KR200261055Y1 - 감속기용 기어구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 감속구동기어의 기어잇수를 1~4개 설정범위 이내로 형성하고, 감속종동기어의 기어 치차는 축공으로부터 외주면측으로 일정방향으로 만곡되며 형성되도록 하되, 상기 감속구동기어의 치차는 상기 감속종동기어의 중심선으로부터 편심된 위치에서 치차결합되도록 하여, 감속기어의 감속구동기어 치차 잇수를 최소화 하고, 이와 대응되는 감속종동기어인 베벨기어를 구성하되 모우멘트 및 휨응력등을 견디기 위해 치차의 형상을 감속종동기어의 중심부로부터 그 외주면으로 일정방향 만곡 형성하여 상기 감속구동기어와 치차 결합하여서 되는 감속기어구조를 제공하여, 감속비의 최대 효율의 구현이 가능할 수 있으며, 전체적 감속장치의 크기를 현저하게 축소, 변경할 수 있어 감속장치의 설치 소요면적을 최소화함은 물론, 감속종동기어를 그대로 둔 상태에서 감속구동기어의 선택, 채용이 가능하도록 하여 동일 감속장치에 의해서 감속구동기어의 간단한 교체 작업에 의해 전체적 감속장치의 크기 변화 없이 원하는 감속회전비를 갖는 감속장치를 제공할 수 있는 효과를 갖는 감속기용 기어구조에 관한 것이다.

Description

감속기용 기어구조{The abatement gear structure}

본 고안은 감속기에 내설되는 하이포이드 베벨기어를 이용하는 감속장치에 관한 것으로, 특히 중심부로부터 외주면상으로 일정각도 만곡되는 형상의 감속종동기어 구조의 치차를 갖도록 하고, 상기 만곡형상의 기어 치차와 치합되는 감속구동기어의 치차를 1~4개내 범위로 자유롭게 설정 형성하여 감속장치를 구성함으로써, 전체적 감속장치의 부피를 현저하게 감소시키고, 고비율의 감속비를 얻는 구조를 제공하는 감속기의 기어구조에 관한 것이다.

일반적으로 감속기는 한축으로부터 다른 축으로 회전운동력을 감속 전달하기 위해 맞물려 있는 두개 이상의 기어로 구성되는 것이 통상적이다.

이와같이 고속회전을 저속회전으로 전환시켜주기 위한 감속기의 다양한 구조가 제안되고 있으며, 잘 알려진 바와 같이 스퍼어기어, 베벨기어 등에 의해 복수단계의 기어열을 이용하거나 또는 유성기어등을 이용하여 감속시키는 장치가 일반적이고, 탄성변형 가능한 파형 기어를 사용한 변속장치, 피벗 이동 가능한 베벨 기어를 피벗 이동시키는 유니버셜 조인트 또는 볼을 사용한 변속장치 등 잇수의 차를 이용하여 감속시키는 장치등이 있다.

그러나, 이와같은 통상의 감속기어를 감속장치에 내설할 때에 상기 베벨기어, 평기어 등이 각각 당접되는 기어의 크기가 상당하여 원하는 감속비를 갖는 감속장치를 설계, 제작할 경우에는 그 크기가 상당하게 구현될 수 밖에 없으므로, 협소한 작업 장소등에서 사용하기에 상당히 불편한 문제점이 있었다.

또한 일반적으로 기어가공장치를 이용하여 베벨기어등의 기어치차 가공시 기어의 강도, 내구성 및 감속종동기어와의 회전시 발생되는 토오크 및 회전모우멘트등에 의한 회전응력집중 발생을 방지하기 위하여 인벌류우트 곡선에 의해 창성한 후 기어 잇수가 통상 5개 잇수 이상을 갖는 상태로 설계·가공하여야 하므로, 그에 따라 모든 기계제작 기계의 기어 설계에 의한 가공시 5개 잇수 이상으로 가공된 감속구동기어에 부합되는 감속종동기어를 제작하는 것이 통상적이다.

따라서, 이와같이 종래의 가장 최소한의 기어잇수를 갖는 베벨기어 또는 평기어, 유성기어 등을 이용하여 감속시키기 위한 감속기어의 종동기어를 제작할 경우에도 이에 부합되는 종동기어를 제조할 수 밖에 없어 각 종동기어의 직경이 크게 될 수 밖에 없으므로, 최소한의 설치 소요면적을 확보하기가 어려움에 따라 감속장치의 그 설치 면적이 과다하게 요구되므로 부대 설치비용이 증가되는 등의 문제점이 있었다.

예컨데 구동기어의 치차 잇수를 6이라 가정하고 종동기어의 치차 잇수를 30이라 가정할 때 5:1의 감속비율을 갖게 되는데, 이와 같은 감속비율을 10:1로 설정 하고자 할 때에는 종동기어의 치차 잇수를 60으로 가공하여야 하므로 종동기어의 크기가 2배로 확장되어 감속장치가 커지게 되는 문제점이 있었다.

즉, 평기어, 베벨기어 및 웜 기어등과 같이 복수단계의 기어열을 사용하거나 또는 유성기어등을 사용하여 감속시키기 위한 감속장치의 경우, 상기 평기어, 베벨기어 및 유성기어가 사용되면 기어들의 매 단계당 감속비로 1/2, 1/3 정도의 적정비율로 형성되고, 고감속을 하고자 할 경우에는 복수단계의 기어열이 필요하게 되므로 감속장치 자체가 대형화 될 수 밖에 없는 문제점이 있고, 또한 중량이 상당하여 진동 및 소음발생이 심한 문제점이 있으며, 웜기어의 경우에는 단일단계에 의해 고감속이 가능하나 일반적으로 변속장치의 효율성이 약 40%에 미치지 못하고 진동발생이 상당히 심하여 장치의 안전성을 크게 해치는 문제점이 발생되고 있다.

한편 대한민국 특허청에 기출원되어 공개된 특허공개번호 제2001-25218호가 개시되어 있으나, 상기 특허의 경우에는 본 고안의 감속구동기어라 할 수 있는 제2기어부를 가공하고, 이와 대응되는 제1기어부를 두는데 상기 특허에서 감속비율을 조정하기 위해서는 제1기어부의 직경을 달리한 상태로 감속장치를 구성하게 되므로, 감속비율에 따라 각각의 감속장치를 별도 제작하여야 하는 문제점이 있다.

따라서 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 감속기어의 전체적 소요면적을 최소화 함으로써, 감속장치의 크기를 최소화 하는데 그 목적이 있으며, 최대 감속효율을 실현함과 동시에 감속장치로부터 발생되는 소음과 진동을 현저하게 감소시킬 수 있는 감속장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한 본 고안은 감속비율을 달리하고자 할 경우에는 감속종동기어만을 교환 대체하여 동일한 감속장치를 이용하여 원하는 감속효율을 발휘할 수 있도록 하는데 또다른 목적이 있다.

도 1은 감속기에 내설되는 본 고안의 감속기용 감속기어를 도시한 분리 사시도이고,

도 2는 본 고안이 적용된 상태의 감속기어의 정면도이고,

도 3은 본 고안에 의해 채택된 감속장치의 정단면도이고,

도 4는 본 고안에 의해 채택된 감속장치의 평단면도이다.

- 도면 중 주요부호에 대한 간단한 설명 -

100; 감속종동기어 101; 치차 102; 축공

120; 감속구동기어 121; 치차 122; 감속구동기어축

200; 감속장치 201; 축 202; 성크키이

210; 하우징 211; 커버플레이트 220; 감속구동기어하우징

230, 240; 베어링 B; 볼트

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은,

하이포이드 베벨기어를 이용하는 감속구동기어와 감속종동기어로 구성되는 감속기어구조에 있어서,

상기 감속기어 중 감속구동기어(120)의 치차(121)를 1~4개 설정범위로 형성하고, 이와 대응되며 치합되는 감속종동기어(100)로 구성하는 것을 구성상 특징으로 한다.

상기한 구성에 의한 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 감속기에 내설되는 본 고안의 감속기용 감속기어를 도시한 분리 사시도이고, 도 2는 본 고안이 적용된 상태의 감속기어의 정면도이고, 도 3은 본 고안에 의해 채택된 감속장치의 정단면도이고, 도 4는 본 고안에 의해 채택된 감속장치의 평단면도이다.

본 고안은, 감속기어의 구성을 이루는 하이포이드감속기어 종류중 하나인 하이포이드 베벨감속기어의 감속구동, 종동기어의 형상을 간략화 하며, 상기 감속구동기어의 치차 잇수를 1~4개 이하로 최소화하여 하이포이드의 옵셋량(중심 이전량)을 극대화하고, 이와 대응되는 감속종동기어를 구현하되, 그 치차가 일정방향으로 완곡되며 경사지는 치차를 형성하고, 상기 감속구동기어의 치차와 결합가능하도록하여 구동력의 저하 현상없는 상태에서 감속율이 현저하게 상승될 수 있도록 함과 동시에 내구성, 강성, 휨모우멘트 및 토오크등이 평활면의 치차 및 이와 결합되는 베벨형상의 감속구동기어와 맞물리며 큰힘의 전달이 가능하도록 하기 위한 감속기어의 구조를 제공한다.

또한 본 고안은 감속종동기어를 그대로 둔채 감속구동기어의 교체, 교환에 의해 동일한 감속장치를 이용하여 감속비율을 달리할 수 있는 감속장치의 구현이 가능하도록 하는 감속기어의 구조를 제공한다.

따라서 첨부한 도면에서 보는바와 같이 본 고안은 감속장치(200)에 내설되는 감속구동기어(120)와 감속종동기어(100)로 대별되어 구성된다.

상기 감속구동기어(120)는 일측방으로 재질이 강한 합금강, 고탄소강 등의 특수강에 의해 일체로 이루어지는 것으로 일측방 하단부로 길게 연장되어 필요로 하는 감속비를 얻을 수 있로록 하기 위한 치차(101)를 구성하게 되는데, 상기 치차 (101)는 도면에서 보는바와 같이 기어잇수 즉 치차(101)의 개수가 1~4개 이내의 설정범위로 구성되도록 한다.

이때 그 치차(101)의 형상은 베벨기어의 형상과 유사한 테이퍼지는 형상을 갖도록 한다.

한편, 상기 감속구동기어(120)와 치차결합되는 감속종동기어(100)는 도면에서 보듯이 적정 직경을 갖는 몸체의 일면측 즉 평활한 상태로 상기 감속구동기어(120)의 치차(101)와 결합되는 치차(101)를 형성한다.

이와같은 감속종동기어(100)의 치차(101)는 그 축공(102)으로부터 외주면상으로 일정각도 만곡 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

따라서 이와같이 만곡 형성되는 감속종동기어(100)의 치차(101)와 상기한 베벨형상을 갖는 감속구동기어(120)의 치차(121)가 결합되어 동력전달기계의 구동축으로부터 전달되는 감속구동기어축(122) 회전에 이와 치차결합되어 있는 감속종동기어(100)측으로 전달하여 원하는 감속상태의 동력전달 회전비를 얻을 수 있다.

이때 상기 도2에서 보듯이 감속구동기어(120)와 감속종동기어(100)의 치차결합은 상기의 감속종동기어(100)의 중심으로부터 편심 위치상에서 결합되어진다.

한편 감속구동기어(120)의 치차잇수가 많아질수록 테이퍼각도가 상승되므로 이와 대응되는 감속종동기어(100)는 융기되는 형상을 갖도록 한다.

상기한 구성에 의한 본 고안의 채택 사용을 도시한 도면이 도3,4인바, 도면에서 보듯이 감속장치(200)를 이루는 하우징(210)이 형성되고, 일측방으로부터 동력전달기계(미도시)와 연결되는 감속구동기어축(122)이 외부측으로 돌출되며 별도의 감속구동기어하우징(220) 및 커버플레이트(211) 등이 다수개 볼트(B)에 의해 상기 하우징(210)과 결합된다.

한편 감속종동기어(100)는 도면에서 보듯이 감속장치(200) 하우징(210)의 중앙 내부에 위치되고, 그 양방 또는 일방측으로 감속된 회전력을 타 동력전달기계로 전달하기 위한 축(201)이 성크키이(202) 등에 의해 연결 고정 결합된다.

이때 상기 감속구동기어(120)의 치차(121)는 감속종동기어(100)의 중심선상으로부터 편심된 위치상에서 치차 결합된다.

이와같이 결합된 상태에서 동력전달기계의 구동에 의해 감속장치(200)가 구동되면 감속구동기어(120)로부터 그 회전 모우멘트를 전달받아 감속종동기어(100)측으로 그 회전력을 전달하여 적정한 감속비율로 전환시킨 후 요구하는 각종 기계장치로 소망 회전비에 의한 회전력을 전달, 구동하게 되는 것이다.

이때, 상기의 도면에서는 감속구동기어(120) 치차(121)의 잇수를 3개로 도시하고 설명하였으나, 실시예는 여기에 한정되지 않으며 별도의 치차분할장치(미도시)에 의해 그 치차 잇수를 1~4개 이내의 범위에서 상기 감속구동기어(100)의 치차를 형성하여 선택, 실시할 수 있다.

아울러, 감속종동기어(100)의 크기가 확정된 상태에서 감속장치(200)의 크기가 결정되어 사용된 후, 필요에 의해 감속비율을 상승시키고자 할 경우에는 치차잇수가 더 작은 상태의 감속구동기어(120)를 채용, 결합하여 사용하게 되면 동일 크기의 감속장치(200)에 의하더라도 원하는 감속비를 갖는 감속장치(200)의 구현이 가능하게 된다.

즉, 동일크기의 감속장치(200)를 사용하더라도 감속구동기어(120)의 선택에 따라 감속종동기어(100)를 교체하거나 또는 별도의 감속장치(200)를 이용하지 않더라도 동일한 효과를 발휘할 수 있으므로 하나의 감속장치에 의해 다양한 감속비의 구현이 가능하게 되는 것이다.

따라서 본 고안에 의하면, 감속기어의 감속구동기어 치차 잇수를 최소화 하고, 이와 대응되는 감속종동기어인 베벨기어를 구성하되 모우멘트 및 휨응력등을 견디기 위해 치차의 형상을 감속종동기어의 중심부로부터 그 외주면으로 일정방향 만곡 형성하여 상기 감속구동기어와 치차 결합하여서 되는 감속기어구조를 제공하여, 감속비의 최대 효율의 구현이 가능할 수 있으며, 모터 자체를 소형화 하더라도 원하는 감속효율을 얻을 수 있으므로 전체적 감속장치의 크기를 현저하게 축소, 변경할 수 있어 감속장치의 설치 소요면적을 최소화 할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한 본 고안에 의하면 감속종동기어를 그대로 둔 상태에서 감속구동기어의 선택, 채용이 가능하도록 하여 동일 감속장치에 의해서 감속구동기어의 간단한 교체 작업에 의해 전체적 감속장치의 크기 변화 없이 원하는 감속회전비를 갖는 감속장치를 제공할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한 일반감속기의 경우 여러기어열을 이용하여 다단 감속하여야 하므로 이에 따른 생산비용이 증가되었으나, 본 고안에 의하면 구동 및 종동기어만의 결합에 의해 원하는 감속효율을 얻을 수 있으므로 생산비용이 현저하게 절감되는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (3)

1. 하이포이드 베벨기어를 이용하는 감속구동기어와 감속종동기어로 구성되는 감속기어구조에 있어서,

   상기 감속기어 중 감속구동기어의 기어잇수를 1~4개 설정범위 이내로 형성하는 것을 구성상 특징으로 하는 감속기용 기어구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 감속종동기어의 기어 치차는 축공으로부터 외주면측으로 일정방향으로 만곡되며 형성되는 것을 포함하는 감속기용 기어구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 감속구동기어의 치차는 상기 감속종동기어의 중심선으로부터 편심된 위치에서 치차결합되는 것을 포함하는 감속기용 기어구조.