KR20010010946A

KR20010010946A - 다중 유성기어식 감속기

Info

Publication number: KR20010010946A
Application number: KR1019990030097A
Authority: KR
Inventors: 김석윤
Original assignee: 김석윤
Priority date: 1999-07-20
Filing date: 1999-07-20
Publication date: 2001-02-15

Abstract

일반적으로 감속기는 하나의 입력에 하나의 출력으로 구성된다. 유성기어식 감속기는 태양기어와 이에 맞물리는 유성기어, 그 외곽 공전궤도상의 인터널기어로 구성되는데 일반적인 유성기어식 감속기는 3개 1조의 유성기어와 1개의 인터널기어로 구성되며 고감속 가능한 유성기어식 감속기는 입.출력이 한몸으로 구성된 2개조의 유성기어와 상응하는 2개의 인터널기어로 구성된다.

본 발명은 고정.구동측 유성기어가 한몸으로 구성된 3개조 이상의 유성기어와 이에 상응하는 3개이상의 인터널기어를 조합하므로써 복수의 유성기어식 감속기를 얻고자 하는 것이다. 태양기어가 회전하면 이에 맞물린 유성기어는 자전하며 각각의 상응하는 인터널기어의 이빨을 따라 공전하게 되는데, 인터널기어 중 하나를 고정시키고 각 기어의 이빨수를 조정하여 고정인터널기어를 공전하는 고정측 유성기어가 1회 공전할 때 여타 복수의 구동측 유성기어는 상응하는 인터널기어를 1회보다 약간 차이나게 공전하게 하여 결과적으로 인터널기어는 감속회전하게 되는 것이다. 이 복수의 인터널기어를 출력으로 이용하면 다중 유성기어식 감속기가 된다.

하나의 입력에서 복수의 출력이 나오는 유성기어식 감속기는 동시 구동되며 감속비와 회전방향을 자유롭게 설계.조작할 수 있어 굴착기, 컨베이어, 로봇등에 유용하게 쓰일 수 있다.

Description

다중 유성기어식 감속기{Multiple planetary gear reducer}

감속기는 입력축의 회전수를 기어의 조합을 통해 감축하여 출력으로 나오게 하는데 보통 하나의 입력에 하나의 출력을 갖게된다.

종래의 유성기어식 감속기도 하나의 출력을 기본으로 하고있다.

일반적인 유성기어식 감속기는 태양기어에 맞물리는 3개 1조의 유성기어를 구성하고 그 외곽에 인터널기어를 형성, 유성기어가 자전하며 인터널기어를 공전한다. 이때 인터널기어를 고정시키고 유성기어의 상부를 연결 결합시키는 유성기어 케리어를 만들어 이를 출력축으로 삼으면 유성기어식 감속기가 된다.(도1,도2 참조)

고감속이 가능한 유성기어식 감속기는 유성기어의 상부에 또하나의 유성기어를 한 몸으로 구성하고 상응하는 인터널기어를 그 외곽에 설치하였다(도3 참조). 이런 고감속 유성기어식 감속기는 입.출력 유성기어의 이빨수가 다르고 인터널기어의 이빨수는 같은 것(일본 실개소 61-79047), 입.출력 유성기어의 이빨수가 같고 인터널기어의 이빨수가 1개 차이인 것(특허 제123419호), 입.출력유성기어의 이빨수가 같고 인터널기어의 이빨수가 2개 차이나는 것(실용신안 출원번호 20-1999-0007302), 입.출력 유성기어의 이빨수와 인터널기어의 이빨수에 모두 차이를 주는 것(특허 출원번호 10-1999-0023348)등이 있다.

이런 유성기어식 감속기는 여태까지 하나의 입력에 하나의 출력을 가지는 것이다. 본 발명은 유성기어식 감속기의 특성을 활용하여 하나의 입력에 복수의 출력을 가지는 다중감속기를 실현하는 것이다.

도1: 일반 유성기어식 감속기의 단면도

도2: 일반 유성기어식 감속기를 위에서 본 그림

도3: 고감속 가능한 유성기어식 감속기의 단면도

도4: 다중 유성기어식 감속기의 단면도

도5: 하우징을 회전시키는 예

도6: 유성기어 케리어를 출력으로 사용하는 예

도면의 부호 설명

A: 입력 S:태양기어 P:유성기어 I:인터널기어

일반 유성기어 감속기는 1조의 유성기어와 이에 상응하는 인터널기어로 구성된다(도1,도2). 그런데 구동의 안정성을 위해 유성기어는 보통 3개 1조로 구성된다. 고감속이 가능한 유성기어 감속기는 2개조의 유성기어와 이에 상응하는 2개의 인터널기어로 구성된다(도3). 인터널기어중 하나를 고정시키고 나머지 인터널기어는 상응하는 유성기어와 맞물리게 하여 구동 인터널기어로 사용하면, 고정.구동측 유성기어는 각각의 인터널기어를 공전하면서 설계된 이빨수에 따라 약간의 회전차이를 구동인터널기어와 고정인터널기어에 주게 되므로 고감속이 일어나는 것이다.

본 발명은 3개조 이상의 유성기어를 한꺼번에 회전하게 하고 상응하는 인터널기어도 3개이상으로 구성하여 2개이상의 다중 유성기어식 감속기를 만드는 것이다.

도4에서 입력축에 연결되어 태양기어(S)가 있고 태양기어(S)에 맞물리는 1조의 유성기어(P2) 외곽에는 상응하는 인터널기어(I2)가 있다. 이 유성기어의 상부나 하부에 복수의 유성기어를 추가하여 한몸으로 구성하면 태양기어(S)가 회전할 때 3개조 이상의 유성기어(P1,P2,P3)도 함께 돌게된다. 각각의 유성기어 외곽에 상응하는 인터널기어(I1,I2,I3)를 구성하고 이중 하나의 인터널기어를 고정시켜 고정인터널기어로 사용하고 나머지 인터널기어를 출력으로 사용하면 다중 유성기어식 감속기가 된다.

동 감속기에서 각각의 감속비는 태양기어의 이빨수, 고정측 유성기어와 구동측 유성기어의 이빨수, 고정 인터널기어와 구동인터널기어의 이빨수에 연관된다.

또한 유성기어의 회전을 태양기어에 의존하지 않고 유성기어를 하우징속에 묶어 하우징을 회전시킬 수도 있으며(도5 참조), 출력에 이용되는 인터널기어 중 하나를 유성기어에 연결된 케리어로 대체할 수도 있다(도6 참조).

먼저 고정인터널기어와 상응하는 유성기어에서의 감속비는:

고정측 유성기어 이빨수

고정인터널기어 이빨수÷ (태양기어 이빨수× -------------------------)+1

태양기어와 물리는 유성기어 이빨수

----①

가 된다.

구동 인터널기어에서의 감속비는 유성기어가 360。를 공전할 때, 즉 고정측 유성기어가 고정인터널기어 내부를 1회전할 때 구동측 유성기어는 (구동유성기어 이빨수 ÷ 고정유성기어 이빨수 × 고정 인터널기어 이빨수)만큼의 구동 인터널기어의 이빨을 거치게 된다. 구동인터널기어의 이빨수를 위 괄호안 식의 결과와 차이나게 하면 구동인터널기어는 고정인터널기어를 그 차이만큼 돌게되는 것이다.

즉 구동인터널기어에서의 감속비는 :

구동측 유성기어 이빨수

구동인터널기어 이빨수÷ {구동인터널기어 이빨수-(--------------------)×

고정측 유성기어 이빨수

고정 인터널기어 이빨수} ------------②

가 된다.

그러므로 구동 인터널기어의 최종감속비는 ①× ②가 된다.

여기서 유성기어 세트를 하우징으로 묶고 하우징에 직접 입력을 연결하면 그때 구동 인터널기어의 감속비는 ②가 된다.

그리고 출력 하나를 인터널기어로 하지 않고 유성기어에 고정된 케리어를 사용할 경우 감속비는 ①과 같다.

예를 들어 도3에서 태양기어의 이빨수를 10개(이하 숫자는 이빨수임), P1=14, P2=15, P3=15, I1=36, I2=39, I3=40라 하고, I2를 고정인터널기어로 삼고 I1을 1번 감속기, I3를 2번 감속기의 출력으로 하였을 때:

1번 감속기의 감속비는

{39÷ 10(15/15)+1}× [36/{36-(14/15)× 39}]=4.9× (-90)= -441

2번 감속기의 감속비는

{39÷ 10(15/15)+1}× [40/{40-(15/15)× 39}]=4.9× 40=196

이 된다.

감속비에서의 부호는 두 감속기의 회전 방향이 반대임을 나타낸다.

또한 I1을 고정시키고 I2를 1번 감속기의 출력으로, I3를 2번 감속기의 출력으로 사용했을 때:

1번 감속기의 감속비는

[36/{10× (14/15)}+1]× [39/{39-(15/14)× 36}]=4.857× 92=446.8

2번 감속기의 감속비는

[36/{10× (14/15)}+1]× [40/{40-(15/14)× 36}]=4.857× 28=136

이 된다.

I2를 고정시켰을 때의 예에서 유성기어를 하우징으로 묶고 하우징을 직접 회전시키면 1번 감속기의 감속비는:

36/{36-(14/15)× 39=-90

2번 감속기의 감속비는:

40/{40-(15/15)× 39}=40

이 된다.

또한 2번 감속기에서 인터널기어대신 유성기어를 묶는 케리어를 출력으로 사용하면 그 감속비는 39÷ 10(15/15)+1=4.9가 된다.

하나의 입력으로 복수의 출력을 가지는 유성기어식 감속기는 기계적으로 복수의 감속기를 동시 구동이 가능하게 하는 것이며 유성기어식 감속기의 특성상 회전방향을 맘데로 조절하고 감속비도 조절할 수 있다. 굴착기 등에 응용하여 동력 하나로 파낸 암석 부스러기를 굴착과 동시에 운반할 수 있고 서로 다른 속도.방향의 콘베어를 동시에 작동할 수 있으며 로봇 등에도 유용하게 쓰일 수 있다.

Claims

입력축에 연결되어 회전하는 태양기어(S)를 1조의 유성기어에 맞물리게 하고 그 유성기어를 연결, 3조 이상의 유성기어를 한몸으로 구성(P1,P2,P3)하는 한편, 각각의 외곽에 상응하는 인터널기어(I1,I2,I3)를 형성하여 유성기어가 자전하며 인터널기어를 공전할 때, 인터널기어중 하나를 고정하고 나머지 2개이상의 인터널기어를 출력으로 사용하는 유성기어식 감속기.
위 1항에서: 유성기어를 하우징으로 묶고 하우징을 입력에 직접연결하여 회전시키는것.
위 1항에서: 출력으로 사용하는 인터널기어중 하나를 대신하여 유성기어에 케리어를 설치하여 출력으로 사용하는 것.