KR200333593Y1 - 캐리어를 갖춘 유성기어 장치 - Google Patents

캐리어를 갖춘 유성기어 장치 Download PDF

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KR200333593Y1
KR200333593Y1 KR20-2003-0025296U KR20030025296U KR200333593Y1 KR 200333593 Y1 KR200333593 Y1 KR 200333593Y1 KR 20030025296 U KR20030025296 U KR 20030025296U KR 200333593 Y1 KR200333593 Y1 KR 200333593Y1
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Abstract

본 고안은 캐리어를 갖춘 유성기어 장치에 관한 것으로, 그 목적은 유성기어의 공전운동에 의해 회전하는 캐리어 외주를 베어링수단을 통해 지지하여 이의 회전운동이 보다 안정적으로 이루어지게 하는 것은 물론이며 베어링수단을 콤팩트하게 구성하는 것이다.
이를 위해 본 고안에 따른 캐리어를 갖춘 유성기어 장치에 의하면; 캐리어(40L)(40R)의 외주를 일정한 간극을 유지하면서 감싸도록 링 형태로 마련되며 인터널기어(10)의 측면에 장착되는 고정링(61)과, 이 고정링(61)의 내주와 캐리어(40L)(40R)의 외주 사이에 배치되어 구름 운동하는 복수개의 롤러(62)와, 이 롤러(62)들이 일정한 간격을 유지하면서 구름 운동하도록 지지하는 리테이너(63)를 구비하는 베어링수단(60)이 마련되어 있다. 이에 따라 캐리어(40L)(40R)의 고속회전 시에도 흔들림이 방지되어 정숙도가 향상되며 이로 인해 작동소음 역시 줄어드는 장점이 있다. 또한, 고정링(61)의 내주와 캐리어(40L)(40R)의 외주에는 롤러(62)들의 외주 일부가 수용되면서 접하도록 롤러 안착홈(41)이 오목하게 형성되어 있어서 베어링수단(60)이 보다 콤팩트하게 이루어지는 이점이 있으며, 베어링수단(60)의 부설로 인한 제작비용을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

Description

캐리어를 갖춘 유성기어 장치{A PLANETARY GEAR DRIVE WITH CARRIER}
본 고안은 유성기어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캐리어 및 이의 회전구조를 개선하여 캐리어가 안정된 상태에서 원활하게 회전할 수 있도록 하는 캐리어를 갖춘 유성기어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 공작기계나 자동차의 변속기 등과 같이 동력을 사용하는 기기에 있어서는 필요한 속도와 토크를 얻기 위해, 통상 동력원에서 전달되는 동력을 그대로 사용하지 않고 변속기를 사용하여 입력되는 동력의 속도와 토크를 변화시켜 사용하고 있다. 이러한 변속기는 위엄과 워엄기어를 사용한 장치와, 원반마찰차를 이용한 장치 등이 있기는 하나, 필요에 따라 변속을 쉽게 제어할 수 있고 변속비를 크게 하는 경우 유성기어 장치를 많이 사용하고 있다.
유성기어 장치는 한 쌍의 서로 맞물린 기어에 있어서 2개의 기어가 각각 자전(自轉)하는 동시에 한쪽 기어가 다른쪽 기어의 축을 중심으로 하여 공전(公轉)하여 회전수를 감속하며 토크(torque)를 크게 하는데, 종래 유성기어 장치의 내부 구조는 도 1에 도시되어 있다.
종래 유성기어 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 외형을 이루며 내주에 치차열이 형성된 인터널기어(1)와, 이 인터널기어(1)의 중심부에 배치되며 동력원에 의해 회전하는 선기어(2)와, 이 선기어(2)와 인터널기어(1) 사이에 맞물리도록 배치된 복수개의 유성기어(3)와, 이 유성기어(3)들의 축(4) 단부가 결합되어 회전하도록 인터널기어(1)의 측면에 배치되며 중심부위에 출력축(6)이 마련된 원반형태의 캐리어(5)를 갖추고 있다. 그리고 인터널기어(1)는 고정되어 있어서, 선기어(2)의회전에 의해 유성기어(3)들은 자전 및 공전운동을 하게 된다.
따라서 선기어(2)의 회전속도가 유성기어(3)들의 공전운동에 의해 감속되며, 아울러 유성기어(3)들의 공전운동에 의해 캐리어(5)가 회전한다. 이 때, 캐리어(5)의 출력축(6)으로는 선기어(2)의 입력보다 회전속도는 감속되는 반면에 토크는 증대된 상태로 출력이 발생된다.
그러나 이러한 종래 유성기어장치에서는 원반형태의 캐리어(5)가 회전하면서 출력이 발생되는데, 이러한 캐리어(5)의 회전 지지구조가 별도로 구비되어 있지 않다. 따라서 캐리어(5)의 회전운동이 고속으로 진행되는 경우 불안정해지며, 이것에 의해 상당한 작동 소음이 발생되는 단점이 있다.
본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 고안의 목적은 유성기어의 공전운동에 의해 회전하는 캐리어 외주를 베어링수단을 통해 지지하여 이의 회전운동이 보다 안정적으로 이루어지는 캐리어를 갖춘 유성기어 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 고안의 다른 목적은 케리어 외주를 지지하는 베어링수단을 콤팩트하게 구성하여 이의 제조비용을 절감시킬 수 있는 캐리어를 갖춘 유성기어 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래 유성기어 장치를 개략적으로 보인 것이다.
도 2는 본 고안에 따른 유성기어 장치의 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ - Ⅲ선에 따른 단면도로, 본 고안에 따른 유성기어 장치의 내부 구조를 보인 것이다.
도 4는 본 고안에 따른 캐리어의 베어링수단을 발췌하여 보인 분해사시도이다.
도 5는 본 고안에 따른 베어링수단의 조립상태를 발췌하여 보인 측단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10..인터널기어 20..선기어 30..유성기어
40L,40R..캐리어 41..롤러 안착홈 42..내측몸체
43..외측몸체 45..체결부재(리벳) 60..베어링수단
61..고정링 62..롤러 63..리테이너
80..볼트 90..스페이서
이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은;
링 형태로 마련되며 내주에 치차열이 형성된 인터널기어와, 이 인터널기어의 중심부에 배치되며 동력원과 연결되는 입력축이 중심부위에 마련된 선기어와, 이 선기어와 인터널기어 사이에 맞물리도록 배치되며 중심부위에 샤프트가 마련된 복수개의 유성기어와, 이 유성기어들의 샤프트 단부가 결합되어 유성기어들의 공전운동에 의해 회전하는 원반형태의 캐리어와, 이 캐리어의 바깥측에 배치되어 캐리어의 회전운동을 지지하는 베어링수단을 갖춘 유성기어 장치에 있어서,
상기 베어링수단은 캐리어의 외주를 일정한 간극을 유지하면서 감싸도록 링 형태로 마련되며 인터널기어의 측면에 장착되는 고정링과, 이 고정링의 내주와 캐리어의 외주 사이에 배치되어 구름 운동하는 복수개의 롤러와, 이 롤러들이 일정한 간격을 유지하면서 구름 운동하도록 지지하는 리테이너를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 고정링과 인터널기어에는 일정한 간격을 유지하면서 상호 일치되도록 관통홀들이 천공되어, 관통홀들을 통해 고정링이 인터널기어의 측면에 다수개의 볼트로 체결되며, 고정링과 인터널기어 사이에는 링 형태의 스페이서가 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 고정링의 내주와 캐리어의 외주에는 롤러들의 외주 일부가 수용되면서 접하도록 롤러 안착홈이 오목하게 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 캐리어는 선기어의 입력축이 관통하도록 중심부위에 축결합공이 형성되며 일측 가장자리를 따라 롤러 안착홈의 일부가 형성된 내측몸체와, 이 내측몸체와 대응하도록 상기 롤러 안착홈의 나머지 일부가 형성되며 상기 내측몸체와 체결부재를 통해 결합되어 상기 롤러 안착홈을 이루는 외측몸체를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 내측몸체와 외측몸체에는 축결합공 주변을 따라 상호 연통되도록 다수개의 체결홀이 마련되며, 체결부재는 체결홀을 관통하여 결합되는 리벳을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 고안에 따른 유성기어 장치는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 외형을 이루며 링 형태로 마련된 인터널기어(10;internal gear)와, 이 인터널기어(10)의 중심부에 배치되는 선기어(20;sun gear)와, 이 선기어(20)와 인터널기어(10) 사이에 맞물리도록 배치된 복수개의 유성기어(30;planetary gear)와, 유성기어(30)들의 샤프트(31) 단부가 결합되어 회전하며 중심부위에 출력축(50)이 마련된 원반형태의 캐리어(40L,40R;carrier)와, 이 캐리어(40L)(40R)의 바깥측에 배치되어 캐리어(40)의 회전운동을 지지하는 베어링수단(60)을 구비하고 있다.
인터널기어(10)는 앞서 기술한 바와 같이, 소정의 직경을 갖는 링 형태로 제작되어 유성기어 장치의 외형을 이루도록 고정되며, 내주를 따라 치차열(11)이 형성되어 있어서 일명 "링 기어" 또는 "내접기어"라고도 칭한다.(본 고안의 실시 예에서는 인터널기어(10)의 치차열(11)을 고속에서도 진동 및 소음이 적고 운전이 원활한 장점이 있으며 특히 축방향의 스러스트(thrust)를 일으키는 일도 없는 더블 헬리컬 기어로 구성하였는데, 이것은 단일 헬리컬 기어로 구성하여도 무방하다.)
선기어(20)는 유성기어 장치의 중심부에 배치되는 것으로, 일명"센터기어(center gear)" 라고도 칭한다. 즉, 선기어(20)는 인터널기어(10)의 중심부에 축방향으로 배치되며, 이러한 선기어(20)의 중심부위에는 동력원(미도시)과 연결되는 입력축(21)이 배치되어 일체로 회전하게 된다.(본 고안의 실시 예에서는 선기어(20) 역시 더블 헬리컬 기어로 구성하였다.)
그리고 유성기어(30)들은 선기어(20)와 인터널기어(10) 사이에 맞물리도록 배치되며, 중심부위에는 샤프트(31)가 마련되어 있다. 이 샤프트(31)의 설치를 위해, 유성기어(30)의 중심부위에는 베어링(32)이 배치되어 있다. 따라서 샤프트(31)가 고정된 상태에서도 유성기어(30)는 베어링(32)을 통해 회전 가능하게 된다. (본 고안의 실시 예에서는 유성기어(30) 역시 더블 헬리컬 기어로 구성하였다.)
또한, 캐리어(40L)(40R)는 유성기어(30)들의 샤프트(31) 단부가 결합되도록 원반형태로 제작되며, 인터널기어(10)의 양측방에 배치된다. 즉, 캐리어(40L)(40R)는 인터널기어(10)의 일측(도 3에서 인터널기어(10)의 왼쪽)에 배치되며 유성기어(30)들의 샤프트(31) 일단부가 끼워져 결합되는 원반형태의 제1캐리어(40L)와, 인터널기어(10)의 타측(도 3에서 인터널기어(10)의 오른쪽)에 배치되며 유성기어(30)들의 샤프트(31) 타단부가 끼워져 결합되며 중심부위에 출력축(50)이 돌출되게 마련된 제2캐리어(40R)로 구별된다. 미설명부호 '70'은 캐리어(40L)(40R)에 일정한 간격으로 천공된 샤프트 결합공으로, 이 샤프트 결합공(70)에 유성기어(30)들의 샤프트(31)가 단부가 각각 끼워져 결합된다.(본 고안의 실시 예에서는 3개의 유성기어(30)를 적용하였기 때문에, 샤프트 결합공(70)은 120도 간격으로 천공되어 있다. 또한, 제1캐리어(40L)와 제2캐리어(40R)는 출력축(50) 구조를 제외하고는 실질적으로 동일하기 때문에, 이하에서는 캐리어라 통칭하여 설명한다.)
한편, 베어링수단(60)은 캐리어(40L)(40R)의 바깥측에 배치되는 것으로, 캐리어(40L)(40R)가 정숙도를 유지하면서 보다 안정적으로 회전하도록 지지하는 기능을 수행하게 된다.
이러한 베어링수단(60)은 원반형태의 캐리어(40L)(40R) 외주를 일정한 간극을 유지하면서 감싸도록 링 형태로 마련되며 인터널기어(10)의 측면에 장착되는 고정링(61)과, 이 고정링(61)의 내주와 캐리어(40L)(40R)의 외주 사이에 배치되어 구름 운동하는 복수개의 롤러(62)와, 이 롤러(62)들이 일정한 간격을 유지하면서 구름 운동하도록 지지하는 링 형태의 리테이너(63)를 갖추고 있는데, 이들의 장착구조는 다음과 같다.
먼저, 고정링(61)과 인터널기어(10)에는 일정한 간격을 유지하면서 상호 일치되도록 관통홀(12)(64)들이 천공되어 있다. 따라서 관통홀(12)(64)들에 각각 볼트(80)를 삽입한 후 너트(81)를 조이면, 고정링(61)은 인터널기어(10)의 측면에 견실하게 체결된다. 이 때, 고정링(61)과 인터널기어(10) 사이에는 링 형태의 스페이서(90)가 배치되어 있어서, 고정링(61)과 인터널기어(10)를 소정 간격 이격시키며, 이로 인해 캐리어(40L)(40R)와 유성기어(30)의 베어링(32)이 상호 간섭되지 않게 된다.
그리고 고정링(61)의 내주와 캐리어(40L)(40R)의 외주에는 롤러(62)들의 외주 일부가 수용되면서 접하도록 롤러 안착홈(65)(41)이 오목하게 형성되어 있다. 이에 따라 롤러(62)들은 롤러 안착홈(65)(41)에 수용된 상태에서 구름 운동하여 벗어남이 없이 캐리어(40L)(40R)의 회전운동을 지지하게 된다.
한편, 외주를 따라 롤러 안착홈(41)이 형성된 캐리어(40L)(40R)는 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 롤러(62) 설치를 위해 내측몸체(42)와 외측몸체(43)로 양분되어 있다. 즉, 캐리어(40L)(40R)는 선기어(20)의 입력축(21)이 관통하도록 중심부위에 축결합공(44)이 형성되며 일측 가장자리를 따라 롤러 안착홈(41)의 일부가 형성된 원반형태의 내측몸체(42)와, 이 내측몸체(42)와 대응하도록 롤러 안착홈(41)의 나머지 일부가 형성되며 내측몸체(42)와 체결부재(45)를 통해 결합되어 롤러 안착홈(41)을 완전하게 이루는 원반형태의 외측몸체(43)로 정의된다.
또한, 내측몸체(42)와 외측몸체(43)에는 축결합공(44) 주변을 따라 상호 연통되도록 다수개의 체결홀(46)이 마련되며, 이 체결홀(46)에 체결부재(45)인 리벳을 관통시켜 리베팅하면 내측몸체(42)와 외측몸체(43)가 일체화된다.
따라서 외측몸체(43) 또는 내측몸체(42)에 형성된 롤러 안착홈(41) 외측에 리테이너(63)를 통해 가조립된 롤러(62)들을 설치한 후 외측몸체(43)와 내측몸체(42)를 일치시킨다. 계속하여 체결홀(46)들을 상호 일치시킨 후 여기에 리베팅하면, 내측몸체(42)와 외측몸체(43)가 일체로 조립된다.
결국, 고정링(61)은 베어링수단(60)의 롤러(62) 외륜(外輪) 기능을 수행하며, 캐리어(40L)(40R)의 외주는 베어링수단(60)의 롤러(62) 내륜(內輪) 기능을 동시에 수행하기 때문에, 베어링수단(60)이 콤팩트하게 이루어지게 된다.
다음에는 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 유성기어 장치의 작동 및 이에 따른 작용 효과를 설명한다.
먼저, 동력원으로부터 동력을 전달받아 입력축(21)과 함께 선기어(20)가 회전하면, 선기어(20)와 이물림된 유성기어(30)들이 회전한다. 이 때, 유성기어(30)들은 고정된 인터널기어(10)와도 맞물림되어 있기 때문에, 회전함과 동시에 선기어(20) 주위를 공전하면서 감속된다.
그리고 유성기어(30)의 공전운동으로 캐리어(40L)(40R)가 회전하며, 이것에 의해 캐리어(40L)(40R)의 출력축(50)으로는 회전속도는 감속되는 반면 큰 토크가 출력된다. 이러한 감속비는 인터널기어(10)의 치차열(11)과 유성기어(30) 및 선기어(20)의 기어비에 의해 결정된다.
또한, 출력축(50)이 마련된 캐리어(40L)(40R)는 인터널기어(10) 측방에서 베어링수단(60)을 통해 회전 지지됨으로써, 이의 회전운동이 정숙된 상태에서 보다 안정적으로 이루어진다.
즉, 캐리어(40L)(40R)의 외주가 인터널기어(10)의 측방에 고정된 고정링(61)과 복수개의 롤러(62)를 통해 회전 가능하게 지지되어 있기 때문에, 캐리어(40L)(40R)의 고속 회전 시에도 흔들림이 없이 정숙도가 유지되며 작동소음 역시 줄어들게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이; 본 고안에 따른 캐리어를 갖춘 유성기어 장치에 의하면, 캐리어가 베어링수단을 통해 회전 가능하게 지지되어 이의 고속회전 시에도 흔들림이 방지되며, 이로 인해 정숙도가 향상되고 작동소음 역시 줄어드는 장점이 있다. 또한, 베어링수단을 이루는 고정링의 내주와 캐리어의 외주에는 롤러들의 외주 일부가 수용되면서 접하도록 롤러 안착홈이 오목하게 형성되어 있어서 베어링수단이 보다 콤팩트하게 이루어지는 이점이 있으며, 베어링수단의 부설로 인한 제작비용을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 링 형태로 마련되며 내주에 치차열(11)이 형성된 인터널기어(10)와, 상기 인터널기어(10)의 중심부에 배치되며 동력원과 연결되는 입력축(21)이 중심부위에 마련된 선기어(20)와, 상기 선기어(20)와 인터널기어(10) 사이에 맞물리도록 배치되며 중심부위에 샤프트(31)가 마련된 복수개의 유성기어(30)와, 상기 유성기어(30)들의 샤프트(31) 단부가 결합되어 상기 유성기어(30)들의 공전운동에 의해 회전하는 원반형태의 캐리어(40L)(40R)와, 상기 캐리어(40L)(40R)의 바깥측에 배치되어 상기 캐리어(40L)(40R)의 회전운동을 지지하는 베어링수단(60)을 갖춘 유성기어 장치에 있어서,
    상기 베어링수단(60)은,
    상기 캐리어(40L)(40R)의 외주를 일정한 간극을 유지하면서 감싸도록 링 형태로 마련되며 상기 인터널기어(10)의 측면에 장착되는 고정링(61)과,
    상기 고정링(61)의 내주와 상기 캐리어(40L)(40R)의 외주 사이에 배치되어 구름 운동하는 복수개의 롤러(62)와,
    상기 롤러(62)들이 일정한 간격을 유지하면서 구름 운동하도록 지지하는 리테이너(63)를 구비하는 것을 특징으로 하는 캐리어를 갖춘 유성기어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고정링(61)과 상기 인터널기어(10)에는 일정한 간격을 유지하면서 상호일치되도록 관통홀(64)(12)들이 천공되어, 상기 관통홀(64)(12)들을 통해 상기 고정링(61)이 상기 인터널기어(10)의 측면에 다수개의 볼트(80)로 체결되며,
    상기 고정링(61)과 인터널기어(10) 사이에는 링 형태의 스페이서(90)가 배치된 것을 특징으로 하는 캐리어를 갖춘 유성기어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고정링(61)의 내주와 상기 캐리어(40L)(40R)의 외주에는 상기 롤러(62)들의 외주 일부가 수용되면서 접하도록 롤러 안착홈(41)이 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어를 갖춘 유성기어 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 캐리어(40L)(40R)는,
    상기 선기어(20)의 입력축(21)이 관통하도록 중심부위에 축결합공(44)이 형성되며 일측 가장자리를 따라 상기 롤러 안착홈(41)의 일부가 형성된 내측몸체(42)와,
    상기 내측몸체(42)와 대응하도록 상기 롤러 안착홈(41)의 나머지 일부가 형성되며 상기 내측몸체(42)와 체결부재(45)를 통해 결합되어 상기 롤러 안착홈(41)을 이루는 외측몸체(43)를 구비하는 것을 특징으로 하는 캐리어를 갖춘 유성기어 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 내측몸체(42)와 외측몸체(43)에는 상기 축결합공(44) 주변을 따라 상호 연통되도록 다수개의 체결홀(46)이 마련되며,
    상기 체결부재(45)는 상기 체결홀(46)을 관통하여 결합되는 리벳을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어를 갖춘 유성기어 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101265095B1 (ko) 2010-12-21 2013-05-16 두산중공업 주식회사 더블 헬리컬 유성기어

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