WO2016171499A1 - 진동저감 기어 - Google Patents

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WO2016171499A1
WO2016171499A1 PCT/KR2016/004183 KR2016004183W WO2016171499A1 WO 2016171499 A1 WO2016171499 A1 WO 2016171499A1 KR 2016004183 W KR2016004183 W KR 2016004183W WO 2016171499 A1 WO2016171499 A1 WO 2016171499A1
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WO
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gear
shaft coupling
damping member
coupling portion
support plate
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PCT/KR2016/004183
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English (en)
French (fr)
Inventor
오현웅
전수현
권성철
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Chosun University Industry Academic Cooperation Foundation
Original Assignee
Chosun University Industry Academic Cooperation Foundation
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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
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/24—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving gears essentially having intermeshing elements other than involute or cycloidal teeth
    • 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
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/028—Gearboxes; Mounting gearing therein characterised by means for reducing vibration or noise

Definitions

  • the present invention relates to a vibration reduction gear, and more particularly, to a vibration reduction gear that can absorb vibration and noise generated when the gear transmits rotational power by teeth formed on a surface thereof.
  • Gears generally have teeth having a constant pitch on their outer circumferential surfaces, and gears having such teeth are installed on the drive shaft and the driven shaft, respectively, and are mechanical elements that transmit rotational power by engaging with each other.
  • Such gears are widely used because of the advantage of being able to increase and decrease the rotational speed according to the gear ratio of the gears which rotate with each other and obtain an accurate speed ratio.
  • the tooth surface forms an accurate involute tooth, but the tooth surface of the gear does not form an accurate involute tooth due to heat treatment, but includes an error.
  • An engagement transmission error that causes vibration is generated.
  • the engagement transmission error is a rotational error of a pair of gears engaged with each other.
  • the driving gear when it is rotated at a constant speed, it may be referred to as the transmission delay amount of the driven gear with respect to the rotation of the driving gear.
  • the gear disclosed in this document forms a recessed groove in the body 1 of the gear as shown in FIG. 1 and installs a shock absorbing member 2 in the recess, or as shown in FIG. After forming a plurality of connecting portions (spoke portions) connecting them between the gear portion and the gear portion, the shock absorbing member 4 is installed in a plurality of spaces formed between the shaft coupling portion and the gear portion to absorb vibration and noise.
  • the gear as shown in FIG. 1 has a structure in which a recess is formed in the body 1, so that the weight is biased to one side based on the vertical center line of the gear, whereby another vibration may be generated. Since the recess is formed and the vibration is transmitted to the rotary shaft as it is, the vibration reduction effect is not very large.
  • the damping member 40 of the elastic material such as plastic, rubber, etc. of the prior art may cause breakage when a large displacement is applied, and when a constant torque is applied, a fatigue load acts on the protrusion 32 of the inner ring. There is a problem that fatigue fracture occurs.
  • the present invention has been made in view of the above, and the vibration is generated by the teeth or the rotating shaft in a structure that is indirectly connected to each other by the damping member, instead of being integrally connected to the shaft coupling portion to which the gear portion and the rotating shaft are coupled. It is an object of the present invention to provide a vibration reduction gear in which vibrations and thus noise are greatly reduced because they are reduced by the damping members without being directly transmitted to each other through the gear portion or the shaft coupling portion.
  • another object of the present invention is to provide a vibration reduction gear that is implemented in the circumferential direction of the damping member, thereby implementing low rotational rigidity and high damping force with respect to the rotational direction.
  • another object of the present invention is to provide a vibration reducing gear that is made of an elastic shape memory alloy mesh washer so that the plastic member can be restored to its original shape without causing plastic deformation even when a large torque is applied.
  • Vibration reduction gear according to the present invention for solving the above technical problem is formed on the outer circumferential surface of the tooth is formed with a tooth of the same shape is repeatedly formed along the circumference, the circular through hole is formed in the center, A gear part in which a plurality of first accommodating grooves are formed at regular intervals in a circumferential direction with respect to the center so as to be opened to one side of the inner circumferential surface, and spaced apart at regular intervals in the through hole, and a rotation shaft is inserted into the center A shaft coupling portion having a coupling hole formed therein and having a plurality of second accommodation grooves formed at regular intervals in a circumferential direction with respect to a center so as to be opened on one side at a position corresponding to the first accommodation groove on an outer circumferential surface thereof; The damping member inserted into the first accommodating groove and the second accommodating groove of the shaft coupling portion and the damping member are separated from the gear portion and the shaft coupling portion. And a support plate, wherein the gear portion and the shaft coup
  • the support plate, the damping member is supported so as not to be separated from the gear portion
  • the first support plate and the damping member is coupled to one side of the gear portion is supported so as not to be separated from the shaft coupling portion
  • the shaft It characterized in that it comprises a second support plate coupled to one side of the coupling portion.
  • the damping member is characterized in that the elastic shape memory alloy mesh washer is applied to absorb the vibration transmitted from the gear portion or the shaft coupling portion.
  • the gear portion is formed with a plurality of third accommodation grooves in the circumferential direction at a predetermined distance from the center so that the inner peripheral surface of the through hole is opened to the other side, the third coupling groove on the outer peripheral surface of the shaft coupling portion
  • a plurality of fourth accommodation grooves are formed at a predetermined circumferential interval with respect to the center so as to open to the other side at a position corresponding to the plurality of fourth accommodation grooves, so that the damping member is inserted into the third accommodation groove of the gear part and the fourth accommodation groove of the shaft coupling part.
  • it further comprises a support plate for supporting the damping member to be separated from the gear portion and the shaft coupling portion.
  • the support plate, the damping member is supported so as not to be separated from the gear portion
  • the third support plate and the damping member coupled to the other side of the gear portion is supported so as not to be separated from the shaft coupling portion, the shaft It characterized in that it comprises a fourth support plate coupled to the other side of the coupling portion.
  • the vibration is generated by the teeth or the rotating shaft in a structure that is connected to each other indirectly by the damping member, instead of being integrally connected to the shaft coupling portion to which the gear portion and the rotating shaft are coupled. Since the vibration is reduced by the damping member without being directly transmitted to each other through the coupling portion, the vibration and the resulting noise is greatly reduced.
  • the damping member is disposed in the circumferential direction, there is an effect of implementing low rotational rigidity and high damping force with respect to the rotational direction.
  • the damping member is made of a pseudo-elastic shape memory alloy mesh washer, there is an effect that even if a large torque is applied, plastic deformation does not occur and can be restored to its original shape.
  • 1 and 2 are a perspective view showing a conventional vibration reduction gear
  • FIG. 3 is a perspective view of a vibration reduction gear coupled to a rotating shaft of a motor according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a vibration reduction gear according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of a vibration reduction gear according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view of the vibration reduction gear according to the first embodiment of the present invention coupled to the rotating shaft of the motor 10
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the vibration reduction gear according to the first embodiment of the present invention.
  • Vibration reduction gear includes a gear unit 110, the shaft coupling portion 120, the damping member 130, the first support plate 140, the second support plate 150.
  • Gear portion 110 is a cylindrical shape is formed on the outer circumferential surface of the tooth 118, which is formed with a tooth of the same shape repeatedly along the circumference, the center of the circular coupling portion 120 to be described later can be installed Through-hole 116 is formed.
  • a plurality of first receiving grooves 114 are formed at a predetermined interval in the circumferential direction with respect to the center so as to be opened to one inner surface on the inner circumferential surface of the through hole 116.
  • the teeth 118 formed in the gear unit 110 are engaged with other gears engaged with each other to transmit power.
  • the shaft coupling portion 120 is installed inside the through hole 116.
  • the shaft coupling portion 120 may not directly transmit vibrations generated from the gear unit 110 or the shaft coupling portion 120 to each other. It is fixedly coupled to the gear unit 110 by a damping member 130 to be described later in a state spaced apart from the through hole 116 by a predetermined interval.
  • the shaft coupling part 120 is cylindrically spaced apart from the inside of the through hole 116 at a predetermined interval, and a coupling hole 126 into which the rotation shaft 12 is inserted is formed in the center thereof.
  • a plurality of second accommodation grooves 124 are formed on the outer circumferential surface of the shaft coupling part 120 at a circumferential direction with respect to the center so as to be opened to one side at a position corresponding to the first accommodation groove 114. .
  • a key groove 128 is formed in the coupling hole 126, and the key 14 of the rotary shaft 12 is fitted into the key groove 128 to accurately transmit the rotational torque of the rotary shaft 12 to the shaft coupling portion 120. Done.
  • the damping member 130 is inserted into the first accommodating groove 114 of the gear unit 110 and the second accommodating groove 124 of the shaft coupling part 120, and a part of the damping member 130 is accommodated first.
  • the gear part 110 rotates together as the shaft coupling part 120 inserted into the groove 114 and a part of the groove is inserted into the second accommodation groove 124 and coupled to the rotation shaft 12 of the motor 10 rotates.
  • the gear unit 110 and the shaft coupling unit 120 are connected to each other.
  • the damping member 130 installed between the gear unit 110 and the shaft coupling portion 120 is a elastic shape memory alloy to absorb the vibration transmitted from the gear unit 110 or the shaft coupling portion 120.
  • the elastic elastic shape memory alloy wire having the characteristics of is woven into a mesh form and then manufactured in the form of a washer through a pressing process.
  • the elastic shape memory alloy removes the load while causing a large strain of more than 10% due to the phase transformation phenomenon occurring during the loading-unloading process due to the elasticity effect of the material itself. This will return to the original form without residual strain and plastic deformation, the elastic properties caused by this large strain is caused by the stress induced phase transformation phenomenon.
  • the elastic elastic shape memory alloy of the desired shape After fabricating the mesh washer, it can be applied between the gear unit 110 and the shaft coupling unit 120 to increase the blocking performance of the vibration and shock transmitted.
  • the damping member 130 is formed in the shape of the elastic shape memory alloy mesh washer, so that even if a large torque is applied, plastic deformation does not occur and can be restored to its original shape.
  • three first accommodation grooves 114 are formed in the gear unit 110, and three second accommodation grooves 124 are formed in the shaft coupling part 120 to correspond thereto. Since the three damping members 130 are disposed in the circumferential direction so as to be inserted into and fixed to the first accommodation groove 114 and the second accommodation groove 124, low rotational rigidity and high damping force with respect to the rotation direction are realized.
  • damping members 130 are installed, but the present invention is not limited thereto, and the number of reducing members may be installed depending on the size of the gear and the environment in which the gear is applied.
  • the first support plate 140 is coupled to one side of the gear unit 110 to support the damping member 130 so as not to be separated from the gear unit 110.
  • a plurality of fastening grooves 112 are formed in one side of the gear unit 110, and a plurality of fastening holes 142 corresponding to the fastening grooves 112 are formed in the first support plate 140, and the fastening bolts are formed.
  • the first support plate 140 is fixed to one side of the gear unit 110 by being coupled to the fastening groove 112 by passing through the fastening hole 142.
  • the damping member 130 in the state where the damping member 130 is inserted into the first accommodating portion of the gear unit 110, the first support plate 140 is brought into close contact with one side of the damping member 130, and the first support plate is fastened to the fastening bolt 160.
  • the damping member 130 maintains the state coupled to the gear unit 110.
  • the second support plate 150 is coupled to one side of the shaft coupling portion 120 to support the damping member 130 so as not to be separated from the shaft coupling portion 120.
  • a plurality of fastening grooves 122 are formed on one side of the shaft coupling part 120, and a plurality of fastening holes 152 corresponding to the fastening grooves 122 are formed in the second support plate 150 to fasten bolts.
  • the first support plate 140 is fixed to one side of the shaft coupling portion 120.
  • the second support plate 150 is brought into close contact with one side of the damping member 130, and the second fastening bolt 160 is fastened to the second bolt.
  • the damping member 130 is maintained in a state coupled to the shaft coupling portion 120.
  • first support plate 140 is coupled to the gear unit 110 and the second support plate 150 is coupled to the shaft coupling unit 120 in the first embodiment of the present invention
  • present invention is not limited thereto.
  • Various modifications may be applied to the support plate to support and fix the damping member 130 without causing any damage.
  • the gear unit 110 and the shaft coupling unit 120 are connected via the damping member 130 to be generated by the teeth 118 of the gear unit 110 or the rotation shaft 12 of the motor 10.
  • the damping member 130 absorbs the vibration and noise.
  • the gear coupling portion 110 and the shaft coupling portion 120 to which the rotary shaft 12 is coupled are not integrally connected, but are indirectly connected to each other by the damping member 130, and the teeth 118 or the rotary shaft ( Since the vibration generated by 12) is reduced by the damping member 130 without being directly transmitted to each other through the gear unit 110 or the shaft coupling unit 120, the vibration and thus noise are greatly reduced.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of a vibration reduction gear according to a second embodiment of the present invention.
  • the damping member 130, the first support plate 140, and the second support plate 150 are the same as the first embodiment of the present invention. And the damping member 130, the third support plate 140 ′, and the fourth support plate 150 ′ are further provided on the other side of the axial coupling portion.
  • the damping member 130, the first support plate 140 and the second support plate 150 are coupled to only one side of the gear unit 110 and the shaft coupling unit 120, but the second In the embodiment, the damping member 130, the third support plate 140 ′ and the fourth support plate 150 ′ are coupled to one side of the gear unit 110 ′ and the shaft coupling unit 120 ′ as well as the other side.
  • a plurality of third accommodation grooves 114 ′ are formed in the gear unit 110 ′ at a predetermined interval in the circumferential direction with respect to the center so as to be opened to the other side on the inner circumferential surface of the through hole 116.
  • a plurality of fourth accommodation grooves 124 ' are formed at an outer circumferential surface at a predetermined interval in the circumferential direction with respect to the center so as to be opened to the other side at a position corresponding to the third accommodation groove 114' on the outer circumferential surface thereof.
  • the damping member 130 is inserted into the third accommodation groove 114 'of the 110' and the fourth accommodation groove 124 'of the shaft coupling portion 120'.
  • the third support plate 140 ′ is coupled to one side of the gear unit 110 ′ to support the damping member 130 so as not to be separated from the gear unit 110 ′.
  • a plurality of fastening grooves 112 ' are formed on the other side of the gear unit 110', and a plurality of fastening holes 142 'corresponding to the fastening grooves 112' are formed in the third support plate 140 '.
  • the third support plate 140 ′ is fixed to the other side of the gear part 110 ′ by being formed so that the fastening bolt 160 penetrates the fastening hole 142 ′ and is coupled to the fastening groove 112 ′.
  • the fourth support plate 150 ′ is coupled to the other side of the shaft coupling portion 120 ′ to support the damping member 130 so as not to be separated from the shaft coupling portion 120 ′.
  • a plurality of fastening grooves 122 ' are formed on the other side of the shaft coupling part 120', and a plurality of fastening holes 152 'corresponding to the fastening grooves 122' are formed in the fourth support plate 150 '.
  • the fastening bolt 160 is formed to be coupled to the fastening groove 122 'through the fastening hole 152', so that the fourth support plate 150 'is fixed to the other side of the shaft coupling part 120'. .
  • the weight of the gear is not biased to one side based on the vertical center line, thereby reducing vibration.
  • the third support plate 140 ' is coupled to the gear unit 110', and the fourth support plate 150 'is coupled to the shaft coupling unit 120', but the present invention has been described.
  • the present invention is not limited thereto, and various modifications may be applied to the support plate to support and fix the damping member 130.

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Abstract

개시된 본 발명에 따른 진동저감 기어는, 외주면에 원형의 둘레를 따라 동일한 형상의 치형이 반복 형성되는 치형부(118)가 형성되고, 중앙에 원형의 관통공(116)이 형성되며, 관통공의 내주면에 일측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제1수용홈(114)이 형성되는 기어부(110와, 관통공(116)의 내부에 일정 간격을 두고 이격 설치되며, 중앙에 모터(10)의 회전축(12)이 삽입되는 결합홀(126)이 형성되고, 외주면에 제1수용홈(114)과 대응되는 위치에 일측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제2수용홈(124)이 형성되는 축결합부(120)와, 기어부의 제1수용홈(114)과 축결합부의 제2수용홈(124)에 삽입되는 감쇠부재(130), 및 감쇠부재가 기어부 및 축결합부로부터 이탈되지 않도록 지지하는 지지판(140,150)을 포함한다. 본 발명에 의하면 기어부(110)와 축결합부(120)가 감쇠부재(130)를 매개로 연결되어 기어부의 치형부 또는 모터의 회전축에 의해 발생되는 진동과 소음을 감쇠부재(130)가 흡수하게 된다.

Description

진동저감 기어
본 발명은 진동저감 기어에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 표면에 형성된 치형에 의해 기어가 회전 동력을 전달할 때 발생되는 진동과 소음을 흡수할 수 있도록 하는 진동저감 기어에 관한 것이다.
기어는 일반적으로 그 외주면에 일정한 피치를 가지는 치형이 형성되고, 이러한 치형이 형성된 기어가 구동축과 종동축에 각각 설치되어 이들이 서로 맞물려 동작함으로써 회전 동력을 전달하는 기계요소이다. 이러한 기어는 서로 맞물려 회전하는 기어의 기어비에 따라 회전 속도를 증감시켜 전달할 수 있을 뿐만 아니라 정확한 속도비를 얻을 수 있다는 장점 때문에 널리 사용되고 있다.
기어를 가공할 때에는 치면이 정확한 인벌류트(involute) 치형을 형성하도록 하는 것이 이상적이지만 기어의 치면은 열처리 등으로 인해 정확한 인벌류트 치형을 이루지 못하고 오차를 포함하게 되며, 이러한 치면의 오차에 의해 노이즈, 진동의 원인이 되는 맞물림 전달 오차가 발생하게 된다.
맞물림 전달 오차란 서로 맞물리는 한 쌍의 기어의 회전 오차로써, 예를 들면 구동 기어를 일정 속도로 회전시키는 경우, 구동 기어의 회전에 대한 종동 기어의 전달 지연량이라 할 수 있다.
따라서, 기어의 노이즈, 진동의 발생 또는 전달을 억제할 수 있는 기어에 대한 기술개발이 활발하게 이루어지고 있고, 그 하나의 예로서 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0013010호(2007.01.30. 공개)에 개시된 기어를 들 수 있다.
상기 문헌에 개시된 기어는 도 1에 도시된 바와 같이 기어의 몸체(1)에 요(凹)홈을 형성하고 이 요홈에 완충부재(2)를 설치하거나, 또는, 도 2에서와 같이 축결합부와 기어부 사이에 이들을 연결하는 복수 개의 연결부(스포크부)를 형성한 다음, 축결합부와 기어부 사이에 형성된 복수의 공간에 완충부재(4)를 설치하여 진동과 소음을 흡수하게 된다.
그러나, 도 1에 도시된 바와 같은 기어는 몸체(1)에 요홈을 형성하는 구조는 중량이 기어의 수직중심선을 기준으로 한쪽으로 편중됨으로써, 이에 의해 또 다른 진동이 발생될 우려가 있고, 또한, 요홈이 형성되고 남은 부분에 의해 진동이 회전축 등에 그대로 전달되기 때문에 실제로는 진동저감 효과가 그다지 크지 않다.
또한, 도 2에서와 같은 기어는 기어 동작시점 또는 종료시점에서와 같이 외부로부터 기어축에 충격이 가해질 경우, 축결합부와 기어부가 그 단면적이 작은 연결부재에 의해 연결되기 때문에 기어의 저회전강성 구현이 이루어지며 이 경우 진동 전달률 측면에서 우수한 진동절연성능 확보가 가능한 이점이 있다. 그러나, 기어부와 축결합부가 얇은 연결부재로 상호간에 연결되어있기 때문에 외부적인 요소들에 의해 축 정렬 불량 발생 시 기어에 요구 규격 이상의 토크가 인가되어, 낮은 회전 강성을 갖는 연결부재 자체에 소성변형이 발생하여 더 이상 기어로서의 성능을 발휘하지 못하게 되는 문제점이 있다.
이를 감안하여 일 예로 대한민국 등록특허공보 제10-1270945호(2013.06.11. 공고)에는 축결합부에 구비되는 복수 개의 돌출부의 각각의 단부에 감쇠부재가 설치되어 돌출부가 베이스부에 결합되는 진동저감 기어가 개시된다.
그러나, 상기 선행기술의 플라스틱, 고무 등과 같은 탄성재질의 감쇠부재(40)는 큰 변위 인가 시 파손이 발생할 수 있으며, 지속적인 토크가 인가될 경우 내륜의 돌출부(32)에 피로하중이 작용하여 종국에는 피로파괴가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로써, 기어부와 회전축이 결합되는 축결합부가 일체로 연결되지 않고 감쇠부재에 의해 간접적으로 서로 연결되는 구조로 치형부 또는 회전축에 의해 발생되는 진동이 기어부 또는 축결합부를 통해 서로에게 직접 전달되지 않으면서 감쇠부재에 의해 감소되기 때문에 진동과 이에 따른 소음이 대폭 감소되는 진동저감 기어를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 감쇠부재가 원주방향으로 배치됨으로써, 회전방향에 대해 낮은 회전강성 및 높은 댐핑력을 구현하게 되는 진동저감 기어를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 감쇠부재가 의탄성 형상기억합금 메쉬 와셔로 이루어짐으로써, 큰 토크가 인가되더라도 소성변형이 발생하지 않고 원래의 형상으로 복원 가능하게 되는 진동저감 기어를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 진동저감 기어는, 외주면에 원형의 둘레를 따라 동일한 형상의 치형이 반복 형성되는 치형부가 형성되고, 중앙에 원형의 관통공이 형성되며, 상기 관통공의 내주면에 일측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제1수용홈이 형성되는 기어부와, 상기 관통공의 내부에 일정 간격을 두고 이격 설치되며, 중앙에 회전축이 삽입되는 결합홀이 형성되고, 외주면에 상기 제1수용홈과 대응되는 위치에 일측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제2수용홈이 형성되는 축결합부와, 상기 기어부의 제1수용홈과 상기 축결합부의 제2수용홈에 삽입되는 감쇠부재 및 상기 감쇠부재가 상기 기어부 및 상기 축결합부로부터 이탈되지 않도록 지지하는 지지판을 포함하며, 상기 기어부와 상기 축결합부가 상기 감쇠부재를 매개로 연결되어 상기 기어부 또는 상기 축결합부에 의해 발생되는 진동과 소음을 상기 감쇠부재가 흡수하는 것을 특징으로 하는 진동저감 기어를 제공한다.
본 발명에서 상기 지지판은, 상기 감쇠부재가 상기 기어부로부터 이탈되지 않도록 지지하며, 상기 기어부의 일측면에 결합되는 제1지지판 및 상기 감쇠부재가 상기 축결합부로부터 이탈되지 않도록 지지하며, 상기 축결합부의 일측면에 결합되는 제2지지판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 감쇠부재는 상기 기어부 또는 상기 축결합부로부터 전달되는 진동을 흡수할 수 있도록 의탄성 형상기억합금 메쉬 와셔가 적용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 기어부에는 상기 관통공의 내주면에 타측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제3수용홈이 형성되고, 상기 축결합부에는 외주면에 상기 제3수용홈과 대응되는 위치에 타측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제4수용홈이 형성되어 상기 기어부의 제3수용홈과 상기 축결합부의 제4수용홈에 감쇠부재가 삽입되며, 상기 감쇠부재가 상기 기어부 및 상기 축결합부로부터 이탈되지 않도록 지지하는 지지판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 지지판은, 상기 감쇠부재가 상기 기어부로부터 이탈되지 않도록 지지하며, 상기 기어부의 타측면에 결합되는 제3지지판 및 상기 감쇠부재가 상기 축결합부로부터 이탈되지 않도록 지지하며, 상기 축결합부의 타측면에 결합되는 제4지지판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 진동저감 기어에 의하면, 기어부와 회전축이 결합되는 축결합부가 일체로 연결되지 않고 감쇠부재에 의해 간접적으로 서로 연결되는 구조로 치형부 또는 회전축에 의해 발생되는 진동이 기어부 또는 축결합부를 통해 서로에게 직접 전달되지 않으면서 감쇠부재에 의해 감소되기 때문에 진동과 이에 따른 소음이 대폭 감소되는 효과가 있다.
또한, 감쇠부재가 원주방향으로 배치됨으로써, 회전방향에 대해 낮은 회전강성 및 높은 댐핑력을 구현하게 되는 효과가 있다.
또한, 감쇠부재가 의탄성 형상기억합금 메쉬 와셔로 이루어짐으로써, 큰 토크가 인가되더라도 소성변형이 발생하지 않고 원래의 형상으로 복원 가능하게 되는 효과가 있다.
도 1과 도 2는 종래의 진동저감 기어를 나타낸 사시도,
도 3는 본 발명의 제1실시예에 따른 진동저감 기어가 모터의 회전축에 결합된 상태의 사시도,
도 4은 본 발명의 제1실시예에 따른 진동저감 기어의 분해사시도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 진동저감 기어의 분해사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 진동저감 기어에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 진동저감 기어가 모터(10)의 회전축에 결합된 상태의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 진동저감 기어의 분해사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 진동저감 기어는 기어부(110), 축결합부(120), 감쇠부재(130), 제1지지판(140), 제2지지판(150)을 포함한다.
기어부(110)는 원통 형상으로 외주면에 원형의 둘레를 따라 동일한 형상의 치형이 반복 형성되는 치형부(118)가 형성되고, 그 중앙에는 후술하는 축결합부(120)가 설치될 수 있도록 원형의 관통공(116)이 형성된다.
그리고, 관통공(116)의 내주면에 일측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제1수용홈(114)이 형성된다.
여기서, 기어부(110)에 형성된 치형부(118)는 서로 맞물리는 다른 기어와 치합되어 동력을 전달하게 된다. 그리고, 관통공(116)의 내부에는 축결합부(120)가 설치되는데, 기어부(110) 또는 축결합부(120)에서 발생되는 진동이 서로에게 직접 전달되지 않도록 축결합부(120)는 관통공(116)에 일정 간격 이격된 상태로 후술하는 감쇠부재(130)에 의해 기어부(110)에 결합 고정된다.
축결합부(120)는 원통 형상으로 관통공(116)의 내부에 일정 간격을 두고 이격 설치되며, 중앙에 회전축(12)이 삽입되는 결합홀(126)이 형성된다.
그리고, 축결합부(120)의 외주면에 제1수용홈(114)과 대응되는 위치에 일측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제2수용홈(124)이 형성된다.
이와 더불어, 결합홀(126)에는 키홈(128)이 형성되며, 키홈(128)에 회전축(12)의 키(14)가 끼워져 회전축(12)의 회전 토크를 정확히 축결합부(120)에 전달하게 된다.
감쇠부재(130)는 기어부(110)의 제1수용홈(114)과 축결합부(120)의 제2수용홈(124)에 삽입되는 것으로, 감쇠부재(130)의 일부가 제1수용홈(114)에 삽입되고, 일부가 제2수용홈(124)에 삽입되어 모터(10)의 회전축(12)에 결합된 축결합부(120)가 회전함에 따라 기어부(110)가 함께 회전하도록 기어부(110)와 축결합부(120)를 연결하게 된다.
이때, 기어부(110)와 축결합부(120) 사이에 설치되는 감쇠부재(130)는 기어부(110) 또는 축결합부(120)에서 전달되는 진동을 흡수할 수 있도록 의탄성 형상기억합금의 특성을 지니는 의탄성 형상기억합금 와이어를 메쉬 형태로 직조한 후 압착 공정을 거쳐 와셔 형태로 제작된다.
여기서, 의탄성 형상기억합금은 소재 자체의 의탄성 효과에 의해 하중 부하-제하(loading-unloading)과정에서 발생하는 상 변화(phase transformation) 현상에 의해 10%가 넘는 큰 변형률이 유발되면서도 하중을 제거하게 되면 잔류 변형률 및 소성 변형 없이 원래의 형태로 돌아가게 되는 것이며, 이러한 큰 변형률이 유발되는 탄성 특성은 응력에 의한 상 변화(stress induced phase transformation) 현상에 의해 발생하게 된다.
따라서, 의탄성 형상기억합금의 특성을 지니는 의탄성 형상기억합금 와이어를 메쉬 형태로 직조를 한 후, 직조된 제품을 기존의 금형에 넣은 후 프레스 장비를 이용 압착하여 원하는 형상의 의탄성 형상기억합금 메쉬 와셔를 제작한 후, 이를 기어부(110)와 축결합부(120) 사이에 적용하면 전달되는 진동 및 충격의 차단 성능을 높일 수 있게 된다.
이와 같이, 감쇠부재(130)가 의탄성 형상기억합금 메쉬 와셔 형태로 형성됨으로써, 큰 토크가 인가되더라도 소성변형이 발생하지 않고 원래의 형상으로 복원 가능하게 된다.
본 발명의 제1실시예에서 기어부(110)에는 3개의 제1수용홈(114)이 형성되고, 축결합부(120)에는 이와 대응되도록 3개가 제2수용홈(124)이 형성되어 제1수용홈(114)과 제2수용홈(124)에 3개의 감쇠부재(130)가 삽입 고정되도록 원주방향으로 배치됨으로써, 회전방향에 대해 낮은 회전강성 및 높은 댐핑력을 구현하게 된다.
본 발명의 실시예에서는 3개의 감쇠부재(130)가 설치되는 것이 예시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 기어이 크기, 기어가 적용되는 환경에 따라 다양한 개수의 감소부재가 설치될 수 있다.
제1지지판(140)은 기어부(110)의 일측면에 결합되어 감쇠부재(130)가 기어부(110)로부터 이탈되지 않도록 지지하게 된다.
여기서, 기어부(110)의 일측면에는 복수 개의 체결홈(112)이 형성되고, 제1지지판(140)에는 체결홈(112)과 대응되는 복수 개의 체결공(142)이 형성되어, 체결볼트(160)가 체결공(142)을 관통하여 체결홈(112)에 결합하게 됨으로써 기어부(110)의 일측면에 제1지지판(140)이 고정된다.
즉, 기어부(110)의 제1수용부에 감쇠부재(130)가 삽입된 상태에서 감쇠부재(130)의 일측면에 제1지지판(140)을 밀착시켜 체결볼트(160)로 제1지지판(140)을 기어부(110)에 결합함으로써, 감쇠부재(130)가 기어부(110)에 결합된 상태를 유지하게 된다.
제2지지판(150)은 축결합부(120)의 일측면에 결합되어 감쇠부재(130)가 축결합부(120)로부터 이탈되지 않도록 지지하게 된다.
여기서, 축결합부(120)의 일측면에는 복수 개의 체결홈(122)이 형성되고, 제2지지판(150)에는 체결홈(122)과 대응되는 복수 개의 체결공(152)이 형성되어 체결볼트(160)가 체결공(152)을 관통하여 체결홈(122)에 결합하게 됨으로써, 축결합부(120)의 일측면에 제1지지판(140)이 고정된다.
즉, 축결합부(120)의 제2수용부에 감쇠부재(130)가 삽입된 상태에서 감쇠부재(130)의 일측면에 제2지지판(150)을 밀착시켜 체결볼트(160)로 제2지지판(150)을 축결합부(120)에 결합함으로써, 감쇠부재(130)가 축결합부(120)에 결합된 상태를 유지하게 된다.
본 발명의 제1실시예에서 기어부(110)에 제1지지판(140)이 결합되고, 축결합부(120)에 제2지지판(150)이 결합되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 지지판이 감쇠부재(130)를 지지 및 고정하도록 다양한 변형예가 적용될 수 있다.
이와 같이 기어부(110)와 축결합부(120)가 감쇠부재(130)를 매개로 연결되어, 기어부(110)의 치형부(118) 또는 모터(10)의 회전축(12)에 의해 발생되는 진동과 소음을 감쇠부재(130)가 흡수하게 된다.
따라서, 기어부(110)와 회전축(12)이 결합되는 축결합부(120)가 일체로 연결되지 않고 감쇠부재(130)에 의해 간접적으로 서로 연결되는 구조로, 치형부(118) 또는 회전축(12)에 의해 발생되는 진동이 기어부(110) 또는 축결합부(120)를 통해 서로에게 직접 전달되지 않으면서 감쇠부재(130)에 의해 감소되기 때문에 진동과 이에 따른 소음이 대폭 감소되는 것이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 진동저감 기어의 분해사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 있어서 감쇠부재(130), 제1지지판(140) 및 제2지지판(150)은 상술한 본 발명의 제1실시예와 동일하며, 기어부와 축결합부의 타측면에 감쇠부재(130)와 제3지지판(140') 및 제4지지판(150')이 더 구비된다.
즉, 제1실시예에서는 기어부(110) 및 축결합부(120)의 일측면에만 감쇠부재(130), 제1지지판(140) 및 제2지지판(150)이 결합되는 구조이나, 제2실시예에서는 기어부(110') 및 축결합부(120')의 일측면 뿐만 아니라 타측면에도 감쇠부재(130)와 제3지지판(140') 및 제4지지판(150')이 결합된다.
이에 따라, 기어부(110')에는 관통공(116)의 내주면에 타측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제3수용홈(114')이 형성되고, 축결합부(120')에는 외주면에 제3수용홈(114')과 대응되는 위치에 타측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제4수용홈(124')이 형성되어 기어부(110')의 제3수용홈(114')과 축결합부(120')의 제4수용홈(124')에 감쇠부재(130)가 삽입된다.
이때, 제3지지판(140')은 기어부(110')의 일측면에 결합되어 감쇠부재(130)가 기어부(110')로부터 이탈되지 않도록 지지하게 된다.
여기서, 기어부(110')의 타측면에는 복수 개의 체결홈(112')이 형성되고, 제3지지판(140')에는 체결홈(112')과 대응되는 복수 개의 체결공(142')이 형성되어 체결볼트(160)가 체결공(142')을 관통하여 체결홈(112')에 결합하게 됨으로써, 기어부(110')의 타측면에 제3지지판(140')이 고정된다.
제4지지판(150')은 축결합부(120')의 타측면에 결합되어 감쇠부재(130)가 축결합부(120')로부터 이탈되지 않도록 지지하게 된다.
여기서, 축결합부(120')의 타측면에는 복수 개의 체결홈(122')이 형성되고, 제4지지판(150')에는 체결홈(122')과 대응되는 복수 개의 체결공(152')이 형성되어 체결볼트(160)가 체결공(152')을 관통하여 체결홈(122')에 결합하게 됨으로써, 축결합부(120')의 타측면에 제4지지판(150')이 고정된다.
이에 따라, 기어의 중량이 수직중심선을 기준으로 한쪽으로 편중되지 않게 되어 이에 진동을 저감할 수 있게 된다.
본 발명의 제2실시예에서 기어부(110')에 제3지지판(140')이 결합되고, 축결합부(120')에 제4지지판(150')이 결합되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 지지판이 감쇠부재(130)를 지지 및 고정하도록 다양한 변형예가 적용될 수 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (5)

  1. 외주면에 원형의 둘레를 따라 동일한 형상의 치형이 반복 형성되는 치형부가 형성되고, 중앙에 원형의 관통공이 형성되며, 상기 관통공의 내주면에 일측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제1수용홈이 형성되는 기어부;
    상기 관통공의 내부에 일정 간격을 두고 이격 설치되며, 중앙에 회전축이 삽입되는 결합홀이 형성되고, 외주면에 상기 제1수용홈과 대응되는 위치에 일측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제2수용홈이 형성되는 축결합부;
    상기 기어부의 제1수용홈과 상기 축결합부의 제2수용홈에 삽입되는 감쇠부재; 및
    상기 감쇠부재가 상기 기어부 및 상기 축결합부로부터 이탈되지 않도록 지지하는 지지판;을 포함하며,
    상기 기어부와 상기 축결합부가 상기 감쇠부재를 매개로 연결되어 상기 기어부 또는 상기 축결합부에 의해 발생되는 진동과 소음을 상기 감쇠부재가 흡수하는 것을 특징으로 하는 진동저감 기어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지판은,
    상기 감쇠부재가 상기 기어부로부터 이탈되지 않도록 지지하며, 상기 기어부의 일측면에 결합되는 제1지지판; 및
    상기 감쇠부재가 상기 축결합부로부터 이탈되지 않도록 지지하며, 상기 축결합부의 일측면에 결합되는 제2지지판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동저감 기어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감쇠부재는 상기 기어부 또는 상기 축결합부로부터 전달되는 진동을 흡수할 수 있도록 의탄성 형상기억합금 메쉬 와셔가 적용된 것을 특징으로 하는 진동저감 기어.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기어부에는 상기 관통공의 내주면에 타측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제3수용홈이 형성되고, 상기 축결합부에는 외주면에 상기 제3수용홈과 대응되는 위치에 타측면으로 개방되도록 중심을 기준으로 원주방향 일정 간격을 두고 복수 개의 제4수용홈이 형성되어 상기 기어부의 제3수용홈과 상기 축결합부의 제4수용홈에 감쇠부재가 삽입되며,
    상기 감쇠부재가 상기 기어부 및 상기 축결합부로부터 이탈되지 않도록 지지하는 지지판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동저감 기어.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지판은,
    상기 감쇠부재가 상기 기어부로부터 이탈되지 않도록 지지하며, 상기 기어부의 타측면에 결합되는 제3지지판; 및
    상기 감쇠부재가 상기 축결합부로부터 이탈되지 않도록 지지하며, 상기 축결합부의 타측면에 결합되는 제4지지판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동저감 기어.
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