기어 gear 톱니바퀴. 톱니. 2개 또는 그 이상의 축 사이에 회전이나 동력을 전달하는 기계부품. 또는 기어를 사용한 전동장치의 총칭. 양 축의 바퀴 주변에 같은 간격으로 톱니를 만들어 서로 물리도록 하면 회전수가 증가하여도 미끄럼이 생기지 않는다. 이렇게 만든 것이 기어이다. 이것은 동력이나 회전의 전달이 확실하며, 정확한 각속도비로 전달할 수 있고, 구조도 비교적 간단하며, 동력손실도 적고 수명도 긴 장점이 있어 기계구조에 널리 이용되고 있다. 공작기계 · 차량 등을 비롯하여 모든 종류의 기계에 이용된다. 기어의 치형(톱니꼴)은 사이클로이드 곡선(원이 직선위를 구를 때 원주상의 점이 만드는 궤적)을 이용한 사이클로이드 치형과 인벌루트 곡선(원에 감은 실을 풀 때 실 끝이 그리는 궤적)을 이용한 인벌루트 치형이 있다. 제작상 용이한 인벌루트 기어가 대분분을 차지하고 있으며 사이클로이드 기어는 회전이 원활하고 마모가 적다는 등의 장점이 있으나 공작이 복잡하며, 시계 등의 정밀소형기계에만 사용하게 되었다. 주요 구조는 ① 피치원(pitch circle) : 원둘레에 상당하는 원. 기어의 기준이 되는 원. ② 기초원(root circle) : 이뿌리원. 피치원의 안쪽 동심원으로 이뿌리가 자리잡고 있는 원. ③ 피치(pitch) : 서로 이웃하는 톱니의 대응점 사이를 피치원에 따라 잰 길이. 기어 모양이나 크기를 나타내는 데도 중요. ④ 이뿌리(디덴덤, dedendum) : 피치원과 기초원(이뿌리원) 사이 또는 그 길이. ⑤ 이끝(어덴덤, adendum) : 피치원과 이끝원 사이 또는 그 길이. ⑥ 이폭(tooth space) : 톱니가 존재하는 부분의 모선방향 길이. 실제 맞물림에 참가하는 부분을 특히 유효치 폭이라 한다. ⑦ 홈(tooth space) : 톱니와 톱니의 사이의 홈 등이다. 기어의 종류는 회전운동을 전달하는 두 축의 상대적 관계에 따라 기어는 여러 가지로 분류된다. 1) 평행축인 경우 : 평기어(spur gear)는 축에 평행하게 절삭한 이를 가지며, 가장 흔히 사용되고 있다. 바깥 물림의 경우에는 축의 회전은 서로 역방향이 된다. 회전을 동일한 방향으로 하고자 할 때에는 안쪽물림을 사용한다. 어느 경우에나 회전수는 기어의 지름에 반비례한다. 평기어의 피치원지름 d, 톱니수 z, 모쥴 m이라면 d=zm 이다. 모쥴은 톱니의 크기를 표시하는 수치. 압력각이 20˚ 인 인벌루트 기어를 표준기어라고 한다. 축에 대하여 치형을 경사지게 한 것이 헬리컬기어(helical gear)이다. 이것은 평기어보다 회전이 원활하지만 치형이 경사져 있으므로 축방향으로 하중이

기어 gear 걸리기 때문에 축방향의 힘을 받아주는 쓰러스트베어링(thrust bearing)을 필요로 한다. 헬리컬기어에서 톱니 방향을 2중으로 역방향으로 절삭하여 하나의 기어로 만든 것을 이중 헬리컬기어, 헤링본기어(herringbone gear)라 한다. 이 헤링본기어는 큰 동력을 전달하거나 속도비가 큰 곳에 사용하면 편리하다. 평기어의 지름을 무한대로 한 경우를 랙(rack, 수평톱니), 이것과 물리는 기어를 피니언(pinion)이라 하며, 랙과 피니언은 회전운동을 왕복운동으로 바꾸고 또 그 역운동을 시키는 데 사용한다. 피니언은 랙(rack)에 맞물리는 기어뿐 아니라 보통 맞물리는 1쌍의 기어 중 직경이 적은 것을 말하기도 한다. 2) 교차축인 경우 : 원추형 접촉면을 피치원으로 하는 베벨기어(bevel gear, 우산톱니)가 사용된다. 보통 톱니모양은 축의 교차점을 중심으로 한 구면상에서 생각하게 된다. 원추의 모서리선을 따라 꼭지점으로 향하여 축소하는 톱니를 깎은 것을 곧은이(직선형) 베벨기어라 한다. 또 이를 모서리에 대하여 경사지게 절삭한 것을 곡선형(spiral)베벨기어라 하며, 고속회전인 경우에 사용된다. 개념은 쉽지만 구체적인 설계나 가공은 복잡하다. 원리적으로 피치원추의 꼭지점이 엄밀하게 일치하고, 축각이 바르게 맞물려야 하지만 이를 실현하는 것은 어렵고, 직선형, 곡선형 모두 가공 · 조립시에 오차를 포함하기 쉽고, 그 결과 평기어에 비해 회전 전달오차나 진동 · 소음을 발생하게 된다. 축각 90˚ , 속도비 1의 직선형 베벨기어를 특히 마이터 기어라 부른다. 3) 엇갈린 축의 경우 : 축이 떨어져 엇갈린 경우, 곧은이 베벨기어로 축을 엇갈리게 하려면 이의 정확한 절삭이 곤란하므로 거의 사용되지 않고, 스파이어럴베벨기어와 유사한 하이포이드기어(hypoid gear)를 사용하는 경우가 많다. 자동차의 뒤차축과 같이 축을 엇갈리게 할 필요가 있는 곳에 잘 이용된다. 이 기어는 축간거리를 너무 크게 할 수 없으므로 축간거리가 큰 경우에는 헬리컬기어의 축을 엇갈리게 하여 물리게 한 것이 사용된다. 이것을 나사기어라 한다. 서로 교차하지 않는 직각축간의 운동 전달에 사용되는 것이 웜(worm)과 웜기어(웜힐)이다. 이 기어는 1/300 정도의 큰 감속비를 얻을 수 있으므로 감속장치로서 많이 이용된다. 원통형과 장구형이 있다. 웜으로부터 웜기어로의 운동 전달은 가능하지만 그 반대는 불가능하다. 그 밖의 축간거리를 변화시킬 수 있는 타원기어, 간헐운동을 하는 간헐기어 등이 있다. 기어의 재료는 철이나 그 밖의 금속이 보통이지만, 최근에는 나일론이나 그 밖의 합성수지도 사용하게 되었다. 금속 기어는 주조하여 만드는 일도 있으나, 대부분 기어절삭기로 한다. 기어절삭법은 대별하여 형판법 · 성형법 · 창성법의 3가지가 있다. 대부분은 창성법으로 하며 형판법은 절삭 능률이 나쁘므로 대형 기어를

기어 gear 만들 때만 사용된다. 성형법은 밀링머신으로 절삭한다. 기어 제작에는 전조(轉造)방법도 이용된다. 이것은 기어 형태의 다이스 사이에 소재를 통과시켜 밀어 눌러 소성가공하는 방법으로서, 특별히 소재를 가열하지 않는 냉간전조와 고주파가열 등에 의한 가열전조의 2가지가 있다. 생산능률이 높고 피치의 정밀도도 좋으며 치면의 내마모성도 좋으나, 전조할 수 있는 소재의 재질에 제한이 있다. 이 밖에 단조 다이스를 사용하는 단조방법도 있다. 설비관리용어사전(김국, 박상돈)