KR101507261B1 - 정밀 기어, 그 기어 기구 및 정밀 기어의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

종래의 수지성형 기어나 공구강 금속 기어에서 찾아볼 수 없는 새로운 재료의 기어에 의해, 높은 경도, 강도, 및 표면 평활성을 겸비하고 또한 가공성이 뛰어난 고정밀의 금속제 정밀 기어 및 기어 기구를 개시한다. 철족 원소인 Fe, Co, Ni 및 Cu, Ti, Zr, Hf를 주성분으로 하는 3원계 또는4원계 이상의 조성인 유리질 금속 합금으로 이루어지는 기어에 있어서, XRD 패턴이 할로(halo) 패턴으로 넓은 피크를 나타내고, 일정의 규칙성을 가지지 않는 무질서한 조직으로부터, 모듈 0.2 이하의 정밀 기어를 형성한다.
[색인어] 정밀 기어, 공구강, 경도, 강도, 평활성, 가공성, 기어 기구, 철족 원소

Description

정밀 기어, 그 기어 기구 및 정밀 기어의 제조 방법 {PRECISION GEAR, ITS GEAR MECHANISM AND PRODUCTION METHOD OF PRECISION GEAR}

본 발명은, 소형이며 높은 부하와 긴 수명이 요구되는 정밀 기어, 그 기어 기구 및 정밀 기어의 제조 방법에 관한 것이다.

시계나 마이크로 기어드모터(micro geared motor) 등의 높은 정밀도를 필요로 하는 정밀 기기에 사용되는 정밀 기어에 있어서, 모듈 0.2를 초과하는 금속제 정밀 기어는 방전 가공이나 절삭 가공을 비롯하여, 프레스가공이나 전조성형 등, 다양한 방법에 의해 우수한 특성이나 정밀도를 가지는 것이 제작되어 있다.

그러나, 모듈 0.2 이하의 금속제 기어에 관해서는 정밀도 상의 문제나 제조 비용 등의 문제가 있기 때문에, 방전가공이나 절삭가공 또는 프레스가공이나 전조성형은 실용적으로 적용이 곤란하다. 그러므로, 성형 가공에 의해 복잡하며 미소한 구조를 용이하게 제작하는 것이 가능한 수지제의 정밀 기어가 일반적으로 널리 이용되고 있다.

이러한 수지제의 정밀 기어는 저가이며 대량생산이 가능하지만, 수지성형 일체 가공품은 금속 재료에 비해 기계적 강도나 경도가 현저히 낮고, 온도 변화에 대하여 치수 및 형상이 변화하기 쉽고, 크리프(creep) 특성을 가지는 것 등에 의해, 모듈 0.2 이하인 신뢰성이 높은 초정밀 기어를 제작하는데 있어서 결코 만족할 수 없었다. 또한, 금속 재료와 비교하여 표면경도나 인장 강도가 매우 작기 때문에, 내열성이 부족하여 내구 수명에 크게 영향을 준다.

최근, 다양한 강화 첨가재의 개발이 진행되어, 수지 재료의 기계적 강도에 대하여도 우수한 것이 많이 상품화되어 있지만, 공구강을 비롯한 실용적인 금속 재료의 수준에는 한참 뒤떨어져 있는 것이 현재 상태이다. 따라서, 높은 부하 용도인 만큼 정밀 기어는 금속 재료인 것이 바람직하다.

금속 재료에서도, 성형 가공이 가능한 다이캐스트용 합금인 알루미늄합금, 마그네슘합금 및 구리합금이 존재하지만, 그 인장 강도는 750㎫ 정도로 수지와 마찬가지로 약하고, 또한 얻어지는 제품의 표표면조도 정밀도도 5㎛Ry 정도로 결정입자에 의한 불균일 수축 및 표면의 날카로운 돌출부도 존재하여, 모듈 0.2 이하의 정밀 기어로서는 부적당하며, 공구강과 동등 또는 그 이상의 기계적 성질을 가진 정밀 기어의 탄생이 요구된다.

그러나, 공구강에 의한 정밀 기어는 기계 가공에 의해 제작되기 때문에, 저가로 대량생산하는 것이 곤란하다. 또한, 가공 정밀도의 확보가 매우 곤란하고, 비록 경도가 높아도, 부재의 표면조도가 미끄럼 등에 의한 재료의 마모에 크게 영향을 주어, 결과적으로 제품 수명을 앞당긴다. 내구성의 개선을 위해서 보다 인장 강도가 높고 표면 평활성이 좋은 정밀 기어가 요구된다.

종래의 표면 평활성이 좋은 모듈 0.1의 금속제 기어(Proc.7th IEEE Workshop on Micro Mechanical Systems, (1994) P343-348)나, 또는 모듈 0.01의 금속제 기어(Proc.IEEE 13th Int. Conf. on Micro Mechanical Systems, MEM2000, (2000) P288-293)를 형성하는 제작예가 보고되어 있다. 그러나, 이것은 리가(LIGA) 프로세스를 이용하고, 또한 단조가공 또는 소성가공에 의해 형성하는 것이었다.

그 밖에, 금속제 기어 형상체를 포함하는 대량생산을 고려한 제조 방법 및 장치(일본 특허공개공보: 특개평10-296424호)가 제안되어 있지만, 기어의 사양이나 평가에 대한 자세한 것은 개시되어 있지 않다.

유리질 금속 조직 또는 유리질 금속 조직 중에 10O㎚ 이하의 나노 결정을 가지는 금속 조직을 형성하는 합금 조성(일본 특허공보: 특개2000-345309호, 특개2001-316784호, 특개2002-256401호, 특개2000-54089호, 특개2001-40460호, 특개2000-129378호, 특공평07-122120호, 특개평08-74010호 및 특개2000-160308호)은, 이미 개시되어 있다. 그러나, 대량생산을 고려한 제조 방법을 이용한, 0.2 이하의 모듈, 2㎛Ry 이하의 표면 평활성을 가지는 기어는 지금까지 개시되어 있지 않다.

또한, 높은 강도를 가지는 소결 벌크체의 제조 방법에 따라 기어 형상의 부품이 제작 가능한 것이(일본 특허공개공보: 특개평11-71602호) 개시되어 있지만, 소결 시에 분말 사이의 간극만큼의 체적 수축이 일어나기 때문에 치수 정밀도를 얻기 어렵다. 또한, 소결 성형된 부재에는 공극이 존재하고, 그 공극에 기인하는 가시적 균열이 발생하기 쉽고, 충전율을 높였다고 해도 금속 본래의 강도와 비교한 강도 저하는 부정할 수 없다. 높은 부하 및 높은 신뢰성을 필요로 하는 정밀 기어의 용도로는 공극이 존재하지 않는 균일한 조직으로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

복잡한 형상을 이루는 초정밀 기어의 하나인 정밀 유성기어 감속기에 사용하는 태양 캐리어는, 도 1에 나타낸 바와 같이 캐리어의 한쪽에 태양기어가 설치되어 있고, 반대쪽에는 유성기어와 결합되는 핀이 3개 설치되어 있다. 종래의 태양 캐리어는 Fe계 재료를 프레스가공한 캐리어와 Fe계 봉재를 절삭가공 및 절단가공한 태양기어, Fe계 봉재를 절삭가공한 핀 3개의, 3종 5부품으로 구성되어 있고, 각각의 결합은 압입에 의해 행해진다.

압입에 의한 결합은, 압입되는 부분의 구멍과 축의 직경이나 표면조도를 극히 높은 정밀도로 마무리해야 하므로, 제품의 신뢰성을 위해 철저한 부품 관리나 공정관리가 필요하다.

또한, 핀 자체가 극히 작고, 압입할 때의 작업성 및 조립성도 용이하지 않으며, 숙련이 필요한 공정이다. 캐리어와 태양기어의 압입 결합에 대하여도, 제품으로서 사용되는 최대 부하 토크에 대하여 충분히 여유가 있는 회전 강도가 필요하다.

상기의 문제점으로부터, 본 발명에서의 과제는 종래의 수지성형 기어나 공구강 금속 기어에서 찾아볼 수 없는 새로운 재료의 기어에 의해, 높은 경도, 강도, 및 표면 평활성을 겸비하고 또한 가공성이 뛰어난 고정밀의 금속제 정밀 기어 및 기어 기구를 얻는 것이다.

본 발명자들은, 철족 원소인 Fe, Co, Ni 및 Cu, Ti, Zr, Hf를 주성분으로 하는 3원계 또는 4원계 이상의 조성인 유리질 금속 합금으로 이루어지는 기어로서, 공구강에 필적하는 강도를 갖고, 우수한 가공성 및 기계적 성질과 동적 특성을 최대한으로 발현시키는 모듈 0.2 이하의 정밀 기어를 형성 가능한 것을 발견하였다. 본 발명의 유리질 금속 합금으로 이루어지는 기어는, XRD 패턴이 할로(halo) 패턴, 즉 넓은 피크(peak)를 나타낸, 일정한 규칙성을 가지지 않는 무질서한 조직으로부터 형성되어 있는 것이 특징이다.

이들을 이용한 본 발명의 정밀 기어는, 그 프로세스에 따라 적어도 표면조도 2㎛Ry, 치수 정밀도 ±5㎛의 범위에서 제작하는 것이 가능하며, 가공성 및 기계적 성질과 동적 특성이 우수하여 모듈 0.2 이하의 정밀 기어를 양호한 정밀도로 제작하는 것에 대하여 매우 유용하다.

모듈 0.2 이하의 정밀 기어는 면압 분포를 균일화하여 국소 응력의 발생을 극력 억제할 필요성이 있다. 본 발명의 정밀 기어는 표면조도 및 치수 정밀도의 개선에 의해 매끄러운 기어 전달이 가능해져서, 손실이 적어져 내구성의 높은 기어가 실현될 수 있다.

모듈이 보다 작은 정밀 기어 만큼 표면조도의 개선에 의한 효과는 현저해지지만, 본 발명의 정밀 기어는 유리질로 이루어지는 금속 재료를 사용하고 있으므로, 미크론 단위의 에지 부위를 가지지 않는 극히 완만한 요철면을 형성하는 것이 가능하므로, 잇면의 압력 분포가 균일화되어 미시적인 결손 등의 트러블을 억제하고, 내구성에 대한 효과가 발현된다.

본 발명의 정밀 기어는 규칙성을 가지는 결정 금속으로 제작된 정밀 기어와 달리, 방위성을 가지지 않는 무질서 구조이므로, 모든 방향으로부터의 외부 응력에 대하여 강한 구조를 갖는다. 따라서, 균열이나 결손이 없고 매우 정밀한, 신뢰성이 높은 기어를 얻을 수 있다.

또한, 공구강으로 치환되는 것으로서는 비커스 경도 Hv 500(로크웰 경도 HRc 49에 해당) 이상, 인장 강도 1500㎫ 이상 중에서, 어느 한쪽의 성질을 가진 기어가 극히 유용하고, 특히 그 양쪽을 만족시키는 것이 바람직하다.

상기 유리질 금속 합금으로 이루어지는 정밀 기어 중, 본 발명의 M_{100 -}nTM_n(단, M은, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, Zr, Hf 중 1종 또는 2종 이상의 원소이며, TM은 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11족으로 이루어지는 천이금속 원소(단, M에 적용한 원소를 제외), 및 13, 14, 15족으로 이루어지는 전형 원소를 적어도 2종 이상 포함하는 군에 의해 구성되어 있고, n은 5원자% 이상 50원자% 이하임)으로 이루어지는 3원계 또는 4원계 이상의 조성인 유리질 금속 조직으로 이루어지는 모듈 0.2 이하의 정밀 기어에 있어서, n이 5원자% 미만이면 유리질 금속으로 형성되는 정밀 기어를 얻는 것은 곤란해지기 때문에 바람직하지 않다.

n은 50원자%를 넘어도, 유리질 금속으로 형성되는 정밀 기어를 얻는 것은 충분히 가능하지만, 경도 및 강도의 저하, 또는 치수 정밀도의 저하가 나타나기 쉬워져 바람직하지 않기 때문에, 5원자% 이상 50원자% 이하의 범위로 한정된다.

또한, TM에, Cr, Mo, Zr, Hf, Nb, Al, Sn, B 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것이 바람직하고, 이들을 도입함으로써 결정화에 의한 무질서 구조의 질서화가 억제되고, 보다 열적으로 안정적인, 신뢰성이 높은 정밀 기어를 제공하는 것이 가능해진다. 이상의 조건을 만족함으로써 가공성 및 기계적 성질과 동적 특성이 우수한 금속제 정밀 기어의 형성이 가능하였고, 또한 이것을 구성한 기어 기구를 얻을 수 있었다.

이 중에서도, 본 발명에 있어서, 주성분이 Cu인 정밀 기어는 1800㎫ 이상의 인장 강도와, 3.5%를 초과하는 매우 큰 연신변형을 나타내며, 높은 강도로 파괴 내성에 현저하게 우수한 것이 확인되었다. 이 Cu를 주성분으로 한 파괴 내성이 뛰어난 금속제 정밀 기어는, CU_pTi_qM1_{100 -p-q}(단, M1은, Hf, Zr, 철족, 백금족, 귀금속(11족), Al, Sn, Zn 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소로 이루어지고, p는 50원자% 이상 65원자% 이하, q는 2원자% 이상 20원자% 이하)로 이루어진다.

p가 50원자% 미만이면 경도 및 강도의 저하를 초래하고, 65원자%를 넘으면 우수한 파괴 내성이 없어지므로 바람직하지 않다. 또한, q가 2원자% 미만이면 연신변형 한계의 저하를 초래하고, 20원자%를 넘으면 본 발명의 기어의 커다란 특징인 우수한 표면 평활성을 얻기 어려우므로 바람직하지 않다. 또한, 파괴 내성을 손상시키지 않기 위해서는 M1에 Hf 또는 Zr이 10원자% 이상 40원자% 이하를 함유하고 있는 것이 바람직하고, 20원자% 이상 35원자% 이하를 함유하고 있는 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 주성분이 Ni인 정밀 기어는 모든 구성 원소가 천이금속 원소이므로 인성이 강하고, 또한 Ni가 주성분이므로 높은 경도 및 인장 강도를 가지고 있다. 이 Ni를 주성분으로 한 고강도의 금속제 정밀 기어는 Ni_{100 -s-t-u}Nb_s(Zr, Hf)_tM2_u(단, M2는, Ti, 철족, 백금족, 귀금속(11족) 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소로 이루어지고, s는 10원자% 이상 25원자% 이하, t는 5원자% 이상 20원자% 이하, u는 5원자% 이상 25원자% 이하, t와 u의 합이 10원자% 이상 35원자% 이하임)로 이루어진다. 특히, M2에는 5원자% 이상 20원자% 이하의 Ti를 포함하는 것이 바람직하다.

Ni-Nb계는 산화 분위기에 대하여 부도체막을 형성하고, 산화에 의한 재질의 열화가 극히 일어나기 어려운 재료이지만, 본 발명에서의 최대의 장점은, 윤활유의 점성에 의한 저항이 없는 동적 특성을 최대한으로 살릴 수가 있는 무윤활의 기어 기구를 형성하는 것이 가능한 것을 발견하였다는 것이다. 본 발명의 금속제 정밀 기어 중에서도, 무윤활의 기어 기구를 형성하기 위해서는 필수적인 정밀 기어이다.

여기서, s는 최대값 보다 15원자% 크고, t, u는 각각 최소값 보다 작은, 또는 존재하지 않는 경우에도 유리질 금속에 의한 정밀 기어의 실현은 가능하지만, 기존의 제조 방법에서는 가공 조건이 엄격하게 되어 우수한 치수 정밀도 및 표면 정밀도를 얻는 것이 곤란하게 되었다. 무윤활 조건 하에서 사용하는데 표면조도가 보다 크게 영향을 주기 때문에, 2㎛Ry 이하의 전사성이 충분히 얻어지는 범위를 한정하였다.

이어서, 본 발명에 있어서 주성분이 Fe인 정밀 기어는 본 발명의 기어 중 가장 경질이며, 탄성변형이 일어나기 어려운 치열을 갖는다. 이러한 경질에서 탄성변형이 생기고 어려운 조성식(組成式) Fe_{100 -x-y}M3_xM4_y(단, M3은, 3, 4, 5, 6족으로 이루어지는 천이금속 원소 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소로 이루어지고, M4는, Mn, Ru, Rh, Pd, Ga, Al, Ge, Si, B, C 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소로 이루어지며, X는 2원자% 이상 35원자% 이하, y는 5원자% 이상 30원자% 이하)로 이루어진다.

M3원소에 6족 원소를 포함하지 않는 경우에는 20원자% 이하인 것이 보다 바람직하고, 또한, M4에 B를 가지는 경우에는 15원자% 이상인 것이 보다 바람직하다. M3, M4가 공히 본 발명의 정밀 기어를 용이하게 형성하기 위해서는 필수적인 원소이지만, 특히 M3은 내열성을 향상시키기 위해 중요한 원소이다. x가 35원자%보다 크거나 2원자%보다 작으면 내열성에 기여하지 않게 되며, 또한 y가 30원자%보다 크거나 5원자%보다 작으면 치수 정밀도, 표면 평활성이 현저하게 저하되므로 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서, 주성분이 특히 Fe인 정밀 기어를 제작하는데 있어서, Fe의 일부를 Co 및 Ni로 치환함으로써, 융점의 저하나 용융 금속의 점도의 저하가 나타나, 경도 및 강도는 약간 저하되기는 하지만, 치수 정밀도 및 표면 평활성이 우수한 정밀 기어가 얻어지는 것이 판명되었다.

주성분의 Fe를 C0 및 Ni로 치환한 경우(Fe_1-a(Co, Ni)_a)_{100 -x- y}M3_xM4_y로 이루어지고, Fe와 Co 및 Ni의 혼합비인 a는 0.1 이상 0.7 이하, 바람직하게는 0.2 이상 0.6 이하이다. 0.1 미만이면, Co 및 Ni를 첨가해 융점을 내리는 효과를 거의 얻지 못하고, 0.7을 넘으면 Fe가 강도에 대하여 미치는 효과를 확인할 수 없었다.

또한, 본 발명의 금속제 정밀 기어 중 Fe를 주성분으로 한 정밀 기어 및 Fe의 일부를 Co 및 Ni로 치환한 정밀 기어는, 특히 M4가 Si, B를 포함하는 원소 군으로 구성된 경우에는, 저가일 뿐만 아니라, 이들 반금속 성분의 존재가 부하에 대하여 보다 현저하게 탄성변형을 억제하고 있는 것이 실제 시험에서 판명되었고, 이것은 모듈 0.2 이하라는 얇은 기어의 맞물림 전후에 일어나는 것이 염려되는 치열의 휘어짐이 본 발명의 정밀 기어 중 가장 작은 이상적인 기어인 것을 나타내고 있다.

또한, 표면 평활성도 매우 양호하고, 본 발명의 금속제 정밀 기어 중에서도 가장 소형화에 유리한 것으로 판명되었다. 이 경우, 바람직한 Fe, Co, Ni의 함유량의 총계는 70원자% 이상이고, M3의 함유량은 2원자% 이상 10원자% 이하이며, M3의 함유량이 2원자% 미만 또는 10원자%를 초과하는 경우에는 우수한 정밀도 및 표면 평활성을 얻는 것이 곤란하기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서, 주성분이 Zr 또는 Hf인 정밀 기어는 본 발명의 기어 중에 냉각 액체 온도 영역이 넓고, 냉각 속도가 비교적 낮아도 복잡한 형상을 얻기 쉬운 특징을 가져서, 치수 정밀도 및 표면 평활성에 가장 뛰어난 정밀 기어가 얻어지는 것을 알았다.

Zr 또는 Hf를 주성분으로 하는 정밀 기어는 (Zr, Hf)_aM5_bM6_c(단, M5는, 3, 5, 6족 및 철족, 백금족, 귀금속(11족), Ti, Mn 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소로 이루어지고, M6은 Be, Zn, Al, Ga, B, C, N 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소로 이루어지고, a는 30원자% 이상 70원자% 이하이고, b는 15원자% 이상 65원자% 이하이며, c는 1원자% 이상 30원자% 이하임)로 이루어지고, 표면경도는 약 Hv 500으로 지금까지 설명한 정밀 기어 중 가장 낮지만, 주성분에 내식성 높은 원소(Zr, Hf)를 가지기 때문에 옥외나 부식 환경 등에서 사용하는 것이 가능하며, 또한 생체 독성이 본 발명의 기어 중 가장 낮은 원소 군으로 이루어지는 기어로 형성될 수 있고, 의료용도에 이용하는 것도 기대할 수 있다.

a가 30원자% 미만이면 우수한 내식성이 없어지고, 85원자%를 넘으면 치수 정밀도 및 표면 평활성을 얻을 수 없게 되므로 바람직하지 않다. 또한, b 및 c가 규정의 값을 벗어나면, 치열부에 충전 불량이 발생하기 쉬워져, 내구성에 영향을 주기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서 주성분이 Ti인 정밀 기어는 Fe족을 주성분으로 하는 정밀 기어와 마찬가지로 높은 강도를 가지고 있고, 또한 Ti가 낮은 비중인 것보다 본 발명의 기어 중에 가장 경량이며, 기동 시의 토크 손실이 가장 낮은 기어 기구를 얻어지는 것을 알았다. 또한, 편심 기어 기구를 형성했을 때, 중심 진동에 수반되는 진동의 억제에 중요한 역할을 하는 기어인 것도 알았다.

이 Ti를 주성분으로 하는 정밀 기어는 Ti_{100 -i-j-k}Cu_iM7_jM8_k(단, M7은, Zr, Hf, 철족, 백금족으로 이루어지는 천이금속 원소 중1종 이상의 원소이고, M8은 3, 5, 6족 및 Al, Sn, Ge, Si, B, Be 중 2종 이상의 원소이며, i는 5원자% 이상 35원자% 이하이고, j는 10원자% 이상 35원자% 이하이며, k는 1원자% 이상 20원자% 이하임)로 이루어진다.

i, j가 규정된 최소 원자% 미만이면 우수한 표면 평활성을 얻을 수 없고, 최대 원자%를 넘으면, 비중의 증가에 의해 Ti를 주성분으로 하는 우위성이 없어지므로 바람직하지 않다. 또한, k가 1원자% 보다 작거나 20원자%보다 크면, 기어 형상 자체를 얻기 어려워지기 때문에 바람직하지 않다.

일반적으로는, 유리질 중에 결정을 가지는 금속 조직에 있어서는, 유리질 금속 재료가 가지는 높은 강도와 기계적 성질이 저하된다. 단, 유리질 금속의 체적비가 50% 이상이면 기계적 성질의 변화는 거의 확인되지 않는다. 또한, 결정이 체적비 50% 이상에서도, 결정 사이즈가 작은 경우, 구체적으로는 100㎚의 결정입자가 존재하고 있어도 기계적 성질의 변화는 거의 확인되지 않는다.

우수한 인성(靭性) 및 전성(展性)을 가지는 결정입자가 유리질 금속의 매트릭스 중에 혼재하는 경우에는, 기계적 성질을 향상시키는 것이 알려져 있고, 이 경우의 결정 사이즈는 20㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 100㎚를 넘으면 기어의 표면조도에 악영향을 준다. 따라서, 유리질 금속의 매트릭스 중에 혼재하는 결정입자는 10O㎚ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 경도가 높을수록 현저한 취화(脆化)가 나타나 피칭 등의 기어면 피로에 대한 내성에 크게 악영향을 미치는 것은 이미 알려진 사실이다. 이러한 사실과 관없이, 본 발명의 정밀 기어는 영률이 낮은 성질을 가지므로, 그 대부분은 높은 경도를 가지는 것에도 불구하고, 피칭 등의 기어면 피로 내성이 뛰어나다.

이 효과를 현저하게 발현시키기 위해, 기어 재료에 포함되는 비금속 원소의 양이 30원자% 이하인 것이 바람직하고, 25원자% 이하인 경우에는 가장 경질인 Fe를 주성분으로 하는 기어에 있어서도 항복 또는 파단 까지 굽힘변형이 1.5% 이상인 것을 확인하여, 인성이 강한 정밀 기어를 형성하는 것이 가능하다고 판단하기에 이르렀다.

이상을 통하여, 본 발명의 정밀 기어라면, 종래 공지의 기어에 비해 치수 정밀도와 표면 평활성 및 기계적 성질이 뛰어나며 간단하고 용이한 프로세스로 형성 가능한 모듈 0.2 이하의 정밀 기어를 얻을 수 있다.

여기서, 본 발명의 모듈 0.2 이하의 정밀 기어를 형성하는데 있어서는, 그 무질서 구조의 안정성에 관계없이, 액체로부터의 체적 수축을 억제하기 위해 적어도 300℃/초 이상의 냉각 속도가 필요하고, 이것을 만족시킴에 따라서 본 발명의 정밀 기어의 성질을 얻는 것이 가능해진다. 냉각 속도는 10⁴℃/초 이상인 것이 보다 바람직하다. 단, 주조 성형에 있어서 냉각 속도가 10⁷℃/초 이상이 되면 기어 형성 중에 고화되는 현상이 확인되어 주형에 충전시키는 것이 곤란해져, 그 결과 표면조도나 치수 정밀도가 현저히 저하되는 것이 확인되었다.

또한, 본원 발명에 따르면, 태양 기어, 캐리어 플레이트 및 샤프트를 갖는, 태양 캐리어이고, 상기 태양 캐리어는, 상기 캐리어 플레이트의 편측에 상기 태양 기어가 형성되고, 상기 캐리어 플레이트의 반대측에 상기 샤프트가 형성되고, 상기 태양 캐리어는, 일체형의 태양 캐리어이고, 상기 태양 기어, 상기 캐리어 플레이트 및 상기 샤프트는, 상기 태양 기어의 회전 샤프트에 수직인 단면에 있어서, 각각 상이한 단면 형상을 갖고, 상기 태양 캐리어는, 모듈이 0.04 이하이고, 상기 태양 캐리어를 사용한 유성기어 감속기는, 직경이 2 mm이하인 모터에 실장 가능하고, 상기 태양 캐리어는 Cu_pTi_qM1_{100 -p-q}(단, M1은 Hf, Zr, 철족, 백금족, 귀금속(11족), Al, Sn, Zn 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소로 이루어지고, p는 50원자% 이상 65원자% 이하이고, q는 2원자% 이상 20원자% 이하임)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 캐리어도 제공할 수 있다.

본 발명에 의해, 높은 경도, 강도, 및 표면 평활성을 겸비하고 또한 가공성이 뛰어난 고정밀의 금속제 정밀 기어 및 기어 기구를 얻을 수 있고, 유성기어 감속기로서 종래의 공구강과 동등 이상의 일반 특성을 구비하고, 정음성(靜音性)이 뛰어난 제품이 실현될 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 정밀 기어는 외부 응력에 대하여 강한 구조를 가지기 때문에 균열 및 파단이 발생하기 어렵고, 또한 형상 정밀도가 우수하기 때문에 신뢰성이 높고, 제품의 내구 수명도 대폭적인 향상을 기대할 수 있는 것이다. 또한 본 발명에 의해, 각 부품을 조립하는 공정이 없어져, 일체 성형 가능하므로, 도 2에 나타낸 바와 같이 공정 수를 삭감할 수 있고, 또한 조립 정밀도의 검토가 불필요해졌다.

도 1은 본 발명에 따른 유성기어의 분해 사시도이다.
도 2는 유성기어에 대한 종래기술과 본 발명의 공정을 나타낸 설명도이다.
도 3은 가압 주조 성형 장치를 이용한 태양 캐리어 제작의 개략도이다.
도 4는 히트 사이클 플로차트이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양 캐리어의 확대 측면 사진이다.

본 발명은, 기어가 소형이며 강도, 내마모성, 윤활성을 필요로 하는 기구부품에 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 기어의 제작 대상에는, 가공성 및 기계적 성질과 동적 특성이 우수하여 기계 부품의 일례로서, 유성기어 감속기에 있어서 복잡한 형상을 가지는 정밀 기어 구조체의 일예인 모듈 O.O4의 태양 캐리어를 선정하였다.

본 발명에 의해 형성된 태양 캐리어를 실장한 유성기어 감속기의 분해도를 도 1에 나타내었다. 여기서, 참조부호 1은 기어 하우징이며, 내주면에는 내측 기어가 형성되어 있다. 참조부호 2는 베어링으로, 기어 하우징(1)에 고정되고, 출력샤프트 캐리어(3)를 회전 가능하게 지지한다. 참조부호4는 피니언이며, 도시하지 않은 모터의 샤프트에 고정되어 있다.

도시하지 않은 모터의 구동에 의해, 피니언(4)이 회전하고, 태양 캐리어(5a)의 샤프트에 회전 가능하게 내장된 3개의 유성기어(6a)가 회전한다. 이 유성기어는 기어 하우징(1)의 내측 기어와도 동시에 맞물리고 있어 태양 캐리어(5a)는 피니언(4)과 동일한 방향으로 감속되면서 회전한다.

다음에, 태양 캐리어(5a)의 태양기어의 회전에 의해, 태양 캐리어(5b)의 샤프트에 회전 가능하게 조립된 3개의 유성기어(6b)가 회전한다. 이 유성기어는 기어 하우징(1)의 내측 기어와도 동시에 맞물리고 있어 태양 캐리어(5b)는 더욱 감속되면서 회전한다. 마찬가지로, 동력을 차례로 전달하면서, 최종적으로 출력샤프트 캐리어(3)가 회전하는 것이다.

본 발명의 실시에 있어서는, 대량생산을 고려하여, 가압 주조 성형 장치를 선택하였다. 그 제조 장치의 개략도를 도 3에 나타내었다. 본 발명에 필요한 기구를 평이하게 나타내기 위해, 수냉 기구나 진공 배기 시스템 및 절단구와 같은 복잡한 기구는 개략 도면으로부터 생략하였다.

슬리브(11)의 외주에는 고주파 코일(12)이 존재하여, 슬리브(11) 내의 금속은 고주파 유도 가열에 의해 용융 금속(13)으로 된다. 장치에는 용융 금속(13)을 관찰하는 창이 설치되어 있고, 용융 금속(13)의 온도는 육안관찰 또는 방사 온도계에 의해 측정하는 것이 가능하다. 장치 상에는 슬리브(11)를 통하여 열전대를 설치하여 보다 정확하게 온도를 측정할 수도 있으나, 본 실시예에서는 방사 온도계를 사용하고, 열전대는 사용하지 않았다.

용융 금속의 아래쪽에서 용융 금속을 유지하고 있는 압출 헤드(14)와 슬리브(11)는 사출 시에 위쪽으로 최대 4m/초의 속도로 함께 상승하고, 용융 금속(13)을 금형(15) 내의 탕도를 통해 공동부(16)로 이송시킨다. 공동은 금속 플레이트(17)에 의해 충분히 고정되어 있고, 제품 형상이 형성된 공동부(16)에 용융 금속을 충전시킴으로써 정밀하게 성형 된다.

용융 금속은, 상온까지 충분히 냉각된 금형 및 공동에 의해 10³~10⁴℃/초 정도의 속도로 급랭 응고된다. 금형 및 공동에는 열간 공구강(SKD-1)을 사용하고, 공동부(16)에는 필요에 따라 평활한 간이 코팅을 행하는 것이 가능하며, 또 공동은 별개로 분리시키는 것이 가능하여, 이형(離形)에 대하여 충분히 배려한 구성으로 되어 있다. 급속 응고 시 중간 시점의 압력은 헤드의 유압에 의해 상이해지지만 제품 표면의 압력이 1㎫ 정도가 되도록 설정하였다.

공동부(16)를 제작하는데 있어서는, 방전 가공, 배럴 연마 및 화학 연마 가공을 행하고, 태양기어부의 치열 표면조도를 1㎛Ry 이하로, 샤프트부의 표면조도를 0.5㎛Ry 이하로 억제하였다. 금형의 표면조도는, 비접촉 방식의 측정을 이용함으로써 조사하는 것이 가능하며, 그 측정에는 표면조도 측정 기능을 가진 광시야 콘포칼(confocal) 현미경을 이용하여 확인을 수행하였다.

비교예로서, 본 발명에 의해 얻어진 상기의 기어 구조체와 종래의 기어 구조체를 시작(試作) 평가한 결과를 표 1에 나타냈다. 치수 오차는, 기어 내주 원 직경의 치수 오차를 공구 현미경에 의해 측정하였다. 치열 표면조도는 비접촉 조도 측정에 의해 측정하였고, 표면경도는 마이크로 비커스 경도계를 이용하여 10Og~ 1㎏의 부하에서 측정하였다. 또한, 인장 강도는 해석 기능이 내장된 탁상 인장 시험기를 사용하여 치열의 두께에 상당하는 60㎛ 두께, 50㎛ 폭의 박체(箔體)를 0.20㎜폭으로 고정함으로써 측정하였다.

또한, 상기의 태양 캐리어를 사용한 유성기어 감속기를 ø2㎜ 브러시리스 모터에 실장하고, 실용 환경을 배려하고, 도 4의 조건으로 히트 사이클을 가하여, 48시간의 연속 가동 시험을 수행하고, 변형이나 동작의 이상 여부를 조사하였다. 변형의 유무는 투영 패턴 도면과 기어를 공구 현미경으로 관찰하여 대조함으로써 행하고, 규격 형상을 벗어나는 것을 변형이 있는 것으로 판단하였다.

표 1에서 XRD 패턴은 미소 X선 회절 장치를 사용하여 측정하고, 할로 패턴을 나타낸 것(G), 할로 패턴에 피크가 혼재하는 것(G+C), 완전하게 결정의 패턴을 나타낸 것(C)이라고 판단하였다. 여기서, (G)는 비정질, (C)는 결정을 나타내는 기호이다.

[표 1]

실시예 A~G는, Fe, Co가 주성분인 정밀 기어를 형성한 예이다. 특히, Fe_{100 -}x-yM3_xM4_y에서 M4가 Si, B로 이루어지는 실시예 A는, 본 발명의 기어 중 가장 경도가 높고, 또한 치수 정밀도나 표면조도도 매우 양호하였다. 또한, 실시예 A의 Fe를 일부 Co 및 Ni로 치환하여 M3 원소인 Nb량을 적정화한 실시예 B, C에 의해, 형상 정밀도 및 표면조도가 크게 개선된 높은 효율과 낮은 마모성 기어를 형성할 수 있었다. 백금족을 가지는 실시예 D는 굽힘변형 한계가 크고, 파단에 이를 때까지의 파괴 내성이 개선된 기어가 형성될 수 있었다.

실시예 A~G 어느 쪽도, Hv 1000, 인장 강도 3000㎫ 근방이고, 연신변형은 1.6% 이상으로, 매우 경질로 강도가 높고, 또한 응력에 대한 굽힘변형량이 작고 탄성변형이 일어나기 어려운 정밀 기어가 형성될 수 있고, 그 결과로서 본 발명의 기어를 사용한 초정밀 기어 기구 중에서 가장 이상적인 동작 특성을 가지는 기어 기구를 얻을 수 있었다.

실시예 H, I는, Ni가 주성분이며, 모든 구성 원소가 천이금속 원소로 이루어지는 정밀 기어를 형성한 예이다. 기존의 금속 기어의 모든 성질과 비교하면, Fe, Co가 주성분인 정밀 기어와 비교해도 전혀 손색없는 경도 및 강도를 가지고 있고, 굽힘변형 한계가 큰 정밀 기어를 형성할 수 있다.

Ni-Nb계 재료가 가지는 우수한 내식성을 이용하고, 윤활유를 사용할 수 없는 해수 중에서 적용을 시도해 식염을 과포화로 가한 수온 4O℃의 식염수 중에서 유성기어 감속기의 내구 동작 시험을 추가하여 수행하였으나, 시험 전후에서의 모든 특성에 전혀 변화를 보지 못하였고, 또한 기어도 어떠한 변화도 없이 해수 중에서도 적용이 가능한 기어 기구를 얻을 수 있었다.

실시예 J, K는, Ti가 주성분인 정밀 기어를 형성한 예이다. 이들 Ti가 주성분인 기어를 사용한 기어 기구는 기동 시의 토크 손실이 작으므로, 기어 기구 전체적으로 응답 속도에 5% 정도의 향상을 볼 수 있어 응답이 양호한 기어 기구를 얻을 수 있다.

실시예 L, M는, Cu가 주성분인 정밀 기어를 형성한 예이다. 본 발명 중에서 가장 커다란 연신변형을 나타내고, 모두 1850㎫ 이상으로 종래 재료의 1500㎫보다 높은 인장 강도를 가지는 정밀 기어를 형성할 수 있다. 특히, 실시예 L은 연신변형 한계가 3.9%로 매우 크고, 본 발명 중 가장 파괴 내성이 뛰어난 정밀 기어를 얻을 수 있었다. 그 결과, 파괴 동작 불량에 대한 신뢰성이 매우 높은 기어 기구를 얻을 수 있었다. 도 5는, 주사형(走査型) 전자 현미경에 의한 일체형 태양 캐리어의 측면 확대 사진이다. 참조부호 7은 태양기어, 8은 캐리어 플레이트, 9는 3개의 샤프트이다.

실시예 N, O, P는, Zr, Hf가 주성분인 정밀 기어를 형성한 예이다. 각각 모두 본 발명중 가장 가공성이 뛰어난 정밀 기어이며, 표면조도, 치수오차, 산(酸)에 대한 내성이 강하고 또한 생체 적합성이 높은 성분을 중심으로 한 정밀 기어를 형성할 수 있었다. 또한, 이것을 사용한 기어 기구를 형성할 수 있었다.

이상과 같이, 본 발명의 정밀 기어는 각각에 대하여 우수한 특징을 가지고 있고, 이들 우수한 성질을 조합시켜 이용함으로써, 보다 양호한 기어 기구를 얻는 것이 가능하다.

비교예 1a~1c는 Fe, Co를 주성분으로 한 본 발명 대상 외의 정밀 기어를 형성한 예이다. 반금속 원소량이 30원자%보다 많은 예 1a는 이형 시의 단계에서 형상을 이루지 않고, M_{100 - n}TM_n에서 n이 50원자% 미만인 비교예 1b 및 1c(또한, 비교예 1b에 대하여는 Fe_{100 -x- y}M3_xM4_y에 있어서 x가 20원자%를 넘음)는, 이형 시에 파손되어, 목적으로 하는 기어를 얻을 수 없었다.

비교예 2d~2f는, Ni를 주성분으로 한 본 발명 대상 외의 정밀 기어를 형성한 예이다. Ni_{100 -s-t- u}Nb_s(Zr, Hf)_tM2_u에서, s가 10원자% 미만인 비교예 2d는 이형 시에 파손되어, 목적으로 하는 기어를 얻을 수 없었다. 또한, s가 25원자%를 초과하는 비교예 2e는 유리질인 기어에 가까운 형상을 이루고 있지만, 2㎛Ry 이하의 우수한 표면 평활성을 얻지 못하고, 또 치열 선단까지 충전되지 않아 규격의 치형을 얻을 수 없었기 때문에, 기어를 조립하여 동작시킬 수 없었다.

또한, Ni_{100 -s-t- u}Nb_s(Zr, Hf)_tM2_u에서, t와 u의 합이 35원자% 이상인 비교예 2f)도 또한, 유리질인 기어에 가까운 형상을 이루고 있지만, 2㎛Ry 이하의 우수한 표면 평활성을 얻지 못하고, 또 치열 선단까지 충전되지 않아 규격의 치형을 얻을 수 없었기 때문에, 기어를 조립하여 동작시킬 수 없었다.

비교예 3g는, Ti를 주성분으로 한 본 발명 대상 외의 정밀 기어를 형성한 예이다. Ti_{100 -i-j- k}Cu_iM7_jM8_k에서, k가 20원자% 이상인 예 3g는, 이형 시에 파손되어, 목적으로 하는 기어를 얻을 수 없었다. 또한, i가 5원자% 미만인 예 3h와, j가 10원자% 미만인 예 3i가 모두 유리질인 기어에 가까운 형상을 이루고 있지만, 2㎛Ry 이하의 우수한 표면 평활성을 얻지 못하고, 아직 치열 선단까지 충전되지 않아 규격의 치형을 얻을 수 없었기 때문에, 기어를 조립하여 동작시킬 수 없었다.

비교예 4j, 4k는, Cu를 주성분으로 한 본 발명 대상 외의 정밀 기어를 형성한 예이다. Cu_pTi_qM1_{100 -p-q}에서, q가 2원자% 미만인 비교예 4j는 유리질이며 표면 평활성도 매우 양호했지만, 이형 시에 치열의 일부가 파손되어, 목적으로 하는 기어를 얻을 수 없었다. p가 65원자%를 초과하는 예 4k도 또한 이형 시에 치열의 일부가 파손되어, 목적으로 하는 기어를 얻을 수 없었다.

비교예 5l은, Zr를 주성분으로 한 본 발명 대상 외의 정밀 기어를 형성한 예이다. (Zr, Hf)_aM5_bM6_c에서, b가 15원자% 미만인 비교예 5l은, 유리질인 기어에 가까운 형상을 이루고 있지만, 2㎛Ry 이하의 우수한 표면 평활성을 얻지 못하고, 또한 치열 선단까지 충전되지 않아 규격의 치형을 얻을 수 없었기 때문에, 기어를 조립하여 동작시킬 수 없었다.

비교예 6m, 6n은, 이미 제작이 보고되어 있는 La, Pd가 주성분인 정밀 기어에 관한 예이다. 모두 가공성이 양호하며, 양호한 치수 정밀도 및 표면조도를 얻을 수 있다.

단, La가 주성분의 비교예 6m은 실장 시험 후에 연화에 의한 변형이라고 볼 수 있는 현저한 치형의 변형이 생기고, 동작 비정상도 발생하여 정밀 기어 용도에서의 사용은 사실상 불가능하다. Pd가 주성분인 비교예 6n도 치형의 변형이 생겼지만, 비교예 6m과는 달라 점토를 비빈 것 같은 치형의 변형인 것이 특징이었다. 치수 정밀도에 대한 영향은, 비교예 6n과 비교하면 작기는 하지만, 변형에 의해 맞물릴 시에 캐칭(catching)이 생겨 높은 부하가 가해지는 정밀 기어에의 적용은 바람직하지 않다.

비교예 7o, 7p는, 소결에 의해 얻어진 Fe를 주성분으로 한 유리질 금속으로 이루어지는 정밀 기어의 예이다. 예상되었던 대로, 용융 금속으로부터 급랭 응고과정을 거쳐 얻어진 본 발명의 정밀 기어와 비교해 강도가 현저하게 작게 되고, 치핑(chipping)으로 보여지는 치열 빠짐을 다수 볼 수 있어 실용 재료로서의 적용은 곤란하다.

비교예 8q, 8r은, 기존의 주조용의 결정 금속 재료를 사용한 경우의 예이다. Fe계 결정 합금인 비교예 8q로 형성을 시도했지만, 모울드에 충전시키지 못하여, 목적으로 하는 기어를 얻을 수 없었다. 또한, Al계의 다이캐스트 결정 합금인 비교예 8r은 이형 시에 변형되어, 목적으로 하는 기어를 얻을 수 없었다.

비교예 9s, 9t는, 수지 재료에 의해 형성한 것이다. 범용적인 수지 재료로 이루어지는 예 9s의 기어, 유리 섬유 강화 수지 재료로 이루어지는 예 9t의 기어와 함께 치형의 변형을 볼 수 있어, 그 용도는 낮은 부하 환경에만 한정된다.

비교예 10u, 10v는, 일반적인 Fe계 금속 재료를 현행의 태양 캐리어의 제조 방법으로 제작한 것이다. 대표적인 스테인리스강인 비교예 10u는 강도가 부족하여 소성변형으로 보여지는 치열의 붕괴를 확인할 수 있어 본 발명의 기어에 가까운 것은 아니다. 일반적인 공구강인 비교예 10v는, 현행의 기어에 사용하고 있는 재료에 가장 가까운 재료이다.

이상의 프로세스를 거쳐 제작한 태양 캐리어 중, 가장 표면 전사성이 양호한, 본 발명 예의 태양 캐리어와, 공구강의 절삭 가공에 의해 조립된 종래품(비교예 10v에 상당)과의 조립 실장 시험 전에 표면조도의 비교 결과를 표 2에 나타냈다. 표면조도는 콘포칼 현미경에 의해 동일한 개수를 측정하고, 괄호 밖의 수치는 실측값의 평균을, 괄호 안의 수치는 최대값과 최소값의 차를 나타내고 있다.

[표 2]

또한, 상기의 태양 캐리어를 사용한 유성기어 감속기를 ø2㎜ 브러시레스 모터에 실장하였다. ø2㎜ 모터의 회로 전압은 4V이고, 모터 구동 전압은 3V이고, 단자 사이 저항은 110.6Ω이며, 유성기어 감속기의 기어비는 18:1로 하였다. 실장 시험에 의해 얻어진 특성 데이터를 표 3에 나타냈다. 본 발명에 따른 정밀 기어의 일례인 태양 캐리어를 유성기어 감속기에 적용함으로써, 현행의 유성기어 감속기와 동등 이상의 일반 특성을 얻을 수 있었다. 또한, 기어가 서로 맞물릴 때에 발생하는 특유의 금속음도 경감시킬 수 있었다.

[표 3]

Claims (10)

1. 태양 기어, 캐리어 플레이트 및 샤프트 를 갖는, 태양 캐리어이고,
   상기 태양 캐리어는, 상기 캐리어 플레이트의 편측에 상기 태양 기어가 형성되고, 상기 캐리어 플레이트의 반대측에 상기 샤프트가 형성되고,
   상기 태양 캐리어는, 일체형의 태양 캐리어이고,
   상기 태양 기어, 상기 캐리어 플레이트 및 상기 샤프트는, 상기 태양 기어의 회전 샤프트에 수직인 단면에 있어서, 각각 상이한 단면 형상을 갖고,
   상기 태양 캐리어는, 모듈이 0.04 이하이고,
   상기 태양 캐리어를 사용한 유성기어 감속기는, 직경이 2 mm 이하 인 모터에 실장 가능하고,
   상기 태양 캐리어는
   M_100-nTM_n(단, M은, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, Zr, Hf 중 1종 또는 2종 이상의 원소 , TM은 Cr, Mo, Nb, Al, Sn, B 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소를 1원자% 이상 반드시 포함하고, 나머지는 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11족으로 이루어지는 천이금속 원소(단, Cr, Mo, Nb 및 M에 적용한 원소는 제외), 및 13, 14, 15족으로 이루어지는 전형원소(단, Al, Sn, B는 제외)를 포함하는 군에 의해 구성되어 있으며 , n은 5원자% 이상 50원자% 이하임)으로 이루어지고, 또는
   (Zr, Hf)_aM5_bM6_c(단, M5는 3, 5, 6족 및 철족, 백금족, 귀금속(11족), Ti, Mn 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소 , M6은 Be, Zn, Al, Ga, B, C, N 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소로 이루어지고, a는 30원자% 이상 70원자% 이하 , b는 15원자% 이상 65원자% 이하 , c는 1원자% 이상 30원자% 이하이고, a, b, c 의 합계는 100 원자% 임) 로 이루어지고,
   상기 태양 캐리어는 체적비 50% 이상의 유리질 금속 조직으로 형성되고,
   상기 태양 캐리어는, 유리질 금속 조직 중에 10O㎚ 이하의 나노 결정을 가지는 금속 조직으로 형성되고,
   상기 태양 캐리어는, 냉각 속도 300℃/초 이상 10⁷℃/초 이하의 속도로 형성되고,
   상기 태양 캐리어는, 비커스 경도 Hv 500 (로크웰 경도 HRc 49 상당) 이상, 인장 강도 1500 ㎫ 이상 중 적어도 한쪽의 성질을 가지고,
   상기 태양 캐리어는, 표면 조도 2㎛Ry 이하로 형성된 것을 특징으로 하는 태양 캐리어.
2. 삭제
3. 다이캐스트법으로 대표되는 용융 금속의 사출 성형에 의한, 태양 캐리어의 제조 방법으로서,
   상기 제조 방법은, 상기 용융 금속을 금형 중의 탕도를 경유하여 공동부에 충전시키고,
   상기 제조 방법은, 냉각 속도 300℃/초 이상 10⁷℃/초 이하의 속도로, 상기 태양 캐리어를 형성하고,
   상기 태양 캐리어는, 태양 기어, 캐리어 플레이트 및 샤프트를 갖고,
   상기 태양 캐리어는, 상기 캐리어 플레이트의 편측에 상기 태양 기어가 형성되고, 상기 캐리어 플레이트의 반대측에 상기 샤프트가 형성되고,
   상기 태양 캐리어는, 일체형의 태양 캐리어이고,
   상기 태양 기어, 상기 캐리어 플레이트 및 상기 샤프트는, 상기 태양 기어의 회전 샤프트에 수직인 단면에 있어서, 각각 상이한 단면 형상을 갖고,
   상기 태양 캐리어는, 모듈이 0.04 이하이고,
   상기 태양 캐리어를 사용한 유성기어 감속기는, 직경이 2 mm 이하인 모터에 실장 가능하고,
   상기 태양 캐리어는
   M_100-nTM_n(단, M은, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, Zr, Hf 중 1종 또는 2종 이상의 원소, TM은 Cr, Mo, Nb, Al, Sn, B 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소를 1원자% 이상 반드시 포함하고, 잔부가 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11족으로 이루어지는 천이금속 원소(단, Cr, Mo, Nb 및 M에 적용한 원소는 제외), 및 13, 14, 15족으로 이루어지는 전형원소(단, Al, Sn, B는 제외)를 포함하는 군에 의해 구성되어 있으며, n은 5원자% 이상 50원자% 이하임)으로 이루어지고, 또는
   (Zr, Hf)_aM5_bM6_c(단, M5는 3, 5, 6족 및 철족, 백금족, 귀금속(11족), Ti, Mn 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소, M6은 Be, Zn, Al, Ga, B, C, N 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소로 이루어지고, a는 30원자% 이상 70원자% 이하, b는 15원자% 이상 65원자% 이하, c는 1원자% 이상 30원자% 이하이고, a, b, c 의 합계는 100 원자% 임) 로 이루어지고,
   상기 태양 캐리어는 체적비 50% 이상의 유리질 금속 조직으로 형성되고,
   상기 태양 캐리어는, 유리질 금속 조직 중에 10O㎚ 이하의 나노 결정을 가지는 금속 조직으로 형성되고,
   상기 태양 캐리어는, 비커스 경도 Hv 500 (로크웰 경도 HRc 49 상당) 이상, 인장 강도 1500 ㎫ 이상 중 적어도 한쪽의 성질을 가지고,
   상기 태양 캐리어는, 표면 조도 2㎛Ry 이하로 형성된 것을 특징으로 하는 태양 캐리어의 제조 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 태양 캐리어로 구성되는 유성기어 감속기인, 기어 기구로서,
    상기 태양 캐리어는, 태양 기어, 캐리어 플레이트 및 샤프트를 갖고,
    상기 태양 캐리어는, 상기 캐리어 플레이트의 편측에 상기 태양 기어가 형성되고, 상기 캐리어 플레이트의 반대측에 상기 샤프트가 형성되고,
    상기 태양 캐리어는, 일체형의 태양 캐리어이고,
    상기 태양 기어, 상기 캐리어 플레이트 및 상기 샤프트는, 상기 태양 기어의 회전 샤프트에 수직인 단면에 있어서, 각각 상이한 단면 형상을 갖고,
    상기 태양 캐리어는, 모듈이 0.04 이하이고,
    상기 태양 캐리어를 사용한 상기 유성기어 감속기는, 직경이 2 mm 이하인 모터에 실장 가능하고,
    상기 태양 캐리어는
    M_100-nTM_n(단, M은, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, Zr, Hf 중 1종 또는 2종 이상의 원소, TM은 Cr, Mo, Nb, Al, Sn, B 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소를 1원자% 이상 반드시 포함하고, 잔부가 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11족으로 이루어지는 천이금속 원소(단, Cr, Mo, Nb 및 M에 적용한 원소는 제외), 및 13, 14, 15족으로 이루어지는 전형원소(단, Al, Sn, B는 제외)를 포함하는 군에 의해 구성되어 있으며, n은 5원자% 이상 50원자% 이하임)으로 이루어지고, 또는
    (Zr, Hf)_aM5_bM6_c(단, M5는 3, 5, 6족 및 철족, 백금족, 귀금속(11족), Ti, Mn 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소, M6은 Be, Zn, Al, Ga, B, C, N 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원소로 이루어지고, a는 30원자% 이상 70원자% 이하, b는 15원자% 이상 65원자% 이하, c는 1원자% 이상 30원자% 이하이고, a, b, c 의 합계는 100 원자% 임) 로 이루어지고,
    상기 태양 캐리어는 체적비 50% 이상의 유리질 금속 조직으로 형성되고,
    상기 태양 캐리어는, 유리질 금속 조직 중에 10O㎚ 이하의 나노 결정을 가지는 금속 조직으로 형성되고,
    상기 태양 캐리어는, 비커스 경도 Hv 500 (로크웰 경도 HRc 49 상당) 이상, 인장 강도 1500 ㎫ 이상 중 적어도 한쪽의 성질을 가지고,
    상기 태양 캐리어는, 표면 조도 2㎛Ry 이하로 형성되고,
    상기 태양 캐리어는, 다이캐스트법으로 대표되는 용융 금속의 사출 성형에 의해 제조되고,
    상기 사출 성형은, 상기 용융 금속을 금형 중의 탕도를 경유하여 공동부에 충전시키고,
    상기 사출 성형은, 냉각 속도 300℃/초 이상 10⁷℃/초 이하의 속도로, 상기 태양 캐리어를 형성하고,
    상기 유성기어 감속기는, 상기 태양 캐리어의 태양 기어와, 복수의 유성기어가 맞물려 있으며,
    상기 유성기어는, 상기 태양 캐리어와 동일한 금속 조성을 가지고, 상기 사출 성형에 의해 제조되는, 기어 기구.

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