자동차 동력전달 및 구동시스템-5

3.4 구동력 및 차동 시스템

1. 구동력 : 변속기의 동력을 바퀴로 전달하기 위한 전동축으로 슬립 조인트, 유니버설 조인트 및 추진축으로 구성되어 있다.

1) 슬립 조인트 : 주행 중 자체와 구동부분과의 위치변화에 따라 차축의 길이가 변화하는 데 대해 융통성을 주기 위한 축이음으로 변속기의 출력축과 추진축의 유니버셜 조인트 사이에 설치되어 있다.

2) 유니버셜 조인트 : 주행중 차체와 차축의 각도가 변화하는데 대해 융통성을 주기 위한 축이음(자재 이음)으로 변속 조인트와 등속 조인트가 있다. 변속 조인트는 훅형(십자형)이 많이 사용되고 있고, 등속 조인트로서 FF 식 자동차에서는 버필드형이 많이 사용한다.

- 십자 이음 : 2개의 요크와 십자축을 연결한 것으로 구조가 간단하므로 FR 식 자동차에 많이 사용된다. 이것은 회전 각속도가 변화하는 결점이 있으므로 2개의 십자 이음을 1조로 사용한다.

- 등속 조인트 : 일반적으로 앞바퀴 구동 자동차나 전륜구동 자동차에서 종감속 장치에 연결된 구동 차축에 설치되어 바퀴에 동력 전달용으로 사용되며, 주행 중 차체와 차축의 각도가 변화해도 회전 각속도가 변화되지 않는다. 등속 조인트의 종류에는 트랙터형, 이중 십자형, 벤딕스 형, 제파 형, 버필드형 등이 있다.

3) 추진축

 추친축은 후륜구동 자동차의 변속기와 종감속 장치의 구동 피니언 사이에 설치되며, 변속의 출력을 구동 피니언에 전달한다. 추진축은 계속적으로 변동하는 기관의 회전력을 받으며, 고속으로 회전하기 때문에 이에 견디도록 속이 빈 강관으로 되어 있다. 회전할 때 평형으로 유지하기 위한 평형추를 갖추고 있으며, 양쪽 끝은 자재 이음의 요크가 용접되어 있다.

2. 차동장치 : 

 자동차가 선회할 때는 회전 중심의 바깥쪽 바퀴와 안쪽 바퀴의 회전수가 달라지고, 요철도로를 주행할 때에도 양쪽 바퀴의 회전수가 달라진다. 이때 어느 한쪽의 바퀴가 미끄러지지 않고 원활히 회전할 수 있도록 바퀴의 회전 속도를 자동으로 조절해 주는 장치가 차동장치이다. 또한 회전력의 증대를 위하여 최종적인 감속을 하는 최종 감속 기어가 설치되어 있다.

 차동기어는 일반적으로 평 베벨기어를 사용하며, 2개 또는 4개의 차동 피니언 기어와 이와 물리는 사이드 기어가 있어서 구동력은 피니언 기어에서 사이드 기어로 전달되지만 피니언 기어가 자전하게 되면 차동 작용을 하게 된다.

1) 차동장치의 원리

 차동장치의 원리는 래크 2개에 같은 무게의 추를 올려놓은 핸들을 들어 올리면 양쪽 피니언에 작용하는 무게가 같으므로 피니언은 회전하지 않고, 양쪽 래크가 물린 채로 함께 들어올려진다. 래크 한쪽의 무게를 1/2로 하여 핸들을 들어올리면 래크회전하므로 가벼운 쪽 래크가 3/2만큼 많이 올라간다. 래크 한쪽의 추를 제거하고 핸들을 들어올리면 래크 한쪽은 움직이지 않고 피니언은 래크 다른 쪽 위를 회전하면서 원래 래크만 두 배만큼 올라간다. 이 원리를 이용한 것이 차동장치이다. 

2) 차동 제한 장치

 차동장치는 자동차가 커브를 돌 때 필요한 장치이지만 주행 중 한쪽 바퀴가 진흙탕 등에 빠진 경우에는 한쪽 바퀴는 노면의 저항을 받고 진흙탕에 빠진 바퀴는 저항을 받지 않으므로 바퀴가 헛돌아 자동차는 주행할 수 없게 된다. 이와 같은 경우에 차동장치의 작용을 멈추게 하기 위하여 차동 고정 장치나 차동 제한 장치를 사용한다. 

 차동 제한 장치는 일반적으로 마찰 클러치를 사용하여 차동 작용을 자동으로 제한하는 파워 로크식이 많이 사용된다. 이 방식은 2조의 클러치를 설치하여 클러치가 차동 케이스에 물리는 마찰판과 사이드 기어링에 물리는 마찰 디스크로 구성되어 있어서 차동 케이스의 회전력을 그 압착력에 따라서 사이드 기어링에 전달하여 차동 작용을 제한하는 구조로 되어 있다.