차시 개요
수동, 자동 클러치에 대해 알아본다. 각 변속기의 구성요소, 작동원리에 대해서 정리하고 어떤 특징을 가지고 있는지 알아본다.
세부내용
- 수동변속기의 작동원리
- 자동변속기의 작동원리
- CVT/AMT/DCT
수동변속기의 작동원리
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수동변속기
운전자가 직접 기어를 변경하여 차량의 속도와 동력을 조절하는 장치
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클러치
- 엔진과 변속기 사이에 위치한다.
- 엔진의 동력을 변속기로 전달, 차단하는 역할을 한다.
- 클러치 패달을 밟을시 클러치 디스크가 플라이 휠에서 분리되고 다시 놓으면 연결됨
- 압력반, 클러치 디스크, 플라이 휠 등으로 구성
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기어세트
- 어러 개의 기어가 조합되어 있으며 특정속도와 토크를 제공한다.
- 직렬로 배치된 기어와 선택 기구로 구성되어 변속레버를 통해 운전자가 원하는 기어를 선택할 수 있으
- 입력샤프트, 출력 샤프트, 기어, 싱크로나이저
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변속레버
작동원리
수동변속기를 통해 선택기구를 움직여 원하는 기어를 선택 → 이때 클러치를 사용하여 엔진과 변속기 사이의 동력을 차단한다. → 다시 클러치를 놓아 엔진의 동력을 변속기로 전달
- 클러치 패달이 밟아지면 클러치 디스크가 압력판에서 떨어져 엔진 동력전달이 차단됨. 이후 변속레버로 원하는 기어 선택
- 기어가 맞물리면 클러치 패달을 서서히 놓아 클러치 디스크가 압력판과 맞물리고 엔진 동력이 변속기로 전달
- 싱크로나이저
- 기어들의 회전속도를 맞춰 기어 맞물림을 부드럽게 함
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자동 변속기의 구조 및 작동 원리
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구성 요소
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토크 컨버터
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엔진과 변속기 사이에 위치하여 동력을 전달하고 증폭시키는 역할
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펌프, 터빈, 스테이터로 구성됨
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엔진이 회전시 토크 컨버터가 터빈으로 유체 전달 터빈은 변속기로 동력 전달
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스테이터 : 유체의 흐름을 조절하여 효율을 높여준다.
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유성기어
- 다양한 기어 비율을 제공하여 차량의 속도와 토크를 조절
- 기어들이 맞물려 다양한 기어비를 만들게 됨
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유압 제어장치
- 변속기의 기어 변환을 제어하는 역할
- 다양한 센서의 신호를 받아 최적의 기어를 선택하게 됨
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전자 제어장치
- 자동변속기의 두뇌 역할로 다양한 센서에서 정보를 수집해 변속기를 제어하고 주행 상태에 따라 최적의 기어 변환 타이밍을 유압제어 장치로 전달한다.
- 변속기 작동을 실시간으로 모니터링, 변속패턴을 조정하는 역할
작동원리
- 토크 컨버터의 펌프가 엔진의 회전력을 받아 유체를 회전
- 터빈으로 전달되어 회전력 발생
- 변속기에 동력 전달 (스테이터가 유체흐름 조절하여 토크 증폭)
- 유압제어장치가 다양한 벨브를 조절하여 유압을 조절(기어변환 수행)
- 전자제어장치가 센서데이터를 바탕으로 최적의 기어변환 시점을 계산하고 유압제어장치로 전달하여 기어변환을 실행한다.
- 변속기 내부의 밸브바디는 유압으로 기어를 선택-변환하며 솔레노이드는 전자신호를 받아 유압통로를 제어한다.(자동으로 최적의 기어를 선택, 부드러운 변속)
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CVT / AMT/ DCT
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CVT
무단 변속기라고 불리며 풀리와 벨트를 사용해 기어변속 없이 연속적인 기어 비율을 제공. 출력과 토크 처리에 제한, 고출력 엔진에서는 내구성이 떨어짐
- 부드러운 가속, 연비 효율성 상승
- 풀리의 직경 변환 → 다양한 기어 비율 구현
AMT
수동변속기 기반 자동 변속기로 클러치와 기어 변속은 자동이지만 구조는 유사함
- 장점 : 소형차나 경제성을 중시하는 차량에 많이 사용됨. 수동변속기의 효율성은 유지하면서 자동변속의 편리함을 제공
- 단점 : 변속 속도가 느리며 변속시 충격 발생 가능
DCT
두개의 클러치를 사용하여 기어 변속 시간을 최소화 함 (각자 홀 짝을 담담)
- 단점 : 유지보수 비용 높음
- 장점 : 빠르고 효율적인 변속, 스포츠카에서 사용
- 두개의 입력 샤프트와 클러치로 다음 기어를 미리 준비하여 변환 시간을 단축함(빠르고 부드러운 주행 경험)
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