본문 바로가기

공학 문제해결/열역학

【내연기관】 조인트(Joint)의 종류

"배움은 우연히 얻어지는 것이 아니라 열성을 다해 갈구하고 부지런히 집중해야 얻을 수 있는 것이다." - 미국 제2대 대통령 애비게일 애덤스


안녕하세요. 이번 포스팅에서는 내연기관을 비롯하여 기계공학 전체에 적용된다고 할 수 있는 '조인트 (Joint)'에 대한 포스팅입니다. 간략하게 나타내었으므로 더 자세한 정보는 검색엔진에 아래 키워드들로 검색해보시길 바랍니다. 유투브 등에 검색하시면 구동되는 영상도 확인할 수 있습니다. 그리고 제일 아래에 쉬운 예제를 하나 뒀으니 풀어보시길 바랍니다.


[조인트(Joint)란?]

 : 조인트는 기계*기재의 결합이다. 2개의 축을 결합하되, 한쪽 축에서 다른 축으로 회전력을 전달하는 부분이다. 항상 결합한 형식을 영구축 조인트, 혹은 단순히 축조인트, 또 잠시 동안 결합하기도 하고 떼어놓기도 하는 형식의 것을 착탈축 조인트 또는 클러치라고 한다. 비교적 저속 회전인 경우에는 양축을 완전히 결합시켜, 양 축심이 부정확해지는 것을 막는 고정축조인트가 쓰인다....(더보기 : https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A1%B0%EC%9D%B8%ED%8A%B8) - 위키백과


[조인트(Joint)의 종류]

① 등속 조인트 (constant velocity joint)

전륜 구동차의 앞차축으로 사용되는 조인트이다. 구동축과 일직선상이 아닌 피동축 사이에 회전각 속도의 변화 없이 동력 전달이 균등하게 되도록 한 자재 이음으로서, 꺾임각이 큰 자재 이음을 축의 양 끝에 부착하여 회전각 속도의 변화를 상쇄시키는 것이다. 보통 CV 조인트라고 한다. 종류로는 다음과 같다. - 자동차용어사전
⒜ 이중 십자 이음 (double cross joint) : 2개의 십자축을 마주 대고 중심 요크로 결합한 형식
⒝ 제파 자재 이음 (Rzeppa universal joint) : 동력 전달용의 볼을 볼 리테이너에 삽입하고 다른 한 축은 하우징을 만들어 볼 리테이너와 하우징을 결합한 형식
⒞ 벨 타입 자재 이음 (bell type joint) : 제파형 자재 이음을 개량한 것으로, 6개의 볼이 볼 리테이너에 들어있는 형식
⒟ 더블 오프셋 자재이음 (DOJ, double offset joint) : 볼형의 자재 이음에 슬립 이음을 추가한 형식으로, 6개의 볼이나 3개의 롤러가 동력 전달 작용을 하는 형식


② 유니버셜 조인트 (universal joint)

 : 축이음(커플링)의 일종. 두 축이 비교적 떨어진 위치에 있는 경우나 두 축의 각도(편각)가 큰 경우에 이 두 축을 연결하기 위하여 사용되는 축이음의 일종이다. 자동차의 프로펠러 샤프트나 드라이브 샤프트 등의 연결부, 자동차의 스터어링 기구 등에 쓰인다. - 두산백과


 : (1) 관계 위치가 끊임없이 변화하는 두 개의 동력 전달 축을 연결한 커플링으로서, 프로펠러 샤프트 전*후단 등에 사용한다. (2) 트랜스미션과 샤프트, 샤프트로부터 파이널 드라이브로 동력을 전달하기 위해서는 이들을 연결하지 않으면 안 된다. 그러나 엔진은 진동하고 리어 액슬은 또 상하로 진동하기 때문에 고정할 수 없다. 이 때문에 회전하면서 자유롭게 움직이는 이음새가 있어야 하는데 이것을 유니버설 조인트라고 한다. (3) 프로펠러 샤프트의 자재 이음을 말하는데, 일직선상에 있지 않은 두 개의 축을 연결하여 자유로이 회전하도록 하는 이음으로서, 액슬의 상하 진동으로 인한 각도 변환과 회전력 변환을 극소화시키는 역할을 한다. 다시 말해서, 축의 각도의 변화가 있더라도 동력을 전달하는 조인트를 말한다. - 자동차 용어사전

③ 플렉시블 조인트 (flexible joint)

 : 고무 등 탄성체를 이용한 유니버설 조인트로서, 전달 각도가 3~5도 정도로 낮은 것에 사용이 가능하다. 축의 끝에 장치된 2~3갈래의 팔 사이에 고무나 캔버스 등의 탄성체를 끼고 상호 결합시킨 것으로서, 습동 마찰 부분이 없고 윤활도 필요하지 않으며, 비틀림 진동을 흡수하는 작용을 하지만, 바깥지름에 비해서 전달 토크가 작은 것이 결점이다. - 자동차 용어사전

④ 앵글 조인트 (angle joint)

 : (1) 피스톤 링 이음의 종류로서, 엔드 부분이 경사지게 되어 있는 것을 말한다. (2) 접합하는 모재 판의 모서리를 직각이 되도록 맞붙여 용접하는 이음을 말한다. - 자동차 용어사전

⑤ 링 조인트 (ring joint)

 : 피스톤 링의 이음 방식의 하나이다. 피스톤 링의 이음 방식에는 버트(butt) 조인트, 앵글 조인트, 랩(lap) 조인트 등이 있다. 4사이클 엔진은 버트 조인트, 2사이클 엔진은 랩 조인트를 많이 사용한다. 이음 틈새에 열팽창이 있으므로 일정한 틈이 필요하며, 조립할 때 실린더에 틈새를 삽입하여 점검해야 한다. - 자동차 용어사전

⑥ 랩 조인트 (lap joint)

 : 변압기 철심의 계철과 각철을 이은 부분에 있어서 각 부분의 철판을 한 장씩 지그재그형으로 조립한 구조를 말한다. - 자동차 용어사전

⑦ 슬립 조인트

⑧ 후크 조인트

⑨ 필렛 조인트

⑩ 브릿지 조인트

등등




[예제]

추진축 길이의 신축에 대응하기 위해 사용되는 것은?

① 플렉시블 조인트
② 슬립 조인트
③ 후크 조인트
④ 유니버셜 조인트



[문제풀이]

축의 길이 변화에는 슬립 이음으로, 축의 각도 변화에는 만능이음(플렉시블, 십자형 조인트 등)이 사용됩니다.

[답]
② 슬립 조인트