KR100598440B1

KR100598440B1 - Anti-backlash device in a gear

Info

Publication number: KR100598440B1
Application number: KR1020040086242A
Authority: KR
Inventors: 필리프 끌레망
Original assignee: 봅스트 쏘시에떼 아노님
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-07-10
Also published as: TW200517605A; KR20050050531A

Abstract

구동 요소는 탄성체 (5) 에 의해 서로 붙어 있는 2개의 동축 기어부 (2, 3) 로 나누어진다. 제 1 기어부 (2) 는 샤프트 (1, 1a) 에 고정되어 있고, 제 2 기어부는 상기 샤프트 (1) 에 자유로이 장착되어 있다. 제 1 기어부 (2) 의 반대편에서, 제 2 기어부 (3) 의 평탄면은 편향 봉 (5) 의 각 제 1 단부가 장착되도록 샤프트 (1) 주위에 배치되어 있는 시트 (4) 를 포함하고, 이 편향 봉 (5) 은 제 2 기어부 (3) 의 밖으로 샤프트 (1) 와 함께 신장된다. 플랜지 (7) 는, 샤프트 (1) 의 단부 (1a') 가 장착되는 축방향 통로와 편향 봉 (5) 의 각 제 2 단부가 장착되는 시트 (6) 를 구비하고, 편향 봉 (5) 에 편향 응력이 작용하도록 맞추어진 각도 위치에서 상기 샤프트 (1) 의 단부 (1a') 에 플랜지 (7) 를 고정시키는 클램프 (8) 를 포함한다.The drive element is divided into two coaxial gear portions 2, 3 which are attached to each other by an elastic body 5. The first gear portion 2 is fixed to the shafts 1 and 1a, and the second gear portion is freely attached to the shaft 1. On the opposite side of the first gear portion 2, the flat surface of the second gear portion 3 comprises a seat 4 arranged around the shaft 1 such that each first end of the deflection rod 5 is mounted. This deflection rod 5 extends together with the shaft 1 out of the second gear portion 3. The flange 7 includes an axial passage in which the end 1a 'of the shaft 1 is mounted, and a seat 6 in which each second end of the deflection rod 5 is mounted, on the deflection rod 5. And a clamp 8 which secures the flange 7 to the end 1 a ′ of the shaft 1 at an angular position that is adapted for acting deflection stress.

Description

Anti-backlash device of gear {ANTI-BACKLASH DEVICE IN A GEAR}

도 1 은 본 발명의 실시 형태에 따른 사시도이다.1 is a perspective view according to an embodiment of the present invention.

도 2 는 도 1 의 부분 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view of FIG. 1.

도 3 은 장치를 프리스트레스(prestress)하는 공구를 도시한 것으로, 도 2 의 III-III 에 대한 단면도이다.3 shows a tool for prestressing the device, which is a cross-sectional view taken along III-III of FIG. 2.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1 : 샤프트 1a : 샤프트의 일부분1: shaft 1a: part of shaft

1a' : 샤프트의 단부 2 : 제 1 기어부1a ': end of shaft 2: first gear part

3 : 제 2 기어부 3a : 제 2 기어부의 비톱니 부분3: 2nd gear part 3a: Non-toothed part of 2nd gear part

4 : 시트 5 : 편향 봉4: sheet 5: deflection rod

6 : 시트 7 : 플랜지(flange)6: sheet 7: flange

7a : 노치(notch) 8 : 클램프(clamp)7a: notch 8: clamp

8a : 확장 가능한 관형 부분 8b : 나사8a: expandable tubular part 8b: screw

9 : 래이디얼 보어(radial bore) 10 : 래이디얼 핀(radial pin)9: radial bore 10: radial pin

11 : 공구 11a : 러그(lug)11 tool 11a lug

11b : 육각 구멍 11c : 공구 단부11b: hexagonal hole 11c: tool end

본 발명은 2 개의 동축 기어부 사이에 토크를 발생시키는 탄성체에 의해 서로 붙어있는 2 개의 상기 동축 기어부로 나누어지는 톱니형 구동 요소를 구비한 기어의 백래시(backlash) 방지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for preventing backlash of a gear having a toothed drive element which is divided into two such coaxial gear portions that are attached to each other by an elastic body that generates torque between the two coaxial gear portions.

백래시 방지를 위해 이미 많은 방법이 제시되었다. 예를 들면, US 4'660'432 에서 기재된 방법을 인용할 수 있다. 이에 따르면, 구동 기어는 이 구동 기어의 양 측면에 배치된 두 개의 휠에 결합되고 축에 고정되어 있는 피동 기어와 맞물려 있다. 상기 휠은 구동 기어와 2 개의 관련 휠 사이의 각변위를 확실하게 하는 프리스트레스 탄성 블록에 의해 구동 기어에 연결되어 있다. 이러한 장치는 3 개의 휠이 필요하고, 그 중 2 개의 휠을 가로지르는 탄성 블록이 있기 때문에 직경이 작은 휠이나 기어로는 높은 토크를 전달할 수 없고, 휠보드를 약화시키는 구멍이 있기 때문에, 구멍의 가장자리와 톱니 바닥 사이에는 적당한 공간이 있어야 한다. 이 때문에, 상기 휠의 최소 직경이 실질적으로 증가된다.Many methods have already been proposed to prevent backlash. For example, the method described in US 4'660'432 can be cited. According to this, the drive gear is engaged with the driven gear which is coupled to two wheels arranged on both sides of the drive gear and fixed to the shaft. The wheel is connected to the drive gear by a prestressed elastic block which ensures an angular displacement between the drive gear and the two associated wheels. These devices require three wheels, of which there are elastic blocks across the two wheels, so small wheels or gears cannot transmit high torque, and because they have holes that weaken the wheelboard, There should be adequate space between the edge and the tooth bottom. Because of this, the minimum diameter of the wheel is substantially increased.

또 다른 백래시 방지 장치가 US 3'035'454에 기재되어 있다. 이것에서는 2 개의 동축 휠 사이의 탄성 연결부가 반경 방향으로 신장되어 있다. 여기서도, 다른 휠에 고정되어 있는 반경 방향 탄성 연결부와 맞물리도록 하기 위하여, 휠보드에 수직인 로드가 다른 휠을 가로지를 수 있도록 비교적 큰 구멍들이 하나의 휠에 오목부를 형성하고 있어야 한다. 이것은 상기 구멍을 구비한 휠을 약화시 키고, 직경이 작은 휠을 사용할 수 없게 한다. 상기 탄성 연결부의 길이도 또한 휠의 반경에 의해 제한된다.Another anti-backlash device is described in US 3'035'454. In this case, the elastic connection portion between the two coaxial wheels extends in the radial direction. Here too, in order to engage the radially elastic connection secured to the other wheel, relatively large holes must form a recess in one wheel so that a rod perpendicular to the wheelboard can cross the other wheel. This weakens the wheel with the hole and makes it impossible to use a wheel of small diameter. The length of the elastic connection is also limited by the radius of the wheel.

또다른 백래시 방지 장치가 EP 1'034'923에 기재되어 있다. 이것은 상기된 발명과 유사한 형태이다. 또한, 이 장치는 전달된 토크에 일치하여 프리스트레싱을 조절할 수 없지만, 단지 하나의 정해진 응력에 대해서는 가능하다.Another anti-backlash device is described in EP 1'034'923. This is a form similar to the invention described above. In addition, the device cannot adjust the prestressing to match the transmitted torque, but only for one defined stress.

본 발명의 목적은 적어도 부분적으로는 상기된 문제점들을 극복하는 것이다.It is an object of the present invention to at least partially overcome the above mentioned problems.

이를 위하여, 본 발명은 청구항 1 에 기재된 기어의 백래시 방지 장치에 관한 것이다.To this end, the present invention relates to an apparatus for preventing backlash of a gear according to claim 1.

본 발명에 따른 백래시 방지 장치는 제 1 기어부 (2) 에 고정된 샤프트 (1) 를 포함한다. 도면에는 2 개의 톱니만을 도시하였지만, 이것은 원주 전체에 톱니가 형성되어 있는 일반적인 기어이다. 샤프트 (1) 는 샤프트의 일부분 (1a) 에 의하여 신장되고, 이 부분은 기어의 백래시 방지 부재와 결합된다.The anti-backlash device according to the invention comprises a shaft 1 fixed to the first gear part 2. Although only two teeth are shown in the figure, this is a general gear in which teeth are formed throughout the circumference. The shaft 1 is elongated by a part 1a of the shaft, which part is engaged with the anti-backlash member of the gear.

이 부재 중 첫번째가 제 2 기어부 (3) 이고, 이것의 톱니는 제 1 기어부 (2) 의 톱니와 동일하다. 이 실시예에서, 제 2 기어부 (3) 는, 제 1 기어부 (2) 의 반대편에서, 비톱니 부분 (3a) 을 포함한다. 도 2 에는 일련의 시트 (4) 중 하나만 도시되어 있는데, 이 시트는 제 2 기어부 (3) 의 바깥쪽을 향한 평면부에서 열려 있다. 이 실시예에서, 상기 시트 (4) 는 제 2 기어부 (3) 의 비톱니 부분 (3a) 의 축방향 길이보다는 더 짧은 깊이로 신장되어 있다. 이러한 사실 때문 에, 상기 시트 (4) 는 제 2 기어부 (3) 의 톱니부를 약화시키지 않아서, 이것과 맞물리는 피동 기어부(도시되지 않음)에 상당히 큰 토크를 전달할 수 있다. 이 실시예에서, 제 2 기어부의 비톱니 부분 (3a) 은 제 2 기어부 (3) 의 일부분이다. 상기 비톱니 부분 (3a) 을 제 2 기어부 (3) 와 별도 부품으로서 이에 부착되어 고정시킨 실시 형태도 가능하다. 따라서, 비톱니 부분 (3a) 보다 직경이 작은 제 2 기어부 (3) 를 포함하도록 할 수 있다.The first of these members is the second gear portion 3, the teeth of which are the same as the teeth of the first gear portion 2. In this embodiment, the second gear portion 3 comprises a non-toothed portion 3a on the opposite side of the first gear portion 2. Only one of the series of seats 4 is shown in FIG. 2, which is open in the outwardly facing flat part of the second gear part 3. In this embodiment, the sheet 4 extends to a depth shorter than the axial length of the non-toothed portion 3a of the second gear portion 3. Due to this fact, the seat 4 does not weaken the teeth of the second gear portion 3, so that it can transmit a considerably large torque to the driven gear portion (not shown) that engages it. In this embodiment, the non-toothed portion 3a of the second gear portion is part of the second gear portion 3. An embodiment in which the non-toothed portion 3a is attached to and fixed as a separate part from the second gear portion 3 is also possible. Therefore, it can be made to include the 2nd gear part 3 smaller in diameter than the non-toothed part 3a.

각 시트 (4) 에는 편향 봉 (5) 의 한 쪽 단부가 장착되고, 일반적으로 이 편향 봉 (5) 은 샤프트 (1) 의 일부분 (1a) 과 동심인 원주 상에 규칙적으로 배치되어 있다. 상기 편향 봉 (5) 의 반대쪽 단부는 플랜지 (7) 에 형성된 시트 (6) 에 각각 장착된다. 제 2 기어부 (3) 에 고정된 상기 비톱니 부분 (3a) 에서와 같이, 상기 시트 (6) 는 샤프트 (1) 의 일부분 (1a) 과 동심인 원주 상에 배치되어 있다.Each sheet 4 is equipped with one end of the deflection rod 5, and generally this deflection rod 5 is regularly arranged on a circumference concentric with the portion 1a of the shaft 1. Opposite ends of the deflection rods 5 are respectively mounted to seats 6 formed in the flange 7. As in the non-toothed portion 3a fixed to the second gear portion 3, the seat 6 is arranged on a circumference concentric with the portion 1a of the shaft 1.

플랜지 (7) 는 또한 중앙 구멍을 포함한다. 그러나, 이 구멍은 샤프트 (1) 의 일부분 (1a) 의 단부 (1a') 를 직접 받지는 않고, 클램프 (8) 의 확장 가능한 관형 부분 (8a) 이 플랜지 (7) 의 중앙 구멍과 샤프트 (1) 의 일부분 (1a) 의 단부 (1a') 사이에 삽입되어 있다. 유리하게도, 상기 클램프 (8) 는 스웨덴 린쾨핑에 있는 이티피 트랜스미션 에이비(ETP Transmission AB)가 제조하여 국제 출원 공개 번호 WO 98/46896 에 소개된 것과 같은 공지된 종류의 수압 확장식 마찰 커플링인데, 이에 대해 본 명세서에서는 상세히 설명하지 않겠다. 상기 클램프 (8) 는 플랜지 (7) 의 외측 표면에 접한, 클램프 (8) 의 대경부에 있는 공간에 연 결되는 얇은 환상 챔버를 관형 부분 (8a) 내부에 구비한다. 내부 공간과 환상 챔버는 액체로 채워져 있다. 도 1 에 도시된 바대로, 나사 (8b) 는 밀봉 수단을 구비하고 있고, 클램프 (8) 의 대경부에 죄어진다. 상기 나사 (8b) 를 조이면, 액체로 채워진 내부 공간의 부피는 감소하고, 따라서 이 액체는 압력을 받게 되고, 상기 클램프 (8) 의 관형 부분 (8a) 은 팽창하게 되어, 상기 샤프트 (1) 의 단부 (1a') 주위에 있는 플랜지 (7) 가 고정된다.The flange 7 also includes a central hole. However, this hole does not directly receive the end 1 a ′ of the portion 1 a of the shaft 1, and the expandable tubular part 8 a of the clamp 8 has a central hole of the flange 7 and the shaft 1. It is inserted between the end 1a 'of the part 1a of (). Advantageously, the clamp 8 is a hydraulically expandable friction coupling of a known kind, such as that produced by ETP Transmission AB in Linköping, Sweden, and introduced in International Application Publication No. WO 98/46896. This will not be described in detail herein. The clamp 8 has a thin annular chamber inside the tubular portion 8a which is connected to the space in the large diameter portion of the clamp 8, which is in contact with the outer surface of the flange 7. The interior space and the annular chamber are filled with liquid. As shown in FIG. 1, the screw 8b is provided with a sealing means, and is clamped to the large diameter portion of the clamp 8. When the screw 8b is tightened, the volume of the internal space filled with liquid is reduced, so that the liquid is pressurized, and the tubular portion 8a of the clamp 8 is expanded so that the shaft 1 The flange 7 around the end 1a 'is fixed.

기어부 (2, 3) 가 피동 기어 휠에 맞물리지 않고서도 편향 봉 (5) 의 프리스트레스를 해서 기어 트레인에 백래시 방지 장치를 장착하기 전에 이 장치에 대한 상기 프리스트레싱이 조절 가능하도록 하기 위하여, 래이디얼 보어(radial bore) (9) 가 제 2 기어부 (3) 에 고정된 비톱니 부분 (3a) 에 형성되어 있다. 상기 보어 (9) 보다 지름이 작은 래이디얼 핀 (10) 이 샤프트 (1) 의 일부분 (1a) 에 고정되어 있다. 제거되어야 할 기어의 백래시에 따라 래이디얼 핀 (10) 과 래이디얼 보어 (9) 사이의 래이디얼 백래시가 선택된다. 편향 봉 (5) 이 프리스트레스되지 아니하였을 때, 두 기어부 (2, 3) 의 톱니는 완전한 정렬 상태에 있고, 래이디얼 핀 (10) 은 래이디얼 보어 (9) 와 중심이 일치되어 있다.Radial bore to allow the prestressing of the device to be adjustable prior to mounting the anti-backlash device on the gear train by prestressing the deflection rod 5 without the gear parts 2 and 3 engaging the driven gear wheel. A radial bore 9 is formed in the non-toothed portion 3a fixed to the second gear portion 3. A radial pin 10 of smaller diameter than the bore 9 is fixed to the portion 1a of the shaft 1. The radial backlash between the radial pin 10 and the radial bore 9 is selected according to the backlash of the gear to be removed. When the deflection rod 5 is not prestressed, the teeth of the two gear parts 2, 3 are in perfect alignment, and the radial pin 10 is centered with the radial bore 9.

도 3 에는 클램프 (8) 에 의하여 샤프트 (1, 1a) 에 고정될 수 있고 그에 따라 제 1 기어부 (2) 와 연결될 수 있는 플랜지 (7) 와 제 1 기어부 (2) 에 대해 어느 정도의 자유도를 가진 제 2 기어부 (3) 사이에 편향 프리스트레스를 가하는데 사용되는 핀 렌치형 공구 (11) 가 도시되어 있다. 이에 대해 특정한 자유도를 가진 제 2 기어부 (3) 에 고정될 수 있다. 상기 공구 (11) 는 플랜지 (7) 의 노치 (7a) 와 맞물리는 러그 (11a) , 플랜지 (7) 의 주위에 위치한 단부 (11c) 를 갖는 암, 및 토크 렌치(도시되지 않음)를 끼울 수 있는 육각 구멍 (11b) 을 포함한다.In FIG. 3 there are some degrees of flange 7 and the first gear portion 2 which can be fixed to the shafts 1, 1a by clamps 8 and thus can be connected with the first gear portion 2. A pin wrench type tool 11 is shown which is used to exert a deflection prestress between the second gear portions 3 with degrees of freedom. This can be fixed to the second gear part 3 with a certain degree of freedom. The tool 11 can fit a lug 11a that engages the notch 7a of the flange 7, an arm having an end 11c located around the flange 7, and a torque wrench (not shown). A hexagon hole 11b.

백래시 방지 장치는 장착 전에 프리스트레스될 수 있다. 이를 위하여, 샤프트 (1) 는 척(chuck)에 고정되어야 한다. 그 다음에, 토크 렌치를 육각 구멍 (11b) 에 끼워 넣고, 소정의 토크를 플랜지 (7) 에 가하면, 각각의 편향 봉 (5) 에 S 형 뒤틀림이 생긴다. 이 토크는 본 발명에 따른 백래시 방지 장치에 의해 전달되는 최대 토크보다 더 크다. 그 다음에, 내부 액체에 의해 작용하는 압력이 정해진 값에 도달할 때까지 클램프 (8) 의 나사 (8b) 를 조인다. 상기 값은 한편으로는 관형 부분 (8a) 과 샤프트 (1) 의 단부 (1a') 사이의 마찰력이 그리고 다른 한편으로는 관형 부분 (8a) 과 플랜지 (7) 사이의 마찰력이 전달되는 토크보다 더 크게 되도록 정해진다.The anti-backlash device can be prestressed before mounting. For this purpose, the shaft 1 must be fixed to the chuck. Then, when the torque wrench is inserted into the hexagonal hole 11b and a predetermined torque is applied to the flange 7, the S-shaped distortion occurs in each deflection rod 5. This torque is greater than the maximum torque transmitted by the anti-backlash device according to the invention. Then, the screw 8b of the clamp 8 is tightened until the pressure acting by the internal liquid reaches a predetermined value. The value is greater than the torque at which the frictional force between the tubular part 8a and the end 1a 'of the shaft 1 on the one hand and the frictional force between the tubular part 8a and the flange 7 on the other hand are transmitted. Set to be large.

그리하여, 편향 봉 (5) 은 두 기어부 (2, 3) 사이에 소정의 프리스트레싱을 작용하게 된다. 상기 프리스트레싱이 2 개의 기어부 (2, 3) 와 피동 휠(도시되지 않음) 사이의 백래시를 제거하고, 프리스트레싱보다 더 작은 토크가 구동 기어부 (2, 3) 와 피동 휠 사이에서 전달되어, 토크가 전달되는 동안 백래시가 방지된다.Thus, the deflecting rod 5 exerts a predetermined prestressing between the two gear portions 2, 3. The prestressing eliminates backlash between the two gear parts 2 and 3 and the driven wheel (not shown), and less torque than the prestressing is transmitted between the drive gear parts 2 and 3 and the driven wheel, so that the torque Backlash is prevented while is delivered.

본 발명은 다수의 이점을 가지고 있다. 가장 중요한 것은 편향 봉이 제 2 기어부를 가로지르지 않도록 제 2 기어부의 한 쪽 측면에서만 신장되는 점이다. 따라서, 상기 기어가 약화되지 않는다.The present invention has a number of advantages. Most importantly, the deflection rods extend only on one side of the second gear portion so as not to cross the second gear portion. Thus, the gear is not weakened.

유리하게도, 편향 봉의 제 1 단부가 장착되는 시트가 열리는 제 2 기어부의 평탄면이 제 2 기어부의 톱니의 인접한 모서리로부터 축방향으로 거리를 두고 있고, 그 거리는 적어도 상기 시트의 축방향 길이와 같다.Advantageously, the flat surface of the second gear portion on which the seat on which the first end of the deflection rod is mounted is opened is axially distanced from an adjacent edge of the teeth of the second gear portion, the distance of which is at least equal to the axial length of the sheet.

바람직하게는, 상기 시트는 제 2 기어부에 연결된 플랜지에 배치되어 있는데, 이 플랜지의 직경이 제 2 기어부의 직경과 다르거나, 특히 그보다 클 수 있다. 따라서, 공지된 장치에 대하여 새로운 기술적 가능성이 제공된다. Preferably, the seat is arranged in a flange connected to the second gear part, the diameter of which may be different from, or in particular larger than, the diameter of the second gear part. Thus, new technical possibilities are provided for known devices.

본 발명의 또 다른 이점은 상기 편향 봉의 길이가 종래 기술의 장치에서와 같이 기어부의 크기에 의해 제한을 받지 않는다는 것이다. 축 사이의 거리 변화가 생길 때 상기 편향 봉이 길수록, 상기 봉에 의해 작용하는 프리스트레스의 값의 변화가 더 작아진다. 이 때문에, 본 발명은 고정축 거리에 제한되지 않는다. 백래시는 축 거리에 따라 달라지고, 편향 봉이 더 길게 신장될수록 축 거리의 변화에 따른 프리스트레싱의 변화가 더 작아지기 때문에, 다른 축 거리에 대한 프리스트레싱 힘이 대략적으로 일정한 것이 가능하게 되고, 프리스트레싱 스프링의 길이가 휠의 크기에 의해 제한되는 장치들과는 달라지는 것이다. 이 때문에, 본 발명에 따른 백래시 방지 장치를 사용하는 기어에 의해서 전달되는 토크는 제거된 백래시에 따라 사실상 달라지지 않는다.Another advantage of the present invention is that the length of the deflection rod is not limited by the size of the gear portion as in the prior art device. The longer the deflection rod when a change in distance between the axes occurs, the smaller the change in the value of the prestress acting by the rod. For this reason, the present invention is not limited to the fixed shaft distance. Since the backlash depends on the axial distance, and the longer the deflection rod is, the smaller the change in prestressing with the change of the axial distance, the more the prestressing force for the other axial distance becomes possible, and the length of the prestressing spring Is different from devices that are limited by the size of the wheel. For this reason, the torque transmitted by the gear using the backlash preventing device according to the present invention does not substantially vary depending on the backlash removed.

Claims

In the gear backlash prevention apparatus of the gear divided into two coaxial gear parts 2 and 3 stuck together by the elastic body 5 which produces a torque between two coaxial gear parts 2 and 3,

The first gear portion 2 is attached to and fixed to the drive shafts 1 and 1a, and the second gear portion 3 is freely mounted to the shaft 1 and on the opposite side of the first gear portion 2. The flat surface 3 of the second gear portion, which includes the seat 4, is arranged around the shaft 1 such that each first end of the deflection rod 5 is mounted, the deflection rod 5 being It extends out of the second gear part 3 together with the shaft 1, and the flange 7 is arranged around the axial passage and the axial passage in which the end 1a ′ of the shaft 1 is mounted. And a seat 6 on which the second end of each of the deflection rods 5 is mounted, the elastic deflection stress being adjustable in accordance with the required torque between the gear portions 2, 3. Clamp for securing the flange 7 to the end 1a 'of the shaft 1 at an angular position adapted to act on 8) an anti-backlash device of a gear, characterized in that it comprises a.

2. The flat surface of the second gear portion 3, opposite the first gear portion 2, is axially spaced from an adjacent edge of the teeth of the second gear portion 3. And the distance is at least equal to the axial length of the seat (4) on which each first end of the deflection rod (5) is mounted.

3. Gear according to claim 2, characterized in that the seat (4) on which the first end of each of the deflection rods (5) is mounted is arranged in a separate part fixed to the second gear part (3). Anti-backlash device.

4. Gear backlash prevention device according to claim 3, characterized in that the outer diameter of the separate part fixed to the second gear portion (3) is larger in diameter than the second gear portion (3).