KR101079628B1 - 유성기어 감속기 및 그 내치기어기구 - Google Patents

Abstract

본 발명의 내치기어기구에 의하면, 내치와 외치에 발생하는 접촉면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있고, 내치와 외치의 수명차이가 현저해져서 내치기어기구의 수명이 제약을 받는 것을 완화할 수 있는 내치기어기구가 제공된다.

또한, 본 발명의 유성기어 감속기에 의하면, 링 기어의 내치의 톱니 폭이 축방향으로 길어지는 일이 없이 그 내치의 표면경화처리를 생략할 수 있고, 공정의 수나 구조상의 제약을 완화할 수 있는 유성기어 감속기가 제공된다.

또한, 본 발명의 유성기어 감속기에 의하면, 링 기어와 맞물리는 유성기어의 각 톱니에 발생하는 면압이나 휨응력을 감소시키고, 링 기어와 맞물리는 유성기어의 강도를 용이하게 확보하며, 유성기어기구의 간략화를 도모한 유성기어 감속기가 제공된다.

내치기어기구, 내치, 외치, 맞물림율, 유성기어 감속기, 유성기어기구, 링 기어, 태양기어

Description

유성기어 감속기 및 그 내치기어기구{GEAR MECHANISM AND REDUCTION PLANETARY GEAR}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내치기어기구를 예시한 것이며, 내치와 외치가 맞물린 상태를 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 내치기어기구에 있어서의 링 기어의 내치와 유성기어의 외치가 맞물린 상태를 나타내는 확대도이다.

도 3은 도 1에 도시된 내치기어기구에 있어서의 링 기어의 내치와 유성기어의 외치가 맞물린 상태를 나타내는 확대도이다.

도 4는 맞물려 있을 때의 1개의 톱니에 발생하는 하중변화의 모양을 설명하는 도면이다.

도 5는 도 1에 도시된 내치기어기구에 있어서의 내치의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유성기어 감속기를 예시하는 단면도이다.

도 7은 도 6의 II―II 선에 따라 화살표 방향으로 바라본 단면도이며, 링 기어, 유성기어, 태양기어를 나타내는 도면이다.

도 8은 도 6의 III 선의 화살표 위치에서 일부 확대하여 나타낸 단면도이며, 유성기어와 링 기어와의 맞물림상태를 나타내는 도면이다.

도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 유성기어 감속기를 예시하는 단면도이다.

도 10은 도 9의 II 선의 화살표 위치에서 일부 확대하여 나타낸 단면도이며, 유성기어와 링 기어와의 맞물림상태를 나타내는 도면이다.

도 11은 도 9의 III 선의 화살표 위치로부터 바라본 단면도이며, 링 기어, 유성기어, 제2의 태양기어를 나타내는 도면이다.

도 12는 도 9의 IV 선의 화살표 위치에서 일부 확대하여 나타낸 단면도이며, 유성기어와 링 기어와의 맞물림상태를 나타내는 도면이다.

도 13은 도 9의 V-V 선의 화살표 위치에서 일부 확대하여 나타낸 단면도이며, 유성기어와 제2의 태양기어와의 맞물림상태를 나타내는 도면이다.

* 도면부호의 설명

1 내치기어기구

11 링 기어 (제1의 기어요소)

12 유성기어 (제2의 기어요소)

14 내치 15 외치

101, 201 유성기어 감속기 110, 210 유압모터

111, 211 케이스 112, 212 링 기어

113, 213 입력축 114, 214 태양기어

115, 215 유성기어기구 124, 224 1단째의 유성기어

126, 226 최종단의 유성기어 128, 228 내치

134, 234 최종단의 유성기어의 외주치

본 발명은, 제1의 기어요소에 형성되는 내치와, 제2의 기어요소에 형성되어서 내치와 맞물리는 외치를 갖는 내치기어기구에 관한 것이다. 본 발명은 또한 태양기어와, 그것에 맞물리는 유성기어기구와, 유성기어에 맞물리는 내치가 내주에 형성된 링 기어와, 링 기어를 회동이 자유롭게 지지하는 케이스를 가지고 있는 유성기어 감속기에 관한 것이다.

종래, 내치기어기구로서는 제1의 기어요소에 형성되는 내치와, 제2의 기어요소에 형성되어서 내치와 맞물리는 외치를 갖는 내치기어기구가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1, 2, 3 참조). 특허문헌 1에 기재된 내치기어기구는 풍차 등에 이용할 수 있는 유성증속기(遊星增速機)이며, 입력축으로부터 링 기어에 전달된 회전을 유성기어기구에 의해 증속하여 출력축으로 전달한다. 특허문헌 2에 기재된 내치기어기구는 건설기계의 주행구동장치 등에 적용되는 유성기어 감속기이며, 유압모터의 회전을 유성기어기구에 의해 감속하여 피회전체인 하우징에 전달해서 이것을 회전 구동한다. 특허문헌 3에 기재된 내치기어기구는 건설기계에 사용하는 선회장치로서 이용되며, 상단측에 설치되는 유압모터의 회전을 유성기어 감속기구에 의해 감속해서 출력축을 회전시키고, 하부 주행체에 대하여 상부 선회체를 선회 구동한다. 이들 특허문헌 1~3에 기재된 내치기어기구는 모두가, 제1의 기어요소에 형성되는 내치와, 제2의 기어요소에 형성되어서 내치와 맞물리는 외치를 갖추고 있고, 입력되는 회전을 증속 또는 감속해서 전달하는 것이다.

종래, 유성기어 감속기로서는, 태양기어와, 그것에 맞물리는 유성기어기구와, 유성기어에 맞물리는 내치가 내주에 형성된 링 기어와, 링 기어를 회동이 자유롭게 지지하는 케이스를 가지고 있는 유성기어 감속기가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 2, 4 참조). 특허문헌 2에 기재된 유성기어 감속기는 2단으로 이루어진 유성기어기구로 구성되어 있다. 그 유성기어기구의 최종단(2단째)의 유성기어단은, 모터측의 케이싱(케이스)에 원주방향으로 균등한 위치에서 볼트로 고정되는 3개의 두꺼운 리브부를 갖는 캐리어를 가지고 있다. 그리고, 링 기어의 내주에 형성되는 내치와 맞물리는 3개의 유성기어가, 최종단의 캐리어에 원주방향으로 균등한 위치에서 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 또, 최종단의 유성기어와 맞물리는 내치 링기어(내치가 내주에 형성된 링 기어)는 원통형의 하우징에 설치되고, 이 하우징은, 크롤러와 맞물리는 스프로킷 등이 설치되는 지지부재에 볼트로 고정되어 있다. 그리고, 그 지지부재가 케이싱에 대하여 베어링을 통하여 회전이 자유롭게 지지되어 있다.

특허문헌 2에 기재된 유성기어 감속기는, 최종단의 유성기어와 링 기어와의 맞물림에 있어서 가장 큰 전달하중이 발생하기 때문에, 그와 같이 맞물렸을 때에 링 기어의 내치에 발생하는 접촉면압이나 휨응력도 커져 버린다. 그래서, 링 기어의 내치의 축방향의 톱니의 폭을 길게 해서 강도를 확보할 필요성이 발생한다. 그러나, 톱니의 폭이 길게 되면, 당해 유성기어 감속기의 길이도 길게 되므로, 유성 기어 감속기를 배설할 스페이스의 관점으로부터 바람직하지 않다. 그 때문에, 톱니의 폭을 짧게 억제하기 위해서는, 내치에 표면경화처리를 실시함으로써 강도를 확보할 필요가 있다. 상술한 특허문헌에 기재된 유성기어 감속기의 경우에는, 링 기어를 원통형의 하우징에 설치하고 지지부재와 별도로 형성함으로써, 내치의 표면경화처리에 편의를 제공하고 있다.

또한, 특허문헌 4에 기재된 유성기어 감속기는, 3단으로 이루어진 유성기어기구로 구성되어 있고, 링 기어와 맞물리는 최종단(3단째)의 유성기어는 원주방향으로 균등한 위치에 4개가 배설되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특개평10-246173호 공보(2페이지, 도 1)

[특허문헌 2] 일본 특개평11-22789호 공보(4페이지, 도 1, 도 4)

[특허문헌 3] 일본 특개2002-97668호 공보(8-9페이지, 도 1)

[특허문헌 4] 일본 실개평5-42812호 공보(4-5페이지, 도 1)

상기 특허문헌 1~3에 기재된 내치기어기구는, 내치와 외치가 동일한 재질이면 내치에 비하여 외치의 수명이 대폭 저하하기 쉽다. 즉, 외주측에 위치하는 내치는 외치보다도 치원(齒元)측의 톱니의 두께가 크고, 또한 내주측에 위치하는 외치는 기어요소의 지름이 내치보다 작아서 맞물리는 빈도가 크게 되기 때문에, 동일한 재질이면 내치에 비하여 외치의 수명이 저하하기 쉽다. 이 때문에, 내치와 외치 사이의 전달하중이 커지면, 발생하는 접촉면압이나 휨응력도 커지게 되어서 내치와 외치의 피로수명의 차이가 현저하게 되고, 결국 외치의 수명에 의해 당해 내 치기어기구의 수명이 제약을 받게 된다. 또, 내치 및 외치에 발생하는 접촉면압이나 휨응력이 클 경우에는, 외치의 경도를 높여서 외치의 수명을 완화하는 것도 생각하여 볼 수 있지만, 반대로 내치의 수명이 대폭 저하해 버리기 쉽기 때문에, 내치의 경도를 높여줄 필요성에 직면하게 된다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 실정을 감안하여, 내치와 외치에 발생하는 접촉면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있고, 내치와 외치의 수명차이가 현저해져서 내치기어기구의 수명이 제약을 받게 되는 것을 완화시킬 수 있으며, 나아가 내치의 경도를 높여주는 요청을 완화시킬 수 있는 내치기어기구를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

또한, 상기 특허문헌 2에 기재된 유성기어 감속기의 경우, 링 기어의 내치를 축방향으로 길게 하지 않고 그 강도를 확보하려고 하면, 전술한 바와 같이, 강도확보를 위한 표면경화처리가 필요하게 되기 때문에, 유성기어 감속기를 제작할 때에 공정의 수가 증가한다고 하는 문제가 있었다.

또한, 표면경화처리는 고가의 공정이기 때문에, 표면경화처리를 행하는 부분은 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 링 기어와 지지부를 분할하여 링 기어만 표면경화처리를 행하고 있어, 구조상의 제약이 발생한다고 하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 실정을 감안하여, 링 기어의 내치에 발생하는 면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있고, 링 기어의 내치의 강도확보가 용이하게 되며, 링 기어의 내치의 톱니 폭이 축방향으로 길어짐이 없이 그 내치의 표면경 화처리를 생략할 수 있고, 공정의 수효나 구조상의 제약을 완화할 수 있는 유성기어 감속기를 제공하는 것을 또다른 목적으로 한다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 유성기어 감속기의 경우에는, 링 기어의 내치와 맞물리는 최종단의 유성기어의 수를 3개로 적게 하고 있기 때문에, 이 3개의 유성기어의 각 톱니에 발생하는 접촉면압이나 휨응력이 커져버린다. 그 때문에 당해 유성기어 및 내치의 톱니 폭을 길게 하여 강도를 확보할 필요가 있다. 그러나, 톱니의 폭이 길게 되면, 당해 유성기어 감속기의 길이도 길게 되므로, 유성기어 감속기를 배설할 스페이스의 관점으로부터 바람직하지 않다. 또, 특허문헌 4에 기재된 유성기어 감속기의 경우에는, 최종단의 유성기어를 4개로 함으로써 톱니 폭이 길게 되는 것을 억제할 수 있지만, 부품수가 증대하고 기구가 복잡하게 되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 실정을 감안하여, 링 기어 및 유성기어의 각 톱니에 발생하는 면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있고, 링 기어와 맞물리는 유성기어의 강도확보가 용이하게 되며, 유성기어기구의 간략화를 도모할 수 있는 유성기어 감속기를 제공하는 것을 또다른 목적으로 한다.

본 발명의 일측면의 내치기어기구는, 제1의 기어요소에 형성되는 내치와, 제2의 기어요소에 형성되어 상기 내치와 맞물리는 외치를 갖고 있는 것에 관한 것이다.

그리고 본 발명의 내치기어기구는 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같 은 몇개의 특징을 가지고 있다. 즉, 본 발명의 내치기어기구는 다음의 특징을 단독으로 또는 적절하게 조합하여 가지고 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내치기어기구에 있어서의 제1의 특징은, 상기 내치 및 상기 외치가 모두 고치(高齒)로 형성되고, 상기 내치와 상기 외치의 맞물림율이 2.0 이상이며, 상기 내치와 상기 외치의 사이에서 항상 적어도 2매의 톱니의 맞물림을 통하여 하중을 전달한다는 것이다.

이 구성에 의하면, 내치 및 외치가 모두 고치이고 그 맞물림율이 2.0 이상 확보되어서, 항상 2매의 톱니의 맞물림을 통하여 하중이 전달되기 때문에, 내치 및 외치에 가하여지는 하중이 항상 2매 이상의 톱니에 확실하게 분산된다. 이 때문에, 내치 및 외치에 발생하는 접촉면압이나 휨응력을 대폭 감소시킬 수 있고, 내치와 외치의 피로수명의 차이가 확대하는 것을 억제할 수가 있다. 따라서, 내치와 외치의 수명차이의 확대를 억제할 수 있기 때문에, 그것에 의해 내치기어기구의 수명이 제약을 받는 것을 완화할 수 있다. 또, 내치 및 외치에 발생하는 접촉면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있기 때문에, 내치의 경도를 높여줄 필요성이 거의 없게 되고, 내치의 경도를 높이려는 요청을 완화할 수 있다.

본 발명의 내치기어기구에 있어서의 제2의 특징은, 2매의 톱니의 맞물림에 의해 하중전달이 이루어질 때에 3매째의 톱니가 맞물리더라도, 2매의 톱니에 의한 하중전달과 3매째의 톱니의 맞물림 동작이 간섭하는 일이 없도록, 상기 내치 및 상기 외치의 적어도 어느 하나의 치선(齒先)측의 톱니두께가 인벌류트 곡선에 기초한 톱니두께보다도 가늘게 되도록 형성되어 있다는 것이다.

이 구성에 의하면, 치선측의 톱니두께가 인벌류트 곡선에 기초한 톱니두께보다 가늘어지도록 형성되어서, 3매째의 톱니의 맞물림 동작이 2매의 톱니에 의한 하중전달과 간섭하는 일이 없기 때문에, 내치와 외치의 사이에서 효율적으로 하중을 전달할 수가 있다.

본 발명의 제1 양태의 유성기어 감속기는, 모터의 출력축에 연결되는 입력축과, 상기 입력축에 연결되는 태양기어와, 상기 태양기어에 연동하는 1단 또는 2단 이상의 유성기어단을 갖는 유성기어기구의 유성기어와 맞물리는 내치가 내주에 형성되는 링 기어와, 상기 링 기어를 회동이 자유롭게 지지하는 케이스를 갖는 것에 관한 것이다.

그리고 본 발명의 제1 양태의 유성기어 감속기는 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 몇개의 특징을 가지고 있다. 즉, 본 발명의 제1 양태의 유성기어 감속기는 다음의 특징을 단독으로 또는 적절하게 조합하여 가지고 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 양태의 유성기어 감속기에 있어서의 제1의 특징은, 상기 링 기어의 내치 및 상기 링 기어에 맞물리는 유성기어의 각 톱니를 고치로 형성하고, 상기 내치와 상기 링 기어에 맞물리는 유성기어와의 맞물림율을 2.0 이상으로 하며, 상기 링 기어의 내치를 주물로 형성하는 것이다.

이 구성에 의하면, 링 기어의 내치와 그것에 맞물리는 유성기어의 각 톱니를 고치로 형성하여 맞물림율을 2.0 이상으로 함으로써, 링 기어의 내치에 가하여지는 힘이 항상 2매 이상의 톱니에 분산되어, 발생하는 면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있다. 그리고, 링 기어의 내치의 강도확보가 용이하게 되며, 링 기어의 내치의 톱 니 폭이 축방향으로 길어지는 일이 없이 그 내치의 표면경화처리를 생략할 수 있고, 주물을 이용하여 용이하게 링 기어를 제작할 수 있다. 따라서, 유성기어 감속기의 제작공정의 수나 구조상의 제약을 완화할 수가 있는 것이다.

본 발명의 제1 양태의 유성기어 감속기에 있어서의 제2의 특징은, 복수단으로 이루어지는 상기 유성기어기구에서의 상기 태양기어와 맞물리는 1단째의 유성기어의 각 톱니를 고치로 형성하고, 당해 1단째의 유성기어를 상기 태양기어를 사이에 두고 대략 마주보는 위치에 2개 배치하는 것이다.

이 구성에 의하면, 1단째의 유성기어가 대략 마주보는 위치에 2개 배치되는 것이어도, 그 각 톱니를 고치로 형성함으로써 각 톱니에 발생하는 면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 유성기어의 수를 적게 하는 동시에, 1단째의 유성기어와 맞물림으로써 링 기어의 내치에 발생하는 면압이나 휨응력도 감소시킬 수 있으며, 내치의 강도확보가 용이하게 되고, 그 톱니 폭이 길어지는 일이 없이 표면경화처리를 생략할 수가 있다.

본 발명의 제1 양태의 유성기어 감속기에 있어서의 제3의 특징은, 상기 링 기어의 내치와, 당해 내치를 지지하여 상기 케이스에 대하여 회동이 자유롭게 지지되는 지지부를 주물로서 일체로 형성하는 것이다.

이 구성에 의하면, 열처리 등에 의한 표면효과처리를 하지 않더라도 링 기어의 내치의 강도를 확보함으로써 링 기어와 지지부를 주물로서 일체로 형성할 수 있으며, 표면경화처리의 생략과 함께 부품수의 삭감을 도모할 수가 있다.

본 발명의 제2 양태의 유성기어 감속기는, 모터의 출력축에 연결되는 입력축 과, 상기 입력축에 연결되는 태양기어와, 상기 태양기어에 연동하는 1단 또는 2단 이상의 유성기어단을 갖는 유성기어기구와, 1단으로 이루어지는 상기 유성기어기구의 유성기어, 또는 복수단으로 이루어지는 상기 유성기어기구의 최종단의 유성기어와 맞물리는 내치가 내주에 형성되는 링 기어와, 상기 링 기어를 회동이 자유롭게 지지하는 케이스를 갖는 것에 관한 것이다.

그리고 본 발명의 제2 양태의 유성기어 감속기는 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 몇개의 특징을 가지고 있다. 즉, 본 발명의 제2 양태의 유성기어 감속기는 다음의 특징을 단독으로 또는 적절하게 조합하여 가지고 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 양태의 유성기어 감속기에 있어서의 제1의 특징은, 상기 유성기어 및 상기 유성기어에 맞물리는 링 기어의 각 톱니를 고치로 형성하고, 상기 유성기어와 및 상기 링 기어의 내치와의 맞물림율을 2.0 이상으로 하는 것이다.

이 구성에 의하면, 링 기어에 맞물리는 유성기어를 고치로 형성하여 맞물림율을 2.0 이상으로 함으로써, 당해 유성기어의 각 톱니에 가하여지는 힘이 항상 2매 이상의 톱니에 분산되어, 각 톱니에 발생하는 면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있다. 그리고, 링 기어와 맞물리는 유성기어의 강도확보가 용이하게 되며, 유성기어의 수를 적게 하더라도 톱니 폭이 길게 되는 일을 억제할 수 있다. 또, 유성기어기구의 간략화를 도모할 수도 있다.

본 발명의 제2 양태의 유성기어 감속기에 있어서의 제2의 특징은, 1단으로 이루어지는 상기 유성기어기구의 유성기어와 맞물리는 상기 태양기어, 또는 복수단 으로 이루어지는 상기 유성기어기구의 최종단의 유성기어와 맞물리는 제2의 태양기어에 있어서, 상기 태양기어 또는 상기 제2의 태양기어의 치원측을 고치로 형성하고 치선측을 병치(竝齒)로 형성하는 것이다.

이 구성에 의하면, 최종단의 태양기어의 치원의 강도를 강하게 할 수 있음과 동시에, 치선의 톱니두께를 충분히 확보할 수 있어서 치선측의 파손을 방지할 수 있다.

본 발명의 제2 양태의 유성기어 감속기에 있어서의 제3의 특징은, 복수단으로 이루어지는 상기 유성기어기구의 최종단 이외의 유성기어의 각 톱니를 병치로 형성하는 것이다.

이 구성에 의하면, 최종단 이외의 고속으로 회전하는 유성기어에 있어서, 각 톱니가 병치로 형성되어, 그 톱니의 톱니마루와 톱니골로 형성되는 공간으로부터 윤활유가 빠지기 쉽게 되고, 맞물려 있을 때에 윤활유가 가두어져서 발생하는 저항을 감소시킬 수 있다. 또, 최종단 이외의 고속으로 회전하는 유성기어에 있어서, 고치로 함으로써 미끄럼율이 과대하게 되는 것을 억제하여 슬라이딩저항을 감소시킬 수 있고, 최종단 이외의 유성기어도 고치로 하였을 경우에 비하여 효율저하를 억제할 수가 있다.

본 발명의 제2 양태의 유성기어 감속기에 있어서의 제4의 특징은, 상기 링 기어에 맞물리는 유성기어가 원주방향으로 3개 배설되어 있는 것이다.

이 구성에 의하면, 링 기어에 맞물리는 유성기어를 고치로 형성하여 맞물림율을 2.0 이상으로 하고 있기 때문에 각 톱니에 발생하는 면압이나 휨응력을 감소 시킬 수 있고, 링 기어와 맞물리는 유성기어의 수가 3개이더라도 그 강도의 확보가 용이하게 되며, 따라서 부품의 수를 감소시킬 수 있음과 동시에, 톱니 폭이 길게 되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 제2 양태의 유성기어 감속기에 있어서의 제5의 특징은, 상기 링 기어에 표면경화처리를 행하는 것이다.

이 구성에 의하면, 링 기어의 내치를 고치로 형성함과 동시에 링 기어에 표면경화처리를 실시함으로써 내치의 강도확보가 용이하게 되고, 톱니 폭을 짧게 하여줄 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최적의 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내치기어기구(1)를 예시한 것이며, 내치와 외치가 맞물린 상태를 나타내고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 내치기어기구(1)는, 제1의 기어요소인 링 기어(11), 제2의 기어요소인 유성기어(12), 태양기어(13) 등을 갖는 유성기어기구로서 구성되어 있다.

링 기어(11)에는, 내주측에 내치(14)가 형성되어서 각 유성기어(12)와 맞물려서 하중을 전달할 수 있도록 되어 있다. 유성기어(12)는, 원주방향으로 3개가 균등 배치되어 있고, 각각 지지부(도시하지 않았음)에 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 그리고, 각 유성기어(12)의 외주에는 외치(15)가 형성되고, 외치(15)는 링 기어(11)의 내치(14)와 맞물리게 되어 있다. 이와 같이, 내치기어기구(1)는, 링 기어(11)에 형성되는 내치(14)와, 유성기어(12)에 형성되는 외치(15)를 가지고 있다.

또, 태양기어(13)에는 유성기어(12)의 외치(15)와 맞물리는 외주치(16)가 형성되어 있고, 지면의 수직방향에서 회전이 자유롭게 지지되는 축(17)이 중심을 관통하고 있다(태양기어(13)는 축(17)과는 독립하여 회전이 자유롭게 지지되어 있다). 또, 도 1에 예시된 내치기어기구(1)는, 복수단으로 이루어지는 유성기어기구로서 형성되어 있고, 도시된 유성기어단은 최종단의 유성기어단을 구성하고 있다.

이상의 구성을 갖는 내치기어기구(1)는, 예컨대 감속기로서 이용된다. 감속기로서 이용할 경우에는, 축(17)으로부터 입력되는 회전구동력이 첫 번째의 유성기어단(도시하지 않았음)에 전달된다. 그리고, 1단 내지 2단 이상의 유성기어단을 거쳐서 감속이 이루어져서 그 회전이 태양기어(13)에 전달된다. 태양기어(13)가 회전하면, 도시되지 않은 지지부에 각각 지지되어 있는 유성기어(12)가 회전하고, 외치(15)와 내치(14)의 맞물림을 통하여 링 기어(11)가 회전 구동된다.

또, 예컨대 축(17)을 태양기어(13)와 함께 회전하도록 연결함으로써 내치기어기구(1)를 증속기로서 이용하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 입력된 회전이 링 기어(11)에 전달되어, 외치(15)와 내치(14)의 맞물림을 통하여, 도시하지 않은 지지부에 각각 지지되어 있는 유성기어(12)가 회전한다. 유성기어(15)가 회전하면, 태양기어(13)를 증속하여 회전 구동시키고, 태양기어(13)의 회전과 함께 축(17)이 회전된다.

이하, 내치(14) 및 외치(15)의 구성에 관하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 2 및 도 3은 링 기어(11)의 내치(14)와 유성기어(12)의 외치(15)가 맞물린 상태를 나타내는 확대도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 내치(14) 및 외치(15)는 모두 병치가 아닌 고치로 형성되어 있다. 그리고, 내치(14)와 외치(15)의 맞물림율(ε)이 2.0 이상이 되도록 형성되어 있다.

도 2와 도 3에서는 각각 상이한 맞물림 상태(내치(14)와 외치(15)의 접촉위치가 상이한 상태)를 예시하고 있으며, 각각의 상태에서의 하중전달이 행하여지는 작용선(a 및 b)을 1점 쇄선으로 나타내고 있다. 또, 도 2 및 도 3의 모두, 감속기로서 이용하고 있는 경우이며, 유성기어(12)가 화살표(c)의 방향으로 회전하고, 이에 따라 링 기어(11)가 화살표(d)의 방향으로 회전 구동되는 상태를 나타내고 있다.

도 2의 상태에서는, 내치(14)와 외치(15)는 2매의 톱니로 맞물려서 하중을 전달하고 있다. 즉, 작용선(a)상의 맞물림점(a1 및 a2)의 2점에서 각 톱니면에 대하여 법선방향으로 하중전달이 이루어지고 있다. 한편, 도 3의 상태에서는, 내치(14)와 외치(15)는 3매의 톱니로 맞물려서 하중을 전달하고 있고, 작용선(b)상의 맞물림점은 참조부호(b1, b2, b3)로 표시된 바와 같은 3점으로 되어 있다. 따라서, 내치(14)와 외치(15)는, 2매의 톱니로 맞물려서 하중전달을 행하고 있는 상태와 3매의 톱니로 맞물려서 하중전달을 행하고 있는 상태가 있고, 맞물림율이 2.5 (ε = 2.5)로 되어 있다.

이와 같이, 내치(14)와 외치(15)는 모두 고치로 형성되고, 양자의 사이에서는 항상 적어도 2매의 톱니의 맞물림을 통하여 하중이 전달되고 있어, 하중을 항상 2매 이상의 톱니에 분산시킬 수가 있다. 따라서, 내치(14) 및 외치(15)에 발생하는 접촉면압이나 휨응력을 대폭 감소시킬 수 있고, 내치(14)와 외치(15)의 피로수명의 차이가 커지는 것을 억제할 수 있다.

도 4는, 내치 및 외치가 모두 병치로 형성되어서 맞물림율 ε = 1.5 인 경우(도 4(a))와, 맞물림율 ε = 2.5 인 내치기어기구(1)의 내치(14) 및 외치(15)의 경우(도 4(b))에 있어서, 맞물려 있을 때의 1매의 톱니에 발생하는 하중변화(톱니면의 법선방향으로 작용하는 하중의 변화)의 모양을 설명하는 도면이다. 맞물림율 ε = 1.5 인 경우, 1매의 톱니로 맞물려 있는 상태가 맞물려 있을 때의 전체 위상중의 66%을 차지하고 있고, 2매의 톱니로 맞물려 있는 상태가 전체 위상의 34% (17% x 2)를 차지하고 있다. 이와 같이 맞물림율이 2.0 미만이기 때문에, 1매의 톱니로 맞물려 있는 상태가 반드시 존재하고, 전달하중의 최대치가 크게 되어버려서(즉, 강도계산의 기준이 되는 설계하중이 커진다), 내치 및 외치에 과대한 접촉면압이나 휨응력이 발생하게 된다.

한편, 맞물림율 ε = 2.5 인 경우, 2매의 톱니로 맞물려 있는 상태가 맞물려 있을 때의 전체 위상중의 60%을 차지하고, 3매의 톱니로 맞물려 있는 상태가 전체 위상의 40% (20% x 2)를 차지하고 있다. 이와 같이, 적어도 2매의 톱니의 맞물림을 통하여 하중이 전달되기 때문에, 전달하중의 최대치를 대폭 감소시킬 수 있고, 1매의 톱니로 맞물려서 하중을 전달하는 상태가 존재하는 경우에 비하여, 톱니면의 법선방향으로 작용하는 최대 전달하중(즉, 설계하중)을 절반 정도로 하여줄 수가 있다.

또, 도 5는 내치(14)의 일부를 확대하여 나타낸 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 내치(14)의 치선측의 영역(e)은 인벌류트 곡선에 기초한 톱니두께(도면에서 점선(f)으로 표시된 톱니두께)보다 가늘어지도록 (톱니의 두께가 작아지도록) 형성되어 있다. 또, 도 5에서는, 톱니의 제일 끝부분의 두께가 인벌류트 곡선에 기초한 톱니두께보다도 α 만큼 가늘어지도록 형성된 상태를 나타내고 있다.

내치기어기구(1)에서는, 내치(14)의 치선측을 인벌류트 곡선에 기초한 톱니두께보다도 가늘어지도록 형성함으로써, 2매의 톱니의 맞물림에 의하여 하중전달이 이루어질 때에 3매째의 톱니가 맞물리더라도, 2매의 톱니에 의한 하중전달과 3매째의 톱니의 맞물림 동작이 간섭하는 일이 없도록 되어 있다. 이에 의해, 내치(14)와 외치(15)의 사이에서 효율적으로 하중을 전달할 수 있다. 또, 요구되는 전달하중이 상술한 간섭의 발생에 의하여 상승하는 것도 억제할 수 있고, 설계하중도 작게 할 수가 있다. 또, 치선측의 톱니두께를 인벌류트 곡선에 기초한 톱니두께보다도 가늘게 한다고 하는 간이한 구성으로 상술한 간섭의 발생을 방지할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 내치기어기구(1)에 의하면, 내치 및 외치에 발생하는 접촉면압이나 휨응력을 대폭적으로 감소시킬 수가 있어서 내치와 외치의 수명차이의 확대를 대폭 억제할 수 있기 때문에, 이에 의해 내치기어기구의 수명이 제약을 받는 것을 완화할 수 있다.

또, 본 발명의 내치기어기구(1)에 의하면, 내치 및 외치에 발생하는 접촉면압이나 휨응력을 대폭적으로 감소시킬 수 있기 때문에, 내치의 경도를 높여줄 필요 성이 거의 없고, 내치의 경도를 높이려는 요청을 완화할 수 있다. 즉, 내치에 발생하는 면압이나 응력이 감소되므로, 내치의 수명이 제약받는 일이 적어져서, 예컨대 내치에 대하여 담금질 등의 경화처리를 행하지 않더라도, 필요한 표면경도를 충분히 확보할 수 있는 경우가 많아진다. 또, 경화처리를 생략할 수 있으므로, 예컨대 열처리에 의한 왜곡의 발생이 없고, 내치의 치수정밀도를 용이하게 확보할 수 있게 된다.

또, 내치와 외치가 모두 고치이고 그 맞물림율이 2.0 이상인 내치기어기구를 증속기에 적용한 경우, 내치 및 외치에 발생하는 접촉면압이나 휨응력을 대폭 감소시킬 수 있기 때문에, 맞물려 있을 때의 내치 및 외치의 원주방향의 탄성변형량을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 고속회전으로 하중을 전달함으로써 발생하는 소음을 감소시킬 수 있다.

이상, 본 발명에 의한 내치기어기구를 특정한 실시예와 관련하여 설명하였으나, 본 발명의 내치기어기구는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재된 범위내에서 다양한 설계변경이 가능한 것이다. 예를 들면, 본 발명의 내치기어기구를 다음과 같이 변경하여 실시하여도 좋다.

(1) 내치와 외치를 갖는 내치기어기구라면, 어떤 것에 대하여도 적용할 수 있다. 예를 들어, 유성기어 감속기, 유성기어 증속기, 건설기계 등의 선회장치 등 여러 종류의 기어기구에 대하여 적용할 수 있고, 본 발명의 효과를 얻을 수가 있다.

(2) 실시예에 있어서는, 다수의 유성기어단으로 이루어지는 내치기어기구의 최종단에 적용된 경우에 관하여 설명하였으나, 다수의 유성기어단의 최종단 이외의 유성기어단에 적용되어도 좋다. 또, 1개의 유성기어단으로 이루어진 내치기어기구에 적용되어도 좋다. 나아가, 유성기어기구 이외의 내치기어기구에 적용되어도 좋다.

(3) 실시예에 있어서는, 내치의 치선측의 톱니두께가 인벌류트 곡선에 기초한 톱니두께보다 가늘게 형성되어 있는 경우를 설명하였지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 예를 들면 외치의 치선측의 톱니두께가 인벌류트 곡선에 기초한 톱니두께보다도 가늘게 형성되어 있어도 좋다.

도 6은 본 발명의 제1 양태의 실시예에 따른 유성기어 감속기(101)(이하, 감속기(101)이라고 한다)를 예시하는 단면도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 감속기(101)는 케이스(111)를 가지고 있고, 케이스(111)에 설치되는 플랜지부(116)를 거쳐서 프레임(도시하지 않았음) 등에 부착된다. 그리고, 감속기(101)는, 케이스(111) 내에 설치되어서 다수의 피스톤을 갖는 유압모터(110)에서 발생하는 회전 구동력을 감속하여 전달하고, 케이스(111)에 대하여 회동이 자유롭게 지지되는 링 기어(112)를 최종적으로 회전 구동한다. 이에 의해, 링 기어(112)에 설치된 플랜지부(117)에 부착되는 스프로킷(도시하지 않았음)을 거쳐서 피구동부(도시하지 않았음)를 구동한다.

이 감속기(101)는, 케이스(111), 링 기어(112), 입력축(113), 태양기어(114), 유성기어기구(115) 등을 가지고 있다.

케이스(111)는 프레임 등에 부착되어서 유압모터(110)를 내부에 수납함과 동 시에, 링 기어(112)를 베어링(118)을 통하여 회동이 자유롭게 지지한다. 베어링(118)은 케이스(111)의 일단(도면의 좌측)의 주위에 배설되고, 베어링(118)과 플랜지부(116)와의 사이에서 케이스(111)의 주위에는 밀봉부(119)가 설치되어 있다. 이 밀봉부(119)에 의하여, 케이스(111)와 링 기어(112)의 타단(도면의 우측)과의 사이의 간격이 밀봉되어 있다. 또, 케이스(111)의 일단으로부터는, 유압모터(110)의 출력축(120)이 회전이 자유롭게 지지되어 돌출하고 있다. 그리고, 케이스(111)의 일단의 단부에는, 후술하는 바와 같은 유성기어기구(115)의 최종단의 지지부(122)가 부착되어 있다.

링 기어(112)는 중공(中空)의 원통형으로 형성되며, 상술한 바와 같이 케이스(111)의 일단에 회전이 자유롭게 부착되어서 스프로킷(도시하지 않았음) 등을 구동한다. 링 기어(112)의 일단에는 커버부재(112a)가 부착되고, 링 기어(112)의 내부에는 유성기어기구(115)가 수납된다. 그리고, 링 기어(112)의 내주에는, 유성기어기구(115)의 1단째의 유성기어(124) 및 최종단의 유성기어(126)와 맞물리는 내치(128)가 형성되어 있다. 이 내치(128)는 병치가 아닌 고치로 형성되어 있다. 또, 링 기어(112)는, 내치(128)와, 이 내치(128)를 지지하여 케이스(111)에 대하여 회동이 자유롭게 지지되는 지지부(129)를 가지고 있고, 내치(128)와 지지부(129)는 주물로서 일체로 형성되어 있다. 또, 링 기어(112)에서는, 종래 기술에서와 같이 스프로킷 등에 연결되는 지지부재와 원통형의 하우징을 별체로 형성할 필요가 없고, 스프로킷 등에 연결되는 플랜지부(117)가 설치된 지지부(129)와 내치(128)가 일체로 주물로 형성되어 있다.

입력축(113)은 스플라인 조인트(121)를 거쳐서 유압모터(110)의 출력축(120)에 연결되어 있다. 이에 의해, 입력축(113)은 출력축(120)과 함께 회전 구동된다. 그리고, 입력축(113)의 일단에는, 태양기어(114)가 연결되어서 입력축(113)과 함께 일체로 회전하도록 설치되어 있다. 태양기어(114)에는, 외주치(123)가 형성되어, 유성기어기구(115)의 1단째의 유성기어(124)와 맞물려서 구동하도록 되어 있다.

유성기어기구(115)는, 태양기어(114)에 연동하여 구동되는 2단의 유성기어단을 가지고 구성되어 있다. 즉, 1단째의 유성기어(124), 그 지지틀(유성틀)인 캐리어(125), 2단째(최종단)의 유성기어(126), 이 유성기어(126)의 지지부(122)를 갖고 있다.

도 7은 도 6의 II-II선 단면도이며, 링 기어(112), 유성기어(124), 태양기어(114), 캐리어(125)의 일부(타단측의 일부분)를 나타내는 도면이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 1단째의 유성기어(124)는 태양기어(114)를 사이에 두고 대략 마주보는 위치에 2개 배치되고, 각 유성기어(124)는 캐리어(125)에 각각 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 그리고, 각 유성기어(124)에 형성된 외주치(127)는 태양기어(114)의 외주치(123)와 맞물려서 태양기어(114)의 회전에 따라 회전 구동된다. 또, 유성기어(124)의 외주치(127)는 링 기어(112)의 내주에 형성되는 내치(128)와도 맞물리도록 배설된다. 이에 의해, 태양기어(114)가 회전하면, 유성기어(124)는 자전하면서 링 기어(112)의 내주를 따라서 공전운동을 행하게 된다. 또, 도 7에 도시된 바와 같이, 태양기어(114)의 외주치(123), 유성기어(124)의 외주치(127), 그리고 링 기어(112)의 내치(112)는 모두 병치가 아닌 고치로 형성되어 있다.

캐리어(125)는, 도 6에 도시된 바와 같이 2개의 유성기어(124)를 전후방향으로 사이에 두고 있는 2매의 타원형 평판 등이 조합되어 구성되어 있다. 그리고, 캐리어(125)는 타원형 평판을 연결하는 2개의 축부(130)를 가지고 있고, 이 축부(130)에는 각각 유성기어(124)가 회전이 자유롭게 지지된다. 이에 의하여, 태양기어(114)에 의해 구동되어서 유성기어(124)가 축부(130)의 주위에서 자전하면서 태양기어(114)에 대하여 공전을 행하면, 그 공전운동과 함께 캐리어(125)도 태양기어(114) 주위의 회전을 행하게 된다.

또, 캐리어(125)에 있어서의 타단에 위치한 평판의 내주에는, 내주치(131)가 형성되어 있어, 제2의 태양기어(132)와 맞물리도록 되어 있다. 제2의 태양기어(132)는, 입력축(113)이 삽입됨과 동시에, 이 입력축(113)에 대하여 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 제2의 태양기어(132)에는, 캐리어(125)의 내주치(131)와 맞물리는 외주치(133)가 형성되어 있다. 이에 의하여, 제2의 태양기어(132)는 캐리어(125)의 회전에 따라 회전 구동된다.

최종단의 유성기어(126)는, 지지부(122)에 설치된 축부(135)에 대하여 각각 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 유성기어(126)는, 원주방향으로 균등하게 3개가 배치되어 있다. 유성기어(126)에는 외주치(134)가 형성되어 있고, 외주치(134)는 제2의 태양기어(132)의 외주치(133)와 맞물리는 동시에 링 기어(112)의 내치(128)와도 맞물려 있다. 이에 의해, 제2의 태양기어(132)가 회전하면, 유성기어(126)가 축부(135)의 주위에서 회전하고(유성기어(126)는 공전은 행하지 않는다), 유성기어(126)의 회전에 의해 링 기어(112)가 회전 구동된다.

도 8은 도 6의 III선 화살표 위치에서 일부 확대하여 나타낸 단면도이며, 유성기어(126)와 링 기어(112)가 맞물린 상태를 나타내는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 링 기어(112)의 내치(128) 및 링 기어(112)에 맞물리는 유성기어(126)의 각 톱니(134)는 고치로 형성되어 있다. 그리고, 내치(128)와 유성기어(126)는, 항상 2매 이상의 톱니가 맞물린 상태로 되어 있어, 맞물림율 2.0 이상이 확보되고 있다.

마지막으로, 지지부(122)는 케이스(111)의 일단에 스플라인 결합을 통하여 부착됨과 동시에, 케이스(111)에 대하여 고정되어 있다. 그리고, 원주방향으로 균등배치된 축부(135)를 3개 가지고 있고, 상술한 바와 같이 각 축부(135)로 각 유성기어(126)를 회전이 자유롭게 지지하고 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 유성기어 감속기(101)에 의하면, 링 기어(112)의 내치(128)와 그것에 맞물리는 유성기어(126)의 각 톱니(134)를 고치로 형성하여 맞물림율을 2.0 이상으로 함으로써, 링 기어(112)의 내치(128)에 가하여지는 힘이 항상 2매 이상의 톱니에 분산되어, 발생하는 접촉면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 링 기어(112)의 내치(128)의 강도를 용이하게 확보할 수 있다. 내치(128)의 강도가 용이하게 확보되면, 강도를 확보하기 위하여 담금질 등의 표면경화처리를 내치(128)에 실시할 필요가 없어진다. 또, 표면경화처리를 하지 않더라도, 내치(128)의 톱니 폭을 축방향으로 길게 하여줄 필요가 없다. 그리고, 주물을 이용하여 용이하게 링 기어(112)를 제작할 수 있다. 따라서, 유성기어 감속기의 제작 공정의 수나 구조상의 제약을 완화할 수 있는 것이다.

또한, 종래의 유성기어 감속기에서는, 1단째의 유성기어가 3개 이상 배치되어 있으나, 본 발명의 유성기어 감속기(101)에 의하면, 1단째의 유성기어(124)가 2개이더라도 그 외주치(127)를 고치로 형성함으로써 각 톱니에 발생하는 면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 유성기어의 수를 적게 할 수 있음과 동시에, 1단째의 유성기어(124)와 맞물림으로써 링 기어(112)의 내치(128)에 발생하는 면압이나 휨응력도 감소시킬 수 있다. 따라서, 내치(128)의 강도확보가 용이하게 되고, 내치(128)에 대하여 담금질 등의 표면경화처리를 실시할 필요가 없게 되며, 내치(128)의 톱니 폭이 축방향으로 길게 되는 것도 억제할 수 있다.

또, 본 발명의 유성기어 감속기(101)에 의하면, 열처리 등에 의한 표면효과처리를 하지 않더라도 링 기어(112)의 내치(128)의 강도를 확보할 수 있기 때문에, 종래의 유성기어 감속기에서와 같이 열처리를 위하여 링 기어(112)와 지지부(129)를 분할한다고 하는 구조상의 제약을 받는 일이 없고, 링 기어(112)와 지지부(129)를 주물로서 일체로 형성할 수가 있다. 또한, 표면경화처리를 생략함과 동시에, 링 기어(112)와 지지부(129)를 나사결합하는 볼트를 생략할 수 있어 부품수의 삭감을 도모할 수 있다.

또, 열처리 공정을 생략함으로써 열처리에 의한 링 기어의 왜곡이 없게 되고, 이러한 왜곡에 기인하여 내치에 걸리는 하중이 불균일하게 되는 현상도 없앨 수 있어, 내구성이 향상하는 동시에 소음의 발생도 감소시킬 수 있다.

또한, 전술한 유성기어 감속기(101)에서는 유성기어기구가 2단의 유성기어단을 갖는 경우에 관하여 설명하였으나, 3단 이상의 유성기어단을 갖는 경우이더라도 맞물림율을 2.0 이상으로 함으로써 전술한 유성기어 감속기(101)와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수가 있다.

이상, 본 발명의 제1 양태의 유성기어 감속기를 특정한 실시예와 관련하여 설명하였으나, 본 발명의 제1 양태의 유성기어 감속기는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재된 범위내에서 다양한 설계변경이 가능한 것이다. 예를 들면, 본 발명의 제1 양태의 유성기어 감속기를 다음과 같이 변경하여 실시하여도 좋다.

(1) 유성기어기구는 단지 1단의 유성기어단을 갖는 것이어도 좋다. 즉, 1단으로 이루어지는 유성기어기구의 유성기어가 자전만을 행하고, 이 유성기어와 맞물려서 링 기어가 회전 구동되는 것이어도 좋다. 이 경우, 이 유성기어의 각 톱니와 링 기어의 내치를 고치로 형성하여 맞물림율을 2.0 이상으로 함으로써 링 기어의 내치에 발생하는 면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있고, 전술한 실시예의 경우와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수가 있다.

(2) 전술한 실시예에 있어서는, 1단째의 유성기어가 2개 배치되고 최종단의 유성기어가 3개 배치되어 있는 것을 설명하였으나, 이와 같지 않아도 좋다. 예를 들면, 1단째의 유성기어가 3개 이상 배치되는 것이어도, 또 최종단의 유성기어가 4개 이상 배치되는 것이어도 좋다. 또한, 1단째의 유성기어가 3개 이상 배치되는 경우에는, 그 외주치는 고치로 형성되지 않아도 좋다.

도 9는 본 발명의 제2 양태의 실시예에 따른 유성기어 감속기(201)(이하, 감속기(201)이라고 한다)를 예시하는 단면도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 감속기 (201)는 케이스(211)를 가지고 있고, 케이스(211)에 설치되는 플랜지부(216)를 거쳐서 프레임(도시하지 않았음) 등에 부착된다. 그리고, 감속기(201)는, 케이스(211) 내에 설치되어서 다수의 피스톤을 갖는 유압모터(210)에서 발생하는 회전 구동력을 감속하여 전달하고, 케이스(211)에 대하여 회동이 자유롭게 지지되는 링 기어(212)를 최종적으로 회전 구동한다. 이에 의해, 링 기어(212)에 설치된 플랜지부(217)에 부착되는 스프로킷(도시하지 않았음)을 거쳐서 피구동부(도시하지 않았음)를 구동한다.

이 감속기(201)는, 케이스(211), 링 기어(212), 입력축(213), 태양기어(214), 유성기어기구(215) 등을 가지고 있다.

케이스(211)는 프레임 등에 부착되어서 유압모터(210)를 내부에 수납함과 동시에, 링 기어(212)를 베어링(218)을 통하여 회동이 자유롭게 지지한다. 베어링(218)은 케이스(211)의 일단(도면의 좌단측)의 주위에 배설되고, 베어링(218)과 플랜지부(216)와의 사이에서 케이스(211)의 주위에는 밀봉부(219)가 설치되어 있다. 이 밀봉부(219)에 의하여, 케이스(211)와 링 기어(212)의 타단(도면의 우단측)과의 사이의 간격이 밀봉되어 있다. 또, 케이스(211)의 일단으로부터는, 유압모터(210)의 출력축(220)이 회전이 자유롭게 지지되어 돌출하고 있다. 그리고, 케이스(211)의 일단의 단부에는, 외주를 따라서 원주방향으로 균등한 위치의 3개소에 보스부(222)가 일단을 향하여 돌출되어 있다. 3개의 보스부(222)의 각각에는, 후술하는 바와 같은 유성기어기구(215)의 최종단의 유성기어(226)가 회전이 자유롭게 지지된다.

링 기어(212)는 중공(中空)의 원통형으로 형성되며, 상술한 바와 같이 케이스(211)의 일단에 회전이 자유롭게 부착되어서 스프로킷(도시하지 않았음) 등을 구동한다. 링 기어(212)의 일단에는 커버부재(212a)가 부착되고, 링 기어(212)의 내부에는 유성기어기구(215)가 수납된다. 그리고, 링 기어(212)의 내주에는, 유성기어기구(215)의 1단째의 유성기어(224) 및 최종단의 유성기어(226)와 맞물리는 내치(228)가 형성되어 있다. 또한, 이 내치(228)는, 유성기어(224)와 맞물리는 부분(일단측에 형성되어 있는 부분)은 병치부분(228a)으로 형성되고, 유성기어(226)와 맞물리는 부분(타단측에 형성되어 있는 부분)은 고치부분(228b)으로 형성되어 있다.

입력축(213)은 스플라인 조인트(221)를 거쳐서 유압모터(210)의 출력축(220)에 연결되어 있다. 이에 의해, 입력축(213)은 출력축(220)과 함께 회전 구동된다. 그리고, 입력축(213)의 일단에는, 태양기어(214)가 연결되어서 입력축(213)과 함께 일체로 회전하도록 설치되어 있다. 태양기어(214)에는, 외주치(223)가 형성되어, 유성기어기구(215)의 1단째의 유성기어(224)와 맞물려서 구동하도록 되어 있다.

유성기어기구(215)는, 태양기어(223)에 연동하여 구동되는 2단의 유성기어단을 가지고 구성되어 있다. 즉, 1단째의 유성기어(224), 그 지지틀(유성틀)인 캐리어(225), 2단째(최종단)의 유성기어(226)를 갖고 있다.

1단째의 유성기어(224)는, 원주방향으로 3개 배설되고, 각 유성기어(224)는 캐리어(225)에 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 그리고, 각 유성기어(224)에 형성된 외주치(227)는 태양기어(214)의 외주치(223)와 맞물려서, 태양기어(214)의 회전 에 따라 회전 구동된다. 또, 유성기어(224)의 외주치(227)는, 링 기어(212)의 내주에 형성되는 내치(228)와도 맞물리도록 배설된다. 이에 의해, 태양기어(214)가 회전하면, 유성기어(224)는 자전하면서 링 기어(212)의 내주를 따라 공전운동을 행하게 된다.

또, 도 10은, 도 9의 II선 화살표 위치에서 일부 확대하여 나타낸 단면도이며, 유성기어(224)와 링 기어(212)가 맞물린 상태를 나타내는 도면이다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 유성기어(224)의 외주치(227)는 링 기어(212)의 내치(228)의 병치부분(228a)과 맞물리고 있고, 이 외주치(227)도 병치로 형성되어 있다.

캐리어(225)는, 평평한 도넛모양으로 형성되는 평판부분(229)과, 이 평판부분(229)으로부터 원주방향 균등한 위치에서 일단측을 향해서 돌출하는 3개의 축부(230)를 가지고 있다. 축부(230)에는, 유성기어(224)가 각각 회전이 자유롭게 지지된다. 이에 의해, 태양기어(214)에 의해 구동되어 유성기어(224)가 축부(230)의 주위에서 자전하면서 태양기어(214)에 대하여 공전을 행하면, 그 공전운동과 함께 캐리어(225)도 태양기어(214)의 주위에서 회전을 행하게 된다.

또, 캐리어(225)의 평판부분(229)의 내주에는, 내주치(231)가 형성되어 있어서 제2의 태양기어(232)와 맞물리도록 되어 있다. 제2의 태양기어(232)는, 입력축(220) 및 출력축(213)이 삽입되는 동시에 이들 축(220)(213)에 대하여 회전이 자유롭게 각각 지지되어 있다. 제2의 태양기어(232)에는, 캐리어(225)의 내주치(231)와 맞물리는 외주치(233)가 형성되어 있다. 이에 의해, 제2의 태양기어(232)는 캐 리어(225)의 회전에 따라 회전 구동된다.

최종단의 유성기어(226)는, 케이스(211)로부터 돌출되는 보스부(222)에 대하여 각각 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 도 11은, 도 9의 III선 화살표 위치로부터 바라본 도면으로서, 링 기어(212), 유성기어(226), 제2의 태양기어(232) 만을 도시한 것이다. 도 9 및 도 11에 나타난 바와 같이, 유성기어(226)는 원주방향으로 균등한 위치에서 3개 배설되어 있다. 유성기어(226)에는 외주치(234)가 형성되어 있고, 외주치(234)는 제2의 태양기어(232)의 외주치(233)와 맞물림과 동시에 링 기어(212)의 내치(228)와도 맞물리고 있다. 이에 의해, 제2의 태양기어(232)가 회전하면, 유성기어(226)가 보스부(222)의 주위로 회전하고(유성기어(226)는 공전은 행하지 않는다), 유성기어(226)의 회전에 의하여 링 기어(212)가 회전 구동된다.

도 12는 도 9의 IV선 화살표 위치에서 일부 확대하여 나타낸 단면도이며, 유성기어(226)와 링 기어(212)가 맞물린 상태를 나타내는 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 링 기어(212)에 맞물리는 유성기어(226)의 각 톱니(234)는 고치로 형성되어 있고, 링 기어(212)의 내치(228)의 고치부분(228b)의 각 고치와 맞물린다. 그리고, 유성기어(226)와 링 기어(212)는 항상 2매 이상의 톱니가 맞물려진 상태로 되어 있어, 맞물림율 2.0 이상이 확보되고 있다.

이와 같이, 유성기어기구(215)에 있어서는, 링 기어(212)에 맞물리는 최종단의 유성기어(226)를 고치로 형성하여 맞물림율을 2.0 이상으로 함으로써, 유성기어(226)의 각 톱니(234)에 가하여지는 힘이 항상 2매 이상의 톱니에 분산되어, 각 톱니(234)에 발생하는 면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있다. 그리고, 유성기어(226) 의 수를 적게 3개로 하더라도, 링 기어(212)와 맞물리는 유성기어(226)의 강도를 용이하게 확보할 수 있게 되고, 톱니 폭이 길게 되는 것을 억제할 수 있다.

또, 도 13은 도 9의 V―V선 화살표 위치에서 일부 확대하여 나타낸 단면도이며, 유성기어(226)와 제2의 태양기어(232)가 맞물린 상태를 나타내는 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 유성기어(226)의 외주치(234)는 고치로 형성되어 있으나, 제2의 태양기어(232)의 외주치(233)는 치원측이 고치로 형성되고 치선측이 병치로 형성되어 있다. 태양기어(232)와 유성기어(226)의 톱니수는 비교적 적고 맞물림율은 2.0 이하이며, 태양기어(232)의 톱니가 받는 하중은 크다. 또, 감속비를 크게 하기 위하여서는 태양기어(232)의 톱니수를 적게 할 필요가 있고, 태양기어(232)는 맞물림 횟수도 많다. 이 때문에, 태양기어의 치원의 강도를 강하게 하기 위해서 치원의 톱니두께가 커지도록 고치로 하면 좋다. 또, 태양기어(232)를 고치로 하면, 치선의 톱니두께가 작아지지만, 치선을 병치로 함으로써 치선의 톱니두께를 충분히 확보할 수가 있다. 이에 의해, 태양기어(232)의 치원의 강도를 강하게 할 수 있는 동시에, 치선의 톱니두께를 충분히 확보할 수 있고, 치선의 파손을 방지할 수 있다.

또, 유성기어기구(215)에 있어서는, 상술한 바와 같이 1단째(최종단 이외)의 유성기어(224)의 각 톱니(227)는 최종단의 태양기어(232)에 비하여 면압이 낮게 병치로 형성되어 있다. 이에 의해, 최종단 이외의 고속으로 회전하는 유성기어(224)에 있어서, 그 톱니의 톱니마루와 톱니골로 형성되는 공간으로부터 윤활유가 빠지기 쉽게 되고, 맞물려 있을 때에 윤활유가 가두어져서 발생하는 저항을 감소시킬 수 있다 (도 10 참조). 또, 최종단 이외의 고속으로 회전하는 유성기어에 있어서, 고치로 함으로써 미끄럼율이 과대하게 되는 것을 억제하여 슬라이딩저항을 감소시킬 수 있고, 최종단 이외의 유성기어도 고치로 하였을 경우에 비하여 효율저하를 억제할 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 유성기어감속기(201)에 의하면, 링 기어(212)와 맞물리는 유성기어(226)의 각 톱니(234)에 발생하는 면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있어, 그 강도의 확보가 용이하게 되고, 유성기어기구(215)의 간략화를 도모할 수 있다. 또, 링 기어(212)의 내치(228)는 담금질 등의 표면경화처리가 실시되어도 좋다. 이 경우, 내치(228)의 강도확보가 용이하게 되고, 그 링 기어의 톱니 폭을 짧게 할 수 있다. 또한, 전술한 유성기어 감속기(201)에서는 유성기어기구가 2단의 유성기어단을 갖는 경우에 관하여 설명하였으나, 3단 이상의 유성기어단을 갖는 경우이더라도 링 기어와 맞물리는 최종단의 유성기어의 각 톱니를 고치로 하여 맞물림율을 2.0 이상으로 함으로써, 전술한 유성기어 감속기(201)와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수가 있다.

이상, 본 발명의 제2 양태의 유성기어 감속기를 특정한 실시예와 관련하여 설명하였으나, 본 발명의 제2 양태의 유성기어 감속기는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재된 범위내에서 다양한 설계변경이 가능한 것이다. 예를 들면, 본 발명의 제2 양태의 유성기어 감속기를 다음과 같이 변경하여 실시하여도 좋다.

(1) 유성기어기구는 단지 1단의 유성기어단을 갖는 것이어도 좋다. 즉, 1단 으로 이루어지는 유성기어기구의 유성기어가 자전만을 행하고, 이 유성기어와 맞물려서 링 기어가 회전 구동되는 것이어도 좋다. 이 경우, 이 유성기어의 각 톱니를 고치로 형성하여 맞물림율을 2.0 이상으로 함으로써 유성기어의 각 톱니에 발생하는 면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있고, 전술한 실시예의 경우와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수가 있다.

(2) 유성기어기구가 1단으로 이루어진 것일 경우, 그 유성기어와 맞물리는 태양기어(입력축에 연결되는 태양기어)의 치원측을 고치로 형성하고, 치선측을 병치로 하여도 좋다. 이 경우, 전술한 실시예에 있어서 제2의 태양기어의 치원측을 고치로 형성하고 치선측을 병치로 형성한 것과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수가 있다.

본 발명의 내치기어기구에 의하면, 내치와 외치에 발생하는 접촉면압이나 휨응력을 감소시킬 수 있고, 내치와 외치의 수명차이가 현저해져서 내치기어기구의 수명이 제약을 받는 것을 완화할 수 있는 내치기어기구를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 유성기어 감속기에 의하면, 링 기어의 내치의 톱니 폭이 축방향으로 길어지는 일이 없이 그 내치의 표면경화처리를 생략할 수 있고, 공정의 수나 구조상의 제약을 완화할 수 있는 유성기어 감속기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 유성기어 감속기에 의하면, 링 기어와 맞물리는 유성기어의 각 톱니에 발생하는 면압이나 휨응력을 감소시키고, 링 기어와 맞물리는 유성기어의 강도를 용이하게 확보하며, 유성기어기구의 간략화를 도모한 유성기어 감속기를 제공할 수 있다.

Claims (10)

1. 모터의 출력축에 연결되는 입력축과,

   상기 입력축에 연결되는 태양기어와,

   상기 태양기어와 맞물리는 유성기어를 구비하는 유성기어 감속기에 있어서,

   상기 유성기어의 톱니를 고치로 형성함과 아울러, 상기 태양기어의 치원측을 고치로 형성하고, 또한 당해 태양기어의 치선측을 병치로 형성하는 것을 특징으로 하는 유성기어 감속기.
2. 모터의 출력축에 연결되는 입력축과,

   상기 입력축에 끼워 삽입됨과 아울러 당해 입력축에 대해 회전이 자유롭게 지지되는 태양기어와,

   상기 태양기어와 맞물리는 유성기어를 구비하는 유성기어 감속기에 있어서,

   상기 유성기어의 톱니를 고치로 형성함과 아울러, 상기 태양기어의 치원측을 고치로 형성하고, 또한 당해 태양기어의 치선측을 병치로 형성하는 것을 특징으로 하는 유성기어 감속기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유성기어에 맞물리는 링기어의 내치를 고치로 형성하고, 당해 유성기어와 당해 링기어의 내치의 맞물림율을 2.0 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 유성기어 감속기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 링기어에 맞물리는 유성기어는 원주방향으로 3개 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 유성기어 감속기.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 링기어에 표면경화 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 유성기어 감속기.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 링기어에 표면경화 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 유성기어 감속기.
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