읽을거리

바퀴에 회전을 전달하는 메카니즘 (2)

서초구돈까스뷔페 2019.09.13 조회 수 267 추천 수 2

1. CVT

 

현재는 벨트식 CVT만이 사용되고 있다.

 

두 개의 풀리는 홈이 V자 모양으로 되어 있으며 벨트는 V자 모양에 맞춰 들어갈 수 있도록 사다리꼴모양의단면을가진다.

벨트식 변속기의 경우 금속제 밴드에 얇은 금속편 여러개를 끼운 벨트를 사용한다.

컴퓨터에 의해 풀리 홈의 폭을 제어한다. 풀리 홈의 폭이 제어되면 풀리에 벨트가 걸리는 바깥 둘레의 길이가 바뀌기 때문에 변속이 가능하다.

 

벨트식 변속기의 경우 엔진과 변속기 사이에 단속기구가 필요하다. 일반적으로 토크 컨버터를 주로 쓴다.

 

 

 

 

 

 

2. 디퍼렌셜 기어 원리

 

자동차가 회전하면서 원을 그린다고 생각하면,

바퀴마다 회전반경이 다를 것이다. 그런데 좌우 구동륜에 똑같은 회전이 전달된다면

안쪽 바퀴는 미끄러져서 공회전하거나 끌릴 것이다.

때문에 '디퍼렌셜 기어' 가 사용된다.

 

바깥기어와 양쪽에 두개의 랙이 있다고 가정하자.

두 개의 랙 무게가 동일하다면  바깥기어가 이동한 거리만큼 양쪽랙도 이동한다.

 

but, 좌우 랙의 무게가 다르면 바깥기어가 회전하면서, 그 이동 거리의 두 배 만큼 가벼운 랙이 이동하고, 무거운 랙은 미동도 없다.

결국, 저항의 차이가 있는 경우나 없는 경우나 모두 랙이 이동한 거리의 합계는 동일하다.

이런 원리를 이용해서 좌우 구동륜의 회전 속도 차이를 만들어낸다.

 

 

 

 

 

 

3. 디퍼렌셜 기어와 파이널 기어

 

 

디퍼렌셜기어는 우리말로 '차동 기어' 라고도 부른다. 일반적으로 베벨기어를 사용한다.

서로 떨어진 두 개의 구동축에는 디퍼렌셜 사이드 기어가 달려있다.

양쪽의 사이드 기어와 맞물리도록 배치한 두 개의 디퍼렌셜 피니언기어가 있다.

디퍼렌셜 피니언 기어는 디퍼렌셜 케이스라는 원형 틀에 구속되어있다.

이 케이스는 구동축과 같은 방향으로 회전하는 입력측이 된다.

 

직진 할 때 좌우 바퀴의 저항이 같기 때문에

디퍼렌셜 케이스가 회전함에 따라 구동축도 같이 회전한다.

 

but, 선회할 때 좌우 바퀴에 걸리는 저항이 달라지고

디퍼렌셜 케이스에 부착된 두 디퍼렌셜 피니언기어가 자전하면서

한 쪽 구동축으로 회전을 더 몰아주게 된다.

 

이런 모든 시스템을 파이널 기어라고 부르게 된다.

 

 

 

 

 

 

4. 차동 제한 장치

 

 

디퍼렌셜 기어는 커브를 매끄럽게 주행할 수 있게 하지만, 약점이 있다.

눈길이나 진흙길에서 한 쪽 구동륜만이 미끄러서 공회전할 경우,

반대 쪽 구동륜은 저항이 너무 강해 정지해버린다.

 

비가 내렸을 때 젖은 노면에서 마찰력이 불균일하기 때문에 좌우 구동륜이 불안정해지기도 한다.

 

이런 약점을 해결하기 위해

디퍼렌셜 기어의 차동을 제한하는

차동 제한 장치(LSD) 을 설치한다.

전자 제어 LSD도 있다.

선회회할 때 좌우 구동륜의 회전 속도에 차이가 발생하면 회전이 빠른 쪽에서 느린쪽으로 토크를 전달한다.

 

 

 

 

 

5. 축과 조인트

 

디퍼렌셜 기어에서 최종적으로 바퀴에 회전을 전달하는 축을 구동축,

FR이나 4WD에서 변속기에서 디퍼렌셜 기어로 회전을 전달하는 축을 추진축이라고 한다.

두 축모두 경량화를 위해 속이 비어 있다.

 

바퀴는 서스펜션에 따라 차량 본체와의 높낮이 거리가 계속 변한다.

때문에 높낮이 거리가 계속 변하더라도 회전을 지속적으로 전달할 수 있는

유니버설 조인트가 설치된다.

 

추진축에는 훅 조인트를 사용한다.

덕분에 한 쪽 조인트의 각속도가 변하면 반 대쪽 조인트에서는 각속도가 상쇄된다.

 

한편, 변속기와 디퍼렌셜기어 사이에는 등속 조인트를 사용한다.

볼이나 롤러의 회전을 통해 각속도의 변화 없이 회전을 전달 할 수 있다. 구조가 더 복잡하다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 
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인생이란 돈까스뷔페이다.
어느 누군가는
싱싱하고 맛좋은 돈까스와 생선까스를 배불리 먹지만
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어느 누군가는
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