[자동차] 1-5. 파워트레인과 구성_차동 기어 및 액슬 축

[파워트레인의 구성]

 

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

 

  파워트레인 구성의 마지막 차동 기어와 액슬 축입니다. 각각이 어떤 기능을 하는 부품인지 한번 살펴보도록 하겠습니다.

 

 

1. 차동 기어(Differential Gear)

  차동 기어는 자동차에 관심이 있으신 분들이라면 한번쯤은 들어보셨을 겁니다. 엔진과 변속기에서 추진축을 지나 종감속기어로 전달된 구동력을 좌우 바퀴에 나눠 분배해 필요에 따라 좌우의 회전을 다르게 만드는 장치입니다. 이렇게 좌우의 회전을 다르게 할 필요가 있는 것은 바로 안전한 회전을 하기 위해서입니다.

 

  자동차가 회전할 때는 양 바퀴의 회전 반지름이 다릅니다. 회전 방향의 안쪽에 있는 바퀴는 바깥 쪽 바퀴보다 회전 반경의 반지름이 작게 됩니다. 아래의 그림을 살펴보겠습니다.

 

  이렇게 진행방향을 볼 때 양쪽 바퀴의 회전반경이 다르므로 안쪽 바퀴의 회전수가 바깥쪽 바퀴보다 작아야 정상적으로 회전할 수 있습니다. 만약 차동 기어가 없다면 두 바퀴가 모두 같은 회전수로 회전하게 되어 언더스티어가 발생하거나 양쪽바퀴 모두 슬립하는 현상이 발생할 수 있습니다.

 

  따라서 이를 방지하기 위해 구동력이 이어지는 기어 상하에 기어를 추가하여 자연스럽게 양 바퀴의 회전을 다르게 만드는 것입니다. 아래의 영상을 보면 이해에 도움이 될 것입니다.

 

  [차동기어의 원리 - https://youtu.be/K4JhruinbWc]

 

  원활한 회전을 위해 꼭 필요하지만 양 바퀴의 회전이 달라지는 것 때문에 몇 가지 단점을 갖고 있기도 합니다. 양 바퀴의 마찰력 차이가 극단적일 경우엔 운행이 불가능 할 수도 있다는 점이죠. 경험이 있는 분들도 계실 것 같은데 한쪽 바퀴만 눈길이나 웅덩이, 빙판 등에 빠져 차가 앞으로 가지 못하는 상황이 벌어질 수 있습니다. 멀쩡한 땅에 붙어있는 바퀴는 빙판에 걸쳐있는 바퀴에 비해 마찰력이 크기 때문에 동력이 전달되지 않고 마찰이 적은쪽 바퀴만 헛돌게 되는 것이죠.

 

  그래서 이를 보완하기 위한 몇 가지 장치가 있는데, 먼저 트랙션 컨트롤 시스템이 있습니다. 강제로 마찰력이 작은 쪽의 바퀴에 브레이크를 걸어 마찰력을 만들어 반대쪽 바퀴에도 구동력이 전달 될 수 있도록 하는 장치입니다.

 

  그리고 차동 제한 장치(Limited Slip Differential, LSD)가 있습니다. 양쪽의 바퀴의 회전수가 일정 수준 이상으로 차이가 나면 회전수가 적은 쪽으로 구동력의 일부를 보내서 양 쪽 바퀴의 회전수 차이를 일정 수준 이하로 제한하는 장치입니다. 

 

  또 차동 잠금 장치(Locking Differential, LD)가 있습니다. 차동 기어를 잠궈 양쪽 바퀴가 똑같은 회전수로 회전할 수 있도록 하는 장치입니다. 이 장치가 탑재된 차량은 한쪽 면만 접지가 확실하다면 웬만한 험로를 탈출할 수 있다고 합니다.

 

 

 

2. 액슬 축(Axle Shaft)

  이제 각종 부품들을 통해 전달된 구동력이 바퀴로 전달되야 하는데, 종감속장치에서 바퀴로 구동력을 전달하는 부품이 바로 이 액슬 축입니다. 간단하게 직접 바퀴에 구동력을 전달해주는 장치입니다.

 

 

  이렇게 해서 파워트레인과 그 구성에 대해 쭉 한번 살펴보았습니다. 내용에 부족한 점이 많으니 혹시 관련 업계에 종사하시거나 전공하신 분들께서 보시고 문제가 있는 내용이 있다면 댓글로 남겨주시면 감사하겠습니다.