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자동차 4륜구동 A four wheel drive car

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작성자 월하 작성일17-11-01 11:37 조회1,940회 댓글0건

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4 WD의 장점


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4개 타이어를 모두 구동시켜주는 자동차를 4WD(4륜구동)라고 부른다.

이전의 4WD는 건설기계에 사용되는 것과 같은 타이어를 사용했으며, 특별히 지상고가 높기 때문에 험한도로에서의 주행성능은 2WD와 비교할 때 대단히 좋아 승차감과 고속성능면에서 운전자에게 강한 만족감을 주었었다.
그런데 최근 이 메카니즘이 급격히 일반승용차까지 보급되기 시작한 것은 엔진의 고출력화와 자동차를 레저용으로 사용하는 소비자가 증가하고 있기 때문이다.

엔진동력을 마지막으로 지면에 전달하는 부품이 타이어이지만, 타이어가 지면에 접촉하는 면적은 사방 10~20cm정도이기 때문에 2WD의 경우는 이 면적의 2배에 지나지 않는다.
웬만한 고출력엔진을 탑재한 자동차에서도 타이어는 미끄러져 WHEEL SPIN을 일으키며, 따라서 자동차는 진행에 방해를 받는다.

4WD에서는 이와같이 엔진동력을 지면에 전달하는 타이어를 2WD보다 약 2배로 넓혀주므로써 1개의 타이어가 받는 구동력을 줄여, 타이어가 헛도는 현상을 감소시켜 준다.
또한 같은 원리로 엔진브레이크도 4륜 동시에 작동하기 때문에 강력하며 안정된 감속이 가능하게 된다.

 

PART TINE과 FULL TIME
현재는 4WD차는 기본적으로 2개의 시스템으로부터 발전되었다.

그 하나는 FR차를 4WD화 시킨것으로 OFF-ROAD지향차에 많이 적용되고 있으며, 2WD와 4WD를 필요에 따라 선택할 수 있는 PART TIME방식도 이 타입의 차에는 여전히 많이 남아있다.

또 하나는 FF차를 4WD화 시킨것으로 초근 급격히 증가하는 승용차 타입의 4WD는 기본적인 구조가 FF타입인 경우가 많으므로 이타입이 거의 대부분이다.

또한 승용차 타입의 4WD는 항상 4륜구동이 되는 FULL TIME방식이 일반적이다.
나중에 설명될 비스코스커플링이 적용된 FULL TIME화가 급속히 이루어지고 있다.

 

트렌스퍼
FR차의 경우 동력을 전륜으로, FF차의 경우 후륜으로 나누어주는 장치를 트랜스퍼(TRANSFER)라고 부르며, 보통 트랜스미션의 바로 뒤에 부착되어 있다.

FULL TIME방식의 경우는 주로 전후륜에 동력을 전달하는 분기점으로서의 기능 밖에 없지만, PART TIME방식의 경우는 2륜구동고 4륜구동의 선택기능과 트랜스미션으로 감속시키는 특히 감속을 많이시켜 큰 토르크를 발생시켜주는 기능도 가지고 있다.

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센타 디프렌샬
상시 4륜구동방식(FULL TIME 4WD)은 현재 승용차용 4WD의 주류가 되었지만 PART TIME 방식과 비교하면 어떤 점이 우수할까?

이것은 자동차가 회전할 때 4개의 타이어가 그리는 궤적으로 디프렌샬을 설명할 때에도 언급되었었다.
그런데 디프렌샬에서는 좌우 2바퀴의 회전차이를 적절히 조절할 수 있다고 하였지만 4륜구동의 경우는 전후륜 동시에 구동되기 때문에 전륜과 후륜의 구르는 거리에서 차이가 발생한다.
PART TIME방식의 4WD에서의 4륜구동시 앞축과 뒷축에 모두 같은 회전수가 전달되기 때문에 회전시 각 타이어의 회전수 차이는 타이어가 미끄러지면서 조절이 되고 있다.
그런데 타이어의 접지상태가 보다 나은 건조한 아스팔트등에서는 계획대로 타이어가 미끄러져 회전을 방해하는 경우도 가능하다.
이것을 브레이킹현상이라 부르며 차체에 탁탁거리는 진동이 발생하며, 타이어의 편마모의 원인이 된다.

FULL TIME 4WD에서는 전축과 후축사이에 제3의 디프렌샬(센타 디프렌샬)을 설계하여 이 현상을 억제하며, 2WD차와 비교하여 위화감이 적어지도록 하였다.
또한 센타 디프렌샬로서는 2WD차와 동일한 기어를 사용한 베벨기어방식과 점성클러치를 이용한 비스코스 커플링 방식이 주류를 이루고 있다.

비스코스커플링이라는 것은?
베벨기어 방식의 센타 디프렌샬은 2WD용 디프렌샬을 횡방향으로 하여 전축과 후척에 대해 차종작용을 하는 반면, 비스코스 커플링은 그 방법이 꽤 다르다.

비스코스 커플링의 내부는 아래 그림과 같이 되어 있어 입력축과 출력축에 각가 몇개의 브레이드가 부착되어 있다.
이 브레이드는 입력쪽과 출력쪽에서 기계직으로 접속기능을 하는것으로 그 사이에 실리콘 오일이 보충되어 있다.

 

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실리콘 오일의 특징은 온도에 따른 점도 변화가 적으며, 온도가 상승하면 체적이 증가한다.
2개의 철판 사이에 오일을 삽입한 후 윗쪽의 철판을 서서히 당기면 철판이 움직이지만, 빨리 당기면 상당한 저항이 붙어 간단히 움직이지 않는다.
이것은 오일에 선단저항이 발생하기 때문이며, 비스코스커플링은 이 실리콘 오일의 선단저항을 이용하고 있다.

 

비스코방식의 센타 디프렌샬
아래 그림과 같이 비스코스 커플링을 센타 디프렌샬로 사용하고 있는 경우 이장치는 전축과 후측의 중가에 부착되어 있다.
예를들면 FF가 기본인 4WD에서 전륜과 후륜이 같은 회전을 하고 있는 경우 후륜에는 거의 구동력이 전달되지 않는다.
그래서 회전시, 등판시 또는 노면차이에 의해 전후륜에 회전차이가 발생하면 그 회전차이의 크고, 작음에 따라 비스코스커플링안의 입력쪽 블레이드와 출력쪽 블레이드사이의 실리콘 오일에 선단저항이 발생하며, 전륜측에서 후륜측으로 구동토르크가 전달되어 4WD화 한다.

이 후륜축으로의 토르크 전달은 연속적으로 변화하며, 전후륜의 회전차이가 큰 만큼 또한 커플링 내부의 온도가 높은 만큼 직결상태와 유사하게 된다.
따라서 비스코스커플링을 장착한 4WD차에서는 타이어의 공기압관리에 주의하지 않으면 직진시에도 비스코스커플링이 토르크를 전달하여 발열할 경우가 생길수도 있다.

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