강한 토크 전달하기

치형 부품에 인벌류트 치형을 사용하면 직선 접촉으로 인한 단점을 감수해야 한다. 그에 비해 새로운 기어 구조는 스크류 드라이버의 접촉은 면 구조이다. 

한스 에리히 마울(Hans-Erich Maul): Maul Konstruktionen GmbH 대표

일반적인 기계 엔지니어링과 기술 분야에서 치형 부품에 인벌류트 치형 기어를 주로 사용한다. 일반적으로 인벌류트 치형이 지배적이지만 이 치형의 단점은 기어치들 간의 접촉면이 작은 직선이다. 반면 스크류 드라이브는 좀 더 넓은 면 형태로 접촉을 한다. 따라서 마모가 적고 유격이 없이 제작할 수 있다. 이 글에서는 감속비가 큰 두 가지 어플리케이션을 소개하고자 한다. 두 개의 스레드가 서로 쌍을 짓고 스레드 사이에 볼트와 더블 스레디드 와셔로 구성되는 리니어 가이드를 삽입하면 강한 토크를 전달할 수 있다. 두 개의 캠 어드저스터를 예로 들어 각 구조의 장점과 단점을 제시하고자 한다.

새로운 구조 예시인 전동식 캠 어드저스터

전동식 캠 어드저스터에서 캠 샤프트와 함께 회전하는 드라이브는 서보 모터에 의해 동기화되어 회전한다. 서보모터 회전 속도의 리딩 또는 래깅에 의해 캠 샤프트의 양상이 변할 수 있다. 이때 캠 어드저스터의 출력은 캠 샤프트에 고정으로 연결되어 있다.

선단부 모터를 적용한 내부 스레드 레귤레이터 구조

■ 버전 1 – 선단 측 모터: 서보 모터는 수나사를 갖는 내부 스레드 슬리브를 구동한다(내부 스레드 레귤레이터). 수나사는 약간의 경사를 이용하여 자체 잠금되며 한 줄 나사로 되어 있다. 더블 스레디드 와셔는 내부 스레드 슬리브에 의해 축 방향으로 밀린다. 이 더블 스레디드 와셔는 안쪽에는 편평한 한 줄 스레드를 가지며 바깥 쪽에는 여러 줄 스팁 스레드와 리니어 가이드 볼트를 위한 보어를 갖는다. 볼트는 캠 어드저스터의 양쪽 커버를 동시에 연결한다. 더블 스레디드 와셔의 변위는 스팁 스레드를 통해 컨트롤 체인과 연결된 수나사 슬리브가 회전한다. 그로 인해 모터 크랭크 축에 대해 상대적으로 캠 샤프트의 위치가 바뀐다. 나사산이 직각 나사로서 형성되는 것이 합리적이다. 이 버전 1은 체인 휠을 위해 설계된 것으로, 오일 윤활에 적합하다. 이 버전은 밀봉이 되지 않는다. 서보 모터는 선단부에서 커플링을 통해 구동 스레디드 슬리브와 연결된다.

축 방향으로 장착 길이가 짧은 외부 스레드 레귤레이터

버전 2a에서는 외부 슬리브가 한 쌍의 기어 휠에 의해 구동된다.

■ 버전 2 – 치형 벨트와 평행한 모터: 이 구조의 형태는 의미상으로 버전 1과 동일하며, 내부 스레드 레귤레이터와 같다. 그런데 여기에서 외부 슬리브가 치형 벨트에 의해 구동된다(외부 스레드 레귤레이터). 외부 슬리브는 편평한 암나사와 스팁 스레드 바깥 쪽에 내부 스레드 슬리브를 갖는다. 외부 슬리브는 더블 스레디드 와셔를 민다. 이 변위와 함께 내부의 스팁 스레드 슬리브가 회전하고, 그로 인해 크랭크 축에 대한 상대적 위치가 변한다. 이 외부 스레드 레귤레이터는 영구 그리스 윤활을 위해 설계되었으며 밀봉된다. 모터는 크랭크 샤프트 – 캠 샤프트 치형 벨트의 공간 안쪽에 자신의 축과 평행하도록 위치하고, 축 방향으로 매우 짧은 구조가 형성된다.

레드 레귤레이터의 버전 2에서는 외부 슬리브가 치형 벨트에 의해 구동된다.

■ 버전 2a – 기어휠 쌍과 평행한 모터: 이 구조는 버전 2인 외부 스레드 레귤레이터를 기반으로 한다. 차이점은 2a 버전에서는 외부 슬리브가 한 쌍의 기어휠에 의해 구동된다는 점이다. 이 기어휠 쌍은 스틸 기어휠과 플라스틱 기어휠로 구성되며, 무윤활 작동을 위해 설계되었다.

전달면이 커 매우 강한 토크를 전달하다

약한 회전 운동을 내부 또는 외부에서 토크가 강하게 감속된 회전 진동 운동으로 바꾸기를 원하는 곳에서는 어디서든 사용할 수 있다. 또한 다음과 같은 여러 장점을 가지고 있다.

■ 길이가 더욱 길어 보다 큰 출력각을 형성할 수 있다.

■ 기어의 전달 면이 커 매우 강한 토크를 견딜 수 있다.

■ 스레드 레귤레이터는 같은 크기의 유사한 스퍼 기어 모터나 편심 기어 보다 부하 용량이 더 높다.

i = 100:1인 기어에서 감속비에 따라 효율은 0.4 ~ 0.6이다. 직각 나사를 사용하면, V형 나사나 사다리꼴 나사에 비해 마찰률이 낮다. 또한 직각 나사는 더욱 간단하게 제작할 수 있다. 스레드 레귤레이터의 변수는 나사산의 기울기와 설치 길이이다. 플랫 나사가 자기 잠금 방식으로 형성되면, 간혹 있는 제동을 예방할 수 있다. 스크류 드라이버는 역회전이 불가능하다.

Maul Konstruktionen은 이 새로운 구조를 특허 출원하였다. Maul Konstruktionen는 이러한 스크류 드라이버를 설계하여 납품할 수 있다. 관심 있는 사람은 설계실 웹사이트에서 사전에 시뮬레이션으로 해당 구조의 기능 방식을 볼 수 있다. Maul Konstruktionen은 고감속 기어, 유격이 적거나 유격이 없는 기어 그리고 고체 역학 분야에 특화되어 있다. 제조 산업과 자동차 산업 분야의 고객들을 위해 기어 트레인, 체인 기어, 캠 기어 또는 커플러 기어 등과 같이 수많은 기어를 개발한다.