KR20220074203A - 소음과 진동이 적은 내구성이 향상된 유성기어 감속기 - Google Patents

Abstract

유성 기어 감속기에 관하여 개시한다. 본 발명의 유성 기어 감속기는 입력축의 회전력을 전달받아 회전하는 제1 태양기어 및 제1 유성기어와; 제1 유성기어가 자신의 내부에서 회전되도록 설치되는 제1 내치차와; 제1 유성기어의 회전력을 전달받아 회전하는 제1 캐리어와; 제1 캐리어의 회전력을 전달받아 회전하는 제2 태양기어 및 제2 유성기어와; 제2 유성기어가 자신의 내부에서 회전되도록 설치되는 제2 내치차와; 제2 유성기어의 회전력을 전달받아 그 회전력을 출력축에 전달하는 제2 캐리어를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 동일축 상에 위치된 여섯 개의 기어의 조합으로 입력과 출력의 기어치수의 차를 매우 크게 조절할 수 있으므로 감속기의 부피와 용량을 줄일 수 있으며, 적은 공간 내에서도 고 감속비를 구현할 수 있을 뿐 만 아니라, 기어의 치수 조정이 용이하므로 감속비를 용이하게 조절할 수 있고 나아가, 출력축에서 발생하는 역회전 부하가 동일축 상에 위치한 여섯 개의 기어에 의하여 분산되므로 종래의 감속기에 비하여 내구성과 내마모성이 증가하며 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

소음과 진동이 적은 내구성이 향상된 유성기어 감속기{Reducer having planet gear having enhanced durability}

본 발명은 유성 기어 감속기에 관한 것으로 특히, 경제성을 향상시킬 수 있는 소형의 소음과 진동이 적은 내구성이 향상된 유성 기어 감속기에 관한 것이다.

일반적으로, 주차 시스템, 엘리베이터, 및 각종 산업 현장에서는 전동모터, 서보모터 등과 같은 동력원의 원동축을 통해 전달되는 고부하의 회전속도를 감속시키기 위한 감속기가 이용되고 있다.

감속기에 사용되는 기어의 종류는 크게 평기어, 워엄기어, 및 유성 기어가 있다. 여기서, 평기어를 사용하는 경우에는 기어박스의 부피가 커지고 따라서 동력의 손실이 다대하여 컴팩트한 부피의 감속기가 요구되는 각종의 동력장치에 사용하기에 적합하지 아니하며, 감속비를 크게 하고자 하는 경우에는 다수의 기어를 다단 복합적으로 사용하여야 하기 때문에 감속비의 증대에 제한성이 있었다. 그리고, 워엄기어의 경우에는 비교적 높은 감속비를 얻을 수는 있으나 워엄기어의 경사각에 의한 동력전달방식이기 때문에 동력의 손실 및 마모율이 크고 소음 및 고열의 발생이라는 문제점을 가지고 있었다.

한편, 감속기를 소형 및 경량화하기 위하여 회전력을 몇개의 유성 기어로 분산시키는 유성 기어 감속기가 사용된다. 하지만, 유성 기어 감속기는 동력 손실이 크고 소음이 많이 발생하며 기어의 마모증대, 마찰열로 인한 금속의 열처리 변화로 내구성 저하 등의 많은 문제점이 있었다.

본 발명은 소형으로 구성되어 소음과 진동이 적고 내구성이 향상된 유성 기어 감속기를 제공한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 유성 기어 감속기는, 입력축의 회전수를 감속하여 출력축에 동력을 전달하는 유성기어 감속기에 있어서, 상기 입력축의 회전력을 전달받아 회전하는 제1 태양기어 및 제1 유성기어와; 상기 제1 유성기어가 자신의 내부에서 회전되도록 설치되는 제1 내치차와; 상기 제1 유성기어의 회전력을 전달받아 회전하는 제1 캐리어와; 상기 제1 캐리어의 회전력을 전달받아 회전하는 제2 태양기어 및 제2 유성기어와; 상기 제2 유성기어가 자신의 내부에서 회전되도록 설치되는 제2 내치차와; 상기 제2 유성기어의 회전력을 전달받아 그 회전력을 상기 출력축에 전달하는 제2 캐리어를 구비한다.

이 때, 상기 제1 유성기어가 상기 제1 태양기어 및 제1 내치차가 직접 맞물리도록 조립되고, 상기 제2 유성기어가 상기 제2 태양기어 및 제2 내치차가 직접 맞물리도록 조립된다.

본 발명의 유성 기어 감속기에 의하면, 동일축 상에 위치된 제1 태양기어, 제1 유성기어, 제1 내치차, 제2 태양기어, 제2 유성기어, 제2 내치차로 이루어진 여섯 개의 기어의 조합으로 입력과 출력의 기어 치수의 차를 매우 크게 조절할 수 있으므로 감속기의 부피와 용량을 줄일 수 있으며, 적은 공간 내에서도 고 감속비를 구현할 수 있다.

또한, 기어의 치수 조정이 용이하므로 감속비를 용이하게 조절할 수 있다.

나아가, 출력축에서 발생하는 역회전 부하가 동일축 상에 위치한 여섯 개의 기어에 의하여 분산되므로 종래의 감속기에 비하여 내구성과 내마모성이 증가한다.

더 나아가, 제1 태양기어에 제1 유성기어 및 제1 내치차가 직접 맞물리도록 조립되고, 제2 태양기어에 제2 유성기어 및 제2 내치차가 직접 맞물리도록 조립됨으로써 종래에 비하여 부품수가 감소할 뿐 만 아니라 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유성 기어 감속기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 유성기어 감속기에서 입력축 및 제1 태양기어가 포함된 제1 구성부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3는 도 1에 따른 유성기어 감속기에서 제1 내치차가 포함된 제2 구성부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1에 따른 유성기어 감속기에서 제1 유성기어, 제1 캐리어, 및 제2 태양기어가 포함된 제3 구성부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 1에 따른 유성기어 감속기에서 제2 유성기어 및 제2 캐리어가 포함된 제4 구성부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6는 도 1에 따른 유성기어 감속기에서 제2 내치차 및 출력축이 포함된 제5 구성부를 설명하기 위한 단면도이다.

이하 설명되는 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 구분하여 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한 본 출원에서 적어도 2개의 상이한 실시예들이 각각 기재되어 있을 경우, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 별다른 기재가 없더라도 각 실시예들은 구성요소의 전부 또는 일부를 상호 병합 및 혼용하여 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유성 기어 감속기를 나타낸 단면도이다. 도 2는 도 1에 따른 유성기어 감속기에서 입력축 및 제1 태양기어가 포함된 제1 구성부를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3는 도 1에 따른 유성기어 감속기에서 제1 내치차가 포함된 제2 구성부를 설명하기 위한 단면도이며, 도 4는 도 1에 따른 유성기어 감속기에서 제1 유성기어, 제1 캐리어, 및 제2 태양기어가 포함된 제3 구성부를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 도 1에 따른 유성기어 감속기에서 제2 유성기어 및 제2 캐리어가 포함된 제4 구성부를 설명하기 위한 단면도이며, 도 6는 도 1에 따른 유성기어 감속기에서 제2 내치차 및 출력축이 포함된 제5 구성부를 설명하기 위한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 유성 기어 감속기는 입력축 및 제1 태양기어가 포함된 제1 구성부(100), 제1 내치차가 포함된 제2 구성부(200), 제1 유성기어와 제1 캐리어 및 제2 태양기어가 포함된 제3 구성부(300), 제2 유성기어 및 제2 캐리어가 포함된 제4 구성부(400), 및 제2 내치차 및 출력축이 포함된 제5 구성부(500)가 순착적으로 조립된다. 여기서, 유성 기어 감속기를 제1 내지 제5 구성부로 구분하는 것은 각각의 구성부가 별개로 구동하는 것을 의미하는 것은 아니며 모두 일체되어 구동하는 것이고 단지, 각각의 구성 요소들을 설명하기 위하여 구분한 것이다.

도 2를 참조하면, 제1 구성부(100)는 입력축(120)과, 입력축(120)과 연결되도록 설치되어 입력축(120)으로부터 회전력을 받아 회전하는 제1 태양기어(130)와, 후술되는 제2 구성부의 내치차 덮개(220), 제5 구성부의 케이스(510), 및 출력축 커버(540)와 함께 본 발명의 유성 기어 감속기의 외형을 형성하는 입력축 커버(Cover)(110)가 구비된다. 이 때, 입력축(120) 및 제1 태양기어(130)의 원활한 회전을 위하여 입력축(120) 및 제1 태양기어(130)의 외주면의 소정영역을 감싸도록 설치되는 볼 베어링(150)과, 제1 태양기어(130)의 회전시 제1 태양기어(130)의 흔들림을 방지하기 위하여 제1 태양기어(130)를 입력축 커버(110)에 고정시켜주는 제1 베어링 스페이서(Spacer)(140)가 더 구비된다. 한편, 입력축(120)으로부터 누유되는 것을 방지하기 위하여 입력축(120)의 외주면의 소정영역을 감싸도록 설치되는 입력축 칼라(Collar)(190)와, 볼 베어링(150)과 입력축 커버(110)가 접촉되는 부분에 설치되어 누유되는 것을 방지하는 제1 오일실(Oil Seal)(160)과, 입력축 커버(110)의 소정영역에 설치되어 유성 기어 감속기 내부에서 발생하는 공기를 유출시키는 에어벤트(Air Vent)(180)와, 볼 베어링(150)을 입력축(120)에 고정시켜주는 멈춤링(170)이 제1 구성부(100)에 더 구비된다.

도 3를 참조하면, 제2 구성부(200)는 도 2에 따른 제1 구성부(100)의 제1 태양기어(130)와 맞물리도록 설치되는 도 4에 따른 제1 유성기어(310)들이 자신의 내부에서 회전되도록 설치되는 제1 내치차(210)와, 제1 구동부(100)의 입력축 커버(110)와 연결되는 내치차 덮개(220)와, 제1 내치차(210)를 내치차 덮개(220)에 고정시켜주는 제1 분할핀 및 볼트(230)로 이루어진다.

도 4를 참조하면, 제3 구성부(300)는 도 2에 따른 제1 태양기어(130)에 맞물리도록 설치되며 도 3에 따른 제1 내치차(210)에 역시 맞물리도록 설치되어, 입력축(120)의 회전력을 전달받아 제1 태양기어(130)와 함께 회전하는 제1 유성기어(310)와, 제1 유성기어(310)의 회전력을 전달받아 회전하는 제1 캐리어(320)와, 제1 캐리어(320)의 회전력을 전달받아 회전하는 제2 태양기어(370)가 구비된다. 이 때, 제1 캐리어(320)를 제1 유성기어(310)에 고정시켜주는 제1 고정핀(330)과, 제1 유성기어(310)와 제1 캐리어(320)의 마찰을 줄이기 위하여 제1 유성기어(310)와 제1 캐리어(320) 사이에 설치되는 제2 베어링 스페이서(340)와, 제1 캐리어(320)와 제2 태양기어(370)의 마찰을 줄이기 위하여 제1 캐리어(320)와 제2 태양기어(370) 사이에 설치되는 제3 베어링 스페이서(350)와, 제1 유성기어(310)를 제1 고정핀(330)에 지지 고정시켜주는 제1 니들베어링(360)이 더 구비되어진다.

도 5를 참조하면, 제4 구성부(400)는 도 4에 따른 제2 태양기어(370)에 맞물리도록 설치되며 후술되는 도 6에 따른 제2 내치차(520)에 맞물리도록 설치되어 제2 태양기어(370)와 함께 회전하는 제2 유성기어(410)와, 제2 유성기어(410)의 회전력을 전달받아 회전하는 제2 캐리어(420)가 구비된다. 이 때, 제2 캐리어(420)를 제2 유성기어(410)에 고정시켜주는 제2 고정핀(430)과, 제2 유성기어(410)와 제2 캐리어(420)의 마찰을 줄이기 위하여 제2 유성기어(410)와 제2 캐리어(420) 사이에 설치되는 제4 베어링 스페이서(440)와, 제2 캐리어(420)와 제3 구성부(300)의 제2 태양기어(370)의 마찰을 줄이기 위하여 제2 캐리어(420)와 제2 태양기어(370) 사이에 설치되는 제5 베어링 스페이서(450)와, 제2 유성 기어(410)를 제2 고정핀(430)에 지지 고정시켜주는 제2 니들베어링(460)이 더 구비되어진다.

도 6를 참조하면, 제5 구성부(500)는 도 5에 따른 제2 유성기어(420)가 자신의 내부에서 회전되도록 제2 유성기어(410)와 맞물리어 설치되는 제2 내치차(520)와, 도 5에 따른 제2 캐리어(420)와 연결되도록 설치되어 제2 캐리어(420)로부터 회전력을 받아 회전하는 출력축(530)과, 본 발명의 유성 기어 감속기의 외형의 일부를 구성하는 케이스(510) 및 출력축 커버(540)가 구비된다. 제2 내치차(520)는 제2 분할핀 및 볼트(592)에 의하여 케이스(510)에 고정되게 되고, 케이스(510)와 출력축 커버(540)는 볼트(591)에 의하여 서로 연결 고정 된다. 이 때, 출력축(530)의 외주면의 소정영역을 감싸도록 설치되며, 역시 출력축(530)의 외주면의 소정영역을 감싸도록 설치된 출력측 스페이서(550)에 지지 고정되는 롤러 베어링(570)에 의하여 고 회전수이며 저 부하인 입력축에 비하여 저 회전수이지만 고 부하인 출력축을 지지하게 된다. 그리고, 출력축(530)으로부터 누유되는 것을 방지하기 위하여 출력축(530)의 외주면의 소정영역을 감싸도록 설치되는 출력축 칼라(560)와, 롤러 베어링(570)과 출력축 커버(540)가 접촉되는 부분에 설치되 어 누유되는 것을 방지하는 제2 오일실(580)이 더 구비된다.

각각의 구성부를 연계하여 본 발명의 유성 기어 감속기의 작동을 설명하면, 입력축(120)이 회전하게 되면 입력축(120)의 회전력을 전달받아 제1 태양기어(130) 및 제1 유성기어(310)가 회전하게 된다. 그리고, 제1 유성기어(310)의 회전력이 제1 캐리어(320)로 전달되게 되면 제1 캐리어(320)가 회전되게 되고, 제1 캐리어(320)의 회전력을 전달받아 제2 태양기어(370) 및 제2 유성기어(410)가 회전된다. 제2 유성기어(410)에 의하여 감소된 회전력은 제2 캐리어(420)에 의하여 출력축(530)으로 전달된다.

본 발명의 유성 기어 감속기에 의한 감속비는 수학식 1에 의하여 구해진다.

수학식 1에서 R은 입력축으로 입력된 부하에 대한 출력축에서의 감속비이며, Ns는 제1 및 제2 태양기어 치(齒)수, N(p1)은 제1 유성기어의 치수, N(p2)는 제2 유성기어의 치수, No는 출력축의 치수이다.

예를 들어, 제1 및 제2 태양기어 치수가 각각 12이고, 제1 유성기어의 치수가 13, 제2 유성기어의 치수가 12, 출력축의 치수가 13일 경우에 출력축에서 발생되는 동력은 입력축에 전달된 동력에 비하여 비하여 25/169의 비율로 감속된다.

상술한 바와 같이, 종래의 감속기의 경우 고 감속비를 구현하기 위하여 감속단이 여러단으로 조립되어 설치되며, 고속단에서의 기어의 치수와 저속단에서의 기어의 치수에 큰 변화를 주어야만 고 감속비를 구할 수 있으므로 감속기의 부피와 중량이 매우 커지게 된다. 하지만, 본 발명의 유성기어 감속기에서는 제1 태양기어, 제1 유성기어, 제1 내치차, 제2 태양기어, 제2 유성기어, 제2 내치차로 이루어진 6개의 기어의 조합으로 동일 축 상에서 입력측과 출력측의 기어 치수의 차를 매우 크게 조절할 수 있으므로 적은 공간내에서도 고 감속비를 구할 수 있게 된다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 본 발명의 유성 기어 감속기에 의하면, 동일축 상에 위치된 제1 태양기어, 제1 유성기어, 제1 내치차, 제2 태양기어, 제2 유성기어, 제2 내치차로 이루어진 여섯 개의 기어의 조합으로 입력과 출력의 기어 치수의 차를 매우 크게 조절할 수 있으므로 감속기의 부피와 용량을 줄일 수 있으며, 적은 공간 내에서도 고 감속비를 구현할 수 있다.

또한, 기어의 치수 조정이 용이하므로 감속비를 용이하게 조절할 수 있다.

나아가, 출력축에서 발생하는 역회전 부하가 동일축 상에 위치한 여섯 개의 기어에 의하여 분산되므로 종래의 감속기에 비하여 내구성과 내마모성이 증가한다.

더 나아가, 제1 태양기어에 제1 유성기어 및 제1 내치차가 직접 맞물리도록 조립되고, 제2 태양기어에 제2 유성기어 및 제2 내치차가 직접 맞물리도록 조립됨으로써 종래에 비하여 부품수가 감소할 뿐 만 아니라 생산성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

120 : 입력축 130 : 제1 태양기어
210 : 제1 내치차 310 : 제1 유성기어
320 : 제1 캐리어 370 : 제2 태양기어
410 : 제2 유성기어 420 : 제2 캐리어
520 : 제2 내치차 530 : 출력축

Claims (1)

1. 입력축의 회전수를 감속하여 출력축에 동력을 전달하는 유성기어 감속기에 있어서,
   상기 입력축의 회전력을 전달받아 회전하는 제1 태양기어 및 제1 유성기어와;
   상기 제1 유성기어가 자신의 내부에서 회전되도록 설치되는 제1 내치차와;
   상기 제1 유성기어의 회전력을 전달받아 회전하는 제1 캐리어와;
   상기 제1 캐리어의 회전력을 전달받아 회전하는 제2 태양기어 및 제2 유성기어와;
   상기 제2 유성기어가 자신의 내부에서 회전되도록 설치되는 제2 내치차와;
   상기 제2 유성기어의 회전력을 전달받아 그 회전력을 상기 출력축에 전달하는 제2 캐리어를 포함하고,
   상기 제1 유성기어가 상기 제1 태양기어 및 제1 내치차가 직접 맞물리도록 조립되고,
   상기 제2 유성기어가 상기 제2 태양기어 및 제2 내치차가 직접 맞물리도록 조립되는 유성 기어 감속기.

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