KR101502698B1 - 유성 기어 세트 - Google Patents

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김태형
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현대다이모스(주)
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Abstract

본 발명은 유성 기어 세트에 관한 것으로, 선기어와 링기어 사이에 치합되는 피니언 기어, 상기 피니언 기어 양측 단부에 장착되고, 일측에 단차홈이 형성되는 캐리어, 상기 피니언 기어와 상기 캐리어를 관통하여 삽입되는 몸체와, 상기 단차홈에 끼워지도록 상기 몸체의 일단에 형성되는 단차부를 포함하는 피니언 샤프트 및 상기 피니언 샤프트의 상기 단차부 외측을 지지하도록 배치되고, 링기어의 내주면에 치합되는 링기어바디를 포함하고, 피니언 샤프트의 기울어짐을 방지함으로써 피니언 기어 및 베어링의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

유성 기어 세트 {PLANETARY GEAR SET}
본 발명은 유성 기어 세트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피니언 샤프트의 기울어짐을 방지하고, 피니언 기어와 베어링의 성능을 향상시킬 수 있는 유성 기어 세트에 관한 것이다.
일반적으로 유성 기어 세트는 선기어, 링기어, 피니언 기어 및 피니언 기어들을 연결하는 캐리어를 포함한다. 캐리어는 피니언 샤프트가 삽입되어 피니언 기어들이 결합된다.
이러한 유성 기어 세트와 관련된 기술로는 공개특허 제10-2011-0107964호(특허문헌 1) 및 공개특허 제10-2009-0064092호(특허문헌 2)가 개시된 바 있다.
상기 특허문헌 1의 기술은 선기어와 링기어사이에 다수로 배열된 더블피니언기어가 제1 피니언기어와 제2 피니언기어로 이루어지며, 상기 제1 피니언기어는 선기어 쪽과 제2 피니언기어 쪽으로 모두 3곳의 접촉부를 갖고, 상기 제2 피니언기어도 링기어 쪽과 제1 피니언기어 쪽으로 모두 3곳의 접촉부를 가짐으로써, 제1 피니언기어와 제2 피니언기어 쪽에 작용하는 힘의 1/2 감소와 반경방향힘의 상쇄로 피니언축 쪽에 작용하는 힘을 크게 줄일 수 있는 유성 기어 장치가 개시되어 있다.
상기 특허문헌 2의 기술은 회전 중심을 회전하는 선 기어, 상기 선 기어에 외접하는 제1 유성 기어, 상기 제1 유성 기어와 이격되어 상기 선 기어에 외접하는 제2 유성 기어, 상기 제2 유성 기어와 이격되어 상기 선 기어에 외접하는 제3 유성 기어 및 상기 제1, 제2 및 제3 유성 기어가 체결되는 캐리어를 포함하고, 상기 제1 유성 기어와 상기 제2 유성 기어는 상기 선 기어의 회전 방향으로 제1 각 이격되고, 상기 제2 유성 기어와 상기 제3 유성 기어는 상기 선 기어의 회전 방향으로 제2 각 이격되되, 상기 제1 각 보다 상기 제2 각이 더 크게 형성되는 유성 기어 세트가 개시되어 있다.
도 1은 종래의 유성 기어 세트를 설명하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 유성 기어 세트(100)는 선기어(110), 피니언 기어(120), 링기어(130), 캐리어(140), 피니언 샤프트(150), 베어링(160) 및 고정부재(170)를 포함한다. 종래의 유성 기어 세트(100)는 캐리어(140)에 피니언 샤프트(150)가 삽입되어 캐리어(140)와 피니언 기어(120)를 결합한다. 이때, 고정부재(170)가 캐리어(140)의 일측을 관통하여 피니언 샤프트(150)에 나사 체결 방식으로 결합된다.
피니언 샤프트(150)는 원통형으로 형성되고, 중심에 길이방향으로 관통하는 윤활홀(151)이 형성된다. 피니언 샤프트(150)는 외주면 일측에 고정부재(170)가 결합되는 결합홈(152)이 형성된다. 피니언 샤프트(150)는 캐리어(140)를 관통하여 피니언 기어(120)의 내주면에 삽입된다. 이때, 피니언 샤프트(150)의 외주면과 피니언 기어(120)의 내주면 사이에 베어링(160)이 개재된다. 베어링(160)은 피니언 샤프트(150)의 외주면과, 피니언 기어(120)의 내주면을 구름 지지한다.
고정부재(170)는 캐리어(140)의 외측을 관통하여 피니언 샤프트(150)에 결합된다. 고정부재(170)는 피니언 샤프트(150)에 결합되어 피니언 샤프트(150)가 피니언 기어(120)에서 빠지지 않도록 고정한다.
이러한 종래의 유성 기어 세트(100)는 피니언 샤프트(150)의 결합홈(152)에 고정부재(170)가 나사 체결 방식으로 결합함으로써 고정부재(170)의 결합 정도에 따라 피니언 샤프트(150)가 편심되게 기울어질 수 있다. 이러한 피니언 샤프트(150)는 기울어짐으로 인해 피니언 기어(120)와 피니언 샤프트(150)의 사이에 배치되는 베어링(160)에 편심되게 접촉하여 베어링(250)의 성능 및 내구성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 피니언 샤프트(150)가 베어링(160)에 편심되게 접촉함에 따라 베어링(160)이 피니언 기어(120)를 편심되게 지지하게 되어 피니언 기어(120)의 구동 성능 및 내구성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 피니언 샤프트(150)가 편심되게 길울어짐에 따라, 서로 치합된 선기어(110), 피니언 기어(120) 및 링기어(130)에 서로 편심되게 치합될 수 있고, 이에 따라 각각의 기어 구동 성능 및 내구성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
한국공개특허 제10-2011-0107964호(2011.10.05). 한국공개특허 제10-2009-0064092호(2009.06.18).
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피니언 샤프트가 캐리어에 삽입되어 기울어지지 않도록 하고, 베어링에 편심 하중이 걸리는 것을 방지하여 베어링의 성능 및 내구성을 증대할 수 있는 유성 기어 세트를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 베어링이 피니언 기어를 편심되게 지지하는 것을 방지하고, 피니언 기어의 구동 성능 및 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 유성 기어 세트를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 선기어와 링기어 사이에 치합되는 피니언 기어, 상기 피니언 기어 양측 단부에 장착되고, 일측에 단차홈이 형성되는 캐리어, 상기 피니언 기어와 상기 캐리어를 관통하여 삽입되는 몸체와, 상기 단차홈에 끼워지도록 상기 몸체의 일단에 형성되는 단차부를 포함하는 피니언 샤프트 및 상기 피니언 샤프트의 상기 단차부 외측을 지지하도록 배치되고, 링기어의 내주면에 치합되는 링기어바디를 포함한다.
또한, 상기 피니언 샤프트는 상기 단차부의 외주면이 원형으로 형성되고, 일측이 절단되어 절단면이 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 캐리어는 상기 단차홈의 내주면 일측에 상기 절단면에 대향하도록 수직면으로 형성되는 걸림부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피니언 샤프트는 상기 단차부가 상기 단차홈에 삽입된 상태에서 상기 절단면이 상기 걸림부에 면접촉하여 회전이 방지되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 링기어바디는 상기 피니언 샤프트 측 일면에 돌출 형성되어 상기 피니언 샤프트의 단차부에 접촉되는 돌기부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 피니언 샤프트가 캐리어에 삽입되어 링기어바디에 의해 빠지지 않도록 지지되고, 캐리어의 걸림부에 대향하는 피니언 샤프트의 절단면에 의해 피니언 샤프트가 회전하지 않도록 지지됨으로써 피니언 샤프트가 편심되게 기울어지는 것을 방지하며, 피니언 샤프트의 기울어짐이 방지됨으로써 베어링에 편심 하중이 걸리는 것을 방지하여 베어링의 성능 및 내구성을 증대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 피니언 샤프트가 편심되게 기울어짐을 방지함으로써 베어링이 피니언 기어를 편심되게 지지하는 것을 방지하고, 피니언 기어의 구동 성능 및 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 피니언 샤프트가 편심되게 기울어짐을 방지함으로써, 서로 치합된 선기어, 피니언 기어 및 링기어의 사이에 편심 하중의 발생을 방지하여 각각의 기어 구동 성능 및 내구성을 증대할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 유성 기어 세트를 설명하는 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유성 기어 세트를 설명하는 단면도.
도 3은 도 2의 피니언 샤프트를 설명하는 사시도.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유성 기어 세트를 설명하는 단면도이고, 도 3은 도 2의 피니언 샤프트를 설명하는 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유성 기어 세트(200)는 선기어(210), 피니언 기어(220), 캐리어(230), 피니언 샤프트(240), 베어링(250), 링기어바디(260) 및 링기어(270)를 포함한다. 유성 기어 세트(200)는 회전력이 선기어(210), 피니언 기어(220) 또는 링기어(270)로 입력되어 회전력을 증속 또는 토크를 증대하여 출력하는 것이다.
유성 기어 세트(200)는 선기어(210)의 외주면과 링기어(270)의 내주면 사이에 피니언 기어(220)가 개재되어 치합된다. 피니언 기어(220)는 적어도 2개 이상의 복수로 형성될 수 있고, 복수의 피니언 기어(220)는 양측 단부에 장착되는 캐리어(230)에 의해 서로 연결되어 함께 회전한다.
선기어(210)는 유성 기어 세트(200)의 가장 중심에 위치하고, 외주면에 피니언 기어(220)가 치합된다. 본 발명의 경우, 선기어(210)는 외부로부터 유성 기어 세트(200)로 회전력을 입력한다.
피니언 기어(220)는 선기어(210)와 링기어(270) 사이에 치합된다. 즉, 피니언 기어(220)는 선기어(210)의 외주면과, 링기어(270)의 내주면에 치합된다. 피니언 기어(220)는 적어도 2개 이상의 복수로 형성되어 캐리어(230)에 의해 서로 연결된다. 즉, 피니언 기어(220)는 선기어(210) 또는 링기어(270)로부터 회전력을 전달받아 캐리어(230)에 의해 함께 공전 및 자전할 수 있다. 본 발명의 경우, 피니언 기어(220)는 선기어(210)로부터 회전력을 전달받고, 캐리어(230)에 의해 서로 연결되며, 고정된 링기어(270)에 의해 자전 및 공전한다.
캐리어(230)는 피니언 기어(220) 양측 단부에 장착되고, 일측에 단차홈(231)이 형성된다. 캐리어(230)는 일측에서 피니언 샤프트(240)가 삽입되어 피니언 기어(220)의 내주면을 관통한다. 즉, 캐리어(230)는 피니언 기어(220)가 회전 가능하도록 결합되고, 피니언 기어(220)가 공전하도록 함께 회전한다.
이러한 캐리어(230)는 단차홈(231)의 내주면 일측에 후술되는 피니언 샤프트(240)의 절단면(242a)에 대향하도록 수직면으로 형성되는 걸림부(232)를 포함한다. 단차홈(231)은 후술되는 피니언 샤프트(240)의 단차부(242)가 삽입된다.
피니언 샤프트(240)는 캐리어(230)의 일측에서 피니언 기어(220)와 캐리어(230)를 관통하여 삽입된다. 피니언 샤프트(240)는 피니언 기어(220)와 캐리어(230)를 관통하여 삽입되는 몸체(241)와. 캐리어(230)의 단차홈(231)에 끼워지도록 몸체(241)의 일단에 형성되는 단차부(242)를 포함한다.
피니언 샤프트(240)는 몸체(241)가 원통형으로 형성되고, 단차부(242)의 외경이 몸체(241)보다 크게 형성되어 단차홈(231)에 끼워짐으로써 삽입되는 방향으로 빠지지 않도록 지지된다. 또한, 피니언 샤프트(240)는 단차부(242)의 외측을 링기어바디(260)가 감싸도록 배치되어 삽입되는 방향의 반대 방향으로 빠지지 않도록 지지된다. 즉, 피니언 샤프트(240)는 단차부(242)의 양측이 지지됨으로써 축방향으로 빠지는 것이 방지되어 종래와 같이 위치 고정을 위한 나사 결합이 불필요해지고, 나사 결합으로 인해 발생하던 편심되게 기울어짐을 방지할 수 있다.
피니언 샤프트(240)는 중심에 길이방향으로 관통하는 윤활홀(243)이 형성되고, 양단 사이에 길이방향과 수직하게 관통하는 보조 윤활홀(244)이 형성된다. 피니언 샤프트(240)는 윤활홀(243)을 통해 윤활 오일이 공급되고, 보조 윤활홀(244)을 통해 피니언 샤프트(240)의 외주면으로 윤활 오일이 방출된다. 따라서, 피니언 샤프트(240)는 외주면과 피니언 기어(220)의 내주면 사이에 윤활 오일이 공급되도록 할 수 있다.
몸체(241)는 원통형 기둥으로 형성되고, 일단에 단차부(242)가 일체로 형성된다. 몸체(241)는 중심에 길이방향으로 관통하는 윤활홀(243)이 형성되고, 양단 사이에 길이방향과 수직하게 관통하는 보조 윤활홀(244)이 형성된다.
단차부(242)는 외주면이 몸체(241)보다 크게 원형으로 형성되고, 일측이 절단되어 절단면(242a)이 형성된다. 단차부(242)는 캐리어(230)의 단차홈(231)에 삽입되고, 절단면(242a)이 캐리어(230)의 걸림부(232)에 면접촉하여 피니언 샤프트(240)의 회전이 방지되도록 한다.
베어링(250)은 피니언 샤프트(240)의 외주면과 피니언 기어(220)의 내주면 사이에 개재된다. 베어링(250)은 피니언 샤프트(240)의 외주면과, 피니언 기어(220)의 내주면을 구름 지지한다.
링기어바디(260)는 피니언 샤프트(240)의 단차부(242) 외측을 지지하도록 배치되고, 링기어(270)의 내주면에 치합된다. 링기어바디(260)는 피니언 샤프트(240)가 캐리어(230) 및 피니언 기어(220)에서 빠지지 않도록 지지한다. 링기어바디(260)는 피니언 샤프트(240) 측 일면에 돌출 형성되어 피니언 샤프트(240)의 단차부(242)에 접촉하는 돌기부(261)를 포함한다.
돌기부(261)는 링기어바디(260)에서 피니언 샤프트(240) 측 일면에 돌출 형성된다. 돌기부(261)는 단차부(242)의 외측면에 접촉하여 피니언 샤프트(240)가 삽입되는 방향과 반대 방향으로 빠지지 않도록 피니언 샤프트(240)를 지지한다.
링기어(270)는 내주면에 피니언 기어(220)의 외주면이 치합된다. 또한, 링기어(270)는 내주면에 링기어바디(260)의 외주면이 치합된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 유성 기어 세트(200)의 작용을 간략하게 설명하기로 한다.
유성 기어 세트(200)는 캐리어(230)와 피니언 기어(220)를 관통하여 삽입되는 피니언 샤프트(240)에 의해 캐리어(230)와 피니언 기어(220)가 결합된다. 이때, 피니언 샤프트(240)의 외주면과 피니언 기어(220)의 내주면 사이에는 베어링(250)이 개재되어 피니언 샤프트(240)와 피니언 기어(220)를 구름 지지한다.
피니언 샤프트(240)는 단차부(242)가 단차홈(231)에 끼워짐으로써 삽입되는 방향으로 빠지지 않도록 지지되고, 단차부(242)의 외측이 링기어바디(260)의 돌기부(261)에 의해 지지되어 삽입되는 방향의 반대 방향으로 빠지지 않도록 지지된다. 이때, 피니언 샤프트(240)는 단차부(242)의 절단면(242a)이 단차홈(231)의 걸림부(232)에 면접촉 함으로써 회전이 방지된다.
따라서, 피니언 샤프트(240)는 종래의 나사 체결 방식으로 고정되는 구조에 비해 편심되게 기울어짐이 방지된다. 즉, 피니언 샤프트(240)는 베어링(250)에 편심되게 하중이 걸리는 것을 방지된다. 이에 따라, 베어링(250)은 피니언 샤프트(240)의 외주면과, 피니언 기어(220)의 내주면을 균일하게 구름 지지하게 되어 성능 및 내구성이 증대된다.
또한, 베어링(250)은 피니언 샤프트(240)가 편심되게 기울어 지는 것이 방지됨으로써, 피니언 기어(220)를 편심되게 지지하는 것이 방지된다. 따라서, 베어링(250)은 피니언 기어(220)의 구동 성능 및 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 피니언 샤프트(240)가 편심되게 기울어짐을 방지함으로써, 서로 치합된 선기어(210), 피니언 기어(220) 및 링기어(270)의 사이에서 편심 하중이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 각각의 기어 구동 성능 및 내구성을 증대할 수 있따.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
200 : 유성 기어 세트 210 : 선기어
220 : 피니언 기어 230 : 캐리어
231 : 단차홈 232 : 걸림부
240 : 피니언 샤프트 241 : 몸체
242 : 단차부 242a : 절단면
243 : 윤활홀 244 : 보조 윤활홀
250 : 베어링 260 : 링기어바디
261 : 돌기부 270 : 링기어

Claims (5)

  1. 선기어와 링기어 사이에 치합되는 피니언 기어;
    상기 피니언 기어 양측 단부에 장착되고, 일측에 단차홈이 형성되는 캐리어;
    상기 피니언 기어와 상기 캐리어를 관통하여 삽입되는 몸체와, 상기 단차홈에 끼워지도록 상기 몸체의 일단에 형성되는 단차부를 포함하는 피니언 샤프트; 및
    상기 피니언 샤프트의 상기 단차부 외측을 지지하도록 배치되고, 링기어의 내주면에 치합되는 링기어바디;를 포함하고,
    상기 링기어바디의 상기 피니언 샤프트 측 일면에 상기 단차부의 외측면을 접촉하여 지지하는 돌기부가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 유성 기어 세트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피니언 샤프트는
    상기 단차부의 외주면이 원형으로 형성되고, 일측이 절단되어 절단면이 형성되는 것을 특징으로 하는 유성 기어 세트.
  3. 제2항에 있어서
    상기 캐리어는
    상기 단차홈의 내주면 일측에 상기 절단면에 대향하도록 수직면으로 형성되는 걸림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성 기어 세트.
  4. 제3항에 있어서
    상기 피니언 샤프트는
    상기 단차부가 상기 단차홈에 삽입된 상태에서 상기 절단면이 상기 걸림부에 면접촉하여 회전이 방지되는 것을 특징으로 하는 유성 기어 세트.
  5. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101905985B1 (ko) * 2016-10-17 2018-10-08 현대자동차주식회사 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리

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KR19980034104U (ko) * 1996-12-10 1998-09-05 박병재 차량용 자동변속기의 피니언 기어 장착 구조
JP2002103999A (ja) * 2000-09-28 2002-04-09 Aisin Aw Co Ltd 回転部材支持構造及びそれを用いたハイブリッド駆動装置

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