기어의 종류 및 특징

기어는 톱니바퀴 형태로 맞물리는 힘으로 동력을 전달하는 기계요소로서 축 회전을 전달하는데 있어서 빠질 수 없는 중요한 부품이다. 기어는 평행축, 교차축, 어긋난축, 특수기어 등으로 종류를 나눌 수 있으며 이는 서로의 회전축의 위치에 따라 종류가 정해진다.

1. 평행축 기어

평행축은 각각의 기어축이 서로 평행선을 그리고 교차축은 두개의 기어축이 교차하는 직각의 위치에 있다. 어긋난 축은 수평과 직각의 중간인 비스듬하 각도로 두개의 기어축이 위치한다. 평행축은 다시 평기어, 랙기어, 헬리컬기어(나선형)로 구분된다. 평기어는 잇줄이 축과 평행한 직선 원통기어로서 제작이 용이하다. 랙기어는 평기어와 맞물려 있고 피치원통 반지름이 무한대이다. 헬리컬기어는 잇줄이 나선인 원통기어로서 평기어보다 강하고 조용하며 축방향으로 하중이 가해지는 추력이 발생한다는 특징이 있다. 또한 잇줄이 나선으로 되어 있어서 접촉선이 길기 때문에 큰 동력의 전달이 가능한 대신 가격이 비싸다.

평행축 기어의 종류

2. 교차축 기어

교차축 기어의 종류로는 직선 베벨기어, 스파이럴 베벨기어, 제롤 베벨기어가 있다. 직선 베벨기어는 잇줄이 직선으로서 제작이 용이하고 저렴하며 범용으로 사용된다. 스파이럴 베벨기어는 잇줄이 곡선인데 비틀림각이 20~40º로서 제작이 어렵고 조용하며 하중전달력이 크다. 일반적으로 기어는 잇줄이 비스듬하면 소음이 적어 고속에 적합한 특징을 가지고 있다. 제롤 베벨기어는 비틀림각이 0º로서 잇줄이 직선과 스파이럴이 공존하는데 추력이 걸리는 곳(감속기, 차동기어 등)에 사용되고 회전방향이 변해도 추력방향이 바뀌지 않는 특징이 있다.

교차축 기어의 종류

3. 어긋난축 기어

어긋난축 기어의 종류로는 나사기어와 원통 웜기어가 있다. 나사기어는 어긋난 축 사이의 동력을 전달하며 조용하고 경부하에 사용된다. 원통 웜기어는 1단으로 크게 감속해 주는 기어로서 조용한 반면에 효율이 낮다.

4. 특수기어

특수기어에는 페이스기어, 장고형 웜기어, 하이포이드 기어가 있다. 페이스기어는 두 축이 직교하거나 어긋나 있으며 원판 모양이고 평기어 또는 헬리컬과 맞물리는 기어이다. 장고형 웜기어는 제작이 까다롭고 원통 웜기어에 비해 큰 동력을 전달하는 장점이 있다. 웜기어는 베벨기어와 같이 구동기어와 피동기어의 중심축이 직각이며 수직방향으로 동력을 전달할 때 사용하는 기어인데 좁은 공간에서 큰 감속이 가능하다는 장점이 있으므로 베벨기어와 헬리컬 기어에 비해 크기를 절반 정도로 축소할 수 있다는 장점이 있다.

하이포이드 기어는 어긋난 두개의 축의 동력을 전달할 때 사용되며 물림이 복잡하고 큰 기어비율이 가능한 기어이다. 그리고 소음, 진동이 적고 가격이 비싸다는 특징이 있다. 하이포이드 기어는 스파이럴 베벨기어와 유사하지만 교차축 기어가 아니라는 점이 베벨기어와의 가장 큰 차이점이다.