KR101423538B1 - 유성기어 증감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유성기어와 관련되는 것이며, 구체적으로는 부품의 감소화를 통해 경량화 및 소형화를 달성할 수 있는 유성기어 증감속기에 관한 기술로서, 2단 이상의 감속 또는 증속이 이루어지되, 복수의 제1유성기어모듈을 이루는 한 요소인 제1유성기어에 제1기어부와 제2기어부가 구분되게 형성되고, 상기 제1기어부만이 제1선기어와 맞물리고, 상기 제2기어부는 제1링기어와 맞물리게 되고, 하나의 축에 의해 상기 제1유성기어는 회전 가능한 상태로 제1캐리어에 장착되는 것을 특징으로 한다.

Description

유성기어 증감속기{PLANETARY GEAR TYPE GEAR SPEED REDUCER AND INCREASER}

본 발명은 유성기어와 관련되는 것이며, 구체적으로는 보다 경량화 및 소형화를 달성할 수 있는 유성기어 증감속기에 관한 기술이다.

산업적으로 다양한 분야에서 감속기 또는 증속기가 사용되고 있으며, 장치의 요구특성에 맞는 적당한 회전속도를 구현하는 것은 중요한 요소가 된다. 이러한 감속기 또는 증속기중 유성기어를 이용한 유성기어 감속기가 사용되고 있는데, 유성기어(Planetary gears)의 장점은 기어박스를 콤팩트화 및 경량화할 수 있고, 뛰어난 동력전달 효율 특성이 있고, 힘이 고루 분배되므로 고토크에도 잘 견딜 수 있다는 장점이 있다.

유성기어의 활용은 타 기어를 이용하는 것보다 뛰어난 장점이 있지만, 동일한 성능을 가지면서도 더욱 소형화, 경량화시킬 필요는 여전하다.

이러한 요구에 따라 관련 종래기술로 대한민국 등록특허 제10-0817503호(2008.03.21 등록)의 "유성기어 감속기"가 있다.

도 1은 종래기술에 의한 유성기어 감속기의 단면도이며, 도 2는 종래기술에 의한 유성기어 감속기의 부분단면 사시도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 선기어(100), 링기어(200), 자전기어(300), 유성기어(400), 출력축(500)으로 이루어진다.

종래기술은 자전기어(300)가 일정한 위치에 고정되어 자전만 하게 되며, 자전기어의 자전에 의해 링기어(200)가 회전되며, 복수의 유성기어(400)는 선기어의 유성기어 접속부(120) 및 링기어의 유성기어 접속부(220)와 접속되어 출력축(500)과 함께 회전되는 구조를 이루고 있다.

하지만 종래기술의 경우 링기어(200)가 자전기어 및 유성기어와 맞물려 회전되므로 좌우 변위가 발생될 수 있고, 이로 인해 링기어는 타 요소와 불필요한 간섭을 유발하게 되는 심각한 문제점을 가진다. 그리고 종래기술은 1단의 유성기어만을 가지므로 충분한 감속 혹은 증속비를 얻는데 한계가 있을 수 밖에 없다.

대한민국 등록특허 제10-0817503호(2008.03.21 등록)

이에 본 발명은 구조적으로 안정적이면서 다단 구조로 유성기어를 배치할 수 있고, 경량화, 소형화, 부품 감소를 달성할 수 있는 유성기어 증감속기를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 유성기어의 윤활특성을 향상시킬 수 있는 구조를 제시함으로써 소음이나 진동을 저감시키며 내구성을 높일 수 있는 유성기어 증감속기를 제공하고자 함을 또 다른 목적으로 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 유성기어 증감속기는, 2단 이상의 감속 또는 증속이 이루어지되, 복수의 제1유성기어모듈을 이루는 한 요소인 제1유성기어에 제1기어부와 제2기어부가 구분되게 형성되고, 상기 제1기어부만이 제1선기어와 맞물리고, 상기 제2기어부는 제1링기어와 맞물리게 되고, 하나의 축에 의해 상기 제1유성기어는 회전 가능한 상태로 제1캐리어에 장착되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 유성기어 증감속기는, 입력단 또는 출력단과 연결될 수 있는 제1선기어; 중심부에 상기 제1선기어가 끼워지는 제1캐리어; 상기 제1캐리어에 회전 가능하게 연결되는 복수의 제1유성기어모듈; 케이스와 고정되며 상기 제2기어부와 맞물리는 제1링기어; 상기 제1캐리어와 일단이 연결되어 회전되는 제2선기어; 중심부에 상기 제2선기어가 끼워지는 제2캐리어; 상기 제2선기어와 맞물리는 기어부를 가지며, 상기 제2캐리어에 회전 가능하게 연결되는 복수의 제2유성기어모듈; 상기 케이스와 고정되며 상기 기어부와 맞물리는 제2링기어; 상기 제2캐리어와 일단이 연결되어 출력단 또는 입력단과 연결될 수 있는 샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제1캐리어 및 상기 제2캐리어는, 좌측판과 우측판이 복수의 리브로 연결되어 내외부가 연통되는 설치공간이 형성되며, 상기 좌측판 및 우측판에는 상기 리브 사이마다 동축상으로 관통되는 축홀이 형성되고, 상기 우측판의 중심부에는 내경기어가 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제1유성기어모듈은, 중심부에 축끼움홀이 형성되며, 외면에 제1기어부와 제2기어부가 분할홈을 경계로 각각 형성되는 제1유성기어; 상기 축홀에 끼워지되, 일단의 플랜지가 상기 좌측판의 플랜지홈에 접촉되며, 타단은 상기 우측판의 축홀에 삽입되되 단부 중심에 탭이 형성되는 축; 상기 축의 외면에 결합되는 복수의 베어링; 원형 고리 형상으로 상기 제1유성기어의 갯수만큼의 볼팅홀이 등간격으로 형성되고, 상기 우측판 외면과 접촉되고, 상기 볼팅홀에 끼워지는 볼트에 의해 상기 축의 탭과 체결되는 연결링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 유성기어 증감속기는 유성기어를 다단으로 배치하면서도 제1유성기어모듈에 제1기어부와 제2기어부가 형성되어 하나의 축을 이용하여 2단 효과의 유성기어를 사용할 수 있어 경량화 소형화를 달성할 수 있다는 효과가 있고, 부품수를 최소화하는 효과도 얻을 수 있다.

그리고 본 발명의 유성기어 증감속기는 구조적으로 안정적이므로 부품간의 불필요한 간섭이 발생되지 않고, 유성기어의 윤활특성을 높일 수 있다는 특징이 있어 내구성이 보장된다는 효과도 있다.

도 1은 종래기술에 의한 유성기어 감속기의 단면도.
도 2는 종래기술에 의한 유성기어 감속기의 부분단면 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유성기어 증감속기의 조립상태 부분 단면도.
도 4는 제1캐리어 및 제1유성기어모듈의 분해 사시도.
도 5는 제1캐리어 및 제1유성기어모듈의 조립상태 사시도.
도 6은 또 다른 방향에서 본 제1캐리어 및 제1유성기어모듈의 사시도.
도 7은 제1캐리어 및 제1유성기어모듈의 조립상태 단면도.
도 8은 제1유성기어의 사시도.

이하, 본 발명에 의한 유성기어 증감속기에 대해 보다 상세한 설명을 전개하기로 하며, 첨부되는 도면을 참고하는 것으로 한다. 제시되는 도면들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 하나의 바람직한 실시예를 보여주는 것이므로, 본 발명의 기술적 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.

첨부되는 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유성기어 증감속기의 조립상태 부분 단면도이며, 도 4는 제1캐리어 및 제1유성기어모듈의 분해 사시도이며, 도 5는 제1캐리어 및 제1유성기어모듈의 조립상태 사시도이며, 도 6은 또 다른 방향에서 본 제1캐리어 및 제1유성기어모듈의 사시도이며, 도 7은 제1캐리어 및 제1유성기어모듈의 조립상태 단면도이고, 도 8은 제1유성기어의 사시도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 유성기어 증감속기는 유성기어를 활용하여 증속기 또는 감속기로 활용할 수 있도록 하며, 소형화, 경량화 및 부품 감소를 달성할 수 있음을 특징으로 한다.

특히 본 발명에서는 2단 이상으로 증속 또는 감속이 가능하도록 하되, 부품감소 및 소형화 경량화를 위해 제1유성기어모듈(30)에서 1단 및 2단의 증속이나 감속이 이루어질 수 있도록 구성된다. 즉, 제1유성기어모듈(30)을 이루는 한 요소가 되는 제1유성기어(31) 자체에 제1기어부(31-1)와 제2기어부(31-2)가 일체로 형성되며, 제1기어부(31-1)와 제2기어부(31-2)는 구분되며, 제1기어부(31-1)만이 제1선기어(10)와 맞물리고 제2기어부(31-2)는 제1링기어(40)와만 맞물리는 구조가 되도록 한다.

그리고 제1유성기어모듈(30)을 이루는 각각의 제1유성기어(31)는 단일의 축(32)에 의해 회전가능하도록 제1캐리어(20)에 장착됨으로써 부품 감소화 및 공간절약으로 인한 소형화와 경량화를 달성할 수 있다.

보다 구체적으로 본 발명의 유성기어 증감속기는 기본적인 외형을 이루는 케이스(C)를 가지며, 케이스(C)는 3개로 분할되어 있고, 후술될 제1링기어 및 제2링기어와 결합되는 구조를 이룬다.

도 3의 좌측에 제1선기어(10)가 위치되며, 제1선기어(10)에 입력단이나 출력단이 연결될 수 있다. 제1선기어(10)에 입력단이 결합되면 본 발명은 감속기로 사용되는 것이고, 제1선기어에 출력단이 결합되면 증속기로 사용할 수 있다.

제1선기어(10)는 제1캐리어(20)의 중심부에 끼워지게 되며, 제1선기어(10)의 좌측단은 케이스(C)의 내경에 설치되는 베어링(B)에 의해 지지되고, 제1선기어(10)의 우측단은 제1캐리어(20)에 설치되는 베어링(B)에 의해 지지되어 회전 가능한 상태가 된다.

구체적으로 제1캐리어(20)는 좌측판(21)과 우측판(22)이 복수의 리브(23)로 연결된 형상으로 리브(23)를 제외하고는 내외부가 연통되는 비어있는 설치공간을 가지게 된다. 그리고 좌측판(21)과 우측판(22)에는 리브(23) 사이마다 동축상으로 관통되는 축홀(24)이 형성되고 우측판(22)의 중심부에는 내경기어(25)가 형성된다. 본 실시예의 경우 3개의 리브(23)에 의해 우측판(22)과 좌측판(21)이 연결되는 것으로 하며, 이에 따라 우측판(22) 및 좌측판(21) 각각에는 동축상으로 3개씩의 축홀(24)이 형성된다.

제1캐리어(20)의 이러한 구조는 제2캐리어도 마찬가지이며, 다만 사이즈의 차이만 있을 뿐이므로 제2캐리어에 대한 설명은 생략한다.

복수의 제1유성기어모듈(30)이 마련되는데, 각각의 제1유성기어모듈(30)은 제1캐리어(20)에 회전 가능하도록 연결되고, 제1기어부와 제2기어부가 구분되게 형성되고 제1기어부만이 제1선기어와 맞물리게 된다.

보다 구체적으로 제1유성기어모듈(30)은 제1유성기어(31), 축(32), 베어링(33) 및 연결링(34)을 포함하여 이루어진다.

제1유성기어(31)는 중심부에 관통되는 축끼움홀(31a)이 형성되며, 외면에 분할홈(31b)을 경계로 구분되게 제1기어부(31-1)와 제2기어부)31-2)가 각각 형성된다. 즉, 제1유성기어(31)는 일체이면서도 어느 일측은 제1기어부(31-1)가 되고 타측은 제2기어부(31-2)가 되는 독특한 구조를 이루게 된다.

제1캐리어(20)에 제1유성기어(31)를 연결하기 위한 축(32)이 마련되는데, 축(32)은 축홀(24)에 끼워지고 축(32)의 일단에 형성되는 플랜지(32a)는 좌측판(21)의 플랜지홈(21a)에 접촉되고, 축(32)의 타단은 우측판(22)의 축홀(24)에 삽입되고 그 단부 중심에는 탭(32b)이 형성된다.

한편 축(32)의 외면에는 복수의 베어링(33)이 결합되고, 제1유성기어(31)의 내경면은 베어링(33)의 외면에 끼워져 결합을 이루게 된다.

탭(32b)이 형성되는 축(32)을 완전하게 고정시키기 위해 우측판(22)의 외면에 접촉되는 상태로 결합되는 연결링(34)이 마련되며, 연결링(34)은 원형 고리 형상이면서 제1유성기어(31)의 갯수만큼의 볼팅홀(34a)이 등간격으로 형성된다. 볼팅홀(34a)을 통해 볼트(35)가 끼워지며 볼트(35)는 축(32)에 형성된 탭(32b)에 체결됨으로써 3개의 축(32)은 연결링(34)과 완전히 구속되는 상태가 된다.

그리고 제1유성기어(31)의 좌우 각 단면에는 원형의 오일수집홈(31c)이 형성되며, 오일수집홈(31c)과 연결되어 오일을 제1유성기어(31)의 내경쪽으로 유도하기 위한 복수의 유도홈(31d)이 형성된다.

유성기어 증감속기가 운전될 때 비산되는 오일의 일부는 오일수집홈(31c)에 모이게 되며, 유도홈(31d)을 따라 오일은 제1유성기어(31)의 내경쪽으로 흐르게 됨으로써 제1유성기어(31)를 회전되게 하는 베어링(33)으로 오일이 원활이 공급될 수 있도록 하여 동작 특성, 소음이나 진동 감소, 을 향상시키고 내구성을 높이는데 기여하게 된다.

제1유성기어(31)의 제1기어부(31-1)는 제1선기어(10)와 맞물리게 되며, 제2기어부(31-2)는 제1링기어(40)와 맞물리게 된다. 제1링기어(40)는 케이스(C)와 고정 연결되고, 제1선기어(10)에 제1기어부(31-1)가 맞물려 회전력이 제1유성기어(31)로 전달되면 제2기어부(31-2)가 제1링기어(40)와 맞물린 상태이므로 급격한 증속 혹은 감속을 달성할 수 있다.

특히 제1유성기어모듈(30)에는 실질적으로 2개의 유성기어가 일체로 결합된 형태로 존재하나, 관련 부품은 하나의 유성기어만이 존재하는 경우와 같기 때문에 소형화, 경량화 및 부품 감소를 달성할 수 있게 된다.

제1캐리어(20)의 우측판(22) 중심에 형성되는 내경기어(25)에 연결되게 제2선기어(50)가 마련된다.

제2선기어(50)는 제2캐리어(60)의 중심부에 끼워지는 구조로 설치되며, 제2선기어(50)의 우측단부는 제2캐리어(60)의 우측판 내경쪽에 형성되는 베어링(B)에 의해 지지됨으로써 회전될 수 있는 구조를 이룬다.

제2캐리어(60)는 제1캐리어(20)와 동일한 형상이되 그 사이즈만 다른 것이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하며, 제1캐리어에 대한 설명을 참조하는 것으로 갈음한다.

제2캐리어(60)에는 복수의 제2유성기어모듈(70)이 결합되는데, 제2유성기어모듈(70)은 제2선기어(50)와 맞물리는 하나의 기어부(71a)만을 가지는 제2유성기어(71)를 포함한다. 그 외 축, 연결링, 베어링 등을 포함하는 것은 제1유성기어모듈과 동일하다.

제2유성기어(71)에 형성되는 기어부(71a)와 맞물리는 제2링기어(80)가 마련되며, 제2링기어(80)는 케이스(C)와 고정 연결된다. 따라서 제2선기어(50)의 회전력을 받는 제2유성기어(71)는 자전과 동시에 공전을 하면서 제2캐리어(60)를 회전되게 한다.

제2캐리어(60)의 일단과 연결되는 샤프트(90)가 마련되며, 샤프트(90)를 통해서 출력단 또는 입력단이 연결될 수 있고, 경우에 따라서는 샤프트(90) 자체가 출력단 또는 입력단이 될 수 있다.

구체적으로 제2캐리어(60)의 우측판 중심부에도 내경기어가 마련되며, 내경기어에 샤프트(90)의 일단이 연결됨으로써 회전력의 전달이 이루어질 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 구성에 의한 본 발명의 유성기어 증감속기는 2단 구조로 3단의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 부품을 최소화할 수 있고 이를 통해 경량화 및 소형화를 동시에 달성할 수 있게 된다.

그리고 본 발명의 유성기어 증감속기는 필요에 따라 감속기 또는 증속기로 활용이 가능하다.

본 발명의 구체적인 사용예에 대해 개략적으로 설명하도록 한다.

제1선기어(10)에 입력단이 연결되고 샤프트(90)에 출력단이 연결된다고 가정하면 이것은 감속기로 사용되는 경우가 된다.

제1선기어(10)로 회전력이 전달되면 제1유성기어(31)의 제1기어부(31-1)만이 제1선기어(10)와 맞물려 회전되고 이로 인해 제1유성기어(31)는 회전되고 제2기어부(31-2)가 제1링기어(40)와 맞물려 있으므로 제1유성기어모듈(30) 및 제1캐리어(20)는 공전을 하게 된다. 물론 제1유성기어(31)는 자전도 동시에 이루어진다.

제1기어부(31-1)와 제2기어부(31-2)의 기어수는 동일할 수도 있지만 기어수를 다르게 함으로써 효과적인 감속효과를 거둘 수 있다.

제1기어부(31-1)와 제2기어부(31-2)의 기어수는 요구되는 감속비 혹은 증속비를 고려하여 다양하게 변경될 수 있을 것이다.

제1캐리어(20)에 제2선기어(50)가 연결되므로 감속된 회전력은 제2선기어(50)를 회전되게 하며, 제2선기어(50)는 제2유성기어(71)의 기어부(71a)와 맞물려 있어 제2캐리어(60) 및 제2유성기어모듈(70)을 회전시키게 된다. 이런 과정에서 다시 한번 감속이 이루어지고 제2캐리어(60)와 연결되는 샤프트(90)를 통해 최종적인 회전력이 출력된다.

본 발명에 의한 유성기어 증감속기는 다양한 산업분야의 감속기 또는 증속기로 사용될 수 있다.

C : 케이스 B : 베어링
10 : 제1선기어 20 : 제1캐리어
21 : 좌측판 21a: 플랜지홈
22 : 우측판 23 : 리브
24 : 축홀 25 : 내경기어
30 : 제1유성기어모듈 31 : 제1유성기어
31-1: 제1기어부 31-2: 제2기어부
31a: 축끼움홀 31b: 분할홈
31c: 오일수집홈 31d: 유도홈
32 : 축 32a: 플랜지
32b: 탭 33 : 베어링
34 : 연결링 34a: 볼팅홀
35 : 볼트 40 : 제1링기어
50 : 제2선기어 60 : 제2캐리어
70 : 제2유성기어모듈 71 : 제2유성기어
71a: 기어부 80 : 제2링기어
90 : 샤프트

Claims (4)

1. 유성기어를 이용하여 증속 또는 감속 기능을 구현할 수 있는 유성기어 증감속기에 있어서,
   입력단 또는 출력단과 연결될 수 있는 제1선기어;
   중심부에 상기 제1선기어가 끼워지는 제1캐리어;
   케이스에 고정 연결되는 제1링기어;
   하나의 축에 의해 상기 제1캐리어에 회전 가능한 상태로 장착되되, 제1기어부와 제2기어부가 구분되게 형성되는 제1유성기어를 포함하고, 상기 제1기어부만이 상기 제1선기어와 맞물리고, 상기 제2기어부는 상기 제1링기어에 맞물림으로써 상기 제1캐리어를 통해 동력 전달이 이루어지도록 하는 복수의 제1유성기어모듈;
   상기 제1캐리어와 일단이 연결되어 회전되는 제2선기어;
   중심부에 상기 제2선기어가 끼워지는 제2캐리어;
   상기 제2선기어와 맞물리는 기어부를 가지며, 상기 제2캐리어에 회전 가능하게 연결되는 복수의 제2유성기어모듈;
   상기 케이스와 고정되며 상기 기어부와 맞물리는 제2링기어;
   상기 제2캐리어와 일단이 연결되어 출력단 또는 입력단과 연결될 수 있는 샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성기어 증감속기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1캐리어 및 상기 제2캐리어는,
   좌측판과 우측판이 복수의 리브로 연결되어 내외부가 연통되는 설치공간이 형성되며, 상기 좌측판 및 우측판에는 상기 리브 사이마다 동축상으로 관통되는 축홀이 형성되고, 상기 우측판의 중심부에는 내경기어가 형성되는 것을 특징으로 하는 유성기어 증감속기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1유성기어모듈은,
   중심부에 축끼움홀이 형성되며, 외면에 제1기어부와 제2기어부가 분할홈을 경계로 각각 형성되는 제1유성기어;
   상기 축홀에 끼워지되, 일단의 플랜지가 상기 좌측판의 플랜지홈에 접촉되며, 타단은 상기 우측판의 축홀에 삽입되되 단부 중심에 탭이 형성되는 축;
   상기 축의 외면에 결합되는 복수의 베어링;
   원형 고리 형상으로 상기 제1유성기어의 갯수만큼의 볼팅홀이 등간격으로 형성되고, 상기 우측판 외면과 접촉되고, 상기 볼팅홀에 끼워지는 볼트에 의해 상기 축의 탭과 체결되는 연결링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유성기어 증감속기.
   

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