자동차 전문 이야기 - 수동 변속기

자동차의 구성요소 중 자동차의 변속기는 매우 중요한 역할을 합니다. 실질적인 동력의 발생원인 엔진과 그 동력으로 자동차를 움직이게 하는 구동계를 연결하여 기어를 사용하여 동력을 효율적으로 변환시켜 주는 역할을 합니다. 효율적인 출력과 더 좋은 연비를 얻기 위해서는 여러 기어비들이 필요합니다. 흔히들 자동 변속기 차량에 익숙해져 있어 수동 변속기의 원리를 잘 알지 못합니다.

수동 변속기와 자동 변속기의 작동 방식

수동 변속기와 자동변속기의 가장 큰 차이는 주행 중 효율적인 출력을 발생시키기 위해 각각 다른 기어를 사용하게 되는데 기어를 변경하는 과정에 있습니다. 수동 변속기는 운전자가 직접 조작하여 원하는 기어를 넣게되고 자동 변속기는 운전자와의 의지보다는 차량의 속도와 RPM 게이지와 엑셀을 밟은 양들의 데이터를 통하여 자동으로 적절한 기어를 사용할 수 있게 합니다. 

수동 변속기의 구성 요소

수동 변속기는 자동차를 운행하면서 서로 다른 기어비들을 운전자가 선택하여 기어를 변경할수 있는 변속기입니다. 저단 기어는 사용할때는 큰 토크를 발생시키지만 속도가 느리고, 고단 기어는 작은 토크를 발생시키지만 속도가 빠릅니다. 수동 변속기는 서로 다른 크기의 기어가 결합되어진 3개의 샤프트로 구성되어 있습니다. 입력 샤프트는 클러치와 엔진을 연결하고 카운터 샤프트는 입력 샤프트와 서로 다른 크기의 기어들과 연결되어 있고 출력 샤프트는 구동축으로 연결되어 집니다. 동력을 바퀴로 전달해주는 드라이브 샤프트는 전륜구동 차량에는 앞에 2개의 드라이브 샤프트가 있고, 후륜 구동 차량에는 뒤에 2개의 드라이브 샤프트가 있다. 사륜 구동 차량에는 앞뒤 모두 4개의 드라이브 샤프트가 장착되어 집니다. 이 드라이브 샤프트는 CV 조인트, 등속 조인트라고도 불린다. 하지만 후진 기어는 별개로 홀로 반대 방향으로 움직이게 하기에 별도의 4번째 샤프트에 연결되어 집니다. 기어 자체는 드라이브 샤프트에 고정되어져 있지 않고 프리휠에 고정됩니다. 수동 변속기에는 4가지의 방식이 있습니다. 자전거 기어처럼 1단에서 3단으로 바로 변속이 안되고 반드시 2단을 거쳐야 되는 점진 기어 방식, 해당 기어가 축 방향으로 미끄러져 물리는 섭동 기어 방식, 모든 기어가 상시 물려있고 도그 클러치가 결합되는 기어만 변속되는 상시 물림 방식, 마지막으로 모든 기어가 상시 물려있고 싱크로메시 기구가 이동한 쪽의 기어만 변속되는 동기 물림 방식이 있습니다. 그리고 기어 변속시 오작동을 방지하는 기구도 존재합니다. 기어를 변속시 기어 두개가 동시에 물림을 방지하는 인터록은 레일과 레일 사이에 설치되어 잇는 부품이고, 변속이 문제없이 진행되어 지면 록킹 볼이란 부품이 기어가 결합된 후 기어가 빠지는 것을 방지합니다.

수동 변속기의 작동원리

선택기억식 변속기라고도 불리는 수동 변속기는 운전자가 자동차를 운행 하기 위해 기어를 직접 선택하여 조작합니다. 우선 클러치를 밟아 엔진의 플라이휠과  입력 샤프트의 중강에 있는 마찰 클러치가 활성화되어 변속기와 엔진과 분리하게 됩니다. 시프트 레버 또는 기어 스틱을 사용하여 기어를 1단으로 넣게 되면 카운터 샤프트가 1단 기어를 찾아 연결하고 클러치 폐달에서 발을 떼면서 입력 샤프트가 다시 엔진과 연결되고 엔진의 동력은 1단 기어로 연결되어 지고 그 동력은 출력 샤프트를 통해 구동계로 연결되어 자동차가 1단으로 움직이게 되는것입니다. 기어 변속시 크기가 서로 다른 기어들이 원활하기 맞물리게 하기위해 싱크로 메시 기구가 존재합니다. 서로 크기와 회전 속도가 각각 다르기에 변속하려는 해당 기어들을 회전 속도를 일치시켜 변속이 되어야 기어가 상하지 않게 됩니다. 카운터 샤프트와 드라이브 샤프트는 서로 연동되어 작용되게 됩니다. 카운터 샤프트는 기어가 고정되어 샤프트 자체가 함께 움직이지만 드라이브 샤프트는 기어에 고정되어 있지않고 홀로 자유롭게 움직일수 있습니다.