KR100415846B1 - 구동장치 - Google Patents

Abstract

유닛의 중심축선(L)상에 제1축(111)과 제2축(112)을 갖고 제1축의 외주에 요동회전가능하게 외치기어(115a)(115b)가 끼워맞춰지고, 제1축과 동심(同心)에 외치기어가 내접하여 맞물리는 내치기어(120)가 설치되고, 제2축이 외치기어의 자전성분만을 빼내는 수단(117)을 통하여 외치기어에 연결되어 이루어지는 요동내접맞물림 유성기어구조식의 감속기유닛(102)과, 모터유닛(103)을 서로 연결하여 이루어지는 기어드모터(101)에 있어서, 감속기유닛과 모터유닛의 사이에 롤러의 마찰로 회전동력을 전달하는 단순유성롤러(202)를 개재시켜 진동이나 소음의 레벨을 대폭으로 저감한다.

Description

구동장치{Driving apparatus}

본 발명은 특히 요동내접맞물림 유성기어구조를 변속기구로서 구비한 기어드모터 등의 구동장치에 관한 것이다.

종래, 내치기어 및 그 내치기어에 내접하여 맞물리는 외치기어를 갖고 또한 상기 내치기어의 중심이 외치기어 외주의 내측에 있는 요동내접맞물림 기어장치(국제분류 F16H1/32에 해당하는 기어장치)가 널리 알려져 있다.

도 22는 일본국 특허공개 평5-231482호 공보에 기재된 종래의 이러한 종류의 요동내접맞물림 유성기어장치를 감속기유닛으로서 구비한 기어드모터의 예를 나타내고 있다. 이 기어드모터(1)는 해당 감속기유닛(요동내접맞물림 유성기어유닛)(2)과 모터유닛(3)을 결합하여 일체화한 것이다.

감속기유닛(2)의 케이싱(51)은 축선방향 중앙에 배치된 중앙케이싱(52)과, 모터유닛(3)측의 이음케이싱(53)과, 모터유닛(3)과 반대측의 앞쪽케이싱(54)으로 이루어진다. 모터유닛(3)의 케이싱(55)은 고정자 등을 내장한 원통케이싱(56)과, 감속기유닛(2)측의 이음케이싱(53)과, 감속기유닛(2)과 반대측의 후면커버(57)로 이루어진다. 이 경우 상기 이음케이싱(53)이 양유닛(2)(3)의 케이싱(51)(55) 일부를 겸용하고 있어 이 이음케이싱(53)을 통하여 양유닛(2)(3)이 일체로 결합되어 있다.

감속기유닛(2)은 유닛의 중심축선(L)상에 입력축이 되는 제1축(11)과 출력축이 되는 제2축(12)을 구비하고 있다. 제1축(11)은 감속기유닛(2)의 축선방향 한쪽 끝쪽에 배치되고 제2축(12)은 감속기유닛(2)의 축선방향 다른쪽 끝쪽에 배치되어 있다.

제1축(11)의 외주상에는 소정 위상차(位相差)(이 예에서는 180°)를 가지고 축방향에 인접하여 2개의 편심체(偏心體)(13a)(13b)가 끼워맞추어 지고, 이들 편심체(13a)(13b)가 제1축(11)과 일체로 회전하도록 되어 있다. 편심체(13a)(13b)의 중심은 각각 제1축(11)의 축심(軸芯)에 대하여 소정의 편심량(偏心量)만큼 편심되어 있다. 각각의 편심체(13a)(13b)의 외주에는 베어링(14a)(14b)을 통하여 외치기어(15a)(15b)가 끼워맞춰져 있다.

이들 각 편심체(13a)(13b)에 끼워맞춰진 복렬의 외치기어(15a)(15b)에는 내부핀구멍(16a)(16b)이 각각 복수로 설치되어 있고, 이들 내부핀구멍(16a)(16b)에 내부핀(17)이 유동가능하게 끼워져 있다.

외치기어를 2매(복수열)로 하고 있는 것은 주로 전달용량의 증대, 강도의 유지, 회전밸런스의 유지를 도모하기 위함이다.

외치기어(15a)(15b)의 외주에는 트로코이드(trochoid)치형이나 원호치형의 외치(外齒)가 설치되고, 이 외치는 제1축(11)과 동심에 설치된 내치기어(20)에 대하여 내접한 상태로 맞물려 있다. 내치기어(20)는 중앙케이싱(52)의 내주에 일체적으로 형성되어 있고, 각 내치(內齒)가 중앙케이싱(52)의 내주에 유지된 외부핀(21)에 의해서 형성되어 있다.

결국, 이 감속기유닛(2)은 내치기어(20) 및 그 내치기어(20)에 내접하여 맞물리는 외치기어(15a)(15b)를 갖고 또한 이 내치기어(20)의 중심이 외치기어(15a) (15b)의 외주 내측에 있다고 하는 특징(국제분류 F16H1/32에 규정하는 특징)을 갖고 있는 것이 된다.

2매의 외치기어(15a)(15b) 양측에는 한쌍의 지지캐리어(23)(24)가 배치되어 있다. 양캐리어(23)(24)는 각각 이음케이싱(53)의 내주 및 앞쪽케이싱(54)의 내주에 끼워맞춘 축받이(31)(32)에 의해 회전이 자유롭게 지지되고 외치기어(15a)(15b)를 관통하는 복수개의 캐리어핀(연결핀)(25) 및 스페이서(spacer;26)로 일체로 결합되어 있다.

또한, 상기 외치기어(15a)(15b)의 내부핀구멍(16a)(16b)에 유동가능하게 끼워진 내부핀(17)의 양끝은 양측의 캐리어(23)(24)에 미끄럼 회전가능하게 결합되어 있다. 그리고, 그에 따라 외치기어(15a)(15b)의 자전성분만이 내부핀(17)을 통하여 양측의 캐리어(23)(24)에 전달되도록 되어 있다.

모터유닛(3)측의 캐리어(23)는 중앙구멍(23a)을 갖는 링형상을 이루고 있고, 이 중앙구멍(23a)에 제1축(11)의 한쪽 끝이 모터축(61)과 연결될 수 있도록 향하고 있다.

또한, 반대측의 캐리어(24)는 제2축(12)의 기부(基部)에 일체형성되어 있고, 그 캐리어(24)에 형성된 옥목장소(24a)에 제1축(11)의 다른쪽 끝이 삽입되어 있다. 그리고, 제1축(11)은 한쪽 캐리어(23)의 중앙구멍(23a) 내주에 끼워맞춰진 축받이(33)와 다른쪽 캐리어(24)의 내주에 끼워맞춰진 축받이(34)에 의해서 회전이 자유롭게 지지되어 있다.

모터유닛(3)의 모터축(61)은 후단(後端)이 후면커버(57)에 끼워맞춘 축받이(62)에 의해 지지되고 전단(前端)이 이음케이싱(53)에 끼워맞춘 축받이(63)에 의해 지지되어 있으며 감속기유닛(2)의 중심축선(L)과 동축상에 배치되어 있다.

전단측의 축받이(63)보다 밖으로 돌출한 모터축(61)의 선단(先端)은 감속기유닛(2)의 내부에 삽입되어 있고, 감속기유닛(2) 캐리어(23)의 중앙구멍(23a) 내에서 상기 제1축(11)의 한쪽 끝과 커플링(coupling;70)에 의해 연결되어 있다.

이 경우, 커플링(70)의 내주와 양축(11)(61)의 외주에는 스플라인(spline)이 형성되어 있고 커플링(70)을 통하여 양축(11)(61)이 스플라인 결합되어 있다. 여기서는 스플라인에 의해서 제1축(11)과 모터축(61)이 상대적으로 직경방향의 여유를 허용하면서 서로 플로팅결합(부동결합)되어 있다.

다음에 이 기어드모터의 작용을 설명한다.

이와 같은 구성의 기어드모터(1)에 있어서, 모터축(61)과 연결된 제1축(11)이 1회전하면 편심체(13a)(13b)가 1회전한다. 이 편심체(13a)(13b)의 1회전에 의해 외치기어(15a)(15b)는 제1축(11)의 주위에서 요동회전을 하려 하지만 내치기어(20)에 의해서 그 자유로운 자전이 구속되기 때문에, 외치기어(15a)(15b)는 이 내치기어(20)에 내접하면서 거의 요동만을 행하게 된다(이 종류의 감속구조의 특징).

지금, 예를 들면 외치기어(15a)(15b)의 톱니수를 N, 내치기어(20)의 톱니수를 N+1이라 한 경우, 그 치수차 N은 1이다. 그 때문에 제1축(11)의 회전마다에 외치기어(15a)(15b)는 고정된 내치기어(20)에 대하여 1톱니분 만큼 어긋나게(자전하게) 된다. 이것은 제1축(11)의 1회전이 외치기어(15a)(15b)의 -1/N의 회전으로 감속된 것을 의미한다.

이 외치기어(15a)(15b)의 회전은 내부핀구멍(16a)(16b) 및 내부핀(17)의 틈에 의해서 그 요동성분이 흡수되어 자전성분만이 그 내부핀(17)을 통하여캐리어(23)(24)에 전달되고 그것이 제2축(12)으로도 전달된다.

이 결과, 결국 감속비 -1/N(마이너스는 역회전을 나타낸다)의 감속이 달성된다.

다음에 다른 종래예를 설명한다.

도 23, 도 24는 일본국 특허공개 평10-299841호 공보에 기재된 종래 기어드모터의 예를 나타내고 있다. 이 기어드모터(500)에 사용되고 있는 요동내접맞물림 유성기어구조는 이른바 분리축 타입의 것이다.

이 내접맞물림 유성기어구조는 외부의 모터축(501)에 연결되는 제1축(502)과, 그 제1축(502)과 동심의 원주상에 배치되고 그 제1축(502)과 연동하여 회전하는 복수의 분리축(503)과, 그 복수의 분리축(503)상에 각각 설치된 편심체(504)와, 그 편심체(504)에 끼워맞춰짐으로써 상기 제1축(502)에 대하여 편심회전 가능하게 된 외치기어(505)와, 상기 제1축(502)과 동심에 조립되어 상기 외치기어(505)가 그 제1축(502)에 대하여 편심회전하면서 내접하여 맞물리는 내치기어(506)와, 상기 복수의 분리축(503)과 연결된 제2축(507)을 구비한다. 이 내접맞물림 유성기어구조에서는 편심체(504)를 한쌍의 캐리어(523)(524)의 사이에 위치하도록 배치함과 더불어 캐리어(523)(524)에 의해서 분리축(503)을 회전가능하게 지지하고 있다. 그리고, 상기 제1축(502)에 태양롤러(511)를 설치하고 상기 복수의 분리축(503) 각각에 그 태양롤러(511)와 각각 외접하는 복수의 분리롤러(512)를 스플라인결합으로 설치하며, 이들 이들 복수의 분리롤러(512)의 외측에 상기 태양롤러(511)의 직경과 분리롤러(512) 직경의 2배와의 합보다 약간 작은 내경을 갖음과 더불어 상기 분리롤러(512)가 내접하는 압접링(513)을 설치한 것이다. 이 경우의 압접링(513)은 단지 태양롤러(511)와 분리롤러(512)의 사이에 압접력(壓接力)을 발생시키기 위한 것으로 기능으로서는 단순유성의 링의 그것과는 다르다.

또한, 도 22, 도 23 등에 나타낸 이 종류의 기어구조로서는 상술한 바와 같이 외치기어가 내치기어에 대하여 요동회전하는 타입과 역으로 내치기어가 외치기어에 대하여 요동회전하는 타입이 있다.

그런데, 근래의 산업발달에 따른 사용자 요구의 다양화로 소형이고 또한 고감속비(예를 들면 1/200 이상의 감속비)를 발휘할 수 있는 구동장치가 요구되게 되어 왔고, 도 28에는 이와 같은 요구에 따라 제안된 2단감속타입의 구동장치가 나타나 있다.

이 구동장치(1001)는 구동장치의 감속기구부와 구동부의 사이에 또한 감속기구부를 개재시켜서 약 1/1000의 고감속비까지 달성가능하게 한 것으로, 구체적으로는 회전동력을 발생하는 구동부(모터)(1002)와, 이 구동부에 연결되어 회전동력을 전달하는 제1감속기구부(1004)와, 이 제1감속기구부에 연결되어 회전동력을 전달하는 내접맞물림 유성기어구조의 제2감속기구부(1006)를 구비한다.

구동장치(1001)의 제2감속기구부(1006)는 제1감속기구부(1004)에 연결되는 제1축(입력축)(1011)과, 이 제1축(1011)과 동축적으로 배치되어 출력축이 되는 제2축(1012)을 구비하고 있다. 이 제1축(1011)의 외주상에는 소정 위상차(이 예에서는 180°)를 갖고 축방향에 인접하여 2개의 편심체(1013a)(1013b)가 끼워맞춰지고 이들이 제1축(1011)과 일체로 회전한다. 편심체(1013a)(1013b)의 중심은 각각 제1축(1011)의 축심에 대하여 소정의 편심량만큼 어긋나 있고, 이 편심체(1013a) (1013b)의 외주에는 각각 베어링(1014a)(1014b)을 통하여 외치기어(1015a)(1015b)가 끼워맞춰져 있다.

이들 각 편심체(1013a)(1013b)에 끼워맞춰진 복수의 외치기어(1015a)(1015b)에는 내부핀구멍(1016a)(1016b)이 각각 복수로 설치되어 있고, 이들 내부핀구멍 (1016a)(1016b)에 내부핀(1017)이 유동가능하게 끼워져 있다.

외치기어를 2매(복수열)로 하고 있는 것은 주로 전달용량의 증대, 강도의 유지, 회전밸런스의 유지를 도모하기 위함이다. 특히 본예와 같이 2단감속타입에서 하단측에 이 구조가 채용되는 경우에는 하단측의 잔달용량(전달토크)이 증대하기 때문에 다수열로 하는 것이 바람직하다.

외치기어(1015a)(1015b)의 외주에는 트로코이드치형이나 원호치형의 외치가 설치되고, 이 외치는 제1축(1011)과 동심에 설치된 내치기어(1020)에 내접하여 맞물려 있다. 내치기어(1020)는 케이싱(1051)의 내주에 일체적으로 형성되어 있고 각 내치가 외부핀(1021)에 의해서 구성된다.

결국, 이 제2감속기구부(1006)는 내치기어(1020) 및 이 내치기어(1020)에 내접하여 맞물리는 외치기어(1015a)(1015b)를 갖고, 이 내치기어(1020)의 중심이 외치기어(1015a)(1015b) 외주의 내측에 있다고 하는 특징(국제분류 F16H 1/32에 규정되는 특징)을 갖고 있다.

케이싱(1051)은 상세하게는 중앙케이싱(1052), 구동부(1002) 측의 이음케이싱(1053) 및 이 이음케이싱(1053)과 반대측에 배치되는 앞쪽케이싱(1054)으로 이루어진다. 따라서, 이 케이싱(1051)의 내부에 제2감속기구부(1006)가 수용되어 있다.

2매의 외치기어(1015a)(1015b) 양측에는 한쌍의 지지캐리어(1023)(1024)가 배치되어 있다. 이 캐리어(1023)(1024)는 케이싱(1051)의 내주에 끼워맞춘 2개의 축받이(1031)(1032)에 의해 회전이 자유롭게 지지되어 있고, 외치기어(1015a)(1015b)를 관통하는 복수개의 캐리어핀(연결핀)(1025) 및 스페이서(1026)로 일체로 결합되어 있다.

또, 외치기어(1015a)(1015b)의 내부핀구멍(1016a)(1016b)에 유동가능하게 끼워진 내부핀(1017)의 양끝은 이 한쌍의 캐리어(1023)(1024)에 미끄럼회전 가능하게 지지되어 있고, 그에 따라 외치기어(1015a)(1015b)의 자전성분만이 캐리어(1023) (1024)에 전달된다.

구동부(1002)측의 캐리어(1023)는 중앙구멍(1023a)을 갖는 링형상을 이루고 있고, 이 중앙구멍(1023a)에 제1축의 한쪽 끝이 축받이를 통하여 지지되고, 다른쪽 끝은 반대측 캐리어(1024)의 내부에 끼워맞춰진 축받이를 통하여 지지되어 있다. 결국, 제1축(1011)은 한쌍의 캐리어(1023)(1024) 내부에 회전이 자유롭게 수용되어 있다.

이 제2감속기구부는 제1축(1011)이 1회전하면 편심체(1013a)(1013b)가 함께 회전하고, 그에 따라 외치기어(1015a)(1015b)가 제1축(1011)의 주위에서 요동회전을 행하려고 한다. 그러나, 내치기어(1020)에 의해서 그 자유로운 자전이 구속되어 있기 때문에 외치기어(1015a)(1015b)는 이 내치기어(1020)에 내접하여 맞물리면서 거의 요동만을 행한다.

이제, 예를 들면 외치기어(1015a)(1015b)의 톱니수를 N, 내치기어(1020)의 톱니수를 N+1로 한 경우 그 톱니수의 차는 1이 되고, 제1축(1011)의 1회전마다에 외치기어(1015a)(1015b)가 내치기어(1020)에 대하여 1톱니분 만큼 어긋나게(자전하게)된다. 결과적으로 제1축(1011)의 1회전이 외치기어(1015a)(1015b)의 -1/N 회전으로 감속되게 된다.

이 외치기어(1015a)(1015b)의 회전은 내부핀구멍(1016a)(1016b) 및 내부핀 (1017)의 틈에 의해서 그 요동성분이 흡수되어 자전성분만이 캐리어(1023)(1024)에 전달되고 또한 그것이 제2축(1012)으로 전달된다.

이 결과, 제2감속기구부(6)에서는 결국 감속비 -1/N(-는 역회전을 나타낸다)의 감속이 달성된다.

이 구동장치(1001)에서는 제1감속기구부(1004)에도 요동내접맞물림 유성기어구조가 채용되어 있고 제2감속기구부(1006)와 거의 같은 구성이다. 따라서, 중복된 설명을 피하기 위하여 동일부분 또는 부재에 대해서는 이 도면에서 아래 두자리수를 동일부호를 붙이는 것으로 구성·작용 등의 상세한 설명은 생략한다.

이 제1감속기구부(1004)에서 제2감속기구부(1006)와 다른 점은 주로 외치기어(1315)가 1매(단렬)이라는 것이다. 이것은 전단측에는 후단측과 비교하여 전달용량 (전달토크)이 작기 때문에 1매라도 강도면 등에서 충분히 대응할 수 있다고 생각되기 때문이다.

또, 제1감속기구부(1004)에서의 출력측 캐리어(1324)는 스플라인구조에 의해서 제2감속기구부(1006)의 제1축(1011)에 연결되어 있다. 또, 제1감속기구부(1004)에서의 제1축(1311)은 구동부(1002)의 구동축(1061)에 연결되어 있다.

이 제1감속기구부(1004)를 수용하는 케이싱(1351)은 중앙케이싱(1352)과, 구동부(1002)측의 이음케이싱(1353)과, 제2감속기구부(1006)측의 이음케이싱(1053)으로 구성되고, 따라서 이음케이싱(1053)이 제1감속기구부(1004)와 제2감속기구부 (1006)를 일체적으로 결합하는 역할을 다하고 또한 쌍방의 케이싱(1051)(1351)의 일부를 겸용하고 있다고 할 수 있다.

이상과 같이 구성된 구동장치(1001)는 모두 요동내접맞물림 유성기어구조의 제1 및 제2감속기구부(1004)(1006)에 의해 구동부(1002)의 회전동력을 2단계로 감속하여 제2축(1012)으로부터 출력한다.

그런데, 이들의 종래예에는 공통의 과제가 있었다. 즉, 이와 같은 외치기어(또는 내치기어)가 상대기어에 대하여 상대적으로 요동회전하는 내접맞물림 유성기어구조를 채용한 감속유닛은 단순하고 또한 소형인 구조로 강성이 높은데다 높은 감속비를 얻을 수 있다는 이점을 갖는 것이나, 외치기어(혹은 내치기어)가 요동하면서 상대측 기어와 맞물리는 구조로 되어 있기 때문에 어떻게 하여도 소음이 커지기 쉽다는 문제를 가지고 있다.

특히, 실제로는 다른 외부유닛과 결합하여 사용하기 때문에 유닛끼리가 서로 공진(共振)하여 소음이 한층 커지는 현상이 일어난다는 문제가 있다.

예컨대, 상기한 바와 같이 모터와 조합시켜서 기어드모터를 구성한 경우 감속기유닛측에서 발생하는 진동에 의해서 그것과 결합되어 있는 모터가 가진(加振)되어 모터자신이 발생하는 진동과 함께 복잡한 공진을 일으킨다. 또한, 그 진동이원래의 감속기유닛으로 되돌아오게 되어 보다 복잡한 공진을 일으키고, 그들이 원인이 되어 드물게 기어드모터 전체에서 큰 소음을 방생하는 일이 있다.

이 점, 이들의 기어드모터에서는 예를 들면 도 22의 예로 말한다면, 모터축(61)과 제1축(11)을 스플라인식의 커플링(70)을 통하여 프로팅결함됨으로써 모터유닛(3) 자신의 진동과 감속기유닛(2) 자신의 진동의 상호전달을 저지하여 양자가 공진하는 것을 방지하도록 하고 있다.

그러나 커플링(70)을 통하여 플로팅결합하는 것만으로는 진동의 상호전달을 크게 억제할 수 없기 때문에 충분한 소음저감효과를 얻을 수 없었다.

또, 도 23의 분리축타입의 내접맞물림 유성기어구조를 채용한 기어드모터의 경우도 실제로 운전하여 보면 기대하고 있던 만큼의 소음저감효과를 얻을 수 없었다. 그 이유로서는 다음을 생각할 수 있다.

즉, 이 분리축타입의 구조는 각 분리축(503)에 외치기어(505)의 요동운동에 따른 진동이나 휨이 발생하기 때문에 그 분리축(503)은 어떻게 하여도 이 외치기어 (505)로부터의 하중을 받아서 진동하거나 변형(휜다)되거나 할 가능성이 높다. 그럼에도 불구하고, 이 기어드모터에서는 그 분리축(503)상에 태양롤러(511)와 압접하는 분리롤러(512)가 존재하기 때문에 분리축(503)의 진동이나 변형이 직접, 분리롤러(512)→태양롤러(512)로 전달되고 말아 마찰롤러를 사용하였으므로 진동전달의 저지작용이 잘 기능하지 않는다. 바꾸어 말하면, 고속저토크의 동력전달에 적당한 롤러(512)를 내접맞물림 유성기어구조의 하중전달에 따른 변형의 영향을 직접적으로 받는 분리축(503)에 직접 배치되어 있는 것에 원인이 있었다고 생각된다.

어쨌든(원인은 어떻튼), 결국 상술한 종래기술에서는 마찰롤러가 조립되어 있다고 하여도 소음개선효과는 기어드모터의 상식을 바꾸는데까지는 달성되어 있지 않았다.

한편, 도 28에 나타낸 구동장치(1001)에 의하면, 함께 요동내접맞물림 유성기어구조인 제1감속기구부(1004)와 제2감속기구부(1006)에 의해서 매우 높은 감속비를 달성가능하고, 이 점에서는 시장의 넓은 요구에 충분히 대응하고 있다. 결국, 이 구동장치(1001)의 특징은 구동부(1002)의 회전동력을 그 동축성을 유지한 채 제2감속기구부(1006)의 제2축(1012)에 전달하여 매우 높은 출력을 얻을 수 있게 된다.

그러나, 이 구동장치(1001)는 새롭게 중앙케이싱(1352)과 이음케이싱(1353)을 제2감속기구부(1006)와 구동부(1002)의 사이에 개재시키고 거기에 제1감속기구부(1004)를 수용하는 구조이기 때문에 장치전체가 축방향으로 대폭으로 장대화되어 제조비용도 상당히 높은 것이었다.

그리고, 이 도 28에 나타낸 구동장치에서도 제1감속기구부(1004) 및 제2감속기구부(1006)는 모두 기어(외치기어, 내치기어)를 함유하는 감속구조인 까닭에 이들을 연결하면 소음이 대폭으로 증가한다는 문제가 있었다. 이것은 서로 독립된 내부공간을 갖는 각 케이싱(1051)(1351)을 단순히 연결(연통)한 구조이기 때문에 각 케이싱 내의 소음이 쌍방의 내부공간에서 공명하여 증폭되는 것, 혹은 상기 도 22, 도 23의 예와 같이 서로 다른 1 또는 2 이상의 피크 주파수를 갖는 구동부(1002) 및 2개의 감속기구부(1004)(10006)가 연결됨으로써 복잡한 공진현상을 일으키기 때문이라 추측된다.

그런데, 2단감속타입으로 높은 감속비를 달성하기 위해서는 이상에 나타낸 구동장치(1001) 이외에도 이 제1감속기구부를 평기어 등을 조합시킨 평행축 기어구조로 하는 것도 생각할 수 있다.

그러나, 이 평행축 기어구조로 큰 감속비를 얻기 위해서는 입력측기어(피니언)와 출력측기어의 중심간 거리를 넓혀서 맞물리는 기어간의 톱니수 차를 크게 설정할 필요가 있고, 그 중심간 거리에 의해 구동장치 전체가(축방향에 더하여) 직경방향으로도 대형화될 것이 예측된다. 또한, 구동부(모터)와 출력축을 동축화하는데는 여기서만 2단(전체로는 3단)으로 하여 축심(軸心)의 어긋남을 되돌릴 필요가 있어 축방향의 장대화를 피할 수 없다.

본 발명은 상기한 문제를 감안하여 발명된 것으로, 진동이나 소음의 레벨을 대폭으로 저감할 수 있는 요동내접맞물림 유성기어구조를 구비한 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 대형화 및 고비용화를 극력 억제한 상태에서 종래보다도 높은 감속비를 달성할 수 있고, 또 소음도 대폭으로 줄어든 구동장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시형태로서 나타낸 기어드모터의 단면도,

도 2는 도 1에 나타낸 기어드모터 내의 마찰전동유닛(단순유성롤러기구)의 단면도,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 화살표로 본 도면,

도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅵ 화살표로 본 단면도,

도 5는 다른 감속비를 얻기 위한 구성을 나타낸 도 4와 같은 도면,

도 6은 본 발명의 다른 실시형태로서 나타낸 기어드모터의 단면도,

도 7은 도 6에 나타낸 기어드모터 내의 마찰전동유닛(단순유성롤러기구)의 단면도,

도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 화사표로 본 도면,

도 9는 소음측정시험을 행하는 샘플로서 준비한 기어드모터의 타입을 나타낸 도면,

도 10은 소음측정시험 결과를 표로서 나타낸 도면,

도 11은 소음측정시험 결과를 그래프로 나타낸 도면,

도 12는 타입별 소음 스펙트럼을 나타낸 도면,

도 13은 타입별 소음 스펙트럼을 나타낸 도면,

도 14는 타입별 소음 스펙트럼을 나타낸 도면,

도 15는 타입별 소음 스펙트럼을 나타낸 도면,

도 16은 단순유성롤러기로 선택될 수 있는 입력·출력·고정의 조합을 나타낸 도면,

도 17은 도 6에 나타낸 구동장치의 조립과정을 나타내는 모식도,

도 18은 본 발명의 또다른 실시형태로서 나타낸 기어드모터의 단면도,

도 19는 도 18에 나타낸 기어드모터 내의 마찰전동유닛(단순유성롤러기구)의 단면도,

도 20은 도 19의 XX-XX 화살표로 본 도면,

도 21은 다른 마찰전동유닛의 예를 나타내는 개략사시도,

도 22는 종래 기어드모터의 단면도,

도 23은 종래의 분리축 타입의 요동내접맞물림 유성기어구조의 단면도,

도 24는 도 23의 XXIV-XXIV 화살표로 본 개략단면도,

도 25는 소음측정시험에서 비교예로서 사용한 기어드모터의 단면도,

도 26은 소음측정시험에서 비교예로서 사용한 다른 기어드모터의 단면도,

도 27은 소음측정시험에서 비교예로서 사용한 또다른 기어드모터의 단면도,

도 28은 종래의 구동장치를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 구동장치는 내치기어 및 그 내치기어에 내접하는 외치기어를 갖고, 또한 상기 내치기어의 중심이 외치기어의 외주 내측에 있는 요동내접맞물림 유성기어유닛과, 그 요동내접맞물림 유성기어유닛에 대하여 동력을 입력, 또는 출력가능하게 연결된 외부유닛을 구비한 구동장치에 있어서, 상기 요동내접맞물림 유성기어유닛과 외부유닛의 사이에다 서로 접하는 복수의 마찰롤러의 마찰에 의해 요동내접맞물림 유성기어유닛과 외부유닛의 사이에서 회전운동을 전달하는 마찰전동유닛을 개재시키고, 또한 그 마찰전동유닛을 상기 마찰롤러로서 태양롤러와, 유성캐리어에 유지시킴과 더불어 상기 태양롤러의 외주에 회전접촉하는 복수의 유성롤러와, 그 복수의 유성롤러가 내접하는 링롤러를 구비하는 단순유성롤러기구로 구성됨으로써 상기 과제를 해결한 것이다.

이 구동장치에서 가장 중용한 요건은, 하나는 요동내접맞물림 유성기어유닛과 외부유닛의 사이에 마찰전동유닛이 개재되어 있는 것이고, 또 하나는 그 마찰전동유닛으로서 단순유성롤러기구가 채용되어 있는 것이다.

이 두가지의 요건은 지금부터의 설명이나 실험결과로부터 명백한 바와 같이, 이들이 조합되어서 비로소 본 발명 본래의(종래의 상식을 뛰어넘는) 효과를 이룬다. 즉, 어느 한쪽만으로는 유익한 효과는 얻을 수 없다.

이하, 상세히 설명한다.

이 구동장치에서는, 먼저 요동내접맞물림 유성기어유닛과 외부유닛의 사이에 단순유성롤러기구로 이루어지는 마찰전동유닛을 개재시키고 있기 때문에 처음 요동내접맞물림 유성기어유닛의 입력회전속도가 저하함으로써 요동내접맞물림 유성기어유닛에서 발생하는 진동을 작게 할 수 있고, 이에 더하여 마찰전동유닛의 양측 유닛간에서 전달하려고 하는 진동(특히 회전방향의 진동 및 축방향의 진동)을 마찰전동유닛의 마찰롤러의 접촉면에 의해서 흡수할 수 있다.

그 결과, 요동내접맞물림 유성기어유닛과 외부유닛 사이에서 진동이 전달됨으로써 발생하는 복잡한 공진현상을 회피할 수 있어 구동장치 전체에서 발생하는 소음의 레벨을 저감할 수 있다.

결국, 요동내접맞물림 유성기어유닛과 외부유닛의 사이에 억지로 진동전달을 저지하기 위한 우회(迂回)회로라고도 말할 수 있는 제3유닛(마찰진동유닛)을 하나 개재시킴으로써 요동내접맞물림 유성기어유닛에서 외부유닛으로의 진동전달 및, 외부유닛에서 요동내접맞물림 유성기어유닛으로의 진동전달을 함께 유효하게 억제할 수 있어 결과적으로 전체의 소음을 저감할 수 있다.

여기서 중요한 것은 마찰전동유닛으로서 단순유성롤러기구를 사용한 것이다.

즉, 여기서 마찰전동유닛으로서 사용하는 단순유성롤러기구는 특히 유성롤러의 자전이나 공전을 수반하는 그 단순유성롤러기구 특유의 동력전달구조에 의해 (복수의)롤러의 접촉면 마찰에 의해서 회전동력을 전달하기 때문에 각 접촉면 및 유성롤러를 유성캐리어로 지지하는 부분에 의해서 마찰전동유닛의 양측 유닛(요동내접맞물림 유성기어유닛과 외부유닛) 사이에서 상호 전달하려고 하는 진동(특히 회전방향의 진동 및 축방향의 진동)을 흡수할 수 있는 것이다.

상술한 도 23의 분리축타입의 것에서도 마찰롤러는 사용하고 있다. 그러나, 분리축타입의 경우는 단순유성롤러기구를 갖고 있지 않고, 태양롤러(511)와 압접링(513)의 사이에 끼워진 분리롤러(512) 자체가 분리축(503)의 진동을 골라내기 쉬운 구조로 되어 있다. 그 때문에 분리축(503)의 진동이나 변형에 따라 분리롤러(512)의 위치가 어긋나거나 분리롤러(512)가 진동하거나 하여 태양롤러(511)와의 사이에서 바른(속도변동이 없는) 동력전달이 불가능하게 되어 결과적으로 마찰접촉면에서의 진동흡수작용을 다하기 이전에 분리롤러(512) 자체의 진동이 전체의 진동이나 소음에 영향을 남기게 되어 있었다.

결국, 원래 이 장치는 공진회피라고 하는 사상에 입각한 것은 아니기 때문에 분리축(503)으로부터의 진동이 직접 분리롤러(512)→태양롤러(511)로 전달되는 구성으로 되어 있고, 진동전달의 저지에 의한 공진회피라고 하는 본 발명의 목적을 달성하는 것 같은 구조로 되어 있지 않은 것이다.

따라서, 마찰롤러가 조립되어 있다고 하여도 소음개선효과는 기어모터의 상식을 바꾸는데 까지는 달성되어 있지 않고, 「마찰롤러의 효과도 이 정도의 것」이라고 결과로서 생각되어 개발도 여기서 중단되어 그 이상 음미되는 것도 없었다.

이것에 대하여 마찰전동유닛에 단순유성롤러기구를 채용한 본 발명의 경우는 (분리롤러의 자전 자체에 의해서 직접 동력전달을 행하는 것이 아니라) 내주측의 태양롤러와 외주측의 링롤러와, 이 사이에 끼워진 유성롤러의 3자의 상대운동에 의해서 동력전달을 행하는 것이기 때문에 전술의 분리롤러와 같이 요동내접맞물림 유성기어유닛에서의 무용의 변형이나 진동을 직접 수취하지 않고 완료된다.

따라서, 태양롤러와 링롤러간에 끼워져 있으면서도 마찰전동에 필요한 압력으로 유성롤러가 태양롤러 및 링롤러에 회전접촉하는 것뿐이고, 마찰접촉면에서의 압력변동이 적어 결과적으로 마찰전동유닛을 통하여 진동전달이 억제된다. 게다가전술한 바와 같이 마찰접촉면이 진동흡수기능을 유효하게 다하기 때문에 유닛간의 상호 진동전달을 저지하여 소음저감에 큰 효과를 다하게 된다. 또, 단순유성롤러기구를 채용함으로써 마찰전동유닛의 입력부와 출력부도 동축상에 배치할 수 있고, 따라서 예를 들면 태양롤러와 외부유닛의 연결부와, 유성캐리어와 요동내접맞물림 기어유닛의 연결부를 동일축선상에 배치할 수 있다.

이 동축성(同軸性)은 특히 전술한 외치기어 하중의 영향을 받는 축이 (분리축타입과 다르게) 유닛의 중심부에 1개만이라고 하는 구조로 할 수 있는 것을 의미하고, 이 부분의 강성을 높이는 만큼 유닛 전체의 강성을 크게 할 수 있게 된다는 점에서 유익하다. 또, 외치기어로부터의 진동을 1개의 고속축에 집약하고 이 고속축과 마찰전동유닛의 한쪽 끝을 연결하는 것만으로 마찰전동유닛과의 연결을 완료할 수 있기 때문에 진동차단이라는 점에서도 유익하다.

즉, 단순하고 소형인 구조이면서 강성을 크게할 수 있고, 그것만큼 큰토크의 전달이 가능하게 된다는 장점을 얻을 수 있는 외에 소음저감에 관해서도 유리한 구조라고 말할 수 있는 것이다.

또한, 이 동축성은 1개의 중심축선상에 외부유닛의 구동축, 요동내접맞물림 유성기어유닛의 입출력축이 나란한 구성의 기어드모터에 대하여 간단히 본 발명을 적용할 수 있다는 점에서도 유익하다. 예를 들면 도 22에 나타낸 종래 기어드모터(1)의 모터유닛(3)과 요동내접맞물림 유성기어유닛(2)의 사이에 상기한 단순유성롤러기구식의 마찰전동유닛을 부가함으로써 본 발명의 구동장치를 간단히 실현할 수 있다. 그 경우, 도 22의 기어드모터(1)에서는 모터축(61)과 요동내접맞물림 유성기어유닛(2)의 제1축(11)을 커플링(70)으로 연결하고 있지만, 그 커플링(70)을 유용(流用)하여 단순유성롤러기구의 캐리어와 요동내접맞물림 유성기어유닛을 연결하거나 태양롤러의 축과 외부유닛의 구동축을 연결하거나 할 수 있다.

또한, 단순유성롤러기구를 채용함으로써 이 단에서 소정의 감속비를 얻을 수 있게 되고, 전단의 단순유성롤러기구와 후단의 요동내접맞물림 유성기어유닛을 합침으로써 고감속비를 용이하게 실현할 수 있다. 단순유성롤러기구는 기어와 달리 감속비를 작게 설정하는 것을 용이하게 할 수 있기 때문에, 감속비를 다수단계 준비한 기어드모터시리즈나 특정의 용도에 따른 특정의 감속비 기어드모터를 제공하는 것도 용이하게 가능하게 된다.

여기서, 전단의 마찰전동에 의한 토크전달은 후단의 기어맞물림에 의한 토크전달 보다도 확보할 수 있는 토크전달량이 적어지지만 원래 전단의 감속에 있어서 전달해야할 전달토크는 그다지 크게 되지 않고, 또 후술하는 바와 같이 단순유성롤러기구는 그 입출력부재를 선택함으로써 각 마찰롤러에서 필요전달토크를 조정할 수 있기 때문에 큰 문제는 되지 않는다.

특히, 단순유성롤러기구의 경우 유성롤러를 요동내접맞물림 유성기어유닛측과 떨어진 유성캐리어로 지지할 수 있기 때문에, 예컨대 그 요동내접맞물림 유성기어유닛측에서 진동이나 변형이 발생하여도 그 영향은 단순유성롤러기구의 롤러접촉면에는 거의 미치지 않는다. 따라서 확실하고 안정된 토크전동이 행해지기 때문에 한층 문제는 발생되기 어렵다.

또한, 본 발명의 구동장치에는 외부유닛을 요동내접맞물림구조의 고속축측, 저속축측의 어느 한 곳에 접속하는 경우와 모두에 접속하는 경우가 포함된다. 단지, 진동이 나오는 것이 가장 큰 것은 고속축측이기 때문에 고속축측에 외부유닛을 접속하는 경우에 본 발명을 적용하는 것으로 특히 유효성을 발휘할 수 있다.

그리고, 외부유닛 중에는 모터 등의 구동원 외에 구동대상의 기계가 포함된다. 유닛의 접속 방법으로서는 예를 들면 다음과 같은 경우가 있다.

요동내접맞물림 유성기어유닛을 감속기로서 사용하는 경우는 그 고속축측에 구동원인 모터를 연결하고 저속축측에 구동대상기계를 연결한다. 이것이 일반적인 기어드모터의 사용법이다. 또 요동내접맞물림 유성기어유닛을 증속기로서 사용하는 경우는 그 저속축측에 구동원을 연결하고 고속축측에 구동대상기계를 연결한다. 그리고 공진의 위험이 있는 유닛간에 본 발명을 적용한다.

즉, 서로 연결된 구동원과 요동내접맞물림 유성기어유닛간에 공진의 위험이 있는 경우는 마찰전동유닛을 구동원과 요동내접맞물림 유성기어유닛간에 개재시킨다. 또, 구동대상기계와 요동내접맞물림 유성기어유닛간에 공진의 위험이 있는 경우는 마찰전동유닛을 구동대상기계와 요동내접맞물림 유성기어유닛간에 개재시킨다. 그렇게 함으로써 전체의 진동이나 소음을 줄인다.

그리고, 마찰전동유닛은 마찰롤러의 마찰에 의해서 동력전달을 행하는 것이기 때문에 서로 접하는 마찰롤러의 직경을 적당히 바꿈으로써 이 유닛 내에서 소망의 변속비를 얻을 수도 있다. 단지, 마찰전동이기 때문에 큰 토크전달에는 미치지 않고 예를 들면 요동내접맞물림 유성기어유닛으로 감속하는 경우의 전단(前段) 감속기구로서 사용하면 양호하고, 그렇게 하는 것으로 전체의 총감속비를 높게 설정할 수 있다.

또한 전술의 단순유성롤러기구에서의 유성롤러의 지지의 방법으로서는 예를 들면 다음 두가지와 같다고 생각된다.

그 하나는 단순유성롤러기구의 캐리어가 복수의 유성롤러의 주위 공간에 위치하여 각 유성롤러의 상호위치를 일정하게 유지하는 리테이너(retainer)를 구비하는 것이다(=리테이너타입).

또 하나는 단순유성롤러기구의 캐리어가 각 유성롤러의 중심을 관통하여 그 각 유성롤러의 상호위치를 일정하게 유지하는 핀을 구비하는 것이다(=핀타입).

이 리테이너타입과 핀타입의 차이에 대하여 서술하면, 핀타입은 (a)동력의 전달효율, (b)동력전달의 안정성, (c)비틀림이나 맞붙음 오차에 대한 허용성에 있어서 리테이너타입 보다도 우수하다고 말할 수 있다. 그 이유는 핀타입에서는 핀의 외주에 축받이를 통하여 유성롤러를 끼워맞추는 구조이기 때문에 유성롤러의 회전성능을 리테이너타입 보다 높게 유지하는 것을 용이하게 할 수 있기 때문이다.

또한, 이 (a)∼(c)의 효과보다 「제진(制振)효과」에 대해서도 일반적으로는 리테이너타입 보다 양호한 특성이 장기간에 걸쳐 얻어진다고 미루어 알 수 있다.

그러나, 리테이너타입은 「제진효과」에 관한 한 설계와 메인터넌스대로 핀타입 보다도 우수한 효과가 얻어지도록 할 수 있는 가능성이 있다. 그것은 리테이너타입의 경우 후술하는 바와 같이 출력을 빼내는 리테이너는 태양롤러에도 링롤러에도 압접되어 있지 않고, 말하자면 프리의 상태에서 원주방향의 구동력만을 유성롤러로부터 받는 구조로 되어 있기 때문에,

a) 핀(요동내접맞물림 유성기어유닛측)→유성롤러→태양롤러(모터측)의 진동전달 및,

b) 핀(요동내접맞물림 유성기어유닛측)→유성롤러→링롤러(케이싱측)의 진동전달,

의 발생을 억제할 수 있고, 요동내접맞물림기어유닛과 외부유닛 사이의 진동의 차단을 한층 확실히 할 수 있다고 생각되기 때문이다.

단순유성롤러기구 각 요소의 고정·입력·출력의 관계로서는 도 16의 표에 나타낸 조합이 가능하다. 즉:

1) 태양롤러를 입력요소로 한 경우는 링롤러를 고정요소, 유성캐리어를 출력요소로 하는 경우와, 링롤러를 출력요소, 유성캐리어를 고정요소로 하는 경우가 있고;

2) 유성캐리어를 입력요소로 한 경우는 링롤러를 고정요소, 태양롤러를 출력요소로 하는 경우와, 링롤러를 출력요소, 태양롤러를 고정요소로 하는 경우가 있으며;

3) 링롤러를 입력요소로 한 경우는 유성캐리어를 고정요소, 태양롤러를 출력요소로 하는 경우와, 유성캐리어를 출력요소, 태양롤러를 고정요소로 하는 경우가 있다.

또한, 바람직하게는 단순유성롤러기구의 링롤러를 고정요소로 하고, 복수의 유성롤러를 지지하는 유성캐리어 및 태양롤러의 한쪽을 입력요소, 다른 쪽을 출력요소로 하면 된다.

이와 같이, 외주에 배치한 링롤러를 고정요소로 한 경우 케이싱에 링롤러를 고정하기만 하면 되기 때문에 간단한 구조로 할 수 있다.

또, 상기 외부유닛이 요동내접맞물림 유성기어유닛에 회전입력을 주는 모터유닛이고, 그 모터유닛의 구동축과 상기 요동내접맞물림 유성기어유닛의 사이에 상기 마찰전동유닛이 개재되어 상기 요동내접맞물림 유성기어유닛과 모터유닛이 이들 각 유닛의 케이싱 일부를 이루는 이음케이싱으로 일체로 결합되어 있고, 그 이음케이싱 내에 상기 마찰전동유닛이 조립되도록 하여도 된다.

외부유닛이 모터유닛의 경우, 요동내접맞물림 유성기어유닛을 감속기로서 사용하려고 하면 고속축측에 모터유닛의 구동축을 접속하게 된다. 결국, 일반적인 기어드모터가 구성되게 된다. 그래서 그와 같은 기어드모터에서 요동내접맞물림 유성기어유닛의 고속축과 모터유닛의 구동축 사이에 마찰전동유닛을 개재시켜서 모터유닛과 요동내접맞물림 유성기어유닛간의 진동전달을 차단한다면 공진의 영향에 의한 진동의 증폭작용을 회피할 수 있다.

그런데, 일반적으로 기어드모터를 구성하는 경우 요동내접맞물림 유성기어유닛의 케이싱과 모터유닛의 케이싱을 서로 결함함으로써 일체화한 기어드모터를 만든다. 그 경우, 양 유닛의 케이싱 일부를 이루는 이음케이싱을 통하여 양 유닛을 일체로 결합하는 것이 종래에서는 행해졌다(일본국 특허공개 평5-231482호 공보 참조).

그래서, 이음케이싱 내에 새롭게 부가하는 마찰전동유닛을 조립하도록 하면양측의 유닛 구조를 그다지 변경하지 않고 간단히 마찰전동유닛의 조립이 가능하게 된다.

또한, 상기 마찰전동유닛과 상기 요동내접맞물림 유성기어유닛 및 마찰전동유닛과 외부유닛의 연결부 중 적어도 한쪽측의 연결부가 부동결합구조(浮動結合構造)로 되어 있으면 된다.

이 구성에 의하면, 마찰전동유닛과 요동내접맞물림 유성기어유닛 혹은 외부유닛과의 축 연결부가 부동결합(플로팅결합)구조로 되어 있기 때문에, 마찰롤러에 대하여 각 유닛의 요동에 의한 진동이 연결부를 통하여 더해지는 것을 저지할 수 있고 마찰롤러끼리의 접압의 변동을 억제할 수 있다. 따라서, 마찰전동유닛에서의 전동토크의 변동이 없어 안정되고 또한 확실한 토크전달이 가능하다.

이 경우, 상기 단순유성롤러기구로 이루어지는 마찰전동유닛의 상기 유성캐리어와 상기 요동내접맞물림기어유닛의 연결부 및 상기 태양롤러와 상기 외부유닛의 연결부 중 적어도 유성캐리어와 요동내접맞물림기어유닛 연결부의 측이 상기 부동결합구조로 되어 있으면 더욱 좋다.

즉, 이 구성에서는 단순유성롤러기구의 링롤러를 고정요소로 하고 유성캐리어를 요동내접맞물림 유성기어유닛에 연결함과 더불어 태양롤러를 외부유닛에 연결하는 경우에 있어서, 적어도 유성캐리어와 요동내접맞물림기어유닛의 연결부를 부동결합으로 하여 요동내접맞물림 유성기어유닛에서의 직경방향의 진동이 단순유성롤러기구에 극력 전달되지 않도록 하고 있다. 따라서, 요동내접맞물림 유성기어유닛과 외부유닛 사이에서의 진동의 상호전달을 한층 저지할 수 있어 공진의 문제를회피할 수 있다.

상기 부동결합구조로서는, 예를 들면 스플라인 결합구조를 채용하면 통상의 축이음구조로서 이용가능한 스플라인에 의해 플로팅결합상태가 얻어지기 때문에 실현이 용이하다.

또한, 부동결합구조의 다른 예로서는 예를 들면 기어를 사용한 결합이 있다.

그런데, 전술한 바와 같이 단순유성롤러기구의 각 요소의 고정·입력·출력의 관계로는 도 16에 나타낸 바와 같은 것이 있지만, 이 중에서 특히 단순유성롤러기구의 링롤러를 고정요소로 하고 복수의 유성롤러를 지지하는 유성캐리어 및 태양롤러의 한쪽을 입력요소, 다른쪽을 출력요소로 한 구성(도 16의 A, C에 해당하는 구성)에 착안하고, 또한 부착기준면의 형성이라는 구조를 이용한 맞붙음을 채용하면 다양한 이점을 얻을 수 있다.

즉, 이와 같이 외주에 배치한 링롤러를 고정요소로 하는 경우 가장 큰 링롤러를 케이싱에 고정하는 것이 가능하기 때문에 기본적으로 단순유성롤러기구, 케이싱 모두를 간단한 구조로 할 수 있고, 또한 한층 소음저감을 도모할 수 있다.

또한, 부착기준면의 형성이라는 구조를 채용하면 좋은 것은 이하와 같다.

본 발명에 관한 구동장치의 안출과정에 있어서는 링롤러를 케이싱에 고정하는 수법으로서 케이싱에 링롤러의 외경보다 약간 작은 내경이 되는 통형상의 수용부를 형성하고, 이 수용부에 링롤러를 「압입」하여 고정한다고 하는 일반적인 맞붙임 수단을 사용하고 있다. 그런데, 이 「압입」에 의해서 링롤러를 고정하는 방법은 시험결과 적지 않은 문제를 갖고 있는 것이 판명되었다. 그 이유는 이하와 같다고 미루어 짐작된다.

(1) 소형화의 관점에서 링롤러를 가능한 한 두께가 얇은 것으로 할 필요가 있지만, 이와 같은 경우에 압입에 의해 링롤러를 고정하는 방법을 사용한 것으로는 링롤러가 직경방향 내측으로 변형될 가능성이 있다. 이 직경방향 내측으로의 변형은 유성롤러와 링롤러의 접촉면, 유성롤러와 태양롤러의 접촉면 쌍방의 접촉압력(선압)에 변동을 발생시킨다. 그 결과, 링롤러를 케이싱에 조립하기 이전에 예정하고 있던 접촉압력(선압)값 보다 실제의 조립 후의 접촉압력값이 바뀌고 말아, 특히 원주방향의 장소에 따라서 높아지거나 낮아지거나 하게 되어 유성롤러가 순조롭게 회전되지 않는다.

(2) 고강성의 케이싱에 의해서 링롤러에 직경방향 외측으로부터 높은 압력을 주고 있는 상태에서는 (태양롤러 및 유성캐리어를 통하여) 유성롤러에 전달된 직경방향 진동의 다수가 태양롤러 또는 유성캐리어를 통하여 상대측에 그대로 전달되었다.

즉, 압입상태의 링롤러에서는 자신이 직경방향으로 미소하게 휘는(뒤틀리는)것이 거의 허용되지 않는다. 그 때문에 (안출과정에서의)이 링롤러를 압입고정한 구동장치에 있어서는 캐리어를 통하여 유성롤러가 받은 직경방향 진동에너지의 다수가 「직접」 태양롤러에 전달되고, 역으로 태양롤러를 통하여 유성롤러가 받는 직경방향 진동에너지의 다수는 「직접」유성캐리어에 전달되어 특히 단순유성롤러기구에 이른바 「직경방향 진동에너지의 전달구조」가 형성되었다.

(3) 링롤러측에 전달된 진동이 케이싱을 가진(加振)하기 쉬운 상태로 케이싱측에 전달되었다.

즉, 압입에 의한 고정에서는 링롤러측에 전달된 진동은 대략 원통형상의 케이싱에 대하여 그 원통표면을 반경방향(두께방향)으로 직접 가진(加振)한다. 따라서 케이싱은 공진되기 쉽고, 이것이 외부유닛이나 내접맞물림 유성기어유닛의 케이싱에 전달되어 구동장치 전체의 공진을 유인하였다.

그러나, 압입고정을 하지 않고 부착기준면을 사용한 맞붙임을 행하면 압입에 의한 링롤러의 조립변형을 극력 억제하여 접선압력의 균일성, 안정성을 유지하고, 한편, 링롤러 자체의 진동을 어느 정도 허용하여 여기서의 에너지흡수를 도모할 수 있다. 또한, 그 진동을 케이싱의 두께방향으로 형성한(반경방향으로 강성이 높은) 부착기준면에 의해서(혹은 이것에 준한 면에 의해서:후술) 확실히 수취하여 이 진동이 케이싱의 두께방향에 직접적으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 링롤러를 직경방향의 압력이 가해지지 않은 상태, 결국 축방향에 대하여 수직인 부착기준면에 힘을 가한 상태에서 케이싱에 고정하여 유성롤러의 순조로운 회전을 실현할 수 있다. 또, 링롤러가 직경방향으로 휘게 함으로써 링롤러 자체에 직경방향의 진동흡수기능을 가지게 하고, 또한 이 링롤러의 진동이 케이싱측에 전달되는 것을 극력 억제하여 이로써 더욱 저소음화를 달성할 수 있다.

또한, 이와 같은 링롤러의 고정방법은 이미 설명한 바와 같이 소음억제의 면에서 매우 유리하지만, 단지 소음저감을 도모할 뿐만 아니라 링롤러의 압입작업이 불필요하게 되기 때문에 조립작업의 효율을 높일 수 있다.

여기서, 링롤러는 부착기준면 내에서 축심을 조절이 자유롭도록 하여도 된다. 이와 같이 한다면 링롤러의 축심을 이 마찰전달유닛이 연결되는 요동내접맞물림기어유닛 및 외부유닛의 각 동력전달축의 축심과 일치시키도록 간단히 조절할 수 있기 때문에 조립의 신속화, 용이화를 도모할 수 있다. 즉, 링롤러를 압입하여 맞붙이는 경우에는 요동내접맞물림기어유닛 및 외부유닛측을 이동시키지 않는 한 축심(얼라이먼트)을 조절하는 것이 불가능하였지만, 본 발명과 같이 링롤러가 직경바향의 압력을 받고 있지 않고 직경방향으로 이동가능한 공간을 가질 수 있는 경우에는 축심의 조절을 용이하게 행할 수 있기 때문에 조립효율이 비약적으로 향상된다.

또한, 본 발명의 장점인 동축성을 최대로 살리기 위해서는 상기 태양롤러에 상기 외부유닛의 동력전달축을 삽입가능한 태양롤러측 축삽입구멍을 상기 유성캐리어에 상기 요동내접맞물림 유성기어유닛의 동력전달축을 삽입가능한 캐리어측 축삽입구멍을 각각 형성함으로써 상기 마찰전동유닛을 상기 각 동력전달축이 상대적으로 회전할 수 있는 축이음매 구조로 하여도 된다.

이와 같이 하면 단순유성롤러구조의 입력, 출력요소의 동축성으로 현재 널리 알려져 있는 외부유닛의 구동축 및 요동내접맞물림 유성기어유닛의 입출력축이 1개의 중심축선상에 늘어서 있고, 그 사이를 통상의 커플링으로 결합되어 있는 구성의 기어드모터에 대하여 간단히 본 발명을 적용할 수 있다는 점에서 매우 유익하다.

예를 들면, 도 22에 나타낸 바와 같은 종래의 기어드모터(1)에 있어서는 모터유닛(3)의 모터축(61)과 요동내접맞물림 유성기어유닛(2)의 제1축(11) 사이가 일반적인 커플링(축이음매)으로 결합되어 있다. 이와 같은 구조의 기어드모터는 도22에 나타낸 것에 한정되지 않고, 요동내접맞물림 유성기어유닛과 외부유닛을 구비하는 종래 구동장치의 대부분이 같은 구조로 되어 있다. 이와 같은 상황하에 캐리어 및 태양롤러에 축삽입구멍을 형성하여 「축이음매 구조」로 한 마찰전동유닛을 채용하면, 이 마찰전달유닛을 통상의 커플링과 교환함으로써 매우 작은 설계변경으로 본 발명의 구동장치를 간단히 실현할 수 있다. 또한, 그 실현 때에도 단순유성롤러기구는 축방향에 소형으로 구성하는 것이 가능하기 때문에 구동장치 전체가 축방향으로 장대화되는 일이 없다.

특히, 마찰전동유닛을 「축이음매 구조」로 한 경우에는 부착기준면을 채용한 것과 더불어 통상의 커플링을 교환하는 것과 거의 동등의 수고로 다른 감속비를 갖는 마찰전동유닛으로 교환할 수 있기 때문에 사용자의 광범위한 감속비의 요구에 대하여 이 구동장치를 유연하게 대응시키는 것이 가능하게 된다. 또한 기어드모터 전체를 교환하는 것과 비교하여 마찰전동유닛을 교환하는 것만으로 되기 때문에 그 때의 비용이 저감되게 된다.

또한, 「축이음매 구조」로 한 마찰전달유닛의 경우, 태양롤러측 축삽입구멍 또는 캐리어측 축삽입구멍의 적어도 한쪽을 자체에 삽입되는 전동전달축에 대하여 부동결합 구조로 함으로써 전술한 마찰전동유닛과 요동내접맞물림 유성기어유닛 혹은 외부유닛과의 축연결부의 부동결합(플로팅결합) 구조를 실현할 수 있다.

특히, 이 마찰전달유닛의 링롤러는 부착기준면에 기초하여 케이싱에 고정되어 있다. 그 때문에 도 22, 도 23에 나타낸 바와 같은 자신을 단지 축에 끼워맞춤으로써(역으로 축에 지지되어서) 스스로의 위치를 유지하고 있는 통상의 커플링과는 달리, 동력전달축과는 관계 없이 자신의 위치를 유지할 수 있다. 그 결과, 각 동력전달축과 각 축삽입구멍의 클리어런스(clearance;틈새)를 항상 일정하게 유지하는 것이 가능하게 되기 때문에 진동, 소음이 보다 확실히 차단된다. 또한, 이 마찰전달유닛이 축심의 조절이 가능한 경우에는 그 클리어런스를 당초부터 정확히 설정할 수 있기 때문에 그것과 조합시킴으로써 일단과 소음, 진동이 억제된다.

링롤러를 케이싱에 고정하는 구체적인 방법으로서는 상기 링롤러에 상기 회전축 방향으로 관통하는 볼트구멍을 형성하고 그 볼트구멍을 관통함과 더불어 상기 부착기준면에 형성되는 탭구멍과 나사결합하는 고정용 볼트에 의해서 상기 링롤러를 상기 부착기준면에 고정가능하게 하고, 또한 상기 볼트구멍을 상기 고정용 볼트에 대하여 약간 대경(大徑)으로 하고 그 고정용 볼트가 상기 볼트구멍에 유동가능하게 끼우는 범위 내에서 상기 링롤러의 축심위치를 상기 부착기준면 내에서 조절이 자유롭게 하여 두면 된다.

이와 같이 한다면, 볼트라고 하는 가장 일반적인 방법으로 링롤러를 확실히 고정할 수 있음과 더불어 특히 제조비용의 상승을 초래하는 일이 없고, 또한 보다 간단한 방법으로 링롤러의 축심위치를 조절할 수 있기 때문에 비용을 억제할 수 있음과 더불어 조립작업이 용이하게 된다.

그리고, 단순유성롤러기구의 캐리어에 각 유성롤러의 회전중심에 형성되는 중심구멍을 관통하여 그 유성롤러의 상호위치를 일정하게 유지하는 핀을 구비하고, 그 핀의 외주면과 그 중심구멍의 내주면의 틈새에 양 주면에 대하여 미끄럼회전 가능한 대략 원통형상의 내부롤러를 삽입하는 것과 같은 구성으로 하여도 된다.

이와 같이 하면, 내부롤러는 핀의 외주면과 유성롤러의 내주면에서 슬라이딩하면서(미끄러지면서) 회전하여 핀과 유성롤러의 회전속도차를 흡수하는 것이 가능하게 된다. 즉, 핀과 유성롤러의 사이에 삽입되는 내부롤러는 핀의 회전(공전)속도와 유성롤러의 회전속도 사이의 속도로 회전하기 때문에 핀과 유성롤러가 「직접」접촉하고 있는 경우와 비교하여 내부롤러의 내·외접촉면은 핀과 유성롤러의 실제 회전속도차 보다도 느린 속도차로 슬라이딩하게 된다. 그 결과 마찰에 의한 발열, 마찰저항 등을 저감할 수 있게 되고, 또 니들(needle) 축받이와 비교하여 강도면에서 우수하기 때문에 장시간의 운전이나 고속회전시에 있어서의 내구성이 높아진다.

또한, 이상의 설명에서는 유닛끼리의 연결이라는 관점에서 본 발명의 기술을 받아들인 경우를 나타내었지만, 이하에 서술하는 바와 같이 외부유닛과 떨어진 구동장치로서 본 발명을 받아들이는 것도 가능하다.

즉, 본 발명은 외부유닛에 연결되는 회전축과 내치기어 및 그 내치기어에 내접하는 외치기어를 갖고, 또한 상기 내치기어의 중심이 외치기어 주위의 내측에 있는 요동내접맞물림 유성기어기구와, 마찰롤러로서 태양롤러와, 유성캐리어로 유지됨과 더불어 상기 태양롤러의 외주에 회전접촉하는 복수의 유성롤러와, 그 유성롤러가 내접하도록 조립된 링롤러를 갖는 단순유성롤러기구를 구비하고, 상기 태양롤러, 유성캐리어, 링롤러 중의 하나가 고정되고, 다른 두개 중의 하나가 상기 요동내접맞물림 유성기어기구와 연결되며, 남은 하나가 상기 회전축과 연결되어 있는 것으로 받아들이는 것도 가능하다.

이 경우도, 상기 링롤러가 고정되고 상기 유성캐리어와 상기 요동내접맞물림유성기어기구가 연결되며 상기 유성롤러가 상기 회전축에 연결되어 있고, 상기 유성캐리어와 상기 요동내접맞물림 유성기어기구의 연결부 및 상기 태양롤러와 상기 회전축의 연결부 중 적어도 유성캐리어와 요동내접맞물림 유성기어기구의 연결부 측이 부동결합 구조로 되어 있는 것이 바람직하다.

또, 상기 요동내접맞물림 유성기어기구로서는, 구동장치의 중심축선상에 위치하는 제1축 및 제2축을 갖고, 상기 제1축의 외주에 편심체를 통하여 그 제1축에 대하여 요동회전가능하게 외치기어가 끼워맞춰지고 상기 제1축과 동심에 상기 외치기어가 내접하여 맞물리도록 내치기어가 설치되며, 상기 제2축이 상기 외치기어의 자전성분만을 빼내는 수단을 통하여 그 외치기어에 연결되어 이루어지는 요동내접맞물림 유성기어기구를 채용할 수 있다.

또한, 「마찰걸어맞춤유닛과 부동결합」이라는 조합에 착안한 경우에는, 예를 들면 도 21에 나타낸 바와 같은 구조의 마찰전동유닛(2300)도 생각할 수 있다. 도면에서 2301은 모터축(2161)과 플로팅결합부(F1)를 통하여 결합되는 입력측의 축, 2302는 그 축(2301)상에 설치한 입력측 롤러, 2303은 감속기유닛(2102)의 제1축(2111)에 플로팅결합부(F2)를 통하여 결합되는 출력측의 축, 2304는 그 축(2303)상에 설치한 출력측 롤러이다. 2305는 상기 입력측의 축(2301) 및 출력측의 축(2303)과 평행하게 배치한 아이들축이고, 이 축(2305)상에 상기 입력측 롤러(2302)에 접하는 제1아이들롤러(2306)와, 상기 출력측 롤러(2304)에 접하는 제2아이들롤러(2307)가 설치되어 있다.

이 마찰전동유닛(2300)에서는 모터축(2161)의 회전이 플로팅결합부(F1)→입력측의 축(2301)→입력측 롤러(2302)→제1아이들롤러(2306)→아이들축(2305)→제2아이들롤러(2307)→출력측 롤러(2304)→출력측의 축(2303)→플로팅결합부(F2)→제1축(2111)으로 전달된다.

이 경우도 일견 마찰전동유닛(2300)과 부동결합의 조합에 의해 소음저감의 효과가 얻어진다. 확실히 이 구성에 의해서도 그나름의 효과는 얻어진다. 그러나, 본 발명과 같은 「많은」인 소음저감효과는 얻을 수 없었다. 마찰전동유닛은 단순유성롤러기구가 아니면 안된다.

그런데, 본 발명을 가장 합리적으로 실현하는 구성의 하나로서 다음과 같은 구성이 유효하다.

그것은 회전동력을 발생하는 구동부와, 그 구동부의 출력축에 연결되어서 상기 회전동력을 전달하는 제1감속기구부와, 그 제1감속기구부에 연결되는 감속기 및 그 감속기의 축방향 양 외측에서 케이싱에 축받이를 통하여 회전이 자유롭게 지지되어 감속기의 회전동력을 빼내는 한쌍의 지지캐리어를 구비하는 지지캐리어 전동식의 제2감속기구부를 구비하는 구동장치에 있어서, 상기 제1감속기구부를 상기 구동부의 구동축에 연결되는 태양롤러, 그 태양롤러의 외주에 회전접촉하는 유성롤러, 그 유성롤러가 내접하는 링롤러 및 상기 유성롤러의 공전성분을 빼내어 상기 제2감속기구부의 입력축에 전달하는 유성캐리어를 구비하는 마찰전동식의 단순유성롤러기구로 함과 더불어 상기 링롤러의 외경 치수를 상기 제2감속기구부의 상기 한쌍의 지지캐리어 중 구동부측을 지지하는 상기 축받이의 외경 치수 이내로 설정하고, 그 링롤러를 상기 케이싱 내의 그 축받이 보다 구동부측의 공간에 배치한 것을특징으로 하는 구동장치이다.

즉, 구동장치에서의 전단 감속측인 제1감속기구부를 마찰전동타입의 단순유성롤러기구로 하고, 또한 제1감속기구부의 링롤러의 외경을 제2감속기구부의 상기 축받이의 외경 치수 이내로 설정한다면 매우 소형으로 제1감속기구부와 제2감속기구부를 연결할 수 있다.

이 구성을 채용하면 케이싱 내의 상기 축받이 보다 구동부측의 공간은 매우 간단한 설계변경으로(단지 케이싱을 다소 연장하는것 만으로) 단순유성롤러기구를 수용가능한 정도로 확장할 수 있고, 게다가 확장공간은 구동장치 전체의 크기에 거의 영향을 주지 않는다.

또, 상기 축받이의 외경 치수 이내로 링롤러의 외경을 설정한다면(이 축받이를 떼어낸 상태로) 구동부의 반대측에서 결국 장래 조립되는 제2감속기구부측에서 이 링롤러를 케이싱에 조립가능하게 된다. 그에 따라 케이싱의 내부구조는 대폭으로 간략화되어 장치의 제조·조립도 매우 용이하게 된다(제조방법 등은 후술한다).

따라서, 단순유성롤러기구의 제1감속기구부를 제2감속기구부와 동일 케이싱 내의 상기 축받이 보다 구동부측의 공간에 배치할 수 있게 되고, 제1감속기구부와 제2감속기구부를 조합시켜서 시장의 요구에 충분히 대응 가능한 높은 감속비를 달성하면서, 종래보다도 대폭으로 축방향 치수가 단축화되어 제조비용도 저감할 수 있다. 물론, 이상과 같이 구성된 구동장치는 구동부의 동력을 동축성을 유지한 채로 출력할 수 있어 직경방향으로 대형화되는 일도 없다.

또한, 본 발명 종래의 효과도 그대로 실현할 수 있다. 즉, 이 제1감속기구부는 마찰전동식이기 때문에 정숙운전이 가능하고, 그것에 더하여 제1감속기구부와 제2감속기구부를 하나의 케이싱 내에 수용가능하기 때문에 종래와 같이 2개의 케이싱 내부공간에 의해서 발생되는 공명 등을 억제할 수 있고, 또 구동부(모터)와 제2감속기구부의 진동전달이 마찰전동식의 제1감속기구부의 존재에 의해서 차단되기 때문에 각부의 공진이 저감되어 운전시의 소음이 대폭으로 저감된다. 결과적으로 종래에 곤란하다고 생각되었던 고감속비, 소형성, 정숙성의 3자를 합리적으로 해결할 수 있다.

그리고, 이상과 같이 구동장치를 구성하면 제조공정을 대폭으로 간략화할 수 있다. 구체적인 제조방법으로서는 케이싱에 구동부를 맞붙이고, 이 구동부가 맞붙여진 상태의 케이싱에 구동부와 반대측에서 제1감속기구부를 조립하고, 이 제1감속기구부가 조립된 상태의 케이싱에 제2감속기구부를 조립하도록 하면 된다.

이 제조방법에 의하면 최초에 케이싱에 고정된 구동부의 구동축을 기준으로 하여, (동축성을 갖는다)제1감속기구부와 제2감속기구부를 순차 조립하는 것이 가능하기 때문에 작업자의 노력이 대폭으로 저감된다.

특히, 제1감속기구부에 채용되는 단순유성롤러구조와, 제2감속기구부에 채용되는 요동내접맞물림 유성기어구조는 모두 유닛적 요소(모듈적 요소)가 강한 것이고, 각각을 다른 단계로 어느 정도 다 조성된 상태에서 정리하여 케이싱에 조립할 수 있다. 게다가 함께 회전동력을 동축적으로 전달하는 구조이기 때문에 위치결정이 용이하여 신속하게 조립할 수 있다.

또한, 조립의 용이화를 도모한다는 면에서는 구동부의 출력축과 제1감속기구부의 태양롤러의 연결구조와, 이 제1감속기구부의 유성캐리어와 제2감속기구부의 제1축과의 연결구조를 함께 축직경방향의 여유를 허용하는 스플라인결합구조로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 제1감속기구부와 제2감속기구부의 각 조립단계에서 미세 조정을 할 필요가 거의 없게 되어 더욱 용이하고 또한 신속히 조립할 수 있다.

또, 이 구동장치에서의 제2감속기구부는, 요는 제1감속기구부에 연결되는 감속기와, 이 감속기의 축방향 양 외측에서 케이싱에 축받이를 통하여 회전이 자유롭게 지지되어 감속기의 회전동력을 빼내는 한쌍의 지지캐리어를 구비하는 지지캐리어 전동식구조라면 좋고, 당연히 지지캐리어 전동타입의 요동내접맞물림 유성기어구조라도 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 또, 이 구성에 전술한 「부착기준면」에 관한 구성을 조합시키는 것도 가능하다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 실시형태로서 나타낸 기어드모터의 단면도, 도 2는 그 중의 마찰전동유닛(마찰전동기구)의 확대단면도, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 화살표로 본 도면, 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ 화살표로 본 단면도, 도 5는 도 4와 같은 다른 감속비의 예를 나타낸 도면이다.

또한, 이하의 설명에 있어서는 도 17에 나타낸 종래 공지예의 구성과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 아래 두자리수가 동일한 부호를 붙여서 명확한 중복설명은 생략한다.

이 기어드모터(101)는 요동내접맞물림 유성기어구조를 내장한 감속기유닛(요동내접맞물림 유성기어유닛, 요동내접맞물림 유성기어기구, 제2감속기구부)(102)과, 모터유닛(외부유닛, 구동부)(103)을 결합하여 일체화함과 더불어 감속기유닛(102)과 모터유닛(103)의 사이에 서로 접하는 다수의 롤러(마찰롤러)의 마찰에 의해 양 유닛(102)(103)간에서 회전동력을 전달하는 단순유성롤러기구(202)로 이루어지는 마찰전동유닛(마찰전동기구, 제1감속기구부)(104)을 개재시킨 것이다.

감속기유닛(102)의 케이싱(151)은 축선방향 중앙에 배치된 중앙케이싱(152)과, 모터유닛(103)측의 이음케이싱(153)과, 모터유닛(103)과 반대측의 전부(前部)케이싱(154)으로 이루어진다. 모터유닛(103)의 케이싱(155)은 고정자 등을 내장한 원통케이싱(156)과, 감속기유닛(102)측의 이음케이싱(153)과, 감속기유닛(102)과 반대측의 후면커버(157)로 이루어진다.

이 경우, 이음케이싱(153)이 감속기유닛(2)과 모터유닛(3) 케이싱(151)(155)의 일부를 겸용하고 있고, 이 이음케이싱(153)을 통하여 감속기유닛(102)과 모터유닛(103)이 일체로 결합되어 있다. 그리고, 이음케이싱(153)의 내부에 마찰전동유닛(104)으로서의 단순유성롤러기구(202)가 조립되어 있다.

여기서는 단순유성롤러기구(202)가 전단 감속부에 상당하고, 감속기유닛(102)으로서의 요동내접맞물림 유성기어구조가 후단 감속부에 상당한다.

감속기유닛(102)은 유닛의 중심축선(L)상에 입력축(고속축)이 되는 제1축(111)과 출력축(저속축)이 되는 제2축(112)를 구비하고 있다.

제1축(111)의 외주상에는 소정 위상차(이 에에서는 180°)를 갖고 축방향에인접하여 2개의 편심체(113a)(113b)가 끼워넣어지고, 이들 편심체(113a)(113b)가 제1축(111)과 일체로 회전하도록 되어 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이 편심체(113a)(113b)의 중심(O1)은 각각 제1축(111)의 축심(軸芯;O2)에 대하여 소정의 편심량(e)만큼 중심이 어긋나 있다. 각각의 편심체(113a)(113b)의 외주에는 베어링(114a)(114b)을 통하여 외치기어(115a)(115b)가 끼워맞춰져 있다.

이들 각 편심체(113a)(113b)에 끼워맞춰진 다수열의 외치기어(115a)(115b)에는 내부핀구멍(116a)(116b)이 각각 복수 설치되어 있고, 이들 내부핀구멍(116a)(116b)에 내부핀(117)이 유동가능하게 끼워져 있다.

외치기어(115a)(115b)의 외주에는 트로코이드치형이나 원호치형의 외치가 설치되고, 이 외치는 제1축(111)과 동심(同心)에 설치된 내치기어(120)와 내접하여 맞물려 있다. 내치기어(120)는 중앙케이싱(152)의 내주에 일체적으로 형성되어 있고, 각 내치가 중앙케이싱(152)의 내주에 보유된 외부핀(121)에 의해서 형성되어 있다.

또한, 외치기어(115a)(115b)와 내치기어(120)의 톱니수 차는 도 4의 예에서는 「4」, 도 5의 예에서는 「1」로 되어 있다.

2매의 외치기어(115a)(115b)의 양측에는 한쌍의 지지캐리어(123)(124)가 배치되어 있다. 양 지지캐리어(123)(124)는 각각 이음케이싱(153)의 내주 및 앞쪽케이싱(154)의 내주에 끼워맞춘 축받이(131)(132)에 의해 회전이 자유롭게 지지되고, 외치기어(115a)(115b)를 관통하는 복수개의 캐리어핀(연결핀)(125) 및 스페이서(126)로 축방향에 위치결정되어 일체로 결합되어 있다.

또, 상기 외치기어(115a)(115b)의 내부핀구멍(116a)(116b)에 유동가능하게 끼워진 내부핀(117)의 양끝은 양측의 지지캐리어(123)(124)에 미끄럼회전 가능하게 결합되어 있다. 그리고 이것에 의해 외치기어(115a)(115b)의 자전성분만이 내부핀(117)을 통하여 양측의 캐리어(123)(124)에 전달되도록 되어 있다.

모터유닛(103)측의 지지캐리어(123)는 중앙구멍(123a)을 갖는 링형상을 이루고 있고, 이 중앙구멍(123a)에 제1축(111)의 선단(후술하는 스플라인축부)(111a)이 향하고 있다.

그리고, 반대측의 지지캐리어(124)는 제2축(112)의 기부(基部)에 일체로 형성되어 있고, 그 캐리어(124)에 형성된 오목장소(124a)에 제1축(111)의 다른쪽 끝(111b)이 삽입되어 있다. 그리고, 제1축(111)은 한쪽의 지지캐리어(123)의 관통구멍(123a)의 내주에 끼워맞춰진 축받이(133)와, 다른쪽의 지지캐리어(124)의 내주에 끼워맞춰진 축받이(134)에 의해서 회전이 자유롭게 지지되어 있다.

또한, 모터유닛(103)의 모터축(구동축, 회전축)(161)은 후단이 후면커버(157)에 끼워맞춘 축받이(162), 전단이 이음케이싱(153)에 끼워맞춘 축받이(163)에 의해 지지되어 있고, 감속기유닛(102)의 중심축선(L)과 동축선상에 배치되어 있다.

여기까지는 도 22의 종래의 기어드모터(1)와 거의 같다.

다른 것은, 모터유닛(103)측의 지지캐리어(123)를 지지하는 축받이(131)의 옆에 새로운 공간을 확보하고, 거기에 상기 마찰전동유닛(104)으로서 단순유성롤러기구(202)를 조립한 것이다.

이 단순유성롤러기구(202)를 조립하기 위해서 이음케이싱(153)은 축방향 치수가 약간 확대되어 있고, 그 감속기유닛(102)측의 내면에는 깊게 파인 오목부(251)가 형성되고, 그 오목부(251)의 모터유닛(103)측의 안쪽부에 단순유성롤러기구(202)가 조립되어 있다.

단순유성롤러기구(202)는 도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이 마찰롤러로서 스플라인축부(214)를 갖는 태양롤러(211)와, 태양롤러(211)의 외주에 회전접촉하는 복수(본 예에서는 4개)의 속이 빈 원통형상의 유성롤러(212)와, 태양롤러(211)의 직경(D1)과 상기 유성롤러(212)의 직경(D2)의 2배와의 합보다 약간 작은 내경(D3)을 갖고 상기 유성롤러(212)가 내접하도록 조립된 링롤러(213)를 구비하고 있다.

이 경우, 링롤러(213)가 단순유성롤러기구(202)의 고정요소로서 이음케이싱(153)에 관통볼트(252)로 고정되어 있다. 또, 태양롤러(211)가 입력요소, 유성롤러(212)를 지지하는 유성캐리어(215)가 출력요소로 되어 있다.

유성롤러(212)의 공전을 빼내는 유성캐리어(215)는 감속기유닛(102)측에 돌출된 속이 빈 원통형상의 출력축부(216)와, 대략 링형상의 리테이너부(리테이너)(217)를 갖고, 출력축부(216)의 내주에는 내부스플라인(218)이 형성되어 있다.

또한, 유성캐리어(215)의 리테이너부(217)에는 출력축부(216)와 반대측의 단면이 개방된 원형의 오목장소(219)가 원주방향으로 같은 간격으로 4개 형성되어 있고, 각 오목장소(219)에 상기 유성롤러(212)가 회전가능하게 수용되어 있다. 각 원형오목장소(219)의 주면(周面)은 리테이너부(217) 외주측의 일부와 내주측의 일부에서 개방되어 있고, 외주측의 개방부(219a)에서 각 유성롤러(212) 주면의 일부가 노출되고, 링롤러(213)의 내주면에 접하고 있다. 또한 내주측의 개방부(219b)에서 각 유성롤러(212) 주면의 일부가 노출되어 태양롤러(211)의 외주면에 접하고 있다.

이 리테이너부(217)는 복수의 유성롤러(212) 주위의 공간에 위치하고 있고, 각 유성롤러(212)의 상호위치를 일정하게 유지하고 있다. 그리고, 이 리테이너부(217)를 구비한 유성캐리어(215)가 유성롤러(212)를 자전가능하게 유지하는 역할과 유성롤러(212)의 공전성분을 빼내는 역할을 다한다.

또, 링롤러(213)의 양단면에는 링형상의 측판(221),(221)이 배치되고, 이들 양 측판(221),(221)에 의해 링롤러(213)와 유성롤러(212)의 접촉부분이 전주(全周)에 걸쳐 밖에서 차폐(遮蔽)되어 있다. 이 차폐된 공간의 내주측은 리테이너부(217)의 외주면에 의해서 봉해져 있고, 이 차폐된 공간의 내부에 기어용 그리스(grease)보다도 고가인 트랙션(traction;견인) 그리스가 봉입되어 있다. 이 그리스는 마찰을 감소하는 것이 아니라 마찰력을 확보하기 위한 것이다.

또, 태양롤러(211)의 안쪽부에도 태양롤러(211)를 수용한 공간부분과 출력축부(216)의 내부공간을 막는 막음판(222)이 배치되어 있다.

이 단순유성롤러기구(202)의 조립은 예를 들면 다음과 같이 행해지고 있다.

우선, 유성캐리어(215)의 리테이너부(217)에 유성롤러(212)를 장착한 상태에서 유성롤러(212)를 태양롤러(211)의 외주에 외접시킨다. 그 상태에서 링롤러(213)를 가열하여 팽창시키고 유성캐리어(215)로 유지된 유성롤러(212)를 링롤러(213)의 내주에 넣는다. 그리고, 이것이 식는 것으로 소정의 접압으로 링롤러(213)와 유성롤러(212)가 접함과 더불어 유성롤러(212)와 태양롤러(211)가 접한 상태의 단순유성롤러기구(202)가 완성된다.

이 단순유성롤러기구(202)는 이음케이싱(153)에 형성된 오목부(251)의 안쪽부에 유성캐리어(215)의 출력축부(216)를 감속기유닛(102)측을 향하고, 또한 태양롤러(211)의 스플라인축부(214)를 모터유닛(103)측을 향하여 조립세트상태로 수용된다. 그리고, 링롤러(213)로 통한 관통볼트(252)를 오목부(251)의 안벽에 비틀어 넣음으로써 이음케이싱(153)에 고정된다. 또한 이점에 대해서는 뒤에 상세히 서술한다.

이 상태에서 단순유성롤러기구(202)의 유성캐리어(215)의 출력축부(216)는 감속기유닛(102)의 모터유닛(103)측 지지캐리어(123)의 중앙구멍(123a) 내에 삽입되어 있다.

그리고, 감속기유닛(102)측의 지지캐리어(123)를 지지하는 축받이(131)는 상기 오목부(251)의 입구측에 끼워맞춰져 있다. 이 축받이(131)는 단순유성롤러기구(202)와의 사이에 끼운 스페이서(253)에 의해 축방향으로 위치결정되어 있다.

이와 같이 단순유성롤러기구(202)는 감속기유닛(102)과 모터유닛(103)의 사이에 배치되어 있고, 단순유성롤러기구(202)의 태양롤러(211)와 모터유닛(103)의 모터축(161)이 커플링(170)을 통하여 결합되어 있다. 또, 단순유성롤러기구(202)의 유성캐리어(215) 출력축부(216)와 감속기유닛(102)의 제1축(111)이 그 제1축(111)의 선단(스플라인축부)(111a)을 출력축부(216)의 내주에 삽입하는 것으로 결합되어있다.

여기서는 내부스플라인(170a) 부착의 커플링(170)을 통하여 모터축(161)의 선단 스플라인축부(161a)와 태양롤러(211)의 스플라인축부(214)가 상대적으로 직경방향의 여유를 허용하면서 서로 플로팅결합(부동결합)되어 있다. 또, 내부스플라인(218) 부착의 출력축부(216)에 제1축(111)의 선단 스플라인축부(111a)를 삽입함으로써 유성캐리어(215)의 출력축부(216)와 제1축(111)이 상대적으로 직경방향의 여유를 허용하면서 서로 플로팅결합(부동결합)되어 있다.

또한, 단순유성롤러기구(202)의 유성캐리어(215)의 내부에 설치한 분리판(222)에 의해 출력축부(216)의 내부공간이 태양롤러(211)의 단면과 접하는 부분에서 봉쇄되어 있다. 따라서 감속기유닛(102)측의 윤활유와 구별한 형태로 마찰전동에 유효한 그리스를 단순유성롤러기구(202)측에 충전하여 둘 수 있다.

다음에 기어드모터(101)의 작용을 설명한다.

모터축(161)이 회전하면 그 회전이 단순유성롤러기구(202)의 태양롤러(211)에 전달되어 유성롤러(212)가 회전하려고 한다. 여기서, 유성롤러(212)는 고정된 링롤러(213)에 접하고 있기 때문에 링롤러(213)의 내주를 따라서 자전·공전운동을 하고, 그 공전운동 성분이 유성캐리어(215)를 통하여 감속기유닛(102)의 제1축(111)에 입력된다.

이하에서는 종래예와 같이 외치기어(115a)(115b)가 내치기어(120)에 내접하면서 요동함으로써 외치기어(115a)(115b) 요동운동의 자전성분이 지지캐리어(123)(124)를 통하여 제2축(112)으로 빼낸다.

상기의 동력전달에 있어서, 감속기유닛(102) 및 모터유닛(103)은 개개로 고유한 진동을 발생하지만, 단순유성롤러기구(202)와 양끝 유닛(102)(103)의 축연결부인 유성캐리어(215)와 제1축(111)의 연결부 및 태양롤러(211)와 모터축(161)의 연결부에는 제1축(111) 및 모터축(161)의 직경방향의 여유를 허용하는 스플라인기구(부동결합구조)가 설치되어 있기 때문에 이 부분에서 양끝의 감속기유닛(102)과 모터유닛(103) 사이에서 전달하려고 하는 진동(특히 직경방향의 진동)이 우선 흡수된다.

이와 더불어, 양 유닛(102)(103)의 사이에는 마찰전동유닛(104)으로서 단순유성롤러기구(202)가 배치되어 있기 때문에 양측의 감속기유닛(102)과 모터유닛(103) 사이에서 전달하려고 하는 진동(특히 회전방향의 진동 및 축방향의 진동)이 단순유성롤러기구(202)의 태양롤러(211)와 유성롤러(212)의 접촉면, 및 유성롤러(212)와 링롤러(213)의 접촉면, 더욱이 유성롤러(212)와 유성캐리어(215)의 접촉면에 의해서 흡수되어 양측의 유닛(102)(103) 사이에서의 진동 전달이 확실히 차단된다.

따라서, 감속기유닛(102)과 모터유닛(103) 사이에서 진동이 전달됨으로써 발생하는 복잡한 공진현상이 회피되게 되어 기어드모터(101) 전체에서 발생하는 진동이나 소음의 레벨이 저감된다.

결국, 감속기유닛(102)과 모터유닛(103)의 사이에 굳이 제3의 유닛으로서 단순유성롤러기구(202(104))를 개재시킴으로써 감속기유닛(102)에서 모터유닛(103)으로의 진동전달 및 모터유닛(103)에서 감속기유닛(102)으로의 진동전달을 유효하게억제할 수 있어 결과로서 기어드모터(101) 전체의 진동이나 소음을 저감할 수 있다.

또, 진동의 저감으로 모터유닛(103)의 각 구성부품 및 감속기유닛(102)의 외치기어(115a)(115b)나 편심체(113a)(113b), 내치기어(120) 등 각 구성부품의 내구성도 향상된다.

그리고, 단순유성롤러기구(202(104))와 그 양측의 감속기유닛(102) 및 모터유닛(103)의 축연결부에는 전술한 바와 같이 축직경방향의 여유를 허용하는 부동결합(플로팅결합)구조가 설치되어 있기 때문에, 유성롤러(212)나 태양롤러(211)에 대하여 양측의 유닛(102)(103)으로부터 직경방향의 외력(진동도 포함한다)이 가해지는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 유성롤러(212)와 태양롤러(211)의 접촉면 및 유성롤러(212)와 링롤러(213) 접촉면 접압의 변동이 억제되고, 단순유성롤러기구(202)에서의 전동토크 변동이 억제되어 안정되고 확실한 토크전달이 가능하게 된다.

또, 이 기어드모터(101)에 사용되고 있는 감속기유닛(102)은 유닛의 중심축선(L)상에 제1축(111)과 제2축(112)을 갖기 때문에 단순하고 소형인 구조이면서 강성을 크게 할 수 있어 그만큼 큰토크의 전달이 가능하다는 장점을 갖는다.

예를 들면, 외치기어(115a)(115b) 하중의 영향을 가장 크게 받는 제1축(111)을 강성이 크게 설정할 수 있어 휨에 의한 진동의 문제를 적게 할 수 있다.

또, 상술한 종래의 분리축타입의 기술과 달리 진동이 나오는 제1축(111)과떨어진 형태의 유성캐리어(215)에 의해서 각 유성롤러(212)를 지지하고 있기 때문에, 예컨대 제1축(111)에 진동이나 변형이 발생하여도 그 영향은 단순유성롤러기구(202)의 롤러 접촉면에는 미치지 않게 된다. 따라서 단순유성롤러기구(202)에 있어서는 이 면에서도 확실하고 안정된 토크전동이 행해지게 된다.

그리고, 상기 기어드모터(101)에 있어서는 감속기유닛(102)과 모터유닛(103)을 결합하는 이음케이싱(153) 내에 새롭게 부가하는 단순유성롤러기구(202)를 조립하고 있기 때문에 양측의 감속기유닛(102)이나 모터유닛(103)의 구조를 그다지 변경하지 않고 개량할 수 있다.

특히, 단순유성롤러기구(202)는 입력부(태양롤러(211))와 출력부(유성캐리어(215)의 출력축부(216))를 동축상에 갖기 때문에 도 22의 종래의 기어드모터(1)에 약간 개선을 한 것만으로 실시형태의 기어드모터(101)를 만들 수 있다. 또한 이 점에 대해서도 후에 상세히 설명한다.

또한, 단순유성롤러기구(202) 자체로 감속을 행할 수 있기 때문에 전단의 단순유성롤러기구(202)와 후단의 요동내접맞물림 유성기어구조식의 감속기유닛(102)을 합친 기어드모터(101)로 높은 총감속비를 실현할 수 있다. 게다가 단순유성롤러기구(202)는 기어와 달리 감속비를 작게 설정하는 것을 용이하게 할 수 있기 때문에 감속비를 다수단계 준비한 기어드모터 시리즈나 특정의 용도로 사용하는 특정의 감속비 기어드모터를 제공하는 것도 용이하게 가능하다.

예를 들면, 요동내접맞물림 유성기어구조식의 감속기유닛(102)의 감속비는 등비수열적(等比數列的)으로 미리 준바할 수 있기 때문에 단순유성롤러기구(202)의1단째 감속과 맞추어 다수단의 등비수열적인 총감속비를 실현할 수 있다.

그래서, 전단의 마찰전동에 의한 토크전달은 확보할 수 있는 토크전달량이 작기 때문이지만 애초 전단의 감속에 있어서 전달해야 할 전달토크는 그다지 크지 않고, 또한 진동이 차단된 상태에서 안정회전할 수 있기 때문에 문제가 되지는 않는다.

또한, 상기 실시형태에서는 요동내접맞물림 유성기어유닛인 감속기유닛(102)과 모터유닛(103)의 사이에 마찰전동유닛(104)을 개재시킨 경우를 나타내었지만, 요동내접맞물림 유성기어유닛과 다른 임의의 외부유닛의 사이에 마찰전동유닛을 개재시켜도 상기와 같은 공진을 회피한다는 효과를 기대할 수 있다.

예를 들면, 제2축(112)에 연결되는 외부유닛과의 사이에서 공진의 위험이 있는 경우에는 제2축과 외부유닛의 입력축 사이에 부동결합구조를 통하여 마찰전동유닛을 개재시키면 된다.

또, 요동내접맞물림 유성기어유닛을 증속기로서 사용하는 경우에는 제2축이 입력축, 제1축이 출력축으로 되고, 제2축에 모터유닛, 제1축에 외부유닛을 접속하게 되지만, 그 경우도 공진의 위험이 있는 유닛간에 마찰전동유닛을 개재시키면 된다.

또한, 상기 실시형태에서는 유성롤러(212)를 유지하는 유성캐리어(215)에 리테이너부(217)를 설치하고, 그 리테이너부(217)에 의해서 복수 유성롤러(212)의 상호위치를 일정하게 유지하도록 구성한 경우를 나타내었지만, 핀으로 유성롤러를 유지하는 타입의 단순유성롤러기구를 마찰전동유닛으로 채용하여도 된다.

도 6은 핀타입의 단순유성롤러기구(402)를 마찰전동유닛(304)으로서 채용한 기어드모터(301)의 예를 나타낸다. 도 7은 단순유성롤러기구(402)의 확대단면도, 도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 화살표로 본 도면이다. 또한, 이 기어드모터(301)는 단순유성롤러기구(402)의 타입이 도 1 내지 도 5에 나타낸 기어드모터(101)와 약간 다를 뿐이고, 다른 대부분의 구성이 도 1 내지 도 5의 것과 같다. 따라서, 이하의 설명에서는 도 1 내지 도 5에 나타낸 것과 동일한 부분에 대해서는 아래 두자리수에 동일의 부호를 붙여 중복설명은 생략한다. 여기서는 도 1 내지 도 5에서 100번대의 부호는 300번대, 200번대의 부호는 400번대로 나타냈다.

이 기어드모터(301)의 단순유성롤러기구(402)는 도 7, 도 8에 나타낸 바와 같이 마찰롤러로서 스플라인축부(414)를 갖는 태양롤러(411)와, 태양롤러(411)의 외주에 회전접촉하는 복수(본 예에서는 4개)의 속이 빈 원통형상의 유성롤러(412)와, 태양롤러(411)의 직경(D1)과 상기 유성롤러(412)의 직경(D2)의 2배와의 합보다 약간 작은 내경(D3)을 갖고 상기 유성롤러412)가 내접하도록 조립된 링롤러(413)를 구비하고 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 이 경우도 링롤러(413)가 단순유성롤러기구(402)의 고정요소로서 이음케이싱(353)에 관통볼트(452)로 고정되어 있다. 또, 태양롤러(411)가 입력요소, 유성롤러(412)를 유지하는 유성캐리어(415)가 출력요소로 되어 있다.

유성롤러(412)의 공전을 빼내는 유성캐리어(415)는 링형상의 플랜지부(415a)로부터 감속기유닛(302)측에 돌출된 속이 빈 원통형상의출력축부(416)와 플랜지부(415a)에 기부(基部)가 끼워맞춰져 고정됨과 더불어 모터유닛(303)측에 선단측이 돌출된 4개의 핀(417)을 가지고 있고, 출력축부(416)의 내주에는 내부스플라인(418)이 형성되어 있다.

그리고, 각 유성롤러(412)가 니들베어링(419)을 통하여 핀(417)의 외주에 자전가능하게 끼워맞춰짐과 더불어 각 유성롤러(412)의 상호위치가 일정하게 유지되고, 그 상태에서 각 유성롤러(412)의 외주가 링롤러(413)의 내주면에 접하고, 또한 내주면이 태양롤러(411)의 외주면에 접하고 있다. 그리고, 이 핀(417)을 구비한 유성캐리어(415)가 유성롤러(412)의 간격을 유지하는 역할과 유성롤러(412)의 공전성분을 빼내는 역할을 다한다.

또, 유성롤러(412)의 양 단면에는 링형상의 스페이서(421a)(421b)가 배치되고, 태양롤러(411)의 안쪽부에는 태양롤러(411)를 수용한 공간부분과 출력축부(416)의 내부공간을 막는 막음판(422)이 배치되어 있다.

이 단순유성롤러기구(402)의 조립은 예를 들면 다음과 같이 행해지고 있다.

우선, 유성캐리어(415)의 핀(417) 외주에 니들베어링(419)을 통하여 유성롤러(412)를 장착한 상태에서 유성롤러(412)를 태양롤러(411)의 외주에 외접시킨다. 그 상태에서 링롤러(413)를 가열하여 팽창시키고 유성캐리어(415)로 유지한 유성롤러(412)를 링롤러(413)의 내주에 넣는다. 그리고 이것을 냉각함으로써 소정의 접압(接壓)으로 링롤러(413)와 유성롤러(412)가 접함과 더불어 유성롤러(412)와 태양롤로(411)가 접한 상태의 단순유성롤러기구(402)가 완성된다.

또한 후술하는 도 18 내지 도 20에 나타낸 예도 핀타입의 단순유성롤러기구이다.

[소음측정시험]

다음에, 본 발명의 유효성을 객관적으로 나타내는 데이터로서 상술한 본 발명의 두가지 실시형태의 기어드모터(101)(301)의 소음측정시험을 실시한 결과에 대하여 설명한다. 여기서는 비교를 위하여 다른 복수의 기어드모터에 대해서도 같은 측정시험을 하였다.

측정시험에 사용한 기어드모터는 6종류이고, 모두 모터와 2단의 감속부를 갖는다. 즉, 외부유닛으로서 모두 모터가 연결되고, 1단째의 감속부로서 비교예를 포함하여 6종류가 준비되고, 2단째의 감속부로서 모두 요동내접맞물림 유성기어구조가 연결되어 있는 것으로 하였다.

각 샘플 (a)∼(f)로서 준비한 기어드모터는 다음과 같은 구성이고, 각 타입의 기어드모터 기구부분의 조합을 간략을 위하여 기호를 사용하여 도 9에 나타냈다.

여기서 사용하고 있는 부호의 의미는,

M …모터

C …요동내접맞물림 유성기어타입

F …분리축타입

P …단순유성타입

G …기어타입

T/D …롤러에 의한 마찰전동타입

이고, 개별적으로는,

C1 …요동내접맞물림 유성기어타입의 감속단(후단측=2단째)

C2 …요동내접맞물림 유성기어타입의 감속단(전단측=1단째)

F(G) …분리축타입으로 기어식의 감속단

F(T/D)…분리축타입으로 마찰전동롤러식의 감속단

P(G) …유성타입으로 기어식의 감속단

P(T/D)…유성타입으로 마찰전동롤러식의 감속단

A …롤러를 리테이너로 유지하는 타입

B …롤러를 핀으로 유지하는 타입

이다.

[시험에 사용한 기어드모터의 타입]

각 타입 샘플 (a)∼(f)의 기어드모터에 대하여 기호로 나타내면 다음과 같다.

(a) 샘플 …「C1+C2+M」

(b) 샘플 …「C1+F(G)+M」

(c) 샘플 …「C1+F(T/D)+M」

(d) 샘플 …「C1+P(G)+M」

(e) 샘플 …「C1+P(T/D)A+M」

(f) 샘플 …「C1+P(T/D)B+M」

이들 샘플 중, (a)∼(d)는 비교예로서 준비한 기어드모터, (e), (f)는 본 발명 실시형태의 기어드모터이다.

(a)의 샘플 「C1+C2+M」의 기어드모터는 도 25에 나타낸 타입의 기어드모터(600)이다. 이 기어드모터(600)는 제1단째의 감속부에 요동내접맞물림 유성기어기구(601(C2))를 갖고, 제2단째의 감속부에 요동내접맞물림 유성기어기구(602(C1))를 갖는다. 그리고 제1단째의 요동내접맞물림 유성기어기구(601)의 입력축에 모터(603(M))의 축이 스플라인(605)에 의해 부동결합되고, 제1단째의 요동내접맞물림 유성기어기구(601)의 출력축이 제2단째의 요동내접맞물림 유성기어기구(602)의 입력축에 스플라인(604)에 의해 부동결합되어 있다.

(b)의 샘플 「C1+F(G)+M」의 기어드모터는 도 26에 나타낸 타입의 기어드모터(700)이다. 이 기어드모터(700)는 도 23의 「마찰롤러(태양롤러(511)와 분리롤러(512))」를 「기어(태양기어(711)와 분리기어(712))」로 옮겨놓은 것이다. 즉, 이 기어드모터(700)는 분리축 타입의 요동내접맞물림 유성기어기구(751(C1))의 분리축(703)에 태양기어(711)와 분리기어(712)로 구성되는 기어전동기구(752[F(G)])로 입력회전을 주도록 구성된 것이다. 태양기어(711)를 선단에 설치한 입력축(702)은 모터(753)(M)의 축(701)에 스플라인결합되어 있다.

(c)의 샘플 「C1+F(T/D)+M」의 기어드모터는 도 23에 나타낸 종래 타입의 기어드모터(500)이다. 이 기어드모터(500)에서는 분리축에 마찰롤러타입의 전동기구[F(T/D)]에 의해서 입력회전을 주도록 되어 있다.

(d)의 샘플 「C1+P(G)+M」의 기어드모터는 도 27에 나타낸 타입의 기어드모터(800)이다. 이 기어드모터(800)는 1단째 감속부에 유성기어기구(801[P(G)])를 갖고, 2단째 감속부에 요동내접맞물림 유성기어구조(802(C2))를 갖는 것으로, 유성기어기구(801)의 입력축과 모터(803(M))의 출력축 연결부(805) 및 유성기어기구(801)의 출력축과 요동내접맞물림 유성기어구조(802)의 입력축 연결부(804)가 함께 부동결합 구조로 되어 있는 것이다.

(e)의 샘플 「C1+P(T/D)A+M」의 기어드모터는 도 1의 본 발명 제1실시형태 타입의 기어드모터(101)이다. 이 기어드모터(101)는 단순유성롤러기구(202)를 마찰전동유닛(201)으로서 구비하고 또한 유성롤러(212)를 유성캐리어(215)에 설치한 리테이너로 유지되는 타입의 것이다.

(f)의 샘플 「C1+P(T/D)B+M」의 기어드모터는 도 6의 본 발명 제2실시형태 타입의 기어드모터(301)이다. 이 기어드모터(301)는 단순유성롤러기구(402)를 마찰전동유닛(304)으로서 구비하고 또한 유성롤러(412)를 유성캐리어(415)에 설치한 핀으로 유지하는 타입의 것이다.

[시험의 조건 및 방법]

측정시험의 조건 및 방법은 이하와 같다.

(1) 측정은 무하중의 경우와 100% 부하의 경우로 행하였다.

(2) 연습운전은 윤활방식에 의하지 않고 우2분, 좌2분만큼 측정전에 무부하로 행하였다.

(3) 측정시의 운전방향은 좌우 양방향에서 행하였다.

(4) 측정은 기어드모터의 윗쪽, 왼쪽 옆, 오른쪽 옆, 저속축 앞 및 모터 뒤의 각 표면에서 1m(돌기물을 제외한 1m) 거리의 다섯곳에 마이크로폰(microphone)을 설치하여 행하였다.

(5) 측정은 마이크로폰 셀렉터(selector)를 바꾸어서 정밀소음측정계로 한곳씩 데이터를 판독하는 것으로 행하였다.

(6) 측정장소는 방음실로 하였다.

(7) 고정은 설치조건으로서 엄격한 저강성의 경량 설치대로의 고정을 상정하였다. 또한, 일부에 대해서는 FC정반(定盤;주철) 위로의 고정에 대해서도 측정을 실시하였다. 양자 모두 설치대나 정반의 상면과 샘플기계의 사이에 공간이 생기지 않도록 하고 있다.

(8) 부하는 프로니 동력계(prony brake)로 주었다.

(9) 청감보정은 A특성으로 하였다.

(10) 소음계의 출력을 FFT 분석하여 소음 스펙트럼(spectrum)을 측정하였다. 그 때의 샘플링모드는 32회 SUM(평균화처리)으로 하였다.

[소음측정결과]

소음측정결과를 도 10의 표에 수치로 나타내고, 100% 부하시의 소음량의 차이를 도 11의 그래프로 나타낸다. 또, 소음 스펙트럼을 분석한 결과를 도 12 내지 도 15에 나타냈다.

[소음측정결과로부터의 고찰]

이 측정시험결과로부터 다음의 것을 고찰할 수 있다.

(1) 우선, (a) 기어드모터의 경우를 기준으로 살펴보면 (b)의 분리타입의 기어식 기어드모터는 (a)보다도 고소음이 되고 있다. 이것은 분리타입인 까닭에 분리축을 통하여 진동이 상호전달됨으로써 전체가 공진되고 있기 때문이라고 생각할 수 있다.

(2) 다음에 분리타입에 있어서, 분리전동방식을 마찰롤러식으로 한 (c)의 타입을 살며보면 (b)보다도 저소음화되고 있는 것을 알 수 있다. 이것은 마찰롤러의 접촉면에서의 진동흡수작용이 성공하고 있기 때문이라고 생각할 수 있다. 그러나, 마찰롤러를 사용한 경우라도 (a)의 타입과 크게 차이가 없었다. 이것은 단지 마찰롤러를 사용하였다는 것만으로는 소음저감의 효과는 반드시 얻을 수 있는 것은 아닌 것을 의미하고 있다.

(3) 다음에 (d)의 유성기어기구를 전단에 사용한 기어드모터에 대하여 살펴보면 (a)∼(c)의 타입에 비하여 상당히 소음이 크다는 것을 알 수 있다. 이것은 유성기어기구 자체가 기어의 맞물림 장소를 다수 갖는 것이고, 다수의 맞물림 장소에서 발생하는 진동이 전체의 소음레벨을 높이고 있기 때문이라고 생각할 수 있다. 이것은 단지 단순유성타입의 감속부를 개재시켰다고 하는 것만으로는 소음저감의 효과는 얻을 수 없고, 오히려 소음은 증대되고 마는 경우가 있는 것을 의미하고 있다.

(4) 그것에 대하여, 본 발명의 실시형태로 나타낸 (e)타입과 (f)타입의 기어드모터에 대해서 살펴보면, 다른 타입의 것에 비하여 대폭적인 저소음화가 달성되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은 주로는 단순유성타입에 있어서 기어 대신에 마찰롤러를 사용한 것에 의한다고 생각할 수 있다. 결국, (d)의 유성기어타입의 기어드모터에서는 유성타입인 까닭에 역으로 기어의 맞물림 장소가 많아짐으로써 매우 고소음화되고 있지만, (e), (f) 타입의 기어드모터에서는 그 기어를 마찰롤러로 대신함으로써 도리어 마찰접촉면이 다수곳에 확보되게 되어 소음흡수효과가 증가하여 전체의 저소음화가 달성된 것이라 생각할 수 있다.

(5) 다음에 (c)의 타입과 (e), (f) 타입의 차이를 살펴보면, (c)의 분리롤러타입은 마찰접촉면의 수는 (e), (f)의 타입과 같은 정도 확보할 수 있지만, 오히려 분리축의 진동을 얻어버리는(전술) 것으로 소음저하의 효과가 그다지 없었다고 생각할 수 있다. 반대로, (e), (f)의 타입은 단순유성타입인 까닭에 무용한 진동을 얻지 않고 완료되기 때문에 저소음화에 기여할 수 있다고 보여진다.

(6) 또, 고정방식은 경량 설치대에서 정반(定盤)으로 한 경우, (a)의 타입은 큰 변화가 있었지만, (e), (f)의 타입에서는 그다지 큰 변화는 보이지 않았다. 이 사실에서 (a)의 타입에서는 상당히 큰 레벨의 진동이 기어드모터 자체에 있고, 따라서 이것을 경량 설치대에 부착한 경우에는 그 경량 설치대가 기어드모터에 의해서 가진(加振)되어(공진함으로써) 큰 소음을 발생한다;

한편, 이것을 정반(定盤)과 같은 강성상(剛性上) 매우 강고(强固)한 상대에 고정한 경우에는 해당 진동이 고정에 의해서 억제되게 되기 때문에 소음도 감소한다;

그것에 대하여 (e), (f)의 타입에서는 이미 기어드모터 자체의 진동 레벨이 상당정도 억제되어 있기 때문에 고정방식의 차이 혹은 고정상대의 차이에 의한 차가 생기지 않는다는 추찰(推察)이 가능하게 된다.

이 추찰(推察)의 맞고 맞지 않음은 어떻튼, 어쨌든 (e), (f)의 본 발명의 경우는 고정방식의 차이에 의한 차가 생기지 않는 레벨까지 진동저감효과가 미치고 있는 것만은 명백하다. 이 종류의 기어드모터는 실제상 반드시 어떠한 상대부재에 고정하지 않으면 안되는 것을 생각하면, 「상대부재의 여하에 의하지 않고 소음레벨이 낮다」는 것은 매우 큰 장점이라고 말할 수 있다.

(7) 소음 스펙트럼을 살펴보아도 알 수 있는 바와 같이, (e), (f)의 경우는 다른 (a)∼(d)에 비하여 거의 모든 주파수 영역에서 소음레벨이 저감되고 있다. 따라서 주파수가 큰 범위에서 지각되기 쉬운 소음도 주파수가 낮은 범위에서 지각되기 쉬운 진동도 대폭으로 저감되고 있다고 보여진다.

이하, 본 발명을 구체적으로 실시할 때의 다양한 베리에이션(variation)에 대하여 서술한다.

상기 실시형태에서는 기어드모터로서의 일체성을 확보하기 위하여 감속기유닛(102)(302)의 케이싱(151)(351)과 모터유닛(103)(303) 케이싱(155)(355)의 각 일부를 이음케이싱(153)(353)으로서 겸용시키고, 그 이음케이싱(153)(353) 내에 마찰전동유닛(104)(304)으로서의 단순유성롤러기구(202)(402)를 조립하고 있다.

그러나, 한층 더 「저소음화」를 의도하는 경우는 케이싱을 매개로 각 유닛간의 진동이 전달되는 것을 차단하기 때문에 굳이 감속기유닛과 마찰전동유닛과 모터유닛의 각 케이싱을 분리시키도록 하여도 된다.

이 경우, 각 케이싱의 연결부분에 고무 등의 진동흡수 수단을 끼워넣어서 한층 더 진동전달 저지를 도모할 수 있다.

또, 케이싱을 통한 외부로의 진동전달을 회피할 목적으로 단순유성롤러기구(202)(402)의 링롤러(213)(413)를 이음케이싱(153)(353)에 직접 고정하는 것을 멈추고, 양자의 사이에 진동흡수부재나 공간을 개재시키는 것도 생각할 수 있다.

그렇게 하면, 감속기유닛과 마찰전동유닛과 모터유닛의 3자를 동력전달경로에 있어서도, 또 케이싱에 있어서도 완전히 차단할 수 있다. 그 결과, 특히 케이싱의 진동을 억제할 수 있기 때문에 각 유닛사이 뿐만 아니라 상대부재와의 사이의 공진회피효과도 더욱 높일 수 있다. 또한, 이와 같이 3자의 케이싱을 분단한 경우에는 기어드모터의 외부로의 부착 각부(脚部)를 단순유성롤러기구의 채용으로 진동흡수성능을 발휘할 수 있도록 한 마찰전동유닛 부분의 케이싱에 설치하는 것으로, 고정상태에서의 상대부재로의 진동의 전달을 더욱 억제할 수 있어 보다 한층 소음레벨을 저감시킬 수 있다.

그리고, 상기 실시형태에서는 단순유성롤러기구(202)(402)의 태양롤러(211)(411)를 입력요소, 유성롤러(212)(412)를 유지하는 유성캐리어(215)(415)를 출력요소, 링롤러(213)(413)를 고정요소로 한 경우를 나타내었지만, 입력·출력·고정의 조합은 도 16에 나타낸 바와 같이 6종류이고, 필요에 따라서 선택할 수 있다. 이 입력·출력·고정의 조합에 각 마찰롤러 직경의 베리에이션을 조합시킴으로써 매우 다종다양한 감속비나 기능을 구비한 구동장치 시리즈를 용이하게 전개할 수 있다.

즉, 요동내접맞물림 유성기어유닛은 그 구조상 하나하나의 부품이 특수하여많은 종류의 부품을 항상 보유하는 것은 재고비용이 매우 높아지기 때문에 메이커측에서의 큰 문제의 하나로 되고 있다. 마찰전동유닛은 각 마찰롤러의 직경을 바꾸는 것만으로 용이하게 변속비를 변경할 수 있고, 또 입력·출력·고정의 조합을 바꿈으로써 증속을 포함하여 매우 큰 범위에서의 변속비 베리에이션을 확보할 수 있다. 또, 각 마찰롤러의 직경은 무단계로 바꿀 수 있기 때문에 보다 미묘한 변속비의 조정에 대해서도 적용범위가 넓다. 따라서, 이 마찰전동유닛의 부분에서 다종다양의 기능을 가지게 하도록 한다면(예컨대 요동내접맞물림 유성기어유닛 혹은 모터에 동일한 것을 사용하였다고 하여도), 구동장치 전체의 다종다양성을 확보하는 것이 가능하게 되기 때문에 이러한 구동장치를 시리즈로서 전개하는 경우에 매우 유익하다고 말할 수 있는 것이다.

여기서, 약간 중복은 되지만, 전술한 제1감속기구부(마찰걸어맞춤유닛)(104)의 배치·맞붙임에 관해서 실시되고 있는 고안에 대하여 상세히 설명한다. 이 고안은 본 발명을 특히 종래의 구동장치 변경을 가능한 한 작게 하여 실시하는데 유효하다.

다시 도 1을 참조하여 구동부(모터유닛)(103)측의 지지캐리어(123)는 중앙구멍(123a)을 갖는 링형상을 이루고 있고, 이 중앙구멍(123a)에 제1축(111)의 선단(111a)이 면해 있다. 또, 반대측의 지지캐리어(124)는 제2축(112)의 기부(基部)에 일체형성되어 있고, 이 지지캐리어(124)에 형성된 오목장소(124a)에 제1축(111)의 다른쪽 끝(111b)이 삽입되어 있다. 그리고 이 제1축(111)은 지지캐리어(123) 관통구멍(123a)의 내부에 끼워맞춰진 축받이(133)와 다른쪽의지지캐리어(124)의 오목장소(124a) 근방에 끼워맞춰진 축받이(134)에 의해서 회전이 자유롭게 지지되어 있다.

제1감속기구부(104)는 도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이 구동부(103)의 구동축(모터축)(161)과 연결되는 태양롤러(211), 이 태양롤러(211)의 외주에 회전접촉하는 유성롤러(212)와, 이 유성롤러(212)가 내접하는 링롤러(213)와, 유성롤러(212)의 공전성분을 빼내어 제2감속기구부(요동내접맞물림 유성기어유닛)(102)의 제1축(111)에 전달하는 유성캐리어(215)를 구비하는 마찰전동식의 단순유성롤러구조이다.

이 제1감속기구부(104)의 링롤러(213) 외경 치수는 제2감속기구부(102) 한쌍의 지지캐리어(123)(124) 중의 구동부(103)측(즉, 지지캐리어(123))을 지지하는 축받이(131)의 외경 치수 이내로 설정되어 있다. 또한, 이 링롤러(213)는 케이싱(151)(구체적으로는 이음케이싱(153)) 내의 상기 축받이(131)보다 구동부(103)측의 공간에 배치되어 있다.

링롤러(213)의 내경 치수(3D)는 유성롤러(212) 직경(D2)의 2배와 태양롤러(211) 직경(D1)의 합보다 약간 작게 설정되어 있다. 따라서 링롤러(213)의 내측에 유성롤러(212)와 태양롤러(211)를 조립한 상태에서 링롤러(213)는 직경방향 외측에 미묘하게 탄성변형되어 있고, 이 변형에 따른 응력에 의해서 각 마찰롤러(211)(212)(213)와의 접촉면간에 소정의 압력(押力)을 부여하여 마찰력을 발생시키고 있다.

다음에, 링롤러(213)는 단순유성롤러구조에서의 고정요소로서이음케이싱(153)에 관통볼트(252)로 고정되어 있다. 또, 태양롤러(211)가 입력요소, 유성롤러(212)를 지지하는 유성캐리어(215)가 출력요소로 되어 있다. 또한, 링롤러(213)에 대하여 직경방향의 외압이 가해지지 않도록 링롤러(213)의 외경은 이음케이싱(153)의 내주 직경보다도 작게 설정되어 있다.

유성롤러(212)의 공전운동을 빼내는 유성캐리어(215)는 제2감속기구부(102)측에 돌출된 속이 빈 원통형상의 출력축부(216)와, 이 출력축부(216)의 기단(基端)측에 일체적으로 형성되는 리테이너부(리테이너)(217)를 갖고, 출력축부(216)의 내주에는 내부스플라인(218)이 형성된다. 이 내부스플라인(218)은 제2감속기구부(102) 제1축(111)의 축단부에 형성되는 외부스플라인과 걸어맞추어져 있고(도 1 참조), 함께 일체로 되어서 회전한다.

이 리테이너부(217)는 축방향으로 돌출되어 4개의 유성롤러(212)의 사이에 각각 삽입되는 4개의 돌기부(217a∼217d)를 갖고 있고, 각 돌기부(217a∼217d)에는 유성롤러(212)의 외주면과 동일의 곡율(曲率)로 되는 오목원호면(219)이 형성되어 있다.

따라서, 이 리테이너부(217)는 상기 오목원호면(219)을 유성롤러(212)에 접촉시켜서 각 유성롤러(212) 원주방향의 상호위치를 90°간격으로 일정하게 유지하고 있고, 결과로서 이 리테이너부(217)를 구비한 유성캐리어(215)가 유성롤러(212)를 자전가능하게 유지하는 역활과 이 유성롤러(212)의 공전성분을 빼내는 역할을 다하고 있다.

링롤러(213)의 양단면에는 링형상의 측판(221)이 배치되어 있고, 이들 양 측판(221)에 의해 유성롤러(212)와 링롤러(213)의 접촉면 부분이 전주(全周)에 걸쳐서 밖으로부터 차폐(遮蔽)되어 있다. 이 차폐된 공간의 내주측은 리테이너부(217)의 외주면에 의해서도 봉해져 있고, 이 공간의 내부에 기어용 그리스보다도 고가인 트렉션 그리스가 봉입되어 있다. 이 그리스는 마찰을 줄이는 것이 아니라 마찰력을 확보하기 위한 것이다.

또, 태양롤러(212)의 안쪽부에도 태양롤러(211)를 수용한 공간과 출력축부(216)의 내부공간을 막는 막음판(222)이 배치되어 있다.

그리고, 본 발명에 관한 제1감속기구부의 단순유성롤러구조는 상기에 나타낸 바와 같은 리테이너타입에 한정되는 것은 아니고, 유성캐리어(215)가 축방향의 핀을 구비하여 링형상의 유성롤러(212)가 이 핀에 회전이 자유롭게 지지되어 있는 핀타입의 것이라도 된다.

이 제1감속기구부(104)는 구동부(103)에 의해서 태양롤러(211)가 구동되고, 그에 따라 이 태양롤러(211)의 둘레를 유성롤러(212)가 공전하려고 한다. 유성롤러(212)는 링롤러(213)와 태양롤러(211)에 끼워져 있기 때문에 링롤러(213)의 내주면을 구르도록 하여 태양롤러(211)의 주위를 공전한다. 즉, 유성롤러(212)는 자전운동을 수반하여 태양롤러(211)의 둘레를 공전하게 된다. 이 유성롤러(212)의 공전운동은 리테이너부(217)를 통하여 유성캐리어(215)에 의해서 취출되고, 제2감속기구부(102)의 제1축에 소정의 감속비로 전달된다. 또한, 유성캐리어(215)와 제2감속기구부(102)의 제1축이 일체화되어 있어도 된다.

이 이후는 이미 설명한 바와 같이 요동내접맞물림 유성기어구조의 제2감속기구부(102)에 의해서 소정의 감속비로 그 회전이 전달되어 제2축(112)에서 출력된다.

여기서, 본 발명자는 단순유성롤러구조에서의 링롤러(213)가 축받이(131)와 같은 링구조인 것에 착안하여 케이싱(151)의 내부를 다소 설계변경한다면 축받이(131)에 접근한 합리적인 위치에 제1감속기구부(104)를 배치할 수 있는 것을 발견하였다. 따라서, 이 착상하에서 제2감속기구부(102)의 지지캐리어(123)를 지지하는 축받이(131)의 외경 치수 이하로 링롤러(213)의 외경 치수가 설정되어 있기 때문에 링롤러(213)를 이 축받이(131)의 구동부(103)측에 동심상태로 수용할 수 있다.

결과로서 구동장치(101)는 제1단째의 감속기구부를 단순유성구조로 하여 높은 감속비(고출력)가 달성되고 있음에도 불구하고, 이 실시형태에서는 구동부(103)와 제2감속기구부(102)만을 구비하는 구동장치와 비교하여 축선방향의 장대화가 겨우 5% 정도로 억제되어 있어 종래 곤란하다고 생각되어 왔던 고감속비와 소형화의 상반되는 요구를 합리적으로 양립할 수 있다. 또 이것에 의해 제조비용도 종래의 것과 비교하여 대폭으로 저감할 수 있다.

또한, 이 제1감속기구부(104)에 채용되어 있는 단순유성롤러구조는 각 마찰롤러(211)(212)(213)의 사이에 발생하는 마찰력에 의해서 회전동력을 전달하는 마찰전동타입이기 때문에 기어구조 보다도 정숙하게 구성할 수 있다. 따라서, 제1감속기구부(104)와 제2감속기구부(102)를 조합시킨 2단감속구조라도 소음이 증대한다는 문제는 발생하지 않고 오히려 예측의 영역을 훨씬 넘어서 소음저감이 도모되는것은 이미 설명한 대로이다. 특히, 이 구동장치는 케이싱(151)의 동일 내부공간에 제1 및 제2감속기구부(104)(102)를 수용하고 있기 때문에 두개의 공간 개개의 공명이 각각 간섭하여 새로운 공명이 발생하는 것이 방지되어 한층 소음의 증대가 방지되고 있다.

다음에, 이 구동장치(101)의 조립방법(제조방법)에 대하여 도 17을 참조하여 설명한다.

우선, 도 17(A)에 나타낸 바와 같이 케이싱(151)(의 일부인 이음케이싱(153))에 구동부(103)를 맞붙인다. 결국, 이미 다른 단계에서 조립되어진 유닛형상의 구동부(103)를 케이싱(151)에 연결한다.

다음에, 도 17(B)에 나타낸 바와 같이 이 구동부(103)가 맞붙여진 상태의 케이싱(151)(이음케이싱(153))에 구동부(103)와 반대측에서(대향측에서) 단순유성롤러구조의 제1감속기구부(104)를 조립한다. 이 제1감속기구부(104)는 태양롤러(211), 유성롤러(212), 링롤러(213)가 미리 열처리 등으로 맞붙여지고, 이것에 유성캐리어(215)의 리테이너부(217)를 삽입하는 것으로 이미 다른 단계로 다 조립되어 있고, 이 유닛을 정리하여 삽입하여 관통볼트(252)에 의해서 링롤러(213)를 고정하는 것 만으로 된다.

또한, 태양롤러(211)와 구동축(161)은 부동연결구조(스플라인구조)로 되어 있고, 직경방향으로 여유를 갖기 때문에 이 제1감속기구부(104)를 용이하게 삽입할 수 있다.

다음에, 도 17(C)에 나타낸 바와 같이, 제1감속기구부(104)가 조립된 상태의케이싱(151)에 요동내접맞물림 유성기어구조의 제2감속기구부(102)를 조립한다. 이 제2감속기구부(102)도 (내치기어(120)를 제외하고는)대부분 유닛상태(모듈상태)에서 다른 단계로 조립하여 마무리할 수 있고, 이것을 단지 케이싱(151)에 삽입하는 것만으로 된다. 또한, 내치기어(120)(를 포함하는 중앙케이싱(152))는 사전에 이음케이싱(153)에 고정하여 두는 것이 바람직하다.

이하, 앞쪽케이싱(154)을 맞붙이면 구동장치(101)가 완성된다.

이 방법에 의하면, 케이싱(151)(이음케이싱(153))을 기초로 하여 유닛적 요소가 높은 구동부(103)와 제1감속기구부(104)와, 제2감속기구부(102)를 한꺼번에 다 조립할 수 있다. 이것은 제1감속기구부(104)의 외경(링롤러(213)의 외경)을 제2감속기구부(102)의 축받이(131)의 외경보다도 작게 설정하여 이들을 동일 내부공간에 수용할 수 있도록 하였기 때문이다.

또한, 최초에 맞붙이는 구동부(103) 구동축(161)의 축심을 기준으로 하여 함께 동축상의 동력전달형태를 갖는 제1 및 제2감속기구부(104)(102)를 맞붙이면 되기 때문에 중심의 위치결정이 매우 용이하고, 조립정밀도 및 조립속도가 대폭으로 향상된다.

결과로서 작업자의 조립노력이 대폭으로 경감되어 제조비용의 저렴화에도 연결된다.

그리고, 이상의 실시형태에 있어서는 이 구동장치에서의 제2감속기구부가 내접맞물림 유성기어구조인 경우에 한정하여 나타내었지만, 본 발명은 그 사상으로부터도 명백한 바와 같이 상기 구조에 한정되지 않는다. 즉, 제2감속기구부는 제1감속기구부에 연결되는 감속기와, 이 감속기의 축방향 양 외측에서 케이싱에 축받이를 통하여 회전이 자유롭게 지지되어 감속기의 회전동력을 빼내는 한쌍의 지지캐리어를 구비하는 지지캐리어 전동식 구조이면 충분하고, 상기 발명을 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다.

마지막으로, 도 18 내지 도 20에 나타낸 실시예를 참조하면서 마찰전동유닛(104)을 「부착기준면」을 사용하여 부착하는 구조(및 부동결합구조)에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 이 실시예는 기본적으로는 도 1 내지 도 4의 실시예와 공통하는 부분이 많기 때문에 유사한 부분에 아래 두자리수가 동일한 부호를 붙여서 중복설명을 생략한다.

이 단순유성롤러기구(202)를 맞붙임은 이음케이싱(153)의 감속기유닛(102)측의 내면에 깊게 도려내어 형성된 오목부(251)에서 이루어진다. 또한, 이 오목부(251)의 내경은 축받이(131)를 수용하는 수용부(253)의 내경보다도 작게 설정되어 있기 때문에 이 내경 치수차로부터 이음케이싱(153)에 견부(肩部;260)가 형성되도록 되어 있고, 이 견부(260)에 축받이(131)의 단면을 접촉시키는 것으로 축받이(131)의 중심축선(L) 방향의 위치결정을 하도록 되어 있다.

단순유성롤러기구(202)는 도 19, 도 20에 나타낸 바와 같이 마찰롤러로서 스플라인축부(214)를 갖는 태양롤러(211)와, 태양롤러(211)의 외주에 회전접촉하는 복수(본 실시예에서는 4개)의 속이빈 원통형상의 유성롤러(212)와, 태양롤러(211)의 직경(D1)과 상기 유성롤러(212) 직경(D2)의 2배와의 합보다 약간 작은 내경(D3)을 갖고, 상기 유성롤러(212)가 내접하도록 조립된 링롤러(213)을 구비하고 있다.

여기서도 링롤러(213)가 단순유성롤러기구(202)의 고정요소로 되어 있고, 또 태양롤러(211)가 입력요소, 유성롤러(212)를 지지하는 유성캐리어(215)가 출력요소로 되어 있다.

이음케이싱(153)의 오목부(251)의 저면에는 태양롤러(211), 유성롤러(212) 및 링롤러(213)의 회전축방향(중심축선(L) 방향)에 대하여 수직이 되는 부착기준면(261)이 형성되어 있고, 링롤러(213)를 이 부착기준면에 힘을 가하는 것으로 이음케이싱(153)에 고정한다. 링롤러(213)를 부착기준면(261)에 힘을 가하는 수단으로서 본 실시형태에서는 링롤러(213)에 회전축 방향(중심축(L) 방향)으로 관통하는 볼트구멍(262)을 형성하고, 또한 이 볼트구멍(262)을 관통함과 더불어 부착기준면(261)에 형성되는 탭구멍(263)과 나사결합하는 고정용 볼트(252)에 의해 링롤러(213)를 부착기준면(261)에 고정한다.

또한, 본 발명에 있어서는 이와 같은 탄성지지수단 이외에도 이른바 탄성지지수단을 사용하는 것이 가능하다.

그리고, 오목부(251)의 내경은 링롤러(213)의 외경보다도 다소 크게 설정되어 있고, 또한 볼트구멍(262)의 내경은 고정용 볼트(252)의 외경보다도 크게 설정되어 있다. 따라서, 링롤러(213) 및 고정용 볼트(252)는 모두 오목부(251), 볼트구멍(262)에 유동가능하게 끼워지도록 되어 있고, 이 고정용 볼트(252)를 완전히 조이기 전이라면 링롤러(213)를 그 유동가능하게 끼우는 범위 내에서 이동하는 것이 가능하다. 따라서, 부착기준면(261) 내에서 링롤러(213)(단순유성롤러기구(202))의 축심위치를 조절할 수 있다.

도 19에 나타낸 바와 같이 유성롤러(212)의 공전을 빼내는 유성캐리어(215)는 링형상의 플랜지부(215A)와, 이 플랜지부(215A)로부터 감속기유닛(102)측에 돌출한 속이 빈 원통형상의 출력축부(216)와, 플랜지부(215A)에 기부가 끼워맞춰져 고정됨과 더불어 모터유닛(103)측에 선단측이 돌출된 4개의 핀(217)을 갖고 있고, 이 핀(217)에는 원통형상의 내부롤러(264)가 미끄럼회동 가능하게 설치되어 있다.

그리고, 각 유성롤러(212)는 그 축심위치에 형성되는 중심구멍(212A)에 의해 내부롤러(264)를 통하여 각 핀(217)의 외주에 자전가능하게 끼워맞춰져 있고, 각 유성롤러(212)의 상호위치가 일정하게 유지되어 그 상태에서 각 유성롤러(212)의 외주가 링롤러(213)의 내주면 및 태양롤러(211)의 외주면에 접하고 있다. 그리고 이 핀(217)을 구비한 유성캐리어(215)가 유성롤러(212)의 간격을 유지하는 역할과 유성롤러(212)의 공전성분을 빼내는 역할을 다한다.

내부롤러(264)는 핀(217)의 외주면 및 중심구멍(212A)과의 양 접촉면에서 슬라이딩하면서(미끄러지면서) 회전하여 핀(217)과 유성롤러(212)의 회전속도차를 흡수하도록 되어 있다. 즉, 원통형상의 내부롤러(264)는 핀(217)의 회전(공전)속도 보다도 빠르게 회전함과 더불어 유성롤러(212)의 자전속도 보다도 늦게 회전하는 것으로, 핀(217)과 유성롤러(212)의 실제의 회전속도차 보다도 늦은 속도로 각 접촉면이 슬라이딩하게 되어 마찰에 의한 발열, 마찰저항 등을 저감하는 것이 가능하게 된다.

또한, 유성롤러(212)의 양단면에는 링형상의 스페이서(221A)(221B)가 배치되어 있다.

더욱이 유성캐리어(215)의 출력축부(216)에는 축심위치에서 제1축(111)을 삽입가능한 캐리어측 축삽입구멍(265)이 형성되어 있고, 제1축(111)과 회전방향으로 걸어맞추어 일체로 되어서 회전하도록 되어 있다. 구체적으로 이 캐리어측 축삽입구멍(265)은 내부스플라인구조로 되어 있고, 직경방향으로 일정한 간격(여유)을 가지면서 제1축(111)과 회전방향에 부동결합(플로팅결합)하도록 되어 있다.

한편, 태양롤러(211)에는 축심위치에서 모터유닛(103)의 모터축(161)을 삽입가능한 태양롤러측 축삽입구멍(266)이 형성되어 있고, 모터축(161)과 회전방향으로 걸어맞추어 일체로 되어서 회전하도록 되어 있다. 즉, 이 태양롤러측 축삽입구멍(266)은 내부스플라인구조로 되어 있고, 직경방향으로 일정한 간격(여유)을 가지면서 모터축(161)과 회전방향으로 부동결합(플로팅결합)하도록 되어 있다.

따라서, 이 마찰전달유닛(102) 전체에서는 태양롤러(211)에 태양롤러측 축삽입구멍(266)이 형성되고, 또, 유성캐리어(215)에는 캐리어측 축삽입구멍(265)이 형성되어 있어 이른바 축이음구조로 되어 있다.

이 단순유성롤러기구(202)의 조립은 예를 들면 다음과 같이 행해지고 있다. 우선, 유성캐리어(215) 핀(217)의 외주에 원통형상의 내부롤러(264)를 통하여 유성롤러(212)를 장착한 상태에서 이 각 유성롤러(212)를 태양롤러(211)의 외주에 외접시킨다. 그 상태에서 링롤러(213)를 가열하여 팽창시키고, 유성캐리어(215)를 유지한 유성롤러(212)를 링롤러(213)의 내주에 넣는다. 그리고 이것이 식는 것으로 소정의 선압(線壓)에서 링롤러(213)와 유성롤러(212)가 접함과 더불어 유성롤러(212)와 태양롤러(211)가 접한 상태의 단순유성롤러기구(202)가 만들어진다.

단순유성롤러기구(202)의 케이싱으로의 맞붙임은 이미 나타낸 바와 같이 부착기준면(261)에서 행해지지만, 그 때 먼저 모터유닛(103)이 이음케이싱(153)에 설치되어 있는 상태에서 행해진다. 따라서, 태양롤러측 축삽입구멍(266)에 모터축(161)을 삽입하도록 하여 단순유성롤러기구(202)를 오목부(251)에 수납하고, 태양롤러측 축삽입구멍(266)과 모터축(161)과의 축심을 일치시키기 위하여 이 단순유성롤러기구(202)를 부착기준면(261) 내에서 이동시킨다. 태양롤러측 축삽입구멍(266)과 모터축(161)의 사이에 둘레방향의 일정한 간격(여유)이 형성되도록 조정이 완료된 후, 고정용 볼트(252)로 링롤러(213)를 고정한다. 그 후, 감속기유닛(102)의 지지캐리어(123) 중앙구멍(123a) 내에 단순유성롤러기구(202)의 유성캐리어(215)의 출력축부(216)가 위치하도록 이 감속기유닛(102)을 맞붙여서 기어드모터(101)가 완성된다.

이 단순유성롤러기구(202)의 링롤러(213)는 이음케이싱(153)에 고정되어 있기 때문에 도 22, 도 23에 나타낸 바와 같은 자신을 단지 축에 끼워맞추는 것으로, (역으로 축에 지지되어서) 스스로의 위치를 유지하고 있는 통상의 커플링과는 달리 각 동력전달축(모터축(161), 제1축(111))과 각 축삽입구멍(265)(266)과의 클리어런스(여유)을 항상 소정량 유지하는 것이 가능하기 때문에 진동, 소음을 보다 확실히 차단·흡수할 수 있다. 더욱이 단순유성롤러기구(202)의 축심이 조절가능하기 때문에 그 클리어런스를 당초부터 정확히 설정하는 것이 가능하기 때문에 이것과의 조합에 의해서 한층 소음, 진동이 억제된다.

또한, 이 기어드모터(101)에 있어서는 직경방향의 압력이 가해지지 않는 상태, 즉 중심선방향(L)에 대하여 수직인 부착기준면(261)에 힘을 가한 상태에서 링롤러(213)를 이음케이싱(153)에 고정하도록 되어 있기 때문에, 압력 등에 의해서 고정하는 것과 비교하여 각 마찰롤러간의 접촉압력의 변동이 방지되어 유성롤러(212) 및 태양롤러(211)의 원활한 회전이 실현된다. 또, 링롤러(213)가 자체의 진동을 어느 정도 허용하고 여기서의 에너지흡수를 도모하고, 또한 그 진동을 이음케이싱(153)의 두께방향에 형성한(반경방향으로 강성이 높다) 부착기준면에 의해서 확실히 수취하여 이 진동이 케이싱 전체에 전달되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이와 같은 링롤러(213)의 고정방법은 이미 설명한 바와 같이 소음억제의 면에서 매우 유리하지만, 단지 소음저감을 도모하는 것만이 아니라 앞의 실시예에서도 설명한 바와 같이 링롤러(213)의 압입작용이 불필요하게 되기 때문에 조립작업의 용이화가 도모된다.

이 단순유성롤러기구(202)는 유성캐리어(215) 및 태양롤러(211)의 각각에 축삽입구멍을 형성하여 「축이음구조」로 되어 있기 때문에 이 단순유성롤러기구(202)를 지금까지 모터축(161)과 제1축(111)을 직접 연결하고 있던 통상의 커플링 대신에 부착함으로써(다소의 케이싱의 변경은 필요하지만) 이 기어드모터(101)를 간단히 실현할 수 있다. 그 실현 때에도 단순유성롤러기구(202)는 축방향에 소형으로 구성하는 것이 가능하기 때문에 기어드모터(101) 전체가 축방향으로 장대화되는 일이 없다.

또한, 본 실시형태에 있어서는 부착기준면(261)에 링롤러(213)를 직접 고정하는 경우를 나타내었지만 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 이 부착기준면은 링롤러의 고정위치를 결정하는 것이고, 이 링롤러는 부착기준면에 힘을 가하여 위치결정을 행하고 케이싱의 다른 부분에서 고정하는 경우도 본 발명에 포함되는 것이다. 요는 링롤러의 외주측에서만(압입 등에 의해) 위치결정하는 것이 아니라 단면측에서 위치결정을 행하고, 링롤러의 직경방향에 가해지는 외력을 케이싱의 두께방향으로 직접 전달하도록 맞붙인 상황이라면 모두 본 발명에 포함된다.

또, 각 청구항의 구성은 각각 지장이 없는 범위에서 자유롭게 조합시킬 수 있고, 그 경우에는 각각의 작용을 상승(相乘)적으로 얻을 수 있다.

진동이나 소음의 레벨을 대폭으로 저감할 수 있는 요동내접맞물림 유성기어구조를 구비한 구동장치를 제공함으로써 대형화 및 고비용화를 극력 억제한 상태에서 종래보다도 높은 감속비를 달성할 수 있고, 또 소음도 대폭으로 줄어들게 되는 장점이 있다.

Claims (23)

1. 내치기어 및 그 내치기어에 내접하는 외치기어를 갖고, 또한 상기 내치기어의 중심이 외치기어의 주위 내측에 있는 요동내접맞물림 유성기어유닛과, 그 요동내접맞물림 유성기어유닛에 대하여 동력을 입력 또는 취출가능하게 연결된 외부유닛을 구비한 구동장치에 있어서, 상기 요동내접맞물림 유성기어유닛과 외부유닛의 사이에 서로 접하는 복수의 마찰롤러의 마찰에 의해 요동내접맞물림 유성기어유닛과 외부유닛의 사이에서 회전동력을 전달하는 마찰전동유닛을 개재시키고, 또한 그 마찰전동유닛을 상기 마찰롤러로서 태양롤러와, 유성캐리어에 유지시킴과 더불어 상기 태양롤러의 외주에 회전접촉하는 복수의 유성롤러와, 그 복수의 유성롤러가 내접하는 링롤러를 구비하는 단순유성롤러기구에 의해서 구성된 것을 특징으로 하는 구동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 단순유성롤러기구의 유성캐리어가 상기 복수의 유성롤러의 주위 공간에 위치하여 각 유성롤러의 상호위치를 일정하게 유지하는 리테이너(retainer)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 단순유성롤러기구의 유성캐리어가 상기 각 유성롤러의 중심을 관통하여 그 각 유성롤러의 상호위치를 일정하게 유지하는 핀을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 단순유성롤러기구의 링롤러가 고정되고, 상기 복수의 유성롤러를 유지하는 유성캐리어 및 상기 태양롤러의 한쪽이 입력측, 다른쪽이 출력측으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 외부유닛이 요동내접맞물림 유성기어유닛에 회전입력을 주는 모터유닛이고, 그 모터유닛의 구동축과 상기 요동내접맞물림 유성기어유닛의 사이에 상기 마찰전동유닛이 개재되고, 상기 요동내접맞물림 유성기어유닛과 모터유닛이 이들 각 유닛의 케이싱 일부를 이루는 이음케이싱으로 일체로 결합되어 있고, 그 이음케이싱 내에 상기 마찰전동유닛이 조립되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 마찰전동유닛과 상기 요동내접맞물림 유성기어유닛 및 마찰전동유닛과 외부유닛의 연결부 중 적어도 한쪽측의 연결부를 부동결합구조(浮動結合構造)로 한 것을 특징으로 하는 구동장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 단순유성롤러기구로 이루어지는 마찰전동유닛의 상기 유성캐리어와 상기 요동내접맞물림기어유닛의 연결부 및 상기 태양롤러와 상기 외부유닛의 연결부 중 적어도 유성캐리어와 요동내접맞물림기어유닛의 연결부 측이 상기 부동결합구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 부동결합구조로서 스플라인(spline)결합구조가 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 마찰전동유닛을 수용하는 케이싱에 상기 태양롤러, 유성롤러 및 링롤러의 회전축 방향에 대하여 수직이 되는 부착기준면을 형성하고, 또한 상기 링롤러를 상기 부착기준면에 힘을 가하여 링롤러를 상기 케이싱에 고정하는 고정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 구동장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 링롤러는 상기 부착기준면 내에서 축심위치의 조절이 자유로운 것을 특징으로 하는 구동장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 태양롤러에 상기 외부유닛의 동력전달축을 삽입가능한 태양롤러측 축삽입구멍과 상기 유성캐리어에 상기 요동내접맞물림 유성기어유닛의 동력전달축을 사입가능한 캐리어측 축삽입구멍을 각각 형성함으로써 상기 마찰전동유닛을 상기 각 동력전달축이 상대적으로 회전할 수 있는 축이음매 구조로 한 것을 특징으로 하는 구동장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 태양롤러측 축삽입구멍 또는 캐리어측 축삽입구멍의 적어도 한쪽을 자신에 삽입되는 상기 동력전달축에 대하여 부동결합구조로 한 것을특징으로 하는 구동장치.
13. 제9항에 있어서, 상기 링롤러에는 상기 회전축 방향으로 관통하는 볼트구멍을 형성하고, 그 볼트구멍을 관통함과 더불어 상기 부착기준면에 형성되는 탭구멍을 나사결합하는 고정용 볼트에 의해서 상기 링롤러를 상기 부착기준면에 고정가능하게 하고, 또한 상기 볼트구멍을 상기 고정용 볼트에 대하여 약간 대경으로 하여 그 고정용 볼트가 상기 볼트구멍에 유동가능하게 끼워지는 범위 내에서 상기 링롤러의 축심위치를 상기 부착기준면 내에서 조절이 자유롭게 한 것을 특징으로 하는 구동장치.
14. 외부유닛에 연결되는 회전축과,

    내치기어 및 그 내치기어에 내접하는 외치기어를 갖고 또한 상기 내치기어의 중심이 외치기어 주위의 내측에 있는 요동내접맞물림 유성기어유닛과,

    마찰롤러로서 태양롤러와, 유성캐리어에 유지됨과 더불어 상기 태양롤러의 외주에 회전접촉하는 복수의 유성롤러와, 그 유성롤러가 내접하도록 조립된 링롤러를 갖는 단순유성롤러기구의 마찰전동유닛을 구비하고,

    상기 태양롤러, 유성캐리어, 링롤러 중의 하나가 고정되고, 다른 두개 중의 하나가 상기 요동내접맞물림 유성기어유닛과 연결되고, 남은 하나가 상기 회전축과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 링롤러가 고정되고, 상기 유성캐리어와 상기 요동내접맞물림 유성기어기구가 연결되어 상기 태양롤러가 상기 회전축에 연결되어 있고,

    상기 유성캐리어와 상기 요동내접맞물림 유성기어기구와의 연결부 및 상기 태양롤러와 상기 회전축의 연결부 중 적어도 한쪽측의 연결부가 부동결합구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 요동내접맞물림 유성기어유닛이 구동장치의 중심축선상에 위치하는 제1축 및 제2축을 갖고, 상기 제1축에 편심체를 통하여 그 제1축에 대하여 요동회전가능하게 외치기어가 끼워맞춰지고, 상기 제1축과 동심에 상기 외치기어가 내접하여 맞물리는 내치기어가 설치되며, 상기 제2축이 상기 외치기어의 자전성분만을 빼내는 수단을 통하여 그 외치기어에 연결되어 이루어지는 요동내접맞물림 유성기어유닛인 구동장치.
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