KR20170094075A

KR20170094075A - 유성감속기

Info

Publication number: KR20170094075A
Application number: KR1020170014799A
Authority: KR
Inventors: 노리오 시로코시
Original assignee: 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
Priority date: 2016-02-08
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2017-08-17
Also published as: TW201730454A; CN205503930U; JP2017141861A; US20170227091A1; EP3203112A1; CN107061634A; US10215259B2

Abstract

(과제)
본 발명은, 외경치수를 증가시키지 않고 높은 토크용량을 실현할 수 있는 유성감속기를 제공한다.
(해결수단)
2단 유성감속기(1)는, 제1, 제2유성캐리어(31, 32)가 일체로 회전하도록 축선(1a)의 방향으로 동축으로 고정된 구조의 캐리어 어셈블리(24)를 구비하고 있다. 캐리어 어셈블리(24)는, 축선(1a) 방향으로 병렬로 배치되어 있는 동일한 형상의 제1, 제2유성기어(22, 23)를 지지하고 있다. 제1, 제2유성기어(22, 23)는, 후단 내접기어(25), 후단 태양기어(21)에 맞물려 있고, 캐리어 어셈블리(24)가 감속회전 출력요소이다. 광폭의 유성기어를 사용하는 경우에 비하여, 큰 토크용량을 구비한 유성감속기를 실현할 수 있다.

Description

유성감속기{PLANETARY REDUCTION GEAR DEVICE}

본 발명은, 외경(外徑)에 제약이 있고 또한 높은 토크용량(torque容量)이 요구되는 경우에 적절한 유성감속기(遊星減速機)에 관한 것이다.

유성기어(遊星gear)로서는, 예를 들면 본 발명자는 특허문헌1에 있어서 작은 백래쉬(backlash)의 유성기어장치를 제안하고 있다. 이 장치에서는, 유성기어를 지지하는 유성축(遊星軸)을 양측으로부터 지지하는 2매의 캐리어판(carrier板)을 구비하고, 이들을 상대적으로 회전시킴으로써 백래쉬 조정을 하고 있다.

그래서 유성감속기에 있어서, 외경에 제약이 있고 또한 높은 토크용량을 실현하는 경우에는, 톱니폭을 신장시키는 것이 일반적이다. 그러나 톱니폭을 신장시키는 것에는 한계가 있으며, 톱니폭을 어느 정도 이상으로 하면, 토크용량이 올라가지 않게 된다. 이것은, 톱니폭이 신장됨으로써 잇줄하중분포(tooth trace 荷重分布)가 균일하게 되지 않는 것과, 유성축이 길어지게 되어 강도가 저하되기 때문이다.

: 일본국 공개특허 특개2002-031196호 공보

본 발명의 과제는, 이 점을 고려하여, 외경치수를 증가시키지 않고 높은 토크용량을 실현할 수 있는 유성감속기를 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 유성감속기는,

태양기어와,

내접기어와,

상기 태양기어 및 상기 내접기어에 대하여, 이들의 축선 방향에 있어서의 서로 다른 위치에 있어서 맞물려 있는 적어도 제1, 제2유성기어와,

상기 제1, 제2유성기어를 지지하는 캐리어 어셈블리를

갖고 있고,

상기 캐리어 어셈블리는, 상기 제1유성기어를 지지하는 제1유성캐리어 및 상기 제2유성기어를 지지하는 제2유성캐리어를 구비하고, 이들 제1, 제2유성캐리어는 일체로 회전하도록 상기 축선 방향으로 동축(同軸)으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에서는, 유성캐리어에 의하여 지지된 제1, 제2유성기어가 축선방향으로 병렬로 배치되어 있다. 토크용량을 올리기 위하여 넓은 톱니폭의 유성기어를 사용하는 경우에 비하여, 각 유성기어의 톱니폭을 길게 할 필요가 없기 때문에, 잇줄하중분포의 불균일화를 방지할 수 있다. 또한 유성기어를 지지하는 유성축을 구비한 유성캐리어를 축선방향으로 다단으로 연결하여 일체화하고 있기 때문에, 각 유성기어를 지지하는 유성축의 부분을 길게 할 필요가 없어, 유성축의 강도 저하를 방지할 수 있다. 따라서 광폭의 유성기어를 사용하는 경우에 비하여, 큰 토크용량을 구비한 유성감속기를 실현할 수 있다.

본 발명의 유성감속기에 있어서, 예를 들면 복수의 상기 제1유성기어 및 복수의 상기 제2유성기어가 배치된다. 상기 제1유성기어는, 상기 태양기어 및 상기 내접기어의 사이에 있어서, 그들의 축선 방향의 제1위치에 있어서 원주방향으로 소정의 각도 간격으로 배치된다. 상기 제2유성기어는, 상기 태양기어 및 상기 내접기어의 사이에 있어서, 그들의 축선 방향에 있어서의 상기 제1위치와는 다른 제2위치에 있어서 원주방향으로 소정의 각도 간격으로 배치된다.

또한 이 경우에는, 상기 제1유성캐리어는, 상기 제1유성기어의 각각을 회전시킬 수 있는 상태로 지지하고 있는 복수 개의 제1유성축의 각각을, 상기 제1유성기어를 사이에 두고 양측의 부위에서 지지하고 있는 것이 바람직하다. 마찬가지로 상기 제2유성캐리어는, 상기 제2유성기어의 각각을 회전시킬 수 있는 상태로 지지하고 있는 복수 개의 제2유성축의 각각을, 상기 제2유성기어를 사이에 두고 양측의 부위에서 지지하고 있는 것이 바람직하다.

제1, 제2유성축의 각각을, 양측 지지상태에서 지지함으로써 유성축의 지지강성을 확보할 수 있다.

예를 들면 상기 제1유성캐리어를, 상기 제1유성기어를 사이에 두고 상기 축선 방향의 양측에 위치하는 제1축지지판 및 제2축지지판의 사이에, 상기 제1유성축이 상기 축선 방향으로 가로지르도록 한 구성으로 할 수 있다. 마찬가지로 상기 제2유성캐리어를, 상기 제2유성기어를 사이에 두고 상기 축선 방향의 양측에 위치하는 제3축지지판 및 제4축지지판의 사이에, 상기 제2유성축이 상기 축선 방향으로 가로지르도록 한 구성으로 할 수 있다. 이 경우에는, 상기 제1, 제2유성기어의 사이에 위치하는 상기 제2, 제3축지지판을 서로 연결하여 일체로 회전하는 캐리어 어셈블리를 구성할 수 있다. 또는 이들 제2, 제3축지지판으로서 단일의 공통 축지지판을 배치함으로써 일체로 회전하는 캐리어 어셈블리를 구성할 수 있다.

본 발명의 유성감속기에 있어서, 보통은 상기 제1유성기어의 수와 상기 제2유성기어의 수가 동일하게 되고, 원주방향에 있어서 동일한 각도 위치에 배치된다.

이 경우에는, 제1, 제2유성기어를 지지하는 유성축을 공통의 축으로 할 수 있다. 즉 상기 제2, 제3축지지판을 관통하여 연장되어 있는 복수 개의 공통 유성축을 배치한다. 공통 유성축의 각각에 있어서, 상기 축선 방향의 상기 제1위치에 대응하는 축부분이 상기 제1유성축으로서 기능을 하고, 상기 제2위치에 대응하는 축부분이 상기 제2유성축으로서 기능을 한다.

본 발명의 유성감속기를 2단 감속기로서 사용하는 경우에는, 상기 구성에 추가하여, 전단 내접기어, 전단 유성캐리어에 의하여 회전할 수 있는 상태로 지지되어 있는 전단 유성기어, 및 전단 태양기어를 구비한 전단 유성감속부를 배치하고, 상기 전단 유성캐리어를 상기 태양기어에 대하여 동축상태로 고정하면 좋다.

본 발명의 유성감속기는, 축선 방향으로 복수의 유성기어를 배치하여 토크용량을 높이고 있다. 축선 방향의 치수는 증가하지만, 감속기의 외경치수를 증가시키지 않고 토크용량을 높일 수 있다. 따라서 본 발명의 유성감속기는, 외경에 제약이 있고 또한 높은 토크용량이 요구되는 경우에 적합하다.

도1은, 본 발명을 적용한 2단 유성감속기를 나타내는 개략적인 정면도 및 개략적인 종단면도이다.
도2는, 도1의 2단 유성감속기의 부분확대 종단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 유성감속기(遊星減速機)의 실시형태에 대하여 설명한다. 이하에서 설명하는 실시형태는 2단 유성감속기에 관한 것이지만, 본 발명은 1단의 유성감속기에도 동일하게 적용할 수 있다는 것은 물론이다. 또한 유성기어(遊星gear)의 개수, 유성캐리어(遊星carrier)의 연결 개수, 구조 등도 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

도1(a)는 본 실시형태에 관한 2단 유성감속기를 나타내는 개략적인 정면도이고, 도1(b)는 그 개략적인 종단면도이다. 도2는, 도1의 2단 유성감속기의 부분확대 종단면도이다. 2단 유성감속기(1)는, 원통형상의 감속기 케이스(減速機 case)(2)를 구비하고, 그 내부에, 축선(軸線)(1a)의 방향으로 전단 유성감속부(前段遊星減速部)(10)와 후단 유성감속부(後段遊星減速部)(20)가 동축(同軸)으로 조립되어 있다.

전단 유성감속부(10)는, 전단 태양기어(前段太陽gear)(11)와, 이 외주측에 있어서 동일한 원 위에 등각도(等角度) 간격으로 배치된 복수의 전단 유성기어(前段遊星gear)(13)를 지지하고 있는 전단 유성캐리어(前段遊星carrier)(12)와, 전단 유성기어(13)와 대치(對峙)하는 감속기 케이스(2)의 원형 내주면의 부분에 일체로 형성되어 있는 전단 내접기어(前段 internal gear)(14)를 구비하고 있다. 전단 유성캐리어(12)는, 일정한 두께의 축지지 원반(軸支持圓盤)(15)과, 이 축지지 원반(15)에 고정되어 있는 복수 개의 전단 유성축(前段遊星軸)(16)을 구비하고 있다.

축지지 원반(15)은, 전단 태양기어(11)에 대하여 감속기 케이스(2)에 있어서의 축선(1a) 방향의 내측에 배치되어 있고, 전단 태양기어(11)의 축끝면(軸端面)(11a)과 일정한 간격으로 대치하는 중심부분에는 원형의 압입구멍(17)이 형성되어 있다. 축지지 원반(15)에 있어서의 외주측의 부분에는, 동심원(同心圓) 상에 위치하도록 등각도 간격으로 축선(1a)을 따른 방향으로 연장되는 전단 유성축(16)의 압입축부(壓入軸部)(16a)가 압입되어 고정되어 있다. 각 전단 유성축(16)은 축지지 원반(15)으로부터 전단 태양기어(11)측으로 돌출되어 있고, 각 전단 유성축(16)에 의하여 전단 유성기어(13)가 회전할 수 있는 상태로 지지되어 있다.

후단 유성감속부(20)는, 감속기 케이스(2)의 내부에 있어서 전단 유성감속부(10)에 인접하게 배치되어 있다. 후단 유성감속부(20)는, 후단 태양기어(21)와, 복수의 제1유성기어(22)와, 복수의 제2유성기어(23)와, 제1, 제2유성기어(22, 23)를 지지하고 있는 캐리어 어셈블리(carrier assembly)(24)와, 후단 내접기어(後段 internal gear)(25)를 구비하고 있다. 제1유성기어(22)와 제2유성기어(23)는 동일한 형상이며, 후단 태양기어(21) 및 후단 내접기어(25)의 각각 맞물려 있다.

본 예에서는, 동일한 유성기어를 제1, 제2유성기어(22, 23)로서 사용하고 있다. 톱니폭이 서로 다른 유성기어를 제1, 제2유성기어(22, 23)로서 사용할 수도 있다. 또한 본 예에서는, 동일한 개수(4개)의 제1, 제2유성기어(22, 23)가 원주방향에 있어서 동일한 각도 위치에 배치되어 있다. 일방(一方)을 4개의 유성기어, 타방(他方)을 2개의 유성기어로 할 수도 있다. 또한 예를 들면 3개의 제1유성기어와 3개의 유성기어를, 원주방향에 있어서 오프셋(offset) 시킨 상태로 배치할 수도 있다.

후단 태양기어(21)에 있어서, 그 전단 유성감속부(10)측의 축단부(軸端部)는 압입축부(壓入軸部)(21a)로 되어 있다. 압입축부(21a)는, 전단 유성캐리어(12)의 축지지 원반(15)의 압입구멍(17)에 압입되며, 여기에 고정되어 있다. 후단 태양기어(21)는 축선(1a) 방향으로 소정 길이를 갖는 기어이고, 축선(1a) 방향에 있어서의 전단 유성감속부(10)측의 부위(제1위치)에는 제1유성기어(22)가 맞물려 있고, 반대측의 부위(제2위치)에는 제2유성기어(23)가 맞물려 있다. 후단 내접기어(25)도 축선(1a) 방향으로 소정 길이를 갖는 기어이고, 제1, 제2유성기어(22, 23)의 쌍방에 맞물려 있고, 감속기 케이스(2)의 원형 내주면의 부분에 일체로 형성되어 있다.

여기에서 본 예의 캐리어 어셈블리(24)는, 제1유성캐리어(31) 및 제2유성캐리어(32)가 일체로 회전하도록 축선(1a) 방향으로 동축으로 연결되어 고정됨으로써 일체화된 구조를 이루고 있다.

도2에 나타내는 바와 같이 제1유성캐리어(31)는, 축선(1a) 방향에 있어서 제2유성캐리어(32)에 대하여 전단 유성감속부(10)측에 위치하고 있다. 제1유성캐리어(31)는, 축선(1a) 방향에 있어서 제1유성기어(22)의 양측에 위치하는 일정한 두께의 고리모양의 제1, 제2축지지판(41, 42)을 구비하고 있다. 타방의 제2유성캐리어(32)도 제2유성기어(23)의 양측에 위치하는 일정한 두께의 고리모양의 제3, 제4축지지판(43, 44)을 구비하고 있다. 본 예에서는, 제1, 제2유성기어(22, 23)의 사이에 위치하고 있는 제2, 제3축지지판(42, 43)이 서로 동축으로 연결되어 고정됨으로써 일체화된 연결판(連結板)(45)으로 되어 있다. 제2, 제3축지지판(42, 43)으로서, 단일의 고리모양의 공통 축지지판을 사용하는 것도 가능하다.

이들 제1∼제4축지지판(41∼44)의 외주측 부분에는, 동일한 원 위에 위치하도록 등각도 간격으로 4개의 공통 유성축(共通遊星軸)(51)이 관통하는 상태로 배치되어 있다. 공통 유성축(51)에 있어서 제1, 제2축지지판(41, 42) 사이의 제1유성축부분(52)에는 제1유성기어(22)가 회전할 수 있는 상태로 지지되어 있고, 제3, 제4축지지판(43, 44) 사이의 제2유성축부분(53)에는 제2유성기어(23)가 회전할 수 있는 상태로 지지되어 있다. 이와 같이 제1, 제2유성축부분(52, 53)은, 제1∼제4축지지판(41∼44)에 의하여 양측 지지상태로 지지하고 있다.

본 예의 2단 유성감속기(1)에 있어서는, 감속기 케이스(2)가 회전하지 않도록 고정되는 고정요소가 되고, 전단 태양기어(11)가 모터 등으로부터 고속회전이 입력되는 회전입력요소가 된다. 전단 유성감속부(10)의 전단 유성캐리어(12)로부터 출력되는 회전은 후단 유성감속부(20)의 후단 태양기어(21)에 입력되고, 후단 유성감속부(20)에 의하여 감속된 후의 감속회전은, 캐리어 어셈블리(24)에 있어서의 축선(1a) 방향의 끝에 위치하는 제4축지지판(44)으로부터 꺼내어진다.

2단 유성감속기(1)의 후단 유성감속부(20)에서는, 캐리어 어셈블리(24)에 의하여 제1, 제2유성기어(22, 23)가 축선(1a) 방향으로 배열되어 있다. 토크용량(torque容量)을 올리기 위하여 제1, 제2유성기어(22, 23)에 대응하는 넓은 톱니폭의 유성기어를 사용하는 경우에 비하여, 각 유성기어의 톱니폭을 길게 할 필요가 없기 때문에, 잇줄하중분포(tooth trace 荷重分布)의 불균일화를 방지할 수 있다. 또한 제1, 제2유성기어(22, 23)를 지지하고 있는 제1, 제2유성축부분(52, 53)은, 유성캐리어를 축선방향으로 다단(多段)으로 연결하여 일체화한 구성의 캐리어 어셈블리(24)에 의하여 양측 지지상태로 지지된 짧은 축부분이다. 넓은 톱니폭의 유성기어를 지지하기 위하여 긴 유성축을 배치하는 경우에 비하여, 유성축의 강도의 저하를 방지할 수 있다.

따라서 광폭의 유성기어를 사용하는 경우에 비하여, 큰 토크용량을 구비한 작은 직경의 유성감속기를 실현할 수 있다.

1 : 2단 유성감속기
1a : 축선
2 : 감속기 케이스
10 : 전단 유성감속부
11 : 전단 태양기어
12 : 전단 유성캐리어
13 : 전단 유성기어
14 : 전단 내접기어
15 : 축지지 원반
16 : 전단 유성축
16a : 압입축부
17 : 압입구멍
20 : 후단 유성감속부
21 : 후단 태양기어
21a : 압입축부
22 : 제1유성기어
23 : 제2유성기어
24 : 캐리어 어셈블리
25 : 후단 내접기어
31 : 제1유성캐리어
32 : 제2유성캐리어
41 : 제1축지지판
42 : 제2축지지판
43 : 제3축지지판
44 : 제4축지지판
51 : 공통 유성축
52 : 제1유성축부분
53 제2유성축부분

Claims

태양기어(太陽gear)와,
내접기어(internal gear)와,
상기 태양기어 및 상기 내접기어에 대하여, 이들의 축선(軸線) 방향에 있어서의 서로 다른 위치에 있어서 맞물려 있는 적어도 제1, 제2유성기어(第1, 第2遊星gear)와,
상기 제1, 제2유성기어를 지지하는 캐리어 어셈블리(carrier assembly)를
갖고 있고,
상기 캐리어 어셈블리는, 상기 제1유성기어를 지지하는 제1유성캐리어 및 상기 제2유성기어를 지지하는 제2유성캐리어를 구비하고, 이들 제1, 제2유성캐리어는 일체로 회전하도록 상기 축선 방향으로 동축(同軸)으로 고정되어 있는 유성감속기(遊星減速機).
제1항에 있어서,
복수의 상기 제1유성기어 및 복수의 상기 제2유성기어를 구비하고 있고,
상기 제1유성기어는, 상기 태양기어 및 상기 내접기어의 사이에 있어서, 상기 축선 방향의 제1위치에 있어서 원주방향으로 소정의 각도 간격으로 배치되어 있고,
상기 제2유성기어는, 상기 태양기어 및 상기 내접기어의 사이에 있어서, 상기 축선 방향에 있어서의 상기 제1위치와는 다른 제2위치에 있어서 원주방향으로 소정의 각도 간격으로 배치되어 있고,
상기 제1유성캐리어는, 상기 제1유성기어의 각각을 회전시킬 수 있는 상태로 지지하고 있는 복수 개의 제1유성축의 각각을, 상기 제1유성기어를 사이에 두고 양측의 부위에서 지지하고 있고,
상기 제2유성캐리어는, 상기 제2유성기어의 각각을 회전시킬 수 있는 상태로 지지하고 있는 복수 개의 제2유성축의 각각을, 상기 제2유성기어를 사이에 두고 양측의 부위에서 지지하고 있는
유성감속기.
제2항에 있어서,
상기 제1유성캐리어는, 상기 제1유성기어를 사이에 두고 상기 축선 방향의 양측에 위치하는 제1축지지판 및 제2축지지판을 구비하고, 상기 제1, 제2축지지판의 사이에 상기 제1유성축이 상기 축선 방향으로 가로지르도록 되어 있고,
상기 제2유성캐리어는, 상기 제2유성기어를 사이에 두고 상기 축선 방향의 양측에 위치하는 제3축지지판 및 제4축지지판을 구비하고, 이들 제3, 제4축지지판의 사이에 상기 제2유성축이 상기 축선의 방향으로 가로지르도록 되어 있고,
상기 제1, 제2유성기어의 사이에 위치하는 상기 제2, 제3축지지판이 서로 연결되어 있거나 또는 이들 제2, 제3축지지판으로서 단일의 공통 축지지판이 배치되어 있는
유성감속기.
제3항에 있어서,
상기 제1유성기어의 수와 상기 제2유성기어의 수는 동일하고,
상기 제1, 제2유성기어는 원주방향에 있어서의 동일한 각도 위치에 배치되어 있는
유성감속기.
제4항에 있어서,
상기 제2, 제3축지지판을 관통하여 연장되어 있는 복수 개의 공통 유성축을 구비하고 있고,
상기 공통 유성축의 각각에 있어서, 상기 축선 방향의 상기 제1위치에 대응하는 축부분이 상기 제1유성축이고, 상기 제2위치에 대응하는 축부분이 상기 제2유성축인
유성감속기.
제5항에 있어서,
전단 내접기어(前段 internal gear), 전단 유성캐리어(前段遊星carrier)에 의하여 회전할 수 있는 상태로 지지되어 있는 전단 유성기어(前段遊星gear), 및 전단 태양기어(前段太陽gear)를 구비한 전단 유성감속부(前段遊星減速部)를 구비하고 있고,
상기 전단 유성캐리어는 상기 태양기어에 대하여 동축상태로 고정되어 있는
유성감속기.
제6항에 있어서,
원통모양의 감속기 케이스(減速機 case)를 갖고 있고,
상기 감속기 케이스의 원형 내주면에 있어서의 상기 축선 방향의 일방(一方)의 측에 상기 내접기어가 형성되어 있고, 타방(他方)의 측에 상기 전단 내접기어가 형성되어 있는
유성감속기.