KR20090075715A - 다단 감속 기어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 감속단이 유성 기어(8)로서 형성되고 제2 감속단이 2개 이상의 피니언(4, 6)을 포함하는 다단 감속 기어에 관한 것이며, 상기 다단 감속 기어는 구동 가능한 제1 선 기어(22)와, 회전 가능하게 지지된 제1 유성 캐리어(10) 내에 회전 가능하게 지지되며 제1 선 기어(22) 및 마찬가지로 회전 가능하게 지지된 제1 링 기어(16)와 동시에 맞물리는 복수의 제1 유성 기어(20)를 구비하며, 상기 2개의 피니언 모두는 원주의 상이한 지점들에서 대형 기어(2)와 맞물리며, 이들 중 제1 피니언(4)은 제1 유성 캐리어(10)에 회전 불가능하게 연결되고 하나 이상의 제2 피니언(6)은 회전 방향을 전환하는 기어단(12, 14)을 통해 제1 링 기어(16)에 구동 가능하게 연결된다. 본 발명에 따라 대형 기어(2)는 고정자로서, 즉 고정되게 형성되며, 구동기는 피니언(4, 6)도 지지되어 있는 어셈블리에 의해서 형성되므로, 피니언은 작동 중 유성 기어의 방식으로 대형 기어의 중심 축을 회전한다.
유성 기어, 피니언, 대형 기어, 링 기어, 선 기어

Description

다단 감속 기어{MULTI-SPEED REDUCTION GEAR}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 다단 감속 기어에 관한 것이다.
독일 공개 공보 DE 2420232 A1호에는 제1 감속단이 유성 기어로서 형성되고 제2 감속단이 3개의 피니언을 포함하는 2단 감속 기어가 공지되어 있으며, 상기 피니언들은 각각 원주의 상이한 지점들에서 대형 기어와 맞물리고, 이들 중 하나의 제1 피니언은 유성 기어의 유성 캐리어에 회전 불가능하게 연결되며 다른 2개의 피니언들은 스퍼 기어단을 통해 유성 기어의 링 기어에 구동 가능하게 연결된다.
구조 형태가 비교적 컴팩트한 경우, 상기 유형의 기어에 의해 매우 높은 토크가 높은 변환비로 전달될 수 있다.
본 발명의 목적은 상술한 유형의 감속 기어를 개선하는 것이다.
이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징을 통해 달성된다. 본 발명에 따른 또 다른 실시예 및 장점들은 종속항에 제시된다.
이에 따라 제1 감속단이 유성 기어로서 형성되고 제2 감속단이 2개 이상의 피니언을 포함하는 다단 감속 기어가 제안되며, 상기 다단 감속 기어는 구동 가능한 제1 선 기어와, 회전 가능하게 지지된 제1 유성 캐리어 내에 회전 가능하게 지지되며 제1 선 기어 및 마찬가지로 회전 가능하게 지지된 제1 링 기어와 동시에 맞물리는 복수의 제1 유성 기어를 구비하고, 상기 2개의 피니언은 원주의 상이한 지점들에서 대형 기어와 맞물리며, 이들 중 제1 피니언은 제1 유성 캐리어에 회전 불가능하게 연결되고 하나 이상의 제2 피니언은 회전 방향을 전환하는 기어단을 통해 제1 링 기어에 구동 가능하게 연결된다.
본 발명에 따라 대형 기어는 고정자로서, 즉 고정되게 형성되는 반면, 출력부는 피니언도 지지되어 있는 어셈블리에 의해 형성되므로, 피니언은 작동 중 유성 기어의 방식으로 대형 기어의 중심 축을 회전한다. 전기 구동 모터 및 이에 연결된 기어 부품과 같은 기능 요소들도 작동 중 대형 기어의 중심 축을 중심으로 운동한다. 바람직하게 이러한 기능 요소들은, 통상의 경우라면 비어 있을 수도 있는 지점에 배치될 수 있으므로, 전체적으로 바람직한 공간 비율이 구현될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예의 경우, 대형 기어는 공급 라인 및 제어 라인의 통과에 이용될 수 있는 중심 통과부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예의 경우, 동일한 유형의 또 다른 하나 이상의 감속 기어가 제공되며, 이 경우 2개 이상의 감속 기어는 하나의 공통된 대형 기어를 포함한다. 이는 제1 감속단이 대형 기어의 중심 축에 대해서 외부를 향해 반경 방향으로 오프셋되어 대형 기어의 원주의 하나의 지점에 배치되기 때문에 가능하다. 대형 기어의 원주 크기에 따라 상응하는 토크 요구 시 2개, 3개 또는 복수의 제1 감속단이 대형 기어의 원주에 분배되어 배치될 수 있다. 각각의 제1 감속단에는 자신의 전기 구동 모터가 할당될 수 있으므로, 이와 같이 형성된 구동 시스템의 전체 출력도 전체적으로 제1 감속단의 수에 상응하게 증가한다. 상기 시스템은 복수의 "구동 유닛"이 각각 2개 이상의 피니언에 의해서 공통 대형 기어에 지지되는 것으로도 설명될 수도 있다. 상기의 각각의 "구동 유닛"은 각각 유성 기어, 피니언 및 회전 방향을 전환하는 기어단을 포함한다.
예컨대 장갑 포탑을 위한 회전 구동기 또는 화물 크레인의 회전 구동기와 같이 큰 대형 기어를 포함하는 많은 사용예의 경우, 구성이 동일하므로 비용면에서 더 유리한 복수의 "구동 유닛"들을 사용하여 필요한 구동 출력을 제공하는 것이 가능하다. 추가의 장점은 중복 구성으로 인해 작동 안정성이 높아지는 것이다.
제로 백래쉬 및 유연한 공급 라인 안내가 중요시되는 로봇 기어로서의 정밀한 사용예를 위해, 피니언과 대형 기어는 원추형으로 형성될 수 있으며, 이 경우 대형 기어에 대한 각각의 피니언의 축방향 위치를 조정하기 위한 조정 수단이 제공된다.
더 높은 전체 기어비가 요구되면, 유성단으로서 형성된 또 다른 감속단이 제1 감속단에 직렬 연결될 수 있으며, 이 경우 제2 유성 캐리어는 제1 선 기어에 회전 불가능하게 연결되고, 제2 유성 기어는 제2 유성 캐리어 내에 회전 가능하게 지지되며 회전 구동 가능한 제2 선 기어와 제1 링 기어에 회전 불가능하게 연결된 제2 링 기어와 지속적으로 맞물린다.
상기의 직렬 연결단은, 제1 및 제2 링 기어가 단일 링 기어 부품으로서 형성될 때 특히 비용면에서 유리하게 제조될 수 있으며, 이 경우 제1 및 제2 유성 캐리어의 톱니들은 링 기어 부품의 상이한 축방향 영역들에서 맞물리거나 심지어 링 기어 부품은 연속된 톱니를 갖는다.
대형 기어와 피니언은 특수한 조립 공간 점유율을 고려하기 위해, 평행이 아닌 회전축을 갖는 베벨 기어로서도 형성될 수 있다.
2개의 피니언이 동일한 톱니 수를 가지며 회전 방향을 전환하는 기어단이 비율[u/(u+1)]로 저속으로 감속될 때 특히 바람직한 비율이 제시되며, 여기서 u는 직렬 연결된 유성 기어의 경우 선 기어 톱니 수에 대한 링 기어 톱니 수의 비율에 상응한다.
본 발명은 첨부된 도면에 의해서 이하에서 예시적으로 더 자세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 기어의 종단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기어를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기어를 개략적으로 도시한 3차원 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 기어의 평면도이다.
도 1에는 다단 감속 기어(1)가 도시된다. 제1 감속단은 유성 기어(8)로 형성되는 반면, 제2 감속단은 대형 기어의 원주의 상이한 지점들에서 대형 기어(2)와 맞물리는 2개의 피니언(4, 6)을 포함한다. 이 경우 제1 피니언(4)은 유성 기어(8)의 유성 캐리어(10)에 회전 불가능하게 연결되며, 제2 피니언은 스퍼 기어(12, 14)로 형성된 스퍼 기어단에 의해서 유성 기어(8)의 링 기어(16)에 구동 연결된다. 도 1의 중심선의 상부와 하부에는 다양한 절단 평면이 도시된다.
도 2 및 도 3에는 서로 맞물려 있는 스퍼 기어(12, 14)의 서로에 대한 위치가 도시된다.
유성 기어(8)는, 유성 캐리어(10)와 링 기어(16)가 스퍼 기어단(12, 14), 피니언(4) 및 대형 기어(2)에 의해서 서로 구동 가능하게 결합된 차동 기어로서 작용한다.
유성 캐리어(10)의 유성 볼트(18)에는 링 기어(16) 및 선 기어(22)와 동시에 맞물리는 유성 기어(20)가 회전 가능하게 지지된다.
도시된 본 발명에 따른 기어의 경우 대형 기어는 고정자로서, 즉 고정되게 형성되는 반면, 어셈블리(42)는 대형 기어를 중심으로 회전할 수 있다. 이로써 바람직하게 대형 기어는 로봇의 경우 소위 "축 1"에 대해 사용될 수 있으며, 기본 구조에 연결된다.
선 기어(22), 유성 기어(20) 및 링 기어(16)로 형성된 유성 기어(8)에는 유성단으로서 형성된 또 다른 감속단이 직렬 연결된다. 상기 감속단은 유성 캐리어(24)에 지지된 유성 기어(26)를 포함하며, 유성 기어(26)는 도시되지 않은 전기 모터에 의해서 구동될 수 있는 선 기어(28) 및 링 기어(16)와 동시에 맞물린다.
2개의 유성단의 링 기어들은 회전 불가능하게 서로 연결된다. 도시된 실시예에서 링 기어들은 연속된 톱니를 갖는 하나의 링 기어 부품(16)으로 통합된다. 유성 캐리어(20, 26)는 동일한 링 기어(16)의 상이한 축방향 영역들에서 상기 링 기어와 맞물린다.
작동 중 링 기어가 정지하지 않는다는 사실은 직렬 연결된 유성단의 기어비 에 바람직하게 작용한다.
피니언(4, 6) 및 대형 기어는 원추형으로 형성된다. 피니언 베어링(34)의 스냅 링(32)과 베어링 내부링 사이에 배치된 조정 디스크(30)는, 대형 기어에 대한 각각의 피니언의 축방향 위치를 조정하기 위한 조정 수단으로서 사용된다. 이로써 기어의 전체 유격에 가장 심하게 영향을 미치는, 피니언과 대형 기어 사이의 톱니 유격이 조정되거나 제거될 수 있으므로, 로봇 기어에서 요구되는 정밀도에 도달하게 된다. 톱니 평면의 다른 측면에는 스퍼 기어(12, 14)의 피니언과 톱니 평면 사이에 축방향으로 배치된 제2 베어링(36)이 피니언(4, 6)을 위해서 각각 배치된다.
대형 기어는 로봇 기어의 경우에 제어 라인 및 공급 라인의 통과를 위해서 사용될 수 있는 중심 통과부(40)를 포함한다.
대형 기어(2)와, 대형 기어에 대해서 회전할 수 있고 피니언도 지지되어 있는 어셈블리(42) 사이에는 축방향으로 배치된 2개의 베어링(44, 46)이 O자형 배치 방식으로 제공된다. 이러한 유형의 지지는 정밀하며, 높은 축방향 힘과 횡방향 힘이 지지될 수 있다.
다른 도면들에서 동일한 위치에는 동일한 도면 부호가 제공된다.
도 4에는 본 발명에 따른 기어의 평면도가 개략적으로 도시된다. 분할된 동일한 유형의 2개의 감속 기어가 하나의 공통 대형 기어를 포함하므로, 2개 뿐만 아니라 4개의 피니언도 대형 기어와 연동한다. 이로써 전달 가능한 토크 및 전달 가능한 출력이 2배가 될 수 있다. 도 4에 도시된 기어의 경우 대형 기어는 고정자로 서 형성된다. 원주에 분배된 보어들은 기본 구조에 기어를 고정하기 위해 사용된다.
<도면 부호 리스트>
1 : 감속 기어
2 : 대형 기어
4 : 피니언
6 : 피니언
8 : 유성 기어
10 : 유성 캐리어
12 : 스퍼 기어
14 : 스퍼 기어
16 : 링 기어
18 : 유성 볼트
20 : 유성 기어
22 : 선 기어
24 : 유성 캐리어
26 : 유성 기어
28 : 선 기어
30 : 조정 디스크
32 : 스냅 링
34 : 베어링
36 : 베어링
40 : 중심 통과부
42 : 어셈블리
44 : 베어링
46 : 베어링

Claims (9)

  1. 제1 감속단이 유성 기어로서 형성되고 제2 감속단이 2개 이상의 피니언(4, 6)을 포함하는 다단 감속 기어이며, 상기 다단 감속 기어는 구동 가능한 제1 선 기어(22)와, 회전 가능하게 지지된 제1 유성 캐리어 내에 회전 가능하게 지지되며 제1 선 기어(22) 및 마찬가지로 회전 가능하게 지지된 제1 링 기어(16)와 동시에 맞물리는 복수의 제1 유성 기어(10)를 구비하며, 상기 2개의 피니언은 원주의 상이한 지점들에서 대형 기어(2)와 맞물리며, 이들 중 제1 피니언(4)은 제1 유성 캐리어(10)에 회전 불가능하게 연결되고 하나 이상의 제2 피니언(6)은 회전 방향을 전환하는 기어단(12, 14)을 통해 제1 링 기어(16)에 구동 가능하게 연결되는 다단 감속 기어에 있어서,
    대형 기어(2)는 고정자로서 형성되며, 출력부는 피니언(4, 6)도 지지되어 있는 어셈블리에 의해서 형성되므로, 피니언은 작동 중 유성 기어의 방식으로 대형 기어의 중심 축을 회전하는 것을 특징으로 하는 다단 감속 기어.
  2. 제1항에 있어서, 대형 기어(2)는 중심 통과부(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 감속 기어.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 동일한 유형의 또 다른 하나 이상의 감속 기어가 제공되며, 2개 이상의 감속 기어는 하나의 공통된 대형 기어(2)를 포함하는 것 을 특징으로 하는 다단 감속 기어.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 피니언(4, 6)과 대형 기어(2)는 원추형으로 형성되며, 대형 기어(2)에 대한 각각의 피니언(4, 6)의 축방향 위치를 조정하기 위한 조정 수단(30)이 제공되는 것을 특징으로 하는 다단 감속 기어.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유성단으로서 형성된 또 다른 감속단이 제1 감속단에 직렬 연결되며, 제2 유성 캐리어(24)는 제1 선 기어(22)에 회전 불가능하게 연결되고, 제2 유성 기어(26)는 제2 유성 캐리어(24) 내에 회전 가능하게 지지되며 회전 구동 가능한 제2 선 기어(28)와, 제1 링 기어(16)에 회전 불가능하게 연결된 제2 링 기어(16)와 지속적으로 맞물리는 것을 특징으로 하는 다단 감속 기어.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 링 기어는 단일 링 기어 부품(16)으로서 형성되며, 제1 및 제2 유성 캐리어의 톱니들은 링 기어 부품의 상이한 축방향 영역들에서 맞물리는 것을 특징으로 하는 다단 감속 기어.
  7. 제6항에 있어서, 링 기어 부품(16)은 연속된 톱니를 갖는 것을 특징으로 하는 다단 감속 기어.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 대형 기어(2)와 피니언은 평행이 아닌 회전축을 갖는 베벨 기어로서 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 감속 기어.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 출력단의 2개의 피니언(4, 6)은 동일한 톱니 수를 가지며, 방향을 전환하는 스퍼 기어단 또는 베벨 기어단(12, 14)은 비율 [u/(u+1)]로 저속으로 감속되는데, 여기서 u는 직렬 연결된 유성 기어 세트의 경우 선 기어 톱니 수에 대한 링 기어 톱니 수의 비율에 상응하는 것을 특징으로 하는 다단 감속 기어.
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