기술자료
DAEHWA E/M CO.,LTD.
01. 인볼류트 치형 및 생성원리
일반적으로 기어제작은 아래와 같은 공정을 통하여 진행된다. 기어의 정밀도나 형상에 두개의 기어가 물릴 때 치형곡선 한 점에서 항상 접하고 있고, 치형이 서로 떨어지지 않고 파고 들어가지도 않기 위해서는 접촉점에 있어서 법선방향 (Normal Direction)의 속도 성분이 항상 같아야 한다. 그림 1.에서 각각의 회전속도 V1 , V2는
그림1.
즉, 양기어의 회전수의 비(기어비)로 중심거리를 나누는 점 C를 양 치면의 공통법선을 통과하는 것을 뜻하고 있다. 점 C를 기어에서는 피치점이라 부르고 있다. 이상으로부터 점촉 점에 있어서 치형에 세운 공통법선은 피치점을 통과한다" 라 할 수 있으며 이것을 카뮤(camus)의 정리 또는 치형이 맞물리기 위한 기구학적 필요조건이라고 한다. 위 조건을 만족하는 곡선은 무수히 많고 또, 어떠한 곡선을 사용하여도 관계는 없지만 실용상의 관점에서 2, 3개의 곡선으로 한정된다.
그 중 대표적인 것이 인볼류트(Involute) 곡선과 사이클로이드(Cycloid) 곡선이다. 특히 실제적으로 많이 쓰이고 있는 것은 아래 표 1에 의한 상대적인 이유로 인벌류트 곡선이 많이 쓰인다.
표1. 인볼류트 기어와 사이클로이드 기어의 비교표
| 항목 | 인볼트류 기어 | 사이클로이드 기어 |
|---|---|---|
| 절삭공구 | 랙 커터, 호브 등의 치형이 직선이기 때문에 제작이 쉽고 값싸고 정확하게 가공 가능 | 치형곡선의 제작이 힘들고 치형 창성(創成)원의 크기에 따라 커터가 다르기 때문에 수많은 커터가 필요하다. |
| 호환성 | 피치와 압력각이 같은 기어는 완전히 호환 가능하다. | 피치가 같아도 기어 창성원이 같지 않은 한 호환성이 없다. |
| 조립성 | 기어박스의 중심거리가 조금 틀려도 기구학적으로 바르게 물릴 수 있다. | 중심거리가 조금이라도 틀려지면 기구학적으로 서로 물리지 않는다. 무리하게 운전하면 치형이 손상된다. |
| 물림상황 | 볼록면끼리 물리기 때문에 치면에 걸리는 압력이 크다. | 항상 요철면이 물리기 때문에 인볼트류 치형보다 응력 집중이 적다. |
| 미끄럼틀 | 미끄럼틀은 치면의 모든 곳에서 변하고 특히 미끄럼이 큰 이끌부와 이뿌리부에서는 치형이 무너지기 쉽다. | 치면 사이의 모든 곳에서 미끄럼틀은 일정하고 균일한 마모로 되기 쉽다. 이 미끄럼틀이 일정한 것이 사이클로이드 기어의 최대 장점이 된다. |