3. GEAR 명칭

1. 잇수

감속장치가 정확한 위치제어용이 아닐 경우, 요구되는 총감속비의 5% 오차 이내에서 기어(대치차)와 피니언(소치차)의 잇수를 정할 수 있다.
이때는 가능하다면 기어의 잇수가 피니언의 잇수의 정수 배수가 아니 되도록 하는 것이 바람직하다. 가장 이상적인 잇수의 조합은 피니언의 아무 이빨이 기어의 모든 이빨하고 물리게 되는 조합이다. 이러한 조합의 이빨을 hunting teeth라 부르며,

모든 이빨이 고루 마모되려는 경향이 있으므로 이빨의 수명에 크게 도움이 된다. 

같은 이유로서 피니언 컷터로 이빨을 절삭할 때도 모든 이빨에 균일한 가공 상태를 얻기 위해서는 피니언 컷터의 잇수와 피절삭되는 기어의 잇수를 검토해야 바람직하다.
수학적인 표현으로는 두 잇수의 공약수가 1밖에 없을 때 hunting teeth 조합이라 할 수 있다. 아래의 표는 잇수비 2 ~ 5, 피니언 잇수 12 ~ 30의 범위 내의 hunting

teeth 조합을 잇수비의 작은 순서대로 모두 나열한 것이다. 소수인 잇수를 선택할 때는 각별히 주의해야한다. turn table 분할 문제상 재래식 (비 CNC) 호빙머신 및 기어 셰이퍼 등은 몇몇 개의 소수 잇수의 이빨 가공이 불가능할 때가 많이 있기 때문이다.

 

2. 모듈

모듈은 이빨의 크기를 나타내는 설계인자이며 단위는 mm이다. 잇수 x 모듈로써 기어의 표준 피치원 지름이 계산되고 기어의 사양을 간단하게 표현할 때 잇수와 모듈만 밝히면 된다. 보통, 모듈은 표준화된 값이 사용되며, 1 ~ 20 사이의 값들은 아래의 표와 같다.

개념상 모듈의 역수인 다이어메트럴 피치 (diametral pitch)는 주로 인치 시스템를 채택하고 있는 미국 등에서 사용되고 있으며, 25.4를 다이어메트럴 피치 값으로 나누면 모듈값으로 환산할 수 있다. 다이어메트럴 피치 자체의 단위는 1/인치  이다

M = PCD / N (N= 잇수)             

3. 압력각

압력각은 기어의 치면의 높이에 따라 제각기 다르지만, 보통 압력각이라 할 때, 표준 혹은 물리기 압력각을 대표로 말한다. 특히 표준 압력각은 호브랙의 공구 압력각과 동일하다. 물리기 압력각이란 것은 물리기 피치원상의 압력각이며, 표준 피치원 지름(잇수 x 모듈)과 물리기 피치원 지름이 다르게 설계되는 경우가 많다. 표준 압력각도 아래의 표에 나타낸 바와 같이 표준화된 값이 많이 사용되며, 특히 20도의 압력각은 흔히 쓰이는 대표적인 압력각이다.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. 비틀림 각(HELIX ANGLE : β)  
   HELICAL GEAR 에서 GEAR TOOTH가 GEAR의 중심축에 대하여

   기울어저 있는 각도. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. 언더컷

이빨 창성시 이뿌리 필렛과 인볼류트 곡선이 스무드하게 접하지 않고 각을 이루면서 만나게 되는 것을 언더컷이라 한다. 보통 언더컷은 피해야 한다는 의견이 많이 있으나, 실제로는 이의 간섭을 피하기 위해 고의적으로 언더컷이 되도록 하는 경우도 있고 또한 피할 수 없이 악조건으로 설계제작되는 경우도 있다. 특히 셰이빙 또는 연마되는 고급 치차의 이뿌리에는 셰이빙 또는 연마 후 언더컷이 남게 되는 경우가 많다. 따라서 언더컷은 설계제작의 문제상 필요할 때는 적절한 한도 내에서 허락할 수 있으나, 그렇지 않을 때는 피해야 한다. 언더컷은 잇수가 적을 때 필연적으로 생기며, 호브랙을 바꾸지 않고 이것을 피하기 위해서는 양(+)의 전위를 하는 방법이 있다. 다음 식은 평치차의 언더컷을 피하기 위한 최소 전위계수 Xmin를 나타낸다.            6. 인볼류트 원통에 감겨 있는 실을 떼어낼 때 생기는 인볼류트는 원통의 단면이 곡선 A로 되어 있을 때 곡선 A의 인볼류트라고 한다. A가 타원인 경우 타원의 인볼류트라고 하고 기어분야에서는 풀네임인 원의 인볼류트를 생략해서 인볼류트라고 한다   7. 치의 간섭 한 쌍의 치차에 있어서 상대방 치차의 이끝이 이뿌리 필렛에 접촉되는 것을 이의 간섭이라 한다. 이의 간섭이 생기면 물림에 잠김효과가 나타나며 소음과 진동이 발생한다. 이의 간섭은 언더컷보다 더 중요한 설계항목이며, 해석도 더 난이하나, 이것을 수식적으로 해설하는 참고문헌은 별로 없는 상황이다. 표준치차에 있어서 일반적으로 피니언의 이뿌리 필렛은 기어의 것보다 길게 되므로 피니언의 이뿌리 필렛과 기어의 이끝과의 간섭이 기어의 이뿌리 필렛과 피니언의 이끝과의 간섭보다는 발생할 확율이 높다. 양(+)의 전위를 하게 되면 이뿌리 곡선이 짧아지므로 피니언에 양(+)의 전위를 부과하는 것은 강도면에서도 보아 일석이조의 좋은 방법이라 할 수있다. 설계상, 인볼류트 곡선과 이뿌리 곡선이 만나는 교점이 상대방 치차의 이끝이 인볼류트 곡선의 아래 부분에서 물리기 작용선상에서 처음으로 접촉하는 점보다 약 0.08~0.1*모듈이상 아래에 있게 하면 이의 간섭에 대한 안전한 설계를 했다고 본다. 상대방 치차의 이끝은 이 접촉점을 만난 후 이뿌리 필렛에 잠시 다가오다가 멀어져간다. 0.08~0.1*모듈이상쯤 (이의 간섭 여유) 되는 곳에서 출발하면 멀리서 다가오다가 멀어져가므로 안전하다는 뜻이다. 이의 간섭에 피하기 위한 대책으로서는 전위의 부과를 비롯하여 언더컷, 작은 이끝 원호반지름의 호브랙의 사용, 세미토핑과 같은 치형수정 등의 방법이 있다. 그러나 정해진 축간거리에서 상대방 치차의 이끝원과 인볼류트 곡선과 이뿌리 곡선이 만나는 교점을 지나는 원이 서로 접하지 않을 때는 이의 간섭은 확실하게 없다. 아래의 그림은 언더컷된 피니언의 이뿌리에 이의 간섭이 생기는 극단적인 설계 예를 나타낸다. 또한 그림에서 기어의 이뿌리와 피니언의 이끝과의 간섭도 우려된다.

 

8. 치뾰족

양(+)의 전위를 많이 줄 수록 치차의 이뿌리는 굵어지고 반면에 이끝 부분이 뾰족해 진다. AGMA Information Sheet (AGMA 908-B89)에 의하면 허용 최소 이끝 두께는  0.3*모듈이고 독일규격(DIN3960)에 의하면 0.2*모듈이 허용치로 되어 있다. 원하는 두께가 나오도록 할 때는 전위계수를 수치해법적으로 구해야 한다. 아래의 그림에 잇수 = 20, 이높이 = 2.25*모듈, 압력각 = 20도일 때의 표준 두께 (하얀색), 0.3*모듈(파랑), 0.2*모듈(녹색), 두께가 없어지는 임계(노랑)를 나타낸다   9. 호빙/연마 가공이 마무리되어 가는 기어쪽에서 본 호브랙의 상대운동을 그려보면 이빨창성의 시뮬레이션을 할 수 있다. 호브랙 애니메이션 구현의 원리는 비교적 간단하다. 호브랙의 좌표계를 움직이는 좌표계로 하고 기어의 좌표계를 고정 좌표계로 해서 각위치에 있어서의 호브랙의 좌표를 고정 좌표계의 좌표로 치환하면서 호브랙을 그리면 된다. 고정 좌표계의 중심은 기어의 중심점에 있고, 움직이는 좌표계의 중심점의 궤적은 기어의 표준 피치원을 기초원으로 한 인볼류트 곡선을 그린다. 호브랙의 모양이 아무리 복잡해도 상대운동은 항상 상술한 바와 같으므로 호브랙 애니메이션에 의한 이빨창성의 시뮬레이션은 편리한 방법이다. 아래의 그림에 호브랙 애니메이션의 한 예를 나타낸다.   10. 기준 피치     인접한 두 치면이 기준되는 원이나 직선에 의해 접촉하여 이루는 거리.       PITCH 는 GEAR의 TOOTH간격과 크기를 나타내 준다.      보통 피치원을 기준으로 한다.      P = PCD × π / N (N=잇수)

 

11. O.B.D (OVER BALL DIAMETER)  
GEAR의 크기 및 정도를 측정하는 방법으로 일정한 직경을 갖는

두개의 PIN 또는 BALL을 대각선 방향으로 치에 끼웠을때의 직경. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.   I.P.D (INNER PIN DIAMETER)  
 내치 GEAR의 크기 및 정도를 측정하는 방법으로 일정한 직경을 갖는

두개의 PIN 또는 BALL을  대각선 방향으로 치에 끼웠을대의 직경. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. BACK LASH              
 서로 맞물리는 사이의 틈새로 마찰열과 소음 방지를 위해 부여함.