KR20140022069A

KR20140022069A - 유성 기어 시스템

Info

Publication number: KR20140022069A
Application number: KR1020137030948A
Authority: KR
Inventors: 하인즈 게르트 하게도른
Original assignee: 이엠에스 기어 게엠베하
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2014-02-21
Also published as: CN103562597A; DE102011102731A1; RU2013153091A; WO2012159711A1; EP2710282A1; US9062756B2; US20140106926A1; DE102011102731B4; WO2012159711A8

Abstract

본 발명은 하나 이상의 베어링 핀(2)과 함께 원 피스로 플라스틱으로 제조된 유성 캐리어 플레이트(5)을 포함하고 아웃풋 측에서 회전 가능하게 선 기어(6)에 고정 접속되는 유성 기어(4)용의 하나 이상의 유성 캐리어(1)를 구비한 유성 기어 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 원 피스로 유성 캐리어 플레이트(5)에 연결된 트러스트 칼라(7)가 유성 캐리어(1)의 유성 기어(4)와 유성 캐리어 플레이트(5) 사이에 제공된다.

Description

유성 기어 시스템{Planetary Gear System}

본 발명은 청구항 1의 전문(preamble)에 따르는 하나 이상의 유성 캐리어를 구비한 유성 기어 시스템뿐만 아니라 이의 용도에 관한 것이다.

유성 기어 시스템의 기능은 그 자체가 공지되어 있다. 선 기어 또는 스프로킷은 드라이브 쪽에 위치하고 있는데, 이는 엔진 플랜지를 통하여 유성 기어 스시템에 연결된 엔진에 의해 구동된다. 스프로킷은 이의 운동을 기어 속도를 형성하는 일반적으로 3개의 운동 유성 기어들로 전달하는데, 유성 기어들은 유성 캐리어의 베어링 핀에 배치되며, 드라이브 쪽에서 유성 캐리어는 후속의 기어 속도를 유성 캐리어의 유성 기어와 조합하는 선 기어에 토크 방지 방식으로 연결된다. 몇몇 기어 속도의 경우, 최종 유성 캐리어는 드라이브 샤프트에 고정적으로 연결되며, 드라이브 측에서 동력 전달이 이루어지도록 한다. 외측에서 유성 기어는 소위 중공 휠(hollow wheel)이라고 하는 내치(internal teeth)와 함께 트랜스미션 하우징(transmission housing) 속에서 이동한다. 또한, 트랜스미션 하우징은 드라이브 쪽에서 드라이브 플랜지에 연결된다.

일반적인 유성 기어 시스템은 독일 공개특허공보 제44 25 961 A1호에 공지되어 있는데, 여기서 유성 캐리어는 유성 기어를 회전식으로 수용하는 베어링 핀과 유성 캐리어 플레이트를 포함하는 플라스틱 부품으로서 원 피스로 제조된다. 여기서, 폴리아미드는 플라스틱 소재로서 제안되었다. 추가로, 당해 문헌에 따르면, 유성 기어 또한 플라스틱으로부터 제조된다.

추가로, 독일 공개특허공보 제44 25 961 A1호에 따르는 선행 기술의 이러한 유성 캐리어의 베어링 핀에는 유성 캐리어 플레이트에서의 이의 연결부에 비드상 보강재가 제공되어 있다.

유성 캐리어 플레이트에 위치하는 베어링 핀의 접속 영역에서 유성 캐리어의 보강된 구현예에 의해, 토크 응력(torque stress)은 유성 캐리어 또는 베어링 핀이 작동하는 동안에 파단을 일으키지 않고 증가될 수 있다. 그러나, 이러한 비드상 보강재 영역에 있어서 여기에 놓여진 유성 기어는 영역 맞춤 조정(area-fitting arrangement)을 필요로 하여, 이러한 유성 기어의 제작에 추가의 비용이 발생한다는 점에서 불리하다.

유성 기어는 독일 공개특허공보 제10 2005 004 488 A1호에 공지되어 있는데, 여기서 워셔(washer)는 베어링 핀 위에 지지된 유성 기어와 유성 캐리어 사이에 배치되고 벌링(burling) 또는 스터드(stud) 형태의 토크 방지물을 포함하는데, 유성 캐리어에서 상응하는 오목부 및/또는 볼록부를 계합한다. 이러한 워셔는 한편으로는 예를 들면 유성 기어 시스템의 나선형 기어(helical gear)에 의해 발생하는 유성 기어의 축 방향 힘을 보상하는 역할을 하고, 다른 한편으로는 진동을 댐핑할 뿐만 아니라 워셔의 오목부를 통하여 유성 기어의 베어링으로 윤활유를 공급하도록 하는 역할을 한다. 선행 기술의 이러한 유성 기어 시스템에 있어서, 한편으로는 벌링이나 스터드를 갖는 이러한 워셔의 제조 비용이 비싸고 추가로 유성 캐리어 플레이트는 개개의 오목부 및/또는 볼록부를 나타내어야만 하며, 다른 한편으로는 워셔는 유성 기어 시스템에서 조립된 추가의 부품으로서 필요하기 때문에, 제작 비용과 조립 비용이 매우 높다.

따라서, 본 발명의 목적은 위에서 언급한 불리한 점들을 피하고, 따라서 비용 효율적인 방식으로 제작, 조립할 수 있는 유성 기어 시스템이 제공되도록 초두(初頭)에서 언급한 유형의 유성 기어 시스템을 추가로 개발하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징을 나타내는 유성 기어 시스템에서 달성된다.

플라스틱으로부터 원 피스로 제작된 유성 기어 플레이트를 유성 기어용의 적어도 하나의 베어링 핀과 함께 포함하고 드라이브 쪽에서 토크 방지 방식으로 선 기어와 연결되며 적어도 하나의 유성 캐리어를 구비하는 본 발명에 따르는 이러한 유성 기어 시스템은 유성 기어와 유성 캐리어의 유성 캐리어 플레이트 사이에 트러스트 칼라(thrust collar)가 제공되어 유성 캐리어 플레이트와 원 피스로 접속되는 것을 특징으로 한다. 이러한 트러스트 칼라는 환상 형태를 구비하여 구현되는 것이 바람직하다.

이러한 트러스트 칼라는 초두에서 논의된 워셔의 기능을 수행하는데, 유성 캐리어를 제작하는 동안뿐만 아니라 유성 기어 시스템을 조립하는 동안 추가의 비용이 발생하지 않는다. 유성 캐리어 플레이트에서 유성 기어의 이빨(teeth)의 브러싱이 방지되기 때문에, 유성 캐리어 플레이트에 통합된 트러스트 칼라는 유성 기어 시스템의 더 많은 소음 거동에 기여한다. 본 발명에 따르는 플라스틱 재료를 포함하는 유성 캐리어를 구비한 유성 기어 시스템은 보다 낮은 중량 회전으로 인해 보다 우수한 내부 댐핑 거동을 나타낸다.

발명의 유익한 구현예에 있어서, 유성 캐리어 플레이트는 베어링 핀 주위의 그루브로 구현되며, 베어링 핀의 재킷 면(jacket surface)은 원주형 그루브로 서서히 이동한다.

그 결과, 유성 기어 시스템의 베어링으로의 윤활유의 공급이 개선된다.

드라이브 측에서 유성 캐리어 플레이트에는 보강 리브(reinforcing rib)가 제공되도록 본 발명의 추가의 개발에 따라 이동 중량의 추가의 감소가 달성된다. 다수의 보강 리브는 반경 방향으로 확장하여 배치될 수 있는 것이 바람직하며, 드라이브 측에서 선 기어의 주위에 대하여 동심원적으로 뻗은 추가의 보강 리브가 제공될 수 있다.

유성 기어 시스템은, 충분히 높은 강도를 생성하기 위해, 유리섬유 보강 플라스틱으로부터의 사출 성형품으로서 제조되는 것이 특히 유리하다.

유성 기어 시스템의 소음 거동의 추가의 개선과 관련하여, 적어도 하나의 유성 기어를 보강 충전제, 특히 테플론 섬유(PTFE)를 함유하는 플라스틱인 폴리옥시 메틸렌(POM)으로 제조하는 것이 유리하다.

본 발명에 따르는 유성 기어 시스템의 구현예는 단일의 베어링 핀과 그 위에 놓여지는 유성 기어를 구비한 유성 캐리어의 사용에 한정되지 않지만, 서로에 대하여 각각 120°로 옵-셋되고 각각 유성 기어를 수반하고 중공 휠을 코밍하는 3개의 베어링 핀을 구비한 유성 캐리어를 구현하는 것이 유익한 것으로 밝혀졌다. 추가로, 유성 기어 시스템은 이러한 유성 캐리어를 구비하면서 몇 가지 속도로 구현될 수도 있다.

본 발명에 따르는 유성 기어 시스템은 자동차의 리어 해치 드라이브(rear hatch drive)용으로 사용하는 데에 적용하는 것이 바람직하다. 기어 시스템에 대하여 제공되는 대부분의 부품들은 플라스틱으로 제조된다는 사실 때문에, 이러한 리어 해치 드라이브는 낮은 노이즈 발생과 비교적 낮은 중량을 특징으로 한다.

도 1은 유성 기어와 드라이브 쪽의 선 기어를 구비한 본 발명에 따르는 유성 캐리어의 드라이브 쪽에서 보았을 때의 확대된 투시도이다.
도 2는 드라이브 쪽에서 보았을 때의 도 1에 따르는 유성 캐리어의 또 다른 확대된 투시도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참고하고, 예시적인 구현예를 근거로 하여 본 발명을 상세하게 설명할 것이다.

도 1 및 도 2는 드라이브 쪽에 나선형 기어를 포함하는 유성 기어(4)와, 상응하는 드라이브 스프로킷뿐만 아니라 상응하는 중공 휠을 구비하고 유성 기어(4)에 의해 맞물리는 유성 기어 시스템(도시하지 않음)을 위한 유성 캐리어(1)에 토크 방지 방식(torque-proof fashion)으로 연결된 선 기어(6)를 구비한 유성 캐리어(1)를 나타낸다. 드라이브 쪽에서 선 기어(6)는 다른 기어 속도를 나타내는 유성 캐리어의 유성 기어와 맞물린다.

유성 기어(1)는 원형의 하나의 유성 캐리어 플레이트(5)과, 유성 캐리어 플레이트(5)에 대하여 수직으로 배열되고 중심 보어(5a)에 대하여 동축(同軸)인 3개의 베어링 핀(2)으로부터 플라스틱 재료를 포함하는 사출 성형품으로서 원 피스로 형성되는데, 유리 강화 플라스틱을 플라스틱 재료로서 사용한다.

베어링 핀(2) 주위에 환상으로 배치되어 있는 트러스트 칼라(7)는, 브러싱이 유성 캐리어 플레이트(5)에 대한 베어링 핀(2) 위에 설치되는 유성 기어(4)의 기어를 피하도록 유성 캐리어 플레이트(5)에 일체로 된다.

또한, 도 1은 베어링 핀(2)의 원주 둘레의 그루브(8)를 나타내는데, 베어링 핀(2)은 유성 캐리어 플레이트(5)에 삽입되어 있으므로, 트러스트 칼라(7)는 당해 그루브(8)를 환상으로 선회한다. 당해 그루브(8)는 예를 들면 필수적으로 반원형의 단면으로 구체화할 수 있으므로, 베어링 핀(2)의 베어링 영역(3)은 원주형 그루브(8)로 서서히 이동한다.

유성 기어(4)의 보어(4a)의 내부 영역은, 원주형 그루브(8)와 함께, 축 방향으로 연장하는, 외주(外周)에 걸쳐서 균등하게 분포된 그루브(4b)를 나타낸다는 사실로 인하여, 유성 기어(4)의 베어링으로의 유활제의 개선된 공급이 달성된다.

유성 기어(4)는 플라스틱 재료를 사출 성형하여 제조하는데, 테플론 섬유로 보강된 폴리옥시 메틸렌(POM)을 플라스틱 재료로서 사용한다.

선 기어(6)는 금속으로 제조되며, 유성 캐리어(1)의 드라이브 쪽으로부터 이의 보어(5a) 속으로 압입(press-fitting)을 통해 가압된다.

도 2에 따라 유성 캐리어(1)의 드라이브 쪽에서 보면, 드라이브 쪽에서의 유성 캐리어 플레이트(5)의 면은 보강 리브(8, 9)로 구현된다.

중심 보어(5a)로부터 시작하여, 6개의 균등하게 분포된 보강 리브(8)는 유성 캐리어 플레이트(5)의 가장자리에 대하여 바깥쪽으로 반경 방향으로 뻗는다. 다른 보강 리브(9)는 선 기어(6)를 환상으로 선회한다.

1: 유성 캐리어
2: 베어링 핀
3: 베어링 핀(2)의 베어링 영역
4: 유성 기어
4a: 유성 기어(4)의 보어 홀, 4b: 보어 홀(4a) 안쪽의 그루브
5: 유성 캐리어 플레이트
6: 선 기어
7: 트러스트 칼라
8: 원주형 그루브
9: 보강 리브
10: 보강 리브

Claims

토크 방지 방식으로 선 기어(6)에 연결된 드라이브 쪽에서 유성 기어(4)용의 하나 이상의 베어링 핀(2)과 함께 원 피스로 제작된 유성 캐리어 플레이트(5)를 포함하는, 하나 이상의 유성 캐리어(1)를 구비한 유성 기어 시스템으로서, 트러스트 칼라(7)가 유성 기어(4)와, 유성 캐리어 플레이트(5)에 원 피스로 연결된 유성 캐리어(1)의 유성 캐리어 플레이트(5) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 유성 기어 시스템.
청구항 1에 있어서, 트러스트 칼라(7)가 환상으로 구현되는 것을 특징으로 하는 유성 기어 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서, 유성 캐리어 플레이트(5)가 베어링 핀(3) 주위의 원주형 그루브(8)와 함께 구현되고, 베어링 핀(2)의 재킷 면(3)이 원주형 그루브(8)로 서서히 이동하는 것을 특징으로 하는 유성 기어 시스템.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 유성 캐리어 플레이트(5)가 드라이브 쪽에서 보강 리브(9, 10)와 함께 구현되는 것을 특징으로 하는 유성 기어 시스템.
청구항 4에 있어서, 다수의 보강 리브(8)가 반경 방향으로 뻗어 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 유성 기어 시스템.
청구항 4 또는 5에 있어서, 보강 리브(9)가 드라이브 쪽에서 선 기어에 대하여 동심원으로 뻗는 것을 특징으로 하는 유성 기어 시스템.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 유성 캐리어(1)가 유리섬유 강화 플라스틱으로부터의 사출 성형품으로서 제조되는 것을 특징으로 하는 유성 기어 시스템.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 유성 기어(4)가 플라스틱으로 제조되고, 플라스틱이 충전제를 함유하는 폴리옥시메틸렌인 것을 특징으로 하는 유성 기어 시스템.
청구항 8에 있어서, 테플론 섬유(PTFE)가 플라스틱 강화용 충전제로서 사용되는 것을 특징으로 하는 유성 기어 시스템.
모터 비히클의 리어 해치 드라이브를 위한, 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따르는 유성 기어 시스템의 용도.