KR20050119522A - 유성 기어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유성 기어 장치는, 링기어, 선기어 및 캐리어로 연결된 유성기어들이 상호 접촉되어 동력을 전달토록 배열되고, 상기 각 기어의 상호 접촉면에 자기력이 작용하여 상대 기어에 회전력을 전달토록 구성되며, 상기 각 기어는 원주 방향으로 복수의 극성을 띠도록 이루어지고, 상기 각 기어의 상호 접촉면은 서로 다른 극성을 띠도록 배열되어, 이웃하는 두 기어 사이의 상호 인력에 의해 동력을 전달토록 구성됨으로써, 기어치에 의해 상호 결합되지 않으므로 고속 회전시에도 소음 발생을 줄일 수 있는 동시에 백래쉬와 토크 변동이 적어 저진동화를 실현할 수 있고, 기계적 마모 발생이 없어서 반영구적 사용이 가능해지는 효과를 제공하게 된다.

Description

유성 기어 장치{Planetary Gear Trains}

본 발명은 기어 동력 전달 장치의 하나인 유성 기어 장치에 관한 것으로서, 특히 기어치가 없는 각 기어 접촉 부분에 상호 인력이 작용하도록 자기력이 형성되도록 함으로써 소음 발생을 줄이고, 마모 발생을 최소화하여 장시간 사용할 수 있도록 하는 유성 기어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유성 기어 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 선기어(10), 링기어(20), 유성기어(30)로 동심선상에 배치되어 동력을 전달하는 장치로서, 동일 변속비의 경우 다른 원리의 기어열에 비해 그 체적이 작고 입출력이 동심이며 동력 전달 효율이 높기 때문에 소형 경량화가 요구되는 항공기, 자동차, 사무기기, 공작기계 등에 많이 사용되고 있다.

이와 같은 유성 기어 장치는 바깥쪽에 내접기어인 링기어(20)가 있고, 상기 링기어(20)의 내접기어와 맞물리는 유성기어(30)들이 배치되고, 이 유성기어(30)들은 캐리어(35)로 서로 연결되며, 안쪽 중앙에 상기 유성기어(30)들과 맞물리는 선기어(10)가 구성된다.

상기 유성 기어 장치는 각 기어의 입력/출력/고정기어 역할에 따라 다음과 같은 6가지의 동작이 가능하게 된다.

1) 입력 : 선기어 출력 : 링기어 고정 : 캐리어

2) 입력 : 선기어 출력 : 캐리어 고정 : 링기어

3) 입력 : 링기어 출력 : 선기어 고정 : 캐리어

4) 입력 : 링기어 출력 : 캐리어 고정 : 선기어

5) 입력 : 캐리어 출력 : 선기어 고정 : 링기어

6) 입력 : 캐리어 출력 : 링기어 고정 : 선기어

상기 동작 중에서 가장 일반적인 배치 형태로 상기 2)와 5)에서와 같이 링기어(20)가 고정된 상태에서 선기어(10)와 캐리어(35)가 회전하는 구조이다. 이때, 상기 캐리어(35)에 연결된 유성기어(30)는 자전과 공전을 동시에 하게 되고, 각 기어(10)(20)(30)의 접합면에는 기어치가 서로 맞물리면서 회전하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 유성 기어 장치는 각 기어(10)(20)(30)가 서로 치합되어 회전하면서 동력을 전달하게 되므로 고속으로 회전할 경우에 치타음에 의해 큰 소음이 발생하게 되고, 또한 동력 전달 과정에서 발생되는 백래쉬(Backlash)와 토크변동 등으로 인해서 진동이 커질 수 있으며, 장시간 사용하게 되면 각 기어(10)(20)(30)의 기어치가 마모되어 장치의 신뢰성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 각 기어에 기어치를 생략하고 각 기어가 자기력을 갖도록 하여 이웃하는 기어와 인력이 작용하도록 구성함으로써 고속 회전시에도 소음 발생을 줄일 수 있는 동시에 백래쉬와 토크 변동이 적어 저진동화를 실현할 수 있고, 기계적 마모 발생이 없어서 반영구적으로 사용이 가능해지도록 하는 유성 기어 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 유성 기어 장치는, 링기어, 선기어 및 캐리어로 연결된 유성기어들이 상호 접촉되어 동력을 전달토록 배열되고, 상기 각 기어의 상호 접촉면에 자기력이 작용하여 상대 기어에 회전력을 전달토록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 각 기어는 원주 방향으로 복수의 극성을 띠도록 이루어지고, 상기 각 기어의 상호 접촉면은 서로 다른 극성을 띠도록 배열되어, 이웃하는 두 기어 사이의 상호 인력에 의해 동력을 전달토록 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 유성기어장치가 도시된 사시도이다.

본 발명에 따른 유성 기어 장치는, 통상의 유성기어장치와 같이 링기어(60), 상기 링기어(60)의 중심에 위치되는 선기어(50), 상기 링기어(60)에 내접하고 선기어(50)에 외접하는 유성기어(70)들와, 상기 유성기어(70)들을 서로 연결하는 캐리어(75)로 구성되어, 상기 각 기어(50)(60)(70)들이 상호 접촉되어 회전하면서 동력을 전달토록 구성된다.

특히, 상기 각 기어(50)(60)(70)의 상호 접촉면에 자기력이 작용하여 상대 기어에 회전력을 전달토록 구성되는 바, 상기 각 기어(50)(60)(70)는 원주 방향으로 복수의 극성을 띠도록 이루어지고, 상기 각 기어(50)(60)(70)의 상호 접촉면은 서로 다른 극성을 띠도록 배열되어, 이웃하는 두 기어 사이의 상호 인력에 의해 동력을 전달토록 구성된다.

그리고 상기 각 기어(50)(60)(70)는 원주 방향으로 복수의 부분으로 구획되어 이웃하는 부분이 서로 다른 극성을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 특히, 원활한 동력 전달과 회전을 위해 서로 다른 극성을 띠는 부분이 균등하게 구획되고 자기력의 세기도 균일하게 발생하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 상기 링기어(60), 선기어(50), 유성기어(70)에는 자기력을 제공하는 영구자석(52)(62)(72)이 각각 구비되는 바, 상기 링기어(60)는 외주면에 원통 형상의 영구 자석(62)이 구비되고, 상기 선기어(50)와 유성기어(70)는 회전 중심축에 샤프트형 영구 자석(52)(72)이 구비된다.

여기서 상기 영구 자석(52)(62)(72)과 각 기어(50)(60)(70)는 인서트 사출 방식으로 일체화되어 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 반대로 링기어의 내주면과 선기어 및 유성 기어의 샤프트의 둘레에 영구자석을 각각 설치하여 구성하는 것도 가능하다.

한편, 상기 각 기어(50)(60)(70)는 일반적인 유성기어장치와 동일한 구성에서, 상호 접촉면이 자기력을 갖도록 자화됨으로써 상호 인력이 작용하여 회전력이 원활하게 전달되도록 구성될 수도 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유성 기어 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 유성기어장치도, 통상의 유성기어장치와 같이 각 기어(50)(60)(70)의 입력/출력/고정기어 역할에 따라 6가지의 동작이 가능하게 이루어진다.

1) 입력 : 선기어 출력 : 링기어 고정 : 캐리어

2) 입력 : 선기어 출력 : 캐리어 고정 : 링기어

3) 입력 : 링기어 출력 : 선기어 고정 : 캐리어

4) 입력 : 링기어 출력 : 캐리어 고정 : 선기어

5) 입력 : 캐리어 출력 : 선기어 고정 : 링기어

6) 입력 : 캐리어 출력 : 링기어 고정 : 선기어

여기서, 도 3 내지 6은 본 발명에 따른 유성기어장치의 작동 상태를 나타낸 도면들로서, 상기 3)의 동작예를 참고하여 상기 캐리어(75)가 고정된 상태에서 링기어(60)의 회전을 중심으로 설명하면, 링기어(60)가 도 3에서부터 0°, 도 4에서 30°, 도 5에서 60°, 도 6에서 90°회전하고 있는 상태를 보여준다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 이웃한 각 기어(50)(60)(70)의 접촉 부분이 서로 다른 극성으로 접촉된 상태에서 상기 링기어(60)를 통해 구동력이 입력되면, 도 4에서와 같이 링기어(60)가 시계 방향으로 회전하게 되고, 이때, 이웃하는 기어의 접촉부분이 서로 다른 극의 자기력을 갖기 때문에 각 기어(50)(60)(70)의 상호 접촉부분에 상호 인력이 작용하므로 링기어(60)와 동시에 유성기어(70)와 선기어(50)가 회전하면서 회전 동력이 전달될 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 유성기어장치의 감속비 또는 가속비는 링기어(60), 선기어(50), 유성기어(70)가 상호 접촉하는 직경비와 원주 방향으로 일정하게 구획되는 영구자석의 극수에 의해서 결정된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 유성 기어 장치는, 각 기어에 기어치를 생략하고 이웃하는 기어와 인력이 작용하도록 각 기어에 원주 방향으로 복수의 극성을 갖도록 구성되어 있기 때문에 고속 회전시에도 소음 발생을 줄일 수 있는 동시에 백래쉬와 토크 변동이 적어 저진동화를 실현할 수 있고, 기계적 마모 발생이 없어서 반영구적 사용이 가능해지는 이점을 제공하게 된다.

도 1은 종래 유성기어장치가 도시된 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 유성기어장치가 도시된 사시도,

도 3 내지 6은 본 발명에 따른 유성기어장치의 작동 상태를 나타낸 도면들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 선기어 52 : 영구자석

60 : 링기어 62 : 영구자석

70 : 유성기어 72 : 영구자석

75 : 캐리어

Claims (7)

1. 링기어, 선기어 및 캐리어로 연결된 유성기어들이 상호 접촉되어 동력을 전달토록 배열되고,

   상기 각 기어의 상호 접촉면에 자기력이 작용하여 상대 기어에 회전력을 전달토록 구성된 것을 특징으로 하는 유성 기어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 기어는 원주 방향으로 복수의 극성을 띠도록 이루어지고, 상기 각 기어의 상호 접촉면은 서로 다른 극성을 띠도록 배열되어, 이웃하는 두 기어 사이의 상호 인력에 의해 동력을 전달토록 구성된 것을 특징으로 하는 유성 기어 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 각 기어는 원주 방향으로 복수의 부분으로 구획되어 이웃하는 부분이 서로 다른 극성을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 유성 기어 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 링기어, 선기어, 유성기어에는 자기력을 제공하는 영구자석이 각각 구비된 것을 특징으로 하는 유성 기어 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 링기어는 외주면에 영구 자석이 구비된 것을 특징으로 하는 유성 기어 장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 선기어와 유성기어는 회전 중심축에 영구 자석이 구비된 것을 특징으로 하는 유성 기어 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 각 기어는 상호 접촉면이 자기력을 갖도록 자화되어 구성된 것을 특징으로 하는 유성 기어 장치.