KR102338254B1

KR102338254B1 - 편심 크랭크 샤프트

Info

Publication number: KR102338254B1
Application number: KR1020210099005A
Authority: KR
Inventors: 김창현
Original assignee: 주식회사 본시스템즈
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2021-12-14

Abstract

본 발명은 편심 크랭크 샤프트에 관한 것으로, 두 개의 외치기어가 상호 180도 위상차이를 갖고 편심 회전하도록 구성된 감속기에 적용되는 편심 크랭크 샤프트에 관한 것이다.

Description

편심 크랭크 샤프트{AN ECCENTRIC CRANK SHAFT}

일반적으로 감속기라 함은 동력장치에서 입력되는 고속의 저 토크를 소정 비율로 감속하여 저속의 고 토크로 출력되도록 하기 위한 장치로서, 사용하고자 하는 용도에 따라, 다양한 형태를 이루게 된다.

특히, 사이클로이드 감속기(cycloid reducer)는 작은 부피에도 큰 토크의 전달이 가능하고 감속비가 크며 구름 접촉으로 효율이 높기 때문에 각종 기계장치에서 감속기구로 사용되어 왔으며, 그 적용처가 점차적으로 확대되고 있다.

이러한 사이클로이드 감속기는 입력축, 사이클로이드 디스크인 외치 기어, 외치 기어와 치합하는 구름핀을 갖는 내치 기어, 편심축, 그리고 출력축을 포함하여 구성된다.

이중, 편심축은 원통형상으로 형성되되 내부에는 모터의 회전축을 삽입하기 위한 중공이 형성되며, 모터의 회전축의 회전을 그대로 전달받을 수 있도록 편심축의 길이방향을 따라 편심축의 내주면에 키홈이 형성될 수 있다.

외치기어는 한 쌍의 제1외치기어, 제2외치기어로 이루어지고, 편심축의 양측에 배치되어 각각 편심축의 외주면에 결합되되, 여기서 제1, 2외치기어의 회전축은 편심축의 회전축과 편심되도록 배치되어야 한다.

종래의 경우 양단 편심축 가공시 180도 위상을 정밀하게 가공하기 위하여 별도의 지그가 필요하며, 이때 작업자의 숙련도에 따라 가공의 정밀도 차이가 발생하게 되며 이로 인하여 편심 크랭크 샤프트의 균일한 품질을 담보하지 못하고 생산성이 떨어진다는 문제점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.

별도의 지그를 사용하지 않고 용이하고 정밀하게 편심 크랭크 샤프트를 제조할 수 있는 편심 크랭크 샤프트를 제공하는 것이다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트는, 길이방향으로 형성된 제1 길이홈 및 제2 길이홈이 상호 대향되도록 형성되는 메인샤프트; 내측에 상기 메인샤프트가 삽입되는 제1 중공 및 상기 제1 중공의 일측에 연장되어 형성되는 제1 삽입홈이 형성되는 제1 편심부; 내측에 상기 메인샤프트가 삽입되는 제2 중공 및 상기 제2 중공의 일측에 마련되는 제2 삽입홈이 형성되는 제2 편심부; 상기 제1 길이홈 및 제1 삽입홈에 의하여 형성되는 영역에 삽입되는 제1 핀부재; 상기 제2 길이홈 및 제2 삽입홈에 의하여 형성되는 영역에 삽입되는 제2 핀부재; 및 내측에 상기 메인샤프트가 삽입되는 제3 중공 및 상기 제3 중공의 일측 및 타측으로부터 각각 마련되는 제3 삽입홈 및 제4 삽입홈이 형성되는 분리부재를 포함하고, 상기 제1 중공은 상기 제1 중공의 중심이 상기 제1 편심부의 중심으로부터 상기 제1 삽입홈 방향으로 미리 설정된 간격으로 이격되도록 형성되고, 상기 제2 중공은 상기 제2 중공의 중심이 상기 제2 편심부의 중심으로부터 상기 제2 삽입홈 방향으로 미리 설정된 간격으로 이격되도록 형성되고, 상기 메인샤프트가 상기 제1 중공, 제3 중공 및 제2 중공에 삽입되어, 상기 분리부재의 일측 및 타측에 제1 편심부의 일측 및 제2 편심부의 일측이 각각 접하도록 배치되는 것이 바람직하다.

삭제

상기 제1 핀부재는 상기 제1 길이홈과, 상기 제1 삽입홈 및 제3 삽입홈에 의하여 형성되는 영역에 삽입되고, 상기 제2 핀부재는 상기 제2 길이홈과, 상기 제2 삽입홈 및 제4 삽입홈에 의하여 형성되는 영역에 삽입되는 것이 바람직하다.

내측에 상기 메인샤프트가 삽입되는 제4 중공 및 상기 제4 중공의 일측 및 타측으로부터 각각 연장되어 마련되는 제5 삽입홈 및 제6 삽입홈이 형성되는 베어링 장착부재;를 더 포함하고, 두 개의 상기 베어링 장착부재은 상기 제1 편심부의 타측 및 상기 제2 편심부의 타측에 각각 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제1 길이홈 및 제2 길이홈의 폭은 상기 제1 핀부재 및 제2 핀부재의 폭과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1 핀부재 및 제2 핀부재의 재질의 열팽창계수는 상기 메인샤프트, 제1 편심부 및 제2 편심부의 재질의 열팽창계수 보다 큰 것이 바람직하다.

제1 길이홈 및 제2 길이홈 중 적어도 하나의 바닥면에는 복수 개의 수용홈이 형성되고, 상기 수용홈 내에는 상기 제1 핀부재 및 제2 핀부재를 외주 방향으로 가압하기 위한 탄성부재가 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트는 메인샤프트 상에 두 개의 외치기어가 상호 180도 위상차이를 갖고 편심 회전할 수 있도록 두 개의 편심부를 용이하게 장착할 수 있는 구조를 구비함으로써 편심 크랭크 샤프트의 제조시 가공의 편의성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

아울러 메인샤프트는 감속기의 감속비 및 크기를 고려하여 생산할 필요가 없으므로 부품 표준화를 구현할 수 있으며, 이를 통하여 생산비용을 절감할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트의 분해정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트의 구성 중 메인샤프트의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트의 구성 중 제1 편심부 및 제2 편심부의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트의 구성 중 분리부재의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트의 구성 중 베어링 장착부재의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트의 구성 메인샤프트의 다른 구현예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 도 9의 A-A 영역의 단면도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

이하 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트는 상호 180도 위상차이를 갖고 회전하는 두 개의 외치기어가 장착될 수 있도록 구성된 편심 크랭크 샤프트에 관한 것으로, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 메인샤프트(100), 제1 편심부(200), 제2 편심부(300), 제1 핀부재(400), 제2 핀부재(500), 분리부재(600) 및 베어링 장착부재(700)를 포함하도록 구성된다.

메인샤프트(100)는 모터와 연결되어 모터의 회전동력을 전달받는 입력부재의 역할을 수행하며, 도 3 및 도 5 등에 도시된 바와 같이 제1 길이홈(110) 및 제2 길이홈(120)이 길이방향으로 형성된다.

이러한 제1 길이홈(110) 및 제2 길이홈(120)은 상호 대향되도록 형성되며, 후술할 제1 핀부재(400) 및 제2 핀부재(500)와 견고히 체결되어야 하는 점을 고려해 볼 때 도 5에 도시된 바와 같이 각진 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

제1 편심부(200)는 외주면에 어느 하나의 내치기어가 장착되는 구성으로, 도 6(a)에 도시된 바와 같이 내측에는 메인샤프트(100)가 삽입되는 제1 중공(210) 및 제1 중공(210)의 일측에 연장되어 형성되는 제1 삽입홈(220)이 형성된다.

특히 도 6(a)에 도시된 바와 같이 제1 편심부(200)의 중심인 중심축(C0)은 제1 중공(210)의 중심인 제1 편심축(C1)과 일치하지 않으며, 이러한 중심축(C0)과 제1 편심축(C1) 사이의 거리는 편심량으로 정의되며, 메인샤프트(100)가 회전하는 경우 제1 편심부(200)는 상술한 편심량에 기초하여 편심 회전하게 된다.

제2 편심부(300)는 외주면에 다른 하나의 내치기어가 장착되는 구성으로, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 내측에는 메인샤프트(100)가 삽입되는 제2 중공(310) 및 제2 중공(310)의 일측에 연장되어 형성되는 제2 삽입홈(320)이 형성된다.

특히 도 6(b)에 도시된 바와 같이 제2 편심부(300)의 중심인 중심축(C0)은 제2 중공(310)의 중심인 제2 편심축(C2)과 일치하지 않으며, 이러한 중심축(C0)과 제2 편심축(C2) 사이의 거리는 편심량으로 정의되며, 메인샤프트(100)가 회전하는 경우 제2 편심부(300)는 상술한 편심량에 기초하여 편심 회전하게 된다.

한편, 제1 편심축(C1) 및 제2 편심축(C2)은 도 4에 도시된 바와 같이 중심축(C0)을 기준으로 대향되도록 구성되며, 두 개의 외치기어가 180도 위상을 갖도록 편심회전하기 위하여 중심축(C0)과 제1 편심축(C1) 사이의 거리는 중심축(C0)과 제2 편심축(C2) 사이의 거리는 동일하여야 한다.

이 경우 제1 편심부(200) 및 제2 편심부(300)는 동일한 부품으로 사용하되, 제1 편심부(200)의 경우 제1 삽입홈(220)이 메인샤프트(100)의 제1 길이홈(110)과 대응되는 위치에 배치하고, 제2 편심부(300)의 경우 제2 삽입홈(320)이 메인샤프트(100)의 제2 길이홈(120)과 대응되는 위치에 배치하여야 한다.

제1 핀부재(400)는 메인샤프트(100)의 제1 길이홈(110) 및 제1 편심부(200)의 제1 삽입홈(220)에 의하여 형성되는 영역에 삽입되는 구성으로, 제1 핀부재(400)에 의하여 제1 편심부(200)가 메인샤프트(100)에 고정 결합되게 된다.

특히 제1 길이홈(110) 및 제1 삽입홈(220)은 폭은 동일하도록 형성되고, 제1 핀부재(400)는 제1 길이홈(110) 및 제1 삽입홈(220)에 의하여 형성되는 영역과 동일한 형상으로 구성된 후 제1 핀부재(400)를 해당 영역에 압입하여 결합하는 것이 바람직하다.

제2 핀부재(500)는 메인샤프트(100)의 제2 길이홈(120) 및 제2 편심부(300)의 제2 삽입홈(320)에 의하여 형성되는 영역에 삽입되는 구성으로, 제2 핀부재(500)에 의하여 제2 편심부(300)가 메인샤프트(100)에 고정 결합되게 된다.

특히 제2 길이홈(120) 및 제2 삽입홈(320)은 폭은 동일하도록 형성되고, 제2 핀부재(500)는 제2 길이홈(120) 및 제2 삽입홈(320)에 의하여 형성되는 영역과 동일한 형상으로 구성된 후 제2 핀부재(500)를 해당 영역에 압입하여 결합하는 것이 바람직하다.

분리부재(600)는 상술한 제1 편심부(200) 및 제2 편심부(300) 사이에 배치되는 구성으로, 제1 편심부(200) 및 제2 편심부(300)의 외주면에 결합되는 두 개의 외치기어 사이의 이격공간을 형성하기 위한 구성이다.

즉, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 분리부재(600)의 일측 및 타측에 제1 편심부(200)의 일측 및 제2 편심부(300)의 일측이 각각 접하도록 배치된다.

이러한 분리부재(600)는 도 7에 도시된 바와 같이 메인샤프트(100)가 삽입되는 제3 중공(610) 및 제3 중공(610)의 일측 및 타측에 각각 연장 형성되는 제3 삽입홈(620) 및 제4 삽입홈(630)을 포함하도록 구성된다.

분리부재(600)의 경우 제1 편심부(200) 및 제2 편심부(300)와는 다르게 제3 중공(610)의 중심은 분리부재(600)의 중심과 일치하도록 형성되며, 제3 삽입홈(620) 및 제4 삽입홈(630)은 각각 메인샤프트(100)의 제1 길이홈(110) 및 제2 길이홈(120)과 대응되는 위치에 배치된다.

이때, 제3 삽입홈(620)은 제1 편심부(200)의 제1 삽입홈(220)과 동일한 형상으로 구성되고, 제4 삽입홈(630)은 제2 편심부(300)의 제2 삽입홈(320)과 동일한 형상으로 구성된다.

베어링 장착부재(700)는 외주면에 베어링이 장착되는 구성으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 제1 편심부(200)의 타측 및 제2 편심부(300)에 타측에 각각 배치되는 두 개의 베어링 장착부재(700)를 포함하도록 구성된다.

이러한 베어링 장착부재(700)는 도 8에 도시된 메인샤프트(100)가 삽입되는 제4 중공(710) 및 제4 중공(710)의 일측 및 타측에 각각 연장 형성되는 제5 삽입홈(720) 및 제6 삽입홈(730)을 포함하도록 구성된다.

베어링 장착부재(700)의 경우 제1 편심부(200) 및 제2 편심부(300)와는 다르게 제4 중공(710)의 중심은 베어링 장착부재(700)의 중심과 일치하도록 형성되며, 제5 삽입홈(720) 및 제6 삽입홈(730)은 각각 메인샤프트(100)의 제1 길이홈(110) 및 제2 길이홈(120)과 대응되는 위치에 배치된다.

이때, 제5 삽입홈(720)은 제1 편심부(200)의 제1 삽입홈(220) 및 분리부재(600)의 제3 삽입홈(620)과 동일한 형상으로 구성되고, 제6 삽입홈(730)은 제2 편심부(300)의 제2 삽입홈(320) 및 분리부재(600)의 제4 삽입홈(630)과 동일한 형상으로 구성된다.

한편, 제1 핀부재(400)는 메인샤프트(100)의 제1 길이홈(110)과, 분리부재(600)의 제3 삽입홈(620), 제1 편심부(200)의 제1 삽입홈(220) 및 베어링 장착부재(700)의 제5 삽입홈(720)에 의하여 형성되는 공간 내에 삽입되며, 제2 핀부재(500)는 메인샤프트(100)의 제2 길이홈(120)과, 분리부재(600)의 제4 삽입홈(630), 제2 편심부(300)의 제2 삽입홈(320) 및 베어링 장착부재(700)의 제6 삽입홈(730)에 의하여 형성되는 공간 내에 삽입된다.

즉, 제1 편심부(200), 제2 편심부(300), 분리부재(600) 및 베어링 장착부재(700)는 제1 핀부재(400) 및 제2 핀부재(500)에 의하여 메인샤프트(100)에 고정 결합되게 된다.

그런데, 제1 핀부재(400) 및 제2 핀부재(500)의 크기가 상술한 핀부재의 삽입공간의 크기보다 작게 형성되거나 또는 감속기 회전시 발생되는 열에 의하여 각 부품들의 열팽창에 의하여 부품들 간의 간격이 발생되는 등의 원인에 의하여 감속기 회전 중에 제1 핀부재(400) 또는 제2 핀부재(500)가 탈락될 수 있는 문제점이 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 크랭크 샤프트는 상온에서 제1 핀부재(400) 및 제2 핀부재(500)를 압입하는 등의 조립을 수행하되, 이때 제1 핀부재(400) 및 제2 핀부재(500)의 재질의 열팽창계수는 메인샤프트(100), 제1 편심부(200), 제2 편심부(300), 분리부재(600) 및 베어링 장착부재(700)의 재질의 열팽창계수 보다 높은 재질을 적용하는 것이 바람직하다.

또한 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 메인샤프트(100)의 제1 길이홈(110) 및 제2 길이홈(120) 중 적어도 하나의 바닥면에 복수 개의 수용홈(130)을 형성시키고, 이러한 수용홈(130) 내에 탄성부재(140)를 배치할 수도 있다.

이러한 탄성부재(140)는 제1 핀부재(400) 및 제2 핀부재(500)를 외주 방향으로 가압하기 때문에 제1 핀부재(400) 및 제2 핀부재(500)의 탈락을 방지할 수 있게 된다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

길이방향으로 형성된 제1 길이홈 및 제2 길이홈이 상호 대향되도록 형성되는 메인샤프트;
내측에 상기 메인샤프트가 삽입되는 제1 중공 및 상기 제1 중공의 일측에 연장되어 형성되는 제1 삽입홈이 형성되는 제1 편심부;
내측에 상기 메인샤프트가 삽입되는 제2 중공 및 상기 제2 중공의 일측에 마련되는 제2 삽입홈이 형성되는 제2 편심부;
상기 제1 길이홈 및 제1 삽입홈에 의하여 형성되는 영역에 삽입되는 제1 핀부재;
상기 제2 길이홈 및 제2 삽입홈에 의하여 형성되는 영역에 삽입되는 제2 핀부재; 및
내측에 상기 메인샤프트가 삽입되는 제3 중공 및 상기 제3 중공의 일측 및 타측으로부터 각각 마련되는 제3 삽입홈 및 제4 삽입홈이 형성되는 분리부재;
를 포함하고,
상기 제1 중공은 상기 제1 중공의 중심이 상기 제1 편심부의 중심으로부터 상기 제1 삽입홈 방향으로 미리 설정된 간격으로 이격되도록 형성되고,
상기 제2 중공은 상기 제2 중공의 중심이 상기 제2 편심부의 중심으로부터 상기 제2 삽입홈 방향으로 미리 설정된 간격으로 이격되도록 형성되고,
상기 메인샤프트가 상기 제1 중공, 제3 중공 및 제2 중공에 삽입되어, 상기 분리부재의 일측 및 타측에 제1 편심부의 일측 및 제2 편심부의 일측이 각각 접하도록 배치되는 편심 크랭크 샤프트.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제1 핀부재는 상기 제1 길이홈과, 상기 제1 삽입홈 및 제3 삽입홈에 의하여 형성되는 영역에 삽입되고,
상기 제2 핀부재는 상기 제2 길이홈과, 상기 제2 삽입홈 및 제4 삽입홈에 의하여 형성되는 영역에 삽입되는 편심 크랭크 샤프트.
청구항 1에 있어서,
내측에 상기 메인샤프트가 삽입되는 제4 중공 및 상기 제4 중공의 일측 및 타측으로부터 각각 연장되어 마련되는 제5 삽입홈 및 제6 삽입홈이 형성되는 베어링 장착부재;를 더 포함하고,
두 개의 상기 베어링 장착부재은 상기 제1 편심부의 타측 및 상기 제2 편심부의 타측에 각각 배치되는 편심 크랭크 샤프트.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 길이홈 및 제2 길이홈의 폭은 상기 제1 핀부재 및 제2 핀부재의 폭과 동일하게 형성되는 편심 크랭크 샤프트.