KR100945193B1

KR100945193B1 - 동력전달장치

Info

Publication number: KR100945193B1
Application number: KR1020090051657A
Authority: KR
Inventors: 박명규; 임선호
Original assignee: 주식회사 세진아이지비
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2010-03-03
Also published as: EP2441979B1; WO2010143814A3; JP5603418B2; US8893569B2; EP2441979A2; CN102459955B; CN102459955A; EP2441979A4; JP2012529606A; WO2010143814A2; US20120090415A1

Abstract

동력전달장치가 개시된다. 본 발명의 동력전달장치는, 구름운동 가능한 다수의 핀을 구비하는 핀치차; 및 다수의 톱니를 구비하며, 핀치차와 상대 이동 가능하게 맞물림 결합되는 톱니치차를 포함하며, 톱니치차의 톱니 치형은 사이클로이드 치형으로 형성되되 톱니 치형의 이뿌리 부분에는 다각 형상의 이뿌리 공간부가 형성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 핀치차와 상대 이동 가능하게 맞물림 결합되는 톱니치차의 톱니 치형을 트로코이드 치형에 비하여 치 크기가 높아 충분한 치접촉률을 유지시킬 수 있는 사이클로이드 치형으로 적용하기는 하되 이뿌리 부분의 언더컷에 의한 치두께 감소와 핀의 끼임 현상도 해소할 수 있다.

Description

동력전달장치{A TRANSMISSION DEVICE FOR CONVERTING A TORQUE}

본 발명은, 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 핀치차와 상대 이동 가능하게 맞물림 결합되는 톱니치차의 톱니 치형을 트로코이드 치형에 비하여 치 크기가 높아 충분한 치접촉률을 유지시킬 수 있는 사이클로이드 치형으로 적용하기는 하되 이뿌리 부분의 언더컷에 의한 치두께 감소와 핀의 끼임 현상도 해소할 수 있는 동력전달장치에 관한 것이다.

동력전달장치는, 회전운동을 직선운동으로, 또는 직선운동을 회전운동으로 전환시키는 랙과 피니언, 회전운동만을 전달하되 회전속도와 토크를 변환시키는 기어열로 대별된다.

통상의 경우에 있어 동력전달장치의 동력전달체계는 인벌류트 곡선을 원리로 한 치형이 주로 사용되고 있지만 드물게 사이클로이드 곡선을 원리로 한 치형과 핀치차를 사용하는 경우도 있다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 인벌류트 치형을 이용한 랙과 피니언의 부분 구조도이다.

인벌류트 치형을 이용한 랙과 피니언은, 도 1에 도시된 바와 같이, 예 압(pre-load)이 가해지면, 랙(J1)의 톱니(J2)와 톱니(J2) 사이로 피니언(J3)의 톱니(J4)가 잠식하듯이 파고들어가서 접촉하게 되기 때문에 큰 마찰력이 발생하여 현저하게 효율이 저하된다.

따라서 설계단계에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 톱니(J2)와 톱니(J4) 사이에 틈새인 백래쉬를 형성하여 랙(J1)의 톱니(J2)와 톱니(J2) 사이로 피니언(J3)의 톱니(J4)가 잠식하듯이 파고들어가는 현상을 회피해야 한다.

그렇지만 도 2와 같이 백래쉬를 형성하면, 운동 전달이 유기적으로 유연하지 못하고 톱니(J2)에서 톱니(J4)로 단속적으로 이루어지기 때문에 소음이나 진동이 유발되는 문제점이 있다. 또한 반전 시 덜거덕거림의 요인이 되기도 한다.

도 3은 사이클로이드 곡선을 이용한 랙과 피니언의 부분 구조도이고, 도 4는 도 3의 언더컷에 대한 도면이며, 도 5는 도 4의 확대 구조도이며, 도 6은 도 3에서 예압을 가한 상태의 구성도이다.

전술한 인벌류트 치형이 갖는 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 피니언(J3)의 톱니(J4, 도 1 참조)를 롤러 형태의 핀(J5)으로 하고, 랙(J1)의 톱니(J2)를 사이클로이드 곡선을 기준으로 하는 치형으로 만든 랙과 피니언을 고려할 수 있다.

도 3과 같은 타입의 랙과 피니언은, 핀(J5)이 자전하면서, 즉 핀(J5)이 구름운동하면서 랙(J1)의 치면을 이동하여 운동을 전달하기 때문에 전달저항이 적고, 또한 핀(J5) 몇 개가 톱니(J2) 몇 개에 동시에 맞물리는 것이 가능하게 됨으로써 운동 전달이 연속적으로 이루어질 수 있고, 반전 시 덜거덕거림 발생을 저지할 수 있다.

그러나 사이클로이드 곡선을 기준으로 한 랙(J1)의 톱니(J2)는 핀(J5)이 이뿌리(J6)에 도달하였을 때 핀(J5)의 중심궤적의 곡률반경이 제로(zero)가 되기 때문에, 이 부분의 랙(J1) 가공 시 도 4에서 해칭된 부분과 같은 언더컷(A)이 야기되는 문제점이 있다.

이러한 언더컷(A)은 정밀도를 필요로 하지 않는 장치에 이용할 경우에는 그다지 큰 문제가 되지 않으나, 도 5와 같이, 언더컷(A) 부분에서는 핀(J5)이 랙(J1)의 톱니(J2)에서 이탈되어 핀(J5)이 정해진 사이클로이드 궤적을 따르지 않게 됨으로써 토크를 전달할 수 없기 때문에 정밀기계과 같이 높은 정밀도가 요구되는 장치에 적용하기 어려운 문제점이 있다.

또한 언더컷(A)에 의하여 랙(J1)의 톱니(J2)에서 핀(J5)의 이탈과 맞물림이 발생됨으로써 소음과 진동 문제가 유발되기 때문에 치면의 수명에 악영향을 주는 문제점이 발생한다.

이에 대해 부연하면, 앞서도 기술한 바와 같이, 도 3과 같은 사이클로이드 곡선을 기준으로 한 랙(J1)의 톱니(J2)는 핀(J5)이 이뿌리(J6)에 도달하였을 때에 핀(J5)의 중심궤적의 곡률반경이 제로가 되고, 이에 따라 핀(J5)의 지름과 이뿌리(J6)의 지름이 일치된다. 그러므로 핀(J5)이 이뿌리(J6)에 도달되었을 때는 핀(J5)의 외면 모든 둘레 중에서 예컨대 절반 정도가 이뿌리(J6)와 밀착되기 때문에 핀(J5)이 회전될 수 없다.

따라서 이뿌리(J6) 부분에서 핀(J5)의 회전과 정지가 발생됨과 더불어 핀(J5)이 이뿌리(J6)와 충돌하기 때문에 소음과 진동이 발생된다. 특히, 강성을 높이기 위해 백래쉬를 없앤 후에 랙(J1)과 피니언(J3) 간에 예압을 가하여 사용하는 경우에는 전술한 문제점이 현저히 발생된다.

결과적으로, 사이클로이드 곡선을 기준으로 한 랙(J1)의 톱니(J2)에서는 전술한 바와 같이, 언더컷(A)이 발생되기 때문에 핀(J5)의 개수가 적으면 다수의 톱니(J2)를 항시 맞물리게 할 수 없는 상태가 발생될 수 있고, 또한 이 영역에서는 정역방향으로의 백래쉬가 발생될 수밖에 없는데, 이러한 사항은 현재까지 묵인되어 왔던 것이 사실이다.

대안으로, 즉 톱니(J2)와 핀(J5) 사이의 틈새인 백래쉬를 없애기 위해서, 랙(J1)과 피니언(J3) 간에 예압을 가하는 방법을 고려해볼 수 있다. 예압을 가하는 방법은 핀(J5)과 톱니(J2)의 면에 힘이 가해지기 때문에 틈새가 전혀 없고 또한 부품의 초기 뒤틀림을 소거할 수 있어 강성이 매우 강화되는 이점이 있다.

사이클로이드 곡선이 적용된 치형은, 피니언(J3)을 굴렸을 때의 핀(J5)의 중심이 그리는 궤적(사이클로이드 곡선)에 핀(J5)의 반지름 치수를 부가한 것이므로 이러한 사실에 기초하여 이론적으로 구름접촉에 의한 원활한 동력 전달을 할 수 있다고 보고 되고 있다.

그렇지만, 랙(J1)과 피니언(J3) 간에 예압을 가하여 사용하게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 랙(J1)의 톱니(J2)와 핀(J5)의 맞물림 개시 시와 이탈 시에 예압분만큼 충돌과 개방이 이루어지게 되므로 이러한 충돌과 개방에 의해서도 충돌에 의한 소음이나 진동이 발생되는 문제점이 야기된다. 특히, 이러한 충돌과 개방은 핀(J5)이나 톱니(J2)의 피로로 이어져서 랙과 피니언의 수명저하를 초래하는 문제점으로 이어진다.

이처럼 랙과 피니언의 구조에 있어서, 핀치차와 그에 대응하는 톱니치차에 예압이 가해지고, 톱니치차의 치형이 도 3과 같은 사이클로이드 곡선의 치형을 이룰 때 발생되는 문제점인 이뿌리 부분의 언더컷과 핀과 톱니의 끼임 현상을 회피하기 위해서는 톱니치형을 트로코이드 치형으로 변경하기 위한 방안이 제안될 수 있다.

하지만, 트로코이드 치형의 경우, 치 크기(치 폭 및 치 높이)의 축소, 치 한 개의 동력전달 영역 감소로 인한 치형 접촉률 감소, 이뿌리 부분의 이 두께 감소로 인한 강도의 현저한 저하, 정전위에 의한 핀치차 피치직경의 감소로 동일토크 적용 시 개개의 핀치차에 가해지는 법선력의 증가로 인한 핀 지지 베어링수명단축 등이 문제점이 발생될 수 있다.

결과적으로, 핀치차와 상대 이동 가능하게 맞물림 결합되는 톱니치차의 톱니 치형을 트로코이드 치형에 비하여 치 크기가 높아 충분한 치접촉률을 유지시킬 수 있는 사이클로이드 치형으로 적용하기는 하되 이뿌리 부분의 언더컷에 의한 치두께 감소와 핀의 끼임 현상도 해소하기 위한 방안이 요구된다.

본 발명의 목적은, 핀치차와 상대 이동 가능하게 맞물림 결합되는 톱니치차의 톱니 치형을 트로코이드 치형에 비하여 치 크기가 높아 충분한 치접촉률을 유지 시킬 수 있는 사이클로이드 치형으로 적용하기는 하되 이뿌리 부분의 언더컷에 의한 치두께 감소와 핀의 끼임 현상도 해소할 수 있는 동력전달장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 구름운동 가능한 다수의 핀을 구비하는 핀치차; 및 다수의 톱니를 구비하며, 상기 핀치차와 상대 이동 가능하게 맞물림 결합되는 톱니치차를 포함하며, 상기 톱니치차의 톱니 치형은 사이클로이드 치형으로 형성되되 상기 톱니 치형의 이뿌리 부분에는 다각 형상의 이뿌리 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 이뿌리 공간부는 모서리가 둥글게 처리된 사각 형상을 가질 수 있다.

상기 이뿌리 공간부는, 상기 핀의 원주방향에 따른 도피 공간은 허용하되 반경방향은 상기 핀과 상기 이뿌리가 상호간 구속되도록 마련될 수 있다.

상기 핀치차에 마련되어 상기 다수의 핀으로 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 핀치차는 피니언형 구동치차이고, 상기 톱니치차는 랙형 종동치차일 수 있다.

상기 핀치차는, 상호간 나란하게 이격 배치되며, 그 사이에서 상기 다수의 핀이 원주방향을 따라 등간격으로 결합되는 제1 및 제2 원형판부; 상기 제1 및 제2 원형판부의 노출면에 각각 결합되는 제1 및 제2 원형캡; 및 상기 제1 및 제2 원형 캡과 상기 제1 및 제2 원형판부를 체결시키는 다수의 체결부재를 포함할 수 있다.

상기 핀치차는, 상기 제1 및 제2 원형판부에 각각 결합되어 상기 다수의 핀의 양단부를 구름운동 가능하게 지지하는 다수의 핀 지지 베어링을 더 포함할 수 있다.

상기 윤활제 공급 유닛은, 상기 핀의 내부에 마련되어 상기 윤활제가 저장되는 윤활제 주머니; 상기 윤활제 주머니와 연통되도록 상기 핀의 측벽에 형성되며, 상기 윤활제 주머니 내의 윤활제를 상기 핀의 외측으로 분사시키는 윤활제 분사공; 및 상기 제1 및 제2 원형캡 중 어느 한 원형캡의 내부에 마련되어 상기 핀의 윤활제 주머니 쪽으로 윤활제를 공급하는 윤활제 공급부를 포함할 수 있다.

상기 윤활제 공급부는 상기 어느 한 원형캡의 내면에 홈 형태로 가공되되 반경 방향 외측으로 갈수록 그 단면적이 점진적으로 줄어드는 방사형 구조를 가질 수 있다.

상기 윤활제 분사공은 하나의 핀에서 상기 핀의 길이방향을 따라 서로 대칭되는 위치에 2개 마련될 수 있다.

상기 윤활제 공급 유닛은, 상기 윤활제 분사공보다 상대적으로 큰 사이즈를 가지며, 상기 핀의 양단부에 배치되어 상기 핀의 마찰 면적을 감소시키는 다수의 볼을 더 포함할 수 있다.

상기 톱니치차는 곡선 형상을 가지며, 상기 핀치차는 상기 톱니치차에 부분적으로 내접 또는 외접될 수 있다.

상기 핀치차는 랙형 종동치차이고, 상기 톱니치차는 피니언형 구동치차일 수 있다.

상기 핀치차는, 상기 다수의 핀이 등간격을 가지고 일자로 결합되는 치차본체; 및 상기 다수의 핀의 외측에 각각 결합되는 부싱을 포함할 수 있다.

상기 윤활제 공급 유닛은, 상기 핀의 내부에 마련되고 윤활제가 수용되는 윤활제 주머니; 및 상기 윤활제 주머니와 연통되도록 상기 핀의 외측에 형성되어 상기 윤활제 주머니로부터의 윤활제를 상기 핀과 상기 부싱 사이로 분사하는 적어도 하나의 윤활제 분사공을 포함할 수 있다.

상기 윤활제 공급 유닛은, 상기 윤활제 분사공이 형성된 영역에서 상기 핀의 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 함몰되게 형성되는 윤활제 홈을 더 포함할 수 있다.

상기 윤활제 공급 유닛은, 상기 윤활제 주머니의 일측 개구부에 착탈 가능하게 결합되는 캡을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 핀치차와 상대 이동 가능하게 맞물림 결합되는 톱니치차의 톱니 치형을 트로코이드 치형에 비하여 치 크기가 높아 충분한 치접촉률을 유지시킬 수 있는 사이클로이드 치형으로 적용하기는 하되 이뿌리 부분의 언더컷에 의한 치두께 감소와 핀의 끼임 현상도 해소할 수 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도 면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동력전달장치에 대한 사시도이고, 도 8은 도 7의 측면도이며, 도 9는 도 8의 요부 확대도이고, 도 10은 도 7에 도시된 핀치차의 분해 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 동력전달장치는, 구름운동 가능한 다수의 핀(110)을 구비하는 핀치차(100)와, 다수의 톱니(310)를 구비하며 핀치차(100)와 상대 이동 가능하게 맞물림 결합되는 톱니치차(300)를 구비한다.

본 실시예의 경우, 핀치차(100)는 피니언형의 구동치차로, 톱니치차(300)는 랙형의 종동치차로 마련된다. 즉 핀치차(100)에 모터 등이 연결되어 핀치차(100)가 회전운동함에 따라 이와 맞물린 톱니치차(300)가 직선운동을 하는 동력전달체계가 이루어진다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되지 않으며 그 역의 경우도 가능하다.

이러한 랙과 피니언 구조의 동력전달장치에서, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 톱니치차(300)의 톱니(310) 치형은 전술한 도 3과 같은 사이클로이드 치형으로 형성되되 톱니(310) 치형의 이뿌리(310a) 부분에는 다각 형상의 이뿌리 공간부(320)가 형성된다.

본 실시예에서 이뿌리 공간부(320)는 모서리(320a,320b)가 둥글게 처리된 사 각 형상을 갖는다. 이러한 이뿌리 공간부(320)는, 핀(110)의 원주방향에 따른 도피 공간은 허용함으로써 반경방향은 핀(110)과 이뿌리(310a)가 상호간 구속되도록 마련된다.

이에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 우선, 톱니치차(300)의 톱니(310) 치형을 전술한 도 3과 같은 사이클로이드 치형으로 기본 설정하게 되면, 트로코이드 치형에 비해 치 크기가 크고 높아서 충분한 치접촉률을 유지할 수 있다.

특히, 이끝(310b) 부분의 이 두께를 최소한 트로코이드 치형의 2배 이상을 유지할 수 있어 치 강도 및 수명 개선도 도모할 수 있는 이점이 있다.

다음으로, 톱니치차(300)의 톱니(310) 치형의 이뿌리(310a) 부분에 모서리(320a,320b)가 둥글게 처리된 사각 형상의 이뿌리 공간부(320)를 형성하게 되면, 종래와 같이 오목 현상의 언더컷(A, 도 4 참조)으로 인한 치 강도 저하를 줄일 수 있는 이점이 있다.

이러한 이뿌리 공간부(320)를 형성함에 있어 중요한 점은, 사각 형상의 피치원 법선(원주) 방향은 치 강도와 치 폭 등을 고려한 범위 내에서 핀(110)의 끼임 현상이 일어나지 않도록 핀(110)의 직경 대비 충분한 공차영역을 확보하도록 해야 하고, 반경방향은 핀(110)과 이뿌리(310a)가 상호간 구속되어 끼워맞춤 공차를 유지해야 한다는 것이다.

이에 대해 설명하면, 핀치차(100)의 입력각이 90도가 될 때 해당 핀(110)은 동력을 전달할 수 없고, 그 주변의 핀(110)에 의해서만 동력을 전달할 수 있는데, 언더컷이 원호(또는 곡선)인 경우에는 언더컷이 조립거리 유지의 난이도를 높게 하 고 예압 적용을 어렵게 하여 실제 구현에 있어서는 백래쉬 등의 정밀도 저하에 직접적인 원인으로 작용할 가능성이 높았기 때문이다.

따라서 본 실시예의 경우, 모서리(320a,320b)가 둥글게 처리된 사각 형상을 갖는 이뿌리 공간부(320)를 마련하기는 하되, 핀(110)의 원주방향에 따른 도피 공간은 허용하되 반경방향은 핀(110)과 이뿌리(310a)가 상호간 구속되도록 마련하고 있는 것이다.

이렇게 마련하는 경우, 핀(110)과 톱니(310)의 반경방향 조립거리를 기준으로 예압을 인가하여 다수의 핀(110)이 톱니(310)에 접촉될 수 있게 되고, 이에 따라 백래쉬 등을 제거할 수 있으면서도 조립이 용이하고 끼임 현상은 극복하면서도 언더컷은 배제가 가능한 이점이 있다.

한편, 위와 같은 구조가 적용되는 본 실시예에 따른 동력전달장치는, 핀치차(100)에 마련되어 다수의 핀(110)으로 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 유닛(200)을 더 구비하고 있다.

우선, 도 10을 참조하여 핀치차(100)의 구조에 대해 살펴보면, 핀치차(100)는, 상호간 나란하게 이격 배치되며 그 사이에서 다수의 핀(110)이 원주방향을 따라 등간격으로 결합되는 제1 및 제2 원형판부(111,112)와, 제1 및 제2 원형판부(111,112)의 노출면에 각각 결합되는 제1 및 제2 원형캡(113,114)과, 제1 및 제2 원형캡(113,114)과 제1 및 제2 원형판부(111,112)를 체결시키는 다수의 체결부재(115)와, 제1 및 제2 원형판부(111,112)에 각각 결합되어 다수의 핀(110)의 양단부를 구름운동 가능하게 지지하는 다수의 핀 지지 베어링(116)을 구비한다.

본 실시예에서 핀(110)은 원주방향을 따라 등각도 간격을 가지고 12개 마련되고 있으므로 핀 지지 베어링(116) 역시 12개가 마련된다. 핀 지지 베어링(116)들과 핀(110) 사이에는 오일 실(117)이 더 마련된다.

한편, 윤활제 공급 유닛(200)은, 핀(110)의 내부에 마련되어 윤활제가 저장되는 윤활제 주머니(210)와, 윤활제 주머니(210)와 연통되도록 핀(110)의 측벽에 형성되며 윤활제 주머니(110) 내의 윤활제를 핀(110)의 외측으로 분사시키는 윤활제 분사공(220)과, 제2 원형캡(114)의 내부에 마련되어 핀(110)의 윤활제 주머니(210) 쪽으로 윤활제를 공급하는 윤활제 공급부(230)를 구비한다.

윤활제 주머니(110)는 윤활제가 저장될 수 있는 핀(110)의 내부공간을 가리킨다. 따라서 윤활제 주머니(110)라 함은 핀(110)의 내부공간 그 자체가 될 수도 있고, 혹은 핀(110)의 내부공간에 별도로 마련되어 윤활제를 저장하는 별도의 주머니 형태가 될 수도 있다.

윤활제 분사공(220)은 핀(110)의 내부에 있는 윤활제가 핀(110)의 외부로 분사되기 위한 장소이다. 도 10의 확대 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 윤활제 분사공(220)은 하나의 핀(110)에서 서로 다른 위치에 2개 마련되고 있다. 물론, 이는 하나의 실시예에 불과하므로 윤활제 분사공(220)이 반드시 2개 마련되어야 하는 것은 아니다.

하지만, 본 실시예와 같이 윤활제 분사공(220)이 핀(110)의 길이방향을 따라 서로 대칭되는 위치에 2개 마련되면, 핀(110)의 구름운동 시 윤활제가 원활하게 분사될 수 있는 이점이 있다.

윤활제 공급부(210)는, 제2 원형캡(114)의 내면에 홈 형태로 가공되되 반경 방향 외측으로 갈수록 그 단면적이 점진적으로 줄어드는 방사형 구조를 가지며, 구름운동을 수행하는 전동체인 핀(110)과 핀 지지 베어링(116) 쪽으로 윤활제를 직접 공급하는 역할을 한다.

핀(110)과 핀 지지 베어링(116) 쪽으로의 윤활제 공급은, 자중이나 유체의 흐름 외에도 별도의 동력 없이도 압력이 가해져 공급된다. 즉 핀치차(100)에 연결된 모터 등의 구동원의 가속 또는 감속에 의해 핀치차(100)가 회전되면, 원심력에 의해 윤활제가 윤활제 공급부(210)의 반경방향 외측, 다시 말해 단면이 점진적으로 줄어드는 방사형 구조의 끝단으로 몰리게 되는데, 체적이 줄어들면 압력이 높아지는 유체의 특성상(pv=k) 윤활제의 흐름이 가속화되어 이때 생성된 압력으로 윤활제는 핀(110)과 핀 지지 베어링(116) 쪽으로 공급될 수 있게 된다.

특히, 본 실시예의 경우, 구름운동을 수행하는 핀(110)이 완전한 원운동을 구현하고 있기 때문에 윤활이 꼭 필요한 부분인 핀 지지 베어링(116) 쪽으로 윤활제가 순환될 수 있고, 윤활이 필요 없는 부분은 건식 운전을 수행할 수 있도록 구분될 수 있어 효과적일 수 있다.

본 실시예에서 윤활제 공급 유닛(200)은, 윤활제 분사공(230)보다 상대적으로 큰 사이즈를 가지며, 핀(110)의 양단부에 배치되는 다수의 볼(240)을 더 구비하고 있다.

이러한 볼(240)은 강구로 제작될 수 있는데, 핀(110) 자체의 자중에 의한 낙하 시 핀(110) 양단부의 핀 지지 베어링(116)의 막힘 현상과, 핀(110)의 마찰 면적 을 최소화시키는 역할을 한다. 참고로, 종래기술의 경우, 장기간 사용이나 고속 운전 시 열화현상이나 윤활제 발진에 의한 윤활제 양의 감소 문제 등이 야기되고 있었으나, 본 실시예처럼 볼(240)이 더 마련되면 발열 감소 및 효율 증대를 추구하기에 충분한 것이다.

이러한 구성에 의해, 핀치차(100)에 모터 등이 연결되어 핀치차(100)가 회전운동을 수행하면, 핀치차(100)와 맞물린 톱니치차(300)가 직선운동을 하게 된다.

이처럼 핀치차(100)가 회전운동을 수행하면, 원심력에 의해 윤활제가 윤활제 공급부(210)의 반경방향 외측, 다시 말해 단면이 점진적으로 줄어드는 방사형 구조의 끝단으로 몰리게 되며, 이와 같은 윤활제의 흐름이 가속됨에 따라 생성된 압력으로 인해 윤활제는 핀(110)과 핀 지지 베어링(116) 쪽으로 공급될 수 있게 된다.

핀(110) 내의 윤활제 주머니(210) 쪽으로 공급된 윤활제는 핀(110)의 구름운동 시 윤활제 분사공(220)을 통해 토출됨으로써 핀(110)의 구름면을 윤활시키는 데 도움이 된다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 핀치차(100)와 상대 이동 가능하게 맞물림 결합되는 톱니치차(300)의 톱니(310) 치형을 트로코이드 치형에 비하여 치 크기가 높아 충분한 치접촉률을 유지시킬 수 있는 사이클로이드 치형으로 적용하기는 하되 이뿌리(310a) 부분의 언더컷에 의한 치두께 감소와 핀(110)의 끼임 현상도 해소할 수 있게 된다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 동력전달장치에 대한 사시도이고, 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 동력전달장치에 대한 사시도이다.

제2 및 제3 실시예의 경우 역시 제1 실시예와 마찬가지로 핀치차(100)는 피니언형의 구동치차로, 톱니치차(300a,300b)는 랙형의 종동치차로 마련된다.

하지만, 제2 및 제3 실시예에서 톱니치차(300a,300b)는 전술한 실시예와는 다르게 곡선 형상을 가지고 있다. 도 11의 경우에는 곡선형의 톱니치차(300a)에 핀치차(100)가 내접되고, 도 12의 경우에는 곡선형의 톱니치차(300b)에 핀치차(100)가 외접되고 있다.

이러한 경우, 핀치차(100)에 모터 등이 연결되어 핀치차(100)가 회전운동함에 따라 이와 맞물린 톱니치차(300a,300b)가 회전운동을 하는 동력전달체계가 이루어질 수 있다.

도 11 및 도 12와 같은 구조에서도, 전술한 도 8 및 도 9와 같이, 톱니치차(300a,300b)의 톱니(310) 치형을 사이클로이드 치형으로 형성하되 톱니(310) 치형의 이뿌리(310a) 부분에는 다각 형상의 이뿌리 공간부(320)를 형성할 수 있으며, 이러한 구조가 적용되면 이뿌리(310a) 부분의 언더컷에 의한 치두께 감소와 핀(110)의 끼임 현상도 해소할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

그리고 도 11 및 도 12와 같은 구조를 갖는다 하더라도 핀치차(100)에 전술한 제1 실시예의 윤활제 공급 유닛(200)이 적용될 경우, 윤활제를 주기적으로 도포함에 따른 외부먼지의 흡착, 윤활제 발진 등의 문제 발생을 해소할 수 있으며, 특히 핀치차(100)에 마련되는 다수의 핀(110)으로 윤활제가 자체적으로 공급될 수 있어 종래와 달리 윤활제 도포 작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 동력전달장치에 대한 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시된 핀치차의 배면 사시도이며, 도 15는 도 13에 도시된 핀치차에서 핀 영역의 분해 사시도이고, 도 16은 도 15의 결합상태의 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 동력전달장치는, 구름운동 가능한 다수의 핀(410)을 구비하는 핀치차(400)와, 다수의 톱니(610)를 구비하며 핀치차(400)와 상대 이동 가능하게 맞물림 결합되는 톱니치차(600)와, 핀치차(400)에 마련되어 다수의 핀(410)으로 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 유닛(500)을 포함한다.

본 실시예의 경우, 핀치차(400)는 랙형 종동치차로, 톱니치차(600)는 피니언형 구동치차로 마련된다. 즉 톱니치차(600)의 중앙 비원형 보스홈(620)에 모터 등이 연결되어 톱니치차(600)가 회전운동함에 따라 이와 맞물린 핀치차(400)가 직선운동을 하는 동력전달체계가 이루어진다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되지 않으며 그 역의 경우도 가능하다.

도 13 내지 도 16과 같은 구조에서도, 전술한 도 8 및 도 9와 같이, 톱니치차(300a,300b)의 톱니(310) 치형을 사이클로이드 치형으로 형성하되 톱니(310) 치형의 이뿌리(310a) 부분에는 다각 형상의 이뿌리 공간부(320)를 형성할 수 있으며, 이러한 구조가 적용되면 이뿌리(310a) 부분의 언더컷에 의한 치두께 감소와 핀(110)의 끼임 현상도 해소할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 이에 대한 도시 및 설명은 제1 실시예의 것으로 대체하기로 하며, 이하에서는 윤활 부분에 대해 설명하도록 한다.

본 실시예의 경우, 핀치차(400)가 랙형 종동치차이기 때문에, 전술한 제1 실 시예와는 다른 측면의 고려가 필요하다. 물론, 제1 실시예와 동일한 구조가 적용될 수도 있겠지만, 핀(410)의 개수가 많기 때문에 각 핀(410)에 대응하여 베어링을 모두 적용하는 경우 제조비 상승으로 이어질 수 있으므로 본 실시예에서는 아래와 같은 구조를 적용하고 있다.

본 실시예에서 핀치차(400)는, 다수의 핀(410)이 등간격을 가지고 일자로 결합되는 치차본체(420)와, 다수의 핀(410)의 외측에 각각 결합되는 부싱(430)을 포함한다.

치차본체(420)는 사각 블록 구조를 갖는다. 이러한 치차본체(420)의 하부 영역에는 장공의 통공(421)이 형성되어 있다. 그리고 부싱(430)은 핀(410)의 외측에 결합되는 것으로서 실질적으로 톱니치차(600)의 다수의 톱니(610)와 상호 작용하면서 맞물리는 부분이다.

이와 같이, 본 실시예에서는 종동의 경우가 구동에 비하여 그 회전 속도가 낮고 부싱(430) 개개의 회전 빈도도 현저히 낮다는 점에 착안하여 제1 실시예와 같은 핀 지지 베어링(116, 도 10 참조) 대신에 부싱(430) 구조로 맞물림 회전운동 수단을 대체하고 있는 것이다. 즉 핀(410)이 지지 구조물이 되고 그 핀(410)을 중심으로 원주방향 회전이 가능한 부싱(430)을 설치하고 있다.

다만, 이러한 구조가 적용되면, 핀치차(400)와 톱니치차(600)의 맞물림이 시작될 때 핀치차(400)의 기동 마찰이 커질 수 있다는 단점이 있으므로 부싱(430)의 원활한 회전을 위하여 윤활제 공급 유닛(500)을 마련하고 있으며, 이를 통해 기동 마찰을 최소화하고 있다.

윤활제 공급 유닛(500)은, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 핀(410)의 내부에 마련되고 윤활제가 수용되는 윤활제 주머니(510)와, 핀(410)의 외측에 형성되어 윤활제 주머니(510)로부터의 윤활제를 핀(410)과 부싱(430) 사이로 분사하는 윤활제 분사공(520)과, 윤활제 주머니(510)의 일측 개구부에 착탈 가능하게 결합되는 캡(540)을 구비한다.

앞서도 기술한 바와 같이, 윤활제 주머니(510)는 윤활제가 저장될 수 있는 핀(410)의 내부공간을 가리킨다. 따라서 윤활제 주머니(510)라 함은 핀(410)의 내부공간 그 자체가 될 수도 있고, 혹은 핀(410)의 내부공간에 별도로 마련되어 윤활제를 저장하는 별도의 주머니 형태가 될 수도 있다.

윤활제 분사공(520)은 윤활제 주머니(510)로부터의 윤활제를 핀(410)과 부싱(430) 사이로 분사하는 역할을 한다.

윤활제 분사의 효율이 높아질 수 있도록, 본 실시예의 윤활제 공급 유닛(500)은, 윤활제 분사공(520)이 형성된 영역에서 핀(410)의 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 함몰되게 형성되는 윤활제 홈(530)을 더 포함하고 있다. 본 실시예에서 윤활제 홈(530)은 두 줄의 형태로 되어 있는데, 윤활제 분사공(520)을 통해 분사된 윤활제는 윤활제 홈(530)을 따라 유동하면서 핀(410)과 부싱(430) 사이로 분사됨에 따라 윤활의 효율을 높일 수 있게 된다.

본 실시예와 같이, 핀(410)의 외측으로 부싱(430)을 결합시킨 다음 윤활제 공급 유닛(500)에 의해 핀(410)과 부싱(430) 사이로 윤활제가 공급되도록 하면, 기존의 랙과 피니언의 경우에 존재해 왔던 또 다른 문제, 즉 윤활제가 표면에 직접 노출됨에 따라 외부먼지나 이물질의 낙하 시 윤활제 점도에 의해 치면 등의 동력전달부에 들러붙어 적층되는 문제점도 해소할 수 있다. 왜냐하면, 본 실시예의 경우, 윤활제는 외부로 직접 노출되지 않고 핀(410)과 부싱(430) 사이에만 존재하게 되며, 부싱(430)은 자연스럽게 먼지막이 역할을 하면서 주기적으로 회전하기 때문이다.

다만, 본 실시예의 경우, 제1 실시예와 같이 윤활제를 압력 분사할 수는 없으나 핀(410)의 구름운동 시 핀(410)과 부싱(430) 사이로 윤활제가 자연스럽게 도포될 수 있어 윤활의 효과에 충분히 기여할 수 있게 된다. 참고로, 핀(410)의 일측에 결합된 캡(540)은 윤활제 충진 후 밀봉되는 부분이나 핀치차(400)의 일부 파손 또는 유지보수 시 피손 핀(410) 제거용 빼기 탭으로서의 역할도 겸할 수 있다.

특히, 본 실시예와 같은 구조는 제1 실시예의 구조에 적용될 수도 있는데, 본 실시예의 구조가 제1 실시예에 적용되면 원가 절감에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 먼지 흡착 및 적층의 최소화, 자체 중량의 경량화를 구현할 수 있을 것이다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 윤활제를 주기적으로 도포함에 따른 외부먼지의 흡착, 윤활제 발진 등의 문제 발생을 해소할 수 있으며, 특히 핀치차에 마련되는 다수의 핀으로 윤활제가 자체적으로 공급될 수 있어 종래와 달리 윤활제 도포 작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

도 3은 사이클로이드 곡선을 이용한 랙과 피니언의 부분 구조도이다.

도 4는 도 3의 언더컷에 대한 도면이다.

도 5는 도 4의 확대 구조도이다.

도 6은 도 3에서 예압을 가한 상태의 구성도이다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동력전달장치에 대한 사시도이다.

도 8은 도 7의 측면도이다.

도 9는 도 8의 요부 확대도이다.

도 10은 도 7에 도시된 핀치차의 분해 사시도이다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 동력전달장치에 대한 사시도이다.

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 동력전달장치에 대한 사시도이다.

도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 동력전달장치에 대한 사시도이다.

도 14는 도 13에 도시된 핀치차의 배면 사시도이다.

도 15는 도 13에 도시된 핀치차에서 핀 영역의 분해 사시도이다.

도 16은 도 15의 결합상태의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 핀치차 110 : 핀

111,112 : 원형판부 113,114 : 원형캡

115 : 체결부재 116 : 핀 지지 베어링

117 : 오일 씰 200 : 윤활제 공급 유닛

210 : 윤활제 주머니 220 : 윤활제 분사공

230 : 윤활제 공급부 240 : 볼

300 : 톱니치차 310a : 이뿌리

320 : 이뿌리 공간부

Claims

구름운동 가능한 다수의 핀을 구비하는 핀치차;

다수의 톱니를 구비하며, 상기 핀치차와 상대 이동 가능하게 맞물림 결합되는 톱니치차; 및

상기 핀치차에 마련되어 상기 다수의 핀으로 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 유닛을 포함하며,

상기 톱니치차의 톱니 치형은 사이클로이드 치형으로 형성되되 상기 톱니 치형의 이뿌리 부분에는 다각 형상의 이뿌리 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제1항에 있어서,

상기 이뿌리 공간부는 모서리가 둥글게 처리된 사각 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제1항에 있어서,

상기 이뿌리 공간부는, 상기 핀의 원주방향에 따른 도피 공간은 허용하되 반경방향은 상기 핀과 상기 이뿌리가 상호간 구속되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 핀치차는 피니언형 구동치차이고, 상기 톱니치차는 랙형 종동치차인 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제5항에 있어서,

상기 핀치차는,

상호간 나란하게 이격 배치되며, 그 사이에서 상기 다수의 핀이 원주방향을 따라 등간격으로 결합되는 제1 및 제2 원형판부;

상기 제1 및 제2 원형판부의 노출면에 각각 결합되는 제1 및 제2 원형캡; 및

상기 제1 및 제2 원형캡과 상기 제1 및 제2 원형판부를 체결시키는 다수의 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제6항에 있어서,

상기 핀치차는, 상기 제1 및 제2 원형판부에 각각 결합되어 상기 다수의 핀의 양단부를 구름운동 가능하게 지지하는 다수의 핀 지지 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제7항에 있어서,

상기 윤활제 공급 유닛은,

상기 핀의 내부에 마련되어 상기 윤활제가 저장되는 윤활제 주머니;

상기 윤활제 주머니와 연통되도록 상기 핀의 측벽에 형성되며, 상기 윤활제 주머니 내의 윤활제를 상기 핀의 외측으로 분사시키는 윤활제 분사공; 및

상기 제1 및 제2 원형캡 중 어느 한 원형캡의 내부에 마련되어 상기 핀의 윤활제 주머니 쪽으로 윤활제를 공급하는 윤활제 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제8항에 있어서,

상기 윤활제 공급부는 상기 어느 한 원형캡의 내면에 홈 형태로 가공되되 반경 방향 외측으로 갈수록 그 단면적이 점진적으로 줄어드는 방사형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제8항에 있어서,

상기 윤활제 분사공은 하나의 핀에서 상기 핀의 길이방향을 따라 서로 대칭되는 위치에 2개 마련되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제8항에 있어서,

상기 윤활제 공급 유닛은, 상기 윤활제 분사공보다 상대적으로 큰 사이즈를 가지며, 상기 핀의 양단부에 배치되어 상기 핀의 마찰 면적을 감소시키는 다수의 볼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제5항에 있어서,

상기 톱니치차는 곡선 형상을 가지며, 상기 핀치차는 상기 톱니치차에 부분적으로 내접 또는 외접되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제1항에 있어서,

상기 핀치차는 랙형 종동치차이고, 상기 톱니치차는 피니언형 구동치차인 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제13항에 있어서,

상기 핀치차는,

상기 다수의 핀이 등간격을 가지고 일자로 결합되는 치차본체; 및

상기 다수의 핀의 외측에 각각 결합되는 부싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제14항에 있어서,

상기 윤활제 공급 유닛은,

상기 핀의 내부에 마련되고 윤활제가 수용되는 윤활제 주머니; 및

상기 윤활제 주머니와 연통되도록 상기 핀의 외측에 형성되어 상기 윤활제 주머니로부터의 윤활제를 상기 핀과 상기 부싱 사이로 분사하는 적어도 하나의 윤활제 분사공을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제15항에 있어서,

상기 윤활제 공급 유닛은, 상기 윤활제 분사공이 형성된 영역에서 상기 핀의 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 함몰되게 형성되는 윤활제 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
제15항에 있어서,

상기 윤활제 공급 유닛은, 상기 윤활제 주머니의 일측 개구부에 착탈 가능하게 결합되는 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.