잭샤프트
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1. 개요
잭샤프트는 수차나 정적 증기기관과 라인 샤프트 사이의 중간 축을 지칭하는 용어로, 19세기 공장에서 처음 사용되었다. 기계나 동력원의 잭샤프트에 장착된 도르래는 주로 클러치에 연결되었으며, 체인 구동 기계의 등장과 함께 열차 구동 방식에도 사용되었다. 카운터 축은 이보다 더 오래된 용어로, 맷돌을 구동시키는 방앗간의 중간 가로 구동축을 의미하거나, 라인 샤프트로부터 벨트를 통해 구동되는 짧은 축을 지칭하기도 한다. 한국에서는 일제강점기부터 잭샤프트와 카운터샤프트 기술이 도입되어 산업 발전에 기여했으며, 현대에는 자동차, 건설기계 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
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잭샤프트 | |
---|---|
잭샤프트 | |
![]() | |
다른 이름 | 중간 구동축 |
용도 | 동력 전달 |
상세 정보 | |
위치 | 엔진과 차축 사이 (자동차) 구동 모터와 차축 사이 (전기 기관차, 전차) |
역할 | 동력 전달 및 감속 충격 완화 차축의 움직임 자유도 확보 |
사용 분야 | 자동차 철도 차량 (전기 기관차, 전차) 산업 기계 |
작동 원리 | 엔진/모터의 회전력을 잭샤프트를 통해 전달 기어비를 조절하여 속도와 토크를 변환 차축에 직접 연결되지 않아 충격과 진동을 완화 |
장점 | |
자동차 | 차축의 움직임 자유도 확보 |
철도 차량 | 차축에 가해지는 충격 완화 모터의 위치 제약 감소 |
단점 | |
구조 | 복잡한 구조로 인해 유지보수 비용 발생 가능 |
효율 | 동력 전달 과정에서 에너지 손실 발생 가능 |
참고 | |
관련 용어 | 구동축 차축 기어 모터 |
2. 역사
잭샤프트와 카운터샤프트는 기계 동력 전달 시스템에서 중요한 역할을 수행하는 중간 축을 지칭하는 용어이다. 이들 용어는 산업 혁명 시기 기계 기술의 발달과 함께 등장하여 사용되었다.
'카운터샤프트'는 19세기 초부터 사용된 용어로, 주로 방앗간이나 선반 등에서 동력을 전달하는 중간 축을 의미했다.[10][21][11][22]
'잭샤프트'는 19세기 중반 공장에서 증기 기관이나 수차와 라인 샤프트 사이의 중간 축을 가리키며 등장했다.[1][2][12][13] 처음에는 인용 부호 속에 표기되기도 했으나 점차 일반적인 용어가 되었다.[3][14][4][15]
이후 이 용어들은 체인 구동 차량,[6][7][8][17][18][19] 철도 기관차,[9][20] 농업 기계 등 다양한 기계 장치에도 적용되었다.
현대에는 잭샤프트와 카운터샤프트가 기계 내부에 통합된 경우가 많다. 대표적으로 농업용 트랙터의 동력 인출 장치(PTO)에 연결하여 다른 농기계에 동력을 전달하는 축이 잭샤프트의 한 예이다.
2. 1. 잭샤프트
''잭샤프트''라는 용어는 19세기 공장에서 수차 또는 고정 증기 기관과 라인 샤프트 사이의 중간 축을 가리키는 말로 처음 사용되었다.[1][2][12][13] 1872년과 1880년 뉴잉글랜드 공장에 대한 초기 기록에서는 "잭샤프트"라는 용어가 항상 따옴표 안에 표기되었다.[12][13] 1872년의 다른 문헌에서는 "영국에서 기어휠은 엔진의 힘을 전달하는데 쓰이는데, 이를 잭샤프트라고 한다."라고 언급하기도 했다.[3][14] 1892년경에는 따옴표가 사라지고 일반적인 기술 용어로 자리 잡게 되었다.[4][15]공장이나 발전소에서는 잭샤프트에 설치된 풀리(도르래)가 클러치를 통해 축에 연결되는 경우가 많았다.[5] 예를 들어, 1890년대 시카고의 버지니아 호텔 발전실에는 잭샤프트를 통해 연결된 두 개의 콜리스 엔진과 다섯 개의 다이너모(발전기)가 있었다.[5][16] 잭샤프트 풀리에 장착된 클러치를 이용하여 필요에 따라 다이너모를 선택적으로 구동할 수 있었다.[5][16]
체인 구동 방식 기계가 등장하면서, ''잭샤프트''는 구동계의 마지막 중간 축을 가리키는 용어로도 사용되었다.[6][7][8][17][18][19] 이는 구동 바퀴 림 안쪽의 톱니바퀴와 직접 맞물리는 피니언을 돌리는 체인 구동 축이거나, 변속기 또는 차동 장치에서 나와 체인을 통해 구동 바퀴와 연결되는 출력 축을 의미했다.[6][7][8][17][18][19]
철도 장비와 관련하여 잭샤프트라는 용어가 사용된 초기 사례 중 하나는 1890년 새뮤얼 모워(Samuel Mower)의 특허이다.[9][20] 그가 설계한 전동기 구동 대차에서는 전동기가 프레임 사이에 설치된 잭샤프트에 기어로 연결되었다.[9][20] 잭샤프트 내부의 슬라이딩 도그 클러치는 구동 차축으로 이어지는 체인 드라이브의 여러 기어비 중 하나를 선택하는 데 사용되었다.[9][20] 이후 개발된 철도용 잭샤프트는 주로 커넥팅 로드(연결봉)를 사용하여 구동 바퀴와 연결되었다 (자세한 내용은 잭샤프트 (기관차) 문서 참조).
2. 2. 카운터샤프트
'카운터샤프트'라는 용어는 잭샤프트보다 약간 더 오래된 용어이다. 1828년, 이 용어는 수차의 기어로 구동되고 베벨 기어를 통해 맷돌을 구동하는 방앗간의 중간 수평 구동축을 지칭하는 데 사용되었다.[10][21] 1841년 교과서에서는 이 용어를 라인 샤프트의 벨트 드라이브로 구동되고 추가 벨트를 통해 선반의 스핀들을 구동하는 짧은 샤프트를 지칭하는 데 사용했다. 카운터샤프트와 선반 스핀들은 속도 제어를 위해 서로 다른 직경의 풀리 콘을 각각 가지고 있었다.[11][22] 1872년에는 "카운터샤프트라는 용어는 구동될 기계에 있거나 기계 근처에 배치된 주 라인 샤프트에서 구동되는 모든 샤프트에 적용된다"는 정의가 내려졌다.[3][14]3. 현대적 사용
현대의 잭샤프트와 카운터샤프트는 주로 더 큰 기계 장치 내부에 숨겨진 구성 요소로 사용된다.
농업용 기계의 경우, 차량 뒤쪽에 위치하여 회전하는 출력축을 일반적으로 동력 인출 장치(PTO, Power Take-Off)라고 부른다. 이 PTO에 연결되어 동력을 전달하는 축은 흔히 'PTO 축'이라고 불리는데, 이것 역시 잭샤프트의 한 종류에 해당한다.
참조
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간행물
Report of Water-Wheel Tests at Lowell and Other Places
https://books.google[...]
Journal of the Franklin Institute
1872-03
[2]
서적
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1880
[3]
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1872-11
[4]
간행물
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https://books.google[...]
Cassier's Magazine
1892-07
[5]
서적
Rope-Driving: A treatise on the transmission of power by means of fibrous ropes
https://books.google[...]
Wiley, New York
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간행물
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1899-10-11
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Samuel E. Mower
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1828-07
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서적
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https://books.google[...]
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1841
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1841
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