자동차 동력전달 및 구동시스템-2

자동차 동력전달 및 구동시스템-2

3.3 전동 및 변속 시스템

1. 클러치 : 엔진의 회전력을 단속하는 장치로서 엔진과 변속기 사이에 설치되며, 마찰 클러치로는 스프링 압력식과 원심 식이 있고, 유체 클러치로는 유체 커플링과 토크 컨버터가 있다. 클러치의 필요성은 다음과 같다.

- 엔진 무부하 상태 / 기어 변속시 회전력 전달을 일시 차단 / 관성운전

1) 마찰 클러치

마찰력을 이용해서 회전력을 전다하는 것으로, 구조가 간단하고 보수와 점검이 용이하여 자동차용으로 많이 사용하고 있다. 마찰 클러치는 클러치 본체와 클러치를 조작하기 위한 조작 기구로 구성되어 있다. 마찰 클리치의 종류는 건식과 습식이 있으며, 마찰판의 수에 따라 단판식과 다판식이 있다.

자동차용으로 주로 사용하는 클러치는 건식인데, 마찰면이 건조한 상태로 접촉하여 회전력을 전달하도록 되어 있으며, 단판식은 접촉판이 한개로 구성되어 있다. 단판 클리치의 건식은 코일 스프링과 다이어프램 스프링식이 있다.

(1) 클러치의 구조

마찰 클러치의 기본적인 구성은 마찰판, 코일 스프링, 쿠션 스프링으로 구성되어 있는 클러치 판, 클러치 스프링에 의해 플라이 휠 쪽으로 밀려져 클러치 판을 플라이 휠에 압착시키는 압력판, 릴리이스 레버, 클러치 스프링, 릴리이스 베어링, 클러치 면(플라이휠), 클러치 축(변속기 입력 축)으로 되어 있다.

A. 마찰판

마찰판은 플라이 휠과 압력판 사이에 설치된다. 클러치 판 중심의 허브는 클러치 출의 스플라인에 끼워져 마찰력에 의하여 플라이 휠의 회전력을 변속기에 전달하는 일을 한다. 마찰면의 양쪽은 페이싱을 부착하여 마찰력을 증가시키게 되어 있으며, 쿠션판을 통해 클러치 판에 결합한다. 페이싱은 쿠션판에 의한 탄성으로 클러치가 연결될 때 원활하게 회전을 할 수 있으며, 클러치 판의 변형과 손상도 방지할 수 있다. 또한 클러치 판에는 여러 개의 코일 스프링 또는 고무 스프링으로 된 토션 스프링을 설치하여 플라이 휠로부터 급격한 회전이 전달될 때 충격을 완화시켜 클러치 판과 클러치 축의 손상을 방지한다.

B. 압력판

압력판은 클러치 스프링에 의해 클러치 판을 플라이 휠에 압착시키는 역할을 한다.

C. 클러치 스프링

클러치 스프링은 클러치 커버와 압력판 사이에 설치되어 압력판에 압력을 가하는 스프링으로 6~20개 정도의 코일 스프링이나 다이어프램 스프링이 사용된다. 다이어프램 스프링은 건식 단판 클러치에 주로 사용하는 것으로 다이어프 스프링 자신이 스프링의 역할과 릴리스 레버의 역할을 겸하고 있다.

릴리스 레버는 베이링으로 부터 힘을 전달받아 압력판을 작동시키는 역할을 한다.

(2) 클러치 조작 기구

클러치 조작기구는 클러치 페달의 조작력을 클러치 본체에 전달하는 것으로 릴리스 베어링, 릴리스 포크, 페달의 조작력을 릴리스 포크로 전달하는 기구 등으로 구성되어 있다. 조작 기구의 종류는 클러치 페달에서 와이어나 링크 또는 레버 등을 사용하여 릴리스 포크를 움직이는 기계식과 유압을 이용한 유압식이 있다.

A. 기계식 조작

기계식 조작기구는 링크나 와이어를 통하여 페달의 조작력을 릴리스 포크에 전달하는 것이며, 릴리스 포크는 클러치 하우징에 한끝을 고정하여 지레 작용에 의해 릴리스 베어링을 누르는 작용을 한다.

B. 유압식 조작

마스터 실린더와 릴리스 실린더 및 연결 파이프로 구성되어 있따. 클러치 페달을 밟으면 마스터 실린더의 피스톤이 오일을 압축하고 압축된 오일은 파이프를 통하여 릴리스 실린더로 공급되어 릴리스 실린더의 피스톤이 푸시로드를 밀고, 푸시로드는 릴리스 포크를 밀어 클러치의 연결을 차단한다.

C. 릴리스 베어링

릴리스 베어링은 고정된 릴리스 포크에 의해 회전하고 있는 릴리스 레버 또는 다이어프램을 누를 때 이들 상호 간의 마찰로 인한 마모를 방지하고 클러치의 조작 작용이 원활하도록 돕는 역할을 한다.

2) 유체 클러치

(1) 유체 커플링

유체 커플링은 기관의 회전력을 펌프에 의해서 유체의 운동에너지로 바꾸고 다시 터빈에 의해 회전력으로 바꾸어 변속기에 회전력을 전달하는 장치이다.

유체 클러치의 원리는 2대의 선풍기를 서로 마주 보게 놓고 한쪽 선풍기에만 전원을 넣어 회전시키면 공기의 흐름에 의해 전원을 넣지 않은 선풍기도 회전하는 현상을 이용한 것이다. 유체 커플링의 특징은 다음과 같다.

- 펌프와 터빈의 두개의 구성품으로 되어 있다. / 단순히 클러치 기능을 한다.

- 터빈에 충격력을 주어 동력을 전달하고 회전력을 변화시키지는 못한다. / 펌프 및 터빈의 날개가 직선형이다.

(2) 토크 컨버터

토크 컨버터는 유체 클러치의 개량형으로, 유체 클러치는 토크(회전력) 변환율이 1:1을 넘지 못하는데 비해 토크 컨버터는 2~3:1의 회전력을 변환할 수 있다. 구조는 유체 클러치에 프리 휠링 장치가 부착된 스테이터를 추가시키고 펌프와 터빈 날개가 나선형으로 만들어져 케이스 안에 들어 있고, 그 속에 작동유체인 오일이 가득 채워져 있다.

회전력 변환기의 원리는 바퀴의 바깥둘레에 많은 컵을 부착하고, 노즐을 통해 유체를 분사하면 바퀴는 회전하기 시작한다. 이때 회전력은 노즐의 분출력을 1회만 사용한 것이기 때문에 회전력이 커지지 않으나, 안내판을 부착하여 컵에 부딪히고 나온 유체의 방향을 바꾸어 다시 컵으로 되돌아가게 하면 유체가 컵에 부딪히는 횟수가 많아지고 회전력도 그만큼 커진다.

이와 같이 기관이 회전하여 펌프 임팰러를 회전시키면 그 안의 오일은 원심력에 의해 순환운동을 시작한다. 이때 오일은 펌피에서 터빈 쪽으로 분출되어 터빈에 회전력을 주면서 터빈 안쪽으로 들어가 스테이터로 유출된다. 스테이터에서 방향이 바뀌어 다시 펌프를 뒤에서 밀어주면 펌프의 회전을 돕는 결과가 되어 그만큼 터빈에 가해지는 힘이 커지고 터빈의 회전력도 커지게 된다.

터빈이 고속으로 회전하고 있을 때는 오일은 스테이터의 뒷면에 닿게 된다. 이때 스테이터의 안쪽에 설치된 1방향 클러치가 작용하기 시작하여 스테이터를 터빈과 같은 방향으로 회전시킴으로써 터빈과 스테이터는 일체가 되어 회전하게 된다. 이 점을 클러치 점이라 하며, 그 이상이 되면 토크 컨버터는 유체 커플링으로 작동하게 된다. 토크 컨버터의 특징은 다음과 같다.

- 펌프와 터빈, 스테이터의 세 개의 구성품으로 되어 있다.

- 클러치 기능과 회전력 변환기능을 한다.

- 펌프와 터빈 및 스텡터의 날개는 곡선형으로, 전달 회전력은 유체 클러치의 2~3배 정도 된다.

from http://buaa.tistory.com/12 by ccl(A) rewrite - 2021-12-29 12:27:24