자동차학과, 자동차 정비 기능사 등 차의 모든것 자동차 셰시 핵심 요점 13. 수동변속기 구성부품 1

13. 수동변속기 구성부품 1

동기화란? ‘동기화’란 ‘동조시키다’, ‘일치시키다’라는 뜻으로, 영어로는 ‘Synchronization’이라 한다. 변속기에서는 회전축 상에서 기어 측면(원추형 테이퍼면)과 싱크로나이저 링 의 내경(테이퍼면) 사이의 접촉마찰을 통해 서로 다른 기어와 싱크로나이저의 회전 수를 같도록 하는것을 말한다

수동변속기는 엔진에서 동력이 들어오는 입력축과 동력을 구동휠로 전달하는 출력
축, 각 단 기어와 변속을 용이하게 해주는 싱크로 메시(synchro-mesh) 기구, 그리고
변속조작 기구와 변속 시 발생할 수 있는 오작동을 대비하기 위한 각종 오작동방지 기
구 등으로 구성된다.

 
가. 싱크로메시 기구

수동변속기의 종류에는 여러 가지기 있지만 최근에는 변속과정에서 기어의 물림을
원활하게 하기 위한 장치로 싱크로메시 기구가 설치된 상시물림 동기치합식이 주로 이
용된다. 이 형식은 변속시 시프트 레버를 이용하여 싱크로나이저 슬리브를 좌.우 축 방
향으로 이동시키면 싱크로나이저 링이 기어의 테이퍼면(싱크로나이저 콘)과 접촉하여
발생하는 마찰력에 의해, 변속되는 기어의 회전수가 동기화 되어 부드럽고 조용한 변
속이 가능하다.
싱크로메시 기구는 그림과 같이 싱크로나이저 허브(synchronizer hub), 싱크로나이
저 슬리브(synchronizer sleeve), 싱크로나이저 링(synchronizer ring), 싱크로나이저
키(synchronizer key), 싱크로나이저 스프링(synchronizer spring)으로 구성되며 1-2
단, 3-4단, 5-R단이 각각 조금씩 다른 형상을 갖고 있다.

싱크로메시 기구 구성

(1) 싱크로나이저 허브

싱크로나이저 허브는 주축에 있는 스플라인과 고
정되며, 외주에는 슬리브와 결합하여 슬리브가 움직
일 수 있도록 안내하는 기어가 있다. 또한 허브의 3곳
(120。간격)은 키가 들어갈 수 있는 홈이 있다.

(2) 싱크로나이저 슬리브

싱크로나이저 슬리브는 허브위에 물려서 움직일 수
있으며 바깥 둘레에는 시프트 포크가 물릴 수 있는 홈
이 파져 있다. 시프트포크에 의해 전후로 움직이게 되
면 싱크로나이저 링의 동기화 작용에 의해 기어에 물
리게 된다.

(3) 싱크로나이저 링

싱크로나이저 링은 내경이 테이퍼면으로 가공되어
있으므로 기어의 테이퍼면과 접촉하면서 발생하는 마
찰력에 의해 클러치 작용을 한다. 따라서 출력축에
고정되어 있는 싱크로나이저 허브와 공회전하는 변
속 기어를 동기화시키는 작용을 한다.

(4) 싱크로나이저 키와 스프링

키는 허브의 파진 홈에 들어가며, 스프링에 의해
슬리브 안쪽면에 항상 눌려 있다. 양쪽 끝은 링의 홈
에 일정한 틈새를 두고 끼워져 있다.

(5) 싱크로메시 기구의 작동

외경이 스플라인으로 가공되어 있는 싱크로나이저 허브는 회전축상에 세레이션 구조
의 축이음으로 고정되어 있다. 싱크로나이저 슬리브는 내경이 스플라인으로 가공되어
있고, 외경은 원주방향으로 시프트 포크가 끼워지는 홈이 가공되어 있다. 따라서 싱크
로나이저 허브의 외경과 싱크로나이저 슬리브의 내경을 스플라인 조립으로 체결하고,
시프트 포크를 조작하면 싱크로나이저 슬리브는 스플라인의 미끄러짐에 의해 좌우의 축
방향으로 이동할 수 있게 된다. 따라서 변속을 하기 위해서 싱크로나이저 슬리브가 기 어 쪽으로 이동하면 싱크로나이저 링(내경이 테이퍼면)은 기어 측면의 외경 테이퍼면
(싱크로나이저 콘)과 접촉하여 마찰이 일어나고 싱크로나이저 링은 클러치 작용을 함으
로서 변속되는 기어와 싱크로나이저 링의 회전수가 동기화 되어 변속이 이루어 진다.

① 1단계 작동
운전석의 변속레버를 조작하면 시프트 포크가 싱크로나이저 슬리브가 축방향으로 이
동시키고, 싱크로나이저 슬리브의 돌기 부분과 맞물려 있는 싱크로나이저 키가 이동한
다. 이와 동시에 싱크로나이저 키의 끝 면은 싱크로나이저 링을 단기어의 테이퍼면에
접촉시키면 마찰이 점진적으로 발생되어 단 기어와 싱크로나이저 슬리브는 점진적으로
회전수가 같아지려는 동기화가 시작된다.

② 2단계 작동
싱크로나이저 슬리브가 더 이동하여 싱크로나이저 슬리브 홈과 싱크로나이저 키 돌
기의 물림이 풀리고, 싱크로나이저 슬리브의 챔버 부분과 싱크로나이저 링이 접촉하
게 된다. 이후 동기화 작용이 계속되어 단 기어와 싱크로나이저 슬리브의 회전수가
같아진다.

③ 3단계 작동
싱크로나이저 슬리브와 단 기어의 회전수가 동일하게 되므로 싱크로나이저 링의 스플
라인을 원활히 통과한 후 단기어의 스플라인과 맞물려 변속이 완료된다. 이와 같이 완
전히 동기화가 완료될 때까지 싱크로나이저 슬리브와 단 기어가 물리지 않으므로 기
어의 변속과정에서 무리가 없고, 소음과 진동 그리고 기어의 파손을 방지할 수 있다.

싱글 콘, 더블 콘, 트리플 콘 싱크로메시 기구란? 최근 출시된 수동변속기의 싱크로나이저 링은 대부분이 더블 콘 또는 트리플 콘 타입 을 많이 사용하고 있다. 이는 싱글 콘 싱크로나이저 링에 비해서 구조적으로 기어의 정지 능력을 향상시키는 장점이 있다. 즉 싱글 콘 싱크로나이저 링은 기어를 정지시키 기 위한 1단계 장치인 반면 더블 콘이나 트리플 콘 타입은 말 그대로 기어 정지능력 장치가 2단계, 3단계로 이루어져 있어 그만큼 기어의 정지 능력을 향상시켰으며 그에 따른 기어 조작이 훨씬 부드러워 진다 일반적으로 1∼3단에는 저속에서 변속시 큰 엔진 구동 토오크를 견딜 수 있도록 하기 위해 용량을 증대한 트리플 콘 싱크로나이저를 적용하고, 4∼5단에는 비교적 토크가 적음으로 더블 콘 싱크로나이저를 적용하여 변속감 향상을 도모하고 있다. 단점으로는 구조적으로 복잡하기 때문에 싱글 콘 싱크로나이저 링에 비해서 고장률이 높으며, 가격이 다소 비싸다는 것이 단점이다