เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิป (LSD) – ส่วนประกอบสำคัญสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพการเข้าโค้ง

เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิป (LSD) เป็นคุณลักษณะที่ใช้ในรถยนต์ระบบส่งกำลังเทคโนโลยี One Key ช่วยให้สามารถปรับความเร็วในการหมุนของล้อขับเคลื่อนด้านนอกและด้านในขณะเข้าโค้งได้ ช่วยเพิ่มการยึดเกาะถนนและเสถียรภาพในสภาพถนนที่หลากหลาย เพิ่มประสิทธิภาพการเข้าโค้ง

เมื่อหมุนที่มุมใดมุมหนึ่ง วงแหวนด้านในและวงแหวนด้านนอกจะมีรัศมีต่างกัน โดยธรรมชาติแล้ว วงแหวนด้านนอกจะต้องเคลื่อนที่เป็นระยะทางไกลกว่าและหมุนเร็วกว่าวงแหวนด้านใน มิฉะนั้น (ที่ความเร็วเท่ากัน) วงแหวนด้านในจะลื่นไถลและกินแรงหมุนมากเกินไป ทำให้ไม่สามารถหมุนได้อย่างราบรื่น กล่าวโดยสรุป ดิฟเฟอเรนเชียลคือกลไกที่ให้...ความแตกต่างของการหมุนองค์กร

เฟืองท้ายแบบเปิดแบบดั้งเดิมนั้นจะช่วยให้ล้อหมุนด้วยความเร็วที่ต่างกัน แต่เมื่อล้อข้างหนึ่งลื่น กำลังส่วนใหญ่จะถูกถ่ายโอนไปที่ล้อข้างนั้น ทำให้ล้ออีกข้างสูญเสียการยึดเกาะเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปการจำกัดการลื่นไถลนี้ทำให้กำลังกระจายไปยังล้อทั้งสองข้างอย่างสม่ำเสมอมากขึ้น จึงช่วยปรับปรุงการควบคุมรถและความปลอดภัยของรถ

เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการแข่งขันเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปถูกนำมาใช้ในรถยนต์ออฟโรดและรถยนต์สมรรถนะสูง ประวัติการพัฒนาของเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปย้อนกลับไปถึงต้นศตวรรษที่ 20 และวิวัฒนาการไปพร้อมกับความก้าวหน้าในอุตสาหกรรมยานยนต์ บทความนี้จะสำรวจเหตุการณ์สำคัญทางประวัติศาสตร์และไทม์ไลน์ของเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิป โดยแนะนำทั้งรุ่นคลัตช์และเกียร์ แผนภูมิไทม์ไลน์จะแสดงให้เห็นขั้นตอนการพัฒนาที่สำคัญ วิวัฒนาการของเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปไม่เพียงสะท้อนถึงนวัตกรรมทางวิศวกรรมเท่านั้น แต่ยังเป็นแรงผลักดันความก้าวหน้าในอุตสาหกรรมยานยนต์อีกด้วย การวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้าง หลักการทำงาน ข้อดี ข้อเสีย และการประยุกต์ใช้งาน ช่วยให้เราเข้าใจถึงวิวัฒนาการของเทคโนโลยีนี้ที่ขยายจากการแข่งรถไปสู่ยานยนต์ในชีวิตประจำวัน และยังคงมีบทบาทอย่างต่อเนื่องในยุคของการใช้พลังงานไฟฟ้าและการพัฒนาระบบอัจฉริยะ

หลักการพื้นฐานของเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปนั้นขึ้นอยู่กับแรงเสียดทานและกลไกของเฟืองท้าย เมื่อรถวิ่งเป็นเส้นตรง ล้อทั้งสองข้างจะหมุนด้วยความเร็วเท่ากัน และเฟืองท้ายจะทำงานแบบระบบเปิด อย่างไรก็ตาม เมื่อพบความแตกต่างของความเร็วบนทางโค้งหรือพื้นผิวลื่น กลไกลิมิเต็ดสลิปจะเข้ามาแทรกแซง โดยจำกัดความแตกต่างของความเร็วและกระจายแรงบิด ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มแรงยึดเกาะถนนเท่านั้น แต่ยังช่วยลดการสึกหรอของยางและการสิ้นเปลืองพลังงานอีกด้วย ในรถยนต์สมัยใหม่ เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปมักถูกรวมเข้ากับระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (เช่น...เอบีเอสและเอสซีเอสการผสานรวมนี้ช่วยให้การจัดการพลังงานแม่นยำยิ่งขึ้น การอภิปรายจะเริ่มต้นด้วยบริบททางประวัติศาสตร์และดำเนินต่อไปทีละขั้นตอน

---

พัฒนาการทางประวัติศาสตร์และเหตุการณ์สำคัญ

แนวคิดของเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปมีต้นกำเนิดมาจากการพัฒนาของเฟืองท้ายแบบดั้งเดิม แม้ว่าตัวเฟืองท้ายเองจะสามารถสืบย้อนกลับไปได้ถึงยุคโบราณ แต่เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปในปัจจุบันกลับเป็นผลผลิตของศตวรรษที่ 20 ด้านล่างนี้คือช่วงเวลาสำคัญทางประวัติศาสตร์และเหตุการณ์สำคัญ ซึ่งเราจะอธิบายรายละเอียดตั้งแต่รากฐานยุคแรกเริ่มจนถึงนวัตกรรมสมัยใหม่

• ปลายศตวรรษที่ 19 ถึงต้นศตวรรษที่ 20: การวางรากฐานสำหรับดิฟเฟอเรนเชียล
  ดิฟเฟอเรนเชียลถูกประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกโดย Onésiphore Pecqueur วิศวกรชาวฝรั่งเศสในปี ค.ศ. 1827 เพื่อใช้ในยานพาหนะไอน้ำ ในปี ค.ศ. 1897 วิศวกรชาวอังกฤษ...เจมส์ สตาร์ลีย์เทคโนโลยีนี้ถูกนำมาประยุกต์ใช้กับจักรยานและรถยนต์ ช่วงเวลานี้ถือเป็นการวางรากฐานสำหรับหลักการพื้นฐานของเฟืองท้าย แต่ปัญหาการลื่นไถลยังคงไม่ได้รับการแก้ไข อุปกรณ์เฟืองท้ายที่คล้ายคลึงกัน เช่น กลไกแอนติไคเธอรา ได้รับการบันทึกโดยชาวกรีกโบราณตั้งแต่ 100-70 ปีก่อนคริสตกาล แต่การนำไปใช้จริงในรถยนต์ยังไม่เกิดขึ้นจนกระทั่งปลายศตวรรษที่ 19 การออกแบบในยุคแรกๆ เหล่านี้มีขอบเขตจำกัดและไม่สามารถรับมือกับการลื่นไถลของล้อเดียวได้ จึงนำไปสู่ความจำเป็นในการพัฒนานวัตกรรมต่อไป

• ทศวรรษที่ 1930: กำเนิดของเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิป
  ในปีพ.ศ. 2475 วิศวกรยานยนต์เฟอร์ดินานด์ ปอร์เช่ปอร์เชออกแบบแนวคิดเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปสำหรับรถแข่ง Auto Union เพื่อเพิ่มเสถียรภาพในการเข้าโค้ง เครื่องยนต์กำลังสูงทำให้ล้อหลังเกิดการลื่นไถลมากเกินไปที่ความเร็วสูงสุด 160 กม./ชม. ปอร์เชจึงมอบหมายให้ ZF Friedrichshafen AG พัฒนาระบบดังกล่าว ในปี 1935 ZF ได้รับสิทธิบัตร ซึ่งเป็นการถือกำเนิดอย่างเป็นทางการของเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิป ในขณะนั้น เฟืองท้ายชนิดนี้ถูกใช้ในการแข่งรถเป็นหลัก โดยแก้ไขข้อบกพร่องของเฟืองท้ายแบบเปิดบนพื้นผิวเปียก การออกแบบ "sliding pin and cam" ของ ZF ถูกนำไปใช้กับรถทหารของโฟล์คสวาเกนในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง เช่น Kübelwagen และ Schwimmwagen ถึงแม้ว่าโดยหลักการแล้วจะเป็นระบบล้อฟรี แต่ระบบนี้ก็ได้วางรากฐานให้กับเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิป

• ทศวรรษ 1950: การค้าและการเผยแพร่
  ในช่วงทศวรรษ 1950 ผู้ผลิตรถยนต์สัญชาติอเมริกัน เช่น แพคการ์ด และสตูเดเบเกอร์ เริ่มนำระบบเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปมาใช้กับรถยนต์ที่ผลิตจำหน่ายจริง ในปี 1956 แพคการ์ดได้เปิดตัวระบบ Twin Traction ซึ่งเป็นตัวอย่างแรกๆ ของการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ ในช่วงเวลานี้ ระบบเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปได้ขยายจากรถแข่งไปสู่รถยนต์พลเรือน โดยเฉพาะรุ่นขับเคลื่อนล้อหลัง ในปี 1957 เจเนอรัลมอเตอร์ส (GM) ได้เปิดตัวระบบ Positraction สำหรับรถเชฟโรเลต ตามมาด้วย Safe-T-Track ของพอนทิแอค, Anti-Spin ของโอลด์สโมบิล, Traction-Lok ของฟอร์ด และ Sure-Grip ของไครสเลอร์ ระบบเหล่านี้ได้รับความนิยมในยุคของรถยนต์มัสเซิลคาร์ และ Positraction กลายเป็นคำที่ใช้กันทั่วไป

• ทศวรรษ 1960-1970: ความหลากหลายของประเภทและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี
  ในช่วงทศวรรษ 1960 เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปชนิดดิสก์ (เช่น แบบคลัตช์หลายแผ่น) ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในรถยนต์สมรรถนะสูง เช่น เชฟโรเลต คอร์เวตต์ ในช่วงทศวรรษ 1970 เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปชนิดเกียร์ (เช่น แบบทอร์เซน) ได้รับการพัฒนาโดยกลีสแมน โดยมุ่งเน้นการกระจายแรงบิด ช่วงเวลานี้เองที่ได้เห็นการผสานระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์เข้าด้วยกันเป็นครั้งแรก ซึ่งช่วยยกระดับความแม่นยำ ในปี 1958 เวอร์นอน กลีสแมน ได้จดสิทธิบัตรเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปชนิดทอร์เซน ซึ่งเป็นเครื่องหมายของการนำเฟืองท้ายแบบเกียร์ไปใช้งานจริง

• ทศวรรษ 1980-1990: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และแอปพลิเคชันประสิทธิภาพสูง
  ในช่วงทศวรรษ 1980อาวดี้ ควอทโทรระบบนี้ผสานรวมระบบขับเคลื่อนสี่ล้อตลอดเวลาเข้ากับเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิป ในช่วงทศวรรษ 1990 เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปอิเล็กทรอนิกส์ (ELECTRONIC LSD) ได้ถือกำเนิดขึ้น เช่น...บีเอ็มดับเบิลยูระบบ DSC ในช่วงเวลานี้ เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปกลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานในรถยนต์สมรรถนะสูง ในปี 1982 Torsen เริ่มทำการตลาดสำหรับ Audi Quattro และ...ซูบารุ อิมเพรซ่า WRX STIในปี พ.ศ. 2539 AAM ได้เปิดตัวซีรีส์ TracRite เพื่อปรับปรุงการยึดเกาะ

• ทศวรรษ 2000 ถึงปัจจุบัน: นวัตกรรมสมัยใหม่และการใช้ไฟฟ้า
  ในช่วงทศวรรษ 2000 เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปได้ผสานรวมระบบ ABS และ ESC เข้าด้วยกัน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการเติบโตของรถยนต์ไฟฟ้า เช่น ระบบมอเตอร์คู่ของ Tesla จึงมีการจำลองฟังก์ชันลิมิเต็ดสลิปขึ้นมา ในช่วงทศวรรษ 2020 รถยนต์ไฮบริดได้พัฒนาเทคโนโลยีลิมิเต็ดสลิปให้เหมาะสมยิ่งขึ้นเพื่อรองรับการเบรกแบบรีเจนเนอเรทีฟ รถยนต์ที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ เช่น DCCD ใน Subaru Impreza WRX STI ช่วยให้ผู้ขับขี่สามารถปรับแต่งระบบได้

ระยะเวลา	เหตุการณ์สำคัญ	ผู้สนับสนุน/แอปพลิเคชันหลัก	ประเภทการพัฒนาโฟกัส
1827-1897	การประดิษฐ์พื้นฐานของดิฟเฟอเรนเชียล	โอเนซิฟอร์ เปเกอร์, เจมส์ สตาร์ลีย์	รากฐานของความแตกต่างแบบเปิด
1932-1935	กำเนิดและสิทธิบัตรของแนวคิดการลื่นไถลแบบจำกัด	เฟอร์ดินานด์ ปอร์เช่, ZF	การออกแบบแบบลิมิเต็ดสลิปครั้งแรก สำหรับการใช้งานในการแข่งรถ
1956-1957	การใช้งานเชิงพาณิชย์	แพ็กการ์ด ทวิน แทรคชั่น, จีเอ็ม โพซิแทรคชั่น	เนื่องจากการใช้ยานพาหนะพลเรือนแพร่หลายมากขึ้น ระบบเบรกแบบดิสก์จึงเริ่มถูกนำมาใช้
ทศวรรษ 1958-1970	สิทธิบัตรและการกระจายความเสี่ยงด้านเกียร์ของ Torsen	เวอร์นอน กลีสแมน เชฟโรเลต	การแยกดิสก์และเกียร์
ทศวรรษ 1980-1990	ระบบบูรณาการอิเล็กทรอนิกส์และระบบขับเคลื่อนสี่ล้อ	อาวดี้ ควอทโทร, บีเอ็มดับเบิลยู ดีเอสซี	สลิปจำกัดอิเล็กทรอนิกส์ปรากฏขึ้น
ช่วงปี 1996-2000	TracRite พร้อมการเพิ่มประสิทธิภาพที่ทันสมัย	AAM, เทสลา	การบูรณาการ ADAS เพื่อปรับให้เข้ากับ EV
ทศวรรษ 2020-ปัจจุบัน	การใช้ไฟฟ้าและการบูรณาการ AI	Subaru DCCD ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่	ระบบการลื่นไถลแบบอัจฉริยะ

เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปได้ขยายตัวจากนวัตกรรมการแข่งรถไปสู่การใช้งานในเชิงพาณิชย์ ซึ่งช่วยแก้ไขข้อบกพร่องของเฟืองท้ายแบบเปิด ยกตัวอย่างเช่น ในการแข่งขัน F1 รถ Lancia D50 ได้ใช้ LSD ในช่วงทศวรรษ 1950 เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการเข้าโค้ง

---

ประเภทของ LSD

โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็น "ประเภทตรวจจับเฟืองท้ายแบบหมุน" และ "ประเภทตรวจจับแรงบิด" แต่ละประเภทควรใช้ให้ถูกต้องตามระบบขับเคลื่อนและวัตถุประสงค์การใช้งานของรถยนต์ ตัวอย่างทั่วไปของประเภทตรวจจับเฟืองท้ายแบบหมุนคือประเภทหนืด (น้ำมันซิลิโคนถูกปิดผนึกไว้ภายในคัปปลิ้งหนืด โดยใช้แรงเฉือนของน้ำมันซิลิโคนเป็นตัวจำกัดเฟืองท้าย) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรถยนต์ขับเคลื่อนล้อหน้า (FF) วิธีนี้มีประสิทธิภาพหลักบนพื้นผิวที่ระดับความสูงต่ำมาก เช่น หิมะ ซึ่งมีความแตกต่างของการหมุนระหว่างล้อซ้ายและขวาอย่างมาก

กลไกตรวจจับแรงบิดมักใช้ในรถยนต์ FR (เครื่องยนต์วางหน้า ขับเคลื่อนล้อหลัง) แม้ว่าจะมีกลไกหลายประเภท แต่กลไกที่ใช้ในรถยนต์สปอร์ต FR มักใช้ความต้านทานพื้นผิวฟันเฟืองจากชุดเฟืองหลายแบบ (Super LSD และ...)ทอร์เซนประเภทกระแสหลักคือ 'ประเภท'

---

เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปชนิดดิสก์ (LSD ชนิดคลัตช์)

เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปชนิดดิสก์ หรือที่รู้จักกันในชื่อเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปชนิดคลัตช์ หรือแบบหลายแผ่น เป็นหนึ่งในประเภทที่พบมากที่สุด หน้าที่หลักของเฟืองท้ายนี้คือการใช้แผ่นคลัตช์แรงเสียดทานเพื่อจำกัดการลื่นไถล ต่อไปนี้คือรายละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้าง หลักการทำงาน ข้อดี ข้อเสีย และการใช้งาน รวมถึงประเภทย่อย เช่น แบบทางเดียว 1.5 ทาง และ 2 ทาง

การวิเคราะห์โครงสร้าง
เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปแบบดิสก์ใช้พื้นฐานจากเฟืองท้ายแบบเปิด โดยมีการเพิ่มชุดคลัตช์หลายแผ่น โครงสร้างทั่วไปประกอบด้วย:

• กล่องเฟืองท้าย: เป็นที่บรรจุชุดเกียร์และเชื่อมต่อกับเพลาอินพุต
• เฟืองข้าง : เชื่อมต่อเพลาครึ่งซ้ายและขวา
• เฟืองดาวเคราะห์: ช่วยให้มีความเร็วที่แตกต่างกัน
• ชุดจานคลัตช์: จานด้านในและด้านนอกสลับกัน โดยจานด้านในเชื่อมต่อกับตัวเรือนเฟืองท้าย และจานด้านนอกเชื่อมต่อกับเฟืองข้าง โดยทั่วไปจะใช้จานคลัตช์แบบบาง โดยครึ่งหนึ่งเชื่อมต่อกับเพลาขับ และอีกครึ่งหนึ่งเชื่อมต่อกับชุดเฟืองท้ายแบบสไปเดอร์
• สปริงพรีโหลด: ให้แรงเสียดทานเริ่มต้น
• กลไกทางลาดหรือลูกเบี้ยว: ทำหน้าที่คลัตช์เมื่อเกิดแรงบิดที่แตกต่างกัน เฟืองสไปเดอร์จะติดตั้งอยู่บนหมุดและวางในร่องเอียงเพื่อสร้างทางลาดลูกเบี้ยว

เช่นในอีตันในระบบ Posi-Traction ของบริษัท แผ่นคลัตช์ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์หรือโลหะ ทำให้ทนความร้อนได้ ชุดคลัตช์อาจมีอยู่บนเพลาขับสองชุด หรือเพียงชุดเดียว หากมีเพียงชุดเดียว เพลาขับที่เหลือจะเชื่อมต่อกันด้วยเฟืองสไปเดอร์ LSD หรือที่เรียกว่า LSD แบบกลไกที่มีโครงสร้างคลัตช์หลายแผ่น LSD ประเภทนี้ยังไม่ได้รับการนำมาใช้ในการผลิตจำนวนมากเมื่อเร็วๆ นี้ แต่ยังคงเป็นส่วนประกอบสำคัญในโลกของมอเตอร์สปอร์ต เนื่องจาก "อัตราส่วนออฟเซ็ตแรงบิด" เกิดขึ้นได้จากการเปลี่ยนมุมแคมของแหวนกดและเลือกจำนวนแผ่นคลัตช์ให้เหมาะสมกับการใช้งาน ※เนื่องจากสามารถตั้งค่า "แรงบิดเริ่มต้น" ได้อย่างอิสระ ทำให้ตอบสนองต่อการจำกัดเฟืองท้ายได้อย่างยอดเยี่ยม ((※อัตราส่วนออฟเซ็ตแรงบิด = แรงบิดด้าน μ สูง ÷ แรงบิดด้าน μ ต่ำ)

อัตราส่วนไบแอสแรงบิดที่สูงขึ้น หมายถึงความสามารถในการปรับการกระจายแรงบิดระหว่างล้อขับเคลื่อนด้านในและด้านนอกได้ดีขึ้น และสามารถมอบแรงฉุดลากให้กับยางได้ดีขึ้นพร้อมการยึดเกาะที่ดีขึ้น โดยทั่วไปแล้ว LSD ที่ผลิตจำนวนมากจะมีอัตราส่วนไบแอสแรงบิดอยู่ระหว่าง 2.0 ถึง 3.0

หลักการทำงาน
เมื่อล้อเคลื่อนที่ตามปกติและแรงบิดสมดุล แผ่นคลัตช์จะเกิดแรงเสียดทานเล็กน้อย ทำให้เกิดการลื่นไถลเล็กน้อย เมื่อล้อใดล้อหนึ่งลื่นไถล (เช่น บนถนนที่เป็นน้ำแข็งหรือหิมะ) ความแตกต่างของแรงบิดจะทำให้กลไกลูกเบี้ยวกดแผ่นคลัตช์เข้าหากันมากขึ้น ทำให้เกิดแรงเสียดทานเพิ่มขึ้นและถ่ายโอนแรงบิดไปยังล้อมากขึ้นพร้อมกับแรงฉุดลาก แรงเสียดทานอาจสูงกว่าค่าพรีโหลดหลายเท่า โดยมีอัตราส่วนการลื่นไถลแบบจำกัดโดยทั่วไปอยู่ที่ 1.5:1 ถึง 3:1

ในระหว่างการเร่งความเร็ว LSD แบบดิสก์จะมีประสิทธิภาพมากกว่าเนื่องจากแผ่นคลัตช์จะถูกบีบอัดภายใต้แรงกด ในระหว่างการชะลอความเร็ว การออกแบบบางแบบ (เช่น แบบทางเดียว) จะไม่ทำงานเพื่อหลีกเลี่ยงการทรงตัวมากเกินไป แรงบิดแบบลิมิเต็ดสลิป Trq d แปรผันตามแรงบิดขาเข้า ยิ่งแรงบิดขาเข้ามาก การทำงานของคลัตช์ก็จะยิ่งแน่นขึ้น ในทางฟิสิกส์ ค่านี้ขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน μ และแรงตั้งฉาก N โดยที่แรงเสียดทาน F = μN

การจำแนกประเภทย่อยจะขึ้นอยู่กับความสมมาตรของความลาดชัน:

• 2 ทางทางลาดมีความสมมาตร โดยให้ Trq d เท่ากันทั้งในการเร่งความเร็วและการลดความเร็ว ทำให้เหมาะสำหรับการแข่งขันและให้ความเสถียรในการเบรกด้วยเครื่องยนต์
• ทางเดียวด้านหนึ่งมีความลาดชันเป็นแนวตั้ง (80–85°) มีผลเฉพาะตอนเร่งความเร็วเท่านั้น และอีกด้านหนึ่งเปิดโล่ง เหมาะสำหรับรถขับเคลื่อนล้อหน้าเพื่อหลีกเลี่ยงอาการท้ายปัด
• 1.5 ทางความลาดชันไม่สมมาตร โดยที่ Trq d_fwd ไปข้างหน้า > Trq d_rev ย้อนกลับ แต่ทั้งคู่ไม่เป็นศูนย์ ทำให้เกิดสมดุลระดับกลาง

ข้อดีและข้อเสีย
ข้อได้เปรียบ:

• มีเวลาตอบสนองที่รวดเร็ว เหมาะสำหรับการแข่งขันและการขับขี่แบบออฟโรด
• ต้นทุนค่อนข้างต่ำและสามารถปรับแรงเสียดทานได้ง่าย (โดยการเปลี่ยนแผ่นคลัตช์)
• ระบบเฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปที่ปรับได้ยังคงรักษาการส่งกำลังแม้ล้อลอยเหนือพื้น

ข้อบกพร่อง:

• แผ่นคลัตช์จะสึกหรอและต้องบำรุงรักษาเป็นประจำ อาจต้องเปลี่ยนทุกๆ 60,000 ไมล์
• ประสิทธิภาพจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูง ซึ่งอาจทำให้เกิดเสียงรบกวนหรือการสั่นสะเทือน
• ภายใต้สภาวะที่รุนแรง ความร้อนสูงเกินไปอาจนำไปสู่ความล้มเหลวได้

ตัวอย่างการใช้งาน
LSD ประเภทดิสก์ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ขับเคลื่อนล้อหลัง เช่นฟอร์ด มัสแตงระบบ Track Pack ในสนามแข่ง เช่น...นาสคาร์ระบบ LSD แบบดิสก์สมรรถนะสูงถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มความเร็วในการเข้าโค้ง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ระบบ LSD แบบดิสก์ที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ (เช่น...)เมอร์เซเดส-เอเอ็มจีระบบนี้ผสานเซ็นเซอร์เพื่อปรับแรงเสียดทานแบบไดนามิก ซึ่งใช้กับรถยนต์สมรรถนะสูง เช่น...เชฟโรเลต คอร์เวตต์เพื่อเพิ่มความปลอดภัยในการขับขี่ในช่วงฤดูหนาว

LSD แบบดิสก์มีหลากหลายรูปแบบ รวมถึงคลัตช์แบบกรวย ซึ่งใช้ชิ้นส่วนรูปกรวยแทนแผ่นคลัตช์เพื่อสร้างแรงเสียดทานขณะทำงาน เมื่อเกิดความแตกต่างของความเร็ว เฟืองรูปกรวยจะกดทับตัวเรือน ทำให้เกิดแรงบิดเสียดทานที่จำกัดด้านสลิปเร็ว แรงบิดจำกัดขึ้นอยู่กับมุมกรวยและถูกจำกัดด้วยขนาดของตัวเรือน

---

เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิป (LSD)

เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปชนิดเฟืองท้าย หรือที่รู้จักกันในชื่อเฟืองท้ายแบบตรวจจับแรงบิด หรือแบบทอร์เซน อาศัยชุดเฟืองท้ายแทนแรงเสียดทานในการกระจายแรงบิด ผลิตภัณฑ์ที่โดดเด่นคือเฟืองท้ายทอร์เซนจากกลีสัน

การวิเคราะห์โครงสร้าง
LSD ประเภทเกียร์ไม่มีแผ่นคลัตช์และมีโครงสร้างเชิงกลล้วนๆ

• เฟืองตัวหนอน: ส่วนประกอบแกนประกอบด้วยเฟืองตัวหนอนที่เชื่อมต่อกับเฟืองด้านข้างและเฟืองตัวหนอนที่เชื่อมต่อกับตัวเรือน
• เฟืองข้างและเฟืองดาวเคราะห์: คล้ายกับเฟืองเปิด แต่มีเฟืองไบแอสแรงบิดเพิ่มเข้ามา
• ตัวเรือนและเพลาส่งออก: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเฟืองเข้ากัน

Torsen ใช้เฟืองเกลียว ซึ่งความต้านทานของเฟืองจะกระจายกำลังโดยอัตโนมัติเมื่อแรงบิดแตกต่างกัน มีรุ่นต่างๆ ได้แก่ Torsen T-1 (จดสิทธิบัตรในปี 1958) และ T-2 (ออกแบบในปี 1984 ใช้งานร่วมกับเพลาแบบ C-clip ได้)

หลักการทำงาน
LSD แบบเฟืองเกียร์ใช้หลักการแบบย้อนกลับไม่ได้ของเฟืองเกียร์ ในระหว่างการขับขี่ปกติ เฟืองเกียร์จะหมุนได้อย่างอิสระ ช่วยให้เกิดความเร็วที่แตกต่างกัน เมื่อล้อข้างหนึ่งลื่น ความแตกต่างของแรงบิดจะทำให้เฟืองตัวหนอนสร้างแรงต้านและถ่ายโอนแรงบิดไปยังอีกข้างหนึ่ง อัตราส่วนการลื่นไถลแบบจำกัดจะคงที่ โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 2:1 ถึง 5:1 ขึ้นอยู่กับมุมของเฟืองเกียร์

การกระจายแรงบิดแบบเฟืองเกียร์นั้นแตกต่างจากการกระจายแรงบิดแบบดิสก์ ตรงที่การกระจายแรงบิดแบบเฟืองเกียร์มีประสิทธิภาพทั้งในการเร่งความเร็วและการลดความเร็ว (แบบสองทาง) และไม่มีปัญหาเรื่องการสึกหรอ อัตราส่วนการกระจายแรงบิดถูกกำหนดโดยการออกแบบเฟืองเกียร์และไม่จำเป็นต้องควบคุมจากภายนอก ในทางฟิสิกส์ แรงบิดอ้างอิงจะขึ้นอยู่กับแรงเสียดทานและแรงแยกของเฟืองเกียร์ และค่า Trq d จะเพิ่มขึ้นตามแรงบิดขาเข้า

ข้อดีและข้อเสีย
ข้อได้เปรียบ:

• ไม่มีแรงเสียดทานหรือการสึกหรอ อายุการใช้งานยาวนาน และต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย
• ทำงานได้นุ่มนวลและเงียบ เหมาะกับการขับขี่ในชีวิตประจำวัน
• ยังคงมีเสถียรภาพภายใต้ภาระสูงอย่างต่อเนื่อง เช่น การขับรถออฟโรดระยะไกล

ข้อบกพร่อง:

• มีราคาแพงและซับซ้อนในการผลิต
• อัตราส่วนการลื่นไถลได้รับการแก้ไขและไม่สามารถปรับเปลี่ยนได้ง่าย
• เมื่อสูญเสียแรงยึดเกาะอย่างสมบูรณ์ (เช่น เมื่อล้อหนึ่งลอยอยู่ในอากาศ) ประสิทธิภาพการทำงานจะไม่ดีเท่ากับดิสก์เบรก

ตัวอย่างการใช้งาน
ระบบ LSD แบบเกียร์มักใช้ในรถขับเคลื่อนสี่ล้อ เช่น เฟืองท้ายกลางใน Audi Quattro ส่วนรถออฟโรด เช่น...โตโยต้า แลนด์ ครุยเซอร์ใช้ Torsen เพื่อเพิ่มสมรรถนะการขับขี่แบบออฟโรด รถยนต์สมรรถนะสูง เช่น...ปอร์เช่ 911การผสมผสาน LSD แบบเฟืองเข้ากับระบบอิเล็กทรอนิกส์ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการจ่ายพลังงาน การใช้งานอื่นๆ ได้แก่...ฟอร์ด โฟกัส อาร์เอสQuaife ATB และ Eaton Truetrac มีจำหน่ายในรถกระบะ 4x4

เฟืองแบบต่างๆ ได้แก่ เฟืองเกลียว ซึ่งใช้เฟืองดาวเคราะห์ซ้ายและขวาที่เรียงตัวกันเพื่อสร้างแรงเสียดทาน ซึ่งจำกัดด้านที่หมุนเร็วกว่าเมื่อมีความแตกต่างของความเร็ว เฟืองประเภทนี้ใช้ในรถยนต์หลายรุ่น เช่น ซูซูกิ เอสคูโด

---

การเปรียบเทียบระหว่างประเภทดิสก์และประเภทเกียร์

เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปทั้งแบบดิสก์และแบบเฟืองท้ายแต่ละแบบมีคุณลักษณะเฉพาะของตัวเอง:

• ประสิทธิภาพประเภทดิสก์ให้การตอบสนองที่รวดเร็วและเหมาะสำหรับการขับขี่แบบก้าวร้าว ส่วนประเภทเกียร์ให้การขับขี่ที่นุ่มนวลกว่าและเหมาะสำหรับการขับขี่ระยะไกล
• ความทนทานคลัตช์ประเภทเฟืองมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนคือไม่มีการสึกหรอ ในขณะที่คลัตช์ประเภทจานต้องมีการบำรุงรักษา
• ค่าใช้จ่ายและการสมัครประเภทดิสก์จะประหยัดกว่าและใช้ในรถยนต์ขับเคลื่อนล้อหลัง ส่วนประเภทเกียร์จะเป็นแบบไฮเอนด์และใช้ในระบบ AWD
• แนวโน้มในอนาคตทั้งสองกำลังมุ่งไปสู่การนำระบบอิเล็กทรอนิกส์มาใช้ เช่น eLSD ร่วมกับเซ็นเซอร์

แผนภูมิเปรียบเทียบ:

รายการเปรียบเทียบ	ดิสก์เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิป	เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิป
กลไกแกนกลาง	แผ่นคลัตช์แบบแรงเสียดทาน	เฟืองตัวหนอน
อัตราส่วนการลื่นไถลจำกัด	ปรับได้ (1.5-3:1)	คงที่ (2-5:1)
ข้อได้เปรียบ	ตอบสนองรวดเร็ว ต้นทุนต่ำ ปรับได้	ทนทาน ไร้เสียง และเรียบเนียน
ข้อบกพร่อง	การสึกหรอ ความร้อนสูงเกินไป เสียงดัง	ต้นทุนสูง อัตราส่วนคงที่ แรงฉุดลากน้อยกว่าศูนย์
การใช้งานทั่วไป	รถแข่ง, รถขับเคลื่อนล้อหลัง	รถยนต์ขับเคลื่อนสี่ล้อแบบออฟโรด
ข้อกำหนดในการบำรุงรักษา	สูง (เปลี่ยนคลัตช์)	ต่ำ (ไม่มีชิ้นส่วนที่สึกหรอ)
การตอบสนองแรงบิด	เพิ่มตามอัตราส่วนแรงบิดขาเข้า	การกระจายแรงเสียดทานของเกียร์อัตโนมัติ

การเปรียบเทียบนี้แสดงให้เห็นว่าดิสก์เบรกเหมาะสำหรับความต้องการสมรรถนะสูง ในขณะที่เบรกแบบเฟืองเกียร์เน้นความน่าเชื่อถือ ในสนามแข่ง ดิสก์เบรกมีระบบล็อกแบบ 1:1 ในขณะที่เบรกแบบเฟืองเกียร์ไม่สามารถล็อกได้อย่างสมบูรณ์

---

แอปพลิเคชันและแนวโน้มในอนาคต

เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปเป็นสิ่งจำเป็นในรถยนต์สมัยใหม่ อย่างเช่นรถแข่ง...เอฟวันเฟืองท้ายลิมิเต็ดสลิปขั้นสูง (LSD) ถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงเวลาต่อรอบ รถยนต์ไฟฟ้าอย่าง Rivian R1T จำลองการทำงานของ LSD การใช้งานประกอบด้วยรถสปอร์ต รถออฟโรด รถแรลลี่ รถดริฟท์ และรถแข่ง ในอนาคต เมื่อระบบขับขี่อัตโนมัติกำลังได้รับความนิยม เทคโนโลยีลิมิเต็ดสลิปจะผสานรวม AI เพื่อปรับการกระจายแรงขับแบบไดนามิก ในรถยนต์ไฟฟ้า ระบบมอเตอร์คู่สามารถจำลองลิมิเต็ดสลิปด้วยซอฟต์แวร์ ช่วยลดความซับซ้อนทางกลไก

นับตั้งแต่นวัตกรรมในช่วงทศวรรษ 1930 ไปจนถึงรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน เฟืองท้ายแบบลิมิเต็ดสลิปได้แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าทางวิศวกรรมยานยนต์ เฟืองท้ายแบบดิสก์และแบบเฟืองท้ายได้ตอบสนองความต้องการที่หลากหลาย ซึ่งเป็นแรงผลักดันการพัฒนาอุตสาหกรรม เราสามารถเข้าใจเหตุการณ์สำคัญต่างๆ ของเฟืองท้ายได้อย่างชัดเจนผ่านไทม์ไลน์และแผนภูมิ ในอนาคต เทคโนโลยีลิมิเต็ดสลิปจะยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง สอดคล้องกับยุคแห่งไฟฟ้าและอัจฉริยะ

อ่านเพิ่มเติม:

• มีข่าวลือแพร่สะพัดทางออนไลน์ว่าเกิดเหตุการณ์ร้ายแรงที่ถนน To Kwa Wan ที่ 13 ซึ่งเป็นการท้าทายอำนาจบังคับใช้กฎหมายของตำรวจอย่างเปิดเผย
• แรงม้าและแรงบิดคืออะไร และอยู่ที่ไหน?
• ชายคนหนึ่งที่ขับรถภายใต้อิทธิพลของยาเสพติดถูกจับกุมหลังจากหลบหนีตำรวจในรถยนต์สไตล์ GTA ในย่านจิมซาจุ่ย
• 10 วิธีปรับแต่งรถอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการควบคุมรถ