이드 기어는 동일 회전수로 피니언의 공전에 따라서 움직여 전체가 하나로 되어 회전한다.
그림은 한쪽의 사이드 기어를 고정한 경우이고 이것은 오른쪽 구동 바퀴가 도랑에 빠진 경우와 같다.
이 경우에는 차동피니언이 공전하려면 고정되어 있는 오른쪽 사이드 기어가 구동한다.



이번에는 양쪽 구동바퀴를 잭 등과 같은 것으로 들어올리고 한쪽바퀴를 한손으로 회전하였을 경우이며 차동피니언이 공전하지 않기 때문에 반대편의 바퀴가 반대 방향으로 회전한다.



차동장치의 작동은 좌우 구동 바퀴의 회전 저항의 차이에 의해서 발생하는 것이고 바퀴는 통과하는 노면의 길이에 따라서 회전하기 때문에 선회 시 내측 바퀴는 외측 바퀴보다 저항이 커져서 회전수가 감소되며 그 분량만큼 반대쪽의 바퀴를 가속하게 된다.



Differenctial의 원리
피니언 샤프트(Pinion Shaft)가 엔진 쪽 구동 출력을 Ring Gear를 통해 Differenctial로 전달 Diff. Cage는 통채로 회전을 하면서 양쪽 axle로 회전을 전달.
이 Axle은 Diff. Pinion Carrier에 의해 동력을 전달받게 됨.

Ring Gear가 멈춰있는 상황 (=Differencial cage가 고정된 상항)에서는 한쪽 Axle(Diff. Gear)을 돌리면 반대쪽 Axle은 Diff. Pinion Carrier가 회전하면서 반대쪽 Axle은 반대로 회전시키게 됩니다.

Ring Gear가 돌고 있는 상황에서 한쪽 Axle을 고정시키면 반대쪽 Axle은 2배의 속도로 회전 하게 됩니다.




헬리컬 방식
대표적으로 Quaife 사의 제품.. 국산 SUV에서도 이런 방식이 적용
헬리컬 방식은 기계적인 구조로 일정 토크 이상의 힘이 가해지면, 헬리컬 기어가 Diff 기어를 고정시켜 힘을 전달하는 방식으로 위화감이 적고, 소음이 없으며, 따로 관리가 필요없는 반영구적인 제품이기 때문에 스트리트 버젼의 튜닝에서 선호되는 LSD 방식

다판식 방식
대표적으로 Cusco, Kaaz사의 LSD등이 있습니다.
마치 클러치에서와 마찬가지로 마찰제가 포함되어있는 방식으로 일정 토크 이상의 힘이 전해지면 마찰제와 Diff기어가 서로 달라붙으면서 동력을 전달하게 됩니다.
이런 마찰제의 종류나 토크 설정에 따라 미케닉이 다양한 세팅을 구사할 수 있으며 세팅이 자유롭습니다.
하지만, 구조에 따라 소음이 클 수 있으며 주기적으로 트크 세팅을 설정해주지 않으면 LSD의 역할이 거의 사라져버려 주기적인 관리가 필요해 잔손이 많이가는 단점이 있습니다.

다판식 LSD구조

널리 보급된 '트랙션 디바이스'는 다판식 LSD다.
구조가 단순하고 신뢰성이 높으면서 값이 싸다. 게다가 설정 변경도 숴워 입력 토크에 따라 구동력을 전달한다.
출고 때 이런 LSD가 달려나온 차가 많은 이유를 알만하다.
하지만 앞쪽에는 달 수 없어 앞뒤에 LSD를 모두 달 수 있는 원웨이 타입보다는 효과가 떨어진다.

다판식 LSD는 구동축과 사이드 기어 접속부에 다판 클러치가 들어 있다. 클러치의 마찰로 디퍼렌셜의 움직임이 제한된다.
구조가 단순해 제작비가 적게 든다. 이 때문에 순정품으로 많이 쓰인다.
클러치를 누르는 부분의 두께에 따라 효력을 쉽게 조절할 수 있어 '순정품을 강화하는'제품이 적지 않다.

피니언 샤프트가 움직이면 프레셔(Pressure)링이 밀려 넓어지고 그 압력으로 다판 클러치의 마찰저항을 일으키는 구조다.
토크에 따라 클러치 마찰이 강화되는 것이 장점. 운전자는 엑셀을 조작해 LSD의 성능을 조정할 수 있다.

그러나 샤프트의 이동방향에 관계없이 클러치가 압착되기 때문에 가속과 감속에서 LSD효과가 높아진다.
일반적으로 뒤쪽 디퍼렌셜에 쓰이는 이유가 여기에 있다.



1WAY LSD
일반적으로 다판식 LSD의 약점은 '감속 때도 차동제한이 일어난다'는 것이다.
때문에 뒤 디퍼렌셜에 다는 것이 기본이다. 1WAY LSD는 이러한 약점을 해결했다.
따라서 앞 디퍼렌셜에 달아도 핸들링에 나쁜 영향을 끼치지 않는다.
앞뒤에 모두 달 수 있어 LSD의 개념을 바꾸기에 이르렀다.ㅏ

1WAY LSD는 엑셀 페달을 밟았을 때만 LSD 효과를 낸다.
기본구조는 다판식 LSD와 같다.
그러나 피니언 샤프트와 프레셔링의 관계가 약간 다르다.

피니언 샤프트도 프레셔링의 홈도 모두 3각형이다.
엑셀을 밟았을 때 피니언 샤프트가 3각의 정점을 향해 들어간다.
그러나 엑셀 페달에서 밟을 떼었을 때는 밑바닥을 향하기 때문에 프레셔링이 열리지 않는다.
따라서 LSD 효과가 나지 않는다.

원래 1WAY 타입은 앞 엔진 앞바퀴굴림(FF)용으로 만든 것이다.
앞 디퍼렌셜에 넣어도 턱인(코너링 중 급히 엑셀 페달을 놓았을 때 자동차가 돌아가는 방향 안쪽으로 향하는 현상)을 막지 않고 핸들링에 악영향을 주지 않는 장점이 있다.


피니언 샤프트와 프레셔링은 이렇게 짜맞춘다. 만나는 각도에 따라 LSD효과가 달라진다.


스즈키 짐니 뒤쪽에 달린 일반적인 2WAY형 LSD. 예압에는 코일이 사용되는데, 홈의 각도가 얕은 것이 특징이다.


프론트 1WAY LSD는 홈이 두개다. 45도는 부드럽고, 55도는 날카롭다.

출처 : 희망 希望....

글쓴이 : ★─ 짱 ─★... 원글보기

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