KR101515817B1

KR101515817B1 - 파동기어장치

Info

Publication number: KR101515817B1
Application number: KR1020137023137A
Authority: KR
Inventors: 마사루 고바야시; 유키 혼다
Original assignee: 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2015-04-29
Also published as: JPWO2014108932A1; CN104040218A; KR20140114273A; US9140350B2; JP5694552B2; WO2014108932A1; US20140190298A1; DE112013000022T5; CN104040218B

Abstract

컵모양 파동기어장치(1)의 컵모양의 가요성 외치기어(6)의 내부공간(14)은 구획기구(15)에 의하여 전측 내부공간(14a)과 후측 내부공간(14b)으로 구획된다. 윤활제는, 윤활이 필요한 파동발생기(7)의 옆의 전측 내부공간(14a)에 충전된다. 필요한 용량의 윤활제를 충전할 수 있도록 전측 내부공간(14a)의 용량이 설정된다. 가요성 외치기어(6)의 내부공간(14)의 모두에 윤활제를 충전할 필요가 없으므로, 윤활제의 충전량을 감소시킬 수 있다.

Description

파동기어장치{WAVE GEAR DEVICE}

본 발명은, 컵모양 혹은 실크햇 형상(silk hat 形狀)의 가요성 외치기어(可撓性外齒gear)를 구비한 파동기어장치(波動gear裝置)에 관한 것이다. 특히, 가요성 외치기어의 내부의 윤활제 충전부피가 대폭적으로 감소된 파동기어장치에 관한 것이다.

파동기어장치로서는, 컵모양의 가요성 외치기어를 구비한 컵모양 파동기어장치 및 실크햇 형상의 가요성 외치기어를 구비한 실크햇형 파동기어장치가 알려져 있다. 컵모양의 가요성 외치기어에서는, 비원형으로 휠 수 있는 원통형 몸통부의 전측 개구단의 옆의 부위의 외주면 부분에 외치가 형성되고, 그 후측 개구단에는 반경방향의 내측으로 연장되는 다이어프램이 형성되고, 다이어프램의 내주 가장자리에는 원반상(圓盤狀) 혹은 원환상(圓環狀)의 보스가 형성되어 있다. 다이어프램 및 보스가 컵모양의 밑바닥 부분에 해당한다. 가요성 외치기어는, 보스를 사이에 두고 부하측 부재 등의 부재에 체결되어 고정된다. 실크햇 형상의 가요성 외치기어에서는, 원통형 몸통부의 전측 개구단의 외주면 부분에 외치가 형성되고, 그 후측 개구단에는 반경방향의 외측으로 연장되는 다이어프램이 형성되고, 다이어프램의 외주 가장자리에는 원환상의 보스가 형성되어 있다. 다이어프램 및 보스가 실크햇 형상의 플랜지 부분에 해당한다.

컵모양 파동기어장치 혹은 실크햇형 파동기어장치에 있어서는, 그 가요성 외치기어의 내부공간에 충전된 윤활제에 의하여 윤활대상의 각 접촉부가 윤활된다. 특허문헌1에는, 가요성 외치기어의 내부에 오일탱크를 배치하는 방법이 제안되어 있다. 오일탱크의 외주면 등에는 미세한 구멍이 형성되어 있다. 오일탱크가 가요성 외치기어와 함께 회전하면, 탱크 내부에 저장되어 있는 오일이 구멍으로부터 가요성 외치기어의 내부공간으로 토출된다. 내부공간으로 토출된 윤활제에 의하여 각 부가 윤활된다.

일본국 공개특허 특개 2011-064304호 공보 일본국 공개특허 특개평 09-250611호 공보

컵모양 혹은 실크햇 형상의 가요성 외치기어의 내측에는 큰 내부공간이 형성되어 있다. 즉 가요성 외치기어의 원통형 몸통부의 내측은, 파동발생기가 장착되어 있는 부분을 제외하고 큰 내부공간으로서 남아 있다. 운전자세에 관계 없이 파동기어장치의 각 접촉부에 윤활할 수 있도록, 윤활제(오일, 그리스)는 이 큰 내부공간을 메우도록 충전할 필요가 있다. 이 때문에 윤활제의 충전량이 많아지고, 또한 윤활제가 외부로 누설되어 나갈 위험성도 높다.

가요성 외치기어의 내부공간에 오일탱크를 배치하는 경우에는, 내부공간에 윤활제를 충전하는 경우에 비하여 윤활제의 충전량이 적게 끝난다. 그러나 오일탱크에 충전되어 있는 윤활제는 가요성 외치기어의 내부공간으로 토출되어, 내부공간을 통하여 각 윤활대상부분으로 공급된다. 오일탱크가 내부공간에 비하여 작은 경우에는, 오일탱크로부터 토출되는 윤활제는 내부공간에 있어서 확산해버리므로, 각 윤활대상부분에 충분한 윤활제를 공급할 수 없게 된다.

따라서 오일탱크를 사용하는 경우에도, 내부공간에 대응하는 큰 오일탱크를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 따라 오일탱크로부터 토출되는 윤활제를 각 윤활대상부분에 확실하게 공급할 수 있지만, 윤활제의 충전량이 많아져버린다. 또한 가요성 외치기어에 다량의 윤활제가 충전된 오일탱크가 연결되어 있으면, 가요성 외치기어의 회전부하가 증가하여 파동기어장치의 특성을 저하시킬 우려도 있다.

본 발명의 과제는, 컵모양 혹은 실크햇 형상의 가요성 외치기어의 내부공간에 충전되는 윤활제가 적게 되고, 운전자세에 관계 없이 각 윤활대상부분에 윤활제를 확실하게 공급할 수 있는 파동기어장치를 제안하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 파동기어장치는,

강성 내치기어와,

비원형으로 휠 수 있는 원통형 몸통부, 상기 원통형 몸통부의 후측 개구단으로부터 반경방향의 내측 혹은 외측으로 연장되는 다이어프램 및 상기 다이어프램의 내주 가장자리 혹은 외주 가장자리에 형성한 원반상 혹은 원환상의 보스를 구비한 가요성 외치기어와,

상기 원통형 몸통부의 전측 개구단의 옆의 외치형성부분의 내측에 장착되어 있고, 상기 원통형 몸통부를 비원형으로 휘게 하고, 상기 가요성 외치기어를 상기 강성 내치기어에 대하여 부분적으로 맞물리게 함과 아울러, 이들 양 기어의 교합위치를 원주방향으로 이동시키는 파동발생기와,

상기 가요성 외치기어와 일체가 되어서 회전하고, 상기 원통형 몸통부의 내부공간을, 상기 파동발생기의 옆의 전측 내부공간 및 상기 다이어프램의 옆의 후측 내부공간으로 구획하는 구획기구를

구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

가요성 외치기어의 내부공간, 즉 그 원통형 몸통부의 내부공간은 구획기구에 의하여 전측 내부공간과 후측 내부공간으로 구획된다. 윤활제는, 윤활이 필요한 파동발생기의 옆의 후측 내부공간에 충전된다. 필요한 용량의 윤활제를 충전할 수 있도록 후측 내부공간의 용량이 설정된다. 가요성 외치기어의 내부공간을 채우도록 윤활제를 충전하는 경우에 비하여, 윤활제의 충전량을 감소시킬 수 있다.

후측 내부공간에 충전된 윤활제는, 윤활대상부분(파동발생기의 각 접촉부, 파동발생기와 가요성 외치기어의 내주면 사이의 접촉부 등)에 직접 접촉한 상태가 된다. 따라서 각 윤활대상부분에 대하여 확실하게 윤활제를 공급할 수 있다.

구획기구는 가요성 외치기어와 함께 회전한다. 구획기구를 설치하여도, 가요성 외치기어에는 회전에 의한 저항의 증가가 실질적으로 발생하지 않는다. 따라서 구획기구를 설치한 것에 의한 파동기어장치의 효율저하를 회피할 수 있다.

본 발명의 파동기어장치에 있어서, 상기 구획기구는, 상기 원통형 몸통부를 추종하여 탄성변형 가능한 탄성체를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우에, 탄성체는, 상기 파동발생기와 상기 다이어프램의 사이의 부위에 있어서 전체 둘레에 걸쳐서 상기 원통형 몸통부의 내주면과 접촉상태를 유지한다.

탄성체에 의하여 전측 내부공간과 후측 내부공간의 사이가 확실하게 밀봉된다. 따라서 후측 내부공간에 충전된 윤활제가 전측 내부공간의 측으로 누설되어 나가는 일이 없다.

가요성 외치기어의 원통형 몸통부의 각 부는 반복하여 반경방향으로 휘어지는 진동부분이다. 이 원통형 몸통부의 내주면에 항상 접촉하고 있는 탄성체에 의하여 원통형 몸통부에 발생하는 고차진동의 발생이 억제된다. 또한 탄성체에 의하여 가요성 외치기어의 고유진동수를 틀리게 하여 공진의 발생을 억제할 수도 있다.

상기 구획기구를, 상기 탄성체와 당해 지지판을 지지하는 지지부재를 구비한 구성으로 할 수 있다. 이 경우에는, 상기 지지부재의 외주면에 당해 외주면을 따라 원형홈이 형성되고, 상기 원형홈에 상기 탄성체가 장착된다.

상기 지지부재에 있어서의 상기 파동발생기와 대향하는 단면은, 전측 내부공간에 충전되는 윤활제에 전단력의 구배(gradient)를 부여하는 형상으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 파동발생기의 중심축선과 직교하는 평탄면 혹은 상기 중심축선상의 위치를 중심으로 하는 원추상의 요면으로 하면 좋다.

상기 지지부재는, 가요성 외치기어와 동기되어 회전하므로 큰 힘이 작용하지 않는다. 따라서 지지부재의 재질로서, 강(鋼), 알루미늄 등의 비철금속, 플라스틱을 사용할 수 있다.

가요성 외치기어는, 그 보스를 사이에 두고 출력 플랜지에 체결되어 고정될 경우가 있다. 이 경우에, 컵모양의 가요성 외치기어는, 가압부재와 출력 플랜지의 사이에 보스를 협지한 상태에서, 이들 3부재가 동축상태에서 체결볼트에 의하여 체결되어 고정된다. 상기 지지부재를 상기 가압부재에 부착하여 둘 수 있다. 또는, 상기 지지부재를 상기 가압부재와 일체로 형성하여 둘 수 있다(환언하면, 상기 지지부재와 상기 가압부재를 단일부재로 할 수 있다).

실크햇 형상의 가요성 외치기어의 경우에는, 그 보스가 원반상의 출력 플랜지의 외주부분에 동축으로 체결되어 고정된다. 따라서 지지부재를, 나사체결 혹은 볼트체결에 의하여 출력 플랜지의 중심부분에 동축으로 체결하여 고정시킬 수 있다.

도1은, 본 발명의 실시형태1의 컵모양 파동기어장치를 나타내는 종단면도이다.
도2는 도1의 변형예를 나타내는 종단면도이다.
도3은 도1의 변형예를 나타내는 종단면도이다.
도4는 도1의 변형예를 나타내는 종단면도이다.
도5는, 본 발명의 실시형태2의 실크햇형 파동기어장치를 나타내는 종단면도이다.
도6은 도5의 변형예를 나타내는 종단면도이다.

이하에, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 각 실시형태의 파동기어장치를 설명한다.

[실시형태1]

도1은, 본 발명을 적용한 컵모양 파동기어장치를 나타내는 종단면도이다. 컵모양 파동기어장치(1)는, 통모양의 장치 하우징(2)을 구비하고 있다. 장치 하우징(2)의 후측(도면에 있어서의 하측)에는, 크로스 롤러 베어링(corss roller bearing)(3)을 통하여 원반상의 출력 플랜지(4)가 회전 가능한 상태로 부착되어 있다.

장치 하우징(2)의 외주부에는 부착 플랜지(2a)가 형성되어 있고, 여기에는 원주방향으로 소정의 피치로 볼트구멍(2b)이 형성되어 있다. 장치 하우징(2)의 전단부(前端部)의 원형 내주면에는 내치(5a)가 형성되어 있다. 이 전단부가 강성 내치기어(5)로서 기능한다. 환언하면, 장치 하우징(2)에 강성 내치기어(5)가 일체로 형성되어 있다. 장치 하우징(2)의 내부에는, 컵모양의 가요성 외치기어(6)가 동축(同軸)으로 배치되어 있다. 가요성 외치기어(6)의 내측에는 파동발생기(7)가 동축으로 장착되어 있다. 파동발생기(7)는 가요성 외치기어(6)를 비원형(非圓形), 예를 들면 타원형으로 휘게 하여, 강성 내치기어(5)에 대하여 부분적으로 맞물리게 한다.

파동발생기(7)는, 입력축 연결용의 축구멍(8a)을 구비한 강성의 플러그(plug)(8)와, 이 플러그(8)의 타원형의 외주면에 장착한 웨이브 베어링(9)을 구비하고 있다. 웨이브 베어링(9)은 반경방향으로 휘기가 가능한 궤도륜(軌道輪)을 구비한 베어링으로서, 플러그(8)에 장착된 상태에서는 그 외륜 외주면이 타원형으로 휘게 되어 있다. 플러그(8)의 축구멍(8a)에 삽입되는 입력축(10)은, 체결볼트(11) 등에 의하여 플러그(8)에 동축으로 체결되어 고정된다. 입력축(10)을 통하여 모터 등으로부터의 출력회전이 파동발생기(7)에 입력된다.

가요성 외치기어(6)는, 비원형으로 휠 수 있는 원통형 몸통부(6a)를 구비하고 있다. 이 원통형 몸통부(6a)의 전측 개구단(6b)의 옆의 외주면 부분에는 외치(6c)가 형성되어 있다. 원통형 몸통부(6a)에 있어서 외치(6c)가 형성되어 있는 부분을 외치형성부분(6d)이라고 부른다. 원통형 몸통부(6a)의 후측 개구단(6e)으로부터는, 반경방향의 내측으로 다이어프램(6f)이 연장되고 있다. 다이어프램(6f)의 내주 가장자리에 연속하여 원환상의 보스(6g)가 형성되어 있다.

가요성 외치기어(6)에 있어서 원통형 몸통부(6a)의 외치형성부분(6d)의 내측에 파동발생기(7)가 장착되어 있다. 외치형성부분(6d)은 파동발생기(7)에 의하여 타원형상으로 휘어져, 타원형상의 장축의 양단에 위치하는 외치(6c)가 강성 내치기어(5)의 내치(5a)에 맞물려 있다.

가요성 외치기어(6)의 보스(6g)는, 원환상(圓環狀)의 가압부재(12)와 출력 플랜지(4)의 사이에 끼어진 상태에서, 복수개의 체결볼트(13)에 의하여 출력 플랜지(4)에 대하여 동축으로 체결되어 고정되어 있다. 가압부재(12)에는, 원통부분(12a)과, 이 원통부분(12a)의 전측 개구단으로부터 반경방향의 외측으로 연장되는 원반상부분(12b)이 형성되어 있다. 원통부분(12a)은, 보스(6g)의 전측으로부터 그 중공구멍 및 출력 플랜지(4)의 중공구멍에 삽입되어, 보스(6g)와 출력 플랜지(4)가 동축이 되도록 그 위치를 결정하고 있다. 원반상부분(12b)과 출력 플랜지(4)의 사이에 보스(6g)를 끼운 상태에서, 체결볼트(13)에 의하여 이들의 3부재가 체결되어 고정되어 있다.

여기에서 컵모양의 가요성 외치기어(6)의 내측에는 구획기구(15)가 조립되어 있다. 가요성 외치기어(6)의 원통형 몸통부(6a)의 내부공간(14)은, 구획기구(15)에 의하여 파동발생기(7)의 옆의 전측 내부공간(14a)과 다이어프램(6f)의 옆의 후측 내부공간(14b)으로 구획되어 있다. 구획기구(15)는 지지부재(16) 및 탄성체(17)를 구비하고 있다. 지지부재(16)는 전체로서 원반형상을 하고 있고, 가압부재(12)에 대하여 동축으로 나사로 결합되어 있다. 탄성체(17)는 원형의 단면을 한 탄성링으로서, 지지부재(16)의 원형 외주면(16a)에 형성한 단면이 사각형인 원형홈(16b)에 장착되어 있다.

더 상세하게 설명하면, 지지부재(16)의 후측단면(16c)에는 동축상태에서 후방으로 돌출한 소경축부(小俓軸部)(16d)가 형성되어 있다. 소경축부(16d)는, 가압부재(12)의 원통부분(12a)의 중공부에 삽입되어 있다. 이에 따라 지지부재(16)는, 가압부재(12)에 대하여 동축이 되도록 그 위치가 결정되어 있다. 지지부재(16)의 전측단면(16e)은 파동발생기(7)와 대향하는 측의 단면으로서, 장치중심축선(1a)과 직교하는 평탄한 원형 단면이다. 이 전측단면(16e)의 중심부에는 체결볼트(11)의 두부(頭部)와 간섭하지 않도록 원형 오목부(16f)가 형성되어 있다.

탄성체(17)는, 가요성 외치기어(6)의 원통형 몸통부(6a)의 내주면(6h)에 대하여 다이어프램(6f)과 파동발생기(7)의 사이의 부위에 있어서 접촉하고 있다. 즉 원통형 몸통부(6a)의 내주면(6h)에 대하여, 외치형성부분(6d)과 후측 개구단(6e)의 사이의 부위에 있어서 접촉하고 있다. 탄성체(17)는, 그 원형 단면이 소정량만큼 지름방향으로 눌려진 상태에서 내주면(6h)의 전체 둘레에 걸쳐서 접촉하고 있다. 따라서 원통형 몸통부(6a)가 파동발생기(7)에 의하여 타원형으로 휘어진 상태에 있어서도, 탄성체(17)에 있어서의 원주방향의 각 부는, 원통형 몸통부(6a)의 휨에 추종하여 탄성적으로 변형하여 내주면(6h)에 대한 접촉상태가 유지된다.

지지부재(16)는, 가요성 외치기어(6)와 일체로 회전하기 때문에 동작시에 큰 응력은 작용하지 않는다. 따라서 지지부재(16)의 재질은, 강, 알루미늄 등의 비철금속, 플라스틱의 어느 것이라도 좋다. 탄성체(17)는 고무소재로 형성할 수 있고, 단면이 원형인 탄성링, 립(lip) 형상의 탄성링 등을 사용할 수 있다. 탄성체(17)는 원통형 몸통부(6a)에 추종하여 반경방향으로 탄성적으로 변형하여 내주면(6h)에 대하여 전체 둘레에 걸쳐서 접촉한 상태를 형성할 수 있으면 좋으므로, 전체로서 반경방향으로 휘기가 가능한 링모양의 부재이어도 좋다.

이러한 구성의 컵모양 파동기어장치(1)에서는, 입력축(10)을 통하여 파동발생기(7)에 모터(도면에는 나타내지 않는다) 등으로부터 회전이 입력된다. 파동발생기(7)가 회전하면, 강성 내치기어(5)와 가요성 외치기어(6)의 교합위치가 원주방향으로 이동한다. 외치(6c)의 톱니(기어)의 수는 내치(5a)보다도 2n개(n : 양의 정수) 적다. 보통은 2개 적다. 따라서 양 기어(5, 6)의 사이에 상대회전이 발생한다. 강성 내치기어(5)가 회전하지 않도록 고정되어 있는 경우에는, 가요성 외치기어(6)가 파동발생기(7)에 입력된 입력회전수에 비하여 대폭적으로 감속된 회전수로 회전하고, 이 감속회전이 출력 플랜지(4)로부터 출력된다.

가요성 외치기어(6)의 내부공간(14)은, 구획기구(15)에 의하여 전측 내부공간(14a)과 후측 내부공간(14b)으로 구획되어 있다. 전측 내부공간(14a)에는 윤활제(오일, 그리스)가 충전되어 있다. 이 윤활제에 의하여 파동발생기(7)의 각 접촉부, 파동발생기(7)와 가요성 외치기어(6)의 사이의 접촉부 등에 대한 윤활이 이루어진다.

가요성 외치기어(6)의 원통형 몸통부(6a)의 각 부는, 파동발생기(7)의 회전에 따라 반복하여 반경방향의 내외로 휘어진다. 구획기구(15)의 탄성체(17)는, 그 원주방향의 각 부가 눌려진 상태에서 원통형 몸통부(6a)의 내주면(6h)에 접촉하고 있다. 따라서 원통형 몸통부(6a)의 원주방향의 각 부가 반경방향의 내외로 휘어지면, 그에 추종하여 탄성체(17)의 원주방향의 각 부가 지름방향으로 탄성적으로 변형한다. 따라서 탄성체(17)는, 원통형 몸통부(6a)의 내주면(6h)에 대하여 전체 둘레에 걸쳐서 접촉한 상태가 유지된다. 즉 전측 내부공간(14a)과 후측 내부공간(14b)의 사이가 밀봉상태로 유지되어, 윤활제가 후측 내부공간(14b)으로 누설되어 나가는 것이 방지된다.

또한 지지부재(16)의 전측단면(16e)은 평탄면으로서, 파동발생기(7)의 플러그(8)에 있어서 평탄한 후단면(後端面)(8b)에 대하여 후측으로부터 소정의 간격으로 대향하고 있다. 이들 부재(16, 8)는 서로 다른 속도로 회전하고, 이들 사이에 충전되어 있는 윤활제에 의하여 전측 내부공간(14a)의 외주측의 각 접촉부에 대한 윤활이 이루어진다. 즉 전측단면(16e)은, 오일 윤활에 있어서는 리프트콘(lift cone)으로서 기능하고, 그리스 윤활에 있어서는 윤활대상의 접촉부 근방에 위치하는 그리스 유지벽으로서 기능한다.

(구획기구의 변형예1)

도2는, 상기한 컵모양 파동기어장치(1)의 구획기구(15)의 변형예1을 나타내는 종단면도이다. 도2에 나타내는 구획기구(15A)에서는 그 지지부재(16A)가 가압부재(12)와 일체로 형성되어 있다. 환언하면, 가압부재(12)와 지지부재(16A)는 단일의 부품으로 형성되어 있고, 가압부재(12)에는 지지부재(16A)로서 기능하는 부분(지지부분)이 형성되어 있다. 이 경우에는, 지지부재(16A)를 가압부재(12)에 고정하기 위한 나사 등의 체결구가 불필요하다.

(구획기구의 변형예2)

도3은, 상기한 컵모양 파동기어장치의 구획기구(15)의 변형예2를 나타내는 종단면도이다. 도3에 나타내는 구획기구(15B)에서는, 그 지지부재(16B)의 전측단면(16e)은 장치중심축선(1a)을 중심으로 하는 오목모양의 원추면에 의하여 규정되어 있다. 그 이외의 구획기구(15B)의 구성은 상기의 구획기구(15)와 동일하다.

(구획기구의 변형예3)

도4는, 상기한 컵모양 파동기어장치의 구획기구(15)의 변형예3을 나타내는 종단면도이다. 도4에 나타내는 구획기구(15C)에서는 그 지지부재(16C)가 가압부재(12)와 일체로 형성되어 있다. 또한 지지부재(16C)의 전측단면(16e)은, 장치중심축선(1a)을 중심으로 하는 오목모양의 원추면에 의하여 규정되어 있다. 그 이외의 구획기구(15C)의 구성은 상기의 구획기구(15B)와 동일하다.

[실시형태2]

도5는, 본 발명을 적용한 실크햇형 파동기어장치를 나타내는 종단면도이다. 실크햇형 파동기어장치(100)는, 전방(도명에 있어서는 상방)으로 개구한 장치 하우징(102)을 구비하고 있다. 장치 하우징(102)은, 원형 내주면에 내치(105a)가 형성되어 있는 원환상의 강성 내치기어(105)와 크로스 롤러 베어링(103)으로 구성되어 있다. 강성 내치기어(105)는, 크로스 롤러 베어링(103)의 내륜(103a)의 전측단면에 동축으로 체결되어 고정되어 있다. 크로스 롤러 베어링(103)의 외륜(103b)의 후측단면에는, 원반상의 출력 플랜지(104)가 동축으로 체결되어 고정되어 있다.

장치 하우징(102)의 내부에는 실크햇 형상의 가요성 외치기어(106)가 동축으로 배치되어 있다. 가요성 외치기어(106)의 내측에는 파동발생기(107)가 동축으로 장착되어 있다. 파동발생기(107)는 가요성 외치기어(106)를 예를 들면 타원형으로 휘게 하여, 강성 내치기어(105)에 대하여 부분적으로 맞물리게 하고 있다.

파동발생기(107)는, 입력축 연결용의 축구멍(108a)을 구비한 강성의 플러그(108)와, 이 플러그(108)의 타원형의 외주면에 장착한 웨이브 베어링(109)을 구비하고 있다. 웨이브 베어링(109)은 반경방향으로 휘기가 가능한 궤도륜을 구비한 베어링으로서, 플러그(108)에 장착된 상태에서는 그 외륜 외주면이 타원형으로 휘게 되어 있다. 플러그(108)의 축구멍(108a)에 삽입되는 입력축(110)은, 체결볼트(111) 등에 의하여 플러그(108)에 동축으로 체결되어 고정된다. 입력축(110)을 통하여 모터 등으로부터의 출력회전이 파동발생기(107)로 입력된다.

가요성 외치기어(106)는, 비원형으로 휠 수 있는 원통형 몸통부(106a)를 구비하고 있다. 이 원통형 몸통부(106a)의 전측 개구단(106b)의 옆의 외주면 부분에는 외치(106c)가 형성되어 있다. 원통형 몸통부(106a)에 있어서의 외치(106c)가 형성되어 있는 부분을 외치형성부분(106d)이라고 부른다. 원통형 몸통부(106a)의 후측 개구단(106e)으로부터는 반경방향의 외측으로 다이어프램(106f)이 연장되어 있다. 다이어프램(106f)의 외주 가장자리에 연속하여 원환상의 보스(106g)가 형성되어 있다.

가요성 외치기어(106)에 있어서의 원통형 몸통부(106a)의 외치형성부분(106d)의 내측에 파동발생기(107)가 장착되어 있다. 외치형성부분(106d)은 파동발생기(107)에 의하여 타원형상으로 휘게 할 수 있어, 타원형상의 장축의 양단에 위치하는 외치(106c)가 강성 내치기어(105)의 내치(105a)에 맞물려 있다.

가요성 외치기어(106)의 보스(106g)는, 출력 플랜지(104)의 전측단면(104a)의 외주측 부분과 크로스 롤러 베어링(103)의 외륜(103b)의 후측단면(103c)의 사이에 끼워져 있어 있다. 이 상태에서, 복수개의 체결볼트(113)에 의하여 3부재가 동축으로 체결되어 고정되어 있다.

실크햇 형상의 가요성 외치기어(106)의 내측에는 구획기구(115)가 조립되어 있다. 가요성 외치기어(106)의 원통형 몸통부(106a)의 내부공간(114)은, 구획기구(115)에 의하여 파동발생기(107)의 옆의 전측 내부공간(114a)과 다이어프램(106f)의 옆의 후측 내부공간(114b)으로 구획되어 있다. 구획기구(115)는 지지부재(116) 및 탄성체(117)를 구비하고 있다. 지지부재(116)는 전체로서 원반형상을 하고 있고, 출력 플랜지(104)에 대하여 동축으로 체결되어 고정되어 있다. 탄성체(117)는 원형의 단면을 한 탄성링으로서, 지지부재(116)의 원형 외주면(116a)에 형성한 단면이 사각형인 원형홈(116b)에 장착되어 있다.

더 상세하게 설명하면, 지지부재(116)의 후측단면(116c)에는, 그 중심부에 동축상태에서 후방으로 돌출한 소경축부(116d)가 형성되어 있다. 소경축부(116d)의 외주면에는 볼트나사(116g)가 형성되어 있다. 출력 플랜지(104)의 중심부에는, 단면이 원형인 오목부(104b)가 형성되어 있고, 이 원형 내주면에는 볼트나사(116g)와 체결 가능한 너트나사(104c)가 형성되어 있다. 지지부재(116)를 출력 플랜지(104)에 나사로 체결함으로써 지지부재(116)는 출력 플랜지(104)에 체결되어 고정되어 있다. 지지부재(116)에 있어서의 전측단면(116e)은 파동발생기(107)와 대향하는 측의 단면으로서, 장치중심축선(101a)과 직교하는 평탄한 원형단면이다. 이 전측단면(116e)의 중심부에는, 체결볼트(111)의 두부와 간섭하지 않도록 원형 오목부(116f)가 형성되어 있다.

탄성체(117)는, 가요성 외치기어(106)의 원통형 몸통부(106a)의 내주면(106h)에 대하여 다이어프램(106f)과 파동발생기(107)의 사이의 부위에 있어서 접촉하고 있다. 즉 원통형 몸통부(106a)의 내주면(106h)에 대하여, 외치형성부분(106d)과 후측 개구단(106e)의 사이의 부위에 있어서 접촉하고 있다. 탄성체(117)는, 그 원형의 단면이 소정량만큼 지름방향으로 눌려진 상태에서 내주면(106h)의 전체 둘레에 걸쳐서 접촉하고 있다. 따라서 원통형 몸통부(106a)가 파동발생기(107)에 의하여 타원형으로 휘어진 상태에 있어서도, 탄성체(117)에 있어서 원주방향의 각 부는, 원통형 몸통부(106a)의 휨에 추종하여 탄성적으로 변형하여 내주면(106h)에 대한 접촉상태가 유지된다.

지지부재(116)는, 가요성 외치기어(106)와 일체로 회전하기 때문에 동작시에 큰 응력은 작용하지 않는다. 따라서 지지부재(116)의 재질은, 강, 알루미늄 등의 비철금속, 플라스틱의 어느 것이라도 좋다. 탄성체(117)는 고무소재로 형성할 수 있고, 단면이 원형인 탄성링, 립 형상의 탄성링 등을 사용할 수 있다. 탄성체(117)는 원통형 몸통부(106a)에 추종하여 반경방향으로 탄성적으로 변형하여 내주면(106h)에 대하여 전체 둘레에 걸쳐서 접촉한 상태를 형성할 수 있으면 좋으므로, 전체로서 반경방향으로 휘기가 가능한 링모양의 부재이어도 좋다.

이러한 구성의 실크햇형 파동기어장치(100)에서는, 입력축(110)을 통하여 파동발생기(107)에 모터(도면에는 나타내지 않는다) 등으로부터 회전이 입력된다. 파동발생기(107)가 회전하면, 강성 내치기어(105)와 가요성 외치기어(106)의 교합위치가 원주방향으로 이동한다. 외치(106c)의 톱니(기어)의 수는 내치(105a)보다도 2n개(n : 양의 정수) 적다. 보통은 2개 적다. 따라서 양 기어(105, 106)의 사이에 상대회전이 발생한다. 강성 내치기어(105)가 회전하지 않도록 고정되어 있는 경우에는, 가요성 외치기어(106)가 파동발생기(107)에 입력된 입력회전수에 비하여 대폭적으로 감속된 회전수로 회전하고, 이 감속회전이 출력 플랜지(104)로부터 출력된다.

가요성 외치기어(106)의 내부공간(114)은, 구획기구(115)에 의하여 전측 내부공간(114a)과 후측 내부공간(114b)으로 구획되어 있다. 전측 내부공간(114a)에는 윤활제(오일, 그리스)가 충전되어 있다. 이 윤활제에 의하여 파동발생기(107)의 각 접촉부, 파동발생기(107)와 가요성 외치기어(106)의 사이의 접촉부 등에 대한 윤활이 이루어진다.

가요성 외치기어(106)의 원통형 몸통부(106a)의 각 부는, 파동발생기(107)의 회전에 따라 반복적으로 반경방향의 내외로 휘어진다. 구획기구(115)의 탄성체(117)는, 그 원주방향의 각 부가 눌려진 상태에서 원통형 몸통부(106a)의 내주면(106h)에 접촉하고 있다. 따라서 원통형 몸통부(106a)의 원주방향의 각 부가 반경방향의 내외로 휘어지면, 그에 추종하여 탄성체(117)의 원주방향의 각 부가 지름방향으로 탄성적으로 변형한다. 따라서 탄성체(117)는, 원통형 몸통부(106a)의 내주면(106h)에 대하여 전체 둘레에 걸쳐서 접촉한 상태가 유지된다. 즉 전측 내부공간(114a)과 후측 내부공간(114b)의 사이가 밀봉상태로 유지되어, 윤활제가 후측 내부공간(114b)으로 누설되어 나가는 것이 방지된다.

또한 지지부재(116)의 전측단면(116e)은 평탄면으로서, 파동발생기(107)의 플러그(108)에 있어서 평탄한 후단면(108b)에 대하여 후측으로부터 소정의 간격으로 대향하고 있다. 이들의 부재(116, 108)는 다른 속도로 회전하고, 이들 사이에 충전되어 있는 윤활제에 의하여 전측 내부공간(114a)의 외주측의 각 접촉부에 대한 윤활이 이루어진다. 즉 전측단면(116e)은, 오일 윤활에 있어서는 리프트콘으로서 기능하고, 그리스 윤활에 있어서는 윤활대상의 접촉부 근방에 위치하는 그리스 유지벽으로서 기능한다.

(구획기구의 변형예)

도6은, 상기한 실크햇형 파동기어장치(100)의 구획기구(115)의 변형예를 나타내는 종단면도이다. 도6에 나타내는 구획기구(115A)에서는, 그 지지부재(116A)가, 동심원상으로 배치된 복수개의 체결볼트(119)에 의하여 출력 플랜지(104)에 동축으로 체결되어 고정되어 있다. 따라서 소경축부, 볼트, 원형 오목부, 너트는 형성되어 있지 않다. 그 대신에, 지지부재(116A) 및 출력 플랜지(104A)에, 동심원상에 위치하도록 복수의 볼트구멍이 형성되어 있다. 그 이외의 구획기구(115A)의 구성은 상기의 구획기구(115)와 동일하다.

Claims

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강성 내치기어(剛性內齒gear)와,
비원형(非圓形)으로 휠 수 있는 원통형 몸통부, 상기 원통형 몸통부의 후측 개구단(後側開口端)으로부터 반경방향(半徑方向)의 내측으로 연장되는 다이어프램(diaphram) 및 상기 다이어프램의 내주 가장자리에 형성한 원반상(圓盤狀) 혹은 원환상(圓環狀)의 보스(boss)를 구비한 컵모양의 가요성 외치기어(可撓性外齒gear)와,
상기 원통형 몸통부의 전측 개구단(前側開口端)의 옆의 외치형성부분(外齒形成部分)의 내측에 장착되어 있고, 상기 원통형 몸통부를 비원형으로 휘게 하여 상기 가요성 외치기어를 상기 강성 내치기어에 대하여 부분적으로 맞물리게 함과 아울러, 이들 양 기어의 교합위치(咬合位置)를 원주방향으로 이동시키는 파동발생기(波動發生器)와,
상기 가요성 외치기어와 일체(一體)가 되어서 회전하고, 상기 원통형 몸통부의 내부공간을, 상기 파동발생기의 옆의 전측 내부공간(前側內部空間) 및 상기 다이어프램의 옆의 후측 내부공간(後側內部空間)으로 구획하는 구획기구(區劃機構)와,
출력 플랜지(出力flange)와,
가압부재(加壓部材)와,
상기 가압부재와 상기 출력 플랜지의 사이에 상기 보스를 협지(挾持)한 상태에서, 이들 3부재를 체결시켜 고정하는 체결볼트(締結bolt)를
구비하고,
상기 구획기구는, 원반형상의 지지부재와, 상기 지지부재의 외주면을 따라 형성된 원형홈(circular groove)에 장착되며 상기 원통형 몸통부를 추종(追從)하여 탄성변형(彈性變形) 가능한 탄성체(彈性體)를 구비하고,
상기 탄성체는, 상기 파동발생기와 상기 다이어프램의 사이의 부위에 있어서, 전체 둘레에 걸쳐서 상기 원통형 몸통부의 내주면과의 접촉상태를 유지하고,
상기 지지부재는, 상기 가압부재에 나사로 결합되어 있거나 혹은 상기 가압부재와 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파동기어장치(波動gear裝置).
제6항에 있어서,
상기 가압부재는, 원통부분과 이 원통부분의 개구단으로부터 반경방향의 외측으로 연장되는 원반상부분을 구비하고,
상기 원통부분은, 상기 보스 및 상기 출력 플랜지의 각각에 형성된 중공구멍에 삽입되어, 상기 보스와 상기 출력 플랜지가 동축이 되도록 위치를 결정하고 있고,
상기 원반상부분과 상기 출력 플랜지의 사이에 상기 보스를 끼운 상태에서, 상기 체결볼트에 의하여 이들 3부재가 체결되어 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 파동기어장치.
제7항에 있어서,
상기 지지부재는, 상기 가압부재의 상기 원반상부분과 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파동기어장치
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지부재는, 상기 파동발생기와 대향하는 단면(끝면)을 구비하고,
상기 단면은, 상기 파동발생기의 중심축선상에 중심이 위치하는 원추상(圓錐狀)의 요면(凹面)인 파동기어장치.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지부재는, 강(鋼), 비철금속(非鐵金屬) 또는 플라스틱으로 형성되어 있는 파동기어장치.
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