KR100289995B1 - 감속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력축을 통한 회전력을 공전속도와 자전속도의 차로 감속되여 출력축에 전달되도록 하는 감속장치에 관한 것으로, 특히, 기어박스 설치된 입력축에 외감형성된 입력선기어와, 상기 기어박스 일측에 결합된 제1고정축에 축설되며 입력선기어에 치합된 적어도 하나 이상의 제1차동기어와, 상기 기어박스에 결합된 제2고정축에 축설되며 제1차동기어에 치합된 제2차동기어와, 상기 제2차동기어의 외측에 치합되며 입력선기어를 중심으로 자전하도록 된 차동링기어와, 상기 제2차동기어의 내측하부에 치합되도록 입력축의 입력선기어 하부 소정위치에 외감형성된 차동선기어와, 상기 차동선기어가 형성된 중공축의 하부에 외감형성되어 차동선기어와 동일한 방향으로 회전되는 유성선기어와, 상기 차동링기어가 형성된 링기어본체의 하부 내측에 형성된 유성링기어와, 상기 기어박스의 타측에 결합되어 일단에 입력선기어를 회전가능하도록 지지결합시키며 타단에 출력축이 형성된 캐리어와, 상기 캐리어에 결합된 적어도 하나 이상의 제3고정축에 회전가능토록 결합되며 내측으로는 유성선기어가 치합되고 외측으로는 유성링기어와 치합되는 유성기어를 포함하는 감속장치장치를 제공한다.

Description

감속장치

본 발명은 입력축을 통한 회전력을 공전속도와 자전속도의 차로 감속되여 출력축에 전달되도록 하는 감속장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 종래의 감속장치는 한정된 범위내에서 기어의 잇수에 따라서 감속이 이루어지는 것으로, 큰 감속비를 얻기 위해서는 이와 비례하여 기어의 수를 증가시켜 큰 감속비를 얻거나, 고가의 사이클로이드(cycloid)감속장치를 사용하여 왔다.

상기한 바와 같은 문제점을 일부 한 일본 공개실용신안공보 소 63-17354(1988.2.4)를 제1도 내지 제2도에서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1도에 도시된 감속장치의 구성을 살펴보면 케이스(9)의 내측으로 회전가능토록 자재된 태양기어(8)에는 외치합되는 제1차동기어(7)이 케이스(9)의 제1고정축(20)에 자유회전토록 축설되며, 상기 제1차동기어(7)에는 링기어(6)가 외치합된다.

그리고, 상기 링기어(6)의 타측 소정위치에는 내측으로 소정폭 만큼 플랜지(22)가 형성되고, 여기에 제2고정축(21)이 설치되어 유성기어(4)가 자유회전토록 구성되어 있다.

또한, 상기 링기어(6)의 타단 입력축(1)은 케이스(9)외부로부터 동력을 전달받을 수 있도록 구성되며, 상기 유성기어(4)의 내측으로는 유성태양기어(5)가 내치합되어 태양기어(8)의 회전에 따라 유성기어(4)를 연동시키도록 하였다.

아울러, 상기 유성기어(4)의 외측으로는 유성링기어(3)가 유성기어(4)와 치합되도록 하고, 상기 유성링기어(3)의 회전에 의해 최종 출력이 출력축(1)과 연동되도록 구성되었다.

상기한 구성으로 이루어진 제1도의 감속장치를 기어의 회전방향에 따라 실례를 들어 설명하면 다음과 같다.

상기 입력축(1)으로 회전력(↓)이 제1도에 도시된 바와 같이 전달되면 링기어(6)가 입력과 동일한 방향(↓)으로 회전하며, 이에 따라, 상기 제1차동기어(7)를 동일한 방향(↓)으로 회전시키는 바, 상기 제1차동기어(7)는 케이스(9)에 제1고정축(20)에 고정되어 있기 때문에 제자리에서 자전하게 됨과 동시에 제1차동기어(7)에 치합된 태양기어(8)를 반대방향(↑)으로 회전시킨다.

한편, 상기 링기어(6)의 플랜지(22)에 고정된 제2고정축(21)에 자유회전토록 축설된 유성기어(4)는 링기어(6)와 동일한 방향(↓)으로 공전함과 동시에 링기어(6)와 반대방향(1)으로 회전하는 유성태양기어(5)와 내치합되어 유성태양기어(5)의 회전방향(↑)과 반대방향(↓) 즉, 링기어(6)과 동일방향(↓)으로 자전하게 된다.

이때, 상기 입력축(1)의 방향으로 공전하고 있는 유성기어(4)를 유성태양기어(5)가 입력축(1)과 반대방향으로 회전면서 자전케함으로써 감속이 이루어진다.

그러나, 상기 유성기어(4)는 입력속도와 동일한 속도로 공전하면서 자전케되어 감속을 이룸으로써, 고비율의 감속을 이루기가 어려우며, 입력축(1)으로 전달되는 회전방향에 대하여 출력축에는 항상 동일한 회전방향이 발생하여 응용력이 떨어지는 문제점을 가진다.

또한, 제2도에 도시된 종래의 감속장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 케이스(9)의 타단에 입력축(1)이 회전가능토록 결합되며 입력축(1)에는 태양기어(8)가 형성되며, 상기 태양기어(8)에 치합되도록 제1차동기어(7)가 케이스(9)에 고정된 제1고정축(20)에 축설된다.

그리고, 상기 태양기어(8)의 일측 입력축(1)으로는 제1링기어(25)가 자전가능토록 축설되어 제1차동기어(7)에 외치합되며, 상기 제1링기어(25)에는 일측을 향하여 제2고정축(21)을 적어도 하나 이상 설치하고 상기 제2고정축(21)에 유성기어(4)를 자전가능토록 축설한다.

이때, 상기 유성기어(4)에는 입력축(1)에 제2도와 같이 유성태양기어(5)가 내치합되도록 하며, 제2링기어(26)가 유성기어(4)에 외치합되도록 한다.

상기한 구성으로 이루어진 제2도의 감속장치를 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 입력축(1)으로 회전력이 전달되면 태양기어(8)가 회전(↑)하게 되며, 이에 따라, 제1차동기어(7)가 반대방향(↓)으로 회전하며 제1링기어(25)를 동일방향(↓)으로 회전시킨다.

따라서, 상기 제1링기어(25)는 유성기어(4)를 입력축(1)을 중심으로 제1링기어(25)와 동일한 방향(↓)으로 공전시키며, 이때, 상기 유성기어(4)와 내치합된 유성태양기어(5)는 입력축(1)에서 전달되는 회전력에 의하여 공전방향(↓)의 반대방향(↑)으로 회전하여 치합된 유성기어(4)를 공전방향(↓)으로 회전시키게 된다.

따라서, 상기 입력축(1)의 방향으로 공전함과 동시에 제2링기어(26)에 내접된 유성기어(4)를 유성태양기어(5)가 입력축과 동일한 방향으로 자전케함으로써 제2링기어가 입력축(1)과 동일한 방향으로 감속회전될 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상술한 감속장치는 출력축의 회전방향이 입력축으로 입력되는 회전방향에 의하여 결정됨으로써 응용력이 저하되며 이에 따라 효율적인 사용을 이루기 어려울 뿐만 아니라, 기어 잇수의 조절만으로는 고비율의 감속비를 얻기 어려운 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 동일한 방향의 회전이 입력축으로 전달된다하더라도 기어 잇수의 조절로 출력축의 회전방향을 결정할 수 있도록 하고, 잇수의 조절에 의하여 필요한 고비율의 감속비를 얻을 수 있도록 하며, 고부하상태에서도 동력전달능력이 우수하도록 하는 목적을 제공한다.

상기한 목적은, 본 발명에 따라, 소정의 수용공간이 형성된 기어박스(22) 일측에 회전가능토록 설치되어 동력원으로부터 전달받은 회전력에 의해 회전하는 입력축(12)에 외감형성된 입력선기어(14)와, 상기 기어박스(22) 일측 소정위치에 결합된 제1고정축(25)에 회전가능토록 축설되며 입력선기어(14)에 치합되어 회전력을 전달받는 적어도 하나 이상의 제1차동기어(28)와, 상기 기어박스(22)에 일측 소정위치에 결합된 제2고정축(26)에 회전가능토록 축설되며 제1차동기어(28)에 치합되어 회전력을 전달받는 제2차동기어(30)와, 상기 제2차동기어(30)의 외측에 치합되며 회전력을 전달받아 입력선기어(14)를 중심으로 자전하도록 된 차동링기어(46)와, 상기 제2차동기어(30)의 내측하부에 치합되어 회전되도록 입력축(12)의 입력선기어(14) 하부 소정위치에 외감형성된 차동선기어(18)와, 상기 차동선기어(18)가 형성된 중공축(16)의 하부소정위치에 외감형성되어 차동선기어(18)와 동일한 방향으로 회전되는 유성선기어(20)와, 상기 차동링기어(46)가 형성된 링기어본체(45)의 하부 내측에 형성된 유성링기어(48)와, 상기 기어박스(22)의 타측에 결합되어 일단에 입력선기어(14)를 회전가능하도록 지지결합시키며 타단에 출력축(40)이 형성된 캐리어(32)와, 상기 캐리어(32)에 결합된 적어도 하나 이상의 제3고정축(27)에 회전가능토록 결합되며 내측으로는 유성선기어(20)가 치합되고 외측으로는 유성링기어(48)와 치합되는 유성기어(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 감속장치에 의해 달성된다.

제1도는 종래 감속장치를 도시한 도면.

제2도는 종래 또다른 감속장치를 도시한 도면.

제3도는 본 발명 감속장치의 구성을 도시한 도면.

제4도는 본 발명 감속장치의 구조를 도시한 계단 단면도.

제5도는 제4도의 A-A선 단면도.

제6도는 제4도의 B-B선 단면도.

제7도는 제4도의 C-C선 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 감속장치 12 : 입력축

14 : 입력선기어 16 : 중공축

18 : 차동선기어 20 : 유성선기어

22 : 기어박스 24 : 고정판

25 : 제1고정축 26 : 제2고정축

27 : 제3고정축 28 : 제1차동기어

28b,c : 오목부 30 : 제2차동기어

32 : 캐리어 36 : 스러스트베어링

40 : 출력축 44 : 유성기어

45 : 링기어본체 46 : 차동링기어

48 : 유성링기어

이하, 본 발명의 구성을 제3도 내지 제7도에서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제3도는 본 발명의 구성 및 구조를 도시하기 위한 분해사시도로써, 기어박스(22)가 생략된 도면이고, 제4도는 본 발명의 구조를 명확히 도시하기 위한 제5도, 제6도에 도시된 I - I선 계단단면도이며, 제5도는 제4도의 A-A선 단면도로써 제1차동기어(28)와 입력선기어(14)의 치합상태를 도시한 도면이며, 제6도는 제4도의 B-B선 단면도로써 제2차동기어(30)의 치합상태를 도시한 도면이고, 제7도는 제4도의 C-C선 단면도로써 유성기어(44)와 유성링기어(48)와 유성선기어(20)의 치합상태를 도시한 도면이다.

동력원으로부터 회전력을 전달받는 입력축(12)은 제4도에 도시된 바와 같이 기어박스(22)의 일측에 설치되며, 상기 기어박스(22)의 내측으로 삽입된 입력축(12)의 소정위치에는 입력선기어(14)가 외감형성되어 입력축(12)과 같이 회전되도록 되어 있다.

그리고, 상기 기어박스(22)의 일측 소정위치에는 제5도와 같이 한 쌍의 제1고정축(25)이 입력축(12)을 중심으로 상호 대칭되도록 기어박스(22)의 내측을 향하여 설치고정되며, 상기 제1고정축(25)에는 입력선기어(14)와 치합되도록 제1차동기어(28)가 축설된다.

여기서, 제5도에 도시된 제2차동기어(30)의 은선 부분은 도시된 입력선기어(14)의 하부에 동축적으로 설치된 차동선기어(18)에 제2차동기어(30)가 치합됨을 나타낸 것이다.

또한, 상기 기어박스(22)의 제1고정축(25)으로부터 소정거리와 각도만큼 이격되어 한 쌍의 제2고정축(26)이 설치고정되는 바, 상기 제2고정축(26)은 입력선기어(14)를 중심으로 상호 대칭되도록 설치하며, 제6도에 도시된 바와 같이 상기 제2고정축(26)에는 제1차동기어(28)에 치합되는 제2차동기어(30)를 축설한다.

한편, 상기 한 쌍의 제2차동기어(30) 외측으로는 제3도, 제4도에 도시된 바와 같이 일측이 개구된 링기어본체(45)의 차동링기어(46)가 외치합되도록 배치되며, 상기 제2차동기어(30)의 하부에 내치합되도록 입력선기어(14) 하부의 입력축(12)에 동축적으로 외감형성된 중공축(16)에 차동선기어(18)를 형성하고, 중공축(16)단에는 유성선기어(20)를 일체로 형성한다.

그리고, 상기 링기어본체(45)의 하단에는 출력축(40)의 원주방향으로 소정의 반경을 갖는 캐리어(32)가 링기어본체(45)의 내측 하부에 배치되도록 하여 출력축(40)을 회전가능토록 설치하며, 상기 링기어본체(45)내로 삽입된 출력축(40)단 중심에는 입력축(12)의 스러스트를 지지하는 스러스트베어링(36)으로 입력축(12)을 회전가능토록 결합시킨다.

또한, 상기 캐리어(32)에의 소정위치에는 제3고정축(27)을 적어도 하나 이상 설치고정하는 바, 상기 제3고정축(27)은 입력축(12)을 중심으로 3등분된 위치에 설치하는 것이 가장 바람직하며, 상기 제3고정축(27)에는 링기어본체(45)의 하부에 내접되게 형성된 유성링기어(48)와는 외치합되고, 중공축(16)단에 형성된 유성선기어(20)와는 내치합되도록 유성기어(44)를 자전가능토록 각각 제7도와 같이 축설한다.

한편, 상기 제1고정축(25)과 제2고정축(26)의 하단에는 고정판(24)을 설치하여 제1차동기어(28)와 제2차동기어(30)가 제1고정축(25)과 제2고정축(26)으로부터 탈리되는 것을 방지하도록 하는 바, 상기 제1차동기어(28)의 고정판(24)과 차동선기어(18)간의 간섭을 방지하기 위하여 제1차동기어(28)의 하부에 오목부(28c)를 형성하고, 제2차동기어(30)가 회전시 제2고정축(26)을 따라 상승하는 것을 방지하기 위하여 기어박스(22)의 일측내부 소정 거리까지 오목부(30b)를 형성하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 유성기어(44)가 공전과 동시에 자전할 때 제3고정축(27)을 따라 상승하는 것을 방지하기 위하여 제3고정축(27)의 상단에도 고정판(24)을 설치하는 것이 바람직하다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 기술을 제3도 내지 제7도에서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각 기어 구성요소의 회전방향에 따른 실례를 설명함과 동시에 편의상 도면의 우측에서 보았을 때 시계방향으로 회전하는 방향을 입력축(12)의 방향으로 하고, 상기 입력축(12)의 방향과 같은 방향을 각 도면에서는 “↑”방향으로 정의하여 설명하기로 한다.

이하, 설명에서 이해하기 쉽도록 동력의 전달과정을 도식화하여 기술하면 다음과 같다.

동력원의 구동축으로부터 회전력이 입력축(12)으로 전달되면 입력축(12)이 회전(↑)되면서 축에 일체로 형성된 입력선기어(14)가 동일한 방향(↑)으로 회전하고, 이에 따라 입력선기어(14)에 치합된 제1차동기어(28)가 입력의 반대방향(↓)으로 회전하는 바, 상기 제1차동기어(28)는 제4도에 도시된 바와 같이 기어박스(22)에 고정된 제1고정축(25)에 회전가능토록 베어링과 함께 축설되어 제1고정축(25)을 중심으로 자전(↓)하게 되며, 상기 제1차동기어(28)에 치합된 제2차동기어(30)도 기어박스(22)에 고정된 제2고정축(26)을 중심으로 제1차동기어(28)의 반대방향(입력선기어(14)과 동일한 방향(↑)으로 자전하게 되며, 이때, 1차 감속이 이루어진다.

또한, 상기 제2차동기어(30)의 자전에 의해 제2차동링기어(46)와 외치합된 차동링기어(46)는 제2차동기어(30)와 동일한 방향(↑)으로 회전한다.

이때, 상기 입력선기어(14) 하부의 중공축(16)에 형성된 차동선기어(18)는 제2차동기어(30)와 내치합된 상태이므로 제2차동기어(30)의 반대방향(입력선기어(14)와 반대방향(↓))으로 회전하게 된다.

따라서, 상기 입력축(12)으로 전달된 회전력이 제2차동기어(30)에 의하여 차동링기어(46)와 차동선기어(18)로 분류됨을 알 수 있다.

상기와 같이 입력축(12)으로 전달된 회전력이 분류되어 전달되는 과정을 다음에서 살펴보기로 한다.

먼저, 상기 제2차동기어(30)에 의해 차동선기어(18)로 회전력(↓)이 전달되면 상기 차동선기어(18)가 형성된 중공축(16) 하단에 형성된 유성선기어(20)는 차동선기어(18)와 동일한 방향(↓)으로 회전하게 되며, 제3도, 제4도에 도시된 바와 같이 유성선기어(20)에 외치합된 다수개의 유성기어(44)를 입력축(12)의 방향(↑)으로 자전시킨다.

한편, 상기 제2차동기어(30)에 의해 제2차동링기어(46)와 동일한 방향(↑)으로 회전하는 차동링기어(46)와 일체로 형성된 링기어본체(45) 내측하부의 유성링기어(48)도 입력축(12)과 동일한 방향(↑)으로 회전하게 되며, 이때, 상기 유성링기어(48)는 유성기어(44)에 외치합된 상태이므로 유성기어(44)를 입력축(12)을 중심으로 입력축(12)의 회전방향(↑)으로 공전시킨다.

그리고, 상기 유성기어(44)를 축설한 제3고정축(27)이 입력축(12)의 방향으로 자전(↑)하면서 캐리어(32)와 출력축(40)이 회전하게 되는 것이다.

따라서, 상기 입력축(12)으로 전달된 회전력이 각각 제2차동기어(30)에 의해 2감속되어 차동선기어(18)와 차동링기어(46)로 분류되어 유성기어(44)를 입력축(12)방향으로 자전시킴과 동시에 입력축(12)을 중심으로 공전시키는 것으로써 합쳐지게 되어 결과적으로 3차감속이 이루어져 최종적으로 감속된 회전력이 캐리어(32)와 출력축(40)으로 발생하게 되는 것이다.

즉, 상술한 바와 같이 두 계통으로 분류된 동력이 유성기어(44)에서 내접과 외접된 상태로 하나의 동력으로 합류되면서 캐리어(32)를 유성링기어(48)의 회전방향 - 입력축(12)의 회전방향(↑) - 으로 회전시키게 되며, 이에 따라 상기 캐리어(32)와 일체인 출력축(40)을 캐리어(32)와 동일한 방향과 속도로 회전시키게 되는 것이다.

이때, 상기 입력축(12)의 방향으로 회전하고 있는 캐리어(32)의 공전 속도가 입력축(12)의 회전방향과 반대방향으로 회전하고 있는 유성선기어(20)의 자전속도에 의하여 감속되는 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 기어들의 잇수를 필요한 감속비에 따라 적절히 조정하여 조립함으로써 소기하는 회전수를 출력축(40)에서 얻을 수 있으며, 이때, 상기 출력축(40)의 감속비를 구하는 공식을 제4도에 대비하여 기술하면 다음과 같다.

출력축(40)의 회전 = (A/B) ×｛B/C x E/(D+E) - D/(D+E)｝

즉, 각 기어의 잇수를 입력선기어(14)=A, 차동선기어(18)=B, 차동링기어(46)=C, 유성선기어(20)=D, 유성링기어(48)=E로 하고 이를 상기 공식에 대입하면 사용자가 필요로 하는 감속비를 구할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명에서는 필요에 따라, 출력축(40)의 회전방향이 입력축(12)의 회전방향에 대하여 역 방향으로 회전되기를 원할 경우 차동선기어(18)와 유성선기어(20)를 그리고 차동링기어(46)와 유성링기어(48)의 잇수를 서로 바꿔 설정함으로써 출력축(40)의 회전방향을 결정할 수 있는 것이다.

표 1은 각 기어의 잇수와 그에 따른 감속비(입력회전수 : 출력회전수)를 나타낸 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 구동력을 입력축에 전달하고, 그 회전을 감속하여 출력축에 전달할 때 별도의 기어를 추가하지 않고도 구성된 기어의 잇수만을 조정하여 조립함으로써 필요한 감속비를 구할 수 있으며, 구성의 특성상 고부하상태에서도 어떠한 기어가 한 쪽으로 밀리는 현상을 감소시켜 내구성을 향상시키며, 간단한 구조에 의한 생산비의 절감효과와 구동력의 전달효과를 극대화 할 수 있는 효과를 가지는 매우 훌륭한 발명이다.

Claims (1)

1. 소정의 수용공간이 형성된 기어박스 일측에 회전가능토록 설치되어 동력원으로부터 전달받은 회전력에 의해 회전하는 입력축에 외감형성된 입력선기어와, 상기 기어박스 일측 소정위치에 결합된 제1고정축에 회전가능토록 축설되며 입력선기어에 치합되어 회전력을 전달받는 적어도 하나 이상의 제1차동기어와, 상기 기어박스에 일측 소정위치에 결합된 제2고정축에 회전가능토록 축설되며 제1차동기어에 치합되어 회전력을 전달받는 제2차동기어와, 상기 제2차동기어의 외측에 치합되며 회전력을 전달받아 입력선기어를 중심으로 자전하도록 된 차동링기어와, 상기 제2차동기어의 내측하부에 치합되어 회전되도록 입력축의 입력선기어 하부 소정위치에 외감형성된 차동선기어와, 상기 차동선기어가 형성된 중공축의 하부소정위치에 외감형성되어 차동선기어와 동일한 방향으로 회전되는 유성선기어와, 상기 차동링기어가 형성된 링기어본체의 하부 내측에 형성된 유성링기어와, 상기 기어박스의 타측에 결합되어 일단에 입력선기어를 회전가능하도록 지지결합시키며 타단에 출력축이 형성된 캐리어와, 상기 캐리어에 결합된 적어도 하나 이상의 제3고정축에 회전가능토록 결합되며 내측으로는 유성선기어가 치합되고 외측으로는 유성링기어와 치합되는 유성기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 감속장치.