KR20170036448A - 일방향 감속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일방향 감속장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브레이크와 같은 부가 장치를 배제하고, 동력 손실이 최소화되면서도 간단한 소형 구조로 고출력이 가능하며, 일방향으로의 동력 전달만 가능하고 자체적으로 역방향의 회전이 방지되도록 할 목적으로, 하우징(11)의 중심에 축설된 주축(10); 상기 주축의 외주면에서 주축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 외주면의 일측에 입력측 기어(21)가 형성되며, 외주면의 타측에 출력측 기어(22)가 형성된 선기어(20); 상기 입력측 기어에 외접하도록 외주면에 기어가 형성되고, 상기 하우징에 축 고정된 모터의 구동축(31)을 중심으로 회전하는 구동기어(30); 내주면의 일측에 상기 구동기어와 내접하는 입력측 기어(41)가 형성되고, 내주면의 타측에 출력측 기어(42)가 형성되며, 상기 주축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 링기어(40); 상기 선기어의 출력측 기어(22)에 외접하고 상기 링기어의 출력측 기어(42)에 내접하는 다수 개의 유성기어(50); 상기 유성기어의 유성기어축(51)에 연결된 캐리어(60); 를 포함하는 일방향 감속장치에 관한 것이다.

Description

일방향 감속장치{ONE-WAY REDUCER}

본 발명은 기어를 이용하여 모터의 구동력을 캐리어로 전달하는 일종의 감속장치로서, 특히 브레이크 장치를 배제하고 역방향으로의 회전력, 즉 모터의 구동력이 제공되지 않는 상태에서 캐리어 자체 회전을 방지할 수 있도록 함으로써 엘리베이터, 에스컬레이터, 호이스트 등에 적용할 수 있는 일방향 감속장치에 관한 것이다.

일반적으로 기어를 이용한 감속기 또는 감속장치는 기어비율이 다른 기어들을 구성하여 모터의 회전수(rpm)를 줄여 회전력(torque)을 높이는 장치이다.

무거운 중량물을 들어올리거나 내릴 때에도 감속기가 이용되고 있는데, 감속기에 브레이크(brake)기능을 추가하거나 역회전이 불가능한 웜 감속기 등이 사용되고 있다.

예를 들면, 호이스트 및 레버블럭 체인블럭 등에는 기어박스 측면에 브레이크 장치가 구성되어 있고, 엘리베이터(elevator) 및 에스컬레이터(escalator)에는 주로 역회전이 불가능한 웜 감속기가 사용되는데, 웜 기어가 적용된 감속기의 일 예로써 대한민국 공개특허 제 2003-0056791호(특허문헌 1)의 감속장치를 예로 들 수 있으며, 이러한 웜 기어 방식은 작동중에 추락을 방지하기 위한 선택이다.

그러나 브레이크가 구성된 감속기는 제품가격 상승으로 이어지는 동시에 브레이크를 최적 상태로 유지, 관리해야 하므로 별도의 유지, 관리 비용이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 마찰력이 큰 웜 감속기는 감속비를 크게 할 수 있으나 마찰에 의해서 동력을 전달하므로 전동 효율이 낮고 쉽게 발열되기 때문에 기어의 수명이 짧고, 에너지 손실이 크다는 문제점이 있다.

1. 대한민국 공개특허 제 2003-0056791호(2003.7.4 공개)

상기의 종래 기술이 내포한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 브레이크와 같은 부가 장치를 배제하고, 동력 손실이 최소화되면서도 간단한 소형 구조로 고출력이 가능하며, 일방향으로의 동력 전달만 가능하고 자체적으로 역방향의 회전이 방지되도록 하는 일방향 감속장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징의 중심에 축설된 주축; 상기 주축의 외주면에서 주축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 외주면의 일측에 입력측 기어가 형성되며, 외주면의 타측에 출력측 기어가 형성된 선기어; 상기 입력측 기어에 외접하도록 외주면에 기어가 형성되고, 상기 하우징에 축 고정된 모터의 구동축을 중심으로 회전하는 구동기어; 내주면의 일측에 상기 구동기어와 내접하는 입력측 기어가 형성되고, 내주면의 타측에 출력측 기어가 형성되며, 상기 주축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 링기어; 상기 선기어의 출력측 기어에 외접하고 상기 링기어의 출력측 기어에 내접하는 다수 개의 유성기어; 상기 유성기어의 유성기어축에 연결된 캐리어; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 선기어의 입력측 기어 외경이 그의 출력측 기어의 외경보다 크고, 상기 링기어의 입력측 기어 내경이 그의 출력측 기어의 내경보다 작으며, 상기 주축의 중심축에서 선기어와 구동기어의 치합점 간 거리와 상기 주축의 중심축에서 링기어와 구동기어의 치합점 간 거리의 합은, 상기 주축의 중심축에서 선기어와 유성기어의 치합점 간 거리와 상기 주축의 중심축에서 링기어와 유성기어의 치합점 간 거리의 합과 동일한 것을 특징으로 한다.

이때 캐리어에 작용하는 부하에 따른 구동축 기어의 브레이킹 저항력 향상을 위해 상기 선기어의 입력측 기어에 외접하고 상기 링기어의 입력측 기어에 내접하는 하나 또는 다수 개의 아이들 기어를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일방향 감속장치에 의하면, 모터의 정회전/역회전에 의해 캐리어의 정회전/역회전이 가능하며, 일방향으로의 동력 전달, 즉 모터에서 캐리어로의 동력 전달은 가능하지만 모터의 구동력이 제공되지 않는 상태에서 캐리어 자체가 회전하는 역방향 동력 전달은 불가능하기 때문에 엘리베이터(elevator), 에스컬레이터(escalator), 호이스트(hoist) 등에 적용할 수 있다.

더욱이 브레이크와 같은 부가 장치를 필요로 하지 않고, 역방향으로의 동력 전달을 자체적으로 억제하므로 적은 비용으로 최상의 안전성을 확보할 수 있고, 구조적으로 동력 손실이 최소화되면서도 간단한 소형 구조로 높은 토크(torque)를 발생하여 고출력이 가능하다여 활용성을 극대화할 수 있는 등의 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 일방향 감속장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선의 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B 선의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 일방향 감속장치의 순방향 구동상태를 보인 사용상태도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 일방향 감속장치의 역방향 구동 상태를 보인 사용상태도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 일방향 감속장치의 단면도이다.
도 9는 도 8의 C-C 선의 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 첨부된 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예이므로 본 발명을 한정하는 것으로 의도되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 기술이거나 용이하게 도출되는 정도의 기술에 대해서는 그에 관한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 일방향 감속장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선의 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B 선의 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하는 바와 같이 본 발명에 따른 일방향 감속장치는, 주축(10), 선기어(20), 구동기어(30), 링기어(40), 유성기어(50) 및 캐리어(60)를 포함하여 구성된다.

상기 주축(10)은 상기 열거된 기어들의 회전 중심축을 이루는 것으로 하우징(11)의 일측에 축설된다.

상기 선기어(20)는 구간별로 외경을 달리하는 원통형 기어로서 상기 주축(10)의 외주면에 설치되어 주축(10)을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 선기어(20)의 외주면 일측에는 입력측 기어(21)가 형성되며, 외주면의 타측에 출력측 기어(22)가 형성된다.

상기 구동기어(30)는, 구동원인 모터(미도시)의 구동축(31)에 설치되고, 구동축(31) 회전시 구동축(31)을 중심으로 회전하도록 설치되며, 상기 입력측 기어(21)에 외접하도록 외주면에 기어가 형성되는데, 여기서 구동축(31)은 상기 하우징(11)에서 축 고정됨으로써 상기 하우징(11)에 대하여 상기 구동축(31)의 위치가 변동하지 않는다.

상기 링기어(40)는 구간별로 내경을 달리하는 원통형 기어로서 내주면의 일측에 상기 구동기어(30)와 내접하는 입력측 기어(41)가 형성되고, 내주면의 타측에 출력측 기어(42)가 형성되며, 상기 주축(10)을 중심으로 회전 가능하게 설치된다.

상기 유성기어(50)는, 상기 선기어(20)의 출력측 기어(22)에 외접하고 상기 링기어(40)의 출력측 기어(42)에 내접하도록 설치되고, 다수 개가 설치되며, 각각의 유성기어(50)는 유성기어축(51)을 중심으로 회전한다.

상기 캐리어(60)는, 상기 유성기어축(51)들과 연결되어 상기 주축(10)을 중심으로 회전 가능하게 설치된 것으로, 상기 구동기어(30)의 회전력이 상기 캐리어(60)까지 전달된다.

상기 캐리어(60)에는 엘리베이터나 호이스트의 와이어 또는 에스컬레이터의 기어부분과 연결되어 각 장비를 구동할 수 있다.

예시한 바와 같이 상기 선기어(20)의 경우 입력측 기어(21) 외경이 출력측 기어(22)의 외경보다 크고, 상기 링기어(40)의 경우 입력측 기어(41) 내경이 출력측 기어(42)의 내경보다 작게 구성할 수 있다.

입력측과 출력측 각 기어의 직경이나 크기는, 상기 주축(10)의 중심축에서 상기 선기어(20)와 구동기어(30)의 치합점 간 거리 그리고 상기 주축(10)의 중심축에서 상기 링기어(40)와 구동기어(30)의 치합점 간 거리의 합을, 상기 주축(10)의 중심축에서 상기 선기어(20)와 유성기어(50)의 치합점 간 거리 그리고 상기 주축(10)의 중심축에서 상기 링기어(40)와 유성기어(50)의 치합점 간 거리의 합과 서로 동일하게 설계하는 경우라면 감속 정도에 따라 적절하게 설계변경할 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 7을 통해 본 발명의 작용을 설명하며, 이를 통해 본 발명이 더욱 구체화될 것이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 일방향 감속장치의 순방향 구동상태를 보인 사용상태도이다.

도 4와 같이, 모터(미도시)와 같은 구동원이 동작함에 따라 구동기어(30)가 시계방향으로 회전(①)하면, 선기어(20)의 입력측 기어(21)와 링기어(40)의 입력측 기어(41)가 각각 상기 구동기어(20)와 치합되어 있으므로 선기어(20)와 링기어(40)가 각각 주축(10)을 중심점으로 하여 회전(②)하는데, 이때 상기 선기어(20)는 시계반대방향으로 회전하고 상기 링기어(40)는 시계방향으로 회전한다.

상기 선기어(20)의 입력측 기어(21)는 선기어(20)의 출력측 기어(22)와 일체로 연결되어 있고, 상기 링기어(40)의 입력측 기어(41)는 링기어(40)의 출력측 기어(42)와 일체로 연결되어 있으므로, 도 5와 같이 선기어(20) 및 링기어(40)의 각 출력측 기어(22)(42)가 회전(②)하면, 이들과 치합되어 있는 유성기어(50)들이 각각의 유성기어축(51)을 중심으로 시계방향으로 자전(③)하는 동시에, 입력측 기어(21)(41)와 출력측 기어(22)(42)의 회전차이에 의해 상기 유성기어(50)는 주축(10)을 중심점으로 하여 시계방향으로 공전(④)하게 된다.

이와 같은 작용에 의하면, 상기 구동축(30)이 시계반대방향으로 회전하는 경우에, 상기 유성기어(50)들은 유성기어축(51)을 중심으로 시계반대방향으로 자전하는 동시에 주축(10)을 중심으로 시계반대방향으로 공전할 수 있다.

따라서, 상기 캐리어(60)에 예를 들어 엘리베이터의 와이어가 권선된 경우, 상기 구동기어(30)의 정/역방향 회전에 의해 엘리베이터가 승하강할 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 일방향 감속장치의 역방향 구동 상태, 즉 구동기어(30)로부터 동력이 전달되지 않고, 캐리어(60)에 회전력이 작용하는 상태를 보인 사용상태도이다.

모터 작동이 중지된 상태에서, 도 6과 같이 캐리어(60)에 시계방향으로 회전하려는 회전력(①)이 작용하면, 캐리어(60)와 연결된 유성기어(50)은 주축(10)을 중심으로 시계방향으로 공전하려는 힘이 가해지는 동시에 유성기어축(51)을 중심으로 시계방향으로 자전하려는 힘이 가해지며, 그에 따라 선기어(20)와 링기어(40)에 각각 회전력(②)이 가해진다.

그러나 도 7과 같이 선기어(20)와 링기어(40)에 가해지는 회전력(②) 방향이 시계방향으로서 서로 동일하며, 이때 선기어(20)의 입력측 기어(21)와 링기어(40)의 입력측 기어(41) 사이에 구동축(30)이 치합되어 있으므로, 결국 구동기어(30)의 상단과 하단에 동일한 방향의 회전력(②)이 작용하게 되어 선기어(20)와 링기어(40)는 정지상태가 된다.

물론, 상기 캐리어(60) 및 유성기어(50)에 시계반대방향으로 회전력이 가해지더라도 마찬가지로 상기 선기어(20) 및 링기어(40)는 구동기어(30)에 의해서 정지 상태를 유지할 수 있다.

따라서, 상기 캐리어(60)에 엘리베이터의 와이어가 권선되어 있을 때 구동기어(30)로 동력이 전달되지 않으면, 엘리베이터의 자중에 의해서 캐리어(60)에 회전력이 발생하므로 통상 브레이크 장치가 구비되어야 하나, 본 발명과 같은 감속장치를 적용하면 별도의 브레이크 장치를 배제할 수 있다.

즉 구동기어(30)가 작동하는 동안 캐리어(60)가 회전하고, 구동기어(30)가 작동하지 않으면 캐리어(60)는 브레이크 장치 없이 정지 상태를 유지한다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 일방향 감속장치의 단면도이고, 도 9는 도 8의 C-C 선의 단면도이다.

도 8 및 도 9를 참조하는 바와 같이 본 발명에 따르면 입력측 기어(21)(41) 사이에 아이들기어(70)가 하나 또는 다수개 부가될 수 있다. 상기 아이들기어(70)는 상기 선기어(20)의 입력측 기어(21)에 외접하고 상기 링기어(40)의 입력측 기어(41)에 내접하게 형성된다.

상기 아이들기어(70)는 전술한 바와 같이 캐리어(60)에 회전력이 가해질 때 구동기어(30)의 회전 저항력에 의해 정지 상태를 유지하는 점을 고려하여, 아이들기어(70)를 입력측기어(21)(41) 사이에 추가함으로써 저항력을 증가시키기 위함이다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 입력측에서 출력측으로의 동력 전달이 가능하지만, 반대로 출력측에서 동력측으로의 동력 전달이 불가능하고, 나아가 입력측에서 출력측으로의 동력 전달 방향은 정/역회전이 가능하므로, 이러한 감속장치를 정역회전에 의해 승하강 구동하는 엘리베이터나 호이스트 등에 적용할 수 있으며, 또한 필요에 따라 이동 방향이 바뀌는 에스컬레이터에 적용하는 것도 가능하며, 이때 브레이트 장치가 필요하지 않으므로 안전성이 향상되고 유지 관리가 용이하다.

이상의 설명은 비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명하다.

10: 주축
11: 하우징
20: 선기어
21: 입력측 기어
22: 출력측 기어
30: 구동기어
31: 구동축
40: 링기어
41: 입력측 기어
42: 출력측 기어
50: 유성기어
51: 유성기어축
60: 캐리어
70: 아이들기어

Claims (3)

1. 하우징(11)의 중심에 축설된 주축(10);
   상기 주축의 외주면에서 주축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 외주면의 일측에 입력측 기어(21)가 형성되며, 외주면의 타측에 출력측 기어(22)가 형성된 선기어(20);
   상기 입력측 기어에 외접하도록 외주면에 기어가 형성되고, 상기 하우징에 축 고정된 모터의 구동축(31)을 중심으로 회전하는 구동기어(30);
   내주면의 일측에 상기 구동기어와 내접하는 입력측 기어(41)가 형성되고, 내주면의 타측에 출력측 기어(42)가 형성되며, 상기 주축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 링기어(40);
   상기 선기어의 출력측 기어(22)에 외접하고 상기 링기어의 출력측 기어(42)에 내접하는 다수 개의 유성기어(50);
   상기 유성기어의 유성기어축(51)에 연결되어 상기 주축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 캐리어(60);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 감속장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 선기어의 입력측 기어(21) 외경이 출력측 기어(22)의 외경보다 크고, 상기 링기어의 입력측 기어(41) 내경이 출력측 기어(42)의 내경보다 작으며,
   상기 주축의 중심축에서 선기어와 구동기어의 치합점 간 거리와 상기 주축의 중심축에서 링기어와 구동기어의 치합점 간 거리의 합은, 상기 주축의 중심축에서 선기어와 유성기어의 치합점 간 거리와 상기 주축의 중심축에서 링기어와 유성기어의 치합점 간 거리의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 일방향 감속장치.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 선기어의 입력측 기어(21)에 외접하고 상기 링기어의 입력측 기어(41)에 내접하는 하나 또는 다수 개의 아이들 기어(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 감속장치.

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