1. 개요

변속기(Transmission)는 클러치와 추진축(Propeller Shaft) 사이에 설치되어 엔진의 동력을 자동차의 주행상태에 알맞도록 엔진의 회전력을 증대시키거나 감소시켜 구동바퀴에 전달하는 역할을 하며, 자동차를 후진하게 하는 기능을 갖고 있는 장치이다.
즉, 자동차용 엔진은 회전방향이 일정하고 발생하는 토크는 실용회전 속도범위에서 거의 일정하다. 이것에 대해 차량의 주행조건은 정지로부터 출발, 저속주행으로부터 고속주행, 특히 후진등 광범위하게 변화한다.
따라서 각 주행조건에 대응하여 엔진성능을 충분히 발휘하기 위하여 변속기가 이용되며, 수동변속기는 수동조작에 의해 변속비를 변화시키는것, 회전방향을 역전시키는것, 동력 전달을 하지 않는 상태를 만드는것과 같은 기능을 수행한다.

수동변속기는 선택기어식 변속기라고도 하는데 그 종류를 보면 FR 자동차에 사용되는 Transmission(T/M)과 FF 자동차에 사용되는 Transaxle(T/A)로 크게 나눌 수 있다. 

2. 변속기의 구조 및 기능

1) 활동기어식(Sliding Gear Type)

변환(Shift) 레버에 의해 직접 기어를 움직여 변속하는 것으로 가장 간단한 변속방식이다. 구조가 간단하고 취급이 용이하지만 변속시에 기어 자체가 축선상을 활동하여 맞물려야 한다는 단점이 있다.

2) 상시치합식(Constant-Mesh Type)

섭동기어식에 뒤이어 개발된 것으로 섭동기어식이 기어자체를 이동시켜 접속하는 것과는 달리 주축위를 자유롭게 회전하는 기어와 부축기어가 항상 맞물린 상태로 회전한다.  변속할 때는 주축의 스플라인 위에 끼워져 섭동(Sliding)하는 도그 클러치를 주축상의 기어와 물리게 하여 회전력을 주축에 전달한다.
구조가 간단할 뿐만 아니라 기어형이 헬리컬이므로 하중 부담능력이 크고 운전이 정숙하여 아직도 대형버스나 트럭 등에 이용되고 있다.
그러나 변속시 도그클러치가 주축상의 기어와 물릴때에 소음을 피할 수 없다는 단점이 있다.

3) 동기치합식(Synchro-Mesh Type)

동기치합식은 상시치합식에서의 단점을 개선시킨 것으로 그 장점은 다음과 같다.
①변속시 소음이 거의 없고 변속이 용이하다.
②변속하기 위해서 특별히 가속페달을 밟거나 더블 클러치를 조작할 필요가 없다.
③따라서 기어가 보호된다(수명이 길다).
④헬리컬 기어형이므로 하중부담능력이 크다.

동기화란 주축상에서 자유로이 회전하는 클러치기어의 테이퍼와 싱크로나이저링의 안쪽 테이퍼 사이의 접촉마찰을 매개로 하여 클러치허브와 단기어의 원주속도가 같아져 슬리브기어가 단기어와 쉽게 물리게 되는 과정을 말한다.

근간의 자동차용 수동변속기에서는 싱크로메시기구가 이용된 상시물림 동기치합식이 이용되고 있으며, 이 형식은 종래의 상시 물림식의 도그 클러치를 개량한 싱크로 메시 기구가 부착되어 있다.

싱크로메시기구는 그림과 같이 싱크로나이저 허브, 슬리브, 링, 키 및 스프링으로 구성된다.
 

▶ 허브
싱크로나이저 허브는 주축에 있는 스플라인과 고정되며, 외주에는 슬리브와 결합하여 슬리브가 움직일 수 있도록 안내하는 기어가 있다.
또한 허브의 3곳(120。간격)은 키가 들어갈 수 있는 홈이 있다.
 
▶ 슬리브
싱크로나이저 슬리브는 허브위에 물려서 움직일 수 있으며 바깥 둘레에는 시프트 포크가 물릴 수 있는 홈이 파져 있다.
시프트에 의해 전후로 움직이게 되면 싱크로나이저 링의 동기화 작용에 의해 변속기의 클러치 기어에 물리게 된다.
 
▶ 싱크로나이저 링
링은 각 기어에 마련된 경사면(7。)에 결합되어 변속시에는 경사면과 접촉하여 마찰력에 따라 클러치 작용을 하기 때문에 주축에 물려있는 허브와 변속기어를 동기화시키는 작용을 한다.
 
▶ 키 및 스프링
키는 윗면이 3각 돌기부분 형상으로 되어 있으며, 허브의 파진 홈에 들어가며, 스프링에 의해 슬리브 안쪽면에 항상 눌려 있다. 양쪽 끝은 링의 홈에 일정한 틈새를 두고 끼어져 있다.
 

운전자의 조작에 의하지 않고 자동적으로 기어비가 선택되어 치합되는 자동변속장치로 Transmission뿐만 아니라 Clutch 기능도 함께 묶고 있어 Automatic Transmission(A/T/AT,No-Clutch, Automatic Gear Box라고 부른다.

이 A/T는 차를 달리는데 필요한 발진조작과 Gear Change를 자동화한 것으로 유압이나 전자제어로 기어를 자동적으로 선택한다.   또한 차마다 설정된 속도와 Accelerator의 밟기에 따라 적정한 Gear를 선택하는데, 필요에 따라 가속때도 자동적으로 변속하는 것을 Full Automatic이라 한다.   

이 A/T는 Manual에 비해 운전이 용이하고 E/G과 동력전달장치 외에 기계적 접촉이 없기 때문에 각부에 가해지는 충격이 적은 장점이 있으나, 구조가 복잡하고 가격이 비싸며 정비하기 어렵고 연료소모가 약 10% 많이 드는 단점이 있다.

한편 전자제어식 자동변속기(Electronic Automatic Transmission/EAT)는 기계식 A/T와 구조는 기본적으로 같으나 Control Valve 기구를 Solenoid Valve 기구로 대체하여 유압의 유로를 ECU에서 제어 개폐한다.

주요 구성부품으로는 토오크컨버터, 클러치 디스크, 브레이크 디스크, 유성기어장치, 유압제어장치, 전자제어장치등이 있다.