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자동차용 기어의 기초 기술

전문가 제언: ○ 기계를 구성하는 요소로는 나사(볼트&너트), 베어링, 핀, 키&코터, 기어, 리벳 등이 있으며, 이들 중에서 직선이나 회전운동을 전달하는 요소로 기어가 가장 많이 쓰이고 있다.

○ 기어의 제작은 절삭, 소성가공(단조, 전조), 사출성형, 다이캐스팅, 프레스가공에 의한다. 절삭가공 이외의 공정은 다량 생산을 목적으로 할 경우가 많으며, 절삭가공은 고강도, 고정밀도를 요구하는 기어의 가공에 사용된다. 특히 고급 승용차의 동력변환기(Transmission)에 쓰이는 고정밀도 기어는 절삭가공 후 담금질하여 연삭가공을 하며, 연삭가공 후 모서리의 미세한 거스러미(거스러미 크기 10μm 이하)제거도 하고 있다.

○ 고강도 기어는 절삭이나 소성가공 후 이의 면을 다양한 방법으로 표면 처리하여 강도와 경도를 얻는 것으로, 최근에 새롭게 개발된 아세틸렌 침탄침질의 표면처리법은 기어 이의 형상을 손상 없이 표면의 광택까지 얻을 수 있는 처리법으로 각광을 받고 있다. 종래의 아세틸렌 침탄침질 표면처리는 그을음에 의해 표면의 손상이 있었으나, 매우 낮은 진공침탄법이 개발되어 그을음 문제의 해결을 보게 되었다.

○ 기어는 축간 거리가 비교적 적고, 큰 동력의 전달과 정확한 회전비를 얻고자 할 경우에 대부분 사용되는 요소로, 이의 형상에는 인벌류트 형성법과 사이클로이드 형성법이 있다. 큰 동력전달을 목적으로 할 경우는 인벌류트 형성법을, 다이얼 게이지와 같이 전달동력이 작고 매우 정확한 회전비를 요할 경우는 사이클로이드 형성법을 사용한다. 인벌류트 형성법에 의한 기어의 압력각은 14.5°와 20°가 있으며, 우리나라에서는 주로 14.5°의 압력각을 사용하고 있다.

○ 기어는 중요한 기계요소로 가공기술(특히 표면처리기술) 개발이 필요하다. 국내는 아직 기어재료나 특수기어(헬리컬 펠로우스기어, 헬링봉기어, 하이포이드기어 등) 가공에 있어 선진공업국에 비하여 기술이 뒤지고 있는 것이 현상이며, 고급승용차나 고정밀급(나노미터급)의 공작기계 개발에 있어서 기어 제작기술은 반드시 필요한 기술이므로 개발이 시급한 것으로 생각된다.

저자: Komori Tustomu
자료유형: 학술정보