KR101518414B1 - 백래시가 제거된 기어 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기어부를 구비하고 있는 피니언 축에 피니언 기어가 기어부와 이원화되는 구조로 결합 되고, 피니언 축의 기어부 측 이와 피니언 기어 측 이 간에 어긋나는 배치 정도를 조정하여 백래시 원인인 설계 치 이상의 양편 틈새를 제고함으로써, 정방향은 물론 역방향 회전 모두 백래시 현상을 방지할 수 있고 정숙한 구동이 이루어질 수 있도록 한 백래시 정밀 조정이 가능한 기어 조립체에 관한 것이다.
본 발명은 토션바; 일단에 기어부가 형성하고 있으며 토션바을 감싸는 구조로 회전 가능하게 결합되는 피니언기어 축; 상기 피니언기어 축의 기어부에 적층 되는 구조로 토션바와 결합 고정되는 피니언기어; 상기 토션바에 결합 고정되며 조정 체결구가 체결되어 있는 고정블럭; 상기 토션바에 결합 고정되며 조임 체결시 조정체결구가 맞닿는 형태로 미를 수 있도록 조정대를 형성한 조정블럭; 을 포함하여 구성되는 백래시 정밀 조정이 가능한 기어 조립체가 제공된다.

Description

백래시가 제거된 기어 조립체{Gear Assembly for Backlash Removing}

본 발명은 백래시가 제거된 기어 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기어부를 구비하고 있는 피니언 축에 피니언 기어가 기어부와 이원화되는 구조로 결합 되고, 기어부 측 이와 피니언 기어 측 이 간 어긋나는 정도를 조정하여 백래시 원인인 설계 치 이상의 양편 틈새를 제거함으로써 정방향은 물론, 역방향 회전 모두 백래시 현상을 방지할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 정밀공작기계, 감속장치, 동력전달장치에서 적용하고 있는 동력전달 기어 조립체에 대하여 정밀도와 정확도를 보장하기 위해 정확한 동력 전달비 확보는 물론, 회전 량 제어를 가능하게 설계하였더라도 서로 맞물리는 기어의 이와 기어의 이 간 설계 공차 이상의 틈새가 형성될 경우 백래시 현상은 여전히 존재하게 된다.

또한, 장기간 사용에 따른 기어의 마모로 설계 공차 이상의 틈새가 더욱 크게 형성될 경우, 백래시 현상에 따른 회전 구동 및 회전 위치에 대하여 정밀도와 정확도가 더욱 저하되는 것이 심화 될 수밖에 없다.

따라서, 이러한 백래시 현상을 제거하기 위해 특허문헌1에서는 일 예의 백래시 제거장치를 제시하고 있다.

먼저, 특허문헌1에서는 사이드기어를 피니언 기어 방향으로 미는 드라이브 샤프트가 구비되고, 드라이브 샤프트를 사이드기어 방향으로 미는 압력을 제공 하기 위한 스프링을 포함하는 구성이 제시되어 있다.

따라서, 상기 스프링에 의해 드라이브 샤프트가 사이드기어를 피니언기어 방향으로 밀고, 그 미는 량을 조정하는 것으로 사이드기어와 피니언기어 간에 백래시 현상을 제거하고 있다.

그런데, 특허문헌 1에서는 섀시프레임에 탄력 지지 되는 스프링이 드라이브 샤프트를 미는 구조이므로, 사이드기어와 피니언기어 간 연동 회전시에 발생하는 진동과 회전 저항이 드라이브 샤프트에 그대로 전달 되게 된다. 그로 인해 스프링의 피로도 상승과 탄성 변형으로 드라이브 샤프트가 스프링의 탄성력을 이기고 섀시프레임의 방향으로 밀리게 될 경우, 피니언 기어의 이를 중심으로 양편 설계 공차가 일정하게 유지되지 못하게 된다.

그에 따라, 회전 저항이 크게 형성되고 조기 마모가 유도될 수 있고, 아울러 백래시의 원인인 좌측 틈과 우측 틈이 설계 공차 이상으로 형성될 수 있어 백래시 현상을 완벽하게 제거할 수 없는 구조적인 문제가 있다.

또한, 떨림과 진동에 의해 스프링의 흔들림과 탄성 변형으로 드라이브 샤프트가 사이드기어의 떨림을 정숙하게 잡아주지 못해 소음이 유발되는 문제도 있다.

대한민국등록특허공보 공개번호 2006-0057312호

본 발명은 기어부를 구비하고 있는 피니언 축에 피니언 기어가 기어부와 이원화되는 구조로 결합 되고, 기어부 측 이와 피니언 기어 측 이 간에 어긋나는 정도를 조정하여 백래시 원인인 설계 치 이상의 양편 틈새를 제거함으로써, 정방향은 물론 역방향 회전 모두 백래시 현상을 방지할 수 있도록 한 백래시가 제거된 기어 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 토션바; 일단에 기어부가 형성하고 있으며 토션바을 감싸는 구조로 회전 가능하게 결합되는 피니언기어 축; 상기 피니언기어 축의 기어부에 적층 되는 구조로 토션바와 결합 고정되는 피니언기어; 상기 토션바에 결합 고정되며 조정 체결구가 체결되어 있는 고정블럭; 상기 토션바에 결합 고정되며 조임 체결시 조정체결구가 맞닿는 형태로 미를 수 있도록 조정대를 형성한 조정블럭; 을 포함하여 구성되는 백래시가 제거된 기어 조립체가 제공된다.

또한, 상기 토션바의 일단에는 결합돌기가 형성되어 있고, 상기 결합돌기는 피니언기어의 중앙에 형성된 결합공과 결합 고정되는 백래시가 제거된 기어 조립체가 제공된다.

또한, 상기 토션바는 스프링 강으로 이루어진다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 백래시가 제거된 기어 조립체를 사용하게 되면, 피니언기어의 이와 피니언기어 축 기어부의 이가 서로 어긋나는 상태를 조정하여 이와 맞물리는 원기어를 중심으로 볼 때, 백래시의 원인인 좌,우 측 백래시 틈을 피니언기어의 이와 피니언기어 축 기어부의 이 어긋나는 배열에 의해 각각 제거됨으로써, 정 방향 회전은 물론, 역방향 회전 모두에 대하여 백래시 현상을 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 백래시가 제거된 기어 조립체를 사용하게 되면, 조정체결구가 조정블럭의 조정대에 맞닿는 상태이고, 아울러 토션바의 재질적인 특성 및 피니언기어 축 내부에 결합 되는 구조이므로 토션바의 임의적인 회동이나 위치 이동이 전혀 이루어질 수 없다. 그로 인해 토션바가 피니언기어와 피니언기어 축을 강력하게 잡아주고 있어 흔들림이나 위치 변동에 의한 백래시 현상이 재발 되지 않게 되어 정밀도와 정확도를 장기간 보장할 수 있고, 나아가 정숙한 구동이 유도될 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 백래시가 제거된 기어 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 는 본 발명에 따른 백래시가 제거된 기어 조립체를 나타낸 반단면도로서, 도 2a는 정면도이고, 도 2b는 배면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 백래시가 제거된 기어 조립체의 백래시 조정 모습을 나타낸 평면도로서, 도 3a는 백래시 조정 전 모습을 보여주는 것이고, 도 3b는 백래시 조정 후 모습을 보여주는 것이다.

이하, 첨부된 예시 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1에서는 본 발명에 따른 백래시가 제거된 기어 조립체를 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 2a 및 도 2b는 는 본 발명에 따른 백래시가 제거된 기어 조립체를 나타낸 반단면도로서, 도 2a에서는 정면도가 도시되어 있고, 도 2b에서는 배면도가 도시되어 있다.

도면에서 보듯이, 백래시가 제거된 기어 조립체(이하, 기어 조립체(10)로 약칭함)는 길이를 가지는 토션바(12)와, 일단에 기어부(14)를 형성하고 있으며 토션바(12)을 감싸는 구조로 회전 가능하게 결합 되는 피니언기어 축(16a)과, 상기 피니언기어 축(16a)의 기어부(14)에 적층 배치되는 구조로 토션바(12)와 결합 되는 피니언기어(18a)와, 상기 토션바(12)와 연동할 수 있도록 토션바(12)에 결합 고정되며 조정 체결구(20)가 체결되어 있는 고정블럭(22)과, 상기 토션바(12)와 연동할 수 있도록 토션바(12)에 결합 되며 조임 체결시 조정 체결구(20)가 미를 수 있도록 조정대(24)가 형성된 조정블럭(26)을 포함하여 구성된다.

도면 중 미 설명 부호 28은 동력전달기어이고, 30은 고정블럭(22)과 조정블럭(26)이 토션바(12)로부터 빠져나오지 못하도록 토션바(12)에 체결되는 체결너트(30)이다.

구체적으로, 토션바(12)는 예를 들면 곧바른 봉의 한 끝을 고정하고 다른쪽 끝을 비틀어 그 비틀림 변위를 이용할 수 있도록 토션이 걸린 상태이며, 여기서는 균열과 조직 파괴를 방지하기 위해 일반 강이 아닌 스프링 강이 사용된다.

아울러 토션바(12)의 일단에는 결합돌기(32)가 형성되어 있다.

상기 결합돌기(32)는 토션바(12)의 반경 방향으로 돌출 형성되는 것이 바람직하며 특히, 후술하는 피니언기어(18a)의 결합공(34)과 결합시, 결합돌기(32)가 결합공(34) 내부에 헛돌거나 또는 슬립 현상이 발생하지 않도록 원형이 아니라면 그 어떠한 형상도 무방하다.

또한, 상기 토션바(12)에는 위와 같이 결합 되는 피니언기어 축(16a)의 기어부(14)의 상면에 놓이는 적층구조로 피니언기어(18a)가 결합 되는데, 이때 토션바(12)의 결합돌기(32)가 피니언기어(18a)의 결합공(34)에 삽입되는 구조로 결합 된다. 즉, 피니언기어 축(16a)의 기어부(14)와 피니언기어(18a)는 토션바(12)에 이원화된 구조로 결합 되어 있다.

또한, 위와 같은 구조로 토션바(12)에 결합 되는 피니언기어(18a)와 피니언기어 축(16a)의 기어부(14)는 원기어(36a)와 연동하도록 맞물리는데, 이때 원기어(36a)의 이(36b)를 중심으로 상부 부분에는 피니언기어(18a)가 물리게 되고 이(36b)의 하부 부분에는 피니언기어 축(16a)의 기어부(14)가 물리게 되는 구조를 취하고 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 백래시가 제거된 기어 조립체의 백래시 조정 상태를 나타낸 평면도로서, 도 3a에서는 백래시 조정 전 모습을 보여주는 것이고, 도 3b는 백래시 조정 후 모습을 보여주는 것이다.

도면에서 보듯이, 도 3a에 도시된 바와 같이 피니언기어(18a)의 이(18b)와 피니언기어 축(16a)의 이(16b)가 일치하는 상태에서 백래시 현상을 제거하기 위한 조정시,

먼저, 기어 조립체(10)의 고정블럭(22)에 체결된 조정 체결구(20)를 조임 체결하게 되면, 이 조정 체결구(20)는 조임 체결되는 방향으로 이송되면서 전방에 배치된 조정블럭(26)의 조정대(24)를 밀게 된다(도 2a 및 도 2b 참조). 그에 따라 조정대(24)가 토션바(12)를 중심으로 회동하는 회동 량 만큼 조정블럭(26)도 회동을 하게 되고, 그와 함께 조정블럭(26)의 회동 량 만큼 토션바(12)도 회동을 하게 된다.

위와 같이 토션바(12)가 회동을 하게 되면, 그 회동력은 토션바(12)의 결합돌기와 결합된 피니언기어(18a)에 그대로 전달되어 피니언기어(18a)도 회동을 하게 된다. 이때, 피니언기어 축(16a)은 회동이 이루어지지 않는 상태에서 피니언기어(18a) 만이 회동을 하게 된다. 그에 따라, 도 3b에 도시된 바와 같이 피니언기어(18a)의 이(18b)와 피니언기어 축(16a) 기어부(14)의 이(16b)가 일치하는 상태에서 서로 어긋나게 된다.

위와 같이 피니언기어(18a)의 이(18b)와 피니언기어 축(16a) 기어부(14)의 이(16b)가 서로 어긋나는 상태로 조정 배열이 이루어지게 되면, 결과적으로 원기어(36b) 중심을 볼 때, 백래시의 원인인 좌측 백래시 틈(Ld)과 우측 백래시 틈(Rd)이 피니언기어(18a)의 이와 피니언기어 축(16a) 기어부(14)의 이(16b) 어긋나는 구조에 의해 모두 각각 제거되게 된다.

따라서, 위와 같이 좌측 백래시 틈(Ld)과 우측 백래시 틈(Rd)이 모두 제거되게 되면 피니언기어(18a)의 정 방향 회전은 물론, 역방향 회전 모두에 대하여 백래시 현상이 모두 제거되게 된다.

나아가, 피니언기어(18a)와 원기어(36a) 간에 맞물려진 상태로 회전시, 특허문헌1과 같이 진동과 회전 저항이 토션바(12)에 그대로 전달되더라도 조정 체결구(20)가 조정블럭(26)의 조정대(24)에 맞닿는 상태이고, 아울러 토션바(12)의 재질적인 특성 및 피니언기어 축(16a) 내부에 결합 되는 구조이므로 토션바(12)가 임의적인 회동이나 위치 이동이 전혀 이루어질 수 없다.

그에 따라 토션바(12) 피니언기어(18a)와 피니언기어 축(16a)을 견고하면서도 강력하게 잡아주고 있는 구조이므로, 특허문헌1과 같은 흔들림이나 위치 변동이 전혀 발생하지 않게 되어 백래시 현상이 완벽하게 제거될 수 있게 된다. 나아가 정숙한 구동이 유도될 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 나아가 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10 : 기어 조립체 12 : 토션바
14 : 기어부 16a: 피니언기어 축
16b, 18b, 36b : 이 18a : 피니언기어
20 : 조정 체결구 22 : 고정블럭
24 : 조정대 26 : 조정블럭
28 : 동력전달기어 30 : 체결너트
32 : 결합돌기 34 : 결합공
36a : 원기어

Claims (3)

1. 토션바(12);
   일단에 기어부(14)가 형성하고 있으며 토션바(12)을 감싸는 구조로 회전 가능하게 결합되는 피니언기어 축(16a);
   상기 피니언기어 축(16a)의 기어부(14)에 적층 되는 구조로 토션바(12)와 결합 고정되는 피니언기어(18a);
   상기 토션바(12)에 결합 고정되며 조정 체결구(20)가 체결되어 있는 고정블럭(22);
   상기 토션바(12)에 결합 고정되며 조임 체결시 조정체결구(20)가 맞닿는 형태로 미를 수 있도록 조정대(24)를 형성한 조정블럭(26);
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백래시 정밀 조정이 가능한 기어 조립체.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 토션바(12)의 일단에는 결합돌기(32)가 형성되어 있고, 상기 결합돌기(32)는 피니언기어(18a)의 중앙에 형성된 결합공(34)과 결합 고정되는 것을 특징으로 하는 백래시 정밀 조정이 가능한 기어 조립체.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 토션바(12)는 스프링 강으로 이루어진 것을 특징으로 하는 백래시 정밀 조정이 가능한 기어 조립체.

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