축

3. 차량용 축

차축은 대부분의 바퀴 달린 차량에 필수적인 부품이다. 견고한 "라이브 액슬(live-axle)" 서스펜션 시스템에서 회전하는 내부 차축 코어는 각 끝의 바퀴에 구동 토크를 전달하고, 견고한 외부 튜브는 바퀴의 위치를 유지하며 차체에 대한 각도를 제어한다. 이 시스템의 솔리드 액슬은 차량과 화물의 무게를 지탱한다. 다른 유형의 서스펜션 시스템에서는 차축이 바퀴에 구동 토크를 전달하는 역할만 한다. 바퀴 허브의 위치와 각도는 서스펜션 시스템의 기능에 의해 독립적으로 만들어진다. (예: 대부분의 최신 자동차, SUV, 많은 경트럭의 전면에 적용되는 독립 서스펜션) 독립 구동계는 차동 장치(디퍼렌셜)가 필요하지만, 고정된 액슬 하우징 튜브는 없다. 차동 장치는 차량 프레임이나 차체에 부착되거나, 트랜스액슬 유닛에서 변속기와 통합될 수 있다. 차축(하프 샤프트)은 등속 조인트를 통해 바퀴에 구동 토크를 전달한다.

4. 구조적 특징 및 설계

직축은 차량 왼쪽 바퀴와 오른쪽 바퀴를 연결하는 하나의 단단한 샤프트이다. 축에 고정된 회전축은 두 바퀴 모두에 같다. 이러한 설계는 무거운 하중에도 바퀴 위치를 안정적으로 유지할 수 있어, 무거운 하중을 견딜 수 있다. 직축은 기차(기관차와 철도 차량), 상용 트럭의 뒷바퀴 축, 그리고 중장비 오프로드 차량에 사용된다. 축은 선택적으로 하우징에 넣어 보호하고 더욱 강화할 수 있다.

5. 구동축 (Drive axle)

엔진이나 동력 장치에 의해 구동되는 차축을 '''구동축'''이라고 한다.

현대식 전륜 구동 자동차는 변속기(기어박스와 디퍼렌셜 기어)와 전륜 구동축을 '''트랜스액슬'''이라는 단일 장치로 결합한다. 구동축은 디퍼렌셜 기어와 두 개의 반축 사이에 만능 조인트가 있는 분할 축이다. 각 반축은 등속 조인트(CV 조인트)를 사용하여 바퀴에 연결되는데, 이 조인트는 바퀴 어셈블리가 수직으로 자유롭게 움직이고 회전할 때 회전할 수 있도록 한다.

후륜 구동 자동차와 트럭에서는 엔진이 드라이브 샤프트(프로펠러 샤프트 또는 테일 샤프트라고도 함)를 회전시켜 회전력을 차량 후면의 구동축으로 전달한다. 구동축은 라이브 액슬일 수 있지만, 현대식 후륜 구동 자동차는 일반적으로 디퍼렌셜 기어가 있는 분할 축을 사용한다. 이 경우 한 개의 반축 또는 반샤프트가 디퍼렌셜 기어와 왼쪽 뒷바퀴를 연결하고, 다른 반샤프트가 오른쪽 뒷바퀴와 동일하게 연결된다. 따라서 두 개의 반축과 디퍼렌셜 기어가 후륜 축을 구성한다.^[3] 전륜 구동축이 트럭을 구동하는 힘을 제공한다. 사실, 그 축의 바퀴 하나만이 실제로 트럭과 트레일러를 도로 아래로 움직이고 있다.

레저용 고카트와 같이 간단한 차량 설계의 경우, 구동축은 두 개의 샤프트 중 하나만 엔진에 의해 구동되는 분할 축인 단일 구동 바퀴를 가질 수도 있고, 디퍼렌셜 기어 없이 두 바퀴 모두 하나의 샤프트에 연결될 수도 있다(카트 레이싱). 그러나 다른 고카트에는 두 개의 후륜 구동 바퀴도 있다.

6. 리프트 축 (Lift axle)

7. 전륜구동 vs 반전륜구동 (Full-floating vs Semi-floating)

전륜구동(Full-floating) 차축은 차량의 무게를 차축 케이싱이 지탱하고, 반축은 토크 전달 역할만 한다. 반축은 차량 무게를 지탱하는 어셈블리 내부에서 "떠 있다". 따라서 견뎌야 하는 응력은 토크뿐이며, 측면 굽힘력은 없다. 전륜구동 차축 샤프트는 허브에 볼트로 고정된 플랜지에 의해 고정되며, 허브와 베어링은 큰 너트로 스핀들에 고정된다.^[1]

반면, 반전륜구동(Semi-floating) 설계는 차량의 무게를 차축 샤프트 자체에 실어준다. 차축 하우징 끝에는 차축으로부터 하중을 지탱하고 차축이 회전하는 단일 베어링이 있다. "반전륜구동"이 되려면 차축 샤프트가 하우징, 베어링 및 씰 내에서 "떠 있고", 축 방향 "추력" 및/또는 베어링 예압을 받지 않아야 한다. 바늘 베어링과 별도의 립 씰은 일반적으로 원형 클립을 사용하여 내부 끝에서 하우징에 고정된 반전륜구동 차축에 사용된다. 진정한 반전륜구동 차축 어셈블리는 차축 하우징 튜브나 차축 샤프트에 측면 하중을 가하지 않는다.^[2] 볼 베어링이나 테이퍼 롤러 베어링에 압입되고, 플랜지, 볼트 및 너트로 차축 하우징에 고정되는 차축은 "떠 있지 않으며" 베어링, 하우징 및 샤프트의 짧은 부분에만 축 하중을 가하며, 이는 모든 반경 하중도 지탱한다.^[3]

전륜구동 설계는 대부분의 ¾톤 및 1톤 경트럭, 중형 트럭 및 중장비 트럭에 일반적으로 사용된다. 허브에 고정된 스핀들 위에 두 개의 베어링이 있기 때문에 전체 어셈블리는 반전륜구동 또는 비전륜구동 차축 어셈블리보다 더 많은 무게를 지탱할 수 있다. 전륜구동 차축은 차축 샤프트 플랜지가 볼트로 고정되는 돌출된 허브로 식별할 수 있다.^[4]

반전륜구동 차축 설정은 일반적으로 후면에 ½톤 이하의 4×4 트럭에 사용된다. 이 설정을 통해 차축 샤프트가 추진 수단이 되고 차량의 무게도 지탱할 수 있다. 전륜구동과 반전륜구동 차축 설정의 주요 차이점은 베어링의 수이다. 반전륜구동 차축은 베어링이 하나뿐이지만, 전륜구동 어셈블리는 휠 허브의 안쪽과 바깥쪽에 베어링이 있다. 또 다른 차이점은 차축 제거이다. 반전륜구동 차축을 제거하려면 먼저 바퀴를 제거해야 한다. 이러한 차축이 파손되면 바퀴가 차량에서 떨어질 가능성이 가장 높다. 반전륜구동 설계는 대부분의 ½톤 이하 트럭과 SUV 및 후륜구동 승용차에서 찾을 수 있으며, 일반적으로 더 작거나 저렴한 모델이다.^[5]

전륜구동 차축의 장점은 차축 샤프트(토크 또는 동력을 전달하는 데 사용됨)가 파손되더라도 바퀴가 떨어지지 않아 심각한 사고를 방지할 수 있다는 것이다.

8. 물리학에서의 축

물리학에서의 축은 2차원 또는 3차원 좌표계에서 좌표를 나타낼 때 기준이 되는 직선을 말한다.

9. 기계공학에서의 축

차축은 바퀴 2개 사이에 사용되며 차체를 지탱하는 축이다. 철도 객차에 사용되는 것처럼 바퀴와 함께 회전하는 것과 자동차의 앞차축처럼 정지하는 것이 있다.^[1]

전동축은 전동기나 원동기와 같은 동력원에서 작업부에 동력을 전달하는 축이다. 이 축은 주로 비틀림 작용을 받는다.^[1]

아버는 공작기계의 작업축이며, 주로 밀링머신의 공구를 지탱하는 축이다. 선반의 심축(心軸) ·커터축을 말한다.^[1] 이 축의 정밀도가 공작물의 정밀도에 영향을 주므로 정밀도 ·내마모성 등이 중요하다.^[1]

크랭크축은 내연기관 ·증기기관 등의 크랭크 부분에 사용되는 축이다. 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 주는 축이며, 주로 피스톤을 움직일 때 사용한다.^[1]

가요성축은 운동방향을 자유롭게 바꾸면서 회전할 수 있는 축이다. 가느다란 철사를 코일 모양으로 촘촘하게 감은 것이 사용된다.^[1]

축은 베어링으로 지지되며, 지지되는 축 부분을 저널이라고 한다. 하중이 축심에 직각으로 작용하는 가로저널, 축방향으로 작용하는 피벗저널, 축의 방향을 자유로이 바꿀 수 있는 구면저널 등이 있다.^[1]

참조

_[1] 서적 Mechanical Engineering design https://www.bookdepo[...] McGraw Hill 2010
_[2] 웹사이트 Ring & Pinion http://www.ringpinio[...] 2013-10-09
_[3] 웹사이트 Drive Axle Repair & Axle Replacement Service – Axle Doctor http://www.axlerepai[...]
_[4] 웹사이트 using a lift axle http://www.thetrucke[...] The Trucker's Report 2011-12-28
_[5] 간행물 A 1701