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자동차의 구조

자동차의 구조

自動車－構造

크게는 보디(body：車體)와 엔지 및 타이어, 작게는 속도계 등에 이르기까지 다수의 부품으로 구성되어 있다. 작은 나사 한개까지 세밀히 분해한 다음에 자동차의 구조를 알려고 한다면 큰 일이다. 그래서 여기에서는 자동차의 부분을 크게 다섯 부분으로 나누어 설명하기로 한다.

⑴ 동력을 발생시키는 부분 ― 엔진 본체(本體)와 그 부속품

⑵ 동력을 전달하는 부분 ― 클러치(clutch)와 변속(變速) 기어 등

⑶ 달리기 위한 장치 ― 핸들(handle)과 브레이크(brake), 차륜

⑷ 전체를 통괄하는 부분 ― 보디(body)·프레임· 스프링 등

⑸ 기타 부분 ― 라이트(light)와 시트(seat), 적하대(積荷臺) 등

다만 ⑴의 동력을 발생하는 부분은 뒤로 미루고, 여기서는 ⑵이하의 항목에 대해서 설명한다.

동력전달장치

動力傳達裝置

클러치

clutch

가장 널리 사용되고 있는 가솔린 엔진이나 디젤 엔진의 출력(出力)을 낼 수 있는 회전수의 범위는 매분 약 600∼1,000회전으로부터 4,000∼6,000회전 정도로 한정되어 있다. 전차(電車)에 사용되고 있는 직류전동기(直流電動機)와 같이 정지상태에서 즉시 힘을 낼 수는 없다. 즉 자동차의 엔진에서는 전차와 같이 전동기와 차륜을 기어로 직접 연결시킬 수는 없다. 그러므로 정지하고 있는 무거운 자동차를 스타트시킬 때 적은 회전수를 가지고 발차하려고 해도 동력이 부족하며, 또 무리하게 회전수를 늘려도 오히려 발차하기 어렵게 된다.

이와 같이 엔진에 어떤 범위의 회전을 시키고 차가 스타트하는 데 충분한 마력(馬力)을 내게 할 필요가 있다.

그리하여 자동차를 정지상태에서 스타트시키려면 회전하고 있는 엔진과 정지하고 있는 차륜과를 연결하는 장치, 즉 클러치(clutch)가 필요하게 된다. 이것은 원리적으로는 원판(圓板)의 마찰력을 이용해서 동력을 전달하는 것이며, 대부분의 자동차는 발로 조작하도록 되어 있으나, 전자력(電磁力)이나 진공(眞空)을 사용한 자동식의 것도 나와 있다.

변속기

變速機

속도나 언덕의 구배(勾配)에 따라서 엔진의 회전수와 차륜의 회전수의 비율을 변경시키는 것이 변속기(transmission)이다. 변속기는 기어에 의하여 회전수와 그 방향을 바꾼다. 입력(入力)회전수와 출력(出力)회전수의 비를 변속비(變速比)라고 한다.

자동차가 달리기 시작할 때부터 고속도(高速度)로 달리기까지의 요구되는 힘이나 속도는 일정하지 않다. 그럼에도 불구하고 변속비가 일정하면, 엔진의 사용회전 범위에서 생각해도 알 수 있는 바와 같이, 자동차에 필요한 힘이나 속도를 얻는 데는 충분하지 않다.

더구나 때에 따라서는 후퇴할 필요도 생긴다. 이러한 요구에 소용되는 것이 변속기이다. 보통의 자동차의 변속기는 각각 변속비(變速比)가 다른 전진방향 3단(段) 및 후진방향 1단, 합계 4단의 변속이 가능한 것이 많다(〔그림〕－3).

그런데 이 변속비는 자전거의 치수비(齒數比)와 같은 것이지만자전거의 경우는 크랭크가 1회전하는 사이에 뒷바퀴가 몇 번 회전하는가를 표시하는 것인 데 비해 자동차의 경우는 엔진의 회전이 빠르므로 엔진이 몇 번 회전했을 때 변속기의 출력축(出力軸)이 한번 회전하는가를 표시하는 것이 습관으로 되어 있다.

전진 3단의 변속기의 예를 보면, 변속비가 큰 순으로 각각 로기어(low gear)로는 3.5, 세컨드기어(second gear)로는 1.8, 서드기어(third gear：top gear)로는 1.0, 백기어(back gear)로는 3.7 정도의 것이 많다.

스포츠카(sports car)나 대형 트럭의 변속기 중에는 전진 4단 또는 5단식의 것도 있으며, 경쟁용의 오토바이에서는 전진 7단에서 10단 가까운 것까지도 쓰이고 있다.

또한 변속기와 구동차륜(驅動車輪)의 차축(車軸)과의 사이에도 감속(減速)기어가 있으며, 여기서도 3.7∼4.2 정도의 감속비로 되어 있다. 따라서 엔진이 몇 번 회전하면 구동차륜이 한번 회전하는가를 총감속비(總減速比)라고 한다. 이것은 앞에 설명한 변속기의 변속비와 감속기어의 감속비와의 곱(積)으로 표시된다.

변속기의 변속방법은 자전거의 경우에는 체인을 고쳐 걸어서 하지만 자동차에서는 기어의 짜임새를 바꾸어서 하고 있다.

구식(舊式)의 자동차에서는 슬라이딩 기어식(sliding gear：選擇摺動式)이라고 해서 희망하는 치수비의 기어를 그 회전축상에서 미끄러지게 하여 기어의 맞물린 상태를 바꾸는 방법을 쓰고 있다. 이 방법에서는 변속기의 출력축과 입력축의 회전 중에 변속을 해야 하므로 기어가 맞물리기 어려운 결점이 있다(〔그림〕－3의 오른쪽 위). 이 결점을 없애기 위하여 최근에는 모든 기어를 맞물려둔 채로 변속비를 바꾸어 가는 '콘스턴트 메시식(constant mesh type：항상 맞물리는 식)'이 등장하였다. 이것은 기어의 손상이 작고 조작도 쉽게 할 수 있다(〔그림〕－3의 왼쪽 위).

콘스턴트 메시식도 엔진과 변속기와의 사이의 동력의 단속(斷續)에는 슬라이딩 기어식과 마찬가지로 마찰관 클러치가 사용되고 있다. 희망하는 변속비에서 돌고 있는 기어에 걸리는 동력을 단속하려면 기어에 붙어 있는 네일 클러치(nail clutch)를 사용한다. 이 네일 클러치는 기어와 같은 재료로 만들어져 있다.

그런데 이 네일 클러치식 변속기도 네일을 빼낼 때, 덜거덕거리는 소리를 내고 네일이 상하는 일이 많으므로 앞에 말한 슬라이딩 기어식의 변속기에 비해서 변속동작은 부드럽다고 하지만 더욱 숙련이 요구되었다.

이것을 개량(改良)한 것이 싱크로메시식(synchro mesh type：동기 맞물리는 식)의 네일 클러치로서, 그 원리는 네일이 맞물리기 전에 네일 클러치와 기어 사이의 작은 마찰 클러치가 접촉하여 네일 휠(nail wheel)의 회전을 일으켜서 맞물리는 네일끼리의 회전이 일치(同期)될 때, 비로소 네일을 맞물리도록 되어 있다(〔그림〕－2). 요즈음의 승용차는 대부분 전부가 이 싱크로 메시식(式)의 변속기로 되어 있다.

또한 운전조작을 편하게 하기 위해서는 자동변속기(自動變速機)와 토크 컨버터(torque converter)가 사용되고 있다. 특히 토크 컨버터는 도시의 혼잡(混雜) 속에서는 번거로운 클러치 조작이나 기어 체인지(變速)의 수고가 들지 않으므로 채용하는 자동차가 증가하고 있다.

토크 컨버터는 클러치와 변속기의 두 가지의 성능을 겸하고 있다. 클로치로서의 토크 컨버터의 원리는 정지하고 있는 선풍기를 향해 또 하나의 선풍기를 돌리면 정지해 있는 선풍기가 돌게 되는 것과 같은 것으로 유체(流體)로서 기름을 이용하여 동력의 단속을 하고 있다.

변속기로서의 토크 컨버터의 작용은 펌프와 터빈 사이에 있는 스테이터(stator)의 반력(反力)에 의하여 엔진의 회전에 따라서 전달되는 회전력이 증가하는 기구(機構)에 의한다.

기어식(式)의 변속기에 비해서 기름을 매체로 하고 있으므로, 변속은 부드럽고 클러치도 넣지 않고 다만 가속 페달(accelevator pedal)을 밝음으로써 자동차를 정지상태로부터 발진(發進)시킬 수가 있다. 그러나 토크 컨버터만의 토크의 변환비(變換比：기어로 말하면 變速比)는 최대로 해서 1.5∼2 정도밖에 취할 수 없으며, 변속비가 부족하므로 이것과 자동변속기를 조합해서 사용하는 경우가 많다.

현재 많이 채용하고 있는 자동변속기(自動變速機)는 유성(油星) 기어가 사용되며, 기어의 변경은 유압(油壓)이나 전자압(電磁壓)에 의해서 행하여진다. 그 조작은 전자동식이므로 운전은 대단히 간단하게 된다.

차동기어

差動 gear

자동차가 커브를 돌면 내측(內側)에 있는 차륜과 외측 차륜은 그 달리는 거리가 각각 다르게 된다. 그러므로 좌우 차륜의 회전수에 차이가 생겨도 내측 차륜의 회전이 떨어진 만큼 외측 차륜의 회전수를 올리면 무리가 없이 커브를 돌 수가 있다. 이와 같은 동력전달장치로서 차동기어(differential gear)가 사용되고 있다(〔그림〕－6).

조종장치

操縱裝置

자동차의 방향을 바꾸는 데는 핸들(handle)이, 감속(減速)이나 정지를 하는 데는 브레이크(brake)가 있다.

조향장치

操向裝置

차륜이 굴러가는 방향을 바꾸기 위해서는 그 축(軸) 방향을 변경시키면 된다. 그 점에서는 자동차의 조종도 자전거나 마찬가지이다.

그러나 자동차와 같이 좌우의 차륜의 간격이 크면, 작은 회전반경(回轉半徑)으로 돌 때에 한해서 내측의 차륜은 외측에 비해서 작은 반경으로 선회(旋回)하지 않으면 안 된다. 그러므로 내측의 차륜쪽을 외측에 비해서 크게 차축을 선회시키지 않으면 좌우 양차륜의 움직임에 무리가 생긴다(〔그림〕－6).

이 때문에 고안된 것이 조종장치의 연결봉(連結棒)이나 암(arm)을 사다리꼴이 되게 한 조향장치이다. 현재 실용되는 자동차는 외견(外見)은 변하고 있으나 모두 이 원리에 의하여 앞바퀴의 회전방향을 바꾸고 있다. 이러한 조향장치를 애커맨식(式)이라고 부른다.

핸들

handle

차륜의 방향을 바꾸려면 핸들을 돌린다. 자동차가 클수록 핸들을 돌리는 힘도 크게 들어서 조정이 어렵게 된다. 이런 점을 개선하려고 핸들과 차륜 사이에 몇 개의 연결봉 이외에 조향(操向)을 경쾌하게 하기 위한 감속기어가 사용되고 있다.

따라서 최대한의 좌측에서 최대한의 우측까지 핸들을 돌릴 때, 자동차는 자전거와 같은 일문자(一文字)핸들이 아니므로 둥근 핸들을 4∼8회 정도 회전시켜야 한다. 고급승용차·중량차(重量車)·특수차(特殊車)·트럭 등은 핸들을 꺾을 때 인력(人力)뿐만 아니라 유압식(油壓式) 보조장치를 부착시켜서 한손으로도 쉽게 핸들을 꺾을 수 있도록 조정장치가 가볍게 되어 있다.

브레이크

brake

달리고 있는 자동차를 정지시키는 데는 브레이크가 필요하다. 이것도 초기(初期)의 자동차는 자전거나 열차와 같이 브레이크슈(制動片)가 사용되고 있었다.

그러나 자동차의 대형화와 브레이크 조작(操作)이 쉬워진 데서 자전거의 뒷바퀴에 있는 것과 같은 밴드브레이크(band brake)가 고안되었고, 이어서 브레이크슈와 드럼(drum：胴)으로 된 현재의 형태로 되었다.

또한 최근에는 브레이크를 밟는 힘이 적게 들도록 파워(倍力) 장치도 사용되기 시작했으며, 엔진 흡기(吸氣)의 진공이나 공기압축기에 의한 압축공기의 힘을 이용해서 인력(人力)을 보조하도록 하고 있다.

이 작동원리(作動原理)는 운전자가 브레이크를 밝으면 유압실린더(油壓 cylinder)가 눌리는 것과 병행해서 공기 밸브(valve)가 열리고 엔진 흡기의 진공이나 압축공기에 의해 배큐엄 실리더(vacuum cylinder) 내의 다이어프램(diaphragm：膈盤)이 끌리거나 눌리거나 해서, 이 힘으로도 브레이크의 유압실린더를 누르도록 되어 있다. 따라서 브레이크 페달을 밟는 힘은 이 다이어프램이 내는 힘만큼 작아도 된다. 그러므로 브레이크의 조작을 용이하게 할 수도 있다.

또 자동차의 브레이크에는 달릴 때 쓰는 발로 밟는 브레이크뿐만 아니라 정지 중에 차가 움직이지 않도록 하는 주차(駐車) 브레이크가 있다. 풋 브레이크(foot brake)는 사용 목적에서 볼 때, 큰 제동력(制動力)을 얻을 수 있으므로 유압식이 한결같이 사용되고 있는데, 주차 브레이크는 와이어(wire)나 레버(lever)를 사용한 구조가 간단한 것이 많다.

보디와 프레임

body-frame

자동차는 사람이나 화물을 운반하기 위한 기계이므로, 당연히 이것들을 태우고 적재할 부분으로서 보디(車體)가 있으며, 엔진이나 차축(車軸)을 부착시키는 프레임이 있다.

트럭은 적재함(積載函) 밑에 있는 프레임이나 차축이 모두 보이므로 그것들의 구성은 일목요연하게 이해할 수가 있다. 승용차는 구식(舊式)인 것은 트럭과 같은 구조로, 사다리형의 프레임에 엔진이나 차축을 붙이고 보디를 올려 놓았다.

그러나 최근의 승용차는 성능 향상과 스타일의 관계상 높이를 낮게 하고 중량도 가볍게 만들 필요에서 프레임이 없는 승용차가 많아졌다. 특히 소형승용차에서는 승객을 위한 스페이스를 크게 하려고 거의 전부가 프레임리스(frameless)의 '모노코크(單體) 구조'로 비행기와 똑같은 설계로 되어 있다.

따라서 엔진이나 차축을 받치고 있는 스프링 등은 보디에 직접 부착되어 있으며 프레임을 전혀 사용하지 않는다.

차축(車軸)은 대형 트럭에서는 앞뒤축이 다 1개(個)인 봉(棒)이 쓰이고 있으나, 소형트럭이나 승용차에서는 승차 기분을 좋게 하기 위해서 앞 차축에 한하여 좌우 독립한 형태로 되어 있는 것이 많다.

또한 고급승용차나 경자동차(輕自動車)에서 승차 기분을 좋게 하기 위해서, 혹은 치수의 관계상 전후의 양차축이 다 좌우 독립된 형태의 것이 쓰이고 있다.

이와 같은 설계로 하면, 자동차가 나쁜 도로를 달린다거나 또 우묵한 곳에 차륜이 빠지거나 하여도 그 차륜만의 상하운동에 한정되고 노면(路面)의 요철(凹凸)은 차체에까지 미치지 않게 된다. 그러므로 그만큼 승차기분은 좋아진다(〔그림〕－8).

이 밖에 차축과 차체 사이에는 쿠션(cushion)작용을 하는 스프링이 있으며, 차축과 노면과의 사이에는 차륜과 타이어가 있다.

승차 기분을 좋게 하기 위해서 스프링을 부드럽게 하면, 반대로 한번 생긴 진동(振動)이 정지하기 어렵게 된다. 이것을 방지하기 위해서는 완충기(緩衝器：shock absorber)가 있다.

또 타이어(tire)는 노면의 작은 요철에 의한 진동을 흡수하고 지면과의 마찰력을 증가시키는 관계로 오로지 공기를 넣는 고무타이어만이 쓰이고 있다. 구조는 자전거의 타이어와 같지만 고속도로 달려도 안전하도록 특수한 단면형상(斷面形狀)으로 되어 있으며, 튜브(tube)가 없는 것도 있다(〔그림〕－7).

전기장치·기타

電氣裝置·基他

자동차에는 야간의 주행을 위해서 헤드 라이트(head light)와 테일 라이트(tail light), 실내를 비추는 룸 라이트(room light) 등의 조명기구가 사용되고 있다. 또 운전할 때에 다른 차에 자기 차의 움직임을 알리기 위해서 윙커(winker：방향지시등), 브레이크 라이트(brake light) 등의 신호용 등화도 쓰이고 있다. 이를 위해서 제너레이터(generator：발전지)를 부착시키고 있다. 이 밖에 엔진 관계의 전기장치도 있다.

또한 사람이 타서 앉기 위한 시트(seat：座席), 화물을 적재하기 위한 적재함, 가솔린 탱크(gasoline tank) 등에서 속도계나 수온계(水溫計)·연료계 등의 계기류, 또 라디오나 시계·히터 (heater)와 쿨러

(cooler), 조그만 것으로는 시거 라이터(cigar lighter)나 재떨이에 이르기까지 세밀히 보면 마치 주택의 거실에 해당하는 것이 자동차의 차실(車室)이라고 할 수 있다.

자동차의 종류

自動車－種類

자동차는 교통법규 등의 정의(定義)에서도 언급되어 있지만, 상식적으로 보면 노상(路上)을 달리며, 사람이나 화물을 운반하거나 특수한 작업을 하는 기계라고 할 수 있다.

이 정의에서 보면 우리들이 일상 자동차라고 하는 것 이외에 오토바이는 물론이고 불도저(bulldozer：배토거)나 크레인차(車)에서 견인차(牽引車)와 같이 차륜 대신에 캐터필러(caterpillar)가 달린 것까지 미치며, 나중에는 전차(戰車)까지도 자동차의 종류로 보게 된다.

이와 같이 많은 종류의 자동차를 분류함에는 여러 가지 방법이 있다. 자동차의 운전면허시험 때에 필요한 법률상의 분류방법도 있다. 여기서는 용도(用途)와 엔진의 종류에서 구분해 보았다.

자동차의 용도별 분류

自動車－用途別分類

거리에서 볼 기회가 많은 것부터 차례로 들어 보면 다음과 같다.

⑴ 승용차(乘用車) ― 이것은 적은 수의 승객을 실어 나르거나 혼자서 사용하는 것으로, 2∼6인승인 것이 많다. 그 중에는 스포츠카라고 하는 레저(leisure)나 경기용의 것도 있다.

보디의 형태로 구별하면 세단(sedan：箱子型)·컨버터블(convertible：布帳型)·왜건(wagon：荷物室附) 등으로 나눈다.

경우에 따라서는 도어(door)의 수에서 2도어·3도어·4도어·5도어 등으로 구별하기도 한다.

⑵ 트럭(truck) ― 전적으로 하물(荷物)을 운반하기 위한 자동차로서, 여기에 1∼3명의 승무원이 탄다. 형태로는 엔진이나 승무원실 부분과 적재함 부분으로 된 것이 흔히 있는 것들이다.

변형(變型)된 것으로는 적재함도 상자형으로서, 전체를 하나로 만든 라이트밴(light van：小型의 箱子型貨物車), 견인용인 트랙터(tracter：牽引車)와 화물만을 적재하는 트레일러(trailer：荷物車)와의 두 부분으로 된 트레일러 트럭이 있다. 또 적하(積荷)의 종류에 따라서 액체를 운반하는 탱크로리(tank lorry：탱크車), 토사(土砂)나 자갈용(用)인 덤프카(dump car), 콘크리트 운반용 및 혼합용 믹서카(mixer car) 등이 있다.

⑶ 버스(bus) ― 많은 승객을 운반하는 특정 또는 불특정의 노선용 여객자동차로서, 작은 것은 마이크로버스(microbus)인 10인승 정도에서, 크게는 관광버스인 40∼50인승까지 여러 가지가 있다. 특히 유럽이나 미국에서는 장거리 도시간 고속버스가 발달하고 있는데, 이 경향은 고속도로망의 정비와 더불어 우리나라에서도 실현되고 있다.

⑷ 특수차(特殊車) ― 사람이나 하물을 운반하는 목적 이외의 자동차를 말하며, 구급차·소방차·패트롤카(patrolcar)에서 래카(故障車牽引車)·배큐엄 카(衛生車) 등 목적에 따라 수많은 종류의 변형된 차가 있다. 이 밖에 토목공사용인 모터 그래이더(motor grader)·로드 롤러(road roller)·불도저·파워셔블(power

shovel：셔블車)·크레인차·제설차·스크레이퍼(scraper) 등 열거하면 한이 없다(〔그림〕－9).

자동차의 엔진별 분류

自動車－engine 別分類

현재 쓰이는 자동차 엔진은 대개가 피스톤식(piston 式)인 내연기관(內燃機關)이다. 사용하는 연료에 의하여서는 가솔린을 사용하는 가솔린 엔진과 경유(輕油)를 사용하는 디젤 엔진으로 나누어진다.

⑴ 가솔린 엔진(gasoline engine) ― 승용차나 트럭 등 대부분의 것은 4사이클 엔진이다. 경자동차(輕自動車)나 오토바이는 구조가 간단하므로 2사이클 엔진이 사용되는 예가 많다.

⑵ 디젤 엔진(diesel engine) ― 폭발압력이 가솔린보다 약간 크므로 엔진이 무거워지고 진동도 약간 심하지만, 연료비가 싸게 들므로 트럭이나 버스에 많이 사용되고 있다. 물론 디젤 엔진에도 2사이클식과 4사이클식이 있다.

⑶ 그 밖의 엔진 ― 가솔린이나 디젤 엔진은 배기가스를 다량 방출하므로 공장이나 창고 내에서는 사용할 수 없다. 그래서 배터리와 전동기를 원동기(原動機)로 하는 배터리카(著電池車)나 압축공기를 사용하는 탄갱용(炭坑用)의 자동차 등도 있으나 사용되고 있는 수(數)는 극히 적다. 또한 가솔린 대신 액체가스도 사용되고 있는데, 작동원리는 가솔린과 다를 바 없다.

자동차의 성능

自動車－性能

자동차의 성능이라 하면 곧 고속성(高速性)을 머리에 그리는데, 그 밖에 브레이크나 핸들의 성질도 간과할 수 없다. 또 보디나 차륜의 강도(强度), 엔진의 내구성(耐久性) 등도 중요한 요소이다.

특히 트럭이나 버스에서는 적재량이나 승차인원과 연료비 등 경제적 요소도 중요한 것이 되며, 승용차에서는 실내의 넓이나 진동·승차기분·운전의 용이성(容易性) 등도 검토하지 않으면 안 된다.

주행성능

走行性能

먼저 달리는 일에 대해서는 엔진의 출력이 기본이 되고, 이것에서 최고 속도나 언덕을 오르는 힘이 정해진다. 다시 변속기의 치차비(齒車比)가 주어지면 가속성능, 특히 출발이 잘 되는 것과 추월과 가속의 양부(良否)가 정해진다.

결국 달리는 쪽의 성능을 높이면 당연히 연료 소비량을 증가시켜 비경제적인 차가 되어버리기 때문에 이 양자의 상반도 조건에의 만족에 설계(設計)의 고민이 있다.

핸들의 성질로는 가볍고도 고르게 조종될 수 있어야 하며, 가볍기만 해도 고속 주행시에 불안정하게 되기 쉬우므로 어려운 과제의 하나가 되어 있다.

브레이크에 관하여도 마찬가지로서, 저속도(低速度)에서 가볍고 잘 듣는 브레이크는 자칫하면 고속도(高速度)에서는 좌우의 밸런스가 무너지기 쉬우며, 특히 급정차시에는 차체의 방향이 불안정하게 되어 위험이 발생하기 쉽다. 때에 따라서는 브레이크가 마찰열(摩擦熱)에 의해서 과열(過熱)이 생겨 전혀 듣지 않게 되는 수가 있다.

고속도로의 발달과 더불어 특히 요구되는 것은 고속주행시의 가속·조향(操向)·제동(制動) 등의 성능 향상이다.

강도와 강성

强度－剛性

자동차는 차체가 가벼울수록 사람이나 화물을 많이 태울 수 있으며, 또한 노면의 쇼크에 대해서 차체에 가해지는 힘도 감소하게 되므로 좋다.

그런데 가볍게 하기 위해서 재료를 절약하면 강성(剛性)이 부족하게 되어 차체가 구부러지거나 비틀어져서 끝내는 도어의 개폐(開閉)가 불가능하게 된다든지 부분적으로 파손되기 쉽다.

최근의 자동차의 차체 구조는 모노코크(單體) 구조라고 해서 외각(外殼)만으로 차체의 강도를 갖는 비행기의 동체 같은 설계제조기술(設計製造技術)이 채택되고 있다. 이 차체구조는 급격히 진보하여, 가볍고 튼튼한, 그 위에 강성이 높은 것이 만들어지게 되었다.

또 자동차는 옥외에서 사용되므로 비바람이나 강렬한 직사광선을 받게 되기 때문에 외판(外板)의 부식을 막기 위해 도금(鍍金)이나 도장(塗裝)을 하게 된다. 그 방법은 녹스는 것을 막는 바닥칠로부터 마무리 도장까지 3∼5회 정도 반복해서 하는 일이 많다. 또 흙이 붙기 쉬운 차체의 하측(下側) 등은 고무나 비닐의 두꺼운 도장을 해서 방식(防蝕)을 함과 동시에 방음(防音)의 역할(役割)도 시키고 있다.

승차감과 거주지

乘車感－居住地

트럭이나 버스는 물론이고, 특히 승요차에서는 승객이 상쾌하게 승차할 수 있도록 진동이나 소음이 적고, 그 위에 히터나 에어컨으로 기분좋은 온도가 유지되지 않으면 안 된다.

이 방면은 사람과 기계와의 관계를 연구하는 인간공학(人間工學)의 진보에 의하여 최근 급격히 발전하여, 우리들이 주택의 거실에 있는 것과 똑같은 좋은 환경의 자동차가 많이 나오고 있다.

또 시트(座席)나 천장이나 밑바닥 등 스페이스(空間)도, 비록 소형차일지라도 차체설계의 기술이 발달했기 때문에 충분히 여유가 있고 더구나 장시간 타고 있어도 피로하지 않는 것이 만들어지게 되었다.

특히 벤틸레이션(ventilation：환기)의 연구에 관해서는 건축에 있어서보다도 더 우수한 기술이 쓰이고 있다.

자동차의 공해

自動車－公害

자동차의 사용 대수가 적은 시기에는 그 정도는 아니었으나, 최근 도시의 혼잡에서 볼 수 있는 것처럼 도로가 가득 차도록 수가 많아지면서 생긴 문제의 하나가 배기가스에 의한 대기오염(大氣汚染)의 공해이다. 교통사고의 원인은 자동차의 성능 향상과 자동차 수 증대가 도로정비의 템포를 앞지르고 있는 점에 있으므로, 무엇보다도 도로의 안전설비를 정돈하고 운전자의 도의향상(道義向上)에 의해서 해결의 길을 찾아야 한다.

배기가스에 의한 대기오염은 엔진을 개량한다든지 애프터버너(after burner：배기가스 정화장치)를 부착시키든가 해서 타개할 수 있는 면이 많지만, 한편으로는 교통 정체(停滯)에도 원인이 있다. 배기가스의 대부분은 이산화탄소(CO2)와 수증기(H2O)인데, 인체에 유해한 것으로서 일산화탄소(CO)·질소화합물·탄화수소(HC) 등이 있다.

자동차의 안전성

自動車－安全性

근래 자동차의 급증에 따라 보행자와 승객의 안전이란 문제가 크게 대두되었다. 보행자의 안전성은 도로설비의 충실로써 보충이 되겠지만, 승객의 안전성에 관하여는 충돌 때의 위험 방지를 위해, 자동차의 차내 안전 장비가 고려된다.

새로운 기구의 자동차

－機構－自動車 4개의 차륜과 엔진을 달고, 핸들과 브레이크를 사용해 조종되고 있는 현재 형태의 자동차가 탄생한 지 벌써 100년 이상이 되었다. 성능이나 스타일 등은 시시각각 변화하고 있으나 기본적인 구조에는 아무런 변화도 없었다. 이와 같은 자동차의 역사(歷史) 속에서 새로운 기구를 가진 자동차를 만들려는 기운이 생기게 되었다. 여기서 세계 각국에서 연구 중에 있는 변화된 형태의 자동차를 몇 개 소개하기로 한다. 단, 대체로 연구실(硏究室)이나 공장에서 시작(試作)되어, 실제로 달리기는 하지만 실용까지는 이르지 않는 것에 한하기로 한다.

자동조종자동차

自動操縱自動車 기계에 의하여 자동적으로 운전되는 자동차가 자동조종자동차이며, 무인자동차(無人自動車)라고도 한다.

원리적으로는 비행기나 선박에서 이전부터 실용화되어 있는 오토파일럿(auto­pilot：自動操縱裝置)과 전적으로 같은 것이기는 하지만, 도로는 하늘이나 바다와 달라서 좁다는 것, 혼잡하다는 것 등 곤란한 점이 많다. 자동화하려는 조종은 자동차의 속도·방향·도로상의 위치 등 요구되는 요소가 각각 단독인가 또는 전부인가에 따라서 자동조종의 기구가 달라진다.

먼저, 가장 간단한 것으로는 속도조절만의 자동화이며, 언제나 운전자가 세트(set)한 속도로 달릴 수 있는 엔진 제어장치(制御裝置)가 설치되어 있는 것도 있다. 미국에서는 이 장치를 설치한 차도 있다.

다음에는 행렬을 짓고 달릴 때의 자동차 간의 거리를 자동적으로 일정하게 유지하려는 것이며, 극초단파의 무선(無線)을 사용하는 예가 많다. 가장 어려운 것은 일정한 도로상의 일정한 코스를 자동적으로 달리는 차로서, 땅속에 파묻힌 전선으로부터의 전자파(電磁波)를 안테나로 잡거나, 레이더(radar)를 사용해서 노단(路端)과의 거리를 일정하게 유지하는 방법, 노상(路上)에 그어진 센터라인(centerline)과 같은 마크를 광선의 반사를 이용해서 알아보는 방법 등 여러 가지가 있으나, 아직 시험 단계에 있다. 또한 이 자동조종자동차는 미국이나 유럽에서도 충돌실험이나 사람이 들어갈 수 없는 환경, 예컨대 고온도(高溫度)에서의 테스트 등에 사용되고 있다. 이 밖에 장거리운행이나 초고속주행(超高速走行)에서의 자동차의 테스트를 하는 경우, 운전자의 피로나 능력의 한계를 넘는 일에 대하여 오토 파일럿이 사람 대신에 사용되기도 한다. 장차는 고속도로에서의 화물과 승객의 수송에 사용될지도 모른다.

특수원동기를 붙인 자동차

特殊原動機－自動車 가솔린엔진보다도 더욱 강렬한 엔진을 붙인 자동차로서 가스 터빈이나 제트엔진 그리고 로켓을 사용하는 것이 있다. 전자는 대형트럭이나 장거리버스에 쓰이고, 후자는 스피드 기록차에 쓰인 예가 있다.

배기가스가 없는 점에서 전기자동차(電氣自動車)가 좋다는 것은 알지만, 배터리가 무거운 점과 충전용량(充電容量)이 작은 점이 결점이 되어 실용화되지 못하고 있다. 이 점을 해결하는 것으로서 연료전지(燃料電池) 등도 연구되고 있는데, 시작(試作)의 범위를 넘지 못하고 있다. 오직 한가지, 피스톤 대신에 로터(rotor：回轉體)를 사용하는 로터리 엔진(rotary engine)이 실용화되어 생산되고 있다.

부정지 주행용 자동차

不整地走行用自動車 도로의 나쁜 곳을 달리기 위해서는 차륜의 수를 늘리고 타이어를 크게 하면 좋고, 더욱 캐터필러(caterpillar：無限軌道)를 사용하면 대개의 장소는 통과할 수 있다. 또 하천이나 호수의 수면 위를 달리기 위해서는 차체를 배 모양으로 만들면 수륙 양용이 되어 어디든지 달릴 수 있다.

최근에는 호버 크래프트(hover craft)가 실용화되고 있다. 이것은 공기의 압력을 이용해 차체를 공중에 뜨게 해서 프로펠러로써 추진하는 것으로, 비행기와 선박과 자동차를 겸한 차이다.

영국과 미국에서는 연구에 열을 올리고 있으며, 일본에서는 민간용이나 군용·탐험용(探險用)에 사용되기 시작했다.