컨제로이드

컨제입니다.
 
피니언 & 스퍼기어의 기어비 계산방법 과 그에 따른 상관관계를 알아보겠습니다.
 
기어는 아래의 그림처럼 
크고 작은 톱니바퀴끼리 서로 맞물려 돌아가면서 동력을 전달하는 매개체 입니다.
 
이때 크기가 작은 기어를 피니언기어(Pinion Gear) 라고 하며
크기가 큰 기어를 스퍼기어(Spur Gear) 라고합니다
 

 
 
피니언 기어(Pinion Gear)란 무엇인가?

• 정의 : 피니언 기어는 기어 시스템에서 작은 톱니바퀴 즉 기어를 의미합니다. 모터의 회전축(샤프트)에 장착되어 그 회전 동력을 전달하거나 회전 속도를 변환하는 역할을 합니다.
• 위치 : 피니언 기어는 일반적으로 모터 샤프트에 장착되며, 더 큰 기어(스퍼 기어)와 맞물려 동작합니다.
• 기능 : 피니언 기어는 모터의 회전 운동을 스퍼 기어로 전달하여, 차량의 바퀴를 돌리거나 다른 기계적 장치를 구동합니다.

   → 모터의 회전력을 스퍼 기어로 전달하여, 차량의 바퀴를 회전시키는 데 중요한 역할

 
스퍼 기어(Spur Gear)란 무엇인가?

• 정의: 스퍼 기어는 기어의 이빨(또는 톱니)이 평행하고 축 방향으로 배열된 기어입니다. 이빨은 기어의 회전축에 대해 평행하게 정렬되어 있습니다.
• 위치: 스퍼 기어는 일반적으로 평행 축 사이에 동력을 전달하는 데 사용됩니다.
• 기능: 스퍼 기어는 모터의 회전력을 피니언 기어와 맞물려 전달받아, 최종적으로 기계 장치를 구동하거나 속도 및 토크를 변환하는 역할을 합니다.

→ 직선 운동을 회전 운동으로 변환하거나 반대로 변환하는 데 주로 사용됩니다.

 
피니언 기어와 스퍼 기어의 차이는 P와 T로 표시를 합니다.
치수(T) : 스퍼 기어의 치수는 이빨의 개수를 의미합니다. 예를 들어, 87T 스퍼 기어는 87개의 이빨을 가지고 있습니다.
피치(P) : 스퍼 기어의 치형은 모듈이나 피치로 표현되며, 이는 이빨의 크기와 간격을 정의합니다. 예를 들어, 48P(피치)는 기어의 표준 치형 중 하나입니다.
 
RC에서는 보통 48P (Pitch 가 48인 크기 / 피치는 이빨과 이빨사이 간격을 의미)를 주로 사용합니다.
 
 

 
그렇다면 이 둘의 상관관계를 알아보겠습니다.
 
모터의 회전 축에 직접 연결되는 피니언기어 그리고 모터에서 전달받은 동력을 피니언 기어를 통해 스퍼기어로 다시 전달되는데 이는 차량의 속도와 토크에 큰 영향을 미칩니다.
일반적으로 기어비는 다음과 같이 정의됩니다:

예를 들어 48P 35T 피니언 기어와 48P 87T 스퍼 기어를 사용한다고 했을 때 기어비를 계산해보면

2.49라는 값이 나옵니다.
 
 

낮은 T수의 피니언 기어

만약 48P 25T 피니언 기어를 사용한다고 가정하면

• 속도: 기어비가 증가하면 (기어비가 클수록) 모터가 더 많은 회전을 해야 스퍼 기어를 한 번 회전시키기 때문에, 차량의 최종 속도는 감소합니다. 즉, 더 낮은 속도를 얻게 됩니다.
• 토크: 기어비가 클수록 (더 큰 기어비) 차량의 토크는 증가합니다. 즉, 더 강한 추진력을 얻게 됩니다.

 
높은 T수의 피니언 기어

48P 45T 피니언 기어를 사용한다고 하면

• 속도: 기어비가 작아지면 (기어비가 작을수록) 모터가 더 적은 회전을 하여도 스퍼 기어를 한 번 회전시킬 수 있기 때문에, 차량의 최종 속도는 증가합니다. 즉, 더 높은 속도를 얻게 됩니다.
• 토크: 기어비가 작아지면 (더 작은 기어비) 차량의 토크는 감소합니다. 즉, 더 약한 추진력을 얻게 됩니다.

정리하면.

• 낮은 T수 피니언 기어 (기어비 증가):
  • 스퍼 기어 회전속도 : 감소
  • 토크 : 증가
• 높은 T수 피니언 기어 (기어비 감소):
  • 스퍼 기어 회전속도 : 증가
  • 토크 : 감소

쉽게 피니언 기어가 작아지면 속도는 줄어들고 토크는 증가하며, 반대로 피니언 기어가 커지면 속도는 증가하고 토크는 감소하게 됩니다.
그래서 위에서 언급한 내용을 잘 기억해서 본인이 원하는 주행 특성에 맞춰 피니언 기어를 선택하면 되겠습니다.
 
 
여러분의 기어비는 몇입니까?
 
차량을 소유한 분이시라면
본인의 차량에 달린 피니언과 스퍼기어의 피치수와 이빨수를 확인해보시고, 얼마의 기어비가 나오는지 한번 확인해보면 어떨까요?
 
 
 
- 끗 - 
 
 
 

3RONCO 조립기 2
- 기어박스 조립

차량에 장착되는 모터의 힘을 구동계로 전달할 핵심부품인 기어박스 조립을 시작해보겠습니다.

우선 기어박스가 되어줄 파츠를 모아 역시나 브림을 제거합니다.

여기서 기어박스의 외관인 부분은 검정색 필라멘트로

톱니바퀴가 있는 기어파츠의 경우는 투명 필라멘트로 출력을 했는데

이유는

아무래도 톱니가 달려있는 파츠의 경우 좀더 단단하고 강성이 좋을 필요가 있을것 같아

일반 PLA중에서 PLA+로 분류되는 나름 고가의 필라멘트를 사용해서 출력해보았습니다.

다른 출력물을 뽑아봐도 확실히 그냥 PLA보다는 출력물이 더 튼튼하고 갈라짐도 덜하더라구요

기어류에 들어갈 부품이니 마모되지 않고 잘 버텨주길 바라며ㅎㅎ


조립전 핵심부품인 베어링을 구입합니다.

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- 10 * 15 * 4mm (6700)

볼트 / 베어링 / 출력물을 순서대로 나열 후 그대로 조립합니다.

기어파츠 1개 완성

모양이 조금씩 다른 4개의 기어들을 모두 조립합니다.

기어가 지지되어야 할 파츠의 내부를 이쁘게 정리하고

마찰열을 줄여줄 윤활제(일명 구리스)를 넉넉히 발라주고

모두 위치시킨후 뚜껑을 결합시켜 기어박스를 완성시킵니다.

뚜껑결합은 총 12개의 볼트가 필요하네요
- M2x16mm 12개 사용

모터의 회전 힘을 그대로 기어류에 전달하기 위해

플랜지 커플러는 출력물이 아닌 스틸형 완제품을 구입후 장착해줍니다.

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모터의 피니언 기어와 플랜지 커플러가 연결되어 모터의 회전력을 기어박스로 전달해주는 역할

플랜지 커플러와 피니언을 연결하고

여기에 사용할 모터를 준비합니다

좋은 기회에 모변 셋트를 마련했습니다
3롱코의 심장을 엑시얼 scx10 ii 모델의 순정 모터와 변속기로 심어줄 예정

모터의 턴수는 35T 모터에 피니언(플랜지 + 피니언)과 중간에 연결 브릿지를 장착합니다

이렇게 기어박스가 완성되었습니다

조립이 되었으니 정상적으로 작동하는지 테스트를 해봐야겠지요 (손으로 기어를 돌려 전체적으로 구동되는지는 확인했습니다)

다음글에선
준비한 기자재를 연결해서 제작한 기어박스의 작동여부를 확인해보겠습니다.