KR101562077B1 - 유성 기어장치의 배열체 및 유성 기어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양휠(12), 기어 림(10), 유성 기어(14), 동력 입력축(46), 및 유성 캐리어를 포함하는 유성 기어장치의 배열체 및 회전 속도를 증가시키기 위한 유성 기어장치에 관한 것이다. 가요성 구조는 유성휠(18)의 축(20)의 제1결합단부(62)의 지지 길이(f) 및 최인접 베어링의 사이에 위치하여, 맞물림 구조에 동적으로 순응할 수 있다.

Description

유성 기어장치의 배열체 및 유성 기어{ARRANGEMENT IN A PLANETARY GEARING AND A PLANETARY GEAR}
본 발명은 유성 기어장치의 배열체 및 유성 기어에 관한 것이다.
유성 기어의 가장 핵심 부재는 태양휠, 기어림, 및 이들 사이의 유성 기어이다. 기어림은 상호 연결된 요소로 이루어진 기어림 조립체라고도 불린다. 적어도 3개의 유성휠을 포함하는 유성 기어는 태양휠 및 기어림과 동심을 이룬다. 유성휠은 베어링과 함께 유성 캐리어에 장착되는데, 유성 캐리어는 상호 결합된 제1플랜지 및 제2플랜지를 포함한다. 동력 입력축은 유성 캐리어, 더 정확하게는 유성 캐리어의 제1플랜지에 연결됨으로써 최대 토크를 발생시킨다. 태양휠 또는 기어림은 록킹(lock)될 수 있는데, 이 경우 태양휠, 기어림 또는 캐리어 중 나머지 2개는 태양휠의 중심축에 대하여 회전하게 된다.
각각의 유성휠에는 축이 구비되는데, 이 축의 양단은 캐리어에 단단히 결합된다. 유성휠은 적어도 하나의, 통상적으로는 2개의 베어링에 의해 축에 대하여 회전하도록 되어 있다.
맞물림 구조(mesh geometry)에 동적으로 순응하기 위하여 제1단부와 연결되도록 위치한 축은 유연성을 허용하는 구조에 비하여 가요적이다. 본 명세서에서, "동적 순응(dynamic adaptation)"이라는 용어는 유성휠의 하중이 하중으로 인한 축의 변형 및 각종 제조상의 부정확성에도 불구하고 균형을 맞춘다는 의미이다. 가요성 또는 탄성을 갖는 축이 맞물림 구조에 동적으로 순응할 때에는, 캐리어에 전보다 더 큰 변형을 허용할 수 있다. 환언하면, 캐리어의 토션에 의해 야기된 오정렬을 보상하기 위하여 축이 사용된다.
국제출원공보 WO 2006/053940 에는 풍력발전소의 유성 기어가 개시되어 있다. 여기에 개시된 유성 기어들의 경우, 톱니의 윤곽을 보정함으로써 세팅을 일반적으로 개선하였다. 톱니의 윤곽은 크라우닝(crowning), 엔드 릴리프(end relief) 및/또는 비틀림각(helix angle) 수정과 함께 보정될 수 있다. 그러나, 톱니 윤곽의 보정과 관련하여, 비교적 좁은 출력 범위 내에서 그 윤곽이 정확하게 치수조정되어야 한다는 문제가 있다. 풍력발전소의 경우, 유성 기어는 넓은 출력 범위에서 작동되어야 한다. 따라서, 톱니의 윤곽을 보정하는 것으로는 이 문제가 해결될 수 없다.
다음, 국제출원공보 WO 2005/038296 에는 유성휠의 축이 휘어져 제공된 장치가 개시되어 있다. 휘어짐 축은 유성 기어에서 유성 휠이 더 잘 세팅되도록 할 수 있다. 유성 기어의 요소들은 항상 약간의 부정확성을 갖기 때문에, 이러한 세팅은 필수적이다.
맞물림 구조의 동적 순응을 위하여 국제출원공보 WO 2007/016336 및 영국특허문헌 GB 2413836 에서 제안된 솔루션은 장축의 휘어짐에 기초한다. 여기서, 제조상의 부정확으로 인한 영향을 각각의 유성휠의 축이 적절하게 보상하면, 여러 유성휠의 맞물림 구조가 각 유성 휠의 정위치에 세팅된다.
독일 특허 출원공개 DE 102004023151 은 축과 연결된 플랜지를 갖는 유성 기어를 제안하고 있다. 이러한 구조는 예컨대 제조상의 결함을 보상하는데 도움이 된다. 그러나, 축 및 플랜지가 결합됨으로써 크기가 상당히 증가하기 때문에, 이러한 해법은 캐리어의 부담 경감(relieving)이라는 측면에서도 눈에 띄는 이점을 제공하지 못한다. 플랜지를 구비하였다는 점에서, 캐리어의 부담 경감에 의해 달성될 수 있는 이점의 상당 부분이 상쇄되었다.
본 발명과 가장 가까운 솔루션을 제안한 것은 유럽특허 EP 1435475 및 미국특허 US 5,102,379 인데, 여기서는 양단에서 유성휠 축들을 지지하기 위하여 더블 플랜지 캐리어를 사용하고 있다. 여기서, 깊은 축선방향 공동이 중앙부에 기계가공되기 때문에, 축의 휘어짐 길이는 중앙부의 두께 내에서 형성되어야 한다. 상기유럽특허에는 축의 비대칭 구조가 추가적으로 개시되어 있는데, 이는 완전한 동적 순응을 제공하기 위하여 필요하다. 상기 유럽특허의 감속 유성 기어에서, 토크는 태양휠에 전달되는데, 이때 캐리어의 제1플랜지에 작용하는 토크는 회전속도를 증가시키는 유성 기어에서 보다 비례적으로 훨씬 작다. 토크가 작기 때문에 둘레방향 공동의 노치 효과는 크지 않다.
전술한 공지의 솔루션은 회전 속도를 감속하는 유성 기어에 주로 적합한 것이다. 공지의 솔루션은 백만~천만 Nm 범위의 토크가 적용되는 오늘날의 강풍 터빈 분야에 사용하기 어렵다. 터빈의 회전속도는 3000~6000 RPM 이기 때문에 제트 엔진 모터에서도 최대 토크는 위 범위의 일부에 지나지 않으며, 감속 유성 기어에서는 힘이 태양휠로 전달되는데, 이때 캐리어의 토크는 자연적으로 낮게 잔존한다. 오늘날 풍력 터빈의 유성 기어는 크기가 매우 크며, 저속으로 회전하는 로터로부터 고출력의 동력을 전달하는데 사용된다. 따라서, 풍력 터빈에 사용되는 유성 기어는 많은 특별한 기능을 갖는다. 이 중 중요한 기능 하나는 유성 기어가 통상적으로 회전 속도를 감속하는데 사용되는 데 반하여 풍력 터빈에 사용되는 유성 기어들은 회전 속도를 증가시키는 데 사용된다는 점이다. 또한, 마스트(mast)까지 들어 올려지는 중량을 제한하는 것이 바람직하기 때문에, 유성 기어의 크기는 매우 중요하다. 그러나, 종래부터 사용되어 온 기계 디자인과 관련된 모든 방법들로는 고출력 유성 기어의 크기를 줄이는 것이 어렵다.
유성 기어의 크기 감소와 관련하여, 유성휠의 개수를 증가시키는 것이 바람직할 수 있지만, 종래 기술에 따르면 유성휠의 개수가 3개를 초과하는 경우에는 가정적인 불균일 하중(Germanischer Lloyd, Guideline for the Certification of Wind Turbines, 2003년판)으로 인하여 치수 하중(dimensional load)을 증가시킬 필요가 있다. 치수 하중이 증가함에 따라, 종래의 방법으로 유성휠의 개수를 3개 이상으로 증가시킴으로써 얻어진 이점의 대부분이 상쇄된다.
본 발명의 목적은 특히 2백만~1천만 nM (nM = newton meter)의 범위에서 작동하는 고-토크형 풍력 터빈 분야의 종래기술에 비하여 더욱 경량으로 제조할 수 있는 유성 기어의 배열체 및 이를 위한 구동 유성 기어를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 배열체의 특이한 특징들은 청구항 1에 개시되어 있다.
본 발명의 일양태에 따르면, 제1플랜지는 내측에 위치하는 챔퍼를 포함하는데, 상기 챔퍼는 본질적으로 가요성(flexing)을 허용하는 구조를 커버한다. 다음, 상기 제1플랜지는 축의 제1단부의 치수와 동일한 두께를 가짐으로써, 상기 제1플랜지의 강성을 양보할 필요가 없으며, 동시에 컴팩트한 구조를 달성할 수 있다.
본 발명의 일양태에 따르면, 축의 제1단부는, 중심부를 향해 연장되는 축선방향 보어를 포함하며, 상기 보어의 직경은 상기 축의 제1단부의 직경의 25~60%, 바람직하게는 35~45%이다.
제2가요성 구조를 포함하는 본 발명의 일양태에 따르면, 상기 제2가요성 구조의 가요성은 제1단부에서 실질적으로 더 작으며, 상기 제2가요성 구조는 상기 축의 제2단부의 부근에 포함된다. 결과적으로, 짧은 길이에 걸쳐 상기 축을 가늘게 형성함으로써 상기 단부에서 충분한 가요성이 얻어진다. 상기 축이 상기 제2단부의 부근에서 휘어지면, 공차 에러가 보상될 수 있다. 예컨대, 상기 공차 에러에는 축 또는 톱니의 오정렬, 이심성 및 피치 에러가 포함된다. 종래 기술과 비교할 때 본 발명에 따른 상기 구조의 현저한 차이점은 가요성의 상당 부분(통상적으로 15~50%)이 전단 변형률(shear strain)로부터 발생하며, 종래 기술과 달리 휘어짐에 의해 발생하는 것이 아니다.
유성 기어장치의 경량화를 위하여 캐리어의 부담을 해소하는 경우, 캐리어의 플랜지들은 서로에 대하여 회전할 수 있다. 다음, 상기 축은 전단 응력을 받게되는데, 이러한 악영향은 제1단부의 부근에서 축이 더욱 휘어짐으로써 제거될 수 있다.
상기 축의 중심부에는 소망하는 바에 따라 하나 또는 두 개의 베어링이 제공되며, 변형은 가요성 구간에서 발생한다. 맞물림 구조의 캐리어 플랜지들 사이에서 발생하는 토션으로 인한 효과는 특히 제1가요성 구간에서 동적으로 보정된다. 공차 에러는 2개의 가요성 구간에서 보정된다. 상기 공차 에러가 보정되면, 가요성 수치들은 시간 경과 과정에서 2개의 가요성 구간에서 평균적으로 동일해진다.
축이 유성휠에 고정식으로 연결되며, 베어링이 상기 축의 양단에서 회전가능하게 연결되는 2개의 플랜지에 위치하는 본 명세서의 청구항에 따라, 전술한 실시예를 개조할 수 있다. 상기 축은 전술한 배열체와 정확하게 동일한 방식으로 휘어진다.
본 발명에 따르면, 각각의 유성휠당 250 kW 이상의, 바람직하게는 500~1500kW의 전력이 전달된다는 것이다. 다음, 유성휠의 축은 큰 하중에서 어느 정도 휘어진다. 휘어짐(전단 변형률을 포함)은 1% 범위 내이다. 상기 유성 기어를 통해 높은 출력 전력이 전달될 때에는, 캐리어에서 상당한 가요성이 발생한다. 따라서, 상기 구조가 일반적인 것과 마찬가지로 상당한 강성을 가짐에도 불구하고, 상기 구조에서 탄성이 나타나게 된다. 상기 캐리어는 공지된 것과 비교할 때 완화될 수 있다. 또한, 유성휠의 개수가 증가함으로써 종래에 비하여 더 작은 유성 기어를 통해 전술한 것과 동일한 출력 전력이 전달될 수 있기 때문에, 유성 기어장치의 크기가 이렇게 커질수록 유성휠의 개수 증가로 인한 이점이 얻어질 수 있다. 전술한 바와 같이, 유성휠을 개수가 3개 이상으로 증가하면, 상기 구조의 공차, 치수 에러가 상실된다. 전술한 바와 같이, 유성 기어장치의 크기를 줄이는 것은 2가지의 점에 기초한다. 첫째는, 캐리어가 가요적일 경우에 캐리어가 완화될 수 있다는 것이다. 둘째는, 축이 공차 에러를 보상할 경우에 유성휠의 개수를 늘릴 수 있다는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유성 기어의 축의 상부 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 유성휠의 축이 캐리어에 고정된 모습을 치수와 함께 나타낸 도면.
도 3은 재하 상태에 있는 본 발명에 따른 유성휠을 나타낸 도면.
도 4는 캐리어 플랜지 사이에서 본 발명에 따른 핀과 함께 회전하는 캐리어를 도시한 도면.
도 5a는 전체 길이에 걸쳐 강성이 동일한 무부하 상태의 축을 나타낸 도면.
도 5b는 전체 길이에 걸쳐 강성이 동일한 부하 상태의 축을 나타낸 도면.
도 5c는 축의 길이방향을 따라 강성이 변화하는 부하 상태의 축을 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 다양한 양태가 도시된 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 유성 기어장치(100)는 주요부재로서 태양휠(12), 기어 림(10) 및 유성 기어(14)를 포함한다. 태양휠(12), 기어 림(10) 및 유성 기어(14)는 모두 동일한 중심축선(16)을 갖는다. 환언하면, 기어 림(10)은 태양휠의 중심축선(16) 주위에 위치한다. 유성 기어(14)는 태양휠(12)과 기어 림(10)의 사이에서 양자와 접촉하도록 위치하고, 유성 기어(14)는 태양휠의 톱니 및 내측 기어의 톱니와 맞물리도록 기능적으로 연결된다. 유성 기어에서 유성휠의 개수는 적어도 3개이다. 유성 기어(14)는 태양휠(12)과 동일한 중심축선(16)을 갖는다. 다음으로 각각의 유성휠(18)은 그 자신의 축(20)을 가지며, 이 축(20)의 주위를 유성휠이 회전한다. 유성휠은 내측 레이스(26) 및 외측 레이스(28)를 갖는다. 이중에서, 외측 레이스(28)는 유성휠(18)의 톱니(30)를 갖는다. 유성 기어(14)의 캐리어(22)는 가능한 한 강하게 상호결합된 제1플랜지(24) 및 제2플랜지(25)를 포함한다. 입력축(46)은 제1플랜지(24)에 고정된다.
유성휠(18)은 제1단부(19) 및 제2단부(21)를 갖는 축(20)을 구비한다. 유성휠(18)은 축(20) 주위를 회전하도록 구성된다. 유성휠(18)의 축(20)의 제1단부(19)는 축(20)의 제1결합단부(62)에서 캐리어(22)의 제1플랜지(24)에 지지 길이(f) 만큼 고정되며, 이에 대응하여 유성휠(18)의 축(20)의 제2단부(21)(직경 D2)는 제2결합단부(63)에서 캐리어(22)의 제2플랜지(25)에 지지 길이(g) 만큼 고정된다(도 2 참조). 또한, 상기 단부는 록 핀(미도시)과 같은 특정 요소에 의하여 제2플랜지(25)에 비회전식으로 고정된다.
유성 기어장치(100)는 각 유성휠의 내측 레이스(26)와 유성휠(18)의 축(20) 사이에 적어도 하나의 베어링(32)을 포함하며, 상기 베어링(32)은 유성휠(18)의 축(20)에 고정식으로 지지된다. 각각의 베어링(32)은 내측 링(34), 롤러 요소(36) 및 외측 링(38)을 포함한다. 또한, 맞물림 구조의 동적 순응을 위하여, 가요성 구조(40)는 유성휠(18)의 축(20)의 제1결합단부(62)와 최인접 베어링(32)과의 사이에 위치한다(도 2 참조). 따라서, 캐리어의 플랜지들 사이에서 발생하는 토션이 가요성 구조(40)로 인하여 보상을 받을 수 있기 때문에, 캐리어를 이전보다 경량으로 제작할 수 있다. 반면에, 캐리어의 부담을 경감할 때, 맞물림 구조를 유지하면서 캐리어의 플랜지들 사이에서 발생하는 토션으로 인한 변형이 발생하는 것을 제어하는 것이 가능할 수 있다. 플랜지들 사이에서 발생하는 토션을 보상하기 위하여 유성휠의 축이 변형됨으로써, 캐리어의 플랜지들은 이전에 비하여 서로에 대하여 상대적으로 더 많이 회전할 수 있다. 따라서, 맞물림 구조가 동적으로 순응하게 된다. 가요성 구조물의 휘어짐은 축 두께의 1% 이상이 될 수 있다.
본 발명에 따른 유성 기어장치에서, 유성휠의 축은 캐리어에서 발생하는 토션을 보상하는데 사용된다. 캐리어의 부담을 덜어주는 예로서, 일반적으로 캐리어의 중량이 2000kg을 초과하는 1500 kW의 정격 출력을 갖는 기어를 들 수 있다. 이 경우 캐리어의 중량은 1500~1600kg 정도로 경량화할 수 있다. 이 경우, 경량화의 정도는 약 25%에 이른다. 매우 의미있는 캐리어의 경량화로 인하여 가요성의 과잉이 발생할 수도 있다. 따라서, 캐리어의 경량화는 적어도 10% 정도가 될 수 있으며, 이것만으로도 종래의 치수에 비하면 상당한 변화인 셈이다. 또한, 이와 동시에 예컨대 톱니 또는 축의 오정렬, 이심성, 및 피치 에러와 같은 공차 에러를 보상하는 것도 가능하다.
일방향성 캐리어와 관련하여, 예컨대 국제출원공보 WO 2005/038296 는 나선형 톱니를 제안하였다. 그러나, 나선형 톱니는 균일한 기어 작동과 관련하여 매우 기본적인 사항이다. 톱니의 나선각이 증가하면, 기어에서 발생하는 진동이 감소할 수 있다. 반면에, 나선각이 증가할수록 베어링에 작용하는 힘이 증가하기 때문에, 나선각은 너무 커져서는 안된다. 가요성 축과 관련하여, 나선각은 0.5~4°, 바람직하게는 1~2°이다. 이렇게, 베어링에 가해지는 하중이 적절한 수준으로 설정됨과 동시에 원활한 무진동 운전이 가능해진다. 다음, 기어가 조용하게 작동하기 위해서는 무진동 운전이 필수적이다. 이러한 점은 기어의 수명 및 주변 소음의 감소라는 측면에서 풍력 발전소에서 특히 중요하다.
종래의 일방향성 유성 기어와 비교할 때, 캐리어의 2개의 플랜지는 구조를 더욱 경직시키기 때문에, 나머지 구조와의 관점에서 전체적으로 더 양호한 제어성을 제공한다. 환언하면, 축은 1개의 플랜지를 구비한 캐리어보다 2개의 플랜지를 구비한 캐리어에 더 잘 지지될 수 있으며, 이에 의하여 1개의 플랜지를 구비한 구조에서 보다 캐리어에 가해지는 하중이 감소하고, 또한 응력도 더욱 양호하게 제어될 수 있다. 또한, 응력은 베어링들 사이에서 더욱 균일하게 배분될 수 있다. 일반적으로, 2개의 플랜지는 1개의 플랜지 구조에 비하여 응력의 배분에 더욱 유리하다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 유성 기어장치(100)는 풍력 발전소의 2단계 유성 기어장치에서 제1유성 기어로서 사용될 수 있다. 물론, 1단계 유성 기어도 발전기에 직접 연결될 수 있다. 블레이드 조립체(미도시)는 입력축(46)에 고정된다. 블레이드 조립체로 전달되는 제어 명령이 통과하는 중공형 채널(48)은, 예컨대 블레이드 조립체의 블레이드 각도의 조정을 위하여 태양휠(12) 및 입력축(46)의 중심에 위치한다. 반면에, 유성 기어들이 여러 다양한 방식으로 결합됨으로써 기어장치를 위한 소망하는 기어비를 달성할 수 있다. 본원에서 언급되는 유성 기어는 1단계 유성 기어를 의미하며, 유성 기어장치의 조립시에는 소망에 따라 결합될 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 유성 기어장치(100)에서, 베어링(32)의 내측 링(34) 및 유성휠(18)의 축(20)은 억지 끼워맞춤부(64)와 함께 상호 결합된다. 베어링(32)에 윤활유를 유통시킬 수 있는 록킹 핀(44)은 유성휠(18)의 축(20)과 베어링(32)과의 사이에 배치된다. 베어링은 표준 베어링이 될 수 있다. 통상적으로, 캐리어는 주철로 이루어진다. 그리고, 예컨대 축, 플랜지, 내측 기어, 태양휠 및 유성휠과 같은 다른 부재들은 통상적으로 구조강(constructional steel)으로 이루어진다.
도 1에 도시된 유성 기어장치(100)에서, 맞물림 구조에 동적으로 순응하기 위하여, 제1가요성 구조(40)는 유성휠(18)의 축(20)의 제1단부(19) 부근에 포함되며, 제2가요성 구조(41)는 제2단부(21) 부근에 포함된다. 이 구조는 유성휠의 개수가 4개 이상일 때 특히 유용하다. 더욱 정확하게는, 유성휠의 개수가 4~12개, 바람직하게는 4~7개일 경우에 특히 유용하다. 이 경우, 아주 작은 공차 에러가 유성휠들 사이의 상이한 하중을 야기할 수 있다. 4개 이상의 유성휠과 관련하여 상기 가요성 구조(40, 41)를 갖는 본 발명에 따른 축을 사용할 경우에는, 3개의 유성휠이 자체적으로 존재하는 공차 에러를 약간 교정하기 때문에 그 이점이 더욱 강조될 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 유성 기어장치(100)에서, 유성휠(18)의 내측 레이스(26)는 베어링의 외측 링(38)으로서 직접 형성된다. 본 발명에 있어서, 유성휠은 뻑뻑하며(stiff) 비가요성이다. 내측 레이스(26)가 직접적으로 외측 링(38)이 될 경우에 상기 구조가 더욱 저항성이 있기 때문에, 본 실시예가 유리한 것이다. 또한, 제작하여야 할 요소가 2개가 아니라 1개라면, 공차 에러도 감소할 수 있다. 일반적으로, 개별적으로 분리된 구조와 비교할 때, 내측 레이스가 직접적으로 외측 링이 된다면 더욱 저항성있고 동력전달을 더욱 잘 할 수 있는 구조가 동일한 공간에 고정될 수 있다.
베어링의 내측 링을 축으로 제작하는 특별한 경우도 고려해 볼 수 있다(미도시). 본 실시예는 제작되어야 할 요소의 개수를 줄일 수 있다. 그러나, 조립체의 관점에서 본 실시예는 몇몇 다른 문제들에 직면하게 된다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 유성 기어장치가 유성 기어를 통해 전달하는 최대 정격 출력은 1~15, 바람직하게는 3~10 MW가 되도록 구성된다. 본 발명을 통해 달성될 수 있는 가장 큰 이점은 각각의 유성휠당 250 kW 이상의, 바람직하게는 500~1500kW의 전력이 전달된다는 것이다. 다음, 유성휠의 축은 큰 하중에서 어느 정도 휘어진다. 휘어짐(전단 변형률을 포함)은 1% 범위 내이다. 상기 유성 기어를 통해 높은 출력 전력이 전달될 때에는, 캐리어에서 상당한 가요성이 발생한다. 따라서, 상기 구조가 일반적인 것과 마찬가지로 상당한 강성을 가짐에도 불구하고, 상기 구조에서 탄성이 나타나게 된다. 상기 캐리어는 공지된 것과 비교할 때 완화될 수 있다. 또한, 유성휠의 개수가 증가함으로써 종래에 비하여 더 작은 유성 기어를 통해 전술한 것과 동일한 출력 전력이 전달될 수 있기 때문에, 유성 기어장치의 크기가 이렇게 커질수록 유성휠의 개수 증가로 인한 이점이 얻어질 수 있다. 전술한 바와 같이, 유성휠을 개수가 3개 이상으로 증가하면, 상기 구조의 치수 에러에 대한 공차 일부가 상실된다. 전술한 바와 같이, 유성 기어장치의 크기를 줄이는 것은 2가지의 점에 기초한다. 첫째는, 캐리어가 가요적일 경우에 캐리어가 완화될 수 있다는 것이다. 둘째는, 축이 공차 에러를 보상할 경우에 유성휠의 개수를 늘릴 수 있다는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 축(20)을 나타내며, 유성휠(18)은 그 양 단부가 캐리어(22)에, 더욱 정확하게는 플랜지(24, 25)에 고정된다. 유성휠(18)의 축(20)은 중심부(60)(길이 h), 제1결합단부(62)(길이 h), 제2결합단부(63)(길이 g) 및 상기 중심부(60)의 양 측에서 가요성 구간(a, b)을 포함한다. 가요성 구간(a, b)은 구조적으로 치수가 허용되는 한 가장 부드러운 곡선부(57, 58)를 가지며, 가요성 구간(a)에서 충분한 변형 길이를 갖도록 한다.
중심부(60)는 2개의 베어링(32)을 지지한다. 스페이서 링(50)은 베어링의 내측 링(34) 사이에 배치된다. 유성휠(18)의 축(20)은 제1결합단부(62)에서 제1플랜지(24)에 지지되며, 제2결합단부(63)에서 제2플랜지(25)에 지지된다.
축(20)을 변형시킬 수 있도록, 가요성 구간(a)은 제1결합단부(62) 및 중심부(60)의 사이에 존재한다. 환언하면, 축의 변형은 상기 가요성 구간(a)에서 주로 발생한다. 상기 중심부의 외부에서 변형이 발생할 경우, 베어링을 향한 응력이 최소화될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 유성 기어를 나타내며, 가요성 구간(a)의 강성(EI1)은 중심부(60)의 강성(EI2)의 60% 미만, 바람직하게는 50% 미만이다. 강성(EI)이 변화할 때, 탄성 계수는 동일하게 유지되면서, 관성 모멘트(I)는 변화한다. 여기서, 가요성 구간의 강성은 가요성 구간의 평균 강성을 의미한다. 마찬가지로, 중심부의 강성은 중심부의 평균 강성을 의미한다. 중심부 및 가요성 구간에서 축의 윤곽은 중심부 및 가요성 구간에서 상이한 관성 모멘트 및 더욱 상이한 강성을 유발한다.
제2가요성 구간(b)은 제2결합단부(63) 및 중심부(60)의 사이에 위치한다. 제1가요성 구간(a) 및 제2가요성 구간(b)이 함께 기능함으로써 소망하는 치수적 에러 및 변형이 가능한 축을 형성한다. 제2가요성 구간의 강성은 중심부의 강성의 75% 미만, 바람직하게는 60% 미만이다. 제2가요성 구간의 강성은 제1가요성 구간의 강성보다 큰 것이 바람직하다. 도 2에서, 제1가요성 구간의 길이는 제2가요성 구간(b)의 1.1~2배, 바람직하게는 1.6배 이다. 상기 제1 및 제2가요성 구간이 치수 에러를 보상하기 때문에, 상기 구조를 사용하는 것이 유리하다. 그러나, 상기 캐리어 플랜지들 사이에서 발생하는 토션은 특히 상기 제1가요성 구간(a)에 의해 보상된다. 이러한 이유로, 상기 제1가요성 구간(a)은 상기 제2가요성 구간(b)에 비하여 길게 형성된다. 따라서, 상기 제1 및 제2가요성 구간으로 공차 에러를 보정할 수 있다. 상기 제1가요성 구간은 상기 제2가요성 구간보다 길이가 길기 때문에 상기 캐리어 플랜지들 사이의 휘어짐을 보상한다.
도 2에서, 챔퍼(56)는 캐리어(22)의 제1플랜지(24)에서 상기 제1가요성 구간(a)에 형성되며, 상기 챔퍼(56)는 상기 제1가요성 구간에서 축이 상기 캐리어와 접촉하지 않으면서 상기 축의 변형을 가능케 한다.
도 2에는 유성 휠의 축의 치수가 도시되어 있다. 축(20)의 중심부(60)의 길이는 h 이다. 베어링 조립체(32)의 폭은 H 이다. 나아가, 상기 중심부(60)의 길이(h)는 상기 베어링(32)의 폭(H)의 85~100%, 바람직하게는 90~99% 이다. 따라서, 두 개의 베어링(36)은 상기 베어링의 내면에 의해 상기 축(20)과 단단하게 지지된다. 상기 중심부(60)의 길이(h)는 300~900 mm, 바람직하게는 400~700 mm 이다.
제1결합단부(62)의 지지 길이는 f 이며, 제1플랜지(24)의 두께는 F 이다. 컴팩트한 구성의 경우, 상기 제1결합단부(62)의 지지 길이(f)는 상기 제1플랜지(24) 두께(F)의 50~90%, 바람직하게는 60~80% 이다. 상기 제1플랜지(24)의 두께(F)는 상기 제1단부(19) 및 베어링(32) 사이의 거리에 해당한다. 다음, 상기 축의 제2결합단부(63)의 지지 길이는 g 이며, 제2플랜지(25)의 두께는 G 이다. 나아가, 상기 제2결합단부(63)의 지지 길이(g)는 상기 제2플랜지(25) 두께(G)의 75~95%, 바람직하게는 75~85% 이다. 상기 제2플랜지(25)의 두께(G)는 상기 축의 타단(21) 및 베어링(32) 사이의 거리에 해당한다.
도 2에서, 상기 축(20) 및 상기 캐리어(22)에 의해 형성된 부분의 경우, 상기 제2결합단부(63)의 지지 길이(g)는 상기 제2플랜지(25) 두께(G)의 대부분을 커버하며, 이와 유사하게 상기 제1결합단부(62)의 지지 길이(f)는 상기 제1플랜지(24) 두께(F)의 대부분을 커버한다. 따라서, 상기 축은 억지 끼워맞춤에 의하여 상기 플랜지들(24, 25)에 대한 밀착이 유지된다.
상기 유성휠(18)의 제1단부(19)에서, 상기 축의 상기 제1단부의 휘어짐을 증가시키기 위하여 상기 축(20)은 가요성 구멍(66)을 포함한다. 본 명세서에서, 구멍이라는 용어는 다양한 형태의 개구를 포괄적으로 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 축선방향 보어(66)는 상기 단부로부터 상기 중심부로 연장된다. 다음, 상기 가요성 구멍(66)의 직경은 30~70 mm 이다.
상기와 같은 치수로 인하여, 상기 가요성 구멍은 상기 구멍보다 현저하게 작은 직경을 갖는 구멍들과는 확연하게 구별된다. 윤활제 공급용 구멍은 가요성 구멍으로서 축의 강성에 이와 유사한 영향을 미칠수가 없다. 길이와 관련하여, 윤활제 구멍은 상기 축까지 길게 연장된다. 윤활제는 상기 윤활제 구멍을 통해 공급될 수 있지만, 가요성 구멍은 폐쇄형인 것이 바람직하다.
도 2에서, 상기 가요성 구멍(66)의 깊이(e)는 상기 제1플랜지(24)의 두께(F)의 80~150%, 바람직하게는 100~130% 이다. 따라서, 상기 제1가요성 구간(a)에서 소망하는 휘어짐이 발생할 수 있다. 반면에, 상기 가요성 구멍(66)의 깊이(e)는 상기 제1결합단부(62)의 지지 질이(f)의 100~300%, 바람직하게는 105~200% 이다.
상기 축(20)의 직경(D)은 100~240 mm, 바람직하게는 130~200 mm 이다. 상기 제1단부의 직경(D1)은 상기 중심부(60)의 직경의 67% (바람직하게는 55~75%) 이다. 다음, 상기 가요성 구멍(66)의 직경(d)은 상기 축 직경(D)의 20~50%, 바람직하게는 30~40% 이다. 따라서, 상기 가요성 구멍은 상기 축의 휘어짐에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 가요성 구멍은 전단 변형률 및 상기 전단 변형률에 의해 야기된 휘어짐이 더해짐에 따라 특별한 중요성을 갖는다. 상기 캐리어의 가요성은 각각의 축에서 요구되는 변형을 자연스럽게 결정한다.
도 3은 본 발명에 따른 유성 휠을 위한 탄성축(20)의 하중이 걸린 상태를 나타낸다. 따라서, 상기 탄성축에 작용하는 외력이 상기 축을 휘어지게 한다. 상기 축(20)의 기하학적 중심 축선(54)이 휘어져 있다. 다음, 상기 축(20)의 양 단부(19, 21)에서 상기 베어링(32)의 중심 축선(52)은 상기 축(20)의 중심 축선(54)으로부터 이탈되어 있다. 도 3에 도시된 상황은 상기 축의 작동 원리를 설명하기 위하여 과장되게 도시되어 있다. 축이 상기 캐리어 플랜지들 사이의 휘어짐을 보상할 때, 상기 베어링은 상기 캐리어의 휘어짐이 발생하지 않은 무부하 상태에서와 실질적으로 동일한 위치를 유지한다. 도 3에 도시된 상황은 하나의 부하가 걸린 상태로서, 공차 에러로 인하여 상기 축의 양 단이 휘어지며, 추가적으로 캐리어 플랜지들의 서로에 대한 상대적인 토션을 보상하기 위하여 상기 축의 제1단부가 휘어진다.
도 4는 본 발명에 따른 유성 기어에 사용되는 캐리어(22)를 나타내며, 상기 캐리어(22)는 서로에 대하여 상대적으로 회전하는 제1플랜지(24) 및 제2플랜지(25)를 구비한다. 공차 에러를 보정하는 것 이외에, 본 발명은 상기 캐리어의 토션에 의해 야기되는 오정렬을 보상할 수 있다. 상기 플랜지들(24, 25) 사이의 목(42)도 또한 회전한다. 상기 플랜지들(24, 25) 및 목(42)의 토션은 상기 플랜지들(24, 25)의 비틀림을 유발한다. 도 4에 도시된 토션 및 비틀림은 본 발명에 따른 축의 탄성 구조가 토션 및 비틀림의 영향을 얼마나 잘 보정할 수 있는가를 보여주기 위하여 과장되어 도시된 것이다. 상기 베어링의 내측 링(34)의 중심 축선(52)은 태양휠 및 상기 캐리어(22)의 중심 축선(16)과 평행하다. 상기 내측 링(34)의 중심 축선(52)은 이론적인 것이며, 실제로는 무하중 상태의 축(20)이 이에 대응하는 것이다(도 2 참조). 하중이 걸린 상태에서의 상기 베어링의 내측 링(34)은, 무하중 상태에서와 동일하게 태양 휠 및 캐리어의 중심축선(16)과 실질적으로 평행하다.
비록 상기 축이 단부 부근(중심선(54))에서 휘어지더라도, 상기 축의 중심점은 상기 유성 휠 및 상기 베어링의 내측 링(34)에 대한 중심 축선(52)을 형성한다(도 5 참조). 상기 베어링의 내측 링(34)의 중심 축선(52)은 하중이 걸린 상태에서도 상기 캐리어(22)의 중심축선(16)과 실질적으로 평행하다. 따라서, 상기 캐리어의 토션으로 인한 상기 축의 비틀림은 상기 유성 휠의 현저한 오정렬을 야기하지 않는다. 상기 유성 휠의 축(20)(도 1 참조)은 제조상의 정확성으로 인하여 상기 태양 휠을 중심축선(16)으로부터 처음부터 조금 이탈되도록 할 수도 있다. 본 발명에 따른 축은, 힘의 영향으로 베어링의 내측 링 및 유성 휠의 회전을 가능하게 한다. 최종적인 이점으로서, 본 발명에 따른 가요성 구간으로 인하여, 탄성축은 최적의 맞물림 거동을 달성할 수 있으며, 이로 인해 유성휠 사이에서 하중이 더 잘 분배될 수 있다. 또한, 종래에 비하여 더욱 경량인 신규한 캐리어를 사용함으로써, 상기 유성휠 및 맞물림 구조에서 하중이 균일하게 분배될 수 있다.
도 5a는 축(20)의 원리를 나타내며, 상기 축(20)의 강성(EI1)은 전체 길이, 즉 상기 축(20)의 전체 치수에 걸쳐 동일하다. 상기 축(20)은 무하중 상태에 있는 것이다. 상기 축이 무하중 상태에 있는 경우, 캐리어의 토션 또는 유성 휠의 맞물림으로 인한 힘이 상기 축에 전달되지 않는다.
도 5b는 하중이 걸린 상태인 도 5a에 따른 축(20)의 원리를 나타낸다. 상기 축(20)은 상기 축의 제1단부(19)에서 제1플랜지(24)에 고정되며, 제2단부(21)에서 제2플랜지(25)에 고정된다. 상기 축(20)의 강성(EI1)은 전체 축의 치수에 걸쳐 동일하다. 상기 플랜지들(24, 25)의 상대적 움직임으로 인한 비틀림(vb), 즉 캐리어의 토션으로 인하여, 상기 축이 변형된다. 다음, 베어링으로부터 축으로 힘(F1b, F2b)이 전달된다. 첨자 b와 c는 도 5b 및 5c를 나타낸다. 축 상에서 에러(Δb)가 발생하는데, 그 위치는 베어링 접촉점들 사이 또는 힘(F1b)과 힘(F2b) 사이이다.
상기 변형으로 인하여, 상기 축에 연결된 유성 휠의 맞물림 거동에 문제가 발생한다. 상기 베어링으로부터 상기 축(20)을 향하는 힘(F1b)은 상기 베어링으로부터 상기 축(20)을 향하는 다른 힘(F2b)에 비하여 현저하게 크다. 상기 힘들은 현저하게 불균형하다.
도 5b에서, 상기 축(20)은 3개의 영역(a', 60, b')으로 분할된다. 도 5c에서, 상기 축은 3개의 영역(a, 60, b)으로 분할된다. 도 5b 및 도 5c를 비교하면, 상기 축의 길이 방향으로 영역 a는 영역 a'에 대응하며, 영역 b는 영역 b'에 대응한다. 그러나, 영역 a'의 강성이 중심부(60)의 강성과 동일하기 때문에, 영역 a'가 실제 가요성 구간은 아니다.
도 5c는 본 발명에 따른 하중이 걸린 상태의 축(20)의 원리를 나타낸다. 상기 축은 각각 강성(EI2, EI1, EI3)을 갖는 3개의 영역(a, 60, b)으로 분할된다. 상기 축(20)은 상기 축의 제1단부(19)에서 제1플랜지(24)에 지지되며, 제2단부(21)에서 제2플랜지(25)에 지지된다. 상기 제1플랜지(24)와 중심부(60) 사이의 가요성 구간(a)의 강성(EI2)은 상기 중심부(60)의 강성(EI1)의 60% 미만, 바람직하게는 50% 미만이다. 따라서, 상기 캐리어 플랜지들의 토션으로 인한 비틀림(vc)으로 인하여, 가요성 구간은 소망하는 만큼 움직일 수 있다. 상기 축은 베어링 접촉점들 사이에서 힘(F1c 및 F2c)의 차이로 인한 에러(Δc)를 갖는다. 환언하면, 상기 에러(Δc)는 상기 힘들(F1c 및 F2c) 사이의 위치에서 상기 베어링에 고정식으로 지지된 중심부(60)에서 발생한다. 힘(F1c 및 F2c)은 축 주위에 위치한 베어링으로부터 축으로 전달된다. 가요성 구간이 있는 경우에 축으로 야기된 비틀림(Δc)은, 가요성 구간이 없이 축으로 야기된 비틀림(Δb)에 비하여 더 작다. 환언하면, 가요성 구간이 제공된 축은 가요성 구간이 없 만큼은, 유성 휠을 잘못된 위치로 집중적으로 회전시키는 경향이 없다. 가요성 구간이 없는 축의 강성은 축의 전체 치수에 걸쳐 동일하다.
도 5b와 5c를 비교하면, 양 도면에서 캐리어 플랜지들은 서로에 대하여 소정의 거리(v), 정확하게 말하면 도 5b의 경우 거리(vb) 및 도 5c의 경우 거리(vc) 만큼 상호 이동한다. 다음, 상기 축은 상기 캐리어의 변형(v)에 부응하여야 한다. 상기 축(20)의 가요성 구간(a)의 강성(EI2)이 상기 중심부(60)의 강성(EI1)의 60% 미만, 바람직하게는 50% 미만일 경우, 상기 에러(Δc)는 광범위한 하중 범위에서 제로에 근접할 수 있다. 환언하면, 에러(Δc)는 에러(Δb)에 비하여 현저하게 작다.
상기 축의 강성이 감소하면, 상기 축은 종래에 비하여 상기 캐리어 플랜지들 사이의 이동 정도를 작은 범위로 제한할 수 있다. 다음, 캐리어는 도 5b에 도시된 경우보다 도 5c의 경우에 조금 더 변형될 수 있다. 환언하면, Vc는 Vb보다 조금 더 크다. 그러나, 캐리어의 토션이 증가하더라도 상기 축의 가요성 구간(a, b)이캐리어의 토션을 보상할 때 어떤 문제를 야기하는 것은 아니다. 다음, 캐리어의 토션이 증가하는 것과는 무관하게, 베어링 접촉점 사이의 에러가 감소한다.
상기 캐리어의 부담이 덜어지면서 상기 베어링 접촉점 사이의 에러가 기존의 구조에 비하여 감소하는 방식으로, 상기 축의 가요성 구간은 캐리어의 토션을 보상한다.
도 5c에 도시된 축(20)에서, 제2단부(21) 및 중심부(60) 사이에는 제2가요성 구간이 존재한다. 상기 제2가요성 구간(b)의 강성(EI3)은 상기 중심부(60)의 강성의 75% 미만, 바람직하게는 60% 미만이다. 이로써, 종래에 비하여 더욱 넓은 범위의 하중에서 에러(V)를 줄일 수 있다. 축을 형성하는 것은 상이한 탄성계수를 같는 신소재로 축을 제작하는 것에 비하여 수월하다. 따라서, 강성이 변화함에 따라서 탄성계수는 동일하게 유지하면서 관성모멘트가 변화하는 방식으로 축이 형성된다.
도 5c에 도시된 축에서, 제1가요성 구간(a)의 강성(EI2)은 제2가요성 구간(b)의 강성(EI3)의 0.9배 미만, 바람직하게는 0.7배 미만이다.
도 5c에 도시된 휘어짐을 달성하기 위하여, 유성 휠 축(20)의 제1결합단부(62)는 도 4에 도시된 가요성 구멍(66)을 포함한다. 상기 가요성 구멍은 상기 중심부와 비교하여 상기 가요성 구간에서의 축의 강성을 계산할 수 있게 한다. 축의 미비한 외부 디자인에 따라 강성이 감소한다면, 상기 축은 가요성 구간에서 현저하게 얇아질 것이다.
도 5c에 도시된 변형을 달성하기 위하여, 상기 축(20)의 제1결합단부(62)는 지지 길이(f)를 가지며, 가요성 구멍(66)은 깊이(e)를 갖는다(도 2 참조). 상기 가요성 구멍(66)의 깊이는 상기 제1결합단부(24)의 두께(f)의 100~300%, 바람직하게는 105~200% 이다.
도 5c에 도시된 변형을 달성하기 위하여, 상기 축(20)의 제1단부(19)는 직경(D1)을 가지며, 상기 중심부(60)는 직경(D)을 가지고, 상기 가요성 구멍(66)은 직경(d)을 갖는다(도 4 참조). 상기 가요성 구멍의 직경은 상기 축(20)의 직경(D)의 20~50%, 바람직하게는 30~40% 이다. 상기 제1단부의 직경(D1)은 상기 중심부(60)의 직경(D)의 67% (바람직하게는 55~75%) 이다.
유성 휠의 개수가 3개를 초과하여 증가할 경우, 치수 에러를 보정하기 위한 움직임이 발생할 수 있다. 도 5b 및 5c에 도시된 바와 같이, 이러한 양태는 캐리어의 토션, 즉 상기 플랜지들 사이의 움직임에 의해 야기되는 비틀림과 유사한 방식으로 설명될 수 있다.

Claims (15)

  1. - 적어도 3개의 유성휠(18)을 포함하는 유성 기어(14)로서, 상기 유성휠 각각에는 내측 레이스(26), 상기 내측 레이스(26)를 지지하는 적어도 하나의 베어링(36), 및 상기 베어링(36)을 지지하는 축(20)이 마련된 유성 기어(14);
    - 입력축(46)에 연결된 제1플랜지(24) 및 상기 제1플랜지(24)의 반대측에 위치한 제2플랜지(25)를 포함하는 상기 유성 기어(14)를 위한 캐리어;를 포함하는 유성 기어장치의 배열체로서,
    상기 유성휠(18)의 각각의 축(20)은
    - 제1지지 길이(f)에 걸쳐 상기 제1플랜지(24)에 비회전식으로 연결되는 제1결합단부(62)를 가지며 상기 제1결합단부(62)의 직경이 D1인 제1단부(19);
    - 제2지지 길이(g)에 걸쳐 상기 제2플랜지(25)에 비회전식으로 연결되는 제2결합단부(63)를 갖는 제2단부(21); 및
    - 길이(h)에 걸쳐 상기 D1인 직경보다 두꺼운 직경 D를 가지며, 상기 베어링(36)을 지지하는 중심부(60)를 포함하고,
    상기 배열체가 상기 각각의 축(20)에서 가요성 구조(40)를 더 포함하여 구조의 탄성(the elasticity of a construction)에 대하여 다수의 유성휠(18)의 맞물림 구조가 동적으로 순응하며,
    상기 가요성 구조(40)는 상기 축(20)의 상기 제1단부(19) 부근에서 제1곡선부(57)를 갖는 제1가요성 구간(a)과 상기 축(20)의 상기 제2단부(21) 부근에서 제2곡선부(58)을 갖는 제2가요성 구간(b)를 포함하는 유성 기어장치의 배열체에 있어서,
    상기 제1곡선부(57)를 갖는 상기 제1가요성 구간(a)은 상기 제1결합단부(62)와 상기 길이(h)를 갖는 상기 중심부(60)의 사이에 위치하며,
    상기 제2곡선부(58)를 갖는 상기 제2가요성 구간(b)은 상기 제2결합단부(63)와 상기 길이(h)를 갖는 상기 중심부(60)의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 유성 기어장치의 배열체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 축(20)의 제1단부(19)의 직경(D1)은 상기 중심부(60) 직경(D)의 55~75%인 것을 특징으로 하는 유성 기어장치의 배열체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 축(20)의 제1단부(19)는 상기 중심부(60)로 연장되는 축선방향 보어(66)를 포함하며, 상기 보어의 직경(d)은 상기 축(20)의 제1단부(19)의 직경(D1)의 35~45% 인 것을 특징으로 하는 유성 기어장치의 배열체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1플랜지(24)는 내측에 챔퍼(56)를 포함하며, 상기 챔퍼는 상기 가요성 구조(40)를 실질적으로 커버하는 것을 특징으로 하는 유성 기어장치의 배열체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1가요성 구간(a)의 길이는 상기 제2가요성 구간(b)의 1.1~2배인 것을 특징으로 하는 유성 기어장치의 배열체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1가요성 구간(a)의 평균 강성(EI2)은 상기 중심부(60)의 강성(EI1)의 25~60%인 것을 특징으로 하는 유성 기어장치의 배열체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1플랜지(24)에서 상기 제1결합단부(62)의 지지 길이(f)는 상기 제1플랜지(24) 두께(F)의 50~90%인 것을 특징으로 하는 유성 기어장치의 배열체.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1플랜지(24)에서 상기 제1결합단부(62)의 지지 길이(f)는 상기 제1플랜지(24) 두께(F)의 50~90% 인 것을 특징으로 하는 유성 기어장치의 배열체.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1플랜지(24)에서 상기 제1결합단부(62)의 지지 길이(f)는 상기 제1플랜지(24) 두께(F)의 60~80%인 것을 특징으로 하는 유성 기어장치의 배열체.
  10. - 내측 레이스, 상기 내측 레이스를 지지하는 축, 및 상기 축을 지지하기 위하여 제1결합단부 및 제2결합단부를 포함하는 적어도 3개의 유성휠을 포함하는 유성 기어;
    - 입력축에 연결된 제1플랜지 및 상기 제1플랜지의 반대측에 위치한 제2플랜지를 포함하며, 상기 각각의 축의 상기 제1결합단부 및 상기 제2결합단부가 상기 각각의 플랜지에서 베어링에 의해 지지되는 유성 캐리어;를 포함하는 유성 기어장치의 배열체로서,
    상기 유성휠의 각각의 축은
    - 제1지지 길이에 걸쳐 상기 제1플랜지의 상기 베어링에 연결되며 직경이 D1인 상기 제1결합단부를 갖는 제1단부;
    - 제2지지 길이에 걸쳐 상기 제2플랜지의 상기 베어링에 연결되는 상기 제2결합단부를 갖는 제2단부; 및
    - 상기 제1단부에 가까운 제1가장자리와 상기 제2단부에 가까운 제2가장자리 사이의 길이에 걸쳐 상기 D1인 직경보다 두꺼운 직경 D를 가지며, 상기 유성휠을 지지하는 중심부를 포함하고,
    상기 배열체가 상기 각각의 축에서 가요성 구조를 더 포함하여 구조의 탄성(the elasticity of a construction)에 대하여 다수의 유성휠의 맞물림 구조가 동적으로 순응하며,
    상기 가요성 구조는 상기 축의 상기 제1단부 부근에서 제1곡선부를 갖는 제1가요성 구간과 상기 축의 상기 제2단부 부근에서 제2곡선부를 갖는 제2가요성 구간을 포함하는 유성 기어장치의 배열체에 있어서,
    상기 제1곡선부를 갖는 상기 제1가요성 구간은 상기 제1결합단부와 상기 중심부의 사이에 위치하며,
    상기 제2곡선부를 갖는 상기 제2가요성 구간은 상기 제2결합단부와 상기 중심부의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 유성 기어장치의 배열체.
  11. - 중심축선(16)을 갖는 태양휠(12);
    - 상기 태양휠(12)과 동일한 중심축선(16)을 가지며, 상기 태양휠(12) 주변에 위치한 기어 림(10);
    - 상기 태양휠(12) 및 상기 기어 림(10)의 사이의 위치에서 상기 태양휠(12) 및 상기 기어 림(10)과 접촉하면서 상기 태양휠(12) 및 상기 기어 림(10)과 동심을 이루며, 내측 레이스(26)를 각각 갖는 적어도 3개의 유성휠(18)을 포함하는 유성 기어(14);
    - 동력 입력축(46); 및
    - 상기 입력축(46)의 일면에 제1플랜지(24) 및 타면에 제2플랜지(25)를 포함하는 유성 기어(14) 캐리어(22);를 포함하는 회전속도 증가를 위한 유성 기어장치로서,
    상기 유성 기어장치는 제1항에 따른 배열체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유성 기어장치의 정격 출력은 1~5 MW 인 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 유성 기어장치로 유입되는 치수 모멘트는 200만~1천만 Nm 인 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 유성휠의 개수는 4~12개인 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 유성휠의 개수는 4~7개인 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
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