전위 기어(Profile Shifted Gear)

1. 전위기어 (Shift Gear)

기어의 기준 피치원이 그것과 맞물리는 기준 래크(Rack)의 기준 피치선으로 부터 떨어져 있는 기어.
전위량(xm) : 랙의 기준피치선과 치차의 기준 피치원과의 거리
전위계수(x 또는 xz) : 전위량을 모듈로 나눈 값을 라 한다.
전위치차와 표준치차는 원통치차에서는 정확히 맞물린다.
그러나 중심거리 및 물림 압력각은 표준치수로 되지 않는다.
전위에는 양(+) 의 전위(Positive Shifting) 와 음(-) 의 전위 (Negative Shifting) 가 있다.

2. 전위치차의 목적



3. 전위계수의 선정

전위치차는 치차의 여러 가지 성질을 개선하기 위하여 상용되며, 전위계수의 값은
어느 범위 내에서 임의로 잡을 수 있으므로, 지금까지 그 선정에 대하여 많은 제안이 있다.
따라서 실제의 설계에 있어서는 그 치차의 목적과 사용 상태를 고려하고,
이들 제안을 참고로 하여 x 값을 정하게 된다. 전위계수의 선정방법은 설계 목적에 따라 다음과 같은 방법이 있다.

3.1 언더컷 방지하기 위한 전위계수 선정

언더컷을 일으키는 한계는 호브의 이끝이 간섭점을 통과하는 경우이므로 언더컷을 방지하기 위한 전위계수 x 는 물림 압력각이 α 라고하면 아래 그림에서

(1 - x ) m ≤ (mz / 2)sin2α
x ≥ 1- (z / 2)sin2α
Undercut 을 일으키는 최소 잇수 및 한계 잇수가
α = 14.5° 일 때, z ≥ 32
α = 20° 일 때, z ≥ 17
α = 27° 일 때, z ≥ 10 이므로
이론상의 전위계수 x 는 압력각의 크기에 따라
α = 14.5° 일 때, x ≥ (32 - z) / 32....(a)
α = 20° 일 때, x ≥ (17 - z) / 17....(b)
그러나 실용상으로는 어느 정도의 언더컷은 허용됨으로 DIN 규격에 의한 다음의 값을 실용상의 전위계수로 사용하기도 하나 어떤 경우에도 언더컷이 일러나지 않아야 함으로 x 는 큰 쪽이 안전하므로 상기의 (a) , (b) 의 수식을 사용하는 것이 좋다.


참고. DIN 규격
α = 14.5° 일 때, x≥ (26 - z) / 32....(a)
α = 20° 일 때, x ≥ (14 - z) / 17....(b)

3.2 중심거리를 표준기어와 같게 조정하는 방법

전위치차에서 지름이 변화하여 양 전위를 하면 지름은 커지고, 음 전위를 하면 지름은 작아진다.
그러므로 피니언에 양(+)의 전위계수 x1 을 주고, 기어에 이것과 절대치가 같은 음(-)의 전위계수 x2 를 주면
x2 = - x1 , α = α n , y = 0 이 되고
C = { (z1 + z2) / 2 } · m 이 되어 중심거리는 표준치차의 것과 같게 된다.

그러므로 전위치차와 같은 복잡한 계산이 필요 없고 중심거리가 공작에 편리한 값이 되며 물림율도 일반적으로 커지므로 널리 사용된다. 다만 양치차의 언더컷을 일으키지 않기 위해서는
α = 14.5° 일 때 z1 + z2 ≥ 64
α = 20° 일 때, z1 + z2 ≥ 34 의 제한이 필요하다.

3.3 메리트(Merrit)의 전위계수

영국의 메리트(Merrit)의 고안에 의한 것으로 영국규격에 규정되어 있으며, 공구 압력각 20°의 기준랙에 대응하는 커터로 창성되는 치차를 가진 이수 10 이상의 치차에 적용된다.
이 방법은 일반기계용 치차에 많이 사용되고 있다.

이 경우 전위계수는
(1) z1 + z2 ≥ 64 인 경우의 피니언의 전위계수는
x1 = 0.4 (1- z1 / z2 ) 또는 x1 = 0.02 (30 - z1)를 계산하여 큰 쪽의 값을 사용한다.
그리고 x1 = -x1 으로 한다.
(2) z1 + z2 ≤ 64 인 경우
x1 = 0.02 (30 - z1)
x2 = 0.02 (30 - z2)
어느 경우에도 0 ≤ x1 ≤ 0.4 이며, 1)의 경우 중심거리가 표준치차와 같이 되어 계산이 간단하나, (2) 의 경우는 중심거리가 표준치차와 다르게 됨으로 계산이 복잡하게 된다.

3.4 기타전위 방법