자동차 동력전달 및 구동시스템-3

자동차 동력전달 및 구동시스템-3

< 변속기 >

변속기는 클러치와 추진축 사이에 설치되어 자동차의 주행 상태에 따라 기관의 회전력을 변화시키고, 자동차의 속도를 변화시키는 역할을 하며, 자동차를 후진시키는 역할을 한다. 변속기는 수동변속기와 자동변속기 및 부단 변속기 등이 있으며, 전륜 구동의 경우에는 보조 변속기인 트랜스퍼 케이스를 사용하기도 한다. 변속기의 필요성은 다음과 같다.

- 회전력 증대를 위하여 / 기관의 시동시 무부하 상태로 두기 위하여 / 후진을 위하여

변속기에서 압력에 대한 출력의 속도비(SR)를 변속비라 하며, 이는 감속기어장치의 감속 비와 함께 자동차의 최고속도, 가속 성능, 등판 성능, 연료소비율 등과 같은 주행성능에 직접 관계되며, 기관의 소음과 배출가스에도 영향을 미친다.

일반적으로 승용차는 전진 3~5단, 후진 1단을 사용하여, 대형차는 전진 4~6, 후진 1단을 채택하고 있다.

1) 수동 변속기

수동변속기는 구동방식에 따라 전체적인 구조는 다소 다르지만 일반적으로 케이싱 부품, 동력전달 부품, 컨트롤 부품 등으로 구성된다. 변속기는 기어의 변환 방법에 따라 섭동 물림식 또는 선택 기어식, 상시 물림식, 동기 물림식 등이 있다.

동기 물림식은 변속시에 동기 기구에 의해 기어의 주 속을 동일하게 하여 변속 조작을 신속하고 용이하게 하므로 거의 전 차종에서 사용하고 있다. 그리고 주축 위를 항상 공정하고 있는 주축 기어와 주축에 스플라인으로 결합되어 있는 허브 기어 사이에 원추 모양의 마찰면을 가진 클러치(원추 클러치)를 설치하고, 변속할 때 변환 레버로 슬리브를 움직이면서 원추 클러치가 작용하고, 원추 클러치의 마찰력에 의해 주축과 변속되는 기어를 즉시 같은 속도로 만들어 슬리브가 기어와 쉽게 물리게 한다. 이러한 기구를 싱크로 메시 기구라 한다.

(1) 구성부품

동기 물림식 변속기는 기어, 클러치 허브, 클러치 슬리브, 싱크로나이저 링, 싱크로나이저 키, 싱크로 나이저 스프링, 구동축 등으로 구성되어 있다. 기어는 원판의 원주면에 돌기를 형성한 것으로 회전력을 전달하며, 서로 맞물리는 잇수의 비율에 의해서 회전수가 변한다.

(2) 싱크로나이저 기구

동기 물림식 기어 변속기에서 사용하며, 변속에 관계되는 두 기어의 회전수를 일치시켜 쉽게 연결되도록 하는 기구이다. 클러치 허브, 클러치 슬리브, 싱크로나이저 키, 싱크로나이저 링, 싱크로나이저 스프링 등으로 구성되어 있다.

a. 클러치 허브 및 슬리브

변속을 위한 기어의 결합과 분리에 필요한 기구로, 허브는 주축의 스플라인과 고정되며 외주에는 클러치 슬리브가 끼워진다. 슬리브는 허브 외주에 끼어져 있으며, 변속 시에 움직일 수 있도록 바깥 둘레에는 변속용 시프트 포크가 들어갈 수 있는 홈이 있고, 시프트 포크에 의해 움직이게 되면 싱크로나이저 링을 중간에 두고 변속기어인 단 기어의 시프팅 기어의 이와 물리게 된다.

b. 싱크로나이저 링

링은 원추 클러치인 싱크론 콘에 결합되어, 변속 시에는 싱크론콘과 접촉하여 마찰 작용에 의해서 클러치 허브와 변속기어를 동기 시키는 작용을 한다. 일반적으로 싱크로나이저 링의 안쪽 면에는 나사를 내어 클러치의 작용을 효과적으로 할 수 있도록 만들어져 있다.

c. 싱크로나이저 키

키는 윗면이 돌기 부분 형상으로 되어 있으며, 허브의 홈에 들어가 스프링에 의해 항상 클러치 슬리브의 안쪽 면에 압착되어 있다. 양쪽 끝은 싱크로나이저 링의 홈에 일정한 틈새를 두고 끼워져 있으며, 시프트 레버를 조작하면 스프트 포크에 의해 클러치 슬리브가 밀리고, 이에 따라 뒷면의 돌기에 의해 슬리브의 안쪽 면에 물려 이는 싱크로나이저 키도 움직여 키의 끝 면으로 싱크로나이저 링을 콘에 밀게 되면 변속 기어와 싱크로나이저 링의 회전이 일치(동기)되어 클러치 기어의 물림이 가능하게 된다. 또한 클러치 슬리브를 고정하여 기어의 물림이 쉽게 빠지지 않게 하는 역할을 한다.

d. 싱크로나이저 스프링

스프링은 키를 슬리브의 안쪽 면에 압착시키는 역할을 한다.

(3) 변속기 특수기구

가. 2중 물림 방지

2중 물림 방지기구는 변속기 2쌍의 기어가 동시에 물리는 것을 방지하기 위한 장치이며, 일반적으로 시프트 축 사이에 핀 또는 볼을 설치하여 변속 시 한 개의 시프트 축이 이동하면 스트레이트 핀이 다른 시프트 축의 홈에 밀려들어가서 그 축을 고정하여 2중 물림을 방지한다. 플레이트식은 시프트 헤드 부분에 플레이트를 설치하여 2중 물림을 방지한다.

나. 오조작 방지

수동변속기에서는 주행 중 역전 기어로 변속하고 오조작 방지를 위하여 여러 가지 방지기구를 사용한다. 전진으로 4 속 변속기에서는 후진기어로 변속할 때 캠과 스프링에 의해 저지 하중이 생기게 되어 후진의 오조작을 방지한다. 또 시프트 레버를 누르든가 끌어올리지 않으면 후진으로 변속되지 않는 방법도 많이 사용되고 있으며, 전진 5 속 변속기에서는 셀렉터 리턴기구를 설치하여 변속을 보다 확실하게 하며, 5속 위치와 후진 위치가 같은 방향으로 있는 변속 구조에서는 5 속에서 후진 위치로 변속할 때 일단 중립 위치로 하지 않으면 후진기어로 변속되지 않는 방식도 있다.

다. 증속 구동 장치

증속 구동 시스템은 변속기 후단에 설치하며 추진축의 구동 속도가 증가되어도 변속기에 손상 없이 구동 회전하여 정숙 주행과 연비 향상 효과를 얻도록 설계 작동되는 방식이다.

from http://buaa.tistory.com/13 by ccl(A) rewrite - 2021-12-29 20:27:25