KR20190050085A - 기어샤프트 및 이를 포함하는 기어박스 - Google Patents

Abstract

기어샤프트 및 이를 포함하는 기어박스가 개시된다. 본 발명에 따른 기어샤프트 및 이를 포함하는 기어박스에 의하면, 기어박스 내부에 구비되는 기어샤프트의 조립을 용이하게 함으로써 생산성을 향상시킬 수 있고, 기어샤프트 삽입을 위한 조립 공차를 최소화함으로써 기어샤프트의 기울어짐을 방지하여 기어의 응답성을 향상시키며, 소음 발생을 저감할 수 있다.
또한, 기어샤프트나 기어에 발생하는 편마모나 타원형 마모를 방지함으로써 내구성을 향상시키고 제품의 신뢰성을 확보할 수 있다.

Description

기어샤프트 및 이를 포함하는 기어박스{gear shaft and gear box including the same}

본 발명은 기어샤프트 및 이를 포함하는 기어박스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기어샤프트의 조립을 용이하게 할 수 있고, 기어샤프트 삽입을 위한 공차를 최소화할 수 있으며, 편마모나 타원형 마모를 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있는 기어샤프트 및 이를 포함하는 기어박스에 관한 것이다.

일반적으로 기어박스(gear box)는 전동에 사용하는 기어 장치를 내장한 상자형 프레임으로서, 구동축을 회전시키는데 필요한 동력을 전달하기 위한 각종 기어가 내장되어 있는 박스를 말한다.

기어박스는 모터나 엔진 등의 구동부와 그에 의해 구동되는 구동축(종동축) 사이에 구비되어 구동축의 RPM과 회전력을 조절하면서 전달하기 위해 사용된다. 기어박스에 설치된 기어 어셈블리에 의한 감속비가 클수록 전달되는 토크는 더 커지게 되며, 이를 이용하여 구동축에 전달되는 회전수와 구동력을 조절한다.

여기서 기어 어셈블리는 다수의 감속 기어와 이러한 감속 기어를 중심축 상에서 지지하는 기어샤프트를 포함하여 이루어진다. 그리고 기어샤프트는 기어박스의 하우징의 구조물에 강제 압입되어 회전이 불가능하게 고정되거나 단순 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 두 가지 방식으로 구현될 수 있다.

그런데 기어샤프트를 강제 압입으로 고정하여 지지하는 방식의 경우, 기어샤프트의 하중이 집중되는 부위에 편마모나 타원형 마모가 발생하여 기어가 기울어질 수 있고, 구동 중 기어 치형들 간의 어긋남(Misalingment)으로 인해 기어가 회전하지 않거나 기어의 파손이 발생할 수 있다.

한편, 회전형 기어샤프트의 경우에는 기어샤프트 삽입을 위한 0.05mm 이상의 조립 공차(Clearance)를 확보하여야 하며, 이를 확보하지 못한 상태에서 그리스(Grease) 등 윤활물 도포 후 기어샤프트를 삽입하면 압축 유압이 발생하여 기어샤프트가 삽입되지 않음으로써 조립이 불가능하게 되는 문제가 있다.

위와 같은 문제점 때문에 0.05mm보다 큰 조립 공차를 형성하게 되면 기어박스 작동 중에 기어샤프트가 기울어질 수 있고, 그에 따라 기어의 잇줄 방향으로 편마모가 발생하여 기어의 내구성이 저하되는 문제가 있다. 그리고 위와 같은 조립 공차로 인해 기어샤프트들의 축간 거리가 균일하지 않게 되므로 Back Lash 불균일에 의한 기어의 응답성 저하와 함께 소음이 발생할 수 있다.

따라서 전술한 문제점들을 해결하여 기어샤프트 조립 시 문제점을 해결하고, 기어샤프트 삽입을 위한 조립 공차를 최소화하며, 기어샤프트의 편마모나 타원형 마모를 방지함으로써 내구성을 향상시킬 수 있는 기어샤프트와 기어박스의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명의 실시예들은 기어박스 내부에 구비되는 기어샤프트의 조립을 용이하게 함으로써 생산성을 향상시키고자 한다.

또한, 기어샤프트 삽입을 위한 조립 공차를 최소화함으로써 기어샤프트의 기울어짐을 방지하여 기어의 응답성을 향상시키고, 소음 발생을 저감하고자 한다.

또한, 기어샤프트나 기어에 발생하는 편마모나 타원형 마모를 방지함으로써 내구성을 향상시키고 제품의 신뢰성을 확보하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 기어박스 내부에 구비된 지지홈에 삽입 설치되는 기어샤프트에 있어서, 원통형으로 일정 길이 연장되는 몸체; 및, 상기 몸체 외주면 적어도 일부분에 일정 깊이로 형성되는 외경 홈;을 포함하며, 상기 외경 홈은 상기 지지홈 내측으로부터 지지홈 외측으로 노출되도록 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 기어샤프트가 제공될 수 있다.

상기 외경 홈은 상기 몸체 외주면을 따라 나선형으로 형성될 수 있다.

상기 외경 홈은 상기 지지홈 내측으로부터 지지홈 외측으로 직선형으로 연장형성될 수 있다.

상기 외경 홈의 폭은 0.5mm 내지 3.0mm로 이루어질 수 있다.

상기 외경 홈의 깊이는 상기 몸체 외경의 1% 내지 30%로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 기어박스 커버와 결합하여 내부에 일정 공간을 형성하는 기어박스 하우징; 상기 기어박스 하우징 내부에 구비된 기어의 회전축을 이루는 적어도 하나의 기어샤프트; 상기 기어박스 하우징과 기어박스 커버에 각각 형성되며 상기 기어샤프트가 삽입되어 지지되는 지지홈; 및 상기 기어샤프트의 몸체 외주면에 형성되며, 적어도 일부가 상기 지지홈 외측으로 노출되도록 연장되어 상기 기어샤프트를 상기 지지홈에 삽입할 때, 상기 지지홈 내부 윤활물의 적어도 일부를 분출시키는 외경 홈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기어박스가 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 기어박스는 상기 지지홈 내부에 상기 기어샤프트의 외주면을 둘러싸도록 구비되는 부쉬를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 기어샤프트 외경과 상기 부쉬의 내경 사이의 공차는 0.01mm 내지 0.05mm로 이루어질 수 있다.

상기 기어샤프트 외주면과 기어 내주면 또는 상기 기어샤프트 외주면과 상기 부쉬 내주면 사이 중 적어도 어느 한 부분에서 슬립(Slip)이 발생할 수 있다.

상기 외경 홈은 상기 몸체 외주면을 따라 나선형으로 형성될 수 있다.

상기 외경 홈은 상기 지지홈 내측으로부터 지지홈 외측으로 직선형으로 연장형성될 수 있다.

상기 외경 홈의 폭은 0.5mm 내지 3.0mm로 이루어질 수 있다.

상기 외경 홈의 깊이는 상기 몸체 외경의 1% 내지 30%로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예들은 기어박스 내부에 구비되는 기어샤프트의 조립을 용이하게 함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 기어샤프트 삽입을 위한 조립 공차를 최소화함으로써 기어샤프트의 기울어짐을 방지하여 기어의 응답성을 향상시키고, 소음 발생을 저감할 수 있다.

또한, 기어샤프트나 기어에 발생하는 편마모나 타원형 마모를 방지함으로써 내구성을 향상시키고 제품의 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어샤프트의 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어샤프트의 측면도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어샤프트의 사시도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어샤프트의 측면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스의 분해사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스의 사시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스의 내부 구성을 도시한 투시도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어샤프트의 기어박스 내 설치 구조를 도시한 단면구성도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어샤프트의 기어박스 내 설치 구조를 도시한 단면구성도
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어샤프트에 기어박스가 조립된 상태를 도시한 단면구성도

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어샤프트의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어샤프트의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어샤프트의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어샤프트의 측면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어샤프트(10)는 크게 원통형으로 일정 길이 연장되는 몸체(12); 및, 상기 몸체(12) 외주면 적어도 일부분에 일정 깊이로 형성되는 외경 홈(14);을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 기어샤프트(10)의 몸체(12)는 기어(30, 도 5 참조)를 중심축 상에서 지지하면서 기어박스(100, 도 5 참조) 내부에 배치되도록 원통형으로 일정 길이 연장형성된다.

도 1과 도 2에 도시된 것처럼 상기 기어샤프트(10)는 외주측에 형성되는 적어도 하나의 외경 홈(14)을 구비할 수 있다. 상기 외경 홈(14)은 상기 기어샤프트(10)의 기어샤프트 몸체(210)를 따라 일정 피치를 갖는 나선형으로 형성될 수 있는데, 상기 기어샤프트(10)의 길이 방향을 따라 외주측을 회전하면서 형성될 수 있다.

상기 기어샤프트(10)의 외경은 5mm 내지 20mm로 이루어질 수 있는데 이때, 상기 외경 홈(14)의 폭은 0.5mm 내지 3mm로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 외경 홈(14)의 깊이는 상기 기어샤프트(10) 외경의 1% 내지 30%로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 기어샤프트(10)의 외경이 5mm인 경우 상기 외경 홈(14) 깊이는 0.05mm~1.5mm로 이루어질 수 있다.

상기 외경 홈(14)에는 반고체 윤활부재가 충진되어 고착될 수 있다. 상기 반고체 윤활부재가 상기 외경 홈(14)에 충진됨으로써 기어(30)가 기어샤프트(10) 상에서 회전하면서 발생하는 파티클(particle) 즉, 마모분진은 상기 외경 홈(14)의 반고체 윤활부재 측으로 연속적으로 흡착될 수 있다.

동시에 상기 외경 홈(14)에 충진된 반고체 윤활부재는 조금씩 외경 홈(14)으로부터 빠져나와 마모분진 대신 마찰면으로 유입되어 마모분진을 대체하기 때문에 마찰면 상의 파손을 방지하거나 적어도 오랫동안 지연시킬 수 있다.

그리고 파티클이 기어(30)의 내주면과 기어샤프트(10) 사이에 잔류하면서 스크래치(scratch)를 발생시키고, 스크래치의 범위가 넓어져 찰과 부식(fretting corossion)을 유발하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 3과 도 4에 도시된 것처럼, 상기 외경 홈(14)은 상기 몸체(12)의 단부로부터 몸체(12)의 중앙부로 일정 길이 직선형으로 연장되는 형태로 구비될 수 있다.

본 실시예에서는 이러한 직선형의 외경 홈(14)이 상기 몸체(12)의 양 단부에 원주 방향을 따라 각각 4개씩 형성되는 예를 제시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 형성되는 외경 홈(14)의 개수를 변경하여 실시할 수 있다.

본 실시예에서도 상기 외경 홈(14)의 폭은 0.5mm 내지 3mm로 이루어질 수 있고, 상기 외경 홈(14)의 깊이는 상기 기어샤프트(10) 외경의 1% 내지 30% 범위 내에서 결정하여 적용할 수 있다.

상기 기어샤프트(10)가 기어박스(100) 내부에 장착되어 수행하는 작용에 관해서는 후술한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스의 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스의 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스의 내부 구성을 도시한 투시도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스(100)의 구조를 설명하면 다음과 같다.

상기 기어박스(100)는 기어박스 하우징(102)과 기어박스 커버(101)가 결합하여 외형을 이루며, 그 내측에 소정 공간을 형성한다. 그리고 상기 기어박스(100) 내부에는 다수의 기어(30)들이 기어 어셈블리(103)를 구성하며 배치된다.

상기 기어박스(100) 일측에는 샤프트삽입부(110)가 구비될 수 있다. 상기 샤프트삽입부(110)는 상기 기어박스 하우징(102) 일측에 일체로 형성될 수 있으며, 연결샤프트(200)가 삽입되어 고정되는 통로를 형성한다. 상기 연결샤프트(200)는 모터 등 구동부와 연결되어 구동력을 전달받는다.

상기 연결샤프트(200)는 일단에 모터 등 구동부와 연결되는 연결부(220)가 구비되고, 상기 연결부(220)와 근접하여 베어링(210)이 구비될 수 있다. 그리고 상기 연결샤프트(200)에는 상기 기어 어셈블리(103) 중 하나의 기어(30)에 맞물릴 수 있도록 웜기어(230)가 축방향을 따라 형성될 수 있다.

상기 연결샤프트(200)는 상기 샤프트삽입부(110)에 형성된 관통공(112)을 통해 상기 기어박스(100) 내부로 삽입되며, 연결샤프트(200) 끝단이 기어박스(100) 내부의 샤프트지지부(106) 끼워져 회전 가능하게 지지될 수 있다.

그리고 상기 연결샤프트(200)가 회전함에 따라 웜기어(230)와 기어 어셈블리(103)를 통해 회전력이 종동축(104)으로 전달된다. 상기 종동축(104)은 종동축베어링(105)에 의해 회전 가능하게 지지된 상태이며, 모터 등 구동부에서 발생된 회전력을 상기 기어 어셈블리(103)를 통해 원하는 회전수와 토크로 조절된 상태로 전달받아 회전하게 된다.

상기 연결샤프트(200)가 상기 기어박스(100) 내부로 삽입될 때, 상기 연결샤프트(200)에 구비된 베어링(210)은 상기 샤프트삽입부(110)에 형성된 베어링안착부(114)에 안착된다. 이때, 상기 베어링안착부(114)는 상기 베어링(210)의 형상과 대응되는 형상으로 오목하게 형성될 수 있다.

상기 베어링(210)이 상기 베어링안착부(114)에 안착된 상태에서 고정부재(300)가 끼워져 연결샤프트(200)가 고정될 수 있다. 구체적으로 상기 고정부재(300)는 샤프트삽입부(110) 일측에 끼워져 상기 베어링(210)을 베어링안착부(114) 측으로 압착하여 연결샤프트(200)를 고정시킨다.

상기 고정부재(300)는 상기 베어링(210)을 압착하는 압착부(310)와, 상기 연결샤프트(200)와 간섭하지 않기 위해 형성되는 절개부(320)와, 상기 절개부(320)를 기준으로 양측으로 연장되는 고정다리(330)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 고정부재(300)는 평판형으로 형성되며 상기 베어링(210)을 베어링안착부(114) 측으로 압착할 수 있도록 압착부(310)가 형성된다. 그리고 상기 고정부재(300)가 끼워졌을 때, 연결샤프트(200)와 중첩되어 간섭하지 않도록 절개부(320)가 형성될 수 있다.

상기 절개부(320)는 'U'자 형태로 이루어지며, 상기 압착부(310)가 베어링(210)을 압착한 상태에서 연결샤프트(200)의 나머지 부분은 절개부(320)에 위치하기 때문에, 고정부재(300)와 간섭하지 않은 상태로 연결샤프트(200)가 고정될 수 있다.

상기 절개부(320)의 양측으로는 두 개의 고정다리(330)가 연장 형성되며, 상기 고정다리(330)의 일부 또한 압착부(310)와 함께 상기 베어링(210)을 압착하는 역할을 수행할 수 있다.

상기 고정부재(300)는 상기 샤프트삽입부(110)에 형성되는 삽입공(116)을 통해 끼워진다. 이때, 상기 고정부재(300)는 상기 연결샤프트(200)의 축방향과 수직을 이루는 방향으로 삽입되어 끼워질 수 있다.

그리고 상기 삽입공(116)의 맞은 편에는 삽입된 고정부재(300)의 고정다리(330)가 끼워질 수 있도록 고정홀(118)이 형성될 수 있다. 본 실시예에서 상기 고정홀(118)은 상기 두 개의 고정다리(330)에 대응되도록 두 개가 형성된다.

여기서 상기 고정부재(300)에는 걸림부(340)가 형성되는데, 상기 고정부재(300)가 상기 삽입공(116) 측으로 완전히 삽입된 상태에서 상기 걸림부(340)는 상기 삽입공(116)에 형성된 걸림턱(107)에 걸리게 되며, 그에 따라 상기 고정부재(300)가 더 이상 안쪽으로 전진하지 않게 된다.

이와 같이 상기 고정부재(300)는 일측은 상기 삽입공(116)에 타측은 상기 고정홀(118)에 걸쳐져 끼워진 상태를 유지하면서 상기 베어링(210)을 베어링압착부(310) 측으로 압착할 수 있다.

한편, 상기 고정부재(300)가 끼워진 상태에서 이탈하지 않도록 고정핀(500)으로 고정할 수 있다. 구체적으로 상기 고정부재(300)에는 상기 고정핀(500)이 관통할 수 있도록 핀홀(350)이 형성되며, 상기 샤프트삽입부(110)에는 상기 핀홀(350)을 관통한 고정핀(500)이 삽입되는 핀홈(미도시)이 형성될 수 있다.

상기 고정부재(300)가 완전히 삽입된 상태에서 상기 핀홀(350)과 핀홈은 동일한 위치에 놓이게 되며, 그 상태에서 상기 고정핀(500)을 상기 핀홀(350)과 핀홈(119)에 삽입시킴으로써 상기 고정부재(300)가 이탈하지 않도록 고정시킬 수 있다.

본 실시예에서 상기 베어링(210)과 베어링안착부(114) 사이에는 웨이브 와셔(400)가 구비될 수 있다. 상기 웨이브 와셔(400)가 베어링(210)과 베어링안착부(114) 사이에 위치하기 때문에 상기 베어링(210)은 베어링안착부(114)로부터 약간 들뜬 상태로 놓이게 된다.

이때, 상기 고정부재(300)가 끼워져 베어링(210)을 압착하게 되면, 웨이브 와셔(400)를 눌러 변형시키면서 베어링(210)을 베어링안착부(114) 측으로 압착하게 된다.

그리고 상기 웨이브 와셔(400)의 복원력에 의한 반발력이 고정부재(300) 쪽으로 작용함에 따라 상기 연결샤프트(200)를 더욱 강하게 결합시킬 수 있으며, 상기 고정부재(300)에 작용하는 결합력 또한 높아지게 된다.

전술한 기어박스(100)의 구조는 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 그 구체적인 구성을 변형하여 실시하는 것이 가능하다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어샤프트의 기어박스 내 설치 구조를 도시한 단면구성도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어샤프트의 기어박스 내 설치 구조를 도시한 단면구성도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어샤프트에 기어박스가 조립된 상태를 도시한 단면구성도이다.

도 5 내지 도 10을 참조하여 기어박스(100) 내부의 기어샤프트(10) 배치구조를 설명하면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스(100)는 기어박스 커버(101)와 기어박스 하우징(102)이 결합하여 외형을 이루며, 내부에 일정 공간을 형성한다. 그리고 상기 내부 공간상에 기어 어셈블리(103)가 구비된다.

상기 기어 어셈블리(103)는 다수의 기어(30)와 상기 기어(30)의 중심축 상에 배치되어 기어(30)를 지지하는 기어샤프트(10)로 구성된다. 상기 기어샤프트(10)는 미리 설계된 위치에 배치되어 기어(30)의 회전축을 이루게 된다.

이때, 상기 기어박스 하우징(102)과 기어박스 커버(101)에는 각각 상기 기어샤프트(10)가 삽입되어 지지되는 지지홈(101a, 102a)이 형성될 수 있다. 상기 지지홈(101a, 102a)은 상기 기어샤프트(10)의 형상에 대응되도록 원통형으로 이루어지며, 상기 기어샤프트(10)의 일부분이 삽입되어 지지될 수 있도록 일정 깊이로 형성될 수 있다.

상기 지지홈(101a, 102a) 내부에는 상기 기어샤프트(10)의 외주면을 둘러싸도록 부쉬(20)가 구비될 수 있다. 상기 부쉬(20)는 일정 두께로 이루어지며, 경도는 HRc 20 내지 65로 이루어질 수 있다.

상기 부쉬(20)는 상기 지지홈(101a, 102a) 내주면에 밀착하도록 압입 설치될 수 있으며, 그에 따라 상기 기어샤프트(10)가 지지홈(101a, 102a) 내부로 삽입될 때, 상기 부쉬(20)의 내주측으로 삽입되어 지지될 수 있다.

이때, 상기 기어샤프트(10) 외경과 상기 부쉬(20)의 내경 사이의 공차는 0.01mm 내지 0.05mm로 이루어질 수 있다.

상기 기어샤프트(10) 외주면과 기어(30) 내주면 또는 상기 기어샤프트(10) 외주면과 상기 부쉬(20) 내주면 사이 중 적어도 어느 한 부분에서 슬립(Slip)이 발생하도록 구성될 수 있는데, 본 실시예에서는 기어샤프트(10)가 회전형으로 지지되는 구조로 이루어지며, 그와 함께 기어(30)와 기어샤프트(10) 간에도 슬립이 이루어지도록 2중 슬립 구조로 구성할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 상기 기어샤프트(10)의 몸체(12) 외주면에는 외경 홈(14)이 형성된다. 본 실시예에서 상기 외경 홈(14)은 적어도 일부가 상기 지지홈(101a, 102a) 외측으로 노출되도록 연장되어 상기 기어샤프트(10)를 상기 지지홈(101a, 102a)에 삽입할 때, 상기 지지홈 내부 윤활물의 적어도 일부를 분출시키는 역할을 수행할 수 있다.

상기 외경 홈(14)은 도 8에 도시된 것처럼 상기 몸체(12) 외주면을 따라 나선형으로 형성될 수 있다. 이 경우 외경 홈(14)이 기어샤프트(10)의 길이 방향을 따라 외주측을 회전하면서 형성되므로, 지지홈(101a, 102a) 내측으로부터 외측으로 노출되도록 나선형으로 연장될 수 있다. 다른 변형예로서, 도 9에 도시된 것처럼 상기 외경 홈(14)은 상기 지지홈(101a, 102a) 내측으로부터 지지홈(101a, 102a) 외측으로 직선형으로 연장형성될 수 있다. 그리고 전술한 바와 같이, 상기 외경 홈(14)의 폭은 0.5mm 내지 3.0mm, 깊이는 상기 기어샤프트(10) 몸체(12) 외경의 1% 내지 30%로 적용한다.

이와 같이 구성함으로써 그리스 등 윤활물이 부쉬(20) 내주면에 도포된 상태에서 기어샤프트(10)를 삽입하더라도 외경 홈(14)을 따라 윤활물 일부가 지지홈(101a, 102a) 외측으로 분출되기 때문에 기어샤프트(10) 조립 시 압축유압이 저감되어 조립을 용이하게 수행할 수 있다.

즉, 상기 외경 홈(14)이 지지홈(101a, 102a) 내측으로부터 외측으로 연장되는 유로를 형성하도록 함으로써 기어샤프트(10)를 부쉬(20)에 삽입할 때, 그리스(Grease)나 오일(Oil) 등에 의한 압축유압이 발생하지 않아 별도의 지그나 설비가 없어도 수작업으로 조립이 가능하다.

그리고 위와 같이 조립성이 개선되므로 기어샤프트(10) 외경과 부쉬(20) 내경 간의 공차(Clearance or Gap)를 0.01mm 내지 0.05mm 범위 내에서 최소화하여 적용할 수 있으므로 서로 맞물리는 기어(30) 간의 공차를 최소화하도록 설계하는 것이 가능하다.

또한, 기어(30) 내경과 기어샤프트(10) 외경 간의 슬립과 기어샤프트(10) 외경과 부쉬(20) 내경면 간의 슬립이 발생하여 2중 슬립 구조 형성이 가능하다. 즉, 기어박스(100)의 장기간 구동시 기어(30) 내경과 기어샤프트(10) 외경 사이에 Fretting이 발생하여 기어(30)와 기어샤프트(10)의 슬립이 원할하지 않더라도 기어샤프트(10)가 부쉬(20) 내경면에서 회전함으로써 전체적인 기어박스(100)의 성능을 유지할 수 있다.

한편, 기어샤프트(10)가 회전형으로 적용되므로 기어샤프트(10)의 편마모나 타원형 마모가 발생하지 않는다.

그리고 기어샤프트(10)의 외경 홈(14)에 의해 기어(30)의 회전 방향에 따른 기어샤프트(10)의 Axial Force가 생성되어 기어샤프트(10)가 기어박스 하우징(102)과 기어박스 커버(101) 사이에서 축방향 Clearance만큼 상·하 유동하여 기어샤프트(10)와 기어(30)의 접촉면이 수시로 변화되므로 기어샤프트(10)에 국부적인 마모가 발생하지 않게 되는 효과가 있다.

더 나아가 기어샤프트(10)의 외경 홈 형상에 의해 기어샤프트(10) 외경면에 발생되는 마모분진이나 녹 등의 이물질이 자연적으로 배출될 뿐만 아니라, 그리스나 오일이 기어(30)와의 접촉면으로 유입되어 마모를 방지하는 효과를 발휘할 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 의한 기어샤프트와 기어박스에 따르면, 기어박스 내부에 구비되는 기어샤프트의 조립을 용이하게 함으로써 생산성을 향상시킬 수 있고, 기어샤프트 삽입을 위한 조립 공차를 최소화함으로써 기어샤프트의 기울어짐을 방지하여 기어의 응답성을 향상시키며, 소음 발생을 저감할 수 있다.

또한, 기어샤프트나 기어에 발생하는 편마모나 타원형 마모를 방지함으로써 내구성을 향상시키고 제품의 신뢰성을 확보할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

10 : 기어샤프트 12 : 몸체
14 : 외경 홈 20 : 부쉬
30 : 기어 100 : 기어박스
101 : 기어박스 커버 102 : 기어박스 하우징
101a, 102a : 지지홈 200 : 연결샤프트
300 : 고정부재 400 : 웨이브 와셔
500 : 고정핀

Claims (13)

1. 기어박스 내부에 구비된 지지홈에 삽입 설치되는 기어샤프트에 있어서,
   원통형으로 일정 길이 연장되는 몸체; 및,
   상기 몸체 외주면 적어도 일부분에 일정 깊이로 형성되는 외경 홈;을 포함하며,
   상기 외경 홈은 상기 지지홈 내측으로부터 지지홈 외측으로 노출되도록 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 기어샤프트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 외경 홈은 상기 몸체 외주면을 따라 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기어샤프트.
3. 제1항에 있어서,
   상기 외경 홈은 상기 지지홈 내측으로부터 지지홈 외측으로 직선형으로 연장형성되는 것을 특징으로 하는 기어샤프트.
4. 제1항에 있어서,
   상기 외경 홈의 폭은 0.5mm 내지 3.0mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기어샤프트.
5. 제1항에 있어서,
   상기 외경 홈의 깊이는 상기 몸체 외경의 1% 내지 30%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기어샤프트.
6. 기어박스 커버와 결합하여 내부에 일정 공간을 형성하는 기어박스 하우징;
   상기 기어박스 하우징 내부에 구비된 기어의 회전축을 이루는 적어도 하나의 기어샤프트;
   상기 기어박스 하우징과 기어박스 커버에 각각 형성되며 상기 기어샤프트가 삽입되어 지지되는 지지홈; 및
   상기 기어샤프트의 몸체 외주면에 형성되며, 적어도 일부가 상기 지지홈 외측으로 노출되도록 연장되어 상기 기어샤프트를 상기 지지홈에 삽입할 때, 상기 지지홈 내부 윤활물의 적어도 일부를 분출시키는 외경 홈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기어박스.
7. 제6항에 있어서,
   상기 지지홈 내부에 상기 기어샤프트의 외주면을 둘러싸도록 구비되는 부쉬를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어박스.
8. 제7항에 있어서,
   상기 기어샤프트 외경과 상기 부쉬의 내경 사이의 공차는 0.01mm 내지 0.05mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기어박스.
9. 제7항에 있어서,
   상기 기어샤프트 외주면과 기어 내주면 또는 상기 기어샤프트 외주면과 상기 부쉬 내주면 사이 중 적어도 어느 한 부분에서 슬립(Slip)이 발생하는 것을 특징으로 하는 기어박스.
10. 제6항에 있어서,
    상기 외경 홈은 상기 몸체 외주면을 따라 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기어샤프트.
11. 제6항에 있어서,
    상기 외경 홈은 상기 지지홈 내측으로부터 지지홈 외측으로 직선형으로 연장형성되는 것을 특징으로 하는 기어샤프트.
12. 제6항에 있어서,
    상기 외경 홈의 폭은 0.5mm 내지 3.0mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기어샤프트.
13. 제6항에 있어서,
    상기 외경 홈의 깊이는 상기 몸체 외경의 1% 내지 30%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기어샤프트.
    

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