자동차 클러치

*클러치의 구성요소 *디스크 :마찰 판이라고도 하며 디스크에는 마찰재가 강판으로 제작된 코어 플레이트의 양면에 특수 접착제에 의해 접착되어 있고, 코어 플레이트의 내 경에는 스플라인이 가공되어 있다. 디스크와 연결되는 클러치 허브에도 스플라인이 가공되어 있어 디스크로부터 토크를 전달, 유성기어장치 등에 동력을 전달한다.   

*클러치 플레이트: 외경에는 로그나 스플라인이 가공되어 있어 이를 통해 클러치 리테이너로부터 동력을 전달받도록 되어 있다. 클러치 플레이트는 디스크의 마찰 재와 늘 접촉을 하므로 표면 조도 및 평면도가 정밀하게 유지되어야 하며 클러치 작동 시 발생되는 열을 흡수할 수 있도록 충분한 두께를 가지고 있어야 한다.   *리 액션 플레이트: 맨 바깥쪽에 설치되어 스냅 링에 의해 피스톤으로부터 전달되는 하중을 균일하게 지지해 주는 역할을 한다.  

*압력 플레이트: 피스톤으로부터의 하중을 클러치 플레이트와 디스크에 전달하는 역할을 한다. 피스톤은 유압에 의해 작동되며 디스크와 클러치 플레이트를 압축시켜 마찰력에 의해 동력을 전달할 수 있도록 해준다.  

*리턴 스프링: 클러치를 해제시킬 때 피스톤에 작용하는 유압이 제거되면 피스톤을 원위치로 밀어 주는 역할을 한다. 종류에는 코일스프링이나 디스크 스프링이 많이 사용된다. 

* 프런트 클러치  다판식으로서 F/C 리테이너, 디스크, 플레이트 및 피스톤으로 구성되어 있다. 프런트 플러치가 작동되면 입력 축으로부터의 구 동력을 유성기어 세트의 리 버스 선 기어에 전달하고 3속 또는 후진 시에 작동한다.  

*동력전달경로: 입력 축 → 리어클러치 → 리테이너 → 프런트 클러치 작동 → 킥다운 드럼 → 리 버스 선기어 구동 → 롱 피니 언 → 에뉼러스 기어 → 트랜스 퍼 드라이브 기어 → 아이들 기어 → 트랜스 퍼 드라이브 기어 → 트랜스 퍼 시프트 → 디퍼렌셜 기어 → C,V 조인트 → 휠  *리어 클러치 다판식으로 클러치 리테이너, 디스크, 플레이트 및 피스톤으로 구성되어 있다. 

리어클러치가 작동되면 입력 축으로부터의 구동력을 유성기어 세트의 포워드 선 기어에 전달하며 1-3(L레인지 1속 포함)시에 작동된다 *동력전달경로: 입력 축 → 리어클러치 리테이너 → 리어 클러치 작동 → 리어클러치 허브 → 전진 선 기어 구동 → 숏 피니언 → 에뉼러스 기어 → 트랜스 퍼 드라이브 기어 → 아이들 기어 → 트랜스퍼 드라이브 기어 → 트랜스퍼 시프트 → 디퍼렌셜 기어 → C,V 조인트 → 휠  *엔드 클러치  다판식 클러치로서 엔드 클러치 리테이너, 디스크, 플레이트 및 피스톤 등으로 구성되어 있고 입력축 후단 부에 조립되어 있다. 

엔드 클러치가 작동되면 입력 축으로부터의 구 동력을 유성기어 세트의 캐리어에 전달하며 4속 오버드라이브 시에 작동된다. 실제로는 3속 시에도 작동하고 있으나 이것은 4속으로의 변속을 부드럽게 하기 위한 것이다.  

*동력전달경로: 입력 축 → 엔드클러치 리테이너 → 엔드 클러치 작동 → 엔드클러치 허브 → 엔드클러치 시프트 → 캐리어 구동 → 에뉼러스 기어 → 트랜스 퍼 드라이브 기어 → 아이들 기어 → 트랜스 퍼 드라이브 기어 → 트랜스 퍼 샤프트 → 디퍼렌셜 기어 → C,V 조인트 → 휠 *유성기어 장치 목적 자동차에 있어서 트랜스미션의 역할은 보다 큰 추진력과 성능을 내기 위하여 엔진의토크를 구동 바퀴에 전달할 수 있도록 중립. 후진. 전진의 상황을 정해주는 것이다. 기본적으로 자동차의 트랜스미션은 엔진이 작은 힘으로 무거운 짐을 움직일 수 있도록 하여 주는 지렛대와 같은 역할을 하는 것이다. 무거운 짐이나 차동차가 움직인 후 그 움직임을 지속하기 위해서는 작은 지렛대 또는 보다 작은 기어비로 충분하다. 

*유성기어의 종류 우리나라 자동변속기 유성기어 장치는 크게 심프슨 타입과, 라비니오 타입 2가지가 많이 사용된다. 대우나 기아 자동변속기 유성기어 장치는 심프슨 타입을 주로 많이 사용하며, 현대자동차의 경우 라비니오 타입을 사용하고 있는데 각각 장점과 단점은 가지고 있기 마련이다. 여기서는 현대 자동차에서 많이 사용되는 라비니오 타입에 대해서 설명을 하기로 하자. 

*유성기어 장치의 구성 유성기어 장치의 구성은 포워드 선기어(전진 선기어 즉 가운데 기어), 리버스 선기어(후진 선기어 가운데 큰 기어), 쇼트 피니언(작은 기어), 롱 피니언(긴 기어), 피니언의 샤프트를 지지하는 캐리어 및 애눌런스 기어로 구성되어 있다 

*유성기어 장치의 원리 선기어(포워드 선기어, 리버스 선기어)를 중심으로 유성기어가 공전 및 자전(구동 및 고정)을 할 수 있게하고 있으며, 기어의 물림도 선기어와 유성기어가 물리게 되고 유성기어는 링기어에 물리게 되어 기어가 회전할 수 있게 되어 있다. 

*각단별 기어 작동 요소표 각단 작동요소 기어비 D 1단 리어 클러치 작동 - 포워드 선기어 돌린다 원웨이 클러치 작동 - 유성기어를 고정시킨다 2.846 D 2단 리어 클러치 작동 - 포워드 선기어를 돌린다 킥다운 브레이크 작동 - 리버스 선기어를 고정시킨다 1.581 D 3단 리어 클러치 작동 - 포워드 선기어를 돌린다 프론트 클러치 작동 - 리버스 선기어를 돌린다 1.000 D 4단 엔드 클러치 작동 - 유성기어를 돌린다 킥다운 브레이크 작동 - 리버스 선기어를 고정시킨다 0.685 L단 리어 클러치 작동 - 포워드 선기어를 돌린다 로우리버스 브레이크 작동 - 유성기어를 고정시킨다 2.846 후진 프론트 클러치 작동 - 리버스 선기어를 돌린다 로우리버스 브레이크 작동 - 유성기어를 고정시킨다 2.176 *전진 1단에서 유성기어 회전 : 자전 1단에서는 리어 클러치가 작동하기 때문에 리어 클러치 허브에 의해 포워드 선기어(전진 선기어 FSG)는 오른쪽 방향으로 회전한다. 

이때, 포워드 선기어와 맞물려 있는 숏트피니언은 왼쪽으로 회전하고 숏트피니언과 연결된 롱피니언은 오른쪽을 회전하며 롱피니언과 맞물려 있는 애눌런스 기어는 롱피니언과 같은 방향인 오른쪽으로 구동력을 전달하여 1속의 변속비를 얻는데 자동차의 정지 관성에 의해 롱피니언이 링기어에 의해 엔진 반대방향(왼쪽)으로 회전하려고 할 때 원웨이 클러치에가 저지함으로서 충분한 구동력이 애눌런스 기어에 전달되도록 하고 있다. 따라서 캐리어는 시계방향으로 회전하기 때문에 전진 및 D레인지 위치의 1단에서는 엔진 브레이크가 작동하지 않는다. 

*전진 2단에서 유성기어 회전 : 자전 + 공전 전진 또는 2레인지 위치 2단에서는 리어클러치가 작동하기 때문에 리어 클러치 허브에 의해 포워드 선기어가 오른쪽 방향으로 회전한다. 포워드 선기어와 맞물린 숏트 피니언은 왼쪽으로 회전하고 맞은 편 롱피니언은 오른쪽으로 회전하며 롱 피니언과 맞물려 있는 애눌런스 기어는 같은 방향인 오른쪽으로 구동력을 전달하려한다. 그러나 1단보다 빠른 속도를 내기 위해서 킥다운 드럼 밴드를 작동시키므로(밴드로 드럼을 잡으면 드럼과 연결된 리버스 선기어가 고정되어 유성기어의 공전을 일으킴) 1단일때는 유성기어가 자전만 하고 2단일때는 유성기어가 자전에 공전을 더하여 속도를 증속시킨다. 

*전진 3단에서 유성기어 회전 : 공전 전진 3단일 때는 리어 클러치가 작동하기 때문에 리어 클러치 허브에 의해 포워드 선기어(FSG)가 오른쪽 방향으로 회전한다. 포워드 선기어와 맞물린 숏트 피니언은 왼쪽을 회전하고 롱 피니언은 오른쪽으로 회전하며 롱 피니언과 맞물린 애눌런스 기어는 같은 방향인 오른쪽으로 구동력을 전달한다. 그러나 2단보다 바른 속도를 내기 위해서 프론트 클러치를 이용해 구동한다. 

※ 프론트 클러치 리테이너의 외주의 홈에 킥다운 드럼 밴드는 맞물려 있다. 킥다운 브레이크 드럼은 리버스 선기어와 맞물리도록 회전력 전달됨. 포워드 선기어와 리버스 선기어의 회전이 서로 상쇄되어 유성기어 SET가 통재로 회전한다. 

※ 유성기어 SET는 자전할 수 없으나 공전하는 방향이 같게 되어 동력을 전달할 수 있게 된다. 이러한 현상은 입력과 출력의 회전수가 같게 되어 1:1의 회전력을 얻는다. 또, 엔드 클러치가 작동하고 있으나 이것은 4속으로의 시프트 업을 원활히 하기 위해여 3속에서 예비 작동을 하는 것이다. 

*전진 4단에서 유성기어 회전 : 공전 + 자전 구동 토크는 입력축으로 부터 엔드 클러치를 거쳐 유성 캐리어에 전달되어 롱 피니언이 시계 방향으로 돌고 출력 기어인 애눌런스 기어가 시계방향으로 회전한다. 이때 K/D 브레이크는 밴드를 잡기 때문에 후진 선기어가 고정되어 롱 피니언은 후진 선기어 위를 캐리어와 같은 방향으로 횢너하면서 자전한다. 이 자전하는 만큼 애눌런스 기어가 빠르게 회전하기 때문에 O/D의 변속비를 얻는다. 

※ 이것을 3속일  때에는 공전만 하여 입력 회전수와 출력 회전수가 같았으나 4단일 경우에는 공전에 자전을 더하야 증속의 형태가 된다. 

*후진(프론트 클러치, 로우리버스 브레이크 작동) 후진시는 프론트 클러치가 작동하므로 리버스 선기어에 전달되어 시계방향으로 회전한다. 리버스 선기어에 맞물려 있는 롱 피니언은 시계 반대 방향으로 회전하고 롱 피니언과 맞물려 있는 애눌런스 기어는 같은 방향인 시계 반대 방향으로 회전하여 구동력을전달한다. 또한 로우리버스 브레이크가 작동하여 유성 캐리어를 고정하기 때문에 롱 피니언 축이 고정되며 아이들 기어로서 후진시의 변속비를 얻는다. 

*전진 1단 L레인지(록업) 리어 클러치, 로우리버스 브레이크 작동 전진 도는 1단에서는 리어 클러치가 작동하기 때문에, 리어 클러치 허브에 의해 포워드 선기어가 오른쪽 방향으로 횢너한다. 포워드 선기어와 맞물려 있는 숏트 피니언은 왼쪽으로 회전하고, 롱 피니언은 오른쪽으로 회전하며 롱 피니언과 맞물려 있는 애눌런스 기어는 롱 피니언과 같은 방향인 오른쪽 방향으로 구동력을 전달하여 1속의 변속비를 얻는데 "L:록업" 위치에서는 로우리버슨 브레이크가 작동하므로 유성 캐리어를 고정하여 어느 쪽도 움직이지 못하므로 엔진 브레이크가 작동한다