CVT란?
이번에 여러분에게 애기해 드릴 내용은 CVT입니다. 스파크 S가 출시되고 스파크에 CVT가 적용되었다는 소식을 여러분도 많이 들었을 것입니다. 관련되어서 제가 오랜만에 책을 펴서 공부한 내용을 여러분들에게 전달하고자 합니다. 아는 것이 힘이다~
CVT의 모든 것을 여러분들에게 알려드립니다.
2014년형부터의 스파크의 특징은 CVT가 적용되었다는 것입니다. CVT는 Continuous Variable Transmission에 약자입니다. 일반적으로 무단변속기라 부릅니다. 자트코(JATCO)에서 생산되는 이 CVT는 여러개 풀리의 쌍, 스틸 벨트 그리고 일정 비율로 움직이는 플래니터리 기어 세트로 구성되어 있습니다.
TIP : CVT는 GM에서 품질 관리 중점 대상으로 분류되어 있는 품목입니다. 만약 수리가 필요하다고 했을 때는 수리를 하는 것이 아니라 하나의 어셈블리로 반드시 교체되어야 합니다.
CVT의 운동방법
자동차의 엔진은 넓은 범위에서 RPM과 토크의 조합으로 동력을 얻을 수 있습니다. 위에 표는 말리부 디젤의 토크 곡선입니다. 말리부 2.0 디젤 엔진에 특성을 잘 알수 있습니다.
위에서 말씀 드린 엔진은 RPM과 토크의 조합으로 동력을 얻을 수 있더라도 엔진 출력 곡선이나 이외 많은 데이터를 통해서 일정 구간에서 가장 좋은 효율을 얻을 수 있습니다. 그리고 트랜스미션은 바로 이 효율적인 구간을 선택하는 것입니다. 이런 방법을 시프트 매핑(Shift Mapping)이라고 합니다.
만약 트랜스미션이 하나의 비율(Single Ratio)만 가진다고 한다면 자동차의 스피드는 엔진의 스피드 값만 가지는 일차 방정식이 될 것입니다. 그리고 자동차의 맥스 스피드는 엔진의 맥스 스피드와 일치할 것입니다. 일반적인 내부 연소 엔진은 보통 낮은 스피드에서 낮은 토크를 전달해 줍니다. 낮은 스피드에서는 움직일 수 있는 파워 또한 낮습니다. 그 결과로써 낮은 가속도가 만들어 집니다.
이러한 이슈를 극복하기 위해서 일반적 차량의 트랜스미션은 수많은 고정비 기어비를 가진 기어를 장착하였습니다. 이것을 스텝 레시오(Step Ratio) 트랜스미션이라 부릅니다. 하지만 이 스텝 레시오 트랜스미션도 문제점이 있습니다.
기어변경이 이루어 지는 동안에 드라이버 휠로부터의 힘을 받을 수 없습니다. 그래서 더 높은 기어로 변속이 되었을 때 엔진 힘이 줄어들어 RPM이 줄어들게 됩니다.
하지만 CVT는 이 스텝이 없습니다 그래서 스텝 레시오 트랜스미션에 발생되는 문제점이 없고 부드러운 기어 변속을 가능하게 해주며 엔진은 최고 출력이 가능하도록 유지시켜 줍니다. CVT는 지속적인 엔진 최고 출력이 가능하게 함으로써 차량의 가속도가 향상되는 효과를 가져오는 것입니다.
CVT의 또 다른 장점 중에 하나는 효율성입니다. 만약 트랜스미션이 없다면 엔진은 100%의 효율을 가집니다. 엔진에서의 힘 중 일부분은 트랜스 미션에 의해서 소비됩니다. CVT는 일반적인 스텝 레시오 트랜스미션보다 더 높은 힘의 소비를 하지만 최적화된 지속적으로 움직임으로써 더 높은 힘을 상쇄시키는 효율을 가집니다.
CVT 구성품목
앞서 말한 것 처럼 자트코의 CVT는 여러개 풀리의 쌍,스틸 벨트 그리고 일정 비율로 움직이는 플래니터리 기어 세트로 구성되어 있습니다. CVT 운동의 키포인트는 다양한 지름을 가지는 두개의 풀리안에서의 스틸벨트 움직임 입니다.
각각의 풀리는 하나의 고정된 시브(Sheave)와 움직이는 시브로 구성되어 있습니다.
프라이머리 폴리와 세컨더리 폴리의 적용되는 오일 압력은 각각의 시브들이 얼마나 떨어져 있는지에 그리고 얼마나 가까이 있는지에 따라서 결정됩니다. 이러한 이유로 폴리의 그루브(홈)의 넓이를 좁게 할지 아니면 넓게 할지가 결정이 됩니다. 시브들이 더 멀어질 경우 벨트는 더 깊이 들어가는 것이고 반대로 시브들이 가까워지면 벨트는 더 높게 들어가는 것입니다.
두개의 폴리에서의 시브들은 항상 반대방향으로 움직입니다. 하나의 시브세트들이 가깝게 움직이면 다른하나의 시브세트들은 더 멀리 움직입니다. 왜냐하면 스틸벨트의 길이는 절대로 변하지 않기 때문입니다. 하나의 풀리의 스티벨트는 내부로 움직이고 다른 한개는 바깥쪽으로 움직입니다. 이것으로 트랜스미션의 비율(Ratio)과 토크 케파시티(Torque Capacity)를 결정됩니다.
<사진 출처 - 시사기회 창 - 급발진 편에서>
주행상태일때 그루브(홈의 넓이)는 낮은 단계에서 오버라이드 단계로 지속적으로 움직입니다. 엔진의 로드(엑셀레이터 페달을 밟았을때)의 신호가 입력되면 폴리의 넓의 변화되어 엔진 RPM, 차량의 스피드, 프라이머리 폴리 그리고 세컨더리 폴리의 오일 압력이 변화됩니다. 더불어서 폴리의 높이에 변화에 따른 벨트와 벨트의 접촉 지름의 변화로 CVT는 지속적이고 스텝이 없는 기어 변속을 가능하게 해줍니다.
또한 CVT의 기어비는 바깥쪽 폴이에 붙어있는 보조 기어박스를 통해서 확장됩니다.
전진할때는 1.821:1 그리고 후진시에는 1.714:1 입니다.
TIP : CVT 오토매틱 트랜스미션은 뉴 그린 컬러드(New green-colored) 미션오일을 사용합니다. 단 DEXRON VI green 오토매틱 트랜스미션 오일을 사용해서는 안됩니다. 이 미션오일은 자트코에서 만들어진 CVT와 호환되지 않습니다.
차세대 무단변속기 CVT의 사용은 점점 늘어날 전망입니다. 그리고 스파크 S 에서는 CVT만 적용하고 있습니다. 그리고 새로운 스파크에서는 어떤 트랜스미션을 사용할까요? 아마 같은 미션을 사용하지 않을까요? 이만 CVT에 대해서 공부한 내용을 여러분에게 알려드린 지고릴라는 물러가겠습니다.
관련된 질문은 댓글로 해주세요~, 친절히 답변해 드리겠습니다.
