KR930008554B1 - Reduction gear - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 본 발명에 따른 1단형 복합차동유성치차감속장치인 고비율감속장치의 종단면도.1 is a longitudinal sectional view of a high-speed reduction gear which is a one-stage compound differential planetary gear reduction device according to the present invention;
제 2 도는 통상의 외접원통기어로 이루어진 4단형 감속기구의 일예를 개략적으로 나타낸 참고도.Figure 2 is a reference diagram schematically showing an example of a four-stage reduction gear consisting of a conventional external cylindrical gear.
제 3 도는 제 2 도의 감속기구에서 발생하는 감속비율과 같은 조건의 일반차동유성치차감속장치의 일예를 개략적으로 나타낸 참고도로서 제 2 도의 감속기구와 외형의 크기를 비교하기 위한 것임.FIG. 3 is a reference diagram schematically showing an example of a general differential planetary gear reduction apparatus under the same condition as the reduction ratio occurring in the reduction mechanism of FIG. 2, and is for comparing the size of the reduction mechanism and the appearance of FIG.
제 4 도는 유성치차장치의 플래니타리(Planetary)형의 감속기구 개략도.4 is a schematic diagram of a planetary type reduction mechanism of the planetary gear unit.
제 5 도는 유성치차장치의 스타(star)형의 감속기구 개략도.5 is a schematic view of a star type reduction mechanism of the planetary gearbox.
제 6 도는 제 4 도의 기구와 제 5 도의 복합형태를 취한 3K형 불사의 치차기구를 개략적으로 나타낸 참고도.FIG. 6 is a reference diagram schematically showing a 3K-type immortal gear mechanism taking the combination of the mechanism of FIG. 4 and FIG. 5. FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
3 : 입력회전 태양치차, 이하 태양치차라함3: input rotation sun gear, hereinafter referred to as sun gear
4a, 4b : 캐리어(유성치차 6, 7a, 7b 및 8 이 전체적으로 조립되어 있는 상태로 자전회전하는 회전체)4a, 4b: carrier (rotating body rotating in rotation with planetary gears 6, 7a, 7b and 8 assembled as a whole)
6 : 태양치차와 맞물려 회전하는 회전축 제 1 유성치차6: rotating shaft first planetary gear meshing with sun gear
7a : 태양치차와 맞물려 회전하는 고정측 제 1 유성치차7a: fixed side first planetary gear which rotates in engagement with sun gear
7b : 고정내치차(9)와 맞물려 회전하는 고정측 제 2 유성치차7b: fixed side second planetary gear which rotates in engagement with the fixed internal gear 9
8 : 회전내치차(10)와 맞물려 회전하는 회전측 제 2 유성치차8: Rotating side second planetary gear meshing with rotary inner tooth 10 to rotate
9 : 하우징에 고정되어 있는 고정요소인 고정내치차9: fixed internal tooth which is a fixed element fixed to the housing
10 : 출력회전축과 일체로 되어 회전하는 회전내치차10: Rotating internal gear which is integrated with the output rotation shaft
본 발명은 감속장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 유성치차장치(遊星齒車裝置)를 복합차동(複合差動)으로 유도하여 제 1 도와 같은 적은 수의 치차배열 구조로서 설계조건에 따라 십단위의 저비율 감속으로부터 백만 단위의 고비율 감속에 이르기까지 광범위한 감속효과를 거둘 수 있게한 1단형 복합차동유성치차감속장치에 관한 것이다.The present invention relates to a reduction gear, and more particularly, a planetary gear arrangement is guided to a compound differential and has a small number of gear arrangement structures, such as a first degree, in ten units according to design conditions. The present invention relates to a single-stage compound differential planetary gear reduction device that can achieve a wide range of deceleration effects, ranging from low ratio reduction to high ratio reduction of one million units.
통상의 치차감속장치는 제 2 도에 도시한 바와같은 치차열에 의한 다단방식이거나 혹은 다른 감속방식을 택하는 경우에도 감속비의 증가에 따라 치차의 배열단(段)수가 필연적으로, 증가하므로 치차의 소요갯수가 증가하고 부피가 커지며 중량이 무겁게 된다. 또한, 동일한 이유로서 제작에 따르는 생산비가 높아지고 다단으로 인하여 회전효율이 저하될 뿐만 아니라 동력의 손실도 커진다. 특히 치차의 각 요소는 단수가 거듭될수록 전달 회전력도 커지게 되는데, 이 전달회전력에 의하여 발생되는 굽힘 응력과 비틀림 응력에 상응하는 개개의 지지수단이 별도로 강구되어야 그 구조가 유지된다.In the conventional gear reduction apparatus, the number of gear stages inevitably increases with the increase of the reduction ratio even when the gear stage is multistage by the gear train as shown in FIG. The number increases, the volume becomes large and the weight becomes heavy. In addition, for the same reason, the production cost according to fabrication is high, and the rotational efficiency is not only reduced due to the multi-stage, but also the loss of power is increased. In particular, as the number of gears increases, the transmission rotational force increases as the number of stages increases, and the structure is maintained only when individual supporting means corresponding to bending and torsional stresses generated by the transmission rotational force are separately provided.
이러한 통상의 치차감속장치는 대체적으로 출력축 쪽의 치차를 기준으로 감속기의 몸체를 결정하기 때문에 그 외형이 커지는데 이는 감속기의 회전시 진동이 발생하고 소음이 높아지는 원인이 되며, 또한 윤활유의 온도가 높아지는 요인이 된다. 이 윤활유의 발열을 억제하기 위해서는 별도의 방법으로 급유하여야 하고 그렇지 않은 경우는 윤활유를 자주 교환해 주어야 한다.Since the conventional gear reduction device generally determines the body of the reducer based on the gear on the output shaft side, its appearance increases, which causes vibrations and noises when the reducer rotates, and also increases the temperature of the lubricant. It becomes a factor. In order to suppress the heat generation of this lubricant, it must be lubricated in a separate way, otherwise the lubricant should be replaced frequently.
또한, 통상의 감속장치는 사용하고자 하는 기계 또는 장치와 체결하는 때에 그 설치면적을 넒게 차지하여 기계전체의 크기가 커지며, 이로인해 사용자 또는 사용되는 기계에 부차적인 손실을 주게된다.In addition, a conventional speed reduction device occupies a large amount of installation area when fastening with a machine or device to be used, thereby increasing the size of the whole machine, thereby causing a secondary loss to a user or a machine used.
본 발명자는 상기와 같은 통상의 다단형 치차배열방식에 의한 감속장치의 문제점을 해결하는 데에 주안점을 두고 예의 연구하여 제 1 도와 같은 1단형의 감속장치의 감속장치의 구조로서 소형화, 경량화, 고효율화, 염가화하여 설계조건에 따라 이제껏 기대할 수 없었던 십 단위의 저비율로부터 백만 단위의 고비율까지 광범위한 감속비를 갖는 감속장치의 완성을 보게될 것이다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventor focused on solving the problem of the deceleration device by the conventional multistage gear arrangement method as mentioned above, and it is small size, light weight, and high efficiency as a structure of the deceleration device of the 1st type reduction gear, such as the 1st diagram. As a result, we will see the completion of a reduction gear with a wide range of reduction ratios, ranging from low ratios of ten units to high ratios of one million units, which could not be expected according to design conditions.
본 발명의 목적은 제 1 도와 같은 구조의 적은 수의 치차장치로서 고비율의 감속비를 얻을 수 있는 감속장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a reduction gear which can obtain a high reduction gear ratio as a small number of gears having the same structure as the first diagram.
또한, 본 발명의 목적은 감속장치를 소형화, 경량화, 고효율화, 염가화하는 것이다. 본 발명은 1단형의 구조로서 입력축과 출력축이 동심축이며, 적은 단수의 치차에 의해 높은 효율을 유지하므로 입력축과 출력축의 위치를 반대로 하여 출력축을 입력축으로 사용하면 증속장치로도 전용할 수 있는 특징이 있다.In addition, it is an object of the present invention to reduce the size, weight, efficiency and cost of the reduction gear. The present invention has a single-stage structure in which the input shaft and the output shaft are concentric, and the high efficiency is maintained by a small number of gears. Therefore, when the output shaft is used as the input shaft by reversing the positions of the input shaft and the output shaft, the present invention can be used as a speed increasing device. There is this.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장치는 제 1 도에 도시된 바와같이 1단형의 복합차동유성치차감속방식을 택하고 있다.The apparatus according to the present invention for achieving the above object is a one-stage multiple differential planetary gear reduction mode as shown in FIG.
제 1 도에 있어서, 카바(1)와 하우징(2)의 동심축선상에 입력축(S1)과 출력축(S2)이 설치되고, 입력축(S1)을 고속 회전축으로, 그리고 출력축(S2)을 저속 회전축으로 한다. 태양치차(太陽齒車)(3)는 입력축(S1)과 일체로 내측단에 형성되어 있다. 상기 입력축(S1)과 출력축(S2)사이의 공간에는 입력축(S1)과 출력축(S2)에 베아링으로 지지되어 회전하는 캐리어블록이 설치되어 있다. 이 캐리어블록은 캐리어(4a), (4b), 캐리어축(5), 유성치차들(6)(7a)(7b)(8)을 포함하며, 이들 요소는 자전할 뿐만 아니라 태양치차(3)를 중심으로 각각 공전할 수 있는 상태로 조립되어 있다. 상기 캐리어(4a)(4b) 사이에는 유성치차들(6)(7a)(7b)(8)을 지지할 수 있는 캐리어축(5)이 원주상 등간격으로 설치되며, 각 캐리어축(5)에는 회전측 제 1 유성치차(6), 고정측 제 1 유성치차(7a), 고정측 제 2 유성치차(7b), 그리고 회전측 제 2 유성치차(8)가 차례로 설치되어 있으며, 여기서 상기 고정측 제 1 유성치차(7a)와 고정측 제 2 유성치차(7b)는 상호 일체의 한 몸체로서 복합유성치차를 이룬다.In FIG. 1, the input shaft S 1 and the output shaft S 2 are provided on the concentric axis of the cover 1 and the housing 2, the input shaft S 1 as a high speed rotation shaft, and the output shaft S 2. ) As the low speed rotation shaft. The sun gear 3 is formed at the inner end integrally with the input shaft S 1 . It said input shaft is in the space between (S 1) and the output shaft (S 2) of the carrier block to rotate with the input shaft is supported by bearings (S 1) and the output shaft (S 2) is provided. This carrier block comprises carriers 4a, 4b, carrier shaft 5, planetary gears 6, 7a, 7b and 8, which elements rotate as well as solar gear 3 It is assembled in such a state that each can revolve around. Carrier shafts 5 capable of supporting planetary gears 6, 7a, 7b and 8 are provided between the carriers 4a and 4b at circumferential intervals, and each carrier shaft 5 The rotating side first planetary gear 6, the fixed side first planetary gear 7a, the fixed side second planetary gear 7b, and the rotating side second planetary gear 8 are provided in this order. The side first planetary gear 7a and the fixed side second planetary gear 7b form a composite planetary gear as a single body.
또한 캐리어축(5)은 회전측 제 1 유성치차(6)와 제 2 유성치차(8)를 동시 회전시킬 수 있도록 이들을 각기 키로서 고정하고 있으며, 캐리축(5)의 양단은 캐리어(4a)(4b)에 베어링으로 지지되어 회전할 수 있는 구조로 되어 있다.In addition, the carrier shaft 5 fixes them as keys so that the rotational side first planetary gear 6 and the second planetary gear 8 can be rotated at the same time, and both ends of the carry shaft 5 are supported by the carrier 4a. It is a structure which can be rotated by being supported by the bearing at 4b.
또한 고정내치차(固定內齒車)(9)는 고정측 제 2 유성치차(7b)와 맞물리는 위치의 하우징(2)에 고정 설치되어 있고, 회전내치차(10)는 출력축(S2)과 일체이며, 그 치차부위는 회전축 제 2 유성치차(8)와 맞물리는 위치에 있다.In addition, the fixed internal tooth 9 is fixed to the housing 2 at a position engaged with the fixed side second planetary gear 7b, and the rotary internal tooth 10 has an output shaft S 2 . The gear portion is in a position to engage with the second shaft planetary gear 8 of the rotation shaft.
다음으로, 상기의 구성을 작용효과에 따라 편의상 제 1 성분과 제 2 성분으로 구분하여 설명한 후, 이 두성분을 복합한 구성의 작용에 대해 설명한다.Next, the above-described configuration is explained by dividing the first component and the second component for convenience according to the working effect, and then the operation of the combination of the two components will be described.
제 1 성분은 제 4 도에 도시한 바와같은 일반적인 유성치차장치의 플래니타리(Planetary)형의 구조와 기능이 같되 다만 유성치차를 1단계 더 추가하여 복합되어진 것으로서 본 발명에 있어서 추가로 복합된 유성치차가 바로 고정측 제 1 유성치차(7a)이다.The first component has the same structure and function as the planetary type of the general planetary gear device as shown in FIG. 4, but is further compounded by adding one more step of the planetary gear. The planetary gear is the fixed side first planetary gear 7a.
제 1 도에서, 태양치차(3)와 고정측 제 1 유성치차(7a)가 맞물리고 고정측 제 2 유성치차(7b)는 고정내치차(9)와 맞물려 있는데 이 작용경로는, 태양치차(3)의 주위에서 태양치차를 중심으로 하여 일정하게 등분된 위치에 복수 개 장착된 고정측 제 2 유성치차(7b)가 고정내치차(9)와 맞물려 있는 상태에서, 태양치차(3)가 회전하면 고정측 제 1 유성치차(7a)와 제 2 유성치차(7b)가 한 몸체로서 동시에 회전하며, 이때 제 2 유성치차(7b)는 고정내치차(9)와 맞물려 있어서, 그 회전하는 방향으로 진행하게 되는데 이 진행은 복합유성치차(7a)(7b)의 중심점을 원주방향으로 연결하여 형성되는 궤도를 따라 원운동을 하는 진행 즉, 공전운동을 하게 된다. 이렇듯 복합유성치차(7a)(7b)는 태양치차(3)과 고정내치차(9) 사이에 있으면서 자전하면서 일정한 궤도의 원주상에서 태양치차(3)를 중심으로 공전을 한다.In FIG. 1, the sun gear 3 and the fixed side first planetary gear 7a are engaged and the fixed side second planetary gear 7b is engaged with the fixed internal gear 9. The sun gear 3 is rotated in a state in which a plurality of fixed side second planetary gears 7b mounted at a constant equally divided position around the sun gear are engaged with the fixed internal gear 9 around 3). When the fixed side first planetary gear 7a and the second planetary gear 7b rotate simultaneously as one body, the second planetary gear 7b meshes with the fixed internal gear 9 in the direction of rotation thereof. This progress is a circular motion along the track formed by connecting the center points of the compound planetary gears (7a) (7b) in the circumferential direction, that is, the idle motion. As described above, the planetary gears 7a and 7b rotate while being located between the sun gear 3 and the fixed internal gear 9 and rotate about the sun gear 3 on the circumference of a constant orbit.
상기 복합유성치차(7a)(7b)를 양 쪽에서 지지하고 있는 캐리어(4a)(4b)는 그 복합유성치차(7a)(7b)의 공전에 따라 함께 회전하는데, 「제 1 성분은 이와같이 캐리어(4a)(4b)를 회전하게 하기 위한 것이며, 결국 제 1 성분에서의 출력작용은 캐리어(4a)(4b)가 그 작용을 하는 것이다.The carriers 4a and 4b, which support the compound planetary gears 7a and 7b from both sides, rotate together according to the revolutions of the compound planetary gears 7a and 7b. 4a) and 4b, so that the output action of the first component is that of the carriers 4a and 4b.
한편, 제 1 성분의 회전작용 즉, 캐리어(4a)(4b)의 회전은 각 구성요소인 치차들간의 잇수비에 의해 결정된다. 이것을 식으로 나타내면,On the other hand, the rotational action of the first component, that is, the rotation of the carriers 4a and 4b, is determined by the number of teeth between the gears, which are each component. If you express this as
단, i=제 1 성분의 감속비율Where i = reduction ratio of the first component
Z1=태양치차의 잇수Z 1 = number of teeth of solar gear
Z2=고정측 제 1 유성치차(7a)의 잇수Z 2 = number of teeth of fixed side first planetary gear 7a
Z3=고정측 제 2 유성치차(7b)의 잇수Z 3 = Number of teeth of the fixed side second planetary gear 7b
Z4=고정내치차(9)의 잇수Z 4 = number of teeth in fixed internal tooth (9)
로 된다.It becomes
다음으로, 제 2 성분은 제 5 도에서 보는 바와같이 유성치차장치에서의 소위 스타(star)-형의 구조를 도입한 것으로서 상기 제 1 성분, 즉 고정측 유성치차를 제외한 나머지 성분을 지칭한다. 이 구조의 회전방식은 캐리어를 고정요소로 하여 내치차를 회전하도록 한 것인데 제 1 도에서, 캐리어(4a)(4b)가 베어링에 의해 지지됨으로써 부동(浮動)상태로 보이지만 실제로는 고정요소로 작용하고 있는 상태이다. 왜냐하면 제 2 성분은 제 1 성분에 의해서만 회전이 가능한 피동체이어서 제 1 성분에 해당하는 캐리어(4a)(4b)의 회전에 의해 제 2 성분의 회전이 가능해지므로 제 2 성분의 고정요소는 양 성분에 공유되어 있는 캐리어(4a)(4b) 즉, 제 1 성분의 출력요소로 작용하는 캐리어(4a)(4b)가 제 2 성분에서의 고정요소로 되기 때문이다.Next, as shown in FIG. 5, the second component introduces a so-called star-shaped structure in the planetary gear, and refers to the remaining component except for the first component, that is, the fixed side planetary gear. The rotation of this structure is to rotate the internal gear by using the carrier as a stationary element. In FIG. 1, the carriers 4a and 4b are supported by a bearing and appear to be floating, but actually act as stationary elements. I am doing it. Since the second component is a driven body which can be rotated only by the first component, the second component can be rotated by the rotation of the carriers 4a and 4b corresponding to the first component. This is because the carriers 4a and 4b which are shared on the carriers 4, i.e., the carriers 4a and 4b serving as output elements of the first component, become fixed elements in the second component.
제 2 성분에서 유성치차(6)(8)는 제 1 성분의 복합유성치차(7a)(7b)와 마찬가지로 거동일체로 되어 있는데, 다만 회전축 제 1 유성치차(6)와 제 2 유성치차(8)사이에 상기 제 1 성분의 고정측 제 1 및 제 2 유성치차(7a)(7b)를 두기 위해서 캐리어축(5)을 회전축으로 하고, 이 축에 키를 조립함으로써 거동일체형으로 한 것이다. 또한 캐리어축(5)이 회전할 수 있도록 하기 위해 이 축의 양단에 베어링을 개재하여 캐리어(4a)(4b)에 설치하였다.The planetary gears 6 and 8 in the second component have the same behavior as the composite planetary gears 7a and 7b of the first component, except that the first planetary gear 6 and the second planetary gear 8 are rotated. In order to put the fixed side 1st and 2nd planetary gears 7a and 7b of the said 1st component between them, the carrier shaft 5 is used as a rotating shaft, and a key is assembled to this shaft, and it becomes a one-piece movement. In addition, in order to enable the carrier shaft 5 to rotate, it was provided in the carriers 4a and 4b via bearings at both ends of the shaft.
제 5 도에 도시한 바와같은 종래 유성치차장치에서의 스타-형 구조는 태양치차가 회전하면 유성치차가 회전하여 내치차가 출력회전하는데, 이 때 캐리어는 고정요소로서 움직이지 않으며 유성치차는 공전이 없는 상태에서 제자리에서 자전만을 하므로 회전할 수 있는 요소는 내치차가 되어 내치차가 최종 출력회전을 한다. 이와같이 종래 스타형 유성치차장치의 작동에서 볼 수 있듯이 본 발명에 따른 감속장치의 제 2 성분에 있어서는 태양치차(3)가 회전함에 따라 태양치차 주위에 맞물려 회전하는 회전측 제 1 유성치차(6)가 회전측 제 2 유성치차(8)와 동일 회전하게 되고, 따라서 회전내치차(10)가 회전한다. 이론적으로 제 2 성분에서는 회전내치차(10)가 출력회전하는 것을 제외하면, 캐리어(4a)(4b)가 고정요소로 되고 회전측 제 1 및 제 2 유성치차(6)(8)는 제자리에서 회전하는 자전만을 할 뿐이다. 그러나 본 발명의 복합차동유성치차 감속장치에서는 제 1 성분이 제 2 성분의 고정요소인 캐리어(4a)(4b)를 갖고 있기 때문에 제 2 성분에서의 각 요소들도 제 1 성분에서처럼 회전측 제 1, 제 2 유성치차(6)(8)는 자전과 공전을 하고, 캐리어(4a)(4b)는 자전을 하며, 그리고 제 1 성분에 의해 제 2 성분의 회전내치차(10)가 회전하게 되는 것이다.As shown in FIG. 5, the star-shaped structure of the conventional planetary gear device rotates the planetary gear when the sun gear rotates, and the inner gear rotates as output. In this case, the carrier does not move as a fixed element and the planetary gear is idle. Since it rotates in place without it, the rotatable element becomes internal gear and the internal gear makes the final output rotation. As can be seen in the operation of the conventional star type planetary gear as described above, in the second component of the reduction gear according to the present invention, as the sun gear 3 rotates, the rotation side first planetary gear 6 rotating in engagement with the sun gear is rotated. Is rotated in the same manner as the second planetary gear 8 on the rotation side, and thus the rotation inner gear 10 rotates. Theoretically, in the second component, except that the rotary internal gear 10 is output rotating, the carriers 4a and 4b are fixed elements and the first and second planetary gears 6 and 8 on the rotating side are in place. It only rotates. However, in the composite differential planetary gear reduction apparatus of the present invention, since the first component has carriers 4a and 4b which are fixed elements of the second component, each element in the second component is also rotated as in the first component. The second planetary gear 6 and 8 rotate and rotate, the carriers 4a and 4b rotate, and the rotary internal gear 10 of the second component rotates by the first component. will be.
따라서, 제 2 성분은 회전내치차(10)가 회전되도록 하기 위해 설치한 것이며, 제 2 성분의 회전 또한 각 구성요소인 치차들간의 잇수비에 의해 결정된다.Accordingly, the second component is provided to allow the rotation internal gear 10 to rotate, and the rotation of the second component is also determined by the number of teeth between the gears, which are each component.
이것을 식으로 나타내면,If you express this as
단, i=제 2 성분의 감속비율Where i = reduction ratio of the second component
Z1=태양치차(3)의 잇수Z 1 = number of teeth of solar gear (3)
Z2=회전측 제 1 유성치차(6)의 잇수Z 2 = number of teeth on rotation side first planetary gear (6)
Z3=회전측 제 2 유성치차(8)의 잇수Z 3 = Number of teeth on the rotation side second planetary gear 8
Z4=회전내치차(10)의 잇수Z 4 = Number of teeth of rotation internal gear (10)
가 된다.Becomes
이제, 위에서 설명한 제 1 성분과 제 2 성분을 복합상태로 하여 차동회전하는 본 발명의 핵심인 복합차동의 원리와 작용효과에 대하여 설명한다.Now, the principle and effect of the compound differential, which is the core of the present invention, which differentially rotates the first component and the second component described above in a composite state will be described.
차동(差動)의 원리는 두 가지로 되어 있는데, 그중 첫번째의 차동은 제 2 성분의 회전측 제 1 유성치차(6)와 제 1 성분의 고정측 제 1 유성치차(7a)가 태양치차(3)에 나란히 맞물려 회전하는 것에 의해 이루어진다. 회전측 제 1 유성치차(6)와 고정측 제 1 유성치차(7a)는 동심축상에 나란히 설치되어 있으면서 태양치차(3)와 맞물려 있어서, 태양치차가 회전하면 양 제 1 유성치차들(6)(7a)은 태양치차(3)와 잇물림원주상에서 복합되어진 각각의 양 제 2 유성치차들(8)(7b)과 함께 자전 및 공전을 하게 된다. 상기 양 제 1 유성치차들(6)(7a)은 전위(轉位)된 치차들, 즉 잇물림원의 직경이 같으면서 잇수는 서로간에 차이가 있는 것이다. 따라서 이들 양 제 1 유성치차들(6)(7a)은 같은 축간에 설치가 가능한 것이며, 태양치차(3)의 회전에 의해 회전시 각각의 회전수가 다르게 되는 것이다. 이렇게 양 제 1 유성치차들(6)(7a)은 태양치차(3)로부터 일정한 회전을 전달받아 각기 다른 회전량을 가지며, 이 각기 다른 회전전량을 이들에 각각 연계된 양 제 2 유성치차들(8)(7a)에 전달해주는 차동의 기능을 가지게 된다. 보통 본 발명에 따른 감속장치에 의해 어느 달성하고자하는 정해진 감속비를 계산해보면 양 제 1 유성치차들(6)(7a)간의 잇수의 차이를 1~3개로 하여 충분한 차동효과를 거둘 수 있는데, 여기에서 잇수의 차이가 적을수록 차동이 미세하게 되어 고비율의 감속효과를 얻을 수 있으며, 잇수의 차이가 크면 반대로 차동이 크게 작용하여 저비율의 감속효과를 갖게 된다.The principle of differential is twofold, the first of which is the first planetary planetary gear 6 of the second component and the first planetary planetary gear 7a of the first component of the second component. By rotating in tandem with 3). The rotating side first planetary gear 6 and the fixed side first planetary gear 7a are arranged side by side on the concentric axis and mesh with the sun gear 3, so that when the sun gear rotates, both first planetary gears 6 are rotated. (7a) rotates and orbits together with each of the second planetary gears (8) (7b) combined on the sun gear (3) and the mesh gear column. Both of the first planetary gears 6 and 7a have the same number of displaced teeth, that is, the same number of teeth, but the number of teeth is different from each other. Therefore, both of the first planetary gears 6 and 7a can be installed between the same axis, and the rotational speed of the solar gear 3 changes depending on the rotation of the sun gear 3. Thus, both first planetary gears 6 and 7a receive different rotations from the solar gear 3 and have different rotation amounts, and the second rotational planetary gears respectively connected to these different rotation amounts ( 8) (7a) has a differential function. In general, when calculating a predetermined reduction ratio to be achieved by the reduction gear according to the present invention, a sufficient differential effect can be obtained by setting the difference in the number of teeth between the first planetary gears 6 and 7a to 1 to 3, where The smaller the difference in the number of teeth, the smaller the differential to obtain a high rate of deceleration effect, and the larger the difference in the number of teeth, on the contrary, the greater the differential, the lower the rate of deceleration effect.
다음, 두번째의 차동은 고정내치차(9)와 회전내치차(10) 그리고 이들 양 내치차(9)(10)와 각기 맞물리는 고정측 제 2 유성치차(7b)와 회전측 제 2 유성치차(8)들에 의해서 이루어진다.Next, the second differential is the fixed internal gear 9 and the rotary internal gear 10 and the fixed second planetary gear 7b and the second rotary planetary gear that mesh with the two internal gears 9 and 10, respectively. By (8).
이 원리는 통상 알려져 있는 차동유성치차장치인 3K형 소위 불사의치차기구(不思議齒車機構)로부터 유도하여 새롭게 적용한 것이다.This principle is a new application derived from the 3K type so-called immortal gear mechanism, which is a known differential planetary gear.
상기 3K형 불사의치차기구의 구조는 유성치차장치의 풀레니터리(Planetary)형과 스타(star)형을 복합하여 놓은 형태로서 제 6 도가 그것이고, 제 4 도와 제 5 도의 기구를 복합시켜 놓은 구조이다.The structure of the 3K-type immortal gear mechanism is a composite type of planetary gear and star type of the planetary gear, which is shown in FIG. 6 and a combination of mechanisms of FIG. 4 and FIG. Structure.
위 3K형 불사의치차기구의 회전원리는 고정내치차의 회전내치차가 똑같은 잇물림원의 직경을 가지되 서로간의 잇수에 차이를 두어 차동의 효과를 갖는 것이다. 이때의 유성치차는 고정내치차와 회전내치차 양쪽에 맞물릴 수 있도록 되어 있다. 태양치차는 유성치차를 회전시키고 유성치차는 양 내치차를 맞물림하여 회전하게 되며, 유성치차가 자전 및 공전하여 고정내치차의 잇물림 원주상에서 1회전 공전을 하면 회전내치차는 그 고정내치차와 회전내치차 상호간의 잇수의 차이 만큼만 원주방향으로 회전 이동하게 되는 것이다. 이러한 원리로 차동이 이루어지는데 여기에서 고정내치차와 회전내치차의 잇수의 차이와 그 잇수의 조건은, 유성치차가 1개일 때는 고정내치차와 회전내치차의 잇수의 차이가 1개, 2개 등 임의의 자연수이고 그 각 치차의 잇수가 갖는 조건은 없으며, 유성치차를 원주상 180˚의 위치에 2개 배치할 경우에는 고정내치차의 회전내치차의 잇수의 차이가 2개, 4개, 6개 등 그의 배수만큼의 차이어야 하고 또한 그 각 치차의 잇수는 2의 배수로 하여야 하며, 또, 유성치차를 원주상 120˚의 위치에 3개로 하면 각각의 내치차의 잇수는 3개, 6개, 9개 등 3의 배수만큼의 차이를 가져야 하고 또한 각 치차의 잇수는 3의 배수로 하여야 한다.The rotation principle of the 3K-type immortal gear mechanism is that the inner teeth of the fixed inner tooth have the same diameter of the same mesh but have a differential effect by varying the number of teeth. The planetary gear at this time can be engaged with both the fixed internal gear and the rotary internal gear. The solar gear rotates the planetary gear and the planetary gear rotates by interlocking the internal gears.When the planetary gear rotates and rotates and makes one revolution on the circumference of the fixed internal gear, the rotary gears rotate with the fixed internal gear. Only the difference in the number of teeth between the inner tooth is to move in the circumferential direction. This principle makes a differential. Here, the difference between the number of teeth of the fixed internal gear and the rotational internal gear and the condition of the number of teeth is one or two when the planetary gear is one. There is no condition for the number of teeth of each gear, and when two planetary gears are arranged at a position of 180 ° circumferentially, the difference in the number of teeth of the rotational tooth of the fixed internal gear is two, four, The number of teeth of each gear must be a multiple of 2, and the number of teeth of each gear must be a multiple of 2. Also, if the number of planetary gears is 3 at a position of 120 ° circumferentially, the number of teeth of each internal tooth is 3, 6 The number of teeth of each gear should be a multiple of 3, such as 9, 9, etc.
보통으로는 유성치차를 3개로 사용하여 잇물림의 상태를 안정시킨다. 이것은 감속비 산출을 식으로 나타내면,Normally, three planetary gears are used to stabilize the meshing condition. This represents the reduction ratio calculation,
단, i=감속비I = reduction ratio
Z1=태양치차의 잇수Z 1 = number of teeth of solar gear
Z3=고정내치차의 잇수Z 3 = number of teeth of fixed internal tooth
Z4=회전내치차의 잇수Z 4 = number of teeth
로 된다.It becomes
여기에서 태양치차의 회전방을 일정하게 하여 회전내치차의 회전방향, 즉 출력회전방향을 태양치차와 같은 방향 또는 그 반대방향을 하기 위해서는 양 내치차의 잇수가 Z3〈Z4일 때 태양치차의 회전방향과 같은 정방향이며, Z3〉Z4일 때는 역방향이 되는 것이다.Here, in order to make the rotation direction of the solar gear constant and to make the rotation direction of the rotation inner gear ie the direction of the output rotation same as the solar gear or vice versa, when the teeth of both internal gears are Z 3 <Z 4 It is the same forward direction as the direction of rotation, and in the reverse direction when Z 3 > Z 4 .
그런, 상기 3K형 불사의치차기구는 유성치차를 원주상 120˚의 위치에 3개 사용하여 설계되는 것이 보통이며 기구학적이나 역학적으로도 안전하게 되는데, 이러한 조건에서 감속비를 산출해 보면, 최하 1/100에서 최고 1/900까지의 범위를 갖는다. 그 이상의 감속비를 갖기 위해서는 입력 또는 출력측에 별도의 감속기구나 감속장치를 추가하여야 하고, 최하 1/100인 정도에서 더 저비율을 내리면 이론상 감속비는 산출되지만 실제에 있어서의 사용이 불가능해 진다. 그 이유는 유성치차의 공전 즉, 캐리어의 회전수가 급격히 높아져 진동과 소음 그리고 감속장치 내부의 윤활유의 온도가 높아져 각 치차의 요소들에 바람직하지 않은 영향을 미치기 때문이다. 그래서 통상적으로 적당한 감속비율은 1/200정도에서 1/600정도사이에 사용하는 것이 바람직하다.Such a 3K-type immortal gear mechanism is generally designed using three planetary gears at a position 120 ° circumferentially, and is also kinematically and mechanically safe. When calculating the reduction ratio under these conditions, the lowest 1 / Range from 100 up to 1/900. In order to have more reduction ratio, a separate reduction mechanism or reduction gear should be added to the input or output side. If the lower ratio is lowered at the lowest 1/100, theoretical reduction ratio will be calculated, but practical use will be impossible. The reason for this is that the revolution of the planetary gear, i.e., the number of revolutions of the carrier is sharply increased, the vibration and noise, and the temperature of the lubricating oil inside the deceleration device have an undesirable effect on the elements of each gear. Therefore, it is generally desirable to use a suitable reduction ratio between about 1/200 and about 1/600.
또한, 이 3K형 불사의치차감속기구가 갖는 어려운 점은 내치차의 가공으로서 고정내치차와 회전내치차가 항상 같은 잇물림원 직경에서 유성치차의 설치수 만큼의 잇수가 차이나도록 하는 것인데, 이때 이 내치차를 가공하기 위해서 양 내치차의 특성에 맞는 절삭공구가 절실히 요구된다는 점이다. 이렇듯 표준절삭공구가 아닌 특별히 제작된 절삭공구를 각 감속비마다 이(爾)의 크기별로 갖추는 것은 매우 어려운 일이다.In addition, the difficulty of the 3K-type immortal gear reduction mechanism is that the fixed inner gear and the rotating inner gear always have the same number of teeth as the number of planetary gears installed at the same mesh diameter as the processing of the inner tooth. In order to process internal gears, cutting tools suitable for the characteristics of both internal gears are urgently required. As such, it is very difficult to have a specially manufactured cutting tool, not a standard cutting tool, for each reduction ratio.
본 발명에서 상기 3K형 불사의치차동방식의 유도는, 위의 3K형이 갖고 있는 모든 결점을 보완하여 새롭게 한 것이다.Induction of the 3K type immortal differential method in the present invention is to renovate all the shortcomings of the 3K type.
즉, 본 발명에 따른 감속장치에 있어서의 고정내치차(9)와 회전내치차(10)간에 이루어지는 차동의 구조를 상세히 설명하면, 제 1 도에서 보는 바와 같이 고정내치차(9)와 회전내치차(10)에 맞물리는 유성치차가 동일축선상에서 각각의 잇수를 갖도록 하여 분리되어 있는데, 이는 종래 3K형 불사위치차기구에 비하여 매우 발전된 것으로서 우선, 차동의 효과는 동일하나 고정내치차(9)와 회전내치차(10)의 잇물림원 직경을 달리한 독립된 상태의 표준치차를 사용할 수 있으므로 표준공구를 사용하여 어느 쪽도 쉽게 가공할 수 있다는 잇점이 있으며, 또한 3K형 불사의치차감속기구에서는 감속비의 고저를 막록하고 태양치차, 유성치차 그리고 양내치차의 이(爾)의 크기를 똑같이 사용해야 하기 때문에 그 잇수의 선정과 치차강도의 설계를 매우 어렵게 하는 요인으로 작용하는 것에 반해, 본 발명에서는 입력부분인 제 1 고정 및 회전유성치차(6)(7a)에서 입력의 설계조건에 맞는 잇수와 이의 크기를 결정할 수 있고, 출력부분에 해당되는 고정내치차(9)와 회전내치차(10)는 제 2 고정 및 회전유성치차의 더불어 출력의 설계 조건에 맞도록 별도의 잇수와 이의 크기를 자유로이 결정하게 되므로 어떤 감속비율의 감속장치를 설계하더라도 어려움이 없다는 장점을 갖는다.That is, the structure of the differential between the fixed internal gear 9 and the rotary internal gear 10 in the reduction gear according to the present invention will be described in detail. As shown in FIG. The planetary gear meshing with the gear 10 is separated to have the number of teeth on the same axis, which is highly developed compared to the conventional 3K type immortal position difference mechanism. Since the standard gears can be used independently of each other with different diameters of the meshing circle of the rotary internal gear 10, both of them can be easily processed using a standard tool. The factors that make the selection of teeth and the design of gear strength very difficult because the gear ratios of the sun gear, the planetary gear and the tooth gear must be used in the same way. In contrast, in the present invention, the number of teeth and the size corresponding to the design conditions of the input can be determined in the first fixed and rotational planetary gears 6 and 7a, which are input parts, and the fixed internal tooth corresponding to the output part ( 9) and the internal gear 10 is free to determine the number of teeth and its size freely to meet the design conditions of the output of the second fixed and rotational planetary gear, there is no difficulty in designing a reduction gear of any reduction ratio Has
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 복합차동유성치차감속장치는 제 1 고정 및 회전유성치차(6)(7a)에서 1차적인 차동을 이루고 고정내치차(9)와 회전내치차(10)에서 2차적인 차동을 이룸으로써 어떠한 감속비율이라도 산출해 내는 신규의 감속장치인 것이다.As described above, the composite differential planetary gear reduction apparatus according to the present invention achieves a primary differential in the first fixed and rotary planetary gears 6 and 7a, and the two in the fixed internal gear 9 and the rotary internal gear 10. It is a new reduction gear that calculates any reduction ratio by achieving differential differential.
이의 감속비를 앞에서 설명한 제 1 성분의 감속비와 제 2 성분의 감속비를 복합하여 본 발명의 감속비를 식으로 나타낸다.This reduction ratio is combined with the reduction ratio of the first component and the reduction ratio of the second component described above to represent the reduction ratio of the present invention.
로 된다.It becomes
이렇듯, 본 발명의 감속장치는 설계 및 제조가 용이하고 소형,경량형으로 1단으로 구성이 가능하므로 고비율의 감속, 고효율의 물론 에너지 절약형 감속장치로 알맞으며 나아가 본 발명의 감속장치는 1단 구조로서 치차에 걸리는 부하가 작으므로 입력축과 출력축의 기능을 맞바꾸어 중속장치로서도 응용할 수 있다.As described above, since the speed reduction device of the present invention is easy to design and manufacture, and can be configured in one stage as a compact and lightweight type, the speed reduction device of the present invention is suitable as a high ratio reduction, high efficiency, and energy saving type reduction device. As the structure has a small load on the gear, it can be applied as an intermediate speed device by switching the functions of the input shaft and the output shaft.
본 발명에 의한 감속장치의 쓰임새는 일반산업기계에 광범위하게 제공되는데, 예를 들면 제철소 등의 압연설비의 이송용 로울러, 조선용 크레인, 콘베이어시스템의 구동장치, 주차설비의 승강장치, 각종 생산라인의 피이드 장치용 감속기, 천정 및 타워크레인 등의 감속기, 그밖에도 발전설비 등에서 요구되는 감속장치등이다.The use of the speed reduction device according to the present invention is widely provided in general industrial machines, for example, rollers for transporting rolling equipment such as steel mills, shipbuilding cranes, driving systems of conveyor systems, hoisting devices for parking facilities, and various production lines. Speed reducers for feeders, reducers such as ceilings and tower cranes, and other speed reducers required for power generation facilities.
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