과학관 기계전시실

Ⅱ-1

1. 개요

□ 주소  :  충북 옥천군 옥천읍 문정리 455-2 (옥천여자중학교)

□ 개관

자동차 산업은 우리나라의 중요한 전략 산업의 하나로 부가가치가 크고 첨단 기술이 집약되어 있으며 연관분야에 대한 파급효과가 대단히 크다. 자동차는 현재 1,480만대를 넘어서 생활필수품이 되었다. 그렇다면 생활필수품이 되어버린 자동차에 대해 얼마나 많이 이해하고 사용하고 있을까? 본 과학관 기계전시실에서는 내연기관의 기본적인 구조 및 동력전달 장치, 작동원리를 이해할 수 있도록 조성하였다.

□ 체험 안내                          □ 위치 및 교통 안내

○ 소요시간 및 이용시간 : 30분

○ 인원 : 50명

○ 요금 : 없음

○ 시기 : 연중

(과학관 근무자와 사전 협의 필요)

2. 체험활동

□  일정

기계전시실 관람(5분) - 동력전달 장치 알아보기 학습(25분) - 기전시실 관람(학습내용과 관련 짓기) - 동력 전달 장치가 이용되는 것들 생각하기(5분)

□ 초등학생

○ 동력 전달장치란 무엇인지 알아본다.

○ 동력전달장치의 종류에는 어떤 것이 있는지 조사한다.

○ 동력 전달 장치가 어떤 분야에서 활용되고 있는지 조사한다.

○ 동력 전달 장치의 발달로 인한 우리 생활에 편리한 점을 생각해 본다.

□ 중학생

○ 동력전달장치의 종류는 어떤 것이 있는지 알아본다.

○ 자동차의 동력 전달과정 알아본다.

○ 동력전달 장치가 활용되고 있는 산업 분야를 조사한다.

3. 참고자료

□  전시실의 개요

동력전달장치를 직접 작동 시켜봄으로써 그 운동원리를 알 수 있는 전시실이다. 엔진에서 발생한 동력(기계적인 일에 직접 이용할 수 있는 에너지)을 작업부로 전달하기 위해 쓰이는 장치, 전동장치라고도 한다. 기계식으로 기기를 이용한 기어전동장치, 벨트 ·체인을 이용한 벨트전동장치, 마찰을 이용한 클러치 등의 마찰전동장치, 추진축의 회전력을 직각으로 바꾸어서 뒤자축에 전달해 주고 동시에 감속하는 작용을 하는 증감속기어 등이 있다. 동력전달장치는 동력공급 및 전달, 회전속도제어 등의 역할을 한다.

□ 동력 전달 장치란

우선 동력을 간단하게 정의하자면 물체를 움직일 수 있게 하는 힘을 전달시켜 주는 장치라는 뜻입니다. 예를 들어보면 기어 같은 것도 동력전달장치가 됩니다. 전동기로 기어를 돌리면 맞물려진 여러 기어들이 회전을 하게 되면서 연결된 부품, 바퀴면 바퀴, 선풍기면 선풍기 등등을 움직이게 해줍니다. 이렇게 동력을 이곳에서 저곳으로 운반해주는 장치를 동력전달 장치라고 합니다.

□ 자동차의 동력 전달 장치

가. 클러치

l 1) 개요

클러치(Clutch)는 플라이휠(Fly Wheel)과 변속기 사이에 설치되어 변속기에 전달되는 엔진의 동력을 필요에 따라 단속하는 일을 하는 장치로 엔진을 시동할 때, 또는 기어변속을 할 때에는 엔진과의 연결을 차단하고 출발할 때에는 엔진의 동력을 서서히 연결하는 일을 한다.

2) 클러치 역할

① 엔진의 회전력을 변속기에 전달한다.

② 부드러우면서도 떨림이 없는 출발(Start)을 가능케 한다.

③ 엔진과 변속기 사이의 동력흐름을 필요할 때마다 일시 중단한다.

④ 엔진과 동력전달장치를 과부하로부터 보호한다.

⑤ 엔진의 회전진동을 플라이휠과 함께 감소시킨다.

나. 변속기

1) 개요

변속기(Transmission)는 클러치와 추진축(Propeller Shaft) 사이에 설치되어 엔진의 동력을 자동차의 주행상태에 알맞도록 엔진의 회전력을 증대시키거나 감소시켜 구동바퀴에 전달하는 역할을 하며, 자동차를 후진하게 하는 기능을 갖고 있는 장치이다.

즉, 자동차용 엔진은 회전방향이 일정하고 발생하는 토크는 실용회전 속도범위에서 거의 일정하다. 이것에 대해 차량의 주행조건은 정지로부터 출발, 저속주행으로부터 고속주행, 특히 후진 등 광범위하게 변화한다.

2) 변속기의 구조 및 기능

① 활동기어식(Sliding Gear Type)

변환(Shift) 레버에 의해 직접 기어를 움직여 변속하는 것으로 가장 간단한 변속방식이다. 구조가 간단하고 취급이 용이하지만 변속 시에 기어 자체가 축선상을 활동하여 맞물려야 한다는 단점이 있다.

② 상시치합식(Constant-Mesh Type)

섭동기어식에 뒤이어 개발된 것으로 섭동기어식이 기어자체를 이동시켜 접속하는 것과는 달리 주축 위를 자유롭게 회전하는 기어와 부축기어가 항상 맞물린 상태로 회전한다. 변속할 때는 주축의 스플라인 위에 끼워져 섭동(Sliding)하는 도그 클러치를 주축상의 기어와 물리게 하여 회전력을 주축에 전달한다.

다. 구동축

추진축은 강한 비틀림을 받으면서 고속으로 회전하기 때문에 이에 견디도록 속이 빈 강관으로 되어 있으며 회전할 때 평형을 유지하기 위한 평형추와 길이변화에 대응하기 위한 슬리이브 조인트가 설치되어 있다. 자재이음은 일직선상에 있지 않는 2개의 축이 어느 각도를 이루어 교차할 때 자유로이 동력을 전달하기 위한 장치이다.

<추진축의 구성부품>

라. 차동장치

엔진에서 발생한 동력은 FR 자동차인 경우 변속기에서 변속과 동시에 회전력의 변환이 이루어져 추진축으로 전달된다. 추진축은 자동차의 진행 방향에 대하여 보통 평행으로 설치되어 있으며, 회전력은 좌우 구동축으로 나뉘어 원활한 발진과 더 강력한 토크를 얻을 목적에 따라 종감속 장치를 두고 있다. 이 종감속 장치는 주행중 좌우 바퀴의 회전차가 있을 때, 자동적으로 원활한 주행이 될 수 있도록 한 차동장치의 역할도 있다.

차동장치의 구조는 차동 케이스 내에 차동 피니언이 피니언 샤프트에 결합되어 이것에 사이드 기어가 물려있으며, 사이드 기어 중심부는 스플라인으로 되어 있고 구동축인 액슬 샤프트(FF차인 경우에는 CV Joint)와 결합되어 있다.

차동 케이스(Differential Case)는 링 기어와 일체로 되어 있으며, 회전력은 축에서 구동 피니언→링기어→차동케이스→차동피니언→사이드기어→액슬샤프트 등의 순서로 전달하게 된다.

체 험 학 습 활 동 지

학교    학년   반   성명 :

주 제	※동력 전달 장치에 대하여 자동차를 통하여 알아봅시다.
활동 내용	【초등학교】 1. 동력 전달 장치란 무엇일까요? 2. 동력 전달 장치의 종류에는 어떤 것이 있을까요? 3. 동력 전달 장치가 어디에 쓰이고 있는지 5가지 이상 예를 적어보세요. 4. 동력 전달 장치의 발달로 우리 생활에 어떤 편리한 점이 생겼나요? 【중학교】 1. 동력 전달 장치의 종류를 정리해 보자. 2. 자동차의 동력이 전달되는 과정을 순서대로 써보자. 3. 동력전달 장치의 발달로 인한 우리 생활의 편리한점 및 활용되는 산업 분야는?
느낀 점	○