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자동차 기본 메커니즘 Automotive basic mechanism

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작성자 월하 작성일17-09-21 10:46 조회13,130회 댓글0건

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자동차의 Mechanism을 크게 분류하면 바디부분, 엔진부분, 샤시부분으로 구성되어 있지만, 각 Part   는 저마다 복잡하게 연결되어 있다.

  예를 들면 샤시부분에 속하는 파워스티어링, 에어서스펜션등은 엔진힘으로 작동되며, 윈도우와 도어는 바   디구성품이지만 밧데리에 의해 전기적으로 작동되어지며, 이 밧데리는 엔진이 회전함으로써 충전이 이루어진다.

 

     바디부분

일반적으로 자동차 외관 전체를 구성하는 부분으로서, 바디스타일의 좋고 나쁨이 그 자동차의 매출을 결정할 졍도로 중요한 부분이다.

메카니즘적으로 살펴보면 다음과 같은 특징을 가지고 있다.

1. 엔진룸, 승객실, 트렁크룸등을 구성한다.
2. 자동차 전체의 골조(Frame)이다. (그러나 프레임이 별도로 설계된 차종도 있다.)
3. 전기장치배선의 접점이 된다.
4. 충돌사고등의 경우 적당히 변형하여 충격을 흡수함으로써 승객을 보호한다.
이러한 것이 그 차의 이미지를 결정하는 중요한 요소이다. 또한 근내에는 주행성능과 연비향상을 위해 공기저항을 어떻게하든지 줄여나가는 것이 중요한 과제가 되어가고 있다.
즉, 카다로그와 잡지에 나오는 Wedge style과 Slant Nose란 형태는 공기저항과의 싸움으로부터 생겨난 디자인을 일컫는다.
재질도 철이 아닌 경량화를 고려한 Plastic, Aluminum, FRP등 여러가지 신소재가 사용되고 있다.

 

      엔진부분

자동차의 동력원이 되는 부분이다.
엔진, 촉매, 머플러등이 엔진그룹 속에 포함된다.
부속장치로서는 라디에타, 연료탱크 등도 포함된다.

 

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위그림의 FF방식은 최근 승용차(특히 중,소형차에서는)의 주류로서 차체에 대해 횡방향으로 엔진을 장착하며 전륜을 구동시킨다.
반면 FR방식은 2000cc급 이상의 승용차에 많이 적용하는 방식으로 엔진을 종방향으로 장착하여 프로펠라샤프트를 통해 후륜을 구동시킨다.

자동차용 엔진으로서는 피스톤의 상하운동을 회전운동으로 변환시켜 동력을 끌어내는 왕복운동형 엔진과 삼각형의 로타를 회전시켜 직접구동력을 방생시키는 로타리 엔진이 있다.
현재는 왕복운동형 엔진이 주류로서, 그중에서도 밸브기구를 지닌 4사이클 엔진이 일반적이다.

 

 

    샤시부분

엔진, 바디를 제외한 나머지 부분으로서 많은 기능이 주어진 부분이다.
이것을 기능별로 분류하면 다음과 같다.


동력전달장치 (POWER TRAIN)

아래 그림의 트랜스밋션, 프로펠라샤프트, 디프렌샬, 드라이브 샤프트 등을 일컫는다.
엔진의 힘을 유효하게 또한 확실하게 타이어에 전달한다.

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스티어링기구

아래그림에 표시된바와 같이 핸들을 포함한 타이어를 조향시켜 주는 장치를 말한다. 최근에는 후륜의 각도를 변화시킬 수 있는 4륜조향도 개발되었다.
 

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완충장치

아래그림과 같이 스프링과 쇽압쇼바 및 그것을 지지하는 부분으로 구성되어 있다.
노면으로부터의 충격을 흡수하며 차체의 안정을 유지시켜 준다.
 

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제동장치 (BRAKE)

일반적으로 오일압력을 이용한 유압식 FOOT BRAKE와 WIRE식 사이드브레이크로 나뉘어져 있다.

여러가지의 노면 상황에서도 확실한 제동이 가능하도록 고려되어야 한다.

이와같이 샤시부분은 서로 상이한 기능을 가진 부분등의 집합체로서 최근까지는 바디 및 엔진과 비교할때 다소 덜 중요시되고 있었지만 4WD(4륜구동)과 4WS(4륜 조향), ABS등의 신기구와 전자화도 진행되어 상당히 빠른 발전을 이루고 있다.

 

 

 

 

 

 

 

최고속도, 마력, 토르크와 같은 여러가지 수치가 있지만 성능을 비교하기에는 마력과 토르크 수치가 중요하다.

보통 마력은 "PS/RPM", 토르크는 "kg·m/RPM"으로 표시한다.
RPM은 1분당 엔진회전수를 표시하는 수치이기 때문에 마력이나 토르크 모두 특정엔진 회전수일때 발휘하는 최고치가 카다로그 수치가 된다.

 


토르크

자동차가 전후로 움직이는 힘(구동력)을 노면에 전달하는 부품은 말할것도 없이 타이어이다.
엔진은 타이어를 회전시키는 힘을 발생시키는데, 이때 "회전하는 힘"을 토르크라고도 부른다.

아래의 그림을 살표보자.
스패너를 사용하여 볼트를 체결할 때 손은 볼트중심에서 일정길이(L)만큼 떨어져서 일정힘(F)을 주고 있다.
이 경우 볼트를 강하게 체결하기 위해서는 더욱 긴 스패너를 사용하든지 보다 더 큰 힘을 작용시키면 된다.
토르크를 알기위해서는 이와같은 L(길이)과 F(힘)의 관계를 머리속에 기억하지 않으면 안된다.

앞에서 토르크의 단위를 "kg·m"라고 말한것은 지금 이야기한 F(손의힘)이 "kg"을 뜻하며, L(스패너의 길이)이 "m"을 뜻하는 것으로 이 2가지를 합한 것이 토르크수치가 된다.
 

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엔진의 축코르크
 

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그러면 엔진이 실제로 발생시키는 축 토르크는 어느정도인지를 알아보자.

옆의 그림은 엔진의 간략도인데 실제 엔진에도 위그림의 볼트와 스페너 및 손에 해당하는 부분이 있다.
그림의 크랭크샤프트가 볼트, 크랭크암이 스페너에 해당되며, 혼합기의 연소압력이 피스톤을 통해 커넥팅로드에 전달되는데 이 힘이 손의 힘에 해당된다.
여기서 스페너의 경우와 같이 생각해보면, 엔진의 축토르크를 크게하기 위해서는 연소압력을 키워 F를 강력하게 하던가, 크랭크암(L)을 길게하면 된다.

따라서 실제로는 다음과 같은 방법이 고려되고 있다.
첫째, 한 실린더당 배기량과 압축비를 올리던지, 터보등을 장착하여 연소압력을 크게한다.
둘째, 엔진을 롱 스트로크로 하여, 크랭크암을 길게한다.

그런데 첫번째를 적용하려면 엔진을 크게해야 하며, 또한 각부의 강도를 올리지 않으면 않된다.
반면, 두번재를 적용하려면 피스톤이 1왕복하는데 소요되는 시간이 쇼트 스트로크 엔진보다 길어지므로 그다지 고속회전이 아닌 엔진에 적합하다.

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