KR101972624B1

KR101972624B1 - 기어 전동 장치

Info

Publication number: KR101972624B1
Application number: KR1020147015088A
Authority: KR
Inventors: 다카히토 아즈마; 히로키 미즈하시
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2019-08-16
Also published as: KR20140091731A; JP2013104434A; TWI577906B; DE112012004708T5; CN103958929B; TW201326606A; WO2013069607A1; JP6029273B2; CN103958929A

Abstract

기어 전동 장치는, 케이스와 캐리어와 크랭크 샤프트와 외기어와 액시얼 갭 모터를 구비한다. 내기어가, 케이스의 내주에 형성되어 있다. 캐리어는, 케이스에 지지되어 있다. 크랭크 샤프트는, 한 쌍의 베어링에 의해 캐리어에 지지되어 있다. 크랭크 샤프트는 편심체를 갖는다. 외기어는, 편심체에 결합되어 있고, 내기어와 맞물리면서 편심 회전한다. 액시얼 갭 모터의 로터가, 크랭크 샤프트에 장착되어 있다. 액시얼 갭 모터의 로터는, 상기 한 쌍의 베어링의 사이에 위치한다.

Description

기어 전동 장치 {GEAR TRANSMISSION DEVICE}

본 출원은, 2011년 11월 10일에 출원된 일본 특허 출원 제2011-246285호에 기초하는 우선권을 주장한다. 그 출원의 모든 내용은, 이 명세서 중에 참조에 의해 원용되어 있다. 본 출원은, 액시얼 갭 모터를 구비하는 기어 전동 장치에 관한 것이다.

외기어가 내기어와 맞물리면서 편심 회전하는 기어 전동 장치(이하, 편심 요동형 기어 전동 장치라 칭하는 경우가 있음)가 알려져 있다. 이러한 기어 전동 장치는, 사이클로이드 감속기라 불리는 경우가 있다. 그러한 기어 전동 장치의 일례가, 국제 공개 WO2009/081793호에 개시되어 있다. 이하의 설명에서는, 국제 공개 WO2009/081793호를 특허문헌 1이라 칭한다. 특허문헌 1의 기어 전동 장치에서는, 편심체가, 크랭크 샤프트에 고정되어 있다. 외기어는, 편심체에 결합되어 편심 회전한다. 크랭크 샤프트에는, 레이디얼 갭 모터의 로터가 장착되어 있다.

기어 전동 장치의 전체 길이를 얇게 하기 위해서는, 박형의 모터를 이용하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 박형의 기어 전동 장치를 실현하기 위해서는, 액시얼 갭 모터를 이용하는 것이 바람직하다.

액시얼 갭 모터는, 로터와 스테이터가 축방향에서 대향하고 있다. 그로 인해, 액시얼 갭 모터에서는, 로터와 스테이터의 갭의 폭이 변화되기 쉽다. 액시얼 갭 모터의 구동 중에 갭의 폭이 변화되면, 발생하는 토크가 변화되어 버린다. 본 명세서는, 편심 요동형 기어 전동 장치에 특유의 구조를 이용하여, 로터와 스테이터의 갭의 폭을 일정하게 유지하는 새로운 구조의 기어 전동 장치를 제공한다.

본 명세서가 개시하는 기어 전동 장치는, 케이스와, 캐리어와, 크랭크 샤프트와, 외기어와, 액시얼 갭 모터를 구비하고 있다. 내기어가, 케이스의 내주에 형성되어 있다. 캐리어는, 내기어와 동축으로 케이스에 지지되어 있다. 크랭크 샤프트는, 한 쌍의 베어링에 의해 캐리어에 지지되어 있다. 또한, 크랭크 샤프트는 편심체를 갖는다. 외기어는, 편심체에 결합되어 있고, 내기어와 맞물리면서 편심 회전한다. 액시얼 갭 모터의 로터가, 크랭크 샤프트에 장착되어 있다. 이 기어 전동 장치에서는, 액시얼 갭의 로터가, 크랭크 샤프트를 지지하고 있는 한 쌍의 베어링의 사이에 위치하고 있다.

크랭크 샤프트는, 회전 중에 진동하는 경우가 있다. 그러나, 한 쌍의 베어링의 사이에서는, 크랭크 샤프트의 회전 중이라도, 크랭크 샤프트의 진동이 엄격하게 억제된다. 한편, 한 쌍의 베어링의 외측에서는, 크랭크 샤프트는 외팔보 지지되어 있으므로, 회전에 수반하여 축 요동이 일어날 수 있다. 액시얼 갭 모터의 로터를 한 쌍의 베어링의 사이에서 크랭크 샤프트에 고정하면, 로터가 진동하는 것이 억제된다. 로터를 정위치에 유지할 수 있으므로, 로터와 스테이터의 갭의 폭을 일정하게 유지할 수 있다. 그 결과, 액시얼 갭 모터의 출력 토크를 일정하게 유지할 수 있다.

본 명세서가 개시하는 기술은, 액시얼 갭 모터를 구비하는 기어 전동 장치에 있어서, 크랭크 샤프트를 구동하는 액시얼 갭 모터가 안정된 토크를 출력하는 기어 전동 장치를 실현할 수 있다.

도 1은 제1 실시예의 기어 전동 장치의 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1의 파선으로 둘러싸인 부분 II의 확대 단면도를 도시한다.
도 3은 제1 실시예의 기어 전동 장치에 대해, 캐리어로부터 커버를 제거한 상태의 평면도를 나타낸다.
도 4는 제2 실시예의 기어 전동 장치의 단면도를 도시한다.

이하, 본 명세서에서 개시하는 기술적 특징 중 몇 가지를 기재한다. 또한, 이하에 기재하는 사항은, 각각 단독으로 기술적인 유용성을 갖고 있다.

2개의 액시얼 갭 모터는, 대향하여 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 양쪽의 액시얼 갭 모터의 로터가, 크랭크 샤프트를 지지하고 있는 한 쌍의 베어링의 사이에 위치하고 있으면 된다. 2개의 액시얼 갭 모터에 발생하는 흡인력이 상쇄된다. 2개의 액시얼 갭 모터에 발생하는 흡인력의 밸런스가 양호해지므로, 로터와 스테이터의 갭을, 한층 변화되기 어렵게 할 수 있다.

크랭크 샤프트는, 캐리어와 동축으로 배치되어 있어도 되고, 캐리어의 축선으로부터 오프셋된 위치에 배치되어 있어도 된다. 크랭크 샤프트가 캐리어와 동축으로 배치되어 있으면, 외기어의 중앙 부분에 토크를 전달할 수 있다. 외기어에 균일하게 토크를 전달할 수 있다.

크랭크 샤프트가 캐리어와 동축으로 배치되어 있는 경우, 그 크랭크 샤프트에, 캐리어의 축선과 동심의 관통 구멍이 형성되어 있어도 된다. 그리고, 그 관통 구멍 내에, 액시얼 갭 모터의 로터가 고정되어 있어도 된다. 크랭크 샤프트의 관통 구멍을 유효하게 이용하여, 콤팩트한 모터를 구비한 기어 전동 장치를 실현할 수 있다.

크랭크 샤프트가 캐리어와 동축으로 배치되어 있는 경우, 외기어의 편심 회전에 수반하여 회전하는 복수의 종동 크랭크 샤프트를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 복수의 종동 크랭크 샤프트는, 캐리어의 축선으로부터 오프셋된 위치에서 외기어에 결합된다. 또한, 이 경우, 각각의 종동 크랭크 샤프트는, 캐리어의 축선의 주위에 등간격으로 배치되어 있어도 된다. 종동 크랭크를 구비함으로써, 외기어의 덜걱거림 등이 억제되어, 외기어를 원활하게 회전시킬 수 있다.

크랭크 샤프트는, 복수의 편심체를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 각각의 편심체의 편심의 방향이 달라도 된다. 또한, 각각의 편심체의 중심이 크랭크 샤프트의 축선과 동심원 상에 등간격으로 위치하고 있어도 된다. 복수의 편심체의 편심의 방향이 다르면, 복수의 외기어의 편심의 방향이 다르다. 각각의 외기어가 내기어에 맞물리는 위치가, 기어 전동 장치의 주위 방향에서 밸런스 좋게 분산된다. 그 결과, 기어 전동 장치의 구동 밸런스를 양호하게 할 수 있다.

편심체가, 크랭크 샤프트를 지지하고 있는 한 쌍의 베어링의 사이에 위치하고 있어도 된다. 편심체의 덜걱거림이 억제되므로, 편심체에 결합되어 있는 외기어를 한층 원활하게 회전시킬 수 있다.

실시예

(제1 실시예)

도 1에 도시하는 기어 전동 장치(100)는, 외기어(24)가 내기어(32)와 맞물리면서 편심 회전하는 편심 요동형의 감속 장치이다. 기어 전동 장치(100)에서는, 외기어(24)의 잇수와 내기어(32)의 잇수의 차에 따라서, 캐리어(8)가 케이스(6)에 대해 회전한다. 내기어(32)는, 케이스(6)와, 케이스(6)의 내주에 배치되어 있는 복수의 내기어 핀(34)으로 구성되어 있다. 또한, 이 타입의 기어 전동 장치는, 사이클로이드 감속기라 불리는 경우가 있다.

기어 전동 장치(100)는, 케이스(6)와 캐리어(8)와 크랭크 샤프트(12)와 외기어(24)와 액시얼 갭 모터(18, 48)를 구비하고 있다. 캐리어(8)는, 제1 플레이트(8a)와 제2 플레이트(8c)를 구비하고 있다. 제1 플레이트(8a)와 제2 플레이트(8c)의 사이에는, 간극이 존재한다. 기둥 형상부(8b)가 제1 플레이트(8a)로부터 제2 플레이트(8c)를 향해 연장되어 있다. 기둥 형상부(8b)와 제2 플레이트(8c)는 고정되어 있다. 기둥 형상부(8b)는 외기어(24)의 관통 구멍(52)을 통과하고 있다. 외기어(24)는 제1 플레이트(8a)와 제2 플레이트(8c)의 사이의 간극에 배치되어 있다. 캐리어(8)는 한 쌍의 베어링(4)에 의해 케이스(6)에 지지되어 있다. 베어링(4)은 앵귤러 볼 베어링이다. 캐리어(8)와 내기어(32)는 동축이다. 캐리어(8)는 한 쌍의 앵귤러 볼 베어링(4)에 의해, 액시얼 방향 및 레이디얼 방향으로의 이동이 규제되어 있다. 축선(40)이 캐리어(8)의 축선에 상당한다. 축선(40)은 내기어(32)[케이스(6)]의 축선에도 상당한다. 또한, 캐리어(8)에 형성되어 있는 홈이, 앵귤러 볼 베어링(4)의 이너 레이스에 상당한다.

크랭크 샤프트(12)는, 캐리어(8)와 동축으로 배치되어 있다. 즉, 크랭크 샤프트(12)의 축선은, 캐리어(8)의 축선(40)과 동등하다. 크랭크 샤프트(12)는, 한 쌍의 베어링(50)에 의해 캐리어(8)에 지지되어 있다. 베어링(50)은, 깊은 홈 볼 베어링이다. 즉, 크랭크 샤프트(12)는, 한 쌍의 깊은 홈 볼 베어링(50)에 의해, 액시얼 방향과 레이디얼 방향의 이동이 규제되어 있다. 크랭크 샤프트(12)는 2개의 편심체(22)를 구비하고 있다.

2개의 편심체(22)는, 축선(40) 방향에 있어서, 한 쌍의 깊은 홈 볼 베어링(50)의 사이에 위치하고 있다. 또한, 각각의 편심체(22)는, 축선(40)에 대해 대칭으로 편심되어 있다. 각각의 편심체(22)는 원통 롤러 베어링(23)을 통해, 대응하는 외기어(24)에 결합되어 있다. 2개의 외기어(24)는 축선(40) 방향에 있어서, 한 쌍의 깊은 홈 볼 베어링(50)의 사이에 위치하고 있다. 크랭크 샤프트(12)는 관통 구멍(12a)을 갖고 있다(도 2를 참조). 액시얼 갭 모터(18, 48)는, 관통 구멍(12a) 내에 장착되어 있다. 인코더(20)가 크랭크 샤프트(12)에 장착되어 있다. 인코더(20)와 액시얼 갭 모터(18, 48)의 상세에 대해서는 후술한다.

종동 크랭크 샤프트(26)가, 축선(40)으로부터 오프셋된 위치에 배치되어 있다. 종동 크랭크 샤프트(26)는, 크랭크 샤프트(12)와 평행하게 연장되어 있다. 그로 인해, 종동 크랭크 샤프트(26)의 축선(36)은 크랭크 샤프트(12)의 축선(40)과 평행하다. 종동 크랭크 샤프트(26)는, 한 쌍의 원뿔 롤러 베어링(38)에 의해, 캐리어(8)에 지지되어 있다. 종동 크랭크 샤프트(26)는, 2개의 종동 편심체(35)를 구비하고 있다. 종동 편심체(35)는, 축선(36) 방향에 있어서, 한 쌍의 원뿔 롤러 베어링(38)의 사이에 위치하고 있다. 또한, 각각의 종동 편심체(35)는 축선(36)에 대해 대칭으로 편심되어 있다. 각각의 종동 편심체(35)는 대응하는 외기어(24)에 결합되어 있다. 종동 크랭크 샤프트(26)의 단부의 한쪽에, 브레이크(28)가 장착되어 있다. 또한, 종동 크랭크 샤프트(26)에는, 모터는 장착되어 있지 않다.

크랭크 샤프트(12)가 회전하면, 편심체(22)가 축선(40)의 주위를 편심 회전한다. 편심체(22)의 편심 회전에 수반하여, 외기어(24)가, 내기어(32)와 맞물리면서 축선(40)의 주위를 편심 회전한다. 외기어(24)의 잇수와 내기어(32)의 잇수[내기어 핀(34)의 수]는 다르다. 그로 인해, 외기어(24)가 편심 회전하면, 외기어(24)와 내기어(32)의 잇수차에 따라서, 캐리어(8)가 내기어(32)[케이스(6)]에 대해 회전한다. 또한, 종동 크랭크 샤프트(26)는 모터의 토크가 직접 전달되지 않는다. 종동 크랭크 샤프트(26)는, 외기어(24)의 편심 회전에 수반하여 회전한다. 종동 크랭크 샤프트(26)는, 외기어(24)의 덜걱거림을 억제하고, 외기어(24)가 원활하게 편심 회전하는 것을 보조한다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 액시얼 갭 모터(18, 48)에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는, 액시얼 갭 모터(18)를 제1 액시얼 갭 모터(18)라 칭하고, 액시얼 갭 모터(48)를 제2 액시얼 갭 모터(48)라 칭하는 경우가 있다. 제1 액시얼 갭 모터(18)는, 제1 로터(16)와 제1 스테이터(14)를 구비하고 있다. 제1 로터(16)와 제1 스테이터(14)의 사이에는, 갭(60)이 존재한다. 제1 로터(16)는 로터 플레이트(17)와 제1 영구 자석(15)을 구비하고 있다. 제1 영구 자석(15)은 로터 플레이트(17)의 한쪽의 표면에 고정되어 있다. 로터 플레이트(17)는 크랭크 샤프트(12)의 관통 구멍(12a)의 내벽에 압입되어 있다. 그로 인해, 제1 로터(16)는 크랭크 샤프트(12)의 관통 구멍(12a) 내에서, 크랭크 샤프트(12)에 장착되어 있다고 표현할 수도 있다. 또한, 관통 구멍(12a)은 캐리어(8)의 축선(40)과 동심으로 형성되어 있다. 또한, 로터 플레이트(17)는 한쪽의 표면으로부터 축선(40)을 따라 연장되어 있는 연장부(17a)를 구비하고 있다.

제1 스테이터(14)는, 제1 스테이터 코어(13)와 제1 권선(11)을 구비한다. 제1 스테이터(14)는, 관통 구멍(12a) 내에 배치되어 있다. 그로 인해, 제1 액시얼 갭 모터(18)는, 크랭크 샤프트(12)의 관통 구멍(12a) 내에 배치되어 있다고 표현할 수 있다. 제1 권선(11)은 제1 스테이터 코어(13)에 권취되어 있다. 제1 스테이터 코어(13)는 압분자심으로 형성되어 있다. 제1 스테이터 코어(13)는 제1 스테이터 플레이트(21)에 고정되어 있다. 제1 스테이터 플레이트(21)는 캐리어(8)[제1 플레이트(8a)]에 고정되어 있다. 그로 인해, 제1 스테이터(14)는 캐리어(8)에 고정되어 있다고 표현할 수도 있다. 관통 구멍(13a)이 제1 스테이터 코어(13)에 형성되어 있다. 로터 플레이트(17)의 연장부(17a)가 관통 구멍(13a)을 통과하고 있다. 인코더(20)가 연장부(17a)의 단부에 장착되어 있다. 즉, 축선(40) 방향에 있어서, 인코더(20)는, 제1 스테이터 플레이트(21)의 외측에서, 로터 플레이트(17)의 연장부(17a)에 고정되어 있다. 인코더(20)에 의해, 크랭크 샤프트(12)의 회전각을 검출할 수 있다.

또한, 도시는 생략하지만, 제1 영구 자석(15)에는, N극이 외측을 향하고 있는 영구 자석과, S극이 외측을 향하고 있는 영구 자석이 있다. 로터 플레이트(17)에는, N극이 외측을 향하고 있는 영구 자석과, S극이 외측을 향하고 있는 영구 자석이, 주위 방향으로 교대로 고정되어 있다. 제1 스테이터(14)에서는, U상의 전류가 흐르는 권선, V상의 전류가 흐르는 권선 및 W상의 전류가 흐르는 권선이, 주위 방향으로 차례로 나열되어 있다.

제2 액시얼 갭 모터(48)의 구조는, 실질적으로 제1 액시얼 갭 모터(18)의 구조와 동일하다. 제2 액시얼 갭 모터(48)에 대해서는, 제1 액시얼 갭 모터(18)와 중복되는 설명은 생략하고, 이하에 간단하게 설명한다.

제2 액시얼 갭 모터(48)는, 제2 로터(46)와 제2 스테이터(44)를 구비하고 있다. 제2 로터(46)와 제2 스테이터(44)의 사이에는, 갭(62)이 존재한다. 제2 로터(46)는 로터 플레이트(17)와 제2 영구 자석(45)을 구비하고 있다. 제2 로터(46)는 제1 로터(16)와 일체화되어 있다. 즉, 제1 로터(16)와 제2 로터(46)는 공통의 로터 플레이트(17)를 이용하고 있다. 보다 상세하게는, 로터 플레이트(17)의 한쪽의 표면에 제1 영구 자석(15)이 고정되고, 로터 플레이트(17)의 다른 쪽의 표면에 제2 영구 자석(45)이 고정되어 있다.

제2 스테이터(44)는, 제2 스테이터 코어(43)와 제2 권선(41)을 구비한다. 제2 스테이터 코어(43)는 제2 스테이터 플레이트(39)에 고정되어 있다. 제2 스테이터 플레이트(39)는 캐리어(8)[제2 플레이트(8c)]에 고정되어 있다. 제2 스테이터(44)도, 캐리어(8)에 고정되어 있다고 표현할 수 있다. 또한, 제2 액시얼 갭 모터(48)도, 크랭크 샤프트(12)의 관통 구멍(12a) 내에 배치되어 있다고 표현할 수 있다. 또한, 제1 액시얼 갭 모터(18)와 제2 액시얼 갭 모터(48)는, 위상이 동등하다.

기어 전동 장치(100)의 특징에 대해 설명한다. 상기한 바와 같이, 크랭크 샤프트(12)는 한 쌍의 깊은 홈 볼 베어링(50)에 의해, 캐리어(8)에 지지되어 있다. 한 쌍의 깊은 홈 볼 베어링(50)에 끼워진 범위(72)에서는, 크랭크 샤프트(12)는 양팔보 지지되어 있다. 즉, 범위(72) 내에서는, 크랭크 샤프트(12)의 회전 중이라도, 크랭크 샤프트(12)의 액시얼 방향과 레이디얼 방향의 이동(진동)이 엄격하게 제한된다. 한편, 범위(72)의 외측에서는, 크랭크 샤프트(12)는 외팔보 지지되어 있다. 그로 인해, 범위(72)의 외측에서는, 크랭크 샤프트(12)가 회전하면, 크랭크 샤프트(12)가 진동하기 쉽다.

기어 전동 장치(100)에서는, 로터(16, 46)가, 범위(72) 내에서 크랭크 샤프트(12)에 장착되어 있다. 로터(16, 46)의 위치가 변화되지 않으므로, 제1 로터(16)와 제1 스테이터(14)의 갭(60)과, 제2 로터(46)와 제2 스테이터(44)의 갭(62)이 일정하게 유지된다. 액시얼 갭 모터(18, 48)의 출력 토크를 일정하게 유지할 수 있으므로, 기어 전동 장치(100)의 출력 토크를 일정하게 유지할 수 있다.

기어 전동 장치(100)의 다른 특징을 설명한다. 제1 액시얼 갭 모터(18)와 제2 액시얼 갭 모터(48)는, 대향하여 배치되어 있다. 보다 상세하게는, 제1 로터(16)와 제2 로터(46)가 제1 스테이터(14)와 제2 스테이터(44)의 사이에서 크랭크 샤프트(12)에 장착되어 있다. 액시얼 갭 모터의 경우, 로터와 스테이터의 사이에 흡인력이 작용한다. 2개의 액시얼 갭 모터(18, 48)가 대향하여 배치되어 있음으로써, 2개의 액시얼 갭 모터(18, 48)의 흡인력이, 서로 역방향으로 크랭크 샤프트(12)에 작용한다. 축선(40) 방향에 있어서, 크랭크 샤프트(12)에 합류하는 힘이 상쇄한다. 그 결과, 크랭크 샤프트(12)에 가해지는 힘의 밸런스가 양호해져, 크랭크 샤프트(12)가 원활하게 회전한다.

상기한 바와 같이, 액시얼 갭 모터(18, 48)는, 크랭크 샤프트(12)의 관통 구멍(12a) 내에 배치되어 있다. 액시얼 갭 모터의 경우, 직경의 크기에 수반하여 관성력이 커진다. 액시얼 갭 모터의 관성력이 커지면, 예를 들어 기어 전동 장치의 구동을 정지하는 경우에, 정지 동작에 지연이 발생한다. 액시얼 갭 모터(18, 48)를 크랭크 샤프트(12)의 관통 구멍(12a) 내에 배치함으로써, 관성력이 작은 모터에 의해 기어 전동 장치(100)를 구동할 수 있다. 또한, 2개의 액시얼 갭 모터를 관통 구멍(12a) 내에 배치함으로써, 모터가 구비된 기어 전동 장치의 전체의 크기를 소형화할 수 있다. 특히, 축방향에 있어서, 모터가 구비된 기어 전동 장치의 길이를 짧게 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 2개의 편심체(22)는 각각 축선(40)에 대해 대칭으로 편심되어 있다. 외기어(24)의 편심의 방향이 대칭으로 되어, 기어 전동 장치(100)를 구동하고 있을 때에, 밸런스를 양호하게 유지할 수 있다. 또한, 편심체(22)와 크랭크 샤프트(12)의 관계는, 다음과 같이 표현할 수도 있다. 크랭크 샤프트(12)는 2개의 편심체(22)를 구비하고 있다. 각각의 편심체(22)의 편심의 방향은 다르다. 각각의 편심체(22)의 중심이 크랭크 샤프트의 축선(40)의 주위로 180°이격되어 위치하도록, 편심체(22)가 크랭크 샤프트(12)에 고정되어 있다.

2개의 오일 시일(70)이, 크랭크 샤프트(12)와 캐리어(8)의 사이에 배치되어 있다(도 2를 참조). 오일 시일(70)은, 한 쌍의 깊은 홈 볼 베어링(50)의 외측에 각각 배치되어 있다. 달리 말하면, 한 쌍의 깊은 홈 볼 베어링(50)이 2개의 오일 시일(70)의 사이에 배치되어 있다. 오일 시일(70)에 의해, 크랭크 샤프트(12)의 외측[외기어(24), 내기어(32) 등이 존재하는 공간]으로부터, 크랭크 샤프트(12)의 내측[액시얼 갭 모터(18, 48) 및 인코더(20)가 존재하는 공간]으로 윤활제가 이동하는 것을 방지할 수 있다.

오일 시일(25)이, 종동 크랭크 샤프트(26)와 캐리어(8)의 사이에 배치되어 있다(도 1을 참조). 오일 시일(25)은 축선(36) 방향에 있어서, 원뿔 롤러 베어링(38)과 브레이크(28)의 사이에 위치하고 있다. 오일 시일(25)에 의해, 외기어(24) 등이 존재하는 공간으로부터, 브레이크(28)가 존재하는 공간으로 윤활제가 이동하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 커버(30)가 인코더(20)와 브레이크를 덮도록, 캐리어(8)에 고정되어 있다.

2개의 오일 시일(2)이 케이스(6)와 캐리어(8)의 사이에 배치되어 있다. 오일 시일(2)은, 한 쌍의 앵귤러 볼 베어링(4)의 외측에 각각 배치되어 있다. 달리 말하면, 한 쌍의 앵귤러 볼 베어링(4)이 2개의 오일 시일(2)의 사이에 배치되어 있다. 또한, 제2 플레이트(8c)에 형성되어 있는 구멍에 캡(37)이 끼워져 있다. 상기한 오일 시일(70, 25) 및 오일 시일(2), 캡(37)에 의해, 기어 전동 장치(100) 내[외기어(24), 내기어(32) 등이 존재하는 공간]에 밀봉된 윤활제가, 기어 전동 장치(100)의 외부로 누설되는 것을 방지하고 있다.

도 1 및 도 3을 참조하여, 종동 크랭크 샤프트(26)를 갖는 이점에 대해 설명한다. 도 3은 캐리어(8)로부터 커버(30)를 제거한 상태의 기어 전동 장치(100)의 평면도를 도시하고 있다. 도 3의 I-I선을 따른 단면이, 도 1의 단면도에 대응한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 기어 전동 장치(100)는 3개의 종동 크랭크 샤프트(26)를 구비하고 있다. 3개의 종동 크랭크 샤프트(26)는 축선(40)의 주위로 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 3개의 종동 크랭크 샤프트(26)의 각각에, 브레이크(28)가 장착되어 있다.

상기한 바와 같이, 종동 크랭크 샤프트(26)는 모터의 토크를 외기어(24)에 전달하지 않는다. 종동 크랭크 샤프트(26)는, 외기어(24)가 덜걱거리는 것을 억제한다. 달리 말하면, 종동 크랭크 샤프트(26)는 외기어(24)의 자세를 유지한다. 외기어(24)의 편심 회전이 원활해져, 백래시 등을 발생하기 어렵게 할 수 있다. 또한, 종동 크랭크 샤프트(26)에 브레이크(28)를 장착함으로써, 크랭크 샤프트(12)에 인코더(20)와 브레이크의 양쪽을 장착할 필요가 없다. 그 결과, 기어 전동 장치(100)의 축방향의 길이를 짧게 할 수 있다.

(제2 실시예)

도 4를 참조하여, 기어 전동 장치(200)에 대해 설명한다. 기어 전동 장치(200)는, 기어 전동 장치(100)의 변형예이다. 기어 전동 장치(200)에 대해, 기어 전동 장치(100)와 동일한 부품에는, 동일 부호 또는 아래 두 자릿수가 동일한 부호를 부여함으로써 설명을 생략하는 경우가 있다.

기어 전동 장치(200)는, 축선(40)과 동심의 중앙 관통 구멍(80)을 구비하고 있다. 기어 전동 장치(200)에서는, 2개의 중공 액시얼 갭 모터(218, 248)를 사용한다. 보다 상세하게는 제1 중공 액시얼 갭 모터(218)의 제1 스테이터 플레이트(221)에 관통 구멍(221a)이 형성되어 있고, 제1 스테이터(214)에 관통 구멍(214a)이 형성되어 있고, 제1 로터(216)에 관통 구멍(216a)이 형성되어 있다. 또한, 제2 중공 액시얼 갭 모터(248)의 제2 로터(246)에 관통 구멍(246a)이 형성되어 있고, 제2 스테이터(244)에 관통 구멍(244a)이 형성되어 있고, 제2 스테이터 플레이트(239)에 관통 구멍(239a)이 형성되어 있다. 기어 전동 장치(200)에서는 또한, 커버(230)에 관통 구멍(230a)이 형성되어 있다.

중공 샤프트(82)가 관통 구멍(230a와 239a)에 고정되어 있다. 중공 샤프트(82)는 관통 구멍(221a, 214a, 216a, 244a 및 246a)을 통과하고 있다. 중앙 관통 구멍(80)을 이용함으로써, 케이블, 샤프트 등을, 기어 전동 장치(200)의 내부를 축선(40) 방향으로 통과시킬 수 있다.

기어 전동 장치(200)는, 기어 전동 장치(100)와 마찬가지로, 3개의 종동 크랭크 샤프트(226)를 구비하고 있다. 또한, 도 4에서는 1개의 크랭크 샤프트(226)만이 나타나 있고, 다른 2개의 크랭크 샤프트(226)는 나타나 있지 않다. 기어 전동 장치(200)에서는, 1개의 종동 크랭크 샤프트(226)에 인코더(220)가 장착되어 있다. 다른 2개의 종동 크랭크 샤프트(226)에는 브레이크(도시 생략)가 장착되어 있다.

상기 실시예에서는, 한 쌍의 깊은 홈 볼 베어링을 사용하여 크랭크 샤프트를 지지하는 형태에 대해 설명하였다. 크랭크 샤프트를 지지하는 베어링으로서, 앵귤러 볼 베어링, 앵귤러 롤러 베어링, 원뿔 롤러 베어링 등을 사용해도 된다. 크랭크 샤프트를 지지하는 베어링은, 액시얼 방향과 레이디얼 방향의 하중을 부담하는 타입이면 된다.

상기 실시예에서는, 크랭크 샤프트가 2개의 편심체를 구비하는 형태에 대해 설명하였다. 편심체의 수는, 1개여도 되고, 3개 이상이어도 된다. 달리 말하면, 외기어의 수는, 1개여도 되고, 3개 이상이어도 된다. 또한, 크랭크 샤프트가 복수의 편심체를 구비하는 경우, 각각의 편심체의 편심의 방향은 다른 것이 바람직하다. 또한, 각각의 편심체의 중심이 크랭크 샤프트의 축선의 주위로 등간격으로 위치하도록, 편심체가 크랭크 샤프트에 고정되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 편심체의 수(외기어의 수)가 많아질수록, 기어 전동 장치의 밸런스를 향상시킬 수 있다.

상기 실시예에서는 3개의 종동 크랭크 샤프트를 구비하는 형태에 대해 설명하였다. 종동 크랭크 샤프트의 수는, 2개여도 되고, 4개 이상이어도 된다. 혹은, 기어 전동 장치는, 종동 크랭크 샤프트를 구비하고 있지 않아도 된다. 기어 전동 장치의 직경, 즉, 외기어의 직경이 커질수록 외기어가 덜걱거리기 쉬워지므로, 종동 크랭크 샤프트의 유용성이 증가한다.

이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명하였지만, 이들은 예시에 불과하며, 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 특허청구범위에 기재된 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는, 단독으로 혹은 각종 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원시의 청구항에 기재된 조합에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수의 목적을 동시에 달성하는 것이며, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 갖는 것이다.

Claims

내주에 내기어가 형성되어 있는 케이스와,
내기어와 동축으로 케이스에 지지되어 있는 캐리어와,
한 쌍의 베어링에 의해 캐리어에 지지되어 있으며, 편심체를 갖고 관통공이 형성되는 크랭크 샤프트와,
편심체에 결합되어 있고, 내기어와 맞물리면서 편심 회전하는 외기어와,
로터가 크랭크 샤프트에 장착되어 있고 스테이터가 상기 캐리어에 장착되어 있는, 서로 대향하여 배치되는 2개의 액시얼 갭 모터를 구비하고,
상기 로터는, 상기 관통공의 내주면에 고정되는 로터 플레이트와, 로터 플레이트의 표면에 고정되는 제1 영구 자석과, 제1 영구 자석과 대향하는 표면에서 로터 플레이트에 고정되는 제2 영구 자석을 구비하고,
상기 로터가, 상기 한 쌍의 베어링의 사이에 위치하고,
상기 스테이터 각각은 스테이터 플레이트에 고정되고,
스테이터 플레이트가, 캐리어의 축 방향 단면으로부터 돌출하지 않은 상태로 캐리어에 고정되고,
스테이터 플레이트가 캐리어에 고정되어 있을 때, 각각의 스테이터가, 제1 영구 자석 및 제2 영구 자석 각각에 갭을 가지고 대향하는 상태로 캐리어에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 기어 전동 장치.
제1항에 있어서, 크랭크 샤프트가, 캐리어와 동축으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 기어 전동 장치.
제2항에 있어서, 캐리어의 축선으로부터 오프셋된 위치에서 외기어에 결합되어 있음과 함께, 외기어의 편심 회전에 수반하여 회전하는 복수의 종동 크랭크 샤프트를 구비하고 있고,
각각의 종동 크랭크 샤프트가, 캐리어의 축선의 주위에 등간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 기어 전동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 크랭크 샤프트가 복수의 편심체를 구비하고 있고,
각각의 편심체의 편심의 방향이 다르고,
각각의 편심체의 중심이 크랭크 샤프트의 축선과 동심원상에서 등간격으로 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 기어 전동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 편심체가, 상기 한 쌍의 베어링의 사이에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 기어 전동 장치.
삭제
삭제