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동력전달장치
동력전달장치(power transmission device, power train system)는 원동기의 동력을 구동력이 발생하는 차축이나 드럼 같은 작업부에 전달하고, 엔진의 출력을 구동 바퀴에 전달하는 장치다.[1]
목차
개요[편집]
동력전달장치는 차량에서 힘을 생성하고 분배해 구동 에너지를 운동 에너지로 변환시키는 역할을 하는 부품이다.[2] 기계식으로 기기를 이용한 기어전동장치, 벨트나 체인을 이용한 벨트전동장치, 마찰을 이용한 클러치 등의 마찰전동장치, 추진축의 회전력을 직각으로 바꾸어서 뒤자축에 전달해 주고 동시에 감속하는 작용을 하는 종감속기어 등이 있다. 동력전달장치는 동력 공급 및 전달, 회전속도제어 등의 역할을 하며 단독 또는 여러 장치가 어울려 동력전달 계통을 이루며 사용되고 있다.[1][3]
종류[편집]
마찰전동장치[편집]
마찰전동장치는 마찰에 의해서 회전운동을 전달하는 장치이다.[4] 동력전동장치 중 마찰전동장치는 2대의 바퀴를 접촉시켜 발생하는 마찰력을 이용하여 동력을 전달하는 방법으로 접촉을 유지한 상태로 이동이 가능하나 확실한 회전운동이나 큰 전동에는 부적합한 단점이 있다. 마찰차의 종류로는 평 마찰차, 원추 마찰차, V홈 마찰차 등이 있다.
- 평 마찰차: 두 축이 평행할 때 사용하며, 마찰력을 크게 하기 위해 가죽, 목재 등의 재료를 사용한다.
- 원추 마찰차: 마찰면이 V자 모양이며, 축이 만나는 각도에 따라 추의 모양이 다양하다.
- V홈 마찰차: 마찰면을 더욱 넓게 하기 위해 V자 홈이 있는 바퀴를 사용한 것이다.[3]
기어전동장치[편집]
기어전동장치는 기어에 의해 동력을 전달하는 장치이다.[5] 동력전달장치 중 기어전동장치는 한 쌍의 이가 서로 물려서 미끄러지지 않고 확실한 동력을 전달하며 물리는 기어 잇수에 따라 회전 속도가 달라지고, 내구성이 크다. 시계, 내연기관, 핸드 드릴, 감속 장치, 선반, 사진기 삼각대 등 많은 곳에서 사용되고 있다. 이 종류로는 평 기어, 헬리컬 기어, 래크와 피니언, 베벨 기어, 웜과 웜기어, 스크루 기어 등이 있다.
- 평기어: 두 축이 평행한 기어로서 잇줄이 축에 평행한 기어로 시계, 내연 기관 등에 쓰인다.
- 헬리컬 기어: 두 축이 평행한 기어로서 잇줄이 축에 경사진 기어로, 소음이 적으며 한쪽 방향으로 미는 힘이 작용된다.
- 래크와 피니언: 두 축이 평행한 기어로서 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 바꾸거나 그 반대일 때 사용한다. 예로는 선반, 사진기 삼각대 등이 있다.
- 베벨 기어: 두 축이 교차하는 기어로서 원뿔 면에 이를 만든 것으로 핸드 드릴, 자동차의 차동 장치에 사용된다.
- 웜과 웜기어: 두 축이 평행하지도 않고 교차하지도 않는 기어로서, 속도 비가 큰 경우에 사용하며, 배구나 테니스 코트의 네트를 치는 데 사용된다.
- 스크루 기어: 두 축이 평행하지도 않고 교차하지도 않는 기어로서, 헬리컬 기어의 축을 엇갈리게 한 것으로 큰 감속 비를 얻을 수 있다.
동력전달장치 중 자동차의 변속 장치에 쓰이는 기어의 종류로는 평기어의 변속기, 헬리컬 기어의 클랭크축 기어와 타이밍 기어. 베벨 기어의 차동 장치, 래크와 피니언의 자동차 핸들 등이 있다.[3]
벨트전동장치[편집]
벨트전동장치는 동력전달장치 중 하나인 체인을 스프로킷의 이에 하나씩 물려서 동력을 전달한다. 효율적인 확실한 전동이 되나, 소음과 진동 등으로 고속 회전에 부적합한 단점이 있다. 축간 거리가 짧고, 저속으로 큰 힘을 전달하는데 적합하다. 이 종류로는 롤러 체인과 사일런트 체인 등이 있다.
- 롤러 체인 : 롤러 링크와 핀 링크 사이에 롤러를 끼워서 결합하여 만든다. 회전 시 소음이 발생하므로 고속 회전에 부적합하다
- 사일런트 체인 : 링크를 부시에 끼우고 바깥쪽에 안내 링크를 결합시켜 핀으로 연결하여 만든다. 진동과 소음이 적어 고속 회전에 적합하며, 우리 생활 주변에서 체인이 사용되는 기계에는 자전거, 오토바이, 농업용 기계, 자동차 엔진 등에 사용되고 있다.[3]
전달 순서[편집]
보통 엔진, 클러치, 변속기(트랜스미션), 추진축(앞 엔진, 뒷바퀴 구동의 경우, 프로펠러 샤프트), 종감속 장치 및 차동기(디퍼런셜), 액슬축, 후차륜 순서로 동력이 전달된다. 클러치는 마찰판과 압력판으로 되어 있다. 보통 스프링의 힘으로 압착하여 동력을 전달하게 되어 있으며, 운전석의 클러치 페달을 밟으면 마찰판과 압력판의 접속이 떨어져 동력이 전달되지 않게 된다. 클러치는 수동식인 기어 변속기의 변속을 할 때, 또는 짧은 시간 동안 관성 운전을 할 때 등에 사용한다. 엔진은 일정한 속도로 운전할 때 큰 출력을 내는데, 자동차는 그 속도를 저속에서부터 고속까지 내야 한다. 이를 위해 기어를 조합하여 회전 속도와 힘이 변화하도록 한 것이 변속기이다. 변속기는 자동차가 원활하게 움직일 수 있도록 변속을 돕는 역할을 한다. 엔진의 출력이 큰 대형차에는 전진 3단, 후진 1단의 것이 많고, 엔진의 출력이 비교적 작은 소형차에는 전진 4∼5단, 후진 1단의 것이 많으며, 스포츠카에는 전진 5단 이상, 후진 1단의 것도 있다.[1]
구조[편집]
- 클러치 : 엔진과 변속기 사이에 설치되어 있으며 엔진의 회전 동력을 변속기에 전달 또는 단속 차단하여, 자동차의 주행을 원활하게 하며 기어 변속을 돕고, 관성 운전을 하는 역할을 한다. 기계식과 유압식의 2가지 형태가 있는데, 최근에는 유압식이 널리 이용되고 있다. 페달을 밟아서 클러치가 단속이 시작되기까지 자동차가 천천히 움직이는 동력 전달 상태의 간극을 클러치 페달의 유격이라 하는데 클러치 페달의 유격은 약 13~25 ㎜ 정도가 좋으며, 그보다 적으면 클러치가 미끄러지고, 많으면 클러치 단속이 좋지 않게 된다.
- 변속기 : 트랜스미션이라고도 불리는 FR 방식의 변속기는 클러치와 추진축 사이에 설치되어 있어 자동차의 주행 상태에 따라, 엔진의 회전력을 증대시키거나 감소시키며 자동차를 후진시키는 역할을 한다. 기어 변속레버에 의해 조작되는 수동식과 클러치 페달 없이 가속 페달에 의해 자동으로 변속되는 자동식이 있다. 단, 자동변속기는 운전자가 진행 방향(전진, 후진)과 동력 전달 여부(중립,주행,주차)를 선택해야 한다.
- 체인지 레버의 조작
- 중립(뉴트럴) : 엔진의 회전동력이 전달되지 않은 장치
- 제1속(로우) : 서행 및 언덕길에서 출발할 때 사용하는 위치
- 제2속(세컨드) : 저속 주행 시에 사용하는 위치
- 제3속(더드) : 중속·보통 주행 시에 사용하는 위치
- 제4속(톱) : 중고속 주행 시에 사용하는 위치
- 제5속(오버톱) : 고속 주행 시에 사용하는 위치
- 후진(백) : 후진 시에 사용하는 위치
- 자동변속기 레버 사용 범위
- P(parking) : 주차 시에 또는 엔진 시동 시에 있는 위치이다.
- R(reverse) : 후진할 때 사용하는 위치이다.
- N(neutral) : 변속 기어가 중립의 위치. 주행 중 기어가 꺼질 때 재시동이 가능하다.
- D(drive) : 보통 일반 전진 주행 시의 위치로 전진 1, 2, 3, 4속으로 변속이 이루어진다.
- 2(2nd) : 2속으로 보통 엔진 브레이크가 필요한 경우에 사용하는 위치이다.
- L(Low) : 1속으로 주로 강한 엔진 브레이크가 필요한 경우에 사용하는 위치이다.
- 오버드라이버(O/D) : 주행 시 차량의 속도가 증가되면 엔진에 입력되는 출력 속도보다 바퀴등 구동력의 회전수를 빠르게 해 주는 장치이다.
- 파워(POWER) : 변속되는 시기가 지연되어 가속성이 향상되기 때문에 가파른 언덕을 오를 때나 추월할 경우 강력한 엔진의 힘을 필요로 할 때 사용한다.
- 홀드(HOLD) : L(Low)에서 1속으로 고정되며, 주행 중 커브길 등을 돌아갈 경우 차량이 일정한 속도로 유지되는 기능이다.[6]
구동방식에 따른 분류[편집]
- 앞엔진 뒷바퀴 구동 방식(Front engine Rear wheel drive) : 자동차 앞부분에 엔진, 클러치, 변속기 등이 있고, 뒷부분에는 종감속기어, 차동기어 등이 설치되어 있으며, 뒷바퀴에 의해 구동되는 방식이다. 엔진실에 조향장치와 구동장치가 같이 있지 않아, 여유 공간이 있고 무게가 앞뒤로 고르게 배분되어 고급 승용차에 이용되며, 클러치, 변속기 등의 조작 기구가 간단한 장점이 있으나 중간에 추진축이 있기 때문에 실내의 바닥 면에 볼록한 돌기가 생기며 축의 중량이 증가하는 단점이 있다.
- 앞엔진 앞바퀴 구동 방식(Front engine Front wheel drive) : 엔진이 앞에 있고 앞바퀴에 의해 구동되는 방식으로 주로 중형급 이하의 승용차에 널리 보급되고 있다. 커브길과 미끄러운 길에서 조향성이 양호하고 추진축이 없어 실내 공간이 넓다는 장점이 있으나, 조향 장치와 구동 장치가 같이 있어 구조상으로 복잡하고 바퀴간에 하중 분포가 균일하지 않다는 단점이 있다.
- 뒷엔진 뒷바퀴 구동 방식(Rear engine Rear wheel drive) : 자동차 뒷부분에 엔진·클러치·변속기·차동장치 등 모든 일체를 장치하며 추진축이 필요하지 않는 형식이다. 운전석과 엔진이 떨어져 있기 때문에 모든 조작기구는 로드나 와이어 케이블에 의해 원격 조작해야 하므로 기구가 복잡하다. 폭스바겐처럼 엔진이 뒤에 있고, 뒷바퀴에 의해 구동되는 방식으로 실내 공간중 바닥 면적을 넓게 할 수 있고, 바닥을 낮게 할 수 있어 소형 승형차에 많이 이용된다. 구동력 측면에서 유리하나 트렁크 공간이 작고 하중 분포가 뒷쪽으로 쏠리는 단점이 있다.
- 사륜구동(4 Wheel drive) : 4바퀴 모두에 엔진의 동력이 전달되는 방식(Transfer Case)을 갖추고 있으며, 구조는 다른 차량에 비해 복잡하지만 주로 언덕길, 비포장도로, 산간 지역을 통행하는 지프형 차와 일부 화물차 및 특수용 차량에 많이 사용하고 있다.
- 캡오버형(Cap over) : 버스 등에서 좌석을 넓게 하기 위해 엔진을 바닥에 수평으로 놓고 뒷바퀴를 구동하는 방식이나 엔진정비 및 점검이 불편한 단점이 있다.
- 언더플로어엔진(Under floor) : 앞엔진 뒷구동식으로 운전석을 앞부분에 설치한 형식이다.[6]
원동기 및 동력전달장치[편집]
원동기는 시동 리모콘, 흡기 및 배기다기관, 에어크리너, 스노클, 동력인출장치 등이 있다. 시동 리모콘은 엔진은 출발 전에 충분히 예열을 하는 것이 필수적이다. 최근에는 원격시동 스마트키가 옵션 사항으로 들어가기도 하지만, 예전 차량의 경우에는 기능이 없는 경우가 대부분이다. 그래서 원격 시동 리모컨 모듈을 구매해서 장착하는데, 따로 구조 변경 없이 변경을 하여도 가능하다. 흡기 및 배기다기관은 엔진 출력 및 연비에 상당한 영향을 미치는 공기량이 이동하는 흡기 및 배기다기관은 경미한 구조 변경 사항이나, 변경으로 인한 배출가스 관련 부품이나 센서 등의 변경이 없어야 하고, 배기 다기관의 경우 열 방지판을 설치해야 한다. 에어크리너는 기존 에어클리너를 변경하고자 하는 이유는 대부분 많은 공기 흡입을 위해 바꿔야 하며, 스노클은 보통 SUV 차량 테라칸 등의 차량에 많이 장착하는데 흡기관을 위쪽으로 빼는 작업이다. 오프로드를 하는 차량에 주로 사용하고 얇은 고인물 이동 시 엔진에 물이 들어가지 않도록 하기 위함이다. 설치는 자유롭게 가능하나, 제원의 허용차 이내로 설치하여야 하고, 너비나 높이 길이 등이 초과해서는 안 된다. 동력인출장치 및 BCT공기압축기는 2019년 10월 이전에는 구조변경을 하였으나, 현재는 제원허용차(중량) 이내일 경우 구조변경 없이 탈, 부착 가능하다.[7]
각주[편집]
- ↑ 1.0 1.1 1.2 〈동력전달장치〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 키슬러 공식 홈페이지 - https://www.kistler.com/ko/glossary/term/powertrain/
- ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 깜부, 〈동력전달장치의 종류와 특성〉, 《다음 블로그》, 2010-08-28
- ↑ 〈마찰 전동 장치〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈기어 전동 장치〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 6.0 6.1 덕인, 〈자동차 동력전달 장치〉, 《다음 블로그》, 2009-09-16
- ↑ 신기차, 〈자동차 경미한 구조,장치변경 4탄(원동기 및 동력전달장치)〉, 《네이버 블로그》, 2021-01-09
참고자료[편집]
- 키슬러 공식 홈페이지 - https://www.kistler.com/ko/glossary/term/powertrain/
- 〈동력전달장치〉, 《네이버 지식백과》
- 〈마찰 전동 장치〉, 《네이버 지식백과》
- 〈기어 전동 장치〉, 《네이버 지식백과》
- 덕인, 〈자동차 동력전달 장치〉, 《다음 블로그》, 2009-09-16
- 깜부, 〈동력전달장치의 종류와 특성〉, 《다음 블로그》, 2010-08-28
- 신기차, 〈자동차 경미한 구조,장치변경 4탄(원동기 및 동력전달장치)〉, 《네이버 블로그》, 2021-01-09
같이 보기[편집]
