자동차학과, 자동차 정비 기능사 등 차의 모든것 자동차 셰시 핵심 요점 12. 수동변속기의 종류

 

12. 수동변속기의 종류

수동변속기는 점진기어식, 선택기어식, 유성기어식으로 분류된다.

가. 점진 기어식 변속기

점진 기어식(progressive gear type)은 일반적으로 전진 3단, 후진 1단으로 되어 있
으며 주로 트랙터 등 농기계와 오토바이에 많이 사용한다. 이 형식은 1단→2단→3단으
로 점진적으로 만 기어의 변속이 가능하다. 즉 1단 상태에서 3단으로 바로 변속할 수가
없고 반드시 2단을 거쳐야 하는 형식이다

나. 선택기어식

선택 기어식(selective gear type)은 현재 수동변속기에서 주로 채용하고 있으며 운
전자가 자동차의 주행상황에 따라 변속단수를 임의로 선택할 수 있는 형식이다. 선택기
어식 변속기의 종류로는 섭동물림식, 상시물림식, 동기물림식이 있으며 이 중 자동차에
는 동기물림식이 가장 많이 사용된다.

 
(1) 섭동 물림식

섭동 물림식(sliding mesh type)은 주축(main shaft)과 부축(counter shaft)은 평행
하게 되어있고, 주축상의 기어는 축의 스플라인 부분에 끼워져 축 방향으로 이동할 수
있다. 부축상의 기어는 축에 고정되어 있으며 입력축의 메인 드라이브 기어에 의하여
항상 회전한다. 변속은 운전석의 변속기 조작 레버를 사용하여 주축상의 기어를 선택하
고, 선택된 기어를 주축의 좌우 방향으로 밀어서 부축상의 기어와 물리게 하여 주축을
회전시킨다. 이 형식은 구조가 간단하고 취급이 용이하지만 변속시 기어 자체가 축 위
를 미끄러지면서 맞물려야 하므로 변속시 주축과 부축의 회전 속도가 달라 기어 물림이
어렵고 기어가 손상되기 쉽다. 또한 변속 조작거리가 길어지고 가속성이 저하되는 등의
단점을 가지고 있어 주로 공작기계용의 변속장치로 많이 이용되고 자동차용으로는 후진
변속시 이 형식이 사용된다. 따라서 후진 변속시에는 다른 변속단과 비교할 때 클러치를
밟아도 쉽게 변속되지 않을 뿐더러 완전히 정지하지 않고 후진 기어를 넣을 경우에 변속
기에서 소음이 발생하면서 기어가 들어가지 않거나 어렵게 들어가는 현상을 겪게 된다

(2) 상시 물림식

상시 물림식(constant mesh type)은 주축의 베어링에 끼워져 저항 없이 자유롭게 공
회전하는 단 기어(shift gear)와 부축에 고정되어 회전하는 부축기어가 항상 치합된 상
태로 회전하는 구조로 되어 있다. 주축 단 기어의 한쪽 측면에 결합된 도그(dog) 클러치
는 단 기어와 일체가 되어 같은 속도로 공회전 한다. 한편, 또 다른 도그 클러치는 축의
스플라인에 조립되어 축 방향으로 이동이 가능하도록 되어 있다. 따라서 변속시 주축에
서 공회전하고 있는 단 기어와 결합된 도그 클러치와 축 방향으로 이동이 가능한 도그
클러치를 치합시키면 변속이 가능하게 된다. 이 형식은 기어자체를 이동시키는 섭동식
보다 지름이 작은 도그 클러치를 물려서 변속하므로 파손이 적고 클러치의 물리는 폭이
좁기 때문에 시프트 레버의 조작 각도가 작아 변속 조작이 쉬우며, 구조가 간단하고 변
속 시 소음이 적다. 주로 대형트럭이나 버스에 사용하고 있다.

(3) 동기 물림식

동기 물림식(synchro-mesh type)은 섭동 기어식이나 상시 물림식에서 변속 시 기어
의 속도 차이가 많아, 특히 고속에서 저속으로 변속할 때 기어의 속도가 일치되지 않아,
소음이 발생하고 심한 경우 기어의 마모나 파손 등의 단점을 보완한 형식이다. 이 형식
은 상시 물림식과 같이 주축 기어와 부축 기어가 항상 물려져 있으며, 원활한 변속을 위
해 주축과 부축에 싱크로나이저를 두고 있다. 싱크로나이저는 상시 물림식에서 사용하
는 도그 클러치를 개량한 것으로 일반적인 클러치의 접촉면을 원추형의 테이퍼 면으로
제작하여 적용한 것이다. [그림 3-9 (a)]는 중립상태를 나타낸 것으로 부축은 회전하지
않지만 1속 기어와 2속 기어는 부축에 베어링이 장착되어 있어 부축에서 자유롭게 공회
전하고, 그 사이에 위치한 싱크로나이저는 부축에 고정되어 회전하지는 않지만 싱크로
나이저의 구성요소인 싱크로나이저 슬리브는 좌우 축 방향으로 이동이 가능하여 원하
는 기어(shift gear)와 치합을 할 수 있는 구조로 되어 있다.
이 형식은 서로 다른 회전속도를 갖고 있는 기어를 싱크로나이저의 마찰력을 이용
하여 동기화시켜 서로 쉽게 물릴 수 있게 한 방식으로 현재 가장 많이 사용되고 있다.
동기물림식의 장점은 다음과 같다.
① 원활한 기어물림이 가능하고 변속조작이 신속 용이하다.
② 다른 방식보다 가속성능을 크게 향상 시킬 수 있다.
③ 변속 소음이 거의 없다.
④ 기어가 보호되어 수명이 길다.
⑤ 헬리컬 형 기어를 사용함으로서 하중 부담 능력이 크다.
 

다. 유성 기어식 변속기

유성기어식(planetary gear type)은 기구가 복잡하여 대형 상용차에서 오버 드라이버 장치(증속 장
치)에 사용하거나 자동변속기의 변속 기구로 사용되고 있다.

유성기어식