WO2012060610A2 - 하이브리드 감속기 - Google Patents

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WO2012060610A2
WO2012060610A2 PCT/KR2011/008252 KR2011008252W WO2012060610A2 WO 2012060610 A2 WO2012060610 A2 WO 2012060610A2 KR 2011008252 W KR2011008252 W KR 2011008252W WO 2012060610 A2 WO2012060610 A2 WO 2012060610A2
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eccentric
input shaft
planetary
rotation
tooth
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PCT/KR2011/008252
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French (fr)
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WO2012060610A3 (ko
Inventor
이부락
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주식회사 에스비비테크
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/46—Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid speed reducer, and more particularly, to a high speed and a high reduction ratio, and a hybrid speed reducer that can adjust the reduction ratio.
  • a reducer is a device that receives a high speed rotational force output from a drive source such as a motor and decelerates and outputs the low speed rotational force.
  • Reducer includes harmonic reducer, planetary reducer, cycloid reducer, RV reducer, etc.
  • the cycloid reducer includes a pin gear having an internal tooth of a predetermined tooth shape in which a pin is inserted;
  • a cam member provided on the crankshaft translates in the radial direction of the input shaft, and includes an eccentric gear having an outer tooth of a cycloid tooth having a predetermined number of teeth and an internal tooth.
  • This cycloidal speed reducer decelerates the input high-speed rotational force at a low speed by using the relative rotation of the pin gear generated by the gear tooth difference between the inner tooth of the pin gear and the outer tooth of the eccentric gear.
  • the driving torque is relatively large compared with other speed reducers, and there is an advantage that the backlash is small and thus stable driveability is obtained.
  • the cycloid reducer is a means for improving the tooth engagement rate, there is a disadvantage that the assembly process is complicated and the number of parts increases by interposing a pin between the inner tooth and the outer tooth.
  • the cycloid reducer is mounted on each of the input shaft and the crankshaft, and has a structure that determines the reduction ratio by the product of the gear ratio between the gears engaged with each other and the relative gear ratio between the pin gear and the eccentric gear. There is a limit to increase the reduction ratio.
  • the planetary reducer is provided with a sun gear provided coaxially with the input shaft, a ring gear having an internal tooth formed in a hollow having a predetermined diameter, and a plurality of gears interposed between the outer teeth of the sun gear and the internal teeth of the ring gear. It includes planetary gears.
  • the planetary reducer Since the planetary reducer has a method of implementing deceleration by the gear bit between the gears, there is an advantage that the driving torque is large and has a stable driveability. On the other hand, since the planetary reducer implements deceleration according to the gear ratio between the gears, the single planetary reducer structure has a limitation in implementing high deceleration for several days or more.
  • the present invention has been made in view of the above points, and has an object of providing a hybrid reducer having a large driving torque and having a stable driving property and realizing a high reduction ratio.
  • the present invention has another object to provide a hybrid reducer that can adjust the reduction ratio by replacing only the planetary reducer structure.
  • a hybrid speed reducer includes: an input shaft rotatably installed with respect to a base and driven to rotate by power provided from a driving source; A planetary deceleration unit having a plurality of planetary gears that rotate and revolve in rotation with the rotation of the input shaft, and primarily decelerate the rotation of the input shaft; A plurality of carrier pins installed at rotation centers of each of the plurality of planetary gears and transferring idle motions of the plurality of planetary gears; By the revolving movement of the plurality of carrier pins, including an eccentric member for eccentric rotational movement around the input shaft, and includes a cycloidal deceleration unit for converting the eccentric rotational movement of the eccentric member to a translational motion and a deceleration rotational motion in sequence do.
  • the planetary deceleration unit the sun gear is installed on the input shaft, the rotational drive with the input shaft; It is coupled to the base and further comprises a ring gear to guide the plurality of planetary gears to rotate and orbit, each of the plurality of planetary gears are meshed with the outer tooth of the sun gear and the inner tooth of the ring gear.
  • the cycloid reduction unit the eccentric member;
  • a translational movement member having an outer circumference of the eccentric member which is installed on the circumference of the eccentric member so as to be concentric with the center of the eccentric member, converting the eccentric rotational movement of the eccentric member into a translational movement, and having an outer tooth of a predetermined shape formed on the outer circumference thereof.
  • Wow; It may include an output member having a difference in the number of teeth and the number of gear teeth of the translational movement member and an internal tooth that is partially engaged with the external teeth of the translational movement member, interlocked with the translational movement of the translational movement member.
  • the planetary reduction unit includes a plurality of planetary reduction units having different diameters of the sun gear and the planetary gear so as to form different planetary reduction ratios, and the eccentric member so that the plurality of planetary reduction units are alternatively mounted. There may be formed a plurality of carrier pin mounting grooves spaced at predetermined intervals on each of the plurality of concentric circles with different radii around the input shaft.
  • the eccentric member has a hollow formed therein about the center of rotation of the input shaft, the center of the outer periphery has a predetermined outer circumferential cam profile eccentric with respect to the center of the hollow, the outer circumference is around the input shaft In eccentric rotational movement can be mounted to the input shaft.
  • the eccentric member includes: a first eccentric portion having a predetermined outer circumferential cam profile eccentric in a first direction with respect to the center of the hollow; And a second eccentric having a predetermined outer circumferential cam profile eccentric in a second direction with respect to the center of the hollow, wherein an outer circumferential center of the first eccentric portion and an outer circumferential center of the second eccentric portion are located at the center of the hollow. It may be arranged to be point symmetric with respect to.
  • the present invention is a translational member is provided with a plurality of rotational rules provided through the plate surface, through the rotational provisions connecting the ring gear and the base, the rotation for regulating the rotation of the translational member It may further comprise a regulatory pin.
  • the present invention is interposed between the input shaft and the eccentric member, the first rotation support for supporting the eccentric member to rotate independently with respect to the input shaft; Interposed between the eccentric member and the translational movement member, may further include a second rotary support for supporting the relative rotation between the eccentric member and the translational movement member.
  • the apparatus may further include a third rotation support that rotatably supports the output member with respect to the base.
  • the present invention may further include a plurality of sealing members provided in the space between the base and the input shaft, between the ring gear and the output member, and between the output member and the third rotary support to seal the inside of the reducer. have.
  • the present invention may further include a damper member installed on the output member to mitigate vibration of the output member.
  • the hybrid decelerator according to the present invention configured as described above is driven by decelerating output primarily through the planetary deceleration unit, and by decelerating output in the cycloidal deceleration unit secondly by inputting the primary decelerated output transmitted through the carrier pin.
  • the torque is large, and there is an advantage that a high reduction ratio can be realized while having a stable driving performance.
  • the first and second eccentric portion constituting the eccentric member in a symmetrical structure with respect to the input shaft, it is possible to prevent the reducer from biasing in any one direction during the rotation drive. Furthermore, by configuring the outer tooth of the translational member and the inner tooth of the output member to be directly engaged, there is an advantage that the configuration can be more compact than the configuration of inserting a separate needle pin between the two teeth.
  • the present invention has an advantage in that the planetary reduction unit is provided with a plurality of planetary reduction units for varying the planetary gear ratio, and by adopting these alternatively, the reduction ratio can be easily adjusted without changing the cycloid reduction unit.
  • the present invention has the advantage that by providing the damper member to the output member, it is possible to mitigate the vibration included in the rotational force output through the output member.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a hybrid reducer according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view showing a hybrid reducer according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing a state in which the first planetary reduction unit is applied to a hybrid reducer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a first planetary reduction unit of a hybrid reducer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is a cross-sectional view showing a state in which the second planetary reduction unit is applied to a hybrid speed reducer according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a schematic view showing a second planetary deceleration portion of a hybrid reducer according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a schematic front view showing the eccentric member of the hybrid reducer according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a cycloidal deceleration unit of the hybrid reducer according to the embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a schematic view showing the tooth structure of the cycloid reduction portion of the hybrid reducer according to an embodiment of the present invention.
  • the hybrid speed reducer is a device for outputting by decelerating the rotational speed of the input shaft 20 in double, and is provided in the base 10 and a driving source (not shown).
  • a plurality of inputs to the cycloidal reduction unit 200, the input shaft 20, the planetary reduction unit 100, the cycloidal reduction unit 200 and the planetary reduction unit 100, the rotational force primarily decelerated by the power transmission to the cycloidal reduction unit 200 Carrier pin 50 of the.
  • the base 10 serves as an installation standard of the reducer, and is fixedly installed on a driving source (not shown) and an apparatus body for mounting the reducer according to the present embodiment.
  • the base 10 has a first hollow 11 into which the input shaft 20 is inserted, a plurality of first coupling holes 13 to which a plurality of rotation control pins 91 to be described below are coupled, and a fastening screw 95 to be described later.
  • a plurality of second coupling holes 15 are formed to be coupled thereto.
  • the input shaft 20 is rotatably installed with respect to the first hollow 11 of the base 10. To this end, a second bearing 31 is interposed between the first hollow 11 of the base 10 and the input shaft 20.
  • This input shaft 20 can be coupled to the output shaft of the drive source.
  • the output shaft of the drive source can be used as the input shaft 20 of the reducer.
  • the planetary deceleration unit 100 primarily decelerates the rotation of the input shaft 20.
  • the planetary gear reduction unit 100 includes a sun gear 101, a plurality of planetary gears 103, and a ring gear 105. Include.
  • the sun gear 101 is an external gear and is provided at one end of the input shaft 20 to rotate at the same rotational ratio as the input shaft 20.
  • Each of the planetary gears 103 is an external gear and is engaged with each of the sun gear 101 and the ring gear 105 to rotate and revolve around the sun gear 101, and rotates through the carrier pin 50.
  • Output 4 illustrates a configuration in which three planetary gears are applied, but the number of the planetary gears may be variously modified as necessary.
  • the ring gear 105 is an internal gear coupled to the base 10 by a rotation control pin 91 and is installed around the sun gear 101 with a plurality of planetary gears 103 interposed therebetween. ) Guides rotation and orbit around the sun gear 101.
  • the rotation of the input shaft 20 is primarily decelerated by the rotational ratio of the input shaft 20 and the rotational rotation ratio of the planetary gear 103.
  • the reduction ratio of the planetary gear reduction unit 100 is 10: 1.
  • the planetary reduction unit 100 may include a plurality of planetary reduction units having different diameters of the sun gear 101 and the planetary gear 103 so as to form different planetary reduction ratios.
  • FIGS. 5 and 6 illustrate a case where the second planetary reduction unit 100b is employed. It is shown as an example.
  • the sun gear 101a of the first planetary gear reduction unit 100a may be configured to have a smaller diameter than the sun gear 101b of the second planetary gear reduction unit 100b.
  • the plurality of planetary gears 103a of the first planetary gear reduction unit 100a have a size that can be engaged between the sun gear 101a and the ring gear 105, and the plurality of planetary gears of the second planetary gear reduction unit 100b.
  • the eccentric member 210 of the cycloid reduction unit 200 to be described later so that the plurality of planetary deceleration units (100a) (100b) is alternatively mounted on each of a plurality of concentric circles with different radii around the input shaft.
  • a plurality of carrier pin mounting grooves 210b and 210c spaced apart at predetermined intervals are formed. That is, when the first planetary gear reduction unit 100a is adopted, the carrier pin is mounted in the first carrier pin mounting groove 210b disposed on a relatively small concentric circle, and when the second planetary gear reduction unit 100b is employed.
  • the carrier pin is mounted in the second carrier pin mounting groove 210c disposed on a relatively large concentric circle.
  • the primary deceleration is performed by tooth engagement between the sun gear 101, the planetary gear 103 and the ring gear 105, but is not limited to this, friction instead of tooth engagement
  • the planetary deceleration portion may be configured as a ring member having a sun roller and a planetary roller having no teeth on the outer circumference, and a solar roller and a planetary roller inserted into the inner circumference and having no hollow.
  • the carrier pin 50 is installed at the rotation center of each of the plurality of planetary gears 103 to transmit the orbital motion of the plurality of planetary gears to the cycloidal deceleration unit 200 and block the transmission of the rotating motion. That is, the carrier pin 50 is rotatably installed with respect to at least one of the planetary gear 103 and the eccentric member 210 to be described later. To this end, as shown in FIGS. 2 and 3, a first bearing 102 is interposed between the carrier pin 50 and the planetary gear 103, or a bearing is formed between the carrier pin 50 and the eccentric member 210. (Not shown) may be interposed.
  • the cycloidal reduction unit 200 sequentially converts the orbital motion of the carrier pin 50 into an eccentric rotational motion, a translational motion, and a deceleration rotational motion, thereby decelerating and outputting a rotational force secondarily.
  • the cycloid reduction unit 200 translates the eccentric member 210 and the eccentric rotation of the eccentric member 210 to eccentrically rotate around the input shaft 20.
  • Translation member 230 and the output member 250 that is decelerated and rotated in conjunction with the translation movement of the translation member 230 to convert to.
  • the eccentric member 210 receives the rotational force primarily reduced in the planetary speed reduction unit 100 through a plurality of carrier pins 50 to perform an eccentric rotation.
  • the eccentric member 210 includes a second hollow 210a formed concentrically with respect to the input shaft 20 therein. That is, the center of the second hollow 210a coincides with the center of the input shaft 20.
  • a first rotation support 33 is interposed between the input shaft 20 and the second hollow 210a of the eccentric member 210 to allow the eccentric member 210 to rotate with the input shaft 20 as the rotation center.
  • the center of the outer periphery may be formed in a cylindrical shape having a predetermined outer periphery cam profile eccentric with respect to the center of the second hollow (210a).
  • the eccentric member 210 When the eccentric member 210 having the shape as described above is installed on the plurality of carrier pins 50, the eccentric member 210 rotates around the input shaft 20 by the orbital movement of the planetary gear 103. do. At this time, the outer periphery of the eccentric member 210 is eccentric rotation movement according to the cam profile.
  • the eccentric member 210 may include first and second eccentric portions 211 and 215 having the same cam profile shape and formed point-symmetric with respect to the center of the second hollow 210a.
  • the first eccentric portion 211 has a predetermined outer circumferential cam profile eccentric in the first direction with respect to the center of the second hollow 210a
  • the second eccentric portion 215 of the second hollow 210a It has a predetermined outer circumferential cam profile eccentric in a second direction opposite the first direction with respect to the center.
  • the eccentric member 210 When the eccentric member 210 is biased in one direction can be fundamentally prevented.
  • the eccentric member 210 includes the first and second eccentric portions 211 and 215 in consideration of symmetry during the rotational movement of the eccentric member 210, but the present disclosure is limited thereto. It is not necessary, but may be configured to include three or more eccentric parts.
  • the translational movement member 230 is installed on the outer circumference of the eccentric member 210 in a concentric manner with the center of the outer circumference of the eccentric member 210.
  • the hybrid reducer according to the present invention is interposed between the eccentric member 210 and the translational member 230. It may further include a second rotary support (35).
  • the second rotary support 35 guides the translational movement of the translational movement member during the rotational movement of the eccentric member 210 and allows the translational movement member 230 to rotate relative to the eccentric member 210.
  • the eccentric member 210 includes the first and the second eccentric portion 211, 215, the translation member 230 and the second rotary support 35 is the first and second eccentric portion 211 Each of the outer periphery may be installed. 8 illustrates a case where the translation member 230 is installed on the outer circumference of the first eccentric portion 211 for convenience of description.
  • the translation member 230 converts the eccentric rotation of the eccentric member 210 into a translation.
  • the translation member 230 is provided with a plurality of rotating provisions 231 penetrating through the plate surface.
  • the present invention connects the ring gear 105 and the base 10 by passing through the rotational provision 231, and includes a rotation control pin 91 for regulating the rotation of the translation member 230.
  • the rotation provision 231 is the translational movement member 230 is larger than the outer diameter of the rotation control pin 91 so that the translational movement is made smoothly along the cam profile of the eccentric member 210 and can regulate only the rotation. It is formed in diameter.
  • the rotational movement of the eccentric rotation of the eccentric member 210 is transmitted to the translation member 230.
  • the eccentric motion can be transmitted to the translation member 230 so that the translation member 230 can translate in the radial direction of the input shaft 20.
  • the translation member 230 is formed in a predetermined shape on the outer periphery, and includes an outer tooth 235 having a predetermined number of gear teeth.
  • the output member 250 includes an internal tooth 251 partially engaged with the outer tooth 235 of the translational member 230, and an output unit 255 that engages with an external rotating body (not shown).
  • the inner tooth 251 of the output member 250 has a difference in the number of gear teeth from the outer tooth 235 of the translation member 230, the rotational direction of the input shaft 20 during the translation of the translation member 230. Accordingly, the part to be engaged in the clockwise or counterclockwise direction is partially changed.
  • the number of gear teeth of the inner tooth 251 of the output member 250 may be larger than the number of gear teeth of the outer tooth 235 of the translational movement member 230.
  • the number of gear teeth of the inner tooth 251 may be 100
  • the number of gear teeth of the outer tooth 235 may be 98.
  • the output unit 255 is rotated once so that the secondary reduction ratio by the cycloid reduction unit 200 is 50 to 1.
  • the case of the gear tooth number difference between the inner tooth 251 and the outer tooth 235 is shown as an example, but is not limited thereto, and the gear tooth number difference may be configured to exceed 1 or 2.
  • the inner tooth 251 and the outer tooth 235 may be configured to directly engage the teeth.
  • each of the inner tooth 251 and the outer tooth 235 may be formed in a straight tooth shape as shown in FIG. 9 in consideration of tooth engagement rate.
  • the teeth of the inner tooth 251 and the outer tooth 235 each have a tooth root surface S1, an end surface S2, and a side surface S3 in a plane.
  • the root surface (S1) adjacent to the valley surface of at least one of the two sides of these are formed inclined toward the line segment (L2) parallel to the center line (L1) with respect to the line segment extending from the back side (S3), The width of the back surface S1 can be extended.
  • the end surface S2 of the inner tooth 251 or the outer tooth 235 and the outer tooth 235 or the inner tooth 251 corresponding thereto are In the edge portion of the root surface (S1) it can be suppressed that the interference (teeth) hit each other.
  • a linear tooth is shown as an example, but the present invention is limited to an involute tooth, a circular arc tooth, and a hypothesis in consideration of tooth engagement rate. Hypo-cycloid teeth, epi-cycloid teeth and the like can be formed.
  • the outer tooth of the translation member and the inner tooth of the output member are directly engaged with each other, so that the configuration can be more compact than the configuration of inserting a separate needle pin between the two teeth.
  • the present invention may further include a third rotation support 37 rotatably installed with respect to the outer circumference of the output member 250.
  • the third rotary support 37 has a fastening hole 37a formed therein, through which the fastening hole 95a passes through the fastening hole 37a, and is screwed into the second coupling hole 15 to output the member 250.
  • it is not limited to screwing through the fastening screw 95, it can be modified in various forms.
  • the output member 250 may include a cross roller bearing capable of supporting the journal member in the journal direction and the trust direction.
  • first and second bearings 101 and 31 and the first and second rotational supports 33 and 35 are formed of ball bearings, and the third rotational support 37 is illustrated in FIG. 3.
  • the third rotational support 37 is illustrated in FIG. 3.
  • rolling bearings, pneumatic bearings, shafts having a rolling ball or roller inserted between the inner ring and the outer ring Angular contact bearings, cross roller bearings, and the like capable of supporting directional and radial loads may be employed.
  • the hybrid reducer according to the present invention is located in the space between the base 10 and the input shaft 20, between the ring gear 105 and the output member 250, and between the output member 250 and the third rotary support 37.
  • Each may further include first to third sealing members 310, 320, 330 to seal the inside of the reducer. In this case, the onil to grease filled in the hybrid reducer is prevented from leaking to the outside through the above space.
  • the hybrid reducer according to the present invention may further include a damper member 400 installed on the output member 250 to mitigate vibration of the output member 250.
  • the damper member 400 may be formed of an elastic material that can absorb the impact of the output member 250.
  • the sun gear 101 of the planetary reduction unit 100 is rotated about the axis of the input shaft 20.
  • the plurality of planetary gears 103 are engaged with each of the sun gear 101 and the ring gear 105, and the rotation and revolving movement around the sun gear 101.
  • the first gear is decelerated by the rotation speed difference between the revolution ratio of the planetary gear 103 and the rotation of the input shaft.
  • the orbiting motion of the planetary gear 103 is transmitted to the eccentric member 210 of the cycloid reduction unit 200 through the carrier pin 50. Accordingly, the eccentric member 210 rotates around the input shaft 20.
  • the translation member 230 which is idlely installed on the outer circumference of the eccentric member 210 performs a circular translation around the input shaft 20 according to the cam profile formed on the outer circumference of the eccentric member. At this time, the translation member 230 is the rotation is suppressed by the rotation control pin (91).
  • the outer tooth 235 of the translation member 230 is partially engaged with the inner tooth 251 of the output member 250 by the eccentric circular motion of the eccentric member 210, the output member 250 to the number of gear teeth By rotating relative to correspond to the difference, the rotational force is secondarily decelerated and output through the output member 250.
  • the hybrid decelerator according to the present invention configured as described above is driven by decelerating output primarily through the planetary deceleration unit, and by decelerating output in the cycloidal deceleration unit secondly by inputting the primary decelerated output transmitted through the carrier pin.
  • the torque is large, and there is an advantage that a high reduction ratio can be realized while having a stable driving performance.
  • the first and second eccentric portion constituting the eccentric member in a symmetrical structure with respect to the input shaft, it is possible to prevent the reducer from biasing in any one direction during the rotation drive. Furthermore, by configuring the outer tooth of the translational member and the inner tooth of the output member to be directly engaged, there is an advantage that the configuration can be more compact than the configuration of inserting a separate needle pin between the two teeth.

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Abstract

고토오크 및 고감속비를 구현할 수 있는 하이브리드 감속기가 개시되어 있다. 이 개시된 하이브리드 감속기는, 베이스에 대해 회전 가능하게 설치되며, 구동원에서 제공되는 동력에 의하여 회전 구동되는 입력축과; 입력축의 회전에 연동되어 자전 및 공전운동하는 복수의 유성기어를 구비하여, 입력축의 회전을 일차적으로 감속하는 유성 감속부와; 복수의 유성기어 각각의 회전 중심에 설치되어, 복수의 유성기어의 공전운동을 전달하는 복수의 캐리어핀과; 복수의 캐리어핀의 공전운동을 편심회전운동, 병진운동 및 감속회전운동으로 순차적으로 변환하여 출력하는 사이클로이드 감속부를 포함한다.

Description

하이브리드 감속기
본 발명은 하이브리드 감속기에 관한 것으로서, 상세하게는 고토오크 및 고감속비를 구현함과 아울러 감속비를 조절할 수 있는 하이브리드 감속기에 관한 것이다.
일반적으로, 감속기는 모터 등과 같은 구동원으로부터 출력되는 고속의 회전력을 입력 받아 저속의 회전력으로 감속 출력하는 장치이다.
감속기는 감속방식에 따라 조화 감속기, 유성 감속기, 사이클로이드 감속기, RV 감속기 등이 있다.
이들 가운데, 사이클로이드 감속기는 내부에 핀이 삽입 된 소정 치형상의 내치가 형성된 핀기어와; 크랭크축에 마련된 캠부재에 의하여 입력축의 반경방향으로 병진운동하며, 내치와 소정 잇수 차이를 가지는 사이클로이드 치형의 외치가 형성된 편심기어를 포함한다. 이 사이클로이드 감속기는 핀기어의 내치와 편심기어의 외치 사이의 기어 잇수 차이에 의해 발생되는 핀기어의 상대회전을 이용하여 입력된 고속의 회전력을 저속으로 감속시킨다. 이 사이클로이드 감속기의 경우, 구동 토오크가 다른 감속기에 비하여 상대적으로 크고, 백래쉬가 작아서 안정적인 구동성을 가진다는 이점이 있다.
한편, 사이클로이드 감속기는 치 맞물림율을 개선하기 위한 방편으로, 내치와 외치 사이에 핀을 개재함으로써, 조립 공정이 복잡하고 부품수가 증가하게 되는 단점이 있다.
또한, 사이클로이드 감속기는 입력축과 클랭크축 각각에 장착되며 상호 맞물리는 기어 간의 기어비와, 핀기어와 편심기어 사이의 상대운동에 따른 기어비의 곱으로 감속비를 결정하는 구조를 가지므로, 주어진 크기 상의 제약 조건 하에서 감속비를 높이는데 한계가 있다.
유성 감속기는 입력축과 동축 상에 마련된 태양기어(sun gear), 소정 직경의 중공 내에 내치가 형성된 링기어(ring gear) 및 태양기어의 외치와 링기어의 내치 사이에 기어물림 된 상태로 개재되는 복수의 유성기어를 포함한다.
이 유성 감속기는 기어들 사이의 기어물림에 의하여 감속을 구현하는 방식을 가지므로, 구동 토오크가 크고, 안정적인 구동성을 가진다는 이점이 있다. 한편, 유성감속기는 기어들 사이의 기어비에 따라 감속을 구현하므로, 단일의 유성 감속기 구조로는 수 십대일 이상의 고감속을 구현하는데 한계가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로서, 구동 토오크가 크고, 안정적인 구동성을 가지면서도 고감속비를 구현할 수 있도록 된 구조의 하이브리드 감속기를 제공하는데 일 목적이 있다.
또한, 본 발명은 유성 감속기 구조만을 교체하는 것으로 감속비를 조절할 수 있도록 된 하이브리드 감속기를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기한 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 하이브리드 감속기는, 베이스에 대해 회전 가능하게 설치되며, 구동원에서 제공되는 동력에 의하여 회전 구동되는 입력축과; 상기 입력축의 회전에 연동되어 자전 및 공전운동하는 복수의 유성기어를 구비하여, 상기 입력축의 회전을 일차적으로 감속하는 유성 감속부와; 상기 복수의 유성기어 각각의 회전 중심에 설치되어, 상기 복수의 유성기어의 공전운동을 전달하는 복수의 캐리어핀과; 상기 복수의 캐리어핀의 공전운동에 의하여, 상기 입력축 둘레에서 편심회전운동하는 편심부재를 포함하며, 상기 편심부재의 편심회전운동을 병진운동 및 감속회전운동으로 순차적으로 변환하여 출력하는 사이클로이드 감속부를 포함한다.
여기서, 유성 감속부는, 상기 입력축에 설치되며, 상기 입력축과 함께 회전 구동되는 태양기어와; 상기 베이스에 결합 설치되며, 상기 복수의 유성기어가 자전 및 공전운동 하도록 안내하는 링기어를 더 포함하며, 상기 복수의 유성기어 각각은 상기 태양기어의 외치 및 상기 링기어의 내치에 치합된다.
상기 사이클로이드 감속부는, 상기 편심부재와; 상기 편심부재의 외주연의 중심과 동심으로 상기 편심부재 외주에 아이들 가능하게 설치되어 상기 편심부재의 편심회전운동을 병진운동으로 변환하며, 그 외주연에 형성된 소정 형상의 외치를 구비한 병진운동부재와; 상기 병진운동부재의 외치와 기어잇수 차이를 가지며 상기 병진운동부재의 외치와 부분적으로 치합되는 내치를 구비하며, 상기 병진운동부재의 병진운동에 연동되어 감속 회전되는 출력부재를 포함할 수 있다.
상기 유성감속부는, 서로 다른 유성감속비를 구성하도록, 상기 태양기어와 상기 유성기어의 직경이 서로 상이한 복수의 유성감속유닛을 포함하며, 상기 복수의 유성감속유닛이 택일적으로 장착되도록, 상기 편심부재에는 상기 입력축을 중심으로 하여 반경이 서로 다른 복수의 동심원 상 각각에 소정 간격으로 이격 배치된 복수의 캐리어핀 장착홈이 형성될 수 있다.
상기 편심부재는, 그 내부에 상기 입력축의 회전 중심을 중심으로 중공이 형성되며, 그 외주연의 중심이 상기 중공의 중심에 대해 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지며, 외주연이 상기 입력축 둘레에서 편심회전운동 가능하게 상기 입력축에 장착될 수 있다.
상기 편심부재는, 상기 중공의 중심에 대해 제1방향으로 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지는 제1편심부와; 상기 중공의 중심에 대해 제2방향으로 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지는 제2편심부를 포함하며, 상기 제1편심부의 외주연 중심과 상기 제2편심부의 외주연 중심이 상기 중공의 중심에 대해 점대칭을 이루도록 배치될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 병진운동부재에는 그 판면을 관통하여 복수의 회전규제공이 형성되고, 상기 회전규제공을 관통하여 상기 링기어와 상기 베이스를 연결하며, 상기 병진운동부재의 회전을 규제하는 회전규제핀을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 입력축과 상기 편심부재 사이에 개재되어, 상기 입력축에 대해 상기 편심부재가 독립적으로 회전되도록 지지하는 제1회전지지체와; 상기 편심부재와 상기 병진운동부재 사이에 개재되어, 상기 편심부재와 상기 병진운동부재 사이에 상대 회전 되도록 지지하는 제2회전지지체를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 베이스에 대해 상기 출력부재를 회전 가능하게 지지하는 제3회전지지체를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 베이스와 상기 입력축 사이, 상기 링기어와 상기 출력부재 사이 및 상기 출력부재와 상기 제3회전지지체 사이의 공간에 각각 마련되어 감속기 내부를 실링하는 복수의 실링부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 출력부재에 설치되어, 상기 출력부재의 진동을 완화하는 댐퍼부재를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 하이브리드 감속기는 유성 감속부를 통하여 1차적으로 감속 출력하고, 캐리어핀을 통하여 전달된 1차 감속된 출력을 입력으로 하여 사이클로이드 감속부에서 2차적으로 감속 출력함으로써, 구동 토오크가 크고, 안정적인 구동성을 가지면서도 고감속비를 구현할 수 있다는 이점이 있다.
또한 사이클로이드 감속부를 구현함에 있어서, 편심부재를 구성하는 제1 및 제2편심부를 입력축에 대해 대칭 구조로 형성함으로써, 회전 구동시 감속기가 어느 한 방향으로 치우치는 것을 방지할 수 있다. 더 나아가 병진운동부재의 외치와 출력부재의 내치가 직접 치합되도록 된 구성함으로써, 두 치형 사이에 별도의 니들핀을 삽입하는 구성에 비하여 구성을 보다 콤팩트화할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 유성감속부를 구성함에 있어서, 유성기어비를 달리하는 복수의 유성감속유닛을 구비하고, 이들을 택일적으로 채용함으로써 싸이클로이드 감속부의 변경없이도 감속비를 용이하게 조절할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 댐퍼부재를 출력부재에 마련함으로써, 출력부재를 통하여 출력되는 회전력에 포함된 진동을 완화시킬 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기를 보인 분리 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기에 제1유성감속유닛을 적용한 모습을 보인 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 제1유성감속유닛을 보인 개략적인 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기에 제2유성감속유닛을 적용한 모습을 보인 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 제2유성감속부를 보인 개략적인 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 편심부재를 보인 개략적인 정면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 사이클로이드 감속부를 보인 개략적인 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 사이클로이드 감속부의 치형 구조를 보인 개략적인 도면.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 감속기를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기는 입력축(20)의 회전속도를 2중 감속하여 출력하는 장치로서, 베이스(10)와, 구동원(미도시)에서 제공되는 동력에 의하여 회전 구동되는 입력축(20)과, 유성 감속부(100)와, 사이클로이드 감속부(200) 및 유성 감속부(100)에서 일차적으로 감속된 회전력을 사이클로이드 감속부(200)에 전달하는 복수의 캐리어핀(50)을 포함한다.
베이스(10)는 감속기의 설치기준이 되며, 구동원(미도시)과 본 실시예에 따른 감속기를 장착하는 장치본체에 고정 설치된다. 이 베이스(10)에는 입력축(20)이 삽입되는 제1중공(11)과, 후술하는 복수의 회전규제핀(91)이 결합되는 복수의 제1결합공(13) 및 후술하는 체결나사(95)가 결합되는 복수의 제2결합공(15)이 형성되어 있다.
입력축(20)은 베이스(10)의 제1중공(11)에 대해 회전 가능하게 설치된다. 이를 위하여, 베이스(10)의 제1중공(11)과 입력축(20) 사이에는 제2베어링(31)이 개재된다. 이 입력축(20)은 구동원의 출력축에 대해 커플링 될 수 있다. 한편, 모터와 감속기 일체형 구조에 적용됨에 있어서, 구동원의 출력축을 감속기의 입력축(20)으로 이용할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 유성 감속부(100)는 입력축(20)의 회전을 일차적으로 감속하는 것으로서, 태양기어(101)와, 복수의 유성기어(103) 및 링기어(105)를 포함한다.
태양기어(101)는 외치 기어로서, 입력축(20)의 일단부에 설치되어 입력축(20)과 동일한 회전비로 회전한다. 복수의 유성기어(103) 각각은 외치 기어로서, 태양기어(101) 및 링기어(105) 각각에 치합되어 태양기어(101) 주위에서 자전 및 공전운동하며, 캐리어핀(50)을 통하여 회전력을 출력한다. 도 4는 3개의 유성기어가 적용된 구성을 예로 들어 나타내었으나, 이 유성기어의 개수는 필요에 따라 다양하게 변형 가능하다.
링기어(105)는 회전규제핀(91)에 의하여 베이스(10)에 결합 설치되는 내치 기어로서, 복수의 유성기어(103)를 사이에 두고 태양기어(101) 둘레에 설치되어 유성기어(103)가 태양기어(101) 둘레에서 자전 및 공전 운동하도록 안내한다.
상기한 바와 같이 유성 감속부(100)를 구비함으로써, 입력축(20)의 회전을 입력축(20)의 회전비와 유성기어(103)의 공전운동 회전비 만큼 일차적으로 감속한다. 예컨대, 유성기어(103)가 1회공전할 때, 입력축(20)이 10회전하는 경우, 유성 감속부(100)의 감속비는 10대 1이 된다.
상기 유성감속부(100)는 서로 다른 유성감속비를 구성하도록, 상기 태양기어(101)와 유성기어(103)의 직경이 서로 상이한 복수의 유성감속유닛을 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 유성감속부(100)로서 제1유성감속유닛(100a)을 채용한 경우를 예로 들어 나타낸 것이고, 도 5 및 도 6은 제2유성감속유닛(100b)을 채용한 경우를 예로 들어 나타낸 것이다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 제1유성감속유닛(100a)의 태양기어(101a)는 제2유성감속유닛(100b)의 태양기어(101b)에 비하여 소직경를 가지도록 구성할 수 있다. 이 경우, 제1유성감속유닛(100a)의 복수의 유성기어(103a)는 태양기어(101a)와 링기어(105) 사이에 맞물림 가능한 사이즈를 가지는 것으로, 제2유성감속유닛(100b)의 복수의 유성기어(103b)에 비하여 대직경을 가진다. 따라서, 제1유성감속유닛(100a)를 적용시, 제2유성감속유닛(100b)를 적용한 경우에 비하여 상대적으로 고감속을 구현할 수 있다.
상기 복수의 유성감속유닛(100a)(100b)이 택일적으로 장착되도록, 후술하는 사이클로이드 감속부(200)의 편심부재(210)에는 상기 입력축을 중심으로 하여 반경이 서로 다른 복수의 동심원 상 각각에 소정 간격으로 이격 배치된 복수의 캐리어핀 장착홈(210b)(210c)이 형성된다. 즉, 제1유성감속유닛(100a)을 채용시에는 상대적으로 반경이 작은 동심원 상에 배치된 제1캐리어 핀 장착홈(210b)에 캐리어 핀이 장착되고, 제2유성감속유닛(100b)을 채용시에는 상대적으로 반경이 큰 동심원 상에 배치된 제2캐리어 핀 장착홈(210c)에 캐리어 핀이 장착된다.
상기한 바와 같이, 유성감속부(100)로서, 제1 및 제2유성감속유닛(100a)(100b)를 택일적으로 선택하는 것으로, 감속비가 상이한 하이브리드 감속기를 구현할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 태양기어(101), 유성기어(103) 및 링기어(105) 사이에 치형 맞물림에 의하여 일차 감속을 실행하는 점에 대해 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 치형 맞물림 대신 마찰에 의하여 유성 감속을 구현하는 것도 가능하다. 이 경우, 유성감속부는 외주에 치형이 없는 태양롤러 및 유성롤러와, 내주에 태양롤러 및 유성롤러가 삽입되며 치형이 형성되지 않는 중공을 가지며 링부재로 구성할 수 있다.
캐리어핀(50)은 복수의 유성기어(103) 각각의 회전 중심에 설치되어, 상기 복수의 유성기어의 공전운동을 사이클로이드 감속부(200)로 전달하고, 자전운동의 전달은 차단한다. 즉, 캐리어핀(50)은 유성기어(103) 및 후술하는 편심부재(210) 중 적어도 어느 하나에 대해 아이들(idle) 회전 가능하게 설치된다. 이를 위하여, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 캐리어핀(50)과 유성기어(103) 사이에 제1베어링(102)이 개재되거나, 캐리어핀(50)과 편심부재(210) 사이에는 베어링(미도시)이 개재될 수 있다.
사이클로이드 감속부(200)는 캐리어핀(50)의 공전운동을 편심회전운동, 병진운동 및 감속회전운동으로 순차적으로 변환함으로써, 회전력을 2차적으로 감속하여 출력한다. 이를 위하여, 사이클로이드 감속부(200)는 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 입력축(20) 둘레에서 편심 회전운동하는 편심부재(210)와, 편심부재(210)의 편심회전운동을 병진운동으로 변환하는 병진운동부재(230) 및 병진운동부재(230)의 병진운동에 연동되어 감속 회전되는 출력부재(250)를 포함한다.
편심부재(210)는 유성 감속부(100)에서 일차적으로 감속된 회전력을 복수의 캐리어핀(50)을 통하여 전달 받아 편심 회전운동한다. 이를 위하여 편심부재(210)는 그 내부에 입력축(20)에 대해 동심(同芯)으로 형성된 제2중공(210a)을 포함한다. 즉, 제2중공(210a)의 중심이 입력축(20)의 중심과 일치한다. 여기서, 입력축(20)과 편심부재(210)의 제2중공(210a) 사이에는 제1회전지지체(33)가 개재되어, 편심부재(210)가 입력축(20)을 회전 중심으로 하여 회전되도록 한다. 또한 편심부재(210)의 외주연을 형성함에 있어서, 그 외주연의 중심이 제2중공(210a)의 중심에 대해 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지는 원통형상으로 형성할 수 있다.
상기한 바와 같은 형상을 가지는 편심부재(210)를 복수의 캐리어핀(50)에 설치하면, 상기 유성기어(103)의 공전운동에 의하여 편심부재(210)가 입력축(20) 둘레에서 회전 운동하게 된다. 이때, 편심부재(210)의 외주연은 그 캠 프로파일에 따라 편심회전 운동한다.
여기서, 편심부재(210)는 상호 동일한 캠 프로파일 형상을 가지며 제2중공(210a)의 중심에 대해 점대칭을 이루도록 형성된 제1 및 제2편심부(211)(215)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1편심부(211)는 제2중공(210a)의 중심에 대해 제1방향으로 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지며, 제2편심부(215)는 제2중공(210a)의 중심에 대해 제1방향과 반대방향인 제2방향으로 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가진다. 이와 같이, 편심부재(210)로서 제1 및 제2편심부(211)(215)를 포함하는 경우, 편심부재(210)의 무게중심이 그 회전중심에 위치되도록 할 수 있어서, 감속기의 회전 동작시 편심부재(210)가 일 방향으로 치우치는 문제를 근본적으로 방지할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 편심부재(210)의 회전 운동시 대칭성을 고려하여, 편심부재(210)가 제1 및 제2편심부(211)(215)를 포함하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 셋 이상의 편심부를 포함하도록 구성하는 것도 가능하다.
병진운동부재(230)는 편심부재(210)의 외주연의 중심과 동심(同芯)으로 편심부재(210) 외주에 아이들 가능하게 설치된다. 이와 같이, 병진운동부재(230)가 편심부재(210)의 외주연에 아이들 가능하게 설치하기 위하여, 본 발명에 따른 하이브리드 감속기는 편심부재(210)와 병진운동부재(230) 사이에 개재되는 제2회전지지체(35)를 더 포함할 수 있다. 이 제2회전지지체(35)는 편심부재(210)의 회전 운동시 병진운동부재의 병진운동을 가이드하며, 편심부재(210)에 대해 병진운동부재(230)가 상대 회전되도록 한다. 여기서, 편심부재(210)가 제1 및 제2편심부(211)(215)를 포함하는 경우, 병진운동부재(230) 및 제2회전지지체(35)는 제1 및 제2편심부(211)(215) 각각의 외주연에 설치될 수 있다. 도 8는 설명의 편의를 위하여, 병진운동부재(230)가 제1편심부(211)의 외주연에 설치된 경우를 예로 들어 나타낸 것이다.
상기 병진운동부재(230)는 편심부재(210)의 편심회전운동을 병진운동으로 변환한다. 이를 위하여, 병진운동부재(230)에는 그 판면을 관통하여 복수의 회전규제공(231)이 형성된다. 또한, 본 발명은 회전규제공(231)을 관통하여 링기어(105)와 베이스(10)를 연결하며, 병진운동부재(230)의 회전을 규제하는 회전규제핀(91)을 포함한다. 여기서, 회전규제공(231)은 병진운동부재(230)가 편심부재(210)의 캠 프로파일을 따라 병진운동이 원활이 이루어지고 회전만을 규제할 수 있도록, 회전규제핀(91)의 외경보다 큰 직경으로 형성된다. 상기한 바와 같이 병진운동부재(230), 제2회전지지체(35) 및 회전규제핀(91)을 마련함으로써, 편심부재(210)의 편심 회전운동 가운데 회전운동이 병진운동부재(230)로 전달되는 것을 규제하고, 편심운동은 병진운동부재(230)로 전달하여 병진운동부재(230)가 입력축(20)의 반경방향으로 병진운동하도록 할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 병진운동부재(230)는 그 외주연에 소정 형상으로 형성되며, 소정 기어잇수를 가지는 외치(235)를 포함한다. 출력부재(250)는 병진운동부재(230)의 외치(235)와 부분적으로 치합되는 내치(251)와, 외부 회전체(미도시)에 맞물리는 출력부(255)를 구비한다. 여기서, 출력부재(250)의 내치(251)는 병진운동부재(230)의 외치(235)와 기어잇수 차이를 가지는 것으로서, 병진운동부재(230)의 병진운동시 입력축(20)의 회전 방향에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 치합되는 부분이 변경되면서 부분적으로 치합된다. 즉, 출력부재(250)의 내치(251)의 기어잇수가 병진운동부재(230)의 외치(235)의 기어 잇수보다 더 많게 형성할 수 있다. 예컨대, 내치(251)의 기어잇수가 100개이고, 외치(235)의 기어잇수가 98개일 수 있다. 이 경우 편심부재(210)가 1회전할 때 마다, 출력부(255)가 50분의 1회전(=(100-98)/100)하게 되는 바, 편심부재(210)가 50회전을 하게 되면, 출력부(255)가 1회전하게 되어 사이클로이드 감속부(200)에 의한 2차감속비가 50 대 1이 된다. 그러므로, 유성 감속부(100)에 의한 1차감속비가 10 대 1인 경우에 있어서, 본 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 감속비는 500(=10 X 50) 대 1로서, 고감속을 구현할 수 있다. 여기서, 내치(251)와 외치(235) 사이의 기어잇수 차이가 2인 경우를 예로 들어 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기어잇수 차이가 1 또는 2를 초과하여 구성하는 것도 가능하다.
본 실시예에 있어서, 내치(251)와 외치(235)는 직접적으로 치 맞물림 되도록 구성될 수 있다. 여기서, 내치(251)와 외치(235) 각각은 치 맞물림율 등을 감안하여, 도 9에 도시된 바와 같은 직선치형으로 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 내치(251)와 외치(235)의 이들(teeth) 각각은 이뿌리면(S1)과 이끝면(S2) 및 이측면(S3)이 평면으로 구성된다. 그리고, 상기 이들의 양측 중 적어도 어느 한 곳의 골면에 인접한 이뿌리면(S1)은 이측면(S3)에서 연장된 선분에 대해 이 중심선(L1)과 평행한 선분(L2) 쪽으로 경사지게 형성함으로써, 이뿌리면(S1)의 폭을 확장할 수 있다. 따라서, 내치(251)와 외치(235)의 이들이 치합과 해제를 반복하는 경우, 내치(251) 또는 외치(235)의 이끝면(S2)과 이에 대응되는 외치(235) 또는 내치(251)의 이뿌리면(S1)의 엣지부에서 이들(teeth)이 서로 부딪혀 간섭하는 현상을 억제할 수 있다.
여기서, 내치(251)와 외치(235) 각각의 예로서, 직선 치형을 예로 들어 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 치 맞물림율 등을 감안하여 인벌류트(involute) 치형, 원호(circular arc) 치형, 하이포 사이클로이드(hypo-cycloid) 치형, 에피 사이클로이드(epi-cycloid) 치형 등으로 형성할 수 있다.
이와 같이, 병진운동부재의 외치와 출력부재의 내치가 직접 치합되도록 된 구성함으로써, 두 치형 사이에 별도의 니들핀을 삽입하는 구성에 비하여 구성을 보다 콤팩트화할 수 있다는 이점이 있다.
상기 출력부재(250)를 베이스(10)에 대해 회전 가능하게 지지하기 위한 방편으로서, 본 발명은 출력부재(250)의 외주에 대해 회전 가능하게 설치되는 제3회전지지체(37)를 더 포함할 수 있다. 제3회전지지체(37)에는 체결공(37a)이 형성되어 있어서, 체결나사(95)를 통하여 체결공(37a)을 관통하여 제2결합공(15)에 나사결합함으로써, 출력부재(250)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 여기서, 체결나사(95)를 통한 나사결합에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변형 가능하다.
제3회전지지체(37)로서 도 3에 도시된 바와 같이, 출력부재(250)를 저널 방향 및 트러스트 방향으로 지지 가능한 크로스 롤러 베어링을 포함할 수 있다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 도 3에는 제1 및 제2베어링(101)(31) 및 제1 및 제2회전지지체(33)(35)이 볼 베어링으로 구성되고, 제3회전지지체(37)가 크로스롤러 베어링으로 구성된 것을 예로 들어 나타내었으나, 이들 구성은 도 3에 도시된 구성에 한정되는 것은 아니며, 내륜과 외륜 사이에 구름 가능한 볼 또는 롤러를 삽입한 구조의 구름 베어링, 공압베어링, 축방향 및 반경방향 하중을 지지가능한 앵귤러 콘택트(angular contact) 베어링이나 크로스롤러(cross roller) 베어링 등을 채용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 감속기는 베이스(10)와 입력축(20) 사이, 링기어(105)와 출력부재(250) 사이 및 출력부재(250)와 제3회전지지체(37) 사이의 공간에 각각 마련되어 감속기 내부를 실링하는 제1 내지 제3실링부재(310)(320)(330)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 하이브리드 감속기 내부에 충진되는 오닐 내지 그리스가 상기한 공간을 통하여 외부로 누출되는 것을 방지한다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 감속기는 출력부재(250)에 설치되어, 출력부재(250)의 진동을 완화하는 댐퍼부재(400)를 더 포함할 수 있다. 이 댐퍼부재(400)는 출력부재(250)의 충격을 흡수할 수 있는 탄성재로 구성될 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 감속기의 동작을 살펴보기로 한다.
우선, 구동원(미도시)에서 제공된 구동력에 의하여 입력축(20)이 회전하게 되면, 유성 감속부(100)의 태양기어(101)가 입력축(20)의 축선을 중심으로 회전하게 된다. 이 때, 복수의 유성기어(103)가 태양기어(101) 및 링기어(105) 각각에 치합되어, 태양기어(101)의 둘레에서 자전운동 및 공전운동을 하게 된다. 여기서, 유성기어(103)의 공전 회전비와 입력축의 회전 사이의 회전수 차이에 의하여 1차 감속된다.
유성기어(103)의 공전운동은 캐리어핀(50)을 통하여 사이클로이드 감속부(200)의 편심부재(210)에 전달된다. 이에 따라 편심부재(210)는 입력축(20) 둘레에서 회전하게 된다. 이 경우, 편심부재(210)의 외주에 아이들 가능하게 설치되는 병진운동부재(230)가 편심부재의 외주연에 형성된 캠 프로파일에 따라 입력축(20) 둘레에서 원형 병진운동을 하게 된다. 이 때, 병진운동부재(230)는 회전규제핀(91)에 의하여 회전이 억제된다.
그리고, 병진운동부재(230)의 외치(235)는 편심부재(210)의 편심 원운동에 의하여 출력부재(250)의 내치(251)와 부분적으로 치합되면서, 출력부재(250)가 기어잇수에 차이에 대응하는 만큼 상대 회전되도록 함에 의하여, 2차적으로 회전력이 감속되어 출력부재(250)를 통하여 출력된다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 하이브리드 감속기는 유성 감속부를 통하여 1차적으로 감속 출력하고, 캐리어핀을 통하여 전달된 1차 감속된 출력을 입력으로 하여 사이클로이드 감속부에서 2차적으로 감속 출력함으로써, 구동 토오크가 크고, 안정적인 구동성을 가지면서도 고감속비를 구현할 수 있다는 이점이 있다.
또한 사이클로이드 감속부를 구현함에 있어서, 편심부재를 구성하는 제1 및 제2편심부를 입력축에 대해 대칭 구조로 형성함으로써, 회전 구동시 감속기가 어느 한 방향으로 치우치는 것을 방지할 수 있다. 더 나아가 병진운동부재의 외치와 출력부재의 내치가 직접 치합되도록 된 구성함으로써, 두 치형 사이에 별도의 니들핀을 삽입하는 구성에 비하여 구성을 보다 콤팩트화할 수 있다는 이점이 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (14)

  1. 하이브리드 감속기에 있어서,
    베이스에 대해 회전 가능하게 설치되며, 구동원에서 제공되는 동력에 의하여 회전 구동되는 입력축과;
    상기 입력축의 회전에 연동되어 자전 및 공전운동하는 복수의 유성기어를 구비하여, 상기 입력축의 회전을 일차적으로 감속하는 유성 감속부와;
    상기 복수의 유성기어 각각의 회전 중심에 설치되어, 상기 복수의 유성기어의 공전운동을 전달하는 복수의 캐리어핀과;
    상기 복수의 캐리어핀의 공전운동에 의하여, 상기 입력축 둘레에서 편심회전운동하는 편심부재를 포함하며, 상기 편심부재의 편심회전운동을 병진운동 및 감속회전운동으로 순차적으로 변환하여 출력하는 사이클로이드 감속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  2. 제1항에 있어서,
    유성 감속부는,
    상기 입력축에 설치되며, 상기 입력축과 함께 회전 구동되는 태양기어와;
    상기 베이스에 결합 설치되며, 상기 복수의 유성기어가 자전 및 공전운동 하도록 안내하는 링기어를 더 포함하며,
    상기 복수의 유성기어 각각은 상기 태양기어의 외치 및 상기 링기어의 내치에 치합된 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사이클로이드 감속부는,
    상기 편심부재와;
    상기 편심부재의 외주연의 중심과 동심으로 상기 편심부재 외주에 아이들 가능하게 설치되어 상기 편심부재의 편심회전운동을 병진운동으로 변환하며, 그 외주연에 형성된 소정 형상의 외치를 구비한 병진운동부재와;
    상기 병진운동부재의 외치와 기어잇수 차이를 가지며 상기 병진운동부재의 외치와 부분적으로 치합되는 내치를 구비하며, 상기 병진운동부재의 병진운동에 연동되어 감속 회전되는 출력부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유성감속부는,
    서로 다른 유성감속비를 구성하도록, 상기 태양기어와 상기 유성기어의 직경이 서로 상이한 복수의 유성감속유닛을 포함하며,
    상기 복수의 유성감속유닛이 택일적으로 장착되도록, 상기 편심부재에는 상기 입력축을 중심으로 하여 반경이 서로 다른 복수의 동심원 상 각각에 소정 간격으로 이격 배치된 복수의 캐리어핀 장착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 편심부재는,
    그 내부에 상기 입력축의 회전 중심을 중심으로 중공이 형성되며, 그 외주연의 중심이 상기 중공의 중심에 대해 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지며, 외주연이 상기 입력축 둘레에서 편심회전운동 가능하게 상기 입력축에 장착되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 편심부재는,
    상기 중공의 중심에 대해 제1방향으로 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지는 제1편심부와; 상기 중공의 중심에 대해 제2방향으로 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지는 제2편심부를 포함하며,
    상기 제1편심부의 외주연 중심과 상기 제2편심부의 외주연 중심이 상기 중공의 중심에 대해 점대칭을 이루도록 배치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 병진운동부재에는 그 판면을 관통하여 복수의 회전규제공이 형성되고,
    상기 회전규제공을 관통하여 상기 링기어와 상기 베이스를 연결하며, 상기 병진운동부재의 회전을 규제하는 회전규제핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력축과 상기 편심부재 사이에 개재되어, 상기 입력축에 대해 상기 편심부재가 독립적으로 회전되도록 지지하는 제1회전지지체와;
    상기 편심부재와 상기 병진운동부재 사이에 개재되어, 상기 편심부재와 상기 병진운동부재 사이에 상대 회전 되도록 지지하는 제2회전지지체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베이스에 대해 상기 출력부재를 회전 가능하게 지지하는 제3회전지지체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 베이스와 상기 입력축 사이, 상기 링기어와 상기 출력부재 사이 및 상기 출력부재와 상기 제3회전지지체 사이의 공간에 각각 마련되어 감속기 내부를 실링하는 복수의 실링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  11. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력부재에 설치되어, 상기 출력부재의 진동을 완화하는 댐퍼부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  12. 하이브리드 감속기에 있어서,
    베이스와;
    상기 베이스에 대해 회전 가능하게 설치되며, 구동원에서 제공되는 동력에 의하여 회전 구동되는 입력축과;
    상기 입력축에 설치되며, 상기 입력축과 함께 회전 구동되는 태양기어와;
    상기 태양기어에 치합되며, 상기 태양기어 둘레에서 자전 및 공전운동하는 복수의 유성기어와;
    상기 베이스에 결합 설치되며, 상기 복수의 유성기어에 치합되어 상기 복수의 유성기어가 자전 및 공전운동 하도록 안내하는 링기어와;
    상기 복수의 유성기어 각각의 회전 중심에 설치되어, 상기 복수의 유성기어의 공전운동을 전달하는 복수의 캐리어핀과;
    내부에 상기 입력축의 회전 중심을 중심으로 중공이 형성되며, 외주연의 중심이 상기 중공의 중심에 대해 편심 된 소정의 외주연 캠 프로파일을 가지며, 상기 입력축 둘레에서 공전운동 가능하게 상기 복수의 캐리어핀에 장착되는 편심부재와;
    상기 편심부재의 외주연의 중심과 동심으로 상기 편심부재 외주에 아이들 가능하게 설치되며, 그 판면을 관통하여 복수의 회전규제공이 형성되고, 상기 편심부재의 편심 공전운동을 병진운동으로 변환하며, 외주연에 소정 형상의 외치가 형성된 병진운동부재와;
    상기 회전규제공을 관통하여 상기 링기어와 상기 베이스를 연결하며, 상기 병진운동부재의 회전을 규제하는 회전규제핀과;
    상기 병진운동부재의 외치와 부분적으로 치합되며 상기 병진운동부재의 외치와 기어잇수 차이를 가지는 내치를 가지며, 상기 병진운동부재의 병진운동에 연동되어 감속 회전되는 출력부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유성감속부는,
    서로 다른 유성감속비를 구성하도록, 상기 태양기어와 상기 유성기어의 직경이 서로 상이한 복수의 유성감속유닛을 포함하며,
    상기 복수의 유성감속유닛이 택일적으로 장착되도록, 상기 편심부재에는 상기 입력축을 중심으로 하여 반경이 서로 다른 복수의 동심원 상 각각에 소정 간격으로 이격 배치된 복수의 캐리어핀 장착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 출력부재에 설치되어, 상기 출력부재의 진동을 완화하는 댐퍼부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 감속기.
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