KR20050108491A - 차동방식 유성기어감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2단으로된 유성치차열을 이용한 차동방식의 감속기에 관한 것으로 유성기어와 링기어와의 치합과정에서 간섭이 발생하여 열이나 소음의 발생이나 전동효율이 감소되는 것을 방지하기 위하여 태양기어에 치합되는 유성기어의 수는 4개로 하며 1차 링기어와 2차 링기어와의 잇수의 차이는 ±4의 배수로 하여 링기어와 유성기어의 조립시 유성기어의 각도를 틀어 억지로 끼워맞춤하거나 불필요한 공차를 둘 필요가 없으며 1차 유성기어열과 2차 유성기어열의 모듈을 달리하여 치형간 간섭현상을 방지한 것이 특징이다.

Description

차동방식 유성기어감속기{Differential System Planetary Gear Reducer}

본 발명은 차동방식의 유성기어감속기에 관한 것으로 보다 상세하게는 하나의 태양기어와 서로 다른 잇수를 가진 2단의 링기어에 입력측과 출력측이 동일한 잇수를 가지며 동축상에 일체화된 유성기어를 공유하게 하여 고감속비를 구현할 수 있게 한 것이다.

일반적인 유성기어 방식의 감속기는 태양기어와 3개의 유성기어, 3개의 유성기어를 고정하고 등간격을 유지하게 하는 케리어 및 내치차로 이루어진 링기어로 구성되며 통상 태양기어를 통한 입력은 유성기어에 전달되고 고정되어 있는 링기어와 유성기어간의 상호작용으로 감속된 회전력을 케리어를 통하여 출력하는 방식의 단순 유성기어감속기는 그 감속비에 한계가 있으므로 링기어를 2단으로 배치하고 2단으로 배치된 링기어의 잇수를 달리하거나 하나의 축에 고정된 입출력측 유성기어의 잇수를 달리하는 복수의 유성치차열을 이용하여 차동현상을 일으켜 고감속비를 얻을 수 있도록 한 것이 있었다.

종래 복수의 유성치차열을 갖는 차동방식 감속기의 예로서 우리나라 등록특허 123419호에서는 2단으로된 링기어의 잇수를 ±1개 가감되게 하고 입력측과 출력측의 유성기어 잇수는 동일하게 하되 입력측과 출력측이 동축적인 3개의 유성기어 뭉치중 하나의 유성기어 뭉치는 입력측과 출력측의 기어치가 서로 평행되게하고 다른 2개는 입력측에 대하여 출력측의 기어치가 어느 한쪽으로 편심되게하여 2단으로 된 링기어의 잇수가 달라짐에도 동일한 잇수를 가진 유성기어의 입출력측의 기어가 링기어와 간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있도록 한 것이 공지된바 있었으며,

또 다른 종래기술인 우리나라 등록실용신안 174088호에서는 입력측과 출력측의 유성기어를 동축적으로 제작함에 따라 2단으로 구성된 서로 다른 잇수를 가진 링기어와의 간섭을 해소하기 위하여 태양기어가 있는 쪽의 유성치차열을 구성하는 태양기어, 유성기어 및 링기어의 모듈과 태양기어가 없는 쪽의 유성치차열을 구성하는 유성기어와 링기어의 모듈을 달리함으로서 모든 기어를 표준 인볼류트 치형으로 구성되게 한 것이 있었으며,

또 다른 종래기술인 우리나라 등록특허 415488호에서는 태양기어 주위에는 2개 또는 4개의 유성기어를 서로 쌍으로 배열하고 태양기어와 태양기어가 있는 쪽의 링기어의 잇수는 4의 배수로, 태양기어와 치합되는 유성기어와 태양기어가 없는 유성기어열의 링기어와는 기어의 잇수를 2배수로 유지하도록 하며 상기 태양기어가 있는 유성기어열과 태양기어가 없는 유성기어열의 기어모듈은 서로 다르게 구성하는 것을 특징으로 한 것이 공지되어 있었다.

그러나 상기와 같은 종래의 구성중 등록특허 123419호는 링기어와 유성기어간의 간섭을 피해서 조립하기 위하여는 서로 맞물리는 기어에 큰 공차를 둘 수밖에 없어 열과 소음 및 치면의 이상 마모와 큰 백래쉬가 발생한다는 문제점이 있었으 며, 등록실용신안 174088호는 서로 맞물리는 기어의 치형을 치열별로 달리함으로서 어느정도 열과 소음발생을 감소시킬수는 있었으나, 유성기어 조립시 링기어와의 간섭현상을 해결할 수는 없었으며, 등록특허 415488호는 유성기어의 수와 기어 잇수비를 조절하고 치차열별 모듈을 달리함으로서 소음과 열의 발생을 억제할 수 있었으나 제작이 지나치게 어렵고 복잡하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로 비교적 간단한 구성으로 고비율의 감속을 가능하게 하면서 열이나 소음의 발생이나 기어의 이상마모 등이 없으면서 효율이 높은 감속기를 간편하게 제작할 수 있게 하는 것을 목적을 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력축에 연결된 태양기어에는 4개의 1차측 유성기어가 치합되고 1차측 유성기어는 고정되어 있는 1차 링기어와 치합되며 1차측 유성기어와 동일한 축상에 결합되어 있는 2차측 유성기어는 1차 링기어와 ±4배수의 잇수차이가 있는 2차 링기어와 치합되게 배치하되 1차 및 2차측 유성기어열의 모듈을 서로 다르게 구성하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명 차동방식 유성기어감속기의 단면도이고, 도 4는 본 발명 차동방식 유성기어감속기 1차 유성기어열의 평면도이며, 도 5는 본 발명 차동방식 유성기어감속기 2차 유성기어열의 평면도이다.

도면에 도시되는 부호는 종래의 것과 본 발명의 것을 동일하게 사용하기로 하며 도면에 도시된 바와 같이 입력축(1)에 고정된 태양기어(11)는 그 외주로 4개의 1차 유성기어(13)와 치합되며 유성기어는 캐리어(5)에 의하여 일정한 등간격을 유지하면서 태양기어(11) 주위에서 자전 및 공전이 가능하게 결합된다.

1차 유성기어(13)는 하우징(3)에 고정되어 있는 1차 링기어(12)와 치합되며 입력된 회전력은 1차 유성기어(13)와 기어축(5)을 거쳐 2차 유성기어(23)에 자전 및 공전형태로 전달되며 2차 유성기어(230의 자전과 공전에 따른 차동작용에 의하여 회전이 자유롭게 축지된 2차 링기어(22)를 회전시키며 2차 링기어(22)에 연장 결합된 출력축(6)으로 감속된 회전력을 출력한다.

이때의 감속비를 구하는 방법을 다음과 같다(n은 기어의 잇수)

S : 태양기어, 1P : 1차 유성기어, 2P : 2차 유성기어, 1R : 1차 링기어, 2R : 2차 링기어

도 3 내지 도 4에 예시된 경우의 감속비는

즉, 태양기어(11)의 80회 회전에 대하여 출력축에 결합된 2차 링기어(22)는 반대방향으로 1회전하게 되며 출력축의 회전방향은 1차 링기어(12)의 잇수와 2차 링기어(22)의 잇수차이에 따라 정ㆍ역방향이 결정된다.

이때 1차 링기어(12)와 2차 링기어(22)의 잇수는 4의 배수만큼의 차이를 두며 유성기어(2)의 개수가 4개이므로 조립시 1, 2차 유성기어(13, 23)와 1, 2차 링기어(12, 22)간에 등간격으로 이빨이 맞아 이빨간의 간섭이 없어지므로 유성기어의 각도를 틀어 억지로 끼워 맞춤하거나 불필요한 공차를 둘 필요가 없다.

또한 1, 2차 링기어의 잇수를 달리하는 차동방식의 유성기어 감속기의 경우 1, 2차 유성기어의 잇수를 동일하게 하여야하나 1차 유성기어열의 모듈(M₁)을 2차 유성기어열에 그대로 적용시 치형간의 간섭이 발생하므로 모듈을 달리하여야 할 필요성이 있으며 그 모듈(M₂)를 구하는 방법은 다음과 같다.

도 3, 4의 실시 예에서의 2차 유성기어열의 모듈(M₂)는 1.077 M₁이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 치합되는 이빨간에 간섭이 없어 열이나 소음발생이 없고 전동효율이 뛰어난 감속기를 최소한의 제한조건만으로 간편하게 제작하게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 차동방식 유성기어감속기의 개략도

도 2는 종래 차동방식 유성기어감속기의 사시도

도 3은 본 발명 차동방식 유성기어감속기의 단면도

도 4는 본 발명 차동방식 유성기어감속기의 1차 유성기어열의 평면도

도 5는 본 발명 차동방식 유성기어감속기의 2차 유성기어열의 평면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 입력축 2. 유성기어

3. 하우징 4. 캐리어

5. 기어축 6. 출력축

10. 1차 유성기어열 11. 태양기어

12. 1차 링기어 13. 1차 유성기어

20. 2차 유성기어열 22. 2차 링기어

23. 2차 유성기어

Claims (3)

1. 입력축(1)에 고정된 태양기어(11)와 태양기어와 치합되는 1차 유성기어(13), 1차 유성기어와 치합되는 고정된 1차 링기어(12), 1차 유성기어와 동축상에 일체로 형성되며 동일한 잇수를 가진 2차 유성기어(23), 2차 유성기어와 치합되며 회전이 자유로운 2차 링기어(22)로 구성되는 감속기에 있어서, 1차 링기어(12)와 2차 링기어(22)의 잇수차이가 ±4의 배수인 것을 특징으로 하는 차동방식 유성기어감속기.
2. 제 1항에 있어서, 동축상에 일체화된 1차 및 2차 유성기어의 수가 4개인 것을 특징으로하는 차동방식 유성기어감속기.
3. 제 1항에 있어서, 1차 유성기어열(10)과 2차 유성기어열(20)의 기어모듈은 서로 달리하는 것을 특징으로 하는 차동방식 유성기어감속기.