KR100443417B1 - Speed change system using planetary gear assembly - Google Patents
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Abstract
입력 회전력에 의해 입, 출력단에 걸쳐진 제1 및 제2 태양기어부가 일체적으로 회전하면, 입력단의 제1 유성기어들을 매개로 하여 입, 출력단에 걸쳐진 제1 및 제2 링기어부가 일체적으로 회전한다. 이 때, 제2 태양기어부와 제2 링기어부는 서로 다른 선속도로 회전한다. 이와 같은 회전에 의해 제2 태양기어부와 제2 링기어부 사이에 계합된 제2 유성기어들이 자전을 하면서 제2 링기어부를 타고 공전을 하며, 그 결과 제2 유성기어들과 결합된 제2 유성캐리어로부터 변속된 출력 회전을 얻을 수 있다. 유성 제2 태양기어부와 제2 링기어부 간의 선속도 차이에 의해 변속비가 결정된다. 필요한 구속조건을 제공하고 각 구성부를 지지하기 위한 기어박스와, 입력 회전력을 제공하는 모터를 더 부가하여 회전동력을 내장하는 변속장치를 구성할 수도 있다. 이 변속장치는 역방향 회전방지기능을 가지는 구조이어서, 제2 유성캐리어에 힘을 가하더라도 모터가 회전하지 않는다. 제1 태양기어부 전단이나 제2 태양기어부 후단에 유성기어트레인을 더 부가하면 보다 큰 회전 토오크와 변속비를 얻을 수 있다.When the first and second sun gear portions that extend across the input and output stages are integrally rotated by the input rotational force, the first and second ring gear portions that span the input and output stages integrally rotate via the first planetary gears of the input stage. . At this time, the second sun gear portion and the second ring gear portion rotate at different linear velocities. By this rotation, the second planetary gears engaged between the second sun gear unit and the second ring gear unit rotate and rotate in the second ring gear unit, and as a result, the second planetary gear combined with the second planetary gears. The output rotation shifted from the carrier can be obtained. The speed ratio is determined by the linear speed difference between the planetary second sun gear portion and the second ring gear portion. It is also possible to construct a transmission incorporating rotational power by further adding a gearbox for providing the necessary constraints and supporting each component, and a motor providing an input rotational force. Since the transmission has a reverse rotation preventing function, the motor does not rotate even when a force is applied to the second planet carrier. If a planetary gear train is further added to the front end of the first sun gear part or the rear end of the second sun gear part, greater rotational torque and transmission ratio can be obtained.
Description
본 발명은 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유성기어를 이용하여 소형이면서 단순한 구조로 고 변속율을 얻을 수 있고, 정방향 회전만을 허용하는 구조를 갖는 변속장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission, and more particularly, to a transmission having a structure capable of obtaining a high transmission rate with a compact and simple structure using a planetary gear and allowing only forward rotation.
변속장치를 구성함에 있어서 유성기어유닛이 널리 이용된다. 유성기어유닛은 태양기어, 링기어, 그리고 유성캐리어에 지지되어 이들 두 기어들 사이에 삽입되어 맞물리는 유성기어가 동심선상에 배치되는 기어열이다. 유성기어유닛은 동일 변속비의 경우 다른 원리의 기어열에 비해 그 체적이 작고 입출력이 동심이며 동력전달효율이 높기 때문에 소형 경량화가 요구되는 항공기, 자동차, 사무기기, 공작기계 등의 분야에 많이 사용되고 있다.Planetary gear units are widely used in constructing transmissions. The planetary gear unit is a gear train in which the planetary gears, which are supported by the sun gear, the ring gear, and the planet carrier, are inserted between the two gears and engaged with each other, are arranged concentrically. Planetary gear units are used in the fields of aircraft, automobiles, office equipment, machine tools, etc., which require smaller and lighter weights because of the same gear ratio, smaller volume, higher input / output, and higher power transmission efficiency than other gear trains.
응용예에 따라서는 변속장치의 설치공간이 매우 좁고 요구되는 변속율은 상대적으로 큰 경우가 있다. 이 경우에는 소형이면서 고 변속비를 갖는 변속장치가 필요하다. 유성기어유닛은 이러한 요구에 부응하기에 아주 적합한 수단이 될 수 있다.Depending on the application, the installation space of the transmission is very narrow and the required transmission rate may be relatively large. In this case, a transmission that is compact and has a high speed ratio is required. The planetary gear unit can be a suitable means to meet this demand.
유성기어를 이용한 변속장치에 있어서, 고 변속비를 얻기 위한 한 가지 방법은 여러 단의 유성기어유닛을 종속결합 하는 것이다. 그러나 이러한 구조는 높은 변속율을 얻기 위해서는 그에 비례하여 유성기어유닛의 단수가 많아지고, 그 결과 전체 유성기어유닛의 길이가 길어진다. 이러한 이유로 위 방법은 변속장치를 소형화, 경량화 하는 데 불리하다. 동일한 변속비를 얻는 데 필요한 유성기어유닛의 단수를 최소화할 수 있는 방안이 요구된다.In transmissions using planetary gears, one way to achieve high speed ratios is to cascade multiple planetary gear units. However, such a structure increases the number of planetary gear units in proportion to the high gear ratio, and as a result, the length of the entire planetary gear unit becomes long. For this reason, the above method is disadvantageous in miniaturizing and reducing the transmission. What is needed is a way to minimize the number of planetary gear units required to achieve the same speed ratio.
한편, 유성기어 조립체를 이용한 종래의 일반적인 변속장치는 입력측과 출력측 사이의 회전력 전달이 가역관계인 구조를 갖는다. 즉, 입력측에 회전력을 가하면 그 회전력은 정방향으로 전달되어 출력측이 소정의 변속비로 변속된 속도로 회전하고 (이하에서는 '정방향 회전'이라 함), 그 반대로 출력측에 어떤 회전력이 가해지면 그 회전력은 역방향으로 입력측에 전달되어 입력측이 상기 변속비의 역수로 변속된 속도로 회전한다 (이를 '역방향 회전'이라 함). 그런데 응용예에 따라서는 역방향 회전을 차단하여야 하는 경우도 있다. 역방향 회전을 방지하기 위해서는 일반적으로 그를 위한 별도의 수단을 더 도입하여야 하므로 변속장치의 구조가 복잡하고 단가도 상승되는 문제점이 있다.On the other hand, the conventional general transmission using the planetary gear assembly has a structure in which the rotational force transmission between the input side and the output side is a reversible relationship. That is, when a rotational force is applied to the input side, the rotational force is transmitted in the forward direction, and the output side rotates at a speed shifted at a predetermined speed ratio (hereinafter referred to as 'forward rotation'), on the contrary, when a rotational force is applied to the output side, the rotational force is reversed. Is transmitted to the input side, and the input side rotates at a speed shifted to the inverse of the speed ratio (this is called 'reverse rotation'). However, in some applications, the reverse rotation may need to be blocked. In order to prevent the reverse rotation generally has to introduce a separate means for it further has a problem that the structure of the transmission is complicated and the unit cost is increased.
본 발명은 이상과 같은 점을 고려하여, 소형의 단순한 구조를 가지면서도 상대적으로 고 변속비를 얻을 수 있는 변속장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In view of the above, it is an object of the present invention to provide a transmission apparatus having a small and simple structure and a relatively high transmission ratio.
본 발명은 또한 입력측에 제공된 회전력에 의해서만 출력측이 회전하는 정방향 회전만 가능하고 출력측에 회전력이 제공되더라도 입력측의 회전은 일어나지 않는 역방향 회전은 불가능한 비가역적인 변속장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide an irreversible transmission apparatus capable of only forward rotation in which the output side rotates only by the rotational force provided on the input side, and reverse rotation in which rotation of the input side does not occur even if rotation force is provided on the output side.
또한 본 발명은 위와 같은 변속장치에 토오크 증대용 유성기어트레인을 더 부가하여 보다 큰 토오크와 변속비를 가지면서 정방향 회전만 가능한 구조의 변속장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a transmission apparatus having a structure that can only rotate in the forward direction while having a larger torque and transmission ratio by adding a torque increasing planetary gear train to the above-described transmission apparatus.
도1A와 1B는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변속장치의 분해사시도이다.1A and 1B are exploded perspective views of a transmission according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변속장치의 조립상태의 절개 사시도이다.2 is an exploded perspective view of the assembled state of the transmission according to the first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 변속장치의 조립상태의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an assembled state of a transmission device according to a first embodiment of the present invention.
도 4A와 4B는 각각 도3에서 절단선 A-A'와 B-B'에서 본 단면도이다.4A and 4B are cross-sectional views taken along cut lines A-A 'and B-B', respectively, in FIG.
도 5A와 6B는 본 발명의 제2 실시예에 따른 변속장치의 분해사시도이다.5A and 6B are exploded perspective views of a transmission according to a second embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 변속장치의 조립상태의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of an assembled state of a transmission device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 변속장치의 조립상태의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of an assembled state of a transmission device according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 8A와 8B는 본 발명의 제4 실시예에 따른 변속장치의 분해사시도이다.8A and 8B are exploded perspective views of a transmission according to a fourth embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 변속장치의 조립상태의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of an assembled state of a transmission device according to a fourth embodiment of the present invention.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
10 : 입력단 20 : 출력단10: input terminal 20: output terminal
100 : 모터 110 : 제1 유성캐리어100: motor 110: first planet carrier
120, 120a : 태양기어 130 : 제1 유성기어120, 120a: sun gear 130: first planetary gear
140 : 링 150 : 링기어140: ring 150: ring gear
160 : 제2 유성기어 170 : 제2 유성캐리어160: second planetary gear 170: second planetary carrier
180 : 기어박스 190 : 이링(E-ring)180: gear box 190: E-ring
210 : 제1 커플링부재 220 : 제2 커플링부재210: first coupling member 220: second coupling member
400 : 유성기어유닛 500 : 유성기어트레인400: planetary gear unit 500: planetary gear train
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 링기어, 상기 링기어의 가운데에 배치된 태양기어, 상기 태양기어와 상기 링기어 사이에 배치되어 상기 태양기어와 상기 링기어에 각각 계합되는 복수개의 유성기어, 상기 유성기어를 회전가능하게 지지해주는 유성캐리어를 구비하며,In order to achieve the above object, according to the present invention, a plurality of ring gears, a sun gear disposed in the center of the ring gear, disposed between the sun gear and the ring gear and engaged with the sun gear and the ring gear, respectively A planetary gear, having a planetary carrier rotatably supporting the planetary gear,
상기 링기어와 상기 태양기어는 서로 다른 선속도로 회전하며, 상기 유성기어는 상기 링기어와 상기 태양기어 간의 선속도 차이에 비례하는 공전속도로 상기 링기어 내벽을 따라서 공전하며, 상기 유성기어의 공전에 의해 상기 유성캐리어로부터 변속된 출력 회전력을 얻는 것을 특징으로 하는 변속장치가 제공된다.The ring gear and the sun gear rotate at different linear speeds, and the planetary gears revolve along the inner wall of the ring gear at an idle speed proportional to a difference in linear speed between the ring gear and the sun gear, There is provided a transmission, characterized in that an output rotational force shifted from the planet carrier is obtained by revolution.
본 발명에 일 구성예에 따르면, 입력단 기어수단과 출력단 기어수단을 포함하는 장치가 제공된다.According to one configuration of the present invention, an apparatus including an input gear means and an output gear means is provided.
입력단 기어수단은, 원통형 내벽에 제1 기어치가 형성된 제1 링기어부; 제1 유성캐리어; 상기 제1 유성캐리어에 자전가능하게 결합되고, 상기 제1 링기어부의 상기 제1 기어치와 계합되는 복수개의 제1 유성기어; 및 상기 복수개의 제1 유성기어와 계합되는 제1 태양기어부를 갖는다.The input gear means includes: a first ring gear portion having a first gear tooth formed on a cylindrical inner wall; A first planetary carrier; A plurality of first planetary gears rotatably coupled to the first planetary carrier and engaged with the first gear teeth of the first ring gear portion; And a first sun gear unit engaged with the plurality of first planetary gears.
출력단 기어수단은, 원통형 내벽에 제2 기어치가 형성된 제2 링기어부; 제2 유성캐리어; 상기 제2 유성캐리어에 자전가능하게 결합되고 상기 제2 링기어부의 상기 제2 기어치와 계합되는 복수개의 제2 유성기어; 및 상기 복수개의 제2 유성기어와 계합되는 제2 태양기어부를 구비하고, 상기 입력단 기어수단과는 동일 중심축선상에서 종속 결합되는 출력단 기어수단을 갖는다.The output gear unit includes: a second ring gear portion having a second gear tooth formed on a cylindrical inner wall; Second planetary carrier; A plurality of second planetary gears rotatably coupled to the second planet carrier and engaged with the second gear teeth of the second ring gear portion; And a second sun gear unit engaged with the plurality of second planetary gears, the output stage gear unit being subordinately coupled on the same center axis with the input stage gear unit.
상기 제1 태양기어부와 상기 제2태양기어부는 일체로 구성되어 서로 동일한 회전각속도로 회전한다. 상기 제1 링기어부와 상기 제2 링기어부는 일체로 구성되고 구속되지 않아 서로 동일한 회전각속도로 회전한다. 또한, 상기 제1 유성캐리어는 구속되어 회전이 불가능하고, 상기 제2 유성캐리어는 상기 제2 유성기어의 공전에 의해 회전한다.The first sun gear part and the second sun gear part are integrally formed to rotate at the same rotational angular velocity. The first ring gear portion and the second ring gear portion are integrally formed and not restrained to rotate at the same rotational angular velocity. In addition, the first planet carrier is constrained and cannot be rotated, and the second planet carrier is rotated by the revolving of the second planet gear.
상기 제1 태양기어부의 유효반지름(r1)과 상기 제2 유성기어들 중 어느 하나의 유효반지름(r2')의 곱(r1r2')이 상기 제2 태양기어부의 유효반지름(r1')과 상기 제1 유성기어들 중 어느 하나의 유효반지름(r2)의 곱(r1'r2)과는 다른 값을 가지도록 설계된다. 이와 같은 조건이 만족되면, 외부의 입력 회전력에 의해 회전하는 상기 제1 및 제2 태양기어부에 종속되어 상기 제1 및 제2 링기어부가 회전할 때, 상기 제2 태양기어부와 상기 제2 링기어부는 서로 다른 선속도로 회전함으로 인해, 상기 제2 유성기어들이 상기 제2 링기어부를 타고 공전하고, 그 결과 상기 제2 유성캐리어를 통해 고 변속비의 출력 회전을 얻을 수 있다. 즉, 출력 회전의 변속비는 출력단에서 제2 링기어부와 제2 태양기어부 간의 선속도 차이에 의해 정해진다.The product of the effective radius r 1 of the first sun gear unit and the effective radius r 2 ′ of any one of the second planetary gears is r 1 r 2 ′, the effective radius r of the second sun gear unit. It is designed to have a value different from the product r 1 'r 2 of 1 ') and the effective radius r 2 of any one of the first planetary gears. When such a condition is satisfied, when the first and second ring gear parts rotate while being dependent on the first and second sun gear parts rotating by an external input rotation force, the second sun gear part and the second ring are rotated. As the gear unit rotates at different linear speeds, the second planetary gears revolve around the second ring gear unit, and as a result, a high speed ratio output rotation can be obtained through the second planet carrier. That is, the speed ratio of the output rotation is determined by the difference in linear velocity between the second ring gear portion and the second sun gear portion at the output end.
상기 변속장치는 외부의 입력 회전력을 제공하는 모터를 더 구비하여 회전 동력을 자체적으로 갖는 구성으로 만들어 질 수 있다. 모터는 입력단 기어수단에 입력 회전력을 제공하는데, 그 회전력을 제1 태양기어부에 직접 전달하거나 혹은 커플링 수단을 매개로 하여 간접적으로 제1 태양기어부에 전달할 수 있다.The transmission may be made to have a rotational power itself by further comprising a motor for providing an external input rotational force. The motor provides an input rotational force to the input end gear means, which may directly transmit the rotational force to the first sun gear part or indirectly via the coupling means to the first sun gear part.
나아가, 상기 변속장치는 필요한 구속조건을 제공하면서 각 기어수단을 지지하기 위한 기어박스를 더 구비하는 것이 바람직하다. 기어박스는 상기 입력단 기어수단과 상기 출력단 기어수단을 수납한 상태로 상기 모터와 고정적으로 결합되며, 상기 제1 유성캐리어를 회전하지 못하도록 구속하고, 상기 제1 및 제2 링기어부와 상기 제2 유성캐리어를 회전할 수 있도록 지지해준다.Furthermore, the transmission preferably further comprises a gearbox for supporting each gear means while providing the necessary constraints. The gear box is fixedly coupled to the motor in a state in which the input end gear means and the output end gear means are accommodated, restrains the first planet carrier from rotating, and the first and second ring gear parts and the second planetary planet. Support the carrier to rotate.
본 발명의 다른 구성예에 따르면, 상기 입력단 기어수단의 전단에 배치되는 유성기어트레인을 더 갖는 변속장치가 제공된다. 상기 유성기어트레인은 종속 결합된 한 개 이상의 유성기어조립체를 포함하는 구성을 갖는다. 상기 유성기어트레인은 상기 외부의 입력 회전력을 감속시켜 토오크가 증대된 회전력으로 변환하여 상기 제1 및 제2 태양기어부에 제공한다. 이에 의해 제2 유성기어트레인을 통해 얻어지는 출력 회전은 보다 큰 토오크와 변속비를 갖는다.According to another configuration of the present invention, there is provided a transmission further having a planetary gear train disposed in front of the input gear unit. The planetary gear train has a configuration including one or more planetary gear assemblies that are cascaded. The planetary gear train may reduce the external input rotational force to convert the torque into an increased torque and provide the first and second solar gear units. As a result, the output rotation obtained through the second planetary gear train has a larger torque and transmission ratio.
본 발명의 또 다른 구성예에 따르면, 상기 출력단 기어수단의 후단에 배치되는 유성기어트레인을 더 갖는 변속장치가 제공된다. 상기 유성기어트레인은 종속 결합된 한 개 이상의 유성기어조립체를 포함한다. 상기 유성기어트레인은 상기 출력단 기어수단의 상기 제2 유성캐리어로부터 얻어지는 출력 회전력을 감속시켜 토오크가 증대된 회전력으로 변환하여 최종 출력 회전을 제공한다.According to still another configuration of the present invention, there is provided a transmission further having a planetary gear train disposed at the rear end of the output gear unit. The planetary gear train includes one or more planetary gear assemblies that are cascaded. The planetary gear train decelerates the output rotational force obtained from the second planetary carrier of the output gear unit, converts the torque into an increased rotational force, and provides a final output rotation.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1A와 1B는 제 1 실시예에 따른 변속장치의 분해상태도로서, 서로 다른 각도에서 바라본 분해상태를 보여준다. 도 2는 도 1에 도시된 변속장치의 조립상태의 절개 사시도이고, 도 3은 조립된 변속장치의 단면도이다.1A and 1B are exploded state diagrams of a speed change apparatus according to a first embodiment, and show disassembled states viewed from different angles. FIG. 2 is a cutaway perspective view of an assembled state of the transmission shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the assembled transmission.
하나의 유성기어유닛(400)은 링기어(150 또는 150a), 제1 유성기어(130)와 이 제1 유성기어(130)가 회전가능하게 체결되는 제1 유성캐리어(110), 제2 유성기어(160)와 이 제2 유성기어(160)가 회전가능하게 체결되는 제2 유성캐리어(170), 그리고 태양기어(120 또는 120a)를 포함한다. 링기어(150 또는 150a), 제1 및 제2 유성캐리어(110, 170), 태양기어(120 또는 120a)는 동심선상에 배치된다.One planetary gear unit 400 includes a ring gear 150 or 150a, a first planetary gear 130, and a first planetary carrier 110 and a second planetary, in which the first planetary gear 130 is rotatably fastened. And a second planetary carrier 170 to which the gear 160 and the second planetary gear 160 are rotatably fastened, and a sun gear 120 or 120a. The ring gear 150 or 150a, the first and second planet carriers 110 and 170, and the sun gear 120 or 120a are disposed on concentric lines.
유성기어유닛(400)은 기능적 측면에서 볼 때 입력단(10)과 출력단(20)의 2단으로 구성된다. 입력단(10)은 태양기어(120)를 회전시키면서 제1 유성기어(130)와 제1 유성캐리어(110)를 매개로 하여 링기어(150)도 회전시키는 부분이고, 출력단(20)은 서로 반대방향으로 회전하는 태양기어(120)와 링기어(150)간의 선속도 차이를 이용하여 제2 유성기어(160)와 제2 유성캐리어(17)를 회전시켜 고 변속율을 얻는 부분이다. 링기어(150 또는 150a)와 태양기어(120 또는 120a)는 각각 대략 그 반은 입력단(10)에 속하고, 나머지 반은 출력단(20)에 속한다.The planetary gear unit 400 is composed of two stages of the input terminal 10 and the output terminal 20 in terms of functional aspects. The input terminal 10 rotates the sun gear 120 and rotates the ring gear 150 via the first planetary gear 130 and the first planet carrier 110, and the output terminal 20 is opposite to each other. The second planetary gear 160 and the second planet carrier 17 are rotated using the linear speed difference between the sun gear 120 and the ring gear 150 that rotate in the direction to obtain a high speed change rate. The ring gear 150 or 150a and the sun gear 120 or 120a respectively belong to approximately half of the input terminal 10 and the other half belong to the output terminal 20.
유성기어유닛(400)을 위와 같은 구조로 구성하는 방안은 여러 가지가 있을 수 있다.There may be a number of ways to configure the planetary gear unit 400 in the above structure.
첫째 방안은 링기어를 입력단(10)과 출력단(20)에서의 기어의 유효반지름이서로 다른 구조로 만드는 방법이다. 즉, 태양기어는 입력단(10)과 출력단(20)에서 그 유효반지름이 동일하게 하는 반면, 링기어는 그 내벽에 형성되는 기어치의 유효반지름이 입력단(10)과 출력단(20)에서 서로 다르게 2단(152, 154)으로 만드는 것이다. 도면부호 120과 150으로 각각 나타낸 태양기어와 링기어가 이에 해당한다. 이 경우 제1 유성기어(130)는 태양기어(120)의 대략 절반과 링기어(150)의 입력단 기어치(152) 사이에 배치되고, 제2 유성기어(160)는 태양기어(120)의 나머지 절반과 링기어의 출력단 기어치(154) 사이에 배치된다. 물론 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)의 유효반지름은 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)의 유효반지름 보다 크다.The first method is to make the ring gear different structure from the effective radius of gears at the input stage 10 and the output stage 20. That is, the sun gear has the same effective radius at the input stage 10 and the output stage 20, whereas the effective radius of the gear tooth formed at the inner wall of the ring gear is different at the input stage 10 and the output stage 20. It is to make the stage (152, 154). This corresponds to the sun gear and the ring gear, which are indicated by reference numerals 120 and 150, respectively. In this case, the first planetary gear 130 is disposed between approximately half of the sun gear 120 and the input gear tooth 152 of the ring gear 150, and the second planetary gear 160 of the sun gear 120 is disposed. It is disposed between the other half and the output gear gear 154 of the ring gear. Of course, the effective radius of the first planetary gears 130a, 130b, 130c is larger than the effective radius of the second planetary gears 160a, 160b, 160c.
두 번째 방안은, 위 첫째 방안과는 반대로 태양기어만을 입력단(10)과 출력단(20)에서의 기어의 유효반지름이 서로 다른 구조로 만드는 방법이다. 즉, 링기어는 기어치의 유효반지름을 입력단(10)과 출력단(20)에서 동일하게 하는 반면, 태양기어는 입력단(10)과 출력단(20)에서 그 유효반지름이 서로 다른 2단(122, 124)으로 만드는 것이다. 도면부호 120a와 150a로 각각 나타낸 태양기어와 링기어가 이에 해당한다. 이 경우에는 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)의 유효반지름은 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)의 유효반지름 보다 더 작다.The second method is a method in which the effective radius of the gears at the input end 10 and the output end 20 are different from each other in contrast to the first method above. That is, the ring gear makes the effective radius of the gear teeth the same at the input end 10 and the output end 20, while the sun gear has two stages 122 and 124 having different effective radii at the input end 10 and the output end 20. ) This corresponds to the sun gear and the ring gear indicated by the numerals 120a and 150a, respectively. In this case, the effective radius of the first planetary gears 130a, 130b, and 130c is smaller than the effective radius of the second planetary gears 160a, 160b, and 160c.
세 번째 방안은, 위 두 가지 방안을 조합한 것으로서, 태양기어와 링기어 각각을 모두 입력단(10)과 출력단(20)에서 기어의 유효반지름이 서로 다른 2단 구조로 만드는 것이다. 도면부호 120a와 도면부호 150으로 각각 나타낸 태양기어와 링기어가 이에 해당한다.The third method is a combination of the above two methods, and each of the sun gear and the ring gear is made into a two-stage structure in which the effective radius of the gears is different at the input end 10 and the output end 20. The sun gear and the ring gear represented by the reference numeral 120a and the reference numeral 150, respectively.
링기어나 태양기어를 위의 어느 한 가지 방안에 따라 만들면 된다. 그리고 링기어와 태양기어를 2단 구조로 만들 경우 도면은 단일체 구조를 예시하고 있으나, 링기어와 태양기어가 입력단(10)과 출력단(20)에서 동일한 회전각속도로 회전할 수 있는 구조라면 반드시 단일체로 만들지 않아도 된다. 예컨대 각 단이 서로 분리된 2단 기어로 만들고 다만 동일한 회전각속도를 보장하기 위해 양단을 물리적으로 링크시킨 구조로 만들 수도 있을 것이다.The ring gear or the sun gear can be made by one of the above methods. If the ring gear and the sun gear are made of a two-stage structure, the drawings illustrate a unitary structure. However, if the ring gear and the sun gear can rotate at the same rotational angular velocity at the input end 10 and the output end 20, they must be monolithic. You do not have to make it. For example, each stage may be made of two gears separated from each other, but may have a structure in which both ends are physically linked to ensure the same rotational angular velocity.
위의 각 방안은 태양기어와 링기어의 구조가 다르고 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)과 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)의 유효반지름에도 변화가 있긴 하지만, 조립방법이나 결합관계 그리고 본 발명의 의도에 관련된 핵심적인 동작 원리에 있어서는 동일하다. 따라서 이하에서는 편의상 첫 번째 방안을 예로 하여 설명하기로 한다.Although each of the above solutions differs in the structure of the sun gear and the ring gear, the effective radius of the first planetary gears 130a, 130b, and 130c and the second planetary gears 160a, 160b, and 160c also varies, The same is true for the key operating principles related to the relationship and relationship and intent of the present invention. Therefore, hereinafter, for convenience, the first method will be described as an example.
제1 유성기어(130)는 복수개의 유성기어(130a, 130b, 130c)로 구성되며, 이들은 제1 유성캐리어(110)에 회전가능하게 결합된다. 제1 유성캐리어(110)는 그 중앙으로 태양기어(120)가 관통할 수 있는 구멍(116)이 형성된 원판(112)의 한 쪽 면에 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)이 체결될 수 있는 다수의 결합축(114a, 114b, 114c)이 고정되어 있는 구조를 갖는다. 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)은 결합축(114a, 114b, 114c) 각각에 하나 씩 삽입되어, 힘이 가해지면 결합축을 중심으로 회전한다. 조립된 상태는 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)이 위와 같이 결합된 상태로 링기어(150)의 입력단 기어치(152)와 태양기어(120)의 좌측 절반 사이에 삽입되어 맞물리고, 원판(112)은 링기어(150)의 한쪽 개방면을 덮는 구조를 갖는다. 도시된 제1 유성캐리어(110)는 예시적인 것으로서, 유성기어(130a, 130b, 130c)를 회전가능하게 지지해주고 태양기어(120)의 배치를 방해하지 않는 다른 형태로 설계될 수도 있다.The first planetary gear 130 is composed of a plurality of planetary gears (130a, 130b, 130c), they are rotatably coupled to the first planet carrier (110). The first planetary carriers 110 have the first planetary gears 130a, 130b, and 130c fastened to one surface of the disc 112 having a hole 116 through which the sun gear 120 can penetrate. It has a structure in which a plurality of coupling shafts 114a, 114b, 114c which can be fixed. The first planetary gears 130a, 130b, and 130c are inserted into the coupling shafts 114a, 114b, and 114c, respectively, and rotate about the coupling shaft when a force is applied. In the assembled state, the first planetary gears 130a, 130b, and 130c are inserted into and engaged between the input gear 152 of the ring gear 150 and the left half of the sun gear 120 with the above coupling state. The disc 112 has a structure covering one open surface of the ring gear 150. The illustrated first planet carrier 110 is exemplary, and may be designed in other forms to rotatably support the planet gears 130a, 130b, and 130c and not interfere with the arrangement of the sun gear 120.
제2 유성기어(160) 역시 다수의 유성기어들(160a, 160b, 160c)로 구성되고, 제2 유성캐리어(170)에 회전가능하게 결합된다. 제2 유성캐리어(110)는 원판(172)을 베이스로 하여 이의 한쪽 면에는 변속된 회전속도로 회전하면서 출력토오크를 제공하는 출력축(176)이 고정되고, 다른 한쪽 면에는 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)이 체결될 수 있는 다수의 결합축(174a, 174b, 174c)이 고정된 구조를 갖는다. 조립된 상태는 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)이 다수의 결합축(174a, 174b, 174c) 각각에 하나씩 회전가능하게 체결된 상태로 링기어(150)의 출력단 기어치(154)와 태양기어(120)의 우측 절반 사이에 삽입되어 맞물리고, 원판(172)은 링기어(150)를 덮는 구조를 갖는다.The second planetary gear 160 also includes a plurality of planetary gears 160a, 160b, and 160c, and is rotatably coupled to the second planetary carrier 170. The second planet carrier 110 has a disk 172 as a base and an output shaft 176 that provides an output torque while rotating at a variable rotational speed on one surface thereof is fixed, and the second planet gears (2) on the other surface thereof. A plurality of coupling shafts 174a, 174b, and 174c to which 160a, 160b and 160c may be fastened have a fixed structure. In the assembled state, the second planetary gears 160a, 160b, and 160c are rotatably fastened one by one to each of the coupling shafts 174a, 174b, and 174c, respectively. And interposed between the right half of the sun gear 120 and the disc 172 has a structure covering the ring gear 150.
태양기어(120)는 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)과 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)에 사이에 삽입되어 이들 두 유성기어(130, 160)에 각각 맞물린다. 그리고 제1 유성기어(130)와 제2 유성기어(160) 사이에는 이들이 회전할 때 서로 맞붙어 회전에 지장을 주는 것을 차단하기 위해 분리 링(140)을 설치하는 것이 바람직하다.The sun gear 120 is inserted between the first planetary gears 130a, 130b and 130c and the second planetary gears 160a, 160b and 160c to mesh with the two planetary gears 130 and 160, respectively. And it is preferable to install a separation ring 140 between the first planetary gear 130 and the second planetary gear 160 in order to prevent them from engaging with each other when rotating.
이와 같이 구성된 유성기어유닛(400)의 변속 메커니즘을 설명하면 다음과 같다.The shift mechanism of the planetary gear unit 400 configured as described above is as follows.
먼저, 본 발명이 의도하는 변속 메커니즘을 얻기 위해서는유성기어유닛(400)을 실제 설치 할 때는 다음과 같은 구속조건이 필요하다. 즉, 제1 유성캐리어(110)는 회전하지 못하도록 구속되는 반면 제2 유성캐리어(170)와 링기어(150)는 그러한 구속을 가하지 않아 힘이 가해지면 회전할 수 있도록 설치된다. 본 발명의 유성기어유닛(400)이 설치되는 응용품이 이러한 설치조건을 갖는 경우에는, 위에서 언급한 유성기어유닛(400)만을 간단히 설치할 수 있다. 그러나 응용품에 따라서는 위와 같은 설치조건을 갖추고 있지 않는 경우도 있을 것이다. 이 경우, 위와 같은 설치조건을 갖출 수 있는 부가적인 부품들이 더 필요하다. 즉, 상기 유성기어유닛(400)과 부가적인 부품을 조합하여, 위와 같은 설치조건을 자체적으로 갖춘 변속장치 조립체를 만든다. 이 방안은 본 발명에 따른 변속장치의 설치 편의성과 타 응용품에 대한 적용성의 측면에서 더 유리할 수 있다.First, in order to obtain the shift mechanism intended by the present invention, when the planetary gear unit 400 is actually installed, the following constraints are required. That is, the first planet carrier 110 is constrained to not rotate while the second planet carrier 170 and the ring gear 150 are installed to rotate when a force is applied without applying such a constraint. When the application in which the planetary gear unit 400 of the present invention is installed has such an installation condition, only the above-mentioned planetary gear unit 400 may be simply installed. However, depending on the application, the above installation conditions may not be met. In this case, additional components are needed which can meet the above installation conditions. That is, the planetary gear unit 400 and the additional parts are combined to make a transmission assembly having its own installation conditions. This solution may be more advantageous in terms of installation convenience of the transmission according to the present invention and applicability to other applications.
이를 위한 한 가지 방안으로서, 본 발명의 변속장치는 도시된 바와 같이 기어박스(180)를 더 구비한다. 기어박스(180)는 예컨대 원통(186)의 상부는 개방되고 바닥에는 관통공(188)이 형성된 원통 구조를 갖는다. 조립된 2단의 유성기어유닛은 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 기어박스(180) 안에 수납된다.As one solution for this, the transmission of the present invention further includes a gearbox 180 as shown. The gearbox 180 has, for example, a cylindrical structure in which an upper portion of the cylinder 186 is opened and a through hole 188 is formed at the bottom thereof. The assembled two-stage planetary gear unit is housed in the gearbox 180 as shown in FIGS. 2 and 3.
수납된 상태에서, 링기어(150)와 제2 유성캐리어(170)는 각각 회전할 수 있어야 하므로 이들(150, 170)은 기어박스(180)의 내벽(184)과 약간 이격된다. 반면 제1 유성캐리어(110)는 회전하지 못하도록 구속되어야 하며, 이러한 구속조건을 확보하기 위해 제1 유성캐리어(110)의 원판(112)의 가장자리에는 록킹 홈(118a, 118b)을 더 형성되고 기어박스(180)의 내벽(184)에는 록킹 홈(118a, 118b)에 삽입되어 제1 유성캐리어(110)를 회전하지 못하도록 잡아주는 고정돌기(189a, 189b)가형성된다. 다른 방안으로는 제1 유성캐리어(110)의 원판(112)과 기어박스(180)의 내벽(184)의 지름을 같게 정하여 원판(112)의 가장자리가 내벽(184)에 단단히 물리도록 할 수도 있다. 제2 유성캐리어(170)의 출력축(176)은 기어박스(180)의 관통공(188)을 통해 외부로 노출된다. 또한 유성기어유닛(400)을 지지하면서 제2 유성캐리어(170) 등의 원활한 회전을 지원하기 위해 기어박스(180) 외부에 노출된 출력축(176)에 E-링(190)을 체결한다.In the housed state, the ring gear 150 and the second planet carrier 170 should be able to rotate, respectively, so that they 150 and 170 are slightly spaced apart from the inner wall 184 of the gearbox 180. On the other hand, the first planet carrier 110 should be restrained from being rotated, and locking grooves 118a and 118b are further formed at the edge of the disc 112 of the first planet carrier 110 to secure such a constraint. The inner wall 184 of the box 180 is formed with fixing protrusions 189a and 189b inserted into the locking grooves 118a and 118b to hold the first planet carrier 110 from being rotated. Alternatively, the diameter of the disc 112 of the first planet carrier 110 and the inner wall 184 of the gearbox 180 may be the same so that the edge of the disc 112 may be firmly snapped to the inner wall 184. . The output shaft 176 of the second planetary carrier 170 is exposed to the outside through the through hole 188 of the gearbox 180. In addition, the E-ring 190 is fastened to the output shaft 176 exposed to the outside of the gearbox 180 in order to support the planetary gear unit 400 and to smoothly rotate the second planet carrier 170.
나아가 변속장치는 태양기어(120)를 회전시킬 수 있는 동력원으로서 모터(100)를 더 구비하여 구성할 수도 있다. 이 경우 기어박스(180)는 측벽(186)의 길이를 길게 만들어 유성기어유닛(400)을 수납함과 동시에 그 상부 측벽(182)이 모터(100)의 몸체와 고정적으로 결합되어 일체를 이루도록 하는 것이 바람직하다. 모터(100)와 기어박스(180)의 결합방식은 접착제를 이용하여 접착시키거나 또는 나사(192)를 이용한 결합(도 2 참조), 또는 기어박스(180)를 금속재로 만들 경우 레이저 용접 등의 방법을 이용하여 결합할 수 있다. 이 때 상부 측벽(182)의 내벽을 요철면으로 만들어 모터(100)에 압착하면 보다 견고한 결합을 얻을 수 있다.Furthermore, the transmission may further comprise a motor 100 as a power source capable of rotating the sun gear 120. In this case, the gear box 180 has a length of the side wall 186 to accommodate the planetary gear unit 400 and the upper side wall 182 is fixedly coupled to the body of the motor 100 to form a unit. desirable. Coupling method of the motor 100 and the gearbox 180 may be bonded using an adhesive or bonded using a screw 192 (see FIG. 2), or when the gearbox 180 is made of metal, such as laser welding. Can be combined using the method. At this time, if the inner wall of the upper side wall 182 is made into an uneven surface and compressed to the motor 100, a more firm coupling can be obtained.
위와 같은 방식에 따른 변속장치는 그 크기는 아주 작되 그 변속비는 매우 큰 값을 가질 수 있다. 그러므로 이 변속장치는, 좁은 설치공간을 허용하면서 큰 변속비를 필요로 하는 응용품에 효과적으로 적용될 수 있다.Transmission according to the above method is very small in size but the transmission ratio can have a very large value. Therefore, this transmission can be effectively applied to applications requiring a large speed ratio while allowing a narrow installation space.
한편, 이와 같은 구속조건 하에서 얻어질 수 있는 유성기어유닛(400)의 변속 메커니즘을 설명하기로 한다.On the other hand, the shift mechanism of the planetary gear unit 400 that can be obtained under such constraints will be described.
먼저, 입력단(10)에서의 운동은 다음과 같이 이루어진다. 예컨대 모터(100)와 같은 외부 동력이 태양기어(120)를 회전시키면, 이에 맞물려 있는 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)도 회전한다. 이 때 제1 유성캐리어(110)는 구속되어 있으므로 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)은 자전만 한다. 그리고 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)의 자전에 의해 링기어(150)가 회전하게 된다.First, the movement in the input terminal 10 is performed as follows. For example, when an external power such as the motor 100 rotates the sun gear 120, the first planetary gears 130a, 130b, and 130c meshed with the sun gear 120 also rotate. At this time, since the first planet carrier 110 is constrained, the first planet gears 130a, 130b, and 130c rotate only. The ring gear 150 is rotated by the rotation of the first planetary gears 130a, 130b, and 130c.
출력단(20)에서는 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)이 태양기어(120)와 링기어(150)의 회전 조건에 따라서 자전만 하거나 또는 자전을 하면서 동시에 링기어(150)의 출력단 기어치(154)를 따라서 공전도 병행할 수도 있다. 본 발명이 얻고자 하는 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)의 운동방식은 후자 즉, 자전과 공전이 동시에 일어나는 것이다. 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)이 자전과 공전을 병행할 수 있는 조건은 태양기어(120)의 선속도와 링기어(150)의 선속도가 서로 달라야 한다는 것이다. 그리고 서로 다른 선속도를 얻기 위한 방안은 위에서 언급한 세 가지 방안 중 어느 한 가지에 따라서 유성기어유닛(400)을 만드는 것이다. 태양기어(120)의 선속도와 링기어(150)의 선속도가 서로 다르도록 유성기어유닛(400)을 만들면, 출력단(20)에서는 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)은, 서로 다른 선속도로 회전하는 태양기어(120)와 링기어(150)에 의해 자전을 하면서, 태양기어(120)와 링기어(150)간의 선속도 차이에 비례하는 속도로 공전도 하게 된다. 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)의 공전은 당연시 제2 유성캐리어(170)를 회전시킨다. 그 결과 출력축(176)은 매우 큰 변속비로 변속된 회전속도로 회전할 수 있다.At the output stage 20, the second planetary gears 160a, 160b, and 160c rotate or rotate while simultaneously rotating or rotating the output gears of the ring gear 150 according to the rotational conditions of the sun gear 120 and the ring gear 150. Orbit along the teeth 154 may be parallel. The second planetary gear (160a, 160b, 160c) of the present invention is to obtain the latter, that is, the rotation and the revolution occurs at the same time. A condition in which the second planetary gears 160a, 160b, and 160c may rotate and revolve in parallel is that the linear speed of the sun gear 120 and the linear speed of the ring gear 150 should be different from each other. And the way to obtain different linear velocity is to make the planetary gear unit 400 according to any one of the three methods mentioned above. When the planetary gear unit 400 is made such that the linear speed of the sun gear 120 and the linear speed of the ring gear 150 are different from each other, the second planetary gears 160a, 160b, and 160c at the output stage 20 are mutually different. While rotating by the sun gear 120 and the ring gear 150 rotating at a different linear speed, it is also revolving at a speed proportional to the difference in the linear speed between the sun gear 120 and the ring gear 150. Revolution of the second planetary gears 160a, 160b, 160c naturally rotates the second planetary carrier 170. As a result, the output shaft 176 can rotate at a rotation speed shifted at a very large speed ratio.
도 4A와 4B는 각각 도 3에서 절단선 A-A'와 B-B'에서 각각 바라본 단면도 즉, 입력단(10)과 출력단(20)의 단면도이다. 이들 도면을 참조하여 입력단(10)과출력단(20)에서의 운동관계를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.4A and 4B are cross-sectional views, respectively, as viewed from the cutting lines A-A 'and B-B' of FIG. 3, that is, cross-sectional views of the input terminal 10 and the output terminal 20, respectively. With reference to these drawings will be described in more detail the relationship between the motion of the input terminal 10 and the output terminal 20 as follows.
먼저, 도 4A를 참조하여 입력단(10)에서의 운동을 살펴보자. 태양기어(120)와 어느 하나의 제1 유성기어( 예컨대 130a)가 접하는 점 X에서, 태양기어(120)의 점 X의 선속도와 제1 유성기어(130a)의 점 X의 선속도는 같으므로 아래의 관계식이 성립한다.First, referring to FIG. 4A, the motion of the input terminal 10 will be described. At the point X where the sun gear 120 is in contact with one of the first planetary gears (for example, 130a), the linear velocity of the point X of the sun gear 120 and the linear velocity of the point X of the first planetary gear 130a are the same. Therefore, the following relation holds.
r 1 w 1 = (r 1 +r 2 ) w 4 - r 2 w 2 ......(1) r 1 w 1 = (r 1 + r 2 ) w 4 -r 2 w 2 ...... (1)
또한, 어느 하나의 제1 유성기어( 예컨대 130a)와 링기어(150)의 입력단 기어치(152)가 접하는 점 Y에서, 제1 유성기어(130a)의 점 Y의 선속도는 링기어(150)의 점 Y의 선속도와 같으므로 아래의 관계식이 성립한다.Further, at the point Y at which the first planetary gear (for example 130a) and the input gear value 152 of the ring gear 150 contact each other, the linear velocity of the point Y of the first planetary gear 130a is the ring gear 150. Since it is equal to the linear velocity of point Y of), the following relation holds.
(r 1 +2r 2 ) w 3 = (r 1 +r 2 ) w 4 + r 2 w 2 ......(2) (r 1 + 2r 2 ) w 3 = (r 1 + r 2 ) w 4 + r 2 w 2 ...... (2)
여기서, r1과w1은 각각 태양기어(120)의 유효반지름과 회전각속도이고, r2와w2는 제1 유성기어들(120a, 120b, 120c) 각각의 유효반지름과 자전각속도이다. 또한, w3은링기어(150)의 회전각속도이며, w4는 제1 유성기어들(120a, 120b, 120c) 각각의 공전각속도 또는 제1 유성캐리어(110)의 회전각속도이다. 링기어(150)의 입력단 기어치(152)의 유효반지름은 r1+2r2가 됨은 당연하다. 이들 각 변수들은 물론 입력단(10)에 관한 것들이다.Here, r 1 and w 1 are the effective radius and rotational angular velocity of the sun gear 120, respectively, and r 2 and w 2 are the effective radius and rotational angular velocity of each of the first planetary gears 120a, 120b, and 120c. In addition, w 3 is the rotational angular velocity of the ring gear 150, w 4 is the rotational angular velocity of each of the first planetary gears (120a, 120b, 120c) or the rotational angular velocity of the first planetary carrier (110). Naturally, the effective radius of the input gear tooth 152 of the ring gear 150 becomes r 1 + 2r 2 . Each of these variables is of course related to the input stage 10.
위 두 식을 이용하여 입력단(10)에서의 운동관계를 구하자. 입력단(10)에서는 제1 유성캐리어(110)가 회전하지 않도록 구속되므로, w4= 0 이다. 그러므로 위 두 식 (1)과 (2)는 각각 다음과 같이 간단히 정리된다.Use the above two equations to find the motion relationship at the input (10). Since the first planet carrier 110 is constrained so as not to rotate at the input terminal 10, w 4 = 0. Therefore, the two equations (1) and (2) are summarized as follows.
r 1 w 1 = -r 2 w 2 ......(3) r 1 w 1 = -r 2 w 2 ...... (3)
(r 1 +2r 2 ) w 3 = r 2 w 2 ......(4) (r 1 + 2r 2 ) w 3 = r 2 w 2 ...... (4)
위 두 식 (3)과 (4)로부터, 입력단(10)에서 태양기어(120)와 링기어(150) 간의 변속비 e1을 구하면 아래와 같다.From the above two equations (3) and (4), the transmission ratio e 1 between the sun gear 120 and the ring gear 150 at the input end 10 is obtained as follows.
e 1 = w 3 /w 1 = -r 1 /(r 1 +2r 2 )......(5) e 1 = w 3 / w 1 = -r 1 / (r 1 + 2r 2 ) ...... (5)
도 4B에 도시된 출력단(20)에서의 운동관계도 위와 같은 방식으로 구할 수 있다. 태양기어(120)와 어느 하나의 제2 유성기어(예컨대 160a)가 접하는 점 X'와, 링기어(150)의 출력단 기어치(154)와 제2 유성기어(160a)가 접하는 점 Y'에서의 운동관계를 각각 식으로 나타내면 아래 두 식과 같다.The kinematic relationship at the output stage 20 shown in FIG. 4B can also be obtained in the same manner. At the point X 'at which the sun gear 120 is in contact with one of the second planetary gears (eg, 160a), and at the point Y' at which the output gear gear 154 and the second planetary gear 160a of the ring gear 150 are in contact with each other. In terms of each of the equations, the following two equations
r 1 'w 1 = (r 1 ' + r 2 ') w 4 ' - r 2 'w 2 '......(6) r 1 'w 1 = (r 1' + r 2 ') w 4' - r 2 'w 2' ...... (6)
(r 1 '+2r 2 ') w 3 = (r 1 ' + r 2 ') w 4 ' + r 2 w 2 '......(7) (r 1 '+ 2r 2 ') w 3 = (r 1 '+ r 2 ') w 4 '+ r 2 w 2 ' ...... (7)
여기서, 태양기어(120)의 회전각속도는 입력단(10)과 출력단에서 동일하므로 w1로 나타내었고, 링기어(150)의 회전각속도 역시 입력단(10)과 출력단에서 동일하므로 w3로 나타내었다. 또한 r1'와 r2'는 각각 출력단(20)에서 태양기어(120)와 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c) 각각의 유효반지름을 나타낸다. 만약 1단 구조의 태양기어(120)를 채용하는 경우에는 r1과 r1'가 동일한 값을 가질 것이고, 2단 구조의 태양기어(120a)를 채용하는 경우에는 r1과 r1'은 각각 입력단 태양기어부(122)의 유효반지름과 출력단 태양기어부(124)의 유효반지름을 나타낸다. 그리고w 2 '와w 4 '는 각각 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c) 각각의 자전각속도와 공전각속도를 나타낸다.w 4 '는 당연히 제2 유성캐리어(170)의 회전각속도를 의미하기도 한다. 링기어(150)의 출력단 기어치(154)의 유효반지름은 r1'+2r2'가 됨은 당연하다.Here, the rotational angular velocity of the sun gear 120 is represented by w 1 because it is the same at the input end 10 and the output end, and the rotational angular velocity of the ring gear 150 is also represented by w 3 because it is the same at the input end 10 and the output end. In addition, r 1 'and r 2 ' represent the effective radius of each of the sun gear 120 and the second planetary gears (160a, 160b, 160c) at the output terminal 20, respectively. If the sun gear 120 of the single-stage structure is employed, r 1 and r 1 'will have the same value. If the sun gear 120a of the two-stage structure is employed, r 1 and r 1 ' are respectively. The effective radius of the input sun gear unit 122 and the effective radius of the output sun gear unit 124 are shown. And w 2 ′ and w 4 ′ represent rotation angles and revolution angles of each of the second planetary gears 160a, 160b, and 160c, respectively. Of course, w 4 ′ also means the rotational angular velocity of the second planet carrier 170. Naturally, the effective radius of the output gear 154 of the ring gear 150 becomes r 1 '+ 2r 2 '.
위의 두 식 (6)과 (7)로부터 출력단(20)에서의 운동관계는 4개의 변수 w1, w2', w3, w4'를 가지며 두 개의 구속조건으로 정의되는 2-자유도 운동관계임을 알 수있다. 따라서 하나의 구속조건이 정해지면 출력단(20)에서의 운동관계가 정해질 수 있다.From the two equations (6) and (7) above, the kinematic relationship at the output stage 20 has four variables w 1 , w 2 ', w 3 , w 4 ' and two degrees of freedom defined by two constraints. It can be seen that the relationship. Therefore, if one constraint is determined, the motion relation at the output terminal 20 may be determined.
제2 유성기어들(160a, 160b, 160c) 각각의 공전속도 즉, 제2 유성캐리어(170)의 회전각속도 w4'가 0인 경우를 고려하자. 이 경우 위 두 식 (6)과 (7)은 다음과 같이 정리된다.Consider a case where the idle speed of each of the second planetary gears 160a, 160b, and 160c, that is, the rotational angular velocity w 4 ′ of the second planetary carrier 170 is zero. In this case, the above two equations (6) and (7) are summarized as follows.
r 1 'w 1 = - r 2 'w 2 '......(8) r 1 'w 1 =-r 2 ' w 2 ' ...... (8)
(r 1 '+2r 2 ') w 3 = r 2 w 2 '......(9) (r 1 '+ 2r 2 ') w 3 = r 2 w 2 ' ...... (9)
따라서 위 두 식으로부터 다음의 관계가 성립한다.Therefore, the following relationship is established from the above two equations.
r 1 'w 1 = - r 2 'w 2 ' = - (r 1 ' +2r 2 ') w 3 ......(10) r One 'w One =-r 2 'w 2 '=-(r One '+ 2r 2 ') w 3 ...... (10)
식 (10)의 좌측 두 항 r1'w1과 r2'w2'은 각각 태양기어(120)와 링기어(150)의 회전 시 선속도를 나타낸다. 따라서 식 (10)은 제2 유성캐리어(170)의 회전속도 w4'가 0인 조건에서 얻어진 것이므로, 태양기어(120)와 링기어(150)의 회전 시 선속도가 서로 동일하면 제2 유성캐리어(170)는 회전을 할 수 없음을 의미한다. 이를 역으로 생각하면 태양기어(120)와 링기어(150)의 회전 시 선속도가 동일하지 않으면 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)은 공전을 하고, 따라서 제2 유성캐리어(170)는 회전을 함을 알 수 있다.The left two terms r 1 'w 1 and r 2 ' w 2 'of Equation (10) represent linear speeds when the sun gear 120 and the ring gear 150 rotate. Therefore, Equation (10) is obtained under the condition that the rotational speed w 4 ′ of the second planetary carrier 170 is 0. Therefore, if the linear speeds of the sun gear 120 and the ring gear 150 are the same, the second planetary The carrier 170 means that it can not rotate. Inversely, if the linear speeds of the sun gear 120 and the ring gear 150 are not equal to each other, the second planetary gears 160a, 160b, and 160c revolve, so that the second planetary carrier 170 is rotated. It can be seen that the rotation.
제2 유성캐리어(170)가 회전할 수 있는 조건은 식 (5)와 식 (10)을 이용하여 수식으로 표현할 수 있다. 즉, 두 식 (5)와 (9)로부터 아래 식 (11)을 얻을 수 있고, 이를 풀면 아래 식 (12)로 정리된다. 식 (12)는 태양기어(120)와 링기어(150)의 회전 시 선속도가 서로 동일한 조건이다.The condition under which the second planet carrier 170 can rotate may be expressed by using equations (5) and (10). In other words, the following equation (11) can be obtained from the two equations (5) and (9). Equation (12) is a condition in which linear speeds are the same when the sun gear 120 and the ring gear 150 rotate.
w3/w1= -r1/(r1+2r2) = r1'/(r1'+2r2') ......(11)w 3 / w 1 = -r 1 / (r 1 + 2r 2 ) = r 1 '/ (r 1 ' + 2r 2 ') ...... (11)
r1r2' = r1'r2......(12)r 1 r 2 '= r 1 ' r 2 ...... (12)
따라서 입력단(10)과 출력단(20) 각각에서의 태양기어(120)의 유효반지름과 제1 및 제2 유성기어들(130, 160)의 유효반지름을 정함에 있어서, 식 (12)를 만족하지 않도록 각 유효반지름을 정하면, 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)은 각각 자전하면서 링기어(150)의 출력단 기어치(154)를 따라 공전을 할 수 있다. 나아가, 이와 같은 공전에 의해 제2 유성캐리어(170)를 회전시킬 수 있다. 물론 링기어(150)의 입력단 기어치(152)와 출력단 기어치(154)의 유효반지름은 태양기어(120)와 제1 및 제2 유성기어들(130, 160)의 유효반지름이 정해지면 그에 종속적으로 정해질 수 있다. 그러므로 앞서 언급한 세 가지 방안 중 어느 한 가지에 따라 유성기어유닛(400)을 구성할 때, 입력단(10)의 태양기어의 유효반지름(r1)과 출력단(20)의 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)의 유효반지름(r2')의 곱인 r1r2'가 출력단(20)의 태양기어의 유효반지름(r1')과 입력단(10)의 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)의 유효반지름(r2)의 곱인 r1'r2와 같지 않도록 하여야 한다.Therefore, in determining the effective radius of the sun gear 120 and the effective radius of the first and second planetary gears 130 and 160 at each of the input terminal 10 and the output terminal 20, the equation (12) is not satisfied. If the effective radius is set so that the second planetary gears 160a, 160b, and 160c rotate, respectively, the second planetary gears 160a may rotate along the output gear 154 of the ring gear 150. Furthermore, the second planet carrier 170 can be rotated by such a revolution. Of course, the effective radii of the input gear tooth 152 and the output gear gear 154 of the ring gear 150 are determined when the effective radii of the sun gear 120 and the first and second planetary gears 130 and 160 are determined. It can be determined dependently. Therefore, when the planetary gear unit 400 is configured according to any one of the three methods mentioned above, the effective radius r 1 of the sun gear of the input terminal 10 and the second planetary gears of the output terminal 20 ( 160a, 160b, 160c) the effective radius (s r 2 ') of gopin r 1 r 2' is the effective radius of the sun gear of the output stage (20) (r 1 ') and the input terminal 10, a first planetary gear (130a of , R 1 'r 2 , which is the product of the effective radius (r 2 ) of (130b, 130c).
제2 유성캐리어(170)가 회전을 하는 경우, 위 두 식 (6)과 (7)을 이용하면 태양기어(120)와 제2 유성캐리어(170) 간의 변속비 e2를 구할 수 있다. 변속비 e2는 태양기어(120)와 제2 유성캐리어(170)의 회전각속도의 비로서, e2= w4'/w1로 정의된다. 변속비 e2를 구하기 위해 먼저 위 식 (6)과 (7)을 더하면 아래의 식을 얻는다.When the second planet carrier 170 rotates, the transmission ratio e 2 between the sun gear 120 and the second planet carrier 170 may be obtained by using the above equations (6) and (7). The speed ratio e 2 is a ratio of the rotational angular velocity of the sun gear 120 and the second planet carrier 170 and is defined as e 2 = w 4 ′ / w 1 . To find the transmission ratio e 2 , first add equations (6) and (7) to obtain the equation
2(r 1 ' + r 2 ')w 4 ' = r 1 'w 1 + (r 1 ' +2r 2 ')w 3 ......(13) 2 (r One '+ r 2 ') w 4 ' = r One 'w One + (r One '+ 2r 2 ') w 3 ...... (13)
위 식 (13)으로부터 변속비 e2를 계산하면 다음과 같다.Calculating the transmission ratio e 2 from the above equation (13) is as follows.
ee 22 = r= r 1One '/2(r'/ 2 (r 1One '+r'+ r 22 ') +(r') + (r 1One '+2r'+ 2r 22 ')w') w 33 /2(r/ 2 (r 1One '+r'+ r 22 ')w') w 1One
= r= r 1One '/2(r'/ 2 (r 1One '+r'+ r 22 ') - (r')-(r 1One '+2r'+ 2r 22 ')r') r 1One /2(r/ 2 (r 1One '+r'+ r 22 ')(r') (r 1One +2r+ 2r 22 ))
= (r 1 'r 2 - r 1 r 2 ')/(r 1 '+r 2 ')(r 1 +2r 2 )......(14) = (r 1 'r 2 -r 1 r 2 ') / (r 1 '+ r 2 ') (r 1 + 2r 2 ) ...... (14)
어떤 기어 계에 있어서, 기어들의 유효반지름의 비는 각 기어의 잇수의 비와 같음을 상기하면 변속비 e2는 다음과 같이 표현될 수도 있다.Recalling that in some gear systems, the ratio of the effective radius of the gears is equal to the ratio of the teeth of each gear, the transmission ratio e 2 may be expressed as follows.
e 2 = (T 1 'T 2 - T 1 T 2 ')/(T 1 '+T 2 ')(T 1 +2T 2 )......(15) e 2 = (T 1 'T 2 -T 1 T 2 ') / (T 1 '+ T 2 ') (T 1 + 2T 2 ) ...... (15)
여기서, T1과 T1'는 각각 입력단(10)과 출력단(20)에서의 태양기어(120)의 기어잇수이고, T2는 입력단(10)에 위치하는 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c) 각각의 기어잇수 이며, T2'는 출력단(20)에 위치하는 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c) 각각의 기어잇수이다.Here, T 1 and T 1 ′ are the number of gear teeth of the sun gear 120 at the input end 10 and the output end 20, respectively, and T 2 is the first planetary gears 130a and 130b located at the input end 10. 130c) is the number of gear teeth of each, and T 2 'is the number of gear teeth of each of the second planetary gears (160a, 160b, 160c) located in the output terminal (20).
한편, 모터(100)와 태양기어(120 또는 120a) 간의 결합방식과 관련하여, 도 5A와 5B는 도 1A와 1B와는 다른 결합방식을 적용한 실시예를 도시한다. 모터(100)를 태양기어(120)를 회전시키는 동력원으로서 채용할 경우, 도 1A와 1B에 도시된 것처럼, 태양기어(120)를 모터(100)의 회전축(102)에 직접 결합하는 방식을 취할 수 있다. 그렇지만 본 발명의 변속장치를 매우 작게 만들어야 할 경우에는 각 기어들의 크기를 매우 작게 만들어야 할 것이다. 태양기어(120)의 유효반지름을 매우 작게 만들어야 하는 경우 모터(100)의 회전축(102)을 태양기어(120)에 직접 삽입하는 것이 불가능할 수도 있다. 이런 경우의 유용한 대안으로서, 도 5A와 5B에 도시된 제2 실시예처럼. 모터(100)와 태양기어(120)를 두 개의 커플링부재(210, 220)를 이용하여 간접 결합하는 방안이 고려될 수 있다.Meanwhile, with respect to the coupling method between the motor 100 and the sun gear 120 or 120a, FIGS. 5A and 5B show an embodiment in which a different coupling method is applied to those of FIGS. 1A and 1B. When employing the motor 100 as a power source for rotating the sun gear 120, take the manner of directly coupling the sun gear 120 to the rotation shaft 102 of the motor 100, as shown in Figures 1A and 1B. Can be. However, when the transmission of the present invention is to be made very small, the size of each gear should be made very small. If the effective radius of the sun gear 120 is to be made very small, it may be impossible to directly insert the rotary shaft 102 of the motor 100 into the sun gear 120. As a useful alternative in this case, as in the second embodiment shown in Figs. 5A and 5B. Indirect coupling between the motor 100 and the sun gear 120 using two coupling members 210 and 220 may be considered.
도 5A와 5B에 있어서, 제1 커플링부재(210)는 원판(212)의 중앙에 모터(100)의 회전축(102)에 삽입 고정될 수 있는 결합공(216)이 형성되고, 이 원판(212)의 한 쪽 면에 다수의 돌기들(214a, 214b, 214c)이 고착된 구조로 만든다. 제2 커플링부재(220) 역시 원판(222)의 중앙에 태양기어(120 또는 120a)의 일측 단부가 삽입 고정될 수 있는 결합공(226)이 형성되고, 이 원판(222)의 한 쪽 면에는 다수의 돌기들(224a, 224b, 224c)이 고착된 구조로 만든다. 그리고 조립 시, 모터(100)의 회전축(102)에 삽입 고정된 제1 커플링부재(210)와 태양기어(120 또는 120a)에 삽입 고정된 제2 커플링부재(220)는 양측의 돌기들(214a, 214b, 214c)과 (224a, 224b, 224c)가 서로 걸릴 수 있도록 근접 배치된다. 이렇게 조립한 상태에서 모터(100)를 회전시키면, 도 6에 예시된 바와 같이, 제1 커플링부재(210)와 제2 커플링부재(220)의 돌기들(214a, 214b, 214c)과 (224a, 224b, 224c)가 서로 맞물려 모터(100)의 회전력이 태양기어(120 또는 120a)에 간접적으로 전달될 수 있다. 이 방식은 태양기어(120 또는 120a)의 중앙에 결합공을 만들 필요가 없으므로 태양기어의 유효반지름이 작게 설계되어야 하는 경우에 매우 유용하다.5A and 5B, the first coupling member 210 is formed with a coupling hole 216 that can be inserted and fixed to the rotation shaft 102 of the motor 100 in the center of the disc 212, the disc ( On one side of 212 a plurality of protrusions 214a, 214b, 214c are fixed. The second coupling member 220 is also formed in the center of the disc 222, the coupling hole 226, which can be fixed to one end of the sun gear 120 or 120a is formed, one side of the disc 222 It has a structure in which a plurality of projections (224a, 224b, 224c) is fixed. And, during assembly, the first coupling member 210 inserted into and fixed to the rotation shaft 102 of the motor 100 and the second coupling member 220 inserted into and fixed to the sun gear 120 or 120a may have protrusions on both sides. 214a, 214b, 214c and 224a, 224b, 224c are arranged in close proximity to each other. When the motor 100 is rotated in the assembled state, as illustrated in FIG. 6, the protrusions 214a, 214b, and 214c of the first coupling member 210 and the second coupling member 220 and ( 224a, 224b, and 224c are engaged with each other so that the rotational force of the motor 100 may be indirectly transmitted to the sun gear 120 or 120a. This method is very useful when the effective radius of the sun gear is to be designed to be small because there is no need to make a coupling hole in the center of the sun gear (120 or 120a).
위에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 변속장치는 역방향 회전 방지 기능을 자체적으로 가진다. 여기서 역방향 회전 방지란 어떤 외부 회전력이 출력 회전축(176)에 가해져 회전을 강제하더라도, 제2 유성캐리어(170)를 포함한 유성기어유닛(400)과 모터(100)는 회전하지 않는 것을 의미한다.The transmission device according to the embodiments of the present invention described above has a reverse rotation prevention function by itself. Here, the reverse rotation prevention means that the planetary gear unit 400 including the second planet carrier 170 and the motor 100 do not rotate even if some external rotation force is applied to the output rotation shaft 176 to force the rotation.
어떤 외부 힘이 제2 유성캐리어(170)를 예컨대 시계방향으로 회전하도록 강제하면, 이는 곧 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)이 시계방향으로 공전하도록 강제하는 것이 된다. 시계방향으로 회전하려는 제2 유성기어들(160a, 160b, 160c)에 의해 링기어(150)와 태양기어(120)도 역시 시계방향으로 회전하도록 힘을 받게 될 것이다. 제2 유성캐리어(170)를 반시계방향으로 회전하도록 강제하면 링기어(150)와 태양기어(120)는 둘 다 반시계방향으로 회전하도록 힘을 받을 것이다. 링기어(150)와 태양기어(120)가 둘 다 동일한 방향으로 회전할 수 있다면, 제2 유성캐리어(170)는 외부 회전력에 의해 회전할 수 있다. 그러나 이와 같은 회전은 불가능하다.If an external force forces the second planet carrier 170 to rotate clockwise, for example, this forces the second planetary gears 160a, 160b, 160c to revolve clockwise. The ring gear 150 and the sun gear 120 will also be forced to rotate in the clockwise direction by the second planetary gears 160a, 160b, 160c which are intended to rotate clockwise. If the second planet carrier 170 is forced to rotate counterclockwise, both the ring gear 150 and the sun gear 120 will be forced to rotate counterclockwise. If both the ring gear 150 and the sun gear 120 can rotate in the same direction, the second planet carrier 170 may rotate by an external rotational force. However, this rotation is not possible.
그 이유는 다음과 같다. 입력단(10)에서, 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)은 제1 유성캐리어(110)에 의해 구속되어 있으므로 자전만 가능할 뿐 공전을 할 수 없으며, 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)이 자전을 하기 위해서는 링기어(150)와 태양기어(120)는 서로 반대방향으로 회전하여야 한다. 그러나 출력단(20)에서 링기어(150)와 태양기어(120)는 둘 다 항상 똑같은 방향으로 회전하도록 힘을 받기 때문에 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)은 자전할 수 없다. 제1 유성기어들(130a, 130b, 130c)이 자전할 수 없으면 결국 링기어(150)와 태양기어(120)의 회전도 불가능하다. 결론적으로, 제2 유성캐리어(170)에 외부 힘이 가해진다 하더라도 입력단(10)과 출력단(20)의 각 기어들이 서로를 구속하므로 제2 유성캐리어(170)는 기어치가 파괴되지 않는 한 회전할 수 없다.The reason for this is as follows. In the input terminal 10, the first planetary gears 130a, 130b, and 130c are constrained by the first planetary carrier 110, so that only the rotation of the first planetary gears 130a and 130b is possible. In order for 130c to rotate, the ring gear 150 and the sun gear 120 should rotate in opposite directions. However, the first planetary gears 130a, 130b, and 130c may not rotate because the ring gear 150 and the sun gear 120 are both forced to rotate in the same direction at the output end 20. If the first planetary gears 130a, 130b, and 130c cannot rotate, the rotation of the ring gear 150 and the sun gear 120 is also impossible. In conclusion, even if an external force is applied to the second planet carrier 170, the gears of the input terminal 10 and the output terminal 20 restrain each other, so that the second planet carrier 170 may rotate as long as the gear teeth are not destroyed. Can not.
본 발명의 변속장치에 의하면, 태양기어(120)를 통해 정상적인 입력 회전력이 인가되지 않는 한, 출력 회전축(176)을 비롯한 유성기어유닛(400) 전체와 모터(100)는 결코 회전하지 않는다. 이와 같은 역방향 회전 방지기능은 응용예에따라서는 매우 중요한 의미를 갖는다. 본 발명의 변속장치를 커버 개폐 장치 예컨대 폴더형 휴대폰의 몸체와 덮개를 자동으로 여닫는 장치로서 사용할 경우, 덮개의 원치 않는 벌어짐 또는 닫힘과 같은 현상을 원천적으로 방지할 수 있다. 본 발명의 변속장치는 이처럼 고 변속비와 역방향 회전 방지기능을 동시에 제공하므로, 역방향 회전 방지를 위한 별도의 수단을 채용할 필요가 없고, 결과적으로 변속장치의 구성은 보다 단순화시킬 수 있게 된다.According to the transmission of the present invention, the entire planetary gear unit 400 including the output rotation shaft 176 and the motor 100 never rotate unless a normal input rotation force is applied through the sun gear 120. This reverse rotation prevention function is very important depending on the application. When the transmission of the present invention is used as a cover opening and closing device such as a device for automatically opening and closing a body and a cover of a folding cellular phone, it is possible to prevent a phenomenon such as unwanted opening or closing of the cover. Since the transmission of the present invention provides the high speed ratio and the reverse rotation prevention function at the same time, it is not necessary to employ a separate means for preventing the reverse rotation, and as a result, the configuration of the transmission can be simplified more.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 변속장치를 도시한다. 이 실시예는 보다 높은 변속비를 얻고자 할 경우 적용하면 좋다. 이 실시예에 따른 변속장치는 유성기어유닛(400)을 복수 개 채용하여 종속 결합한 구성이다. 맨 끝단의 유성기어유닛은 위에서 언급한 유성기어유닛(400)을 그대로 적용하면 되나, 그 앞단의 단의 유성기어유닛(300)은 약간의 변형이 필요하다.7 shows a transmission according to a third embodiment of the present invention. This embodiment may be applied when a higher transmission ratio is desired. The transmission device according to this embodiment has a configuration in which a plurality of planetary gear units 400 are employed to be cascaded. The planetary gear unit at the far end may be applied to the planetary gear unit 400 mentioned above as it is, but the planetary gear unit 300 at the front end needs some deformation.
도 7은 2개의 유성기어유닛(300, 400)을 채용하여 구성하는 경우를 예시하고 있다. 제1단 유성기어유닛(300)이 제2단 유성기어유닛(400)에 대하여 입력 동력원으로서 작용할 수 있도록 약간의 변형이 필요하다. 제1단 유성기어유닛(300)의 제1 유성캐리어(110')가 회전하지 못하도록 구속하기 위해 기어박스(180a)의 내벽의 대응되는 위치에 고정돌기(189a', 189b')가 더 형성된다. 또한, 제1단 유성기어유닛(300)의 제2 유성캐리어(170')에 고착된 출력회전축(176a')을 제2단 유성기어유닛(400)의 태양기어(120)에 삽입 고정시킨다. 그러면 제2단 유성기어유닛(400)에 인가되는 입력 동력은, 모터(100)의 회전력을 제1단 유성기어유닛(300)이 제공하는 변속비로 변속하여 얻어지는 회전력이 된다. 이 회전력은 제2단 유성기어유닛(400)에 의해 또 한번 변속된다. 그 결과 제2단 유성기어유닛(400)의 출력축(176a)에서 얻어지는 출력 회전력의 변속비는 두 개의 유성기어유닛(300과 400) 각각의 변속비의 곱이 되므로 보다 큰 변속비를 얻을 수 있다.7 illustrates a case in which two planetary gear units 300 and 400 are employed. Some modification is necessary so that the first stage planetary gear unit 300 can act as an input power source with respect to the second stage planetary gear unit 400. Fixing protrusions 189a 'and 189b' are further formed at corresponding positions of the inner wall of the gearbox 180a to restrain the first planet carrier 110 'of the first stage planetary gear unit 300 from rotating. . In addition, the output rotation shaft 176a 'fixed to the second planetary carrier 170' of the first planetary gear unit 300 is inserted into and fixed to the sun gear 120 of the second planetary gear unit 400. Then, the input power applied to the second planetary gear unit 400 is a rotational force obtained by shifting the rotational force of the motor 100 to the speed ratio provided by the first stage planetary gear unit 300. This rotational force is shifted once again by the second stage planetary gear unit 400. As a result, the transmission ratio of the output rotational force obtained at the output shaft 176a of the second planetary gear unit 400 is a product of the transmission ratios of each of the two planetary gear units 300 and 400, thereby obtaining a larger transmission ratio.
모터(100)와 제1단 유성기어유닛(300)간의 결합은 도 1A에 예시된 직접 결합 방식 혹은 도 5A에 예시된 간접 결합 방식에 따르면 된다. 참고로 도 7에서는 직접 결합방식에 따른 구성예를 도시하였으며, 제1단 유성기어유닛(300)의 각 구성요소는 제2단 유성기어유닛(400)의 대응되는 구성요소의 도면부호에 프라임(')만 더 부가하여 표현하였다.Coupling between the motor 100 and the first stage planetary gear unit 300 may be in accordance with the direct coupling method illustrated in FIG. 1A or the indirect coupling method illustrated in FIG. 5A. For reference, FIG. 7 illustrates a configuration example according to a direct coupling method, and each component of the first planetary gear unit 300 is primed with a reference number of a corresponding component of the second planetary gear unit 400. Only additional ') is expressed.
한편, 도 8A, 8B 및 도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 변속장치를 도시한다. 이 실시예는 고 변속비와 큰 토오크를 동시에 얻고자 하는 경우에 유리하다. 이 실시예의 변속장치는 제1 실시예에 다른 유성기어유닛(400)과 유성기어트레인(500)을 포함한다. 유성기어유닛(400)과 유성기어트레인(500)은 동일축선 상에서 종속 결합된다. 유성기어유닛(400)은 유성기어트레인(500)의 후단 또는 전단에 배치될 수 있다. 도면은 유성기어유닛(400)의 전단에 유성기어트레인(500)이 배치된 경우를 예시적으로 도시하고 있고, 이하에서는 이에 관하여 설명한다.8A, 8B and 9 show a transmission apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is advantageous when it is desired to obtain a high speed ratio and a large torque at the same time. The transmission of this embodiment includes a planetary gear unit 400 and a planetary gear train 500 according to the first embodiment. The planetary gear unit 400 and the planetary gear train 500 are cascaded on the same axis. The planetary gear unit 400 may be disposed at the rear or front end of the planetary gear train 500. The drawings exemplarily illustrate a case in which the planetary gear train 500 is disposed at the front end of the planetary gear unit 400, which will be described below.
유성기어트레인(500)은 한 단 이상의 유성기어조립체를 포함한다. 도면은 입력단과 출력단 유성기어 조립체의 2단으로 구성된 경우를 도시한다. 입력단 유성기어조립체(510)는 원판의 양 측면에 다수의 결합축(513a, 513b, 513c)과 하나의 결합축(514)이 각각 고착된 유성캐리어(512)와, 결합축(513a, 513b, 513c) 각각에 하나씩 삽입 고정되는 유성기어들(515a, 515b, 515c)과, 유성기어들(515a, 515b, 515c) 사이에 삽입되어 외부에서 예컨대 모터(100)에서 제공되는 입력 회전력을 전달하는 태양기어(530)와, 결합축(514)에 삽입 고정되는 태양기어(516)를 포함한다. 출력단 유성기어 조립체(520)는 원판의 양 측면에 다수의 결합축(523a, 523b, 523c)과 하나의 결합축(524)이 각각 고착된 유성캐리어(522)와, 결합축(523a, 523b, 523c) 각각에 하나씩 삽입 고정되는 유성기어들(525a, 525b, 525c)을 포함한다. 입력단 유성기어트레인(510)의 태양기어(516)는 출력단 유성기어 조립체(520)의 유성기어들(525a, 525b, 525c) 사이에 삽입된다.The planetary gear train 500 includes one or more planetary gear assemblies. The figure shows a case composed of two stages of the input stage and the output stage planetary gear assembly. The input planetary gear assembly 510 includes a planetary carrier 512 having a plurality of coupling shafts 513a, 513b, and 513c and one coupling shaft 514 fixed to both sides of the disc, and coupling shafts 513a, 513b, 513c) An embodiment in which the planetary gears 515a, 515b, and 515c are inserted into and fixed to each other, and the planetary gears 515a, 515b, and 515c are inserted between the planetary gears 515a, 515b, and 515c to transmit an input rotational force provided from, for example, the motor 100 from the outside. A gear 530 and a sun gear 516 inserted into and fixed to the coupling shaft 514 are included. The planetary gear assembly 520 of the output stage includes a planetary carrier 522 having a plurality of coupling shafts 523a, 523b, and 523c and one coupling shaft 524 fixed to both sides of the disc, and coupling shafts 523a, 523b, 523c) planetary gears 525a, 525b, and 525c inserted into and fixed to each one. The sun gear 516 of the input planetary gear train 510 is inserted between the planetary gears 525a, 525b, and 525c of the output planetary gear assembly 520.
또한 유성기어 트레인(500)은 링기어(540)를 더 포함한다. 입력단 및 출력단 유성기어트레인(510, 520)의 각 유성기어들(515a, 515b, 515c)과 (525a, 525b, 525c)는 링기어(540)와 계합된다. 링기어(540)는 기어박스(180b)에 의해 회전하지 못하도록 구속된다.The planetary gear train 500 further includes a ring gear 540. Each of the planetary gears 515a, 515b, and 515c and 525a, 525b, and 525c of the input and output planetary gear trains 510 and 520 is engaged with the ring gear 540. The ring gear 540 is constrained to prevent rotation by the gearbox 180b.
이와 같은 구성에 의해 예컨대 모터(100)가 제공하는 입력 회전력은 입력단의 태양기어(530)를 회전시키고, 이에 의해 링기어(540) 내벽을 따라 움직이는 입력단 유성기어들(515a, 515b, 515c)의 공전, 유성캐리어(512)의 회전, 태양기어(516)의 회전, 링기어(540) 내벽을 따라 움직이는 출력단 유성기어들(525a, 525b, 525c)의 공전, 유성캐리어(522)의 회전, 태양기어(120b)의 회전이 순차적으로 일어난다. 이러한 연쇄작용에 의해 태양기어(120b)로부터 얻어지는 회전속도는 모터(100)의 회전속도에 소정의 변속비를 곱한 값으로 감속되고, 회전 토오크는 모터(100)가 제공하는 토오크보다 훨씬 더 큰 값으로 나타난다. 상기 소정의 변속비는 유성기어 트레인(500)을 구성하는 각단의 유성기어조립체의 변속비의 곱으로 정해진다.By such a configuration, for example, the input rotational force provided by the motor 100 rotates the sun gear 530 of the input stage, thereby causing the input stage planetary gears 515a, 515b, and 515c to move along the inner wall of the ring gear 540. Idle, rotation of planet carrier 512, rotation of sun gear 516, revolution of output stage planetary gears 525a, 525b, 525c moving along the inner wall of ring gear 540, rotation of planet carrier 522, sun Rotation of the gear 120b occurs sequentially. By this chain action, the rotational speed obtained from the sun gear 120b is reduced to a value obtained by multiplying the rotational speed of the motor 100 by a predetermined speed ratio, and the rotational torque is much larger than the torque provided by the motor 100. appear. The predetermined speed ratio is determined by the product of the speed ratios of the planetary gear assemblies of each stage constituting the planetary gear train 500.
이와 같이 유성기어 트레인(500)을 유성기어유닛(400)의 전단에 배치함으로써, 보다 큰 토오크의 입력 회전력을 태양기어(120b)를 통해 유성기어유닛(400)에 제공할 수 있다. 그 결과 출력 회전축(176)으로부터 얻을 수 있는 회전력도 그에 비례하여 큰 토오크를 갖는다. 물론 변속장치의 전체적인 변속비 또한 커짐은 당연하다. 제4 실시예에 따른 변속장치는 고 토오크, 고 변속비뿐만 아니라 역방향 회전방지 기능까지도 제공한다.In this way, by placing the planetary gear train 500 at the front end of the planetary gear unit 400, the input torque of the larger torque can be provided to the planetary gear unit 400 through the sun gear 120b. As a result, the rotational force obtained from the output rotating shaft 176 also has a large torque in proportion. Of course, the overall transmission ratio of the transmission also increases. The transmission apparatus according to the fourth embodiment provides not only high torque and high speed ratio, but also reverse rotation prevention function.
위에서는 유성기어트레인(500)을 유성기어유닛(400)의 전단에 배치되는 경우를 예로 하여 설명하였는데, 당업자라면 이를 토대로 유성기어트레인(500)이 유성기어유닛(400)의 후단에 배치되는 구성도 용이하게 구현할 수 있을 것이다.In the above, the planetary gear train 500 has been described as an example of being disposed at the front of the planetary gear unit 400. However, those skilled in the art will configure the planetary gear train 500 at the rear end of the planetary gear unit 400. It may be easy to implement.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 유성기어유닛(400)은 간단한 구성을 가지면서도 상대적으로 큰 변속비를 제공한다. 유성기어유닛(400)의 전단 또는 후단에 유성기어트레인(500)을 더 부가하면 보다 큰 회전 토오크와 변속비를 얻을 수 있다. 본 발명의 변속장치는 대형은 물론이고 소형으로도 만들 수 있어 변속이 필요한 응용분야에는 널리 적용될 수 있다.As can be seen from the above description, the planetary gear unit 400 of the present invention has a simple configuration but provides a relatively large speed ratio. If the planetary gear train 500 is further added to the front end or the rear end of the planetary gear unit 400, a larger rotational torque and a transmission ratio can be obtained. The transmission of the present invention can be made large as well as small, and thus can be widely applied to an application requiring a shift.
나아가 유성기어유닛(400)은 그 자체의 구조에 의해 역방향 회전을 방지할 수 있으며, 유성기어유닛(400)과 유성기어트레인(500)을 조합한 것도 역시 역방향 회전 방지기능을 가지므로, 제2 유성캐리어에 원치 않는 힘이 가해지더라도모터(100)가 회전하지 않는다.Furthermore, the planetary gear unit 400 can prevent the reverse rotation by its own structure, and the combination of the planetary gear unit 400 and the planetary gear train 500 also has the reverse rotation prevention function, so that the second Even if unwanted force is applied to the planet carrier, the motor 100 does not rotate.
필요한 구속조건을 제공하고 각 구성부를 지지하기 위한 기어박스와 입력 회전력을 제공하는 모터를 유성기어유닛(400)에 더 부가하거나 또는 유성기어유닛(400)과 유성기어트레인(500)의 조합에 더 부가하면, 회전 동력을 내장하면서 설치가 편리한 변속장치를 구성할 수 있다. 이러한 변속장치를 예컨대 폴더형 휴대폰이나 플립형 휴대폰의 개폐장치로 이용하면, 폴더나 플립을 자동으로 개폐할 수 있을 뿐만 아니라 모터가 구동되지 않을 동안에는 역방향 회전방지 기능에 의해 폴더나 플립이 제멋대로 놀지 않고 현 상태를 유지하도록 구속할 수 있다.Add a motor to the planetary gear unit 400 or a combination of the planetary gear unit 400 and the planetary gear train 500 that provides the necessary constraints and provides a gearbox and input torque to support each component. In addition, it is possible to configure a transmission that is easy to install while incorporating rotational power. When the gearbox is used as an opening / closing device of a folding cell phone or a flip cell phone, for example, the folder or flip can be opened and closed automatically. Can be constrained to maintain state.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다. 따라서 특허청구범위의 등가적인 의미나 범위에 속하는 모든 변화들은 전부 본 발명의 권리범위 안에 속함을 밝혀둔다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below You can. Accordingly, all changes that come within the meaning or range of equivalency of the claims are to be embraced within their scope.
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2001
- 2001-11-07 KR KR10-2001-0069072A patent/KR100443417B1/en not_active IP Right Cessation
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