[자동차] 1-4. 파워트레인과 구성_추진축 및 종감속장치

[파워트레인의 구성]

 

 - 엔진(Engine)
 - 클러치(Clutch)
 - 변속기(Transmission)
 - 추진 축(Propeller Shaft)
 - 종감속장치(Final Reduction Gear)
 - 차동 기어(Differential Gear)
 - 액슬 축(Axle Shaft)

 

  이번엔 추진축과 종감속장치에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

 

1. 추진축(Propeller Shaft)

  추진축은 구동방식이 FR방식 또는 4WD 자동차에서 차량 앞쪽에 위치한 엔진과 변속기로부터 동력을 뒷바퀴에 전달하기 위해 사용합니다. 변속기와 차축에 연결되어 동력을 전달하는 부품이죠.

 

  이 추진축은 동력을 전달하는 중요한 역할을 합니다. 그러나 자동차는 언제나 평지만을 운행하는 것이 아니라 노면 위의 요철이나 경사로 등을 지나며 진동운동을 하게됩니다. 이 때문에 차량의 앞과 뒤의 높이차가 생기게 되죠. 그렇다면 단순히 결합되어 동작하게되면 제대로 동력을 전달할 수가 없습니다. 따라서 이 높이차를 보정하기 위해 추진축에는 유니버셜 조인트와 슬립 조인트라는 것을 사용하고 있습니다.

 

  유니버셜 조인트는 이 높이차이만큼 각도를 조정해주고, 조정된 각도만큼 변화한 길이를 보정하기 위해 슬립 조인트가 길이를 조정하여 동력을 원활하게 전달하게 됩니다.

 

 

 

2. 종감속장치(Fianl Reduction Gear)

  종감속장치, 종감속기어라 불리는 이 부품은 추진축으로부터 전달되는 동력을 차축의 회전방향에 맞게 직각이나 그에 가까운 각도로 바꾸어 차축에 전달하며 회전력(토크)의 증대를 위해 최종적인 감속을 하는 부품입니다. 그리고 이때 감속되는 비율을 종감속비라고 합니다.   

 

  종감속비가 클수록 가속에서는 유리하지만 최고속이 떨어지고 장거리 항속 연비가 하락한다고 합니다. 반대로 종감속비가 작으면 최고속과 장거리 항속 연비는 증가하지만 가속력이 떨어지게 됩니다. 그래서 차량의 특성과 운전자 성향에 맞게 기어비가 결정됩니다.

 

  이 종감속장치가 쓰이는 이유는 크게 위의 두가지가 있는데 기껏 잘 나온 동력을 왜 감속을 시켜서 사용하는지 의문이 생길 수 있습니다. 그 이유는 변속기에서 나오는 동력은 속도는 빠르지만 차량을 운행시키기 위한 구동력은 부족하다고 합니다. 따라서 적절한 기어비로 속도를 낮추게 되면 회전력(토크)가 커져 원하는 구동력을 만들어 내는 것입니다.

 

  종감속기어는 베벨 기어, 스파이럴 베벨 기어, 하이포이드 기어, 웜 기어 등이 적용되고 현재는 스파이럴 베벨 기어와 하이포이드 기어가 일반적으로 사용된다고 합니다.

 

 

  - 스파이럴 베벨 기어(Spiral Bevel Gear)

  이런 형태로 나선형의 기어 이빨을 가지는 것이 특징입니다. 이렇게 기어 이가 비틀려있어서 기어 간의 물리는 힘이 크고 기어의 회전이 원활하며 마모와 진동, 소음이 적다고 합니다. 그리고 작은 기어인 피니언기어가 추진축에 연결되어 동력을 전달하고 큰 기어인 링기어가 바퀴로 동력을 전달하기 위한 차동기어와 연결되어 있습니다. 그리고 구동피니언 기어와 링 기어의 중심축이 서로 직교하고 있습니다.

 

 

 

  - 하이포이드 기어(Hypoid Gear)

  하이포이드 기어는 위 그림과 같이 피니언 기어와 링 기어의 중심 축이 살짝 어긋나 있는 기어입니다. 링 기어 중심과 구동 피니언 중심이 어긋난 것을 편심량(Offset 값)이라 합니다. 

 

  추진축이 낮아지기 때문에 차체의 바닥이 낮아서 차량 내부 공간을 조금 더 효율적으로 사용할 수 있고, 차체 중심 또한 낮아지기 때문에 전체적인 안정성이 증가하게 됩니다. 그리고 스파이럴 베벨 기어와 비교해 감속비가 같고 링 기어의 크기가 같은 경우에 구동 피니언을 크게 할 수 있기 때문에 강도가 증가한다고 합니다.

 

  물림률도 커서 전달효율이 좋지만 톱니의 폭 방향으로 미끄럼 접촉을 하기 때문에 윤활을 위한 전용의 오일을 사용해야 한다고 합니다.

 

 

  그럼 다음에 이어서 차동기어와 액슬 축에 대해 살펴보도록 하겠습니다.