KR101403537B1

KR101403537B1 - 기어장치 및 축 부재의 제조방법

Info

Publication number: KR101403537B1
Application number: KR1020110088392A
Authority: KR
Inventors: 아키라 야마모토
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2014-06-09
Also published as: KR20120028809A; JP2012062931A; CN102401108B; CN102401108A; DE102011112178B4; JP5547007B2; US20120060647A1; DE102011112178A1

Abstract

[과제] 기어부의 치저원보다 축 부재의 외경을 크게 확보할 수 있고, 또한, 그 축 부재의 위치결정면을 별도의 방법으로 확보할 필요가 없는 축 부재를 구비한 저비용의 기어장치, 및 그 축 부재의 제조방법을 얻는다.
[해결수단] 베벨 피니언부(기어부)(36A) 및 축부(36B)를 구비한 축 부재(36)와, 그 축 부재(36)에 감합되는 베어링(감합부재)(34)을 가지는 기어장치(30)로서, 축 부재(36)의 베벨 피니언부(36A)는 소성가공에 의하여 형성되고, 베벨 피니언부(36A)의 축방향 축부(36B) 측에 베벨 피니언부(36A)의 치선원 직경(d5)보다 직경방향 외측으로 돌출되는 플랜지부(36C)가 형성되고, 그 플랜지부(36C)와 베어링(34)이 맞닿음으로써, 그 베어링(34)의 축방향의 이동이 규제된다.

Description

기어장치 및 축 부재의 제조방법{Gear device and manufacturing method of shaft member}

본 출원은, 2010년 9월 14일에 출원된 일본 특허출원 제2010-206142호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참조에 의하여 원용되어 있다.

본 발명은, 기어장치 및 축 부재의 제조방법에 관한 것이다.

예컨대, 특허문헌 1에, 도 6에 나타내는 바와 같은 축 부재를 구비한 기어장치가 개시되어 있다.

이 기어장치(10)에서는, 전단(前段)의 캐리어체(12)의 회전을, 축 부재(16)를 통하여 후단(後段)의 직교감속기구(18)에 전달하고, 출력축(20)으로부터 감속회전을 인출하고 있다. 축 부재(16)는, 베벨 피니언부(기어부)(16A) 및 그 베벨 피니언부(16A)에 연속하여 일체 형성된 축부(16B)를 구비하고 있다. 캐리어체(12) 및 축 부재(16)는, 한 쌍의 제1, 제2 원추롤러 베어링(24, 26)에 의하여 축방향의 스러스트힘을 받을 수 있는 구성으로 회전 가능하게 지지되어 있다.

캐리어체(12) 측의 제1 원추롤러 베어링(24)은, 비교적 큰 내경(D1)을 가지고 있지만, 축 부재(16) 측의 제2 원추롤러 베어링(26)은, 매우 작은 내경(D2)으로 되어 있다. 이는, 축 부재(16)의 베벨 피니언부(16A)가 절삭에 의하여 형성되어 있기 때문에, 그 절삭시의 “공구의 출입” 공간을 확보할 필요가 있어서, 축 부재(16)의 축부(16B)의 외경(d2(=D2))을 베벨 피니언부(16A)의 치저원(齒底圓; 이뿌리원) 직경(d1)보다 큰 직경으로 할 수 없기 때문이다.

다만, 이 종래예에서는, 축 부재(16)의 축부(16B)의 외경(d2)이 치저원 직경(d1)보다 작은 것을 이용하여, 베벨 피니언부(16A)의 단부(端部)(16A1)를 제2 원추롤러 베어링(26)과의 위치결정면으로서 이용하고 있다.

일본 특허공개 2001-323970호 공보(도 2)

이 종래예와 같이, 예컨대, 한 쌍의 원추롤러 베어링(24, 26) 중 캐리어체(12) 측의 제1 원추롤러 베어링(24)의 내경(D1)이 비교적 큰 직경인 경우에는, 지지의 밸런스나 안정성을 높이기 위해서는, 축 부재(16) 측의 제2 원추롤러 베어링(26)의 내경(D2)도 상응하게 크게 하고자 하는 요청이 있다.

그러나, 상기 서술한 이유에 의하여 축 부재(16)의 축부(16B)의 외경(d2(=D2))을 내경(D1)에 가까운 크기로 하려면, 베벨 피니언부(16A)의 크기를 필요이상으로 크게 하거나, 혹은, 공구가 출입되는 공간(즉 베벨 피니언부(16A)의 치저원 직경(d1)보다 작은 직경의 축부)을 축방향으로 여분으로 확보하고, 뿐만 아니라 직경이 큰 축부를 연속시킬 필요가 있었다.

말할 필요도 없이, 베벨 피니언부의 크기를 필요이상으로 크게 하는 것은, 그만큼, 중량증대 및 비용증대를 초래한다. 또한, 공구의 출입 공간을 확보하기 위하여 축 부재의 축길이를 필요이상으로 길게 하는 것은, 그만큼 기어장치 전체의 축방향 길이의 증대를 초래하고 마는 것이 된다. 나아가서는, 이 출입 여유에 상당하는 만큼 축경이 가늘게 된 부분을 형성하는 기법은, 이 축경이 가늘게 된 부분이 결과적으로 오목부가 되어 버리기 때문에, 종래예에서는 실현할 수 있었던 “기어부의 단부를 베어링과의 위치결정면으로서 이용하는 것”이 불가능하여지므로, 베어링의 위치결정을 위하여 뭔가의 위치결정수단을 별도로 준비하지 않으면 안된다고 하는 문제가 새로이 발생하여 버린다.

본 발명은, 이러한 설계상의 문제를 해소하기 위하여 이루어진 것으로서, 축 부재의 축길이를 증대시키지 않고 축부의 외경의 설계의 자유도를 향상시킬 수 있고, 또한 별도의 위치결정수단 등을 필요로 하지 않고 베어링 등의 감합(嵌合; 끼워맞춤)부재의 위치규제를 할 수 있는 기어장치, 및 이 기어장치의 중핵이 되는 축 부재의 제조방법을 얻는 것을 그 과제로 하고 있다.

본 발명은, 기어부 및 그 기어부에 연속하여 일체 형성되는 축부를 구비한 축 부재와, 그 축 부재의 상기 축부에 감합되는 감합부재,를 가지는 기어장치로서, 상기 축 부재는, 적어도 상기 기어부가 소성가공에 의하여 형성되고, 그 기어부의 축방향 축부 측의 단부에, 상기 기어부의 치선원(齒先圓)보다 직경방향 외측으로 돌출되는 플랜지부(鍔部)가 형성되고, 또한 상기 감합부재가, 그 플랜지부에 의하여 그 축방향의 이동이 규제되는 구성으로 이루어진 것에 의하여, 상기 과제를 해결한 것이다.

단조(鍛造)나 전조(轉造) 등의 소성가공에 의하여 기어부를 형성하면, 기어부의 크기에 구속되지 않는 큰 직경의 축부를 가진 축 부재를 형성할 수 있다. 또한, 그때에 기어부의 축방향 축부 측의 단부에, 상기 기어부의 치선원보다 직경방향 외측으로 돌출되는 플랜지부를 의도적으로 형성하는 것도 가능하다. 특히 단조에 의한 소성변형에 의하여 기어부가 형성되는 경우는, 통상의 제조공정으로 플랜지 형상의 돌출부가 여분으로 형성되는 경우가 많지만, 본 발명의 경우, 이 플랜지 형상의 돌출부를 치선원 직경보다 큰 외경의 “플랜지부”로서 적극적으로 형성하고 활용하여, 베어링 등의 감합부재의 이동을 규제하기 위한 “위치결정면”으로서 이용한다.

이 관점에서 본 발명은, 소성가공에 의하여 기어부를 형성하는 경우에는, 기어부의 치선원 직경보다 큰 외경의 플랜지부를 지장 없이 형성할 수 있다는 점에 착안한 발명이라고 파악할 수도 있다.

마찬가지 관점에서, 본 발명은, 기어부가 일체 형성된 축부를 가지는 축 부재의 제조방법에 있어서, 상기 축 부재의 소재를 준비하는 단계와, 그 축 부재의 소재를, 단조에 의하여 소성변형시켜서, 상기 기어부의 치형을 형성함과 함께, 그 기어부의 치선원보다 큰 외경을 가지는 플랜지부와, 그 플랜지부의 외경보다 작은 외경으로 그 플랜지부에 접속하는 상기 축부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 축 부재의 제조방법이라고 파악할 수도 있다.

또한, 본 발명은, 기어부가 일체 형성된 축부를 가지는 축 부재의 제조방법에 있어서, 자신의 축방향의 중간부에 직경이 큰 대경(大徑)부를 구비한 상기 축 부재의 소재를 준비하는 단계와, 그 축 부재의 소재를, 전조에 의하여 소성변형시켜서, 상기 대경부의 축방향 편측에 상기 기어부의 치형을 형성함과 함께, 상기 대경부를 상기 기어부의 치선원보다 큰 플랜지부, 및 대경부의 플랜지부 반대측을 그 플랜지부의 외경보다 작은 외경으로 그 플랜지부에 접속하는 상기 축부로서 남기는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 축 부재의 제조방법이라고 파악할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 축 부재의 축길이를 증대시키지 않고 축부의 외경의 설계의 자유도를 향상시킬 수 있고, 또한 별도의 위치결정수단 등을 필요로 하지 않고 베어링 등의 감합부재의 위치규제를 할 수 있는 기어장치, 혹은 그 중핵이 되는 축 부재의 제조방법을 얻을 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 기어장치의 부분단면도이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시형태의 일례를 나타내는 기어장치의 부분단면도이다.
도 3은, 본 발명의 또 다른 실시형태의 일례를 나타내는 기어장치의 부분단면도이다.
도 4는, 본 발명에 관한 기어장치의 축 부재를 단조 또는 전조로 제조할 때의 모식도이다.
도 5는, 도 3의 실시형태의 종래예에 상당하는 기어장치의 부분단면도이다.
도 6은, 도 1의 실시형태의 종래예에 상당하는 기어장치의 부분단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태의 예를 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시형태의 일례에 관한 기어장치의 부분단면도이다.

다만, 이해를 용이하게 하기 위하여, 도 6에 나타낸 종래의 기어장치와 동일한 부재에는, 편의상 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.

이 기어장치(30)에서도, 전단(前段)의 캐리어체(12)의 회전을, 축 부재(36)를 통하여 후단(後段)의 직교감속기구(18)에 전달하여, 출력축(20)으로부터 감속회전을 인출하고 있다.

축 부재(36)는, 베벨 피니언부(기어부)(36A) 및 그 베벨 피니언부(36A)에 연속하여 일체 형성된 원기둥형상의 축부(36B)를 구비하고 있다. 축부(36B)는, 기어부 측의 제1 축부(36B1)와 캐리어체 측의 제2 축부(36B2)로 이루어진다.

기어장치(30)에서는, 도시하지 않은 단순유성기어기구의 유성 핀(32)이 압입된 캐리어체(12)의 회전을, 그 캐리어체(12)에 고정된 축 부재(36)에 전달하고 있다. 캐리어체(12)는 상기 유성 핀(32)이 압입되는 플랜지부(12A)와 통 형상부(12B)를 구비하고, 그 통 형상부(12B)에 (한 쌍의 원추롤러 베어링 중의 일방인) 제1 원추롤러 베어링(24)이 장착되어 있다. 제1 원추롤러 베어링(24)의 내경은 D1이다.

캐리어체(12)와 축 부재(36)는, 스플라인(40)을 통하여 원주방향으로 연결됨과 함께, 볼트(14)를 통하여 축방향의 고정이 이루어져 있다. 축방향의 고정에 대하여 보다 상세히 설명하면, 축 부재(36)의 후술하는 플랜지부(36C)와 캐리어체(12)의 단면(端面)(12C) 사이에, (한 쌍의 원추롤러 베어링 중의 타방인) 제2 원추롤러 베어링(34)의 내륜(34A) 및 스페이서(37)가 끼워져 있다. 이 상태에서 (캐리어체(12)에 접촉하고 있는) 대좌(臺座)(42)를 관통하여 볼트(14)가 축 부재(36)의 단면에 나사박음되면, 축 부재(36)가 캐리어체(12) 측으로 당겨져서, 축방향의 고정이 이루어진다. 볼트(14)는, 조임량을 조정함으로써 제2 원추롤러 베어링(34)의 여압을 최적의 값으로 조정·유지할 수 있다.

따라서, 이 실시형태에 있어서는, 제2 원추롤러 베어링(34)의 내륜(34A)이, “축 부재(36)에 감합됨과 함께 플랜지부(36C)에 의하여 그 축방향의 이동이 규제되는 감합부재”에 상당하고 있다.

축 부재(36)는, 도 4(A)에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 단조금형(50, 52)으로 충격적인 강한 압력으로 축 부재(36)의 소재인 축 소재(54)를 끼워서 가압하는 “단조(본 실시형태에서는 냉간단조)”에 의하여, 그 축 소재(54)를 소성변형시킴으로써 형성되고 있다. 다만, 단조금형의 종류를 변경하면서 다단계로 정형하여 가는 경우도 있다.

이 단조의 과정에서, 베벨 피니언부(36A)의 축방향 축부(36B) 측의 단부에, 그 베벨 피니언부(36A)의 치선원(치선원 직경(d5))보다 직경방향 외측으로 돌출되는 (외주형상이) 원형인 플랜지부(36C)가 동시에 형성된다. 치선원 직경(d5)에 대하여 플랜지부(36C)의 외경은 d7이며, “치선원 직경(d5) < 외경(d7)”이다.

다만, 축부(36B)의 제1 축부(36B1)의 외경은 d8이고, 플랜지부(36C)의 외경(d7)보다 작다(d7 > d8). 즉, 플랜지부(36C)의 축부(36B) 측에는, 이 직경차(d7-d8)에 상당하는 크기의 위치결정면(단차부)(36C1)이 형성된다. 다만, 이 제1 축부(36B1)의 외경(d8)은, 치선원 직경(d5)보다 크다(당연히, 치저원 직경(d6)보다 크다). 또한, 축부(36B)의 기어부 반대측의 제2 축부(36B2)의 외경은 (종래와 동일한 약간 가느다란) d10으로 되어 있다.

도 1로 되돌아와서, 이 축 부재(36)의 축부(36B)의 제1 축부(36B1)의 외경(d8)은, 제2 원추롤러 베어링(34)의 내경(D3)에 대응하는데, 이 내경(D3)은, 캐리어체(12)의 통 형상부(12B)의 외경(d9)(=D1)과 그다지 다르지 않은 크기로 되어 있다(D3≒D1).

베벨 피니언부(36A)는 베벨기어(44)와 맞물려 있다. 베벨기어(44)는 키(45)를 통하여 출력축(20)과 연결되어 있다. 다만, 출력축(20)은 한 쌍의 원추롤러 베어링(46, 47)에 의하여 케이싱(48)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

다음으로 이 실시형태에 관한 기어장치(30)의 작용을 설명한다.

유성 핀(32)을 통하여 도시하지 않은 단순유성기어기구의 회전이 캐리어체(12)에 전달되어 오면, 스플라인(40)을 통하여 축 부재(36)가 그 캐리어체(12)와 동일한 회전속도로 회전한다. 축 부재(36)가 회전하면 그 선단의 베벨 피니언부(36A)가 회전하고, 그 베벨 피니언부(36A)와 맞물려 있는 베벨기어(44)가 회전한다. 베벨기어(44)의 회전은 키(45)를 통하여 출력축(20)의 회전으로서 인출된다.

여기에 있어서, 본 실시형태에 관한 베벨 피니언부(기어부)(36A)의 치형(베벨기어)은, 단조에 의하여 축 소재(54)를 소성변형시킴으로써 형성되고 있기 때문에, 치형의 형성과 동시에 그 치형의 치선원 직경(d5)보다 큰 외경(d7)을 가지는 플랜지부(36C)를 용이하게 형성할 수 있고, 또한, 축부(36B)의 제1 축부(36B1)의 외경(d8)을 그 플랜지부(36C)의 외경(d7)보다 작은 값으로 유지하는 것도 가능하다.

따라서, 이 플랜지부(36C)의 축방향 축부 측에, 직경차(d7-d8)에 상당하는 크기의 위치결정면(단차부)(36C1)을 생성시킬 수 있고, 이 위치결정면(36C1)에 제2 원추롤러 베어링(34)의 내륜(감합부재)(34A)을 맞닿게 함으로써, 제2 원추롤러 베어링(34)의 내륜(34A)의 축방향의 이동규제를 행할 수 있다. 즉, 이 실시형태에서는, 이 위치결정기능을 이용하여, 상기 서술한 바와 같이 그 플랜지부(36C)와 캐리어체(12)의 단면(12C) 사이에, 제2 원추롤러 베어링(34)의 내륜(34A)과 스페이서(37)를 볼트(14)의 조임에 의하여 끼워 넣어서, 스페이서(37)와 함께 내륜(34A)의 (케이싱(48)에 대한) 축방향의 위치결정(이동규제)을 행하도록 하고 있다.

또한, 제1 축부(36B1)의 외경(d8)을 크게 (치저원 직경(d6)보다 클 뿐만 아니라, 또한 치선원 직경(d5)보다 크게) 할 수 있기 때문에, 제2 원추롤러 베어링(34)의 내경(D3)을 매우 크게 취할 수 있다. 이 결과, 정역(正逆) 어느 회전방향에 있어서도 그 제1, 제2 원추롤러 베어링(24, 34)에 의하여 양호하게 기어의 맞물림 반력을 받을 수 있게 된다.

또한, 베벨 피니언부(기어부)(36A)는, 단조에 의하여 형성되어 있기 때문에, 연속조직에 의하여 기계적 성질 및 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 치형의 치선원 직경(d5)보다 큰 외경(d7)을 가지는 플랜지부(36C) 및 제1 축부(36B1)를 가지고 있으면서, 단조이므로 공구의 출입를 위한 공간을 확보할 필요가 없기 때문에, 축 부재(36)의 축방향의 길이는 종래(도 6의 예)와 비교하여 특히 증대되고 있지 않다.

다음으로, 도 2를 참조하여, 본 발명의 다른 실시형태의 일례에 대하여 설명한다.

이 실시형태에서도, 축 부재(60)를 단조에 의한 소성가공으로 형성하도록 하고 있다. 축 부재(60)는, 베벨 피니언부(기어부)(60A) 및 그 베벨 피니언부(60A)에 연속하여 일체 형성되는 축부(60B)를 구비하고 있다. 또한, 베벨 피니언부(60A)의 축방향 축부 측에, 베벨 피니언부(60A)의 치선원(치선원 직경(d5))보다 직경방향 외측으로 돌출되는 외경(d11)의 플랜지부(60C)가 형성되어 있다. 축부(60B)는, 기어부 측의 제1 축부(60B1)와 캐리어체 측의 제2 축부(60B2) 사이에, 돌기부(60B3)를 가지고 있다.

이 실시형태에서는, 제1 축부(60B1)의 외경이, 플랜지부(60C)로부터 멀어질수록, d12 → d13으로 작아지는 형상의 경사면으로 되어 있다. 이 경사진 제1 축부(60B1)는 제2 원추롤러 베어링(62)의 (내륜 측의) 전동(轉動)면을 구성하고 있다. 이로 인하여, 축 부재(60)의 플랜지부(60C)가, 앞의 실시형태에 비하여 약간 축방향으로 두껍게 형성되어 있다. 이는, 그 플랜지부(60C)에 의하여 제2 원추롤러 베어링(62)의 원추롤러(62B)의 스러스트힘을 확실히 받을 수 있도록 하였기 때문이다. 이 경사진 제1 축부(60B1)의 플랜지부 반대측의 단부(직경 d13)에는, 상기 돌기부(60B3)(외경(d14))가 형성되어(d14 > d13), 원추롤러(62B)의 플랜지부 반대측의 위치규제를 행하고 있다. 다만, 축부(60B)의 캐리어체(12) 측의 제2 축부(60B2)는, 앞의 실시형태의 제2 축부(36B2)와 동일한 크기(직경(d10))로 되어 있다.

이 실시형태에서, 제2 원추롤러 베어링(62)의 원추롤러(62B)는, 축부(60B)의 제1 축부(60B1)의 외주에서 전동(轉動)하고 있다. 이 원추롤러(62B)는, 플랜지부(60C)의 위치결정면(단차부)(60C1)에 맞닿음으로써 축방향의 (도 2의 좌측으로의) 이동이 규제되고 있다. 즉, 이 실시형태에서는, 제2 원추롤러 베어링(62)의 원추롤러(62B)가 본 발명의 감합부재에 상당하고 있다. 제2 원추롤러 베어링(62)의 원추롤러(62B)는, 플랜지부(60C)와 돌기부(60B3) 사이에 끼워짐으로써 그 축방향의 위치결정이 이루어지고 있다. 다만, 제2 원추롤러 베어링(62)의 외륜(62C)은 케이싱(48)의 단차부(48A)에 맞닿음으로써 축방향 플랜지부 반대측으로의 스러스트힘을 받을 수 있도록 장착되어 있다.

이 실시형태에서도, 제1 원추롤러 베어링과 제2 원추롤러 베어링(62)에 의하여 양호하게 기어의 맞물림 반력을 받을 수 있고, 또한, 부품 점수를 상기 실시형태와 비교하여 더욱 저감시킬 수 있다.

그 외의 구성에 대해서는, 앞의 실시형태와 마찬가지이므로, 도 2 중에서 앞의 실시형태와 실질적으로 동일한 부분에 동일한 부호를 붙임에 그치고, 중복설명을 생략한다.

도 3에 본 발명의 또 다른 실시형태의 일례를 나타낸다.

이 실시형태에 관한 기어장치(90)는, 종래, 도 5에 나타내는 바와 같은 구성으로 되어 있었던 기어장치(70)의 입력부(71)를, 본 발명을 적용함으로써, 도 3에 나타내는 바와 같은 구성으로 할 수 있던 사례에 상당하고 있다.

먼저 도 5의 종래의 구성부터 간단히 설명하면, 이 감속장치(70)의 입력부는, 도시하지 않은 모터축과 연결한 이음축(혹은 모터축 그 자체이어도 된다)(72)을 할로우(중공(中空))로 하고 있다. 이 이음축(72)의 중공부(72A)에 축 부재(74)가 압입에 의하여 연결된다. 축 부재(74)는, 헬리컬 피니언부(기어부)(74A) 및 그 헬리컬 피니언부(74A)에 연속하여 일체 형성되는 축부(74B)를 구비하고 있다. (종래의) 헬리컬 피니언부(74A)는 절삭에 의하여 형성되고 있었기 때문에, 공구의 출입 공간을 확보하기 위하여, 축부(74B)의 외경(d20)은 헬리컬 피니언부(74A)의 치저원 직경(d21)과 거의 동일하게 되어 있다. 그로 인하여, 헬리컬 기어(75)와의 맞물림으로 실현하고자 하는 감속비와의 관계에서, 헬리컬 피니언부(74A)의 치수(齒數)를 적게 할 (즉 치저원 직경(d21)을 작게 할) 필요가 있을 때는, 그에 따라 축부(74B)의 외경(d20)도 작게 하지 않을 수 없다는 것이 실정이었다.

다만, 도 5의 부호 77은 모터커버 겸용인 기어장치(70)의 프론트커버, 79는 베어링, 81은 윤활제의 분사판, 83은 스페이서, 85는 오일씰이다.

이에 대하여, 도 3에 나타나는 본 발명의 실시형태에 상당하는 기어장치(90)의 입력부(91)에 있어서는, 축 부재(94)의 헬리컬 피니언부(94A)가 전조에 의한 소성가공에 의하여 형성된다. 이 전조에 의한 소성가공에서는, 예컨대, 도 4의 (B)에 나타내는 바와 같이, 먼저, 축 소재(96)로서 그 축방향의 중간부에 플랜지부(94C)가 될 대경부(96C)(직경(d24))를 구비한 소재를 준비한다. 이어서, 그 축 소재(96)를 회전시키면서 헬리컬 피니언부(94A)가 될 일단부(96A)의 반경방향 외측으로부터, 축 소재(96)의 외주에 전조금형(97, 98)을 강한 압력으로 누르도록 한다.

이때, 축 소재(96)의 대경부(96C)가 헬리컬 피니언부(94A)의 치선원 직경(d23)보다 큰 외경(d24)의 플랜지부(94C)로서 그대로 남겨지고, 또한, 이 플랜지부(94C)의 외경(d24)보다 작은 외경(d26)의 소경(小徑)부(96B)가, 축부(94B)로서 그 플랜지부(94C)에 연속하여 그대로 남겨진다. 이로써, 헬리컬 피니언부(기어부)(94A) 및 그 헬리컬 피니언부(94A)에 연속하여 일체 형성되는 축부(94B)를 구비한 축 부재(94)를 소성가공(전조)에 의하여 형성할 수 있다.

이 실시형태에 의하면, 가령 감속비의 관계에서 헬리컬 피니언부(94A)의 치저원 직경(d21)이 작은 경우에도, 그 치저원 직경(d21), 나아가서는 치선원 직경(d23)보다 큰 플랜지부(94C)를 구비한 축 부재(94)를 형성할 수 있다.

도 3으로 되돌아와서, 이 실시형태에 있어서는, 본 발명에 관한 축 부재(94)에 감합되는 감합부재는, 할로우의 이음축(혹은 할로우의 모터축 그 자체)(99)이다. 축 부재(94)의 플랜지부(94C)에는 위치결정면(단차부)(94C1)이 존재하기 때문에, 이 위치결정면(94C1)에 의하여 감합부재인 이음축(99)의 축방향의 이동을 규제할 수 있다. 또한, 헬리컬 피니언부(94A)의 치선원 직경(d23)보다 큰 외경(d24)의 플랜지부(94C)를 가지고 있으면서, 미리 플랜지부(94C)가 될 대경부(96C)를 가지는 축 소재(96)를 이용하여 전조에 의한 소성변형에 의하여 헬리컬 피니언부(기어부)(94A)를 형성하고 있기 때문에, 공구의 출입을 확보하기 위한 불필요한 축부를 마련할 필요가 없다. 이로 인하여, 종래와 동일한 축방향 길이의 범위에서 헬리컬 피니언부(94A)의 치선원 직경(d23)보다 큰 플랜지부(94C)를 형성하는 것이 가능하여지고 있다.

그 외의 구성에 대해서는, 도 5에서 설명한 구성과 마찬가지이므로, 도 3 중에서 도 5와 동일 또는 동일한 기능을 가지는 부재에 동일한 부호를 붙임으로써 중복설명을 생략한다.

다만, 상기 실시형태에 있어서는, 베벨 피니언부 혹은 헬리컬 피니언부 등의 스러스트힘이 발생하는 기어부를 가지는 축 부재가 예시되어 있었지만, 본 발명에 관한 기어부는 이들 기어부로 한정되는 것은 아니고, 예컨대 하이포이드 피니언부, 혹은 웜 피니언부 등의 다른 스러스트힘이 발생하는 기어부 뿐만 아니라, 스퍼 피니언부 등의 스러스트힘이 발생하지 않는 기어부이어도 된다.

기어부의 형성은, 소성가공에 의한 것이라면, 단조이더라도 전조이더라도 상관없다. 또한, 열간가공이더라도 냉간가공이더라도 상관없다. 또한, 단조 혹은 전조의 구체적 공법도 상기 서술한 공법으로 한정되지 않는다. 즉, 기어부의 치형, 혹은 요구되는 플랜지부의 크기 등을 고려하여 적절한 공법이 채용되어도 된다. 다만, 상기 도 3의 예에서 나타내는 바와 같이, 적어도 기어부가 소성가공에 의하여 형성된다면, 축 부재의 다른 부분의 형성은 반드시 소성가공에 의하지 않아도 된다. 플랜지부의 외주형상도, 반드시 원형이 아니어도 된다.

상기 실시형태에 있어서는, 직교기어기구의 입력축으로서 이용되는 (기어부를 가지는) 축 부재, 혹은 기어장치의 입력부를 구성하는 축 부재가 예시되어 있었지만, 본 발명에 관한 축 부재는, 이 이외의 기어장치 내의 다양한 부위에 있어서 적용 가능하다.

감합부재도 상기 예에만 한정되지 않고, 예컨대, 기어, 스페이서 등 축부에 감합되어, 플랜지부에 의하여 이동이 규제되는 것이라면 무엇이든지 된다.

30…기어장치
36…축 부재
36A…베벨 피니언부(기어부)
36B…축부
36C…플랜지부
36C1…위치결정면
34…제2 원추롤러 베어링
34A…내륜
50, 52…한 쌍의 단조금형

Claims

기어부 및 상기 기어부에 연속하여 일체 형성되는 축부를 구비한 축 부재와,
상기 축 부재의 상기 축부에 감합(嵌合)되는 감합부재
를 가지는 기어장치로서,
상기 축 부재는, 적어도 상기 기어부가 소성가공에 의하여 형성되고,
상기 기어부의 축방향 축부 측의 단부에, 상기 기어부의 치선원(齒先圓)보다 직경방향 외측으로 돌출되는 플랜지부가 형성되고, 또한
상기 감합부재가, 상기 플랜지부에 의하여 상기 축방향의 이동이 규제되는 구성으로 되고,
상기 축부에는, 돌기부가 일체형성됨과 함께, 상기 플랜지부와 상기 돌기부 사이에 전동면이 일체형성되고, 상기 감합부재로서의 전동(轉動)체가 상기 전동면에 배치되고, 상기 플랜지부 및 상기 돌기부에 의하여 상기 전동체의 축방향의 이동이 규제되고,
상기 플랜지부, 전동면 및 돌기부의 외경이, 상기 기어부의 치선원 직경보다 크고,
상기 전동면 및 전동체가, 상기 기어부의 맞물림 반력을 받는 한 쌍의 베어링 중 한쪽의 베어링의 전동면 및 전동체로 되어 있으며,
상기 플랜지부의 축방향 폭이, 상기 돌기부의 축방향 폭보다 큰 것
을 특징으로 하는 기어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전동체가 원추롤러로 이루어지고, 상기 전동면의 외경이, 상기 플랜지부로부터 멀어질수록 작게 되어 있는 것
을 특징으로 하는 기어장치.
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청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 기어부가 상기 감합부재의 방향으로 스러스트힘이 발생되는 기어인 것
을 특징으로 하는 기어장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 기어장치에 있어서의 상기 기어부가 일체로 형성된 축부를 가지는 축 부재의 제조방법에 있어서,
상기 축 부재의 소재를 준비하는 단계와,
상기 축 부재의 소재를, 단조에 의하여 소성변형시켜서, 상기 기어부의 치형을 형성함과 함께, 상기 기어부의 치선원보다 큰 외경을 가지는 플랜지부와, 상기 플랜지부의 외경보다 작은 외경으로 상기 플랜지부에 접속하는 상기 축부를 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 축 부재의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 기어장치에 있어서의 상기 기어부가 일체로 형성된 축부를 가지는 축 부재의 제조방법에 있어서,
자신의 축방향의 중간부에 직경이 큰 대경(大徑)부를 구비한 상기 축 부재의 소재를 준비하는 단계와,
상기 축 부재의 소재를, 전조에 의하여 소성변형시켜서, 상기 대경부의 축방향 편측에 상기 기어부의 치형을 형성함과 함께, 상기 대경부를 상기 기어부의 치선원보다 큰 플랜지부, 및 대경부의 플랜지부 반대측을 상기 플랜지부의 외경보다 작은 외경으로 상기 플랜지부에 접속하는 상기 축부로서 남기는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 축 부재의 제조방법.
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