KR101060022B1 - 유성 기어 감속기 - Google Patents

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아펙스 다이내믹스, 인크.
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Abstract

본 발명에 따른 유성 기어 감속기는 쉘, 유성 기어 세트, 선 기어 세트, 2개의 세미-베어링 및 베어링을 포함한다. 상기 쉘은 톱니들이 있는 환상 스트립 및 내측에 형성된 2개의 평탄한 환상 스트립을 포함한다. 상기 유성 기어 세트는 상기 쉘의 내부에 배치되는 캐리어 및 상기 캐리어에 수용된 유성 기어들을 포함한다. 상기 선 기어 세트는 상기 유성 기어들과 맞물린다. 제1 세미-베어링은 상기 캐리어의 일 섹션 둘레에 배치되는 내측 링, 롤러들 및 상기 롤러들을 상기 내측 링과 상기 쉘의 제1의 평탄한 환상 스트립 사이에 위치시키기 위한 케이지를 포함한다. 제2 세미-베어링은 상기 캐리어의 다른 섹션 둘레에 배치되는 내측 링, 롤러들 및 상기 롤러들을 상기 내측 링과 상기 쉘의 제2의 평탄한 환상 스트립 사이에 위치시키기 위한 케이지를 포함한다.

Description

유성 기어 감속기{PLANET-GEAR SPEED REDUCER}
본 발명은 유성(遊星) 기어 감속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작고, 조용한 유성 기어 감속기에 관한 것이다.
모터(motor)는 일반적으로 장치를 구동하기 위해 사용된다. 그러나, 모터에 의해 제공되는 속도는 너무 빠르고, 모터에 의해 제공되는 토크는 장치를 올바르게 구동하기에는 너무 작다. 이와 같이 모터에 의해 제공되는 빠른 속도는 장치의 강도에 대한 부하로 작용하여, 장치의 수명을 단축할 수 있다. 따라서, 모터와 장치 사이에 감속기가 마련된다. 감속기는 더 큰 기어와 맞물린 피니언(pinion)을 각각 포함하는 다양한 층들(tiers)을 포함할 수 있다. 그러나 전술한 바와 같은 감속기는 복잡한 구조를 수반하며, 강한 진동과 큰 소음을 발생시킨다. 구조를 단순화하고, 진동 및 소음을 줄이기 위해, 유성 기어 감속기가 사용될 수 있다. 다양한 유형의 유성 기어 감속기가 존재한다.
상기 유성 기어 감속기는 케이지(cage), 유성 기어 세트 및 선 기어 세트(sun gear set)를 포함한다. 상기 케이지는 내측에 형성된 톱니들(teeth)을 포함한다. 상기 유성 기어 세트는 상기 케이지 내부에 회전되도록 배치된 캐리어(carrier) 및 상기 캐리어 상에 회전가능하도록 수용된 유성 기어들을 포함한다. 상기 유성 기어들의 톱니들은 상기 케이지의 톱니들과 맞물린다. 상기 선 기어 세트는 상기 유성 기어들과 맞물리는 선 기어(sun gear)를 포함한다. 상기 캐리어의 입력단은 모터의 맨드럴(mandrel)에 차례로 연결되는 상기 선 기어 세트에 연결된다. 상기 캐리어의 출력단은 모터에 의해 구동되는 장치에 연결된다.
도 4에는 종래의 유성 기어 감속기가 도시되어 있다. 상기 케이지와 유성 기어 세트의 상대적 회전을 부드럽게 하기 위해, 상기 케이지와 유성 기어 세트 사이에 베어링들이 마련된다. 상기 베어링들은 상기 케이지에 끼워 맞춰진다. 따라서, 상기 케이지에 응력(stress)이 존재하게 된다. 상기 응력을 견디도록, 상기 케이지의 벽 두께가 두껍고, 상기 케이지의 외경(h2)이 크다. 상기 케이지의 내측에 형성된 환상 숄더들(annular shoulders)이 존재한다. 상기 케이지에 상기 베어링들을 정확히 위치시키기 위해, 상기 베어링들 각각은 대응되는 상기 환상 숄더들 각각에 기대게끔 놓여 진다. 따라서, 상기 케이지의 축 치수(axial dimension: w2)가 크다. 또한, 상기 환상 숄더들의 제조 및 상기 베어링들의 끼워맞춤은 상기 유성 기어 세트를 상기 케이지에 정확히 동축으로 배치시키는 것을 어렵게 한다. 상기 케이지와 유성 기어 세트가 동축으로 정확히 배치되지 않을 경우, 서로 마멸된다.
따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점들을 해소하거나 적어도 상기 문제점들을 완화하도록 의도된 것이다.
본 발명의 목적은 작고, 신뢰성 있는 유성 기어 감속기를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유성 기어 감속기는 쉘(shell), 유성 기어 세트, 선 기어 세트(sun gear set), 2개의 세미-베어링(semi-bearings) 및 베어링을 포함한다. 상기 쉘은 내측에 형성된 톱니들이 있는 환상 스트립(annular toothed strip), 제1의 평탄한 환상 스트립(annular smooth strip) 및 제2의 평탄한 환상 스트립을 포함한다. 상기 유성 기어 세트는 상기 쉘의 내부에 회전가능하게 배치되는 캐리어(carrier) 및 상기 캐리어에 회전가능하도록 수용된 유성 기어들을 포함한다. 상기 선 기어 세트는 상기 유성 기어들과 맞물린다. 제1 세미-베어링은 상기 캐리어의 일 섹션(section) 둘레에 배치되는 내측 링, 롤러들(rollers) 및 상기 롤러들을 상기 내측 링과 상기 쉘의 제1의 평탄한 환상 스트립 사이에 위치시키기 위한 케이지(cage)를 포함한다. 제2 세미-베어링은 상기 캐리어의 다른 섹션 둘레에 배치되는 내측 링, 롤러들 및 상기 롤러들을 상기 내측 링과 상기 쉘의 제2의 평탄한 환상 스트립 사이에 위치시키기 위한 케이지를 포함한다. 상기 베어링은 상기 선 기어 세트와 상기 쉘 사이에 배치된다.
본 발명의 다른 목적들, 이점들 및 특징들은 첨부된 도면들을 참조로 한 이하의 구체적인 실시예들에 대한 상세한 설명을 통해 더욱 명확해질 것이다.
본 발명에 따른 유성 기어 감속기는 앞서 언급한 종래 기술에 따른 유성 기어 감속기에 비해 다음과 같은 몇 가지 이점들을 갖는다.
첫째, 본 발명에 따른 유성 기어 감속기의 외경(h1)은 종래 기술에 따른 유성 기어 감속기의 외경(h2)보다 더 작다. 이는 부분적으로 전형적인 베어링의 외측 링이 배제되었기 때문이며, 상기 쉘(10)의 벽이 큰 응력을 견디기 위해 두꺼울 필요가 없기 때문이다. 상기 세미-베어링(11, 12)이 힘을 써서 상기 쉘(10) 내부에 끼워 맞춰지는 것이 아니기 때문에, 상기 쉘(10) 내부에 상기 세미-베어링(11, 12)을 배치한 것에 의해 야기되는 상기 쉘(10)에서의 응력은 작다.
둘째, 본 발명에 따른 유성 기어 감속기의 축 치수(axial dimension: w1)는 종래 기술에 따른 유성 기어 감속기의 축 치수(w2)보다 더 작다. 이는 상기 쉘(10)이 내측에 베어링을 받치기 위한 어떠한 환상 숄더(annular shoulder)도 포함하지 않기 때문이다.
셋째, 본 발명에 따른 유성 기어 감속기의 경우, 종래 기술에 따른 유성 기어 감속기에 비해 상기 쉘(10) 내부에 상기 유성 기어 세트(2)를 배치하는 것이 더 쉽다. 이는 전술한 바와 같이, 상기 쉘(10)이 내측에 어떠한 환상 숄더도 포함하지 않아서, 그와 관련된 문제를 수반하지 않기 때문이며, 또한 상기 유성 기어 세트가 힘을 써서 상기 쉘(10) 내부에 끼워 맞춰지는 것이 아니어서, 그와 관련된 문제를 제거할 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유성 기어 감속기의 부분 절개 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유성 기어 감속기의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 유성 기어 감속기의 단면도이다.
도 4는 종래의 유성 기어 감속기의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유성 기어 감속기는 쉘(shell: 10), 유성 기어 세트(2), 선 기어 세트(sun gear set: 3), 2개의 세미-베어링(semi-bearings: 11, 12) 및 베어링(13)을 포함한다. 상기 쉘(10)은 각각 별도로 만들어진 후 서로 결합되는 제1 및 제2 섹션을 포함한다. 상기 쉘(10)의 제1 섹션은 내측에 형성된, 톱니들이 있는 환상 스트립(annular toothed strip: 15)을 포함한다. 상기 쉘(10)의 제1 섹션의 내측은 2개의 평탄한 환상 스트립(annular smooth strip: 111, 121)을 포함한다. 환상 홈(annular groove: 122)이 상기 평탄한 환상 스트립(121)에 형성되어 있다.
상기 유성 기어 세트(2)는 상기 쉘(10)의 내부에 회전가능하게 배치되는 캐리어(carrier: 20) 및 상기 캐리어(20)에 회전가능하도록 수용된 유성 기어들(25)을 포함한다. 상기 캐리어(20)는 말단으로부터 연장된 출력축(21)을 포함한다. 상기 유성 기어들(25)은 상기 쉘(10)의 톱니들이 있는 환상 스트립(15)과 맞물린다.
상기 선 기어 세트(3)는 상기 유성 기어들(25)의 톱니들과 맞물리는 톱니들을 갖는 선 기어(sun gear)를 포함한다. 다른 한편으로, 상기 선 기어 세트(3)는 모터의 맨드럴(mandrel)에 연결된다. 상기 베어링(13)은 상기 선 기어 세트(3)와 상기 쉘(10)의 제2 섹션 사이에 배치된다.
상기 세미-베어링(11, 12) 각각은 상기 쉘(10)과 상기 유성 기어 세트(2)의 상대적 회전을 부드럽게 하기 위해, 상기 쉘(10)과 상기 유성 기어 세트(2) 사이에 배치된다. 상기 세미-베어링(11, 12) 각각은 전형적인 베어링의 모든 요소들을 포함하지 않기 때문에, "세미-베어링(semi-bearing)"이라 불린다. 전형적인 베어링은 내측 링, 외측 링, 볼들(balls) 또는 롤러들(rollers) 및 상기 내측 링과 외측 링 사이에 상기 볼들 또는 롤러들을 위치시키기 위한 케이지(cage)를 포함한다. 상기 세미-베어링(11)은 내측 링(14), 롤러들(16) 및 상기 내측 링(14) 둘레에 상기 롤러들(16)을 위치시키기 위한 케이지(17)를 포함하지만, 외측 링을 포함하지는 않는다. 상기 롤러들(16)은 핀(pin)의 형태를 갖는다. 상기 세미-베어링(12)은 내측 링(18), 롤러들(19) 및 상기 내측 링(18) 둘레에 상기 롤러들(19)을 위치시키기 위한 케이지(22)를 포함하지만, 외측 링을 포함하지는 않는다. 상기 롤러들(19)은 볼(ball)의 형태를 갖는다. 상기 평탄한 환상 스트립(111)은 상기 세미-베어링(11)의 외측 링으로서 작용한다. 상기 평탄한 환상 스트립(121)은 상기 세미-베어링(12)의 외측 링으로서 작용한다. 상기 환상 홈(122)은 상기 세미-베어링(12)의 볼들을 수용한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 유성 기어 감속기는 앞서 언급한 종래 기술에 따른 유성 기어 감속기에 비해 다음과 같은 몇 가지 이점들을 갖는다.
첫째, 본 발명에 따른 유성 기어 감속기의 외경(h1)은 종래 기술에 따른 유성 기어 감속기의 외경(h2)보다 더 작다. 이는 부분적으로 전형적인 베어링의 외측 링이 배제되었기 때문이며, 상기 쉘(10)의 벽이 큰 응력을 견디기 위해 두꺼울 필요가 없기 때문이다. 상기 세미-베어링(11, 12)이 힘을 써서 상기 쉘(10) 내부에 끼워 맞춰지는 것이 아니기 때문에, 상기 쉘(10) 내부에 상기 세미-베어링(11, 12)을 배치한 것에 의해 야기되는 상기 쉘(10)에서의 응력은 작다.
둘째, 본 발명에 따른 유성 기어 감속기의 축 치수(axial dimension: w1)는 종래 기술에 따른 유성 기어 감속기의 축 치수(w2)보다 더 작다. 이는 상기 쉘(10)이 내측에 베어링을 받치기 위한 어떠한 환상 숄더(annular shoulder)도 포함하지 않기 때문이다.
셋째, 본 발명에 따른 유성 기어 감속기의 경우, 종래 기술에 따른 유성 기어 감속기에 비해 상기 쉘(10) 내부에 상기 유성 기어 세트(2)를 배치하는 것이 더 쉽다. 이는 전술한 바와 같이, 상기 쉘(10)이 내측에 어떠한 환상 숄더도 포함하지 않아서, 그와 관련된 문제를 수반하지 않기 때문이며, 또한 상기 유성 기어 세트가 힘을 써서 상기 쉘(10) 내부에 끼워 맞춰지는 것이 아니어서, 그와 관련된 문제를 제거할 수 있기 때문이다.
지금까지, 첨부된 도면들을 참조로 한 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하였다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상의 범위를 벗어나지 않는 다양한 변형들 및 수정들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 변형들 및 수정들이 본 발명의 기술사상의 범위를 벗어나지 않는 한, 본 발명에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 내측에 형성된 톱니들이 있는 환상 스트립(annular toothed strip: 15), 제1의 평탄한 환상 스트립(annular smooth strip: 111) 및 제2의 평탄한 환상 스트립(121)을 포함하는 쉘(shell: 10);
    상기 쉘(10)의 내부에 회전가능하게 배치되는 캐리어(carrier: 20) 및 상기 캐리어(20)에 회전가능하도록 수용된 유성 기어들(25)을 포함하는 유성 기어 세트(2);
    상기 유성 기어들(25)과 맞물리는 선 기어 세트(sun gear set: 3);
    상기 캐리어(20)의 일 섹션(section) 둘레에 배치되는 내측 링(14), 롤러들(rollers: 16) 및 상기 롤러들(16)을 상기 내측 링(14)과 상기 쉘(10)의 제1의 평탄한 환상 스트립(111) 사이에 위치시키기 위한 케이지(cage: 17)를 포함하는 제1 세미-베어링(semi-bearing: 11);
    상기 캐리어(20)의 다른 섹션 둘레에 배치되는 내측 링(18), 롤러들(19) 및 상기 롤러들(19)을 상기 내측 링(18)과 상기 쉘(10)의 제2의 평탄한 환상 스트립(121) 사이에 위치시키기 위한 케이지(22)를 포함하는 제2 세미-베어링(12); 및
    상기 선 기어 세트(3)와 상기 쉘(10) 사이에 배치되는 베어링(13)을 포함하는 유성 기어 감속기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 쉘(10)은 상기 제2의 평탄한 환상 스트립(121)에 형성된 환상 홈(annular groove: 122)을 포함하며, 상기 제2 세미-베어링(12)의 롤러들(19)은 상기 환상 홈(122)에 수용되는 볼들(balls)인 것을 특징으로 하는 유성 기어 감속기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 세미-베어링(11)의 롤러들(16)은 핀들(pins)인 것을 특징으로 하는 유성 기어 감속기.
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