KR20200120331A

KR20200120331A - 변속 엑츄에이터용 편심감속기

Info

Publication number: KR20200120331A
Application number: KR1020190043108A
Authority: KR
Inventors: 박준영; 김현찬; 성은제; 박인성; 박종혁; 최성환; 김기태; 박익수; 박주현
Original assignee: 삼보모터스주식회사
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2020-10-21

Abstract

본 발명은 편심 기어를 이용한 편심 감속기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 내치 기어가 하우징에 강하게 고정될 수 있도록 하는 편심 감속기 내치 기어 고정구조에 관한 것으로 하우징에 형성된 얼라인부에 의해 동심이 먼저 잡히고 회전방지부에 내치 기어의 외주면이 널링공정으로 압입되어 고정됨에 따라 좌우회전이 심하고 빈번한 편심 감속기에서 내치 기어의 고정력이 약해지는 문제를 해결하는 효과를 달성할 수 있다.

Description

변속 엑츄에이터용 편심감속기{Eccentric Reducer}

본 발명은 변속 액츄에이터용 편심감속기에 관한 것이다.

일반적으로 감속기는 속도를 줄이는 장치로서, 속도는 빠르고 토크가 낮은 모터의 회전 출력을 속도는 늦고 토크가 큰 회전력으로 전환하기 위하여 사용한다.

최근, 변속기의 Shift-By-Wire 시스템은 기존의 기계식 변속레버에 연결된 변속케이블을 삭제하고 전자식 변속레버를 채택하여 운전자의 변속의지를 전기신호로 변속제어장치에 전달, 변속 액츄에이터를 구동하여 지정된 변속단을 선택하는 구조로 이루어져 있다.

기계식 변속레버의 변속단 선택(Gear selection)은 운전자에 의해 선택된 변속단에 따라 케이블로 연결된 매뉴얼 콘트롤 레버(Manual control lever)를 작동시켜 이루어진다. 이와 동시에 매뉴얼 콘트롤 레버는 인접한 인히비트 스위치(Inhibit switch)를 통하여 현재 선택된 변속단의 정보를 TCU (Transmission control unit)에 전달한다.

이러한 변속 조작 메카니즘에 Shift-By-Wire가 적용되면 변속레버는 운전자의 변속 의지를 전기적인 신호로 TCU에 전달해 주는 스위치의 역할만을 수행하고, 매뉴얼 콘트롤 레버의 동작은 전용 변속 액츄에이터가 담당하게 되므로 기존의 기계식 조작레버에 비해 조작 방식과 형상 설계에 있어 유연한 형태를 취할 수 있다.

여기서, 변속 엑츄에이터는 모터와 감속기를 포함할 수 있으며, 감속기는 콤팩트한 구조로 제작할 수 있어 공간 활용성이 우수한 편심 감속기가 이용될 수 있다.

편심 감속기는 내치기어 내에서 편심기어가 치합되어 편심 회전되며 감속이 이루어지게 된다. 정확한 감속비의 달성을 위해서는 내치기어가 편심기어의 회전에 따라 회전되지 않도록 확고히 고정되어 있을 필요가 있다. 내치기어의 확고한 회전 방지는 내구성을 위해서도 바람직하다.

또한, 내치기어는 입력축 또는 출력축과 얼라인이 정확하게 맞을 필요가 있으며, 이를 위해 얼라인 수단이 포함될 수 있다.

종래에 내치기어는 하우징에 볼트 등을 통해 체결되거나, 강제압입 방식으로 고정되는 구조가 주로 이용되었는데, 이러한 체결 구조만으로는 내치기어의 회전을 방지하지 못하는 문제가 있었다.

이에 오랜 사용에도 그 회전이 확고히 방지되고, 또한 입력축 또는 출력축과의 동심 정렬을 확보할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.

본 발명은 전술한 종래기술의 적어도 하나의 문제를 해결하는데 그 목적이 있다.

이를 통해, 오랜 사용에도 불구하고 정확한 감속비를 지속적으로 달성할 수 있으며, 또한 내구성이 향상된 편심 감속기를 제공한다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 편심 감속기는 구동부 입력축, 편심 기어, 내치 기어, 출력축 및 하우징을 포함한다.

구동부는 회전력을 발생시키며 전기로 작동되는 모터일 수 있다.

입력축은 구동부가 회전됨에 따라 회전되며, 회전축으로부터 편심된 편심 외주면을 포함한다.

입력축의 외주면에는 베어링이 설치되고 베어링의 외주면에 편심 기어가 설치될 수 있다.

또한, 입력축은 중공부를 포함하고, 출력축은 중공부로 삽입되어 일단이 회전 가능하게 지지될 수 있다.

편심 기어는 편심 외주면에 대해 회전 가능하게 지지되어 입력축이 회전됨에 따라 편심되어 회전되고, 제1직경을 가지는 제1기어부가 형성된다.

내치 기어는 편심 기어의 제1기어부와 편심 치합되는 제1내치기어부를 포함한다.

내치 기어는 제1내주면에 형상결합되어 내치 기어의 회전을 방지하는 제1외주면과 제2내주면과 접하며 얼라인을 달성하는 제2외주면을 포함한다.

내치 기어의 제1외주면은, 제1내주면보다 직경이 더 크고 널링부가 형성될 수 있다.

제1외주면의 널링부는 내치 기어가 하우징에 삽입됨에 따라 하우징의 내주면을 파고 들어가며 결합될 수 있다. 이를 위해, 내치 기어는 하우징보다 경도가 더 큰 금속으로 만들어질 수 있다. 예컨대, 내치 기어는 스틸계 금속으로 형성되고, 하우징은 알루미늄계 금속으로 형성될 수 있다.

내치 기어는 하우징에 고정결합수단을 통해 고정될 수 있다.

하우징은 내치 기어의 회전을 방지하는 회전방지부와 내치 기어를 입력축 또는 출력축의 회전 중심에 대해 동심적으로 얼라인 시키기 위한 얼라인부를 포함한다.

회전방지부는 제1내주면을 포함하고, 얼라인부는 제2내주면을 포함하며, 내치 기어는 제1내주면에 형상결합되어 내치 기어의 회전을 방지하는 제1외주면과 제2내주면과 접하며 얼라인을 달성하는 제2외주면을 포함한다.

동심적 얼라인을 달성하기 위해, 제2내주면과 제2외주면은 동심 공차를 작게 적용하여 상당히 정밀하게 가공될 수 있다.

하우징의 제1내주면은 제2내주면보다 길이가 작을 수 있다. 또한, 하우징의 제1내주면의 직경이 제2내주면의 직경보다 더 클 수 있다.

이러한 구조는, 회전방지부인 제1내주면이 얼라인부인 제2내주면보다 바깥측에 위치하는 경우라 할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라서는 얼라인부인 제2내주면이 회전방지부인 제1내주면보다 바깥측에 위치할 수 있고, 이 경우에는 제2내주면의 직경이 제1내주면의 직경보다 더 크고 길이는 마찬가지로 더 길 수 있다. 어느 경우이든 얼라인부가 먼저 작용하여 내치 기어의 삽입 위치를 잡아줄 필요가 있으므로 얼라인부인 제2내주면이 더 길게 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니라는 것을 주의할 필요가 있다.

위에서 언급한 이유 때문에, 내치 기어를 하우징에 삽입 결합할 때, 제2내주면 및 제2외주면이 제1내주면 및 제1외주면보다 먼저 결합되는 것이 바람직한 실시예이다.

편심 기어의 편심된 회전력을 출력축으로 전달하기 위한 하나의 실시예로서, 출력축은 편심 기어의 제2기어부와 편심 치합되는 제2내치기어부를 포함할 수 있다. 이 경우 감속기는 2단 감속이 가능한 구조가 된다.

또한, 다른 실시예의 1단 감속기로서, 편심 기어 및 출력축 중 어느 하나에는 복수의 핀이 형성되고, 다른 하나에는 복수의 핀 각각이 각각 수용되는 복수의 수용홈이 형성될 수 있다. 여기서, 각 핀의 외주면은 각 수용홈의 내주면 내에서 편심되어 접하면서 편심 기어의 편심된 회전력을 출력축으로 전달한다.

본 발명에 의해 실시된 편심 감속기는 내치 기어의 회전이 확고히 방지됨과 아울러 얼라인이 확보되어 정확한 감속비를 달성할 수 있다.

또한, 본 편심 감속기는 내구성이 크게 향상되며, 조립성이 개선되어 생산성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 편심 감속기를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 편심 감속기의 내치 기어를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 편심 감속기의 제1하우징을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편심 감속기를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4에 나타난 편심 감속기에 대한 분해 사시도이다.
도 6은 도 4의 편심 감속기에 있어서 출력축으로의 회전력 전달 구조를 타나낸다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 편심 감속기에 대하여 살펴본다.

본 발명에 따른 편심 감속기는 구동부 입력축(110), 편심 기어(120), 내치 기어(130), 출력축(140) 및 하우징을 포함한다.

입력축(110)는 모터와 연결되고 모터가 회전됨에 따라 회전되며, 회전축으로부터 편심된 편심 외주면(180)을 포함한다. 입력축(110)의 편심 외주면(180)에는 도 1에 도시된 바와 같이 제1베어링(190)이 설치되고 제1베어링(190)의 외주면에 편심 기어(120)가 설치된다.

출력축(140)은 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 뒤에 언급되는 제1하우징(150)에 설치된 제2베어링(200)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

출력축(140)은 편심 기어(120)의 제2기어부(240)의 적어도 일부가 치합되는 제2내치기어부(260)를 포함한다.

편심 기어(120)는 편심 외주면(180)에 대해 회전 가능하게 지지되어 입력축(110)이 회전됨에 따라 편심되어 회전되고, 제1직경을 가지는 제1기어부(230)와 제2직경을 가지는 제2기어부(240)가 형성된다. 편심 기어(120)는 컴파운드 기어로 구성될 수 있다. 제1직경은 제2직경보다 크게 형성될 수 있다.

내치 기어(130)는 편심 기어(120)의 제1기어부(230)의 적어도 일부가 치합되는 제1내치기어부(250)를 포함한다.

내치 기어(130)는 제1내주면(270)에 형상결합되어 내치 기어(130)의 회전을 방지하는 제1외주면(290)과 제2내주면(280)과 접하며 얼라인을 달성하는 제2외주면(300)을 포함한다.

내치 기어(130)의 제1외주면(290)은, 제1내주면(270)보다 직경이 더 크고 널링부(310)가 형성되어 있다. 널링부(310)는 도 2에 도시된 바와 같이 대략 삼각형 단면의 형상이며, 실시예에 따라서는 다른 형태일 수도 있다.

제1외주면(290)의 널링부(310)는 내치 기어(130)가 하우징에 삽입됨에 따라 하우징의 대응되는 내주면을 파고 들어가며 결합된다. 이를 위해 본 실시예에서 내치 기어(130)는 스틸계 금속이며, 하우징은 알루미늄계이다.

내치 기어(130)는 하우징에 별도의 고정결합수단을 통해 고정될 수 있다. 고정결합수단은 도면에 도시된 바와 같이 볼트(360)가 삽입되는 적어도 하나 이상의 제1볼트홀(340)이며, 본 실시예에서는 3개가 형성될 수 있다. 하우징에도 제1볼트홀(340)에 대응되는 위치에 제2볼트홀(350)이 형성될 수 있다. 내치 기어(130)는 볼트(360)를 통해 고정되기 전에 후술할 널링 압입공정을 통해 먼저 하우징에 결합된다.

하우징은 내치 기어(130)가 삽입되는 제1하우징(150), 모터를 수용하는 제2하우징(미도시) 및 커넥터가 형성된 제3하우징(미도시)을 포함한다. 제2하우징과 제3하우징은 첨부된 도면의 참조만으로 통상의 지식을 가진 자에 있어 자명하게 이해될 수 있는 부분이므로 본 실시예서는 내치 기어(130)가 삽입되어 고정되는 제1하우징(150)에 대해서 상세히 설명한다.

제1하우징(150)은 내치 기어(130)의 회전을 방지하는 회전방지부와 내치 기어(130)를 입력축(110) 또는 출력축(140)의 회전 중심에 대해 얼라인 시키기 위한 얼라인부를 포함한다.

회전방지부는 제1내주면(270)일 수 있고, 얼라인부는 제2내주면(280)일 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면 제1하우징(150)의 제1내주면(270)은 제2내주면(280)보다 길이가 작게 형성되어 있다.

이를 통해 편심 감속기는 내치 기어(130)를 제1하우징(150)에 삽입 결합할 때, 제2내주면(280) 및 제2외주면(300)이 제1내주면(270) 및 제1외주면(290)보다 먼저 접촉되어 내치 기어(130)의 동심이 맞춰지면서 결합될 수 있다.

본 실시예의 하우징 구조에서 제1내주면(270)의 길이가 제2내주면(280)의 길이보다 작게 형성되어 있기 때문에, 내치 기어(130)의 제2외주면(300)이 제1하우징(150)의 제2내주면(280)에 접촉하여 동심이 맞추어질 때 제1내주면(270)이 제1외주면(290)과 접촉되지 않는 상태가 되어 동심 잡기에 방해되지 않는다.

그리고, 제1하우징(150)의 제1내주면(270)의 직경(a)이 제2내주면(280)의 직경(b)보다 더 크다.

내치 기어(130)의 제1외주면(290)에는 널링부(310)가 형성되어 있고, 널링부(310)는 도 2에 도시된 바와 같이 돌출부(320)와 홈부(330)로 구성된다.

돌출부(320)를 기준으로 측정된 직경(A)는 제1외주면(290)의 직경이고 홈부(330)를 기준으로 측정된 직경(B)는 제1내주면(270)의 직경과 동일할 수 있다. 도 3에 도시된 제1하우징(150)의 내주면의 직경(a)보다 내치 기어(130)의 제1외주면(290)의 직경이 더 크게 형성되어 널링 압입시에 제1하우징(150)의 제1내주면(270)에 톱니 모양으로 널링부(310)에 대응되는 홈이 파이면서 내치 기어(130)가 하우징과 결합된다. 이를 통해 내치 기어(130)는 편심 감속기의 진동에 의해 내치 기어(130)를 고정하는 볼트(360)가 헐거워 지더라도 편심 기어(120)의 회전방향으로 회전되거나 흔들리지 않게 된다.

도 4 내지 도 6을 통해 편심 감속기의 또 다른 실시예에 대해 설명한다.

본 실시예는 편심 기어로부터 출력축으로 회전 동력을 전달하는 구조가 전술한 실시예와 다를 뿐 다른 부분은 유사하므로 동력 전달 구조 위주로 설명한다.

특히, 본 실시예의 편심 감속기에 있어서 편심 기어의 널링부(310) 및 얼라인을 위한 제2외주면(300)과 그에 대응되는 하우징(150)의 회전방지부 및 얼라인부 구조는 전술한 실시예와 동일하다.

본 실시예의 편심 감속기에서는 입력축(110)의 편심 외주면(180)에 편심 기어(120)가 설치되고 편심 외주면(180)과 편심 기어(120)의 내주면 사이에 제1베어링(190)이 설치된다. 또한, 편심 기어(120)의 제1기어부(230)는 내치 기어(130)의 제1내치기어부(250)와 결합되어 회전된다.

출력축(140)의 일측에는 하우징(150)에 의해 베어링 지지되도록 제2베어링(200)을 수용하는 베어링부(142)와, 그로부터 바깥 측으로 더욱 연장 형성되어 외부의 회전체와 회전 동력을 전달하기 위해 연결되는 동력전달부(143)와, 반경 방향으로 연장되는 디스크부(147)를 포함한다. 디스크부(147)는 반경 방향 내측에 위치하는 베어링 수용부(145)와 외측으로 위치하는 편심 홈부(146)포함한다. 베어링 수용부(145)와 편심 홈부(146)는 길이방향으로 단차져 있으며, 편심 홈부(146)에는 후술하는 편심 홈들(141)이 원주 배열로 형성되어 있다.

출력축(140)은 편심 기어(120)에 형성된 편심 핀(121)이 출력축(140)에 형성된 편심 홈(141)에 삽입된다.

편심 기어(120)는 중앙부에 베어링을 수용하는 수용홈(123) 형성되며, 중앙부로부터 반경 방향으로 연장된 편심 핀부(122)를 포함한다. 편심 핀부(122)는 길이방향으로 돌출되며 원주 방향으로 배열된 복수의 편심 핀(121)이 형성되어 있다.

편심 핀(121)은 도 6에 도시된 바와 같이 그 직경(c)이 편심 홈(141)의 직경(d)보다 작게 형성된다. 입력축(110)에 의해 편심 기어(120)가 회전되면 편심 기어(120)에 형성된 편심 핀(121)이 출력축(140)에 형성된 편심 홈(141)에 삽입된 상태에서 도 6에 도시된 바와 같이 편심 회전되면서 감속이 이루어진다.

즉, 편심 핀(121)의 외주면이 편심 홈(141)의 내주면에 맞닿은 상태에서 편심 핀(121)이 편심 홈(141) 내에서 편심 회전되며, 편심 기어(120)의 회전력이 출력축(140)으로 전달되게 된다.

여기서, 편심 핀(121)의 편심 홈(141)에 대한 편심양은 편심 기어(120)의 편심양에 대응된다.

도 1 내지 도 3의 편심 감속기는 2단 감속이 이루어지는 감속기이며, 도 4 내지 도 6의 편심 감속기는 1단 감속의 편심 감속기이다.

110: 입력축
120: 편심 기어
121: 편심 핀
130: 내치 기어
140: 출력축
141: 편심 홈
142: 베어링부
143: 동력전달부
145: 베어링 수용부
146: 편심 홈부
147: 디스크부
150: 제1하우징
180: 편심 외주면
190: 제1베어링
200: 제2베어링
230: 제1기어부
240: 제2기어부
250: 제1내치기어부
260: 제2내치기어부
270: 제1내주면
280: 제2내주면
290: 제1외주면
300: 제2외주면
310: 널링부
320: 돌출부
330: 홈부
340: 제1볼트홀
350: 제2볼트홀
360: 볼트

Claims

변속 엑츄에이터용 편심감속기에 있어서,
회전축으로부터 편심된 편심 외주면을 가지는 입력축;
상기 편심 외주면에 대해 회전 가능하게 지지되어 상기 입력축이 회전됨에 따라 편심되어 회전되고, 제1기어부를 가지는 편심 기어;
상기 편심 기어의 상기 제1기어부가 편심되어 치합되는 제1내치기어부를 가지는 내치 기어;
상기 편심 기어로부터 회전력을 전달 받아 회전하는 출력축; 및
상기 내치 기어의 회전을 방지하는 회전방지부와 상기 내치 기어를 상기 입력축 또는 출력축의 회전 중심에 대해 얼라인 시키기 위한 얼라인부를 가지는 하우징
을 포함하고,
상기 회전방지부는 제1내주면을 포함하고, 상기 얼라인부는 제2내주면을 포함하며,
상기 내치 기어는 상기 제1내주면에 형상결합되어 상기 내치 기어의 회전을 방지하는 제1외주면과 상기 제2내주면과 접하며 상기 얼라인을 달성하는 제2외주면을 포함하는 편심 감속기.
제1항에 있어서,
상기 제1외주면은, 상기 제1내주면보다 직경이 더 크고 널링부가 형성된 편심 감속기.
제2항에 있어서,
상기 제1외주면의 상기 널링부는 상기 내치 기어가 상기 하우징에 삽입됨에 따라 상기 제1내주면을 파고 들어가며 결합되는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제3항에 있어서,
상기 내치 기어는 상기 하우징보다 경도가 더 높은 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제1항에 있어서,
상기 제1내주면은 상기 제2내주면보다 길이가 작은 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제5항에 있어서,
상기 제1내주면의 직경이 상기 제2내주면의 직경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제1항에 있어서,
상기 내치 기어를 상기 하우징에 삽입 결합할 때, 상기 제2내주면 및 제2외주면이 상기 제1내주면 및 제1외주면보다 먼저 결합되는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제1항에 있어서,
상기 입력축의 편심 외주면에는 베어링이 설치되고 상기 베어링의 외주면에 상기 편심 기어가 설치되는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제1항에 있어서,
상기 편심 기어 및 상기 출력축 중 어느 하나에는 복수의 편심 핀이 형성되고, 상기 다른 하나에는 상기 복수의 편심 핀 각각이 각각 수용되는 복수의 편심 홈이 형성되되, 상기 각 편심 핀의 외주면은 상기 각 편심 홈의 내주면 내에서 편심되어 접하면서 상기 편심 기어의 회전력을 상기 출력축으로 전달하는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제1항에 있어서,
상기 편심 기어는 외주면에 제2기어부를 가지며,
상기 출력축은 상기 제2기어부가 편심되어 치합되는 제2내치기어부를 가지는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.