KR20020039709A - 피니언 기어의 치형 구조 - Google Patents

Abstract

피니언 기어의 치형을 원호형상의 치선을 갖도록 구성하여 랙과 피니언의 접촉이 선과 점의 접촉에 의해 축정렬이 이루어지지 않아도 부드러운 구동이 가능하도록 하는 피니언 기어의 치형 구조를 제공할 목적으로,

랙과 치합되는 피니언 기어의 치형 구조에서,

상기 피니언 기어의 치형은 원호형상의 치선으로 이루어지며, 이 치선의 양 끝단이 접선으로 연결되는 외치선과; 상기 외치선의 내측으로 이와 동일한 원호형상의 치선으로 이루어짐과 동시에, 상기 치선 궤적의 일부가 상기 랙과의 점접촉을 이루는 내치선으로 이루어지는 것을 특징으로 하며,

상기 외치선과 내치선의 사이에는 상기 외치선과 내치선의 원호형상을 따라 경사면의 에지(edge)부가 형성되는 것을 특징으로 하는 피니언 기어의 치형 구조를 제공한다.

Description

피니언 기어의 치형 구조{TEETH STRUCTURE OF PINION GEAR}

본 발명은 피니언 기어의 치형 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피니언 기어의 치형을 원호형상의 치선을 갖도록 구성하여 랙과 피니언의 접촉이 선과 점의 접촉에 의해 축정렬이 이루어지지 않아도 부드러운 구동이 가능하도록 하는 피니언 기어의 치형 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차나 기계장치의 운동부에 사용되는 랙과 피니언에서, 특히, 피니언 기어는 치형에 가해지는 높은 면압에 견디도록 열처리된 스틸재로 제작하여 사용된다. 이러한 기존의 피니언 기어는, 탄소강재를 열간 압연하여 인곳트(Ingot)를 제조한 다음, 열간 단조 공정을 거쳐 다시 가열한 다음 서서히 공냉시키는 노멀라이징 공정을 거쳐 형상 가공을 하고, 이어 고온에서 두 번의 침탄공정을 한 다음 좌면부를 연삭하여 제조하는 것이 일반적이다.

이러한 피니언 기어는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상호 치합되는 전통적인 랙(51)과 피니언(53)의 구조에서 일반 인벌류트 타입의 치형을 갖는데, 이러한 인벌류트 치(59)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 내치선(55)과 외치선(57)이 직선의 치선을 가지는 것으로, 기어 가공기에서 가장 손쉽게 만들 수 있는 치형이다.

이러한 인벌류트 치형의 특성에 의해 랙(51)과 피니언(53)이 적용되는 기계의 품질은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 랙(51)과 피니언(53)의 조립정도 즉, 피니언(53) 기어의 축선(61)이 랙(51)의 치선(63)에 정확하게 수평을 이루는 축정렬이 이루어지도록 하는데 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 피니언 기어의 치형 구조에 의하면, 피니언 기어의 축선과 랙의 치선이 정확하게 수평이 되지 않으면, 즉, 축정렬이 정확하게 이루어지지 않으면, 선접촉에 의해 동력 전달을 이루는 각 치가 맞물리는 부분에서 이상 마모와 이상 소음이 발생하게 되며, 특히, 고속 고하중의 이송 장비에서의 랙과 피니언은 축정렬이 문제가 될 때, 기어 치면이 부분적인 고하중을 받게되어 그 부분으로부터 파손 또는 크랙이 발생하게 됨으로, 장치의 수명을 떨어뜨리는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서,본 발명의 목적은 피니언 기어의 치형을 원호형상의 치선을 갖도록 구성하여 랙과 피니언의 접촉이 선과 점의 접촉에 의해 축정렬이 이루어지지 않아도 부드러운 구동이 가능하도록 하는 피니언 기어의 치형 구조를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 피니언 기어의 치형 구조를 갖는 랙과 피니언의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 피니언 기어 치형의 사시도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 랙과 피니언의 정면도이다.

도 4는 종래 기술에 따른 피니언 기어 치형의 사시도이다.

도 5는 도 3의 A-A선에 따른 측단면도이다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위하여, 본 발명에 따른 피니언 기어의 치형 구조는 랙과 치합되는 피니언 기어의 치형 구조에서,

상기 피니언 기어의 치형은 원호형상의 치선으로 이루어지며, 이 치선의 양 끝단이 접선으로 연결되는 외치선과; 상기 외치선의 내측으로 이와 동일한 원호형상의 치선으로 이루어짐과 동시에, 상기 치선 궤적의 일부가 상기 랙과의 점접촉을 이루는 내치선으로 이루어지는 것을 특징으로 하며,

상기 외치선과 내치선의 사이에는 상기 외치선과 내치선의 원호형상을 따라 경사면의 에지(edge)부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 피니언 기어의 치형 구조를 갖는 랙과 피니언의 사시도로서, 본 발명이 적용되는 랙과 피니언의 구성을 살펴보면, 일면에 다수의 치(1)가 형성되는 랙(3)에 피니언(5) 기어의 치(7)가 치합되는 구성으로, 이 피니언(5) 기어는 그 회전 중심에 키(9)를 통하여 회전 구동수단(미도시)의 회전축(11)과 연결되어 회전력을 전달받아 랙(3)을 좌우로 수평 이동시키도록 구성되거나, 또는, 상기 랙(3)의 좌우 수평 이동에 의해 이에 치합된 피니언(5) 기어를 회전시킴으로서 상기 회전축(11)을 회전시키도록 구성된다.

이러한 랙(3)과 피니언(5)의 구성에서 본 발명은 상기 랙(3)과 치합되는 피니언(5) 기어의 치형 구조에 관한 것으로, 상기 피니언(5) 기어의 치형은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 외치선(13)과 내치선(15)이 원호형상의 치선을 갖는 치(17)로 이루어진다.

상기 외치선(13)은 상기 원호형상의 치선의 양 끝단이 접선(19)으로 연결되며, 상기 외치선(13)의 내측으로 이와 동일한 원호형상의 치선으로 이루어지는 내치선(15)은 상기 치선 궤적의 일부가 상기 랙(3)의 치면(21)에 점접촉을 이루도록 접촉부(23)를 이루게 된다.

그리고 상기 외치선(13)과 내치선(15)의 사이에는 상기 외치선(13)과 내치선(15)의 원호형상을 따라 경사면으로 이루어지는 에지(edge)부(25)가 형성된다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 피니언 기어의 치형 구조에 의하면, 피니언(3) 기어의 축선(27)과 랙(3)의 치선(29)이 정확하게 수평이 되지 않아도 즉, 축정렬이 정확하게 이루어지지 않아도 피니언(5) 기어의 치형 중앙부 부근에서 랙(3)의 각 치면(21)에 대하여 상기 피니언(5) 기어의 내치선(15)의 궤적의 일부, 즉, 접촉부(23)가 이에 닿아 점접촉을 이루게 되며, 이에 따라 축정렬이 정확하게 이루어지지 않아도 상기 점접촉의 위치가 이동하여 부드러운 구동이 가능하게 된다.

또한, 종래 치선과 치선의 접촉에 의한 이상 마모와 이상 소음이 줄어들게되며, 특히, 고속 고하중의 이송 장비에서는 기어 치면에 부분적인 고하중이 작용하는 것을 방지하게 됨으로, 장치의 수명을 연장시킬 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 피니언 기어의 치형 구조에 의하면, 피니언 기어의 치형을 원호형상의 치선을 갖도록 구성하여 랙과 피니언의 접촉이 선과 점의 접촉에 의해 축정렬이 이루어지지 않아도, 동력 전달을 이루는 각 치가 맞물리는 부분에서 이상 마모와 이상 소음이 발생하지 않게 되며, 특히, 고속 고하중의 이송 장비의 랙과 피니언의 구성에서는 기어 치면이 종래 선접촉에 의하여 작용받던 부분적인 고하중이 제거되어 내구성을 유지할 수 있게 됨으로, 장치의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 랙과 치합되는 피니언 기어의 치형 구조에 있어서,

   상기 피니언 기어의 치형은

   원호형상의 치선으로 이루어지며, 이 치선의 양 끝단이 접선으로 연결되는 외치선과;

   상기 외치선의 내측으로 이와 동일한 원호형상의 치선으로 이루어짐과 동시에, 상기 치선 궤적의 일부가 상기 랙의 치면에 대하여 점접촉 되는 접촉부를 이루는 내치선과;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피니언 기어의 치형 구조.
2. 청구항 1항에 있어서, 상기 외치선과 내치선의 사이에는

   상기 외치선과 내치선의 원호형상을 따라 경사면의 에지(edge)부가 형성되는 것을 특징으로 하는 피니언 기어의 치형 구조.