KR0153251B1 - 유성치차 속도변환장치 - Google Patents

Abstract

유성치차 속도변환장치는 토르크가 외부장치로부터 전달된 입력축과, 감소된 속도의 토르크가 출력으로 되는 출력축과, 입력축과 편심부재 사이에 방사상으로 변위가능하고 가요성커플러를 통하여 입력축에 연결된 편심부재와, 상기 편심부재 상에 끼워진 복수개의 외부이빨기어와, 상기 외부이빨기어의 이빨과 맞물리고 외부핀에 의해 형성된 내부이빨을 구비한 내부이빨기어와 상기 외부이빨기어내에 형성된 구멍을 수용한 내부핀과 내부핀 수용구멍내에 느슨하게 수용된 내부핀과, 상기 내부핀을 꼭끼게 수용한 구멍을 구비하며 외부이빨기어의 조합의 양측면상에 배열된 내부핀 홀더와, 외부축에 내부핀 홀더를 연결하기 위한 커플링 수단을 포함한다.

내부핀 홀더링은 외부이빨기어의 조합으로 양측면 상에 배열되고 드러스트 베어링은 내부핀홀더링 및 편심부재 사이에 제공된다.

Description

유성치차 속도변환장치

본 발명은 입력축의 요동의 원인인 부품의 비정상적인 마모를 제거하도록 하여 소음이나 진동을 방지하는 유성치차 속도변환장치에 관한 것이다.

내부결합 형태의 유성치차기어 기구를 병합한 다양한 속도변환장치는 종종 제안되어 왔다. 이처럼 제안된 속도변환장치 중에서 사이크로(cycro) 속도 감속기라고 상표등록되어 사용되는 장치가 공지되어 있다.

이러한 속도변환장치는 핀 및 롤러의 조합이나 핀에 의해 형성된 내부이빨을 갖는 내부이빨기어 및 회전트로코이드 평행곡선에 의해 형성된 트로코이달 이빨을 갖는 외부이빨기어를 갖는다. 외부이빨기어는 그 안에 느슨하게 끼워진 내부핀 또는 내부롤러를 갖는다. 외부이빨기어는 입력 회전속도로부터 감속된 속도로 토오크를 출력시키므로 내부이빨기어의 내부외주를 따라서 회전시키기 위하여 외부이빨기어 내에 끼워진 편심부재의 회전에 의해 회전하게 된다. 속도변환장치의 상기 형태는 큰 토오크 전달이 가능하고 큰 속도 감속비를 제공하므로 다양한 분야에서 널리 적용된다.

이와 같은 사이크로(cyclo) 속도 감속기의 실례를 제3도와 관련하여 설명한다. 도시된 속도변환장치는 토오크가 입력축(1)을 통하여 입력될 때 감속된 회전속도가 출력축(2)에서 얻어지는 것과 같이 배열된다. 그러나, 상기 장치는 출력축(2)이 고정되고 감소된 속도의 회전출력을 내부이빨기어(8)를 통하여 얻는 것도 가능하다. 속이 빈 형상의 편심축(3)은 키이(도시하지 않음) 및 키이홈(4)에 의해 입력축(1)에 고정된다. 편심축(3)에는 2개의 편심부재(3₁)(3₂)가 설치되어 있다.

외부이빨기어(5₁)(5₂)는 롤러(6)를 통하여 각각의 편심부재(3₁)(3₂)상에 끼워지게 된다. 각각의 외부이빨기어(5₁)(5₂)는 그들의 외부 주변에 형성된 트로코이달 형태의 이빨(7)을 갖는다. 내부이빨기어(8)는 외부케이스로서의 역할을 동시에 하는 케이스에 고정되어 있다. 내부이빨기어(8)는 외부핀(9)에 의해 제공되는 아치형 이빨을 구비하여 상기 외부이빨기어(5₁)(5₂)의 이빨과 맞물리게 된다. 각각의 외부핀(9)은 외부롤러를 가지고 있어도 좋다. 외부이빨기어(5₁)(5₂)는 내부롤러(12) 상에 느슨하게 끼워진 내부핀(11)을 느슨하게 수용하는 내부핀수용구멍(10)을 갖는다. 각각의 내부핀(11)의 일끝단은 내부핀 수용플랜지(13)에 형성된 구멍 내에 꽉 끼워진다. 그러나, 내부롤러(12)는 필수적이 아니며 생략해도 된다. 도시된 장치에서, 내부핀 수용플랜지(13)는 출력축(2)과 일체로 형성되어 있다.

케이싱(14₁)(14₂)은 내부이빨기어(8)를 사이에 두고 서로 결합된다. 입력축(1)을 지지하기 위한 한 쌍의 입력축베어링(15₁)(15₂)은 외부이빨기어(5₁)(5₂)를 사이에 두고 그 양측에 설치된다. 하나의 입력축베어링(15₁)은 입력축(1)의 외부주변부와 케이싱(14₁) 사이에 배치되고, 또 하나의 입력축베어링(15₂)은 입력축(1)의 외부주변부와 내부핀 수용플랜지(13)내에 형성된 오목부(13₁)의 내면사이에 설치되어 있다. 한쌍의 출력축베어링(16₁)(16₂)은 출력축(2)의 외부주변부와 케이싱(14₂) 사이에 배치하게 된다.

작동시에 입력축(1)의 회전은 편심부재(3₁)(3₂)를 회전하도록 한다. 외부이빨기어(5₁)(5₂)는 내부핀 수용구멍(10)내에 수용된 내부핀(11)에 의해 그들 자체 축에 대하여 회전하는 것이 방지되고, 상기 외부이빨기어(5₁)(5₂)는 반경(e)에서 진동하며 회전하게 된다.

만약 각각의 외부이빨기어(5₁)(5₂)상의 이빨수와 외부핀(9)의 수(내부이빨기어(8)의 이빨수) 사이의 차이가 하나이면, 입력축(1)의 1회전에 의해 외부이빨기어(5₁)(5₂)상의 외부이빨(7)과 내부이빨기어(8)의 이빨인 외부핀(9) 사이의 결합은 이빨의 1피치 만큼만 벗어나서 변위된다. 결과적으로 입력축(1)의 1회전은 외부이빨기어(5₁)(5₂)의

(n은 각 외부이빨기어(5₁)(5₂)의 이빨수)로 감소되고, 그 회전은 내부핀(11)을 통하여 출력축(2)에 전달된다.

그러나, 상기 공지된 유성치차 속도감속장치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

제4도를 참조하여 입력축(1) 및 출력축(2)에 작용하는 부하를 살펴보면, 출력축(2)이 입력축(1)에 의해 받는 회전부하(W₁)는 입력축베어링(15₂)의 단부위치에서 작용한다. 이와 반대로 출력축(2)이 외부이빨기어(제4도에서 생략됨)에 의해 받는 부하(W2)는 내부핀(11)에 작용하고 있다. 동시에 입력축(1)이 외부이빨기어로부터 받는 부하(W3)는 입력축(1)에 작용하고 있다. 출력축(2)에 작용하는 부하(W₁)(W₂)는 출력축베어링(16₁)(16₂)보다 입력축(1)측에 위치하므로 출력축(2)은 일측에 편중되어 부하를 수용한다. 결과적으로 모멘트는 부하가 없는 상태에서 축의 중심축(0₁)에서 α의 각도로 출력축(2)이 경사지게 만든다.

이와 반대로 입력축(1)에 작용하는 부하(W3)는 출력축(2)의 경사와 조합하여 입력축(1)이 중심축(0₁)에 대해 β의 각도로 경사지도록 만들게 된다.

결과적으로 입력축(1) 및 출력축(2)은 그들 중심축을 벗어나 회전하므로 상기 부분의 특별한 마모, 소음 및 진동이 발생하는 문제가 생긴다.

제5도에 나타낸 바와 같이 방사상 부하(F)가 외부로부터 입력축(1)에 작용될때도 입력축(1)은 중심축(0₁)에 대하여 β'각도로 기울어지고 출력축(2)은 중심축(0₁)에 대하여 α'각도로 기울어지므로 이 부분에서도 비정상마모 및 진동 및 소음이 발생하는 문제가 생긴다.

출력축(2) 및 입력축(1)의 경사는 입력축(1)의 외부이빨기어(5₁)(5₂)로부터 부하(W₃)를 받고 이것이 한쌍의 입력축베어링(15₁)(15₂)에 의해 지지되는 것에 기인하고 있다.

상기 공지의 유성치차 속도변환장치에서, 부하의 평형은 토오크가 양 외부이빨기어(5₁)(5₂)에 동일하게 분배될 때 얻어지게 된다. 그러나, 상기 2개의 외부이빨기어는 동일평면상에 배치되지 않으므로 모멘트는 외부이빨기어(5₁)(5₂)상에 작용한 부하에 의해 입력축(1) 또는 편심부재(3)상에 작용하게 된다. 그러므로, 입력축(1)을 지지하기 위하여 입력축베어링(15₁)(15₂)을 제공하는 것이 필요하다.

입력축(1)상에 작용한 모멘트는 외부이빨기어(5₁)(5₂)상에 작용한 부하와 외부이빨기어(5₁)(5₂)사이의 거리의 곱이 되므로 외부이빨기어(5₁)(5₂)간의 거리를 줄이는 것이 필요하다. 그러나, 외부이빨기어(5₁)(5₂)는 편심부재(3) 및 롤러(6)에 의해 지지되고, 편심부재(3) 및 롤러(6)는 부하용량의 견지로부터 어떤 최소길이가 요구되므로 2개의 외부이빨기어(5₁)(5₂)사이의 거리를 감소하는데는 실질적인 제한이 있게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 입력축의 경사요인을 없애 부품의 비정상적인 마모 및 진동과 소음의 발생을 줄이도록 한 유성치차 속도변환장치를 제공하는 것이다.

제1도는 본 발명의 실시예의 단면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선의 단면도.

제3도는 공지된 유성치차 속도 감속장치의 단면도.

제4도는 공지된 유성치차 속도 감속장치에서 입력축 및 출력축의 기울기 및 토오크 부하의 작용 지점을 도시한 개략도.

제5도는 외력을 적용함에 의해 생긴 출력축 및 입력축의 기울기의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 입력축 22 : 출력축

23 : 편심축 23₁,23₂: 편심부재

24 : 커플링수단 25₁,25₂: 외부이빨기어

26₁,26₂: 각도를 갖는 베어링 30 : 내부핀수용구멍

31 : 내부핀 33₁,33₂: 내부핀홀더링

35 : 커플링 기구 0₁: 중심축

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입력축과, 상기 입력축과의 사이에서 방사상으로 변위가능하도록 가요성 커플러를 통하여 상기 입력축에 결합된 다수개의 편심부재에 각각 끼워진 다수개의 외부이빨기어와, 상기 다수개의 외부이빨기어의 이빨과 맞물리는 외부핀을 갖는 내부이빨기어와, 상기 외부이빨기어에 형성된 내부핀수용구멍과, 상기 내부핀수용구멍 내에 느슨하게 수용된 내부핀과, 상기 내부핀을 꼭끼게 수용하는 구멍을 구비하며 조합된 상기 외부이빨기어의 양측면에 배열된 내부핀홀더링과, 상기 내부핀홀더링을 출력축에 연결하기 위한 커플링수단과, 각각의 내부핀홀더링과 편심부재의 사이에 구비된 트러스트베어링을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수개의 외부이빨기어는 작용 라인이 서로 대향하도록 설치된 각도를 갖는 베어링을 매개로 하여 각각 상기 다수개의 편심부재에 끼워지는 것을 특징으로 한다.

제1도 및 제2도는 입력축(21)의 회전이 출력축(22)으로부터 감소된 속도의 회전으로써 출력되는 본 발명의 유성치차 속도변환장치를 도시한 것이다. 그러나, 이것은 주어진 속도의 회전이 출력축(22)에 입력되고, 증가된 속도의 회전이 입력축(21)으로부터 얻어지는 것과 같이 사용되는 실시예를 배제하지 않는다.

속이 빈 형상의 편심축(23)은 입력축(21)상에 설치되고 스플라인 커플러 또는 올드햄 기구와 같은 어떤 방사상 흡수할 수 있는 가요성 커플링수단(24)을 통하여 입력축(21)에 연결된다. 한쌍의 편심부재(23₁)(23₂)는 편심축(23)상에 형성된다. 외부이빨기어(25₁)(25₂)는 각도를 갖는 베어링(26₁)(26₂)을 통하여 편심부재(23₁)(23₂)상에 끼워진다. 각도를 갖는 베어링(26₁)(26₂)은 축 또는 방사상 부하를 지탱하도록 하는 기능을 가지며 보올베어링 또는 롤러베어링으로 이루어진다. 상기 각도를 갖는 베어링(26₁)(26₂)은 서로 대향방향의 힘(F₁)(F₂)을 지탱하도록 배치된다. 외부이빨기어(25₁)(25₂)는 트로코이달 이빨형태를 갖는 외부이빨(27)을 구비한다. 내부이빨기어(28)는 케이싱과 일체로 형성된다. 내부이빨기어(28)는 외부이빨기어(25₁)(25₂)의 이빨과 결합되는 외부핀(29)에 의해 제공된 아치형 이빨을 구비한다. 외부롤러(29₁)는 외부핀(29)상에 느슨하게 장착된다. 그러나, 외부롤러(29₁)의 사용은 필수적이 아니다. 외부이빨기어(25₁)(25₂)는 내부핀(31)을 느슨하게 수용하는 내부핀수용구멍(30)이 형성되어 있다. 내부롤러(32)는 각 내부핀(31)의 주위에 느슨하게 끼워진다.

내부핀(31)은 내부핀홀더링(33₁)(33₂)에 형성된 구멍에 긴밀하게 끼워져 지지된다. 그러나 내부롤러(32)의 사용은 필수적이 아니다. 내부핀홀더링(33₁)(33₂)은 외부이빨기어(25₁)(25₂)의 의 양측면상에 배열된다. 트러스트베어링(34₁)(34₂)은 내부핀홀더링(33₁)(33₂)과 편심부재(23₁)(23₂)사이에 설치되고, 하나의 내부핀홀더링(33₂)은 축의 변위를 흡수할 수 있는 스플라인 커플러 등의 가요성커플링 기구(35)를 통하여 출력축(22)에 연결된다.

상기 실시예에서 구동모터(M)의 출력축이 입력축(21)으로써 사용된다. 상기 모터(M)에 인접한 베어링(36)을 제외하고는 입력축을 지지하기 위한 베어링이 사용되지 않는다.

다음 작용은 상기와 같은 구조를 갖는 실시예의 작동에 의해 수행된다.

모멘트는 외부이빨기어(25₁)(25₂)에 작용하는 부하에 의해 편심축(23)상에서 발생된다.

본 발명에 따라서, 상기 모멘트는 편심부재(23₁)(23₂)의 양측면상에 제공된 트러스트베어링(34₁)(34₂)에 의해 지탱되므로 이 모멘트를 지탱하기 위한 방사상베어링을 제거하는 것이 가능하다.

상기 구조는 본 발명의 주목할만한 특징중의 하나이다. 게다가 편심축(23)과 입력축(21)이 스플라인 커플러나 올드햄링과 같은 방사상으로 변위가능한 조인트에 의해 연결되므로 편심축(23)으로부터 입력축(21)으로 방사상 부하가 전달되지 않는다.

결과적으로, 입력축(21)은 전달된 토오크에 의해 생긴 비틀림 부하만 받고 입력축(21)의 떨림에 기인한 진동 및 소음이 제거되므로 방사상의 부하는 받지 않는다. 또한 입력축(21)을 지지하기 위한 베어링은 보다 작게 하거나 제거하여도 된다.

또한, 외부이빨기어(25₁)(25₂)가 베어링에 작용하는 힘이 라인(F₁) 및 (F₂)로 지적하듯이 서로 대향하도록 경사지는 것과 같이 면 접촉상태로 배열된 각도를 갖는 베어링(26₁)(26₂)에 의해 지지되므로 2개의 외부이빨기어(25₁)(25₂)사이의 스팬(span)은 모멘트를 줄이도록 실질적으로 짧게 된다.

각도를 갖는 베어링(26₁)(26₂)의 상기 기재된 면접촉 배열은 다음과 같은 이점을 제공한다. 하나의 외부이빨기어(25₁)에 작용한 부하가 증가할 때 각도를 갖는 베어링(26₁)은 외부로 즉, 출력축(22)쪽으로 각도를 갖는 베어링(26₂)을 변위시키도록 작용하여 외부이빨기어(25₂)상에 작용한 부하가 증가하게 된다. 그래서, 각도를 갖는 베어링(26₁)(26₂)의 상기 언급한 면접촉배열은 외부이빨기어(25₁)(25₂)에 동일하게 부하를 분배하기 위하여 외부이빨기어(25₁)(25₂)의 자동중심 맞춤 기능을 제공하므로 일정치 않은 부하를 배분할 수 있어 어떤 비정상적인 마모뿐만 아니라 진동 및 소음을 제거할 수 있다.

이전에 기재한 것은 실시예를 단지 도시한 것이고, 본 발명은 다양한 내부 결합형태인 유성치차기어 기구에 적용될 수 있으며, 이와 같은 적용은 본 발명의 범주내에 들어간다.

편심축상에 작용한 모멘트는 트러스트베어링에 의해 측면방향으로 안정하게 지탱할 수 있다. 게다가, 부분적으로는 편심축 및 입력축이 방사상으로 변위가능한 가요성커플링 기구에 의해 연결되고 부분적으로는 입력축 상에 작용하는 방사상 부하가 제거되므로 입력축의 떨림으로 인한 진동 및 소음을 없앨 수 있고, 입력축을 지지하기 위한 베어링의 크기를 줄이거나 제거할 수 있다.

또한 외부이빨기어가 작용라인이 서로 대향하여 경사진 면접촉관계로 배열된 각도를 갖는 베어링에 의해 지지되므로 한쌍의 외부이빨기어 사이의 스팬(span)은 모멘트를 줄이도록 실질적으로 짧아지게 된다.

각도를 갖는 베어링의 면접촉 배열은 외부이빨기어의 하나에 작용하는 부하가 증가할 때 다른 외부이빨기어에 작용하는 부하도 자동적으로 증가하도록 하여 자동적인 중심 맞춤기능을 제공한다. 결과적으로 부하는 양 외부이빨기어에 동일하게 분배되므로 상기 기어의 비정상적인 마모뿐만 아니라 소음 및 진동이 현저히 제거된다.

Claims (2)

1. 입력축과, 상기 입력축과의 사이에서 방사상으로 변위가능하도록 가요성 커플러를 통하여 상기 입력축에 결합된 다수개의 편심부재와, 상기 편심부재에 각각 끼워진 다수개의 외부이빨기어와, 상기 다수개의 외부이빨기어의 이빨과 맞물리는 외부핀을 갖는 내부이빨기어와, 상기 외부이빨기어에 형성된 내부핀수용구멍과, 상기 내부핀수용구멍 내에 느슨하게 수용된 내부핀과, 상기 내부핀을 꼭끼게 수용하는 구멍을 구비하며 조합된 상기 외부이빨기어의 양측면에 배열된 내부핀 홀더링과, 상기 내부핀홀더링을 출력축에 연결하기 위한 커플링수단과, 각각의 내부핀홀더링과 편심부재의 사이에 구비된 트러스트베어링을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유성치차 속도변환장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수개의 외부이빨기어는 작용 라인이 서로 대향하도록 설치된 각도를 갖는 베어링을 매개로 하여 각각 상기 다수개의 편심부재에 끼워지는 것을 특징으로 하는 유성치차 속도변환장치.

Images