KR20130047910A - 자결기능을 갖는 저 비율 유성기어구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력축과 함께 회전하는 제1태양기어와 상기 제1태양기어 주위에 다수개의 제1유성기어를 등분배치하고, 하우징에 고정되며 상기 다수개의 제1유성기어와 내접하여 맞물리는 고정링기어와 상기 고정링기어와 동심을 가지며 일측면에 상기 다수개의 제1유성기어를 지지하는 지지부가 형성되어 있고 타측면에 상기 제1유성기어를 지지하는 지지부와 중심(PCD)이 같거나 다른 다수개의 제2유성기어를 지지하는 지지부가 형성되어 있는 캐리어와 상기 제1태양기어와 동일한 입력축에 설치되는 제2태양기어를 상기 다수개의 제2유성기어와 맞물리게 설치하고, 출력축과 연결되며 상기 다수개의 제2유성기어와 내접하여 맞물리는 회전링기어를 포함하여 이루어지는 자결기능을 갖는 저 비율 유성기어구조를 제공한다.

Description

자결기능을 갖는 저 비율 유성기어구조{Low ratio planetary gear structure having self locking function}

본 발명은 자결기능을 갖는 저 비율 유성기어구조에 관한 것으로 더욱 자세하게는 복합형유성기어(Compound planetary gear)로 이루어진 제1유성기어와 제2유성기어의 잇수를 2배로 구성하여 보다 즉각적인 자결기능(Selflock)을 가질 수 있으며, 또한 기존 유성기어구조에서는 불가능이라 여겨지던 저 감속비를 별도의 구성을 추가하지 않아도 실현 가능한 자결기능을 갖는 저 비율 유성기어구조에 관한 것이다.

종래에도 다양한 유성기어 감속방식이 있었지만 보통 저 감속분야에 많이 사용 되어지는 유성기어식 감속방식은 동력의 입력이 중심축에 연결되고 중심축에 장치한 태양기어를 회전시키면, 맞물려 있는 유성기어는 태양기어의 축을 중심으로 하여 회전하면서 고정링기어에 동력을 전달하여 감속이 이루어지며, 고정링기어의 잇수와 태양기어의 잇수에 비례하여 중심축을 중심으로 유성기어를 지지하는 축을 연결시킨 캐리어의 감속된 회전력을 출력으로 사용하고 있다.

대표적인 예로는 도 1에 도시된 바와 같이 저 비율을 가지기 위해 사용하는 유성기어구조로 모터(310)에서 회전력을 받아 회전하는 태양기어(370)와 상기 태양기어(370)를 중심으로 다수개의 유성기어(340)가 등분배치된다.

상기 유성기어(340)의 양측면에 소정의 두께를 가진 캐리어(350)가 각각 설치되며, 상기 캐리어(350)는 출력축(380)과 일체로 형성되어 있고 일측면에는 상기 유성기어(340)를 지지하는 지지부가 형성되어 있으며, 상기 유성기어(340)의 타측면에 설치되는 캐리어(350)와 결합된다.

상기 유성기어(340)와 내접하여 맞물리는 고정링기어(330)가 상기 태양기어(370)와 동심에 설치되며, 상기 고정링기어(330)를 거쳐 감속된 회전력을 상기 출력축(380)으로 전달하게 된다.

상기와 같은 유성기어구조는 저 비율의 감속비를 내기가 용이하나 유성기어(340)와 연결된 캐리어(350)를 출력으로 하므로 자결기능(Selflock)이 되지않는 문제가 있어, 별도의 브레이크(320) 장치를 추가하여 사용하고 있는 실정이다.

또한 2단으로된 유성기어를 이용한 복합형유성기어는 입력축과 연결된 태양기어를 회전시키면 일체로 형성되어 있으며 잇수가 각기 다른 유성기어가 태양기어를 중심으로 회전하면서 고정링기어 및 회전링기어를 거치며 감속된 회전력을 출력축으로 전달하는 방식이다.

그 대표적인 예로는 도 2는 복합형유성기어(Compound planetary gear)라 일컫는 구조로서 현재 다양한 방면에 여러가지 형식으로 변형되어 사용되고 있다.

실시예를 살펴보면 모터(410)에서 회전력을 받아 회전하는 태양기어(460)와 상기 태양기어(460)를 중심으로 2단으로 형성된 다수개의 유성기어(430)가 등분배치되고 상기 유성기어(430)의 양측에 상기 유성기어(430)와 함께 회전하는 한쌍의 캐리어(450)가 설치된다.

상기 2단으로 형성된 유성기어(430)의 중심을 기준으로 좌측에는 고정링기어(420)와 내접하여 맞물리고, 우측에는 회전링기어(440)와 내접하여 맞물리게 되며, 여기서 생성된 회전력을 회전링기어(440)와 일체로 형성된 출력축(470)으로 전달하는 구조이다.

상기와 같은 유성기어구조는 자결기능(Selflock)은 가능하나 저 비율을 가질 수 없는 문제가 있고, 유성기어(430)의 제작에 있어 고도의 정밀성을 요구하므로 다양한 분야에 적용할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명은 종래의 기술이 가지는 한계 및 문제점을 극복하기 위하여 개발된 것으로 일반적인 유성기어 감속구조가 가지는 문제점인 저 비율의 감속비와 저 비율에서의 자결기능(Selflock)을 가능하게 하며, 별도의 추가 구성없이 상기와 같은 효과를 가질 수 있는 자결기능을 갖는 저 비율 유성기어구조를 가지는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력축과 함께 회전하는 제1태양기어와 상기 제1태양기어 주위에 다수개의 제1유성기어를 맞물리게 등분배치하고, 하우징에 고정되며 상기 다수개의 제1유성기어와 내접하여 맞물리는 고정링기어와, 상기 고정링기어와 동심을 가지며 일측면에 상기 다수개의 제1유성기어를 지지하는 지지부가 형성되어 있고 타측면에 상기 제1유성기어를 지지하는 지지부와 중심(PCD)이 같거나 다른 다수개의 제2유성기어를 지지하는 지지부가 형성되어 있는 캐리어와, 상기 제1태양기어와 동일한 입력축에 설치되는 제2태양기어를 상기 다수개의 제2유성기어와 맞물리게 설치하고, 출력축과 연결되며 상기 다수개의 제2유성기어와 내접하여 맞물리는 회전링기어를 포함하여 이루어지는 자결기능을 갖는 저 비율 유성기어구조를 제공한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 자결기능을 갖는 저 비율 유성기어구조는 기존 유성기어 감속구조가 가지고 있는 장점은 그대로 가지며, 또한 유성기어 감속구조에서는 불가능이라 여겨지던 저 비율의 감속비와 저 비율에서의 자결기능을 가능하게 함으로서 기존 웜기어 구조 및 저 비율을 얻기 위해 기어의 단수를 늘이거나 자결기능이 되지 않아 별도의 브레이크를 장착하여 사용하는 감속기등을 대체할 수 있으며, 간결한 구성으로 조립 및 설치가 쉬우므로 원가절감에 효과가 있다.

도 1은 종래의 저 감속분야에 사용되던 유성기어구조의 단면도
도 2는 종래의 복합형 유성기어구조의 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 종 단면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분해 사시도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 A-A 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 B-B 단면도

본 발명은 양분되는 하우징과; 상기 일측 하우징에 고정상태로 설치되는 고정링기어 및 타측 하우징에 회전 자재되도록 설치되며, 출력축이 일체 형성된 회전링기어와; 상기 고정링기어 및 회전링기어 사이에 위치하는 캐리어와; 상기 회전링기어의 중심에 일단이 축지지되게 하우징쪽에 미끄럼부재에 의해 지지되도록 설치되며, 상기 캐리어의 양측에 위치하도록 제1,2태양기어가 일체 형성되는 입력축과; 상기 고정링기어와 제1태양기어 사이에 위치되도록 캐리어에 형성된 지지부에 복수개 설치한 제1유성기어 및 회전링기어와 제2태양기어 사이에 위치하도록 캐리어에 형성된 지지부에 복수개 설치한 제2유성기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 제1태양기어와 제2태양기어의 잇수는 3의 배수로 같거나 다를 수 있으며 모듈(Module)은 다르게 함과 아울러 상기 제1유성기어와 제2유성기어의 모듈(Module)이 다르고, 제1유성기어의 잇수와 제2유성기어의 잇수가 2배 차이 나는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 3 및 도 4를 참고하여 본 그 결합구조는 유성기어구조를 담고 있는 양분된 하우징(200,210)이 게시된다.

상기 하우징(200)의 내면에 다수개의 돌기(202)가 형성되어 있고, 내면의 중심에는 관통홀(204)이 형성되어 있으며, 타측의 하우징(210)에는 관통홀(214)만 형성되어 있는 형태로, 상기 하우징(200)의 관통홀(204)에 입력축(10)이 삽입된다.

상기 입력축(10)과 관통홀(204) 사이에는 입력축(10)을 회전지지할 수 있도록 부시 및 베어링등과 같은 미끄럼부재(150)가 설치된다. 상기 입력축(10)에는 제1태양기어(20)와 제2태양기어(30) 그리고 소정의 보스(15)가 형성되어 있다.

상기 제1태양기어(20) 및 제2태양기어(30)의 잇수는 3의 배수로서 같거나 동일하게 설정할 수 있으며, 서로 간에 모듈(Module)은 달리하여 게시한다.

상기 제1태양기어(20)의 주위에 상기 제1태양기어(20)의 회전력을 전달받아 함께 회전하는 다수개의 제1유성기어(70)를 맞물리게 등분배치한다. 상기 제1유성기어(70)의 중심에는 관통홀(75)이 생성되어 있다.

상기 입력축(10)과 동심에 설치되고 상기 다수개의 제1유성기어(70)와 내접하여 맞물리는 고정링기어(40)가 하우징(200)의 내면에 안착된다. 이때 상기 고정링기어(40)의 후면에는 회전하지 않도록 하기 위한 다수개의 홈(42)의 형성되어 있으며, 상기 홈(42)은 하우징(200)에 형성되어 있는 돌기(202)에 결합된다.

상기 고정링기어(40)와 동심에는 캐리어(100)가 설치된다.

상기 캐리어(100)의 중심에는 소정의 관통홀(105)이 생성되어 있으며, 일측면(90)에는 제1유성기어(70)를 지지하기 위한 지지부(91)가 형성되어 있고, 타측면(95)에는 제2유성기어(80)를 지지하기 위한 지지부(96)가 형성되어 있다.

상기 지지부들(91,96)의 중심거리는 같거나 다를 수 있으며, 제1유성기어(70) 및 제2유성기어(80)가 회전함에 따라 함께 회전하게 된다.

상기 제1유성기어(70) 및 제2유성기어(80)는 서로간에 잇수 차이가 2배가 되어야 하며, 모듈(Module)은 제1유성기어(70)는 제1태양기어(20)의 것을 따르고 제2유성기어(80)는 제2태양기어(30)의 것을 따르도록 한다. 이는 이 발명의 핵심이 되는 전제이다.

예를 들어, 제1유성기어(70)의 잇수가 10개라면 제2유성기어(80)의 잇수는 20개가 되어야 하며, 제1태양기어(20) 및 제2태양기어(30)는 같거나 다른 잇수를 가지되 서로 다른 모듈(Module)로 구성하고, 3의 배수로 잇수를 설정하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 구성함으로 기존 유성기어구조에는 가질 수 없다고 알려진 저 비율 감속비를 가질 수 있으며, 상기 유성기어(70,80) 잇수를 2배로 구성함으로서 상기 유성기어(70,80)가 작동시 태양기어(20,30) 및 고정링기어(40), 회전링기어(50)의 산과 골에 항상 같은 형태로 회전하게 되며, 이는 기존 유성기어구조의 자결기능(Selflock)보다 향상된 자결기능(Selflock)을 제공하게 된다.

상기 캐리어(100)의 관통홀(105)에는 상기 입력축(10)의 지지 및 동작을 원활하게 하기 위해 부시 및 베어링등의 미끄럼부재(160)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 관통홀(105)을 관통하여 상기 제2태양기어(30)가 상기 다수개의 제2유성기어(80)와 맞물리게 된다. 이때 상기 제2유성기어(80)에 형성된 관통홀(85)과 상기 캐리어(100)의 일측면(95)에 형성된 지지부(96)가 결합됨은 물론이다.

출력축(60)과 일체로 형성되어 있으며 상기 다수개의 제2유성기어(80)와 내접하여 맞물리는 회전링기어(50)가 결합된다.

상기 회전링기어(50)의 상부에 형성된 출력축(60)이 상기 하우징(210)의 관통홀(214)에 설치되며 상기 출력축(60)과 관통홀(214) 사이에는 상기 출력축(60)을 회전지지 가능하도록 부시 및 베어링등의 미끄럼부재(155)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 제2태양기어(30)의 상부에 소정의 보스(15)가 생성되어 있으며 상기 회전링기어(50)의 중심에 형성된 지지홀(55)에 설치된다. 상기 보스(15)와 지지홀(55)의 사이에는 상기 보스(15)를 회전지지 가능하도록 부시 및 베어링등의 미끄럼부재(170)를 설치하는 것이 바람직하다.

도 5 및 도 6을 참고하여 본 발명의 자결기능(Selflock) 및 감속비산출 공식에 대해 설명하도록 한다.

도 5의 제1태양기어(20)와 제1유성기어(70) 및 고정링기어(40)의 치물림에 있어서, 상기 제1유성기어(70)의 치산이 상기 제1태양기어(20) 및 고정링기어(40)의 치골에 물림 형성되어 있음을 알 수 있다.

상기와 같은 구조는 제1태양기어(20)의 회전력을 받아 회전할 때 상기 제1유성기어(70)들의 형태가 항상 같은 모양을 유지할 수 있는 구조이며, 또한 도 6의 제2태양기어(30)와 제2유성기어(80) 및 회전링기어(50)의 치물림에 있어서 상기 제2유성기어(80)의 치산이 상기 제2태양기어(30) 및 회전링기어(50)의 치골에 물림 형성되어있음을 알 수 있다.

이와 같은 구조로 한 쌍을 이뤄 회전할 때, 기존 유성기어구조들은 단순히 잇수의 차이만 나게 구성하였으므로 회전이 계속되면, 치산과 치골에 정확히 물림이 되지 않고 비스듬히 걸쳐지는 형태가 된다.

이는 기존 유성기어구조에서 약간의 밀림현상이 발생하는 원인이었으며, 정밀함을 요구하는 곳에 사용시 백래시를 없게 하거나 치형을 달리하는 등의 방법이 사용되고 있다.

본 발명과 같이 유성기어구조가 형성되면, 상기 제1유성기어(70) 및 제2유성기어(80)의 잇수 차이가 2배이므로 동력을 받아 회전할 때 항상 같은 형상으로 회전을 하게 된다. 따라서 유성기어(70,80)가 어느 위치에 있든지 도 5 내지 도 6의 단면된 상태와 같이 고정링기어(40)와 제1유성기어(70) 및 제1태양기어(20)의 기어물림 상태와, 회전링기어(50)와 제2유성기어(80) 및 제1태양기어(30)의 기어물림 상태와 안정된 상태를 항상 유지할 수 있게 되므로, 기존 유성기어구조에서의 약간의 밀림현상 즉, 치산이 치골의 위치를 찾아가 자결기능(Selflock)이 될 수 있는 이빨 이동거리를 줄일 수 있으므로 보다 즉각적인 반응을 가진 향상된 자결기능(Selflock)을 가질 수 있다.

상기와 같은 자결기능을 갖는 저 비율 유성기어구조의 감속비를 산출하는 공식은 아래와 같다.

S1 = 제1태양기어, S2 = 제2태양기어, R1 = 고정링기어, R2 = 회전링기어 이다.

상기의 공식을 예시에 대입해 보면,

즉, 1/7의 저 감속비를 가지는걸 알 수 있다. 또한 상기의 예시에서 입력과 출력을 반대로 구성하면 기존 유성기어구조와 마찬가지로 +1이 된 1/8 이라는 감속비를 얻을 수 있다.

상기 예시의 감속비는 한가지 예로 실제의 사용에서는 제1태양기어(20), 제2태양기어(30) 및 고정링기어(40), 회전링기어(50)의 잇수를 변경하여 더 낮은 감속비는 물론 상대적으로 높은 감속비까지 다양한 감속비를 낼 수 있다.

10 입력축 15 보스 20 제1태양기어
30 제2태양기어 40 고정링기어 50 회전링기어
60 출력축 70 제1유성기어 80 제2유성기어
100 캐리어

Claims (3)

1. 양분되는 하우징(200,210)과;
   상기 일측 하우징(200)에 고정상태로 설치되는 고정링기어(40) 및 타측 하우징(210)에 회전 자재되도록 설치되며, 출력축(60)이 일체 형성된 회전링기어(50)와;
   상기 고정링기어(40) 및 회전링기어(50) 사이에 위치하는 캐리어(100)와;
   상기 회전링기어(50)의 중심에 일단이 축지지되게 하우징(200)쪽에 미끄럼부재(150)에 의해 지지되도록 설치되며, 상기 캐리어(100)의 양측에 위치하도록 제1,2태양기어(20,30)가 일체 형성되는 입력축(10)과;
   상기 고정링기어(40)와 제1태양기어(20) 사이에 위치되도록 캐리어(100)에 형성된 지지부(91)에 복수개 설치한 제1유성기어(70) 및 회전링기어(50)와 제2태양기어(30) 사이에 위치하도록 캐리어(100)에 형성된 지지부(96)에 복수개 설치한 제2유성기어(80)를 포함하는 자결기능을 갖는 저 비율 유성기어구조.
2. 상기 제1항에 있어서,
   상기 제1태양기어(20)와 제2태양기어(30)의 잇수는 3의 배수로 같거나 다르며, 모듈(Module)은 다른 것을 특징으로 하는 자결기능을 갖는 저 비율 유성기어구조.
3. 상기 제1항에 있어서,
   상기 제1유성기어(70)와 제2유성기어(80)의 모듈(Module)이 다르고, 제1유성기어(70)의 잇수와 제2유성기어(80)의 잇수가 2배 차이 나는 것을 특징으로 하는 자결기능을 갖는 저 비율 유성기어구조.
   
   

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