동력 전달 장치 (power train)

(1)

1. 동력 전달 과정

1) 동력전달장치 2) 엔진과 구동륜의 위치 2. 클러치

1) 기능 2) 종류 3) 마찰 클러치

4) 마찰클러치 구성 부품 5) 마찰클러치 구조 6) 마찰클러치의 작동 7) 클러치 디스크의 구조 8) 클러치 판의 압착방식 9) 클러치 조작기구 3. 수동 변속기

1)변속 방법 2) 구동방법

3) 구동 바퀴의 토크 4) 수동변속기의 종류 5) 동기 물림식의 구조 6) 싱크로나이저의 구조 7) 싱크로나이저의 작동 8) 변속 방법

9)수동트랜스 액슬 10) 수동트랜스 액슬의 작동 11) 변속조작기구

4. 축과 조인트

1)구동 라인 2) 구동축의 작동 3) 조인트의 종류 4) 등속 조인트 5) 등속 조인트의 종류

5.차동장치

1) 차동기의 필요성 2)차동 장치의 구조 3) 종감속기와 차동기 4) 차동기에 의한 선회

5) 슬립제한 차동장치 6) 슬립제한 차동장치의 구조

8장 동력 전달 장치 ( Power Train)

(2)

동력 전달 장치 (power train)

엔진에서 발생된 동력을 구동차륜에 전달하여 자동차를 주행시키는 모든 장치

동력 전달 장치의 구성

변속기 유니버설

조인트 추진축 차동기 구동

차축 차륜

클러치 엔진

(3)

FR 식 자동차

(front engine-rear wheel drive type vehicle)

엔진 → 클러치 →변속기 →유니버셜 조인트 → 추진축→종 감속기→ 차동기→ 구동축 → 바퀴.

엔진과 구동륜의 위치에 따른 동력 전달 과정

(4)

FF 식 자동차

(front engine-front wheel drive type vehicle)

엔진 → 트랜스 엑슬 (클러치+변속기+종 감속기어+차동기) → 등속 조인트 → 전 구동축 → 전륜

엔진과 구동륜의 위치에 따른 동력 전달 과정

(5)

엔진 → 트랜스 엑슬(클러치+변속기+종 감속기어+차동기)→등속 조인트 → 구동축 → 후륜

엔진과 구동륜의 위치에 따른 동력 전달 과정

RR 식 자동차

(rear engine-rear wheel drive type vehicle)

(6)

클러치 (Clutch )의 기능

클 러 치

1. 엔진과 변속기 사이에 설치되어 있다

2. 주행할 때 엔진의 동력을 구동 바퀴에 전달한다 3. 주행 중 동력을 차단시켜 변속할 수 있게 한다 4. 엔진을 시동할 때 동력을 차단한다

엔진

클러치 변속기

동력 차단 (무 부하 상태)

동력 연결 (부하 상태)

공회전 : 엔진의 동력을 변속기에 전달하지 않고 공전시킴 시동 : 동력이 단절된 상태에서 엔진을 시동시킴

변속 : 운전상태에 따라 적당한 단으로 다양하게 변속함 클러치 페달을

밟으면

클러치 페달을 놓으면

클러치가 미끄러지면서 플라이휠에 원활하게 연결된다

클러치의 작동

(7)

클러치의 용량과 전달효율

클러치 용량

O 클러치가 전달할 수 있는 토크 용량

O 엔진의 최대 토크 보다 1.5 ~ 2.5 배의 용량으로 설계한다

클러치 전달효율

클러치에서 나온 동력 클러치에 들어가 동력 전달 효율 =

: 전달토크 (cm kgf) : 클러치 하중( kgf )

: 클러치 페이싱과 압력판 사이의 마찰계수 : 평균유효 반지름

: 엔진 발생 토크 : 클러치 출력 토크 : 엔진 회전수 : 클러치 회전수 c

Pr

T  

T

c

 P r

c c

E E

T n T n



 ^

 ^E

T n

E

T

c

n

c

(8)

클러치의 구비 조건

1. 엔진의 변속장치와 단속이 용이하고 작동이 정숙하고 조작이 확실할 것 2. 관성 모멘트가 작고 전달토크가 커야 한다

3. 클러치의 재료가 방열성이 크고 연속적이 단속에 과열되지 않아야 한다 4. 구조가 간단하고 점검과 보수가 용이할 것

클러치의 종류

마찰 클러치

전자 클러치 유체 클러치

마찰력을 이용하여 엔진의 회전력을 전달하는 클러치이다.

전자 코일의 자화작용에 의하여 동력을 전달하는 클러치이다.

유체인 오일의 유체력을 이용하여 동력을 전달하는 클러치이다.

(9)

마찰 클러치

전자 클러치 유체 클러치

유체 커플링 토오크 컨버터

코일 스프링식 다이어프램식 단판식

다판식

원추식

건식

건식 습식

기계식 유압식

다이어프램식 기계식

유압식

자성분체식 전자식

클러치의 종류

(10)

마찰 클러치(frictional clutch)

마찰 클러치의 종류

마찰력을 이용하여 엔진의 회전력을 전달하는 클러치이다.

마찰면 상태 습식(dry type), 건식( wet type)

클러치 판의 형태 원판 클러치(disk clutch), 원추 클러치(cone clutch )

클러치판 수 단판식, 다판식

클러치판의 압착 방식 코일 스프링식, 다이어프램 스프링식

조작방법 기계식, 유압식

(11)

마찰 클러치의 구성 부품

릴리스 레버

릴리스 베어릴 클러치 포크

코일 스프링

압력 판 플라이 휠

링 기어

클러치 디스크

(12)

마찰 클러치의 구성 부품

압력판

(pressure plate)

클러치 스프링의 힘에 의하여 플라이휠에 클러치판을 압 축시키는 주철제 원판

클러치 스프링 (clutch spring)

압력판 위에 배치되어 클러치 작동 시 압력판을 플라이휠 쪽으로 가압하여 밀어주어 접촉하여 동력을 전달한다.

다이어프램 스프링 압력판 (pressure

plate)

플라이휠 (flywheel) 클러치디스크

(clutch disk)

링 기어 패이싱

(facing) 댐퍼 스프링 (damper spring) 클러치 판

(clutch disc) 릴리스 레버 (release lever)

릴리스베어링을 이동시켜 클러치를 밀어주고 압력판을 잡아 당겨 클러 치를 끊어 회전력 전달을 차단한다

플라이휠과 압력판 사이에 있는 마찰 원판으로 마찰판 양면에 페이싱 을 리베팅한다.

(13)

쿠션 스프링(cushion spring)

댐퍼 스프링 (damper spring) 페이싱(facing)

클러치가 연결되었을 때, 충격을 흡수하며 약간 압축된다.

마찰력을 크게 하기 위해서 양면에 마찰력이 큰 재료인 섬유상의 고무나 합성수지로 만든다

( 마찰계수: 0.4~0.5 )

허브 주위에 원형으로 설치되어 동력 연결 시 충격으로 인한 비틀림 진동을 감소시키는 역할 을 한다.

클러치 디스크의 구조

(14)

1. 클러치 디스크가 엔진 플라이 휠 과 압력판 사이에 끼워져 있으며 플라이 휠과 압력판은 크랭크 축에 붙어 함께 회전한다 .

3. 클러치 축과 클러치 디스크는 스플라인에 의해서 서로 끼워지게 되고, 클러치 디스크는 전후로 움직이도록 되어 있다.

2. 클러치 스프링이 압력판 을 밀어 붙이면 클러치 디스크의 마찰력 에 의해 동력 을 전달한다.

마찰 클러치의 작동

클러치 디스크 플라이 휠

압력판

스플라인 클러치 스프링

릴리스 베어링

(15)

마찰클러치의 작동

1. 릴리스 포크가 릴리스 베어링를 밀어 릴리스 레버를 누르며 2. 압력판이 클러치 스프링을 누르고 떨어지므로

3. 클러치 디스크에 마찰력이 작용하지 않게 되고, 동력은 끊어지게 된다 .

클러치 페달을 밟으면

클러치 패달 (clutch pedal) 플라이휠

(flywheel) 크랭크축 (crankshaft)

클러치 디스크 (clutch disk) 압력판

(pressure plate)

릴리스 레버 (release lever)

(16)

1.클러치 스프링 힘에 의해. 압력 판을 밀어

2. 플라이휠과 압력판 사이의 클러치 디스크를 압착하여

3. 클러치 디스크가 플라이 휠과 함께 회전하여 동력을 전달한다.

클러치 패달을 놓으면

마찰클러치의 작동

(17)

클러치판의 압착방식

O 릴리스 베어링이 릴리스 레버에 힘을 가해 . 스프링를 클러치 커버에 압축시켜 압력판과 클러치 디스크를 분리 시킨다.

O 코일 스프링이 팽창되어 압력판과 플라이 휠 사이의 클러치 디스크를 압착하여 클러치를 연결시킨다.

코일 스프링 ( coil spring )

클러치 커버

릴리스 레버 코일 스프링 압력판

(18)

압력판

(pressure plate)

클러치 디스크 (clutch disk) 클러치 스프링

(clutch spring) 클러치 커버

(clutch cover)

슬리브 (sleeve)

릴리스 베어링 (release bearing)

릴리스레버 (release lever)

코일 스프링식 클러치

(19)

O 포크가 릴리스 베어링과 다이어프램 스프링의 핑거를 밖으로 밀어서 클러치 디스크로부터 압력판를 떨어지게 하여 동력을 끊는다.

O 핑거가 압력판을 밀어 플라이휠에 클러치 디스코를 압착시켜 동력을 연결한다.

다이어프램 스프링 (diaphragm)

핑거( finger) 구멍

다이어프램 스프링 릴리스 베어링의

힘의 방향 스프링 힘 스프링 힘

스프링 힘 스프링 힘

클러치 연결 클러치 차단 플라이휠

클러치

디스크 압력판

다이어프램 스프링

(20)

O 테이퍼링 핑거형으로 바깥 둘레의 원환부를 이루고 클러치 중앙부를 향해서는 삼각형의 모양을 이루는 데이퍼링 핑거를 갖는다

O 클러치에서 떼면 그 자신의 탄성에 의해 압력판을 플라이휠 쪽으로 밀러붙여 회전력을 전달한다

O 클러치를 밟으면 릴리스베어링이 테이퍼링 핑거의 선단을 누르면 다이어프램 전체는 피벗링을 지점으로 접시모양으로 눌러져 압력판을 잡아당겨 클러치판을 압력판에서 분리한다

다이어프램 스프링의 작동

핑거( finger) 구멍

다이어프램 스프링

(21)

다이어프램 스프링과 압력판

클러치 스프링 (clutch spring)

플라이휠 (flywheel)

클러치 디스크 (clutch disk)

압력판 (pressure

plate) 클러치 포크 (clutch fork)

릴리스 베어링 (releasebearing) 크랭크축

(crankshaft)

다이어프램 스프링을 이용한 마찰클러치

다이어프램 스프링식 클러치

(22)

클러치 조작기구

케이블 클러치 조작기구

O 클러치 페달과 릴리스 포크가 릴리스 케이블로 접속되고 있는 방식으로 클러치 O 페달을 밟으면 케이블이 당겨져서 릴리스 포크를 움직인다.

클러치 케이블 (clutch cable)

클러치 포크 (clutch fork)

클러치 패달 (clutch pedal)

(23)

유압식 클러치 조작기구

O 페달이 푸시 로드를 밀어 마스터 실린더에 힘을 가해 오일을 압축한다.

O 압축된 오일은 마스터 실린더로부터 유압관을 통해 서보 실린더로 이동하여 서보의 푸시 로드를 밀고, 푸시 로드는 클러치 포크를 작동시켜 클러치를 끊는다.

클러치 패달 (clutch pedal)

클러치 포크 (clutch fork)

클러치 커버 (clutch cover)

클러치 디스크 (clutch disk) 클러치 마스터실린더 (clutch master cylinder)

서보(servo)

클러치 조작기구

(24)

변속기 (transmission)

변속기는 자동차의 주행상태에 상응하여

변속 기어의 조합으로 수동으

로 변속한다 토크 컨버터와 유성기어의 조합으

로 자동적으로 변속이 행해진다 변속

중립

후진

엔진의 속도를 감속하여 축 토크를 증가하거나 증속하여 토크를 감소시킨다.

엔진과 구동바퀴와의 연결을 차단하여 시동하거나 공회전시킨다.

엔진을 역전하여 자동차를 뒤로 움직이게 한다.

수동 변속기

(manual transmission, MT)

자동 변속기

(automatic transmission, AT)

변속 방법

(25)

기어의 맞물림을 변화시켜 구동 바퀴에 전해지는 토오크와 회전속도를 변화시킨다.

변속비

^{두 기어의 속도비} ^{(감속비, 감속비)}

입력축의 회전속도

━━━━━━━━

출력축의 회전속도 변속비 =

비틀리거나 회전하는 힘(회전력)

토오크 =가해진 힘 X 힘이 작용한 거리

토오크

구동기어(10)

피동기어(20)

속도

토오크

피동기어의 회전속도가 1 / 2 로 감속된다

피동기어의 토크는 2배 증가한다

변속비와 회전력

엔진의 회전속도

━━━━━━━━

추진축의 회전속도

=

(26)

구동 바퀴의 구동력

자동차에서 변속기와 종감속기로 감속을 한다.

엔진과 구동바퀴 사이의 감속비를 전 감속비라고 한다.

구동바퀴가 발생시키는 구동토크는 엔진의 축 토크에 전 감속비를 곱한 것이다.

전 감속비 = 변속기의 감속비 Χ 종감속기의 감속비

구동바퀴의 토크 = 엔진 축 토크 Χ 전감속비 Χ 전달효율

구동바퀴의 구동력 =

구동 바퀴 구동바퀴의 토크 구동바퀴의 유효 반지름

구동력 F

구동토크 T

(27)

변속비의 결정

O 자동차에서 변속비 결정하려면 최고속도, 가속능력, 연료소비율을 고려하여 결정해야 한다

O

^{기어의 속도가}

V

^A

, V

^B

, V

^C

, V

^D^{일 때}

최대의 구동력

A, B, C, D

^{가 얻어진다}

O 속도가 V

^E

, V

^F

, V

^G

, V

^H

일 때 엔진의 출력을 유효하게 사용할 수 있다

O E, F, G, H

는 엔진이 최대 출력이 얻어진다

(28)

선택 물림식 (selective mesh type)

주축상에 부착되어 있는 여러 단의 활동 기어를 전후로 이동하여 부축상에 고정된 기어와 조합시켜 변속비를 얻는다.

전진 3 단 후진1 단 변속기 주축

(입력축) 부축

중속 기어 중속

활동기어

저속 부축 기어

기어 주축 기어

저속활동 기어

후진

아이들기어 후진

기어

주축 (출력축)

변속 레버 변속 요크

수동 변속기

(29)

상시 물림식 (constant mesh type)

각 변속 단의 기어는 항상 물려있으나 주축 상의 기어는 주축과 연결되어 있지 않다.

기어를 주축과 연결하기 위해서는 주축 위를 활동하는 기어 클러치 를 이용하여 주축과 연결한다.

주축 (출력축) 주축

(입력축) 부축

중속 기어 중속 기어

저속 기어 부축

기어

후진 아이들 후진 기어

기어 저속

기어 후진 기어 기어

클러치

기어 클러치

수동 변속기

(30)

동기 물림식 (synchro mesh type)

상시 물림식을 개량하여 싱크로나이저를 이용하여 주축과 연결한다.

(입력축)

부축

부축 기어

후진 아이들 기어 1속

2속 기어 기어 2속-3속

싱크로나이저

1속-후진 싱크로나이저

수동 변속기

(31)

동기물림식 수동변속기의 구조

부축기어는 출력 축 기어와 항상 맞물려 있어서 부축이 회전하며출력 축의 기어도 같이 출력 축 위에서 회전하지만 맞물리지 않고 공전한다.

출력 축 기어는 축에 맞물리지 않고 공전하므로 동력은 전달되지 않는다.

링크장치는 변속 포크를 움직이고, 변속포크는

싱크로나이져를 이동하여 선택된 기어를 축에 맞물리게 한다 변속 레버를

중립에 두면 기어 변속을 하면

부축

5속 싱크로 후진 나이저

아이들 기어 3-4속

싱크로나이저

1-2속

싱크로나이저 3단

기어 2단

기어 1단 기어

5단 구동 기어

(입력축)

(32)

싱크로나이저의 구조

슬리브

허브 키

링

단 기어 일단 기어

슬리브

허브

링 일단 기어

단 기어 세 개의 키가 싱크로나이저 허브에 있는

홈에 맞춰 있다.

기어가 변속하는 동안 기어의 충돌을 막기 위해 싱크로나이저를 이용하여 변속되는 기어와 슬리브가 같은 속도로 회전하며 부드럽게 맞물리게 한다.

허브는 출력축에 스플라인으로 연결되어 있다.

링 안에 콘면이 있어 기어 위의 콘면과 접촉한다.

슬리브에 있는 내부 스플라인 기어 이와 허브 바깥의 스플라인 기어 이가 서로 맞물린다.

싱크로나이저 슬리브

싱크로나이저 키 싱크로나이저 허브

싱크로나이저 링

(33)

싱크로나이저 링의 외부 이 와 상대 기어가 같은 속도 로 회전하면 슬리브는 링과 상대 기어 위를 미끄러져 끼워진다.

싱크로나이저의 작동

변속 포크가 슬리브를 우측으 로 이동하면 슬리브는 허브의 스플라인에서 미끄러지며 세 개의 키를 함께 이동시킨다.

키는 링에 부딪히고 링 을 상대 기어 쪽으로 밀 어 링에 있는 콘의 면은 상대 기어 위의 콘면과 접촉한다.

변속 포크가 슬리 브를우측으로 이 동

링의 면이 상대 기어의

콘면과 접촉

슬리브는 링과 상 대 기어 이에 끼 워짐

(34)

수동 변속기의 변속 방법

1단

2단 4단

5단

후진 3단

1-2단 싱크로나이저 슬리브가 오른쪽으로 이동하여 1 단 부축 기어에 의해 구동 되는 1단 변속기어가 슬리브 의해 맞물리며 출력 축을 구동한다 .

1/4 로 감속 출력 축의 회전력이 증가

3-4단

싱크로나이저

1-2단

싱크로나이저

5단 싱크로 나이저 후진 아이들 기어

(35)

1-2단 싱크로나이저 슬리브가 왼쪽으로 이동하면 2단 부축 기어에 의해

구동되는 2단 변속기어가 슬리브에 의해 맞물리며 출 력 축을 구동한다

1 / 2 .4 로 감속 출력 축의 회전력이 증가 1단

2단 4단

5단

후진 3단

수동 변속기의 변속 방법

(36)

1-2 단 싱크로나이서는 중립 위치로 이동하고 1단

2단 4단

5단

후진

3단 1 / 1 .5 로 감속 출력 축의 회전력이 증가

3-4단 싱크로나이저 슬리브가 오른 쪽으로 이동하면 3 단 부축 기어에 의해 구동되는 3단 변속기어가 슬리브 에 의해 맞물리며 출력 축을 구동한다.

수동 변속기의 변속 방법

(37)

3-4 단 싱크로나이서가 왼쪽으로 이동하면

입력축 끝에 있는 주축 구동기어와 맞물리게 된다

주축구동 기어는 싱크로나이저를 통해 출력 축과 직결된다.

1단

2단 4단

5단

후진

3단 직결 감속 없음 회전력

수동 변속기의 변속 방법

(38)

5단 싱크로나이저 슬리브가 왼쪽으로 이동하면 5단 부축기어가 맞물리고 출력축의 5단 변속 기어를 회전시키며 출력축은 증속된 다.

1.25 배 증속 1단

2단 4단

5단

후진

3단 출력 축의 회전력이 감소

수동 변속기의 변속 방법

(39)

모든 싱크로나이저는 중립에 있다.후진 아이들 기어는 부축기 어에 있는 후진기어와 1-2단 싱크로나이저에 있는 기어와 맞 물리게 되므로 출력축이 반대로 회전하게 된다.

1단

2단 4단

5단

후진 3단

감속 역전 출력 축의 회전력이 증가

수동 변속기의 변속 방법

(40)

수동 트랜스 액슬은 가로 배치 엔진에 설치되어 앞 바퀴를 구동하며 변속기, 종감속기, 차동장치로 구성되어 있다 .

수동 트랜스액슬

트랜스액슬

변속기 종감속 기어 차동 장치

마지막 감속을 하는 피니언 기어와 링 기어 세트

싱크로나이저가 변속 기어를 주축에 맞물리게 하여 변속

좌우 전차축의 구동축의 회전 속도를 변화시킴

등속 조인트

변속기

종감속 기어 차동 장치

구동축

(41)

입력 축 (input shaft)

클러치 (clutch)

종감속기어 (final drive Gear)

변속레버 (shift lever)

차동기

(differential)

수동 트랜스액슬 단면도

수동 트랜스액슬

(42)

수동 트랜스 액슬의 작동

동력은 엔진으로부터 클러치의 입력 축을 통해 변속기로 이동한다.

입력 축 출력 축

차동장치 싱크로나이저

종 감속기어 변속기 부축기어

변속레버를 움직여 싱크로나이저 슬리브가 변속 기어를 주축에 맞물리게 하여 변속시킨다.

주축기어 종감속기어의 피니언 기어는 차동 장치

내부의 링기어를 구동한다

링기어는 동력을 차동장치를 통해 좌우 구동 차축에 보낸다.

(43)

변속을 행할 때에는 운전석에 있는 변속레버를 조작하여 기어의 조합을 바꾼다.

변속기 상부에 변속 레버가 있어, 직접 시프트 포크를 움직여 변속을 행하는 방식으로서 바닥에 변속 레버가 있다.

직접 조작식 (direct control method)

변속 조작기구

1-2단 시프트포크

3-4단

시프트포크 5단 후진

시프트포크 시프트포크

변속레버 시프트

리텐트볼 플러그

(44)

셀렉터 케이블

원하는 변속하고자 하는 기어의 시프트 포크와 싱크로나이저를 선택한다.

변속 케이블

시프트 포크가 싱크로 나이저 슬리브로 이동하여. 변속하고자 하는 기어가 주축과 맞물리게 된다

원격 조작식(remote control method)

실렉터 케이블

변속레버

변속 케이블

변속 조작기구

(45)

긴 구동축과 유니버셜 조인트, 슬립 조인트로 구성되어 있으며,

축의 각도와 거리 를 조절하여 한 축에서 다른 축으로 토크를 전달한다.

전 엔진 후륜 구동 (FㆍR 형)

구동축

유니버설 조인트 슬립조인트 변속기

차동기

차축

구동 라인 (drive line)

(46)

자동차에는 엔진과 트랜스 액슬의 조합이 가로로 설치 되어있다.

짧은 구동 축(하프 샤프트)가 앞 바퀴를 연결한다.

전엔진 전륜구동 (FㆍF형)

트랜 스액슬

구동축

(하프샤프트)

등속조인트 등속조인트

스핀들

구동 라인 (drive line)

(47)

구동축의 작동

O 엔진과 변속기는 차체나 프레임에 설치되어 있어 움직일 수 없으나 후 차축은 위 아래로 움직여 자동차가 정상적으로 주행할 때 구동 라인의 각도와 길이가 변한다.

O 구동 라인에는 슬립 조인트와 유니버설 조인트가 있어 각도와 길이를 변화시킬 수 있다.

구동축의 각도를 변화 시킨다 구동라인의 길이를 변화시킨다 유니버설 조인트

슬립 조인트

변속기 구동축

차축과 바퀴 길이의 감소

각도의 증가

축과 조인트

(48)

조인트의 종류

카던 (cardan) 유니버설 조인트 (universal joint)

O 유니버설 조인트는 각도가 변하며 회전하는 두 축의 구동 토크를 전달한다.

O 한 요크는 구동 축에, 다른 요크는 피동 축에 연결되어, 4개의 팔이 있는 스파이더는 요크 안쪽의 니들 베어링과 결합되어 있다.

요크(yoke)

스파이더 (spider) 구동축

피동축 요크(yoke)

스파이더 축 요크 부싱

(49)

O 입력축이 일정한 각속도로 회전하면 출력축의 각속도는 입력축의 회전각의 함수로 변화 O 일정한 입력축 회전각속도에 대해서 출력축 회전각속도 1회전 사이에 최대 및 최소의

변동을 반복한다 .

각도 변화에 대한 회전수 변화

카던 유니버설 조인트

(50)

슬립 조인트 (slip joint)

축의 바깥 스플라인과 중공 축의 안쪽 스플라인으로 구성되어 있어, 조인트가 연결되면 스플라인이 앞 뒤로 움직이면서 구동 축의 길이를 변화 시키며 축이 회전한다

바깥 스플라인

안쪽 스플라인

요크

스파이더

구동축

(51)

등속 조인트 (constant velocity joint)

완전한 등속성을 가지는 유니버설 조인트 를 얻기 위해서는 토크를 전달하는 전달점 이 항상 입출력 양 축이 이루는 각 θ의 2등 분선상에 오면 된다

Weiss - Bendix 형 등속조인트

토크 전달용으로 강구4개를 사용하고 위치 결정용으로 중심에 강구1개 사용하며, 토크 전달용의 볼은 안내 홈에 의해 항상 그 중심 이 축의 교차각이 2등분선상에 오도록 유지 하도록 한 것이다

입력축

출력축

등속 조건

축각

(52)

전륜 구동차축과 같이 30˚ ~ 35˚ 나 되는 축각을 필요로 하는 경우에 등속 조인트를 사 용

슬라이딩 조인트이며 바퀴가 위아래로 움직일 때 효과적으로 각 축의 길이를 변화시킨다.

바깥의 CV 조인트 고정되어 구동 각의 변화를 가능하게 한다.

안쪽의 CV 조인트

하프 샤프트

하프 샤프트의 표준 높이

하프 샤프트의 각도와 길이의 변화 바깥 CV

조인트

안쪽 CV 조인트

등속 조인트 (constant velocity joint)

(53)

조인트의 구조

쉐파(rzeppa) 등속 조인트

O 이 조인트는 40도의 각도에서도 등속도로 축을 회전시킨다.

O 구조는 안쪽과 바깥 레이스 사이에서 도는 6개의 강철 볼이 있고, 케이지는 이 볼들을 제 위치에 자리잡게 해 준다.

O 토크는 안쪽 레이스에서 볼로, 볼에서 바깥 레이스로 전달된다.

구동축 피동축 안쪽 케이지

레이스

바깥쪽 레이스 볼

볼(ball)

안쪽레이스 (inner race)

케이지 (cage)

바깥쪽 레이스 (outer Race)

스핀들 (spindle)

등속 조인트 (constant velocity joint)

(54)

더블 오프셋(double offset)등속 조인트

구조는 안쪽과 바깥 레이스 사이에서 도는 6개의 강철 볼이 있고, 케이지 는 이 볼들을 제 위치에 자리잡게 해주며.바깥 레이스와 홈은 길다.

차축이 위 아래로 움직일 때, 볼과 안쪽 레이스는 그루브 안에서 앞 뒤로 움직이며 하프 샤프트의 유효 길이를 변화시킨다.

바깥쪽 레이스

구동축

볼 케이지

스플라인 그루브

볼 리테이너

등속 조인트 (constant velocity joint)

(55)

플랜징 트리포드(plunging tripoid)등속 조인트

O 세 개의 볼이 있어서 스파이더의 트러니언에 세 개의 세 볼이 니들베어링 으로 연결된다.

O 하우징에는 볼이 앞뒤로 움직이게 하는 세 개의 홈이 있다.

O 토크는 하우징에서 볼과 스파이더를 통하여 하프샤프트로 전달된다.

O 차축이 상하로 움직이면 볼들은 홈 안에서 앞뒤로 움직여 하프 샤프트의 길이를 변화시킨다.

구동축 피동축 스파이더

볼 트러니언

니들베어링

하우징

그루브

피동축

등속 조인트 (constant velocity joint)

(56)

차동기(Differential)의 필요성

차동기는 감속기어에 의해 증가된 토크를 좌우 구동축에 전달하는 기어이며 선회 시에 노면의 저항에 의하여 좌우 회전 속도를 다르게 하여 원활하게 선회할 수 있게 한다.

후륜 구동 차동장치의 작동

자동차가 오른쪽으로 90도로 방향을 전환할 때

안쪽 바퀴는 반경 6.1m인 거리인 9.5m을 가게 되고

바깥쪽 바퀴는반경 7.5m인 거리 12m를 가게 된다.

차동 기어는 두 바퀴가 다른 거리를 움직이게 해준다.

차동 장치(Differential)

(57)

차동 장치의 구조

피니언 기어 링

기어

사이드 기어

피니언 기어 구동축

(drive shaft)

차축 (axle shaft)

종 감속기어 차동기

차축 (axle

shaft)

구동축

(drive shaft) 링 기어(ring

gear)

사이드 기어 (side gear) 피니언 기어

(pinion gear)

(58)

차동기에서 동력 전달 방향이 직각으로 바뀌어 좌우의 구동축에 전달된다.

종 감속기어는 프로펠러 축에서 전해진 동력을 감속하여 토크를 최종적으로 증가하는 기어이다.

링 기어와 구동 피니언기어로 구성되어 있고 링 기어는 차동 케이스 에 .고정되어 있다.

종 감속기어(final drive gear)와 차동기의 작동

차동기 캐이스,차동 사이드 기어와 차동 피니언 기어로 구성되어 있다.

종 감속기어

차동기

링 기어

구동 피니언 기어

차동 사이드 기어

차동 피니언 기어 차동기 캐이스

차동 장치(Differential)

(59)

링 기어 (ring gear)

구동 피니언 기어 (drive pinion,)

차동사이드 기어

차동 피니언 기어 차동기 캐이스

차동 기어

사이드 기어 차축

차동기어축

차동 장치(Differential)의 구조

(60)

차동기에 의한 선회

자동차가 직선 주행을 하면

양 바퀴가 같은 마찰저항을 갖는다.

링 기어의 회전에 의해 차동기 케이스 내의 차동 피니언 기어는 작동하지 않는다.

링기어, 차동 기어 케이스, 차동 피니언 기어와 사이드 기어 모두가 한 개의 부품처럼 회전한다.

양쪽 사이드 기어의 회전 수 는 같고 양측 바퀴의 회전수도 동일하다.

(61)

자동차가 곡선 주행을 하면

회전 시 안쪽 바퀴의 저항은 커지고 바깥 바퀴보다 짧은 거리를 가게 된다.

피니언 기어는 피니언 축을 회전시켜서 안쪽 바퀴의 사이드 기어에 느린 속도로

돌게 만든다.

바깥 바퀴의 회전은 감소하고

그런 만큼 오른쪽 바퀴의 회전은 증가하여 차동 작용이 행해지게 된다.

차동기에 의한 선회

(62)

슬립 제한 차동장치의 케이스 내부에는 클러치가 있다.

바퀴가 헛돌게 되면 클러치의 작용에 의해 마찰 토크를 발생하여 차동 기어의 작동을 제한하고 양쪽 차축이 같은 속도로 돌게 한다.

슬립 제한 차동장치

한 쪽 바퀴만 슬립하여 회전하고 다른 쪽 바퀴는 전혀 회전하지 않아 빠져 나오지 못한다

한쪽 바퀴가 진흙탕 속에 빠지면 ?

방법은?

다판 클러치 차동

사이드기어

차동

피니언기어

차동기 스프링 케이스

(63)

차동기 케이스 (differential Case)

다판 클러치 (multiple disk Clutch)

스프링 (preload Spring)

차동

피니언기어 (differential

pinion gear) 차동

사이드기어 (differential

side gear)

피니언 기어축 (pinion Shaft)

링 기어 (ring gear)

슬립 제한 차동장치의 구조

(64)

O 다판 클러치는 마찰판과 강철판이 교대로 붙어서 만들어진다.

O 마찰판은 사이드기어와 스플라인으로 연결되어 함께 회전한다.

O 두 사이드 기어의 사이에 스프링이 사이드 기어를 밖으로 밀어 케이스와 사이드 기어가 물림 O 클러치가 연결되면 양쪽 판이 힘을 받고 케이스가 사이드 기어와 물려서 토크를 액슬 축과 바퀴

에 전달한다.

다판 클러치 차동기 케이스 구동

피니언 기어 차동

피니언 기어

차동

사이드기어 차축