KR100294461B1 - 유성기어와차동기어세트로구성된감속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력축을 통한 회전력을 유성기어와 차동기어세트의 자전과 공전속도의 차로 감속하여 출력축에 전달하도록 된 유성기어와 차동기어 세트로 구성된 감속장치에 관한 것으로, 특히, 기관에서 발생된 동력을 전달받아 회전하도록 된 기어박스에 설치된 제1, 제2선기어와, 상기 제1선기어에 치합되며 기어박스에 고정되는 제1고정축에 축설된 적어도 하나 이상의 유성기어와, 상기 유성기어의 외측에 치합되어 유성기어의 회전 시 감속회전하는 링기어에 의하여 감속을 이루는 유성기어와 차동기어세트로 구성된 감속장치에 있어서, 상기 링기어와 캐리어에 고정된 제2고정축에 축설되며 제2선기어에 치합되어 자전과 동시에 공전하는 제1차동기어와, 상기 링기어와 캐리어에 고정된 제3고정축에 축설되며 제1차동기어의 하부에 치합되어 자전과 동시에 공전하도록 제2차동기어와, 상기 제2차동기어에 외치합되어 감속회전하며 출력축을 회전시키기 위하여 출력축에 형성된 출력링기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성기어와 차동기어세트로 구성된 감속장치를 제공한다.

Description

유성기어와 차동기어세트로 구성된 감속장치

본 발명은 입력축을 통한 회전력을 차동기어의 자전과 공전속도의 차로 감속하여 출력축에 전달하도록 된 유성기어와 차동기어세트로 구성된 감속장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 종래의 감속장치는 한정된 범위내에서 기어의 잇수에 따라서 감속이 이루어지는 것으로, 큰 감속비를 얻기 위해서는 이와 비례하여 기어의 수를 증가시켜 큰 감속비를 얻거나, 고가의 사이클로이드(cycloid)감속장치를 사용하여 왔다.

상기한 바와 같은 문제점을 일부 한 일본 공개실용신안공보 소 63-17354(1988.2.4)를 도1내지 도2에서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도1에 도시된 감속장치의 구성을 살펴보면 케이스(9)의 내측으로 회전가능토록 자재된 태양기어(8)에는 외치합되는 제1차동기어(7)이 케이스(9)의 제1고정축(20)에 자유회전토록 축설되며, 상기 제1차동기어(7)에는 링기어(6)가 외치합된다.

그리고, 상기 링기어(6)의 타측 소정위치에는 내측으로 소정폭 만큼 플랜지(22)가 형성되고, 여기에 제2고정축(21)이 설치되어 유성기어(4)가 자유회전토록 구성되어 있다.

또한, 상기 링기어(6)의 타단 입력축(1)은 케이스(9)외부로부터 동력을 전달받을 수 있도록 구성되며, 상기 유성기어(4)의 내측으로는 유성태양기어(5)가 내치합되어 태양기어(8)의 회전에 따라 유성기어(4)를 연동시키도록 하였다.

아울러, 상기 유성기어(4)의 외측으로는 유성링기어(3)가 유성기어(4)와 치합되도록 하고, 상기 유성링기어(3)의 회전에 의해 최종 출력이 출력축(1)과 연동되도록 구성되었다.

상기한 구성으로 이루어진 도1의 감속장치를 기어의 회전방향에 따라 실례를 들어 설명하면 다음과 같다.

상기 입력축(1)으로 회전력(↓)이 도1에 도시된 바와 같이 전달되면 링기어(6)가 입력과 동일한 방향(↓)으로 회전하며, 이에 따라, 상기 제1차동기어(7)를 동일한 방향(↓)으로 회전시키는 바, 상기 제1차동기어(7)는 케이스(9)에 제1고정축(20)에 고정되어 있기 때문에 제자리에서 자전하게 됨과 동시에 제1차동기어(7)에 치합된 태양기어(8)를 반대방향(↑)으로 회전시킨다.

한편, 상기 링기어(6)의 플랜지(22)에 고정된 제2고정축(21)에 자유 회전토록 축설된 유성기어(4)는 링기어(6)와 동일한 방향(↓)으로 공전함과 동시에 링기어(6)와 반대방향(↑)으로 회전하는 유성태양기어(5)와 내치합되어 유성태양기어(5)의 회전방향(↑)과 반대방향(↓) 즉, 링기어(6)과 동일방향(↓)으로 자전하게 된다.

이때, 상기 입력축(1)의 방향으로 공전하고 있는 유성기어(4)를 유성 태양기어(5)가 입력축(1)과 반대방향으로 회전하면서 자전케함으로써 감속이 이루어진다.

또한, 도2에 도시된 종래의 감속장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 케이스(9)의 타단에 입력축(1)이 회전가능토록 결합되며 입력축(1)에는 태양기어(8)가 형성되며, 상기 태양기어(8)에 치합되도록 제1차동기어(7)가 케이스(9)에 고정된 제1고정축(20)에 축설된다.

그리고, 상기 태양기어(8)의 일측 입력축(1)으로는 제1링기어(25)가 자전가능토록 축설되어 제1차동기어(7)에 외치합되며, 상기 제1링기어(25)에는 일측을 향하여 제2고정축(21)을 적어도 하나 이상 설치하고 상기 제2고정축(21)에 유성기어(4)를 자전가능토록 축설한다.

이때, 상기 유성기어(4)에는 입력축(1)에 도2와 같이 유성태양기어(5)가 내치합되도록 하며, 제2링기어(26)가 유성기어(4)에 외치합되도록 한다.

상기한 구성으로 이루어진 도2의 감속장치를 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 입력축(1)으로 회전력이 전달되면 태양기어(8)가 회전(↑)하게 되며, 이에 따라, 제1차동기어(7)가 반대방향(↓)으로 회전하며 제1링기어(25)를 동일방향(↓)으로 회전시킨다.

따라서, 상기 제1링기어(25)는 유성기어(4)를 입력축(1)을 중심으로 제1링기어(25)와 동일한 방향(↓)으로 공전시키며, 이때, 상기 유성기어(4)와 내치합된 유성태양기어(5)는 입력축(1)에서 전달되는 회전력에 의하여 공전방향(↓)의 반대방향(↑)으로 회전하여 치합된 유성기어(4)를 공전방향(↓)으로 회전시키게 된다.

따라서, 상기 입력축(1)의 방향으로 공전함과 동시에 제2링기어(26)에 내접된 유성기어(4)를 유성태양기어(5)가 입력축과 동일한 방향으로 자전케함으로써 제2링기어가 입력축(1)과 동일한 방향으로 감속회전될 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 된 종래의 감속장치는 출력축으로 회전력을 정확하게 전달할 때 고부하가 발생하면 구성상 유성기어(4)가 일측으로 편중되어 밀리기 때문에 정확한 회전의 전달이 어려우며, 이로 인해 제품의 수평이 단축되는 단점이 있으며, 유성기어(4)를 회전시키기 위해 유성태양기어(5)가 필요이상으로 커지게 됨으로써 기어잇수가 증가하게 되어 감속비율이 저하되는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 많은 기어들을 사용하지 않고서도 필요로 하는 감속비를 구성된 기어들의 잇수를 조정하여 얻을 수 있도록 하며, 고부하에서도 하중전달능력이 우수하도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적은, 본 발명에 따라, 기관에서 발생된 동력을 전달받아 회전하도록 된 기어박스(18)에 설치된, 제1,제2선기어(14)(16)와, 상기 제1선기어(14)에 치합되며 기어박스(18)에 고정되는 제1고정축(1)에 축설된 적어도 하나 이상의 유성기어(24)와, 상기 유성기어(24)의 외측에 치합되어 유성기어(24)의 회전 시 감속회전하는 링기어(26)에 의하여 감속을 이루는 유성기어와 차동기어세트로 구성된 감속장치에 있어서, 상기 링기어(26)와 캐리어(30)에 고정된 제2고정축(2)에 축설되며 제2선기어(16)에 치합되어 자전과 동시에 공전하는 제1차동기어(34)와, 상기 링기어(26)와 캐리어(30)에 고정된 제3고정축(3)에 축설되며 제1차동기어(34)의 하부에 치합되어 자전과 동시에 공전하도록 제2차동기어(36)와, 상기 제2차동기어(36)에 외치합되어 감속회전하며 출력축(42)을 회전시키기 위하여 출력축(42)에 형성된 출력링기어(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성기어와 차동기어세트로 구성된 감속장치에 의해 달성된다.

제1도는 종래 감속장치를 도시한 도면.

제2도는 종래 또다른 감속장치를 도시한 도면.

제3도는 본 발명 감속장치의 구성을 도시한 도면.

제4도는 본 발명 감속장치의 구조를 도시한 계단 단면도.

제5도는 제4도의 A-A선 단면도.

제6도는 제4도의 B-B선 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1,2,3 : 제1,제2,제3고정축 4 : 오목부

5 : 고정판 10 : 감속장치

12 : 입력축 14 : 제1선기어

16 : 제2선기어 18 : 기어박스

24 : 유성기어 26 : 링기어

30 : 캐리어 34 : 제1차동기어

36 : 제2차동기어 40 : 출력링기어

42 : 출력축

이하, 본 발명의 구성을 도3내지 도6에서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도3은 본 발명의 구성 및 구조를 도시하기 위한 분해사시도로써, 기어박스(22)가 생략된 도면이고, 도4는 본 발명의 구조를 명확히 도시하기 위한 도5,도6에 도시된 I-I 선 계단단면도이며, 도5는 도4의 A-A선 단면도로써 유성기어(24)가 제1선기어(14)와 링기어(26)에 치합된 상태를 도시한 도면이고, 도6은 도4의 B-B선 단면도로써 제1차동기어와 제2차동기어(30)가 제2선기어(16)와 출력링기어(40)에 치합된 상태를 도시한 도면이며, 아울러, 도6에 도시된 제2차동기어(36)은 출력링기어(40)에는 치합되고, 제2선기어(16)에는 치합되지 않은 상태이며, 제1차동기어(34)는 제1선기어(14)에는 치합되고 출력링기어(40)에는 치합되지 않은 상태로서, 도3과 도4에 도시된 바와 같이, 제1,제2차동기어(34)(36)의 오목부(4)에 의해 상호간섭이 발생하지 않게 된것이다.

기관에서 발생되는 동력을 전달받는 입력축(12)은 도4에 도시된 바와 같이 기어박스(22)의 일측에 설치되며, 상기 기어박스(22) 내측의 입력축(12) 소정위치에는 입력선기어(14)가 외감형성되어 입력축(12)과 같이 회전되도록 되어 있다.

그리고, 상기 기어박스(22)의 일측에는 도3내지 도5와 같이 입력축(12)을 중심으로 3등분할된 소정 위치에 원주방향으로 제1고정축(1)이 기어박스(22)의 내측을 향하여 설치고정되며, 상기 제1고정축(1)에는 입력선기어(14)와 도5와 같이 치합되도록 유성기어(24)가 축설된다.

또한, 상기 유성기어(24)에 외치합되는 링기어(26)은 입력축(12)의 제1선기어(14)하부에 축설된다.

그리고, 상기 링기어(26)의 하부에는 링기어(26)하부의 제2선기어(16)에 치합되는 제1차동기어(34)를 축설한 제2고정축(2)이 입력축(12)을 중심으로 대칭되게 설치고정되어 있으며, 상기 제2차동기어(36)과 치합되고 외측으로 출력링기어(40)와 치합되는 제2차동기어(26)를 축설한 제3고정축(3)이 입력축을 중심으로 대칭되게 설치고정되어 있다.

한편, 상기 제2,제3고정축(2)(3)의 하단은 입력축(12)의 하부에 축설된 캐리어(30)에 고정되어 제2,제3고정축(2)(3)이 입력축(12)를 중심으로 공전할 때 정확한 궤도로 공전할 수 있도록 함과 동시에 과부하시에도 떨림이 발생하거나 일측으로 밀리거나 편중됨을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 출력링기어(40)의 하부에는 출력축(42)이 형성되어 감속하는 출력링기어(40)의 회전력이 출력축(42)으로 전달 될 수 있게 되어 있다.

아울러, 상기 제1,제2,제3고정축(1)(2)(3)과 입력축(12)에 축설되는 기어들은 자유회전이 가능토록 베어링으로 축설되며, 상기 입력축(12)의 하단은 출력링기어(40)의 하부, 즉, 출력축(42)의 상부에서 입력축(12)의 스러스트를 지지하는 스러스트베어링을 결합하여 입력축(12)이 회전자유롭도록 한다.

한편, 상기 유성기어(24)를 축설하는 제1고정축(1)의 하단에는 고정판(5)을 설치하여 유성기어(24)가 하측으로 탈리되는 것을 방지하고, 제1차동기어(34)는 하부의 출력링기어(40)와 간섭이 발생하지 않도록 하기 위하여 하부에 오목부(4)를 형성하고, 제2차동기어(36)은 상부의 제2선기어(16)과 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위하여 상부에 오목부(4)를 형성하는 것이 바람직하다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 기술을 도3내지 도6에서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각 기어 구성요소의 회전방향에 따른 실례를 설명함과 동시에 편의상 도면의 우측에서 보았을 때 시계방향으로 회전하는 방향을 입력축(12)의 방향으로 하고, 상기 입력축(12)의 방향과 같은 방향을 각 도면에서는 "↑"방향으로 정의하여 설명하기로 한다.

이하, 설명에서 이해하기 쉽도록 동력의 전달과정을 도식화하여 기술하면 다음과 같다.

기관에서 발생한 회전력이 입력축(12)으로 전달되면 입력축(12)이 회전(↑)되면서 입력축(12)에 일체로 형성된 입력선기어(14)가 동일한 방향(↑)으로 회전하고, 이에 따라 입력선기어(14)에 치합된 유성기어(24)는 제1고정축을 중심으로 입력의 반대방향(↓)으로 회전(자전)하는 바, 상기 유성기어(24)는 도3내지 도5에 도시된 바와 같이 기어박스(22)에 고정된 상태이므로 링기어(26)을 입력의 반대방향(↓)으로 회전시키며, 이때, 1차감속이 이루어진다.

따라서, 상기 링기어(26)은 하부에 설치된 제2,제3고정축(2)(3)을 입력축(12) 중심으로 공전시키게 되며, 이에 따라, 상기 제1,제2차동기어(34)(36)도 입력축(12)을 중심으로 공전(↓)하게 된다.

이때, 상기 제1차동기어(34)는 제2선기어(16)와 내측으로 치합되어있는 상태이므로, 입력축(12)으로 전달된 회전력이 제2선기어(16)(↑)을 통해 제1차동기어(34)에 전달되므로, 제2고정축(2)을 중심으로 자전(↓)하게 된다.

그리고, 상기 제1차동기어(34)는 공전과 동시에 자전하게 되며, 상기 제1차동기어(34)에 치합된 제2차동기어(36)을 자전(↑)시킨다.

여기서, 상기 제2차동기어(36)는 외치합된 출력링기어(40)를 입력방향과 동일한 방향으로 감속회전(↑)시키는 바, 감속회전하는 출력링기어(40)은 공전과 자전이 동시에 이루어지는 제2차동기어(36)에 의해 2차감속이 이루어진다.

그리고, 상기 유성기어(44)를 축설한 제3고정축(3)이 입력축(12)의 방향으로 자전(↑)하면서 캐리어(30)와 출력축(42)이 회전하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 제1선기어(14)와 제2선기어(16)를 통해 두 계통으로 분류된 동력이 제1,제2차동기어(34)(36)과 출력링기어(40)에서 하나의 동력으로 합류되면서 입력축(12)의 회전방향(↑)으로 감속회전하게 되며, 이에 따라 상기 출력링기어(40)와 일체인 출력축(42)가 입력축(12)와 동일한 방향으로 회전하게 되는 것이다.

이때, 상기 제1선기어(14)로부터 분류되어 공전하는 제1,제2차동기어(34)(36)에 제2선기어(16)으로부터 분류된 동력이 제1,제2차동기어(34)(36)를 자전시키게 됨으로써, 공전방향과 반대방향으로 자전하고 있는 제2차동기어(36)에 의해 회전속도의 차가 발생하여 출력링기어(40)가 감속회전하게 되는 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 기어들의 잇수를 필요한 감속비에 따라 적절히 조정하여 조립함으로써 소기하는 회전수를 출력축(42)에서 얻을 수 있으며, 이때, 상기 출력축(42)의 감속비를 구하는 공식을 도4에 대비하여 기술하면 다음과 같다.

출력축(42)의 회전 = (C/D) - (1-C/D) × A/B

즉, 각 기어의 잇수를 제1선기어(12)=A, 링기어(26)=B, 제2선기어(16)=C, 출력링기어(42)=D로 하고 이를 상기 공식에 대입하면 사용자가 필요로 하는 감속비를 구할 수 있게 된다.

표1은 각 기어의 잇수와 그에 따른 감속비(입력회전수 : 출력회전수)를 나타낸 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명의 구성은 동력이 입력축을 통하여 출력축으로 감속하여 출력시킬 때 많은 잇수의 차이없이도 필요로 하는 감속비를 얻을 수 있으며, 구성의 특성상 고부하상태에서도 어떠한 기어가 한 쪽으로 밀리는 현상을 감소시켜 내구성을 향상시키며, 간단한 구조에 의한 생산비의 절감효과와 구동력의 전달효과가 극대화된 효과를 가지는 매우 훌륭한 발명이다.

Claims (1)

1. 기관에서 발생된 동력을 전달받아 회전하도록 된 기어박스에 설치된 제1,제2선기어와, 상기 제1선기어에 치합되며 기어박스에 고정되는 제1고정축에 축설된 적어도 하나 이상의 유성기어와, 상기 유성기어의 외측에 치합되어 유성기어의 회전 시 감속회전하는 링기어에 의하여 감속을 이루는 유성기어와 차동기어세트로 구성된 감속장치에 있어서, 상기 링기어와 캐리어에 고정된 제2고정축에 축설되며 제2선기어에 치합되어 자전과 동시에 공전하는 제1차동기어와, 상기 링기어와 캐리어에 고정된 제3고정축에 축설되며 제1차동기어의 하부에 치합되어 자전과 동시에 공정하도록 제2차동기어와, 상기 제2차동기어에 외치합되어 감속회전하며 출력축을 회전시키기 위하여 출력축에 형성된 출력링기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성기어와 차동기어세트로 구성된 감속장치.