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오토매틱트랜스밋션이 보급됨으로써 여성운전자도 급증하였다.
클러치페달이 없어 운전이 용이한 오토매틱의 구조는 어떻게 되어 있는가?
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자동차에 사용되고 있는 트랜스미션에는 수동변속기외에 자동변속기가 있다.
자동변속기는 크게 나누어 2개의 부분으로 구성되어 있다.
그것은 수동변속기의 클러치 위치에 부착되어 있는 토오크컨버터와 기어의 결합으로 변속되며, 후진상태를 만들어주는 부변속기구등 2가지이다.
자동변속기의 큰 특징은 토오크컨버터를 가지고 있다는 점이다.
즉, 토오크컨버터 때문에 클러치페달도 필요없으며, 운전자는 가속페달만 밟음으로써 운행이 가능하다.
또한 정지시에는 일일이 변속기 레버를 중립으로 하지 않아도 정지하는것이 가능하다.
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 토오크컨버터라는 것은?
수동변속기차의 클러치는 엔진회전력을 끊거나 연결해주며, 경우에 따라서는 서서히 트랜스미션에 전달해주는 기능을 가지고 있다.
하지만 클러치 그 자체만으로 회전력을 증가시킬 수는 없으며, 토르크는 1:1로 트랜스미션에 전달된다.
반면 토오크컨버터는 동력을 끊어 서서히 전달해주는 기능이 없는 대신 회전력(토르크)을 증대시켜주는 기능을 가지고 있다.
옆의 그림은 토오크컨버터의 단면을 나타내고 있다.
그림의 펌프임펠라는 엔진의 크랭크샤프트에, 또한 터린런너는 부변속장치의 입력축에 연결되어 있는데, 양자는 오일에 의해 결합되어 있다.
엔진이 회전하면 펌프 임펠라도 같이 회전하고, 이때 원심력으로 오일이 튀어나오며 그 오일을 받은 터빈런너가 회전을 시작한다.
마치 회전하고 있는 선풍기 앞에 전원을 넣지 않은 선풍기를 설치하면 바람의 영향으로 전원을 넣지 않은 선풍기가 같이 돌아가는 원리와 유사하다. 이때 바람이 오일의 역할을 하고 있다고 생각할 수 있다.
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토르크상승작용이라는 것은?
위의 선풍기 예이서 앞 선풍기의 바람을 받아 회전하는 선풍기는 바람을 불어주는 선풍기의 회전력(토르크)을 상승시켜주는 회전력을 발휘하지 못한다.
그러면 토오크컨버터에서는 어떻게 하여 토르크상승이 이루어지는가?
그것을 이해하기 위해서는 바람을 받는 선풍기의 회전이 멈춘후 바람의 움직임에 주목하기 바란다.
실제로는 바람을 받는 선풍기의 회전이 멈춘후에도 에너지를 가진 바람이 존재하고 있다.
토오크컨버터에서는 이 잔류 바람의 에너지에 상당하는 오일에너지로 펌프임펠러에서 나온 오일을 압박하여 토르크를 상승시켜 준다.
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실제의 토오크컨버터에서는
토오크컨버터는 분해해서 내부를 보는 것이 불가능하다.
또한 입체적인 오일의 흐름을 평면도에서 이해한다는 것도 어려운 일이다.
그래서 단계적으로 살펴보고자 한다.
우선 펌프임펠라에서의 오일의 흐름은 펌프임펠라의 회전이 빨라지면 오일이 바깥 방향으로 튀어나가게 된다.
이때 튀어나온 오일의 힘을 받아 회전하는 터빈런너에는 오일힘을 효과적으로 받을 수 있도록 날개가 달려 있다.
그런데 터빈런너를 회전시킨 오일은 날개 때문에 그후 펌프임펠라의 회전을 방해하는 방향으로 빠져 나간다.
그래서 토오크컨버터에서는 터린런너에서 빠져나온 오일을 스테이터라고 부르는 반사판에 한번 부딪힘으로써 펌프임펠라에서 오일에 다시 압력을 주는 방향으로 유도하고 있다.
토르크 상승효과는 터빈런너 정지시 최대로 되고 터빈런너가 돌기 시작하면 반발력이 떨이지기 때문에 효과가 감소된다.
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자동변속기에서는 토오크컨버터에 의한 토르크상승 이외에도 또 1군데, 기계적인 감속작용을 하는 곳이 있다.
그것이 부변속장치이다.
부변속장치는 토오크컨버터의 토르크상승효과를 보조하며, 또한 후진상태를 만들어주고, 경우에 따라서는 속도를 증가시켜 수동변속기의 5단(OVER TOP)과 같이 되도록 해주는 경우도 있다.
토오크컨버터는 엔진 축토르크의 약2~3배 정도 능력을 가지고 있으며, 그 토르크증감은 연속적으로 이루어지고 있지만, 3배정도에서는 수동변속기 1단기어 정도의 구동력밖에 발휘할 수 없다.
그래서 터빈런너의 회전을 더욱 감속시킴으로써 더욱 큰 구동력을 발생시켜 준다.
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PLANETARY GEAR
일반적으로 자동변속기의 부변속기 속도기어에는 옆의 그림과 같이 플래니타리기어가 사용되고 있다.
이 기어방식의 특징은 선기어, 플래니타리기어, 링기어의 3가지로 구성되어 있으며, 어느하나를 완전히 고정시키고 다른 하나를 돌려주면, 나머지 하나가 감속 또는 증속되든지 혹은 역전되는 것과 같은 여러가지 변화가 가능하다.
그 때문에 수동변속기와 같이 일일이 클러치를 밟아 동력을 차단하지 않더라도 회전하고 있는 상태에서 변속하는 것이 가능하다.
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변속은?
자동변속기에서는 토오크컨버터 자신이 토르크를 상승시키는 경우도 있으므로 변속단수는 3~4단이 고작이다.
또한 부변속기의 변속은 가속페달을 밟은 상태와 차속도로부터 자동변속기가 판단하여 편리하게 행해지고 있다.
자동변속기는 이와같은 플래니타리 기어에 의해 자동변속(감속)과 토오크컨버터에 의한 연속적인 토르크상승효과의 상승작용으로 인해 운전자는 가속페달을 밟는 동작만으로 자동차의 구동력을 조정할 수 있는 매력이 있다.
컴퓨터에 의한 세밀한 변속작동과 오일의 슬립현상을 방지해주는 록업기구가 설치된 전자식 자동변속기도 최근에는 많이 보급되어 있다.
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