KR101324498B1

KR101324498B1 - 휨 맞물림식 기어장치

Info

Publication number: KR101324498B1
Application number: KR1020127022568A
Authority: KR
Inventors: 신지 요시다; 후미토 다나카; 마사아키 시바; 마나부 안도
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2013-11-01
Also published as: JP2011158072A; KR20120117909A; DE112011100426T5; CN102741586B; TWI425156B; CN102741586A; DE112011100426B4; TW201144632A; JP5312364B2; WO2011096347A1

Abstract

[과제] 전달토크가 크고, 또한 기진체 베어링의 수명장기화가 가능하여진다.
[해결수단] 기진체(104)와, 기진체(104)의 외주에 배치되어, 기진체(104)의 회전에 의하여 휨 변형되는 가요성을 가진 외치기어(120A, 120B)와, 외치기어(120A, 120B)가 내접 맞물리는 강성을 가진 내치기어(130A, 130B)와, 기진체(104)와 외치기어(120A, 120B) 사이에 배치되는 기진체 베어링(110A, 110B)을 가지는 휨 맞물림식 기어장치(100)에 있어서, 기진체 베어링(110A, 110B)은, 전동체로서의 롤러(116A, 116B)와, 롤러(116A, 116B)를 지지하는 지지기(114A, 114B)를 구비하고, 기진체(104)의 비(非)맞물림범위(SA)에, 기진체(104) 및 외치기어(120A, 120B)로부터 롤러(116A, 116B)가 받는 하중을 감소시키는 래디얼 간극(Gr)이 형성된 하중감소영역(LA)을 형성한다.

Description

휨 맞물림식 기어장치{Flexible engagement gear device}

본 발명은, 휨 맞물림식 기어장치에 관한 것이다.

종래의 휨 맞물림식 기어장치에는, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 기진체(起振體)의 기진체 베어링에는 볼베어링이 사용되고 있다. 특허문헌 1에서는, 기진체 베어링의 지지기에 형성된 포켓이 장축(長軸)방향의 위치에 있을 때, 포켓에 지지되는 볼의 중심을 대략 중심으로 하는 원호형상의 면을 포켓에 가지도록 하고 있다.

일본 특허공개 소62-72946호 공보

그러나, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같은 종래의 휨 맞물림식 기어장치에서는, 볼베어링을 사용하고 있기 때문에 기진체 베어링의 수명이 짧아진다.

기진체 베어링의 수명을 늘리기 위해서는, 볼베어링으로부터 롤러베어링으로 변경하는 것이 유효한 방법이다. 그러나, 단순히 볼 대신에 롤러를 사용하더라도, 스큐의 문제가 발생할 우려가 남는다. 스큐가 발생함으로써, 비록 롤러베어링을 사용하더라도, 전달토크의 저하, 기진체 베어링의 수명단기화 등을 초래하여 버린다.

따라서, 본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 전달토크를 향상시키고, 또한 기진체 베어링의 수명장기화가 가능한 휨 맞물림식 기어장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 기진체와, 그 기진체의 외주에 배치되어, 그 기진체의 회전에 의하여 휨 변형되는 가요성을 가진 외치(外齒)기어와, 그 외치기어가 내접 맞물리는 강성을 가진 내치(內齒)기어와, 상기 기진체와 상기 외치기어 사이에 배치되는 기진체 베어링을 가지는 휨 맞물림식 기어장치에 있어서, 상기 기진체 베어링은, 전동(轉動)체로서의 롤러와, 그 롤러를 지지하는 지지기를 구비하고, 상기 기진체의 단축(短軸) 부근의 특정범위에, 그 기진체 및 상기 외치기어로부터 상기 롤러가 받는 하중을 감소시키는 하중감소영역이 형성됨으로써, 상기 과제를 해결한 것이다.

본 발명은, 전동체로서 볼을 사용하지 않고 롤러를 기진체 베어링에 사용하고 있다. 이로 인하여, 전달토크를 향상시킬 수 있음과 함께, 기진체 베어링을 수명장기화하는 것이 가능하여진다.

그리고, 롤러를 사용하면 발생할 우려가 있는 스큐에 대해서는, 기진체의 단축 부근의 특정범위에 있어서의 외치기어와 내치기어의 관계에 주목하여 방지하도록 하고 있다. 즉, 당해 특정범위에 있어서는 외치기어와 내치기어는 맞물리지 않기 때문에, 그 범위(비(非)맞물림범위)에, 기진체 및 외치기어로부터 롤러가 받는 하중을 감소시키는 하중감소영역을 형성하고 있다. 그 덕분에, 사실상 기진체 및 외치기어로부터 받는 롤러에의, 기진체의 반경방향의 하중을 대략 배제할 수 있고, 전동체로서의 롤러는 그 하중감소영역에서 지지기 이외로부터는 대략 프리(free)한 상태가 되어, 대략 공전만을 행하게 된다. 즉, 롤러가 기진체의 외주에서 공전중에 비록 기울어졌다고 하더라도, 당해 하중감소영역으로 이동하여 왔을 때는, 지지기에 의하여 롤러가 정렬되어, 그것을 해소하는 것이 가능하여진다.

이로 인하여, 본 발명은, 전동체로서 롤러를 사용하더라도, 스큐를 원인으로 하는 기진체 베어링의 기진체로부터의 밀어올림이나, 구름(rolling)저항의 증대나, 토크의 전달효율 저하나, 수명의 저하 등을 방지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 전달토크를 향상시키고, 또한 기진체 베어링의 수명장기화가 가능하여진다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태와 관련되는 휨 맞물림식 기어장치의 전체 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 마찬가지로 기진체를 나타내는 도면이다.
도 3은, 마찬가지로 기진체를 나타내는 도면이다.
도 4는, 마찬가지로 기진체와 기진체 베어링을 조합한 개략도이다.
도 5는, 마찬가지로 기진체 베어링의 롤러와 지지기의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은, 마찬가지로 내치기어와 가상 외치기어의 맞물림 개념도이다.
도 7은, 마찬가지로 외치기어와 내치기어의 맞물림 도면이다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시형태와 관련되는 기진체의 형상을 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태의 일례를 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태와 관련되는 휨 맞물림식 기어장치의 전체 구성의 일례를 나타내는 단면도, 도 2, 3은, 마찬가지로 기진체를 나타내는 도면, 도 4는, 마찬가지로 기진체와 기진체 베어링을 조합한 개략도, 도 5는, 마찬가지로 기진체 베어링의 롤러와 지지기의 관계를 나타내는 도면, 도 6은, 마찬가지로 내치기어와 가상 외치기어의 맞물림 개념도, 도 7은, 마찬가지로 외치기어와 내치기어의 맞물림 도면, 도 8은, 본 발명의 제2 실시형태와 관련되는 기진체의 형상을 나타내는 도면이다.

먼저, 본 실시형태의 전체 구성에 대하여, 주로 도 1과 도 2를 이용하여 개략적으로 설명한다.

휨 맞물림식 기어장치(100)는, 기진체(104)와, 기진체(104)의 외주에 배치되어, 기진체(104)의 회전에 의하여 휨 변형되는 가요성을 가진 외치기어(120A, 120B)와, 외치기어(120A, 120B)가 각각 내접 맞물리는 강성을 가진 감속용 내치기어(130A), 출력용 내치기어(130B)와, 기진체(104)와 외치기어(120A, 120B) 사이에 배치되는 기진체 베어링(110A, 110B)을 가진다.

이하, 각 구성요소에 대하여 상세히 설명한다.

기진체(104)는, 도 2의 (A), (B)에 나타내는 바와 같이, 기둥형상이고, 중앙에 도시하지 않은 입력축이 삽입되는 입력축공(106)이 형성되어 있다. 입력축이 삽입되어 회전하였을 때, 기진체(104)가 입력축과 일체로 회전하도록, 입력축공(106)에는 키홈(108)이 형성되어 있다.

기진체(104)는, 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 2개의 원호부(제1 원호부(FA), 제2 원호부(SA))를 연결한 형상으로 구성된다. 제1 원호부(FA)는, 곡률반경 R1이고, 외치기어(120A)와 감속용 내치기어(130A)를 맞물리게 하기 위한 원호부분(맞물림범위라고도 칭함)을 구성하고 있다. 제2 원호부(SA)는, 곡률반경 R2이고, 외치기어(120A)와 감속용 내치기어(130A)가 맞물리지 않는 범위의 원호부분(비(非)맞물림범위라고도 칭함)을 구성하고 있다. 제1 원호부(FA)의 길이는, 각도(θ)로 정하여진다.

이때, 도 3에 나타내는 바와 같이, 기진체(104)의 장축방향(X)의 반경을 R이라 한다면, 편심량을 L이라 하여, 제1 원호부(FA)의 곡률반경(R1)은 수학식 1로 나타난다.

또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 원호부(FA)와 제2 원호부(SA)의 연결부분(A)에서 접선(T)이 공통으로 되어 있다. 이로 인하여, 기진체(104)의 곡률반경(R2)은, 각도(θ)에 있어서의 제1 원호부(FA)와 제2 원호부(SA)의 연결부분 A에서부터 점 B까지를 곡률반경 R1으로 공통으로 가지고, 또한 점 B에서부터 연장한 Y축(기진체(104)의 단축방향)과의 교점 C까지의 길이로 규정된다. 즉, 제2 원호부(SA)의 곡률반경(R2)은 수학식 2로 나타난다.

여기서, 곡률반경 R1인 제1 원호부(FA)에 의하여 휨 변형된 외치기어(120A)의 곡률반경을, 가상 외치기어(120C)의 곡률반경이라 한다. 가상 외치기어(120C)는, 외치기어(120A)와 감속용 내치기어(130A)를 이상적으로 맞물리게 하기 위하여, 도 6에 나타내는 기본형상이 진원이고 또한 강성을 가지는 기어로서 임시로 상정하는 기어이다. 이러한 가상 외치기어(120C)를 상정함으로써, 기진체(104)의 각도(θ)와 편심량(L)을 용이하게 정할 수 있다.

기진체 베어링(110A)은, 기진체(104)의 외측(외주)과 외치기어(120A)의 내측 사이에 배치되는 베어링으로서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 내륜(112)과, 지지기(114A), 전동체로서의 롤러(116A)와, 외륜(118A)으로 구성된다. 내륜(112)의 내측은 기진체(104)와 맞닿고, 내륜(112)은 기진체(104)와 일체로 회전한다.

지지기(114A)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 포켓(114AA)과 기둥(114AB)이 형성된 진원형상의 부재이다. 포켓(114AA)은, 내륜(112)의 외주를 따라 롤러 (116A)를 회전 가능하게 지지하기 위하여 둘레방향으로 일정간격으로 형성된 구멍이다. 기둥(114AB)은, 그 포켓(114AA)을 둘레방향으로 구획하고, 지지기(114A)를 진원형상으로 하고 있다. 롤러(116A)는, 원기둥형상(니들을 포함한다)이다. 이로 인하여, 전동(轉動)체가 볼인 경우에 비하여, 롤러(116A)가 내륜(112) 및 외륜(118A)과 접촉하는 부분을 증가시키고 있다. 즉, 롤러(116A)를 사용함으로써, 기진체 베어링(110A)의 전달토크를 증대시키고, 또한 수명장기화를 시킬 수 있다.

외륜(118A)은, 롤러(116A)의 외측에 배치된다. 외륜(118A)은, 그 외측에 배치되는 외치기어(120A)와 함께 기진체(104)의 회전에 의하여 휨 변형한다.

여기서, 외륜(118A)의 외경(직경)(Doo)을 변화시키지 않고, 그 내경(직경)(Doi)만을 통상보다 크게 한다(즉, 외륜(118A)의 반경방향의 두께(To)를 얇게 한다). 그러면, 기진체(104)에 기진체 베어링(110A)을 장착하였을 때(기진체(104)의 외주에 기진체 베어링(110A)을 배치하였을 때)는, 기진체(104)의 단축 부근의 특정범위인 비맞물림범위(SA)에, 기진체(104) 및 외치기어(120A)로부터 롤러(116A)가 받는 하중을 감소시키는 하중감소영역(LA)을 형성할 수 있다. 구체적으로는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 그 비맞물림범위(SA)에 있어서, 롤러(116A)와 외륜(118A)의 내주면(외륜궤도면이라 칭함)(118AA) 사이에 래디얼 간극(Gr)을 형성함으로써, 롤러(116A)가 받는 기진체(104)의 반경방향의 하중을 배제할 수 있다. 즉, 여기서의 "하중을 감소시킨다"란, 기진체(104) 및 외치기어(120A)로부터 롤러(116A)가 받는 기진체(104)의 반경방향의 하중을 배제하는 (혹은 없애는) 것이다. 그리고, 하중감소영역(LA)이란, 비맞물림범위(SA)에 있어서, 롤러(116A)에 대하여 기진체(104)의 반경방향의 하중을 배제하고 있는 각도를 포함한 각도범위를 말하는 것이다. 본 실시형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 하중감소영역(LA)은, 비맞물림범위(SA)와 동일한 정도 또는 비맞물림범위(SA)보다 좁은 각도범위가 된다.

여기서, 도 5에서 나타나는 롤러(116A)와 지지기(114A)의 운동에 대하여 설명한다. 맞물림 단부(端部)의 위치(P1)로부터 비맞물림범위(SA) 내로 들어간 롤러(116A)는, 래디얼 간극(Gr)이 형성된 영역(하중감소영역(LA))에서 바로 실속되어 프리(free)한 상태가 된다. 그리고, 단축방향(Y)의 위치(P2) 부근에서는 롤러(116A)는 지지기(114A)의 기둥(114AB)에 둘레방향으로 밀려서 정렬되게 된다. 그리고, 롤러(116A)는 정렬된 상태로, 맞물림 단부의 위치(P3)에서 맞물림범위(FA)에 들어가, 스스로 자전과 공전을 행한다.

외치기어(120A)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 감속용 내치기어(130A)와 내접하여 맞물린다. 외치기어(120A)는, 기(基)부재(122)와, 외치(124A)로 구성된다. 기부재(122)는, 외치(124A)를 지지하는 가요성을 가진 통형상 부재로서, 기진체 베어링(110A)의 외측에 배치되어 있다. 외치(124A)는, 원통형상의 핀으로 구성되어, 링부재(126A)로 기부재(122)에 지지되어 있다.

외치기어(120B)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 출력용 내치기어(130B)와 내접하여 맞물린다. 그리고, 외치기어(120B)는, 외치기어(120A)와 마찬가지로, 기부재(122)와, 외치(124B)로 구성된다. 외치(124B)는, 외치(124A)와 동수이고, 동일한 원통형상의 핀으로 구성되어, 링부재(126B)로 기부재(122)에 지지되어 있다. 여기서, 기부재(122)는, 외치(124A)와 함께 외치(124B)를 공통으로 지지한다. 이로 인하여, 기진체(104)의 편심량(L)은, 동일위상으로 외치(124A)와 외치(124B)로 전하여진다.

감속용 내치기어(130A)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 강성을 가진 부재로 형성되어 있다. 감속용 내치기어(130A)는, 외치기어(120A)의 외치(124A)의 치수(齒數)보다 i(i는 2 이상) 많은 치수(齒數)를 구비한다. 감속용 내치기어(130A)에는, 도시하지 않은 케이싱이 볼트공(132A)을 통하여 고정된다. 그리고, 감속용 내치기어(130A)는, 외치기어(120A)와 맞물림으로써, 기진체(104)의 회전을 감속시킨다.

한편, 출력용 내치기어(130B)도, 감속용 내치기어(130A)와 마찬가지로, 강성을 가진 부재로 형성되어 있다. 출력용 내치기어(130B)는, 외치기어(120B)의 외치(124B)의 치수(齒數)와 동일한 내치(128B)의 치수(齒數)를 구비한다. 다만, 출력용 내치기어(130B)에는, 도시하지 않은 출력축이 볼트공(132B)을 통하여 장착되어, 외치기어(120B)의 자전과 동일한 회전이 외부로 출력된다.

여기서, 맞물리는 치형(齒形)을 결정하기 위하여, 도 6에 나타내는 가상 외치기어(120C)를 정한다. 외치기어(120A)의 외치(124A)의 치수(齒數) 100에 대하여 감속용 내치기어(130A)의 내치(128A)의 치수(齒數)(102)를 2치(齒) 많게 한다. 즉 치수(齒數)차 i = 2이다. 따라서, 감속용 내치기어(130A)의 치수(齒數) 102보다, 예컨대 4치(齒) 적은(j = 4, j ＞ i) 가상 외치기어(120C)를 상정하여, 그 치형(齒形)을 기준으로 한다. 본 실시형태에서는, 외치기어(120A)는 외치(124A)로서 원통형상의 핀을 사용하므로, 그 치형(齒形)은 원호 치형이 된다. 즉, 가상 외치기어(120C)의 기준이 되는 치형은, 외치(124A)에 의한 원호 치형이 된다. 이로 인하여, 외치(124A)와 내치(128A)의 완전한 이론 맞물림을 실현하기 위하여, 트로코이드 치형을 내치(128A)로서 결정한다.

가상 외치기어(120C)를 결정하면, 기진체(104)의 외주의 형상을 구할 수 있다. 다만, 외치(124B)와 맞물리는 내치(128B)의 치형에는 트로코이드 치형을 적용하여도 되고, 다른 치형을 적용하여도 된다.

다음으로, 휨 맞물림식 기어장치(100)의 동작에 대하여, 주로 도 1을 이용하여 설명한다.

도시하지 않은 입력축의 회전에 의하여, 기진체(104)가 회전하면, 그 회전상태에 따라, 기진체 베어링(110A)을 통하여, 외치기어(120A)가 휨 변형한다. 다만, 이때, 외치기어(120B)도, 기진체 베어링(110B)을 통하여, 외치기어(120A)와 동일위상에서 휨 변형한다.

외치기어(120A, 120B)의 휨 변형은, 기진체(104)의 장축방향(X)의 곡률반경(R1)의 형상에 따라 이루어진다. 즉, 도 4에 나타내는 기진체(104)의 외주의 곡률반경 R1인 제1 원호부(FA)의 부분에 있어서의 위치에서는, 곡률이 일정하므로, 휨 응력은 일정하여진다. 제1 원호부(FA)와 제2 원호부(SA)의 연결부분(A)에 있어서의 위치에서는, 접선(T)이 동일하기 때문에, 연결부분에서의 급격한 휨 변형이 방지되고 있다. 동시에, 연결부분(A)에 있어서, 롤러(116A, 116B)의 급격한 위치 변동은 없기 때문에, 롤러(116A, 116B)의 미끄러짐이 적어, 토크의 전달로스가 적다.

외치기어(120A, 120B)가 기진체(104)에서 휨 변형됨으로써, 제1 원호부(맞물림범위)(FA)의 부분에서, 기진체 베어링(110A, 110B)의 내륜(112)의 외주면(내륜궤도면)과 롤러(116A, 1160B)의 접촉에 의하여, 내륜(112)을 통하여 기진체(104)로부터 롤러(116A, 116B)에 반경방향 외측으로의 휨 하중이 전하여진다. 동시에 롤러(116A, 116B)와 기진체 베어링(110A, 110B)의 외륜(118A, 118B)의 내주면(외륜궤도면)(118AA, 118BA)의 접촉에 의하여, 롤러(116A, 116B)로부터 기진체 베어링(110A, 110B)의 외륜(118A, 118B)에 반경방향 외측으로의 휨 하중이 전하여진다. 외륜(118A)에 전하여진 휨 하중에 의하여, 외치(124A)가 반경방향 외측으로 이동(ΔQo)하여, 감속용 내치기어(130A)의 내치(128A)에 맞물린다. 마찬가지로, 외륜(118B)에 전하여진 휨 하중에 의하여, 외치(124B)가 출력용 내치기어(130B)의 내치(128B)에 맞물린다. 여기서, 도 7의 (A)에 감속용 내치기어(130A)와 외치기어(120A)가 맞물리는 모습, 도 7의 (B)에 출력용 내치기어(130B)와 외치기어(120B)가 맞물리는 모습을 각각 나타낸다. 맞물림시에, 외치(124A, 124B)는 회전 가능한 핀이므로, 맞물림에 의한 전달토크의 로스를 저감시키고 있다. 또한, 내치(128A)의 치형(齒形)은, 외치(124A)와 완전하게 이론적으로 맞물리도록 형성되어 있으므로, 복수의 치(齒)에서 동시에 맞물린다. 이로 인하여, 치면(齒面)에 걸리는 면압(面壓)이 분산되어, 큰 토크를 전달할 수 있다.

또한, 롤러(116A, 116B)는 원기둥형상이므로, 내하중이 커서, 기진체 베어링(110A, 110B)을 수명장기화 및 전달토크를 향상시킬 수 있다. 동시에, 원기둥형상의 롤러(116A, 116B)는, 외치기어(120A, 120B)의 기부재(122)를 축방향(O)에 평행하게 휨 변형시킨다. 이로 인하여, 외치(124A, 124B)와 내치(128A, 128B)의 수명을 늘림과 함께, 높은 토크전달을 유지시킨다.

또한, 외치(124A, 124B)는, 축방향(O)에 있어서, 감속용 내치기어(130A)가 맞물리는 부분과 출력용 내치기어(130B)가 맞물리는 부분으로 분할한 것이다. 이로 인하여, 외치기어(120A)와 감속용 내치기어(130A)가 맞물릴 때, 외치(124B)에 영향을 받는 일 없이, 축방향(O)에 있어서 외치(124A)와 내치(128A)가 본래 맞물려야 할 맞물림 면적으로 맞물린다. 마찬가지로, 외치기어(120B)와 출력용 내치기어(130B)가 맞물릴 때, 외치(124A)에 영향을 받는 일 없이, 축방향(O)에 있어서 외치(124B)와 내치(128B)가 본래 맞물려야 할 맞물림 면적으로 맞물린다. 즉, 외치(124A, 124B)를 분할하여 둠으로써, 회전정밀도를 유지할 수 있어, 전달토크의 저하를 막을 수 있다.

휨 변형에 의하여, 제2 원호부(비맞물림범위)(SA)에 있는 기진체(104)의 단축방향(Y)의 위치에서는, 기진체 베어링(110A, 110B)이 반경방향의 내측(ΔQi)으로 휨 변형된다. 이때, 외륜(118A, 118B)의 내경(Doi)을 크게 하고 있는 것으로부터, 외륜(118A, 118B)의 내주면(외륜궤도면)(118AA, 118BA)과 롤러(116A, 116B) 사이에 래디얼 간극(Gr)이 형성되어, 비접촉이 된다. 즉, 단축 부근의 특정범위(비맞물림범위(SA)) 내로서, 래디얼 간극(Gr)이 형성되어 있는 영역(하중감소영역(LA))에서는, 롤러(116A, 116B)에 기진체(104)의 반경방향의 하중이 걸리지 않아, 대략 프리(free)한 상태가 된다. 이로 인하여, 맞물림범위(FA)에서 롤러(116A, 116B)가 기울어진 상태가 되더라도, 비맞물림범위(SA)에 있어서의 하중감소영역(LA)에서는, 롤러(116A, 116B)가 기울어진 상태를 유지하려고 하는 기진체(104)의 반경방향의 힘이 없어진다. 그로 인하여, 지지기(114A, 114B)에 둘레방향으로 눌림으로써, 롤러(116A, 116B)가 기울어짐가 없는 상태로 돌아온다(정렬된다).

외치기어(120A)와 감속용 내치기어(130A)의 맞물림 위치는, 기진체(104)의 장축방향(X)의 이동에 따라, 회전 이동한다. 여기서, 기진체(104)가 1회전하면, 외치기어(120A)는 감속용 내치기어(130A)와의 치수(齒數)차만큼, 회전위상이 지연된다. 즉, 감속용 내치기어(130A)에 의한 감속비는 ((외치기어(120A)의 치수(齒數) - 감속용 내치기어(130A)의 치수(齒數)) / 외치기어(120A)의 치수(齒數))로 구할 수 있다. 구체적인 수치에 의한 감속비는 ((100 - 102) / 100 = - 1 / 50)이 된다. 여기서, "-"는 입출력이 역회전 관계가 되는 것을 나타내고 있다.

외치기어(120B)와 출력용 내치기어(130B)는 모두 치수(齒數)가 동일하기 때문에, 외치기어(120B)와 출력용 내치기어(130B)는 서로 맞물리는 부분이 이동하는 일 없이, 동일한 치(齒)끼리, 맞물리게 된다. 이로 인하여, 출력용 내치기어(130B)로부터 외치기어(120B)의 자전과 동일한 회전이 출력된다. 결과적으로, 출력용 내치기어(130B)로부터는 기진체(104)의 회전을 (- 1 / 50)로 감속한 출력을 인출할 수 있다.

본 실시형태와 관련되는 휨 맞물림식 기어장치(100)를 시험제작한 결과를 설명한다. 시험제작에서는, 기진체 베어링(110A, 110B)의 외륜(118A, 118B)의 외경(Doo) = 49.41mm일 때의 외륜(118A, 118B)의 내경(Doi)을, 통상보다 큰 값(47mm → 47.01mm)으로 하였다. 장착하면, 단축방향(Y)의 위치에 있어서 (편측) 래디얼 간극(Gr)(6.5μm 이상)을 형성할 수 있었다. 이로 인하여, 구름저항(Rt)을 통상보다 낮게 하는 것이 확인되었다(76.8mNm → 36.4mNm). 즉, 본 실시형태에서 나타내는 바와 같이, 외륜(118A, 118B)의 외경(Doo)을 그대로 하고, 내경(Doi)을 확대시킴으로써, 롤러(116A)의 구름저항(Rt)을 효과적으로 저감할 수 있다. 즉, 롤러(116A, 116B)에 걸리는 반경방향의 하중을 배제할 수 있는 것으로부터, 롤러(116A, 116B)의 스큐 방지를 효과적으로 실현하는 것이 가능하다.

본 실시형태에서는, 전동체로서 볼을 사용하지 않고 롤러(116A, 116 B)를 기진체 베어링(110A, 110B)에 사용하고 있다. 이로 인하여, 전달토크를 향상시킬 수 있음과 함께, 기진체 베어링(110A, 110B)을 수명장기화하는 것이 가능하여진다.

그리고, 비맞물림범위(SA)에서, 기진체(104)의 단축방향(Y)을 포함하도록, 기진체(104) 및 외치기어(120A, 120B)로부터 롤러(116A, 116B)가 받는 하중을 감소시키는 하중감소영역(LA)을 형성하고 있다. 구체적으로는, 그 하중감소영역(LA)에 있어서, 롤러(116A, 116B)와 기진체 베어링(110A, 110B)의 외륜궤도면(118AA, 118BA) 사이에 래디얼 간극(Gr)을 형성하고 있다. 래디얼 간극(Gr)은, 기진체(104)를 변형하는 일 없이 형성되어 있으므로, 기진체(104)의 강성을 저하시키지 않는다. 그리고, 사실상 기진체(104) 및 외치기어(120A, 120B)로부터 받는 롤러(116A, 116B)에의 기진체(104)의 반경방향의 하중을 대략 배제하고 있다. 이로 인하여, 롤러(116A, 116B)는 그 하중감소영역(LA)에서 지지기(114A, 114B) 이외로부터는 대략 프리(free)한 상태가 되어, 대략 공전만 행하게 된다. 즉, 롤러(116A, 116B)가 기진체(104)의 외주에서 공전 중에 비록 기울어졌다고 하더라도, 하중감소영역(LA)으로 이동하여 왔을 때는, 지지기(114A, 114B)에 둘레방향으로 밀림으로써, 롤러(116A, 116B)가 정렬되어, 그 기울어진 상태를 해소할 수 있다.

이로 인하여, 본 발명은, 전동체로서 롤러(116A, 116B)를 사용하더라도, 스큐를 원인으로 하는 기진체 베어링(110A, 110B)의 기진체(104)로부터의 밀어올림이나, 구름저항의 증대나, 토크의 전달효율 저하나, 수명의 저하 등을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 전달토크를 향상시키고, 또한 기진체 베어링(110A, 110B)의 수명장기화가 가능하여진다.

본 발명에 대하여 제1 실시형태를 들어 설명하였지만, 본 발명은 제1 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 개량 및 설계의 변경이 가능한 것은 말할 것도 없다.

예컨대, 제1 실시형태에 있어서는, 기진체(104)의 형상은, 2개의 원호를 조합한 형상이었지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 도 8에 나타내는 제2 실시형태에서 나타내는 바와 같이, 맞물림범위를 규정하는 제1 원호부(FA)의 부분만을 기진체(304)에 형성하고, 비맞물림범위에 대해서는 맞물림 단부간, 혹은 그보다 좁은 범위에서 직선적(직선에 가까운 곡선 등을 포함한다)으로 성형함으로써, 하중감소영역(LA)을 형성하여도 된다. 그 경우에는, 기진체(304)의 외주면(304A)에 기진체 베어링의 내륜궤도면을 직접 형성할 수 있다. 그러면, 하중감소영역(LA)에 있어서의 래디얼 간극(Gr)을 롤러와 기진체 베어링의 내륜궤도면 사이, 즉, 롤러와 기진체(304) 사이에 형성할 수 있고, 제1 실시형태와 동일한 효과를 나타낼 수 있다. 그때는, 제1 실시형태에서 나타낸 기진체의 경우에 비하여, 내륜을 필요치 않게 할 수 있어서, 더욱 외륜을 얇게 할 일이 없기 때문에, 내치와 외치의 맞물림범위(FA)에 있어서의 이론 맞물림을 보다 완전하게 할 수 있다.

다만, 기진체(304)에 대하여, 내륜을 구비하는 기진체 베어링을 사용하고 있어도 된다. 그 경우에는, 하중감소영역(LA)에 있어서의 래디얼 간극(Gr)은 기진체 베어링의 내륜과 기진체(304)의 외주면(304A) 사이, 즉, 이 경우에도 롤러와 기진체(304) 사이에 형성된다. 이 경우에도, 기진체(304)로부터 롤러에 걸리는 반경방향의 하중을 상응하게 배제할 수 있으므로, 제1 실시형태와 동일한 효과를 상응하게 얻을 수 있다.

또한, 제1 실시형태에서 나타내는 기진체(104)의 형상의 경우에, 기진체 베어링의 내륜의 내경을 바꾸지 않고 외경을 작게 함으로써, 롤러와 기진체 베어링의 내륜의 사이에 하중감소영역(LA)에 있어서의 래디얼 간극(Gr)을 형성하여도 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 하중감소영역(LA)은 단축방향(Y)을 포함하고 있었지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 예컨대 단축방향(Y)을 포함하지 않고, 그 양측을 하중감소영역(LA)으로 하여도 된다.

또한, 제1 실시형태에 있어서는, 외치(124A, 124B)를 원통형상의 핀으로 구성하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 기부재(122) 상에 직접 외치(124A, 124B)를 형성하여도 상관없다. 즉, 외치는, 원호 치형일 필요는 없고, 트로코이드 치형을 사용하여도 되며, 그 외의 치형을 사용하여도 된다. 그때에 있어서도, 내치로서 외치에 대응한 치형을 사용할 수 있다.

또한, 제1 실시형태에서는, 출력용 내치기어(130B)로부터 감속된 출력을 인출하고 있었지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 출력용 내치기어를 사용하지 않고, 이른바 컵형의 휨 변형하는 외치기어를 사용하고, 당해 외치기어로부터 그 자전성분만을 인출하는 휨 맞물림식 기어장치에 적용하여도 상관없다. 이 경우에는, 외치기어의 휨 변형이 축방향으로도 발생하지만, 그 점을 고려하여, 베어링에 테이퍼 롤러를 채용하여도 되고, 외치기어나 기진체 베어링의 축방향 형상에 휨 변형분의 경사를 미리 갖게 해두어도 된다.

또한, 제1 실시형태에 있어서는 내치기어(130A)의 내치(128A)의 치수(齒數)와 외치기어(120A)의 외치(124A)의 치수(齒數)의 차(i)를 2로 설정하고 있었지만, 본 발명에서는 이 치수(齒數)의 차(i)가 2로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 2 이상의 짝수(2i)인 적절한 수이면 상관없다. 또한, 가상 외치기어(120C)의 치수(齒數)도, 외치기어(120A)의 외치(124A)의 실제 치수(齒數)보다 적은 적절한 수이면 되고, 반드시 가상 외치기어(120C)를 상정할 필요는 없다.

본 발명은, 휨 맞물림식 기어장치에 널리 적용할 수 있다.

2010년 2월 3일에 출원된 일본 특허출원번호 2010-022503의 명세서, 도면 및 특허청구의 범위에 있어서의 개시는, 그 전체가 이 명세서 중에 참조에 의하여 원용되어 있다.

100…휨 맞물림식 기어장치
104, 304…기진체
110A, 110B…기진체 베어링
112…내륜
114A, 114B…지지기
114AA, 114BA…지지기의 포켓
114AB, 114BB…지지기의 기둥
116A, 116B…롤러
118A, 118B…외륜
118AA, 118BA…외륜궤도면
120A, 120B…외치기어
122…기부재
124A, 124B…외치
126A, 126B…링부재
128A, 128B…내치
130A…감속용 내치기어(내치기어)
130B…출력용 내치기어
132A, 132B…볼트공
304A…기진체의 외주면
O…축방향
X…기진체의 장축방향
Y…기진체의 단축방향
FA…제1 원호부(맞물림범위)
SA…제2 원호부(비맞물림범위)
LA…하중감소영역
Gr…래디얼 간극
R…기진체의 장축 반경
R1…기진체의 제1 원호부의 곡률반경
R2…기진체의 제2 원호부의 곡률반경

Claims

삭제
기진체(起振體)와, 상기 기진체의 외주에 배치되어, 상기 기진체의 회전에 의하여 휨 변형되는 가요성을 가진 외치기어와, 상기 외치기어가 내접 맞물리는 강성을 가진 내치기어와, 상기 기진체와 상기 외치기어 사이에 배치되는 기진체 베어링을 가지는 휨 맞물림식 기어장치에 있어서,
상기 기진체 베어링은, 전동(轉動)체로서의 롤러와, 상기 롤러를 지지하는 지지기를 구비하고.
상기 기진체의 단축 부근의 특정범위에, 상기 기진체 및 상기 외치기어로부터 상기 롤러가 받는 하중을 감소시키는 하중감소영역이 형성되고,
상기 하중감소영역에 있어서, 상기 기진체 베어링의 외륜과 상기 롤러 사이, 혹은 상기 기진체와 상기 롤러 사이에 래디얼 간극이 형성되는 것
을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.
기진체(起振體)와, 상기 기진체의 외주에 배치되어, 상기 기진체의 회전에 의하여 휨 변형되는 가요성을 가진 외치기어와, 상기 외치기어가 내접 맞물리는 강성을 가진 내치기어와, 상기 기진체와 상기 외치기어 사이에 배치되는 기진체 베어링을 가지는 휨 맞물림식 기어장치에 있어서,
상기 기진체 베어링은, 전동(轉動)체로서의 롤러와, 상기 롤러를 지지하는 지지기를 구비하고.
상기 기진체의 단축 부근의 특정범위에, 상기 기진체 및 상기 외치기어로부터 상기 롤러가 받는 하중을 감소시키는 하중감소영역이 형성되고,
상기 하중감소영역에 있어서, 상기 기진체 베어링의 외륜과 상기 롤러 사이, 혹은 상기 기진체 베어링의 내륜과 상기 롤러 사이에 래디얼 간극이 형성되는 것
을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.