헬리컬기어는 스퍼기어와 비교해서 왜 더 조용하게 작동하나요?

Question

기어에 여러 종류가 있는데 헬리컬기어가 일반 스퍼기어보다 소음이 적다고 배우는데, 톱니의 경사진 형태가 왜 이런 소음 감소 효과를 만드는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 감병주 전문가입니다.

헬리컬기어가 조용한 가장 큰 이유는 톱니가 비스듬하게 되어 있어 서로 한꺼번에 부딪히지 않기 때문입니다. 스퍼기어는 톱니가 직선이라 맞물릴 때 접촉이 비교적 갑작스럽게 이루어집니다. 그에반해 헬리컬기어는 톱니의 한쪽 끝부터 접촉이 시작되어 점차 전체로 넓어지고 다음 톱니와도 접촉이 겹칩니다. 그만큼 하중이 부드럽게 전달되고 충격과 진동이 줄어들어 소음도 작아지는 거라고 보시면 됩니다. 대신에 경사진 톱니 때문에 축방향으로 미는 힘인 스러스트 하중이 발생해서 헬리컬기어는 조용하고 고속 운전에 유리하지만 이걸 견딜 수 있도록 베어링까지 함께 고려해서 설계해야 한다는 점도 알아두시면 좋을것 같습니다.

Answer 2

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

헬리컬 기어와 스퍼기어의 가장 큰 차이는 톱니 모양입니다. 스퍼기어는 톱니가 축과 수직으로 직선 형태인 반면, 헬리컬 기어는 톱니가 비스듬히 경사지게 설계되어 있습니다.

이 경사진 톱니 덕분에 헬리컬 기어는 맞물릴떄 한 순간에 전체 톱니가 만나는 것이 아니라, 일부분부터 서서히 접촉을 시작해 점차 맞물리므로 충격과 진동이 적습니다. 반대로 스퍼기어는 톱니가 한꺼번에 맞물리며 충격이 커서 소음이 크게 발생합니다.

또한, 헬리컬 기어는 경사진 면에서 발생하는 힘이 넓은 범위에 고르게 분산되어 하중이 잘 분산되고 기어 수명이 길어집니다.

쉽게 말해, 헬리컬 기어는 톱니가 서서히 쓰다듬듯 맞닿아 달리는 것이라면, 스퍼기어는 톱니가 딱 맞물리며 부딪히는 차이입니다. 그래서 헬리컬 기어가 더 조용하고 부드럽게 작동하는 것입니다.