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WO2019221310A1 - 2점 접촉 내접기어를 갖는 기어 모듈 - Google Patents

2점 접촉 내접기어를 갖는 기어 모듈 Download PDF

Info

Publication number
WO2019221310A1
WO2019221310A1 PCT/KR2018/005572 KR2018005572W WO2019221310A1 WO 2019221310 A1 WO2019221310 A1 WO 2019221310A1 KR 2018005572 W KR2018005572 W KR 2018005572W WO 2019221310 A1 WO2019221310 A1 WO 2019221310A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gear
contact
pin
point
radius
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/005572
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
남형철
김병수
장욱
Original Assignee
(주)로보티즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)로보티즈 filed Critical (주)로보티즈
Priority to US17/053,176 priority Critical patent/US11105397B2/en
Publication of WO2019221310A1 publication Critical patent/WO2019221310A1/ko

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating

Definitions

  • the present invention relates to a gear module having a two-point contact internal gear, and more particularly, to a gear module applicable to a speed reducer.
  • the reducer is a device for reducing the high speed rotational force inputted from the power unit by a predetermined ratio to output the low speed rotational force by an arrangement of gears, and has been used in various fields.
  • a high precision reducer is used in a field requiring precise driving control, such as an industrial robot or a humanoid robot, and a high precision reducer requires characteristics such as a high reduction ratio and repeatability compared to a general reducer.
  • Cycloid reducer is a gear module consisting of an internal gear 12 'having a groove formed in the inner circumferential surface and having a pin 120' coupled to each groove, and an external gear 11 'that is engaged with the pin 120' and eccentrically rotates. As this reducer, various reduction ratios can be realized.
  • the groove of the internal gear 12 ′ should be evenly contacted with the pin 120 in a surface contact state as shown in FIG. 1, but in practice, it meets at one contact point due to machining and assembly tolerances, and thus the external gear
  • the direction of load acting from 11 'and the reaction direction of the contact point can vary. That is, the gearhead to which the conventional gear module is applied may accelerate the wear by concentrating the load and the stress at one contact point, and the performance of the speed reducer may be reduced because the load direction and the reaction force direction are different.
  • one or more contact points may be generated according to the surface roughness of the internal gear 12 ', and friction generated at each contact point is different, and thus the rotation of the pin 120' is hindered. There is this.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a gear module in which the durability is improved by distributing the load of the pin, and the rotational force of the pin is maximized.
  • a plurality of teeth are formed on the outer circumferential surface, an external gear capable of eccentric rotation, and a plurality of grooves are formed on the inner circumferential surface, and connected to the external gear for each groove.
  • an internal gear having a pin disposed therein, wherein the groove and the pin contact each other at two contact points, each having a first radius of curvature greater than the radius of curvature of the pin and having a first circular arc contacting any one contact point.
  • the second radius of curvature is greater than the radius of curvature of the fin and is formed by recessing the overlapping portions of the second fan shape made up of a second arc contacting the other contact point.
  • the first radius of curvature and the second radius of curvature are respectively It is connected to the contact point through the center point of the pin, to provide a gear module having the same length with each other.
  • the angle formed by two straight lines connecting the contact point and the center point of the pin ( ) Is the angle formed by two straight lines connecting the boundary point of the effective contact range of the external gear and the pin with the center point of the pin ( May be greater than or equal to).
  • the groove may be curved or straight, depending on the size of the first radius of curvature and the second radius of curvature.
  • the lubricant may be accommodated in the space.
  • the angle formed by two straight lines connecting each contact point and the center point of the pin ( ) May be determined by a contact point selected by the user.
  • a gear module in which the pin and the internal gear contact at two points. Due to the contact between the pin and the internal gear at two points, the load of the pin can be distributed at two points at a fixed position regardless of the direction of the load acting on the external gear, and a lubricating film can be formed between the pin and the internal gear. By preventing damage to the internal gear, the performance of the reducer can be improved when applied to the reducer.
  • 1 is a view showing a portion of a conventional gear module.
  • FIG. 2 is a plan view of a gear module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of the gear module shown in FIG. 2 with a partial cut away;
  • FIG. 4 is a view showing an extract of a part of the gear module shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a shape of a groove according to the sizes of the first and second radius of curvature shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view of a reducer to which a gear module is applied according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded view of a reducer to which a gear module is applied according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the gear module 10 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a perspective view of the gear module 10 according to an embodiment of the present invention, a part of which is cut off.
  • the gear module 10 may include an external gear 11 and an internal gear 12.
  • the external gear 11 may be inserted into a through hole formed at the center of the internal gear 12.
  • the external gear 11 has a plurality of teeth formed on an outer circumferential surface thereof, and a pair of gears having a through hole 110 formed at the center thereof, and a pair of gears having the same size may be arranged to be eccentrically contacted with each other.
  • the external gear 11 is rotatably fixed to the first eccentric body 22 (refer to FIG. 7) spaced at a predetermined interval in the first direction with respect to the rotation axis, and is connected to the pin 120 to decelerate by a dimension difference.
  • a second plate gear rotatably fixed to the first plate gear 111 and the second eccentric body 23 (see FIG. 7) spaced apart from each other in a second direction opposite to the first direction with respect to the first plate gear 111 and the rotating shaft ( 112).
  • the teeth of the first plate gear 111 and the second plate gear 112 may be formed of a trocoid tooth, an epitrocoid tooth, an arc tooth, or the like.
  • the internal gear 12 has a through hole into which the external gear 11 can be inserted, and a plurality of grooves 121 may be formed on an inner circumferential surface thereof, and each of the grooves 121 may have a pin 120 connected to the external gear 11. ) Can be combined.
  • the groove 121 of the internal gear 12 may contact the pin 120 at two contact points.
  • the internal gear 12 and the pin 120 may be integrally formed.
  • the pin 120 may be provided with more than one tooth of the external gear 11. For this reason, each time the first gear due to the difference in the number of teeth, the external gear 11 is rotated by shifting the teeth with respect to the internal gear 12. For example, when the number of teeth of the external gear 11 is N and the number of pins 120 is N + 1, the external gear 11 decelerates and rotates at a reduction ratio of 1 / N to the input rotational speed.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a part of the gear module 10 shown in FIG. 2.
  • the groove 121 is the radius of curvature of the pin ( Radius of curvature greater than ) And any one contact point ( The first fan form consisting of a first arc contacting () ) And the radius of curvature of the pin ( Radius of curvature greater than ) And the other contact point ( The second fan form consisting of a second arc in contact with ) Overlapping each other may be formed by depression.
  • the first radius of curvature ( ) Is the center point of the pin ( Past the) )
  • the second radius of curvature ( ) Is the center point of the pin ( Past the) ) Can be connected.
  • the first radius of curvature ( ) And the second radius of curvature ( ) May have the same size as each other.
  • the first radius of curvature ( ) And the second radius of curvature ( ) Is the radius of curvature of the pin ( May be greater than or equal to).
  • First curvature radius ( ) And the second radius of curvature ( Radius of curvature of this pin ) The groove 121 has a semicircular curved shape, and the first radius of curvature ( ) And the second radius of curvature ( Radius of curvature of this pin If greater than), the groove 121 becomes a gothic arc shape, the first radius of curvature ( ) And the second radius of curvature ( Radius of curvature of this pin If it is infinitely larger than), the groove may have a straight line shape. That is, the groove 121 may be formed in a curved or straight line shape. (See Figure 5)
  • the gear module 10 has a contact point ( , ) And the center point of the pin ( ) Is the angle formed by the two straight lines Is the center point of each boundary point of the effective contact range where the effective contact with the pin 120 is maintained while the external gear 11 is rotated once. ) Is the angle formed by the two straight lines May be greater than or equal to).
  • each contact point ( , ) May not be a specific point, but may be any one of a plurality of points satisfying the above-described conditions. In other words, the user can directly select a contact point.
  • the present invention can improve the durability by dispersing the load of the pin 120, and because the pin 120 and the groove 121 is in line contact at a predetermined position, the influence of the surface roughness is less I can receive it.
  • the present invention can prevent the load or line segment hindered from rotating due to incomplete contact between the pin 120 and the groove 121.
  • the gear module 10 is a groove 121 is formed as described above, the space portion 122 may be formed between the groove 121 and the pin 120.
  • a lubricant 122 may be accommodated in the space 122 to reduce frictional force and frictional heat, and a lubricating film may be formed. Therefore, the present invention can reduce the incidence of surface damage due to frictional heat, and fine particles generated by abrasion can be discharged to the outside through the space portion 122.
  • FIG. 6 is a perspective view of a reducer to which a gear module is applied according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is an exploded view of a reducer to which a gear module is applied according to an embodiment of the present invention.
  • the speed reducer 1 is a device for controlling the rotation speed, the input unit 20 having the input shaft 21 receiving the power, the gear module 10 for reducing the input power by the reduction ratio, and the output shaft outputting the reduced power ( 31 may include an output unit 30, an input unit 20, a gear module 10, and a housing 40 configured to receive the output unit 30.
  • the input shaft 21 may be a rotating shaft of a power generator (not shown) or may be directly connected to the rotating shaft.
  • the input unit 20 may be formed in the form of meshing with the gear of the rotating shaft, of course.
  • the input unit 20 is coupled to the input shaft 21, the input shaft 21 and coupled to the first eccentric body 22 and the input shaft 21, which is biased in a first direction from the center of the input shaft 21 by an input shaft ( 21 may include a second eccentric body 23 biased in a second direction opposite to the first direction.
  • the eccentric bodies 22 and 23 circumscribe the external gear 11 with the rotational direction of the input shaft 21. Eccentric rotation in the opposite direction, and can be sequentially engaged with the pin 120 coupled to the internal gear 12. At this time, when the input shaft 21 rotates once, the external gear may be decelerated by moving less from the origin by the difference between the number of teeth and the pins.
  • FIG. 7 illustrates the internal gear 12 and the housing 40 as separate components, but may also be implemented as one component. That is, a groove may be formed in the inner circumferential surface of the housing 40, and a pin may be disposed in the groove.
  • the present invention relates to a gear module having a two-point contact internal gear, which can be applied to a speed reducer or a speed increaser, and has an industrial possibility of repeatability.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

본 발명은 2점 접촉 내접기어를 갖는 기어 모듈에 관한 것으로서, 더 자세하게는 감속기에 적용 가능한 기어 모듈에 관한 것이다. 본 발명은 외주면에 복수의 치가 형성되며, 편심 회전이 가능한 외접기어와, 내주면에 복수의 홈이 형성되며 홈마다 외접기어와 연접되는 핀이 배치되는 내접기어를 포함하는 기어 모듈에 있어서, 홈과 핀은 두 개의 접촉점에서 접촉되며, 홈은 핀의 곡률반경보다 큰 제1곡률반경을 가지며 어느 하나의 접촉점과 접촉하는 제1원호로 이루어진 제1부채꼴과, 핀의 곡률반경보다 큰 제2곡률반경을 가지며 다른 하나의 접촉점과 접촉하는 제2원호로 이루어진 제2부채꼴이 서로 중첩되는 부분이 함몰되어 형성되고, 제1곡률반경 및 제2곡률반경은 각각 핀의 중심점을 지나 접촉점과 연결되며, 서로 동일한 크기를 갖는 기어 모듈을 제공한다.

Description

2점 접촉 내접기어를 갖는 기어 모듈
본 발명은 2점 접촉 내접기어를 갖는 기어 모듈에 관한 것으로서, 더 자세하게는 감속기에 적용 가능한 기어 모듈에 관한 것이다.
감속기는 기어의 배열에 의해 동력장치에서 입력되는 고속의 회전력을 소정 비율로 감속하여 저속의 회전력으로 출력되도록 하기 위한 장치로서, 다양한 분야에서 이용되고 있다.
특히, 산업용 로봇, 휴머노이드 로봇 등과 같이 정밀한 구동 제어가 요구되는 분야에서는 고정밀 감속기가 이용되며, 고정밀 감속기는 일반적인 감속기에 비해 높은 감속비와 반복 정밀도 등의 특성이 요구된다.
현재 널리 이용되는 고정밀 감속기로는 싸이클로이드 감속기가 있다. 싸이클로이드 감속기는 내주면에 홈이 형성되며 각 홈마다 핀(120')이 결합된 내접기어(12')와, 핀(120')과 치합되며 편심 회전하는 외접기어(11')로 이루어진 기어 모듈이 적용된 감속기로서, 다양한 감속비를 구현할 수 있다.
이때, 내접기어(12')의 홈은 핀(120)과 도 1에 도시된 바와 같이 면접촉 상태로 고르게 접촉되어야 하지만, 실제로는 가공 및 조립 공차에 의해 하나의 접촉점에서 만나며, 이로 인해 외접기어(11')로부터 작용한 하중의 방향과 접촉점의 반력 방향의 달라질 수 있다. 즉, 종래의 기어 모듈이 적용된 감속기는 하나의 접촉점에 하중 및 응력이 집중되어 마멸이 가속화될 수 있으며, 하중 방향과 반력 방향이 달라 감속기의 성능이 감소될 수 있다.
또한, 종래의 기어 모듈은 내접기어(12')와 핀(120') 사이에는 윤활제가 유동할 수 있는 공간이 존재하지 않아 윤활막을 형성하기 어렵고, 마멸에 의해 발생된 미세 입자들이 마찰면에 상존하게 되어 마찰열의 상승 및 표면 손상이 야기되는 문제점이 있다.
마지막으로, 종래의 기어 모듈은 내접기어(12')의 표면조도에 따라 접촉점이 하나 이상 발생될 수 있으며, 각각의 접촉점에서 발생하는 마찰이 상이하여, 핀(120')의 회전이 방해되는 문제점이 있다.
따라서, 핀의 하중을 분산하여 내구성이 향상되고, 핀의 회전력이 극대화된 기어 모듈에 대한 요구가 생기게 됐다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 핀의 하중을 분산하여 내구성이 향상되고, 핀의 회전력이 극대화된 기어 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 외주면에 복수의 치(Tooth)가 형성되며, 편심 회전이 가능한 외접기어와, 내주면에 복수의 홈이 형성되며, 홈마다 외접기어와 연접되는 핀이 배치되는 내접기어를 포함하고, 홈과 핀은 두 개의 접촉점에서 접촉되며, 핀의 곡률반경보다 큰 제1곡률반경을 가지며 어느 하나의 접촉점과 접촉하는 제1원호로 이루어진 제1부채꼴과, 핀의 곡률반경보다 큰 제2곡률반경을 가지며 다른 하나의 접촉점과 접촉하는 제2원호로 이루어진 제2부채꼴이 서로 중첩되는 부분이 함몰되어 형성되고, 제1곡률반경 및 제2곡률반경은 각각 핀의 중심점을 지나 접촉점과 연결되며, 서로 동일한 길이를 갖는 기어 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 접촉점과 핀의 중심점을 연결한 두 개의 직선이 이루는 각(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000001
)은 외접기어와 핀의 유효 접촉범위의 각 경계점과 핀의 중심점을 연결한 두 개의 직선이 이루는 각(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000002
)보다 크거나 같을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1곡률반경 및 제2곡률반경의 크기에 따라, 홈은 곡선 형상 또는 직선 형상이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 홈이 형성됨으로 인해 핀과 홈 사이에는 공간부가 형성되며, 공간부에는 윤활제가 수용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 각 접촉점과 핀의 중심점을 연결한 두 개의 직선이 이루는 각(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000003
)은 사용자에 의해 선정된 접촉점에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 핀과 내접기어가 2점에서 접촉하는 기어 모듈을 제공할 수 있다. 핀과 내접기어가 2점에서 접촉함으로 인해, 외접기어에서 작용하는 하중의 방향과 상관없이 일정한 위치의 2점에서 핀의 하중이 분산될 수 있으며, 핀과 내접기어 사이에 윤활막이 형성될 수 있어, 내접기어의 손상이 방지됨으로써, 감속기로 적용 시 감속기의 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 기어 모듈을 일부분을 발췌하여 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 모듈의 평면도이다.
도 3은 일부가 절제된 도 2에 도시된 기어 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 기어 모듈의 일부분을 발췌하여 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 제1곡률반경 및 제2곡률반경의 크기 따른 홈의 형상을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 모듈이 적용된 감속기의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 모듈이 적용된 감속기의 분해도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 모듈(10)의 평면도이고, 도 3은 일부가 절제된 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 모듈(10)의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기어 모듈(10)은 외접기어(11) 및 내접기어(12)를 포함할 수 있다. 이때, 외접기어(11)는 내접기어(12)의 중심에 형성된 관통공에 삽입될 수 있다.
외접기어(11)는 외주면에 복수의 치(Tooth)가 형성되며, 중심에 관통공(110)이 형성된 원판상의 기어로서, 동일 크기의 한 쌍의 기어가 서로 편심되게 접촉 배치된 것일 수 있다.
즉, 외접기어(11)는 회전축을 기준으로 제1방향으로 일정 간격 이격된 제1편심체(22, 도 7 참조)에 회전 가능하게 고정되며, 핀(120)과 연접하며 치수차만큼 감속을 유발하는 제1판기어(111) 및 회전축을 기준으로 제1방향과 대향되는 제2방향으로 일정 간격 이격된 제2편심체(23, 도 7 참조)에 회전 가능하게 고정된 제2판기어(112)로 이루어질 수 있다. 이때, 제1판기어(111) 및 제2판기어(112)의 치는 트로코이드 치형, 에피트로코이드 치형, 원호 치형 등으로 형성될 수 있다.
내접기어(12)는 외접기어(11)가 삽입 가능한 관통공이 형성되며, 내주면에 복수의 홈(121)이 형성될 수 있고, 각 홈(121)에는 외접기어(11)와 연접되는 핀(120)이 결합될 수 있다. 이때, 내접기어(12)의 홈(121)은 핀(120)과 두 개의 접촉점에서 접촉될 수 있다. 또한, 내접기어(12)와 핀(120)은 일체형으로 형성될 수 있다.
핀(120)은 외접기어(11)의 치보다 하나 더 많이 구비될 수 있다. 이로 인해, 잇수의 차로 인해 1회전 할때마다 외접기어(11)는 내접기어(12)에 대해 잇수차만큼 어긋나며 자전하게 된다. 예를 들어, 외접기어(11)의 치의 개수가 N이고, 핀(120)의 개수가 N+1인 경우, 외접기어(11)는 입력 회전수 대비 1/N의 감속비로 감속 회전하게 된다.
이하에서는 도 4를 참조하여 내접기어(12)의 홈(121)에 대해 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 4는 도 2에 도시한 기어 모듈(10)의 일부분을 발췌하여 도시하는 도면이다.
홈(121)은 핀의 곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000004
)보다 큰 제1곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000005
)을 가지며 어느 하나의 접촉점(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000006
)과 접촉하는 제1원호로 이루어진 제1부채꼴(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000007
)과, 핀의 곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000008
)보다 큰 제2곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000009
)을 가지며 다른 하나의 접촉점(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000010
)과 접촉하는 제2원호로 이루어진 제2부채꼴(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000011
)이 서로 중첩되는 부분이 함몰되어 형성될 수 있다. 이때, 제1곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000012
)은 핀의 중심점(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000013
)을 지나 접촉점(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000014
)과 연결될 수 있고, 제2곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000015
)은 핀의 중심점(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000016
)을 지나 접촉점(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000017
)과 연결될 수 있다. 또한, 제1곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000018
)과 제2곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000019
)은 서로 동일한 크기를 가질 수 있다.
여기서, 제1곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000020
)과 제2곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000021
)은 핀의 곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000022
)과 같거나 클 수 있다. 제1곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000023
)과 제2곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000024
)이 핀의 곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000025
)과 같은 경우에 홈(121)은 반원형의 곡선 형상이 되고, 제1곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000026
)과 제2곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000027
)이 핀의 곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000028
)보다 큰 경우에 홈(121)은 고딕 아크 형상이 되며, 제1곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000029
)과 제2곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000030
)이 핀의 곡률반경(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000031
) 보다 무한히 커질 경우에 홈은 직선 형상이 될 수 있다. 즉, 홈(121)은 곡선 또는 직선 형태로 형성될 수 있다. (도 5 참조)
또한, 기어 모듈(10)은 각 접촉점(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000032
,
Figure PCTKR2018005572-appb-I000033
)과 핀의 중심점(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000034
)을 연결한 두 개의 직선이 이루는 각(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000035
)이 외접기어(11)가 1회전하는 동안 핀(120)과 유효한 접촉이 유지되는 유효접촉범위의 각 경계점과 핀의 중심점(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000036
)을 연결한 두 개의 직선이 이루는 각(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000037
)보다 크거나 같을 수 있다.
한편, 본 발명에서 각 접촉점(
Figure PCTKR2018005572-appb-I000038
,
Figure PCTKR2018005572-appb-I000039
)은 특정한 지점이 아니라, 상술한 조건을 만족하는 복수의 점 중 어느 하나일 수 있다. 다시 말해, 사용자가 직접 접촉점을 선정할 수 있다.
이러한 형상적 특징으로 인해, 본 발명은 핀(120)의 하중이 분산되어 내구성이 향상될 수 있으며, 핀(120)과 홈(121)은 일정 위치에서 선 접촉하기 때문에, 표면 조도의 영향을 적게 받을 수 있다. 또한, 본 발명은 핀(120)과 홈(121)의 불완전 접촉에 의한 회전에 방해되는 하중 또는 선분을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 기어 모듈(10)은 홈(121)이 상술한 바와 같이 형성됨으로써, 홈(121)과 핀(120) 사이에는 공간부(122)가 형성될 수 있다. 이때, 공간부(122)에는 마찰력 및 마찰열을 감소시키는 윤활제(Lubricant)가 수용되며, 윤활막이 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 마찰열에 의한 표면손상의 발생률을 감소시킬 수 있으며, 마멸에 의해 발생된 미세 입자들이 공간부(122)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 모듈이 적용된 감속기의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 모듈이 적용된 감속기의 분해도이다.
감속기(1)는 회전 속도를 제어하는 장치로서, 동력을 입력받는 입력축(21)이 형성된 입력부(20), 입력된 동력을 감속비만큼 감속시키는 기어 모듈(10), 감속된 동력을 출력하는 출력축(31)이 형성된 출력부(30) 및 입력부(20), 기어 모듈(10) 및 출력부(30)를 수용하는 하우징(40)을 포함할 수 있다. 이때, 입력축(21)은 동력발생장치(미도시)의 회전축이거나, 회전축과 직접 연결될 수 있다. 또한, 본 발명의 도면에는 도시되어 있지 않지만, 입력부(20)는 회전축의 기어와 치합되는 형태로 형성될 수 있음은 물론이다.
이때, 입력부(20)는 입력축(21), 입력축(21)에 결합되며 입력축(21)의 중심에서 제1방향으로 일정량 치우쳐진 제1편심체(22) 및 입력축(21)에 결합되며 입력축(21)의 중심에서 제1방향과 대향되는 제2방향으로 일정량 치우쳐진 제2편심체(23)를 포함할 수 있다.
감속기(1)가 감속하는 원리에 대해 간락하게 설명하면, 입력축(21)이 동력을 입력받아 회전하면, 편심체(22, 23)에 의해 외접기어(11)가 입력축(21)의 회전 방향과 반대방향으로 편심 회전하게 되고, 내접기어(12)에 결합된 핀(120)과 순차적으로 맞물릴 수 있다. 이때, 입력축(21)이 1회전하면 외접기어는 치와 핀의 개수 차이만큼 원점으로부터 덜 이동되며 감속될 수 있다.
도 7은 내접기어(12)와 하우징(40)을 별도의 구성요소로 도시하였으나, 하나의 구성 요소로 구현될 수도 있다. 즉, 하우징(40)의 내주면에 홈이 형성되며, 홈에 핀이 배치될 수 있다.
한편, 상술한 입력부(20)와 출력부(30)를 역전시킴으로써, 증속기를 구성하는 것도 가능하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
발명의 실시를 위한 형태는 위의 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 함께 기술되었다.
본 발명은 2점 접촉 내접기어를 갖는 기어 모듈에 관한 것으로, 감속기 또는 증속기에 적용 가능하고, 반복 가능성이 있어 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (5)

  1. 외주면에 복수의 치(Tooth)가 형성되며, 편심 회전이 가능한 외접기어와, 내주면에 복수의 홈이 형성되며, 상기 홈마다 상기 외접기어와 연접되는 핀이 배치되는 내접기어를 포함하는 기어 모듈에 있어서,
    상기 홈과 상기 핀은 두 개의 접촉점에서 접촉되며,
    상기 홈은, 상기 핀의 곡률반경보다 큰 제1곡률반경을 가지며 어느 하나의 접촉점과 접촉하는 제1원호로 이루어진 제1부채꼴과, 상기 핀의 곡률반경보다 큰 제2곡률반경을 가지며 다른 하나의 접촉점과 접촉하는 제2원호로 이루어진 제2부채꼴이 서로 중첩되는 부분이 함몰되어 형성되고,
    상기 제1곡률반경 및 상기 제2곡률반경은, 각각 핀의 중심점을 지나 상기 접촉점과 연결되며, 서로 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 2점 접촉 내접기어를 갖는 기어 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 접촉점과 상기 핀의 중심점을 연결한 두 개의 직선이 이루는 각(
    Figure PCTKR2018005572-appb-I000040
    )은, 상기 외접기어와 핀의 유효 접촉범위의 각 경계점과 상기 핀의 중심점을 연결한 두 개의 직선이 이루는 각(
    Figure PCTKR2018005572-appb-I000041
    )보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는, 2점 접촉 내접기어를 갖는 기어 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 홈은 곡선 또는 직선 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는, 2점 접촉 내접기어를 갖는 기어모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 홈이 형성됨으로 인해 상기 핀과 상기 홈 사이에는 공간부가 형성되며,
    상기 공간부에는 윤활제가 수용되는 것을 특징으로 하는, 2점 접촉 내접기어를 갖는 기어 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 접촉점과 상기 핀의 중심점을 연결한 두 개의 직선이 이루는 각(
    Figure PCTKR2018005572-appb-I000042
    )은, 사용자에 의해 선정된 접촉점에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 2점 접촉 내접기어를 갖는 기어 모듈.
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