KR20080094535A - 편심기어기구와 이를 이용한 회전력전달방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편심부기어기구에 관한 것이다. 본 발명의 기어기구는 축선을 중심으로 하여 회전하는 중앙부와 편심부를 갖는 입력드라이브, 외주연 기어톱니를 갖는 가동형 내부링기어와, 상기 내부링기어의 상기 외주연 기어톱니에 부분적으로 결합되는 내주연 기어톱니를 갖는 외부링기어로 구성되고, 상기 가동형 내부링기어는 이에 대하여 상기 입력드라이브의 상기 중앙부와 상기 편심부가 일측방향으로 회전될 수 있도록 하며, 상기 내부링기어는 상기 내부링기어에 의한 편심운동이 이루어져 상기 내부링기어에 의하여 반대방향으로 유도된 주어진 회전력을 상기 일측방향으로 전달할 수 있도록 구성되고, 상기 외부링기어는 상기 주어진 회전력이 상기 내부링기어에 의하여 상기 반대방향으로 유도될 때 상기 외부링기어가 상기 축선을 중심으로 하여 회전하며, 상기 외부링기어가 상기 주어진 회전력을 상기 축선을 따라 외측을 향하여 상기 일측방향에 전달함을 특징으로 한다.

편심기어기구, 내부링기어, 외부링기어, 편심캠.

Description

편심기어기구와 이를 이용한 회전력전달방법 {ECCENTRIC GEAR MECHANISM AND METHOD OF TRANSFERING TURNING FORCE THEREBY}

본 발명은 편심기어기구와 이를 이용한 회전력전달방법에 관한 것이다.

종래 편심기어기구는 잘 알려져 있다. 이러한 편심기어기구는 외주연에 외부기어톱니를 갖는 내부링기어, 내주연에 내부기어톱니를 가지고 내부링기어의 외부기어톱니에 결합하는 외부링기어와, 이들 기어 사이에 편심운동을 발생하기 위한 수단을 포함하는 것으로 알려져 있다.

통상적으로 종래의 편심기어기구는 몇 가지의 결점을 갖는다. 특히, 이들은 고속에서 바람직하지 않은 진동을 일으킨다. 종래의 편심기어기구는 중앙에 배치된 외부링기어에 대하여 운동하는 내부링기어를 회전시킴으로서 외부링기어는 편심선기어드라이브와 같은 동일한 방향으로 회전하고 내부링기어는 유성기어와는 다르게 반대방향으로 회전한다. 이는 작용과 반작용이 반전되었음을 의미한다. 이는 입력드라이브의 방향이 전환될 수 있는 단일의 편심기어기구를 갖는 공구에서는 문제가 되지 않으나, 둘 이상의 편심기어기구가 상하로 배치되거나 하나의 편심기어기구가 고속비를 얻기 위하여 유성기어단의 상부에 배치되는 경우 문제가 되는바, 그 이유 는 유성기어기구와는 다르게 편심기어기구의 비율에 의하여 전체 비율이 감소될 수 있으므로 편심기어기구가 반작용흡수부로서 중앙에 배치되는 그 외부링기어내에 사용할 수 없기 때문이다. 미끄럼운동은 회전마찰 보다 거의 10배가 크며, 어떠한 운동편심체가 중심력을 전달하는데 필요한 경우 지금까지는 미끄럼운동이 기존의 편심기어기구에 요구되었던 것으로 알려져 있다.

따라서 기존의 편심기어기구는 더 개선될 수 있는 것으로 믿는다.

따라서, 본 발명의 목적은 기존의 기어기구를 개선한 편심기어기구를 제공하는데 있다.

특히, 비교적 작은 공간에서 매우 높은 기어비를 갖는 새로운 편심기어기구를 제공하는데 있다.

이들 목적과 이후에 명백하게 되는 목적에 따라서, 본 발명의 한 특징은, 편심기어기구에 있어서, 이 기어기구가 축선을 중심으로 하여 회전하는 중앙부와 편심부를 갖는 입력드라이브, 외주연 기어톱니를 갖는 가동형 내부링기어와, 상기 내부링기어의 상기 외주연 기어톱니에 부분적으로 결합되는 내주연 기어톱니를 갖는 외부링기어로 구성되고, 상기 가동형 내부링기어는 이에 대하여 상기 입력드라이브의 상기 중앙부와 상기 편심부가 일측방향으로 회전될 수 있도록 하며, 상기 내부링기어는 상기 내부링기어에 의한 편심운동이 이루어져 상기 내부링기어에 의하여 반대방향으로 유도된 주어진 회전력을 상기 일측방향으로 전달할 수 있도록 구성되고, 상기 외부링기어는 상기 주어진 회전력이 상기 내부링기어에 의하여 상기 반대방향으로 유도될 때 상기 외부링기어가 상기 축선을 중심으로 하여 회전하며, 상기 외부링기어가 상기 주어진 회전력을 상기 축선을 따라 외측을 향하여 상기 일측방향에 전달한다.

본 발명의 다른 특징은, 요약컨데, 편심기어기구에 의하여 회전력을 전달하 는 방법에 있어서, 이 방법이 축선을 갖는 중앙부와 편심부를 구비한 입력드라이브를 제공하는 단계, 상기 중앙부를 회전시켜 상기 입력드라이브를 상기 축선을 중심으로 하여 회전시키는 단계, 외주연 기어톱니를 갖는 가동형 내부링기어를 제공하는 단계, 상기 중앙부를 회전시켜 상기 입력드라이브의 상기 편심부를 상기 가동형 내부링기어에 대하여 일측방향으로 회전시키는 단계, 상기 내부링기어에 의한 편심운동이 이루어져 상기 내부링기어에 의하여 반대방향으로 유도된 주어진 회전력은 상기 일측방향으로 전달할 수 있도록 상기 내부링기어를 구성하는 단계, 내주연 기어톱니를 갖는 외부링기어를 제공하는 단계, 상기 외부링기어의 상기 내주연 기어톱니를 상기 내부링기어의 상기 외주연 기어톱니에 부분적으로 결합시키는 단계로 구성되고, 상기 주어진 회전력이 상기 내부링기어에 의하여 상기 반대방향으로 유도될 때 상기 외부링기어가 상기 축선을 중심으로 하여 회전하며, 상기 외부링기어가 상기 주어진 회전력을 상기 축선을 따라 외측을 향하여 상기 일측방향에 전달한다.

본 발명에 따른 편심기어기구는, 외측으로 부터 내측으로, 내주연에 기어톱니를 갖는 중앙배치형 외부링기어와, 외주연에 기어톱니를 가지고 중앙에 배치된 편심드라이브에 의하여 링기어에 대하여 가압될 때 외부링기어의 내주연 기어톱니에 대하여 이동가능한 내부링기어를 갖는다.

따라서, 중앙에 배치된 편심드라이브가 시계방향으로 회전할 때, 내부링기어는 중앙에 배치된 외부링기어의 기어톱니에서 회전할 때 반시계방향의 회전력을 받는 반면에, 외부링기어는 시계방향의 회전력을 받는다. 이는 하나 이상의 단계가 적용될 때 중앙에 배치된 편심드라이브의 회전방향이 유지되어야 하는 경우, 외부링기어가 드라이브 기어가 되고 내부링기어는 반작용 기어가 됨을 의미한다. 그리고 이는 주요 장점이라 할 수 있는 그 효율을 증가시키기 위하여 내부링기어의 편심운동이 미끄럼운동으로부터 회전운동으로 전달될 필요가 있음을 의미한다.

본 발명은 예를 들어 덮개처럼 구성될 수 있는 하우징 부분을 제공함으로서 달성될 수 있다. 이를 위하여, 본 발명의 편심기어기구는 상기 내부링기어를 상기 하우징에 연결하고 상기 입력드라이브가 삽입될 수 있도록 제공된 일측 개방부와 상기 일측 개방부로부터 간격을 두고 형성되어 있으며 베어링이 구비된 핀이 삽입되는 타측 개방부를 포함하는 연결수단을 가짐으로서, 상기 베어링이 상기 타측 개방부에서 회전하는 동안에 상기 내부링기어가 회전됨이 없이 상기 내부링기어의 상기 편심운동이 허용될 수 있게 되어 있다.

본 발명의 한 실시형태에 따라서, 상기 타측 개방부는 상기 하우징 부분에 제공되는 반면에, 상기 베어링이 구비된 상기 핀은 상기 내부링기어내에 배열된다. 본 발명의 다른 실시형태에 따라서, 상기 타측 개방부는 상기 내부링기어에 제공되는 반면에, 베어링이 구비된 상기 핀은 상기 하우징 부분에 제공된다.

내부링기어에 의하여 발생된 반작용력이 미끄럼운동없이 하우징에 전달되는 방법은 단 두 가지 방법뿐임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 다른 방법이 있다면 역시 가능할 것이다.

본 발명의 편심기어기구가 구비된 공구가 고속모터에 의하여 작동될 때 나타나는 진동을 피하기 위하여, 중앙에 배치되는 편심드라이브는 그 회전운동중에 편 심드라이브가 통상적인 진동이 제거되는 지점에 대하여 평형을 유지할 수 있도록 중량평형이 이루어질 수 있다.

본 발명의 특징에 대하여서는 청구범위에 기술되어 있다. 그러나, 본 발명은 그 구성과 작동방법이 부가적인 대상물 및 그 잇점과 함께 첨부된 도면에 의거하여 설명되는 다음의 실시형태로부터 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 편심기어기구는 예를 들어 덮개의 형태 또는 고정형 덮개가 회전되지 않게 고정적으로 연결된 하우징의 형태로 구성된 회전되지 않는 고정형 하우징(1)을 갖는다.

또한 본 발명의 편심기어기구는 입력드라이브(2)를 갖는다. 이러한 입력드라이브는 입력축(3)을 구성하고 축선 A를 중심으로 하여 외측으로부터 회전되는 중앙부를 갖는다. 입력드라이브(2)는 예를 들어 편심캠(4)의 형태로 구성된 편심부를 갖는다.

편심캠(4)에는 베어링(5)이 구비되어 있다. 이러한 편심캠은 베어링(5)과 함께 내부링기어(7)의 내측 개방부(6)에 삽입된다. 내부링기어(7)는 그 외주연에 외부기어톱니를 갖는다.

또한 편심기어기구는 내주연에 내부기어톱니가 구비된 외부링기어(8)를 갖는다. 내부링기어(7)의 외부기어톱니는 외부링기어(8)의 내부기어톱니에 부분적으로 결합된다.

예를 들어 덮개형태로 구성된 하우징(1)에 내부링기어(7)를 연결하기 위한 연결수단이 제공된다. 이 연결수단은 예를 들어 하우징(1)에 형성된 적어도 하나의 개방부(9)와, 내부링기어(7)에 형성되고 개방부(9)에 삽입되는 베어링(11)을 갖는 적어도 하나의 핀(10)을 포함하고 베어링(11)과 개방부(9) 사이에는 간극이 형성되어 있다. 도시된 바와 같이, 하우징(1)에는 수개의 개방부(9)가 형성되어 있으며 이들에 수개의 베어링(11)이 핀(10)과 함께 삽입될 수 있다. 또한 하우징(1)에는 입력축(3)이 회전가능하게 삽입될 수 있는 개방부(12)가 구비되어 있다.

연결수단은 달리 구성될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 개방부(9)가 내부링기어(7)에 제공되는 반면에, 핀(10)이 하우징(1)에 제공될 수 있다. 또한 다른 구성형태가 이용될 수도 있을 것이다.

편심기어기구의 외부링기어(8)는 내부링기어(7) 보다 많은 톱니를 갖는다. 예를 들어, 외부링기어(8)는 내부링기어(7) 보다 두 개 이상의 톱니를 더 가질 수 있다.

외부링기어(8)는 베어링(12)내에 배열되고 선기어(sungear)(13)에 연결되거나, 이러한 선기어(13)와 일체로 구성될 수도 있다. 연결은 스크류(14)에 의하여 이루어진다. 입력축(3)의 반대측 단부는 예를 들어 니들 베어링(15)내에 지지될 수 있다. 와샤(16)가 선기어(13)상에 배열될 수 있다.

입력축(3)이 축선 A를 중심으로 하여 외측으로부터 회전될 때, 내부링기어(7)는 회전되지 않고 대신에 내부링기어는 선회운동(gyration motion)을 수행한다. 이러한 내부링기어(7)의 선회운동은 외부링기어(8)가 입력축(3)과 동일한 방향으로 축선 A를 중심으로 하여 회전될 수 있도록 하고, 외부링기어(8)는 축선 A를 따라서 외측으로 회전력을 전달한다.

이와 같이 구성된 편심기어기구는 매우 큰 감속이 이루어지고 토크가 증가될 수 있도록 하는 매우 높은 기어비를 가지며, 아주 콤팩트한 구조로 구성될 수 있다.

상기 언급된 각 요소 또는 둘 이상의 이들 요소는 상기 언급된 형태와는 상이한 구성의 다른 형태로서도 유용한 것으로 확인될 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명이 편심기어기구에 대하여 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 도시되고 설명된 내용으로 한정되지 않고 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 여러 가지 수정이나 구조적인 변경이 있을 수 있다.

달리 분석함이 없이 이상의 설명으로 본 발명의 요지가 명확하게 되며 통상적인 지식을 가진 자이면 종래기술의 관점으로부터 본 발명의 일반적인 관점 또는 특수한 관점의 중요한 특징을 구성하는 구조를 생략함이 없이 다양한 적용이 용이하게 이루어질 수 있을 것이다.

본 발명의 보호받고자 하는 범위는 첨부된 청구범위에서 한정된다.

도 1은 본 발명에 따른 편심기어기구를 보인 것으로 이러한 기구의 작동중에 그 구성요소의 여러 위치를 보인 축방향 정면도.

도 2는 본 발명 편심기어기구의 각 구성요소를 분해하여 보인 분해사시도.

도 3과 도 4는 본 발명 편심기어기구의 각 방향에서 본 사시도.

도 5는 본 발명 편심기어기구의 구성요소의 운동을 보인 설명도.

Claims (9)

1. 편심기어기구에 있어서, 이 기어기구가 축선을 중심으로 하여 회전하는 중앙부와 편심부를 갖는 입력드라이브, 외주연 기어톱니를 갖는 가동형 내부링기어 및 상기 내부링기어의 상기 외주연 기어톱니에 부분적으로 결합되는 내주연 기어톱니를 갖는 외부링기어로 구성되고, 상기 중앙부와 상기 입력드라이브의 상기 편심부가 상기 가동형 내부링기어에 대하여 일측방향으로 회전하도록 되어 있으며, 상기 내부링기어는 상기 내부링기어에 의하여 편심운동이 이루어질 수 있고, 상기 일측방향에 대하여 반대방향에 있는 내부링기어에 의하여 유도된 주어진 회전력을 전달할 수 있도록 구성되고, 상기 외부링기어는 상기 주어진 회전력이 상기 반대방향에 있는 상기 내부링기어에 의하여 유도될 때 상기 외부링기어가 상기 축선을 중심으로 하여 회전하며, 상기 외부링기어가 상기 축선을 따라서 외측으로 일측에 있는 상기 주어진 회전력을 전달하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 편심기어기구.
2. 제1항에 있어서, 하우징과, 상기 내부링기어가 회전됨이 없이 상기 상기 내부링기어의 편심운동이 이루어질 수 있도록 상기 내부링기어를 상기 하우징에 연결하기 위한 연결수단을 포함함을 특징으로 하는 편심기어기구.
3. 제1항에 있어서, 하우징과, 미끄럼운동없이 그리고 상기 축선을 중심으로 하는 상기 내부링기어가 회전됨이 없이 상기 내부링기어의 상기 편심운동이 이루어질 수 있도록 상기 내부링기어를 상기 하우징에 연결하기 위한 연결수단을 포함함을 특징으로 하는 편심기어기구.
4. 제1항에 있어서, 하우징과, 상기 내부링기어를 상기 하우징에 연결하기 위한 연결수단을 포함하고, 상기 연결수단이 상기 내부링기어를 상기 하우징에 연결하고 상기 입력드라이브가 삽입될 수 있도록 제공된 일측 개방부와 상기 일측 개방부로부터 간격을 두고 형성되어 있으며 베어링이 구비된 핀이 삽입되는 타측 개방부를 포함함으로서 상기 베어링이 상기 타측 개방부에서 회전하는 동안에 상기 내부링기어가 회전됨이 없이 상기 내부링기어의 상기 편심운동이 허용될 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 편심기어기구.
5. 제4항에 있어서, 상기 타측 개방부가 상기 하우징에 제공되고, 상기 핀이 상기 베어링과 함께 상기 내부링기어내에 배치됨을 특징으로 하는 편심기어기구.
6. 제4항에 있어서, 상기 타측 개방부가 상기 내부링기어에 제공되고, 상기 핀이 상기 베어링과 함께 상기 하우징에 제공됨을 특징으로 하는 편심기어기구.
7. 제4항에 있어서, 상기 하우징이 덮개형태의 하우징 부분을 가짐을 특징으로 하는 편심기어기구.
8. 제1항에 있어서, 상기 입력드라이브의 상기 편심부가 중량평형이 이루어짐을 특징으로 하는 외부기어기구.
9. 편심기어기구에 의하여 회전력을 전달하는 방법에 있어서, 이 방법이 축선을 갖는 중앙부와 편심부를 구비한 입력드라이브를 제공하는 단계, 상기 중앙부를 회전시켜 상기 입력드라이브를 상기 축선을 중심으로 하여 회전시키는 단계, 외주연 기어톱니를 갖는 가동형 내부링기어를 제공하는 단계, 상기 중앙부를 회전시켜 상기 입력드라이브의 상기 편심부를 상기 가동형 내부링기어에 대하여 일측방향으로 회전시키는 단계, 상기 내부링기어에 의한 편심운동이 이루어져 상기 내부링기어에 의하여 반대방향으로 유도된 주어진 회전력은 상기 일측방향으로 전달할 수 있도록 상기 내부링기어를 구성하는 단계, 내주연 기어톱니를 갖는 외부링기어를 제공하는 단계, 상기 외부링기어의 상기 내주연 기어톱니를 상기 내부링기어의 상기 외주연 기어톱니에 부분적으로 결합시키는 단계로 구성되고, 상기 주어진 회전력이 상기 반대방향에 있는 상기 내부링기어에 의하여 유도될 때 상기 외부링기어가 상기 축선을 중심으로 하여 회전하며, 상기 외부링기어가 상기 축선을 따라서 외측으로 상기 일측방향에 있는 상기 주어진 회전력을 전달함을 특징으로 하는 편심기어기구에 의한 회전력전달방법.

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