KR100763544B1 - 동력전달기구, 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리, 및동력전달장치의 제조방법 - Google Patents

동력전달기구, 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리, 및동력전달장치의 제조방법 Download PDF

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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

동력전달장치에 있어서 이음축을 공용화한다.
동력전달장치에 있어서의 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리로서, 제1 피니언이 직접 절삭 형성된 대(大)피니언축(324B)과, 제2 피니언이 직접 절삭 형성된 소(小)피니언축(324S)과, 상기 대피니언축(324B)을 직접 압입(壓入) 가능한 삽입부(320C)를 가지고, 또한, 다른 하나의 회전부재와 연결 가능하며, 이 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 대피니언축(324B)으로 전달 가능한 이음축(320)과, 상기 소피니언축(320S)과 연결됨과 함께 상기 삽입부(320C)에 압입 가능하게 되어, 상기 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 소피니언축(324S)으로 전달 가능하게 하는 칼라(collar; 322)를 구비하여 동력전달기구를 구성하는 부품을 준비한다.
동력전달장치, 피니언, 이음축, 회전부재, 부품 어셈블리

Description

동력전달기구, 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리, 및 동력전달장치의 제조방법{Power transmission mechanism, parts assembly comprising the power transmission mechanism, and fabrication method of the power transmission apparatus}
도 1은, 본 발명의 실시예의 일례인 단순유성기어 감속기의 단면도,
도 2는, 도 1에 있어서의 동력전달기구(이음축, 칼라, 피니언축)의 연결부분의 확대도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 일례인 동력전달기구의 부품 어셈블리의 구성예,
도 4는, 본 발명의 또 다른 실시예의 일례인 동력전달기구의 부품 어셈블리의 구성예,
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예의 일례인 동력전달기구의 부품 어셈블리의 구성예,
도 6은, 특허문헌 1에 기재된 동력전달장치의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 단순유성기어 감속기(동력전달장치)
120 : 이음축
120C : 삽입부
120M : 모터축 삽입구멍
122 : 칼라
122I : 내주면(內周面)(칼라)
122O : 외주면(外周面)(칼라)
124 : 피니언축
126 : 피니언
128 : 유성기어
130 : 캐리어 핀
132 : 캐리어
134 : 내치(內齒)기어
136 : 캐리어 볼트
140 : 케이싱 본체
142 : 이음 커버
144 : 연결 커버
146, 148, 150 : 베어링
152, 154 : 오일 실(seal)
본 발명은, 동력전달기구, 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리(부품의 집합체), 및 동력전달장치의 제조방법, 더욱 상세하게는, 피니언이 직접 절삭 형성된 피니언축을 통하여 입력된 동력을 상대기계에 출력하는 동력전달장치에 있어서의 동력전달기구, 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리, 및 동력전달장치의 제조방법에 관한 것이다.
피니언이 직접 절삭 형성된 피니언축을 통하여 입력된 동력을 상대기계에 출력하는 동력전달장치로서, 종래부터 다양한 것이 알려져 있다.
예컨대, 모터 등 동력원의 동력을 입력하고, 태양기어로서 기능하는 피니언을 통하여 그 모터의 회전을 감속해서 출력하는 단순유성기어 감속기나, 입력된 동력의 방향을 변환하여(경우에 따라 동시에 감속 등을 행하면서) 출력하는 회전방향 변환장치 등이 그 예이다.
구체적 예로서, 특허문헌 1에 기재된 동력전달장치(10)를 도 6에 나타낸다. 도 6은, 동력전달장치(10)의 주요한 구성부분을 나타낸 단면도이다.
동력전달장치(10)는, 동력원인 모터(도시하지 않음)의 모터축(19)과, 이 모터축(19)이 끼워맞춤해서 일체적으로 회전하는 이음축(20)과, 이 이음축(20)에 구비된 삽입부(20C)에 끼워맞춤해서 일체적으로 회전 가능한 피니언축(24)과, 이 피니언축(24)에 직접 절삭 형성된 피니언(26)과, 이 피니언(26)에 맞물림하여, 모터축(19)의 회전을 직교된 회전으로 변환하는 직교 기어(50)가 구비되어 있다. 이 직교 기어(50)는 직교축(51)과 연결되어 있다. 또, 이음축(20)은, 베어링(46, 47)에 지지되어 있어서, 자신이 수용되는 케이싱(40)에 대하여 회전 가능하게 되어 있다. 다만, 부호 54는 오일 실(seal)이다.
동력전달장치(10)에 동력원이 되는 모터로부터의 회전이 모터축(19)을 통하여 입력되면, 이 회전은 이음축(20), 피니언축(24), 피니언(26)으로 전달되고, 더 나아가서는, 피니언(26)이 맞물림하는 직교 기어(50)를 회전시킨다. 직교 기어(50)의 회전은, 더욱 직교축(51)으로 전해져, 직접 또는 간접적으로 도시하지 않은 상대기계에 출력되게 된다.
동력전달장치(10)에 있어서의 피니언축(24)은, 직교 기어(50)와 맞물림하는 피니언(26)이 형성된 헤드부분과, 이음축(20)의 삽입부(20C)에 끼워맞춤하고 있는 축부분으로 구성된다.
[특허문헌 1] 일본국 특허공개 2002-021984호 공보
상술한 동력전달장치(10)를 비롯하여, 시장에 있어서의 동력전달장치는, 그 사용목적에 따라, 용량이나 감속비가 다른 다양한 형태의 것이 요구되고 있다.
예컨대, 다양한 감속비의 변동에 착안한다. 도 6에 나타낸 동력전달장치(10)에서 말하자면, 다양한 감속비의 변동 요구를 만족하고자 하면, 피니언축(24)에 직접 절삭 형성된 피니언(26)과 직교 기어(50)의 치수(齒數) 비율을 변경함으로써 실현할 수 있다. 예컨대, 직교 기어(50)의 치수는 그대로 두고, 피니언(26)의 치수를 많게 하면, 감속비는 작아진다. 한편, 피니언(26)의 치수를 적게 하면, 감속비는 커진다. 이때, 피니언(26)의 치수를 많게 한다는 것은, 동일한 모듈이면, 피니언 축(24)에 있어서의 헤드부분의 직경은 필연적으로 커진다. 한편, 피니언(26)의 치수를 적게 하면, 피니언축(24)에 있어서의 헤드부분의 직경은 작아진다.
피니언축(24)에 있어서, 피니언(26)이 직접 절삭 형성되는 헤드부분만의 직경을 변경하고, 이음축(20)의 삽입부(20C)에 끼워맞춤하는 부분인 축부분의 직경은 변화시키지 않고 제작하는 것도 가능하기는 하지만, 헤드부분보다도 축부분의 직경이 작은 (가는) 경우에는, 충분한 전달 토크를 확보할 수 없고, 또한, 헤드부분보다도 축부분의 직경이 큰 (굵은) 경우에는, 피니언(26)을 기어 절삭 형성할 때의 가공이 매우 어려우며, 또한, 어느 경우이더라도 피니언축(24) 전체를 깎아낼 때의 커팅부가 많아져 버려서, 가공에 시간이 소요됨과 함께, 재료에 낭비가 생긴다. 따라서, 피니언축(24)에 있어서는, 축부분의 직경은, 피니언(26)이 형성되는 헤드부분의 이뿌리원(齒底圓)과 거의 동일한 직경으로 하는 것이 바람직하다.
그렇게 하면, 필연적으로 감속비에 따라서 축부분의 직경이 달라져 버려서, 피니언축(24)에 동력을 전달하는 이음축(20)에 있어서의 삽입부(20C)의 크기도 감속비에 따라서 전용(專用)의 것을 준비할 필요가 있다. 그러나, 형상이 복잡해서 원래 제조 코스트가 소요되는 이음축(20)을 감속비마다 전용품으로서 준비한다는 것은 극히 코스트가 소요되어 버린다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로서, 연결할 피니언의 피니언축 직경이 다른 경우이더라도, 이음축을 공용화하는 것을 그 과제로 한다.
본 발명은, 동력전달장치에 있어서의 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리로서, 제1 피니언이 직접 절삭 형성된 제1 피니언축과, 제2 피니언이 직접 절삭 형성된 제2 피니언축과, 상기 제1 피니언축을 직접 체결 여유를 가지고 설치 가능한 삽입부를 가지고, 또한, 다른 하나의 회전부재와 연결 가능하며, 이 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 제1 피니언축으로 전달 가능한 이음축과, 상기 제2 피니언축과 연결됨과 함께 상기 이음축의 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치 가능하게 되고, 상기 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 제2 피니언축으로 전달 가능하게 하는 칼라를 구비하여 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리를 준비함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.
이로써, 한 종류의 이음축을 공용하여, 복수의 감속비에 대응하는 것이 가능한 동력전달기구를 제공할 수 있다. 또한, (축 직경이 큰) 제1 피니언축의 경우에는 칼라를 통하지 않고 직접 이음축과 연결할 수 있고, (축 직경이 작은) 제2 피니언축의 경우에는, 칼라를 이용해서 동일한 이음축과 연결 가능하게 된다.
또한, 본 발명은, 동력전달장치에 있어서의 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리로서, 제1 피니언이 직접 절삭 형성된 제1 피니언축과, 제2 피니언이 직접 절삭 형성된 제2 피니언축과, 상기 제1 피니언축과 연결되는 제1 칼라와, 상기 제2 피니언축과 연결되는 제2 칼라와, 상기 제1 또는 제2 칼라가 체결 여유를 가지고 설치되는 삽입부를 가지고, 또한, 다른 하나의 회전부재와 연결 가능하며, 이 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 제1 칼라를 통하여 상기 제1 피니언축으로, 혹은, 상기 제2 칼라를 통하여 상기 제2 피니언축으로 전달 가능한 이음축을 구비하여 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리를 준비함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.
이로써, 한 종류의 이음축을 공용하여, 복수의 감속비에 대응하는 것이 가능한 동력전달기구를 제공할 수 있다.
다만, 여기서 말하는 「어셈블리」라는 것은, 동력전달장치에 있어서의 동력전달기구를 구성하는 부품 전체의 총칭(집합체)이며, 이 집합체의 구성물(예컨대, 피니언축, 칼라, 이음축 등)을 적절하게 조합함으로써, 복수의 (예컨대 감속비가) 다른 동력전달장치를 제공할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명은, 입력된 동력을 상대기계에 출력하는 동력전달장치에 있어서의 동력전달기구로서, 피니언이 직접 절삭 형성된 피니언축과, 상기 피니언축이 삽입되는 삽입부를 가지고, 또한, 다른 하나의 회전부재와 연결 가능하며, 이 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 피니언축으로 전달 가능한 이음축과, 상기 피니언축과 연결됨과 함께 상기 이음축의 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치 가능하게 되고, 상기 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 피니언축으로 전달 가능하게 하는 칼라를 구비하여 동력전달기구를 구성함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.
이로써, 다양한 축 직경의 피니언축을 칼라를 통하여 동일한 이음축에 연결하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은, 동력전달장치의 제조방법으로서, 제1 피니언이 직접 절삭 형성된 제1 피니언축을 준비하는 공정과, 제2 피니언이 직접 절삭 형성된 제2 피니언축을 준비하는 공정과, 상기 제1 피니언축을 직접 체결 여유를 가지고 설치 가능한 삽입부를 가지고, 또한, 다른 하나의 회전부재와 연결 가능하며, 이 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 제1 피니언축으로 전달 가능한 이음축을 준비하는 공정과, 상기 제2 피니언축과 연결 가능함과 함께 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치 가능하게 되고, 상기 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 제2 피니언축으로 전달 가능하게 하는 칼라를 준비하는 공정과, 상기 삽입부에 직접 상기 제1 피니언축을 체결 여유를 가지고 설치할 것인지, 혹은, 상기 칼라에 상기 제2 피니언축을 연결하고, 그 칼라를 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치할 것인지를 선택하는 공정을 거쳐 동력전달장치를 제조함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.
또한, 본 발명은, 동력전달장치의 제조방법으로서, 제1 피니언이 직접 절삭 형성된 제1 피니언축을 준비하는 공정과, 제2 피니언이 직접 절삭 형성된 제2 피니언축을 준비하는 공정과, 상기 제1 또는 제2 피니언축이 삽입되는 삽입부를 가지고, 또한, 다른 하나의 회전부재와 연결 가능하며, 이 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 제1 또는 제2 피니언축으로 전달 가능한 이음축을 준비하는 공정과, 상기 제1 피니언축과 연결 가능함과 함께 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치 가능하게 된 제1 칼라를 준비하는 공정과, 상기 제2 피니언축과 연결 가능함과 함께 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치 가능하게 된 제2 칼라를 준비하는 공정과, 상기 제1 칼라에 상기 제1 피니언축을 연결하고, 그 제1 칼라를 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치할 것인지, 혹은, 상기 제2 칼라에 상기 제2 피니언축을 연 결하고, 그 제2 칼라를 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치할 것인지를 선택하는 공정을 거쳐 동력전달장치를 제조함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.
이들 방법에 의해서 동력전달장치를 제조함으로써, 사용자가 요구하는 성능에 대응한 다양한 동력전달장치를 기동성 있게 제공할 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 첨부 도면을 이용해서 본 발명에 관련된 실시예의 일례를 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명을 적용한 실시예의 일례인 동력전달장치로서의 단순유성기어 감속기(110)의 단면도이다. 또한, 도 2는, 상기 단순유성기어 감속기(110)에 설치된 동력전달기구(G)(이음축(120), 칼라(122), 피니언축(124)의 연결부분)의 확대도이다.
단순유성기어 감속기(110)는, 동력원인 모터의 모터축(도시하지 않는다. 본 실시예에 있어서는, 특허청구의 범위에 있어서의 「다른 하나의 회전부재」에 상당.)이 압입되는 (체결 여유를 가지고 설치되는) 모터축 삽입구멍(120M)을 구비한 이음축(120)이, 베어링(146)을 통하여 이음 커버(142)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 이음 커버(142)에는 볼트(143)를 통하여 연결 커버(144)가 결합되어 있다. 또한, 이음축(120)에는, 피니언축(124)(제2 피니언축)을 삽입하기 위한 삽입부(120C)가 마련되어 있다. 피니언축(124)은, 피니언(126)이 직접 절삭 형성되어 있는 헤드부분과 삽입부(120C)에 삽입되는 축부분으로 이루어진다. 피니언축(124) 의 축부분의 지름(직경)(d)은 이음축(120)의 삽입부(120C)의 직경(내경)(D)보다도 작으므로, 피니언축(124)을 그대로 이음축(120)에 있어서의 삽입부(120C)에 삽입하더라도, 간극이 생긴다. 그 때문에, 피니언축(124)은, 원통 형상을 한 칼라(122)를 통하여 이음축(120)에 있어서의 삽입부(120C)에 압입되어 연결되어 있다. 즉, 이음축(120)의 삽입부(120C)에 칼라(122)가 압입 고정되어 있고, 또한 이 칼라(122)의 중공(中空)부분에 피니언축(124)이 압입 고정되어 있다(상세한 것은 후술). 다만, 도시하고 있지는 않지만, 이음축(120)의 삽입부(120C)에 직접 압입해서 연결 가능한 피니언축(제1 피니언축)이 별도로 준비되어 있으며, 상술한 피니언축(제2 피니언축)(124), 이음축(120), 칼라(122)에 이 제1 피니언축을 포함시켜, 동력전달기구(G)를 구성하는 부품 어셈블리가 된다.
피니언축(124)에 직접 절삭 형성된 피니언(126)은, 유성기어(128)와 맞물림하고 있다. 이 유성기어(128)는, 피니언(126)과 맞물림과 함께, 내치(內齒)기어(134)와도 맞물림하고 있다. 다만, 본 실시예에 있어서는, 내치기어(134)와 케이싱 본체(140)는 일체적으로 형성되어 있다.
유성기어(128)는, 캐리어 핀(130)에 베어링을 통하여 회전 가능하게 지지되어 있고, 또한 이 캐리어 핀(130)은, 캐리어(132)에 끼워맞춤하여, 양측 지지되어 있다. 또, 이 캐리어(132)는, 베어링(148, 150)을 통하여 케이싱 본체(140)에 지지되어 있어, 유성기어(128)가 공전(公轉)하는 것에 수반하여, 케이싱 본체(140)에 대하여 회전 가능하게 되어 있다.
다만, 케이싱 본체(140)와 이음 커버(142)는 볼트(141)로 연결 고정되어 있 다. 또한, 부호 152 및 154는 오일 실(seal)이다.
다음으로, 단순유성기어 감속기(110)의 작용에 대해서 설명한다.
동력원인 모터(미도시)의 회전이, 모터축 삽입구멍(120M)에 삽입된 모터축을 통하여 이음축(120)에 전해지면, 이 이음축(120)의 삽입부(120C)에 압입되어 있는 칼라(122) 및 이 칼라(122)의 중공(中空)부분에 또한 압입되어 있는 피니언축(124)도 회전한다. 이에 수반하여, 피니언축(124)의 회전이 피니언(126)을 통하여 유성기어(128)로 전달된다. 이 유성기어(128)는, 피니언(126)과 맞물림함과 동시에 내치기어(134)와도 맞물림하고 있으므로, 피니언(126)으로부터의 회전을 받으면, 피니언축(124)의 회전방향과 반대 방향으로 자전(自轉)을 하면서, 피니언축(124)의 회전방향과 같은 방향으로 느릿하게 공전(公轉)을 시작한다. 이 느릿하게 된 (감속된) 공전성분은, 유성기어(128)에 구비되는 캐리어 핀(130)을 통하여 캐리어(132)로 전달된다. 또한 이 캐리어(132)의 회전은, 도시하지 않은 상대기계에 순차 전달되게 된다.
본 실시예와 같이, 이음축(120)의 삽입부(120C)의 직경(내경)(D)과, 피니언축(124)의 축부분의 지름(직경)(d)이 다른 (간극이 있는) 경우이더라도, 칼라(122)를 이용함으로써, 충분한 전달 토크를 확보하면서 연결하는 것이 가능하게 되어 있다.
다음으로, 도 2를 이용하여 이음축(120), 칼라(122), 피니언축(124)의 연결(압입)부분, 즉, 동력전달기구(G)에 대해서 상세하게 설명한다.
이음축(120)의 삽입부(120C)의 직경(내경)은 D이다. 본 실시예에 있어서는, 칼라(122)는 이음축(120)의 삽입부(120C)에 압입(체결 여유를 가진 설치)에 의해 결합되어 있다. 따라서, 압입 전의 상태라면 엄밀하게는 삽입부(120C)의 직경(D)보다도 칼라(122)의 외경(D) 쪽이 약간 크게 되도록 구성되어 있다. 다만, 여기서는 이후, 편의상 이와 같은 체결 여유분은 무시하고 쌍방 모두 단순히 D라고 칭한다. 또한, 칼라(122)의 내경(중공부분의 직경)은 d이다. 본 실시예에 있어서는 이 부분에서도 피니언축(124)은 칼라(122)에 압입되어 결합되어 있다. 다만, 여기서도 이후는, 편의상 이와 같은 체결 여유분은 무시하고 쌍방 모두 단순히 d라고 칭한다. 따라서, 압입 전의 상태라면 엄밀하게는 피니언축(124)의 직경(D) 쪽이 칼라(122)의 내경(d)보다도 약간 크게 설계되어 있다.
이음축(120)은, 예컨대 기계구조용 합금강 혹은 기계구조용 탄소강을 이용해서 제작되어 있고, 적어도 그 삽입부(120C)의 표면은 담금질 뜨임 처리, 또는 담금질 뜨임 처리에 더욱 추가하여 질화처리가 실시되어 있다. 이들의 처리에 의해, 그 표면은 기계구조용 합금강을 이용해서 제작되어 있는 경우에는, HRC 27.6 내지 35.5의 경도를 가지고 있다. 또한 기계구조용 탄소강을 이용해서 제작되어 있는 경우에는 HRC 13.8 내지 27.6의 표면경도를 가지고 있다. 더욱이, 질화처리가 가해져 있는 경우에는 기계구조용 합금강, 기계구조용 탄소강의 어느 것을 이용해서 제작되어 있는 경우이더라도 HRC 62.5 이상의 경도가 확보된다.
마찬가지로, 칼라(122)에 있어서도, 기계구조용 합금강 혹은 기계구조용 탄소강으로 제작되어 있다. 칼라(122)의 외주면(122O)은 예컨대 침탄, 고주파수 담금질, 연(軟)질화(窒化)처리 중 어느 하나의 표면처리가 실시되어 있다. 이들의 처리 에 의해, 칼라(122)의 외주면(122O)은 HRC 50 이상의 표면경도가 확보된다. 또한, 칼라(122)의 내주면(122I)에 있어서는, 담금질 뜨임 처리가 실시되어 있다. 이 처리에 의해, 칼라(122)가 기계구조용 합금강을 이용해서 제작되어 있는 경우에는 그 내주면(122I)의 표면경도는 HRC 27.6 내지 35.5 정도의 표면경도를 가지고, 기계구조용 탄소강을 이용해서 제작되어 있는 경우에는, 그 내주면(122I)의 표면경도는 HRC 13.8 내지 27.6의 표면경도를 가지고 있다.
피니언축(124)에 있어서도 그 재질로 기계구조용 합금강 혹은 기계구조용 탄소강을 이용해서 제작되어 있으며, 적어도 피니언축(124)의 축부분의 표면에 있어서는 침탄, 고주파 담금질, 연질화 등의 표면처리가 실시되어 있다. 피니언축(124)의 표면처리를 침탄 혹은 고주파 담금질에 의해 처리한 경우에는, 그 표면경도는 HRC 55 내지 62가 확보되고, 연질화에 의해 표면처리된 경우에는 HRC 49.1 이상이 확보되고 있다.
또, 본 실시예에 있어서의 단순유성기어 감속기(110)에 있어서는, 제1 피니언축(미도시) 및 제2 피니언축(피니언축(124))의 표면경도를 P, 칼라(122) 내주면(122I)의 표면경도를 Ci, 칼라(122) 외주면(122O)의 표면경도를 Co, 이음축(120) 삽입부(120C)의 표면경도를 T라 한 경우에, 각각의 경도의 관계는,
P ＞ Ci, Ci ≤ Co, Co ＞ T
의 관계가 유지되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 압입되어 결합되는 경우의 수(雄)부재와 암(雌)부재(예컨대, 이음축(120)과 칼라(122)의 관계에서 보면 칼 라(122)가 수부재, 이음축(120)이 암부재가 된다. 또한, 칼라(122)와 피니언축(124)의 관계에서 보면, 피니언축(124)이 수부재가 되고 칼라(122)가 암부재가 된다.)의 사이에 수부재 쪽이 단단하다고 하는 경도차가 생겨서, 설치 정밀도를 유지하는 것이 가능하게 된다. 즉, 수부재와 암부재의 사이에 경도차가 거의 없는 경우에는, 압입했을 때에 어느 하나의 부재에 긁힘이 생기는 등의 바람직하지 못한 현상이 발생한다(상술한 바와 같이, 압입 전의 수부재와 암부재의 크기(직경)이 약간 다른 것에 기인한다). 그러나, 본 실시예와 같이 수부재와 암부재의 사이에 경도차를 마련함으로써 압입할 때에 경도가 낮은 부재가 약간 찌부러지면서 연결되어, 긁히지 않고 고(高)정밀도로 설치가 가능하게 되어 있다.
다만, 칼라(122)의 내주면(122I) 및 외주면(122O)의 표면경도를 극히 높게 함으로써, 다음과 같은 관계식의 경도차를 마련해도 좋다. 즉, 제1 피니언축(미도시) 및 제2 피니언축(피니언축(124))의 표면경도를 P, 칼라(122) 내주면(122I)의 표면경도를 Ci, 칼라(122) 외주면(122O)의 표면경도를 Co, 이음축(120) 삽입부(120C)의 표면경도를 T라 한 경우에, 각각의 경도의 관계를
P ＜ Ci, Co ＞ T
로서 구성해도 좋다.
이와 같은 관계의 표면경도로 함으로써, 피니언축(124)의 피니언(126)부분만을 고주파 담금질 등의 표면처리를 하면 족하다(축 부분의 표면경도는 어느 정도 낮아도 좋다)는 이점이 있다.
이어서, 도 3을 이용해서 본 발명에 관련된 다른 실시예의 일례를 설명한다.
다만, 도 3에 있어서는 동력전달기구를 구성하는 부품으로서의 이음축(320), 피니언축(324B, 324S), 칼라(322)만을 빼내어 나타내었다.
이음축(320)에는 피니언축을 삽입하기 위한 삽입부(320C)가 마련되어 있다. 또한, 축 직경이 다른 2개의 피니언축으로, 축 직경이 큰 대(大)피니언축(제1 피니언축)(324B)과 축 직경이 작은 소(小)피니언축(제2 피니언축)(324S)이 준비되어 있다. 이 중 어느 하나의 피니언축이 상기 삽입부(320C)에 삽입되어서 연결된다. 이때, 대피니언축(324B)의 축부분의 축 직경(D)은 이음축(320)의 삽입부(320C)의 직경(내경)과 대응하고 있어서, 칼라를 이용하지 않고 직접 압입에 의해 연결하는 것이 가능하게 되어 있다. 한편, 축 직경이 작은 소피니언축(324S)에 있어서는, 그 축부분의 축 직경(d)은 이음축(320)의 삽입부(320C)의 직경(내경)보다도 작으므로, 그대로 삽입하더라도 간극이 생긴다. 따라서, 칼라(322)를 소피니언축(324S)의 축부분에 장착(연결)함으로써, 소피니언축(324S)이 이음축(320)의 삽입부(320C)에 삽입될 때에, 이 소피니언축(324S)의 축 직경(d)을 삽입부(320C)의 직경(내경)과 대응시키고 있다.
이와 같이, 대피니언축(324B)의 축부분을 직접 압입 가능한 삽입부(320C)를 가지는 이음축(320)과, 대피니언축(324B)과, 소피니언축(324S)과, 이 소피니언축(324S)의 축부분의 축 직경(d)을 이음축(320)에 있어서의 삽입부(320C)의 직경(내경)과 대응시킬 수 있는 칼라(322)를 갖추어 「부품 어셈블리」로서 준비함으로써, 하나의 이음축(320)을 이용하여, 다양한 감속비에 대응할 수 있는 동력전달기 구를 구성할 수 있다.
여기서, 도 3을 이용하여 설명한 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리에 관해서도, 이하와 같은 표면경도의 관계를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 대피니언축(324B)의 표면경도를 P1, 소피니언축(324S)의 표면경도를 P2, 칼라(322) 내주면의 표면경도를 Ci, 칼라 외주면의 표면경도를 Co, 이음축(320) 삽입부(320C)의 표면경도를 T라 한 경우에 이하의 어느 하나의 관계식이 성립되게 하는 표면경도로 하는 것이 바람직하다.
P2 ＞ Ci, Ci ≤ Co, Co ＞ T이고, 또한, P1 ≠ T
즉,
P2 ＞ Ci, Ci ≤ Co, Co ＞ T이고, 또한, P1 ＞ T
혹은,
P2 ＞ Ci, Ci ≤ Co, Co ＞ T이고, 또한, P1 ＜ T
또는,
P2 ＜ Ci, Co ＞ T이고, 또한, P1 ≠ T
즉,
P2 ＜ Ci, Co ＞ T이고, 또한, P1 ＞ T
혹은,
P2 ＜ Ci, Co ＞ T이고, 또한, P1 ＜ T
중 어느 하나의 관계이다.
이와 같은 관계를 성립시킴으로써, 압입되는 수부재 및 암부재의 경도차가 없는 경우에 있어서의 부재의 긁힘을 방지할 수 있어서, 설치 정밀도를 유지할 수 있다.
다음으로, 도 4를 이용해서 또 다른 실시예의 일례를 설명한다.
여기서도 동력전달기구를 구성하는 부품으로서의, 이음축(420), 피니언축(424B, 424S-1, 424S-2), 칼라(422-1, 422-2)만을 빼내어 설명한다.
이음축(420)에는 피니언축을 삽입하기 위한 삽입부(420C)가 구비되어 있다. 이 삽입부(420C)에 직접 압입할 수 있는 대피니언축(제1 피니언축)(424B)이 준비되어 있는 점은, 상술한 도 3을 이용해서 설명한 실시예와 마찬가지이다.
본 실시예에 있어서는, 상술한 도 3을 이용해서 설명한 소피니언축(324S)이, 복수이며 또한 다른 축 직경의 소피니언축의 군(群)(424S)으로서 구성되어 있는 점에 있다. 소피니언축군(424S)에는, 축 직경이 d1인 소피니언축(424S-1)과, 축 직경이 d2인 소피니언축(424S-2)이 구비되어 있다. 이 중 어느 하나가, 제2 피니언축이 된다. 또한, 이들의 소피니언축군(424S)에 각각 대응하도록, 칼라가 칼라군(422)으로서 준비되어 있다. 구체적으로는, 소피니언축(424S-1)에 대응하도록 칼라(422-1) 가 준비되고, 이들이 조합되어 연결됨과 함께, 칼라(422-1)를 삽입부(420C)에 압입함으로써, 이음축(420)의 회전을 소피니언축(424S-1)으로 전달하는 것이 가능하게 된다. 또한, 소피니언축(424S-2)에는 대응하는 칼라(422-2)가 준비되고, 이들이 조합되어 연결됨과 함께, 칼라(422-2)를 삽입부(420C)에 압입함으로써, 이음축(420)의 회전을 소피니언축(424S-2)으로 전달하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 단일 종류의 이음축(420)을 중심으로, 대피니언축(424B)의 축 직경(D)보다도 작은 범위 내에서 다른 축 직경을 가지는 소피니언축을 소피니언축군(424S)으로서 구성하고, 각각의 소피니언축(424S-1, 424S-2)에 대응하는 칼라(422-1, 422-2)와 칼라군(422)을 갖추어 「부품 어셈블리」로서 준비함으로써, 하나의 이음축(420)을 이용하여, 더욱 다양한 감속비에 대응할 수 있는 동력전달기구를 구성할 수 있다.
다만, 여기서는 소피니언축을 구성하는 소피니언축군으로서 2종류의 피니언축으로 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 3종류 이상이어도 좋다.
여기서, 도 4를 이용하여 설명한 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리에 관해서도, 상술한 바와 같은 표면경도의 관계를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 대피니언축(424B)의 표면경도를 P1, 소피니언축(424S-1, 424S-2)의 표면경도를 P2, 칼라(422-1, 422-2) 내주면의 표면경도를 Ci, 칼라(422-1, 422-2) 외주면의 표면경도를 Co, 이음축(420) 삽입부(420C)의 표면경도를 T라 한 경우에, 상술한 수학식 3 또는 수학식 4 중 어느 하나의 관계식이 성립되게 하는 표면경도로 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 관계를 성립시킴으로써, 압입되는 수부재 및 암부재의 경도차가 없는 경우에 있어서의 부재의 긁힘을 방지할 수 있어서, 설치 정밀도를 유지할 수 있다.
다음으로, 도 5를 이용해서 또 다른 실시예의 일례를 설명한다.
다만, 여기서도 동력전달기구를 구성하는 부품(이음축(520), 피니언축(524-1, 524-2, 524-3), 칼라(522-1, 522-2, 522-3))만을 빼내어 설명한다.
본 실시예에 있어서는, 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한 바와 같은, 이음축(520)에 구비되는 삽입부(520C)에 칼라를 통하지 않고 직접 압입할 수 있는 대피니언축은 존재하고 있지 않다. 축부분의 직경이 다른 피니언축(524-1, 524-2, 524-3)이 복수 준비되어 피니언축군(524)으로서 준비되고, 또한 각각의 피니언축(524-1, 524-2, 524-3)에 대응하는 칼라(522-1, 522-2, 522-3)가 칼라군(522)으로서 구성되어 있다. 즉, 피니언축이 이음축(520)의 삽입부(520C)에 삽입되는 경우에는, 반드시 칼라를 통하여 연결되는 것으로 되어 있다. 예컨대, 축 직경이 d1인 피니언축(524-1)에는 칼라(522-1)가 대응하고, 축 직경이 d2인 피니언축(524-2)에는 칼라(522-2)가 대응하고, 축 직경이 d3인 피니언축(524-3)에는 칼라(522-3)가 각각 대응함으로써, 각각이 이음축(520)의 삽입부(520C)에 칼라를 통하여 연결되는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 단일 종류의 이음축(520)을 중심으로, 피니언축을 피니언축군(524)으로서 구성하고, 각각의 피니언축(524-1, 524-2, 524-3)에 대응하는 칼라(522-1, 522-2, 522-3)의 칼라군(522)을 갖추어 「부품 어셈블리」로서 준비함으 로써, 하나의 이음축(520)을 이용하여, 더욱 다양한 감속비에 대응할 수 있는 동력전달기구를 구성할 수 있다.
다만, 여기서는 3종류의 피니언축을 피니언축군으로서 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 2종류이어도 좋고, 4종류 이상이어도 좋다.
여기서, 도 5를 이용하여 설명한 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리에 관해서도, 상술한 바와 같은 표면경도의 관계를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 피니언축(524-1, 524-2, 524-3)의 표면경도를 P, 칼라(522-1, 522-2, 522-3) 내주면의 표면경도를 Ci, 칼라(522-1, 522-2, 522-3) 외주면의 표면경도를 Co, 이음축(520) 삽입부(520C)의 표면경도를 T라 한 경우에 상술한 수학식 1 또는 수학식 2 중 어느 하나의 관계식이 성립되게 하는 표면경도로 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 관계를 성립시킴으로써, 압입되는 수부재 및 암부재의 경도차가 없는 경우에 있어서의 부재의 긁힘을 방지할 수 있어서, 설치 정밀도를 유지할 수 있다.
다만, 상술한 실시예에 있어서의 동력전달장치를 제조하는 경우에는, 그 공정 중에, 부품 어셈블리를 구성하는 부품을 각각 준비하는 공정과, 이음축의 삽입부에 직접 제1 피니언축을 압입할 것인지, 혹은, 이음축의 삽입부에 칼라를 통하여 제2 피니언축을 압입할 것인지를 선택하는 공정, 또는, 이음축의 삽입부에 제1 칼라를 통하여 제1 피니언축을 압입할 것인지, 혹은, 이음축의 삽입부에 제2 칼라를 통하여 제2 피니언축을 압입할 것인지를 선택하는 공정 중 어느 하나의 공정이 존재하고 있으며, 이러한 공정을 거쳐 동력전달장치가 제조된다. 이와 같이 제조함으 로써, 사용자가 요구하는 성능에 대응한 다양한 동력전달장치를 기동성 있게 제공할 수 있다.
또한, 이음축에 마련되는 삽입부는, 예컨대, 모터축이 삽입되는 모터축 삽입구멍과 연결되어 있어도 좋다. 즉, 이음축을 관통하는 관통구멍이어도 좋다.
또한, 실시예로서 단순유성기어 감속기(110)를 이용해서 동력전달기구를 설명했지만, 이 동력전달기구는 이 부분(모터축을 받는 입력축의 부분)에 한정되는 취지의 것은 아니다. 예컨대, 도시하고 있지는 않지만 2단(段) 구성의 단순유성기어 감속기인 경우에는, 예컨대 도 1에 있어서의 캐리어(132)가 (2단째에 있어서의) 동력전달기구의 이음축으로서 기능하는 경우도 있다.
또한, 상기 설명한 피니언축군, 칼라군에 있어서의 「군(群)」이라는 것은, 특정된 동력전달장치에 있어서의 특정부분에 사용되는 부재(피니언축, 칼라)의 종류를 군으로서 표현한 것으로서, 예컨대 2단 감속인 경우에는 각각 1단째에서 군을 구성하고, 2단째에 있어서는 별도의 군을 구성한다. 즉, 1개의 장치 내라 하더라도, 사용되고 있는 부분이 다르면 그에 따라서 군을 구성하는 것이다.
또한, 이 「부품 어셈블리」는, 그 부품 어셈블리를 구성하는 부품이 모두 현실적으로 재고로서 준비되어 있을 필요는 없고, 예컨대 고객으로부터의 주문에 응하여 이 부품 어셈블리에 포함되는 부품을 제공할 수 있도록 수주체제가 정비되어 있는 것도 포함되는 개념이다. 즉, 카탈로그 등에 있어서 부품 어셈블리의 전부 또는 일부가 부품으로서 존재하고 있는 것을 표시하고 있는 정도의 단계이더라도 포함되는 개념이다.
또한, 「준비하는 공정」이라는 것은, 문자 그대로, 이미 가공된 각 부품(예컨대 피니언축)을 설치를 위해서 준비하는 공정인 것은 물론, 각 부품의 가공이 아직 행하여지고 있지 않고, 가공을 위한 준비(소재의 수배나 가공공구의 수배 등)만이 행하여진 단계이더라도 포함할 수 있는 개념이다.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 「체결 여유를 가진 설치」의 예로서 「압입」이 나타나 있었지만, 「체결 여유를 가진 설치」에는, 이 외에, 「구멍팽창 후 수축 끼워맞춤(shrinkage fit)」, 「축수축 후 팽창 끼워맞춤(expansion fit)」 등의 온도차에 기인하는 팽창 차(差) 혹은 수축 차(差)를 이용한 설치가 있다. 이와 같은 「체결 여유를 가진 설치」이더라도 본 발명이 의도하는 소정의 효과가 얻어진다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 실시예로서 설명한 단순유성기어 감속기에 이용되는 것은 물론, 동력변환장치나 증속기 등, 피니언을 사용하는 기계장치에 널리 적용하는 것이 가능하다.
동력전달장치에 있어서, 제작 코스트가 소요되는 이음축의 공용화를 도모할 수 있다.

Claims (11)

  1. 동력전달장치에 있어서의 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리로서,
    제1 피니언이 직접 절삭 형성된 제1 피니언축과,
    제2 피니언이 직접 절삭 형성된 제2 피니언축과,
    상기 제1 피니언축을 직접 체결 여유를 가지고 설치 가능한 삽입부를 가지고, 또한, 다른 하나의 회전부재와 연결 가능하며, 이 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 제1 피니언축으로 전달 가능한 이음축과,
    상기 제2 피니언축과 연결됨과 함께 상기 이음축의 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치 가능하게 되며, 상기 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 제2 피니언축으로 전달 가능하게 하는 칼라(collar)를 구비하는 것을 특징으로 하는 부품 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 칼라는, 상기 제2 피니언축과 접촉하는 내주면(內周面)과 상기 삽입부에 접촉하는 외주면(外周面)을 가지며,
    상기 제1 피니언축의 표면경도(P1), 상기 제2 피니언축의 표면경도(P2), 상기 칼라 내주면의 표면경도(Ci), 상기 칼라 외주면의 표면경도(Co), 상기 삽입부의 표면경도(T)의 관계가,
    P2 ＞ Ci, Ci ≤ Co, Co ＞ T이고, 또한, P1 ≠ T인 것을 특징으로 하는 부 품 어셈블리.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 칼라는, 상기 제2 피니언축과 접촉하는 내주면과 상기 삽입부에 접촉하는 외주면을 가지며,
    상기 제1 피니언축의 표면경도(P1), 상기 제2 피니언축의 표면경도(P2), 상기 칼라 내주면의 표면경도(Ci), 상기 칼라 외주면의 표면경도(Co), 상기 삽입부의 표면경도(T)의 관계가,
    P2 ＜ Ci, Co ＞ T이고, 또한, P1≠T인 것을 특징으로 하는 부품 어셈블리.
  4. 동력전달장치에 있어서의 동력전달기구를 구성하는 부품 어셈블리로서,
    제1 피니언이 직접 절삭 형성된 제1 피니언축과,
    제2 피니언이 직접 절삭 형성된 제2 피니언축과,
    상기 제1 피니언축과 연결되는 제1 칼라와,
    상기 제2 피니언축과 연결되는 제2 칼라와,
    상기 제1 또는 제2 칼라가 체결 여유를 가지고 설치되는 삽입부를 가지고, 또한, 다른 하나의 회전부재와 연결 가능하며, 이 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 제1 칼라를 통하여 상기 제1 피니언축으로, 혹은, 상기 제2 칼라를 통하여 상기 제2 피니언축으로 전달 가능한 이음축을 구비하는 것을 특징으로 하는 부품 어셈블리.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 칼라는, 상기 제1 피니언축과 접촉하는 내주면과 상기 삽입부에 접촉하는 외주면을 가지고,
    상기 제2 칼라는, 상기 제2 피니언축과 접촉하는 내주면과 상기 삽입부에 접촉하는 외주면을 가지며,
    상기 제1 및 제2 피니언축의 표면경도(P), 상기 제1 및 제2 칼라 내주면의 표면경도(Ci), 상기 제1 및 제2 칼라 외주면의 표면경도(Co), 상기 삽입부의 표면경도(T)의 관계는,
    P ＜ Ci, Co ＞ T인 것을 특징으로 하는 부품 어셈블리.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 칼라는, 상기 제1 피니언축과 접촉하는 내주면과 상기 삽입부에 접촉하는 외주면을 가지고,
    상기 제2 칼라는, 상기 제2 피니언축과 접촉하는 내주면과 상기 삽입부에 접촉하는 외주면을 가지며,
    상기 제1 및 제2 피니언축의 표면경도(P), 상기 제1 및 제2 칼라 내주면의 표면경도(Ci), 상기 제1 및 제2 칼라 외주면의 표면경도(Co), 상기 삽입부의 표면경도(T)의 관계는,
    P ＞ Ci, Ci ≤ Co, Co ＞ T인 것을 특징으로 하는 부품 어셈블리.
  7. 입력된 동력을 상대기계에 출력하는 동력전달장치에 있어서의 동력전달기구로서,
    피니언이 직접 절삭 형성된 피니언축과,
    상기 피니언축이 삽입되는 삽입부를 가지고, 또한, 다른 하나의 회전부재와 연결 가능하며, 이 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 피니언축으로 전달 가능한 이음축과,
    상기 피니언축과 연결됨과 함께 상기 이음축의 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치 가능하게 되고, 상기 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 피니언축으로 전달 가능하게 하는 칼라를 구비하는 것을 특징으로 하는 동력전달기구.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 칼라는, 상기 피니언축과 접촉하는 내주면과 상기 삽입부에 접촉하는 외주면을 가지고,
    상기 피니언축의 표면경도(P), 상기 칼라 내주면의 표면경도(Ci), 상기 칼라 외주면의 표면경도(Co), 상기 삽입부의 표면경도(T)의 관계는,
    P ＞ Ci, Ci ≤ Co, Co ＞ T인 것을 특징으로 하는 동력전달기구.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 칼라는, 상기 피니언축과 접촉하는 내주면과 상기 삽입부에 접촉하는 외주면을 가지고,
    상기 피니언축의 표면경도(P), 상기 칼라 내주면의 표면경도(Ci), 상기 칼라 외주면의 표면경도(Co), 상기 삽입부의 표면경도(T)의 관계는,
    P ＜ Ci, Co ＞ T인 것을 특징으로 하는 동력전달기구.
  10. 동력전달장치의 제조방법으로서,
    제1 피니언이 직접 절삭 형성된 제1 피니언축을 준비하는 공정과,
    제2 피니언이 직접 절삭 형성된 제2 피니언축을 준비하는 공정과,
    상기 제1 피니언축을 직접 체결 여유를 가지고 설치 가능한 삽입부를 가지고, 또한, 다른 하나의 회전부재와 연결 가능하며, 이 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 제1 피니언축으로 전달 가능한 이음축을 준비하는 공정과,
    상기 제2 피니언축과 연결 가능함과 함께 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치 가능하게 되고, 상기 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 제2 피니언축으로 전달 가능하게 하는 칼라를 준비하는 공정과,
    상기 삽입부에 직접 상기 제1 피니언축을 체결 여유를 가지고 설치할 것인지, 혹은, 상기 칼라에 상기 제2 피니언축을 연결하여, 그 칼라를 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치할 것인지를 선택하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치의 제조방법.
  11. 동력전달장치의 제조방법으로서,
    제1 피니언이 직접 절삭 형성된 제1 피니언축을 준비하는 공정과,
    제2 피니언이 직접 절삭 형성된 제2 피니언축을 준비하는 공정과,
    상기 제1 또는 제2 피니언축이 삽입되는 삽입부를 가지고, 또한, 다른 하나의 회전부재와 연결 가능하며, 이 다른 하나의 회전부재의 회전을 상기 제1 또는 제2 피니언축으로 전달 가능한 이음축을 준비하는 공정과,
    상기 제1 피니언축과 연결 가능함과 함께 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치 가능하게 된 제1 칼라를 준비하는 공정과,
    상기 제2 피니언축과 연결 가능함과 함께 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치 가능하게 된 제2 칼라를 준비하는 공정과,
    상기 제1 칼라에 상기 제1 피니언축을 연결하여, 그 제1 칼라를 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치할 것인지, 혹은, 상기 제2 칼라에 상기 제2 피니언축을 연결하여, 그 제2 칼라를 상기 삽입부에 체결 여유를 가지고 설치할 것인지를 선택하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치의 제조방법.
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