1.1. 종감속 기어

추진축의 회전력을 직각 또는 직각에 가까운 각도로 바꾸어 뒷차축에 전달하고 동시에 구동력의 증대를 위해 최종적인 감속을 한다. 종감속 기어는 여러 종류가 있으며 일반적으로 FR(후륜 구동)방식에는 웜과 웜기어식, 스파이럴 베벨 기어식, 하이포이드 기어식 등이 사용되며 주로 하이포이드 기어가 사용된다.

(1) 웜과 웜 기어

추진축에 웜을 설치하고 차동 기어 케이스에 설치된 웜 기어와 맞물려 있는 형식

① 장점 : 큰 감속비를 얻을 수 있으며, 차고를 낮출 수 있다.

② 단점 : 동력 전달의 효율이 낮고 열이 발생

(2) 스파이럴 베벨기어(spiral bevel gear)

① 원뿔에 기어 이빨의 곡선을 나선형으로 하여 구동 피니언 기어와 링 기어가 중심에서 맞물려 있는 형식

② 장점 : 스퍼 베벨 기어에 비해 물리는 비율이 크고, 회전이 원활하며, 전달효율이 좋다.

③ 단점 : 기어 회전시 축 방향으로 미끄러지려는 힘이 생기므로 테이퍼 롤러 베어링을 사용해야 한다.

(3) 하이포이드 기어(hypoid gear)

스파이럴 베벨 기어의 구동 피니언을 편심 시킨 것으로 옵셋 량은 링 기어 중심과 피니언 중심이 어긋난 것으로 링 기어 지름의 10～20% 정도

1) 장점

① 추진축을 낮게 할 수 있어 차고가 낮아지고 거주성과 안전성이 증가한다.

② 스파이럴 베벨 기어와 비교하여 감속비가 같고, 링 기어의 크기가 같은 경우에 구동 피니언을 크게 할 수 있어서 기어 이의 강도가 증가

③ 기어의 물리는 율이 크고, 조용하게 회전한다.

④ 웜 기어에 비해 전동효율이 좋고, 여러 가지 장점으로 현재 가장 많이 사용

2) 단점

기어 이의 폭 방향으로 미끄럼 접촉을 하므로 압력이 커 극압 윤활유를 사용하여야 하며 제작이 조금 어렵다.

웜과 웜기어                   스파이럴 베벨기어                                 하이포이드 기어

구동 피니언 축 → 구동 피니언 → 링 기어 → 차동기어 케이스 → 차동 피니언 기어 → 차동 사이드 기어 → 뒤 액슬축

※ 링 기어와 차동 기어 케이스는 항상 같은 속도로 회전한다.

(4) 종감속비

링 기어의 잇수와 구동 피니언의 잇수 비율을 종감속비라 한다. 종 감속비는 기관의 출력, 차량중량, 가속성능, 등판능력 등에 따라 정해지며, 종감속비를 크게 하면 가속성능과 등판능력은 향상되나 고속성능이 저하한다. 그리고 변속비×종감속비를 총 감속비라 한다.

종감속 기어 및 차동 기어

(5) 구동 피니언과 링 기어의 접촉

① 정상접촉 : 구동 피니언이 링 기어의 50～70% 접촉

② 힐(heel)접촉 : 기어의 접촉이 링 기어의 힐부(대단부)에 접촉 → 구동 피니언을 안쪽으로 이동하고 힐 접촉이 나쁘면 주행 중 가속할 때 웅웅 하는 소음이 발생한다.

힐 접촉                         토우 접촉                         페이스 접촉                         플랭크 접촉

③ 토(toe)접촉 : 기어의 접촉이 링 기어의 토부(소단부)에 접촉 → 구동 피니언을 밖으로 이동

④ 페이스(face)접촉 : 기어의 접촉이 링 기어의 잇면 끝부분에 접촉 → 구동 피니언을 안으로 이동, 링 기어 바깥쪽으로 이동

⑤ 플랭크(flank)접촉 : 기어의 접촉이 링 기어의 이뿌리 부분에 접촉 → 구동 피니언을 밖으로 이동, 링 기어 안쪽으로 이동