KR101610015B1 - 유성기어장치 - Google Patents

Abstract

유성기어장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 유성기어장치는: 오일이 공급되는 인풋샤프트와, 인풋샤프트의 외측에 설치되며 길이방향 양측이 개구된 형상으로 형성되는 피니언샤프트와, 피니언샤프트의 외측에 위치하며 피니언샤프트의 오일통로를 통해 이동된 오일을 공급받는 니들베어링과, 인풋샤프트와 피니언샤프트를 연결하며 인풋샤프트에서 공급되는 오일이 피니언샤프트로 이동되는 이동경로를 형성하는 캐리어 및 이동경로를 통해 이동되는 오일의 이동을 가이드하는 오일가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유성기어장치{PLANETARY GEAR APPARATUS}

본 발명은 유성기어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 니들베어링을 윤활시키는 기능은 유지하면서도 제품의 중량은 감소시킬 수 있는 유성기어장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동변속기는 엔진의 구동력을 구동륜에 전달하는 기능을 갖는다. 자동 변속기는 내부에 유성기어장치를 통하여 엔진의 구동력을 여러 속도로 변속하여 구동륜으로 전달한다. 유성기어장치는 하나의 선기어와, 선기어의 외주에 치합되어 캐리어로 연결되는 복수의 피니언기어 및 가장 외측에 배치되는 링기어를 포함한다.

또한 유성기어장치는, 고속회전요소인 피니언기어의 원활한 회전을 위해 피니언기어와 피니언샤프트 사이에 설치되는 니들베어링을 포함한다.

피니언샤프트는 캐리어의 단면상에 장착된 상태로 그 내부에 오일통로가 형성되며, 피니언샤프트의 오일통로에 대응하여 공간부를 갖는 오일가이드가 캐리어 상에 설치된다. 오일가이드의 공간부에서 원심력을 받은 오일은 피니언샤프트의 오일통로를 통해 니들베어링을 냉각 및 윤활시킨다.

종래에는 유성기어장치에 사이즈가 큰 피니언샤프트를 사용하는 경우, 피니언샤프트의 무게에 의해 유성기어장치의 무게가 증가하여 연비를 저하시키며, 생산비를 증가시키는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2014-0025145호(2014.03.04 공개, 발명의 명칭: 유성기어 어셈블리의 피니언 샤프트 고정 방법)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 니들베어링을 윤활시키는 기능은 유지하면서도 제품의 중량은 감소시킬 수 있는 유성기어장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 유성기어장치는: 오일이 공급되는 인풋샤프트와, 인풋샤프트의 외측에 설치되며 길이방향 양측이 개구된 형상으로 형성되는 피니언샤프트와, 피니언샤프트의 외측에 위치하며 피니언샤프트의 오일통로를 통해 이동된 오일을 공급받는 니들베어링과, 인풋샤프트와 피니언샤프트를 연결하며 인풋샤프트에서 공급되는 오일이 피니언샤프트로 이동되는 이동경로를 형성하는 캐리어 및 이동경로를 통해 이동되는 오일의 이동을 가이드하는 오일가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 피니언샤프트는, 길이방향 양측이 개구된 형상으로 형성되는 샤프트몸체 및 샤프트몸체의 내측으로 오일이 유입되는 제1통로와 제1통로와 대향되는 제2통로의 사이에 위치하며 샤프트몸체의 내측으로 돌출되어 제2통로를 향한 오일의 이동을 차단하는 오일차단부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 오일통로는 제1통로와 오일차단부의 사이에 위치하며, 샤프트몸체의 외측과 내측을 관통하는 형상으로 설치되는 것이 바람직하다.

또한 제1통로와 오일차단부의 사이에 위치하는 샤프트몸체의 제1내경보다 오일차단부의 제2내경이 작게 형성되는 것이 바람직하다.

또한 오일차단부는 링 형상으로 형성되어 샤프트몸체의 내측으로 돌출되며, 오일차단부의 종단면은 등변사다리꼴 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유성기어장치는, 피니언샤프트의 양측이 개구된 형상으로 형성되므로 피니언샤프트의 중량과 생산비를 감소시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 제1통로로 유입된 오일이 오일통로를 통해 니들베어링으로 이동되므로 니들베어링의 윤활과 냉각이 용이하게 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피니언샤프트가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피니언샤프트의 부분 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피니언샤프트를 통해 니들베어링으로 공급되는 오일의 유로를 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어장치를 설명한다. 설명의 편의를 위해 자동변속기에 사용되는 유성기어장치를 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어장치를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피니언샤프트가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피니언샤프트의 부분 절개 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피니언샤프트를 통해 니들베어링으로 공급되는 오일의 유로를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어장치(1)는, 오일(70)이 공급되는 인풋샤프트(10)와, 인풋샤프트(10)의 외측에 설치되며 길이방향(D) 양측이 개구된 형상으로 형성되는 피니언샤프트(20)와, 피니언샤프트(20)의 외측에 위치하며 피니언샤프트(20)의 오일통로(25)를 통해 이동된 오일(70)을 공급받는 니들베어링(30)과, 인풋샤프트(10)와 피니언샤프트(20)를 연결하며 인풋샤프트(10)에서 공급되는 오일(70)이 피니언샤프트(20)로 이동되는 이동경로를 형성하는 캐리어(40)와, 이동경로를 통해 이동되는 오일(70)의 이동을 가이드하는 오일가이드(50)를 포함한다.

오일(70)이 공급되는 인풋샤프트(10)는 엔진(미도시)의 동력이 전달되도록 엔진과 연결된다. 인풋샤프트(10)는 본 실시예에 따른 유성기어장치(1)의 대략 중심에 설치되며, 인풋샤프트(10)의 외측에는 인풋샤프트(10)를 중심으로 회전하는 선기어(미도시)가 설치된다. 선기어의 구조 및 작용은 통상의 기술자에게 자명한 것이므로 이에 대한 도시 및 상세한 설명은 생략한다.

또한, 인풋샤프트(10)의 내부에는 유압계통(미도시)과 연결되는 오일(70)유로(미도시)가 형성된다. 유압계통으로부터 공급된 오일(70)은 인풋샤프트(10)의 오일(70)유로로 공급된다. 인풋샤프트(10)로 공급된 오일(70)은 유성기어장치(1)를 냉각 및 윤활시키기 위한 윤활유로 사용된다.

피니언샤프트(20)는 인풋샤프트(10)의 외측에 설치되며, 길이방향(D) 양측이 개구된 형상으로 형성되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 피니언샤프트(20)는 인풋샤프트(10)의 둘레를 따라 복수 개가 설치되며, 피니언샤프트(20)의 외측에는 피니언기어(60)가 피니언샤프트(20)를 중심으로 회전 가능하게 설치되어 선기어와 치합된다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 피니언샤프트(20)는, 샤프트몸체(21)와 오일차단부(24)와 오일통로(25)를 포함한다.

샤프트몸체(21)는 상하 길이방향(D) 양측이 개구된 형상으로 형성되며, 파이프 형상으로 형성된다. 샤프트몸체(21)의 내측은 통공된 형상으로 형성되므로, 샤프트몸체(21)의 상측(이하 도 2기준)으로 공급된 오일(70)은 샤프트몸체(21)의 내측을 따라 하측으로 이동된다. 샤프트몸체(21)의 상측에 구비된 제1통로(22)를 통해 샤프트몸체(21)의 내측으로 오일(70)이 유입된다. 제2통로(23)는 제1통로(22)와 대향되는 샤프트몸체(21)의 하측에 위치하며, 제1통로(22)와 제2통로(23)는 서로 연통된다.

오일차단부(24)는 제1통로(22)와 제2통로(23)의 사이에 위치하며, 샤프트몸체(21)의 내측으로 돌출되어 제1통로(22)에서 제2통로(23)를 향한 오일(70)의 이동을 차단하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 오일차단부(24)는 링 형상으로 형성되어 샤프트몸체(21)의 내측으로 돌출되므로, 샤프트몸체(21)를 따라 하측으로 이동되는 오일(70)이 제2통로(23)를 통해 외측으로 이동됨을 차단한다. 오일차단부(24)의 종단면은 등변사다리꼴 형상으로 형성되며, 제1통로(22)와 오일차단부(24)의 사이에 위치하는 샤프트몸체(21)의 제1내경(A1)보다 오일차단부(24)의 제2내경(A2)이 작게 형성된다.

또한 오일통로(25)는 제1통로(22)와 오일차단부(24)의 사이에 위치하며, 샤프트몸체(21)의 외측과 내측을 관통하는 형상으로 설치되므로, 제1통로(22)를 통하여 샤프트몸체(21)의 내측으로 유입된 유체는 오일차단부(24)에 의해 제2통로(23)로 이동되지 않고 오일통로(25)를 통해 니들베어링(30)으로 공급된다.

피니언샤프트(20)와 피니언기어(60)의 사이에는 피니언기어(60)의 원활한 회전을 유도하기 위한 니들베어링(30)이 설치된다. 피니언샤프트(20)의 외측에 위치하는 니들베어링(30)은 피니언샤프트(20)의 오일통로(25)를 통해 이동된 오일(70)을 공급받아 윤활과 냉각이 이루어진다.

캐리어(40)는 인풋샤프트(10)와 피니언샤프트(20)를 연결하며, 인풋샤프트(10)에서 공급되는 오일(70)이 피니언샤프트(20)로 이동되는 이동경로를 형성하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 캐리어(40)는 인풋샤프트(10)를 통해 공급되는 오일(70)이 피니언샤프트(20)로 이동되기 위한 이동경로가 상측에 형성된다. 캐리어(40)에 구비된 오일(70)의 이동경로는 인풋샤프트(10)로 공급되는 오일(70)이 피니언샤프트(20)로 이송되는 경로를 형성하는 기술사상 안에서, 캐리어(40)의 상측에 평면을 포함한 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

오일가이드(50)는 이동경로를 통해 이동되는 오일(70)의 이동을 피니언샤프트(20)의 내측으로 가이드하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 인풋샤프트(10)에서 나와서 캐리어(40)를 따라 이동되는 오일(70)은 오일가이드(50)의 안내로 피니언샤프트(20)의 내측으로 이동된다. 금속판을 프레스 가공하여 오일가이드(50)를 성형하며, 캐리어(40)의 상측에 오일가이드(50)를 고정한다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.

도 1과 도 4에 도시된 바와 같이, 유성기어장치(1)가 회전되는 상태에서, 인풋샤프트(10)를 통해 공급된 오일(70)은 원심력에 의해 캐리어(40)의 상측을 따라 이동된다. 캐리어(40)의 상측을 따라 이동되는 오일(70)은 오일가이드(50)에 의해 피니언샤프트(20)의 내측으로 유입된다.

피니언샤프트(20)의 제1통로(22)를 통해 샤프트몸체(21)의 내측으로 유입된 오일(70)은 원심력에 의해 샤프트몸체(21)의 내측벽을 향하여 가압된다. 샤프트몸체(21)의 내측을 따라 하측으로 이동되는 오일(70)은 오일통로(25)를 통해 니들베어링(30)으로 이동되어 니들베어링(30)을 냉각하면서 윤활작용을 한다.

일 실시예에 따른 피니언샤프트(20)의 직경은 소형 샤프트 대비 크게 형성되므로, 피니언샤프트(20)의 중량 절감을 위해 피니언샤프트(20)의 하측에 관통구멍인 제2통로(23)가 형성된다.

오일통로(25)를 통하여 샤프트몸체(21)의 외측으로 이동되지 못한 오일(70)의 일부가 샤프트몸체(21)를 따라 하측으로 이동하려 할 때, 오일차단부(24)의 단 형상에 걸려서 오일(70)의 하측 이동이 구속된다.

따라서 오일차단부(24)에 걸린 오일(70)은 유성기어장치(1)의 회전에 의한 원심력으로 이동되어 오일통로(25)로 배출된다. 따라서 피니언샤프트(20)의 중량도 절감되면서 니들베어링(30)의 윤활성을 확보할 수 있다.

피니언샤프트(20)의 내측으로 유입된 오일(70)이 제2통로(23)를 통해 유출되지 않고 오일통로(25)를 통해 배출이 이루어지도록, 샤프트몸체(21)의 제1내경(A1) 보다 오일차단부(24)의 제2내경(A2)이 작게 형성되어야 한다. 또한 오일통로(25)도 오일차단부(24)의 상측에 위치되므로 피니언샤프트(20)의 내측으로 유입된 오일(70)이 오일통로(25)를 통해 원활히 배출될 수 있다.

따라서 사이즈가 큰 피니언샤프트(20)를 사용하는 경우, 오일(70)공급 기능을 유지하면서도 중량을 저감할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 피니언샤프트(20)의 양측이 개구된 형상으로 형성되므로 피니언샤프트(20)의 중량과 생산비를 감소시킬 수 있다. 또한 제1통로(22)로 유입된 오일(70)이 오일통로(25)를 통해 니들베어링(30)으로 이동되므로 니들베어링(30)의 윤활과 냉각이 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 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. 또한 자동변속기에 사용되는 유성기어장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 다른 종류의 기계장치에도 본 발명의 유성기어장치가 사용될 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1: 유성기어장치 10: 인풋샤프트
20: 피니언샤프트 21: 샤프트몸체
22: 제1통로 23: 제2통로
24: 오일차단부 25: 오일통로
30: 니들베어링 40: 캐리어
50: 오일가이드 60: 피니언기어
70: 오일 A1: 제1내경
A2: 제2내경 D: 길이방향

Claims (5)

1. 오일이 공급되는 인풋샤프트;
   상기 인풋샤프트의 외측에 설치되며, 길이방향 양측이 개구된 형상으로 형성되는 피니언샤프트;
   상기 피니언샤프트의 외측에 위치하며, 상기 피니언샤프트의 오일통로를 통해 이동된 오일을 공급받는 니들베어링;
   상기 인풋샤프트와 상기 피니언샤프트를 연결하며 상기 인풋샤프트에서 공급되는 오일이 상기 피니언샤프트로 이동되는 이동경로를 형성하는 캐리어; 및
   상기 이동경로를 통해 이동되는 오일의 이동을 가이드하는 오일가이드;를 포함하며,
   상기 피니언샤프트는, 길이방향 양측이 개구된 형상으로 형성되는 샤프트몸체; 및
   상기 샤프트몸체의 내측으로 오일이 유입되는 제1통로와, 상기 제1통로와 대향되는 제2통로의 사이에 위치하며, 상기 샤프트몸체의 내측으로 돌출되어 상기 제2통로를 향한 오일의 이동을 차단하는 오일차단부;를 포함하며,
   상기 제1통로와 상기 오일차단부의 사이에 위치하는 상기 샤프트몸체의 제1내경보다 상기 오일차단부의 제2내경이 작게 형성되며,
   상기 오일차단부는 링 형상으로 형성되어 상기 샤프트몸체의 내측으로 돌출되며, 상기 오일차단부의 종단면은 등변사다리꼴 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유성기어장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 오일통로는 상기 제1통로와 상기 오일차단부의 사이에 위치하며, 상기 샤프트몸체의 외측과 내측을 관통하는 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 유성기어장치.
4. 삭제
5. 삭제

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