KR20200133718A - 에볼로이드 치형을 갖는 유성 기어 세트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 치부를 갖는 하나의 선기어, 하나의 링기어, 유성 기어들, 및 유성 기어들이 그 상에서 회전 가능하게 배치되는 곳인 하나의 유성 캐리어를 포함하는 유성 기어 세트에 관한 것으로, 선기어, 유성 기어들 및 링기어는 에볼로이드 치형을 포함한다. 또한, 본 발명은 다단 유성 기어 어셈블리에 관한 것이다. 높은 변속비들에서도 높은 부하 용량을 가능하게 하는 일반 유형을 형성하는 유성 기어 세트를 제공하기 위해, 본 발명에 따라서, 프레임에 고정된 링기어 내에 3개의 회전하는 유성 기어를 제공하되, 유성 기어들은, 기어 세트의 개별 기어 휠들의 정의된 프로파일 변위 계수들 및 이끝 높이 계수들을 기반으로, i=24:1의 높은 변속비에서도 상호 간에 부딪치지 않는다.

Description

에볼로이드 치형을 갖는 유성 기어 세트

본 발명은 하나의 선기어, 하나의 링기어, 유성 기어들, 및 유성 기어들이 그 상에 회전 가능하게 배치되는 곳인 하나의 유성 캐리어를 포함하는 유성 기어 세트에 관한 것으로, 선기어, 유성 기어들 및 링기어는 에볼로이드 치형(Evoloid toothing)을 포함한다. 또한, 본 발명은 다단 유성 기어 어셈블리에 관한 것이다.

유성 기어 세트들은 다른 기어 시스템들에 비해 수많은 장점, 특히 하기와 같은 장점들을 보유한다.

- 조밀하면서도 부하 용량이 높은 구조,

- 다수의 치부(tooth)의 동시 지지,

- 하나의 단에서 상대적으로 높은 변속비, 및

- 복수의 유성 기어 세트를 직렬 연결하는 것을 통한 다단 어셈블리.

WO 2008/079011 A1호에는 높은 변속비를 가지면서 일반 유형을 형성하는 유성 기어 세트로서, 2개의 유성 기어, 및 하나의 치부 또는 2개의 치부를 갖는 하나의 선기어를 포함하고, 선기어, 유성 기어들 및 링기어는 에볼로이드 치형을 포함하는 유성 기어 세트가 공지되어 있다. 유성 기어들은 상기 기어 시스템의 경우 프레임에 고정되고 구동은 링기어를 통해 수행된다. 변속비는 i=20:1이다.

WO 2008/079011 A1호로부터 공지된, 높은 변속비를 갖는 유성 기어 세트의 단점은, 3개의 유성 기어를 포함한 유성 기어 세트들의 널리 보급되어 선호되는 유형에 비해, 보다 더 낮은 부하 용량이다.

3개의 유성 기어를 포함한 유성 기어 세트는 또 다른 장점들, 특히 하기와 같은 장점들을 포함한다.

- 상대적으로 더 많은 개수의 유성 기어들 상으로 부하의 보다 나은 분배,

- 동일 측 삼각형의 모서리 점들 상에 위치하는 유성 기어들의 축들을 통한 유성 캐리어 내로 균일한 힘 전달, 및

- 유성 기어들에 의해 가해지는 힘을 통해 링기어에 대한 선기어의 센터링.

WO 2008/079011 A1호로부터 공지되고 3개의 유성 기어를 포함하는 유성 기어 세트의 구성은, 약 i=12:1부터, 유성 기어들이 서로 부딪치고 충돌할 수도 있기 때문에 실패하게 된다.

본 발명의 과제는, 상기 종래 기술에서 출발하여, 높은 변속비들에서도, 특히 i=24:1의 변속비에서도 높은 부하 용량을 가능하게 하는, 에볼로이드 치형을 포함하면서 일반 유형을 형성하는 유성 기어 세트를 제공하는 것에 있다.

해결책은, 회전하면서 높은 변속비에서도 상호 간에 충돌하지 않는 3개의 유성 기어를 포함하면서 에볼로이드 치형을 갖는 유성 기어 세트를 마련하는 것에 있다. 보다 구체적으로, 상기 과제는, 청구항 제1항의 특징들을 갖는 유성 기어 세트를 통해 해결된다.

하나의 치부만을 포함하는 선기어는 높고 가능한 변속비들에 기여한다.

유성 기어 지름을 감소시키기 위해, 본 발명에 따라서 유성 기어들의 강한 이끝 높이 축소(addendum reduction) 및 그에 추가로 음의 프로파일 변위(negative profile displacement)가 제안된다. 각자의 유성 기어의 음의 프로파일 변위 계수는 -0.2 내지 -0.4의 범위이다. 유성 기어의 이끝 높이 계수(h_aP)는 0.5 내지 0.7의 범위이다.

또한, 선기어는 큰 양의 프로파일 변위 및 이끝 높이 축소를 유지하며, 그럼으로써 선기어의 지름은 보다 더 커지게 된다. 선기어의 양의 프로파일 변위 계수(x)는 1.4 내지 1.6의 범위이다. 선기어의 이끝 높이 계수(h_aP)는 0.1 내지 0.2의 범위이다. 유성 기어들의 치부 개수는, 선기어의 프로파일 변위 및 이끝 높이 축소를 기반으로, 11개의 치부까지로 증가될 수 있다.

프레임에 고정되는 내접 치형 링기어는 음의 프로파일 변위를 유지하며, 그럼으로써 치형부의 사용된 부분은 바깥쪽으로 변위되게 된다. 링기어의 음의 프로파일 변위 계수(x)는 -0.8 내지 -1.0의 범위이다. 링기어의 이끝 높이 계수(h_aP)는 1.3 내지 1.5의 범위이다.

종래 기어 휠들의 기준 프로파일은 DIN 867에 규정되어 있다.

본 발명에 따른 유성 기어 세트는, 장착 공간이 매우 작은 조건에서, 매우 높은 출력 토크를 전달할 수 있다. 본 발명에 따른 유성 기어 세트는 예컨대 약 65㎜의 지름 및 1.75㎜의 모듈러스(modulus)를 보유한다.

변속비가 i=24:1이고 효율이 94%인 경우, 유성 기어 세트 내에서의 토크는 22.56의 계수만큼 증가된다. 이런 계수는 공지된 유성 기어 세트들에 의해서는 달성되지 않는다.

각자의 유성 기어는 제1 접촉 경로(contact path)를 통해 링기어와 치합되고 제2 접촉 경로를 통해서는 선기어와 치합된다. 제1 접촉 경로의 작동 압력각(working pressure angle)이 제2 접촉 경로의 작동 압력각과 일치한다면, 유성 기어 세트의 효율이, 선기어를 통해 또는 유성 캐리어를 통해 구동이 수행되는지 그 여부와 무관한 점이 달성된다.

일치하는 작동 압력각은 프로파일 변위들의 합의 대칭 형성을 통해 달성되며, 다시 말하면 선기어 및 하나의 유성 기어에 대한 프로파일 변위들의 합은 양에 따라서 하나의 유성 기어 및 선기어의 프로파일 변위들의 합과 일치한다.

유성 기어 세트의 치형 매개변수의 상기 선택을 통해, 도 9에서 유성 기어들 중 하나에 대해 분명하게 도시된 것처럼, 링기어 및 유성 기어들의 치합하는 치부들의 치합은 피치점 후방에 위치하고, 선기어 및 유성 기어들의 치합하는 치부들의 치합은 피치점 전방에 위치한다.

유성 캐리어 상에서의 구동 동안, 피치점 전방에 위치하는 치합은 점진적인 마찰(progressive friction)(부딪치는 마찰)을 통한 선기어의 회전을 촉진하며, 그리고 링기어 상에서 치합 후방에 위치하는 피치점은 체감적인 마찰(depressive friction)(당기는 마찰)을 통한 링기어 상에서의 유성 기어들의 런아웃을 촉진한다.

본 발명에 따른 유성 기어 세트의 구동은 통상 선기어를 통해 수행되고, 그의 출력은 유성 캐리어를 통해 수행된다. 그러나 출력 측에서부터의 역회전은 간단히 가능한데, 이는, 특히 자동차 산업에서의 적용 분야를 위해, 예컨대 모터로 유성 기어 세트를 통해 구동되는 차체 게이트(body gate) 및 도어들을 위해 중요할 수 있다.

반경 방향으로 적은 공간 요구량으로 인해, 유성 기어들은 바람직하게는 니들 롤러 베어링들에 의해 유성 캐리어 상에서 회전 가능하게 지지된다. 선기어는 정밀기계공학에서 공지된 저마찰 토우 베어링(toe bearing)을 포함하며, 이 토우 베어링은, 다단 유성 기어 어셈블리들에서 변속비가 매우 높은 경우에서도 출력 측에서부터 유성 기어 세트의 역회전을 허용한다.

선기어, 유성 기어들 및 링기어의 에볼로이드 치형의 비틀림각(spiral angle)은 바람직하게는 30° 내지 40°의 범위이다. 이런 비틀림각에 기인하여, 기어 세트의 우수한 작동 특성을 달성하는 약 2의 높은 정면 물림률(transverse contact ratio)이 제공된다.

본 발명에 따른 유성 기어 세트의 변속비는 하기 공식으로 구해지며,

i=(z _링기어 / z _선기어 ) + 1,

상기 공식에서

i=변속비이고,

z=치부 개수이다.

유성 기어 세트의 표준 변속비가 i=24:1인 경우, 유성 기어들의 치부들의 개수는 z=11이며, 그리고 링기어의 치부들의 개수는 z=23이다. 상기 유성 기어 세트는, 윤활이 충분하고 적합한 재료들을 이용할 경우, 94%를 상회하는 효율을 갖는다.

i=24:1을 갖는 2개의 유성 기어 세트를 포함하는 2단 기어 어셈블리는, 총 변속비가 567:1인 경우, 여전히 88%를 상회하는 효율을 갖는다. i=24:1을 갖는 3개의 유성 기어 세트를 포함하는 3단 기어 어셈블리는, 총 변속비가 13824:1인 경우, 여전히 83%를 상회하는 효율을 갖는다.

유성 기어 세트의 변속비가 i=6:1인 경우, 유성 기어들의 치부들의 개수는 z=2이고, 링기어의 치부들의 개수는 z=5이다. i=6:1을 갖는 유성 기어 세트는, z=1인 하나의 선기어, 및 3개의 유성 기어의 균일한 배치에 의해 실현될 수 있는 최저 변속비를 갖는다.

i=6:1을 갖는 유성 기어 세트는 모듈러스(modulus)와 관련하여 5.5㎜까지 확대될 수 있다. 그렇게 하여, 기어 세트의 부하 용량도 증가한다.

상기 최저 변속비(i=6:1)와 표준 변속비(i=24:1) 사이에서, i=12:1의 변속비를 갖는 유성 기어 세트들이 실현되되, 유성 기어들의 치부들의 개수는 z=5이고, 링기어의 치부들의 개수는 z=11이거나, 또는 i=18:1의 변속비를 갖는 유성 기어들이 실현되되, 유성 기어들의 치부들의 개수는 z=8이고, 링기어의 치부들의 개수는 z=17이다.

유성 기어 세트들의 치수들, 특히 장착 치수들은, 선택된 변속비와 무관하게, 바람직하게는 서로 일치한다. 이는, 동일하고, 그리고/또는 상이한 변속비들을 갖는 유성 기어 세트들로 다단 유성 기어 어셈블리를 모듈형으로 조립하는 것을 허용한다.

적어도 제1 단의 유성 기어들이 강재(steel)가 아니라 플라스틱으로 구성되는 점에 한해, 이는 기어 세트의 소음 발생을 감소시킨다. 나머지 기어 휠들은 강재로 구성된다.

각자의 유성 기어 세트 내에서 선기어의 구동은 입력 샤프트를 통해 수행되되, 유성 기어 어셈블리의 여러 단에서 모든 입력 샤프트는 상호 간에 일직선으로 정렬된다. 개별 단들 간의 토크 전달은 올드햄 클러치(oldham clutch)를 통해 수행되되, 하나의 스프링이 제1 클러치 부재 상에 배치되고, 하나의 스프링은 제2 클러치 부재 상에 배치되며, 스프링들은 클러치 디스크의 서로 교차하는 그루브들 내로 맞물린다. 바람직하게는, 두 스프링 중 하나는 선기어의 입력 샤프트의 단부면 상에 배치되며, 하나의 스프링은 선행하는 단의 유성 캐리어 상에 배치된다. 독일어 언어권에서 교차 슬롯 클러치(cross-slot clutch)로서도 지칭되는 올드햄 클러치는 스위칭될 수 없으면서 비틀리지 않는 클러치이며, 이런 클러치는 2개의 평행한 샤프트의 상대 오프셋을 보상할 수 있다.

유성 기어 세트에 의해, 또는 전술한 변속비들(i=6:1, 12:1, 18:1, 24:1) 중에서 선택적으로 하나를 포함하는 3개까지의 본 발명에 따른 유성 기어 세트를 포함하는 다단 유성 기어 어셈블리에 의해, 6의 단이 형성되는 산술수열에 따라서 i=6:1 내지 i=13848:1의 거의 모든 변속비가 실현된다.

각각 i=24:1의 변속비, 다시 말해 i=576:1의 총 변속비를 갖는 2개의 단을 포함하는 유성 기어 어셈블리들을 이용한 실험에서, 입력 측에서의 구동 모터에 전류가 공급되지 않는 조건에서, 출력 측에서부터 상대적으로 용이하게 역회전이 수행될 수 있었다.

하기에서 본 발명은 도면들에 따라서 보다 더 상세하게 설명된다.

도 1은 i=24:1의 변속비를 갖는 본 발명에 따른 유성 기어 세트를 도시한 분해도이다.
도 2는 2단 유성 기어 어셈블리를 절단하여 도시한 종단면도이다.
도 3은 도 1에 따른 유성 기어 세트를 절단하여 도시한 종단면도이다.
도 4는 i=6:1의 변속비를 갖는 본 발명에 따른 유성 기어 세트의 또 다른 실시예를 도시한 분해도이다.
도 5는 도 4에 따른 유성 기어 세트의 링기어, 유성 기어 및 선기어를 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 따른 유성 기어 세트의 링기어를 도시한 도면이다.
도 7은 도 1에 따른 유성 기어 세트를 위한 플라스틱 소재의 유성 기어를 도시한 도면이다.
도 8은 입력 샤프트를 포함한 본 발명에 따른 기어 세트를 위한 선기어를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 유성 기어 세트에서 한편으로 유성 기어들과 링기어 사이, 그리고 다른 한편으로는 유성 기어들과 선기어 사이의 작동 압력각을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 따른 유성 기어 세트는 하나의 선기어(2a), 프레임에 고정된 하나의 링기어(1a), 3개의 유성 기어(8a), 및 하나의 유성 캐리어(4a)를 포함한다. 링기어(1a)는 도 6에 상세하게 도시되어 있고, 유성 기어(8a)는 도 7에 상세하게 도시되어 있으며, 그리고 선기어(2a)는 도 8에 상세하게 도시되어 있다. 하나의 치부만을 포함하는 선기어(2a)는 입력 샤프트 상에 회전 고정 방식으로 배치되며, 그리고 각각 11개의 치부를 포함하는 3개의 유성 기어(8a)와 치합된다. 도시된 실시예에서, 유성 기어들(8a)은 소음 감소를 위해 플라스틱으로 제조된다. 각자의 유성 기어(8a)는 베어링(9a)을 통해 실린더 핀(11a)을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 실린더 핀들은, 유성 캐리어(4a)에서 상호 간에 평행한 이격 간격으로 배치된 2개의 유성 캐리어 디스크(5a, 6a) 사이에서 연장된다. 양측에서 유성 기어들(8a)보다 더 돌출된 실린더 핀들(11a)은 유성 캐리어 디스크들(5a, 6a) 내에서 상호 간에 일직선으로 정렬된 수용 개구부들 내에 맞물린다.

더 나아가, 유성 캐리어(4a)의 두 유성 캐리어 디스크(5a, 6a)는 중공 지지 부재들(3a)을 통해 이격되어 유지된다. 중공 지지 부재들(3a)은 중공 원통형이며, 그리고 양측에 볼트들(12a)의 수용을 위한 암나사부를 포함한다. 유성 캐리어의 유성 캐리어 디스크들(5a, 6a) 내의 상응하는 보어들을 통해, 볼트들(12a)은 유성 캐리어 디스크를 통과하여 중공 지지 부재들(3a)의 암나사부 내로 맞물린다.

입력 측 유성 캐리어 디스크(6a)는 베어링 슬리브(13a)의 수용을 위한 중앙 보어를 포함하되, 베어링 슬리브는 선기어(2a)의 입력 샤프트를 하부 유성 캐리어 디스크(6a) 내에서 회전 가능하게 지지한다.

유성 기어 세트의 구동은, 클러치 디스크의 대향하는 측들 상에서 서로 교차하는 2개의 그루브를 구비한 클러치 디스크(7a)를 포함하는 올드햄 클러치를 통해 수행된다. 선기어(2a)의 입력 샤프트 상에서 단부면에 스프링이 형성되며, 이 스프링은 클러치 디스크(7a)의 상면 상에 구성되는 그루브 내로 맞물린다. 클러치 디스크(7a)의 대향하는 그루브 내에는, 마찬가지로 단부면에 형성된 스프링을 포함하는, 도 1에는 미도시된 모터(1b)(도 2 비교)의 구동 샤프트가 맞물린다.

유성 캐리어(4a)는 프레임에 고정된 링기어(1a) 내에 회전 가능하게 지지된다. 링기어(1a)의 외측면 상에는, 120도 만큼 주연에 걸쳐서 상호 간에 오프셋 되어 배치된 3개의 홀더가 배치되며, 이들 홀더는, 다단 유성 기어 어셈블리 내에서 치수들 및 장착 치수들이 서로 일치하는 복수의 유성 기어 세트를 기계적으로 상호 간에 연결하기 위해, 볼트들의 수용을 위한 관통구들을 각각 포함한다. 홀더들 내의 관통구들은 유성 기어 세트의 종방향으로, 그리고 각자의 유성 기어 세트의 일 평면에 위치하는 기어 휠들의 회전축들에 대해 평행하게 연장된다.

도 2에는, 하기와 같이 도 1에 따른 2개의 유성 기어 세트로 구성되는 2단 유성 기어 어셈블리가 도시되어 있다.

전기 모터(1b)는 모터 어댑터(3b)를 통해 단부면에서 제1 유성 기어단(5b)과 연결된다. 모터 어댑터(3b)는 마찬가지로 각각 12도만큼 상호 간에 오프셋 된 홀더들을 포함하며, 이들 홀더는 각각 볼트를 위한 관통구를 포함한다. 모터 어댑터(3b)의 3개의 홀더 내의 관통구들은 링기어(1a)의 홀더들 내의 관통구들과 일직선으로 정렬된다.

제1 유성 기어단(5b)의 후방에는, 제1 유성 기어단(5b)과 제2 유성 기어단(5b) 사이에 배치되는 어댑터(4b)가 위치된다. 어댑터(4b)에 의해서는, 제2 단 내의 유성 기어 세트의 입력부와 제1 단의 유성 기어 세트의 입력부를 결합하기 위해, 단들 간에 필요한 공간이 마련된다. 결합은 클러치 디스크(7a)를 포함하는 올드햄 클러치를 통해 수행된다. 클러치 디스크(7a)는, 제1 단의 선기어(2a)의 입력 샤프트와 모터(1b)를 결합하는 클러치 디스크(7a)와 일치한다.

제1 단에서 유성 기어 세트의 출력 측 유성 캐리어 디스크(5a)(도 1 비교)는 바깥쪽으로 향하는 자신의 표면 상에 스프링을 포함하며, 이 스프링은 클러치 디스크(7a)의 두 그루브 중 하나 내로 맞물린다. 클러치 디스크(7a)의 대향하는 측에 함몰 형성되는 그루브 내로는, 제2 단의 선기어(2a)의 입력 샤프트의 스프링이면서 입력 샤프트 상에서 단부면에 형성된 상기 스프링이 맞물린다.

제2 단의 입력 샤프트의 스프링이면서 단부면에 돌출 형성되는 상기 스프링은 제1 단의 입력 샤프트의 스프링이면서 단부면에 돌출 형성되는 상기 스프링과 기하학적으로 일치한다. 제2 단에서 유성 기어 세트의 출력 측 유성 캐리어 디스크는 바깥쪽으로 향하는 자신의 표면 상에 제1 기어단의 스프링과 기하학적으로 일치하는 스프링을 포함한다. 바람직하게는 기하학적으로 완전하게 서로 일치하는 전체 유성 기어단의 입력부들과 출력부들, 그리고 홀더들을 포함하여 기하학적으로 서로 일치하면서 프레임에 고정된 하우징(선기어)을 기반으로, 본 발명에 따라서 동일하고, 그리고/또는 상이한 변속비들을 갖는 복수의 유성 기어 세트는 도 2에 따른 다단 유성 기어 어셈블리 내에 직렬 연결된다.

제2 유성 기어단(5b)의 출력단 상에는 폐쇄 커버(closing cover)가 위치되며, 주연 상에 배치되는 상기 폐쇄 커버의 홀더(6b)는 두 유성 기어단(5b)의 링기어들 상의 홀더들, 모터 어댑터(3b) 상의 홀더들, 및 두 유성 기어단(5b) 사이에 배치되는 어댑터(4b) 상의 홀더들에 대응한다. 각각 3개의 대응하는 홀더 내의 관통구들은, 볼트들(9b)을 수용하기 위해, 상호 간에 일직선으로 정렬된다.

폐쇄 커버는 중앙에 관통구를 포함하며, 이 관통구를 통과하여서는, 출력 측에서 제2 단의 유성 캐리어 상에 볼트들(11b)에 의해 고정되는 출력 드라이버(7b)가 연장된다. 유성 기어 어셈블리의 출력 토크들은, 출력 측 유성 캐리어 디스크(5a) 상의 스프링이 출력 드라이버(7b) 내의 그루브 내로 맞물림으로써, 출력 드라이버(7b)로 전달된다.

모터; 두 유성 기어단; 및 이들 유성 기어단 사이에 배치되는 어댑터, 그리고 유성 기어 어셈블리의 폐쇄 커버는 3개의 볼트(9b)에 의해 연결된다. 3개의 볼트(9b)는, 폐쇄 커버에서부터 출발하여 홀더들(6b) 내에서 상호 간에 일직선으로 정렬되는 관통구들을 관통하며, 그리고 대향하는 모터 어댑터 상에서 너트들(10b)을 통해 고정된다.

도 3에는, 도 1에 상응하는 유성 기어 세트가 절단된 단면으로 도시되어 있다. 동일한 부품들에는 숫자는 동일하지만, 알파벳은 상이한 부호들이 부여되어 있다.

특히 단면도에서는 선기어(2c)의 입력 샤프트의 베어링부를 확인할 수 있다. 입력 측에서 입력 샤프트는 베어링 슬리브(13c)에 의해 유성 캐리어(14c)의 유성 캐리어 디스크(6c) 내에서 지지된다. 출력 측에서 입력 샤프트는 출력 측 유성 캐리어 디스크(5c) 내의 토우 베어링(10c) 내에서 지지된다.

도 4에는, 도 5와 결부하여, i=1:6의 변속비를 갖는 본 발명에 따른 유성 기어 세트의 분해도가 도시되어 있다. 도 1에 따른 실시예의 경우와 일치하는 부품들은, 숫자는 일치하지만, 알파벳은 상이한 부호들로 표시되어 있다. 선기어(2d)는 입력 샤프트 상에 안착되고, 입력 샤프트의 입력 측 섹션은 입력 측 유성 캐리어 디스크(6d)를 통과하여 연장되어 예컨대 미도시한 모터와 회전 고정 방식으로 연결된다. 선기어(2d)보다 더 돌출되는 출력 측 샤프트 섹션은 출력 측 유성 캐리어 디스크(5d)의 중앙 보어 내에서 회전 가능하게 지지된다.

유성 기어들은 마찬가지로 각각 유성 기어의 양측에 샤프트 절두체들(shaft frustum)을 포함하며, 이 샤프트 절두체들은 입력 측 유성 캐리어 디스크(6d) 및 출력 측 유성 캐리어 디스크(5d) 내의 상응하는 베어링들 내에 수용된다. 링기어(1d)는 내접 치형부의 양쪽 단부면들 상에 원주방향 웨브를 포함하고, 이 원주방향 웨브 상에는 입력 측 및 출력 측 유성 캐리어 디스크(5d, 6d)가 각각 회전 가능하게 지지된다. 유성 기어 세트의 축 방향에서, 유성 캐리어 디스크들(5d, 6d)은 각각 두 원주방향 웨브 중 하나와 커버(14d, 15d) 사이에서 고정된다. 프레임에 고정된 링기어(1d) 상에서 두 커버(14d, 15)의 고정은, 링기어의 외측면 상에 고정된 홀더들을 통해 수행되되, 이 홀더들의 관통구들은 두 커버(14d, 15d)의 홀더들 상의 상응하는 관통구들과 일직선으로 정렬된다. 관통구들은 도 4에는 미도시한 볼트들의 수용을 위해 이용되되, 볼트들은 링기어와 두 커버를 연결한다. 출력은 예컨대 유성 캐리어 디스크(5d) 내의 중앙 보어 내로 회전 고정 방식으로 삽입되는 핀을 통해 수행된다.

본 발명에 따라서 최적의 치형을 갖는 유성 기어 세트는 선기어에 대해 +1.52의 양의 프로파일 변위 계수를 갖고, 유성 기어들에 대해 -0.32의 음의 프로파일 변위 계수를 가지며, 링기어에 대해서는 -0.88의 음의 프로파일 변위 계수를 가지며, 그리고 선기어에 대해 0.165의 이끝 높이 계수를 갖고, 유성 기어에 대해 0.672의 이끝 높이 계수를 가지며, 링기어에 대해 1.391의 이끝 높이 계수를 갖는다. 모든 기어 휠의 에볼로이드 치형의 비틀림각은 약 36도이다.

도 1
1a: 링기어
2a: 선기어
3a: 중공 지지 부재
4a: 유성 캐리어
5a: 유성 캐리어 디스크
6a: 유성 캐리어 디스크
7a: 클러치 디스크
8a: 유성 기어
9a: 유성 기어의 베어링
10a: 베어링
11a: 실린더 핀
12a: 볼트
13a: 베어링 슬리브
도 2
1b: 모터
2b: 올드햄 클러치
3b: 모터 어댑터
4b: 어댑터
5b: 유성 기어단
6b: 어댑터의 홀더
7b: 출력 드라이버
9b: 볼트
10b: 너트
11b: 볼트
도 3
1c: 링기어
2c: 선기어
3c: 중공 지지 부재
4c: 유성 캐리어
5c: 유성 캐리어 디스크
6c: 유성 캐리어 디스크
7c: 클러치 디스크
8c: 유성 기어
9c: 유성 기어의 베어링
10c: 선기어의 토우 베어링
11c: 실린더 핀
12c: 볼트
13c: 베어링 슬리브
도 4
1d: 링기어
2d: 선기어
5d: 유성 캐리어 디스크
6d: 유성 캐리어 디스크
9d: 유성 기어
14d: 커버
15d: 커버

Claims (13)

1. - 선기어(2a, c),
   - 링기어(1a, c),
   - 유성 기어들(8a, c) 및
   - 유성 기어들(8a, c)이 그 상에 회전 가능하게 배치되는 곳인 유성 캐리어(4a, c)를 포함하는 유성 기어 세트로서,
   - 상기 선기어(2a, c), 유성 기어들(8a, c) 및 링기어(1a, c)가 에볼로이드 치형을 포함하는 유성 기어 세트에 있어서,
   - 상기 유성 기어 세트는 3개의 유성 기어(8a, c)를 포함하며,
   - 상기 링기어(1a, c)는 프레임에 고정되며,
   - 상기 선기어(2a, c)의 치부들의 개수는 z=1이며,
   - 상기 선기어(2a, c)의 양의 프로파일 변위 계수(x)는 1.4 내지 1.6의 범위이며,
   - 각자의 유성 기어(8a, c)의 음의 프로파일 변위 계수(x)는 -0.2 내지 -0.4의 범위이며,
   - 상기 링기어(1a, c)의 음의 프로파일 변위 계수(x)는 -0.8 내지 -1.0의 범위이며,
   - 상기 선기어(2a, c)의 이끝 높이 계수(h_aP)는 0.1 내지 0.2의 범위이며,
   - 상기 유성 기어(8a, c)의 이끝 높이 계수(h_aP)는 0.5 내지 0.7의 범위이며,
   - 상기 링기어(1a, c)의 이끝 높이 계수(h_aP)는 1.3 내지 1.5의 범위인 것을 특징으로 하는 유성 기어 세트.
   
2. 제1항에 있어서,
   - 상기 유성 기어들(8a, c)은 제1 접촉 경로를 통해 상기 링기어(1a, c)와 치합되고 제2 접촉 경로를 통해서는 상기 선기어(2a, c)와 치합되며,
   - 상기 제1 접촉 경로의 작동 압력각은 상기 제2 접촉 경로의 작동 압력각과 일치하는 것을 특징으로 하는 유성 기어 세트.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 유성 기어들(8c)은 니들 롤러 베어링들(9c)에 의해 상기 유성 캐리어(4c) 상에서 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 유성 기어 세트.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선기어(2a, c), 상기 유성 기어들(8a, c) 및 상기 링기어(1a, c)의 에볼로이드 치형의 비틀림각은 서로 일치하면서 30° 내지 40°의 범위인 것을 특징으로 하는 유성 기어 세트.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유성 기어 세트의 변속비는 i=6:1이고, 상기 유성 기어들의 치부들의 개수는 z=2이고, 상기 링기어(1d)의 치부들의 개수는 z=5인 것을 특징으로 하는 유성 기어 세트.
   
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유성 기어 세트의 변속비는 i=12:1이고, 상기 유성 기어들의 치부들의 개수는 z=5이고, 상기 링기어의 치부들의 개수는 z=11인 것을 특징으로 하는 유성 기어 세트.
   
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유성 기어 세트의 변속비는 i=18:1이고, 상기 유성 기어들의 치부들의 개수는 z=8이고, 상기 링기어의 치부들의 개수는 z=17인 것을 특징으로 하는 유성 기어 세트.
   
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유성 기어 세트의 변속비는 i=24:1이고, 상기 유성 기어들(8a)의 치부들의 개수는 z=11이고, 상기 링기어(1a)의 치부들의 개수는 z=23인 것을 특징으로 하는 유성 기어 세트.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적어도 2개의 유성 기어 세트를 포함하는 다단 유성 기어 어셈블리.
   
10. 제9항에 있어서, 각자의 유성 기어 세트의 구동은 선기어(2a, c)를 통해 수행되고, 그의 출력은 유성 캐리어(4a, c)를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 다단 유성 기어 어셈블리.
    
11. 제10항에 있어서, 각자의 유성 기어 세트 내에서 상기 선기어(2a, c)의 구동은 입력 샤프트를 통해 수행되며, 그리고 모든 입력 샤프트는 상호 간에 일직선으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 다단 유성 기어 어셈블리.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 유성 기어 세트들은 올드햄 클러치(2b)를 통해 상호 간에 연결되는 것을 특징으로 하는 다단 유성 기어 어셈블리.
    
13. 제11항에 있어서,
    - 각자의 유성 기어 세트의 경우, 선기어의 입력 샤프트 상에서 단부면에 회전 고정 방식으로 하나의 스프링이 배치되고, 유성 캐리어의 출력 측 상에는 하나의 스프링이 회전 고정 방식으로 배치되며,
    - 상기 올드햄 클러치(2b)는 클러치 디스크(7a, c)의 대향하는 측들 상에서 서로 교차하는 2개의 그루브를 구비한 클러치 디스크(7a, c)를 포함하고,
    - 서로 교차하는 상기 그루브들 내로는, 상호 간에 결합될 유성 기어 세트들의 입력 샤프트의 스프링 및 그들의 유성 캐리어(4a, 4c)의 스프링이 맞물리는
    것을 특징으로 하는 다단 유성 기어 어셈블리.

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