KR20090130846A - 감속기 - Google Patents

Abstract

감속기(reduction mechanism)는,

- 구동 모터와 커플링되는 외치가 구비되고, 1 내지 2개의 에볼로이드(evoloid) 치형이 구비된 인풋 기어휠;

- 내치가 구비되고 상기 인풋 기어휠의 속도보다 낮은 속도를 갖는 아웃풋 기어휠;

- 상기 인풋 기어휠과 상기 아웃풋 기어휠 사이에서 동작되며 회전축이 고정 정렬(fixedly arrange)된 적어도 하나 이상의 중간 기어휠을 포함하여 구성된다.

변속기, 감속기, 하모닉 드라이브 변속기(harmonic drive transmission)

Description

감속기{REDUCTION MECHANISM}

본 발명은 감속기에 관한 것이다.

감속기는 일반적으로 전기 모터와 같은 모터의 속도를 낮은 속도로 변환하기 위해서 사용되는 것으로 알려져 있다.

일반적인 감속기는 유성기어 변속기(planetary gear transmission)가 있다. 유성기어 변속기는 일반적으로 적어도 하나 이상의 유성 기어휠과 맞물리는 외치(outer toothing)가 형성된 인풋 기어휠로 구성된다. 유성 기어휠의 회전축은 인풋 기어휠 주변을 이동하고 고정 정렬되지 않는다. 유성 기어휠은 링 형태의 아웃풋 기어휠과 맞물린다.

실제로 높은 변속비를 위해서는 예를 들어, 감속기는 하모닉 드라이브(harmonic drive) 원칙에 따라 제작된다.

하모닉 드라이브 감속기는 내치와 결합되는 외접 링과 외접 링의 작동을 위한 외치가 구비되는 내접 링으로 구성되고, 이너 링은 가요성 재질로 형성되고 회전을 제한하기 위한 고정계(fixed world)와 결합된다.

내접 링은 외접 링보다 2개 적은 이를 구비하고, 외접 링에 대해 2개의 가압체에 의해 가압된다. 2개의 가압체는 인풋 샤프트의 입력에 대해 대칭되게 회전 가능하게 정렬된다. 입력은 외접 링에 대해 편심되게 입력된다. 결과적으로, 2개의 포인트 각각에서 내접 링은 외접링의 이와 맞물리는 이의 수를 갖는다. 2개의 가압체가 내접 링과 외접링의 공통 샤프트에 대해 회전하면, 내접 링이 고정계와 연결됨으로 인해 회전이 구속되고, 외접 링이 회전하기 시작한다. 가압체의 1 회전당 회전량(rotation amount)은 2개의 이의 회전각에 대응되는 각도이다.

따라서, 하모닉 드라이브 감속기는 높은 변속비를 갖는다.

하모닉 드라이브 감속기의 단점은 많은 구성요소로 이루어지므로 구조가 상대적으로 복잡하다. 또한, 하모닉 드라이브 감속기는 상대적으로 높은 전장(overall height)와 상대적으로 낮은 효율을 갖는다.

본 발명의 목적은 장점은 유지하고 상술한 단점을 극복할 수 있는 다른 감속기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 장점은 유지하고 상술한 단점을 극복할 수 있는 다른 감속기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따르면 감속기는,

- 구동 모터와 커플링되는 외치가 구비되고, 1 내지 2개의 에볼로이드(evoloid) 치형이 구비된 인풋 기어휠;

- 내치가 구비되고 상기 인풋 기어휠의 속도보다 낮은 속도를 갖는 아웃풋 기어휠; 및

- 상기 인풋 기어휠과 상기 아웃풋 기어휠 사이에서 동작되며 회전축이 고정 정렬(fixedly arrange)된 적어도 하나 이상의 중간 기어휠을 포함하여 구성된다.

인풋 기어휠의 에볼로이드 치형은 본 명세서에서 DIN 3960에 따른 치형을 갖는 피니언을 의미하며,

- 잇수 Z는 1개 또는 2개이고;

- 치각 β가 15° 이상이고;

- 피니언의 치형 보정(profile correction) x1이 0.5 이상이고;

- 중간 기어휠의 치형보정 x2는 0 이하이고;

- 중간 기어휠의 이뿌리높이 계수(tooth root height factor) h_FfP2 는 피니언의 이머리높이 계수(tooth head height factor) haP1보다 크거나 또는 같고;

- 중간 기어휠의 이머리높이 계수 h_aP2는 실질적으로 피니언의 이뿌리높이 계수 h_Ffp1와 같다. 중간 기어휠과 아웃풋 기어휠은 서로 대응되는 치형을 갖는다.

이러한 에볼로이드 치형은 인볼류트 치형(involute toothing)의 특별한 변형으로, K.Roth에 의해 Zahnrad Technik-Evolventen Sonderverzahnungen, (Springer Verlag ISBN 3-540-64236-6)에 보다 상세히 논의되어 있다.

중간 기어휠을 통해 아웃풋 기어휠과 맞물리는 에볼리이드 치형을 갖는 인풋 기어휠을 사용함으로써, 인풋 기어휠이 적은 수의 이로 감속기를 사용할 수 있다. 그 결과 단순하고 컴팩트한 구조를 갖는다.

2개 또는 그 이상의 중간 기어휠을 구비함으로써, 작동신뢰성이 향상되고, 구조가 단순화된다.

내치를 구비하는 아웃풋 기어휠의 용도는 중간 기어휠과 인풋 기어휠이 아웃풋 기어휠에 의해 컴팩트하게 둘러싸이도록 한다. 이것은 감속기를 견고하고 보다 손상이 적도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기어휠은 일 평면에 배치될 수 있다. 따라서, 낮은 전장으로 형성될 수 있도록 하여, 감속기의 구조를 보다 컴팩트하게 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 감속기의 인풋 샤프트는 구동모터의 아웃풋 샤프트와 직접 연결된다. 따라서, 보다 적은 구성요소로 형성될 수 있으며, 감속기의 전체 구조를보다 컴팩트하게 구성할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기의 사시도;

도 2는 도 1의 감속기의 세부도;

도 3은 도 1의 감속기의 모식도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기에 대해 상세하게 설명한다. 여기서, 도면들은 본 발명의 실시예를 도식적으로 표현한 것으로, 도면에 의해 실시예가 한정되는 것은 아니다. 도면에서 동일한 또는 대응되는 구성요소는 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기가 도시되었다. 감속기(1)는 에볼로이드 치형(a)을 갖는 인풋 기어휠(2)로 구성된다. 인풋 기어휠(2)은 에볼로이드 외치(a)가 구비되고, 도 2에 도시한 바와 같이, 인풋 기어휠(2)은 2개의 이가 구비될 수 있다.

또한, 감속기(1)는 에볼로이드 내치(c)를 구비하는 아웃풋 기어휠(3)로 구성된다. 여기서, 아웃풋 기어휠(3)의 속도는 인풋 기어휠(2)의 속도보다 낮다. 또한, 속도는 감속기의 변속비에 따라 감속된다.

더불어, 도 1에 예시된 감속기(1)는 2개의 중간 기어휠(4)이 인풋 기어휠(2)에 대해 대칭적으로 정렬되어 구성된다. 각 중간 기어휠(4)은 외치(b)가 구비되고, 인풋 기어휠(2) 및 아웃풋 기어휠(3)과 맞물린다.

인풋 기어휠(2)은, 인풋 기어휠(2) 주변에 동심원 상으로 정렬되고, 이가 구비된 링 형태의 아웃풋 기어휠(3)의 중앙 부분에 배치된다. 특히, 인풋 기어휠(2)의 중심선은 아웃풋 기어휠(3)의 중심선과 동축 상에 배치된다.

중간 기어휠(4)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 고정계(fixed world)에 대해 고정 정렬된 회전축을 구비한다. 중간 기어휠(4)은 인풋 기어휠(2)에 의해 구동되고, 그 자체의 축을 중심으로 회전한다. 중간 기어휠(4)이 회전함에 따라 아웃풋 기어휠(3)이 구동된다. 아웃풋 기어휠(3)의 속도는 인풋 기어휠(2)의 속도보다 낮다. 여기서, 감속기의 변속비는 적어도 1:20이 될 수 있다. 또한, 더 높은 변속비를 가질 수 있으며, 예를 들어, 변속비가 1:40 또는 1:50이 될 수 있다.

도 1에 따르면, 기어휠(2, 3, 4)은 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 따라서, 감속기의 전장(overall height)을 낮게 유지할 수 있으며, 또한, 감속기의 구조를 단순하고 컴팩트하게 구성할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 인풋 기어휠(2)은 구동모터(미도시)의 아웃풋 샤프트(5)에 직접 연결될 수 있다. 이에 따르면, 감속기의 전체 구조를 컴팩트하게 구성할 수 있으며, 감속기에 필요한 공간을 최소화할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 아웃풋 기어휠(3)은 감속기의 아웃풋 샤프트(6)과 연동될 수 있다.

본 발명이 상술한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

Claims (5)

1. 구동 모터와 커플링되는 외치가 구비되고, 1 내지 2개의 에볼로이드(evoloid) 치형이 구비된 인풋 기어휠;

   내치가 구비되고 상기 인풋 기어휠의 속도보다 낮은 속도를 갖는 아웃풋 기어휠; 및

   상기 인풋 기어휠과 상기 아웃풋 기어휠 사이에서 동작되며 회전축이 고정 정렬(fixedly arrange)된 적어도 하나 이상의 중간 기어휠;

   을 포함하는 감속기(reduction mechanism).
2. 제1항에 있어서,

   상기 인풋 기어휠은 회전축이 고정 정렬된 2개 또는 그 이상의 중간 기어휠에 의해 대칭적으로 지지되는 감속기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 인풋 기어휠과 상기 아웃풋 기어휠 및 상기 중간 기어휠은 일 평면 상에 배치된 감속기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 인풋 기어휠은 구동모터의 아웃풋 샤프트와 직접 연결된 감속기.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   변속비가 1:20 이상인 감속기.

Images