KR20120061921A - 기어 휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 각각의 제1 및 제2 축방향 단부를 구비하며 회전축 둘레에 배치되도록 구성된 허브(15; 25)로서, 허브의 제1 및 제2 축방향 단부들 중 적어도 한 축방향 단부는 기어 휠(10; 20)을 인접한 기어 휠의 기어 휠 허브에 대해 회전적으로 잠그도록 구성된 일체형 결합 장치(16; 26)를 구비하는 허브; 각각의 제1 및 제2 축방향 단부와, 치형 림(12; 22)을 구비한 외주를 구비한 원형 기어 링(11; 21); 및 허브(15; 25)가 기어 링(11; 21)의 실질적인 중앙부에 고정되도록 기어 링(11; 21)과 허브(15; 25)를 연동시키는 중간 벽(14; 24)을 포함하며, 기어 링(11; 21)과 허브(15; 25)는 체결 연결부(17; 27)에 의해 서로 결합되어 기어 휠(10; 20)을 형성하는 두 개의 개별 부품인 기어 휠(10; 20)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기어 휠은 허브(15; 25)의 축방향 단부들이 기어 휠이 둘레에 배치되도록 구성된 종방향 샤프트에 대해 횡방향으로 기어 링(11; 21)의 축방향 단부들에 의해 정해지는 평면에서 혹은 평면 내에서 종료되는 것을 특징으로 한다.

Description

기어 휠{GEAR WHEEL}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 기어 휠에 관한 것이다.

기어 휠은 예컨대 회전 속도를 조절하고 원동기로부터 최종 활용처로 동력을 전달하기 위한 기어박스와 같은 다수의 응용 분야에서 사용된다.

여러 가지 크기와 구성의 기어 휠들이 기어박스에 사용되어 회전 속도와 동력 전달을 소망에 따라 변화시킨다. 기어박스에서는, 기어 휠들이 종방향 주샤프트와 중간샤프트(countershaft) 둘레에 배치된다. 각 기어 휠은 외주 둘레에 치형을 구비한 기어 링의 중앙에 위치되며 샤프트를 둘러싸는 허브를 구비한다. 샤프트를 따라 배치된 기어 휠들은 샤프트 둘레에서의 상대 회전을 방지하도록 허브들을 거쳐 인접한 기어 휠들에 결합된다. 그러나 이는 인접한 허브들 간의 신뢰성 있는 계합을 보장하도록 허브들이 기어 링보다 길어야 하고, 이에 따라 이웃한 기어 링들 사이에 틈이 있게 된다는 것을 의미한다. 기어 링의 폭은 기어 링을 거쳐서 전달될 토크를 바탕으로 그 치수가 정해지며, 틈들에 의해 기어 박스의 전체 길이가 증가된다. 이 문제를 해소하기 위해 구성된 것으로 유럽 특허 EP 1 464 874호에 개시된 변형 기어 휠은 기어 링의 길이보다 길지 않은 치형을 갖는 허브를 구비하고 있다. 이 치형은 별도의 부품으로 제조된 후에 단조된 기어 휠 허브에 고정된다. 그러나 이 구성을 갖는 기어 휠은 제조하는 데 많은 비용이 든다.

따라서 기어박스의 이용 가능한 공간을 더욱 더 잘 활용할 수 있게 하고 적당한 비용으로 제조될 수 있는 기어 휠에 대한 요구가 있다.

본 발명의 목적은 위에서 설명한 요구를 충족시키는 기어 휠을 제공하는 데 있다.

이 목적은, 허브, 원형 기어 링 및 기어 링과 허브를 연동시키는 적어도 하나의 중간 벽을 포함하는, 독립 청구항에 따른 기어 휠에 의해 달성된다. 기어 휠은, 허브의 제1 및 제2 축방향 단부들 중 적어도 하나는 기어 휠을 인접한 기어 휠의 허브에 대해 회전 가능하게 잠그도록 구성된 일체형 결합 장치들을 구비하며, 결합 장치를 각각 포함하는 허브의 축방향 단부/단부들은, 기어 휠이 둘레에 배치되는 종방향 샤프트에 대해 횡방향으로 기어 링의 상응하는 축방향 단부에 의해 정해지는 평면에서 또는 평면 내에서 종료되는 것이 특징이다. 기어 링과 허브는 하나 이상의 체결 연결부에 의해 최종적으로 서로 접합되어 기어 휠을 형성하기 위하여 별도로 제조되는 두 개의 별도 부품이다.

위와 같은 구성의 기어 휠에 의하면, 허브와 기어 링은 서로 접합되기 전에 별도로 제조되고 가공될 수 있어, 축방향으로 기어 링보다 더 연장되지 않는 치형을 갖는 허브를 얻을 수 있게 되고, 이에 따라 예를 들어 다수의 기어 휠이 그 안에 나란히 배치되는 기어 박스의 전체 길이에 매우 긍정적인 영향을 미치게 된다.

본 발명에 따른 기어 휠은, 구성 부품들의 모든 면들이 더욱 더 큰 정밀도로 가공될 수 있고 이에 의해 기어 휠의 균형이 더욱 더 잘 잡혀서 진동이 덜 발생되어 결과적으로 더욱 더 오랜 기간동안 파손(breakdown)의 위험이 감소될 것이기 때문에, 통상의 기어 휠보다 더욱 더 우수하게 작동한다.

기어 휠의 중간 벽은 허브 또는 기어 링과 일체이거나 혹은 별도의 부품일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기어 휠에 의하면, 여러 부품들에 대해 각기 다른 소재를 선택할 수 있게 되고, 이는 소재 측면에서의 기어 휠의 성능과 가공 비용 둘 다에 긍정적인 영향을 미친다.

또한, 본 발명에 따른 기어 휠에 의하면, 가공을 위한 부품들에의 접근이 크게 용이해지고 부품들이 서로 접합되기 전에 공정이 완료될 수 있다는 점에서 여러 부품들의 품질이 향상될 수 있게 된다.

본 발명에 따른 기어 휠의 다른 장점은 여러 부품들을 하나로 합치기 전에 별도로 제조하는 것에 의해 더욱 유리한 방식으로 구성될 수 있다는 것이다. 더욱 최적화된 구성으로 인해 기어 휠의 특정 부품들에 사용되는 소재의 두께와 양을 더욱 더 감소시킬 수 있게 된다. 또한 기어 휠의 더욱 최적화된 구성은 기존의 방법들에 의해 제조를 위해 요구되는 현재 존재하는 개구들과 구멍들을 제거할 수 있고 이는 강도 등에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 의미할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기어 휠에 의하면, 중간 벽이 기어 휠의 중앙선으로부터 멀리 떨어져 있게 할 수 있고, 이는 기어 휠에 가해지는 하중이 어떠한 이유에서 일측부에서 타측부보다 큰 경우에 적절할 수 있다.

본 발명에 따른 기어 휠의 실시예에서는, 기어 링, 중간 벽 및/또는 허브는 각기 다른 소재로 만들어질 수 있고, 이에 따라 여러 부품들을 서로 독립적으로 최적화시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따른 기어 휠의 실시예에서는, 기어 링과 허브는 허브로부터 기어 링까지 실질적으로 반경 방향으로 연장되는 두 개의 중간 벽을 거쳐서 서로 접합된다. 이 실시예는 예를 들어 기어 휠에 가해지는 하중이 큰 경우에 혹은 두 벽들 사이의 공간이 냉각 매체 혹은 윤활 매체를 위해 사용될 가능성이 있는 경우에 매우 유리할 수 있다.

본 발명에 따른 기어 휠의 실시예에서는, 체결 연결부가 압착 체결부의 형태를 취한다. 그러면, 허브와 중간 벽이 기어 링의 중앙에서 공간으로 가압되는 경우에 여러 부품들을 서로에 대해 고정된 상태로 유지시키기 위한 필요한 힘이 발생되도록, 중간 벽의 길이는 허브와 기어 링의 내부 사이의 거리보다 약간 더 길다.

본 발명에 따른 기어 휠의 실시예에서는, 체결 연결부가 용접 연결부의 형태를 취한다. 용접 연결부는 소재가 용접 심용으로 부가되는 통상의 방식이거나 혹은 인접한 부품들 사이의 접촉면들이 가소화되어 서로 접합되는 마찰 용접에 의해 생성되는 용접 연결부일 수 있다.

본 발명에 따른 기어 휠의 실시예에서는, 체결 연결부가 접착 연결부 또는 나사 연결부의 형태를 취한다.

또한 체결 연결부의 신뢰성을 증가시키기 위해서 혹은 부품들을 만들 소재에 특수한 요건이 수반되는 경우에 여러 가지 유형의 체결 연결부를 조합하는 것도 생각할 수 있다.

본 발명에 따른 기어 휠의 실시예에서는, 기어 링의 내부에 중간 벽을 지탱할 수 있는 하나 이상의 돌출부가 마련된다. 이러한 기어 링의 내측부 구성에 의해 부품들이 서로 영구적으로 고정될 때까지 중간 벽이 이 돌출부에 받쳐질 수 있게 되므로 기어 휠의 제조가 용이해진다.

본 발명에 따른 기어 휠의 실시예에서는, 중간 벽은 기어 휠의 중량과 사용되는 소재의 양을 감소시키도록 하나 이상의 오목부를 구비한다. 이에 따라 오목부들이 중간벽의 하중이 작은 구역에 놓이는 경우에는 소재를 상당히 절약할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 기어 휠을 적어도 두 개 포함하는 기어박스에도 적용된다.

이하 본 발명을 본 발명의 기어 휠의 반쪽을 나타낸 횡단면도, 즉 기어 휠의 중앙으로부터 치형 림까지의 단면도인 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 기어 휠의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 기어 휠의 제2 실시예를 도시한 도면이다.

도 1에는 외주 둘레에 치형 림(12)을 구비한 원형 기어 링(11)을 포함하는 기어 휠(10)이 도시되어 있다. 이 치형 림(12) 상의 치형은 수직(straight)이거나 혹은 경사질 수 있고, 기어 휠(10)이 전달할 예상 하중에 근거하여 치수가 정해진다. 기어 링(11)의 그리고 그에 따른 치형 림(12)의 축방향 길이(폭)는 기어 휠(10)에 의해 전달될 하중에 근거한다. 또한 기어 휠(10)은 기어 휠의 중앙부에 위치된 허브(15)로부터 실질적으로 반경 방향 외측으로 연장되는 중간 벽(14)을 포함한다. 기어 휠의 이 실시예에서는, 중간 벽(14)은 허브의 일체형 부품이지만, 제조 단계들 중 한 단계 중에 기어링과 허브에 체결되도록 구성된 완전히 별개인 부품의 형태를 취할 수도 있다. 중간 벽(14)은 기어 링(11)과 허브(15)를 연동시킨다.

기어 휠(10)의 제조를 용이하게 하기 위한 관점에서, 기어 링의 내부에는 지지 돌출부(13)가 마련되고, 여러 부품들을 서로 고정시키는 영구 체결 연결부(17), 이 경우에는 용접 연결부가 기어 링(11)과 중간 벽(14) 사이의 전이부(transition)에서 제자리에 마련될 때까지 중간 벽(14)이 상기 지지 돌출부에 지탱될 수 있다. 돌출부(13)는 일반적으로 중간 벽(14)이 기어 휠(10)의 중앙에 놓여서 여러 부품들 사이의 각도 오차(angular error)를 발생시킬 수 있는 기어 휠에서의 경사 하중을 방지하도록 위치된다. 또한 기어 휠은 바람직하게는 기어 휠에 대칭으로 놓이는 두 개 이상의 중간 벽을 포함할 수도 있다. 지지 돌출부들은 유리하게는 각각의 중간벽에 대해 사용될 것이다.

허브(15)는 실질적으로 원통형의 형상을 가지며, 도시하지 않은 샤프트를 위해 원통형 허브를 통과하여 연장되는 중앙 원형 구멍(18)을 갖는다. 허브의 한 축방향 단부는 결합 치형(16)을 구비하며, 이 결합 치형에 의해 기어 휠(10)은 상응하는 결합 치형을 구비한 인접한 기어 휠에 회전 가능하게 결합된다. 기어 휠이 양쪽에서 인접한 기어 휠들에 회전 가능하게 결합되는 경우, 허브의 양 단부가 치형을 구비한다. 결합 치형(16)을 구비한 허브의 축방향 단부 혹은 축방향 단부들은 기어 휠이 둘레에 배치되는 종방향 샤프트에 대해 횡방향으로 기어 링(11)의 상응하는 축방향 단부들에 의해 정해지는 평면에서 또는 평면 내에서 종료된다.

결합 치형(16)들은 허브(15)의 단부면들로부터 반경 방향으로 또는 허브의 단부면들로부터 축방향으로 이어진다. 그러나 허브(15)의 길이가 기어 링의 길이보다 긴 경우에 인접한 기어 링들 사이에 형성되는 바람직스럽지 않은 공간을 최소화하도록 결합 치형(16)은 절대 축방향으로 기어 링(11)보다 더 연장되지 않는다.

도 2에는 본 발명에 따른 기어 휠(20)의 제2 실시예가 도시되어 있다. 이 기어 휠(20)은 위에서 설명한 부품들과 유사한 부품들, 즉 치형 림(22)을 갖는 기어 링(21), 중간 벽(24), 허브(25)로서 그의 일 단부에 결합되어 배치된 결합 치형(26)을 구비한 허브(25), 및 기어 휠(20)이 둘레에 배치되는 샤프트용의 실질적으로 원형으로 위치된 구멍(28)을 포함한다. 그러나 이 경우에는 기어 링(21)의 내부는 지지 돌출부가 없이 실질적으로 직선이며, 중간 벽(24)과 기어 링(21)은 중간 벽(24)과 중간 벽(24)의 각 측부 상의 기어 링(21)의 내부 사이의 전이부와 결합된 용접 연결부(27)에 의해 서로 접합된다.

이상에서 여러 가지의 선택적인 부품들 간의 체결 연결부들을 설명하였고, 이러한 체결 연결부들은 체결부들에서의 견고함을 더욱 크게 하기 위하여 유리하게는 서로 조합해서 사용될 수 있다. 나사 결합부가 사용되면, 기어 링의 내부 및/또는 허브의 외부에는 유리하게는 중간 벽을 받치며 반경 방향으로 이어지는 플랜지가 마련된다. 스크류들이 여러 부품들을 서로 견고하게 체결하기 위하여 플랜지와 중간 벽을 통과하여 축방향으로 죄어진다.

본 발명을 기어 휠의 실시예를 바탕으로 설명하였다. 그러나 예를 들어 여러 부품들의 치수와 상세한 구성에 있어서 다른 개조예들도 생각할 수 있다. 또한 극심한 하중 조건에 따라 기어 휠을 최적화하는 관점에서 기어 휠의 중간 벽이 기어 휠의 중앙 평면으로부터 변위될 수 있다.

여러 가지 예시적인 실시예들을 바탕으로 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 설명한 실시예들에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위를 바탕으로 한정된다.

Claims (10)

1. 제1 및 제2 축방향 단부들을 갖고 회전축 둘레에 배치되도록 구성된 허브(15; 25)와, 제1 및 제2 축방향 단부들과 치형 림(12; 22)을 구비한 외주면을 갖는 원형 기어 링(11; 21)과, 허브(15; 25)가 기어 링(11; 21)의 실질적인 중앙부에 고정되도록 기어 링(11; 21)과 허브(15; 25)를 연동시키는 적어도 하나의 중간 벽(14; 24)을 포함하는 기어 휠(10; 20)에 있어서,
   허브의 제1 및 제2 축방향 단부들 중 적어도 하나는 기어 휠(10; 20)을 인접한 기어 휠의 허브에 대해 회전 가능하게 잠그도록 구성된 일체형 결합 장치(16; 26)들을 구비하며,
   결합 장치들을 포함하는 허브(15; 25)의 축방향 단부/단부들은, 기어 휠이 둘레에 배치되는 종방향 샤프트에 대해 횡방향으로 기어 링(11; 21)의 상응하는 축방향 단부에 의해 정해지는 평면에서 또는 평면 내에서 종료되며,
   기어 링(11; 21)과 허브(15; 25)는 체결 연결부(17; 27)에 의해 서로 접합되어 기어 휠(10; 20)을 형성하는 두 개의 별도 부품인 것을 특징으로 하는 기어 휠.
2. 제1항에 있어서,
   기어 링(11; 21), 중간 벽(14; 24) 및/또는 허브(15; 25)는 각기 다른 소재로 만들어진 것을 특징으로 하는 기어 휠(10; 20).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   기어 링과 허브는 허브로부터 기어 링까지 실질적으로 반경 방향으로 연장되는 두 개의 중간 벽을 거쳐서 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 기어 휠.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   체결 연결부는 압착 체결부(press fastening)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 휠.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   체결 연결부(17; 27)는 용접 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 휠(10; 20).
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   체결 연결부는 접착 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 휠.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   체결 연결부는 나사 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 휠.
8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   기어 링(11)의 내부에는 중간 벽(14)을 지탱할 수 있는 하나 이상의 돌출부(13)가 마련된 것을 특징으로 하는 기어 휠(10).
9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   중간 벽은 기어 휠의 중량과 사용되는 소재의 양을 감소시키도록 하나 이상의 오목부를 구비한 것을 특징으로 하는 기어 휠.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 기어 휠(10; 20)을 적어도 두 개 포함하는 기어박스.

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