KR20120046096A

KR20120046096A - 하이브리드 감속기

Info

Publication number: KR20120046096A
Application number: KR1020110113043A
Authority: KR
Inventors: 이부락
Original assignee: 주식회사 에스비비테크
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2012-05-09
Also published as: KR101275249B1; WO2012060610A2; WO2012060610A3

Abstract

고토오크 및 고감속비를 구현할 수 있는 하이브리드 감속기가 개시되어 있다.
이 개시된 하이브리드 감속기는, 베이스에 대해 회전 가능하게 설치되며, 구동원에서 제공되는 동력에 의하여 회전 구동되는 입력축과; 입력축의 회전에 연동되어 자전 및 공전운동하는 복수의 유성기어를 구비하여, 입력축의 회전을 일차적으로 감속하는 유성 감속부와; 복수의 유성기어 각각의 회전 중심에 설치되어, 복수의 유성기어의 공전운동을 전달하는 복수의 캐리어핀과; 복수의 캐리어핀의 공전운동을 편심회전운동, 병진운동 및 감속회전운동으로 순차적으로 변환하여 출력하는 사이클로이드 감속부를 포함한다.

Description

하이브리드 감속기{HYBRID REDUCER}

본 발명은 하이브리드 감속기에 관한 것으로서, 상세하게는 고토오크 및 고감속비를 구현함과 아울러 감속비를 조절할 수 있는 하이브리드 감속기에 관한 것이다.

일반적으로, 감속기는 모터 등과 같은 구동원으로부터 출력되는 고속의 회전력을 입력 받아 저속의 회전력으로 감속 출력하는 장치이다.

감속기는 감속방식에 따라 조화 감속기, 유성 감속기, 사이클로이드 감속기, RV 감속기 등이 있다.

이들 가운데, 사이클로이드 감속기는 내부에 핀이 삽입 된 소정 치형상의 내치(內齒)가 형성된 핀기어와; 크랭크축에 마련된 캠부재에 의하여 입력축의 반경방향으로 병진운동하며, 내치와 소정 잇수 차이를 가지는 사이클로이드 치형의 외치(外齒)가 형성된 편심기어를 포함한다. 이 사이클로이드 감속기는 핀기어의 내치와 편심기어의 외치 사이의 기어 잇수 차이에 의해 발생되는 핀기어의 상대회전을 이용하여 입력된 고속의 회전력을 저속으로 감속시킨다. 이 사이클로이드 감속기의 경우, 구동 토오크가 다른 감속기에 비하여 상대적으로 크고, 백래쉬가 작아서 안정적인 구동성을 가진다는 이점이 있다.

한편, 사이클로이드 감속기는 치 맞물림율을 개선하기 위한 방편으로, 내치와 외치 사이에 핀을 개재함으로써, 조립 공정이 복잡하고 부품수가 증가하게 되는 단점이 있다.

또한, 사이클로이드 감속기는 입력축과 클랭크축 각각에 장착되며 상호 맞물리는 기어 간의 기어비와, 핀기어와 편심기어 사이의 상대운동에 따른 기어비의 곱으로 감속비를 결정하는 구조를 가지므로, 주어진 크기 상의 제약 조건 하에서 감속비를 높이는데 한계가 있다.

유성 감속기는 입력축과 동축 상에 마련된 태양기어(sun gear), 소정 직경의 중공 내에 내치가 형성된 링기어(ring gear) 및 태양기어의 외치와 링기어의 내치 사이에 기어물림 된 상태로 개재되는 복수의 유성기어를 포함한다.

이 유성 감속기는 기어들 사이의 기어물림에 의하여 감속을 구현하는 방식을 가지므로, 구동 토오크가 크고, 안정적인 구동성을 가진다는 이점이 있다. 한편, 유성감속기는 기어들 사이의 기어비에 따라 감속을 구현하므로, 단일의 유성 감속기 구조로는 수 십대일 이상의 고감속을 구현하는데 한계가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로서, 구동 토오크가 크고, 안정적인 구동성을 가지면서도 고감속비를 구현할 수 있도록 된 구조의 하이브리드 감속기를 제공하는데 일 목적이 있다.

또한, 본 발명은 유성 감속기 구조만을 교체하는 것으로 감속비를 조절할 수 있도록 된 하이브리드 감속기를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기한 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 하이브리드 감속기는, 베이스에 대해 회전 가능하게 설치되며, 구동원에서 제공되는 동력에 의하여 회전 구동되는 입력축과; 상기 입력축의 회전에 연동되어 자전 및 공전운동하는 복수의 유성기어를 구비하여, 상기 입력축의 회전을 일차적으로 감속하는 유성 감속부와; 상기 복수의 유성기어 각각의 회전 중심에 설치되어, 상기 복수의 유성기어의 공전운동을 전달하는 복수의 캐리어핀과; 상기 복수의 캐리어핀의 공전운동에 의하여, 상기 입력축 둘레에서 편심회전운동하는 편심부재를 포함하며, 상기 편심부재의 편심회전운동을 병진운동 및 감속회전운동으로 순차적으로 변환하여 출력하는 사이클로이드 감속부를 포함한다.

여기서, 유성 감속부는, 상기 입력축에 설치되며, 상기 입력축과 함께 회전 구동되는 태양기어와; 상기 베이스에 결합 설치되며, 상기 복수의 유성기어가 자전 및 공전운동 하도록 안내하는 링기어를 더 포함하며, 상기 복수의 유성기어 각각은 상기 태양기어의 외치 및 상기 링기어의 내치에 치합된다.

상기 사이클로이드 감속부는, 상기 편심부재와; 상기 편심부재의 외주연의 중심과 동심으로 상기 편심부재 외주에 아이들 가능하게 설치되어 상기 편심부재의 편심회전운동을 병진운동으로 변환하며, 그 외주연에 형성된 소정 형상의 외치를 구비한 병진운동부재와; 상기 병진운동부재의 외치와 기어잇수 차이를 가지며 상기 병진운동부재의 외치와 부분적으로 치합되는 내치를 구비하며, 상기 병진운동부재의 병진운동에 연동되어 감속 회전되는 출력부재를 포함할 수 있다.

상기 유성감속부는, 서로 다른 유성감속비를 구성하도록, 상기 태양기어와 상기 유성기어의 직경이 서로 상이한 복수의 유성감속유닛을 포함하며, 상기 복수의 유성감속유닛이 택일적으로 장착되도록, 상기 편심부재에는 상기 입력축을 중심으로 하여 반경이 서로 다른 복수의 동심원 상 각각에 소정 간격으로 이격 배치된 복수의 캐리어핀 장착홈이 형성될 수 있다.

상기 편심부재는, 그 내부에 상기 입력축의 회전 중심을 중심으로 중공이 형성되며, 그 외주연의 중심이 상기 중공의 중심에 대해 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지며, 외주연이 상기 입력축 둘레에서 편심회전운동 가능하게 상기 입력축에 장착될 수 있다.

상기 편심부재는, 상기 중공의 중심에 대해 제1방향으로 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지는 제1편심부와; 상기 중공의 중심에 대해 제2방향으로 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지는 제2편심부를 포함하며, 상기 제1편심부의 외주연 중심과 상기 제2편심부의 외주연 중심이 상기 중공의 중심에 대해 점대칭을 이루도록 배치될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 병진운동부재에는 그 판면을 관통하여 복수의 회전규제공이 형성되고, 상기 회전규제공을 관통하여 상기 링기어와 상기 베이스를 연결하며, 상기 병진운동부재의 회전을 규제하는 회전규제핀을 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 입력축과 상기 편심부재 사이에 개재되어, 상기 입력축에 대해 상기 편심부재가 독립적으로 회전되도록 지지하는 제1회전지지체와; 상기 편심부재와 상기 병진운동부재 사이에 개재되어, 상기 편심부재와 상기 병진운동부재 사이에 상대 회전 되도록 지지하는 제2회전지지체를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 베이스에 대해 상기 출력부재를 회전 가능하게 지지하는 제3회전지지체를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 베이스와 상기 입력축 사이, 상기 링기어와 상기 출력부재 사이 및 상기 출력부재와 상기 제3회전지지체 사이의 공간에 각각 마련되어 감속기 내부를 실링하는 복수의 실링부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 출력부재에 설치되어, 상기 출력부재의 진동을 완화하는 댐퍼부재를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 하이브리드 감속기는 유성 감속부를 통하여 1차적으로 감속 출력하고, 캐리어핀을 통하여 전달된 1차 감속된 출력을 입력으로 하여 사이클로이드 감속부에서 2차적으로 감속 출력함으로써, 구동 토오크가 크고, 안정적인 구동성을 가지면서도 고감속비를 구현할 수 있다는 이점이 있다.

또한 사이클로이드 감속부를 구현함에 있어서, 편심부재를 구성하는 제1 및 제2편심부를 입력축에 대해 대칭 구조로 형성함으로써, 회전 구동시 감속기가 어느 한 방향으로 치우치는 것을 방지할 수 있다. 더 나아가 병진운동부재의 외치와 출력부재의 내치가 직접 치합되도록 된 구성함으로써, 두 치형 사이에 별도의 니들핀을 삽입하는 구성에 비하여 구성을 보다 콤팩트화할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 유성감속부를 구성함에 있어서, 유성기어비를 달리하는 복수의 유성감속유닛을 구비하고, 이들을 택일적으로 채용함으로써 싸이클로이드 감속부의 변경없이도 감속비를 용이하게 조절할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 댐퍼부재를 출력부재에 마련함으로써, 출력부재를 통하여 출력되는 회전력에 포함된 진동을 완화시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기를 보인 분리 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기에 제1유성감속유닛을 적용한 모습을 보인 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 제1유성감속유닛을 보인 개략적인 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기에 제2유성감속유닛을 적용한 모습을 보인 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 제2유성감속부를 보인 개략적인 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 편심부재를 보인 개략적인 정면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 사이클로이드 감속부를 보인 개략적인 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 사이클로이드 감속부의 치형 구조를 보인 개략적인 도면.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 감속기를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기는 입력축(20)의 회전속도를 2중 감속하여 출력하는 장치로서, 베이스(10)와, 구동원(미도시)에서 제공되는 동력에 의하여 회전 구동되는 입력축(20)과, 유성 감속부(100)와, 사이클로이드 감속부(200) 및 유성 감속부(100)에서 일차적으로 감속된 회전력을 사이클로이드 감속부(200)에 전달하는 복수의 캐리어핀(50)을 포함한다.

베이스(10)는 감속기의 설치기준이 되며, 구동원(미도시)과 본 실시예에 따른 감속기를 장착하는 장치본체에 고정 설치된다. 이 베이스(10)에는 입력축(20)이 삽입되는 제1중공(11)과, 후술하는 복수의 회전규제핀(91)이 결합되는 복수의 제1결합공(13) 및 후술하는 체결나사(95)가 결합되는 복수의 제2결합공(15)이 형성되어 있다.

입력축(20)은 베이스(10)의 제1중공(11)에 대해 회전 가능하게 설치된다. 이를 위하여, 베이스(10)의 제1중공(11)과 입력축(20) 사이에는 제2베어링(31)이 개재된다. 이 입력축(20)은 구동원의 출력축에 대해 커플링 될 수 있다. 한편, 모터와 감속기 일체형 구조에 적용됨에 있어서, 구동원의 출력축을 감속기의 입력축(20)으로 이용할 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 유성 감속부(100)는 입력축(20)의 회전을 일차적으로 감속하는 것으로서, 태양기어(101)와, 복수의 유성기어(103) 및 링기어(105)를 포함한다.

태양기어(101)는 외치(外齒) 기어로서, 입력축(20)의 일단부에 설치되어 입력축(20)과 동일한 회전비로 회전한다. 복수의 유성기어(103) 각각은 외치(外齒) 기어로서, 태양기어(101) 및 링기어(105) 각각에 치합되어 태양기어(101) 주위에서 자전 및 공전운동하며, 캐리어핀(50)을 통하여 회전력을 출력한다. 도 4는 3개의 유성기어가 적용된 구성을 예로 들어 나타내었으나, 이 유성기어의 개수는 필요에 따라 다양하게 변형 가능하다.

링기어(105)는 회전규제핀(91)에 의하여 베이스(10)에 결합 설치되는 내치(內齒) 기어로서, 복수의 유성기어(103)를 사이에 두고 태양기어(101) 둘레에 설치되어 유성기어(103)가 태양기어(101) 둘레에서 자전 및 공전 운동하도록 안내한다.

상기한 바와 같이 유성 감속부(100)를 구비함으로써, 입력축(20)의 회전을 입력축(20)의 회전비와 유성기어(103)의 공전운동 회전비 만큼 일차적으로 감속한다. 예컨대, 유성기어(103)가 1회공전할 때, 입력축(20)이 10회전하는 경우, 유성 감속부(100)의 감속비는 10대 1이 된다.

상기 유성감속부(100)는 서로 다른 유성감속비를 구성하도록, 상기 태양기어(101)와 유성기어(103)의 직경이 서로 상이한 복수의 유성감속유닛을 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 4는 유성감속부(100)로서 제1유성감속유닛(100a)을 채용한 경우를 예로 들어 나타낸 것이고, 도 5 및 도 6은 제2유성감속유닛(100b)을 채용한 경우를 예로 들어 나타낸 것이다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 제1유성감속유닛(100a)의 태양기어(101a)는 제2유성감속유닛(100b)의 태양기어(101b)에 비하여 소직경를 가지도록 구성할 수 있다. 이 경우, 제1유성감속유닛(100a)의 복수의 유성기어(103a)는 태양기어(101a)와 링기어(105) 사이에 맞물림 가능한 사이즈를 가지는 것으로, 제2유성감속유닛(100b)의 복수의 유성기어(103b)에 비하여 대직경을 가진다. 따라서, 제1유성감속유닛(100a)를 적용시, 제2유성감속유닛(100b)를 적용한 경우에 비하여 상대적으로 고감속을 구현할 수 있다.

상기 복수의 유성감속유닛(100a)(100b)이 택일적으로 장착되도록, 후술하는 사이클로이드 감속부(200)의 편심부재(210)에는 상기 입력축을 중심으로 하여 반경이 서로 다른 복수의 동심원 상 각각에 소정 간격으로 이격 배치된 복수의 캐리어핀 장착홈(210b)(210c)이 형성된다. 즉, 제1유성감속유닛(100a)을 채용시에는 상대적으로 반경이 작은 동심원 상에 배치된 제1캐리어 핀 장착홈(210b)에 캐리어 핀이 장착되고, 제2유성감속유닛(100b)을 채용시에는 상대적으로 반경이 큰 동심원 상에 배치된 제2캐리어 핀 장착홈(210c)에 캐리어 핀이 장착된다.

상기한 바와 같이, 유성감속부(100)로서, 제1 및 제2유성감속유닛(100a)(100b)를 택일적으로 선택하는 것으로, 감속비가 상이한 하이브리드 감속기를 구현할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 태양기어(101), 유성기어(103) 및 링기어(105) 사이에 치형 맞물림에 의하여 일차 감속을 실행하는 점에 대해 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 치형 맞물림 대신 마찰에 의하여 유성 감속을 구현하는 것도 가능하다. 이 경우, 유성감속부는 외주에 치형이 없는 태양롤러 및 유성롤러와, 내주에 태양롤러 및 유성롤러가 삽입되며 치형이 형성되지 않는 중공을 가지며 링부재로 구성할 수 있다.

캐리어핀(50)은 복수의 유성기어(103) 각각의 회전 중심에 설치되어, 상기 복수의 유성기어의 공전운동을 사이클로이드 감속부(200)로 전달하고, 자전운동의 전달은 차단한다. 즉, 캐리어핀(50)은 유성기어(103) 및 후술하는 편심부재(210) 중 적어도 어느 하나에 대해 아이들(idle) 회전 가능하게 설치된다. 이를 위하여, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 캐리어핀(50)과 유성기어(103) 사이에 제1베어링(102)이 개재되거나, 캐리어핀(50)과 편심부재(210) 사이에는 베어링(미도시)이 개재될 수 있다.

사이클로이드 감속부(200)는 캐리어핀(50)의 공전운동을 편심회전운동, 병진운동 및 감속회전운동으로 순차적으로 변환함으로써, 회전력을 2차적으로 감속하여 출력한다. 이를 위하여, 사이클로이드 감속부(200)는 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 입력축(20) 둘레에서 편심 회전운동하는 편심부재(210)와, 편심부재(210)의 편심회전운동을 병진운동으로 변환하는 병진운동부재(230) 및 병진운동부재(230)의 병진운동에 연동되어 감속 회전되는 출력부재(250)를 포함한다.

편심부재(210)는 유성 감속부(100)에서 일차적으로 감속된 회전력을 복수의 캐리어핀(50)을 통하여 전달 받아 편심 회전운동한다. 이를 위하여 편심부재(210)는 그 내부에 입력축(20)에 대해 동심(同芯)으로 형성된 제2중공(210a)을 포함한다. 즉, 제2중공(210a)의 중심이 입력축(20)의 중심과 일치한다. 여기서, 입력축(20)과 편심부재(210)의 제2중공(210a) 사이에는 제1회전지지체(33)가 개재되어, 편심부재(210)가 입력축(20)을 회전 중심으로 하여 회전되도록 한다. 또한 편심부재(210)의 외주연을 형성함에 있어서, 그 외주연의 중심이 제2중공(210a)의 중심에 대해 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지는 원통형상으로 형성할 수 있다.

상기한 바와 같은 형상을 가지는 편심부재(210)를 복수의 캐리어핀(50)에 설치하면, 상기 유성기어(103)의 공전운동에 의하여 편심부재(210)가 입력축(20) 둘레에서 회전 운동하게 된다. 이때, 편심부재(210)의 외주연은 그 캠 프로파일에 따라 편심회전 운동한다.

여기서, 편심부재(210)는 상호 동일한 캠 프로파일 형상을 가지며 제2중공(210a)의 중심에 대해 점대칭을 이루도록 형성된 제1 및 제2편심부(211)(215)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1편심부(211)는 제2중공(210a)의 중심에 대해 제1방향으로 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지며, 제2편심부(215)는 제2중공(210a)의 중심에 대해 제1방향과 반대방향인 제2방향으로 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가진다. 이와 같이, 편심부재(210)로서 제1 및 제2편심부(211)(215)를 포함하는 경우, 편심부재(210)의 무게중심이 그 회전중심에 위치되도록 할 수 있어서, 감속기의 회전 동작시 편심부재(210)가 일 방향으로 치우치는 문제를 근본적으로 방지할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 편심부재(210)의 회전 운동시 대칭성을 고려하여, 편심부재(210)가 제1 및 제2편심부(211)(215)를 포함하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 셋 이상의 편심부를 포함하도록 구성하는 것도 가능하다.

병진운동부재(230)는 편심부재(210)의 외주연의 중심과 동심(同芯)으로 편심부재(210) 외주에 아이들 가능하게 설치된다. 이와 같이, 병진운동부재(230)가 편심부재(210)의 외주연에 아이들 가능하게 설치하기 위하여, 본 발명에 따른 하이브리드 감속기는 편심부재(210)와 병진운동부재(230) 사이에 개재되는 제2회전지지체(35)를 더 포함할 수 있다. 이 제2회전지지체(35)는 편심부재(210)의 회전 운동시 병진운동부재의 병진운동을 가이드하며, 편심부재(210)에 대해 병진운동부재(230)가 상대 회전되도록 한다. 여기서, 편심부재(210)가 제1 및 제2편심부(211)(215)를 포함하는 경우, 병진운동부재(230) 및 제2회전지지체(35)는 제1 및 제2편심부(211)(215) 각각의 외주연에 설치될 수 있다. 도 8는 설명의 편의를 위하여, 병진운동부재(230)가 제1편심부(211)의 외주연에 설치된 경우를 예로 들어 나타낸 것이다.

상기 병진운동부재(230)는 편심부재(210)의 편심회전운동을 병진운동으로 변환한다. 이를 위하여, 병진운동부재(230)에는 그 판면을 관통하여 복수의 회전규제공(231)이 형성된다. 또한, 본 발명은 회전규제공(231)을 관통하여 링기어(105)와 베이스(10)를 연결하며, 병진운동부재(230)의 회전을 규제하는 회전규제핀(91)을 포함한다. 여기서, 회전규제공(231)은 병진운동부재(230)가 편심부재(210)의 캠 프로파일을 따라 병진운동이 원활이 이루어지고 회전만을 규제할 수 있도록, 회전규제핀(91)의 외경보다 큰 직경으로 형성된다. 상기한 바와 같이 병진운동부재(230), 제2회전지지체(35) 및 회전규제핀(91)을 마련함으로써, 편심부재(210)의 편심 회전운동 가운데 회전운동이 병진운동부재(230)로 전달되는 것을 규제하고, 편심운동은 병진운동부재(230)로 전달하여 병진운동부재(230)가 입력축(20)의 반경방향으로 병진운동하도록 할 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 병진운동부재(230)는 그 외주연에 소정 형상으로 형성되며, 소정 기어잇수를 가지는 외치(235)를 포함한다. 출력부재(250)는 병진운동부재(230)의 외치(235)와 부분적으로 치합되는 내치(251)와, 외부 회전체(미도시)에 맞물리는 출력부(255)를 구비한다. 여기서, 출력부재(250)의 내치(251)는 병진운동부재(230)의 외치(235)와 기어잇수 차이를 가지는 것으로서, 병진운동부재(230)의 병진운동시 입력축(20)의 회전 방향에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 치합되는 부분이 변경되면서 부분적으로 치합된다. 즉, 출력부재(250)의 내치(251)의 기어잇수가 병진운동부재(230)의 외치(235)의 기어 잇수보다 더 많게 형성할 수 있다. 예컨대, 내치(251)의 기어잇수가 100개이고, 외치(235)의 기어잇수가 98개일 수 있다. 이 경우 편심부재(210)가 1회전할 때 마다, 출력부(255)가 50분의 1회전(=(100-98)/100)하게 되는 바, 편심부재(210)가 50회전을 하게 되면, 출력부(255)가 1회전하게 되어 사이클로이드 감속부(200)에 의한 2차감속비가 50 대 1이 된다. 그러므로, 유성 감속부(100)에 의한 1차감속비가 10 대 1인 경우에 있어서, 본 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 감속비는 500(=10 X 50) 대 1로서, 고감속을 구현할 수 있다. 여기서, 내치(251)와 외치(235) 사이의 기어잇수 차이가 2인 경우를 예로 들어 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기어잇수 차이가 1 또는 2를 초과하여 구성하는 것도 가능하다.

본 실시예에 있어서, 내치(251)와 외치(235)는 직접적으로 치 맞물림 되도록 구성될 수 있다. 여기서, 내치(251)와 외치(235) 각각은 치 맞물림율 등을 감안하여, 도 9에 도시된 바와 같은 직선치형으로 형성될 수 있다.

도 9를 참조하면, 내치(251)와 외치(235)의 이들(teeth) 각각은 이뿌리면(S1)과 이끝면(S2) 및 이측면(S3)이 평면으로 구성된다. 그리고, 상기 이들의 양측 중 적어도 어느 한 곳의 골면에 인접한 이뿌리면(S1)은 이측면(S3)에서 연장된 선분에 대해 이 중심선(L1)과 평행한 선분(L2) 쪽으로 경사지게 형성함으로써, 이뿌리면(S1)의 폭을 확장할 수 있다. 따라서, 내치(251)와 외치(235)의 이들이 치합과 해제를 반복하는 경우, 내치(251) 또는 외치(235)의 이끝면(S2)과 이에 대응되는 외치(235) 또는 내치(251)의 이뿌리면(S1)의 엣지부에서 이들(teeth)이 서로 부딪혀 간섭하는 현상을 억제할 수 있다.

여기서, 내치(251)와 외치(235) 각각의 예로서, 직선 치형을 예로 들어 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 치 맞물림율 등을 감안하여 인벌류트(involute) 치형, 원호(circular arc) 치형, 하이포 사이클로이드(hypo-cycloid) 치형, 에피 사이클로이드(epi-cycloid) 치형 등으로 형성할 수 있다.

이와 같이, 병진운동부재의 외치와 출력부재의 내치가 직접 치합되도록 된 구성함으로써, 두 치형 사이에 별도의 니들핀을 삽입하는 구성에 비하여 구성을 보다 콤팩트화할 수 있다는 이점이 있다.

상기 출력부재(250)를 베이스(10)에 대해 회전 가능하게 지지하기 위한 방편으로서, 본 발명은 출력부재(250)의 외주에 대해 회전 가능하게 설치되는 제3회전지지체(37)를 더 포함할 수 있다. 제3회전지지체(37)에는 체결공(37a)이 형성되어 있어서, 체결나사(95)를 통하여 체결공(37a)을 관통하여 제2결합공(15)에 나사결합함으로써, 출력부재(250)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 여기서, 체결나사(95)를 통한 나사결합에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변형 가능하다.

제3회전지지체(37)로서 도 3에 도시된 바와 같이, 출력부재(250)를 저널 방향 및 트러스트 방향으로 지지 가능한 크로스 롤러 베어링을 포함할 수 있다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 도 3에는 제1 및 제2베어링(101)(31) 및 제1 및 제2회전지지체(33)(35)이 볼 베어링으로 구성되고, 제3회전지지체(37)가 크로스롤러 베어링으로 구성된 것을 예로 들어 나타내었으나, 이들 구성은 도 3에 도시된 구성에 한정되는 것은 아니며, 내륜과 외륜 사이에 구름 가능한 볼 또는 롤러를 삽입한 구조의 구름 베어링, 공압베어링, 축방향 및 반경방향 하중을 지지가능한 앵귤러 콘택트(angular contact) 베어링이나 크로스롤러(cross roller) 베어링 등을 채용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 하이브리드 감속기는 베이스(10)와 입력축(20) 사이, 링기어(105)와 출력부재(250) 사이 및 출력부재(250)와 제3회전지지체(37) 사이의 공간에 각각 마련되어 감속기 내부를 실링하는 제1 내지 제3실링부재(310)(320)(330)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 하이브리드 감속기 내부에 충진되는 오닐 내지 그리스가 상기한 공간을 통하여 외부로 누출되는 것을 방지한다.

또한, 본 발명에 따른 하이브리드 감속기는 출력부재(250)에 설치되어, 출력부재(250)의 진동을 완화하는 댐퍼부재(400)를 더 포함할 수 있다. 이 댐퍼부재(400)는 출력부재(250)의 충격을 흡수할 수 있는 탄성재로 구성될 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 동작을 살펴보기로 한다.

우선, 구동원(미도시)에서 제공된 구동력에 의하여 입력축(20)이 회전하게 되면, 유성 감속부(100)의 태양기어(101)가 입력축(20)의 축선을 중심으로 회전하게 된다. 이 때, 복수의 유성기어(103)가 태양기어(101) 및 링기어(105) 각각에 치합되어, 태양기어(101)의 둘레에서 자전운동 및 공전운동을 하게 된다. 여기서, 유성기어(103)의 공전 회전비와 입력축의 회전 사이의 회전수 차이에 의하여 1차 감속된다.

유성기어(103)의 공전운동은 캐리어핀(50)을 통하여 사이클로이드 감속부(200)의 편심부재(210)에 전달된다. 이에 따라 편심부재(210)는 입력축(20) 둘레에서 회전하게 된다. 이 경우, 편심부재(210)의 외주에 아이들 가능하게 설치되는 병진운동부재(230)가 편심부재의 외주연에 형성된 캠 프로파일에 따라 입력축(20) 둘레에서 원형 병진운동을 하게 된다. 이 때, 병진운동부재(230)는 회전규제핀(91)에 의하여 회전이 억제된다.

그리고, 병진운동부재(230)의 외치(235)는 편심부재(210)의 편심 원운동에 의하여 출력부재(250)의 내치(251)와 부분적으로 치합되면서, 출력부재(250)가 기어잇수에 차이에 대응하는 만큼 상대 회전되도록 함에 의하여, 2차적으로 회전력이 감속되어 출력부재(250)를 통하여 출력된다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

10: 베이스 20: 입력축
50: 캐리어핀 91: 회전규제핀
100: 유성 감속부 101: 태양기어
103: 유성기어 105: 링기어
200: 사이클로이드 감속부 210: 편심부재
211: 제1편심부 215: 제2편심부
230: 병진운동부재 250: 출력부재
310: 제1실링부재 320: 제2실링부재
330: 제3실링부재 400: 댐퍼부재

Claims

하이브리드 감속기에 있어서,
베이스에 대해 회전 가능하게 설치되며, 구동원에서 제공되는 동력에 의하여 회전 구동되는 입력축과;
상기 입력축의 회전에 연동되어 자전 및 공전운동하는 복수의 유성기어를 구비하여, 상기 입력축의 회전을 일차적으로 감속하는 유성 감속부와;
상기 복수의 유성기어 각각의 회전 중심에 설치되어, 상기 복수의 유성기어의 공전운동을 전달하는 복수의 캐리어핀과;
상기 복수의 캐리어핀의 공전운동에 의하여, 상기 입력축 둘레에서 편심회전운동하는 편심부재를 포함하며, 상기 편심부재의 편심회전운동을 병진운동 및 감속회전운동으로 순차적으로 변환하여 출력하는 사이클로이드 감속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
제1항에 있어서,
유성 감속부는,
상기 입력축에 설치되며, 상기 입력축과 함께 회전 구동되는 태양기어와;
상기 베이스에 결합 설치되며, 상기 복수의 유성기어가 자전 및 공전운동 하도록 안내하는 링기어를 더 포함하며,
상기 복수의 유성기어 각각은 상기 태양기어의 외치 및 상기 링기어의 내치에 치합된 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
제2항에 있어서,
상기 사이클로이드 감속부는,
상기 편심부재와;
상기 편심부재의 외주연의 중심과 동심으로 상기 편심부재 외주에 아이들 가능하게 설치되어 상기 편심부재의 편심회전운동을 병진운동으로 변환하며, 그 외주연에 형성된 소정 형상의 외치를 구비한 병진운동부재와;
상기 병진운동부재의 외치와 기어잇수 차이를 가지며 상기 병진운동부재의 외치와 부분적으로 치합되는 내치를 구비하며, 상기 병진운동부재의 병진운동에 연동되어 감속 회전되는 출력부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
제3항에 있어서,
상기 유성감속부는,
서로 다른 유성감속비를 구성하도록, 상기 태양기어와 상기 유성기어의 직경이 서로 상이한 복수의 유성감속유닛을 포함하며,
상기 복수의 유성감속유닛이 택일적으로 장착되도록, 상기 편심부재에는 상기 입력축을 중심으로 하여 반경이 서로 다른 복수의 동심원 상 각각에 소정 간격으로 이격 배치된 복수의 캐리어핀 장착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
제3항에 있어서, 상기 편심부재는,
그 내부에 상기 입력축의 회전 중심을 중심으로 중공이 형성되며, 그 외주연의 중심이 상기 중공의 중심에 대해 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지며, 외주연이 상기 입력축 둘레에서 편심회전운동 가능하게 상기 입력축에 장착되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
제5항에 있어서, 상기 편심부재는,
상기 중공의 중심에 대해 제1방향으로 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지는 제1편심부와; 상기 중공의 중심에 대해 제2방향으로 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지는 제2편심부를 포함하며,
상기 제1편심부의 외주연 중심과 상기 제2편심부의 외주연 중심이 상기 중공의 중심에 대해 점대칭을 이루도록 배치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
제6항에 있어서,
상기 병진운동부재에는 그 판면을 관통하여 복수의 회전규제공이 형성되고,
상기 회전규제공을 관통하여 상기 링기어와 상기 베이스를 연결하며, 상기 병진운동부재의 회전을 규제하는 회전규제핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력축과 상기 편심부재 사이에 개재되어, 상기 입력축에 대해 상기 편심부재가 독립적으로 회전되도록 지지하는 제1회전지지체와;
상기 편심부재와 상기 병진운동부재 사이에 개재되어, 상기 편심부재와 상기 병진운동부재 사이에 상대 회전 되도록 지지하는 제2회전지지체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
제8항에 있어서,
상기 베이스에 대해 상기 출력부재를 회전 가능하게 지지하는 제3회전지지체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
제8항에 있어서,
상기 베이스와 상기 입력축 사이, 상기 링기어와 상기 출력부재 사이 및 상기 출력부재와 상기 제3회전지지체 사이의 공간에 각각 마련되어 감속기 내부를 실링하는 복수의 실링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 출력부재에 설치되어, 상기 출력부재의 진동을 완화하는 댐퍼부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
하이브리드 감속기에 있어서,
베이스와;
상기 베이스에 대해 회전 가능하게 설치되며, 구동원에서 제공되는 동력에 의하여 회전 구동되는 입력축과;
상기 입력축에 설치되며, 상기 입력축과 함께 회전 구동되는 태양기어와;
상기 태양기어에 치합되며, 상기 태양기어 둘레에서 자전 및 공전운동하는 복수의 유성기어와;
상기 베이스에 결합 설치되며, 상기 복수의 유성기어에 치합되어 상기 복수의 유성기어가 자전 및 공전운동 하도록 안내하는 링기어와;
상기 복수의 유성기어 각각의 회전 중심에 설치되어, 상기 복수의 유성기어의 공전운동을 전달하는 복수의 캐리어핀과;
내부에 상기 입력축의 회전 중심을 중심으로 중공이 형성되며, 외주연의 중심이 상기 중공의 중심에 대해 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지며, 상기 입력축 둘레에서 공전운동 가능하게 상기 복수의 캐리어핀에 장착되는 편심부재와;
상기 편심부재의 외주연의 중심과 동심으로 상기 편심부재 외주에 아이들 가능하게 설치되며, 그 판면을 관통하여 복수의 회전규제공이 형성되고, 상기 편심부재의 편심 공전운동을 병진운동으로 변환하며, 외주연에 소정 형상의 외치가 형성된 병진운동부재와;
상기 회전규제공을 관통하여 상기 링기어와 상기 베이스를 연결하며, 상기 병진운동부재의 회전을 규제하는 회전규제핀과;
상기 병진운동부재의 외치와 부분적으로 치합되며 상기 병진운동부재의 외치와 기어잇수 차이를 가지는 내치를 가지며, 상기 병진운동부재의 병진운동에 연동되어 감속 회전되는 출력부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
제12항에 있어서,
상기 유성감속부는,
서로 다른 유성감속비를 구성하도록, 상기 태양기어와 상기 유성기어의 직경이 서로 상이한 복수의 유성감속유닛을 포함하며,
상기 복수의 유성감속유닛이 택일적으로 장착되도록, 상기 편심부재에는 상기 입력축을 중심으로 하여 반경이 서로 다른 복수의 동심원 상 각각에 소정 간격으로 이격 배치된 복수의 캐리어핀 장착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 출력부재에 설치되어, 상기 출력부재의 진동을 완화하는 댐퍼부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.