KR20070067358A - 이중 구조의 유성기어 모듈 - Google Patents

Abstract

이중 구조의 유성기어 모듈이 개시된다. 내주면에 치형이 형성되는 제1 링기어와, 제1 링기어와 치합하는 유성기어체와, 유성기어체의 중심부에 결합된 선기어를 포함하는 제1 감속단과;

제1 링기어에 결합되며, 제1 링기어보다 큰 치형을 갖는 제2 링기어와;

제2 링기어 및 선기어와 치합하는 샤프트 유성기어체와, 샤프트 유성기어체의 중심부에 결합된 샤프트축으로 이루어진 제2 감속단을 포함하는 이중 구조의 유성기어 모듈은 고토크에 대한 내구성을 유지할 수 있으며 다양한 감속비 구현이 가능하다.

선기어, 유성기어, 링기어, 샤프트판, 샤프트축, 반원 돌기, 반원 홈, 가이드 돌기, 가이드 홈

Description

이중 구조의 유성기어 모듈{Dual structured planetary gear module}

도 1은 종래기술에 따른 유성기어 모듈의 분해 사시도.

도 2은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유성기어 모듈의 단면도.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2 링기어의 절개 사시도.

도 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2 링기어의 평면도.

도 4a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1 링기어의 사시도.

도 4b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1 링기어의 평면도.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 제2 링기어의 절개 사시도.

도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 유성기어 모듈의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

5a: 제1 링기어 5b: 제2 링기어

11: 모터 12: 모터 기어

21: 가이드 돌기 22: 가이드 홈

61: 유성기어 61a: 유성기어 중심축

64: 샤프트 유성기어 64a: 샤프트 유성기어 중심축

본 발명은 유성기어 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이중 구조의 유성기어 모듈에 관한 것이다.

현재 핸드폰용으로 사용되는 자동 폴더 개폐 장치, 자동 카메라 회전장치, 자동 슬라이드 및 기타 DMD폰의 LCD부 자동 계폐 장치 등에는 모터의 작은 출력 토크를 증배시키는 동력 증폭 구조가 필수적으로 요구된다. 이러한 동력 증폭 구조로 가장 널리 사용되는 구조는 동력 전달 장치 중 효율이 뛰어나며 구현이 용이한 유성기어 유닛이 많이 사용되며, 특히 여러 기어 유닛 중에서도 유성기어 유닛은 토크 증배 기능이 특히 탁월하다. 그러나 휴대폰용으로 사용되는 기어드 모터의 경우 외경 및 길이에 대한 제약 조건이 크기 때문에 큰 감속비의 구현이 가능하나 다양한 감속비 구현이 용이하지 않은 단점을 지니고 있다. 따라서 한정된 기구적 제약 조건 내에서 작은 모터의 토크를 증폭시키는 유성기어의 감속비 설계는 제약을 받아왔다.

도 1은 종래기술에 따른 유성기어 모듈의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 제1 유성기어체(1), 제2 유성기어체(2), 제3 유성기어체(3), 샤프트 유성기어체(4), 링기어(5), 샤프트축(6), 제1 선기어(Sun gear, 7), 제2 선기어(8), 제3 선기어(9), 모터(11), 모터 기어(12), 제1 중심축(1a), 제2 중심축(2a), 제3 중심축(3a), 샤프트 중심축(4a), 제1 유성기어판(1b), 제2 유성기어판(2b), 제3 유성기어 판(3b), 샤프트판(4b), 제1 유성기어(1c), 제2 유성기어(2c), 제3 유성기어(3c), 샤프트 유성기어(4c)가 도시되어 있다.

도면에 도시된 유성기어 모듈는 4단으로 구성되어 있다. 유성기어 모듈의 감속 구현 방법을 설명하면, 우선 모터 기어(12)의 치면이 제1 유성기어(1c)의 중심에서 치합되어 회전하게 된다. 동시에 제1 유성기어(1c)의 치면은 링기어(5)의 치면과 치합되어 회전하게 되며, 제1 유성기어(1c)와 일체적으로 구동하는 제1 중심축(1a)은 원운동을 하고 이와 일체를 이루는 제1 선기어(7)는 회전하게 된다. 제1 선기어(7)는 또다시 제2 유성기어(2c)의 중심에서 치합되어 회전하게 되며 동일한 방식으로 동력을 샤프트축(6)까지 전달하게 된다.

한편, 유성기어체는 유성기어단과 중심축, 유성기어판으로 이루어져 있다. 예를 들어 제1 유성기어체(1)은 제1 유성기어단(1c)과 제1 중심축(1a)과 제1 유성기어판(1b)으로 구성된다.

또한, 제1 감속단은 제1 선기어(7)와 제1 유성기어체(1)와 링기어(5)로 이루어지며, 동일한 방식으로 제2 감속단은 제2 선기어(8)와 제2 유성기어체(2)와 링기어(5)로, 제3 감속단은 제3 선기어(9)와 3 유성기어체(3)와 링기어(5), 샤프트 감속단은 샤프트축(6)과 샤프트 유성기어체(4)와 링기어(5)로 구성된다.

하나의 감속단에서 구현되는 감속비는 다음 식으로 표현된다.

1단의 감속비 = 링기어의 잇수/선기어의 잇수 + 1

3단으로 이루어진 유성기어 모듈로서, 링기어의 잇수가 55, 1에서 3단 의 선기어 잇수가 14인 유성기어 모듈의 최종 감속비는,

(55/14 +1)* (55/14 +1)*(55/14 +1)=4.93(1단계)* 4.93(2단계)* 4.93(3단계)=120 이 된다.

상기 식과 같이 유성기어 모듈의 감속비는 선기어와 링기어 사이의 잇수와의 관계에서 결정되며, 이때 유성기어는 토크 증배와는 관계 없는 아이들 기어(idle gear)로 작용한다. 유성기어 모듈은 서로 다른 3종의 기어들이 맞물려 돌아가는 구조이므로, 선기어, 유성기어, 링기어의 동작과 조립을 위해서는 잇수 및 치형의 크기를 일반적으로 동일하게 설계한다.

그러나 동일 모듈 기어를 사용할 경우, 특히 노트 PC의 LCD 자동 개폐 및 가전 장치 자동 개폐와 같은 고토크를 요구하는 장치에 있어 많은 단점이 있다. 예를 들어, 고토크의 부하를 견디기 위한 치강도를 만족시키기 위하여 기어 모듈은 커질 수 밖에 없으며 이는 곧 길이 증가 및 감속비 저하의 단점을 지니게 된다.

본 발명은 고토크에 대한 내구성을 유지할 수 있으며 다양한 감속비 구현이 가능한 이중 구조의 유성기어 모듈을 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면에 따르면,

내주면에 치형이 형성되는 제1 링기어와, 제1 링기어와 치합하는 유성기어체와, 유성기어체의 중심부에 결합된 선기어를 포함하는 제1 감속단과;

제1 링기어에 결합되며, 제1 링기어보다 큰 치형을 갖는 제2 링기어와;

제2 링기어 및 선기어와 치합하는 샤프트 유성기어체와, 샤프트 유성기어체의 중심부에 결합된 샤프트축으로 이루어진 제2 감속단을 포함하는 이중 구조의 유성기어 모듈이 제공된다.

본 발명의 다른 측면은,

제1 링기어와, 제1 링기어의 내주면과 치합하는 제1 유성기어체와, 제1 유성기어체에 부착된 제1 선기어를 포함하는 제1 감속단; 및

제2 링기어와, 제2 링기어의 내주면과 치합하는 제2 유성기어체와, 제2 유성기어체에 부착된 제2 선기어를 포함하는 제2 감속단으로 이루어지되,

제1 링기어와 제2 링기어는 고정결합하고, 제1 링기어의 치형보다 제2 링기어의 치형이 더 큰 이중 구조의 유성기어 모듈이 제공된다.

제1 감속단과 제2 감속단 사이에 제1 링기어 또는 제2 링기어와 치합하는 하나 이상의 감속단을 더 포함할 수 있다. 이는 다양한 감속비를 구현하기 위한 것이다.

한편, 제1 또는 제2 링기어가 결합되는 위치에는 가이드 돌기가 형성되어 있고, 가이드 돌기에 대응되는 위치에 가이드 홈이 형성되는 것이 바람직하다. 가이드 돌기와 가이드 홈은 끼움 결합을 하며, 모터가 동작하여 기어 유닛을 회전시키더라도 제1 링기어와 제2 링기어가 회전하지 않도록 고정하는 역할을 한다.

또한, 제1 또는 제2 링기어가 결합되는 위치에는 반원 돌기가 형성되어 있으며, 반원 돌기에 대응되는 제1 또는 제2 링기어 연결부에는 반원 홈이 형성될 수 있다. 반원 돌기와 반원 홈은 끼움 결합을 하며, 모터가 동작하여 기어 유닛을 회전시키더라도 제1 링기어와 제2 링기어가 회전하지 않도록 고정하는 역할을 할 뿐만 아니라, 제1 링기어와 제2 링기어가 분리되지 않도록 하는 역할도 동시에 한다.

이하, 본 발명에 따른 이중구조의 유성기어 모듈의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유성기어 모듈의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 모터 기어(12), 모터(11), 유성기어체(61), 유성기어 중심축(61a), 유성기어판(61b), 유성기어(61c), 선기어(67), 샤프트 유성기어체(64), 샤프트 유성기어 중심축(64a), 샤프트 유성기어(64c), 샤프트판(64b), 샤프트축(66), 제1 링기어(5a), 제2 링기어(5b)가 도시되어 있다.

도 2는 두개의 링기어(5a, 5b)를 갖춘 유성기어 모듈이다. 제1 링기어(5a), 유성기어(61c), 모터 기어(12)의 치형의 크기는 제2 링기어(5b), 샤프트 유성기어(64c), 선기어(67)의 치형의 크기보다 작다.

도 2를 참조로, 본 발명의 유성기어 모듈의 작동 방법을 설명하면, 모터(11)의 회전에 의하여 모터기어(12)가 회전하고, 동시에 유성기어(61c)도 모터기어(12)와 맞물려 회전하게 된다. 복수의 유성기어(61)가 제1 링기어(5a)를 따라 회전하면서 유성기어 중심축(61a)를 원운동하게 하고, 이러한 유성기어 중심축(61a)에 부착된 유성기어판(61b)도 함께 회전한다. 이는 곧, 유성기어판(61b)과 일체적으로 결합된 선기어(67)에 동력을 전달한다.

한편, 선기어(67)는 샤프트 유성기어(64c)와 맞물리게 되며, 샤프트 유성기어(64c)와 제2 링기어(5b)에 의하여 다시 감속이 이루어져 마지막으로 샤프트축(66)으로 동력이 출력된다.

기어의 치강도는 치두께 및 치형의 크기에 관계된다. 일반적으로 모터(11)와 가까운 쪽의 기어 유닛에는 비교적 저토크가 작용한다. 따라서 치강도는 크게 중요하지 않아 작은 크기의 치형을 사용하더라도 무방하다.

반면, 모터(11)에서 멀어질수록 기어 유닛은 고토크가 작용하므로 치형의 크기는 중요하다.

따라서, 본 실시예에서는 두 가지의 링기어(5a, 5b)를 사용하여, 치강도가 중요하지 않는 부분에서는 감속비를 증가시키는 방향으로 기어 유닛을 설계하고, 치강도가 비교적 중요한 부분에서는 감속비 보다는 고토크에 견딜 수 있도록 치형을 설계하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예와 같이 두개의 링기어(5a, 5b)를 사용하는 경우 링기어(5a, 5b)간의 연결이 중요하다. 기어 유닛은 치형의 치합에 의해서 동력을 전달 하므로 하우징 역할을 하는 링기어(5a, 5b)의 결합이 정상적으로 이루어지지 않을 경우 기어가 치합되지 않아 동력이 정상적으로 전달되지 않을 수 있다. 따라서 링기어(5a, 5b) 간의 결합을 유지할 수 있는 구조가 필요하다.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2 링기어의 절개 사시도이며, 도 3b는 제2 링기어의 평면도, 도 4a는 제1 링기어의 사시도, 도 4b는 제1 링기어의 평면도이다.

도 3a ,3b, 4a, 4b를 참조하면, 제2 링기어(5b), 가이드 돌기(21), 제2 링기어 연결부(20a), 제1 링기어(5a), 제1 링기어 연결부(20b), 가이드 홈(22)이 도시되어 있다.

제2 링기어(5b)의 가이드 돌기(21)는 제1 링기어(5a)의 가이드 홈(22)에 끼움결합할 수 있도록 대응되는 구조이다. 가이드 돌기(21)와 가이드 홈(22)의 결합에 의하여 제1 및 제2 링기어(5a, 5b) 내부의 기어 유닛이 회전하더라도 동일한 방 향으로 제2 링기어(5b)가 회전하는 일은 발생하지 않는다.

본 실시예에서는 가이드 돌기(21)가 제2 링기어(5b)에 형성되었으나, 제1 링기어(5a)에 형성되어도 무방하다. 제1 링기어(5a)에 가이드 돌기(21)가 형성된 경우, 제2 링기어(5b)에 가이드 홈(22)이 형성된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 제2 링기어의 절개 사시도이다. 도 5를 참조하면, 제2 링기어(5b), 제2 링기어 연결부(20a), 반원 돌기(31)가 도시되어 있다.

제 2 링기어 연결부(20a)에는 다수의 반원 돌기(31)가 형성되어 있으며, 반원 돌기(31)는 구형의 일부면을 자른 듯한 형상이다. 이와 결합하는 도 4a의 제1 링기어의 연결부(20b)에는 반원 돌기(31)에 대응되는 반원 홈이 형성되어 있어, 반원 돌기(31)와 끼움결합할 수 있다.

이러한 반원 돌기(31)은 제1 링기어(5a)에 형성되어도 무방하며, 이 경우 제2 링기어(5b)에는 반원 홈이 형성된다.

도 2의 실시예에서 각각의 링기어에 치합하는 감속단을 더 추가할 수 있으며, 이 경우 4단계로 감속이 이루어지며 총감속비는 다음과 같다.

제1, 2 단계에서 제1 링기어(5a) 잇수 80, 선기어(모터 기어 포함)의 잇수 16이며, 3,4 단계에서 제2 링기어(5b) 잇수 50, 선기어 잇수 13인 경우,

(80/16 + 1)* (80/16 + 1)*(50/13 + 1)* (50/13 + 1) = 6(1단)*6(2단 )*4.85(3단)*4.85(4단)=847이 된다. 따라서 847배 감속된다.

보다 많은 감속을 원한다면 감속단의 수를 늘릴 수 있으나, 이때 모듈의 길이가 길어지는 것을 감안해야 할 것이다.

한편, 상기의 실시예는 도 2와 같이 모터기어(12)를 입력축으로 한뒤 샤프트축(66)을 출력축으로 한 경우이다. 그러나 2개의 링기어(5a, 5b) 구조를 구성하는 유성기어 모듈은 다양한 입력축과 연계하여 사용이 가능한바 이를 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 유성기어 모듈의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 제1 링기어(5a), 제2 링기어(5b), 제1 유성기어체(81), 제2 유성기어체(82), 제1 유성기어(81a), 제2 유성기어(82a), 제1 유성기어축(81b), 제2 유성기어축(82b), 제1 유성기어판(81c), 제2 유성기어판(82c), 제1 선기어(84), 제2 선기어(85)가 도시되어 있다.

제1 유성기어체(81)는 제1 유성기어판(81c)과 제1 유성기어(81a)와 제1 유성기어축(81b)으로 구성된다. 제1 유성기어체(81)가 제1 링기어(5a)의 내주면을 따라 회전하는 경우 제1 선기어(84)도 제1 유성기어체(81)와 일체적으로 회전하게 된다. 감속비는 제1 유성기어체(81), 제1 선기어(84), 제1 링기어(5a)의 유기적인 회전에 의해서 결정되므로 이를 제1 감속단이라 한다.

동일하게 제2 유성기어체(82), 제2 선기어(85), 제2 링기어(5b)를 제2 감속 단이라 한다. 제1 선기어(84)는 출력축으로 제2 유성기어체(82)의 제2 유성기어(82a)와 맞물려 동력을 전달한다.

한편, 제2 링기어(5b)는 제1 링기어(5a)보다 치형이 더 크게 형성되어 있으며, 이는 다단의 감속에 의한 고토크를 견디기 위함이다.

제1 링기어(5a)와 제2 링기어(5b)의 결합방식은 상기 실시예에서 설명한 바와 같다.

본 발명의 기술 사상이 상술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상술한 실시예는 그 설명을 위한 것이지 그 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 다양한 감속비 구현이 가능한 유성기어 모듈로서 자유로운 출력토크 및 출력속도의 조절이 가능하다.

Claims (6)

1. 내주면에 치형이 형성된 제1 링기어와, 상기 제1 링기어와 치합하는 유성기어체와, 상기 유성기어체의 중심부에 결합된 선기어를 포함하는 제1 감속단과;

   상기 제1 링기어에 결합되며, 제1 링기어보다 큰 치형을 갖는 제2 링기어와;

   상기 제2 링기어 및 상기 선기어와 치합하는 샤프트 유성기어체와, 상기 샤프트 유성기어체의 중심부에 결합된 샤프트축으로 이루어진 제2 감속단을 포함하는 이중 구조의 유성기어 모듈.
2. 제1 링기어와, 상기 제1 링기어의 내주면과 치합하는 제1 유성기어체와, 상기 제1 유성기어체에 부착된 제1 선기어를 포함하는 제1 감속단; 및

   제2 링기어와, 상기 제2 링기어의 내주면과 치합하는 제2 유성기어체와, 상기 제2 유성기어체에 부착된 제2 선기어를 포함하는 제2 감속단으로 이루어지되,

   상기 제1 링기어와 상기 제2 링기어는 고정결합하고, 상기 제1 링기어의 치형보다 상기 제2 링기어의의 치형이 더 큰 이중 구조의 유성기어 모듈.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1 선기어는 입력축이 되고, 상기 제2 유성기어체는 출력축인 이중 구 조의 유성기어 모듈.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1 감속단과 상기 제2 감속단 사이에 제1 링기어 또는 제2 링기어와 치합하는 하나 이상의 감속단을 더 포함하는 이중 구조의 유성기어 모듈.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1 링기어와 상기 제2 링기어가 결합되는 부분에 있어서,

   상기 제1 링기어 또는 상기 제2 링기어 중 어느 하나에는 가이드 돌기가 형성되며, 다른 하나에는 상기 가이드 돌기에 대응하여 가이드 홈이 형성되는 이중 구조의 유성기어 모듈.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1 링기어와 상기 제2 링기어가 결합되는 부분에 있어서,

   상기 제1 링기어 또는 상기 제2 링기어 중 어느 하나에는 반원 돌기가 형성되며, 다른 하나에는 상기 반원 돌기에 대응하여 반원 홈이 형성되는 이중 구조의 유성기어 모듈.

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