KR101087201B1 - 기어 조립체 - Google Patents

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KR101087201B1
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조형준
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현대로템 주식회사
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    • F16H55/02—Toothed members; Worms
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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    • B23Q5/56—Preventing backlash
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H2057/127—Self-adjusting during operation, e.g. by a spring using springs

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Abstract

본 발명은 백래쉬 방지 기능을 갖는 기어 조립체에 관한 것으로, 특히 기어의 형상에 영향을 받지 않으며, 조립 및 정비가 용이한 백래쉬 방지 기어 조립체를 제공하는 것을 과제로 한다. 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기어 조립체는, 구동원의 동력 전달축과 동일 회전축상으로 연결되어 구동원의 구동력을 상대 기어에 전달하는 구동 기어와, 상기 구동 기어에 회전 가능하게 지지되는 백래쉬 방지 기어와, 중앙부가 상기 백래쉬 방지 기어에 고정되며, 양 단부는 상기 구동 기어의 기어부와 상기 백래쉬 방지 기어의 기어부가 설정된 벌어짐 각도로 벌어지게 하여 상기 구동 기어에 지지되는 판 스프링을 포함하는 기어 조립체로서, 상기 구동 기어는 원통부와, 상기 원통부의 상단에 형성되어 상기 구동원의 동력 전달축에 연결되는 제 1 플랜지부와, 상기 원통부의 하단에 형성되는 제 2 플랜지부의 외주면에 형성되는 제 1 기어부를 포함하며, 상기 백 래쉬 방지 기어는 상단 및 하단이 상기 구동 기어의 내주면에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 기둥부와, 상기 기둥부의 하단에 형성되는 제 3 플랜지부에 상기 제 1 기어부와 상하로 나란하도록 형성되는 제 2 기어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구동 기어, 백래쉬 방지 기어, 판 스프링

Description

기어 조립체{GEAR ASSEMBLY}
본 발명은 백래쉬 방지 기능을 갖는 기어 조립체에 관한 것으로, 특히 백래쉬 방지 기어가 구동 기어에 회전 가능하게 지지되고, 백래쉬 방지 기어의 기어부가 구동 기어의 기어부에 대하여 설정된 벌어짐 각도로 벌어지게 하는 판 스프링을 구비하여, 구동 기어와 상대 기어 사이의 백래쉬가 방지되는 기어 조립체에 관한 것이다.
종래 기어 조립체의 백래쉬를 방지하기 위한 방식으로는 이중 기어를 사용하고 두 기어간에 코일 스프링을 사용하여 백래쉬를 방지하는 방식이 대표적이다.
도 1은 종래의 코일 스프링을 사용하여 백래쉬를 방지하는 조립체의 개략적인 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시한 이중 기어 부재의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 기어 조립체(100)는 베이스(도시 생략)와, 구동 기어(110)와, 이중 기어 부재(120)와, 연결 기어(130)를 포함하여 구성된다.
상기 이중 기어 부재(120)는 상기 구동 기어(110)와 맞물려 회전되는 상부 기어(121)와, 상기 상부 기어(121)와 함께 구동 기어(110)에 맞물려 회전되도록 상 층에 형성된 제 1 기어부(122a)와, 상기 연결 기어(130)에 맞물리도록 하층에 형성된 제 2 기어부(122b)를 갖는 하부 기어(122)와, 상기 상부 기어(121)와 하부 기어(122)의 제 1 기어부(122a) 사이에 게재되어 상기 상부 기어(121)에 대해 상기 하부 기어(122)가 상대 회전 가능하도록 탄성 바이어스 시키는 코일 스프링(123)을 포함하여, 상기 구동기어(110), 이중 기어 부재(120) 및 연결 기어(130) 사이의 백래쉬를 억제하고 있다.
하지만, 상기한 바와 같이 코일 스프링(123)을 이용하여 백래쉬를 방지하는 방식에서는, 이중 기어 부재(120) 내부에 코일 스프링(123)을 삽입해야 하므로 기어의 형상에 제약을 받게 된다. 즉, 이중 기어 부재(120)의 형상이 코일 스프링(123)이 삽입될 정도로 일정 크기 이상 넓어야 하는 제약이 있다.
또한, 이중 기어 부재(120)의 조립시 코일 스프링(123)을 삽입하기 위해 별도의 도구를 사용해야 하므로 정비시에도 불편함이 있다.
이에, 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기어의 형상에 영향을 받지 않으며, 조립 및 정비가 용이한 백래쉬 방지 기어 조립체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 구동원의 동력 전달축과 동일 회전축상으로 연결되어 구동원의 구동력을 상대 기어에 전달하는 구동 기어와, 상기 구동 기어에 회전 가능하게 지지되는 백래쉬 방지 기어와, 중앙부가 상기 백래쉬 방지 기어에 고정되며, 양 단부는 상기 구동 기어의 기어부와 상기 백래쉬 방지 기어의 기어부가 설정된 벌어짐 각도로 벌어지게 하여 상기 구동 기어에 지지되는 판 스프링을 포함하는 기어 조립체로서, 상기 구동 기어는 원통부와, 상기 원통부의 상단에 형성되어 상기 구동원의 동력 전달축에 연결되는 제 1 플랜지부와, 상기 원통부의 하단에 형성되는 제 2 플랜지부의 외주면에 형성되는 제 1 기어부를 포함하며, 상기 백 래쉬 방지 기어는 상단 및 하단이 상기 구동 기어의 내주면에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 기둥부와, 상기 기둥부의 하단에 형성되는 제 3 플랜지부에 상기 제 1 기어부와 상하로 나란하도록 형성되는 제 2 기어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따르면, 기어의 형상에 영향을 받지 않으며, 조립 및 정비가 용이한 백래쉬 방지 기어 조립체를 제공할 수 있다.
또한, 기어간 백래쉬가 방지됨으로써, 시스템의 정밀 제어가 가능하고, 역회전시 기어간 충격 및 소음을 방지하여 기어의 내구 수명이 증대하는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함하는 의미이다. 그리고 "포함한다"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외하는 것은 아니다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기어 조립체를 도면을 참조하여 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 조립체를 구동원에 장착한 상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시한 장치의 종단면도이고, 도 5는 기어 조립체의 분해 사시도이며, 도 6은 기어 조립체의 조립도이고, 도 7은 도 3의 F-F 방향에서 본 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 기어조립체의 작용 상태도이다.
도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 조립체(10)는 크게 구동원(2)의 구동력을 상대 기어(4)에 전달하는 구동 기어(10)와, 상기 구동 기어(10)에 회전 가능하게 지지되는 백래쉬 방지 기어(20)와, 중앙부가 상기 백래쉬 방지 기어(20)에 고정되며, 양 단부(32, 33)는 상기 구동 기어(10)의 기어부(이하, '제 1 기어부'라 함)(14)와 상기 백래쉬 방지 기어(20)의 기어부(이하, '제 2 기어부'라 함)(23)가 설정된 벌어짐 각도로 벌어지게 하여 상기 구동 기어(10)에 지지되는 판 스프링(30)을 포함하여 구성된다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 구동원(2)의 구동력은 감속기(3)를 통해 기어 조립체(1)에 전달되며, 상기 기어 조립체(1)의 구동 기어(10)는 상기 구동원(2)의 동력 전달축(2a)과 동일 회전축상으로 연결된다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 구동 기어(10)는 원통부(11)와, 상기 원통부(11)의 상단에 형성되어 상기 구동원(2)의 동력 전달축(2a)에 감속기(3)를 통해 연결되는 제 1 플랜지부(12)와, 상기 원통부(11)의 하단에 형성되는 제 2 플랜지부(13)의 외주면에 형성되는 제 1 기어부(14)를 포함한다.
상기 제 1 플랜지부(12)는 그것을 관통하도록 형성된 제 1 홀(H1)에 볼트를 체결하여 상기 감속기(3)에 고정된다.
상기 제 1 홀(H1) 외측에는 제 2 홀(H2)이 형성되고, 제 2 홀(H2)에 볼트를 체결하여 후술하는 판 스프링 지지부(15)를 고정한다.
상기 백래쉬 방지 기어(20)는 상단 및 하단이 상기 구동 기어의 내주면에 제 1 베어링(40) 및 제 2 베어링(50)에 의해 회전 가능하게 지지되는 기둥부(21)와, 상기 기둥부(21)의 하단에 형성되는 제 3 플랜지부(22)에 상기 제 1 기어부(14)와 상하로 나란하도록 형성되는 제 2 기어부(23)를 포함한다.
상기 백래쉬 방지 기어(20)에는 상기 판 스프링(30)을 장착하기 위한 제 3 홀(H3)이 형성되어 있다.
상기 구동 기어(10)와 백래쉬 방지 기어(20)를 조립한 상태에서, 상기 제 3 홀(H3) 및 상기 제 3 홀(H3)에 대응하여 상기 구동 기어(10)에 형성된 제 4 홀(H4)에 상기 판 스프링(30)을 삽입한 후, 탭(34)에 볼트(36)를 체결하여 상기 판 스프링(30)의 중앙부를 고정한다.
상기 구동 기어(10)에는 상기 볼트(36) 체결 부위에 대응 개소에 상기 볼트(36)를 체결시키기 위한 도구(드라이버 등)를 삽입하기 위한 홀(도시 생략)이 형성되어 있다.
상기 판스프링(30)의 양 단부(32, 33)는 상기 구동 기어(10)의 제 1 플랜지부(12)에 장착되어 있는 판 스프링 지지부(15)에 의해 지지된다. 상기 판 스프링 지지부(15)에는 상기 판 스프링(30)의 양 단부(32, 33)를 삽입하기 위한 홈(15a)이 형성된다. 상기 양 단부(32, 33)를 상기 홈(15a)에 삽입한 상태에서, 상기 판 스프링 지지부(15)에 장착된 회전축(15b)을 중심으로 회전 가능하게 설치한 캠 부(15c)의 외주면이 상기 양 단부(32, 33)에 맞대지도록 회전시킨 상태에서 고정부(15d)를 이용하여 캠부(15c)를 고정함으로써 지지된다. 본 실시예에서는 캠부(15d)를 이용하여 상기 판 스프링(30)의 양 단부(32, 33)를 지지하고 있지만, 상기 판 스프링(30)을 지지할 수 있는 한, 상기 판 스프링 지지부(15)의 형상 및 구성은 다양한 방식으로 변형될 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 것이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 상기 판 스프링(30)은 상기 구동 기어의 제 1 기어부(14)와 상기 백래쉬 방지 기어의 제 2 기어부(23) 사이의 각도가 벌어짐 각도(α)만큼 벌어지도록 유지한 상태에서 상기 판 스프링 지지부(15)에 양 단부가 지지된다.
이하, 전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 기어 조립체(1)의 작용을 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 상기 구동 기어(10)의 제 1 기어부(14) 및 상기 백래쉬 방지 기어(20)의 제 2 기어부(23)가 상대 기어(60)의 제 3 기어부(61)와 맞물리도록 조립된 상태에서, 즉, 판 스프링(30)의 탄성 특성에 의해 상기 제 1 기어부(14)와 제 2 기어부(23) 사이의 벌어짐 각도가 제로에 가까운 상태에서, 상기 구동 기어(10)가 R1 방향으로 회전하는 경우, 상기 백래쉬 방지 기어(20)의 제 2 기어부(23)가 상기 벌어짐 각도(α)로 복귀하게 하는 탄성 복귀력이 상기 판 스프링(30)에 의해 발생된다(R2 방향). 따라서, 상기 제 1 기어부(14) 및 제 2 기어부(23)의 일측 기어면이 제 3 기어부(61)의 양측 기어면을 서로 미는 상태가 된다.
이에 의해, 상기 구동 기어(10)와 상대 기어(60) 사이의 백래쉬가 방지된다. 상기 탄성 복귀력 설정은 상기 판 스프링(30)의 탄성 계수 또는 상기 벌어짐 각도(α) 선택에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 기어 조립체(1)의 백래쉬가 방지됨으로써, 시스템의 정밀 제어가 가능하고, 역회전시 기어부(13, 24, 61) 사이의 충격 및 소음을 방지하여 기어(10, 20, 60)의 내구 수명이 증대될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같은 백래쉬 방지 구성은 판 스프링(30)을 이용하므로, 종래와 같이 코일 스프링 삽입을 위한 일정 이상의 면적을 필요로 하지 않아 기어의 형상에 영향을 받지 않는다. 또한, 종래와 같이 탄성 스프링 삽입을 위한 별도의 도구가 필요 없기 때문에 조립 및 정비가 용이하게 된다.
도 1은 종래의 코일 스프링을 사용하여 백래쉬를 방지하는 조립체의 개략적인 사시도.
도 2는 도 1에 도시한 이중 기어 부재의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 조립체를 구동원에 장착한 상태를 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 도시한 장치의 종단면도.
도 5는 기어 조립체의 분해 사시도.
도 6은 기어 조립체의 조립도.
도 7은 도 3의 F-F 방향에서 본 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 기어조립체의 작용 상태도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1: 기어 조립체 2: 구동원 모터
3: 감속기 4: 상대 기어
10: 구동 기어 14: 제 1 기어부
20: 백래쉬 방지 기어 23: 제 2 기어부
30: 판 스프링 40, 50: 베어링

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 구동원의 동력 전달축과 동일 회전축상으로 연결되어 구동원의 구동력을 상대 기어에 전달하는 구동 기어와, 상기 구동 기어에 회전 가능하게 지지되는 백래쉬 방지 기어와, 중앙부가 상기 백래쉬 방지 기어에 고정되며, 양 단부는 상기 구동 기어의 기어부와 상기 백래쉬 방지 기어의 기어부가 설정된 벌어짐 각도로 벌어지게 하여 상기 구동 기어에 지지되는 판 스프링을 포함하는 기어 조립체로서,
    상기 구동 기어는 원통부와, 상기 원통부의 상단에 형성되어 상기 구동원의 동력 전달축에 연결되는 제 1 플랜지부와, 상기 원통부의 하단에 형성되는 제 2 플랜지부의 외주면에 형성되는 제 1 기어부를 포함하며,
    상기 백 래쉬 방지 기어는 상단 및 하단이 상기 구동 기어의 내주면에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 기둥부와, 상기 기둥부의 하단에 형성되는 제 3 플랜지부에 상기 제 1 기어부와 상하로 나란하도록 형성되는 제 2 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 조립체.
  4. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6263268A (ja) * 1985-09-12 1987-03-19 Honda Motor Co Ltd 歯車伝動装置

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