ディファレンシャルステアリング

ディファレンシャルステアリングは、車両の片側に他の側よりも多くの駆動トルクを適用することで陸上車両を操縦する手段です。 ^{[1]ディファレンシャルステアリングは、}戦車やブルドーザーなどの履帯車両を操縦する主な手段であり、スキッドステアとして一般に知られている特定の車輪付き車両でも使用され、一部の自動車にも実装されており、車両に対する車輪の方向を変更することでステアリングを補強するトルクベクタリングと呼ばれています。ディファレンシャルステアリングは、通常、ドライブトレイン設計の選択による副作用と考えられている トルクステアとは異なります。

イギリスの農業会社、グランサムのホーンズビーは、連続履帯を開発し、1905年に特許を取得しました。^[2]ホーンズビーのトラクターは、履帯操舵クラッチ配置を特徴としていました。

車両のさまざまな側に加えられるトルクを変化させるために開発された機構はいくつかあります。クラッチブレーキステアリング、ブレーキ差動ステアリング、制御差動ステアリング、ギアステアリング、マイバッハダブル差動ステアリング、ダブル差動ステアリング、トリプル差動ステアリング、^[1] 油圧、^[3]および電動^{[4]が含まれます。}

クラッチブレーキ差動ステアリングでは、クラッチによって片側またはもう一方の側への動力が切断され、動力が供給されていない側にはブレーキがかけられて旋回が速くなることもあります。^[1]この設計には差動ギアセットがないことに注意してください。車両の両側のトラックは、片方のクラッチを切ってステアリングを切らない限り、常に同じ速度で回転します。この方法は実装が簡単ですが、効率が悪く、軽車両にしか適していません。また、エンジンブレーキで下り坂を走行しているときに、片側のクラッチを切って旋回すると、反対方向に曲がることがあります。^{[1] [5]}

ブレーキ差動ステアリングでは、差動装置を介して両側に動力が供給され、片側にブレーキがかけられます。差動装置により、片側が減速するともう片側が加速し、車両は一定の速度を維持します。その結果、片側からもう片側への転がり抵抗または牽引力が変化すると、運転手が対処しない限り、車両が自動的に操舵されるという欠点があります。^[1]このタイプの差動ステアリングは、急カーブを曲がるのを助けるために多くのハーフトラック設計で使用されました。

制御差動ステアリングでは、差動装置内のピニオンがロックされ、片側がもう片側よりも速く回転します。利点は、ブレーキによる動力損失がないことです。欠点は、効率的に実行できる旋回半径が1 つしかないことです。この方法は、1921 年にクリーブランド トラクター カンパニーによって開発され、クレトラック回生ステアリング システムと呼ばれました。^[1]

ギア付き差動ステアリングでは、2つの完全なギアボックスを使用して両側に動力を供給し、各ギア比の組み合わせから1つの異なる旋回半径を得ることができます。このシステムの主な欠点は、トランスミッション全体のサイズと重量が2倍になることであり、そのため実験的にしか実装されていません。^[1]

マイバッハのダブルディファレンシャルでは、動力は単一のメイントランスミッションを介して伝達され、その後、両側の遊星歯車ファイナルドライブを介して伝達されます。異なる駆動速度は、別の「ステアリング」トランスミッションから一対のクラッチを使用してどちらかのファイナルドライブにトルクを供給することによって発生します。通常、ステアリング入力はエンジンに対して固定比率で回転するため、各メイントランスミッション比率ごとに異なる回転半径になります。このシステムは、第二次世界大戦中にドイツのパンサー戦車に実装されました。 ^[1] この設計の他のマルチディファレンシャル設計と比較した欠点は、ステアリング入力を1つのトラックに適用すると、2つのトラックの平均速度も上昇するため、車両の速度が一定にならないことです。

マイバッハのダブルディファレンシャルステアリングシステムと同様に、ダブルディファレンシャルステアリングでは、2番目のトランスミッションからの動力が、どちらかの側の最終駆動部のエピサイクルギアに供給されます。ただし、この設計では、アイドラーを追加して、反対側の旋回部のエピサイクルギアに反対のトルクを適用することで、トラックの平均駆動速度が維持されます。1組のクラッチを使用して、一方向にしか回転しないステアリングトランスミッションの出力を、いずれかの方向のステアリングクロスシャフトに適用します。このシステムは、1928年にウィルソン少佐によって開発されました。^[1] ここでは、ステアリング入力は、どちらかの側にトルクを適用するためではなく、両側のトルクと速度の差を制御するために使用されます。

また、ダブルまたはトリプル差動ステアリング方式のいずれにおいても、効率的な旋回半径（例えば、ステアリングクラッチまたはブレーキのスリップがない場合）は、各エピサイクロイド最終駆動装置へのステアリング入力速度とメインドライブ入力速度の比率によって決まることに留意してください。つまり、ステアリングトランスミッションに複数の比率があると、各メインドライブトランスミッションの比率ごとに複数の旋回半径が発生します。機械システムと駆動制御の複雑さが増すため、この機能が実装されることはほとんどありません。^[要出典]

トリプル ディファレンシャル ステアリングは、ステアリング クロスシャフトとアイドラー ギアを使用する代わりに、ステアリング ディファレンシャルに接続された 2 つのステアリング クロスシャフトを使用する点を除いて、ダブル ディファレンシャル ステアリングに似ています。駆動トルクの一部は、常にステアリング ディファレンシャルと 2 つのエピサイクリック ディファレンシャルを介して適用されます。クラッチの代わりにブレーキを使用して、どちらかのステアリング クロスシャフトを減速します。ステアリングは、上記のブレーキ付きディファレンシャル ステアリングとほぼ同じように機能しますが、ステアリング ブレーキを適用することによって生じる非効率性は、ステアリング入力を介して伝達されるトルクにのみ影響します。^{[引用が必要]}

油圧差動ステアリングは、1つの油圧ポンプと2つの油圧モーター（両側に1つずつ）を備えた油圧駆動システムで構成されています。 ^{[3]このシステムは}、スキッドステアローダーやゼロターン芝刈り機でよく採用されています。

電動差動ステアリングは、2つ以上の電動モーター（車両の各側に1つずつ、または車輪ごとに最大1つ）で構成され、ステアリングの必要に応じて異なる速度（または方向）で駆動されます。^[4] これは、車輪付きロボットによく実装されています。

従来の車椅子のほとんどは、乗員が動かすときに差動ステアリングによって操作されます。

実装、駆動機構と地面の間の摩擦、および利用可能な電力に応じて、差動ステアリングを備えた車両は、各側を同じ速度で反対方向に駆動することにより、回転半径がゼロになるか、縁石から縁石までの旋回円が車両の長さに等しくなります。これはニュートラルターンとも呼ばれます。^[6]車椅子や車輪付きロボットなど、各側の駆動輪が1つだけ固定され、他のすべての車輪が自由に回転する車両は、旋回するのに最も少ない電力しか必要としません。曲がるためには地面で滑らなければならない、両側に長い連続したトラックがある車両は、より多くの電力を必要とします。

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