스플라인(spline)이란?

스플라인(spline)이란?

스플라인 (spline)이란 큰 토크를 전달하고자 할 때 원주 방향을 따라서 여러 줄의 키홈을 가공한 축을 사용하며 회전토크를 전달하는 동시에 축방향으로도 이동할 수 있는 기계 요소이다. 

 

목차

1.    스플라인(spline)이란?

2.    키 홈의 모양에 따른 종류

3.    특징

4.    스플라인 종류 및 세부사항

5.    스플라인의 전달 토크

6.    DIN 5480 표기법

 

 

1.스플라인(spline)이란?

 스플라인 (spline)이란 큰 토크를 전달하고자 할 때 원주 방향을 따라서 여러 줄의 키홈을 가공한 축을 사용하며 회전토크를 전달하는 동시에 축방향으로도 이동할 수 있는 기계 요소이다. 

주요 용도로는 기어 변속장치의 축으로서 공작기계, 자동차, 항공기 등의 동력 전달기구 등에 사용하며, 종류로는 키 홈의 모양에 따라 각형 스플라인과  곡선형이면 인벌류트 스플라인 (involute spline), 세레이션으로 구분한다.

 

2. 키 홈의 모양에 따른 종류

각형 스플라인 – 제조공정 간단, 큰힘 견디기 좋은 구조

곡선형 – 동력전달 힘 유리

세레이션 – 치형이 삼각형, 이의 높이가 낮고 이수가 많고 조밀함. 확실한 위치고정, 정밀한 조향(자동차 핸들)에 유리

 

3.특징 

스플라인 축(spline shaft) : 큰 토크를 전달하려고 할 때 축의 원주 위를 보스가 미끄럼 운동을 할 수 있도록 동일 간격으로 홈을 만든 축

 

 스플라인(spline) :

                      - 스플라인 축에 끼워지는 상대편 보스

                      - 큰 토크 전달, 내구성(耐久性)도 좋다.

                      - 축과 보스의 중심을 정확히 맞출 수 있다.

                      - 자동차, 항공기, 발전기, 증기터빈, 공작기계 등에 사용

스플라인

 

4. 스플라인 종류 및 세부사항

(1) 각형 스플라인

           ▪ 잇면이 평행한 사각형 - 잇수 6, 8, 10개(3 종류)

           ▪ 이동용과 고정용이 있다.

           ▪ 경하중용(輕荷重用) - 1형,   중하중용(中荷重用) ⇒ 2형

           ▪ 스플라인 축의 가공 - 밀링가공(소량),   호브로 가공(대량)

           ▪  보스의 가공 - 슬로터 가공(스플라인이 소량일 때)

           ▪  브로치(broach) 가공(스플라인이 대량일 때)

(2) 인벌류트 스플라인

           ▪ 인벌류트 곡선, 잇수는 6~40개 정도

           ▪ 압력각 30°, 이높이는 표준기어의 1/2

           ▪ 각형 스플라인에 비해 가공이 쉽다.

           ▪ 정밀도 및 생산성이 좋다.

           ▪ 이뿌리 강도가 크고, 큰 동력 전달

(3) 세레이션(serration)

           ▪ 이의 높이가 낮고 잇수가 많다.

           ▪ 측압 강도가 크다.

           ▪ 바깥지름의 스플라인 축과 비교하면 큰 회전력 전달

           ▪ 주로 정적인 이음에만 사용, 이동용에는 사용 불가

           ▪ 축은 호브로 가공, 보스의 홈은 브로치로 가공

 

세레이션(KS B 2007)

 

5. 스플라인의 전달 토크

스플라인의 형상 및 치수

 

각형 스플라인의 줄수는 6, 8, 10의 3종류가 있다. 스플라인은 보통형 평행 키에 비하여 큰 토크를 전달할 수가 있으며, 스플라인 축은 키 홈의 역할 뿐 아니라 축의 역할도 한다. 각형 스플라인의 호칭은 [ 스플라인의 홈수 N x 작은지름 d x 큰지름 D ]의 형태로 표기한다.

아래 원통형 축의 각형 스플라인 호칭 치수에서 예를 들어 각형 스플라인의 호칭이 축 또는 허브의 경우, 6 x 23 x 26 이 라면 스플라인 홈 수 N이 6개, 작은지름 d가 23mm, 큰지름 D는 26mm이다.

제작시 SPLINE GENERATOR로 전용 HOB를 제작 사용하여 가공시 높은 정밀도와 일반 KEY의 역할을 보완하여 중하중이나 고하중이 걸리는 경우에 사용하며, 정확한 슬라이드와 고정밀도를 유지할 수가 있다.

스플라인의 끼워맞춤은 작업 방법에 따라 고정하는 경우와 유동이 있는 경우, 두 가지 방법이 있으며, 큰 지름 방향으로 아주 헐거운 끼워맞춤을 하며, 폭과 안지름 부분에서 끼워맞춤의 공차를 다르게 하여 틈새를 조정하여 미끄럼형, 근접 미끄럼형, 고정형으로 구분한다.

큰 토크를 전달하는 경우에, 2개 이상의 키를 사용하여 축의 상하방향에 키 홈 가공을 하여 사용하는 것은 기계 가공상 바람직하지 않으며, 또한 상하 키 홈에 의해 축의 단면적이 감소되어 축의 강도를 현저하게 저하시키는 요인이 된다.

이러한 경우 활동형 키(미끄럼키)를 추과 일체로 하여 축에 여러 개의 키홈 가공을 하여 동일 간격으로 배치한 스플라인 축을 사용한다. 

 

스플라인은 축 방향으로의 이동이 가능하고, 토크를 여러 개의 키로 분담시키기 때문에 큰 토크를 전달하는 것이 가능하며 내구성이 우수하다.

 

6. DIN 5480 표기법

EX) W30 X 2X30X14X9g

W30 : 샤프트 외경

2 : 모듈

30 : 압력각

14: 이빨수

9g : 끼움정도