차동기어란? 디퍼런셜기어란?
차동기어는 자동차에서 커브를 돌 때 양쪽 바퀴의 회전수를 조절하는 장치야. 직선으로 주행할 때는 양쪽 바퀴가 같은 속도로 회전하지만, 커브를 돌 때는 바깥쪽 바퀴가 더 큰 원을 그리며 빠르게 회전해야 하거든. 이때 차동기어가 바퀴의 속도 차이를 만들어줘서 부드럽게 곡선 주행을 할 수 있게 도와줘.
차동기어의 주요 역할은 회전 중에 양쪽 바퀴의 회전수 차이를 조절하는 거야. 이렇게 하면 바퀴가 헛돌거나 미끄러지는 걸 막고, 안정적인 주행 성능과 트랙션 제어를 제공할 수 있어. 덕분에 차량의 안정성과 주행 성능이 훨씬 좋아지는 거지.
전륜구동 차는 미션과 차동기어가 하나로 연결된 유닛 형태로 장착되어 있고, 후륜구동 차는 보통 후륜 차축 쪽에 따로 차동기어가 장착돼. 그래서 후륜구동 차량은 미션 오일뿐만 아니라 차동기어 오일도 점검하고 교체해야 해. 차동기어 오일은 보통 신차로 출고된 후 처음 1,000km 정도 주행했을 때 한 번 갈아주고, 이후에는 40,000km 정도마다 교체해 주면 좋아.
참고로 차동기어는 1827년에 프랑스 사람 오네시포 페꾸르가 발명했대. 그 이후로 자동차가 발전하면서 증기자동차 시절부터 널리 쓰이고 있지.
차동기어의 구조는?
차동기어 케이스
- 차동기어의 전체적인 하우징 역할을 하는 부분이야. 내부에는 다양한 기어들이 배치되어 있고, 이 하우징이 기어들을 보호하고 고정해주는 역할을 해.
유성기어(차동 피니언기어)
- 차동기의 핵심 부품인데, 자동차가 커브를 돌 때 바퀴의 회전 속도를 조절해주는 역할을 해. 그래서 양쪽 바퀴가 적절한 회전수 차이를 유지할 수 있게 만들어 줘.
피니언축
- 차동 피니언기어를 지지하고 회전할 수 있도록 돕는 축이야. 피니언기어의 동력을 썬기어(사이드기어)로 전달하는 데 중요한 역할을 하지.
썬기어(사이드기어)
- 피니언기어의 회전을 받아서 동력을 바퀴로 전달해주는 역할을 해. 바퀴로 동력을 전환하고 조절하는 게 이 기어의 주요 기능이야.
차축
- 썬기어에서 받은 동력을 바퀴로 직접 전달하는 부분이야.
링기어
- 구동 피니언기어로부터 동력을 받아 차동기어로 전달하는 부품이야. 이 링기어는 차동기어 케이스와 연결되어 있고, 안정적으로 동력을 전해주는 역할을 해.
차동기어의 원리
차량이 직선 도로를 주행할 때, 차동기어는 양쪽 바퀴와 사이드기어를 동일한 속도로 회전하게 하고, 차동 사이드기어와 피니언 사이에는 상대적인 움직임이 없어서 차동기어 케이스와 링기어와 함께 하나의 장치로 회전한다. 이로 인해 사이드기어는 피니언 축 위에서 따로 움직이지 않고 같은 속도로 회전하는 상태를 유지한다.
하지만 차량이 좌회전을 할 경우에는 오른쪽 바퀴가 왼쪽 바퀴보다 더 빠르게 회전하게 되고, 이 과정에서 사이드기어와 피니언이 서로 상대적으로 움직이며, 링기어는 좌우 바퀴의 평균 회전속도와 같은 속도로 회전한다.
만약 차량을 잭으로 들어 올린 상태에서 기어를 중립에 놓고 한쪽 바퀴를 돌리면, 반대쪽 바퀴는 같은 속도로 반대 방향으로 회전하게 된다. 이 과정에서 안쪽 바퀴의 회전속도는 줄어들고 바깥쪽 바퀴의 회전속도는 증가하는데, 차동기어는 이러한 작동을 통해 차량이 직진하거나 회전할 때 양쪽 바퀴의 회전속도 차이를 조절하여 정확한 주행과 회전을 가능하게 한다.
