KR950000047B1 - 자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치 - Google Patents

자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치
제 1 도 내지 제 8 도는 본 발명에 의한 유성세차기어장치의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 본체 3 : 세차위성
4 : 제 1 기어링 5 : 제 2 기어링
6 : 제 1 중앙기어휘일 7 : 제 2 중앙기어휘일
본 발명은 자체정지기능을 갖는 유성세차(PRECESSION)기어 장치에 관한 것으로, 특히 기계공작, 특수조건하에서 작동할 수 있는 동력 가동(DRIVE)이 가능할 뿐만아니라 공구와 호이스트 엔진, 제조공정 자동화의 조정(MANIPULATOR)장치에도 적용이 가능한 자체정지기능을 갖는 유성세차기어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 윔기어 같은 역회전이 불가한(IRREVERSIBLE) 회전장치들은 공업계에익히 알려져 있다. 이런 기어류중에서 자체-정지 기능은 나선선형 경사각과 마찰각간의 적당한 배분에 의하여 이루어질 수 있다. 그러나 이러한 기어들을 치합시 발생하는 큰 마찰력에의하여 효율이 낮은 단점이 있다.
2K-H나 K-H-V형의 큰기어 비율에서 자체정지할 수 있는 유성기어 역시 알려져 있다. 이런 종류의 자체정지 기능은 큰 동력의 손실에 의하여 이루어지며 1-2%에 지나지 않는 낮은 효율을 갖고 있다.
강제로 붙잡음으로서 역회전이 불가능한 커플러(COUPLER)와 같은 회전연결기류가 역회전 불가 기어를 공급하는 공학에 역시 사용되고 있다. 그러나 이러한 류의 회전 연결기는 정밀공구에서는 허용될 수 없는 최대 80도까지의 미끄러짐과 로스트 모션(LOST MOTION)이 발생하므로 설계의 번잡성이 불리한 점으로 작용한다.
최선의 결과와 기술적 특성은 특허 N188243와 F16H1/34에 의한 본체, 캐리어, 동력 입력과 출력축, 두 중앙기어휘일, 적어도 한개의 기어링으로 구비되는 세차 위상으로 구성되는 유성세차기어에 의해 보여왔다. 그러나 현존하는 유성기어의 한계는 효율의 감소없이는 역회전이 방지되는 회전을 할 수 없는데 있다.
본 발명은 이러한 단점을 제거하여 효율의 감소없이 역회전이 방지(IRREVERSIBLE)되는 회전을 할 수 있도록 하는데 목적이 있다. 이러한 목적을 위하여 본 발명에서는 해당 중앙기어휘일의 톱니접점에 공유선의 중앙을 통과하는 맞물림선(MESHINGLINE)이 평면상에 배치되도록 세차위성을 설치하되, 상기 평면은 위성축에 수직이고, 기어축과 위성축의 교차점을 지난다. 이러한 본 발명은 첨부한 도면 제 1 도 내지 제 8 도에서 유성세차기어의 운동학적인 구성관계를 서로 보여주고 있다.
첨부한 도면 제 1 도는 본 발명에 의한 유성기어 장치의 운동학적인 구성도로써 본 발명에 의한 유성기어장치는, 본체(1), 캐리어(2), 내부톱니를 구비하고 있는 두개의 기어링(4),(5)을 구성한 세차위성(3), 상기 제 1 기어링(4)의 톱니수는 제 1 기어링(4)에 치합되는 외부톱니를 가지며 본체(1)에 단단히 연결되는 제 1 중앙기어휘일(6)의 톱니수보다 많고, 상기 제 2 기어링(5)의 톱니수는 피동축(8)에 단단히 연결되는 제 2 중앙기어휘일(7)의 톱니수보다 많거나 같으며, 상기 제 1 기어링(4)와 제 1 중앙기어휘일(6)과의 접점 L과 상기 제 2 기어링(5)과 제 2 중앙기어휘일(7)과의 접점 N에 배치되는 공유접촉선의 중앙을 통과하는 맞물림선은 평면(M-M)상에 배치되고, 상기 평면(M-M)은 위성축(O1-O1)과 수직교차이며 위성축(O1-O1)과 기어축(O-O)의 교차점인 K를 통과하도록 구성되어진다.
이를 첨부한 도면별로 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도면 제 2 도에서 도시하고 있는 본 발명의 유성기어장치는, 본체(1)와, 캐리어(2)와, 외부톱니를 가진 제 1 중앙기어휘일(6)과 제 2 중앙기어휘일(7)에 동시 치합된 내부톱니를 가진 하나의 기어링(10)을 구비한 세차위성(3)으로 구성되어 있다. 상기 세차위성의 톱니수는 제 1 중앙기어휘일(6)의 톱니수보다 많으나 제 2 중앙기어휘일(7)의 톱니수보다 많거나 같으며, 상기 기어링(10)과 제 1 중앙기어휘일(6)과의 접점 N과 상기 기어링(10)과 제 2 중앙기어휘일(7)과의 접점 L에 배치되는 톱니의 접촉공유선의 중앙을 통과하는 맞물림선은 평면(M-M)에 배치되고, 평면(M-M)은 위성축(O1-O1)과 수직이며 위성축(O1-O1)과 기어축(O-O)의 교차점인 K를 통과하도록 구성되어진다.
첨부한 도면 제 3 도에서 도시하고 있는 본 발명의 유성기어장치는, 본체(1)와, 캐리어(2)와, 내부톱니를 갖는 하나의 기어링(10)과 외부톱니를 갖는 하나의 중앙기어휘일(19)을 구비한 세차위성(3)으로 구성되어 있다. 상기 세차위성(3)의 톱니수는 중앙기어휘일(19)의 톱니수보다 많고, 상기 중앙기어휘일(19)의 톱니에 맞물리는 접점 L을 지나며 이 공유선의 중앙을 지나는 맞물림선이 평면(M-M)상에 배치되도록 세차위성(3)을 설치하고, 상기 평면(M-M)은 위성축(O1-O1)에 수직이고 상기 위성축(O1-O1)과 기어축(O-O)의 교차점인 K를 통과하도록 구성되어진다. 이러한 구성의 세차위성(3)의 회전을 제거하기 위해 상기 세차위성(3)은 회전하는 한쌍의 운동부재(18)에 의해 연결된 2개의 로드부재(16),(17)에 의해 본체(1)에 고정되고, 상기 로드부재(17)의 자유단은 수직으로 상호작용(RECIPROCAL)하는 운동부재(20),(21)로 구성된 제 2 형태의 회전하는 운동부재(18)에 의해 세차위성(3)에 연결되어진다.
첨부한 도면 제 4 도에서 도시하고 있는 본 발명의 유성기어장치는 베로즈(15)와 같이 시일(SEAL)된 플렉시블(FLEXIBLE) 샤프트로 구성하여 세차위성(3)의 회전을 제거하는 장치를 보여주고 있다. 따라서 회전 이음새를 시일링(SEALING)하지 않고 기축(AIRTHGT)벽을 통하여 회전입력을 출력샤프트로 보낸다.
첨부한 도면 제 5 도에서 도시하고 있는 본 발명의 유성기어 장치는, 상기한 세차위성(3)의 회전을 제거하는 장치는 회전체 모양을 한 핀(26)으로 이룬다. 상기 회전체의 핀(26)의 축은 위성축 O1-O1과 기어축 O-O, 교점 K를 통과하는 평면 M-M에 배치되어지고, 상기 핀(26)은 본체(1)에 형성된 홈(23)에 삽입되어지도록 구성한 것이다.
첨부한 도면 제 6 도에서 도시하고 있는 본 발명의 유성기어장치는, 상기 세차위성(3)의 회전제거를 위해서 유연성있는 밴드(24)로하되 상기 밴드(24)의 한단은 본체(1)에 단단히 연결되어 있고 타단은 단단히 혹은 회전운동부재(20),(21)에 의해 세차위성(3)에 연결되고, 상기 회전운동부재(20),(21)의 축은 접점 K, 위성축(O1-O1)과 중앙기어휘일(19)의 축전(O-O)의 교차점을 통과하되 상기 위성축(O1-O1)에 수직이다. 상기 기어에서 세차위성(3)의 회전을 제거하는 상기 부재들은 세차위성(3)이 캐리어(2)로 인한 3차원운동을 하도록하여 주며, 각도회전을 방지하여준다.
상기한 바와같이 세차위성(3)은 2개의 로드부재(16),(17), 벨로즈(15)와 같은 유연한 샤프트와 유연한 밴드(24)에 의해 본체(1)에 연결되어 있어 로스트 모션(LOST MOTION)운동력의 손실을 제거하여 실질적인 오차를 방지하게 된다. 따라서, 본 장치는 기어의 정확도를 증대하고, 오직 한기어의 맞물림에 의하므로 제조공정이 간단하다.
첨부한 도면 제 7 도에서 도시하고 있는 유성기어장치는, 본체(1), 캐리어(2)와 내부치차를 갖는 두개의 기어링(4),(5)을 구성한 세차위성(3)으로 구성되어지며 본체(1)에 단단히 연결되는 제 1 중앙기어휘일(6)은 2개의 기어 중간링(SEMI-RING)(29)으로 이루어져 제 1 기어링(4)에 맞물려 있으며 이 제 1 기어링(4)의 톱니수는 제 1 기어링(4)에 맞물린 제 1 중앙기어휘일(6)의 톱니수보다 많고, 상기 제 2 기어링(5)은 상기 제 2 기어링(5)과 맞물려 피동축(8)에 단단하게 연결된 제 2 중앙기어휘일(7)의 톱니수와 같은 톱니수를 가지며, 상기 세차위성(3)은 제 1 기어링(4)가 제 1 중앙기어휘일(6)과의 접점 L에 배치되는 공유선의 중앙을 통과하는 맞물림선은 평면(M-M)상에 배치되고, 상기 평면(M-M)은 위성축(O1-O1)에 수직이며, 이 위성축(O1-O1)과 기어축(O-O)의 교차점인 K를 통과하도록 구성된다.
첨부한 도면 제 8 도에서 도시하고 있는 본 발명의 유성기어 장치에서는, 제 2 중앙기어휘일(7)은 두개의 기어 중간링(30)으로 이루어져 제 2 기어링(5)에 동시에 맞물려있고, 이 제 2 기어링(5)의 톱니수는 제 2 중앙기어휘일(7)의 톱니수와 같거나 더 많다.
이러한 본 발명에 의한 유성기어장치는 캐리어가 회전하는 동안 세차위성은 3차원 운동을 하며, 맞물린 톱니수는 서로 같지 않아 위성 역시 회전한다. 세차위성은 자체의 회전을 피동축에 전달한다. 또한 피동축에 적용된 토르크는 캐리어에 전달되지 않도록 하기위해 해당 기어휘일의 톱니접점의 공유선의 중앙을 통과하는 맞물림선의 위성축에 수직이고, 위성축과 기어축의 접점을 통과하는 평면상에 위치되도록 세차위성은 설치하므로써, 상기와 같은 기어의 맞물림에서 발생되는 힘은 토르크를 생성하지 않으면서 캐리어에 영향을 미치게되고, 기어는 내부 맞물림의 미끄럼 마찰이 극히 감소되어 기어는 효율을 유지하며, 맞물림의 뒤틀림과 변형손실을 초래하는 어떠한 가변적 부품들로 구성되지 않는다. 특히 본 발명에 있어서, 세차기어는 마찰이 없더라도 자제정지 효과를 구유하는 바, 이는 출력축의 외부토르크부터의 입력축의 토르크가 없기 때문에 발생하는 것이다.
본 발명에서 유성기어장치에 적용하고자 하는 기어수는,
Z4 : 제 1 기어링(4)의 톱니수 Z6 : 제 1 중앙기어휘일(6)의 톱니수
Z5 : 제 2 기어링(5)의 톱니수 Z7 : 제 2 중앙기어휘일(7)의 톱니수
와 같다.
이러한 것에 의하여 각각의 톱니수의 여러가지 조합은 5에서 1,000,000에 이르는 기어수를 만들어낼 수 있다.
이러한 본 발명에 의한 유성기어 장치는 역회전 불가능하도록 하여도 유성기어가 고효율이며, 역회전이 가능(REVERSIBLE)한 유성기어를 불필요하도록 완성시킬 수 있고, 기어출력에서 유용한 토르크를 증가시키며, 에너지소비를 감소시키고, 사용수명 기간을 연장시키며, 기어의 신뢰성과 부하중량을 증가시키며, 유성기어를 더욱 소형으로 만들수 있게 된다.
동 발명은 특히 맞물림에서의 미끄럼 마찰이 대폭 감소되도록 하여 비마찰 물질이나 윤활제가 불필요하게 만들어 줄뿐만 아니라 기어수의 넓은 범위는 여러용도의 소형기어 생산을 가능하게 할 수 있다.

Claims (10)

  1. 본체와, 캐리어와 적어도 하나의 중앙기어휘일과 적어도 하나의 기어링을 갖고 있는 세차위성이 상기 중앙기어휘일의 톱니접점의 공유선 중앙을 통과하는 맞물림선이 위성축과 기어축의 교차점을 통과하여 상기 위성축에 수직인 평면상에 설치되어져서 기어를 역회전되지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 세차위성이 두개의 기어링을 갖고 있고, 상기 제 1 기어링의 톱니수가 제 1 중앙기어휘일의 톱니수보다 많고, 상기 제 2 기어링의 톱니수는 제 2 중앙기어휘일의 톱니수보다 적은 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 세차위성이 하나의 기어링이 제 1 중앙기어휘일과 제 2 중앙기어휘일에 동시 맞물려있고, 상기 제 1 중앙기어휘일의 톱니수보다 많은 톱니수의 기어링은 제 2 중앙기어휘일의 톱니수와 같은 것을 특징으로 하는 자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 세차위성이 하나의 중앙기어휘일과 기어링을 갖고 상기 기어링의 톱니수는 맞물려 있는 중앙기어휘일의 톱니수보다 많고, 회전방지수단에 의해 본체에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 회전방지수단이 회전하는 운동부재에 의해 연결된 2개의 로드부재와 상기 하나의 로드부재 자유단을 회전하는 운동부재에 의해 본체에 연결되고, 상기 타의 로드부재 자유단은 볼죠인트와 같은 제 2 의 형태의 회전하는 운동부재에 의해 세차위성에 연결되도록 구성하여 회전방지 하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 회전방지수단이 벨로즈 같이 시일된 플렉시블 샤프트로 구성하여 세차위성의 회전방지하여 기축의(AIRTIGHT) 벽을 통하여 출력되는 것을 특징으로 하는 자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 회전방지수단이 회전체의 핀으로서, 본체에 형성되는 홈에 세차위성에 설치된 핀이 끼워지거나 핀이 본체에 설치되어 세차위성의 홈에 끼워지고, 상기 핀의 축은 위성축과 중앙기어휘일의 축의 교차점을 지나는 평면상에 배치되도록 하여 회전이 방지되도록 하는 것을 특징으로 하는 자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 회전방지수단이 본체에 한단이 고정되는 후렉시블 밴드의 타단이 세차위성에 고정되거나 회전하는 운동부재에 의해 세차위성에 연결하고, 상기 회전하는 운동부재의 축은 중앙기어휘일축과 위성축의 교점을 통과하고 위성축에 수직으로 구성하여 회전이 방지되도록 하는 것을 특징으로 하는 자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 제 1 중앙기어휘일을 2개의 기어중간링으로 이루어져 제 1 기어링에 맞물려 있으며, 제 1 기어링의 톱니수는 제 1 기어링에 맞물린 제 1 중앙기어휘일의 톱니수보다 많고, 제 2 기어링은 상기 제 2 기어링과 맞물려 제 2 중앙기어휘일의 톱니수와 같은 것을 특징으로 하는 자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 제 2 중앙기어휘일이 두개의 기어중간링으로 이루어져 제 2 기어링에 맞물려 있으며, 이 제 2 기어링의 톱니수가 제 2 중앙기어휘일의 톱니수와 같거나 많은 것을 특징으로 하는 자체정지 기능을 갖는 유성세차기어장치.
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