KR102448115B1

KR102448115B1 - 사이클로이드 감속기

Info

Publication number: KR102448115B1
Application number: KR1020220021348A
Authority: KR
Inventors: 김창현
Original assignee: 주식회사 본시스템즈
Priority date: 2022-02-18
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2022-09-27

Abstract

본 발명은 사이클로이드 감속기에 관한 것으로, 구체적으로는 내치기어와 외치기어에 윤활유를 공급할 수 있는 사이클로이드 감속기에 관한 것이다.

Description

사이클로이드 감속기{A CYCLOID REDUCER}

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, 싸이클로이드 디스크인 외치 기어, 상기 외치 기어와 치합하는 구름핀을 갖는 내치 기어, 편심축, 그리고 출력축을 포함하여 구성된다.

특히 최근에는 기존 감속시스템 대비 고감속, 초정밀, 초소형 등 특정 용도에 부합하는 특화형 감속기 개발을 위한 일환으로 새로운 치형설계 기술 연구가 활발히 진행되고 있으나, 아직까지 이들을 활용한 대부분의 감속기들은 내구성이 떨어지고 수명이 짧을 뿐만 아니라 폭 넓은 감속비를 구현하는데 문제점이 있다.

한편 하기 선행기술문헌은 풍력발전기의 수평축을 일정각도 수평회전시키되 일정 속도로 감속된 상태로 안정적으로 풍력발전기 타워가 회전될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기 타워 회전용 싸이클로이드 감속기를 개시하고 있을 뿐 본 발명의 기술적 요지는 개시하고 있지 않다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0116574호

본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.

윤활유 공급구조를 제안함으로써 사이클로이드 감속기의 내치기어와 외치기어 사이의 마모를 줄여주고, 구동효율을 높여줄 수 있는 사이클로이드 감속기를 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 사이클로이드 감속기는, 원통형상으로 형성되는 입력부재; 상기 입력부재가 삽입되는 제1 중공이 형성되고, 상기 제1 중공의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 제1 출력공이 형성되는 제1 외치기어; 상기 입력부재가 삽입되는 제2 중공이 형성되고, 상기 제1 중공의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 제2 출력공이 형성되는 제2 외치기어; 내주면에 상기 제1 외치기어와 제2 외치기어의 외주면에 형성되는 치형과 대응되는 치형을 갖는 내치기어가 형성되고, 외주면과 내주면을 관통하는 윤활유수용공이 형성되어 상기 윤활유수용공에 윤활유가 주입되는 하우징; 및 상기 제1 출력공과 제2 출력공에 삽입되는 출력핀이 형성되고, 상기 제1 외치기어와 제2 외치기어의 편심회전에 기초하여 감속 회전하는 출력부재;를 포함하고, 상기 치형은 산부와 골부가 순차적으로 반복되는 형태이고, 상기 하우징의 둘레를 따라 상기 내치기어, 제1 외치기어, 제2 외치기어 각각의 산부에 윤활유수용홈이 형성되고, 상기 제1 외치기어의 내부에 형성되어 상기 제1 외치기어의 외주면과 제1 출력공을 연통하는 제1 윤활유유동공이 형성되고, 상기 제2 외치기어의 내부에 형성되어 상기 제2 외치기어의 외주면과 제2 출력공을 연통하는 제2 윤활유유동공이 형성되고, 상기 사이클로이드 감속기는 상기 하우징의 둘레를 따라 상기 내치기어의 산부에 형성되는 탄성체수용홈에 삽입되어 일단이 상기 탄성체수용홈의 외측으로 돌출되는 유격보상부재; 및 상기 탄성체수용홈에 삽입되어 일단이 상기 유격보상부재의 타단에 고정되고, 타단이 상기 탄성체수용홈에 고정되는 탄성체;를 더 포함하고, 상기 유격보상부재는 상기 내치기어와 치합되는 상기 제1 외치기어 또는 제2 외치기어에 의해 상기 탄성체수용홈의 내부로 인입되어 상기 탄성체를 압축하고, 상기 하우징은 상기 윤활유수용공과 탄성체수용홈을 연통하는 윤활유유로가 형성되는 것이 바람직하다.

삭제

상기 윤활유수용공은 상기 제1 외치기어와 제2 외치기어 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

삭제

본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기는 윤활유수용공이 형성되는 하우징과, 윤활유수용홈이 형성되는 내치기어와 외치기어로 구성됨으로써 윤활유 공급구조를 실현할 수 있는 장점이 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기의 블록도이다.
도 2,3은 순차적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기 중 하우징, 외치기어의 사시도, 분해사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 A-A부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기 중 하우징, 외치기어, 출력핀 간 관계를 나타내는 단면도이다.
도 6,7은 순차적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기 중 하우징, 외치기어 간 치합과 분리과정을 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기 중 하우징에 형성되는 윤활유유로를 나타내는 개념도이다.

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 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기(이하, '감속기'라 함)는 원통형상으로 형성되는 입력부재(100), 입력부재(100)가 삽입되는 제1 중공(210)이 형성되고, 제1 중공(210)의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 제1 출력공(220)이 형성되는 제1 외치기어(200), 입력부재(100)가 삽입되는 제2 중공(310)이 형성되고, 제1 중공(310)의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 제2 출력공(320)이 형성되는 제2 외치기어(300)를 포함하여 구성된다.

그리고, 감속기는 내주면에 제1 외치기어(200)와 제2 외치기어(300)의 외주면에 형성되는 치형과 대응되는 치형을 갖는 내치기어(410)가 형성되고, 외주면과 내주면을 관통하는 윤활유수용공(460)이 형성되어 윤활유수용공(460)에 윤활유가 주입되는 하우징(400), 제1 출력공(220)과 제2 출력공(320)에 삽입되는 출력핀(520)이 형성되고, 제1 외치기어(200)와 제2 외치기어(300)의 편심회전에 기초하여 감속 회전하는 출력부재(500)를 포함하여 구성된다.

즉, 윤활유수용공(460)에 윤활유가 주입되어 수용됨으로써, 내치기어(410)에 맞물리는 외치기어(200,300)의 치형에 윤활유가 공급되어 내치기어(410)와 외치기어(200.300) 사이의 마모를 줄여주고, 구동효율을 높여줄 수 있다.

윤활유수용공(460)은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 외치기어(200)와 제2 외치기어(300) 사이에 배치되거나, 또는 한 쌍으로 이루어져서 제1 외치기어(200)와 제2 외치기어(300)에 각각 대향되도록 배치될 수 있다.

치형(10)은 산부(11)와 골부(12)가 순차적으로 반복되는 형태이며, 감속기는 하우징(400)의 둘레를 따라 내치기어(410), 제1 외치기어(200), 제2 외치기어(300) 중 적어도 어느 하나의 산부(11)에 윤활유수용홈(20)이 형성될 수 있다.

즉, 윤활유수용공(460)에서 유입되는 윤활유가 윤활유수용홈(20)에 머금은 상태로 잔류되어 내치기어(410)와 외치기어(200.300)에 윤활유의 추가공급이 이루어질 수 있다.

윤활유수용홈(20)은 복수 개로 이루지고, 내치기어(410)와 외치기어(200.300)의 산부(11)마다 형성되거나, 상호 일정간격만큼 이격되어 내치기어(410)와 외치기어(200.300)의 산부(11)에 형성될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 감속기는 제1 외치기어(200)의 내부에 형성되어 제1 외치기어(200)의 외주면과 제1 출력공(220)을 연통하는 제1 윤활유유동공(260)이 형성되고, 제2 외치기어(300)의 내부에 형성되어 제2 외치기어(300)의 외주면과 제2 출력공(320)을 연통하는 제2 윤활유유동공(350)이 형성될 수 있다.

즉, 윤활유수용홈(20)에 잔류된 상태의 윤활유가 제1 윤활유유동공(260)과 제2 윤활유유동공(350)을 매개로 제1 출력공(220)과 제2 출력공(320)으로 유출됨으로써, 출력핀(520)에 윤활유의 공급이 이루어질 수 있다.

외치기어(200,300)가 내치기어(410)에 치합 시, 내치기어(410)와 외치기어(200.300) 간 유격에 의해 래틀(rattle) 소음이 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위해, 도 6,7에 도시된 바와 같이, 감속기는 하우징(400)의 둘레를 따라 내치기어(410)의 산부(11)에 형성되는 탄성체수용홈(470)에 삽입되어 일단이 탄성체수용홈(470)의 외측으로 돌출되는 유격보상부재(700), 탄성체수용홈(470)에 삽입되어 일단이 유격보상부재(700)의 타단에 고정되고, 타단이 탄성체수용홈(470)에 고정되는 탄성체(800)를 더 포함하여 구성된다.

탄성체수용홈(470), 유격보상부재(700), 탄성체(800)는 복수 개로 이루지고, 내치기어(410)의 산부(11)마다 배치되거나, 상호 일정간격만큼 이격되어 내치기어(410)의 산부(11)에 배치될 수 있다.

유격보상부재(700)는 탄성체수용홈(470)의 직경에 대응되는 원통 형태로서, 유격보상부재(700)의 일단은 외치기어(200,300)의 골부(12)에 대응되도록 라운딩부(710)가 형성되어 래틀 소음을 보다 줄여줄 수 있다.

즉, 외치기어(200.300)와 내치기어(410)의 치합 시, 유격보상부재(700)가 우선 외치기어(200,300)에 접한 후 내치기어(410)가 외치기어(200,300)에 치합됨으로써 래틀 소음을 줄여줄 수 있다.

이때, 유격보상부재(700)와 외치기어(2000,300)가 접할 시, 외치기어(200,300)에 의해 유격보상부재(700)가 탄성체수용홈(470)의 내부로 인입되어 탄성체(800)가 압축변경된다.

그리고, 외치기어(200,300)와 내치기어(410)의 분리 시, 탄성체(800)가 원상태로 복원되고, 탄성체(800)의 탄성력에 의해 유격보상부재(700)가 탄성체수용홈(470)에서 인출되어 원위치로 복귀된다.

감속기는 윤활유수용공(460)과 탄성체수용홈(470)을 연통하는 윤활유유로(480)가 하우징(400)의 내부에 형성될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 윤활유유로(480)는 하우징(400)의 둘레를 따라 하우징(400)의 내부에 형성되는 루프유로(481), 하우징(400)의 내부에 형성되어 윤활유수용공(460)과 루프유로(481)를 연통하는 제1유로(482), 하우징(400)의 내부에 형성되어 탄성체수용홈(470)의 내부와 루프유로(481)를 연통하는 제2 유로(483)를 포함하여 구성된다.

즉, 윤활유가 윤활유유로(480)를 매개로 윤활유수용공(460)에서 탄성체수용홈(470)으로 유동됨으로써, 윤활유수용홈(20)과 별도로 외치기어(200.300)와 내치기어(410)에 윤활유의 추가공급이 이루어질 수 있다.

여기서, 외치기어(200.300)와 내치기어(410)의 치합 시, 유격보상부재(700)가 탄성체수용홈(470)의 내부로 인입되어 탄성체수용홈의 내부에서 라운딩부와 외치기어 사이에 윤활유수용공간(S)이 형성되고, 제2 유로(483)가 개방되어 윤활유가 윤활유수용공간(S)에 배출되어 수용된다.

그리고, 외치기어(200,300)와 내치기어(410)의 분리 시, 유격보상부재(700)가 탄성체수용홈(470)의 외부로 인출되고, 제2 유로(483)가 유격보상부재(700)의 외주면에 의해 폐쇄되어 윤활부의 배출이 억제된다.

외치기어(200.300)와 내치기어(410)의 치합 시, 유격보상부재(700)에 의해 윤활유수용공간(S)에 수용된 윤활유가 탄성체수용홈(470)에서 배출되어 외치기어(200,300)에 전달된다.

즉, 유격보상부재(700)의 이동에 의해 제2 유로(483)가 개폐될 수 있어서 윤활유가 무분별하게 외치기어(200.300)와 내치기어(410)에 공급되는 것을 방지할 수 있다.

입력부재(100)의 외주면에는 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)가 결합되는데, 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)의 회전축은 입력부재(100)의 회전축과 편심되도록 배치된다.

하우징(400)은 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)를 수용하는 구성이며, 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)는 입력부재(100)에 삽입되는 2 Stage 구조로 이루어질 수 있다.

제1 외치기어(200)와 제2 외치기어(300)는 자전하되 입력부재(100)의 회전축을 중심으로 내치기어(410)를 따라 공전하게 된다.

즉, 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)는 입력부재(100)의 회전축을 중심으로 편심회전을 하되, 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)는 상호 위상이 180도가 되도록 편심회전이 이루어지도록 할 수 있다.

이는 하나의 외치기어만을 구비할 경우 감속기 전체의 하중 및 무게중심이 지속적으로 변경되어 발생할 수 있는 소음, 진동 등의 문제점이 발생할 수 있는데, 전술한 바와 같이 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)가 상호 180도 위상을 갖도록 편심회전함으로써 이러한 문제점을 방지할 수 있다.

출력핀(520)은 제1 출력공(220) 및 제2 출력공(320)과 대응되도록 출력부재(500)의 하부에 형성되어야 하며, 출력핀(520)의 직경은 제1 출력공(220) 및 제2 출력공(320)의 직경보다 작게 형성되어야 한다.

즉, 모터가 구동되면 입력부재(100)가 동조하여 회전하게 되고, 입력부재(100)의 회전에 기초하여 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)가 하우징(400)에 형성된 내치기어(410)를 따라서 상호 대향되도록 편심회전하게 된다.

이후, 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)의 편심회전 시 제1 중공(210) 및 제2 중공(310)의 회전에 의하여 출력핀(520) 또한 회전하게 되며, 이로 인하여 출력부재(500)는 모터의 회전속도에서 미리 설정된 감속비에 의하여 감속된 속도로 회전하게 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.

100: 입력부재 200: 제1 외치기어
300: 제2 외치기어 400: 하우징
500: 출력부재 700: 유격보상부재
800: 탄성체

Claims

사이클로이드 감속기에 있어서,
원통형상으로 형성되는 입력부재;
상기 입력부재가 삽입되는 제1 중공이 형성되고, 상기 제1 중공의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 제1 출력공이 형성되는 제1 외치기어;
상기 입력부재가 삽입되는 제2 중공이 형성되고, 상기 제1 중공의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 제2 출력공이 형성되는 제2 외치기어;
내주면에 상기 제1 외치기어와 제2 외치기어의 외주면에 형성되는 치형과 대응되는 치형을 갖는 내치기어가 형성되고, 외주면과 내주면을 관통하는 윤활유수용공이 형성되어 상기 윤활유수용공에 윤활유가 주입되는 하우징; 및
상기 제1 출력공과 제2 출력공에 삽입되는 출력핀이 형성되고, 상기 제1 외치기어와 제2 외치기어의 편심회전에 기초하여 감속 회전하는 출력부재;
를 포함하고,
상기 치형은 산부와 골부가 순차적으로 반복되는 형태이고,
상기 하우징의 둘레를 따라 상기 내치기어, 제1 외치기어, 제2 외치기어 각각의 산부에 윤활유수용홈이 형성되고,
상기 제1 외치기어의 내부에 형성되어 상기 제1 외치기어의 외주면과 제1 출력공을 연통하는 제1 윤활유유동공이 형성되고,
상기 제2 외치기어의 내부에 형성되어 상기 제2 외치기어의 외주면과 제2 출력공을 연통하는 제2 윤활유유동공이 형성되고,
상기 사이클로이드 감속기는,
상기 하우징의 둘레를 따라 상기 내치기어의 산부에 형성되는 탄성체수용홈에 삽입되어 일단이 상기 탄성체수용홈의 외측으로 돌출되는 유격보상부재; 및
상기 탄성체수용홈에 삽입되어 일단이 상기 유격보상부재의 타단에 고정되고, 타단이 상기 탄성체수용홈에 고정되는 탄성체;
를 더 포함하고,
상기 유격보상부재는,
상기 내치기어와 치합되는 상기 제1 외치기어 또는 제2 외치기어에 의해 상기 탄성체수용홈의 내부로 인입되어 상기 탄성체를 압축하고,
상기 하우징은,
상기 윤활유수용공과 탄성체수용홈을 연통하는 윤활유유로가 형성되는 사이클로이드 감속기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 윤활유수용공은,
상기 제1 외치기어와 제2 외치기어 사이에 배치되는 사이클로이드 감속기.
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