लिमिटेड स्लिप डिफरेंशियल (एलएसडी) - कॉर्नरिंग प्रदर्शन में सुधार के लिए एक आवश्यक घटक

सीमित पर्ची अंतरलिमिटेड स्लिप डिफरेंशियल (एलएसडी) ऑटोमोबाइल में प्रयुक्त एक विशेषता है।प्रसारण प्रणालीएक प्रमुख तकनीक मोड़ पर बाहरी और आंतरिक ड्राइव पहियों की घूर्णन गति को बदलने की अनुमति देती है। इससे विभिन्न सड़क परिस्थितियों में कर्षण और स्थिरता में सुधार होता है, जिससे मोड़ पर प्रदर्शन बेहतर होता है।

एक निश्चित कोण पर घूमते समय, आंतरिक और बाहरी वलय अलग-अलग त्रिज्याएँ बनाते हैं। स्वाभाविक रूप से, बाहरी वलय को आंतरिक वलय की तुलना में अधिक दूरी तय करनी चाहिए और तेज़ी से घूमना चाहिए। अन्यथा (समान गति पर), आंतरिक वलय फिसल जाएगा और बहुत अधिक घूर्णन करेगा, जिससे वह सुचारू रूप से नहीं घूम पाएगा। संक्षेप में, डिफरेंशियल एक ऐसा तंत्र है जो...घूर्णन अंतरसंगठन.

पारंपरिक खुले डिफरेंशियल पहियों को अलग-अलग गति से घूमने की अनुमति देते हैं, लेकिन जब एक पहिया फिसलता है, तो अधिकांश शक्ति उस ओर स्थानांतरित हो जाती है, जिससे दूसरे पहिये का कर्षण कम हो जाता है।सीमित पर्ची अंतरइस फिसलन को सीमित करने से, शक्ति दोनों पहियों में समान रूप से वितरित होती है, जिससे वाहन की हैंडलिंग और सुरक्षा में सुधार होता है।

सीमित-पर्ची अंतरों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैदौड़लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल का इस्तेमाल ऑफ-रोड वाहनों और उच्च-प्रदर्शन वाहनों में किया जाता है। इनका विकास 20वीं सदी के शुरुआती दौर से शुरू होता है, जो ऑटोमोटिव उद्योग में हुई प्रगति के साथ-साथ विकसित हुआ है। यह लेख लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल के ऐतिहासिक पड़ावों और समय-सीमाओं का पता लगाएगा, और क्लच-प्रकार और गियर-प्रकार, दोनों मॉडलों का परिचय देगा। प्रमुख विकास चरणों को दर्शाने के लिए एक समय-रेखा चार्ट शामिल किया जाएगा। लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल का विकास न केवल इंजीनियरिंग नवाचार को दर्शाता है, बल्कि ऑटोमोटिव उद्योग में प्रगति को भी गति देता है। उनकी संरचना, कार्य सिद्धांतों, लाभों, हानियों और अनुप्रयोगों के गहन विश्लेषण के माध्यम से, हम समझ सकते हैं कि कैसे यह तकनीक रेसिंग से लेकर रोज़मर्रा के वाहनों तक फैल गई है और विद्युतीकरण तथा बुद्धिमत्ता के युग में अपनी भूमिका निभा रही है।

लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल का मूल सिद्धांत घर्षण और गियर तंत्र पर आधारित है। जब कोई वाहन सीधी रेखा में चल रहा होता है, तो दोनों तरफ के पहिये समान गति से घूमते हैं, और डिफरेंशियल एक खुली प्रणाली की तरह काम करता है। हालाँकि, मोड़ों या फिसलन वाली सतहों पर गति में अंतर आने पर, लिमिटेड-स्लिप तंत्र हस्तक्षेप करता है, गति के अंतर को सीमित करता है और टॉर्क को पुनर्वितरित करता है। इससे न केवल कर्षण में सुधार होता है, बल्कि टायरों का घिसाव और ऊर्जा की बर्बादी भी कम होती है। आधुनिक वाहनों में, लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल अक्सर इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणालियों (जैसे...) के साथ एकीकृत होते हैं।पेटऔरईएससीयह एकीकरण अधिक सटीक ऊर्जा प्रबंधन प्रदान करता है। चर्चा ऐतिहासिक संदर्भ से शुरू होगी और चरणबद्ध तरीके से आगे बढ़ेगी।

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ऐतिहासिक विकास और महत्वपूर्ण मील के पत्थर

लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल की अवधारणा पारंपरिक डिफरेंशियल में सुधारों से उत्पन्न हुई है। हालाँकि डिफरेंशियल का इतिहास प्राचीन काल से ही रहा है, आधुनिक लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल 20वीं सदी की देन है। नीचे इसके प्रमुख ऐतिहासिक काल और मील के पत्थर दिए गए हैं, जिनका हम प्रारंभिक नींव से लेकर आधुनिक नवाचारों तक विस्तार से वर्णन करेंगे।

• 19वीं सदी के अंत से 20वीं सदी के प्रारंभ तक: विभेदकों की नींव रखना
  डिफरेंशियल का आविष्कार सबसे पहले फ्रांसीसी इंजीनियर ओनेसिफोर पेक्यूर ने 1827 में भाप से चलने वाले वाहनों में इस्तेमाल के लिए किया था। 1897 में, एक ब्रिटिश इंजीनियर...जेम्स स्टारलीइस तकनीक का प्रयोग साइकिलों और ऑटोमोबाइल में किया गया। इस काल में डिफरेंशियल के मूल सिद्धांतों की नींव रखी गई, लेकिन फिसलन की समस्या का समाधान नहीं हो पाया। एंटीकाइथेरा तंत्र जैसे इसी तरह के डिफरेंशियल उपकरणों का उल्लेख प्राचीन यूनानियों ने 100-70 ईसा पूर्व में ही कर दिया था, लेकिन ऑटोमोबाइल में इनका वास्तविक उपयोग 19वीं शताब्दी के अंत तक नहीं हुआ। ये शुरुआती डिज़ाइन खुले सिरे वाले थे और एकल-पहिया फिसलन को संभालने में असमर्थ थे, जिसके कारण और अधिक नवाचार की आवश्यकता हुई।

• 1930 का दशक: लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल का जन्म
  1932 में, एक ऑटोमोटिव इंजीनियरफर्डिनेंड पोर्शपोर्शे ने ऑटो यूनियन रेसिंग कारों के लिए सीमित-पर्ची अंतर (लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल) की अवधारणा तैयार की ताकि कोनों में उनकी स्थिरता में सुधार हो सके। उच्च-शक्ति वाले इंजनों के कारण 160 किमी/घंटा तक की गति पर भी पिछले पहिये में अत्यधिक फिसलन होती थी, जिससे पोर्शे ने ZF फ्रेडरिकशाफेन AG को एक समाधान विकसित करने के लिए नियुक्त किया। 1935 में, ZF ने एक पेटेंट प्राप्त किया, जिसने सीमित-पर्ची अंतर (लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल) के आधिकारिक जन्म को चिह्नित किया। उस समय मुख्य रूप से रेसिंग में उपयोग किए जाने वाले इस अंतर ने गीली सतहों पर खुले अंतर (ओपन डिफरेंशियल) की कमियों को दूर किया। ZF के "स्लाइडिंग पिन और कैम" डिज़ाइन को द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान वोक्सवैगन के सैन्य वाहनों, जैसे कुबेलवागेन और श्विमवागेन, पर लागू किया गया था। हालाँकि यह एक फ्रीव्हील प्रणाली थी, लेकिन इसने सीमित-पर्ची अंतर (लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल) की नींव रखी।

• 1950 का दशक: व्यावसायीकरण और लोकप्रियकरण
  1950 के दशक में, पैकार्ड और स्टडबेकर जैसी अमेरिकी वाहन निर्माता कंपनियों ने उत्पादन वाहनों में लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल का इस्तेमाल शुरू किया। 1956 में, पैकार्ड ने ट्विन ट्रैक्शन सिस्टम पेश किया, जो व्यावसायीकरण का एक प्रारंभिक उदाहरण था। इस दौरान, लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल का विस्तार रेसिंग कारों से लेकर नागरिक वाहनों, खासकर रियर-व्हील-ड्राइव मॉडलों तक हुआ। 1957 में, जनरल मोटर्स (GM) ने शेवरले के लिए पॉज़िट्रैक्शन सिस्टम पेश किया, जिसके बाद पोंटियाक का सेफ-टी-ट्रैक, ओल्डस्मोबाइल का एंटी-स्पिन, फोर्ड का ट्रैक्शन-लोक और क्रिसलर का श्योर-ग्रिप आया। ये सिस्टम मसल कार युग में लोकप्रिय हो गए और पॉज़िट्रैक्शन एक आम शब्द बन गया।

• 1960-1970 का दशक: प्रकारों का विविधीकरण और तकनीकी उन्नति
  1960 के दशक में, शेवरले कार्वेट जैसी मसल कारों में डिस्क लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल (जैसे मल्टी-प्लेट क्लच टाइप) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था। 1970 के दशक में, टॉर्क-सेंसिंग वितरण पर ध्यान केंद्रित करते हुए, ग्लीसमैन द्वारा गियर-टाइप लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल (जैसे टॉर्सन टाइप) विकसित किए गए। इस अवधि में इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रणों का प्रारंभिक एकीकरण देखा गया, जिससे परिशुद्धता में सुधार हुआ। 1958 में, वर्नन ग्लीसमैन ने टॉर्सन लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल का पेटेंट कराया, जिसने गियर-टाइप डिफरेंशियल के व्यावहारिक अनुप्रयोग को चिह्नित किया।

• 1980-1990 का दशक: इलेक्ट्रॉनिक्स और उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोग
  उन्नीस सौ अस्सी के दशक में,ऑडी क्वाट्रोइस प्रणाली में पूर्णकालिक चार-पहिया ड्राइव, लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल के साथ संयुक्त, शामिल है। 1990 के दशक में, इलेक्ट्रॉनिक लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल (इलेक्ट्रॉनिक एलएसडी) का उदय हुआ, जैसे...बीएमडब्ल्यूडीएससी प्रणाली। इस दौरान, उच्च-प्रदर्शन कारों में लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल मानक उपकरण बन गए। 1982 में, टॉर्सन ने ऑडी क्वाट्रो और... के लिए इसका विपणन शुरू किया।सुबारू इम्प्रेज़ा WRX STI1996 में, AAM ने ट्रैक्शन में सुधार के लिए ट्रैकराइट श्रृंखला शुरू की।

• 2000 से वर्तमान तक: आधुनिक नवाचार और विद्युतीकरण
  2000 के दशक में, लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल में ABS और ESC सिस्टम एकीकृत किए गए थे। हाल के वर्षों में, टेस्ला के डुअल-मोटर सिस्टम जैसे इलेक्ट्रिक वाहनों के उदय के साथ, लिमिटेड-स्लिप कार्यक्षमता का अनुकरण किया गया है। 2020 के दशक में, हाइब्रिड वाहनों ने पुनर्योजी ब्रेकिंग को समायोजित करने के लिए लिमिटेड-स्लिप तकनीक को और अधिक अनुकूलित किया है। इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित मॉडल, जैसे कि सुबारू इम्प्रेज़ा WRX STI में DCCD, ड्राइवर को समायोजन की सुविधा प्रदान करते हैं।

समय सीमा	मील का पत्थर घटनाएँ	प्रमुख योगदानकर्ता/अनुप्रयोग	प्रकार विकास फोकस
1827-1897	अंतर का मूल आविष्कार	ओनेसिफोर पेक्यूर, जेम्स स्टारली	खुले अंतर की नींव
1932-1935	सीमित पर्ची अवधारणा का जन्म और पेटेंट	फर्डिनेंड पोर्श, ZF	पहला सीमित-पर्ची डिज़ाइन, रेसिंग अनुप्रयोग
1956-1957	वाणिज्यिक अनुप्रयोग	पैकार्ड ट्विन ट्रैक्शन, जीएम पॉज़िट्रैक्शन	नागरिक वाहनों में व्यापक रूप से अपनाए जाने के कारण, डिस्क ब्रेक का उपयोग शुरू हो गया है।
1958-1970 के दशक	टॉर्सन के गियर-आधारित पेटेंट और विविधीकरण	वर्नोन ग्लीसमैन, शेवरले	डिस्क और गियर विभेदन
1980 के दशक में 1990 के दशक	इलेक्ट्रॉनिक एकीकरण और ऑल-व्हील ड्राइव	ऑडी क्वाट्रो, बीएमडब्ल्यू डीएससी	इलेक्ट्रॉनिक सीमित पर्ची दिखाई देती है
1996-2000 के दशक	आधुनिक अनुकूलन के साथ ट्रैकराइट	एएएम, टेस्ला	ईवी के अनुकूल ADAS को एकीकृत करना
2020-वर्तमान	विद्युतीकरण और एआई एकीकरण	सुबारू डीसीसीडी, प्रमुख कार निर्माता	बुद्धिमान सीमित पर्ची प्रणाली

लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल रेसिंग नवाचारों से लेकर नागरिक अनुप्रयोगों तक फैल गए हैं, जिससे ओपन डिफरेंशियल की कमियों का समाधान हुआ है। उदाहरण के लिए, F1 रेसिंग में, लैंसिया D50 ने 1950 के दशक में कॉर्नरिंग प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए LSD का इस्तेमाल किया था।

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एलएसडी के प्रकार

आम तौर पर, इन्हें "घूर्णी विभेदक संवेदन प्रकार" और "टोक़ संवेदन प्रकार" में विभाजित किया जाता है। प्रत्येक प्रकार का उपयोग वाहन की ड्राइव प्रणाली और इच्छित उपयोग के अनुसार सही ढंग से किया जाना चाहिए। घूर्णी विभेदक संवेदन प्रकार का एक विशिष्ट उदाहरण विस्कोस प्रकार है (सिलिकॉन तेल को विस्कोस कपलिंग के अंदर सील कर दिया जाता है, जिससे विभेदक सीमा को सीमित करने के लिए सिलिकॉन तेल के अपरूपण बल का उपयोग होता है), जो विशेष रूप से फ्रंट-व्हील-ड्राइव (FF) वाहनों में आम है। यह मुख्य रूप से अत्यंत कम ऊँचाई वाली सतहों, जैसे बर्फ, पर प्रभावी होता है, जहाँ बाएँ और दाएँ पहियों के बीच एक बड़ा घूर्णी अंतर होता है।

टॉर्क-सेंसिंग मैकेनिज्म का इस्तेमाल आमतौर पर FR (फ्रंट-इंजन, रियर-व्हील ड्राइव) कारों में किया जाता है। हालाँकि कई तरह के मैकेनिज्म होते हैं, लेकिन FR स्पोर्ट्स कारों में इस्तेमाल होने वाले मैकेनिज्म आमतौर पर कई गियर कॉम्बिनेशन (सुपर LSD और...) के टूथ सरफेस रेजिस्टेंस का इस्तेमाल करते हैं।टॉर्सनमुख्यधारा का प्रकार 'प्रकार' है।

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डिस्क-प्रकार सीमित-पर्ची अंतर (क्लच-प्रकार एलएसडी)

डिस्क लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल, जिन्हें क्लच-टाइप या मल्टी-प्लेट लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल भी कहा जाता है, सबसे आम प्रकारों में से एक हैं। इनका मुख्य कार्य घर्षण क्लच प्लेटों का उपयोग करके स्लिप को सीमित करना है। नीचे उनकी संरचना, कार्य सिद्धांत, लाभ, हानि और अनुप्रयोगों का विवरण दिया गया है, और 1-वे, 1.5-वे और 2-वे जैसे उपप्रकारों पर चर्चा की गई है।

संरचनात्मक विश्लेषण
डिस्क लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल, मल्टी-प्लेट क्लच असेंबली के साथ, ओपन डिफरेंशियल पर आधारित होते हैं। विशिष्ट संरचनाओं में शामिल हैं:

• डिफरेंशियल केस: इसमें गियर सेट होता है और यह इनपुट शाफ्ट से जुड़ता है।
• साइड गियर: बाएं और दाएं आधे शाफ्ट को जोड़ते हैं।
• ग्रहीय गियर: विभेदक गति की अनुमति देते हैं।
• क्लच डिस्क असेंबली: आंतरिक और बाहरी डिस्क बारी-बारी से लगाई जाती हैं, जिसमें आंतरिक डिस्क डिफरेंशियल हाउसिंग से और बाहरी डिस्क साइड गियर से जुड़ी होती है। आमतौर पर एक पतली क्लच डिस्क का इस्तेमाल किया जाता है, जिसका आधा हिस्सा ड्राइव शाफ्ट से और दूसरा आधा स्पाइडर गियर कैरियर से जुड़ा होता है।
• प्रीलोड स्प्रिंग्स: प्रारंभिक घर्षण प्रदान करते हैं।
• रैंप या कैम मैकेनिज्म: टॉर्क में अंतर होने पर क्लच को सक्रिय करता है। एक स्पाइडर गियर एक पिन पर लगा होता है और एक बेवल वाले खांचे में स्थित होकर कैम रैंप बनाता है।

उदाहरण के लिए,ईटनकंपनी के पॉज़ी-ट्रैक्शन सिस्टम में, क्लच प्लेट कार्बन फाइबर या धातु से बनी होती हैं, जो उन्हें ऊष्मा-प्रतिरोधी बनाती हैं। क्लच स्टैक दो ड्राइव शाफ्ट पर या केवल एक पर हो सकते हैं; यदि केवल एक है, तो शेष ड्राइव शाफ्ट स्पाइडर गियर के माध्यम से जुड़े होते हैं। एलएसडी, बहु-प्लेट क्लच संरचना वाले तथाकथित यांत्रिक एलएसडी हैं। इस प्रकार के एलएसडी को हाल ही में बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए नहीं अपनाया गया है, लेकिन यह मोटरस्पोर्ट की दुनिया में एक आवश्यक घटक बना हुआ है। ऐसा इसलिए है क्योंकि "टॉर्क ऑफ़सेट अनुपात" दबाव रिंग के कैम कोण को बदलकर और अनुप्रयोग के अनुसार क्लच प्लेटों की संख्या का चयन करके प्राप्त किया जाता है। ※ऐसा इसलिए है क्योंकि "प्रारंभिक टॉर्क" को स्वतंत्र रूप से सेट किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अंतर सीमित करने पर उत्कृष्ट प्रतिक्रिया मिलती है। ((※टॉर्क ऑफ़सेट अनुपात = उच्च μ-साइड टॉर्क ÷ निम्न μ-साइड टॉर्क)

एक बड़े टॉर्क बायस अनुपात का अर्थ है आंतरिक और बाहरी ड्राइव पहियों के बीच टॉर्क वितरण को समायोजित करने की बेहतर क्षमता, और बेहतर पकड़ के साथ टायरों को बेहतर कर्षण प्रदान कर सकता है। बड़े पैमाने पर उत्पादित एलएसडी में आमतौर पर 2.0 और 3.0 के बीच टॉर्क बायस अनुपात होता है।

काम के सिद्धांत
जब पहिए सामान्य गति से चल रहे हों और टॉर्क संतुलित हो, तो क्लच प्लेट्स में हल्का घर्षण होता है, जिससे थोड़ी फिसलन हो सकती है। जब एक पहिया फिसलता है (जैसे बर्फीली या बर्फीली सड़कों पर), टॉर्क में अंतर के कारण कैम मैकेनिज्म क्लच प्लेट्स को एक-दूसरे के करीब दबाता है, जिससे घर्षण बढ़ता है और ट्रैक्शन वाले पहिए में अधिक टॉर्क स्थानांतरित होता है। यह घर्षण प्रीलोड मान से कई गुना अधिक हो सकता है, जिसका विशिष्ट सीमित-पर्ची अनुपात 1.5:1 से 3:1 तक होता है।

त्वरण के दौरान, डिस्क-प्रकार के एलएसडी अधिक प्रभावी होते हैं क्योंकि क्लच प्लेटें भार के नीचे संकुचित होती हैं। मंदन के दौरान, कुछ डिज़ाइन (जैसे एक-तरफ़ा प्रकार) अति-स्थिरीकरण से बचने के लिए संलग्न नहीं होते हैं। सीमित-पर्ची टॉर्क Trq d, इनपुट टॉर्क के समानुपाती होता है; इनपुट टॉर्क जितना अधिक होगा, क्लच उतना ही सघन होगा। भौतिक रूप से, यह घर्षण गुणांक μ और अभिलंब बल N पर निर्भर करता है, जहाँ घर्षण बल F = μN होता है।

उपप्रकार वर्गीकरण ढलान समरूपता पर आधारित है:

• 2 रास्तेरैंप सममित है, जो त्वरण और मंदी दोनों के लिए समान गति प्रदान करता है, जिससे यह रेसिंग के लिए उपयुक्त है और इंजन ब्रेकिंग स्थिरता प्रदान करता है।
• 1-तरफ़ाढलान एक तरफ़ से लंबवत (80-85°) है, जो केवल त्वरण के दौरान प्रभावी है, और दूसरी तरफ़ से खुला है। यह ओवरस्टीयरिंग से बचने के लिए फ्रंट-व्हील ड्राइव वाहनों के लिए उपयुक्त है।
• 1.5-तरफाढलान असममित है, आगे की ओर Trq d_fwd > पीछे की ओर Trq d_rev है, लेकिन दोनों ही गैर-शून्य हैं, जो एक मध्यवर्ती संतुलन प्रदान करते हैं।

फायदे और नुकसान
फ़ायदा:

• इसका प्रतिक्रिया समय तीव्र है और यह रेसिंग और ऑफ-रोड ड्राइविंग के लिए उपयुक्त है।
• लागत अपेक्षाकृत कम है और घर्षण को समायोजित करना आसान है (क्लच डिस्क को बदलकर)।
• यह समायोज्य सीमित-पर्ची अंतर प्रदान करता है और यहां तक कि टायर जमीन से दूर होने पर भी शक्ति वितरण बनाए रखता है।

कमी:

• क्लच डिस्क खराब हो जाती हैं और उन्हें नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है; उन्हें हर 60,000 मील पर बदलने की आवश्यकता हो सकती है।
• उच्च तापमान पर प्रदर्शन कम हो जाता है, जिससे शोर या कंपन हो सकता है।
• चरम स्थितियों में, अधिक गर्मी के कारण विफलता हो सकती है।

अनुप्रयोग उदाहरण
डिस्क-प्रकार के एलएसडी का उपयोग रियर-व्हील ड्राइव वाहनों में व्यापक रूप से किया जाता है, जैसेफोर्ड घोड़ाट्रैक पैक सिस्टम। रेसिंग के क्षेत्र में, जैसे...Nascarउच्च-प्रदर्शन डिस्क-प्रकार के एलएसडी का उपयोग कॉर्नरिंग गति में सुधार के लिए किया जाता है। हाल के वर्षों में, इलेक्ट्रॉनिक रूप से सहायता प्राप्त डिस्क-प्रकार के एलएसडी (जैसे...)मर्सिडीज एएमजीयह प्रणाली घर्षण को गतिशील रूप से समायोजित करने के लिए सेंसरों को एकीकृत करती है। इसका उपयोग... जैसी शक्तिशाली कारों में किया जाता है।शेवरले कार्वेटसर्दियों में ड्राइविंग सुरक्षा में सुधार करना।

डिस्क-प्रकार के एलएसडी के विभिन्न प्रकारों में शंक्वाकार क्लच प्रकार शामिल हैं, जो जुड़ाव के दौरान घर्षण उत्पन्न करने के लिए क्लच प्लेटों के बजाय शंक्वाकार तत्वों का उपयोग करते हैं। जब गति में अंतर होता है, तो शंक्वाकार गियर आवरण पर दबाव डालता है, जिससे एक घर्षण बल आघूर्ण उत्पन्न होता है जो तीव्र-फिसलन वाले भाग को सीमित करता है। सीमित बल आघूर्ण शंकु कोण पर निर्भर करता है और आवरण के आकार द्वारा सीमित होता है।

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गियर-प्रकार सीमित-पर्ची अंतर (एलएसडी)

गियर-प्रकार के लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल, जिन्हें टॉर्क-सेंसिंग या टॉर्सन-प्रकार के डिफरेंशियल भी कहा जाता है, टॉर्क वितरित करने के लिए घर्षण के बजाय गियर सेट पर निर्भर करते हैं। ग्लेसन का टॉर्सन डिफरेंशियल एक प्रतिनिधि उत्पाद है।

संरचनात्मक विश्लेषण
गियर-प्रकार एलएसडी में कोई क्लच प्लेट नहीं होती है और यह पूरी तरह से यांत्रिक संरचना होती है।

• वर्म गियर: मुख्य घटक, जिसमें एक वर्म गियर होता है जो साइड गियर से जुड़ा होता है तथा एक वर्म हाउसिंग से जुड़ा होता है।
• साइड गियर और प्लैनेटरी गियर: खुले गियर के समान, लेकिन अतिरिक्त टॉर्क बायस गियर के साथ।
• आवास और आउटपुट शाफ्ट: गियर मेशिंग सुनिश्चित करें।

टॉर्सन हेलिकल गियर का उपयोग करता है, जहाँ टॉर्क में अंतर होने पर गियर प्रतिरोध स्वचालित रूप से शक्ति वितरित करता है। इसके प्रकारों में टॉर्सन टी-1 (1958 में पेटेंट कराया गया) और टी-2 (1984 में डिज़ाइन किया गया, सी-क्लिप शाफ्ट के साथ संगत) शामिल हैं।

काम के सिद्धांत
गियर-प्रकार के एलएसडी गियर के अपरिवर्तनीय सिद्धांत का उपयोग करते हैं। सामान्य ड्राइविंग के दौरान, गियर स्वतंत्र रूप से घूमते हैं, जिससे गति में अंतर बना रहता है। जब एक पहिया फिसलता है, तो टॉर्क के अंतर के कारण वर्म गियर प्रतिरोध उत्पन्न करता है, जिससे टॉर्क दूसरी ओर स्थानांतरित हो जाता है। सीमित-पर्ची अनुपात निश्चित होता है, जो आमतौर पर गियर के कोण के आधार पर 2:1 से 5:1 तक होता है।

डिस्क-प्रकार के टॉर्क वितरण के विपरीत, गियर-प्रकार का टॉर्क वितरण त्वरण और अवमंदन (द्वि-मार्गी प्रकार) दोनों के लिए प्रभावी होता है और इसमें घिसाव की कोई समस्या नहीं होती। टॉर्क वितरण अनुपात गियर डिज़ाइन द्वारा निर्धारित होता है और इसके लिए किसी बाहरी नियंत्रण की आवश्यकता नहीं होती। भौतिक रूप से, टॉर्क बायस गियर घर्षण और पृथक्करण बल पर आधारित होता है, और इनपुट टॉर्क के साथ Trq d बढ़ता है।

फायदे और नुकसान
फ़ायदा:

• इसमें कोई घर्षण या टूट-फूट नहीं होती, इसका जीवनकाल लम्बा होता है, तथा न्यूनतम रख-रखाव की आवश्यकता होती है।
• यह सुचारू रूप से और चुपचाप संचालित होता है, जिससे यह दैनिक ड्राइविंग के लिए उपयुक्त है।
• यह निरंतर उच्च भार के तहत स्थिर रहता है, जैसे कि लंबी दूरी की ऑफ-रोड ड्राइविंग।

कमी:

• इसका निर्माण महंगा और जटिल है।
• स्लिप अनुपात निश्चित है और इसे समायोजित करना आसान नहीं है।
• जब कर्षण पूरी तरह से खत्म हो जाता है (जैसे कि जब एक पहिया हवा में लटका रहता है), तो इसका प्रदर्शन डिस्क जितना अच्छा नहीं होता।

अनुप्रयोग उदाहरण
गियर-प्रकार के एलएसडी का इस्तेमाल आमतौर पर चार-पहिया ड्राइव वाहनों में किया जाता है, जैसे ऑडी क्वाट्रो में सेंटर डिफरेंशियल। ऑफ-रोड वाहन, जैसे...टोयोटा लैंड क्रूजरऑफ-रोड क्षमताओं को बढ़ाने के लिए टॉर्सन प्रकार का उपयोग करें। उच्च-प्रदर्शन वाहन जैसे...पोर्श 911गियर-प्रकार के एलएसडी को इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के साथ जोड़कर, बिजली वितरण को अनुकूलित किया जाता है। अन्य अनुप्रयोगों में शामिल हैं...फोर्ड फोकस आरएसक्वाइफ एटीबी और ईटन ट्रूट्रैक 4x4 पिकअप ट्रकों में उपलब्ध हैं।

गियर-प्रकार के प्रकारों में हेलिकल गियर शामिल होते हैं, जो बाएँ और दाएँ ग्रहीय गियरों को जोड़कर घर्षण उत्पन्न करते हैं जो गति में अंतर होने पर तेज़ गति से घूमने वाले पक्ष को सीमित करता है। इनका उपयोग सुजुकी एस्कुडो जैसे अनुप्रयोगों में किया जाता है।

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डिस्क प्रकार और गियर प्रकार की तुलना

डिस्क और गियर-प्रकार सीमित-पर्ची अंतरों की अपनी-अपनी विशेषताएं हैं:

• प्रभावकारिताडिस्क प्रकार तीव्र प्रतिक्रिया प्रदान करता है और आक्रामक ड्राइविंग के लिए उपयुक्त है; गियर प्रकार एक चिकनी सवारी प्रदान करता है और लंबी दूरी की ड्राइविंग के लिए उपयुक्त है।
• सहनशीलतागियर-प्रकार के क्लच का स्पष्ट लाभ यह है कि वे घिसते नहीं हैं; डिस्क-प्रकार के क्लच को रखरखाव की आवश्यकता होती है।
• लागत और अनुप्रयोगडिस्क प्रकार अधिक किफायती है और इसका उपयोग रियर-व्हील ड्राइव वाहनों में किया जाता है; गियर प्रकार उच्च-स्तरीय है और इसका उपयोग AWD प्रणालियों में किया जाता है।
• भविष्य के रुझानदोनों ही इलेक्ट्रॉनिकीकरण की ओर बढ़ रहे हैं, जैसे कि सेंसर के साथ संयुक्त eLSD।

तुलना चार्ट:

तुलना आइटम	डिस्क सीमित पर्ची अंतर	गियर-प्रकार सीमित-पर्ची अंतर
कोर तंत्र	घर्षण क्लच डिस्क	वर्म गियर
सीमित पर्ची अनुपात	समायोज्य (1.5-3:1)	निश्चित (2-5:1)
फ़ायदा	तीव्र प्रतिक्रिया, कम लागत, समायोज्य	टिकाऊ, शोर रहित और चिकना
कमी	घिसाव, अधिक गर्मी, शोर	उच्च लागत, निश्चित अनुपात, शून्य से भी कम कर्षण
विशिष्ट अनुप्रयोग	रेसिंग कारें, रियर-व्हील ड्राइव कारें	चार पहिया ड्राइव, ऑफ-रोड वाहन
रखरखाव आवश्यकताएँ	उच्च (क्लच प्रतिस्थापन)	कम (कोई घिसाव वाला भाग नहीं)
टॉर्क प्रतिक्रिया	इनपुट टॉर्क अनुपात के अनुसार वृद्धि	स्वचालित गियर घर्षण वितरण

यह तुलना दर्शाती है कि डिस्क ब्रेक उच्च-प्रदर्शन आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त हैं, जबकि गियर ब्रेक विश्वसनीयता पर ज़ोर देते हैं। ट्रैक पर, डिस्क ब्रेक 1:1 लॉकिंग प्रदान करते हैं, जबकि गियर ब्रेक पूर्ण लॉकिंग प्रदान नहीं कर सकते।

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अनुप्रयोग और भविष्य की संभावनाएँ

आधुनिक कारों में लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल अनिवार्य हैं। उदाहरण के लिए, रेसिंग कारें...एफ1उन्नत लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल (एलएसडी) का उपयोग लैप समय में सुधार के लिए किया जाता है; रिवियन आर1टी जैसे इलेक्ट्रिक वाहन एलएसडी कार्यक्षमता का अनुकरण करते हैं। इसके अनुप्रयोगों में स्पोर्ट्स कार, ऑफ-रोड वाहन, रैली कार, ड्रिफ्ट कार और ट्रैक कार शामिल हैं। भविष्य में, स्वायत्त ड्राइविंग के उदय के साथ, लिमिटेड-स्लिप तकनीक एआई को एकीकृत करके इसके वितरण को गतिशील रूप से समायोजित करेगी। इलेक्ट्रिक वाहनों में, दोहरे मोटर सिस्टम सॉफ्टवेयर द्वारा लिमिटेड-स्लिप का अनुकरण कर सकते हैं, जिससे यांत्रिक जटिलता कम हो जाती है।

1930 के दशक में अपने आविष्कार से लेकर अपने वर्तमान इलेक्ट्रॉनिक रूप तक, लिमिटेड-स्लिप डिफरेंशियल ने ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग में कई प्रगति देखी हैं। डिस्क और गियर-आधारित डिफरेंशियल ने विभिन्न आवश्यकताओं को पूरा किया है और उद्योग के विकास को गति दी है। समय-सीमाओं और चार्टों के माध्यम से, हम इसके मील के पत्थरों को स्पष्ट रूप से समझ सकते हैं। भविष्य में, लिमिटेड-स्लिप तकनीक इलेक्ट्रिक और इंटेलिजेंट युग के अनुकूल होते हुए विकसित होती रहेगी।

अग्रिम पठन:

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