KR101795587B1 - 유성기어장치 - Google Patents

Abstract

유성기어장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 유성기어장치는: 선기어와, 선기어와 외접되는 유성기어와, 유성기어와 내접되고, 선기어와 동축상에 배치되는 링기어와, 유성기어를 회전가능하게 지지하는 유성기어축과, 유성기어축의 양단부를 지지하는 캐리어본체를 구비하는 캐리어와, 유성기어와 캐리어본체의 사이에 배치되고, 유성기어축에 끼워지며, 유성기어축과의 간섭에 의해 회전이 구속되는 와셔를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유성기어장치{PLANETARY GEAR APPARATUS}

본 발명은 유성기어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와셔로 인한 캐리어의 마모를 저감시킬 수 있는 유성기어장치에 관한 것이다.

일반적으로 변속기는 클러치와 추진축 사이에 설치되어 엔진의 동력을 차체로 전달하여 주행 상태에 영향을 준다. 변속기에는 수동변속기와 자동변속기가 있는데, 수동변속기에는 변속하기 위하여 클러치가 존재하지만, 자동변속기에는 변속을 위한 별도의 장치(클러치)가 존재하지 않고 엑셀 페달을 밟는 정도와 차체의 주행 속도에 따라 자동적으로 변속이 이루어지며, 토크 컨버터, 클러치 디스크, 브레이크 디스크 및 유성기어장치 등으로 구성된다.

일반적으로 자동변속기의 유성기어장치는 선기어와 유성기어, 링기어 등 다수의 기어류에 의해 소정의 기어 열을 이룸과 더불어, 변속기 기어열의 해당 요소를 입력요소와 반력요소 및 출력요소로 각각 활용하여 다수의 변속비를 얻도록 되어 있다. 이때, 유성기어는 축을 중심으로 회전하는 복수개의 유성기어를 고정하기 위한 캐리어(Carrier), 유성기어의 회전 시 발생되는 축방향 힘을 지지하기 위하여 유성기어와 캐리어의 사이에 배치되는 와셔, 유성기어와 축 사이의 회전을 돕는 베어링과 접하여 위치된다.

유성기어의 회전 시, 유성기어와 접한 와셔에 유성기어의 회전력이 전달되면서 와셔가 회전운동을 하게 된다. 이러한 와셔의 회전은 캐리어와의 접촉면을 마모시키게 되어 캐리어의 수명을 저하시키고, 변속기의 동력 성능을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2003-0030465호(2003.04.18. 공개, 발명의 명칭: 유성기어장치의 트러스트 와셔구조)에 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 와셔로 인한 캐리어의 마모를 저감시킬 수 있는 유성기어장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 유성기어장치는: 선기어; 상기 선기어와 외접되는 유성기어; 상기 유성기어와 내접되고, 상기 선기어와 동축상에 배치되는 링기어; 상기 유성기어를 회전가능하게 지지하는 유성기어축과, 상기 유성기어축의 양단부를 지지하는 캐리어본체를 구비하는 캐리어; 및 상기 유성기어와 상기 캐리어본체의 사이에 배치되고, 상기 유성기어축에 끼워지며, 상기 유성기어축과의 간섭에 의해 회전이 구속되는 와셔;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유성기어축은, 둘레에 상기 유성기어가 끼워지는 기어조립부; 원형이 아닌 단면 형상을 가지고 상기 기어조립부의 단부에 연속하여 형성되며, 둘레에 상기 와셔가 끼워지는 와셔조립부; 및 상기 와셔조립부의 단부에 연속하여 형성되고, 상기 캐리어에 조립되는 캐리어조립부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 와셔는, 링 형상을 가지는 와셔본체부; 및 상기 와셔본체부의 중앙부에 관통되게 형성되고, 상기 와셔조립부에 대응되는 형상을 가지고 상기 와셔조립부에 끼워지는 축결합홀부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 와셔조립부는, 상기 기어조립부와 연속된 원주 형상을 가지는 원주부; 및 상기 원주부의 가장자리부 일부를 절삭한 형상을 가지는 절삭부;를 포함하고, 상기 축결합홀부는, 원호 형상으로 형성되고, 상기 원주부와 선접촉 또는 면접촉되는 원호부; 및 상기 원호부의 연장선 내부에 위치되고, 상기 절삭부와 선접촉 또는 면접촉되는 내입부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 와셔는, 상기 축결합홀부의 가장자리부에 형성되고, 상기 축결합홀부의 직경을 보다 확장시키는 방향으로 연장되게 형성되는 확장홀부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 와셔는, 상기 유성기어축의 일단부에 끼워지고, 상기 캐리어본체의 일측부와 접하는 제1와셔; 및 상기 유성기어축의 타단부에 끼워지고, 상기 캐리어본체의 타측부와 접하는 제2와셔;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유성기어장치에 의하면, 와셔가 유성기어축과의 간섭에 의해 임의로 회전되지 않게 되며, 이에 따라 와셔로 인해 캐리어가 마모되는 것을 방지할 수 있고, 캐리어의 내구성 및 수명을 보다 연장시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유성기어장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유성기어장치의 유성기어, 유성기어축, 와셔간 조립부를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4는 도 2의 요부 분해사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 유성기어장치의 일실시예를 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 일실시예에 따른 유성기어장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유성기어장치의 유성기어, 유성기어축, 와셔간 조립부를 개략적으로 도시한 요부 사시도이며, 도 3은 도 2의 정면도이고, 도 4는 도 2의 요부 분해사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유성기어장치는 선기어(10), 유성기어(20), 링기어(30), 캐리어(40), 와셔(50)를 포함한다.

유성기어(20)는 선기어(10)보다 작은 직경을 가지고 선기어(10)의 둘레를 따라 복수개가 배치된다. 유성기어(20)는 선기어(10)와 외접되게 치합되어, 선기어(10)의 회전 시 이와 맞물려 회전되는 자전을 함과 동시에 선기어(10)의 둘레를 따라 이동되는 공전을 하게 된다.

링기어(30)는 선기어(10)의 반경과 유성기어(20)의 직경을 합한 만큼의 반경을 가지는 내경부를 구비하여 선기어(10)와 동축상에 배치된다. 링기어(30)는 복수개의 유성기어(20)와 내접되게 치합되어, 유성기어(20)의 정방향 회전 시 유성기어(20)의 회전속도보다 감속되어 역방향으로 회전하게 된다.

캐리어(40)는 복수개의 유성기어(20)가 상호 일정한 상대각도를 유지하면서 자전 및 공전가능도록 복수개의 유성기어(20)를 결속, 지지한다. 캐리어(40)는 유성기어(20) 각각의 회전중심축을 이루는 유성기어축(41)과, 유성기어(20)의 양측에서 복수개의 유성기어축(41)을 지지하는 캐리어본체(47)를 포함한다.

캐리어본체(47)의 일측부는 유성기어(20)의 축방향 일단부와 마주하고, 타측부는 유성기어(20)의 축방향 타단부와 마주한다. 유성기어(20)는 캐리어본체(47)의 일측부와 타측부의 사이에서 유성기어축(41)을 중심으로 하여 회전하게 된다. 유성기어(20)의 외부로 연장되는 유성기어축(41)의 일단부는 캐리어본체(47)의 일측부에 고정되고, 유성기어축(41)의 타단부는 캐리어본체(47)의 타측부에 고정된다.

와셔(50)는 유성기어(20)와 캐리어본체(47)의 사이에 배치되고, 유성기어축(41)에 끼워져 설치된다. 유성기어축(41) 중 와셔(50)가 끼워지는 와셔조립부(43)는 원형이 아닌 단면 형상을 가진다. 유성기어축(41)에 끼워지는 와셔(50)의 축결합홀부(52) 또한 와셔조립부(43)의 둘레를 따라 연속하여 접하는 형상을, 즉 원형이 아닌 형상을 가진다. 이에 따라, 와셔(50)는 유성기어축(41)에 끼워진 상태에서 유성기어축(41)에 간섭되어 유성기어축(41)을 회전중심으로 하여 회전되는 것이 방지된다.

본 발명의 일실시예에 따른 와셔(50)는 유성기어(20)의 축방향 일측과 타측에 각각 배치되는 제1와셔(50A)와 제2와셔(50B)를 포함한다. 제1와셔(50A)는 유성기어축(41)의 일단부에 끼워지고, 캐리어본체(47)의 일측부와 접한다. 제2와셔(50B)는 유성기어축(41)의 타단부에 끼워지고, 캐리어본체(47)의 타측부와 접한다. 제1와셔(50A)와 제2와셔(50B)를 이용해 유성기어(20)의 축방향 양측으로 발생되는 힘을 안정되게 지지할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유성기어축(41)은 기어조립부(42), 와셔조립부(43), 캐리어조립부(46)를 포함한다. 이해를 돕기 위해 도 4 상에서 기어조립부(42), 와셔조립부(43), 캐리어조립부(46)의 경계부는 점선으로 표시되어 있다.

기어조립부(42)는 유성기어(20)가 조립되는 부분으로, 원형의 단면 형상을 가지는 원주 형상을 가진다. 유성기어(20)는 베어링을 매개로 하여 기어조립부(42)의 둘레에 끼워지고, 기어조립부(42)를 중심으로 하여 회전하게 된다.

와셔조립부(43)는 와셔(50)가 조립되는 부분으로, 원형이 아닌 단면 형상을 가지고 기어조립부(42)의 축방향 양단부에 연속하여 형성된다. 와셔(50)는 와셔조립부(43)의 단면 형상에 대응되는 단면 형상을 가지는 축결합홀부(52)를 구비하여 와셔조립부(43)의 둘레에 끼워진다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 와셔조립부(43)는 원주부(44)와 절삭부(45)를 포함한다. 원주부(44)는 기어조립부(42)와 연속된 원주 형상을 가진다. 절삭부(45)는 원주부(44)의 가장자리부 일부를 절삭한 형상을 가진다. 캐리어조립부(46)는 캐리어(40)에 끼워져 조립되는 부분으로, 와셔조립부(43)의 단부에 와셔조립부(43)와 동일한 단면 형상으로 연속하여 형성된다.

와셔조립부(43)에 원주부(44)의 가장자리부 일부를 절삭한 형상을 가지는 절삭부(45)를 형성함으로써, 와셔조립부(43)와 기어조립부(42)의 경계부에 와셔(50)의 이동을 구속하는 걸림턱이 형성된다. 이에 따라 와셔(50)를 와셔조립부(43)에 끼운 상태에서 와셔(50)가 기어조립부(42)측으로 임의로 이동되는 것이 구속되고, 유성기어축(41)에 유성기어(20)와 와셔(50)를 끼우는 조립, 보다 구체적으로 유성기어(20)의 양측에 제1와셔(50A)와 제2와셔(50B)를 끼우는 조립이 용이하고 신뢰성있게 이루어질 수 있다.

나아가 와셔(50)가 기어조립부(42)측으로 임의로 이동되는 것이 구속됨에 따라, 회전운동을 하게 되는 유성기어(20)의 영역과, 정위치에 정지된 상태를 유지하는 와셔(50)의 영역이 명확하게 구분되어, 와셔(50)가 유성기어(20)의 영향을 적게 받게 된다. 예를 들어 유성기어(20)가 축방향 일측으로 쏠린 상태에서 제1와셔(50A)에만 유성기어(20)의 회전력이 작용하게 되고, 제2와셔(50B)는 유성기어(20)와 보다 이격된 상태로 정위치를 유지하게 된다. 이에 따라 유성기어(20)의 회전 시 제1와셔(50A)와 제2와셔(50B) 전부가 유성기어(20)에 밀착된 상태로 마모되는 것을 방지할 수 있다.

이러한 형상을 가지는 유성기어축(41)은 원형의 단면 형상을 가지는 봉(棒)의 단부의 가장자리부 일부를 축방향으로 연장되게 절삭하는 것에 의해 용이하게 형성할 수 있고, 사출에 의해서도 일체형으로 용이하게 형성하게 형성할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 와셔조립부(43)는 상기와 같이 봉의 가장자리부의 일측을 절삭한 형상을 가지나, 본 발명에 따른 와셔조립부(43)는 이에 한정되지 않으며, 와셔(50)을 회전을 구속할 수 있는 원형이 아닌 단면 형상을 가진다면 특정한 구조와 형상으로 한정되지 않는다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 와셔(50)는 와셔본체부(51), 축결합홀부(52), 확장홀부(55)를 포함한다.

와셔본체부(51)는 축방향으로 작용하는 힘을 지지하게 되는 부분으로, 납작한 평판형 링 형상을 가진다. 축결합홀부(52)는 와셔(50)의 내경부를 이루는 부분으로, 와셔본체부(51)의 중앙부에 관통되게 형성된다. 축결합홀부(52)는 와셔조립부(43)의 외면부에 대응되는 형상을 가지고 와셔조립부(43)에 끼워진다. 축결합홀부(52)를 와셔조립부(43)에 끼운 상태에서 와셔본체부(51)의 일측면은 기어조립부(42)와 와셔조립부(43)간의 경계부와 접하게 된다. 유성기어축(41)을 캐리어조립부(46)에 결합한 상태에서 와셔본체부(51)의 타측면은 캐리어조립부(46)와 접하게 된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 축결합홀부(52)는 원호부(53)와 내입부(54)를 포함한다. 원호부(53)는 원주부(44)에 대응되는 원호 형상의 가장자리부를 가지고, 와셔조립부(43)의 원주부(44)와 선접촉 또는 면접촉된다. 내입부(54)는 절삭부(45)에 대응되는 가장자리부를 가지고, 와셔조립부(43)의 절삭부(45)와 선접촉 또는 면접촉된다.

절삭부(45)가 원주의 가장자리부 일부를 축방향으로 연속하여 절삭한 형상을 가지고, 와셔조립부(43)의 단면 형상에 있어서 직선부를 이루게 됨에 따라, 내입부(54)의 가장자리부는 원호부(53)의 연장선, 즉 원호부(53)와 동일한 직경을 가지는 원의 내부에 직선형으로 연장되게 형성된다. 축결합홀부(52)가 이와 같이 와셔조립부(43)에 대응되는 형상을 가짐에 따라, 와셔(50)가 와셔조립부(43)에 끼워진 상태에서 임의로 회전되는 것이 구속된다.

본 발명의 일실시예에 따른 절삭부(45)는 원주부(44)의 중심부를 기준으로 하여 대칭되게, 한 쌍이 나란하게 형성되고, 내입부(54)는 이에 대응하여 한 쌍이 나란하게 배치된다. 이에 따라, 하나의 내입부(54)를 하나의 절삭부(45)에 대응되게 그 방향을 조절하여 끼우는 경우와 비교해, 한 쌍의 내입부(54) 중 하나를 한 쌍의 절삭부(45) 중 하나에 일치시키는 것에 의해 보다 용이하게 축끼움 조립이 이루어질 수 있다.

확장홀부(55)는 축결합홀부(52)의 가장자리부에 축결합홀부(52)의 직경을 보다 확장시키는 방향으로 연장되게 형성된다. 확장홀부(55)를 이용해 유성기어축(41)에, 보다 구체적으로는 캐리어조립부(46)의 단부에 와셔(50)를 용이하게 끼울 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 확장홀부(55)는 축결합홀부(52) 중 가장 확장된 너비를 가지는 부분, 즉 원호부(53)상에 반경방향으로 더 연장되게 형성된다. 이에 따라, 와셔(50)를 그 방향과 무관하게, 즉 캐리어조립부(46)와의 상대각도와 무관하게 캐리어조립부(46)의 단부에 기울어지게 걸칠 수 있고 이러한 과정을 거쳐 와셔(50)를 유성기어축(41)에 보다 용이하게 끼울 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 유성기어장치에 의하면, 와셔(50)가 유성기어축(41)과의 간섭에 의해 임의로 회전되지 않게 되며, 이에 따라 와셔(50)로 인해 캐리어(40)가 마모되는 것을 방지할 수 있고, 캐리어(40)의 내구성 및 수명을 보다 연장시킬 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. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 선기어 20 : 유성기어
30 : 링기어 40 : 캐리어
41 : 유성기어축 42 : 기어조립부
43 : 와셔조립부 44 : 원주부
45 : 절삭부 46 : 캐리어조립부
47 : 캐리어본체 50 : 와셔
50A : 제1와셔 50B : 제2와셔
51 : 와셔본체부 52 : 축결합홀부
53 : 원호부 54 : 내입부
55 : 확장홀부

Claims (6)

1. 선기어;
   상기 선기어와 외접되는 유성기어;
   상기 유성기어와 내접되고, 상기 선기어와 동축상에 배치되는 링기어;
   상기 유성기어를 회전가능하게 지지하는 유성기어축과, 상기 유성기어축의 양단부를 지지하는 캐리어본체를 구비하는 캐리어; 및
   상기 유성기어와 상기 캐리어본체의 사이에 배치되고, 상기 유성기어축에 끼워지며, 상기 유성기어축과의 간섭에 의해 회전이 구속되는 와셔;를 포함하고,
   상기 유성기어축은,
   둘레에 상기 유성기어가 끼워지는 기어조립부;
   상기 기어조립부의 단부에 연속하여 형성되며, 둘레에 상기 와셔가 끼워지는 와셔조립부; 및
   상기 와셔조립부의 단부에 연속하여 형성되고, 상기 캐리어에 조립되는 캐리어조립부;를 포함하고,
   상기 와셔는,
   링 형상을 가지는 와셔본체부; 및
   상기 와셔본체부의 중앙부에 관통되게 형성되고, 상기 와셔조립부에 대응되는 형상을 가지고 상기 와셔조립부에 끼워지는 축결합홀부;를 포함하고,
   상기 와셔조립부는,
   상기 기어조립부와 연속된 원주 형상을 가지는 원주부; 및
   상기 원주부의 가장자리부 일부를 절삭한 형상을 가지는 절삭부;를 포함하고,
   상기 축결합홀부는,
   원호 형상으로 형성되고, 상기 원주부와 선접촉 또는 면접촉되는 원호부; 및
   상기 원호부의 연장선 내부에 위치되고, 상기 절삭부와 선접촉 또는 면접촉되는 내입부;를 포함하고,
   상기 와셔는,
   상기 축결합홀부의 가장자리부에 형성되고, 상기 축결합홀부의 직경을 보다 확장시키는 방향으로 연장되게 형성되는 확장홀부;를 더 포함하고,
   상기 캐리어조립부가 상기 와셔에 삽입될 때에 상기 와셔가 상기 확장홀부에 의해 상기 캐리어조립부의 단부에 기울어지게 걸쳐지는 것을 특징으로 하는 유성기어장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 와셔는,
   상기 유성기어축의 일단부에 끼워지고, 상기 캐리어본체의 일측부와 접하는 제1와셔; 및
   상기 유성기어축의 타단부에 끼워지고, 상기 캐리어본체의 타측부와 접하는 제2와셔;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성기어장치.

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