기어(Gear)와 기어비(Gear Ratio) 란?

기어 사용 목적

기어비란 말 그대로 기어의 비율입니다. 모든 구동축이 있는 기계는 모두 기어가 들어가고 이 기어에 의해 속도와, 토크, 방향을 조절하거나 바꿀 수 있다.

 

기어의 종류

기어는 생긴 형상과 구동방식에 의해 몇가지로 나뉘게 된다.

• 스퍼기어 (Spur Gear)
• 헬리컬기어 (Helical Gear)
• 베벨기어 (Bevel Gear)
• 웜기어 (Worm Gear)

 

기어비(Gear Ratio)란?

기어비란 자전거부터 자동차, 로봇, 자동화설비 등 모든 구동설비에 없어서는 안되는 개념입니다. 기어비란 간단히 말하면 "입력축인 구동축의 1회 회전 당 출력축 회전 횟수" 라고 이야기 할 수 있습니다. 이렇게 기어비를 이용하여 구동축 대비하여 높은 속도나 높은 토크를 가질 수 있습니다.

 

기어비 특성

위에서 말 했듯이 기어는 속도를 높이거나 토크를 올릴 때 사용하는데, 기어비가 커지면 속도가 높아지고, 토크가 낮아진다. 반대로 기어비가 작아지면 속도는 줄어들지만 토크는 높아진다.

 

기어비 계산

아래에서 노란색 기어는 입력축을, 빨간색 기어는 출력축이라고 가정하겠다.

 

입력축의 톱니는 8개, 출력축의 톱니는 16개이다. 입력축이 1바퀴 회전했을 때, 출력축은 0.5바퀴 회전을 하며, 결국

입력 : 출력 = 1 : 0.5 이며, 기어비는 2:1 이 된다. 

 

입력축의 모터가 1의 속도로 회전할 때, 출력축의 모터속도는 0.5로 회전한다. 이는 속도가 줄어들지만, 토크는 증가하는 효과를 가지며 이러한 기어를 감속기어라 한다.

 

 

 

 

 

위의 구성은 입력축이 16개의 톱니 출력축은 8개의 톱니로 구성되어 있다. 이는 위와 반대로 입력축이 1회전할때, 출력축은 2회전을 하며 

입력 : 출력 = 1 : 2 로, 기어비는 1:2 가 된다.

 

이 기어비는 입력축이 1회전 할때, 출력축은 2회전을 하여 가속기어라 부른다. 하지만, 속도의 이득을 얻는 대신 토크가 감소한다.