자동차공학)동력전달장치 추진 축 (FR 차량)

FR 자동차는 엔진이 앞쪽에 있고 뒷바퀴를 구동하는 방식이므로 엔진의 동력을 추진 축에 의해 뒷바퀴로 전달하고 있으나, FF 자동차는 구동바퀴가 앞바퀴이고 엔진의 동력을 트랜스액슬을 거쳐 등속조인트에 의해 직접 앞바퀴로 전달하므로 추진 축이 없다. FR자동차에 있는 추진 축에 대하여 알아보자.

추진축은 FR 차량의 변속기에서 차동장치까지 동력을 전달하는 긴 회전 축이다. 따라서 무겁고 강한 비틀림을 받으면서 고속으로 회전하기 때문에 이에 견디도록 속이 빈 강관을 사용하여 경량화하고 있다. 추진 축 양끝에는 각도 변화에 대응하기 위한 자재이음과 길이 변화에 대응하기 위한 슬립이음을 설치한다. 추진 축의 길이가 긴(장축) 자동차에서는 추진 축을 2개 또는 3개로 나누고 각 축의 뒷부분을 센터 베어링으로 프레임의 크로스 멤버에 지지하는 구조로 되어 있다. 대형 자동차용 추진 축은 비틀림 진동에 의한 소음이나 축의 파손을 방지하기 위하여 토션 댐퍼를 설치하고 있다.

 

1. 슬립이음

2. 자재이음

 

1. 슬립이음

슬립이음(slip joint)은 변속기 주축 뒤끝에 스플라인을 통하여 설치되며 뒤 차축의 상하운동에 의해 변속기와 종감속기어 사이의 길이 변화에 대응하기 위한 것이다.

 

2. 자재이음

자재이음(유니버셜 조인트, universal joint)은 추진축의 전, 후단에 설치되어 변속기와 종감속기어 사이의 구동각 변화에 대응하기 위한 것으로서 다음과 같은 종류가 있다.

 

- 십자형 자재이음

구조가 간단하고 큰 동력을 전달할 수 있어 후륜 구동형 자동차에 가장 많이 사용된다. 입력 축과 출력 축을 요크(yoke)와 2개의 십자 축(spider)을 직각으로 결합한 것으로 이것들은 니들 롤러 베어링(needle roller bearing)에 의해 연결되어 동력을 전달하며 훅조인트(hooks joint)라고도 한다. 십자형 자재이음은 변속기 주축이 1 회전하면 추진 축도 1 회전하지만 요크의 각속도는 변속기 주축이 등속도 회전하여도 추진 축이 90도마다 변동하여 진동을 일으킨다. 이 진동을 감소시키려면 전달 각도를 12~18도 이하로 하여야 하며 이를 위해 추진 축의 양끝에 십자형 자재이음을 설치하여 회전속도 변화를 상쇄시킨다.

 

- 플랙시블 자재이음(flexible joint)

 3갈래로 된 2개의 요크 사이에 휨이나 원심력에 견딜 수 있는 경질 고무, 가죽, 직물 등의 재질로 만든 커플링을 끼우고 볼트로 조인 것이다. 이것은 이들 탄성체의 유연성을 이용하여 다소간의 축교각을 허용하면서 토크를 전달한다. 습동 마찰 부분이 없어 윤활도 필요하지 않고 비틀림 진동도 흡수하지만 두 축의 중심을 맞추기 어렵고 진동이 쉽게 일어나며 외경에 비해 회전력(토크)과 전달효율이 낮은 것이 단점이다.

 

- 트러니언 자재이음(trunnion joint)

이 형식은 자재이음과 슬립이음의 기능을 모두 가지고 있다. 이것은 안쪽에 홈이 파여 있는 실린더형의 보디 속에 추진 축을 넣어 핀으로 연결하고 핀의 양끝에 니들 롤러 베어링을 매개로 볼을 조립한 구조로 되어 있다. 축 방향으로 움직일 수 있기 때문에 별도의 슬립이음이 필요 없으나 마찰이 많이 발생하여 전달효율이 낮은 단점이 있다.