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2021년 7월 7일 (수) 23:28 판
변속기(transmission)는 자동차가 엔진에서 만들어지는 동력을 바퀴에 전달해서 움직이는 과정에서 동력을 효율적으로 전달할 수 있도록 하는 장치이다. 변속기는 회전수나 방향을 바꿀 수 있는데,이는 변속기 안에 크고 작은 톱니바퀴들이 들어있기 때문이다.[1]
개요
변속기는 각종 엔진에서 발생하는 동력을 달라지는 속도에 따라 회전력 또한 바꾸어주는 변속장치로 크기가 서로 다른 기어를 맞물림으로써 기관의 속도와 힘을 조절할 수 있다. 엔진에서 만들어지는 동력은 바퀴와 바로 연결되지 않는데, 엔진을 직접 바퀴에 연결하게되면 출발을 원하는 힘보다 부족하게 되어 출발할 없게되기 때문이다. 변속기는 엔진과 바퀴 사이에 위치한다..변속기를 사용하는 이유는 변속기는 처음 출발부터 고속으로 주행할 때까지 회전수가 일정하지 않기 때문에 엔진 회전수는 그대로 두고 변속기 조작만으로 속도가 빨라지거나 느려질 수 있다. 출발할 때는 가장 낮은 변속기어 1단 기어를 사용한다. 그이유는 낮은 기어일수록 힘을 얻고 속도는 느려지기때문이다. 그리고 점점 더 속도가 증가해 나감에 따라 더 높은 기어로 변속기어를 바꾸어 가며 속도를 유지하도록 한다. 주행 상황에 따라 엔진 회전수와 속도 사이에 최적의 비율을 찾아내는 것도 변속기의 역할이다. 또한 후진을 하여야 할 경우에는 회전 방향 자체를 바꿔줘야 한다.[2] [3]
역사
종류
변속방법에 따른 변속기 분류이다.
수동변속기
수동변속기는 자동차 변속을 수동으로 하는 변속기로 차가 주행 할때 운전자가 속도에 따라 직접 기어를 조작 해야한다. 클러치를 밟아 자동차의 동력을 끊고 변속기 레버를 조작하여 기어의 단수를 올리고 액셀을 밟고 다시 동력을 발생 시키는 과정을 직접해야한다.즉 운전자가 직접 동력을 끊고 원하는 기어를 선택하고 다시 동력을 이어주는 조작을 한다.조작이 불편하고 계속 사람이 작동을 하기 때문에 장시간 운전을 했을때 힘이들다.하지만 동력전달이 뛰어나고 단순한 구조를 가지고 내구성이 높아 변속기의 원리가 된다. 수동변속기의 원리는 먼저 자동차는 계속일정하게 앞으로만 주행하지않고 중간중간 동력전달도 끊고 후진을 할때는 회전방향을 바꿔야한다. 이때,자동차의 동력을 끊는 장치를 끊는 장치를 클러치(Clutch)라 하고 앞에서 말했듯 운전자가 클러치를 발로 조정하면서 손으로 변속 레버를 직접 조작한다. 동력은 플라이휠에서 시작해 클러치, 변속기 순으로 전달된다. 클러치가 엔진과 변속기 사이에서 동력을 연결하거나 차단한다. 클러치를 밟고 있을때는 엔진의 플라이휠과 클러치 디스크가 떨어지게 되는데, 이렇게되면 동력을 전달하지 않는다.그리고 클러치에 밟지 않을때는 엔진의 플라이휠과 클러치 디스크, 클러치 압력판이 결합하면서 엔진의 회전력을 변속기로 보내된다.[4][5]
자동변속기
자동변속기는 수동변속기와 달리 속도나 엔진 회전 수에 따라 변속비를 변속기가 스스로 바꾸는 기능을 갖춘 변속기로 클러치와 변속기의 작동이 자동차의 속도나 부하에 따라 자동적으로 이루어지는 장치이다. 즉 차가 주행 함에 따라 속도가 달라지는 데 그달라지는 속도에 따라 기어가 자동으로 조작되는 변속기이다. 자동변속기의 변속 레버에는 조작 위치가 있으며, 자동차의 주행 상태에 따라서 레인지라고 불리는 조작 위치를 변경 해야한다. 현재 자동변속기 차량 중에서는 버튼 형식으로 되어있는 자동변속기를 가진 차도있다. 자동변속기는조작하는데 어려움이 없고 승차감이 좋다는 장점이있다. 자동변속기는 유체식 토크 컨버터,밸브바디,마찰클러치 등으로 변속을 하게되는데, 엔진과 변속기 사이에서 토크컨버터가 유체를 통해 힘을 전달하기 때문에 운전자 아무것도 하지않아도 시동을 유지할 수있다. 그렇기 때문에 따로 클러치 조절을 하지 않아도된다. 하지만 수동변속기와 비교했을때 부품 수가 많고 구조가 복잡하여 동력전달의 효율이 낮으며, 부피가 크고 무겁다는 단점이 있다.
자동변속기의 구동원리는 엔진 회전, 차량 속도 등을 차량 스스로가 감지해서 차량 소비되는 동력에 따라서 자동으로 변속하는 방식이다. 그리고 토크컨버터, 오일펌프, 유압 클러치, 유성 기어세트, 회전 센서, 감속 기어, 밸브 바디 및 TCU로 구성되어있다.자동변속기의 구성은 수동변속기보다 많기 때문에 구조도훨씬 복잡해진다. 변속단은 유성 기어 시스템과 습식 다판 클러치로 구성되어있는데, 각 변속단에 해당하는 클러치, 브레이크를 유압 시스템으로 결합하고 해제하면 연결된 유성 기어가 작동하게되는것이다.자동변속기는 변속기가 붙어있는 방식에 따라 전륜자동변속기 그리고 후륜자동변속기로 나누어진다 전자는 다축의 구조를 사용하는데 그이유는 엔진룸에 레이아웃을 구성하기 때문에 좌우 전장의 제약이 커 바퀴로 구동력을 전달하기 위해서이다. 그리고 후륜 자동변속기는 동일 축상에 부품을 구성하여 후륜 측으로 구동력을 전달한다.[6][7]
DCT
DCT(Dual clutch transmission)은 수동변속기의이점과 자동변속기의이점을더한 기술이라 할수있는데,엔진의 동력을 전달받아서 움직이는 자동차는 오르막길을 주행하거나 고속도로를 주행하는 상황이 있는데,주행상황과 운전자의 의지에 따라 필요한 속도와 구동력이 다르므로 그에 맞게 기어를 변경해야할때 DCT는 두 개의 클러치를 사용하여 연속적인 변속으로 인해 부드러운 주행과 빠른 변속을 가능하게 해준다. 또한 수동변속기 구조를 기반으로 하기 때문에 연비 및 가속 성능 또한 우수하다.현재 전 세계적으로 DCT에 대한 요구가 늘어가고 있다. 그이유는 DCT를 장착한 차량은 자동변속기를 탑재한 차량보다 에너지 손실이 적어 수동변속기와 동등한 수준의 연비를 구현할 수 있기 때문이다.그리고 2개의 변속기가 번갈아 움직이는데,이 장점으로 어느 쪽 클러치든 간에 거의 항상 엔진과 연결된 상태가 유지된다.[8]
CVT
CVT(continuously variable transmission)는 한국어로 연속 가변 변속기로 무단 변속기라고도 불리는데 그이유는 정해진 단계로만 기어비를 제어할 수 있는 다른 변속기들과는 다르게 일정 범위 내에서 기어비를 무한대에 가까운 단계로 제어할 수 있기 때문이다. 연속 가변 변속기는 변속들중에서 가장 경제성이 우수한데 그이유는 차량의 속도에 따라 가장 효율적인 RPM으로 엔진을 구동시키기 때문이다. 여러 가지 다양한 방식의 연속 가변 변속기가 연구되어 왔지만, 현재 제일 많이쓰는 방식은 벨트 구동 방식과 마찰 방식이 가장 많이 사용되고 있다 벨트 구동 방식은 두개의 도르래가 있다 이도르래 사이에 벨트를 걸어 동력을 전달한다. 이때 동력을 전달하는 과정에서 도르래의 지름을 바꾸어 기어비를 조절한다. 낮은속도에서에서는 엔진쪽 도르래의 지름을 바퀴측 지름보다 작게 만들어 바퀴쪽 도르래에 큰 힘이 전달될 수 있도록 하고,빠른속도에서는 각 도르래의 지름 크기를 반대로 만들어 고속의 회전이 가능하도록 해준다.이 도르래는 양쪽 면 사이의 거리를 유압으로 조절하는 구조로 되어 있다. 양면을 좁히면 벨트가 도르래 바깥쪽에 걸리고, 양면을 넓히면 벨트가 도르래 안쪽에 걸려 도르래의 지름이 작아지는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 두개의 도르래를 서로 반대로 제어하면 원하는 기어비를 얻을 수 있게 된다. 마찰 방식은 2개의 마찰판을 마주보게 하고, 그 사이에 동력을 전달하는 롤러로 구성되어 있다. 롤러의 회전축은 각도를 바꿀 수 있는데, 이 회전축의 각도에 따라 두 마찰판의 기어비가 결정된다.[9]
각주
- ↑ 이상우, 〈엔진의 힘을 전달하는 변속기의 역사 〉, 《한국교통연구원》, 2020-05-18
- ↑ 이상우, 〈엔진의 힘을 전달하는 변속기의 역사〉, 《한국교통연구원》, 2020-05-18
- ↑ 〈변속기〉, 《지식백과》
- ↑ 〈수동변속기 〉, 《나무위키》
- ↑ 〈수동변속기 〉, 《지식백과》
- ↑ 〈자동변속기 〉, 《위키백과》
- ↑ 〈자동차 구동의 핵심, 변속기의 모든 것 작동원리부터 끊임없는 변혁까지 〉, 《HMG JOURNAL》
- ↑ 〈자동차 구동의 핵심, 변속기의 모든 것 작동원리부터 끊임없는 변혁까지 〉, 《HMG JOURNAL》
- ↑ 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%97%B0%EC%86%8D_%EA%B0%80%EB%B3%80_%EB%B3%80%EC%86%8D%EA%B8%B0 연속 가변 변속기]〉, 《위키백과》
참고자료
- 이상우, 〈엔진의 힘을 전달하는 변속기의 역사〉, 《한국교통연구원》
- 〈자동변속기〉, 《위키백과》
- 〈자동차 구동의 핵심, 변속기의 모든 것 작동원리부터 끊임없는 변혁까지〉, 《HMG JOURNAL》
- 〈수동변속기〉, 《나무위키》
- 〈수동변속기〉, 《지식백과》
같이 보기
