KR20010012454A - 유성기어 변속기 - Google Patents

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KR20010012454A
KR20010012454A KR1019997010408A KR19997010408A KR20010012454A KR 20010012454 A KR20010012454 A KR 20010012454A KR 1019997010408 A KR1019997010408 A KR 1019997010408A KR 19997010408 A KR19997010408 A KR 19997010408A KR 20010012454 A KR20010012454 A KR 20010012454A
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wheel
stage
transmission
wheels
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KR1019997010408A
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유르겐 페쉐크
호르스트 슐츠
Original Assignee
볼프강 화우스,칼-페터 찌이트로우
젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Publication date
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Abstract

발명에 따르는 유성변속기는 구동중심축(20)과 연결되어 있는 태양 휠(2), 인터널 휠(12), 1군의 제 1단유성(8, 10)및 1군의 제 2단유성(4, 6)을 가지고 있다. 제 2 단유성의 단링휠(4)은 태양휠(2)과 물려 있으며 제 2단유성의 단 피니언휠(6)은 동시에 제 1단유성의 이웃한 단링휠(8) 한쌍과 물려 있으며 제 1 단유성의 모든 단 피니언휠(10)은 인터널 휠(12)과 물려 있다. 본 변속기는 소형의 구조에서 고단과 적은 관성력을 허용하며 효율과 전달 신뢰도에 관하여 발군의 특성을 제공하고있다.

Description

유성기어 변속기{PLANETARY GEAR}
이러한 유형의 유성 변속기는 출원자(여성)의 비공개된 출원 PCT/EP97/00288에 명시되어 있다.
이 변속기는 소위 Wolfrom-변속기라고 하며 특히 공간을 잘 활용할 때에는 대단이 높은 총 변속비를 가지기에 대단히 적합하다. 더욱이 그것은 고도의 전달특성, 고효율과 비교적 근소한 관성력 및 간단한 조립 및 근소한 제조 비용으로 인하여 우수하다.
US 1499763에는 단유성을 가진 Wolfrom-변속기가 공지되어 있는데 이에 의하면 링휠은 원추형으로 구성되어 있으며 유성축은 반경방향에 따라 변속기 주축에 대하여 경사져 있다.
Wolfrom 변속기는 무엇보다도 현저히 조밀한 구조로 큰 변속에 유리하다. 그러나 Wolfrom 변속기는 일반적으로 단점을 가지고 있다. 종동에 걸리는 큰 토크하중을 받는 치합(링휠 및 링휠과 물린 유성)에서 큰 회전수와 상대속도를 가지게 된다. 이것은 큰 반동력, 효율의 저감을 초래하며 일정한 운전조건에서는 진동과 소음을 수반한 문제도 야기시킨다. 비교적 고속회전을 하는 유성캐리어는 변속기의 총체적인 큰 관성 모멘트를 초래하게 된다. 큰 관성모멘트는 급격한 회전속도 변화가 생길때 큰 반동 모멘트를 일으킨다.
스퍼기어 변속기는 Wolfrom 변속기에 비하여 사실상 효율은 보다 좋으나 유성변속기의 고밀도 공간과 모멘트에 이르지는 못한다. 유성변속기에 비하여 스퍼기어 변속기의 또다른 단점을 들면 이것은 구동 및 종동의 동심축 배열을 위해서는 부적합하며 기어 열(gear train)의 각 기어의 치에 대한 피치(pitch) 불량은 구동과 종동간의 전달 효과에 많은 영향을 미친다.
종래의 1단 유성 변속기로서 고도의 변속은 이에 필요한 아주 작은 태양휠의 경우 기어 형상에 문제가 있어서 제한적인 범위 내에서만 가능하다.
복수개의 연이어 전환된 유성단계는 많은 부품수 및 축방향에 따른 큰 공간을 가지게 된다.
본 발명은 구동 중간축과 연결되어 있는 대양휠, 링휠, 제 1단 유성균, 제 2 단 유성균을 가진 유성 변속기에 관한 것으로 모든 단-유성들은 공통 유성 캐리어 내에서 지지되어 있으며, 제 2단 유성의 개수는 제 1단 유성의 1/2 개수와 일치하고 제 2 단 유성의 단 휠은 태양기어와 물려 있으며 제 2단 유성의 단 피니언 휠들은 링 휠과 물려 있다.
다음에서 본 발명은 첨부도면으로 참조하여 보다 상세히 설명되고 있다.
도 1은 발명에 따르는 유성변속기의 휠 배치의 원리도,
도 2는 발명에 따르는 유성변속기의 경사 단유성 축을 가진 유형 단면도,
도 3은 도 2에 따르는 유형의 전면도,
도 4는 병렬 단유성 축을 가진 이형의 단면도,
도 5는 병렬 단유성 축을 가진 유형 및 2단유성과 유성 캐리어 간의 스프링 배열의 단면도,
도 6은 제 2 단 유성과 유성 캐리어간 스프링 배열의 확대도,
도 7은 스퍼휠 및 제 1 단 유성의 가능한 배열의 원리도,
도 8은 스퍼휠 및 제 1 단 유성의 다른 가능한 배열의 원리도,
도 9는 제 1 단 유성 2개 대우를 가진 또다른 발명에 따르는 유성 변속기의 휠 배열 원리도,
도 10은 제 1 단 유성의 3개 대우를 가진 또다른 발명에 따르는 유성 변속기의 휠 배열원리도,
도 11은 편심 배열 스퍼휠과 큰 중앙 통로를 가진 실시된 발명에 따른 변속기 단면도,
도 12는 2분할 단 유성의 제 1 부분 측면도와,
도 13은 2분할 단유성의 제 1 부분의 전면도.
본 발명의 목적은 고도의 구조공간 및 모멘트 밀도에서 고단변속을 이루어 전달능력과 효율을 현저히 개선함과 동시에 관성 모멘트와 진동의 경향을 감소시켜주는데 있다. 그뿐 아니라 변속기는 제작에 유리하고 조립비용이 과대하지 않다.
본 발명은 독립 청구항 1 또는 2중의 어느 한 항에 따르는 유성 변속기에 의하여 해결된다. 본 발명의 유리한 형태와 또다른 실시예들은 제 종속항에 들어 있다.
구동모멘트는 우선 태양휠로 부터 제 2단 유성의 보다 단링휠로 배분되어 있다. 제 2단 유성에 의한 변속후 제 2 단 유성의 단 피니언 휠의 모멘트는 재차 제 1 단 유성과의 치합에 의한 배수로 배분된다.
각 변속단에 따라 증가하는 모멘트는 유리한 방식으로 치합의 수를 증가 시키고 이러한 모멘트가 배분된다. 이에 따라 부하 배분이 대단히 균일하게 된다.
그의 필요한 치수로 인하여 전 변속기 체적의 대부분을 차지하는 큰 모멘트로 부하를 받는 변속기 부분은 서서히 회전한다. 모든 고속 회전 변속기 부품들은 큰 모멘트 하중을 전혀 받지 않음으로 경량 구조로 되어 있다. 변속기에 있어서는 이로 인하여 전체적으로 아주 작은 관성 모멘트가 생긴다.
치합에 있어서 낮은 원주 속도로 인하여 조밀하고 고속인 구동 엔진의 적용이 가능하다.
제 1 단 유성의 대우장치는 더욱이 다수의 동일 부품에 의한 다양한 전달 모멘트에 간단히 적응하게 된다. 큰 모멘트를 위해서는 간단히 제 1단 유성의 추가 대우가 유성 캐리어에 추가 제 2 단 유성을 배열하게 된다.
발명에 따르는 변속기의 장점은 작은 내부의 접촉 하중으로 좁은 공간에서도 고단 변속을 가능토록 하는 것이다. 이에 따라서 고도의 효율을 가지게 된다. 시발 및 기타 마찰 모멘트는 작다. 이밖에도 소음관계 및 작은 변속기 유격의 유지로 인한 작은 접촉 하중은 이의 수명에 대하여 유리하게 작용한다.
청구항 1에 따르는 실시예에 있어 회전 기어 변속기로서 변속기 구축의 일반 수평 위치와 변속기의 일부 오일 충진으로 또한 유성기어캐리어의 회전에 의한 단유성이 정기적으로 오일속에 감기는 이점이 있다. 전체 기어들과 유성 베어링은 이와같은 방법으로 최적 윤활이 된다.
독립 제 2청구항에 따르는 대안의 실시예에서 변속기는 1단의 더 높은 총 변속비를 가진다. 이러한 실시예에서는 구동-및 종동축이 동일한 방향으로 회전한다. 청구항 제 3항에 따르는 발명에 의한 유리한 형태는 제 2 단 유성의 단 피티언 휠들에 대하여 또한 평형의 치합 하중이 발생함으로서 그의 지지가 경미하며 단순화 된다. 제 2 단 유성 배열의 정확한 각도 값은 조립 조건에 따라서 선택 가능하다.
원추형링 휠에 의하여 변속기 주축에 따라 제 1 단 유성에 대한 링 휠의 축방향 조절 가능성과 결부되어 제 1 단 유성의 단 피니언 휠과 링 휠간의 기어 유격의 조절을 대단히 양호하게 할 수 있다.
청구항 제 5항에 따르는 형태로 가지는 장점은 제 1 단 유성 베어링의 축방향 유격이 변속기 전체의 총 유격에 영향을 주지 않는다. 정확한 축방향 위치는 필요없다. 이로서 조절 비용이 절감되고 모두가 보다 근소한 변속기 유격을 얻게 된다. 링 휠의 동심도에 대한 작은 단차 적용에 대한 기타 유리한 점은 청구항 제 6항에 주어져 있다. 이러한 경우 경사 유성축이 전혀 불필요함으로 제작이 간단하다.
청구항 제 7항에 따르는 원통형 링 휠은 유리하게도 간단히 제작할 수 있으며 그의 축에 따른 위치를 기준하여 조정할 필요가 없다. 이와같이 링 휠의 크고 고가인 조정판을 생략할 수 있다.
청구항 제 8항에 언급한 여러 특징으로 기어 유격은 그의 경사 회전축에 따라 제 1 단 유성의 축방향 위치를 조정함으로서 설정된다. 유성 베어링과 유성 캐리어 사이에 축방향에 따라 위치한 이에 필요한 작은 조정판은 링 휠에 필요한 큰 조정판 보다는 일반적으로 경제적이다.
청구항 9에 따르는 단링 휠의 형태는 조립을 용이하게 할 수 있는 반면 청구항 10에 따르는 형태는 보다 작은 베어링 하중의 장점으로 축하중의 보상에 이루어 진다.
고비용으로 제작 가능한 원추형 휠 들은 청구항 11에 따르는 형상으로 작게 할 수 있다.
단 유성의 동력학적인 정확한 치합은 청구항 12에 언급한 특징에 의하여 이루어 진다. 변속기 주축에 대하여 평행한 단유성의 추에 대한 경우 공동 교점은 무한 원점에서 만난다.
헬리컬기어의 이점은 정밀하고 소음이 없으며 진동이 적은 것이다.
단유성의 헬리컬기어에 의하여 발생한 축 하중은 청구항 14에 주어져 있는 특징들에 의하여 이루어 진다.
청구항 15에 따르는 조건이 충족되면 거의 완벽한 보정이 이루어 진다. 특히 원통형 단 휠과 결부되어 축방향 위치의 자동 조절이 가능하다. 이 경우 당해 단유성의 축방향 지지는 완전히 배제할 수 있다.
청구항 16에 따르는 형태는 특히 청구항 17에 따르는 다른 형태와 더불어 형저히 높은 구조 공간-및 토크 밀도를 가능토록 한다. 청구항 18 및 19에 따르는 부동식 베어링에는 다양한 이점이 있다.
분명히 이로 인하여 그렇지 않으면 필요한 베어링(예 롤러베어리) 및 이에 따른 구조공간, 비용 및 조립비를 삭제할 수 있다. 이밖에도 부동식 지지휠에서 대우 치합조건으로 정밀 변속기의 경우에도 역시 상존하는 가공 조건의 피치 불량의 평형 문제가 발생한다. 따라서 이러한 형태는 변속기의 전달 능력과 진동 상태에 유리하게 작용한다. 일반적으로 축방향에 따라 거리를둔 베어링의 항상 존재하는 근소한 각 운동이 또한 치합에서 자동조심 및 이에 따라 단유성의 기어간에 하중 평형이 이루어 진다. 제 2 단 유성 단피니언 휠의 부동 베어링은 우선 발명에 따르는 각각 2개의 제 1 단유성으로된 발명에 따른 대우 배열에 의하여 가능하다.
청구항 20에 따르는 개별 메인 베어링은 조밀한 구조형과 조립이 간단하게 된다.
링휠과 유성 캐리어로 베어링 레이스를 통합함으로서 현저히 구조공간이 절감됨으로 협소한 구조공간 내부에 모든 기어를 내장 시킬 경우 높은 변속을 얻게 된다.
청구항 22에 따른 링휠의 2분할형에 의하여 링 휠의 축방향에 따른 조정 가능성은 유성 캐리어와 부품의 분할 가공에 대하여 가능하다. 특히 기어 또는 베어링 레이스의 다양한 경도 깊이에 대한 요구는 이러한 방법으로 유리하도록 고려할 수 있다.
청구항 23에 따르는 메인 베어링으로서의 크로스롤러 베어링은 동시 고정도로 특히 경사 모멘트에 대하여 고하중을 받을 수 있다는 점이 유리하다.
청구항 24에 언급한 제 특징에 의하여 연속 배열된 기어의 제조 비용을 절감시킬 수 있다. 복잡한 조립 조건들은 치수(number of tooth) 선택시에 고려할 필요가 없다. 이밖에도 조절할 부품수도 최소화 된다.
청구항 25에 따르는 유형은 부품수가 적다는 장점에 반하여 청구항 26에 따르는 유형은 개별 부품의 호환성을 허용하며 위치 지정의 추가 보정을 가능토록 한다.
단유성의 단 휠의상대 회전위치를 조정할 필요가 없으며 당해 단유성은 일체형으로 제작 가능하다. 제작 기술적인 이유로 인하여 단유성도 이 경우에는 복수개 부품으로 구성하는 것이 유리할 수도 있다.
청구항 27에 따르는 다른 유형은 관통구멍 및 고정나사의 일정한 배열로 되어 있다.
청구항 28에 따르는 단유성의 2 분할형은 단유성 양단휠이 일정한 위치 배열을 할때 유리하다. 형고정 결합은 유리하게 스프라인축 결합으로서 제작 가능하며 또한 기어축 결합으로도 가능하다. 단 휠의 유격이 있으면서 축방향에 따라 이동 불가한 결합은 치합된 축 연장의 근소한 오우버 사이즈와 열삽입 또는 접착제 사용으로 제작된다.
청구항 29에 따르는 특징에 의하여 특히 스텝휠 사이의 고정 상대 회전위치 지정을 한 단유성인 경우 조립이 간단해 진다. 제 1 단유성 조립시에는 예컨대 단피니언휠의 어떤 기어가 링휠과 치합되는가에 대하여 유의할 필요가 없다.
청구항 30에 따르는 중공 중간축에 의하여 중간통로가 가능하며 이를 통하여 예컨대 케이블선의 통과가 가능하다.
링 휠의 균일한 하중은 제 1 단유성의 2쌍 이상이 링휠과 물릴때 이루어 진다.
제 1 단 유성휠과 제 2 단 유성휠 대우의 각각을 추가함으로서 고부하 요구 조건을 약간의 변경만으로 충족시킬 수 있다.
청구항 32에 따르는 제 1 단 유성 대우의 배열에 의하여 다양한 이득을 얻게 된다. 큰 태양휠과 결합하면 중앙통로가 훨씬 커지게 된다. 부하요구에 따라 추가 제 1단 유성 대우가 수반되는 제 2 단 유성과 더불어 인터널 기어의 내주에 용이하게 분포 가능하다.
청구항 33에 따르는 실시예는 구동을 편심으로 배치시킬 수가 있으므로 중앙통로를 비워둘 수 있다. 스퍼휠 단은 더욱이 1차 변속을 가능케 함으로 큰 태양휠에 의하여 제약을 받는 유성변속기인 경우에도 고도의 총체적 변속기 이루어 질 수 있다.
지지요소나 또는 종동과 회전고정으로 결합 가능한 부시를 가진 청구항 34에 따르는 유형의 이점을 들면 중앙통로에서 태양휠의 고속회전이 일어나지 않는 다는 것이다. 이와같은 방법으로 예컨대 관통케이블선의 훼손이 방지된다.
치합유격을 작게 조정하면 할수록 변속기의 전달효율도 개선되긴 하지만 결함의 위험성에 있다. 열변형과 마모로 인하여 치합유격을 임의로 작게 조정할 수도 없다. 청구항 35에 따르는 유형의 이점은 정상적인 작동 모멘트의 경우에 있어서의 치합은 변속기의 전체 수명에 대하여서는 항상 영(0)이며 결함 예컨대 스퍼휠의 기어에 있어서 핏치 불양에 의하여 야기되는 현저히 큰 치합하중이 발생할때 단유성이 축방향의 편위 운동을 함으로서 결함이 저지된다.
스프링 하중은 부분부하 영역 내에서 토크에 비례하여 증가하는 축방향에 따른 치합 하중이 균형을 갑을 수 있도록 적당히 선택한다.
청구항 36에 따르는 또다른 유형은 현저한 공간 점형이다. 조정장치는 최대 스프링 거리를 설정할 수 있게 되어 있다.
제 도면에서 서로 대응 위치들은 동일한 참조번호로 표시 하였다.
도 1에 따르는 수평 및 수직 중심선에 대하여 대칭 원리도는 중앙의 태양휠(2)을 도시하고 있으며 축방향면 상에서 제 2 단 유성의 다수의 단 링휠(4)과 맞물려 있다. 다른 면상에서 제 2 단 유성의 단 피니언 휠(6)은 동시에 제 1 단유성의 한쌍의 이웃한 단링 휠(8)과 맞물려 있다. 제 3 면 상에서 제 1 단 유성의 모든 단 피니언 휠(10)은 스퍼휠(12)과 물려 있다. 태양휠과 스퍼휠이 같은 모듈을 가져야하는 재래식 유성 변속기와는 반대로 발명에 따르는 변속기에 있어서 각각의 개별 변속단에 대한 모듈은 최적으로 선택할 수 있다. 특히 태양휠(2)과 제 2 단 유성의 단링휠(4) 사이의 제 1 단인 경우에 있어서 반경의 크기가 큰 차이가 날 수 있으며 예컨대 기어의 언더컷 및/또는 첨단과 같은 치형에 관한 문제점을 피하기 위하여 명시한 바와 같이 피치를 정밀하게 한다든지 또는 치수를 늘리는 것이 유리하다. 또다른 단에서 회전수가 작을 경우에는 치합 하중이 크게 됨으로 여기에선 피치가 굵은것이 유리하다.
이러한 배열로 높은 변속을 할 수 있다. 유리한 점으로서 모멘트가 유동분포 된다는 것이다. 이로인하여 하중 분포가 균일하게되고 혹시 발생할 수 있는 피치불량이 보정 된다.
도 1에서 또한 볼 수 있는 것은 제 2단 유성휠의 단피니어휠(6)의 휠중심으로부터 제 1단 유성에 양 인접한 단링휠(2)의 휠중심에 이르는 연결선(14)와 (16)은 180°와 195°사이의 각도 18을 포함한다. 태양휠(2) 또는 제 2 단 유성의 단피니언휠(6)의 전폭적인 대칭 배열은 단링휠(4) 또는 (8) 사이에서 치합된 당해 기어휠들의 공간 절감형 지지가 가능하다.
모든 단휠들은 변속기 종동이 유성 캐리어일때 변속기구축 주위로 유성 캐리어(도 1에 도시되어 있지 않음)의 각 속도가 서행으로 회전하게된다. 관성 모멘트는 모두 아주 근소하다.
도 2는 발명에 따르는 변속기의 단면도를 도시하고 있따. 단면 상태는 도1에서 화살표로 표시되어 있다. 도 2에 도시되어 있는 유성 변속기는 태양휠(2)의 기어는 구동중간축(20)상에 가공되어 있다.
구동중앙축(20)은 이에 제 2단 유성의 단링휠(4) 사이의 태양휠(2)의 부동지지와 축에 따라 거리를 둔 베어링(22)에 의하여 유성 캐리어(24) 내에 지지되어 있다. 여기에서 원추형으로 구성된 태양휠(2)은 제 2 단 유성의 단링휠(4)과 물려 있다. 조정판(26)에 의하여 구동 중앙축(20)의 축방향 위치는 유성 캐리어924) 및 이에 따라서 태양휠(2)과 제 2 단 유성의 단링휠 사이에서 기어 유격이 조정된다.
단링휠(4)과 단파니언휠(6)을 가진 제 2 단 유성은 재차 제 1단 유성의 단링휠(8) 사이의 단피니얼휠(6)의 부동지지와 각기 추가 축방향과 이웃한 축방향 거리를 둔 베어링(28)이 유성캐리어(24) 내에서 지지되어 있다.
도 2에서 식별 가능한 것은 제 2 단 유성이 공간 절감형에 의하여 일반적으로 동일한 축방향에 따른 구조공간을 취하고 있어서 이미 제 1단 유성에 의하여 청구할 사항이다. 이것은 특히 단유성의 단링휠(4,8)이 축방향에 따라서 모두가 스퍼휠(12a)의 한측에서가 아닌 스퍼휠의 양측에 배열이 가능하다.
제 2 단 유성의 단링휠(4)은 원통형과 거의 유사한 구조로 되어 있다. 이로인하여 반경방향에 따라 경사진 유성 축에 따른 제 단휠의 축방향 이동은 태양휠(2)과 제단 유성의 단링휠(4) 간의 치합 유격에 하등의 영향을 주지 않는 장점을 얻을 수 있다. 제 2 단유성의 단 피니언휠(6)은 제 1 단유성의 이웃한 단링휠(8)의 대우와 동시 치합이 이루어 진다.
각도 α를 정해진 단유성의 반경방향에 따른 경사도는 제 1 및 제 2 단 유성의 유성축 연장선이 변속기 주축의 연장선상의 공유점에서 교차하도록 선택된다.
도 2에 도시되어 있는 실시예에서 제 1 단 유성의 양단휠(8,10)은 원통형으로 구성되어 있다. 스퍼휠(12a)은 제 1 단 유성휠의 유성휠 축의 반경방향 경사도에 따라서 내측의 원추형으로 구성되어 있다. 유성축에 따른 제 1 단 유성 축방향 이동은 이에 따라서 제 1단 유성의 단 피니언휠(10)과 스퍼휠(12a) 간의 치합 유격에 하등의 영향을 주지 않는다.
제 1단 유성(8,10)의 단링 및 피니언 휠 취합에 따른 경사각은 헤리컬 치합의 보정으로 이스한 축 하중이 발생하도록 상호 동조되어 있다. 제 1 단 유성의 축방향에 따른 위치는 이러한 예에서는 즉 자동 조정이며 단 피니언 휠(10)과 스퍼휠(12a) 간의 치합 유격에 영향을 주지 않는다. 또다른 이점으로서는 제 1 단 유성에 대한 하등의 축방향 베어링을 요하지 않으며 지지는 공간 절감형 니들베어링(30,32)에 의하여 이루어 질 수 있다는 것이다.
제 1단 유성의 단피니언휠(10)과 링휠(12) 간의 치합유격은 유성 캐리어(24)에 대한 링휠(12a)의 내치합 부분의 축방향 이동으로 조정이 가능하다. 이러한 목적으로 링휠(12)은 도 2에 도시되어 있는 실시예에서 링휠(12a)의 내치합부와 메인 베어링(34)을 수용하는 부분(12b)으로 구성되어 있다.
(12b) 부분은 도시되어 있는 실시예에 따라서 동시에 통합 크로스 롤러 베어링의 외부링이다. 부품(12a,12b) 사이의 간격 및 이에 따른 제 1 단 유성의 단 피니언 휠(10)과 링휠(12a) 간의 치합 유격은 조정판(36)에 의하여 조정 가능하다.
도 2에는 부품(12a),(12b)를 결합하기 위하여 도시되어 있지 않은 관통공이 제시되어 있다. 크로스롤러베어링형의 메인베어링(34)의 베어링 레이스는 공간절감형으로 관련부품(12b),(24)에 삽입되어 있다.
도 2에 따르는 실시예에서 감안한 점은 링휠(12)이 지지요소로서 유성 캐리어(24)는 변속기 종동으로 유용하다는 것이다. 주위에 분포된 나사구멍(38)은 구동 부품의 고정을 위하여 사용된다. 씰링(40)은 변속기 내로의 오염물 침투와 윤활재 누출을 방지힌다. 변속기 하우징은 도 2에 도시되어 있지 않다.
제 2단 유성의 단링휠(4)은 최소한 프렌지 결합을 위한 원주를 따라 분할된 나사(42)를 가지고 있다. 이러한 프렌지 결합에 의하여 제 3 유성의 단피니언휠(6)에 대한 단링휠(4)의 상대 회전위치 조정에 가능하다. 이를 위하여 당해 나사관통구멍(43)은 절선 방향으로 경이 과대가 된다. 이러한 프렌지 결합에 의하여 부동 지지 태양휠의 정확한 위치는 단링휠(4)의 치합에서 조정 가능하다. 당해 방법으로 또한 제 1 단 유성의 최소한 단링, 피니언 휠의 회전위치는 서로 조정 가능하다.
제 1단 유성의 이러한 단링휠 사이에는 제 2 단 유성의 단 피니언휠(6)이 부동으로 지지되어 있다.
도 3은 도 2에서 단면으로 도시되어 있는 변속기의 종동축 전면도를 제시하고 있다. 태양휠(2)외에 제 2 단 유성의 2개 단링휠(4) 프렌지 결합나사(42) 및 베어링 외환(링기어)(12b)이 도시되어 있다.
도 4는 도 2와 같이 발명에 따르는 변속기의 다른 실시예를 도시하고 있다. 모든 유성축들은 여기에서 변속기 주축에 대하여 병령이다. 태양휠(2) 및 제 2 단 유성의 단 링휠(4)은 원통형으로 되어 있다. 제 2 단 유성의 단피니언휠(6) 및 제 1 단 유성휠의 단휠(8,10)은 링휠(12)와 똑같이 원추형으로 되어 있다.
제 1단 유성의 단링 및 피니언휠(8,10)은 같은 원추 방향을 가지며 이는 조립이 간단한 이점을 가지고 있다.
태양휠(2)과 단링휠(4)간 고속단에서의 치압유격은 여기에서 조정이 불가하나 구조상 좁게 설계되어 있다. 이로인하여 태양휠(2)과 제 2 단 유성의 단링휠(4)의 축방향 위치는 조절할 필요가 없다. 원추형 단휠(6,8) 간의 치합 유격은 조정판(54)에 의하여 제 2 단유성(4,6)의 축방향에 따른 위치를 조정함으로서 조정이 가능하다.
도 5에 도시되어 있는 실시예는 제 2 단유성(8,10)과 도 6에서 확대도시되어 있는 유성 캐리어(24) 간의 스프링 배열에 의하여 다르다.
코일 스프링(56)은 스냅링(72)에 의하여 단 유성에 고정되어 있는 판(70)과 슬리브(68)단부의 칼라에 의하여 제 2 단 유성의 구멍(62)에 들어 있다. 칼라(68)는 스프링 하중을 슬리브와 고정 결합되어 있는 스터드볼트(60)에 전달한다. 커버(74)는 스터드볼트에 조여진 너트(66)와 베어링(32)의 로러보디 전면측 사이에 죄어 있다. 베어링(32)의 외륜은 스냅링(78)에 의하여 유성캐리어(24) 내에 축방향으로 고정되어 있다. 스프링 장치는(도 6에 도시되어 있지 않은) 링휠(12)의 원추에서 유격없이 단유성을 지지하는 유성캐리어와 단유성 간에 일정한 설정 하중을 전달한다. 원판(70)과 슬리브(68) 사이에는 축방향 유격인 S를 두고 있다. 단유성의 유효 축방향 위치는 작동중 불가피한 근소한 피치 불량으로 인하여 발생하는 약간의 진동폭을 받게 된다. 축방향 유격 S는 너트(66)에 의하여 조정이 가능함으로 이러한 진동폭을 즉시 커버한다. 조립스프링(56)의 하중은 치합의 축방향 하중이 부분 부하영역에서만 커버되도록 조정이 되어 있다. 부하가 커지면 단휠은 원판(70)과 부시(68)에 의하여 형성된 스토퍼에 이르기까지 축방향에 따라 이동한다.
단유성과 링휠간의 치합유격이 제거된다. 온도 팽창이나 마모에 의한 영향은 스프링 배열에 의하여 보정된다. 그럼에도 불구하고 단유성은 이때 축방향에 따른 전위 운동을 할 수 있으므로 피치불량의 경우에도 로킹현상이 일어나지 않는다. 이러한 전위 운동의 원인인 축방향 힘은 유리한 방법으로 헬리칼 각도를 선택하여 평형이 이루어지는 양단 기어휠의 헬리칼 치합에 의한 힘과 원추도로 인한 치합의 반경방향에 따른 하중을 받을때 나타나는 축힘 대부분의 합으로 발생한다.
도 7과 도 8은 제 1단 유성과 링휠(12)의 또다른 유리한 배열을 약도로 도시하고 있다. 중심선(44)은 이들 도면에서는 변속기 축에 해당된다. 도 7은 원추형 링휠(12) 변속기축에 평행한 제 1 단 유성(10,8) 및 제 1단 유성의 원추형 소요특성이나 또는 소요변속에 따라서 물론 다른 유형 특히 유성도 고려할만하다 (예 통과유성, 동일한 치수를 가지는 유성〉
그러나, 물론 아주 간단히 제작 가능한 유형도 있을 수 있으며 모든 유성축들은 변속기 주축에 병렬이며 모든 휠들은 원통형으로 되어 있다. 원통형의 태양휠(2)에 의하여 치합유격에 좌우되지 않는 장점 즉 제 2단 유성의 태양휠/단 피니언 휠은 당해 휠들의 상대축 방향이동에 반하여 이루어 진다.
고효율의 유성 변속기는 시발 및 기타 마찰 모멘트가 작다. 또한 굴림 접촉이 근소하여 소음에 유리하고 변속기 유격이 일정하여 수명에 대하여 유리하다.

Claims (36)

  1. 구동중심축(20)과 연결된 태양휠(2), 인터널휠(12), 일군의 제 1단유성(8, 10), 일군의 제 2단유성(4,6)을 가진 유성변속기에 있어서,
    모든 단유성은 공유유성캐리어(24)내에 수용되어 있으며 제 2단유성(4,6)의 개수는 제 1단유성(8,10)의 1/2 개수이며, 제 2단유성의 단링휠(4)은 태양휠(2)과 맞물려 있으며 제 2단유성의 피니언 휠(6)은 동시에 제 1단유성의 이웃한 단링휠(8)의 한쌍과 맞물리며 제 1단유성의 모든 단 피니언휠(10)은 인터널휠(12)과 맞물리고 변속기공동의 유성캐리어(24)는 변속기 종동이며 인터널휠(12)을 지지요소로 하는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  2. 구동중심축(20)과 연결되어 있는 태양휠(2), 인터널휠(12), 일군의 제 1단유성(8,10), 일군의 제 3단유성(4,6)을 가진 유성변속기에 있어서 모든 단유성은 공유 유성캐리어(24)내에 수용되어 있으며 제 2단유성(4,6)의 개수는 제 1단유성(8,10)의 1/2개수에 해당되며 제 2단유성은 태양휠(2)과 맞물려 있으며 제2단유성의 단 피니어휠(6)은 동시에 제 1단유성의 이웃한 단링휠(8)한쌍과 맞물려 있으며 제 1단유성의 모든 단 피니어(10)은 인터널휠(12)과 맞물리고 유성캐리어(24)는 지지요소이며 인터널휠(12)이 변속기종동이라는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    제 2단유성의 단 피니어휠(6)의 중심으로부터 제 1단유성의 양 이웃한 단링휠(8)의 중심에 이르는 연결선은 180°와 195°사이의 각도를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  4. 제 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서,
    인터널휠(12)은 내측으로 원추형을 하고 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  5. 제 4항에 있어서,
    최소한 제 1단유성의 단 피니어휠(10)은 원통형이며 제 1단유성(8, 10)의 회전축은 변속기주축에 대하여 반경방향에 따라 일정한 각도로 경사진것을 특징으로 하는 유성변속기.
  6. 제 4항에 있어서,
    제 1단유성의 단 피니언휠(10)은 원추형이며 제 1단유성의 회전축은 변속기주축에 병렬인것을 특징으로 하는 유성변속기.
  7. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
    인터널휠(12)은 내측으로 원추형인 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  8. 제 7항에 있어서,
    제 1단유성의 단 피니어휠(10)은 원추형이며 제 1단유성(8, 10)의 회전축은 변속기주축에 대하여 반경방향에 따라 일정한 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  9. 제 6항 또는 제 8항에 있어서,
    제 1단유성의 단링휠(8)은 원추형이며 제 1단유성의 단 피니언휠(10)과 같이 동일한 원추방향을 가지는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  10. 제 6항 또는 제 8항에 있어서,
    제 1단유성의 단링휠(8)은 원추형이며 제 1단유성의 단 피니언휠(10)과 같이 상반되는 원추방향을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  11. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서,
    단링휠(4, 8)은 최소한 1개군의 단 유성과 유사하게 원통형으로 구성되어 있으며 이러한 단휠과 맞물려 있는 휠(2, 6)은 원추형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  12. 제 1항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서,
    모든 유성축과 변속기주축은 하나의 공유점에서 교차되는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  13. 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서,
    최소한 일군의 상호 치합된 휠들은 경사지게 물려 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  14. 제 13항에 있어서,
    양 단휠은 최소한 일군의 단유성이 헤리칼로 치합되어 있으며 양 단휠의 기어의 헤리 칼 각도는 동일한 방향을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  15. 제 14항에 있어서,
    헤리칼각도비는 단유성의 단휠의 피치원의 직경비와 대강 동일한 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  16. 제 1항 내지 제 15항중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 단유성(4, 6)은 일반적으로 이미 제 1 단유성(8, 10)에 의하여 청구된 같은 축방향 구조공간을 취하고 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  17. 제 16항에 있어서,
    제 1단유성의 단링휠(8)은 인터널휠(12a)의 한측에 위치하며 제 2단유성의 단링휠(4)은 축방향에 따라서 인터날휠(12)의 딴쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  18. 제 1항 내지 제 17항중 어느 한 항에 있어서,
    제 2단유성(4, 6)은 제 1단유성의 각 2개 단링휠(8)사이에서 단 피니언휠(6)의 부동지지 및 각각의 또 다른 축방향으로 거리를 두고있는 베어링(28)에 의하여 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  19. 제 1항 내지 제 18항중 어느 한 항에 있어서,
    구동중심축(20)은 제 2단유성의 단링휠(4)사이에서 태양휠(2)의 부동지지 및 또다른 축방향으로 거리를 둔 베어링(22)에 의하여 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  20. 제 1항 내지 제 19항중 어느 한 항에 있어서,
    지지요소와 변속기종동간에는 작동하중을 받는 메인베어링(34)이 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  21. 제 20항에 있어서,
    메인베어링(34)의 롤보디-트랙은 직접 당해 부품(12b, 24)에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  22. 제 21항에 있어서,
    인터널휠(12)은 제 1 인터널기어 부분(12a)과 삽입된 롤보디-트랙을 가진 제 2부분(12b)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  23. 제 20항 내지 제 22항중 어느 한 항에 있어서,
    메인베어링(34)은 크로스롤러 베어링으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  24. 제 1항 내지 제 23항중 어느 한 항에 있어서,
    링 및 피니언휠의 상대 회전위치는 그의 단링휠이 이러한 단휠간에 배열되어 있는 휠과 동시에 물려있는 단유성의 각기 최소한 한개는 적어도 1회 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  25. 제 24항에 있어서,
    조립과정중에 단유성의 단 링과 피니언 휠의 상대위치는 단휠의 접착 및/또는 열수축에 의하여 타 단휠과 고정결합된 축상에서 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  26. 제 25항에 있어서,
    단유성의 단링과 피니언휠의 상대 회전위치는 이완 프렌지 결합으로 조정할 수 있으며 이때 고정요소(42)는 풀립상태에서 배열된 관통구멍(43)내의 접선방향유격을 가지는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  27. 제 26항에 있어서,
    조정가능한 단휠(8)의 치수는 관통구멍(43)의 개수로는 소수점이 없는 수치로 제할 수 없는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  28. 제 1항 내지 제 23항중 어느 한 항에 있어서,
    2개 분활형 단유성(4, 6, 8, 10)의 제 1 부분은 단링휠(4, 8)의 인터널기어 보스와 형상 고정결합을 위한 치형 축 연장부(82)를 가지며 축연장의 치는 단 피니언휠(6, 10)의 이동치와 동일한 치수를 가지며 앙치의 백래시는 전환영역에서 대략 같은 위치인 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  29. 제 1항 내지 제 28항중 어느 한 항에 있어서,
    최소한 1군의 단유성(8, 10, 4, 6)에서 단링휠의 치수는 단 피니언휠(10, 6)의 치수에 의하여 정수로 분할 가능한 것을 특징으로 하는 유성치차.
  30. 제 1항 내지 제 29항중 어느 한 항에 있어서,
    구동중심축(20)은 중공체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  31. 제 1항 내지 제 30항중 어느 한 항에 있어서,
    제 1단유성(8, 10)의 2쌍 이상이 동시에 인터널휠(12)과 물리는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  32. 제 1항 내지 제 31항중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 한쌍을 형성하고 있는 제 1단유성으이 휠중심과 태양휠(변속기주축)의 휠중심의 연결선은 90°보다 작은 각도를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  33. 제 1항 내지 제 32항중 어느 한 항에 있어서,
    태양휠(2)과 연결되어 있는 중심축(20)은 편심으로 배열되어 있는 스퍼휠 단(46, 48)에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  34. 제 30항 내지 제 33항중 어느 한 항에 있어서,
    중공 중심축(20)에는 부시(50)가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  35. 제 6항 또는 제 9항 내지 34항중 어느 한 항에 있어서,
    제 1단유성(8, 10)은 그의 유성축에 따라서 축 방향으로 이동할 수 있도록 유성캐리어(24)내에 지지되어 있으며 제 1단유성과 유성캐리어간에 치의 유격을 조정하는 축 하중의 전달을 위하여 각기 스프링 요소(56)가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
  36. 제 35항에 있어서,
    스프링요소는 초기응력을 가할 수 있는 코일스프링(56)으로서 단유성에 고정된 지지요소(70)와 축방향에 따라 유성캐리어(24)에 결합된 추가 지지요소(68)사이의 단유성(8, 10)내 구멍(62)안에 들어있으며 최대 스프링행정을 조정하기 위한 조정장치가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 유성변속기.
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