KR20210002232U - 랙과 롤러 피니언을 이용한 동력 전달 기구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 각종 기계장치에서 직선운동을 회전운동으로 전환하거나, 회전운동을 직선운동으로 전환하기 위한 랙과 롤러 피니언이며, 랙과 롤러 피니언이 적용된 기계장치의 소음을 줄여 정숙한 기계를 제공하도록 하면서 동작 오차를 줄여 정밀도가 향상되도록 하는 랙과 롤러 피니언에 관한 것이다.
이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 고안은; 구름 운동이 가능한 다수의 롤러(120)가 둘레에 등간격 구비되고, 상기 다수의 롤러(120)를 중심으로 회전하면서 회전운동력을 전달하는 롤러 피니언(100)과; 상기 다수의 롤러(120)가 다수의 기어이(220) 사이로 맞물려 상기 롤러 피니언(100)에 연결되는데, 상기 롤러 피니언(100)의 회전운동과 연계하여 직선운동력을 전달하는 랙(200);을 포함하여 구성된다.

Description

랙과 롤러 피니언 {a Rack and roller pinion}

본 고안은 각종 기계장치에서 직선운동을 회전운동으로 전환하거나, 회전운동을 직선운동으로 전환하기 위한 랙과 롤러 피니언이며, 랙과 롤러 피니언이 적용된 기계장치의 소음을 줄여 정숙한 기계를 제공하도록 하면서 동작 오차를 줄여 정밀도가 향상되도록 하는 랙과 롤러 피니언에 관한 것이다.

일반적으로, 랙과 피니언은 각종 기계장치에서 회전운동을 직선운동으로 전환하거나, 직선운동을 회전운동으로 전환하기 위한 동력 전달 기구의 일종이며, 상기 랙과 피니언은 회전운동하는 피니언 기어, 상기 피니언 기어에 연결되어 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙 기어로 이루어진 구조가 널리 사용되고 있다.

이러한 랙과 피니언은 기어 이와 기어 이가 서로 맞물려 작동하는 구조적 한계에 의해 소음, 분진, 진동이 필연적으로 발생하여 최근에는 랙과 피니언의 소음, 분진, 진동 등을 최소화하기 위해 기술개발을 하고 있다.

예를 들면, 종래 국내등록특허공보 제10-1182533호를 살펴보면, 래크 피니언 회전장치이며, 지지 기능을 하도록 구성된 프레임과; 상기프레임에 지지되어 회전하는 회전축과; 상기 회전축에 관통되어 고정된 회전판과; 상기 회전판에 다수 개가 방사상으로 고정되고 외측방으로 개방된 다수의 실린더와; 상기 실린더에 끼워진 래크와; 상기 래크에서 외측방으로 노출된 종단부에 고정된 추와; 상기 실린더의 측방에 관통되어 상기 래크의 기어치가 노출되도록 구성된 슬로트와; 상기 슬로트에 삽입되어 상기 래크의 기어치에 맞물리는 피니언과; 상기 실린더에 부착되어 상기 피니언에 회전축이 고정되는 모터를 포함하여 구성된다.

그러나 종래에는 랙과 피니언이 기어치에 의해 맞물리는 구조를 갖기 때문에 랙과 피니언의 작동 중 기어의 맞물림에 의한 충격 음으로 소음이 발생하며, 기어의 맞물리에 의한 마모로 분진이 발생하며, 기어의 각에 의해 미세, 정밀 작동이 어려운 문제점이 있었다.

국내등록특허공보 제10-1182533호가 제시되어 있다.

본 고안은 종래 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 다수의 롤러가 기어 대신 마련된 롤러 피니언을 제작하면서 롤러 피니언이 랙에 구름 동작으로 회전하여 회전운동을 직선운동으로 또는 직선운동을 회전운동으로 전환하게 함으로 롤러의 구름 동작에 의해 소음이 줄어 정숙한 기계장치를 제공할 수 있고, 마찰저항이 줄어 분진을 최소화하며, 정밀 작동을 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 고안은 다수의 롤러가 피니언의 기어 위치에 단순 축 결합된 구조를 통해 기존 랙과 피니언을 설계변경 없이 간편하게 대체하도록 하여 범용성을 향상시키도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 고안은;

구름 운동이 가능한 다수의 롤러가 둘레에 등간격 구비되고, 상기 다수의 롤러(를 중심으로 회전하면서 회전운동력을 전달하는 롤러 피니언과;

상기 다수의 롤러가 다수의 기어이 사이로 맞물려 상기 롤러 피니언에 연결되는데, 상기 롤러 피니언의 회전운동과 연계하여 직선운동력을 전달하는 랙;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 랙과 롤러 피니언을 제공한다.

이러한 본 고안에 따르면, 다수의 롤러가 기어 대신 마련된 롤러 피니언이 랙에 롤러의 구름 동작으로 맞물려 작동됨에 따라 롤러의 구름 동작에 의해 소음이 줄어 정숙한 기계장치를 제공하고, 마찰저항이 줄어 분진이 최소화되며, 롤러 피니언에 의해 정밀 작동이 가능한 효과가 있다.

또한, 다수의 롤러가 피니언의 기어 위치에 단순 축 결합됨에 따라 기존 랙과 피니언을 설계변경 없이 간편하게 대체하여 범용성이 대폭 향상되는 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 랙과 롤러 피니언의 구성도이다.

본 고안에 따른 랙과 롤러 피니언을 첨부된 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

한편, 실시 예를 설명함에 있어 본 고안이 속하거나 속하지 아니한 기술분야에서 광범위하게 널리 알려져 사용되고 있는 구성요소에 대해서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 하며, 이는 불필요한 설명을 생략함과 더불어 이에 따른 본 고안의 요지를 더욱 명확하게 전달하기 위함이다.

이하, 본 고안의 기본 구성의 실시 예로서, 일 실시 예에 따른 랙과 롤러 피니언에 대한 각부 구성을 도 1 내지 도 3을 참고로 구체적으로 설명한다. 도 1은 랙과 롤러 피니언의 사시도, 도 2는 랙과 롤러 피니언의 정면도, 도 3은 랙과 롤러 피니언의 측면도이다.

이에 따른 랙과 롤러 피니언(100)을 개략적으로 살펴보면, 회전운동력을 전달하는 롤러 피니언(100); 직선운동력을 전달하는 랙(200);을 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성으로 이루어진 랙과 롤러 피니언(100)의 세부 구성을 첨부된 도면을 참고로 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 롤러 피니언(100)은;

구름 운동이 가능한 다수의 롤러(120)가 둘레에 등간격 구비되고, 상기 다수의 롤러(120)를 중심으로 회전하면서 회전운동력을 전달하기 위한 것이다.

예를 들면, 상기 롤러 피니언(100)은 축 연결을 위한 축홀(111)을 이용해 회전운동력을 다수의 롤러(120)에 전달하는 베이스판(110)을 더 포함한다.

상기 베이스판(110)은 원판 형태로 제작되는데, 랙과 롤러 피니언(100)이 적용되는 대상에서 회전동력이 전달되거나, 회전동력을 전달하는 측에 축 결합되기 위한 축홀(111)이 베이스판(110)의 중앙에 관통 구멍으로 형성되고, 상기 축홀(111)은 축 연결을 위한 키홈이 마련될 수 있다.

이때, 상기 베이스판(110)은 랙과 롤러 피니언(100)이 적용되는 대상에 대응하여 통상의 피니언 정도의 크기 및 두께를 갖음이 바람직하고, 상기 베이스판(110)의 둘레에는 롤러 피니언(100)이 한쪽 방향으로 끼워지는 관통 구멍이 형성된다.

한편, 상기 베이스판(110)은 랙과 롤러 피니언(100)이 적용되는 대상에 고정형으로 설치되거나, 또는 직선왕복 이동가능하게 설치되면서 랙(200)에 회전운동력을 전달시켜 직선운동력으로 전환되게 하거나, 또는 랙(200)의 직선운동력이 전달되면서 회전운동력으로 전환할 수 있게 한다.

또한, 상기 롤러 피니언(100)은; 베이스판(110)의 한쪽방향 둘레에 베어링(122)이 구름 운동이 가능하게 등간격 결합된 하나 이상의 롤러(120)를 더 포함한다.

여기서, 상기 롤러(120)는, 베이스판(110)의 한쪽 방향에 결합되어 롤러()가 베이스판(110)에 일방향 결합을 가능하게 하는 축부(121); 및 상기 축부(121)의 한쪽 단부에 축 결합된 상태에서 구름 운동을 하는 베어링(122);을 포함하여 구성된다.

상기 축부(121)는, 환봉 형태로 상기 베이스판(110)의 둘레에 형성된 관통구멍에 끼워질 수 있도록 제작되는데, 상기 축부(121)는 베이스판(110)에 끼워지면 일부분이 베이스판(110)의 측면에 돌출되면서 베어링(122)의 구름 운동을 위한 공간을 제공한다.

이때, 상기 축부(121)는 베이스판(110)에 나선결합으로 체결될 수 있으며, 이 경우 상기 축부(121)와 베이스판(110)에 나사산이 형성될 수 있다.

한편, 상기 축부(121)의 한쪽 부분만 베이스판(110)에 나선결합 방식 등으로 체결되는 구조를 갖음에 따라 통상의 피니언과 동일 구조 및 형태를 이루어질 수 있어 기존 랙과 피니언이 구비된 장비의 설계변경 없이 간편하게 대체하도록 하면서 범용성을 향상시키게 된다.

상기 베어링(122)은, 축부(121)의 일단부 외주에 제자리 회전이 가능하도록 결합되는 베어링이며, 상기 베어링(122)은 랙(200)의 기어이(220)와 기어이(220) 사이의 기어홈(221)에 맞물려 롤러 피니언(100)을 랙(200)에 연결되게 하면서 동력을 직접적으로 전달하는 부분이며, 상기 베어링(122)은 랙(200)의 기어이(220)의 피치에 대응한 크기를 갖는다.

한편, 상기 롤러(120)는 베어링(122)의 측면 및 축부(121)의 측면으로 공구 연결을 위한 체결홈(121a)이 각각 형성되어 있고, 상기 체결홈(121a)은 연결되는 공구에 대응한 홈으로 이루어져 공구 연결을 이용해 롤러(120)를 베이스판(110)에 견고하게 체결하고, 간편하게 분리할 수 있게 한다.

여기서, 상기 롤러(120)는, 축부(121) 중심을 관통하면서 상기 베어링(122)의 결합 측 내부로 통하는 공간으로 형성된 유로(123); 및 상기 유로(123)의 끝단부를 막아 결합된 상태에서 구리스를 상기 유로(123)에 선택적 공급되게 하는 니플(123a);을 더 포함한다.

상기 유로(123)는, 롤러(120)의 내부로 구리스가 통하는 공간으로 형성되는데, 상기 유로(123)는 베어링(122)의 결합 측 내주와 축부(121)가 베이스판(110)에 결합된 측 사이로 구리스를 공급되게 한다.

상기 니플(123a)은, 외부 구리스의 공급 측에 연결되는 부분으로 구리스의 공급 구조에 맞는 형태를 갖으며, 평상시 상기 유로(123)를 막아 밀폐하고, 구리스의 공급시 개방되어 구리스를 유로(123)에 공급되게 한다.

그리고, 상기 랙(200)은;

상기 다수의 롤러(120)가 다수의 기어이(220) 사이로 맞물려 상기 롤러 피니언(100)에 연결되는데, 상기 롤러 피니언(100)의 회전운동과 연계하여 직선운동력을 전달하기 위한 것이다.

예를 들면, 상기 랙(200)은; 롤러 피니언(100)의 회전 공간을 제공하는 베이스블록(210)를 더 포함한다.

상기 베이스블록(210)은 직사각의 막대 형태로 제작되는데, 랙과 롤러 피니언(100)이 적용되는 대상에서 직선운동력이 전달되거나, 직선운동력을 전달하는 측에 상기 롤러 피니언(100)에 연결된 상태에서 설치되고, 상기 베이스블록(210)은 랙과 롤러 피니언(100)이 적용되는 대상에서 필요로 하는 직선운동 거리에 대응한 길이를 갖으면서 롤러 피니언(100)이 베이스블록(210)을 통해 회전 가능한 공간을 제공한다.

한편, 상기 베이스블록(210)은 랙과 롤러 피니언(100)이 적용되는 대상에 고정형으로 설치되거나, 또는 직선왕복 이동 가능하게 설치되면서 롤러 피니언(100)에 직선운동력을 전달시켜 회전운동력으로 전환되게 하거나, 또는 롤러 피니언(100)의 회전운동력이 전달되면서 직선운동력으로 전환할 수 있게 한다.

또한, 상기 랙(200)은; 상기 베이스블록(210)의 일면으로 롤러 피니언(100)의 롤러(120)가 기어홈(221)에 맞물려 동력 전달을 수행하게 하는 다수의 기어이(220)를 더 포함한다.

상기 기어이(220)는 롤러 피니언(100)의 다수의 롤러(120)가 맞물려 연결되는 기어로 제작되는데, 상기 기어이(220)는 랙과 롤러 피니언(100)이 적용되는 대상에서 요구하는 기어 피치에 대응한 기어홈(221)이 다수의 기어이(220) 사이로 형성되게 하고, 상기 기어홈(221)에 대응하여 롤러 피니언(100)의 롤러(120) 규격이 결정된다.

이때, 상기 다수의 기어이(220)에 롤러 피니언(100)의 롤러(120)가 맞물리면서 동력전달을 효율적으로 수행할 수 있게 한다.

예컨대, 본 고안은 상기 롤러 피니언(100)이 통상의 피니언의 기어를 대신하는 롤러(120)를 갖으면서 제작되고, 상기 롤러 피니언(100)이 랙(200)에 롤러(120)의 구름 동작으로 회전하면서 회전운동력을 직선운동력으로 또는 직선운동력을 회전운동력으로 전환함에 따라 롤러(120)의 구름 동작에 의해 소음이 줄어 정숙한 기계장치를 제공할 수 있고, 마찰저항이 줄면서 분진을 최소화하며, 정밀 작동을 가능하게 한다.

이상 설명한 바와 같이. 본 고안은 특정의 바람직한 실시 예를 예시한 설명과 도면으로 표현하였으나, 여기서 사용하는 용어들은 본 고안을 용이하게 설명하기 위함이며, 이 용어들에 대한 의미 한정이나, 특허청구범위에 기재된 범위를 제한하기 위함이 아니며,

본 고안은 상기한 실시 예에 따른 특허청구범위에 의해 나타난 고안의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 및 개조, 수정 등이 가능할 수 있음을 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1; 랙과 롤러 피니언 100; 롤러 피니언
110; 베이스판 120; 롤러
200; 랙 210; 베이스블록
220; 기어이

Claims (5)

1. 구름 운동이 가능한 다수의 롤러(120)가 둘레에 등간격 구비되고, 상기 다수의 롤러(120)를 중심으로 회전하면서 회전운동력을 전달하는 롤러 피니언(100)과;
   상기 다수의 롤러(120)가 다수의 기어이(220) 사이로 맞물려 상기 롤러 피니언(100)에 연결되는데, 상기 롤러 피니언(100)의 회전운동과 연계하여 직선운동력을 전달하는 랙(200);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 랙과 롤러 피니언.
2. 제1항에 있어서,
   상기 롤러 피니언(100)은 베이스판(110)의 둘레에 베어링(122)이 구름 운도이 가능하게 등간격 결합되면서 랙(200)과 연결되어 동력전달 기능을 하는 하나 이상의 롤러(120)를 더 포함한 랙과 롤러 피니언.
3. 제2항에 있어서,
   상기 롤러(120)는 상기 베이스판(110)의 한쪽 방향에 결합되어 롤러(120)가 베이스판(110)에 일방향 결합을 가능하게 하는 축부(121); 및,
   상기 축부(121)의 한쪽 단부에 축 결합된 상태에서 구름 운동을 하는 베어링(122);을 더 포함한 랙과 롤러 피니언.
4. 제1항에 있어서,
   상기 랙(200)은 롤러 피니언(100)의 롤러(120)가 기어홈(221)에 맞물려 동력 전달을 수행하게 하는 다수의 기어이(220)를 더 포함한 랙과 롤러 피니언.
5. 제1항에 있어서,
   상기 롤러 피니언(100)은 축 연결을 위한 축홀(111)을 이용해 회전운동력을 다수의 롤러(120)에 전달하는 베이스판(110)을 더 포함한 랙과 롤러 피니언.

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