KR101519191B1 - 행성운반체기어 감속기 - Google Patents

Abstract

이 발명은 동력원(엔진, 모터 등)과 동력으로
이 발명은 동력원(엔진, 모터 등)과 동력으로 가동이 되는 장치 사이에 설치되어 커다란 비율로 회전수를 줄임으로써 회전력(Torque)을 높이는 감속장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 입력기어(또는 웜)와 운반체기어의 외접기어(또는 웜기어)사이의 기어비에 따라 1차 감속된 회전력으로, 운반체기어가 행성기어를 한 개 이상 이빨 수 차이가 나는 한 쌍의 기어를 타고 공전하게 하여, 행성기어가 공전하면서 한 쌍의 기어의 차이 나는 이빨 수 때문에 발생하는 기어간 피치(Pitch)차이에 의한 미세한 회전각도 차를 이용하여 감속을 하는 감속장치로 기존 감속기에 비하여 감속 비를 한 단계 높이고 감속비의 상쇄 없이 행성기어 수를 늘리고 출력축을 몸체의 양방향으로 관통하여 설치할 수 있어 출력축의 회전 안정성을 높이고 기어의 가공을 쉽게 하고 대량생산이 가능한 구조의 행성 운반체기어 감속기에 관한 발명이다.
이 발명은 이빨 수가 차이 나며 몸체(1)에 고정되는 고정기어 (2)와 출력축(8)과 결합한 회전기어 (7)의 기어 한 쌍, 한 쌍 이상의 2개 기어(5)가 운반체기어에 체결될 수 있도록 사이를 두고 행성기어 축(6)에 의하여 결합한 행성기어(Planetary Gear)뭉치, 외접 기어(4, 또는 웜기어)와 행성기어 뭉치를 체결할 수 있는 구조를 갖은 운반체기어 (3, Carrier Gear), 운반체기어의 외접 기어에 이빨 물림 하는 입력기어 (10, 또는 웜)와 입력축(11), 그리고 몸체(1)와 몸체 덮개(9)로 구성되어 있다.
행성기어 뭉치는 운반체기어에 체결되며 행성기어 뭉치의 행성기어는 운반체기어를 사이에 두고 양쪽으로 돌출한다. 돌출된 행성기어는 운반체기어를 사이에 두고 양쪽에 설치된 이빨 수가 차이 나는 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)에 각각 이빨 물림(회전 측 행성기어는 회전기어에, 고정 측 행성기어는 고정기어에 이빨 물림)한다.
출력축은 회전기어와 결합하며 운반체기어를 관통하여 지지하며 몸체를 양방향으로 관통하여 설치되고 몸체와 몸체덮개에 의하여 지지된다.
입력축과 결합한 입력기어는 운반체기어의 외접기어에 이빨 물림을 한다.
이렇게 구성된 행성 운반체기어 감속기는 입력축이 회전함에 따라 입력기어가 회전하여 운반체기어를 회전 시킨다. 운반체기어는 몸체에 체결된 행성기어 뭉치를 각각의 행성기어가 이빨 물림한 이빨 수가 차이 나는 한 쌍의 기어 (고정기어, 회전기어)를 타고 공전하게 한다. 행성기어 뭉치는 공전과 함께 자전을 하면서 한 쌍의 기어(고정기어와 회전기어)사이 이빨 차이로 발생하는 피치(Pitch) 차이만큼 동일 축 상에서 고정기어기준으로 회전기어를 밀어 회전하게 한다. 이렇게 미세하게 밀어내는 크기는 행성기어 뭉치가 1회 공전할 때 두 기어(고정기어와 회전기어)간 차이 나는 이빨 수 만큼이다.
이 발명은 출력축이 몸체를 양방향으로 관통하여 설치될 수 있어 출력축의 회전 안정성이 한쪽 몸체만 관통하는 기존의 발명에 비하여 우수하며,
기어의 이빨 형에 대한 제약이 없어 서로 다른 이빨 수로 인한 피치(Pitch) 차이에도 이빨물림을 최적화할 수 있는 기어의 설계 및 제작이 용이하고,
감속비의 희생 없이 감속기의 안정성(진동 방지, 기어 이빨에 대한 힘의 분산 등) 향상을 위하여 설치되는 행성기어의 숫자와 크기를 선택할 수 있으며,
입력기어(또는 웜)와 운반체기어 (또는 웜기어)에 의하여 1차 감속이 일어나 입력기어(또는 웜)를 제외한 감속기내 기어의 회전수가 기존 감속기에 비하여 감소하여 감속기에 사용되는 기어의 내구성과 강도 등에 대한 제약을 완화할 수 있으며,
단순한 이빨형의 기어로도 최적의 이빨물림이 가능하여 재료에 따라 금형에 의한 성형이 가능하여 대량생산이 가능하고,
행성기어와 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)간의 기어비가 감속기의 감속비에 영향을 미치지 않아 크기가 다른 (이빨은 한 쌍의 기어와 이빨 물림 할 수 있으나 이빨 수가 다른) 행성기어를 혼합하여 중첩 설치할 수 있어 설치 가능한 행성기어수를 늘려 이빨에 가해지는 부하를 분산할 수 있으며 행성기어의 회전 수를 조절 할 수 있어,
상대적으로 용이하게 안정적이며 다양한 고배율의 감속기를 대량 제작할 수 있어 감속기의 용도를 대폭 확대하도록 한다.

Description

행성운반체기어 감속기 {Planetary Carrier Gear Reducer}

이 발명은 동력원(엔진, 모터 등)과 동력으로 가동이 되는 장치 사이에 설치되어 커다란 비율로 회전수를 줄임으로써 회전력(Torque)을 높이는 감속장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 입력기어와 운반체기어 사이의 기어비에 따라 1차 감속된 회전력으로 운반체기어(Carrier Gear)가 행성기어(Planetary Gear)를 한 개 이상 이빨 수 차이가 나는 한 쌍의 기어를 타고 공전하게 하며, 차이나는 이빨 수 때문에 발생하는 기어간 피치(Pitch)차이에 의한 미세한 회전각도 차를 이용하여, 감속을 하는 감속장치로 기존 감속기에 비하여 감속비를 한 단계 높이고 필요에 따라 행성기어 수를 늘리고 출력축을 몸체의 양방향으로 관통하여 설치할 수 있어 출력축의 회전 안정성을 높이고 기어의 가공을 쉽게 하여 대량생산이 가능한 구조의 행성 운반체기어 감속기에 관한 발명이다.

종래의 감속비가 큰 감속장치 들(Cyclo Drive, Harmonic Drive 등)은 가공에 있어서 기술적인 어려움이 크거나, 혹은 장치의 복잡도가 높거나, 혹은 충분히 높은 감속비를 얻기 어렵거나, 회전축의 안정성을 확보하기 위하여 안정구조물 (크로스 롤러 베어링, 강화된 출력 플랜지 등)을 설치하여야 하거나, 기어의 회전수가 많아 감속기에 사용되는 기어에 높은 내구성과 강도 등을 요구하는 경우가 많았다. 또한, 상대적으로 제작이 쉬운 행성기어와 내접기어를 활용한 감속기라 하더라도 감속기내 안정성 제고를 위한 행성기어의 증가에 비례하여 감속비가 낮아지는 상쇄(Trade off)가 일어나고 기어의 이빨 형에 제약을 받게 된다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이 발명이 제안됨으로써,

출력축을 몸체의 양방향으로 관통하여 설치함으로써 기존 높은 감속비의 감속기 발명에서 출력축 안정화를 위하여 설치하는 구조물 (크로스 롤러 베어링, 강화된 플랜지 등)을 간소화하거나 생략할 수 있으며,

운반체기어로 인하여 행성기어와 행성기어가 이빨 물림하는 이빨 수 차이가 나는 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)간 기어비가 감속기의 감속비에 영향을 미치지 않아 행성기어 크기 (결과적으로 이빨 수와 기어비)를 감속비에 영향을 주지 않고 달리 선택할 수 있으며,

행성기어와 행성기어 축, 그리고 출력축이 간섭하지 않는 범위 내에서 감속비의 희생 없이 행성기어를 중첩 설치하여 기어 이빨에 가해지는 힘을 분산하고,

감속비의 희생 없이 행성기어를 3개 이상으로 늘려 설치할 수 있어 감속기의 회전 안정성을 높이며,

이빨 수 차이가 나는 한 쌍의 기어와 이빨 물림 하는 행성기어사이에 이빨 형에 대한 제약을 없애 이빨물림이 최적화되는 기어의 제작이 용이하고,

기존의 감속기 대비 상대적으로 높은 기어비로 1차 감속을 하여 입력축에 연결된 입력기어(또는 웜)를 제외하고 감속기내 기어의 회전수를 감소시켜 기어에 필요한 내구성 및 강도 등에 대한 요구 조건을 완화하여 용이하게 고 비율 감속기를 만들 수 있게 한다.

이 발명은,

행성기어 2개를 운반체기어에 체결할 수 있도록 사이를 띄워 행성기어 축으로 결합한 행성기어 뭉치를 외접기어(또는 웜기어)와 행성기어 뭉치를 결합할 수 있는 구조를 갖는 운반체기어에 기어의 이빨 물림 없이 체결하고,

이빨 수가 한 개 이상 차이가 나며, 몸체를 양방향으로 관통하여 설치할 수 있는 출력축에 고정되어 결합하는 회전기어와 출력축에 관통되어 몸체에 고정되는 고정기어가 운반체기어를 사이에 두고 양쪽으로 설치되며,

운반체기어에 체결된 행성기어 뭉치의 두 행성기어가 운반체기어를 사이에 두고 양쪽으로 돌출하여 각각 이빨 수가 차이나는 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)와 이빨 물림 하고,

운반체기어에 입력기어가 이빨 물림하며 입력기어에 입력축을 결합하여 구성되어,

감속기의 감속비에 영향을 주지 않으면서 행성기어와 행성기어 축 사이의 간섭이 없는 범위 내에서 행성기어의 크기(결과적으로 행성기어와 이빨 수가 차이나는 한 쌍의 기어간 기어비)와 관계없이 행성기어를 선택할 수 있고 서로 다른 크기의 행성기어를 혼합하거나 다층으로 중첩 설치하여 기어의 이빨에 가해지는 힘을 분산할 수 있으며 행성기어의 회전수를 선택할 수 있어 행성기어의 내구성에 대한 제약을 완화하고,

몸체를 양방향으로 관통하여 설치하는 출력축, 출력축에 관통되고 지지되어 회전하는 운반체기어, 1개이상 행성기어와 행성기어 축 사이의 간섭이 없는 범위내에서 선택하여 설치할 수 있는 행성기어 뭉치로 감속기의 회전 안정성을 제고하며,

운반체기어가 행성기어를 지지하므로 이빨 수가 차이나는 한 쌍의 기어로 외접기어, 내접기어 또는 양자의 혼합을 필요에 따라 선택할 수 있어 감속기를 다양하게 변형할 수 있으며,

행성기어 축을 설치되는 행성기어 뭉치만큼 이빨이 엇갈리게 결합할 수 있도록 제작할 경우 기어의 축 구멍 (축 Hole)을 3각형 이상의 다각형으로 단순화 할 수 있으며 재질에 따라 금형에 의한 대량 생산이 가능하게 한다.

이 발명으로 얻어지는 효과는,

출력축을 단절 없이 몸체의 양방향으로 관통 설치할 수 있어 출력축에 가해지는 휨힘에 대한 내력이 강해 출력축의 회전 안정성이 한쪽 몸체만 관통하는 기존 발명에 비하여 우수하고,

축을 일관하여 관통하는 구멍(중공)을 만들기가 용이하며,

기어의 이빨 형에 대한 제약이 없어 서로 다른 이빨 수를 갖는 한 쌍의 기어로 인한 피치(Pitch)와 이빨 형의 차이에도 이빨물림을 최적화할 수 있는 기어의 설계 및 제작이 용이하고,

감속비의 희생 없이 감속기의 안정성(진동 방지, 기어 이빨에 대한 힘의 분산 등) 향상을 위하여 설치되는 행성기어 뭉치의 숫자를 늘릴 수 있으며,

내접기어 안에 태양기어와 행성기어가 들어가는 기존 감속기 대비 입력기어(또는 웜)와 운반체기어(또는 웜기어)간 상대적으로 큰 1차 감속이 가능하고 운반체기어의 작용으로 감속비에 영향 없이 행성기어의 크기 (결과적으로 이빨 수, 기어비)를 조절할 수 있어 입력기어(또는 웜)를 제외한 감속기내 기어의 회전수가 기존의 감속기에 비하여 감소하여 감속기에 사용되는 기어의 내구성과 강도 등에 대한 제약을 완화할 수 있으며,

단순한 이빨형의 기어로도 최적의 이빨물림이 가능하여 재료에 따라 금형에 의한 성형이 가능하여 대량생산에 적합하므로,

상대적으로 용이하게 안정적이며 다양한 고배율의 감속기를 대량 제작할 수 있어 감속기의 용도를 대폭 확대하도록 한다.

도 1은 감속기의 외부구조
도 2는 몸체와 고정기어
도 3은 운반체기어와 행성기어 뭉치
도 4는 출력축과 회전기어 (행성운반체기어 감속기 단면)
도 5는 행성기어 뭉치
도 6은 위치별 행성기어의 이빨 어긋남
도 7은 이빨 한 개 차이나는 기어 한 쌍의 이빨 엇갈림
도 8은 행성기어의 크기와 중첩 조합 (A 출력축 관통, B 출력축 단절)
도 9는 행성기어의 엇갈림 조정각과 설치 가능 행성기어 뭉치 수
도 10은 행성기어 간 엇갈림 회전할 수 있는 기어 축과 기어의 Hole 예
(기어 이빨 수 12개, 설치 가능한 행성기어 뭉치 2, 3, 6개일 때,
좌측 전 방향 회전가능 축, 우측 필요한 일부 회전가능 축 )
도 11은 행성기어 뭉치가 6개일 때 [도10]에 의한 기어간 엇갈림 회전
(그림 1 : 0도, 그림 2 : 60도, 그림 3 : 120도, 그림 4 : 180도, 그림 5 : 240도, 그림 6 : 300도 회전 예)
도 12는 행성기어 축에만 형성하는 엇갈림 구조
(설치되는 행성기어 숫자에 맞추어 축의 가지 수가 늘어남)
도 13은 기존 행성기어 감속기의 기본 구조도
도 14는 기존 행성기어 감속기 2개의 이빨 차와 행성기어 2개 배치
도 15는 기존 기존기어 감속기 3개의 이빨 차와 행성기어 3개 배치
도 16은 기존 행성기어감속기와 행성 운반체기어 감속기의 기어 회전수 비교
도 17은 싸이클로이드 감속기의 구조 (강화 플랜지 구조)
도 18은 하모닉 드라이브의 구조 (크로스롤러 베어링 구조)
도 19는 웜기어를 갖는 운반체기어
도 20은 운반체기어와 출력축

아래 이 발명의 바람직한 실시의 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 이 실시의 예는 이 발명의 권리 범위를 한정하는 것이 아니고 단지 예시로 제시된 것이며 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

이 발명의 기본적인 얼개를 설명하면 아래와 같다.

행성 운반체기어 감속기는,

이빨 수가 차이 나며 몸체(1, 이하 대표도)에 고정된 고정기어(2)와 출력축(8)에 고정된 회전기어(7)로 구성되며 필요에 따라 내접기어, 외접기어, 또는 혼합하여 선택할 수 있는 기어 한 쌍(회전기어, 고정기어),

이빨 수가 차이나는 한 쌍의 기어(회전기어, 고정기어)에 각각 이빨 물림하는 행성기어 2개(5, 도 20의 51, 52)와 이를 운반체기어에 체결할 수 있게 사이를 두고 결합하는 행성기어 축(6, 도5, 도10, 도12)으로 이루어진 한 개 이상의 행성기어(Planetary Gear)뭉치(도5),

외접의 기어 (4, 또는 웜기어 도19의 42)와 행성기어 뭉치를 체결할 수 있는 체결구조(도3의 31)를 갖으며 출력축에 의해 관통되어 지지(도4의 C-C 단면) 되거나 몸체에 의해 기어 외곽(도3의 32)이 지지 되며 기어가 회전함에 따라 체결된 행성기어 뭉치를 이빨 수가 다른 한 쌍의 기어를 타고 공전토록 하는 운반체기어(3, Carrier Gear),

동력원과 입력기어(10, 또는 웜 도19의 102)를 연결하고 회전력을 전달하는 입력축(11)과 운반체기어(3)의 외접기어(4, 또는 웜기어 도 19의 42)에 이빨 물림하는 입력기어,

그리고 구성품을 수납하고 지지하는 몸체(1)와 몸체 덮개(9)로 구성되어 있다.

입력축과 연결된 입력기어(또는 웜)는 운반체기어의 외접기어(또는 웜기어)와 이빨 물림 하며 입력축을 통하여 동력원으로부터 회전력을 전달 받아 운반체기어를 회전시킨다. 이때 입력기어와 운반체기어 사이의 기어비에 의하여 1차 감속이 이루어지며 이 감속비는 운반체기어의 지름을 내접기어 내에 태양기어와 행성기어가 들어가는 기존의 감속기 대비 크게 할 수 있어 높은 감속비의 1차 감속을 달성할 수 있다.

운반체기어는 입력기어(또는 웜 도19의 102)에 이빨 물림하는 외접기어(4, 또는 웜기어 도19의 42)와 몸체에 행성기어 뭉치를 체결할 수 있는 체결구조(도 3의 31), 그리고 출력축이 관통하고 출력축에 지지되어 회전할 수 있는 지지구조(14)를 가진다. 행성기어 뭉치 체결 구조(도 3의 31)에 행성기어 뭉치가 체결되면 운반체기어 양쪽으로 각각의 행성기어가 돌출(도 3, 도 5)하여 운반체기어를 사이에 두고 설치된 이빨 수가 차이나는 한 쌍의 기어와 각기 이빨 물림(도20) 한다. 운반체기어는 출력축에 관통(도4의 C-C단면, 도 20)되어 지지되며 이를 중심으로 회전하거나 회전축의 단절이 필요할 경우 몸체(1)와 덮개(9)에 기어의 외곽(도3의 32)이 지지되어 회전할 수 있다. 운반체기어는 행성기어와 이빨 물림 없이 체결되어 행성기어와 고정기어 사이의 기어비 변화가 감속기의 감속비에 영향을 미치지 않도록 하고 이빨에 가해지는 힘의 분산이나 출력기어의 회전 안정성을 확보하기 위하여 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)와 이빨 물림을 할 수 있는 이빨 수가 같거나 다른 (결과적으로 이빨의 형은 같으나 지름이 다른) 행성기어를 중첩하거나 혼합하여 체결 (도8)할 수 있다. 행성기어의 크기는 운반체기어의 행성기어 뭉치를 체결하는 구조가 허용하는 범위 내에서 크게 할 수 있다. 출력축을 행성운반체기어 감속기 양방향으로 관통하여 설치할 경우(도8의 A)에 설치할 수 있는 최대 크기의 행성기어의 피치원지름은 (내접기어의 피치 원지름 - 출력축의 지름)/2 이다. 또한 출력축을 단절(도8의 B)하여 몸체의 한 방향만 관통하고 몸체가 운반체기어의 외곽을 지지하며 두 개 이상의 행성기어를 설치할 경우 최대 크기의 행성기어의 피치원 지름은 (내접기어의 피치 원지름 X 2/3 - 행성기어 축 지름)이다.

고정기어와 이빨물림 하는 고정 측 행성기어(도20의 51)와 회전기어에 이빨물림 하는 회전 측 행성기어(도20의 52)는 운반체기어에 체결될 수 있도록 사이를 두고 행성기어 축(6, 도5)에 의하여 고정되어 행성기어 뭉치(도5, 도10)를 형성한다. 이때 고정 측 행성기어와 회전 측 행성기어는 이빨 크기나 형상 등이 다르더라도 이빨 수는 같아야 감속비에 효율적이다.

이빨 수가 하나 이상 차이나는 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)는 운반체기어를 사이에 두고 설치되며(도3, 도20) 내접기어, 외접기어 또는 둘의 혼합을 선택할 수 있다. 한 쌍의 기어는 몸체에 고정되는 고정기어(도2)와 출력축에 고정되는 회전기어(도4)로 구성된다. 한 쌍의 기어간 이빨 수의 차이에 의해 발생하는 피치(Pitch)차에 의한 감속비와 입력기어와 운반체기어 사이의 기어비의 곱에 의해 감속기의 감속비가 결정되며 기존의 행성기어 감속기 발명에 비하여 감속기 내의 기어회전수가 적어(도 16 표)서 기어의 강도, 내구성 등 요구수준을 낮출 수 있다. 한 쌍의 기어 (고정기어, 회전기어) 사이의 이빨 수의 차이는 1개일 때 감속비를 가장 크게 할 수 있다.

출력축은 단절 없이 양방향으로 몸체를 관통하여 설치(도1, 도4의 단면 C-C) 할 수 있어 축의 안정성 강화를 위한 구조 (도 17의 강화 플랜지, 도 18의 크로스 롤러 베어링 등)를 생략하거나 단순화 할 수 있고 용이하게 축을 일관하여 관통하는 구멍(16, 도1, 도4의 단면 C-C)을 형성할 수 있다.

이빨의 수가 하나 차이 나는 한 쌍의 기어(고정기어와 회전기어)를 갖는 감속기에서 행성기어 뭉치 두 개를 설치할 때 하나를 한 쌍의 기어 이빨이 일치(도7의 가, 확대도 C)된 0도의 위치에 설치하면 다른 하나는 180도 위치(도 7의 나)에 설치하는 것이 회전 안정성에 좋은데 이때 180도에 위치에서 고정기어와 회전기어는 1/2 이빨만큼 어긋나게(도 7의 확대도 A, B) 된다. 이곳에 설치하는 행성기어 뭉치는 고정 측 행성기어와 회전 측 행성기어가 1/2 이빨만큼 엇갈려(도6의 514) 있어야 이빨 수가 차이나는 한 쌍의 기어에 이빨물림이 가능하게 된다. 마찬가지로 설치하는 행성기어 뭉치를 늘리면 설치하는 위치에 따라 그 엇갈리는 각도가 달라진다. 행성기어 뭉치가 60도 위치에는 1/6 이빨만큼(도6의 512), 120도 위치에는 1/3 이빨만큼(도6의 513), 180도 위치에는 1/2(도6의 514) 이빨만큼 두 행성기어가 엇갈려야 이빨 수가 하나 차이 나는 한 쌍의 기어에 정확하게 이빨물림 할 수 있다.

이렇게 고정측 행성기어와 회전측 행성기어의 이빨 어긋남은 각각 한 개의 기어와 한 개의 축으로 대응할 경우 기어의 축 구멍(축 Hole)과 행성기어 축에 어긋나는 각도마다 결합 가능한 결합구조 (도 5의 61, 확대도 A, 도10, 도11) 를 만들어야 한다. 이때 기어와 축이 힘을 많이 받을 경우 행성기어의 축 구멍(축 Hole)과 행성기어 축의 둘레 전체에 구조물을 만들(도10의 전체)거나 받는 힘에 대한 강도가 충분할 경우 일부에만 만들(도10의 부분) 수 있다. 이빨이 어긋나게 하는 구조의 세부구조 수는 설치되는 행성기어의 수에 따라 그 숫자가 달라진다. 예를 들어 위에서와 같이 6개의 행성기어 뭉치를 설치할 경우 설치되는 위치가 일률적으로 60도씩 각도가 벌어진다면 1/6이빨씩 엇갈려야된다. 이는 한 이빨 당 6개의 세부구조를 갖게 된다. 즉 12개의 이빨을 갖는 기어의 경우 축와 Hole 둘레 전체에 세부구조를 만들 경우 각 이빨 당 6개씩 총 72개의 세부구조를 형성하여야 1/6씩 이빨 엇갈림이 가능하게 되는 것이다. 그러나 강도가 충분하여 일부에 세부구조를 형성할 경우 축에 최소 1개, 축 구멍(축 Hole)에 최소 6개의 세부구조를 형성(축의 세부구조숫자 + 행성기어 뭉치수 -1)하면 동일한 효과 (도10 확대도 B, C)를 얻을 수 있다. 즉 축의 기준 세부구조가 축 구멍(축 Hole)의 세부구조를 한구조씩 회전이동 하면 1/6 이빨의 엇갈림(도 11의 1은 0도, 2는 60도, 3은 120도, 4는 180도, 5는 240도, 6은 300도)을 발생시키게 된다.

다른 방법으로 행성기어 축을 설치하는 행성기어 뭉치 수만큼 (도 12) 각도를 달리하여 만들 경우 축의 가지 수는 설치되는 행성기어 뭉치의 수만큼 늘어나나 행성기어는 3각형 이상의 다각형 또는 원과 다각형의 결합 모양(Key Hole 등)의 간단한 축 구멍(축 Hole)을 갖는 양쪽 각 1개의 행성기어로 설치되는 행성기어 뭉치를 조합할 수 있다.

이와같이 구성된 행성 운반체기어 감속기는 입력축이 회전함에 따라 입력 기어(또는 웜)가 회전하여 운반체기어(또는 운반체 웜기어)를 회전시키며 운반체기어는 몸체에 체결된 행성기어 뭉치(들)가 이빨 수가 차이 나는 한 쌍의 기어를 타고 공전하도록 하며 공전하는 행성기어는 한 쌍의 기어간 이빨 차이로 발생하는 피치(Pitch) 차이만큼 동일 축 상에서 고정기어를 기준으로 회전기어를 밀어 회전기어가 회전하게 한다.

이렇게 미세하게 밀어내는 크기는 행성기어 뭉치가 1회 공전할 때 두 기어(고정기어와 회전기어)간 차이나는 이빨 수 만큼이다. 따라서 최대의 감속비는 이빨 수가 1개 차이 날 때 구현된다.

예를 상정하여 계산하여 보면 다음과 같다.

입력기어 이빨 수 (예 10개) T1

운반체기어 이빨 수 (예 90개) T2

유성기어 이빨 수 (예 12개) T3

고정기어 이빨 수 (예 60개) T4

회전기어 이빨 수 (예 59개) T5

입력기어(또는 웜)가 9회전 할 때 운반체기어는 1회전 하며(T2/T1), 운반체기어가 1회전 할 때, 유성기어와 이빨 수가 차이나는 기어 한 쌍 간 기어비와 관계없이, 유성기어 뭉치는 1회 공전을 하게 된다. 이때 회전기어는 한 이빨이 밀려 1/59회전((T5-T4)/T5)한다.

예에 따라 회전기어 1회전에 필요한 입력기어 회전수를 계산하면 아래와 같다.

회전기어 1회전시 입력기어(또는 웜) 회전수

= T2/T1 x [T5/(T5-T4))]

= 90/10 x [59/(59-60)]

= 9 x (-59)

= -531

여기서 음수는 회전기어의 회전방향이 입력기어의 회전 방향과 반대가 됨을 표시한다.

이를 입력기어(또는 웜)의 1회전에 대한 회전기어의 회전비율로 바꾸면 1/531이 되며 이것이 감속비가 된다.

(1) 몸체
(2) 고정기어
(3) 운반체기어
(4) 운반체기어의 외접기어 (또는 웜기어 42)
(5) 행성기어
(6) 행성기어 축
(7) 회전기어
(8) 출력축
(9) 몸체 덮개
(10) 입력기어 (또는 웜 102)
(11) 입력축
(12) 입력축 지지구조
(13) 몸체의 출력축 지지구조
(14) 운반체기어의 출력축 지지구조
(15) 몸체덮개의 출력축 지지구조
(16) 출력축의 관통 구멍 (중공)

Claims (3)

1. 입력축과 체결된 입력기어 (또는 웜),
   입력기어에 이빨 물림하는 외접기어(또는 웜기어), 행성기어 뭉치를 체결할 수 있는 결합구조, 출력축에 의해 관통되고 지지되는 지지구조, 그리고 감속기의 몸체와 덮개에 의해 지지되는 기어의 외곽을 가지는 운반체기어,
   이빨 수가 하나 또는 그 이상 차이 나며 내접기어, 외접기어 또는 둘의 혼합을 선택할 수 있고 운반체기어를 사이에 두고 양쪽에 위치하며 몸체에 고정되어 고정측 행성기어와 이빨 물림하는 고정기어와 출력축에 고정 결합되어 회전측 행성기어와 이빨 물림하는 회전기어로 이루어진 한 쌍의 기어,
   두 개의 행성기어가 운반체기어를 사이에 두고 행성기어 축에 의하여 결합되어 행성기어 뭉치를 이루며 운반체기어의 결합구조에 체결되고 고정기어와 이빨 물림하는 고정측 행성기어와 회전기어와 이빨 물림하는 회전측 행성기어가 운반체기어의 회전에 따라 이빨 물림한 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)를 타고 공전을 하는 한 개 이상의 행성기어 뭉치,
   몸체와 덮개를 양방향으로 관통하여 설치할 수 있고, 용이하게 축을 일관하여 관통하는 구멍을 만들 수 있으며, 운반체기어를 관통 체결하여 지지할 수 있고, 회전기어와 고정 결합되어 회전기어의 회전에 따라 회전력을 출력하는 출력축,
   그리고 구성부품을 수납하고 지지하는 몸체와 덮개로 구성되며,
   
   입력기어(또는 웜)가 회전함에 따라 운반체기어가 기어비에 따라 1차 감속하여 회전을 하며, 회전하는 운반체기어가 체결구조에 체결되어 있는 행성기어 뭉치를 이빨 수가 차이나는 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)를 타고 공전토록 하며, 행성기어 뭉치의 행성기어들이 각각 고정기어 및 회전기어와 이빨 물림하여 회전하며 고정기어와 회전기어 사이의 이빨 수 차이에 의한 피치(Pitch) 차이만큼 같은 축에서 고정기어를 기준으로 회전기어를 미세하게 밀어 회전기어가 회전함에 따라 회전기어에 결합한 출력축을 통하여 회전수가 감소하여 강화된 회전력을 출력하는 행성운반체기어 감속기
   
2. 제1항에 있어서,
   외접기어(또는 웜기어), 행성기어 뭉치를 결합하는 체결구조, 출력축에 의하여 관통되고 지지되는 지지구조 그리고 감속기의 몸체와 덮개에 의하여 지지되는 기어 외곽을 가지고 있어 입력기어와 이빨 물림하고, 행성기어 뭉치와 결합하며, 출력축에 의해 관통 체결되어 지지되거나 몸체에 의하여 기어 외곽이 지지되고, 입력기어가 회전함에 따라 출력축을 중심으로 출력축 또는 기어 외곽에 의해 지지되어 입력기어(또는 웜)와의 기어비에 따라 1차 감속하여 회전하며, 행성기어 뭉치를 각각의 행성기어와 이빨 물림한 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)를 타고 공전하게 하고, 행성기어 뭉치와 기어물림 하지 않고 체결되어 각각의 행성기어와 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어) 사이의 기어비가 감속비에 영향을 주지 않아 감속비의 변화 없이 행성기어와 행성기어 축 사이에 간섭되지 않는 범위 내에서 행성기어의 크기를 선택 할 수 있으며, 한 쌍의 기어와 이빨 물림이 가능한 기어이빨을 갖는 다양한 크기의 행성기어를 단층 또는 복층 이상으로 중첩하여 설치 가능케 하는 운반체기어를 갖는 행성운반체기어 감속기
   
3. 제1항에 있어서,
   행성기어의 축 구멍(축 Hole)과 행성기어 축에, 설치되는 위치에 따라 이빨이 어긋나는 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)의 어긋나는 이빨 각도에 적합하도록, 고정 측 행성기어와 회전측 행성기어의 이빨이 어긋나게 결합 가능한 결합구조를 만들어 한 쌍의 고정측 행성기어와 회전측 행성기어, 그리고 하나의 행성기어 축으로 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)와 2개 이상의 위치에서 이빨 물림이 가능하게 하는 행성기어 뭉치를 조합할 수 있는 행성 기어와 행성기어 축을 가지거나,
   설치되는 행성기어 뭉치의 위치마다 어긋나는 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)의 이빨에 정확하게 이빨 물림 하도록, 삼각형 이상의 다각형 또는 원과 다각형의 결합 형상(Key Hole 형 등)을 갖으며, 행성기어 축의 고정측 행성기어를 결합하는 쪽과 회전측 행성기어와 결합하는 쪽을 엇갈리게 형성한 행성기어 축을 설치되는 행성기어 뭉치 수만큼 만들어, 행성기어 축만으로 축과 결합할 수 있는 축 구멍(축 Hole)을 가진 한 쌍의 고정측 행성기어와 회전측 행성기어만으로 한 쌍의 기어(고정기어, 회전기어)와 설치되는 위치에서 정확하게 이빨 물림하는 행성기어 뭉치를 조합할 수 있는 행성기어와 행성기어 축을 가지는 행성운반체기어 감속기.
   
   

Images