KR20220037160A - 마이크로 표면 텍스쳐링과 치형 구조를 갖는 동력 전달용 회전체 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동력 전달용 회전체의 적어도 일부 표면에 마이크로 사이즈의 텍스쳐 내지는 마이크로 사이즈의 패턴을 형성하고, 동시에 동력 전달용 회전체의 적어도 일부 표면에 치형 구조를 형성하여 경우에 따라 역방향의 동력 전달을 차단할 수 있도록 구성한 동력 전달용 회전체 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템이 제공된다. 상기 동력 전달용 회전체는 회전축; 상기 회전축에 결합되는 제1 회전 디스크; 상기 제1 회전 디스크의 일 측에 배치되어, 상기 회전축에 결합되는 제2 회전 디스크; 상기 제1 회전 디스크의 외주에 형성된 치형층; 및 상기 제2 회전 디스크의 외주 방향에 배치된 패턴층으로서, 마이크로 패턴 또는 텍스쳐링이 형성된 패턴층을 포함한다.

Description

마이크로 표면 텍스쳐링과 치형 구조를 갖는 동력 전달용 회전체 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템{POWER TRANSMISSION ROTATOR HAVING MICRO SURFACE TEXTURING AND TEETH STRUCTURE, AND POWER TRANSMISSION SYSTEM INCLUDING THE SAME}

본 발명은 마이크로 표면 텍스쳐링과 치형 구조를 갖는 동력 전달용 회전체 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템에 관한 것이다.

상세하게, 본 발명은 동력 전달용 회전체의 적어도 일부 표면에 마이크로 사이즈의 텍스쳐 내지는 마이크로 사이즈의 패턴을 형성하고, 동시에 동력 전달용 회전체의 적어도 일부 표면에 치형 구조를 형성하여 경우에 따라 역방향의 동력 전달을 차단할 수 있도록 구성한 동력 전달용 회전체 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템에 관한 것이다.

동력 전달 장치는 모터 등의 동력원에서 발생한 동력을 운전하려는 기계의 축에 전달하는 장치를 통칭한다. 동력 전달 장치의 예로는 변속기, 가속기, 감속기 등을 들 수 있다. 동력 전달 장치를 이용하면 전달하는 힘의 크기, 방향 또는 속도 등을 변경할 수 있다. 예컨대, 모터의 회전축에 감속기를 연결하면 일반적으로 모터로부터 얻을 수 없는 저속 회전을 구현하거나, 큰 토크를 구현할 수 있는 장점이 있다. 동력 전달 장치는 전달하는 힘의 손실을 최소화하면서 의도된 설계대로 동작되도록 구현하는 것이 매우 중요한 요소이다. 이를 위해 종래의 동력 전달 장치는 정밀하게 설계된 치형 기어(teeth gear)를 이용한다.

일반적으로 사용되는 감속기는 하모닉 감속기, 유성치차 감속기, 사이클로이드 감속기 등을 예시할 수 있다. 이러한 감속기는 구동 기어(drive gear)와 피동 기어(driven gear) 간의 톱니(teeth)의 개수, 톱니의 크기와 기어의 직경, 기어의 회전축 간의 거리, 회전축의 위치, 톱니의 형상과 배열 등을 통해 기어비를 제어할 수 있다.

기어비를 제어하기 위해서는 보다 정밀한 기어의 설계가 필요하며 기어 간의 맞물리는 유격이 매우 중요하다. 기어와 기어 축이 결합되는 부위가 설계대로 정밀하게 가공되지 못할 경우 유격이 발생할 수 있고, 유격이 클 경우 백래시(backlash)가 발생할 수 있다. 반면에 유격이 없을 경우는 재밍(jamming)으로 인한 문제가 발생할 수 있다. 만일 백래쉬가 크면 정밀제어가 어려워지고, 재밍은 동력 전달 효율의 감소를 유발할 수 있다. 또한 이러한 현상은 기어가 손상될 가능성을 높이고 진동 및 소음의 문제를 유발할 수 있다.

이처럼 기어 장치는 그 정밀한 설계를 통해 동력을 전달하거나 변조하는 등의 효과를 갖는 반면, 요구되는 정밀도로 인해 동력 전달 장치의 설계 유연성을 저하시키고 다양한 분야로의 활용을 제한하게 되는 실정이다.

예를 들어 특허문헌 1에는 다단 방식의 유성 회전체 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1은 복수의 위성 기어(planetary gear), 썬 기어(sun gear) 및 링 기어(ring gear)를 포함하되, 위성 기어, 즉 위성 회전체가 직경이 상이한 복수의 부분으로 이루어진 구조를 취하고 있다. 이를 통해 유성 회전체의 일부분은 썬 회전체와 맞물리고 유성 회전체의 다른 일부분은 링 회전체와 맞물림으로써 기어비를 제어할 수 있음을 교시한다.

그러나 특허문헌 1과 같이 기어의 개수가 증가하고 기어 간의 결합이 복잡해질 경우 톱니의 개수와 크기 및 맞물리는 기어 간의 백래시 등 제한되는 요소가 급증하여 설계가 무척 복잡해진다. 또, 설계가 복잡해짐에 따라 유성치차 기어를 실제 구현 및 상용화하기에 한계가 있으며 임의의 자유로운 수치를 갖는 크기 및 기어비로 제조하기 곤란하다. 또한 동력 전달 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서 보다 높은 동력 전달 효율을 가지면서도 원하는 대로 기어비를 제어할 수 있고, 나아가 상용화가 가능한 동력 전달 장치의 개발이 요구된다.

한국공개특허 제10-2010-0064701호, 2010년 6월 15일, 다단방식의 유성기어장치 미국공개특허 제2003-0153427호, 2003년 8월 14일, CONTINUOUSLY VARIABLE AUTOMATIC TRANSMISSION 일본공개특허 제1981-083642호, 1981년 7월 8일, 이중 유성 회전체 미국공개특허 제2011-0165990호, 2011년 7월 7일, EPICYCLIC REDUCTION GEAR DEVICE WITH BALANCED PLANET WHEELS 미국등록특허 제9976631호, 2018년 5월 22일, TRANSMISSION SYSTEM 미국공개특허 제2008-0103016호, 2008년 5월 1일, MODULAR PLANETARY GEAR ASSEMBLY AND DRIVE

최근 기술 발전과 더불어 로봇 산업이 크게 발달하고 있다. 로봇 장치는 동일한 내용의 작업을 반복적으로 수행할 수 있고 반복 작업에도 불구하고 그 정확도가 저하되지 않는 장점이 있어 다양한 분야에 응용 가능할 것으로 기대된다. 예를 들어, 인간과 로봇 장치 간의 협업을 통해 업무를 수행하는 협동 로봇(cooperation robot) 분야가 눈에 띄게 성장하고 있다.

협동 로봇 장치는 기존의 로봇 장치와 달리 작업자와 함께 업무를 수행할 수 있는 로봇 장치로 정의될 수 있다. 협동 로봇 장치는 여러 장점을 제공하지만, 몇가지 해결되지 않은 난제로 인해 제한적인 범위에서만 사용되고 있는 실정이다.

우선 협동 로봇 장치를 상용화하기 위해서는 로봇 장치가 작업자의 안전을 보장할 수 있는 안전 요소를 내재하는 것이 필수적이다. 예컨대, 모터 등의 동력원 및 감속기 등의 동력 전달 장치를 포함하여 이루어진 로봇 장치의 경우 긴급 상황에서 동력 전달이 중지되도록 구성될 필요가 있다.

만일 작업자와 협동 로봇 장치가 물체를 주고받는 과정, 작업자와 협동 로봇 장치가 교번적으로 작업을 하는 과정에서 작업자의 신체가 로봇 장치와 부딪히거나 로봇 장치에 끼이는 등의 상황이 발생했을 때 로봇 장치는 이를 인식하고 동작을 멈추도록 구성될 필요가 있다.

이를 위해서 로봇 장치가 다양한 센서를 구비하여 위험 상황을 인지할 경우 동작을 멈추도록 하는 방법을 예시할 수 있으나, 로봇 장치의 비용 상승을 야기할 뿐 아니라 위험 상황 발생 후에 다단의 메커니즘을 통해 그 상황을 해소하도록 구현되는 후제어(post control) 내지는 후대처에 불과하기 때문에 이미 발생한 작업자의 위험을 해소할 수 없는 문제가 있다. 뿐만 아니라 로봇 장치의 기어 등의 동력 전달 장치에 동력 전달 방향과 반대되는 힘이 가해져 기어의 톱니 등이 손상될 수도 있다.

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 동력 전달 효율을 가지면서도 원하는 대로 기어비를 제어할 수 있고, 나아가 설계 유연성을 확보하여 상용화가 가능한 동력 전달용 회전체를 제공하는 것이다.

동시에 동력 전달 방향과 반대 방향의 힘이 가해지는 경우에도 동력 전달용 회전체가 손상되지 않고 작업자의 안전을 확보할 수 있는 동력 전달용 회전체를 제공하는 것이다.

또, 보다 소형화될 수 있도록, 예컨대 캐리어를 생략하더라도 정밀도를 유지할 수 있는 동력 전달용 회전체를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 높은 동력 전달 효율을 가지면서도 원하는 대로 기어비를 제어할 수 있고, 나아가 설계 유연성을 확보하여 상용화가 가능한 동력 전달 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달용 회전체는 회전축; 상기 회전축에 결합되고, 외주면에 치형층을 갖는 제1 회전 디스크; 및 상기 제1 회전 디스크의 일 측에 배치되어, 상기 회전축에 결합되는 제2 회전 디스크로서, 외주 방향에 배치된 마이크로 패턴 또는 텍스쳐링이 형성된 패턴층을 갖는 제2 회전 디스크를 포함한다.

상기 치형층은 강성을 갖는 재질로 형성될 수 있다.

또, 상기 패턴층은 베이스층 및 상기 베이스층으로부터 상기 외주 방향으로 돌출된 돌출 패턴을 포함하고, 상기 돌출 패턴은 기울어져 표면적이 증가하도록 변형가능한 연성을 갖는 재질로 형성될 수 있다.

상기 패턴층은 상기 치형층보다 상기 회전축이 연장된 방향으로 더 넓은 면적으로 형성될 수 있다.

상기 치형층은 상기 제1 회전 디스크의 회전방향을 따라 이격된 복수의 돌기로 형성될 수 있다.

또한 상기 패턴층은 베이스층 및 상기 베이스층으로부터 상기 외주 방향으로 돌출된 돌출 패턴을 포함하고, 상기 돌출 패턴은 상기 제2 회전 디스크의 회전방향을 따라 이격되어 형성되고, 상기 돌출 패턴 간의 이격 거리는 상기 복수의 돌기간의 이격거리의 0.1배 이하일 수 있다.

상기 제1 회전 디스크와 상기 제2 회전 디스크의 직경은 상이할 수 있다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 시스템은 제1 링 회전체; 상기 제1 링 회전체의 회전축 방향 일측에 배치된 제2 링 회전체; 및 상기 제1 링 회전체 및 상기 제2 링 회전체와 내접하여 배치되는 복수의 동력 전달용 회전체를 포함하고, 각 동력 전달용 회전체에는, 상기 제1 링 회전체와 맞물리는 치형층 및 상기 제2 링 회전체와 접하는 패턴층이 포함되고, 상기 패턴층은 마이크로 패턴 또는 텍스쳐링을 포함한다.

각 동력 전달용 회전체는, 상기 치형층이 형성된 제1 회전 디스크, 및 상기 제1 회전 디스크와 함께 회전하도록 구성된 상기 패턴층이 배치된 제2 회전 디스크를 포함할 수 있다.

또, 상기 패턴층은 상기 치형층보다 상기 회전축 방향으로 더 넓은 면적으로 형성될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 제1 회전 디스크와 외접하여 맞물리는 썬 회전체를 더 포함하되, 상기 썬 회전체는 동력원으로부터 토크를 전달받을 수 있다.

상기 제1 링 회전체의 내주에는 상기 치형층과 대응되는 링 치형층이 형성되고, 상기 제2 링 회전체의 내주에는 회전 방향을 따라 연장된 홈이 형성될 수 있다.

또한 상기 제1 링 회전체 및 상기 제1 회전 디스크는 축 방향과 치형의 연장 방향이 평행한 평기어로 구성될 수 있다.

또, 상기 제1 링 회전체는, 상기 제1 회전 디스크의 회전면을 적어도 부분적으로 커버하는 가림면을 포함할 수 있다.

여기서 상기 가림면, 및 상기 제1 회전 디스크의 상기 가림면과 대향하는 면에는 각각 홈이 형성될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 동력 전달 시스템은, 상기 가림면의 홈 및 상기 제1 회전 디스크의 홈에 삽입된 볼을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 링 회전체는 동력 출력측에 위치하고, 상기 제2 링 회전체는 동력 입력측에 위치할 수 있다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력 전달 시스템은 동력원으로부터 동력을 전달하는 동력 전달 시스템으로서, 상기 동력 전달 시스템의 동력 전달 경로에는, 어느 두개의 회전체가 치형으로 맞물려 동력을 전달하는 맞물림 결합부; 및 어느 두개의 회전체가 마찰하여 동력을 전달하는 마찰 결합부가 배치되고, 상기 마찰 결합부의 어느 회전체의 표면에는 마이크로 패턴 또는 텍스쳐링이 형성되고, 상기 맞물림 결합부의 어느 회전체와 상기 마찰 결합부의 어느 회전체는, 축을 공유하며 동일한 회전 속도를 갖는다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 높은 동력 전달 효율을 가지면서도 원하는 대로 기어비를 제어할 수 있고, 나아가 설계 유연성을 확보하여 상용화가 가능한 동력 전달용 회전체 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템을 제공할 수 있다.

또, 동력 전달 방향과 반대 방향의 힘이 가해지는 경우에도 동력 전달 장치가 손상되지 않고 작업자 또는 착용자의 안전을 확보할 수 있는 동력 전달용 회전체 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템을 제공할 수 있다.

또, 치형층과 마이크로 표면 텍스쳐링이 형성된 패턴층을 모두 구비함으로, 별도의 캐리어 없이 상대 위치를 고정함과 동시에 안전을 확보할 수 있는 동력 전달용 회전체 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달용 회전체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달용 회전체의 패턴층을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력 전달용 회전체의 패턴층을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력 전달용 회전체의 패턴층을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력 전달용 회전체의 패턴층을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력 전달용 회전체의 패턴층을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 사시도이다.
도 8은 도 7의 동력 전달 시스템의 분해사시도이다.
도 9는 도 7의 동력 전달 시스템의 단면도이다.
도 10은 도 7의 동력 전달 시스템의 회전체들의 회전 방향으로의 평면도이다.
도 11은 도 10의 B 부분의 확대도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 사시도이다.
도 13은 도 12의 제2 링 회전체의 내주면을 설명하기 위한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 사시도이다.
도 15는 도 14의 동력 전달 시스템의 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.

본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.

본 명세서에서, 회전 방향(RT), 두께 방향(TD) 및 외주 방향(RD)은 각각 어느 회전체에 대한 방향을 기준으로 정의될 수 있다. 회전 방향(RT)은 회전체가 회전하는 방향(rotating direction)을 의미하고, 두께 방향(TD)은 회전 방향(RT)에 대해 수직한 방향으로서 회전체의 두께 내지는 폭 방향(thickness direction, width direction)을 의미할 수 있다. 또, 회전체가 원형인 경우 외주 방향(RD)은 회전체의 회전축에 대한 방사 방향(radial direction)을 의미한다.

또, 본 명세서에서 '마이크로 사이즈' 또는 '마이크로'는 1㎛ 내지 수천 ㎛ 크기 또는 이러한 크기를 갖는 구조물을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달용 회전체(1)의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 동력 전달용 회전체(1)는 회전축(10)과 회전축(10)에 결합되는 제1 회전 디스크(11) 및 제2 회전 디스크(12)를 포함할 수 있다. 회전축(10)은 동력 전달용 회전체(1)의 회전 중심을 형성할 수 있다. 회전축(10)은 일 방향, 예컨대 제1 "?*(X)으로 연장되며, 이를 축방향이라 한다. 회전축(10)은 제2 방향(Y)과 제3 방향(Z)이 속하는 평면 내에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있다.

제1 회전 디스크(11) 및 제2 회전 디스크(12)는 동력 전달용 회전체(1)의 바디를 이루는 부분일 수 있다. 제1 회전 디스크(11) 및 제2 회전 디스크(12)는 강도와 강성이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 회전 방향(RT)으로의 토크의 전달에도 형상의 변형이 적고, 우수한 내구성을 가질 수 있으면 제1 회전 디스크(11) 및 제2 회전 디스크(12)의 재질은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 철, 구리, 크롬, 니켈, 알루미늄, 또는 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 회전 디스크(11) 및 제2 회전 디스크(12)는 폴리카보네이트 등의 플라스틱으로 이루어질 수도 있다.

제1 회전 디스크(11)와 제2 회전 디스크(12)의 직경은 상이할 수 있다. 또, 제1 회전 디스크(11) 및 제2 회전 디스크(12)는 회전축(10)의 외주에 축방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 제1 회전 디스크(11)와 제2 회전 디스크(12)의 사이에 회전축(10)이 노출되어 시인되는 경우를 예시하고 있으나, 다른 실시예에서 제1 회전 디스크(11)와 제2 회전 디스크(12)는 제1 방향(X)으로 맞닿거나, 또는 제1 회전 디스크(11)와 제2 회전 디스크(12)는 물리적 경계 없이 일체로 형성될 수도 있다. 이 경우 하나의 회전 디스크는 직경이 서로 상이한 부분일 형성하며, 어느 부분은 제1 회전 디스크(11)와 같이 기능하고 다른 부분은 제2 회전 디스크(12)와 같이 기능할 수 있다.

제1 회전 디스크(11)와 제2 회전 디스크(12)는 회전축(10)을 중심으로 함께 회전할 수 있다. 제1 회전 디스크(11)와 제2 회전 디스크(12)의 회전 속도는 동일하나, 제1 회전 디스크(11)와 제2 회전 디스크(12)의 직경이 상이할 경우 제1 회전 디스크(11)의 외주면과 제2 회전 디스크(12)의 외주면의 각속도는 서로 상이할 수 있다.

제1 회전 디스크(11)은 치형층(tooth-shape layer, 110)을 포함하고, 제2 회전 디스크(12)는 패턴층(pattern layer, 120)을 포함할 수 있다. 치형층(110)은 제1 회전 디스크(11)의 외주면에 배치되고, 패턴층(120)은 제2 회전 디스크(12)의 외주면에 배치될 수 있다. 즉, 제1 회전 디스크(11) 및 제2 회전 디스크(12)의 외주에는 서로 다른 층이 형성되고, 제1, 2는 이를 구분하기 위해 명명한 것에 불과하며 이에 제한되지 않는다.

치형층(110)이 형성된 제1 회전 디스크(11)는 일반적인 기어(gear)로 이해될 수 있다. 즉, 치형층(110)은 기어 이(gear-tooth)로 이해될 수 있다. 따라서, 치형층(110)은 강성을 갖는 재질로 형성되고, 특히, 제1 회전 디스크(11)와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제1 회전 디스크(11)와 치형층(110)은 함께 기어(gear)를 형성할 수 있다.

구체적으로, 치형층(110)은 제1 회전 디스크(11)의 회전방향을 따라 이격된 복수의 돌기로 형성될 수 있다. 도 1은 치형층(110)을 이루는 복수의 돌기가 30개인 경우를 예시하나 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.

또, 도 1에서 제1 회전 디스크(11)는 치형층(110)의 돌기가 회전축(10)의 연장방향과 동일한 방향으로 연장된 평기어(spur gear)로 도시하였다. 이는 예시적인 것으로 치형층(110)은 다양한 형태로 마련될 수 있으며, 제1 회전 디스크(11)는 헬리컬 기어 등으로 구비될 수도 있다.

패턴층(120)은 마이크로 패턴 또는 텍스쳐링이 형성된 층으로 이해될 수 있다. 특히, 패턴층(120)은 연성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 그에 따라, 패턴층(120)은 제2 회전 디스크(12)(및 치형층(110))에 비해 강도 및 강성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다.

예시적인 실시예에서, 패턴층(120)은 실리콘계 수지, 아크릴레이트계 수지 또는 우레탄계 수지 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 패턴층(120)은 폴리우레탄아크릴레이트, 폴리디메틸실록산, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리우레탄, 폴리에틸렌나프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또, 패턴층(120)의 모듈러스는 약 100MPa 내지 800MPa, 또는 약 200MPa 내지 700MPa, 또는 약 300MPa 내지 600MPa, 또는 약 400MPa 내지 500MPa일 수 있다. 패턴층(120)이 상기 범위에 있는 모듈러스를 가질 경우 후술할 것과 같이 외력에 의해 용이한 형성 변형이 발생하면서도 외력이 제거될 경우 소정의 탄성을 가지고 최초 형상으로 원복될 수 있다. 또한, 동력 전달용 회전체(1)의 반복 회전에도 불구하고 상대적으로 우수한 내구성을 가질 수 있다.

즉, 패턴층(120)은 소정의 유연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 그에 따라, 패턴층(120)은 맞닿는 물체, 예를 들어 다른 회전체 등에 의해 형상이 변형될 수 있다. 이하, 패턴층(120)와 맞닿는 물체를 타 회전체라 한다. 이는 예시적인 명칭으로 패턴층(120)은 회전되지 않는 물체와 맞닿도록 배치될 수도 있다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 동력 전달용 회전체(1)의 패턴층(120)에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 패턴층(120)은 다양한 형상으로 구비될 수 있으며 도 2 내지 도 6은 각각의 서로 다른 실시 예를 도시하였다. 다만, 이는 예시적인 것으로 패턴층(120)의 형상은 이에 제한되지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달용 회전체의 패턴층을 설명하기 위한 사시도이다. 도 2를 참조하면, 패턴층(120)은 베이스층(121) 및 복수의 돌출 패턴(123)을 포함할 수 있다. 베이스층(121) 및 돌출 패턴(123)은 서로 물리적 경계 없이 일체로 이루어질 수 있다. 베이스층(121)은 제2 회전 디스크(12)의 외주 표면을 회전 방향(RT)으로 완전히 커버할 수 있다. 또, 베이스층(121)은 복수의 돌출 패턴(123)을 연결하는 하층 부분일 수 있다. 서로 이격된 돌출 패턴(123) 사이에는 베이스층(121)의 상면이 부분적으로 노출된 상태일 수 있다. 베이스층(121)의 외주 방향(RD)으로의 두께는 요구되는 내구성에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

돌출 패턴(123)은 베이스층(121)으로부터 외주 방향(RD)으로 돌출된 구조물 부분일 수 있다. 다른 측면에서, 패턴층(120)은 대략 격자 형상의 그루브(groove)가 형성되어 돌출 패턴(123)과 베이스층(121)이 잔존하는 구조물로 이해될 수도 있다. 즉, 돌출 패턴(123)은 패턴층(120) 표면의 패턴을 형성하거나 텍스쳐링을 형성할 수 있다.

본 실시예에 있어서 돌출 패턴(123)의 높이(H)는 타 회전체와 접지력을 높이기 위해 매우 중요한 요소일 수 있다. 돌출 패턴(123)은 접하는 물체에 의해 기울어지거나 눕도록 변형되며, 이에 따라 돌출 패턴(123)의 높이(H)와 대략 상응하는 부분이 표면적 향상에 기여하게 된다. 이러한 관점에서 돌출 패턴(123)의 높이(H)는 약 1.0㎛ 내지 3,000㎛, 또는 약 1.0㎛ 내지 2,000㎛, 또는 약 1.0㎛ 내지 1,000㎛, 또는 약 2.0㎛ 내지 900㎛, 또는 약 3.0㎛ 내지 800㎛, 또는 약 4.0㎛ 내지 700㎛, 또는 약 5.0㎛ 내지 600㎛, 또는 약 6.0㎛ 내지 500㎛, 또는 약 7.0㎛ 내지 400㎛, 또는 약 8.0㎛ 내지 300㎛, 또는 약 9.0㎛ 내지 200㎛, 또는 약 10㎛ 내지 100㎛, 또는 약 10㎛ 내지 90㎛, 또는 약 10㎛ 내지 80㎛, 또는 약 10㎛ 내지 70㎛, 또는 약 10㎛ 내지 60㎛, 또는 약 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 돌출 패턴(123)의 높이(H)가 1.0㎛ 보다 작으면 돌출 패턴(123)의 형상 변형이 발생하기 어렵고, 발생하더라도 표면적 증가에 기여하기 어려울 수 있다. 반면 돌출 패턴(123)의 높이(H)가 3,000㎛ 보다 크면 마찰 저항이 증가하여 동력 전달 효율이 감소할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 돌출 패턴(123)은 대략 사각뿔대 형상을 가질 수 있다. 즉, 돌출 패턴(123)의 측면은 회전 방향(RT) 및 두께 방향(TD)으로 기울어진 상태일 수 있다. 이에 따라 돌출 패턴(123)의 상부에서의 폭 및/또는 두께와 하부에서의 폭 및/또는 두께는 상이할 수 있다. 돌출 패턴(123)의 측면을 기울어지도록 구성하여 돌출 패턴(123)의 기울어짐 변형을 용이하게 할 수 있다. 다른 실시예에서, 돌출 패턴은 대략 원뿔대, 삼각뿔대 등의 형상을 갖거나, 원기둥, 삼각기둥 또는 사각기둥 등의 기둥 형상을 갖거나, 또는 원뿔, 삼각뿔, 또는 사각뿔 등의 뿔 형상을 가질 수도 있다.

예를 들어, 돌출 패턴(123)의 회전 방향(RT)으로의 하부폭(Wmax)은 돌출 패턴(123)의 회전 방향(RT)으로의 최대폭을 형성할 수 있다. 또, 돌출 패턴(123)의 하부폭(Wmax)은 높이(H) 보다 작을 수 있다. 돌출 패턴(123)의 하부폭(Wmax)은 약 300㎛ 이하, 또는 약 200㎛ 이하, 또는 약 100㎛ 이하, 또는 약 50㎛ 이하, 또는 약 40㎛ 이하, 또는 약 30㎛ 이하, 또는 약 20㎛ 이하, 또는 약 10㎛ 이하일 수 있다. 돌출 패턴(123)의 하부폭(Wmax)이 지나치게 크면 돌출 패턴(123)의 회전 방향(RT)으로의 기울어짐 변형이 용이하지 않거나, 기울어짐 변형에 따라 돌출 패턴(123)에 손상이 발생할 수 있다. 돌출 패턴(123)의 하부폭(W_max)의 하한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 약 0.1㎛ 이상, 또는 약 0.2㎛ 이상, 또는 약 0.4㎛ 이상, 또는 약 0.6㎛ 이상, 또는 약 0.8㎛ 이상, 또는 약 1.0㎛ 이상일 수 있다. 돌출 패턴(123)의 하부폭(Wmax)이 지나치게 작으면 돌출 패턴(123)의 내구성이 저하되고 반복 회전에 따라 돌출 패턴(123)이 베이스층(121)으로부터 탈락되는 등의 손상될 수 있다. 따라서 돌출 패턴(123)의 하부폭(Wmax)의 하한은 돌출 패턴(123)의 재질 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.

또, 돌출 패턴(123)의 회전 방향(RT)으로의 상부폭(Wmin)은 돌출 패턴(123)의 회전 방향(RT)으로의 최소폭을 형성할 수 있다. 즉, 상부폭(Wmin)은 하부폭(Wmax) 보다 작을 수 있다. 예를 들어 돌출 패턴(123)의 상부폭(Wmin)은 약 200㎛ 이하, 또는 약 100㎛ 이하, 또는 약 50㎛ 이하, 또는 약 40㎛ 이하, 또는 약 30㎛ 이하, 또는 약 20㎛ 이하, 또는 약 10㎛ 이하일 수 있다.

한편, 돌출 패턴(123)의 두께 방향(TD)으로의 하부 두께(Tmax)는 돌출 패턴(123)의 두께 방향(TD)으로의 최대 두께를 형성할 수 있다. 또, 돌출 패턴(123)의 하부 두께(Tmax)는 높이(H) 보다 작을 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 비제한적인 예를 들어, 돌출 패턴(123)의 하부 두께(Tmax)는 약 300㎛ 이하, 또는 약 200㎛ 이하, 또는 약 100㎛ 이하, 또는 약 50㎛ 이하, 또는 약 40㎛ 이하, 또는 약 30㎛ 이하, 또는 약 20㎛ 이하, 또는 약 10㎛ 이하일 수 있다. 돌출 패턴(123)의 하부 두께(Tmax)의 하한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 약 0.1㎛ 이상, 또는 약 0.2㎛ 이상, 또는 약 0.4㎛ 이상, 또는 약 0.6㎛ 이상, 또는 약 0.8㎛ 이상, 또는 약 1.0㎛ 이상일 수 있다. 돌출 패턴(123)의 하부 두께(Tmax)의 하한은 돌출 패턴(123)의 재질 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.

또, 돌출 패턴(123)의 두께 방향(TD)으로의 상부 두께(Tmin)는 돌출 패턴(123)의 두께 방향(TD)으로의 최소 두께를 형성할 수 있다. 즉, 상부 두께(Tmin)는 하부 두께(Tmax) 보다 작을 수 있다. 예를 들어, 돌출 패턴(123)의 상부 두께(Tmin)는 약 200㎛ 이하, 또는 약 100㎛ 이하, 또는 약 50㎛ 이하, 또는 약 40㎛ 이하, 또는 약 30㎛ 이하, 또는 약 20㎛ 이하, 또는 약 10㎛ 이하일 수 있다.

또, 몇몇 실시예에서 복수의 돌출 패턴(123)은 회전 방향(RT) 및 두께 방향(TD)을 따라 이격 배치되며, 대략 규칙적인 배열을 가질 수 있다. 도 2는 복수의 돌출 패턴(123)이 대략 매트릭스 배열 내지는 격자 배열된 상태를 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.

돌출 패턴(123)의 회전 방향(RT)으로의 제1 이격 거리(L1)는 돌출 패턴(123)의 하부폭(Wmax)의 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상일 수 있다. 제1 이격 거리(L1)가 지나치게 작을 경우 돌출 패턴(123)이 회전 방향(RT) 측으로 기울어지는 변형이 발생하기 곤란하고, 기울어지더라도 표면적이 증가하는 효율이 감소할 수 있다. 또, 제1 이격 거리(L1)가 지나치게 작을 경우 기울어짐 변형에 따라 돌출 패턴(123) 및 베이스층(121)에 손상이 발생할 수 있다. 반면, 제1 이격 거리(L1)가 지나치게 크면 돌출 패턴(123)의 전체적인 개수가 감소하고, 돌출 패턴(123)의 변형에 따라 표면적이 증가하는 정도가 감소할 수 있다. 예를 들어, 제1 이격 거리(L1)의 상한은 돌출 패턴(123)의 높이(H) 보다 작을 수 있다. 상세한 예를 들어, 제1 이격 거리(L1)의 상한은 약 2,500㎛, 또는 약 2,000㎛, 또는 약 1,500㎛, 또는 약 1,000㎛, 또는 약 900㎛, 또는 약 900㎛, 또는 약 700㎛, 또는 약 600㎛, 또는 약 500㎛, 또는 약 400㎛, 또는 약 300㎛, 또는 약 200㎛, 또는 약 100㎛일 수 있다.

또, 돌출 패턴(123)의 두께 방향(TD)으로의 제2 이격 거리(L2)는 약 1.0㎛ 내지 3,000㎛, 또는 약 1.0㎛ 내지 2,000㎛, 또는 약 1.0㎛ 내지 1,000㎛, 또는 약 2.0㎛ 내지 900㎛, 또는 약 3.0㎛ 내지 800㎛, 또는 약 4.0㎛ 내지 700㎛, 또는 약 5.0㎛ 내지 600㎛, 또는 약 6.0㎛ 내지 500㎛, 또는 약 7.0㎛ 내지 400㎛, 또는 약 8.0㎛ 내지 300㎛, 또는 약 9.0㎛ 내지 200㎛, 또는 약 10㎛ 내지 100㎛, 또는 약 10㎛ 내지 90㎛, 또는 약 10㎛ 내지 80㎛, 또는 약 10㎛ 내지 70㎛, 또는 약 10㎛ 내지 60㎛, 또는 약 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다.

본 실시예에 따른 돌출 패턴(123)은 마이크로 사이즈를 갖는 구조물일 수 있다. 또, 소정의 유연성을 가지고 외력에 의해 회전 방향(RT)으로의 형상 변형이 용이하되 우수한 내구성을 갖도록 설계될 수 있다. 이에 따라 돌출 패턴(123)이 기울어져 타 회전체와 접하는 표면적이 증가하고, 증가한 표면적에 의해 반데르발스 힘 등 인력이 증가할 수 있다. 즉, 패턴층(120)의 돌출 패턴(123)의 측면은 타 회전체와의 증가된 인력을 가지기 때문에 마찰력 내지는 접지력이 증가하고, 손실되는 동력을 최소화하면서 동력을 전달할 수 있다. 또, 제2 회전 디스크(12)와 타 회전체 간의 회전 비율, 즉 기어비가 최초 의도된 대로 동작하는 것을 담보할 수 있다. 본 실시예에 따른 제2 회전 디스크(11)의 동력 전달 효율은 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상, 또는 약 90% 이상, 또는 약 95% 이상일 수 있다.

치형층(110)과 패턴층(120)을 비교하면, 치형층(110)은 변형이 되지 않는 강성 재질로 구비되고 패턴층(120), 특히, 돌출 패턴(123)은 변형이 가능한 연성 재질로 구비된다. 또한, 치형층(110)에 형성된 돌기의 돌출 길이(예컨대, 산과 골 사이의 거리)에 비하여 돌출 패턴(123)은 매우 작은 크기로 구비된다. 일반적으로 돌기는 수십 mm 단위 내지는 수십 cm 단위로 형성될 수 있으며, 돌출 패턴(123)의 높이(H)는 최대 수천 ㎛ 단위, 또는 수 mm 단위로 형성될 수 있다. 예를 들어, 돌출 패턴(123)간의 이격거리는 돌기간의 이격거리의 0.1배 이하일 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력 전달용 회전체의 패턴층(130)을 설명하기 위한 사시도이다. 이상에서 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는 그를 인용하고 설명을 생략한다. 이해의 편의상 도 3에 도시된 패턴층(130) 등의 도면부호를 구분하여 도시한다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 패턴층(130)은 복수의 돌출 패턴(133)이 회전 방향(RT)으로 이격하여 반복 배치되되, 어느 돌출 패턴(133)은 두께 방향(TD)으로 연장된 형상인 점이 도 2의 실시예에 따른 패턴층(120)과 상이한 점이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력 전달용 회전체의 패턴층(140)을 설명하기 위한 단면도로서, 패턴층(140)을 회전 방향(RT)을 따라 절개한 단면도이다. 이상에서 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는 그를 인용하고 설명을 생략한다. 이해의 편의상 도 4에 도시된 패턴층(140) 등의 도면부호를 구분하여 도시한다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 패턴층(140)은 돌출 패턴(143)의 상면이 경사를 갖는 점이 도 2 또는 도 3의 실시예에 따른 패턴층(120, 130)과 상이한 점이다.

돌출 패턴(143)은 회전 방향(RT) 측 양 측면 및/또는 두께 방향 측 양 측면이 기울어진 대략 사각뿔대 형상이되, 그 상면 또한 기울어진 상태일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 돌출 패턴(143)의 상면은 회전 방향(RT) 측을 따라 하향 경사지도록 기울어질 수 있다. 돌출 패턴(143)의 상면은 타 회전체와 가장 먼저 접촉하는 부분일 수 있다. 이때 돌출 패턴(143)의 상면이 회전 방향(RT)을 따라 하향 경사지게 구성하여 돌출 패턴(143)과 타 회전체 간의 불필요한 간섭 및 이로부터 유발되는 구름 저항을 최소화할 수 있다.

한편, 예시적인 실시예에서 돌출 패턴(143)의 회전 방향(RT) 측의 두 개의 측면은 서로 상이한 경사를 가질 수 있다. 예를 들어, 돌출 패턴(143)은 회전 방향(RT)의 정방향(도 4 기준 우측 방향)에 위치한 제1 측면(도 4 기준 우측면) 및 회전 방향(RT)의 반대 방향(도 4 기준 좌측 방향)에 위치한 제2 측면(도 4 기준 좌측면)을 가질 수 있다.

이 경우, 제1 측면의 제1 경사각(θ1)은 제2 측면의 제2 경사각(θ2) 보다 클 수 있다. 또, 제1 경사각(θ1) 및 제2 경사각(θ2)은 모두 90도 보다 큰 둔각일 수 있다. 제1 경사각(θ1) 및 제2 경사각(θ2)의 크기는 상기 범위를 만족함과 동시에, 전술한 돌출 패턴(143)의 높이(H), 하부폭(Wmax) 및 상부폭(Wmin)을 만족하는 범위에서 형성될 수 있다. 본 명세서에서, 돌출 패턴의 측면의 경사각은 돌출 패턴의 어느 측면과 베이스층의 상면이 이루는 각도를 의미한다.

패턴층(140)을 포함하는 제2 회전 디스크가 도 4를 기준으로 우측 방향으로 회전하도록 구성될 경우, 돌출 패턴(143)은 좌측으로 기울어질 수 있다. 따라서 돌출 패턴(143)이 좌측, 즉 회전 방향(RT)의 역방향으로 기울어지기에 보다 용이한 형상을 갖도록 구성함으로써, 타 회전체에 의해 돌출 패턴(143)의 형상이 변형되는 과정에서 손실되는 힘을 감소시키고, 나아가 동력 전달 효율을 개선할 수 있다.

한편, 몇몇 실시예에서, 돌출 패턴(143)의 상면과 제2 측면이 형성하는 사이각(θ3)은 약 15도 이상, 또는 약 20도 이상, 또는 약 25도 이상, 또는 약 30도 이상일 수 있다. 돌출 패턴(143)의 상면이 상기 사이각(θ3)을 갖는 수준으로 경사를 형성함으로써, 돌출 패턴(143)의 상면이 제2 회전체(미도시)와 대략 동시에 접촉하도록 할 수 있다. 사이각(θ3)의 상한은 특별히 제한되지 않으나 돌출 패턴(143) 형성의 용이성 측면에서 약 80도 이하, 또는 약 70도 이하일 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력 전달용 회전체의 패턴층을 설명하기 위한 단면도로서, 패턴층(150)을 회전 방향(RT)을 따라 절개한 단면도이다. 이상에서 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는 그를 인용하고 설명을 생략한다. 이해의 편의상 도 5에 도시된 패턴층(150) 등의 도면부호를 구분하여 도시한다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 패턴층(150)은 초기 상태, 즉 외력이 가해지지 않은 상태에서 돌출 패턴(153)이 회전 방향(RT)의 역방향으로 기울어져 있는 점이 도 4의 실시예에 따른 패턴층(140)과 상이한 점이다.

예시적인 실시예에서, 돌출 패턴(153)은 회전 방향(RT)의 정방향(도 5 기준 우측 방향)에 위치한 제1 측면(도 5 기준 우측면) 및 회전 방향(RT)의 반대 방향(도 5 기준 좌측 방향)에 위치한 제2 측면(도 5 기준 좌측면)을 가질 수 있다.

이 경우, 제1 측면의 제4 경사각(θ4)은 90도 보다 큰 둔각을 형성하고, 제2 측면의 제5 경사각(θ5)은 90도 보다 작은 예각을 형성할 수 있다. 패턴층(150)을 포함하는 제1 회전체(미도시)가 도 5를 기준으로 우측 방향으로 회전하도록 구성될 경우, 돌출 패턴(153)은 좌측으로 기울어질 수 있다. 따라서 돌출 패턴(153)이 좌측, 즉 회전 방향(RT)의 역방향으로 기울어지기에 보다 용이한 형상을 갖도록 구성함으로써 동력 전달 효율을 개선할 수 있다.

나아가, 도 4에 따른 실시예와 다르게 돌출 패턴(153)이 이미 기울어진 형상을 가짐으로써 동력 전달용 회전체의 구동 응답(drive response)을 더욱 빠르게 할 수 있다.

돌출 패턴(153)의 상면과 제2 측면이 형성하는 사이각은 약 15도 이상, 또는 약 20도 이상이되, 베이스층(151)을 기준으로 돌출 패턴(153)의 상면은 경사를 갖거나 갖지 않을 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력 전달용 회전체의 패턴층(160)을 설명하기 위한 사시도이다. 이상에서 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는 그를 인용하고 설명을 생략한다. 이해의 편의상 도 6에 도시된 패턴층(160) 등의 도면부호를 구분하여 도시한다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 패턴층(160)은 제1 돌출 패턴(163) 및 제2 돌출 패턴(165)을 포함하는 점이 도 5의 실시예와 상이한 점이다. 제1 돌출 패턴(163)은 도 5의 실시예에 따른 돌출 패턴(153)과 실질적으로 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 돌출 패턴(163)은 초기 상태에서 회전 방향(RT)의 역방향으로 기울어진 상태일 수 있다. 제1 돌출 패턴(163)은 회전 방향(RT) 및 두께 방향(TD)으로 반복 배열될 수 있다.

반면 제2 돌출 패턴(165)은 초기 상태에서 회전 방향(RT)의 정방향으로 기울어진 상태일 수 있다. 즉, 제2 돌출 패턴(165)은 회전 방향(RT)의 정방향에 위치한 제1 측면 및 회전 방향(RT)의 반대 방향에 위치한 제2 측면을 가지되, 제1 측면은 예각의 경사각을 가지고, 제2 측면은 둔각의 경사각을 가질 수 있다. 제2 돌출 패턴(165)은 제1 돌출 패턴(163)과 기울어진 방향이 다른 점을 제외하고는 제1 돌출 패턴(163)과 실질적으로 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 제2 돌출 패턴(165)은 회전 방향(RT) 및 두께 방향(TD)으로 반복 배열되되, 두께 방향(TD)으로 이격된 제1 돌출 패턴(163)들 사이에는 적어도 하나의 제2 돌출 패턴(165)이 배치될 수 있다.

제1 회전체의 표면에 제2 돌출 패턴(165)을 포함하는 패턴층(160)을 배치하여 역방향으로의 구동 및 동력 전달 효율을 개선할 수 있다. 다만 몇몇 실시예에서, 정방향으로의 동력 전달 효율 및 응답 속도 측면에서 제1 돌출 패턴(163)의 개수는 제2 돌출 패턴(165)의 개수 보다 많을 수 있다. 또, 제1 돌출 패턴(163)이 차지하는 면적은 제2 돌출 패턴(165)이 차지하는 면적 보다 클 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 사시도이다. 도 8은 도 7의 동력 전달 시스템의 분해사시도이다. 도 9는 도 7의 동력 전달 시스템의 단면도로서, 도 7의 A-A' 선을 따라 절개한 단면도이다. 도 10은 도 7의 동력 전달 시스템의 회전체들의 회전 방향으로의 평면도이다. 도 11은 도 10의 B 부분의 확대도이다.

도 7 내지 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 동력 전달 시스템(100)은 앞서 설명한 동력 전달용 회전체(1)를 포함한다. 특히, 동력 전달 시스템(100)에는 동력 전달용 회전체(1)가 복수 개 포함될 수 있으며, 도면 상에는 3개의 동력 전달용 회전체(1)를 도시하였다. 이는 예시적인 것으로 동력 전달용 회전체(1)는 다양한 개수로 구비될 수 있다.

각 동력 전달용 회전체(1)는 앞서 설명한 바와 동일한 구성으로 구비되어 있으며, 모두 동일한 크기로 구비될 수 있다. 각 동력 전달용 회전체(1)에 관한 설명은 앞서 설명한 바를 인용하고 그 설명을 생략한다. 특히, 도 2에서 도시한 동력 전달용 회전체(1)를 인용하여 설명한다.

동력 전달 시스템(100)은 축방향으로 나란하게 배치된 한 쌍의 링 회전체(ring rotator, 21, 22)를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 동력 전달용 회전체(1)는 한 쌍의 링 회전체(21, 22)와 내접하여 배치될 수 있다. 자세하게는, 3개의 동력 전달용 회전체(1)가 후술할 샤프트(30), 즉 동력 전달 시스템(100)의 회전 중심을 기준으로 120도 간격으로 원형 배열되고, 3개의 동력 전달용 회전체(10)는 한 쌍의 링 회전체(21, 22)와 각각 내접하여 배치될 수 있다.

이때, 한 쌍의 링 회전체는 제1 회전 디스크(11)와 내접하는 제1 링 회전체(21)와 제2 회전 디스크(12)와 내접하는 제2 링 회전체(22)로 구분될 수 있다. 다시 말하면, 제1 링 회전체(21)는 치형층(110)과 맞물리며, 제2 링 회전체(22)는 패턴층(120)과 접할 수 있다.

제1 링 회전체(21)은 링 치형층(110)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 링 회전체(21)의 내주에는 치형층(110)과 대응되는 링 치형층(210)이 배치될 수 있다. 즉, 치형층(110)과 링 치형층(210)은 서로 맞물릴 수 있도록 대향되는 요철구조를 가질 수 있다. 링 치형층(110)과 치형층(110)의 크기, 개수, 이격 거리, 그리고 제1 회전 디스크(11)의 개수는 상호 고려되어 적절하게 설계될 수 있다. 이는 일반적인 유성 기어 구조체의 링 기어(ring gear)와 위성 기어(planetary gear)의 구조로 상세한 설명을 생략한다.

제2 링 회전체(22)의 내주면은 매끈한 표면을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 제2 링 회전체(22)의 내주면은 일반적인 링 기어의 내주면과 달리 요철구조를 갖지 않는다. 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 링 회전체(22)의 내주면은 돌출 패턴(123)이 자연스럽게 변형되며 접할 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 링 회전체(22)의 내주면은 제2 회전 디스크(12)의 패턴층(120)과 동일하거나 유사한 돌출 패턴 구조를 가질 수도 있다. 이 경우 제2 회전 디스크(12)의 패턴층(120)과 제2 링 회전체(22)의 패턴층은 서로 간의 반데르발스 인력을 형성할 수 있다.

제1 링 회전체(21)의 축방향 길이(RT1)는 제2 링 회전체(22)의 축방향 길이(RT2)보다 짧게 형성될 수 있다. 더 구체적으로, 제1 링 회전체(21)와 제1 회전 디스크(11)가 내접하여 맞닿는 부분의 축방향(X)으로의 길이는 제2 링 회전체(22)와 제2 회전 디스크(12)가 내접하여 맞닿는 부분의 축방향(X)으로의 길이 보다 작을 수 있다. 이는, 제1 링 회전체(21)와 치형층(110)의 접촉 면적보다 제2 링 회전체(22)와 패턴층(120)의 접촉 면적이 넓게 형성되기 위함이다. 다시 말하면, 패턴층(120)은 치형층(110)보다 축방향으로 넓은 면적을 갖도록 형성될 수 있다.

제2 링 회전체(22)와 패턴층(120) 사이의 접촉 면적을 상대적으로 크게 구성하여 제2 링 회전체(22)와 패턴층(120) 사이의 마찰 저항을 보다 크게 하고 접지력을 높일 수 있다. 반면 제1 링 회전체(21)와 치형층(110)은 서로 맞물리는 요철 구조를 통해 동력을 전달하기 때문에, 제2 링 회전체(22)와 패턴층(120) 사이의 접촉 면적에 비해 상대적으로 작은 접촉 면적을 가져도 무방할 수 있다. 즉, 제2 링 회전체(22)와 패턴층(120) 사이의 접촉 면적을 증가시킴에 따라 제2 링 회전체(22)와 패턴층(120) 사이의 동력 전달율을 높일 수 있다.

제1 링 회전체(21)의 원주방향 길이(R1)는 제2 링 회전체(22)의 원주방향 길이(R2)보다 길게 형성될 수 있다. 이는, 제1 회전 디스크(11)의 직경이 제2 회전 디스크(12)의 직경보다 크게 마련되기 때문이다.

다만, 이는 예시적인 형상으로 동력 전달용 회전체(1) 및 링 회전체(21, 22)의 형상은 이에 제한되지 않는다. 설계에 따라, 제1 회전 디스크(11), 제2 회전 디스크(12), 제1 링 회전체(21) 및 제2 링 회전체(22)의 크기는 서로 달라질 수 있다.

이와 같이, 동력 전달용 회전체(1)는 제1 링 회전체(21)와는 맞물림 결합되어 상대 위치에 고정되어 회전될 수 있다(맞물림 결합). 또한, 제2 링 회전체(22)와는 마찰 접촉되어 유연한 설계 및 유연한 구동이 가능할 수 있다(마찰 결합).

본 실시예에 따른 동력 전달 시스템(100)은, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나 캐리어(미도시) 등을 생략하여 보다 소형화하는 경우에도 정밀도를 유지함과 동시에 역방향 회전이 가능하게 구성할 수 있다.

만일 제1 링 회전체(21)와 제2 링 회전체(22)를 연결하는 동력 전달용 회전체가 모두 제1 회전 디스크(11)와 같이 치형 구조만으로 형성될 경우, 다단 구조로 인해 설계가 매우 제한적이고, 출력측 등에 예상치 않은 외력이 가해지는 경우 입력측(예컨대, 샤프트(30))과 출력측에서 가해지는 동력으로 인해 어느 일측이 손상되거나, 동력 전달 시스템의 치형 구조가 손상될 수 있다.

반면 제1 링 회전체(21)와 제2 링 회전체(22)를 연결하는 동력 전달용 회전체가 모두 제2 회전 디스크(12)와 같이 마이크로 패턴 구조만으로 형성될 경우, 만일 캐리어를 생략하는 경우, 고속으로 회전하거나, 또는 회전과 멈춤을 반복하는 과정에서 3개의 동력 전달용 회전체가 온전히 그 자리를 유지하지 못하고 위치를 조금씩 이탈하거나, 심지어 인접한 동력 전달용 회전체가 맞닿아버릴 수 있다.

그러나 본 실시예와 같이 구성할 경우 제1 링 회전체(21)와의 관계에 있어서, 동력 전달용 회전체(1)의 제1 회전 디스크(11)가 제1 링 회전체(21)와 맞물려 서로 간의 위치를 120도 각도로 유지하는 역할을 하는 동시에, 제2 링 회전체(22)와의 관계에 있어서는, 동력 전달용 회전체(1)의 제2 회전 디스크(12)가 제2 링 회전체(22)와 반데르발스 인력으로 접지될 수 있다. 특히 출력측 등에 예상치 못하는 외력이 가해지는 경우, 제2 링 회전체(22)와 제2 회전 디스크(12)는 서로 헛돌거나, 심지어 역방향 회전이 가능할 수 있고, 이는 출력측에 가해진 예상치 못한 외력이 입력측으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.

보다 구체적인 예를 들어, 협동 로봇 장치에서 로봇 장치의 손 관절, 즉 동력 출력 측에 인간이 힘을 가하거나 인간의 신체가 끼어서 동력 전달 시스템의 동력 전달 방향과 반대 방향의 힘을 가하는 경우, 동력 전달이 중단되지 않아 인간이 크게 다칠 우려가 있다.

그러나 본 실시예에 따른 동력 전달 시스템(100)은 일부 회전체가 멈추거나 동력 전달 방향과 반대 방향의 힘이 가해지는 경우, 동력 전달이 중단될 수 있다. 예를 들어, 제2 링 회전체(22)의 회전이 멈추거나, 정상 상태와 반대 방향으로 힘이 가해지는 경우, 제2 링 회전체(22)와 제1 링 회전체(21)의 사이의 동력 전달, 더 구체적으로 제2 링 회전체(22)와 제2 회전 디스크(12) 사이의 동력 전달이 차단될 수 있다. 즉, 제2 링 회전체(22)의 회전이 멈추는 경우에도 제1 링 회전체(21) 측은 정상적으로 회전을 지속할 수 있다.

또한, 제1 링 회전체(21)의 회전이 멈추거나, 정상 상태와 반대 방향으로 힘이 가해지는 경우에도 동일하게 제2 링 회전체(22)와 제2 회전 디스크(12) 사이의 동력 전달이 차단될 수 있다. 즉, 제1 링 회전체(21)의 회전이 멈추는 경우에도 제2 링 회전체(22) 측은 정상적으로 회전을 지속할 수 있다.

다시 말해서, 본 실시예에 따른 동력 전달 시스템(100)은 동력 전달 과정에 있어서 구름(rolling) 마찰을 최소화하면서도 회전체 간의 접지력을 높일 수 있고, 회전체 간의 회전 방향으로의 접지력이 높음에도 불구하고 특정 상황 하에서 동력 전달을 차단할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 실시예에 따른 동력 전달 시스템(100)은 설계 상의 유연성을 제공할 수 있다. 동력 전달 시스템의 톱니의 개수, 톱니의 크기와 기어의 직경, 기어의 개수, 기어의 회전축 간의 거리, 회전축의 위치, 톱니의 형상과 배열 등을 고려하다 보면 이론상 가능하다 하더라도 실질적으로 구현이 곤란하거나, 특정한 수치의 크기를 갖도록 설계되거나, 소재 상의 제약이 발생하거나, 가공 과정에서 비용이 과다하게 소요되는 경우가 매우 많다. 그러나 본 실시예에 따른 동력 전달 시스템(100)은 적어도 일부 구간에서 톱니 간의 맞물림을 이용하지 않기 때문에 수치, 소재 및 비용 측면에서 보다 자유로운 설계가 가능한 장점이 있다.

또한, 동력 전달 시스템(100)은 썬 회전체(sun rotator, 31)를 더 포함할 수 있다. 썬 회전체(31)에는 샤프트(30)가 연결된 상태일 수 있다. 샤프트(30)는 동력 입력 축일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

썬 회전체(31)는 복수의 동력 전달용 회전체(1)와 외접하도록 배치될 수 있다. 도 7 내지 도 10에서 썬 회전체(31)는 제1 링 회전체(21)의 내측에 위치된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 썬 회전체(31)의 외주에는 치형층(110)과 맞물리는 썬 치형층(310)이 형성될 수 있다. 이는 일반적인 썬 기어(sun gear)와 유성 기어(planetary gear)의 구조로 상세한 설명을 생략한다.

한편, 썬 회전체(31)는 제2 링 회전체(22)의 내측에 위치될 수 있다. 즉, 썬 회전체(31)는 치형층(110)이 아닌 패턴층(120)과 접하도록 배치될 수 있다. 이때, 썬 회전체(31)에는 썬 치형층(310)이 생략되고 매끈한 표면을 갖도록 형성될 수 있다.

그에 따라, 썬 회전체(31)와 제2 회전 디스크(12)가 서로 마찰접촉될 수 있다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이, 예상치 못한 상황에서 썬 회전체(31)와 제2 회전 디스크(12)의 사이에서 동력 전달이 차단될 수 있다.

본 실시예에서, 동력 전달용 회전체(1) 중 동력 입력에 기여하는 부분, 즉 제1 회전 디스크(11)가 치형 구조를 가지고, 동력 출력에 기여하는 부분, 즉 제2 회전 디스크(12)가 패턴 구조를 갖는 경우를 예시하였다. 다른 실시예에서, 동력 전달용 회전체(1) 중 동력 입력에 기여하는 부분이 패턴 구조를 가지고, 동력 출력에 기여하는 부분이 치형 구조를 가질 수도 있다. 이 경우 토크 측면에서 유리점을 제공할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 동력 전달 시스템(100)에는 다양한 형태로 마찰 결합을 구비할 수 있다. 또한, 필요에 따라 맞물림 결합과 마찰 결합을 적절하게 나누어 사용함에 따라 보다 효율적이며 안전성이 확보된 동력 전달 시스템(100)을 확보할 수 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 사시도이고, 도 13은 도 12의 제2 링 회전체의 내주면을 설명하기 위한 사시도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 동력 전달 시스템(101)은 제2 링 회전체(23)의 내주면에 홈(230)이 형성된 점이 도 7 등의 실시예에 따른 동력 전달 시스템(100)과 상이한 점이다. 도 13은 이해의 편의상 제2 링 회전체(23)의 내주면의 일부를 펼쳐 도시한 도면이다.

몇몇 실시예에서 제2 링 회전체(23)의 내주면은 대략 매끈한 형상이되, 제2 링 회전체(23)는 내주 표면에 형성된 홈(230)을 가질 수 있다. 즉, 제2 링 회전체(23)는 회전 방향(RT)으로 반복 배열된 구조물, 예컨대 기어 이를 갖지 않되, 두께 방향(TD)으로 반복 배열된 구조를 가질 수 있다.

홈(230)은 회전 방향(RT)을 따라 연장된 형상일 수 있다. 홈(230)은 제2 링 회전체(230)의 내주면 상에 위치하되, 회전 방향(RT)을 따라 연장되고 두께 방향(TD)으로 반복 형성될 수 있다. 홈(230)에는 제2 회전 디스크(12)의 돌출 패턴(123)이 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다. 이하, 도 2에서 설명한 돌출 패턴(123)의 형상을 참고하여 설명한다.

홈(230)의 최대 깊이(D)는 돌출 패턴(123)의 최대 높이(H) 보다 작을 수 있다. 만일 홈(230)의 깊이(D)가 돌출 패턴(123)의 높이(H) 보다 클 경우 홈(230)에 삽입되는 돌출 패턴(123)이 기울어지도록 변형이 이루어지지 않을 수 있다. 또, 홈(230)의 최대 깊이(D)는 돌출 패턴(123)의 높이(H)의 약 30% 이상, 또는 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상일 수 있다.

또, 돌출 패턴(123)이 회전 방향(RT) 및 두께 방향(TD)으로 배열된 예시적인 실시예에서, 홈(230)의 두께 방향(TD)으로의 너비(T)는 돌출 패턴(123)의 두께 방향(TD)으로의 최대 두께(Tmax) 보다 클 수 있다. 이에 따라 하나의 홈(230)에 두께 방향(TD)으로 배열된 복수의 돌출 패턴(123)이 삽입될 수 있다. 예를 들어, 홈(230)의 너비(T)는 돌출 패턴(123)의 최대 두께(Tmax)의 약 5배 이상, 또는 약 10배 이상, 또는 약 50배 이상일 수 있다.

돌출 패턴(123)의 적어도 일부는 홈(230)에 삽입되고, 적어도 일부는 홈(230)에 삽입되지 않을 수 있다. 전술한 바와 같이 돌출 패턴(123)은 회전 방향(RT)으로 기울어지며 돌출 패턴(123)의 회전 방향(RT) 측 측면에 의해 표면적이 증가하는 효과가 발생할 수 있다. 뿐만 아니라 홈(230)에 삽입된 돌출 패턴(123)은 돌출 패턴(123)의 두께 방향(TD) 측 측면이 홈(230)의 내측벽과 마주보거나 접촉하며, 두께 방향(TD) 측 측면이 표면적 향상에 더욱 기여하도록 할 수 있다. 따라서, 만일 홈(230)의 너비(T)가 지나치게 작을 경우 홈(230)과 맞물리지 못하는 돌출 패턴(123)으로 인해 동력 전달 효율의 감소가 발생할 수 있다. 반면 홈(230)의 너비(T)가 지나치게 클 경우 홈(230)에 의한 접지력 향상 효과가 미약할 수 있다.

또, 두께 방향(TD)으로 인접한 홈(230) 간의 두께 방향(TD)으로의 제3 이격 거리(L3)는 돌출 패턴(123)의 두께 방향(TD)으로의 제2 이격 거리(L2) 보다 클 수 있다. 이에 따라 두께 방향(TD)으로 배열된 복수의 돌출 패턴(123) 중 적어도 일부는 홈(230)에 삽입되지 않고 제2 링 회전체(23)의 돌출면과 맞닿을 수 있다. 도 13에서는 홈(230)의 제3 이격 거리(L3)가 너비(T) 보다 작은 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 사시도이다. 도 15는 도 14의 동력 전달 시스템의 단면도로서, 도 9와 대응되는 위치의 단면도이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 동력 전달 시스템(102)은 제1 링 회전체(24)의 일 측이 폐쇄된 점이 도 7 등의 실시예에 따른 동력 전달 시스템(100)과 상이한 점이다.

몇몇 실시예에서 제1 링 회전체(24)의 일 측은 가림면(241)에 의해 막힌 상태로 구비될 수 있다. 자세하게는, 가림면(241)은 대략 원판 형태로 제2 링 회전체(22)와 인접하지 않은 축방향 일 측면에 형성될 수 있다. 즉, 제1 회전 디스크(11) 부분을 사이에 두고 가림면(241)과 제2 회전 디스크(12)는 축 방향(X)으로 이격 배치될 수 있다. 또, 가림면(241)은 제1 회전 디스크(11)와 소정 거리 이격된 상태일 수 있다. 샤프트(30) 및 썬 회전체(31)는 가림면(241)에 형성된 홀을 관통하여 동력을 전달할 수 있다.

가림면(241)은 제1 회전 디스크(11)와 축 방향(X)으로 중첩할 수 있다. 도 15는 가림면(241)이 제1 회전 디스크(11)를 완전히 커버하는 경우를 예시하고 있으나, 다른 실시예에서 가림면(241)은 제1 회전 디스크(11)의 적어도 일부를 커버할 수 있다.

가림면(241)과 제1 회전 디스크(11)의 사이에는 볼(245)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 가림면(241)의 제1 회전 디스크(11)와 대향하는 내측면에는 볼(245)이 적어도 부분적으로 삽입되고, 회전 방향으로 볼이 이동할 수 있는 링 형상의 제1 홈(242)이 형성될 수 있다. 또, 제1 회전 디스크(11)의 가림면(241)과 대향하는 면에는 볼(245)의 적어도 일부가 삽입되는 제2 홈(112)이 형성될 수 있다.

구체적으로, 제1 홈(242)은 대략 환 형상이되, 제2 홈(112)과 축 방향(X)으로 중첩하도록 배치될 수 있다. 제2 홈(112)은 각 동력 전달용 회전체(1)의 회전축(10)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 각 볼(245)들은 각 동력 전달용 회전체(11, 12)와 함께 이동하도록 구성될 수 있다.

본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 본 실시예와 같이 캐리어(미도시)를 생략하고, 설계 상의 이점을 제공하기 위해 제1 회전 디스크(11)가 헬리컬 기어가 아닌 평기어와 같은 구조의 치형층을 갖는 경우, 제1 회전 디스크(11)와 제2 회전 디스크(12), 그리고 제1 링 회전체(24)와 제2 링 회전체(22)는 서로 멀어지는 방향으로 가해지는 힘이 가해질 수 있다. 종래의 경우 이를 방지하기 위해 제1 회전 디스크(11)와 제2 회전 디스크(12)를 각각 치형 기어로 구성하되, 각각 헬리컬 기어 형태를 취함으로써 이를 방지하였다. 그러나 본 실시예에 따른 동력 전달 시스템(102)은 제2 회전 디스크(12)를 치형 기어가 아닌 접지 기어 형식으로 구성하고, 제1 회전 디스크(11) 또한 평기어 형태로 구현하며, 캐리어를 생략할 경우 위와 같이 제1 링 회전체(24)와 제2 링 회전체(22)가 벌어지는 문제를 방지하기 위한 새로운 구조를 채택할 필요가 있다.

이에 따라 제1 링 회전체(24)의 일측면에 가림막(241)을 배치하고, 가림막(241)과 제1 회전 디스크(11)를 이격 배치하여 서로 간의 간섭을 회피하되, 가림막(241)과 제1 회전 디스크(11) 사이에 볼(245)을 삽입하여 위와 같은 문제를 해결할 수 있다. 즉, 볼(245)과 가림막(241)이 제1 회전 디스크(11)를 축 방향(X)으로 지지할 수 있다. 따라서 동력 전달용 회전체(11, 12)가 안정적으로 회전하며 그 위치를 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 동력 전달용 회전체
10: 회전축
11: 제1 회전 디스크
12: 제2 회전 디스크
21: 제1 링 회전체
22: 제2 링 회전체
31: 썬 회전체
100: 동력 전달 시스템
110: 치형층
120: 패턴층
121: 베이스층
123: 돌출 패턴

Claims (13)

1. 회전축;
   상기 회전축에 결합되고, 외주면에 치형층을 갖는 제1 회전 디스크; 및
   상기 제1 회전 디스크의 일 측에 배치되어, 상기 회전축에 결합되는 제2 회전 디스크로서, 외주 방향에 배치된 마이크로 패턴 또는 텍스쳐링이 형성된 패턴층을 갖는 제2 회전 디스크를 포함하는 동력 전달용 회전체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 치형층은 강성을 갖는 재질로 형성되고,
   상기 패턴층은 베이스층 및 상기 베이스층으로부터 상기 외주 방향으로 돌출된 돌출 패턴을 포함하고, 상기 돌출 패턴은 기울어져 표면적이 증가하도록 변형가능한 연성을 갖는 재질로 형성되는 동력 전달용 회전체.
3. 제1항에 있어서,
   상기 패턴층은 상기 치형층보다 상기 회전축이 연장된 방향으로 더 넓은 면적으로 형성되는 동력 전달용 회전체.
4. 제1항에 있어서,
   상기 치형층은 상기 제1 회전 디스크의 회전방향을 따라 이격된 복수의 돌기로 형성되고,
   상기 패턴층은 베이스층 및 상기 베이스층으로부터 상기 외주 방향으로 돌출된 돌출 패턴을 포함하고, 상기 돌출 패턴은 상기 제2 회전 디스크의 회전방향을 따라 이격되어 형성되고,
   상기 돌출 패턴 간의 이격 거리는 상기 복수의 돌기간의 이격거리의 0.1배 이하인 동력 전달용 회전체.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 회전 디스크의 직경과 상기 제2 회전 디스크의 직경은 상이한 동력 전달용 회전체.
6. 제1 링 회전체;
   상기 제1 링 회전체의 회전축 방향 일측에 배치된 제2 링 회전체; 및
   상기 제1 링 회전체 및 상기 제2 링 회전체와 내접하여 배치되는 복수의 동력 전달용 회전체를 포함하고,
   각 동력 전달용 회전체에는,
   상기 제1 링 회전체와 맞물리는 치형층 및 상기 제2 링 회전체와 접하는 패턴층이 포함되고,
   상기 패턴층은 마이크로 패턴 또는 텍스쳐링을 포함하는 동력 전달 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   각 동력 전달용 회전체는,
   상기 치형층이 형성된 제1 회전 디스크, 및
   상기 제1 회전 디스크와 함께 회전하도록 구성된 상기 패턴층이 배치된 제2 회전 디스크를 포함하는 동력 전달 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 패턴층은 상기 치형층보다 상기 회전축 방향으로 더 넓은 면적으로 형성되는 동력 전달 시스템.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제1 회전 디스크와 외접하여 맞물리는 썬 회전체를 더 포함하되, 상기 썬 회전체는 동력원으로부터 토크를 전달받는 동력 전달 시스템.
10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 링 회전체의 내주에는 상기 치형층과 대응되는 링 치형층이 형성되고,
    상기 제2 링 회전체의 내주에는 회전 방향을 따라 연장된 홈이 형성되는 동력 전달 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 링 회전체 및 상기 제1 회전 디스크는 축 방향과 치형의 연장 방향이 평행한 평기어로 구성되고,
    상기 제1 링 회전체는, 상기 제1 회전 디스크의 회전면을 적어도 부분적으로 커버하는 가림면을 포함하고,
    상기 가림면, 및 상기 제1 회전 디스크의 상기 가림면과 대향하는 면에는 각각 홈이 형성되고,
    상기 동력 전달 시스템은, 상기 가림면의 홈 및 상기 제1 회전 디스크의 홈에 삽입된 볼을 더 포함하는 동력 전달 시스템.
12. 제6항에 있어서,
    상기 제1 링 회전체는 동력 출력측에 위치하고,
    상기 제2 링 회전체는 동력 입력측에 위치하는 동력 전달 시스템.
13. 동력원으로부터 동력을 전달하는 동력 전달 시스템으로서,
    상기 동력 전달 시스템의 동력 전달 경로에는,
    어느 두개의 회전체가 치형으로 맞물려 동력을 전달하는 맞물림 결합부; 및
    어느 두개의 회전체가 마찰하여 동력을 전달하는 마찰 결합부가 배치되고,
    상기 마찰 결합부의 어느 회전체의 표면에는 마이크로 패턴 또는 텍스쳐링이 형성되고,
    상기 맞물림 결합부의 어느 회전체와 상기 마찰 결합부의 어느 회전체는, 축을 공유하며 동일한 회전 속도를 갖는 동력 전달 시스템.

Images