KR101007069B1 - Gear box having double planetary gear system - Google Patents

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KR101007069B1 KR1020080137123A KR20080137123A KR101007069B1 KR 101007069 B1 KR101007069 B1 KR 101007069B1 KR 1020080137123 A KR1020080137123 A KR 1020080137123A KR 20080137123 A KR20080137123 A KR 20080137123A KR 101007069 B1 KR101007069 B1 KR 101007069B1
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Abstract

본 발명은 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스에 관한 것이다. 본 발명에서는 하우징의 양단으로 입력축(103)과 출력축(125)이 각각 연장되고, 상기 입력축(103)과 연결되어 제1유성기어단의 기어들이 구비된다. 즉 제1태양기어(107), 제1유성기어(111), 제1링기어(113)가 구비되고, 상기 제1유성기어(111)는 제1캐리어(109)에 자전가능하게 설치된다. 상기 제1캐리어(109)와 제2유성기어단의 기어중 제2태양기어(117)가 구비되는 제2태양기어축(115)이 동력전달가능하게 연결된다. 상기 제2태양기어(117)에는 제2유성기어(121)가 맞물려 제2캐리어(119)에 설치된다. 상기 제2캐리어(119)에는 상기 출력축(125)이 동심으로 구비된다. 여기서 상기 제1유성기어단과 제2유성기어단을 구성하는 기어들은 모두 헬리컬기어가 사용되는데, 제1유성기어단에서 발생하는 추력 f1과 제2유성기어단에서 발생하는 추력 f2이 서로 마주보는 방향으로 작용되어 상쇄되도록 그 비틀림각이 설계된다. 이와 같은 본 발명에서는 기어동작특성이 평기어보다 좋은 헬리컬기어를 사용할 수 있어 유성기어시스템을 이용한 기어박스의 동작특성을 더 좋게 만들 수 있다.The present invention relates to a gearbox having a two-speed planetary gear system. In the present invention, the input shaft 103 and the output shaft 125 are extended to both ends of the housing, respectively, connected to the input shaft 103 is provided with gears of the first planetary gear stage. That is, the first sun gear 107, the first planetary gear 111, and the first ring gear 113 are provided, and the first planetary gear 111 is rotatably installed on the first carrier 109. The first sun gear 109 and the second sun gear shaft 115 including the second sun gear 117 of the gears of the second planetary gear stage are connected to the power transmission. The second planetary gear 121 meshes with the second sun gear 117 and is installed on the second carrier 119. The output shaft 125 is provided concentrically on the second carrier 119. Here, the helical gears are used as the gears of the first planetary gear stage and the second planetary gear stage, and the thrust f1 generated from the first planetary gear stage and the thrust f2 generated from the second planetary gear stage face each other. The torsion angle is designed so that it acts and cancels out. In the present invention, a helical gear having better gear operating characteristics than a spur gear can be used to make the operating characteristics of the gearbox using the planetary gear system better.

유성기어시스템, 기어박스, 헬리컬기어 Planetary gear system, gearbox, helical gear

Description

2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스{Gear box having double planetary gear system}Gear box having double planetary gear system

본 발명은 기어박스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유성기어시스템을 구성하는 태양기어, 유성기어 및 링기어를 헬리컬기어를 사용하여 구성한 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스에 관한 것이다.The present invention relates to a gearbox, and more particularly, to a gearbox having a two-speed planetary gear system in which a sun gear, a planetary gear and a ring gear constituting a planetary gear system are constructed using helical gears.

유성기어시스템을 사용한 기어박스는 태양기어, 유성기어 및 링기어를 사용하여 입력을 변속하여 출력시키는 것이다. 도 1에는 일반적인 2단 유성기어시스템을 사용한 기어박스가 도시되어 있다.The gearbox using the planetary gear system shifts the output by using sun gear, planetary gear and ring gear. Figure 1 shows a gearbox using a typical two-speed planetary gear system.

기어박스의 골격과 외관을 하우징(1)이 형성한다. 상기 하우징(1)의 일측으로 돌출되게 입력축(3)이 구비된다. 상기 입력축(3)은 기어박스의 외부에 있는 구동원으로부터 동력을 전달받는 부분이다.The housing 1 forms the skeleton and the appearance of the gearbox. An input shaft 3 is provided to protrude to one side of the housing 1. The input shaft 3 is a portion that receives power from a drive source outside the gearbox.

상기 입력축(3)과 동심으로 연결되어 제1태양기어축(5)이 상기 하우징(1)의 내부에 설치된다. 상기 제1태양기어축(5)의 일단 외주면에는 제1태양기어(7)가 형성되어 있다.The first sun gear shaft 5 is installed inside the housing 1 by being connected concentrically with the input shaft 3. The first sun gear 7 is formed on one outer circumferential surface of the first sun gear shaft 5.

상기 하우징(1)의 내부에는 제1캐리어(9)가 설치되고, 상기 제1캐리어(9)에는 다수개의 제1유성기어(11)가 자전가능하게 설치된다. 상기 제1유성기어(11)는 그 회전중심인 제1유성기어축(11')이 상기 제1캐리어(9)에 압입되어 설치됨에 의해 상기 제1캐리어(9)에 설치된다. 상기 제1유성기어(11)는 상기 제1태양기어(7)와 각각 치합되어 있어 제1태양기어(7)에 의해 회전된다.A first carrier 9 is installed inside the housing 1, and a plurality of first planetary gears 11 are rotatably installed on the first carrier 9. The first planetary gear 11 is installed on the first carrier 9 by a first planetary gear shaft 11 ′, which is a rotational center thereof, is pressed into the first carrier 9. The first planetary gears 11 are engaged with the first sun gears 7, respectively, and are rotated by the first sun gears 7.

상기 하우징(1)의 내부에는 또한 제1링기어(13)가 설치된다. 상기 제1링기어(13)는 그 내주면을 따라 기어부가 형성되어 상기 제1유성기어(11)들이 그 기어부에 내접되어 치합된다. 상기 제1링기어(13)는 상기 하우징(1)에 고정되어 설치된다. 이와 같이 상기 제1링기어(13)가 상기 하우징(1)에 고정되어 설치됨에 의해 상기 제1유성기어(11)가 제1태양기어(7)를 중심으로 공전하게 된다.The first ring gear 13 is also provided inside the housing 1. The first ring gear 13 has a gear portion formed along its inner circumferential surface such that the first planetary gears 11 are internally engaged with the gear portion. The first ring gear 13 is fixed to the housing 1 and installed. As the first ring gear 13 is fixedly installed in the housing 1, the first planetary gear 11 revolves around the first sun gear 7.

상기 제1캐리어(9)에는 그 회전중심에 원통형상의 연결부(9')가 돌출되어 형성되고, 상기 연결부(9')에는 제2태양기어축(15)이 연결된다. 상기 제2태양기어축(15)은 상기 제1캐리어(9)의 회전중심과 동심으로 상기 하우징(1)의 내부에 설치된다. 상기 제2태양기어축(15)의 일단부 외주면에는 제2태양기어(17)가 구비된다.The first carrier 9 has a cylindrical connecting portion 9 'protruded from the center of rotation thereof, and the second sun gear shaft 15 is connected to the connecting portion 9'. The second sun gear shaft 15 is installed inside the housing 1 concentrically with the rotation center of the first carrier 9. A second sun gear 17 is provided on an outer circumferential surface of one end of the second sun gear shaft 15.

여기서 상기 연결부(9')와 제2태양기어축(15)의 서로 결합되는 부분에는 스플라인이 형성되어 결합되고, 부하가 작용할 때, 상기 제2태양기어축(15)이 그 길이방향에 직교한 원심방향으로의 유동이 어느 정도 가능하도록 한다. 즉, 상기 제1캐리어(9)와 제2태양기어축(15)을 하우징(1) 등의 고정부에 구속하지 않고 설치한다. 이와 같은 구성은 축 어긋남을 보상하여 기어의 수명 및 강도를 보장한다.Here, a spline is formed to be coupled to each other of the connecting portion 9 'and the second sun gear shaft 15, and when the load is applied, the second sun gear shaft 15 is perpendicular to its longitudinal direction. Allow some degree of flow in the centrifugal direction. That is, the first carrier 9 and the second sun gear shaft 15 are provided without being restrained on the fixing part of the housing 1 or the like. This configuration compensates for shaft displacement and ensures the life and strength of the gear.

상기 하우징(1)의 내부에는 제2캐리어(19)가 설치되고, 상기 제2캐리어(19)에는 다수개의 제2유성기어(21)가 자전가능하게 설치된다. 상기 제2유성기어(21)는 그 회전중심인 제2유성기어축(21')이 상기 제2캐리어(19)에 압입되어 설치됨에 의해 제2캐리어(19)에 설치된다. 상기 제2유성기어(21)는 상기 제2태양기어(17)와 각각 치합되어 있어 제2태양기어(17)에 의해 회전된다.A second carrier 19 is installed inside the housing 1, and a plurality of second planetary gears 21 are rotatably installed on the second carrier 19. The second planetary gear 21 is installed on the second carrier 19 by the second planetary gear shaft 21 ′, which is the center of rotation thereof, is pressed into the second carrier 19. The second planetary gear 21 is meshed with the second sun gear 17 so as to be rotated by the second sun gear 17.

상기 하우징(1)의 내부에는 또한 제2링기어(23)가 설치된다. 상기 제2링기어(23)는 그 내주면을 따라 기어부가 형성되어 상기 제2유성기어(21)들이 그 기어부에 내접되어 치합된다. 상기 제2링기어(23)는 상기 하우징(1)에 고정되어 설치된다. 이와 같이 상기 제2링기어(23)가 상기 하우징(1)에 고정되어 설치됨에 의해 상기 제2유성기어(21)가 제2태양기어(17)를 중심으로 공전하게 된다.The second ring gear 23 is also installed inside the housing 1. The second ring gear 23 has a gear portion formed along its inner circumferential surface such that the second planetary gears 21 are internally engaged with the gear portion. The second ring gear 23 is fixedly installed in the housing 1. As such, the second ring gear 23 is fixed to the housing 1 so that the second planetary gear 21 revolves around the second sun gear 17.

상기 제2캐리어(19)에는 출력축(25)이 구비되는데, 상기 출력축(25)은 상기 하우징(1)의 외부로 돌출되어 있다.The second carrier 19 is provided with an output shaft 25, the output shaft 25 protrudes out of the housing 1.

이와 같은 구성을 가지는 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스에서는 상기 입력축(3)으로 들어온 동력이 상기 제1태양기어(7), 제1유성기어(11), 제1링기어(13)를 거치면서 1차로 감속이 되고, 제2태양기어(17), 제2유성기어(21) 및 제2링기어(23)를 거치면서 2차로 감속이 되어 출력축(25)으로 전달된다.In a gear box having a two-stage planetary gear system having such a configuration, the power input to the input shaft 3 is connected to the first sun gear 7, the first planet gear 11, and the first ring gear 13. While decelerating, the vehicle decelerates to the first and the second sun gear 17, the second planetary gear 21, and the second ring gear 23 are decelerated into the second and transmitted to the output shaft 25.

하지만, 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the prior art has the following problems.

종래 기술에서 상기 제1태양기어(7), 제1유성기어(11), 제1링기어(13), 제2태양기어(17), 제2유성기어(21) 및 제2링기어(23)는 모두 평기어(spur gear)를 사용한다. 이는, 상기 제1캐리어(9)와 제2태양기어축(15)이 결합된 상태로 원심방향 으로의 유동이 일어나는 것은 상관이 없으나, 축방향으로 이동하게 되면 기어들 사이의 치접촉 면적이 저하되어 원하는 동력전달이 제대로 되지 않는 등의 문제가 발생하기 때문이다.In the prior art, the first sun gear 7, the first planetary gear 11, the first ring gear 13, the second sun gear 17, the second planetary gear 21 and the second ring gear 23 are known. ) All use spur gears. It is irrelevant that the flow in the centrifugal direction occurs in a state where the first carrier 9 and the second sun gear shaft 15 are coupled to each other. This is because a problem occurs such that the desired power transmission is not properly performed.

따라서, 상기 제1태양기어(7), 제1유성기어(11), 제1링기어(13), 제2태양기어(17), 제2유성기어(21) 및 제2링기어(23)는 모두 평기어를 사용하고, 상대적으로 치물림 등 여러가지 기어특성이 좋은 헬리컬기어를 사용하지 않는다. 이는 헬리컬기어의 경우 추력이 발생하여 상기 제2태양기어축(15)과 제1캐리어(9)를 길이방향으로 이동시킬 수 있기 때문이다.Accordingly, the first sun gear 7, the first planetary gear 11, the first ring gear 13, the second sun gear 17, the second planetary gear 21, and the second ring gear 23 are described. All use spur gears and do not use helical gears with good gear characteristics such as relatively geared. This is because, in the case of the helical gear, thrust is generated to move the second sun gear shaft 15 and the first carrier 9 in the longitudinal direction.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스에서 태양기어, 유성기어 및 링기어를 헬리컬기어를 사용하여 동작특성을 높이면서도 추력발생을 없애는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, while using a helical gear to increase the operating characteristics of the sun gear, the planetary gear and the ring gear in the gear box having a two-stage planetary gear system. It is to eliminate thrust generation.

본 발명의 다른 목적은 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스에서 태양기어, 유성기어 및 링기어를 헬리컬기어를 사용하여 동작특성을 높이면서도 헬리컬기어의 제작 및 조립오차에 기인한 제2태양기어축의 길이방향을 규제하는 것이다.Another object of the present invention is to increase the operating characteristics using the helical gears of the sun gear, the planetary gear and the ring gear in the gear box having a two-speed planetary gear system, the second sun gear due to the manufacturing and assembly error of the helical gear To regulate the longitudinal direction of the shaft.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내외부로 입력축과 출력축이 연장되어 설치되는 하우징과, 상기 입력축과 연결되어 동력을 전달받아 회전되면서 감속하도록 상기 입력축과 동심으로 회전되는 제1태양기어축에 구비되는 제1태양기어와, 상기 제1태양기어와 맞물려 구동되는 제1유성기어와, 상기 제1유성기어가 자전되게 설치되는 제1캐리어와, 상기 하우징에 고정되고 상기 제1유성기어와 맞물리는 제1링기어를 포함하여 구성되는 제1유성기어단과, 상기 제1캐리어와 동심으로 회전되는 제2태양기어축에 구비되는 제2태양기어와, 상기 제2태양기어와 맞물려 구동되는 제2유성기어와, 상기 제2유성기어가 자전되게 설치되고 상기 출력축과 동심인 제2캐리어와, 상기 하우징에 고정되고 상 기 제2유성기어와 맞물리는 제2링기어를 포함하여 구성되는 제2유성기어단을 포함하여 구성되고, 상기 제1,2태양기어, 제1,2유성기어 및 제1,2링기어는 헬리컬기어로서 제1유성기어단에서 발생하는 추력과 제2유성기어단에서 발생하는 추력이 서로 마주보는 방향으로 작용하여 상쇄되도록 헬리컬기어의 비틀림각이 설계된다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is connected to the input shaft and the output shaft extending in and out of the housing, and connected to the input shaft concentric with the input shaft to decelerate while being rotated by receiving power A first sun gear provided on the first sun gear shaft to be rotated, a first planetary gear driven in engagement with the first sun gear, a first carrier on which the first planetary gear is rotated, and fixed to the housing And a first planetary gear stage including a first ring gear engaged with the first planetary gear, a second sun gear provided in a second sun gear shaft which is concentrically rotated with the first carrier, and the second A second planetary gear which is driven in engagement with the sun gear, a second carrier which is installed to rotate and is concentric with the output shaft, and is fixed to the housing and fitted with the second planetary gear Lee includes a second planetary gear stage including a second ring gear, wherein the first, second sun gear, the first and second planetary gear and the first and second ring gear are the first planetary helical gear. The torsion angle of the helical gear is designed so that the thrust generated from the gear stage and the thrust generated from the second planetary gear stage act in opposite directions.

상기 제1캐리어와 제2태양기어축은 하우징에 구속되지 않은 상태로 유동가능하게 설치된다.The first carrier and the second sun gear shaft are installed to be movable without being constrained to the housing.

상기 제2태양기어축은 상기 제1캐리어에 형성된 연결부에 압입된다.The second sun gear shaft is pressed into the connecting portion formed in the first carrier.

상기 제1캐리어는 그 양단이 상기 하우징에 서로 다른 방향의 추력을 지지할 수 있는 제1 및 제2테이퍼롤러베어링에 의해 지지되어 회전가능하게 설치된다.The first carrier is rotatably installed and supported by first and second tapered roller bearings whose ends are capable of supporting thrust in different directions in the housing.

상기 제2태양기어축의 외주면에는 스토퍼가 설치되어 상기 제1캐리어의 연결부를 지지한다.A stopper is installed on an outer circumferential surface of the second sun gear shaft to support the connection portion of the first carrier.

상기 제2태양기어축은 상기 제1캐리어에 형성된 연결부에 동력전달가능하게 헐겁게 스플라인결합된다.The second sun gear shaft is loosely splined to the connection portion formed in the first carrier so as to be able to transmit power.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.The following effects can be expected in a gearbox having a two-speed planetary gear system according to the present invention having such a configuration.

먼저, 본 발명에서는 제1단의 태양기어, 유성기어 및 링기어와 제2단의 태양기어, 유성기어 및 링기어를 서로 마주보는 방향으로 추력을 발생시키도록 비틀림각이 형성된 헬리컬기어를 사용하여 동작특성을 좋게 하면서도 헬리컬기어의 특성 상 발생하는 추력을 상쇄시켰으므로, 제1캐리어와 제2태양기어축이 일체로 된 상태에서 길이방향 이동은 없이 원심방향 이동이 어느 정도 가능하게 되어 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스의 품질 및 내구성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.First, in the present invention, a helical gear having a twist angle is formed to generate thrust in a direction in which the sun gear, the planetary gear and the ring gear of the first stage and the sun gear, the planetary gear and the ring gear of the second stage face each other. Since the thrust generated due to the characteristics of the helical gear is canceled while improving the operating characteristics, two-stage planetary movement is possible because the first carrier and the second sun gear shaft are integrated without any longitudinal movement. There is an effect that can maximize the quality and durability of the gearbox with a gear system.

한편, 본 발명에서는 또한 헬리컬기어의 가공 및 조립시에 발생할 수 있는 오차에 대비하여 제1캐리어를 테이퍼롤러를 사용하여 지지하고 제2태양기어축은 제1캐리어를 통해 테이퍼롤러에 지지하며, 제1캐리어와 제2태양기어축을 약간의 상대적 원심방향 이동이 가능하도록 하였으므로, 보다 동작특성이 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스를 제공할 수 있게 된다.Meanwhile, in the present invention, the first carrier is supported by the tapered roller and the second sun gear shaft is supported by the tapered roller through the first carrier in preparation for an error that may occur during machining and assembly of the helical gear. Since the carrier and the second sun gear shaft are allowed to move in relative relative centrifugal directions, it is possible to provide a gearbox having a two-stage planetary gear system with more operating characteristics.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a gearbox having a two-speed planetary gear system according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2에는 본 발명에 의한 2단 유성기어시스템의 요부 구성이 단면도로 도시되어 있다. 이에 따르면, 기어박스의 골격과 외관을 하우징(도시되지 않음)이 형성한다. 상기 하우징의 일측으로 돌출되게 입력축(103)이 구비된다. 상기 입력축(103)은 기어박스의 외부에 있는 구동원으로부터 동력을 전달받는 부분이다.2 is a cross-sectional view showing the main components of the two-stage planetary gear system according to the present invention. According to this, the housing (not shown) forms the skeleton and the appearance of the gearbox. An input shaft 103 is provided to protrude toward one side of the housing. The input shaft 103 is a portion that receives power from a drive source outside the gearbox.

상기 입력축(103)과 동심으로 연결되어 제1태양기어축(105)이 상기 하우징의 내부에 설치된다. 상기 제1태양기어축(105)의 일단 외주면에는 제1태양기어(107)가 형성되어 있다. 상기 제1태양기어(107)는 그 기어치가 회전축과 나란하지 않고 소정의 각도, 즉 비틀림각(Helix angle) α를 가진 헬리컬기어이다. 여기서 상기 비 틀림각 α에 의해 상기 제1태양기어(107)의 기어치(t1)가 연장되는 방향은 상기 제1태양기어축(105)의 연장방향에 대해 경사지게 된다.The first sun gear shaft 105 is installed inside the housing so as to be concentrically connected to the input shaft 103. A first sun gear 107 is formed on one outer circumferential surface of the first sun gear shaft 105. The first sun gear 107 is a helical gear whose gear teeth are not parallel to the axis of rotation and have a predetermined angle, that is, a Helix angle α. In this case, the direction in which the gear value t1 of the first sun gear 107 extends by the non-incorrect angle α is inclined with respect to the extension direction of the first sun gear shaft 105.

상기 하우징의 내부에는 제1캐리어(109)가 설치되고, 상기 제1캐리어(109)에는 다수개의 제1유성기어(111)가 자전가능하게 설치된다. 상기 제1유성기어(111)는 그 회전중심인 제1유성기어축(111')이 상기 제1캐리어(109)에 압입되어 설치됨에 의해 상기 제1캐리어(109)에 설치된다. 상기 제1유성기어(111)는 상기 제1태양기어(107)와 각각 치합되어 있어 제1태양기어(107)에 의해 회전된다. 따라서, 상기 제1유성기어(111) 역시 헬리컬기어이다.A first carrier 109 is installed in the housing, and a plurality of first planetary gears 111 are rotatably installed in the first carrier 109. The first planetary gear 111 is installed in the first carrier 109 by being installed by pressing the first planetary gear shaft 111 ′, which is the rotational center thereof, into the first carrier 109. The first planetary gear 111 is engaged with the first sun gear 107, respectively, and is rotated by the first sun gear 107. Therefore, the first planetary gear 111 is also a helical gear.

상기 하우징의 내부에는 또한 제1링기어(113)가 설치된다. 상기 제1링기어(113)는 그 내주면을 따라 기어부가 형성되어 상기 제1유성기어(111)들이 그 기어부에 내접되어 치합된다. 상기 제1링기어(113) 역시 헬리컬기어이다. 상기 제1링기어(113)는 상기 하우징에 고정되어 설치된다. 이와 같이 상기 제1링기어(113)가 상기 하우징에 고정되어 설치됨에 의해 상기 제1유성기어(111)가 제1태양기어(107)를 중심으로 공전하게 된다.The first ring gear 113 is also installed inside the housing. The first ring gear 113 has a gear portion formed along its inner circumferential surface such that the first planetary gears 111 are internally engaged with the gear portion. The first ring gear 113 is also a helical gear. The first ring gear 113 is fixedly installed in the housing. As the first ring gear 113 is fixedly installed in the housing as described above, the first planetary gear 111 revolves around the first sun gear 107.

상기 제1캐리어(109)에는 그 회전중심에 원통형상의 연결부(109')가 돌출되어 형성되고, 상기 연결부(109')에는 제2태양기어축(115)이 연결된다. 상기 제2태양기어축(115)은 상기 제1캐리어(109)의 회전중심과 동심으로 상기 하우징의 내부에 설치된다. 상기 제2태양기어축(115)의 일단부 외주면에는 제2태양기어(117)가 구비된다. 상기 제2태양기어(117) 역시 헬리컬기어이다. 상기 제2태양기어(117)의 비틀림각(β)에 의해 상기 제2태양기어(117)의 기어치(t2)의 연장방향은 상기 제2 태양기어축(115)의 연장방향에 대해 경사지게 된다.A cylindrical connecting portion 109 ′ protrudes from the first carrier 109 at the center of rotation thereof, and a second sun gear shaft 115 is connected to the connecting portion 109 ′. The second sun gear shaft 115 is installed inside the housing concentrically with the rotation center of the first carrier 109. A second sun gear 117 is provided on an outer circumferential surface of one end of the second sun gear shaft 115. The second sun gear 117 is also a helical gear. The extending direction of the gear tooth t2 of the second sun gear 117 is inclined with respect to the extending direction of the second sun gear shaft 115 by the torsion angle β of the second sun gear 117. .

그리고, 상기 제1태양기어(107)의 기어치(t1)와 제2태양기어(117)의 기어치(t2)의 비틀림각은 각각 서로 마주보는 방향으로 추력(f1,f2)을 발생시킬 수 있도록 되어야 한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 기어사이의 전달력(F1,F2)에 의해 발생하는 추력(f1,f2)이 서로 마주보는 방향으로 형성되어 상쇄되도록 비틀림각이 설계되는 것이다. 여기서 f1은 제1태양기어(107), 제1유성기어(111) 및 제1링기어(113)들에서 발생하는 추력으로 편의상 제1유성기어단의 추력이라고 정의한다. 그리고, f2는 제2태양기어(117), 제2유성기어(121) 및 제2링기어(123)들에서 발생하는 추력으로 편의상 제2유성기어단의 추력이라고 정의한다.The torsion angles of the gear teeth t1 of the first sun gear 107 and the gear teeth t2 of the second sun gear 117 may generate thrusts f1 and f2 in directions facing each other, respectively. Should be. That is, as shown in Figure 3, the torsion angle is designed so that the thrust (f1, f2) generated by the transmission force (F1, F2) between the gears are formed in a direction facing each other to cancel. Here, f1 is thrust generated from the first sun gear 107, the first planetary gear 111, and the first ring gear 113, and is defined as thrust of the first planetary gear stage for convenience. In addition, f2 is thrust generated from the second sun gear 117, the second planetary gear 121, and the second ring gear 123, and is defined as thrust of the second planetary gear stage for convenience.

여기서 상기 연결부(109')와 제2태양기어축(115)의 서로 결합되는 부분에는 스플라인이 형성되어 결합되고, 부하가 작용할 때, 상기 제2태양기어축(115)이 그 길이방향에 직교한 원심방향으로의 유동이 어느 정도 가능하도록 한다. 즉, 상기 제1캐리어(109)와 제2태양기어축(115)을 하우징 등의 고정부에 구속하지 않고 설치한다. 이와 같은 구성은 축 어긋남을 보상하여 기어의 수명 및 강도를 보장한다. 그리고, 본 실시예에서는 상기 연결부(109')에 상기 제2태양기어축(115)이 열박음되는 등 타이트하게 결합될 수 있다. Here, the spline is formed to be coupled to each other of the connecting portion 109 'and the second sun gear shaft 115, and when the load is applied, the second sun gear shaft 115 is perpendicular to the longitudinal direction. Allow some degree of flow in the centrifugal direction. That is, the first carrier 109 and the second sun gear shaft 115 are provided without being restrained in a fixing part such as a housing. This configuration compensates for shaft displacement and ensures the life and strength of the gear. In addition, in the present embodiment, the second sun gear shaft 115 may be tightly coupled to the connecting portion 109 ′.

상기 하우징의 내부에는 제2캐리어(119)가 설치되고, 상기 제2캐리어(119)에는 다수개의 제2유성기어(121)가 자전가능하게 설치된다. 상기 제2유성기어(121)는 그 회전중심인 제2유성기어축(121')이 상기 제2캐리어(119)에 압입되어 설치됨에 의해 제2캐리어(119)에 설치된다. 상기 제2유성기어(121)는 상기 제2태양기어(117) 와 각각 치합되어 있어 제2태양기어(117)에 의해 회전된다.A second carrier 119 is installed in the housing, and a plurality of second planetary gears 121 are rotatably installed in the second carrier 119. The second planetary gear 121 is installed on the second carrier 119 by the second planetary gear shaft 121 ′, which is the center of rotation thereof, is pressed into the second carrier 119. The second planetary gear 121 is engaged with the second sun gear 117, respectively, and is rotated by the second sun gear 117.

상기 하우징의 내부에는 또한 제2링기어(123)가 설치된다. 상기 제2링기어(123)는 그 내주면을 따라 기어부가 형성되어 상기 제2유성기어(121)들이 그 기어부에 내접되어 치합된다. 상기 제2링기어(23)는 상기 하우징에 고정되어 설치된다. 이와 같이 상기 제2링기어(123)가 상기 하우징에 고정되어 설치됨에 의해 상기 제2유성기어(121)가 제2태양기어(117)를 중심으로 공전하게 된다.The second ring gear 123 is also installed inside the housing. The second ring gear 123 has a gear portion formed along an inner circumferential surface thereof so that the second planetary gears 121 are internally engaged with the gear portion. The second ring gear 23 is fixed to the housing and installed. As such, the second ring gear 123 is fixed to the housing so that the second planetary gear 121 revolves around the second sun gear 117.

상기 제2캐리어(119)에는 출력축(125)이 구비되는데, 상기 출력축(125)은 상기 하우징의 외부로 돌출되어 있다.The second carrier 119 is provided with an output shaft 125, the output shaft 125 protrudes out of the housing.

다음으로 도 4를 참고하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 도 2에 도시된 실시예와 동일한 부분에 동일한 도면부호를 부여하고 다른 부분만을 설명한다.Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. In the present embodiment, the same reference numerals are given to the same parts as the embodiment shown in FIG. 2 for convenience of description, and only different parts will be described.

본 실시예에서는 상기 제1캐리어(109)를 하우징에 제1 및 제2 테이퍼롤러베어링(110)을 사용하여 회전가능하게 지지시킨다. 상기 제1 및 제2 테이퍼롤러베어링(110,110')은 상기 제1캐리어(109)에 작용하는 추력을 지지하면서 제1캐리어(109)가 회전되도록 하는 것이다. 상기 제1 및 제2 테이퍼롤러베어링(110,110')은 그 내부의 베어링의 방향이 서로 반대로 되어 추력을 지지할 수 있도록 한다.In this embodiment, the first carrier 109 is rotatably supported in the housing using the first and second tapered roller bearings 110. The first and second tapered roller bearings 110 and 110 ′ allow the first carrier 109 to rotate while supporting thrust acting on the first carrier 109. The first and second tapered roller bearings 110 and 110 ′ are configured such that bearings therein are opposite to each other to support thrust.

즉, 제1테이퍼롤러베어링(110)은 상기 제1유성기어단에서 발생하는 추력을 지지할 수 있는 능력을 가지고, 제2테이퍼롤러베어링(110')은 상기 제2유성기어단에서 발생하는 추력을 지지할 수 있는 능력을 가진다.That is, the first tapered roller bearing 110 has the ability to support the thrust generated in the first planetary gear stage, the second tapered roller bearing 110 'is the thrust generated in the second planetary gear stage. Have the ability to support.

그리고, 상기 제2태양기어축(115)에는 상기 제1캐리어(109)에 지지되는 스토퍼(115')가 구비된다. 상기 스토퍼(115')는 상기 제2태양기어축(115)이 그 길이방향으로 작용하는 힘에 의해 상기 제1캐리어(109)쪽으로 이동되지 않도록 하는 역할을 한다.The second sun gear shaft 115 is provided with a stopper 115 ′ supported by the first carrier 109. The stopper 115 ′ prevents the second sun gear shaft 115 from moving toward the first carrier 109 by a force acting in the longitudinal direction thereof.

본 실시예에서는 상기 제2태양기어축(115)의 외면과 제1캐리어(109)의 연결부(109') 내면 사이에는 소정의 틈새가 있도록 되어야 한다. 이는 상기 제1캐리어(109)가 상기 제1 및 2 테이퍼롤러베어링(110,110')에 의해 회전가능하게 구속되어 있기 때문이다. 즉, 상기 제2태양기어축(115)이 상기 연결부(109')에 압입되어 있으면 제2태양기어축(115)이 원심방향으로 유동할 수 없기 때문이다. 여기서 상기 제2태양기어축(115)과 연결부(109')의 결합은 스플라인을 사용하여 이루어질 수 있는데, 스플라인사이에 약간의 틈새가 있어 동력은 전달되면서도 상호간의 유동이 가능하게 되는 것이 좋다. In this embodiment, a predetermined gap must exist between the outer surface of the second sun gear shaft 115 and the inner surface of the connecting portion 109 ′ of the first carrier 109. This is because the first carrier 109 is rotatably constrained by the first and second tapered roller bearings 110 and 110 '. That is, when the second sun gear shaft 115 is pressed into the connecting portion 109 ', the second sun gear shaft 115 cannot flow in the centrifugal direction. Wherein the coupling of the second sun gear shaft 115 and the connecting portion 109 'can be made using a spline, there is a slight gap between the splines, it is good to be able to flow between each other while transmitting power.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스의 작용을 상세하게 설명한다.Hereinafter will be described in detail the operation of the gearbox having a two-speed planetary gear system according to the present invention having the configuration as described above.

외부 구동원에서 상기 입력축(103)으로 동력이 전달되면, 상기 제1태양기어축(105)이 입력축(103)과 함께 회전한다. 상기 제1태양기어축(105)의 회전에 의해 상기 제1태양기어(107)가 회전하면서 이에 치합되어 있는 제1유성기어(111)들이 자전된다. 상기 제1유성기어(111)들은 상기 제1유성기어축(111')을 중심으로 자전하는데, 상기 제1링기어(113)가 하우징에 고정되어 있으므로, 상기 제1유성기어(111)들은 상기 제1태양기어(107)를 중심으로 공전을 하게 된다.When power is transmitted from the external drive source to the input shaft 103, the first sun gear shaft 105 rotates together with the input shaft 103. As the first sun gear 107 rotates by the rotation of the first sun gear shaft 105, the first planetary gears 111 engaged with the first sun gear 107 rotate. The first planetary gears 111 rotate about the first planetary gear shaft 111 ′, and since the first ring gear 113 is fixed to the housing, the first planetary gears 111 are Orbiting around the first sun gear 107.

상기 제1유성기어(111)의 공전은 상기 제1캐리어(109)의 회전을 만들어낸다. 이는 상기 제1유성기어축(111')이 상기 제1캐리어(109)에 고정되어 있어 제1유성기어(111)의 공전이 제1캐리어(109)를 회전되게 하기 때문이다.Revolution of the first planetary gear 111 produces a rotation of the first carrier (109). This is because the first planetary gear shaft 111 'is fixed to the first carrier 109 so that the revolving of the first planetary gear 111 causes the first carrier 109 to rotate.

상기 제1캐리어(109)가 회전하면, 상기 제1캐리어(109)의 연결부(109')에 연결되어 있는 제2태양기어축(115)이 함께 회전한다. 상기 제2태양기어축(115)의 회전은 상기 제2태양기어(117)의 회전을 만들어낸다.When the first carrier 109 rotates, the second sun gear shaft 115 connected to the connecting portion 109 ′ of the first carrier 109 rotates together. Rotation of the second sun gear shaft 115 results in rotation of the second sun gear 117.

상기 제2태양기어(117)의 회전은 상기 제2유성기어(121)들의 자전을 만들어낸다. 상기 제2유성기어(121)는 그 제2유성기어축(121')을 중심으로 자전하고, 상기 제2링기어(123)가 또한 하우징에 고정되어 있으므로 상기 제2태양기어(117)를 중심으로 공전하게 된다.Rotation of the second sun gear 117 generates the rotation of the second planetary gear 121. The second planetary gear 121 rotates about its second planetary gear shaft 121 ', and since the second ring gear 123 is also fixed to the housing, the second planetary gear 117 is centered. Will be orbited.

따라서, 상기 제2유성기어축(121')이 고정되어 있는 제2캐리어(119)가 회전하여 상기 출력축(125)으로 동력이 전달된다. 이와 같이 상기 제1태양기어(107), 제1유성기어(111) 그리고 제2태양기어(117), 제2유성기어(121)를 통해 동력이 전달되면서 감속이 이루어진다.Therefore, the second carrier 119 on which the second planetary gear shaft 121 'is fixed rotates to transmit power to the output shaft 125. As described above, deceleration is performed while power is transmitted through the first sun gear 107, the first planetary gear 111, the second sun gear 117, and the second planetary gear 121.

한편, 상기 제2태양기어축(115)과 제1캐리어는 서로 연결되어 있기는 하지만 하우징 등의 고정부에 고정되어 있지 않은 상태이므로상기 제2태양기어축(115)의 원심방향으로의 이동이 어느 정도 자유로워 축어긋남이 보상될 수 있다.On the other hand, since the second sun gear shaft 115 and the first carrier are connected to each other but not fixed to a fixed part such as a housing, movement of the second sun gear shaft 115 in the centrifugal direction is prevented. Freedom to some extent, displacement can be compensated for.

그리고, 상기 태양기어(107,117), 유성기어(111,121) 및 링기어(113,123)는 모두 헬리컬기어이지만 이들의 비틀림각에 의해 발생하는 제1 및 제2 유성기어단의 추력(f1,f2)이 서로 마주보는 방향으로 발생하여 상쇄되므로, 제2태양기어축(115) 이 그 길이방향으로 이동하는 것이 방지된다. 따라서, 평기어에 비해 상대적으로 인접하는 기어치로 물림이 이동될 때 점진적이고 부드럽게 이루어지는 헬리컬기어의 특성상 고속 고하중의 동력전달에 유리하고, 물림률이 좋고, 기어치의 폭에 비해 접촉면적도 증가하므로 보다 안정적인 성능을 발휘할 수 있다.The sun gears 107 and 117, the planetary gears 111 and 121, and the ring gears 113 and 123 are all helical gears, but the thrusts f1 and f2 of the first and second planetary gear stages generated by their twist angles are mutually different. Since it is generated and canceled in the opposite direction, the second sun gear shaft 115 is prevented from moving in the longitudinal direction. Therefore, the helical gear is gradually and smoothly when the bite is moved to a relatively adjacent gear tooth compared to the spur gear, which is advantageous for high speed and high load power transmission, and the bite rate is good and the contact area is increased compared to the width of the gear tooth. More stable performance can be achieved.

참고로, 도 2에 도시된 실시예에서는 상기 제1캐리어(109)와 제2태양기어축(115)은 고정부에 고정되어 있지 않으므로 제1캐리어(109)의 연결부(109')에 제2태양기어축(115)이 압입되어 있어도 상관없다.For reference, in the embodiment illustrated in FIG. 2, since the first carrier 109 and the second sun gear shaft 115 are not fixed to the fixing part, the first carrier 109 and the second sun gear shaft 115 are not fixed to the fixing part. The sun gear shaft 115 may be press-fitted.

하지만, 도 4에 도시된 실시예에서는 제1캐리어(109)가 제1 및 제2 테이퍼롤러베어링(110,110')에 회전가능하게 고정되어 있으므로, 상기 제2태양기어축(115)이 상기 제1캐리어(109)의 연결부(109')에 압입되지 않고 동력전달이 가능하게 헐겁게 결합되어 있어야 한다. 이는 상기 제2태양기어축(115)이 원심방향 이동이 가능하도록 하여 부하운전시에 축변형에 의한 작용으로 발생하는 축어긋남을 보상하도록 하기 위함이다. However, in the embodiment illustrated in FIG. 4, since the first carrier 109 is rotatably fixed to the first and second tapered roller bearings 110 and 110 ′, the second sun gear shaft 115 is connected to the first carrier 109. The coupling 109 ′ of the carrier 109 should be loosely coupled to allow power transmission without being press-fitted. This is to allow the second sun gear shaft 115 to move in the centrifugal direction to compensate for the displacement caused by the deformation of the shaft during load operation.

이와 같은 상태에서 발생하는 추력 f1,f2는 서로 상쇄되기도 하지만, 헬리컬기어의 제작이나 조립상 오차에 의해 발생하는 추력 값이 상기 제1유성기어단에서 발생하는 추력(f1)이 더 큰 경우에는 상쇄되고 남은 추력은 상기 제1테이퍼롤러베어링(110)에 의해 지지되고, 상기 제2유성기어단에서 발생하는 추력(f2)이 더 큰 경우에는 상쇄되고 남은 추력은 상기 제2테이퍼롤러베어링(110')에 의해 지지된다. 그리고, 상기 제2태양기어축(115)의 축방향 이동은 상기 스토퍼(115')에 의해 규제된다.The thrusts f1 and f2 generated in such a state cancel each other, but when the thrust value generated by the manufacturing or assembly error of the helical gear is larger than the thrust f1 generated in the first planetary gear stage, The remaining thrust is supported by the first tapered roller bearing 110, and when the thrust (f2) generated in the second planetary gear stage is larger than the offset and the remaining thrust is the second tapered roller bearing (110 '). Is supported by. The axial movement of the second sun gear shaft 115 is regulated by the stopper 115 '.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is defined by the claims, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the claims. It is self evident.

도 1은 일반적인 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스의 구성을 보인 개략단면도.1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a gear box having a general two-speed planetary gear system.

도 2는 본 발명에 의한 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스의 바람직한 실시예의 구성을 보인 요부 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view of the main portion showing a configuration of a preferred embodiment of a gear box having a two-speed planetary gear system according to the present invention.

도 3은 본 발명 실시예의 헬리컬기어의 비틀림각을 설명하기 위한 설명도.3 is an explanatory diagram for explaining the torsion angle of the helical gear of the embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예의 구성을 보인 요부 단면도.4 is a sectional view showing the principal parts of another embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

103: 입력축 105: 제1태양기어축103: input shaft 105: first sun gear shaft

107: 제1태양기어 109: 제1캐리어107: first sun gear 109: first carrier

109'; 연결부 111; 제1유성기어109 '; Connection 111; 1st planetary gear

111': 제1유성기어축 113: 제1링기어111 ': First planetary gear shaft 113: First ring gear

115: 제2태양기어축 117: 제2태양기어 115: second sun gear axis 117: second sun gear axis

119: 제2캐리어 121; 제2유성기어119: second carrier 121; 2nd planetary gear

121': 제2유성기어축 123: 제1링기어121 ': 2nd planetary gear shaft 123: 1st ring gear

125: 출력축125: output shaft

Claims (6)

내외부로 입력축과 출력축이 연장되어 설치되는 하우징과,A housing in which the input shaft and the output shaft are extended in and out, 상기 입력축과 연결되어 동력을 전달받아 회전되면서 감속하도록 상기 입력축과 동심으로 회전되는 제1태양기어축에 구비되는 제1태양기어와, 상기 제1태양기어와 맞물려 구동되는 제1유성기어와, 상기 제1유성기어가 자전되게 설치되는 제1캐리어와, 상기 하우징에 고정되고 상기 제1유성기어와 맞물리는 제1링기어를 포함하여 구성되는 제1유성기어단과,A first sun gear provided at a first sun gear shaft which is connected to the input shaft and rotated in response to power to decelerate, and a first planetary gear driven in engagement with the first sun gear; A first planetary gear stage including a first carrier in which a first planetary gear is installed to rotate, a first ring gear fixed to the housing and engaged with the first planetary gear, 상기 제1캐리어와 동심으로 회전되는 제2태양기어축에 구비되는 제2태양기어와, 상기 제2태양기어와 맞물려 구동되는 제2유성기어와, 상기 제2유성기어가 자전되게 설치되고 상기 출력축과 동심인 제2캐리어와, 상기 하우징에 고정되고 상기 제2유성기어와 맞물리는 제2링기어를 포함하여 구성되는 제2유성기어단을 포함하여 구성되고,A second sun gear provided in a second sun gear shaft which is rotated concentrically with the first carrier, a second planetary gear driven in engagement with the second sun gear, and the second planetary gear is installed to rotate; And a second planetary gear stage including a second carrier concentric with a second ring gear fixed to the housing and engaged with the second planetary gear, 상기 제1,2태양기어, 제1,2유성기어 및 제1,2링기어는 헬리컬기어로서 제1유성기어단에서 발생하는 추력과 제2유성기어단에서 발생하는 추력이 서로 마주보는 방향으로 작용하여 상쇄되도록 헬리컬기어의 비틀림각이 설계됨을 특징으로 하는 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스.The first and second sun gears, the first and second planetary gears and the first and second ring gears are helical gears in a direction in which thrust generated in the first planetary gear stage and thrust generated in the second planetary gear stage face each other. Gear box with a two-stage planetary gear system, characterized in that the torsion angle of the helical gear is designed to offset the action. 제 1 항에 있어서, 상기 제1캐리어와 제2태양기어축은 하우징에 구속되지 않 은 상태로 유동가능하게 설치됨을 특징으로 하는 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스.The gearbox of claim 1, wherein the first carrier and the second sun gear shaft are installed to be movable without being constrained to the housing. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제2태양기어축은 상기 제1캐리어에 형성된 연결부에 압입됨을 특징으로 하는 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스.3. The gearbox according to claim 1 or 2, wherein the second sun gear shaft is press-fitted to the connecting portion formed in the first carrier. 제 1 항에 있어서, 상기 제1캐리어는 그 양단이 상기 하우징에 서로 다른 방향의 추력을 지지할 수 있는 제1 및 제2테이퍼롤러베어링에 의해 지지되어 회전가능하게 설치됨을 특징으로 하는 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스.2. The two-stage planetary device according to claim 1, wherein the first carrier is rotatably installed at both ends thereof by the first and second tapered roller bearings capable of supporting thrust in different directions. Gearbox with gear system. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제2태양기어축의 외주면에는 스토퍼가 설치되어 상기 제1캐리어의 연결부를 지지함을 특징으로 하는 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스.The gearbox according to claim 1 or 4, wherein a stopper is provided on an outer circumferential surface of the second sun gear shaft to support a connection of the first carrier. 제 5 항에 있어서, 상기 제2태양기어축은 상기 제1캐리어에 형성된 연결부에 동력전달가능하게 헐겁게 스플라인결합됨을 특징으로 하는 2단 유성기어시스템을 구비한 기어박스.6. The gearbox of claim 5, wherein the second sun gear shaft is loosely splined to the connection portion formed in the first carrier so as to be power-transmittably loose.
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