기어의 종류

이 문서에서는 다양한 유형의 기어에 대해 설명합니다. 따라서 어떤 유형의 기어가 존재하는지, 그 특성은 무엇인지, 모든 유형의 기어의 예를 알아볼 수 있습니다.

기어의 종류는 무엇입니까?

기어는 일반적으로 톱니 모양에 따라 분류됩니다. 따라서 다양한 유형의 기어는 다음과 같습니다.

• 평기어(Spur gears) : 방사형으로 돌출된 톱니를 가진 원통형 기어의 일종. 몇 가지 하위 유형이 있습니다.
  • 외부 스퍼 기어 – 기어 톱니는 휠의 외부 프로파일에 있습니다.
  • 내부 스퍼 기어 : 기어 톱니는 휠의 내부 프로파일에 있습니다.
• 헬리컬 기어(Helical Gear) : 회전축에 대해 톱니가 기울어져 있는 기어 유형. 그들은 다음과 같이 분류됩니다:
  • 교차 헬리컬 기어 – 기어 축이 평행하지 않고 교차합니다. 그들은 일반적으로 90° 각도를 형성합니다.
  • 평행 축이 있는 헬리컬 기어 : 기어의 톱니는 나선형이지만 축은 서로 평행합니다.
  • 이중 헬리컬 기어(또는 헤링본 기어) : 두 개의 헬리컬 톱니로 구성된 프로파일을 갖는 기어 유형으로, 기어 프로파일이 V자형입니다.
• 베벨 기어 – 잘린 원뿔 모양의 기어 유형입니다. 네 가지 하위 유형을 구분할 수 있습니다.
  • 직선 톱니 베벨 기어 – 톱니가 직선이지만 원뿔형 휠 모양을 갖는 기어입니다.
  • 헬리컬 톱니가 있는 베벨 기어 : 원뿔대 모양을 갖고 있고 톱니가 기울어져 있는 기어입니다.
  • 스파이럴 투스 베벨 기어(Spiral Tooth Bevel Gears) – 톱니가 나선형 모양인 베벨 기어입니다.
  • 하이포이드 베벨 기어 : 피치 표면이 쌍곡선인 원추형 기어입니다.

각 기어 유형은 아래에 자세히 설명되어 있으며, 모든 기어 유형의 예도 볼 수 있습니다.

스퍼 기어

스퍼 기어는 톱니가 직선인 기어 유형입니다. 따라서 평기어의 주요 특징은 방사형으로 돌출된 톱니를 가진 원통형이기 때문에 매우 간단한 유형의 기어라는 것입니다.

간단히 말해서, 헬리컬 기어, 베벨 기어 등 다른 유형의 기어와 달리 평기어의 톱니는 완전히 직선입니다.

산업 수준에서 평기어는 단순성과 저렴한 가격으로 인해 가장 널리 사용되는 기어 유형입니다.

스퍼 기어는 두 가지 유형으로 분류됩니다.

• 외부 스퍼 기어 : 기어의 톱니는 기어의 외부 프로파일, 즉 휠 외부에 있습니다.
• 내부 스퍼 기어 : 기어의 톱니는 기어의 내부 프로파일, 즉 휠의 내부 면에 있습니다.

외부 스퍼 기어는 외부 및 내부 기어와 맞물릴 수 있습니다. 대조적으로, 내부 스퍼 기어는 외부 기어와만 맞물릴 수 있습니다.

맞물린 두 개의 외접기어는 서로 반대 방향으로 회전하지만, 내접기어는 맞물린 외접기어와 같은 방향으로 회전합니다.

헬리컬 기어

헬리컬 기어는 톱니가 회전축에 대해 기울어진 톱니바퀴입니다. 즉, 헬리컬 기어는 프로파일이 나선형 톱니로 구성된 기어 유형입니다.

헬리컬 기어의 톱니가 회전축과 이루는 각도는 전달해야 하는 각속도에 따라 달라집니다.

• 전송된 각속도가 낮은 경우 각도는 5°~10° 사이여야 합니다.
• 전송된 각속도가 평균인 경우 각도는 15°에서 25° 사이여야 합니다.
• 전송된 각속도가 높으면 각도는 약 30°여야 합니다.

간단히 말해서 헬리컬 기어의 작동은 회전 운동을 전달하는 기능이므로 직선 기어의 작동과 유사합니다. 그러나 헬리컬 기어는 톱니의 특정 모양으로 인해 다른 방식으로 원운동을 전달할 수 있습니다.

헬리컬 기어는 다음 유형으로 분류됩니다.

• 크로스샤프트 헬리컬 기어(Crossshaft Helical Gears) : 헬리컬 기어의 축이 서로 교차합니다. 이것은 헬리컬 기어의 가장 간단한 유형입니다.
• 평행 샤프트가 있는 헬리컬 기어 : 헬리컬 기어의 축은 평행합니다. 제대로 작동하려면 연결된 두 기어의 톱니의 경사각은 동일해야 하지만 방향은 반대여야 합니다. 이러한 유형의 헬리컬 기어에서는 전달된 회전 동력 외에 축방향 힘도 생성됩니다.
• 이중 헬리컬 기어(또는 헤링본 헬리컬 기어) : 이 유형의 헬리컬 기어의 프로파일은 두 개의 헬리컬 톱니로 형성되어 V자형 프로파일을 형성합니다. 이러한 유형의 헬리컬 기어의 이중 톱니는 축이 평행할 때 나타나는 축력을 제거하는 역할을 합니다.

베벨 기어

베벨 기어 는 톱니 모양이 원뿔 모양인 톱니바퀴입니다. 간단히 말해서 베벨 기어는 원뿔대 모양의 기어 유형입니다.

이러한 유형의 기어의 주요 특징은 교차하는 두 축 사이에서 회전 운동을 전달할 수 있다는 것입니다. 베벨 기어 시스템의 축은 일반적으로 수직이지만 다른 각도에서 작동하도록 설계할 수도 있습니다.

일반적으로 베벨 기어는 주철, 강철 합금 또는 알루미늄으로 만들어집니다. 그러나 베벨 기어의 용도에 따라 비금속 재료로도 제작할 수 있지만 이는 매우 드뭅니다.

베벨 기어 내에서는 여러 가지 하위 유형의 기어를 구분할 수 있습니다.

• 직선 톱니 베벨 기어 : 직선 톱니 베벨 기어의 일종입니다.
• 헬리컬 톱니 베벨 기어 – 각진 톱니가 있는 베벨 기어 유형입니다.
• 스파이럴 투스 베벨기어(Spiral Tooth Bevel Gears) : 톱니가 나선형으로 되어 있는 베벨기어의 일종.
• 하이포이드 베벨 기어(Hypoid Bevel Gears) : 피치 표면이 쌍곡선인 베벨 기어의 일종.

다른 유형의 기어

일반적으로 위에서 본 것처럼 다양한 유형의 기어가 분류됩니다. 그러나 알아야 할 중요한 다른 유형의 기어도 있습니다.

• 웜 : 웜 메커니즘에서는 헬리컬 기어 나사가 직선 또는 헬리컬 기어와 맞물립니다. 이러한 방식으로 두 개의 수직 축 사이에 원형 운동이 전달됩니다.
• 랙 기어 : 랙 메커니즘에서는 톱니바퀴(피니언)가 랙과 맞물립니다. 이 유형의 기어는 원 운동을 직선 운동으로 변환하는 데 사용됩니다.
• 체인 기어(Chain Gears) – 기어가 서로 맞물리지 않고, 스프로킷의 원운동이 체인에 의해 전달됩니다.