굵거나 길거나, 자동차 드라이버 샤프트가 다른 이유
굵거나 길거나, 자동차 드라이버 샤프트가 다른 이유
  • 김아롱(카테크)
  • 승인 2019.06.03 14:37
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[아롱테크] 자동차 드라이브샤프트(Drive Shaft)는 엔진의 구동력을 변속기를 거쳐 양쪽 타이어에 전달해 주는 회전축(Axle)으로 드라이브샤프트액슬, 트랜스액슬(Trans Axle), 드라이브액슬이라고도 합니다. 흔히 자동차정비업소나 일반인들에게는 CV조인트(Constant Velocity Joint) 또는 등속조인트라는 용어가 더 익숙한 표현으로 사용되고 있기도 합니다.  

드라이브 샤프트 양쪽에는 각각 변속기(트랜스미션)과 연결되는 이너보드 조인트와 휠 허브에 연결되는 아웃보드 조인트라는 독특한 베어링 구조물(조인트)이 적용되어 있는데, 이를 통해 서스펜션에 연결된 타이어의 상하운동이나 스티어링을 통한 방향 전환 때 샤프트의 꺾임이 발생하더라도 변속기 출력축부터 타이어까지 항상 일정한 회전력을 유지시켜 주는 것이 특징입니다. 

일명 CV 조인트로 불리는 이것은 볼베어링 타입을 비롯해 종류만 해도 수 십여 종에 이를 뿐 아니라 차량 설계에 따라 꺾임 각도나 회전특성 또한 다양한 것이 특징입니다. 일반적으로 조인트의 꺽임각도는 아웃보드 조인트의 경우 40~46도 이내, 이너보드 조인트의 경우 23~25도 이내로 설계되고 있으며, 변속기와 연결되는 이너보드 조인트의 경우 차체의 움직임에 따라 약간의 길이변화가 가능하도록 슬라이딩이 가능한 스플리트 기어가 적용되고 있습니다.  

한편 전륜구동 차량의 경우 엔진과 변속기가 차량 주행방향과 90도를 이루는 가로배치타입이 주를 이루면서 드라이브샤프트를 연결할 때 드라이브샤프트의 장착위치가 차량중심에 있지않아 좌우 샤프트의 길이가 달라질 수밖에 없습니다. 변속기가 엔진의 오른쪽이나 왼쪽 옆에 위치하기 때문입니다. 국산차의 경우 대부분 왼쪽 드라이브샤프트보다 오른쪽 샤프트의 길이가 긴 편입니다.

이렇게 비대칭 드라이브샤프트를 적용한 차들은 주행중에 좌우 샤프트(CV조인트)가 이루는 각도가 달라지면서 비틀림 강성의 차이가 발생하게 되고, 급가속 또는 급제동 등 구동토크가 급격하게 변할 경우 때 차량이 한쪽으로 쏠리는 현상이 발생하기도 합니다. 이러한 현상을 토크스티어(Torque Steer)라고 합니다.

드라이브샤프트를 자세히 살펴보면 이러한 비틀림 강성 차이를 최소화하기 위해 샤프트의 길이가 긴 쪽의 샤프트 직경(굵기)이 짧은 쪽보다 굵은 것을 알 수 있습니다. 같은 직경을 가진 샤프트의 경우 길이가 길수록 비틀림 강성이 약해져 구동토크의 전달력이 떨어지기 때문입니다.

한편 최근 기아 쏘렌토와 쌍용 코란도, 현대 쏘나타, 그랜저 등 일부 차종의 경우 기존 비대칭 드라이브샤프트 대신 좌,우 샤프트의 길이가 같은 등장형 드라이브샤프트를 적용하고 있기도 합니다. 등장형 드라이브샤프트는 샤프트에 별도의 연장 샤프트를 적용하거나 변속기 출력축에 부축을 설치해 좌,우 드라이브샤프트의 길이가 같아지도록 하는 방식이 주로 사용되고 있습니다.

또한 변속기 및 타이어와 직접 연결되어 있는 드라이브샤프트는 엔진 및 변속기의 진동이나 노면충격 등이 전달될 뿐 아니라 정차중에 가진이 발생되는 부분으로 N.V.H 성능에도 직접적인 영향을 미치고 있는 부품이기도 합니다. 따라서 샤프트의 중간에 다이내믹 댐퍼를 설치하거나 진동을 줄여주는 셔더리스 조인트(Shudderless joint)를 적용해 공회전 및 고속주행 때 N.V.H 성능을 향상시키고 있습니다. 

셔더리스 조인트는 정숙성 및 승차감 향상 등 N.V.H 성능향상 외에도 샤프트 경량화를 통한 연비향상도 꾀하고 있기도 합니다. 참고로 드라이브샤프트의 양쪽 끝에 장착된 CV 조인트를 감싸고 있는 부트고무가 찢어져 내부의 그리스(윤활제)가 새어나가 윤활이 원활하지 못할 경우나 이물질 등이 유입된 경우 또는 고속운행 등으로 볼베어링 등 조인트 부위에 열화가 발생한 경우 등에는 유턴 또는 좌,우회전을 위해 스티어링 휠을 꺾을 경우 덜덜거리거나 틱틱거리며 타이어가 끌리는 현상이 발생할 수 있습니다.

이러한 경우 드라이브샤프트를 점검 및 교환할 필요가 있습니다. 최근에는 신품이나 재제조부품으로 교환하는 경우가 대부분이지만 조인트를 분해 및 정비한 후 찢어진 부트고무만 교환하는 방법도 있습니다.



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