KR101994158B1

KR101994158B1 - 도그 변속기능을 가진 유성감속기

Info

Publication number: KR101994158B1
Application number: KR1020190010852A
Authority: KR
Inventors: 강승일; 박지석
Original assignee: 강승일; 박지석
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-06-28

Abstract

본 발명의 유성감속기는 유성기어 타입으로, 감속이 필요할 때는 상기 모터로부터 1단 선기어에서 회전력을 전달받아 감속하고, 증속이 필요할 때는 상기 1단 선기어가 공회전하며 변속도그 클러치가 포함되어 상기 변속도그 클러치가 상기 모터의 회전력을 전달받아 하부로 회전력을 전달하며, 상기 모터가 가동 중에도 상기 모터의 회전력을 투입과 단절이 자유로운 도그클러치 타입인 1차 변속부와; 상기 1차 변속부에서 감속할 때는 상기 1단 선기어에서 회전력을 전달받아 감속하고, 상기 1차 변속부에서 감속을 하지 않을 때는 상기 변속도그 클러치로부터 직접 상기 모터의 회전력을 전달받아 감속하는 2차 변속부와; 상기 모터의 회전축에 기어로 결합되어 상기 모터의 회전력을 상기 1차 변속부의 1단 선기어에 전달하거나, 상기 1차 변속부에서 감속이 필요하지 않을 때는 상기 변속도그 클러치에 상기 모터의 회전력을 전달하는 상기 모터 입력 도그커플러와; 상기 1차 변속부의 상단에 결합되어 상 모터 입력 도그커플러와 설치되는 공간을 제공하며, 상기 1단 선기어의 상부에 결합되고 상기 1단 선기어와 함께 상기 변속도그 클러치를 상하로 이동시키는 변속포크를 포함하는 변속 포크플랜지부를 포함한다.
본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따르면 종전의 유성감속기 변속장치는 2단 감속과 3단 감속을 하는 2차 변속부와 1단 감속을 하는 1차 변속부가 많이 떨어져 있었지만 1단 선기어 내부에 변속도그 클러치를 넣어 길이를 줄였고, 도그클러치 샤프트(뽕대)를 넣지 않고 연결을 해서 감속 자체가 안정적인 구조가 되어 변속기의 내구성이 대폭 향상되었고, 도그 클러치 타입을 채택하여 감속기를 정지하지 않고 변속을 할 수 있어 오거에 적용하면 작업 속도가 획기적으로 빨라지는 효과가 있다.

Description

도그 변속기능을 가진 유성감속기{Planetary Reduction Gear Transmission Having Dog Clutch}

본 발명은 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 후단에 설치되어 상기 모터의 회전속도를 감속하며, 감속에 의해 상기 모터가 지닌 정격토크를 증대시키고, 가동을 중지하지 않고 회전되는 상태에서 변속시킬 수 있으며, 선기어와 유성기어 및 링기어로 구성된 단위 체적당 동력전달 비율이 매우 커서 같은 크기의 일반 기어 감속기 대비 동력을 전달할 수 있는 유성감속기로서 감속이 필요할 때는 상기 모터로부터 회전력을 전달받아 감속하고, 증속이 필요할 때는 상기 모터로부터 회전력을 전달받지 않고 공회전하며, 모터가 가동 중에도 모터의 회전력을 투입과 단절이 자유로운 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 관한 것이다.

일반적으로 변속기는 웜과 웜기어를 사용한 변속기나 유성기어를 사용한 변속기가 있다. 이 중에서 웜과 웜기어를 사용한 변속기의 경우 변속비의 조절이 용이한 반면 동력전달 방향이 한정되거나 변속이 용이하지 않아, 다단 변속의 경우 유성기어 변속기를 사용하고 있다.

상기 유성기어 변속기는 통상 유성기어세트를 사용해 변속비를 조절하는데, 선기어와 링기어 그리고, 이들과 같은 축 상에서 회전하는 캐리어에 의해 지지된 여러 개의 유성기어로 구성되며 이러한 선기어, 링기어 및 캐리어의 일부를 고정하거나 구동함으로써 몇 개의 변속조합을 얻게 된다

이러한 유성기어 변속기는 특히 토크가 많이 필요한 건설기계분야의 오거나 공작기계분야에서 사용될 수 있는데, 오거나 공작기계에 장착되는 모터가 지닌 정격토크를 유성기어 변속기로써 4~5배 이상의 토크 증대를 가지도록 할 수 있다.

또한, 공작기계에서 토크를 증대시키는 목적은 주축이 지닌 정출력구간에서 회전하고 피삭재의 가공부하가 크지 않다면 문제가 없으나, 가끔 정출력구간 이하의 저속가공이 이루어지는 경우가 발생된다 정출력구간 이하에서는 모터의 출력(kW)이 떨어지며 토오크 또한 감소되어 중절삭가공이 불가능해 진다.

따라서 유성기어 변속기를 공작기계에 사용하게 되면 용량이 작은 모터에서도 가공부하가 큰 제품의 가공이 이루어질 수 있다.

상술한 일반적인 유성기어 변속기는 1단에서 여러 단을 사용하면 고속에서 저속까지 변속이 가능하나, 치차의 결합으로 이루어지는 변속이므로 하나의 유성기어 변속기에서 두 가지 변속비를 가진 것은 제작이나 사용상 문제점이 많았다.

본 발명의 변속기의 장점을 설명하기 위하여 상기 오거에 대해 설명한다.

상기 오거(AUGER)의 활용 범위(어떤 공법에 적용하는지)에 대해 설명하면 모든오가는 파일을 삽입하기 위한 천공작업에 사용되며, 천공되는 지질이 토사, 풍화토등 연약지반에서만 가능하며 풍화암,연,경암 등은 따로 함마작업이 병행된다.

각 오거(AUGER)의 제원(전장, 전폭, 수직고, 최대굴착깊이, 스크류의 최소/대 직경 등등)은 제작회사, 장비 기종에 따라 다르며 대략의 천공깊이는 위에서 설명한 것과 같으며 스크류의 최소작경은 100mm 부터 흔히 사용되는 400mm, 450mm, 500mm, 600mm, 800mm, 1000mm, 1200mm, 1500mm 최대 2000mm 까지 사용된다.

보통 소공이라는 것은 100 ~ 600mm를 사이를 지칭하며, 대공이라는 것은 800mm 이상을 지칭한다.

보통 대공을 천공할 때는 3 ~ 10 RPM을 요구되고 소공을 천공할 때는 14 ~ 30RPM 이 요구된다.

위와 같이 소공과 대공에 적용되는 회전수가 차이가 많이 나므로 대공과 소공을 1개의 오거를 사용하여 천공할 수가 없고 대공용 오거, 소공용 오거로 분리하여 사용하여 불편한 점이 많았고, 2가지 속도로만 천공을 하므로 지반의 상태에 따라 속도를 조정하는 것이 제한되어 작업효율을 높이는데 제약이 많았고 오거는 구경에 따라 구입비용이 수천만원에서 수억원에 이르는 고가의 장비이므로 2대를 보유하는 것이 초기 투자 비용의 증대를 가져오는 문제점이 있다.

상기 오거는 천공을 할 때 토크가 많이 필요하므로 인버터를 사용한 속도 변환은 힘이 부족하고 모터를 크게 하면 거기에 따른 변속기도 커지는 등 문제가 있어 인버터를 오거에 적용하는 것에는 많이 제약이 있고 비용 또한 많이 드는 문제점이 있었고 고작 폴체인지 모터를 사용하여 2가지로 속도를 변환하는게 고작이었다.

상기 오거와 비슷한 역할을 하는 드릴링머신이나 다른 건설기계에서도 변속비가 2가지인 유성변속기가 필요한 경우가 많다.

한국등록특허공보 제 10-1648329 1차감속부에서 2가지 감속비를 가지는 유성기어 감속기와 한국등록특허공보 제 10-1221717 2가지 감속비를 가지는 유성기어 감속기는 감속을 할 때 모터를 정지해야 하는 문제점이 있어, 오거를 상부로 올려 감속을 한 후에 다시 천공을 해야 하는 문제점이 있어 변속시 작업시간이 많이 걸려 작업 능률이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 종전의 유성감소기 변속장치는 2단과 3단의 감속기와 1단의 변속결합부가 많이 떨어져 있어 감속 자체가 불안정적인 구조로 되어 있었고, 작동시 감속기가 파괴되는 문제점이 있었다.

1. 한국등록특허공보 제 10-1648329 (등록일자 : 2016년 08월 08일) 1차감속부에서 2가지 감속비를 가지는 유성기어 감속기 2. 한국등록특허공보 제 10-1221717 (등록일자 : 2013년 01월 27일) 2가지 감속비를 가지는 유성기어 감속기 3. 한국등록특허공보 제 10-1048358 (등록일자 : 2011년 07월 05일) 기계식 자동 변속기 4. 한국등록특허공보 제 10-0985975 (등록일자 : 2010년 09월 30일) 4가지 속도를 가진 오거

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 모터의 회전력을 전달하는 모터 입력 도그커플러가 형성되어, 상기 모터 입력 도그커플러에서 1단 선기어에 회전력을 전달하거나 1단 선기어와 변속도그 클러치어에 동시에 전달할 수 있게 하고, 상기 2단 선기어는 상기 변속도그 클러치에서 회전력을 전달받을 수 있는 형상이며, 1단 변속 도그캐리어하판이 형성되어 1차 변속부에서 감속을 할 때는 상기 1단 변속 도그캐리어하판을 통해 2차 변속부로 회전력을 전달하고, 상기 1단 선기어와 2단 선기어에 동시에 전달할 때는 1단 선기어를 공회전하게 하는 변속도그 클러치가 형성되어 모터를 정지하지 않고 감속할 수 있는 도그 변속기능을 가진 유성감속기를 제공함에 있다.

본 발명의 유성감속기는 모터의 후단에 설치되어 상기 모터의 회전속도를 감속하며, 감속에 의해 상기 모터가 지닌 정격토크를 증대시키고, 가동을 중지하지 않고 회전되는 상태에서 변속시킨다.

상기 유성감속기는 유성기어 타입으로, 감속이 필요할 때는 상기 모터로부터 1단 선기어에서 회전력을 전달받아 감속하고, 증속이 필요할 때는 상기 1단 선기어가 공회전하며 변속도그 클러치가 포함되어 상기 변속도그 클러치가 상기 모터의 회전력을 전달받아 하부로 회전력을 전달하며, 상기 모터가 가동 중에도 상기 모터의 회전력을 투입과 단절이 자유로운 도그클러치 타입인 1차 변속부와; 상기 1차 변속부에서 감속할 때는 상기 1단 선기어에서 회전력을 전달받아 감속하고, 상기 1차 변속부에서 감속을 하지 않을 때는 상기 변속도그 클러치로부터 직접 상기 모터의 회전력을 전달받아 감속하는 2차 변속부와; 상기 모터의 회전축에 기어로 결합되어 상기 모터의 회전력을 상기 1차 변속부의 1단 선기어에 전달하거나, 상기 1차 변속부에서 감속이 필요하지 않을 때는 상기 변속도그 클러치에 상기 모터의 회전력을 전달하는 상기 모터 입력 도그커플러와; 상기 1차 변속부의 상단에 결합되어 상 모터 입력 도그커플러와 설치되는 공간을 제공하며, 상기 1단 선기어의 상부에 결합되고 상기 1단 선기어와 함께 상기 변속도그 클러치를 상하로 이동시키는 변속포크를 포함하는 변속 포크플랜지부와; 상기 모터를 유성감속기에 결합시켜주며, 하부에 상기 변속 포크플랜지부가 결합되는 모터플랜지와; 상기 2차 변속부의 3단 캐리어 하판에 기어 결합되어 2차 변속된 모터의 회전력을 전달받는 출력기어와; 상기 출력기어를 지지해주는 베어링과 베어링커버를 포함하는 출력기어 지지베어링부와; 상기 베어링커버의 하단을 막아주는 리테이너 커버를 추가로 포함한다.

상기 1차 변속부는 상기 모터 입력 도그커플러의 커플러 출력스프라인기어로부터 회전력을 전달받아 회전되며, 상기 1차 변속부에서 감속을 할 때는 회전력을 전달하고 상기 1차 변속부에서 감속을 하지 않을 때는 공회전하는 상기 1단 선기어와; 상기 1단 선기어의 내측에 서로 간섭없이 회전할 수 있도록 설치되며, 상기 1차 변속부가 감속을 할 때는 상기 1차 변속부의 1단 선기어와 1단 도그캐리어 세트의 1단 변속 도그캐리어하판을 통해 감속된 회전력을 전달받고, 상기 변속포크의 작동으로 상기 1단 선기어가 상부로 올라가 공회전을 할 때는 상기 모터 입력 도그커플러의 커플러 조(Jaw)로부터 상기 모터의 회전력을 전달받는 상기 변속도그 클러치와; 상기 1단 선기어의 회전에 의해 회전하며, 상기 1차 변속부가 감속을 할 때는 상기 변속도그 클러치를 통해 상기 2차 변속부로 감속된 회전력을 전달하며 상기 1차 변속부가 감속을 하지 않을 때는 공회전하는 도그 클러치 타입의 1단 도그캐리어 세트와; 상기 1단 도그캐리어 세트가 공전할 수 있게 하며 회전하지 않고 고정되는 1단 링기어를 포함하여 구성된다.

상기 1단 선기어의 하단 외면에는 일정 높이까지 상기 3개의 1단 아이들기어와 기어 결합하여 회전력을 전달하는 외면하부평기어가 형성된다.

상기 1단 선기어에는 내부중공이 형성된다.

상기 1단 선기어의 내부중공 상단에는 일정 깊이로 상기 모터 입력 도그커플러의 커플러 출력스프라인기어과 기어 결합하여 상기 모터의 회전력을 전달받는 상부 내면스프라인기어가 형성되고, 상기 1단 선기어의 내부중공 하단에는 상기 변속도그 클러치에 결합된 클러치베어링이 설치되는 클러치 설치부가 형성되며, 상기 1단 선기어의 상단 외면에는 상기 변속포크가 결합되는 포크결합 원형홈이 형성된다.

상기 변속도그 클러치의 상부에는 상기 모터입력 도그커플러와 클러치결합을 위한 클러치 상부 조(Jaw)가 형성되며, 상기 변속도그 클러치의 하부에는 상기 1단 변속 도그캐리어하판과 도그클러치결합을 위한 클러치 하부 조(Jaw)가 형성되며, 상기 변속도그 클러치의 내부 중공에는 상기 2차 변속부의 2단 선기어와 기어 결합하여 회전력을 전달하는 동력전달 스프라인기어가 형성되고, 상기 변속도그 클러치의 외면에는 상기 변속도그 클러치가 상기 1단 선기어와 별도로 자체적으로 회전할 수 있도록 지지해주는 클러치베어링이 설치되는 베어링설치부가 형성된다.

상기 1단 변속 도그캐리어하판에는 상기 변속도그 클러치의 클러치 하부 조와 클러치 결합을 위한 캐리어하판 조가 형성된다.

상기 1단 도그캐리어 세트는 상기 1단 선기어의 회전에 의해 자전과 공전을 하는 3개의 1단 아이들기어와; 상기 1단 아이들기어의 상부를 지지하고 상기 1단 아이들기어의 회전으로 구동되는 1단캐리어 상판과; 상기 1단 아이들기어의 하부를 지지하고 상기 1단 아이들기어의 회전으로 구동되며 상기 1차 변속부가 감속을 할 때는 상기 변속도그 클러치로 감속된 회전력을 전달하고, 상기 1차 변속부가 감속을 하지 않을 때는 공회전하는 1단 변속 도그캐리어하판을 포함하여 구성된다.

상기 모터 입력 도그커플러의 상측 중앙부에는 일정 깊이로 상기 모터의 회전축이 삽입 결합되어 상기 모터의 회전력을 전달받는 커플러 입력스프라인기어가 형성된다.

상기 모터 입력 도그커플러의 외면에는 상기 1차 변속부의 1단 선기어에 상기 모터의 회전력을 전달하는 커플러 출력 스프라인기어가 형성된다.

상기 모터 입력 도그커플러의 하단에는 상기 1단 선기어가 공회전하여 상기 1차 변속부가 감속을 하지 않을 때 상기 변속도그 클러치와 결합하여 상기 변속도그 클러치로 회전력을 전달하는 커플러 조(Jaw)가 형성된다.

상기 모터 입력 도그커플러의 외면 상단에는 모터플랜지의 하단에 외측이 접촉되며 상기 모터 입력 도그커플러를 지지해주는 도그 커플러 메인베어링이 설치된다.

상기 모터 입력 도그커플러의 외면 하단에는 상기 모터 입력 도그커플러 하단을 지지해주는 도그 커플러 보조베어링이 설치된다.

상기 2차 변속부는 상기 1차 변속부에서 감속된 회전력을 상기 변속도그 클러치를 통해 전달받거나, 증속이 필요할 때는 상기 모터 입력 도그커플러로부터 직접 상기 모터의 회전력을 전달받은 상기 변속도그 클러치를 통해 다시 전달받는 2단 선기어와; 상기 2단 선기어와 기어 결합하여 회전되며, 상기 2단 선기어에 의해 회전되는 3개의 2단 아이들기어와, 상기 2단 아이들기어의 상부를 지지해주는 2단 캐리어상판과, 상기 2단 아이들기어의 하부를 지지해주며 하부로 감속된 회전력을 전달하는 2단 캐리어하판을 포함하여 구성되는 2단 캐리어세트와; 상기 2단 캐리어하판에서 감속된 회전력을 전달받는 3단 선기어와; 상기 3단 선기어와 기어 결합하여 회전되며, 상기 3단 선기어에 의해 회전되는 3개의 3단 아이들기어와, 상기 3단 아이들기어의 상부를 지지해주는 3단 캐리어상판과, 상기 3단 아이들기어의 하부를 지지해주며 감속된 회전력을 출력기어에 전달하는 3단 캐리어하판을 포함하여 구성되는 3단 캐리어세트와; 상기 2단 캐리어세트와 3단 캐리어세트가 공전할 수 있게 하며 회전하지 않고 고정되는 2단 3단 링기어를 포함하여 구성된다.

상기 변속 포크플랜지부는 상부는 모터 플랜지에 볼트 결합되고 하부는 상기 1차 변속부의 1단 링기어에 결합되어 상기 모터 입력 도그커플러와 설치되는 공간과 상기 1단 선기어와 함께 상기 변속도그 클러치를 상하로 움직이는 공간을 제공하는 변속 포크플랜지와; 상기 1단 선기어의 상부에 결합되고 상기 1단 선기어와 함께 상기 변속도그 클러치를 상하로 이동시키는 변속포크를 포함하는 변속포크부로 구성되며, 상기 변속포크부는 상기 1단 선기어와 함께 상기 변속도그 클러치를 상하로 이동시키는 변속포크와; 상기 변속포크의 일단에 결합되어 상기 변속포크를 올리고 내리는 회전레버부로 구성된다.

상기 변속포크는 일단부가 상기 회전레버부와 결합되며 두 갈래로 갈라진 포크본체와; 상기 포크본체의 양단에 회전될 수 있게 힌지핀으로 각각 결합되어 상기 1단 선기어의 포크결합 원형홈에 끼워져 상기 포크본체가 상기 회전레버부의 회전으로 상승하면 상기 1단 선기어를 상승시키는 4각바 형상이며, 2개의 4각부시로 구성된다.

상기 회전레버부는 상기 포크본체의 일단에 결합되며 일정 각도까지 회전되는 회전축과; 상기 회전축의 일단에 결합되어 실린더를 포함한 외력에 의해 상기 회전축을 돌릴 수 있게 하는 레버로 구성된다.

상술한 유성감속기로 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따르면 종전의 유성감속기 변속장치는 2단 감속과 3단 감속을 하는 2차 변속부와 1단 감속을 하는 1차 변속부가 많이 떨어져 있었지만 1단 선기어 내부에 변속도그 클러치를 넣어 길이를 줄였고, 도그클러치 샤프트(뽕대)를 넣지 않고 연결을 해서 감속 자체가 안정적인 구조가 되어 변속기의 내구성이 대폭 향상되었고, 도그 클러치 타입을 채택하여 감속기를 정지하지 않고 변속을 할 수 있어 오거에 적용하면 작업 속도가 획기적으로 빨라지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 전체 조립 사시도
도 2는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 전체 조립 단면도
도 3은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부와 2차 변속부에서 모두 감속하여 저회전일 때의 동력 이동 설명도
도 4는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 중립일 때의 상태 설명도
도 5는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 2차 변속부에서만 감속하여 고회전일 때의 동력 이동 설명도
도 6은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 모터 입력 도그커플러 개략도
도 7은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 모터 입력 도그커플러 사시도
도 8은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 1차 변속부 사시도
도 9는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 1차 변속부 조립단면도
도 10은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 1차 변속부 분해도
도 11은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부에 따른 1단 선기어 사시도
도 12는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부에 따른 1단 선기어 단면 사시도 및 정면도
도 13은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부에 따른 변속도그 클러치 사시도
도 14는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부에 따른 변속도그 클러치 단면 사시도
도 15는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부에 따른 1단 도그캐리어 세트 단면도 및 1단 변속 도그캐리어하판 사시도 및 단면도
도 16은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 2차 변속부 사시도
도 17은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 2차 변속부 단면도
도 18은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 2차 변속부 분해도
도 19는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 변속포크 플랜지부 사시도
도 20은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 1단 선기어와 결합된 변속 포크플랜지부 사시도
도 21은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 변속 포크플랜지부에 따른 변속포크부 사시도
도 22는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 1차 변속 및 2차 변속시 변속비 비교 예시도

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "도그 변속기능을 가진 유성감속기"를 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 "도그 변속기능을 가진 유성감속기"에 관한 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 전체 조립 사시도이며, 도 2는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 전체 조립 단면도이고, 도 3은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부와 2차 변속부에서 모두 감속하여 저회전일 때의 동력 이동 설명도이며, 도 4는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 중립일 때의 상태 설명도이고, 도 5는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 2차 변속부에서만 감속하여 고회전일 때의 동력 이동 설명도이며, 도 6은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 모터 입력 도그커플러 개략도이고, 도 7은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 모터 입력 도그커플러 사시도이며, 도 8은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 1차 변속부 사시도이고, 도 9는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 1차 변속부 조립단면도이며, 도 10은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 1차 변속부 분해도이고, 도 11은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부에 따른 1단 선기어 사시도이며, 도 12는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부에 따른 1단 선기어 단면 사시도 및 정면도이고, 도 13은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부에 따른 변속도그 클러치 사시도이며, 도 14는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부에 따른 변속도그 클러치 단면 사시도이고, 도 15는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부에 따른 1단 도그캐리어 세트 단면도 및 1단 변속 도그캐리어하판 사시도 및 단면도이며, 도 16은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 2차 변속부 사시도이고, 도 17은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 2차 변속부 단면도이며, 도 18은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 2차 변속부 분해도이고, 도 19는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 변속포크 플랜지부 사시도이며, 도 20은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 1단 선기어와 결합된 변속 포크플랜지부 사시도이고, 도 21은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 변속 포크플랜지부에 따른 변속포크부 사시도이며, 도 22는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따른 1차 변속 및 2차 변속시 변속비 비교 예시도이다.

도 1과 도 2에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 유성감속기(B)는 모터(A)의 후단에 설치되어 상기 모터(A)의 회전속도를 감속하며, 감속에 의해 상기 모터(A)가 지닌 정격토크를 증대시키고, 가동을 중지하지 않고 회전되는 상태에서 변속시키는 감속기이다.

상기 모터(A)는 동력원이 전기인 전기모터이거나, 동력원이 유압인 유압모터이다.

상기 유성감속기(B)는 유성기어 타입으로, 감속이 필요할 때는 상기 모터(A)로부터 1단 선기어(41)에서 회전력을 전달받아 감속하고, 증속이 필요할 때는 상기 1단 선기어(41)가 공회전하며 변속도그 클러치(42)가 포함되어 상기 변속도그 클러치(42)가 상기 모터(A)의 회전력을 전달받아 하부로 회전력을 전달하며, 상기 모터(A)가 가동 중에도 상기 모터(A)의 회전력을 투입과 단절이 자유로운 도그클러치 타입인 1차 변속부(4)와; 상기 1차 변속부(4)에서 감속할 때는 상기 1단 선기어(41)에서 회전력을 전달받아 감속하고, 상기 1차 변속부(4)에서 감속을 하지 않을 때는 상기 변속도그 클러치(42)로부터 직접 상기 모터(A)의 회전력을 전달받아 감속하는 2차 변속부(5)와; 상기 모터(A)의 회전축에 기어로 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 상기 1차 변속부(4)의 1단 선기어(41)에 전달하거나, 상기 1차 변속부에서 감속이 필요하지 않을 때는 상기 변속도그 클러치(42)에 상기 모터(A)의 회전력을 전달하는 모터 입력 도그커플러(1)와; 상기 1차 변속부(4)의 상단에 결합되어 상 모터 입력 도그커플러(1)와 설치되는 공간을 제공하며, 상기 1단 선기어(41)의 상부에 결합되고 상기 1단 선기어(41)와 함께 상기 변속도그 클러치(42)를 상하로 이동시키는 변속포크(321)를 포함하는 변속 포크플랜지부(3)와; 상기 모터(A)를 유성감속기(B)에 결합시켜주며, 하부에 상기 변속 포크플랜지부(3)가 결합되는 모터플랜지(2)와; 상기 2차 변속부(5)의 3단 캐리어 하판(543)에 기어 결합되어 2차 변속된 모터의 회전력을 전달받는 출력기어(6)와; 상기 출력기어(6)를 지지해주는 베어링(71)과 베어링커버(72)를 포함하는 출력기어 지지베어링부(7)와; 상기 베어링커버(72)의 하단을 막아주는 리테이너 커버(8)를 포함한다.

상기 1차 변속부(4)는 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 출력스프라인기어(12)로부터 회전력을 전달받아 회전되며, 상기 1차 변속부(4)에서 감속을 할 때는 회전력을 전달하고 상기 1차 변속부(4)에서 감속을 하지 않을 때는 공회전하는 상기 1단 선기어(41)와; 상기 1단 선기어(41)의 내측에 서로 간섭없이 회전할 수 있도록 설치되며, 상기 1차 변속부(4)가 감속을 할 때는 상기 1차 변속부의 1단 선기어(41)와 1단 도그캐리어 세트(43)의 1단 변속 도그캐리어하판을 통해 감속된 회전력을 전달받고, 상기 변속포크(321)의 작동으로 상기 1단 선기어(41)가 상부로 올라가 공회전을 할 때는 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 조(Jaw)(13)로부터 상기 모터의 회전력을 전달받는 상기 변속도그 클러치(42)와; 상기 1단 선기어(41)의 회전에 의해 회전하며, 상기 1차 변속부가 감속을 할 때는 상기 변속도그 클러치(42)를 통해 상기 2차 변속부로 감속된 회전력을 전달하며 상기 1차 변속부가 감속을 하지 않을 때는 공회전하는 도그 클러치 타입의 1단 도그캐리어 세트(43)와; 상기 1단 도그캐리어 세트(43)가 공전할 수 있게 하며 회전하지 않고 고정되는 1단 링기어(44)와; 상기 1단 링기어(44)와 상기 2차 변속부(5)를 결합시켜주는 링기어 연결플랜지(45)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기(B)의 핵심사항은 상기 모터(A)를 정지하지 않고 변속을 할 수 있는 것으로, 상기 모터(A)를 정지하지 않고 변속을 할 수 있더라도 상기 유성감속기(B)가 안전하고 쉽게 감속을 할 수 있어야 하고 또한, 기계적으로 무리가 없어 내구성이 보장되어야만 하므로, 감속기의 길이를 최대한 짧게 하고 내구성을 높이며 원활한 회전을 위하여 상기 1단 선기어(41)의 내측에 상기 변속도그 클러치(42)를 설치하여 상기 변속포크(321)에 의해 상기 1단 선기어(41)를 상하로 이동시킬 때 상기 변속도그 클러치(42)도 같이 움직일 수 있게 하였고, 상기 1단 선기어(41)과 변속도그 클러치(42)가 베어링에 의해 항상 회전할 수 있게 하고, 상기 모터 입력 도그커플러(1)와 변속도그 클러치(42)와 1단 도그캐리어 세트(43)에 조(Jaw)가 형성되어 정지없이 동력을 개폐할 수 있게 한 것이다.

본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기에 따르면 종전의 유성감속기 변속장치는 2단 감속과 3단 감속을 하는 2차 변속부(5)와 1단 감속을 하는 1차 변속부(4)가 많이 떨어져 있었지만 상기 1단 선기어(41) 내부에 상기 변속도그 클러치(42)를 넣어 길이를 줄였고, 도그클러치 샤프트(뽕대)를 넣지 않고 연결을 해서 감속 자체가 안정적인 구조가 되어 변속기의 내구성이 대폭 향상되었고, 도그 클러치 타입을 채택하여 감속기를 정지하지 않고 변속을 할 수 있어 오거에 적용하면 작업 속도가 획기적으로 빨라지는 효과가 있다.

도 3은 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기(B)의 1차 변속부(4)와 2차 변속부(5)에서 모두 감속하여 저회전일 때의 동력 이동 설명도이다.

상기 1단 선기어가(41)이 상기 변속포크(321)에 의해 완전히 하부로 내려와 있어, 상기 1단 변속 도그캐리어하판(433)에서 상기 변속도그 클러치(42)로 회전력이 전달된다.

상기 모터(A)의 회전력이 전달되는 동력 이동을 설명하면 다음과 같다.

1. 상기 모터(A)의 회전력을 상기 모터(A)의 회전축에서 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 입력스프라인기어(11)으로 회전력이 입력된다.

2. 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 출력스프라인기어(12)를 통해 상기 1단 선기어(41)로 출력된다.

3. 상기 1단 선기어(41)로 입력된 회전력은 1단 아이들기어(432)와 1단 링기어(44)로 전달되어 1단 변속 도그캐리어하판(433)을 회전시켜 1차 변속되어 감속된 회전력이 상기 1단 변속 도그캐리어하판(433)로 입력된다.

4. 1차 변속된 상기 1단 변속 도그캐리어하판(433)의 회전력이 상기 변속도그 클러치(42)의 클러치 하부 조(422)로 출력된다.

5. 상기 변속도그 클러치(42)의 클러치 하부 조(422)로 입력된 1차 변속된 회전력은 상기 변속도그 클러치(42)의 상기 동력전달 스프라인기어(423)가 기어 결합한 상기 2단 선기어(51)로 입력된다.

6. 상기 2단 선기어(51)로 입력된 1차 변속된 회전력은 2단 아이들롤러(522)와 2단 3단 링기어(55)를 통해 2단 감속되어 2단 캐리어 하판(523)으로 입력된다.

7. 상기 2단 캐리어 하판(523)으로 입력된 2단 감속된 회전력은 3단 선기어(53)로 출력된다.

8. 상기 3단 선기어(53)으로 입력된 2단 감속된 회전력은 3단 아이들롤러(542)와 2단 3단 링기어(55)를 통해 3단 감속되어 3단 캐리어 하판(543)으로 입력된다.

9. 상기 3단 캐리어 하판(543)으로 입력된 2차 변속된 회전력은 상기 출력기어(6)으로 출력되어 사용된다.

도 4는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 1차 변속부와 2차 변속부에서 모두 감속한 후 2차 변속부만 사용하여 2단과 3단 감속만 실시하기 위해 상기 변속포트(321)를 올릴 때 상기 1단 선기어(41)는 공회전하고 상기 잠시 회전력이 무부하가 되는 중립 상태를 설명하는 것이다.

상기 모터(A)의 회전력을 상기기 모터(A)의 회전축에서 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 입력스프라인기어(11)으로 회전력이 입력되고, 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 출력스프라인기어(12)를 통해 상기 1단 선기어(41)로 출력되고 있으나, 상기 1차 변속부(4)의 1단 변속 도그캐리어하판(433)에서 상기 변속도그 클러치(42)로 회전력이 전달되지 않으며 1차 변속부(4)만 공회전하고, 또한 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 조(13)가 상기 변속도그 클러치(42)의 클러치 상부 조(421)가 결합되지 않아 상기 2차 변속부(5)로 동력이 전달되지 않는 중립 상태가 되며, 이 중립 상태는 2차 변속만하다 1차와 2차 변속 다하거나, 1차와 2차 변속을 다 하다가 2차변속만 할 때 2가지 경우에 다 발생한다.

도 5는 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기의 상기 2차 변속부(5)에서만 감속하여 고회전일 때의 동력 이동 설명도이다.

상기 1단 선기어가(41)이 상기 변속포크(321)에 의해 완전히 상부로 올라와 있어, 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 조(13)가 상기 변속도그 클러치(42)의 클러치 상부 조(421)이 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 전달받으며, 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 출력스프라인기어(12)를 통해 상기 1단 선기어(41)로 출력로 출력은 되나 상기 1단 변속 도그캐리어하판(433)과 상기 변속도그 클러치(42)의 클러치 하부 조(422)와 접촉이 되지 않아 공회전한다.

상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 조(13)가 상기 변속도그 클러치(42)의 클러치 상부 조(421)가 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 전달받는다.

2. 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 출력스프라인기어(12)를 통해 상기 1단 선기어(41)로 출력되나 상기 1단 선기어(41)로 입력된 회전력은 1단 아이들기어(432)와 1단 링기어(44)로 전달되어 1단 변속 도그캐리어하판(433)을 회전시켜 1차 변속되어 감속된 회전력이 상기 1단 변속 도그캐리어하판(433)로 입력되나 상기 1단 변속 도그캐리어하판(433)과 상기 변속도그 클러치(42)의 클러치 하부 조(422)와 접촉이 되지 않아 공회전한다.

3. 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 조(13)가 상기 변속도그 클러치(42)의 클러치 상부 조(421)이 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 전달받는다.

4. 입력된 회전력은 상기 변속도그 클러치(42)의 동력전달 스프라인기어(423)와 기어 결합한 상기 2단 선기어(51)로 입력된다.

5. 상기 2단 선기어(51)로 입력된 상기 모터(A)의 회전력은 2단 아이들롤러(522)와 2단 3단 링기어(55)를 통해 2단에서 감속되어 2단 캐리어 하판(523)으로 입력된다.

6. 상기 2단 캐리어 하판(523)으로 입력된 2단에서 감속된 회전력은 3단 선기어(53)로 출력된다.

7. 상기 3단 선기어(53)으로 입력된 2단에서 감속된 회전력은 3단 아이들롤러(542)와 2단 3단 링기어(55)를 통해 3단에서 감속되어 3단 캐리어 하판(543)으로 입력된다.

8. 상기 3단 캐리어 하판(543)으로 입력된 2차 변속만 된 회전력은 상기 출력기어(6)으로 출력되어 사용된다.

도 6과 도 7에 도시되어 있는 것 같이 상기 모터 입력 도그커플러(1)는 상기 모터(A)의 회전축에 기어로 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 상기 1차 변속부(4)의 1단 선기어(41)에 전달하거나, 상기 1차 변속부에서 감속이 필요하지 않을 때는 상기 1단 선기어(41)와 상기 변속도그 클러치(42)의 2곳 동시에 상기 모터(A)의 회전력을 전달한다.

상기 모터 입력 도그커플러(1)의 상측 중앙부에는 일정 깊이로 상기 모터(A)의 회전축이 삽입 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 전달받는 커플러 입력스프라인기어(11)가 형성된다.

상기 모터 입력 도그커플러(1)의 외면에는 상기 1차 변속부(4)의 1단 선기어(41)에 상기 모터(A)의 회전력을 전달하는 커플러 출력 스프라인기어(12)가 형성된다.

상기 모터 입력 도그커플러(1)의 하단에는 상기 1단 선기어(41)가 공회전하여 상기 1차 변속부(4)가 감속을 하지 않을 때 상기 변속도그 클러치(42)와 결합하여 상기 변속도그 클러치(42)로 회전력을 전달하는 커플러 조(Jaw)(13)가 형성된다.

상기 모터 입력 도그커플러(1)의 외면 상단에는 모터플랜지(2)의 하단에 외측이 접촉되며 상기 모터 입력 도그커플러(1)를 지지해주는 도그 커플러 메인베어링(14)이 설치된다.

상기 모터 입력 도그커플러(1)의 외면 하단에는 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 하단을 지지해주는 도그 커플러 보조베어링(15)이 설치된다.

상기 모터 입력 도그커플러(1)의 핵심사항은 상기 커플러 조(Jaw)(13)가 형성되어 회전 중에도 직접 상기 변속도그 클러치(42)로 회전력을 투입할 수 있다는 것이다.

도 8 내지 도 10에 도시되어 있는 것 같이 상기 1차 변속부(4)는 유성기어 타입으로, 감속이 필요할 때는 상기 모터(A)로부터 1단 선기어(41)에서 회전력을 전달받아 감속하고, 증속이 필요할 때는 상기 1단 선기어(41)가 공회전하며 변속도그 클러치(42)가 포함되어 상기 변속도그 클러치(42)가 상기 모터(A)의 회전력을 전달받아 하부로 회전력을 전달하며, 상기 모터(A)가 가동 중에도 상기 모터(A)의 회전력을 투입과 단절이 자유로운 도그클러치 타입이다.

상기 1차 변속부(4)는 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 출력스프라인기어(12)로부터 회전력을 전달받아 회전되며, 상기 1차 변속부(4)에서 감속을 할 때는 회전력을 전달하고 상기 1차 변속부(4)에서 감속을 하지 않을 때는 공회전하는 상기 1단 선기어(41)와; 상기 1단 선기어(41)의 내측에 서로 간섭없이 회전할 수 있도록 설치되며, 상기 1차 변속부(4)가 감속을 할 때는 상기 1차 변속부의 1단 선기어(41)와 1단 도그캐리어 세트(43)의 1단 변속 도그캐리어하판(433)을 통해 감속된 회전력을 전달받고, 상기 변속포크(321)의 작동으로 상기 1단 선기어(41)가 상부로 올라가 공회전을 할 때는 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 조(Jaw)(13)로부터 상기 모터의 회전력을 전달받는 상기 변속도그 클러치(42)와; 상기 1단 선기어(41)의 회전에 의해 회전하며, 상기 1차 변속부(4)가 감속을 할 때는 상기 변속도그 클러치(42)를 통해 상기 2차 변속부(5)로 감속된 회전력을 전달하며 상기 1차 변속부(4)가 감속을 하지 않을 때는 공회전하는 도그 클러치 타입의 1단 도그캐리어 세트(43)와; 상기 1단 도그캐리어 세트(43)가 공전할 수 있게 하며 회전하지 않고 고정되는 1단 링기어(44)와; 상기 1단 링기어(44)와 상기 2차 변속부(5)를 결합시켜주는 링기어 연결플랜지(45)를 포함하여 구성된다.

상기 1단 도그캐리어 세트(43)는 상기 1단 선기어(41)의 회전에 의해 자전과 공전을 하는 3개의 1단 아이들기어(432)와; 상기 1단 아이들기어(432)의 상부를 지지하고 상기 1단 아이들기어(432)의 회전으로 구동되는 1단캐리어 상판(431)과; 상기 1단 아이들기어(432)의 하부를 지지하고 상기 1단 아이들기어(432)의 회전으로 구동되며 상기 1차 변속부(4)가 감속을 할 때는 상기 변속도그 클러치(42)로 감속된 회전력을 전달하고, 상기 1차 변속부(4)가 감속을 하지 않을 때는 공회전하는 1단 변속 도그캐리어하판(433)을 포함하여 구성된다.

도 8은 내부의 상태를 볼 수 있게 상기 1단캐리어 상판(431)를 벗긴 것이다.

상기 1차 변속부(4)의 핵심사항은 상기 변속도그 클러치(42)의 클러치 상부 조(421)과 클러치 하부조(422) 및 1단 도그캐리어 세트(43)의 1단 변속 도그캐리어하판(433)에 회전하고 있는 상태에서도 변속이 가능한 도그 클러치를 위한 조(Jaw)가 형성되어 있다는 것이다.

도 11과 도 12에 도시되어 있는 것 같이 상기 1단 선기어(41)는 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 출력스프라인기어(12)로부터 회전력을 전달받아 회전되며, 상기 1차 변속부(4)에서 감속을 할 때는 회전력을 전달하고 상기 1차 변속부(4)에서 감속을 하지 않을 때는 공회전한다.

상기 1단 선기어(41)의 하단 외면에는 일정 높이까지 상기 3개의 1단 아이들기어와 기어 결합하여 회전력을 전달하는 외면하부평기어(411)가 형성된다.

상기 1단 선기어(41)에는 내부중공이 형성된다.

상기 1단 선기어(41)의 내부중공 상단에는 일정 깊이로 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 출력스프라인기어(12)과 기어 결합하여 상기 모터(A)의 회전력을 전달받는 상부 내면스프라인기어(4112가 형성된다.

상기 1단 선기어(41)의 내부중공 하단에는 상기 변속도그 클러치(42)에 결합된 클러치베어링(425)이 설치되는 클러치 설치부(413)가 형성된다.

상기 1단 선기어(41)의 상단 외면에는 상기 변속포크(321)가 결합되는 포크결합 원형홈(414)이 형성된다.

도 13과 도 14에 도시되어 있는 것 같이 상기 변속도그 클러치(42)는 상기 1단 선기어(41)의 내측에 서로 간섭없이 회전할 수 있도록 설치되며, 상기 1차 변속부(4)가 감속을 할 때는 상기 1차 변속부의 1단 선기어(41)와 1단 도그캐리어 세트(43)의 1단 변속 도그캐리어하판을 통해 감속된 회전력을 전달받고, 상기 변속포크의 작동으로 상기 1단 선기어(41)가 상부로 올라가 공회전을 할 때는 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 조(Jaw)(13)로부터 상기 모터의 회전력을 전달받는다.

상기 변속도그 클러치(42)의 상부에는 상기 모터 입력 도그커플러(1)와 클러치 결합을 위한 클러치 상부 조(Jaw)(421)가 형성된다.

상기 변속도그 클러치(42)의 하부에는 상기 1단 변속 도그캐리어하판(433)과 클러치 결합을 위한 클러치 하부 조(Jaw)(422)가 형성된다.

상기 변속도그 클러치(42)의 내부 중공에는 상기 2차 변속부(5)의 2단 선기어(51)와 기어 결합하여 회전력을 전달하는 동력전달 스프라인기어(423)가 형성된다.

상기 변속도그 클러치(42)의 외면에는 상기 변속도그 클러치(42)가 상기 1단 선기어(41)와 별도로 자체적으로 회전할 수 있도록 지지해주는 클러치베어링(425)이 설치되는 베어링설치부(424)가 형성된다.

도 15에 도시되어 있는 것 같이 상기 1단 도그캐리어 세트(43)는 상기 1단 선기어(41)의 회전에 의해 자전과 공전을 하는 3개의 1단 아이들기어(432)와; 상기 1단 아이들기어(432)의 상부를 지지하고 상기 1단 아이들기어(432)의 회전으로 구동되는 1단캐리어 상판(431)과; 상기 1단 아이들기어(432)의 하부를 지지하고 상기 1단 아이들기어(432)의 회전으로 구동되며 상기 1차 변속부(4)가 감속을 할 때는 상기 변속도그 클러치(42)로 감속된 회전력을 전달하고, 상기 1차 변속부(4)가 감속을 하지 않을 때는 공회전하는 1단 변속 도그캐리어하판(433)을 포함하여 구성된다.

상기 1단 변속 도그캐리어하판(433)은 상기 1단 아이들기어(432)의 하부를 지지하고 상기 1단 아이들기어(432)의 회전으로 구동되며 상기 1차 변속부(4)가 감속을 할 때는 상기 변속도그 클러치(42)로 감속된 회전력을 전달하고, 상기 1차 변속부(4)가 감속을 하지 않을 때는 공회전한다.

상기 1단 변속 도그캐리어하판(433)의 상부에는 상기 상기 변속도그 클러치(42)의 클러치 하부 조(422)와 클러치 결합을 위한 캐리어하판 조(4331)가 형성된다.

상기 1단 변속 도그캐리어하판(433)의 하부에는 베어링(4333)이 설치되는 베어링설치부(4332)가 형성된다.

도 16 내지 도 18에 도시되어 있는 것 같이 상기 2차 변속부(5)는 상기 1차 변속부(4)에서 감속할 때는 상기 1단 선기어(41)에서 회전력을 전달받아 감속하고, 상기 1차 변속부(4)에서 감속을 하지 않을 때는 상기 변속도그 클러치(42)로부터 직접 상기 모터(A)의 회전력을 전달받아 감속한다.

상기 2차 변속부(5)는 상기 1차 변속부(4)에서 감속된 회전력을 상기 변속도그 클러치(42)를 통해 전달받거나, 증속이 필요할 때는 상기 모터 입력 도그커플러(1)로부터 직접 상기 모터(A)의 회전력을 전달받은 상기 변속도그 클러치(42)를 통해 전달받는 2단 선기어(51)와; 상기 2단 선기어(51)와 기어 결합하여 회전되며, 상기 2단 선기어(51)에 의해 회전되는 3개의 2단 아이들기어(522)와, 상기 2단 아이들기어(522)의 상부를 지지해주는 2단 캐리어상판(521)과, 상기 2단 아이들기어(522)의 하부를 지지해주며 하부로 감속된 회전력을 전달하는 2단 캐리어하판(523)을 포함하여 구성되는 2단 캐리어세트(52)와; 상기 2단 캐리어하판(523)에서 감속된 회전력을 전달받는 3단 선기어(53)와; 상기 3단 선기어(53)와 기어 결합하여 회전되며, 상기 3단 선기어(53)에 의해 회전되는 다수 개의 3단 아이들기어(542)와, 상기 3단 아이들기어(542)의 상부를 지지해주는 3단 캐리어상판(541)과, 상기 3단 아이들기어(542)의 하부를 지지해주며 감속된 회전력을 출력기어에 전달하는 3단 캐리어하판(543)을 포함하여 구성되는 3단 캐리어세트(54)와; 상기 2단 캐리어세트(52)와 3단 캐리어세트(54)가 공전할 수 있게 하며 회전하지 않고 고정되는 2단 3단 링기어(55)를 포함하여 구성된다.

도 18에 도시되어 있는 것 같이 상기 2단 선기어(51)의 상부 외면에는 상기 변속도그 클러치(42)의 동력전달 스프라인기어(423)에서 회전력을 전달받는 동력인입 스프라인기어(511)가 형성된다.

상기 2단 선기어(51)의 하부 외면에는 상기 2단 아이들 기어(522)를 회전시키는 아이들기어 결합 스퍼기어(512)이 형성된다.

상기 아이들기어 결합 스퍼기어(512)의 상부에는 상기 2단 선기어(51)가 길어 흔들리는 것을 방지하고 마찰없이 회전할 수 있게 상기 2단 선기어(51)를 지지하는 2단 선기어 지지베어링(515)가 설치되는 지지베어링설치부(513)이 형성된다.

상기 2단 선기어(51)의 하단부에는 상기 2단 선기어(51)가 상기 3단 선기어(53)와 별도로 회전할 수 있게 하며 상기 2단 선기어(51)를 하부에서 지지하는 2단 선기어 하부베어링(516)이 설치되는 하부베어링설치부(514)가 형성된다.

상기 2단 선기어(51)의 상단부에는 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 도그 커플러 보조베어링(15)이 설치되는 상단 베어링설치부(517)이 형성된다.

도 19와 도 20에 도시되어 있는 것 같이 상기 변속 포크플랜지부(3)는 상기 1차 변속부(4)의 상단에 결합되어 상 모터 입력 도그커플러(1)와 설치되는 공간을 제공하며, 상기 1단 선기어(41)의 상부에 결합되고 상기 1단 선기어(41)와 함께 상기 변속도그 클러치(42)를 상하로 이동시키는 변속포크(321)를 포함한다.

상기 변속 포크플랜지부(3)는 상부는 모터 플랜지에 볼트 결합되고 하부는 상기 1차 변속부(4)의 1단 링기어에 결합되어 상기 모터 입력 도그커플러(1)가 설치되는 공간과 상기 1단 선기어(41)와 함께 상기 변속도그 클러치(42)를 상하로 움직이는 공간을 제공하는 변속 포크플랜지(31)와; 상기 1단 선기어(41)의 상부에 결합되고 상기 1단 선기어(41)와 함께 상기 변속도그 클러치(42)를 상하로 이동시키는 변속포크(321)를 포함하는 변속포크부(32)로 구성된다.

상기 변속 포크플랜지(31)에는 상기 변속포크부(32)의 회전축(3221)이 삽입 결합되는 축끼움구(311)가 형성된다.

도 21에 도시되어 있는 것 같이 상기 변속포크부(32)는 상기 1단 선기어(41)의 상부에 결합되고 상기 1단 선기어(41)와 함께 상기 변속도그 클러치(42)를 상하로 이동시키는 변속포크(321)를 포함한다.

상기 변속포크부(32)는 상기 1단 선기어(41)와 함께 상기 변속도그 클러치(42)를 상하로 이동시키는 변속포크(321)와; 상기 변속포크(321)의 일단에 결합되어 상기 변속포크(321)를 올리고 내리는 회전레버부(322)로 구성된다.

상기 변속포크(321)는 일단부가 상기 회전레버부(322)와 결합되며 두 갈래로 갈라진 포크본체(3211)와; 상기 포크본체(3211)의 양단에 회전될 수 있게 힌지핀으로 각각 결합되어 상기 1단 선기어(41)의 포크결합 원형홈(414)에 끼워져 상기 포크본체(3211)가 상기 회전레버부(322)의 회전으로 상승하면 상기 1단 선기어(41)를 상승시키는 4각바 형상이며, 2개의 4각부시(3212)로 구성된다.

상기 회전레버부(322)는 상기 포크본체(3211)의 일단에 결합되며 일정 각도까지 회전되는 회전축(3221)과; 상기 회전축(3221)의 일단에 결합되어 실린더를 포함한 외력에 의해 상기 회전축(3221)을 돌릴 수 있게 하는 레버(3222)로 구성된다.

도 22는 본 발명의 유성감속기(B)의 예를 도시한 것으로 상기 1차 변속부(4)는 1단 링기어(44) 치차수 92개, 1단 선기어 (41) 치차수 46개일 때 감속비= 92/46+1=3 으로 1 대 3 변속비를 가진다.

상기 2차 변속부(5)는 2단 변속부과 3단 변속부를 가지며, 2단 변속부는 2단 3단 링기어(55) 치차수 69개, 2단 선기어(51) 치차수 25개일 때 변속비= 69/25+1=3.8 로 1 대 3.8의 변속비를 가진다.

3단 변속부는 2단 3단 링기어 치차수(55) 69개, 3단 선기어(53) 치차수 23개일 때 변속비= 69/23+1=4 로 1 대 4 의 변속비를 가진다.

그러므로 상기 2차 변속부(2)는 2단 변속비 * 3단 변속비이므로 2차 변속비= 3.8*4=15.2 이므로 1 대 15.2의 변속비를 가진다.

이와 같이 상기 1차 변속부(4)과 2차 변속부(5)를 거치면 총 감속비는 3.8*15.2로 해서 총 1/45.6이 되며 600rpm의 모터일 때 1차 2차 변속을 다 할 때는 13rpm 이 나오고 600rpm의 모터일 때 2차 변속만 할 때는 39rpm 이 나옴.

8극 전기모터의 사용할 때는 8극 전기모터의 회전수가 약 880rpm 이므로 본 발명의 상기 1차 변속부(1)과 2차 변속부(2)를 거친 출력축의 회전수는 약 9RPM이 되고, 상기 2차 변속부(2)만 거친다면 2차 변속부(2)의 감속비가 15.2 이므로 출력축의 회전수는 약 58rpm이 된다.

상기 예와 같이 기어의 치차수 변경으로 필요 회전수 변경을 시행할 수 있어 수요자의 요구에 부응할 수 있다.

천공을 하는 오거에 있어서 예를 들면 1개의 오거로서 2가지의 속도를 낼 수 있으며, 토크에 문제가 없다면 유압오거에 있어서 유압량을 조절하여 속도를 변경할 수 있으므로 다목적으로 오거를 사용할 수도 있다.

오거는 1기가 수 천만원에서 수 억원에 달하는 고가의 장비이므로 본 발명의 도그 변속기능을 가진 유성감속기를 적용하면 설비투자에 필요한 비용을 대폭 줄일 수 있으며, 오거 외에도 건설장비나 공작기계에 활용이 높은 변속기이며, 기존의 유성기어 변속기에서 쉽게 개조를 하여 본 발명을 적용할 수 있으므로 유용하게 사용할 수 있는 발명이다.

A : 모터 A1 : 회전축
B : 유성감속기
1 : 모터 입력 도그커플러
11 : 커플러 입력스프라인기어 12 : 커플러 출력스프라인기어
13 : 커플러 조 14 : 도그 커플러 메인베어링
141 : 상부베어링설치부 15 : 도그 커플러 보조베어링
151 : 하부베어링설치부 2 : 모터 플랜지
3 : 변속 포크플랜지부
31 : 변속 포크플랜지 311 : 축끼움구
32 : 변속포크부 321 : 변속포크
3211 : 포크본체 3212 : 4각부시
3213 : 힌지핀 322 : 회전레버부
3221 : 회전축 3222 : 레버
4 : 1차 변속부
41 : 1단 선기어 411 : 외면하부평기어
412 : 상부 내면스프라인기어 413 : 클러치 설치부
4131 : 끼움홈 4132 : 제한턱
414 : 포크결합 원형홈 42 : 변속도그 클러치
421 : 클러치 상부 조 422 : 클러치 하부 조
423 : 동력전달 스프라인기어 424 : 베어링설치부
425 : 클러치베어링 43 : 1단 도그캐리어세트
431 : 1단캐리어 상판 432 : 1단 아이들기어
4321 : 핀 4322 : 컬러
433 : 1단 변속 도그캐리어하판 4331 : 캐리어하판 조
4332 : 베어링설치부 4333 : 베어링
44 : 1단 링기어 45 : 링기어 연결플랜지
5 : 2차 변속부
51 : 2단 선기어 511 : 동력인입 스프라인기어
512 : 아이들기어 결합 스퍼기어 513 : 지지베어링설치부
514 : 하부베어링설치부 515 : 2단 선기어 지지베어링
516 : 2단 선기어 하부베어링 517 : 상단 베어링설치부
52 : 2단 캐리어세트
521 : 2단 캐리어 상판 522 : 2단 아이들기어
5221 : 핀 5222 : 컬러
523 : 2단 캐리어 하판 53 : 3단 선기어
54 : 3단 캐리어세트 541 : 3단 캐리어 상판
542 : 3단 아이들기어 5421 : 3단 핀
543 : 3단 캐리어 하판 55 : 2단 3단 링기어
6 : 출력기어 7 : 출력기어 지지베어링부
71 : 베어링 72 : 베어링커버
8 : 리테이너 커버

Claims

모터(A)의 후단에 설치되어 상기 모터(A)의 회전속도를 감속하며, 감속에 의해 상기 모터(A)가 지닌 정격토크를 증대시키고, 가동을 중지하지 않고 회전되는 상태에서 변속시키는 유성감속기(B)에 있어서,
상기 유성감속기(B)는 유성기어 타입으로, 감속이 필요할 때는 상기 모터(A)로부터 1단 선기어(41)에서 회전력을 전달받아 감속하고, 증속이 필요할 때는 상기 1단 선기어(41)가 공회전하며 변속도그 클러치(42)가 포함되어 상기 변속도그 클러치(42)가 상기 모터(A)의 회전력을 전달받아 회전력을 전달하며, 상기 모터(A)가 가동 중에도 상기 모터(A)의 회전력을 투입과 단절이 자유로운 도그클러치 타입인 1차 변속부(4)와;
상기 1차 변속부(4)에서 감속할 때는 상기 1단 선기어(41)에서 회전력을 전달받아 감속하고, 상기 1차 변속부(4)에서 감속을 하지 않을 때는 상기 변속도그 클러치(42)로부터 직접 상기 모터(A)의 회전력을 전달받아 감속하는 2차 변속부(5)와;
상기 모터(A)의 회전축(A1)에 기어로 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 상기 1차 변속부(4)의 1단 선기어(41)에 전달하거나, 상기 1차 변속부에서 감속이 필요하지 않을 때는 상기 1단 선기어(41)와 상기 변속도그 클러치(42)의 2곳 동시에 상기 모터(A)의 회전력을 전달하는 모터 입력 도그커플러(1)와;
상기 1차 변속부(4)의 상단에 결합되어 상 모터 입력 도그커플러(1)와 설치되는 공간을 제공하며, 상기 1단 선기어(41)의 상부에 결합되고 상기 1단 선기어(41)와 함께 상기 변속도그 클러치(42)를 상하로 이동시키는 변속포크(321)가 형성된 변속 포크플랜지부(3)를 포함하는 도그 변속기능을 가진 유성감속기
제 1항에 있어서,
상기 유성감속기(B)는 상기 모터(A)를 유성감속기(B)에 결합시켜주며, 하부에 상기 변속 포크플랜지부(3)가 결합되는 모터플랜지(2)와;
상기 2차 변속부(5)의 3단 캐리어 하판(543)에 기어 결합되어 2차 변속된 모터의 회전력을 전달받는 출력기어(6)와;
상기 출력기어(6)를 지지해주는 베어링(71)과 베어링커버(72)를 포함하는 출력기어 지지베어링부(7)와;
상기 베어링커버(72)의 하단을 막아주는 리테이너 커버(8)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도그 변속기능을 가진 유성감속기
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 모터 입력 도그커플러(1)의 상측 중앙부에는 일정 깊이로 상기 모터(A)의 회전축이 삽입 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 전달받는 커플러 입력스프라인기어(11)가 형성되며,
상기 모터 입력 도그커플러(1)의 외면에는 상기 1차 변속부(4)의 1단 선기어(41)에 상기 모터(A)의 회전력을 전달하는 커플러 출력스프라인기어(12)가 형성되고,
상기 모터 입력 도그커플러(1)의 하단에는 상기 1단 선기어(41)가 공회전하여 상기 1차 변속부(4)가 감속을 하지 않을 때 상기 변속도그 클러치(42)와 결합하여 상기 변속도그 클러치(42)로 회전력을 전달하는 커플러 조(Jaw)(13)가 형성되며,
상기 모터 입력 도그커플러(1)의 외면 상단에는 모터플랜지(2)의 하단에 외측이 접촉되며 상기 모터 입력 도그커플러(1)를 지지해주는 도그 커플러 메인베어링(14)이 설치되고,
상기 모터 입력 도그커플러(1)의 외면 하단에는 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 하단을 지지해주는 도그 커플러 보조베어링(15)이 설치되는 것을 특징으로 하는 도그 변속기능을 가진 유성감속기
제 1항 또는 2항에 있어서,
상기 1차 변속부(4)는 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 출력스프라인기어(12)로부터 회전력을 전달받아 회전되며, 상기 1차 변속부(4)에서 감속을 할 때는 회전력을 전달하고 상기 1차 변속부(4)에서 감속을 하지 않을 때는 공회전하는 상기 1단 선기어(41)와;
상기 1단 선기어(41)의 내측에 서로 간섭없이 회전할 수 있도록 설치되며, 상기 1차 변속부(4)가 감속을 할 때는 상기 1차 변속부의 1단 선기어(41)와 1단 도그캐리어 세트(43)의 1단 변속 도그캐리어하판(433)을 통해 감속된 회전력을 전달받고, 상기 변속포크(321)의 작동으로 상기 1단 선기어(41)가 공회전을 할 때는 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 조(Jaw)(13)로부터 상기 모터(A)의 회전력을 전달받는 상기 변속도그 클러치(42)와;
상기 1단 선기어(41)의 회전에 의해 회전하며, 상기 1차 변속부(4)가 감속을 할 때는 상기 변속도그 클러치(42)를 통해 상기 2차 변속부(5)로 감속된 회전력을 전달하며 상기 1차 변속부(4)가 감속을 하지 않을 때는 공회전하는 도그 클러치 타입의 1단 도그캐리어 세트(43)와;
상기 1단 도그캐리어 세트(43)가 공전할 수 있게 하며 회전하지 않고 고정되는 1단 링기어(44)와;
상기 1단 링기어(44)와 상기 2차 변속부(5)를 결합시켜주는 링기어 연결플랜지(45)를 포함하여 구성되며,
상기 1단 도그캐리어 세트(43)는 상기 1단 선기어(41)의 회전에 의해 자전과 공전을 하는 3개의 1단 아이들기어(432)와;
상기 1단 아이들기어(432)의 상부를 지지하고 상기 1단 아이들기어(432)의 회전으로 구동되는 1단캐리어 상판(431)과;
상기 1단 아이들기어(432)의 하부를 지지하고 상기 1단 아이들기어(432)의 회전으로 구동되며 상기 1차 변속부(4)가 감속을 할 때는 상기 변속도그 클러치(42)로 감속된 회전력을 전달하고, 상기 1차 변속부(4)가 감속을 하지 않을 때는 공회전하는 1단 변속 도그캐리어하판(433)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 도그 변속기능을 가진 유성감속기
제 1항 또는 2항에 있어서,
상기 2차 변속부(5)는 상기 1차 변속부(4)에서 감속된 회전력을 상기 변속도그 클러치(42)를 통해 전달받거나, 증속이 필요할 때는 상기 모터 입력 도그커플러(1)로부터 직접 상기 모터(A)의 회전력을 전달받은 상기 변속도그 클러치(42)를 통해 전달받는 2단 선기어(51)와;
상기 2단 선기어(51)와 기어 결합하여 회전되며, 상기 2단 선기어(51)에 의해 회전되는 3개의 2단 아이들기어(522)와, 상기 2단 아이들기어(522)의 상부를 지지해주는 2단 캐리어상판(521)과, 상기 2단 아이들기어(522)의 하부를 지지해주며 하부로 감속된 회전력을 전달하는 2단 캐리어하판(523)을 포함하여 구성되는 2단 캐리어세트(52)와;
상기 2단 캐리어하판(523)에서 감속된 회전력을 전달받는 3단 선기어(53)와;
상기 3단 선기어(53)와 기어 결합하여 회전되며, 상기 3단 선기어(53)에 의해 회전되는 다수 개의 3단 아이들기어(542)와, 상기 3단 아이들기어(542)의 상부를 지지해주는 3단 캐리어상판(541)과, 상기 3단 아이들기어(542)의 하부를 지지해주며 감속된 회전력을 출력기어에 전달하는 3단 캐리어하판(543)을 포함하여 구성되는 3단 캐리어세트(54)와;
상기 2단 캐리어세트(52)와 3단 캐리어세트(54)가 공전할 수 있게 하며 회전하지 않고 고정되는 2단 3단 링기어(55)를 포함하여 구성되며,
상기 2단 선기어(51)의 상부 외면에는 상기 변속도그 클러치(42)의 동력전달 스프라인기어(423)에서 회전력을 전달받는 동력인입 스프라인기어(511)가 형성되고,
상기 2단 선기어(51)의 하부 외면에는 상기 2단 아이들 기어(522)를 회전시키는 아이들기어 결합 스퍼기어(512)이 형성되는 것을 특징으로 하는 도그 변속기능을 가진 유성감속기
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 변속 포크플랜지부(3)는 상부는 모터 플랜지에 볼트 결합되고 하부는 상기 1차 변속부(4)의 1단 링기어에 결합되어 상기 모터 입력 도그커플러(1)가 설치되는 공간과 상기 1단 선기어(41)와 함께 상기 변속도그 클러치(42)를 상하로 움직이는 공간을 제공하는 변속 포크플랜지(31)와;
상기 1단 선기어(41)의 상부에 결합되고 상기 1단 선기어(41)와 함께 상기 변속도그 클러치(42)를 상하로 이동시키는 변속포크(321)를 포함하는 변속포크부(32)로 구성되며,
상기 변속포크부(32)는 상기 1단 선기어(41)와 함께 상기 변속도그 클러치(42)를 상하로 이동시키는 변속포크(321)와;
상기 변속포크(321)의 일단에 결합되어 상기 변속포크(321)를 올리고 내리는 회전레버부(322)로 구성되며,
상기 변속포크(321)는 일단부가 상기 회전레버부(322)와 결합되며 두 갈래로 갈라진 포크본체(3211)와;
상기 포크본체(3211)의 양단에 회전될 수 있게 힌지핀으로 각각 결합되어 상기 1단 선기어(41)의 포크결합 원형홈(414)에 끼워져 상기 포크본체(3211)가 상기 회전레버부(322)의 회전으로 상승하면 상기 1단 선기어(41)를 상승시키는 4각바 형상이며, 2개의 4각부시(3212)로 구성되고,
상기 회전레버부(322)는 상기 포크본체(3211)의 일단에 결합되며 일정 각도까지 회전되는 회전축(3221)과;
상기 회전축(3221)의 일단에 결합되어 실린더를 포함한 외력에 의해 상기 회전축(3221)을 돌릴 수 있게 하는 레버(3222)로 구성되는 것을 특징으로 하는 도그 변속기능을 가진 유성감속기
제 4항에 있어서,
상기 1단 선기어(41)의 하단 외면에는 일정 높이까지 상기 3개의 1단 아이들기어와 기어 결합하여 회전력을 전달하는 외면하부평기어(411)가 형성되고,
상기 1단 선기어(41)에는 내부중공이 형성되며,
상기 1단 선기어(41)의 내부중공 상단에는 일정 깊이로 상기 모터 입력 도그커플러(1)의 커플러 출력스프라인기어(12)과 기어 결합하여 상기 모터(A)의 회전력을 전달받는 상부 내면스프라인기어(412)가 형성되고,
상기 1단 선기어(41)의 내부중공 하단에는 상기 변속도그 클러치(42)에 결합된 클러치베어링(425)이 설치되는 클러치 설치부(413)가 형성되며,
상기 1단 선기어(41)의 상단 외면에는 상기 변속포크(321)가 결합되는 포크결합 원형홈(414)이 형성되고,
상기 변속도그 클러치(42)의 상부에는 상기 모터 입력 도그커플러(1)와 클러치 결합을 위한 클러치 상부 조(Jaw)(421)가 형성되며,
상기 변속도그 클러치(42)의 하부에는 상기 1단 변속 도그캐리어하판(433)과 클러치 결합을 위한 클러치 하부 조(Jaw)(422)가 형성되며
상기 변속도그 클러치(42)의 내부 중공에는 상기 2차 변속부(5)의 2단 선기어(51)와 기어 결합하여 회전력을 전달하는 동력전달 스프라인기어(423)가 형성되고,
상기 변속도그 클러치(42)의 외면에는 상기 변속도그 클러치(42)가 상기 1단 선기어(41)와 별도로 자체적으로 회전할 수 있도록 지지해주는 클러치베어링(425)이 설치되는 베어링설치부(424)가 형성되며,
상기 1단 변속 도그캐리어하판(433)에는 상기 변속도그 클러치(42)의 클러치 하부 조(422)와 클러치 결합을 위한 캐리어하판 조(4331)가 형성되는 것을 특징으로 하는 도그 변속기능을 가진 유성감속기