201325107 배성민 수동변속기 레포트 입니다.

[배성민]

수동변속기에 대하여.....

변속기란 무엇인가?

변속기의 개요

 차량 주행시에는 노면, 차속, 하중, 경사도에 따라 주행저항이 변하기 때문에 기관과 구동바퀴사이에 임의 또는 자동적으로 기관의 회전속도와 구동바퀴의 회전속도를 변화시켜 기관의 회전력을 구동륜의 구동력으로 바꾸는 자치를 변속기라고 한다.

변속기의 종류로는  자동변속기, 수동변속기, 무단변속기 등이 있지만 

이 중에서 수동 변속기에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

수동변속기[ manual transmission , 手動變速機 ]

선택기어식 변속기라고도 한다. 자동차는 일정 속도로 전진만 하는 것이 아니라 때로는 엔진의 동력전달을 끊어야 하고, 후진하려고 회전방향을 바꾸기도 한다. 이러한 동력전달을 단속하는 장치를 클러치(clutch)라고 하며, 클러치를 발로 조정하면서 운전자가 손으로 변속 레버를 직접 조작하는 변속기를 수동변속기라고 한다.

달리는 중간에 엔진이 정지할 우려가 있으며, 가속 및 감속 때의 충격과 소음이 크다. 자동변속기와 비교하면 운전조작이 까다로운 반면 연료소비율이 좋다. 클러치를 조작할 때마다 클러치디스크가 마모될 수 있으므로 10만km 정도를 주행한 후에는 클러치디스크를 교환해야 한다.

수동변속기에는 기어변환 방식에 따라 선택접동식, 상시물림식, 동기물림식의 3종류가 있다. 이 가운데 변속 조작이 쉬운 동기물림식이 승용차·버스·트럭 등 거의 모든 차량에 적용된다.

이렇게 수동변속기의 정의가 되겠습니다.

수동변속기의 발전과정

sliding-mash Type Manual Transmission

                 

                              sliding-mash Type Manual Transmission

1. 섭동기어 물림식(sliding mesh type) 

구조가 간단하고 취급이 용이하지만 변속 시 기어 자체가 축선상을 섭동하여 치합되어야 하는 단점이 있다. 지금 사용되는 자동차의 수동변속기에서 후진을 넣을 때 사용되는 방식이 이 방식이다. 주축과 부축은 평행이고 주축상의 기어는 축의 수플라인 부분에 끼워져 축 방향으로 이동하는 슬라이딩 기어가 있으며 부축상의 기어는 축에 고정되어 있으며 메인 드라이브 기어에 의하여 항상 회전한다.

변속기 조작레버에 의해 추축상의 기어를 선택하고 축방향으로 밀어주어서 부축상의 기어와 물리게 되어 주축이 회전한다.

구조가 간단하고 정비가 쉽다. 주행 중 변속 시 양축상의 원주 속도가 서로 다를 경우 기어 물림이 어려워 기어를 손상시킬 수 있는 단점이 있다. 

2. 상시 물림식(constant mesh type)  

주축(main shaft)에 끼워져 자유롭게 회전하는 단기어(shift gear)와 부축(counter shaft)에 고정되어 있는 부축기어가 항상 치합된 상태로 회전하는 구조로 되어 있다. 단 기어의 한쪽 측면에 가공된 도그(dog) 기어는 단 기어와 같은 속도로 회전한다. 도그 슬리브(dog sleeve)는 도그 허브상에서 축 방향으로 이동이 가능하도록 되어 있다. 변속 시 주축에서 공회전하고 있는 기어 안쪽의 도그 클러치에 끼워지므로 주축과 기어를 고정시켜 동력을 전달한다. 기어자체를 이동시키는 섭동식보다 마모 소음이 비교적 적어 대형버스나 트럭 등에 많이 사용된다.

                                                                           

3. 동기 물림식(synchro-mesh type) 
섭동물림식이나 상시 물림식에서는 변속 시에 원주 속도와 도그 슬리브의 원주 속도가 틀리면 치합 소음이 발생되고 심하면 기어가 파손된다. 이와 같은 단점을 보강한 것이 동기 물림식이다. 주축 기어와 부축 기어가 항상 물려져 있으며 주축 위의 제1속, 제2속, 제3속 기어 및 후진 기어가 공전한다. 엔진의 동력을 주축 기어로 원활히 전달하기 위하여 기어에 싱크로 메시 기구를 두고 있다. 싱크로 메시기구는 기어를 변속할 때 기어의 원뿔 부분에서 마찰력을 일을켜 주축에서 공회전하는 기어의 회전 속도와 주축의 회전 속도를 일치시켜 기어 물림이 원활하게 이루도록 하는 방식이다 싱크로 메시 기구의 구성은 클러치 허브, 클러치 슬리브, 싱크로나이저링과 키로 이루어져 있다. 장점은 원활한 기어물림이 가능하고 변속조작이 신속 용이하므로 다른 방식보다 가속성능을 크게 향상 시킬 수 있다.  
변속소음이 거의 없다. 기어가 보호되어 수명이 길다. 기어가 헤리컬형이므로 하중부담능력이 크다. 

지금까지 변속기의 기본인 수동변속기의 발전과정을 알아보았습니다.

수동변속기의 구조(동기 물림식,synchro-mash Tape)

-메인샤프트 : 클러치를 통해 엔진과 연결되는 메인 샤프트는 엔진 출력을 받아들이는 역할을 한다. 프라이머리 샤프트라고도 불린다

-카운터 샤프트 : 일명 세컨더리 샤프트. 프로펠러 샤프트와 연결되는 출력측 샤프트.

스피드 기어 : 양족 샤프트에 달린 기어는 서로의 조합에 따라 각각 다른 회전수와 토크를 만들어내며 엔진 출력을 메인 샤프트에서 카운터 샤프트로 전달한다.

-시프트 포크 : 시프트 조작을 통해 각 기어의 조합을 바꿔준다. 운전자가 클러치를 밟아 엔진과 변속기 사이의 동력을 차단한 뒤 시프트레버를 움직이면, 여기에 연결된 케이블을 통해 시프트 포크가 움직여 원하는 기어를 연결해 준다

싱크로 기구 : 변속 때 마주한 기어의 원주속도가 다르면 매끄럽게 맞물리지 않게 된다. 그 속도를 비슷하게 맞춰 변속동작을 손쉽게 만드는 것이 싱크로 기구다.

-클러치 페달(Clutch Pedal) : 페달을 밟은 후부터 릴리스 베어링이 다이어프램 스프링(또는 릴리스 레버)에 닿을 때까지 페달이 이동한 거리를 자유 간극(유격) 이라고 한다. 또한 자유 간극이 너무 적으면 클러치가 미끄러지며, 이 미끄럼으로 인하여 클러치 디스크가 과열되어 손상을 입게 된다. 자유 간극이 너무 크면 클러치 차단이 불량하여 변속기의 기어를 변속할 때 소음이 발생하고 기어가 손상된다. 자유간극은 20-30mm(기계식의 경우) 정도가 좋으며 자유간극 조정은 클러치 링키지에서 하고, 클러치가 미끄러지면 페달 자유간극부터 점검 및 조정하여야 한다.

-릴리스 베어링(Release Bearing):릴리스 베어링은 페달을 밟았을 때 릴리스 포크에 의하여 변속기 입력축 길이 방향으로 이동하여 호전 중이 다이어프램 스프링을 눌러 엔진의 동력을 차단하는 일을 한다. 종류에는 앵귤러 접속형, 볼 베어링 형, 카본형 등이 있으며 대개 영구 주유식(Oilless bearing)이므로 솔벤트 등의 세척제 속에 넣고 세척해서는 안 된다.

수동변속기VS자동변속기

마치겠습니다.

 감사합니다.

[느르사이]

창의력이 대단합니다.
수고하셨습니다.