KR102297783B1

KR102297783B1 - 축 방향 변환 기어 장치

Info

Publication number: KR102297783B1
Application number: KR1020150063288A
Authority: KR
Inventors: 다카시 나루세
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2021-09-06
Also published as: JP6215132B2; DE102015208333A1; CN105090446B; CN105090446A; KR20150128585A; JP2015215034A; CN109707829B; US9541164B2; CN109707829A; US20150323043A1

Abstract

축 방향 변환 기어 장치는 제1 편심부 및 축 기어를 갖는 크랭크축과, 제1 외치를 갖는 제1 요동 기어와, 축 기어에 맞물리는 제1 기어 및 제1 기어의 축 방향에 있어서 제1 기어와는 이격되는 제2 기어를 갖는 전달 기어와, 제2 기어에 맞물리는 외치 기어 및 입력 토크를 외치 기어의 축 방향의 토크로 변환하는 축 방향 변환 기어를 갖는 축 방향 변환 유닛과, 제1 요동 기어의 제1 외치에 맞물리는 내치 핀을 갖는 외통을 구비하고, 상기 축 방향에 있어서, 축 방향 변환 기어가 제1 기어와 제2 기어 사이에 배치되므로, 상기 축 방향에 있어서의 대형화를 억제할 수 있음과 함께 직경 방향에 있어서의 소형화도 실현된다.

Description

축 방향 변환 기어 장치{GEAR DEVICE USED TO CHANGE OF SHAFT DIRECTION}

본 발명은 축 방향 변환 기어 장치에 관한 것이다.

종래, 기어 장치로서, 제1 방향으로부터의 입력 토크를 제2 방향의 토크로 변환하는 축 방향 변환 기어 장치가 알려져 있다. 이와 같은 축 방향 변환 기어 장치의 일례로서, 도 4에는 특허문헌 1(일본 특허 출원 공개 제2010-101366호 공보 참조)에 기재된 기어 전동 장치가 개시되어 있다. 이 기어 전동 장치는 축 방향 변환 유닛(200)과 감속 유닛(300)을 구비하고 있다. 축 방향 변환 유닛(200)은 제1 베벨 기어(210)와, 당해 제1 베벨 기어(210)와 맞물리는 제2 베벨 기어(220)와, 당해 제2 베벨 기어(220)와 동일한 축심을 가짐과 함께 제2 베벨 기어(220)보다도 작은 외경을 갖는 입력 기어(230)를 구비하고 있다. 한편, 감속 유닛(300)은 제1 외기어(310) 및 당해 제1 외기어(310)보다도 대경의 제2 외기어(320)를 갖는 중앙 기어와, 제1 외기어(310)에 맞물리는 외기어(330) 및 편심체(340)를 갖는 크랭크 샤프트와, 편심체(340)의 요동 회전에 따라서 요동 회전하는 외치 기어(350)를 구비하고 있다. 그리고, 중앙 기어의 제2 외기어(320)가 축 방향 변환 유닛(200)의 입력 기어(230)와 맞물려 있고, 당해 입력 기어(230)의 축 방향에 있어서 제2 베벨 기어(220)가 입력 기어(230)보다도 제1 외기어(310)로부터 먼 측에 위치하고 있다.

이 기어 전동 장치에서는 모터로부터의 입력 토크가 제1 베벨 기어(210)를 통해 제2 베벨 기어(220)로 전달됨으로써, 당해 입력 토크가 입력 기어(230)의 축 방향의 토크로 변환된다. 그리고, 이 토크는 입력 기어(230)로부터 중앙 기어 및 크랭크 샤프트를 통해 외치 기어(350)로 전달되어, 당해 외치 기어(350)가 요동 회전한다.

또한, 특허문헌 2(일본 특허 출원 공개 제2010-159851호 공보 참조)에 기재된 기어 전동 장치에서는, 도 5에 도시한 바와 같이 입력 기어(230)의 축 방향에 있어서 입력 기어(230)가 제2 베벨 기어(220)보다도 저면(B1)측에 위치하고 있다. 또한, 입력 기어(230)와 크랭크 샤프트의 외기어(330)가 대략 동일 평면 상에 설치되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 기어 전동 장치에서는 제2 베벨 기어(220)와 입력 기어(230)가 동일한 축심을 가지므로, 당해 기어 전동 장치가 직경 방향으로 대형화되는 것을 억제할 수 있다. 그러나, 이 기어 전동 장치에서는, 입력 기어(230)의 축 방향에 있어서 제2 베벨 기어(220)가 입력 기어(230)보다도 제1 외기어(310)로부터 먼 측에 위치하고 있다. 이로 인해, 제2 베벨 기어(220)에 맞물리는 제1 베벨 기어(210) 및 당해 제1 베벨 기어(210)에 토크를 입력하는 모터도 마찬가지로, 입력 기어(230)의 축 방향에 있어서 제1 외기어(310)로부터 먼 위치에 배치되게 된다. 여기서, 기어 전동 장치의 저면(B1)의 높이 위치는, 예를 들어 모터의 측면의 높이 위치에 맞추어 설계된다. 이로 인해, 입력 기어(230)의 축 방향에 있어서 모터가 제1 외기어(310)로부터 먼 위치에 배치되면, 이것에 따라서 저면(B1)도 제1 외기어(310)로부터 멀어지게 된다. 이에 의해, 축 방향에 있어서의 제2 베벨 기어(220)와 기어 전동 장치의 저면(B1) 사이에 있어서, 데드 스페이스가 생길 가능성이 있다. 즉, 기어 전동 장치가 축 방향으로 대형화될 우려가 있다.

한편, 특허문헌 2에 기재된 기어 전동 장치에서는 입력 기어(230)의 축 방향에 있어서 입력 기어(230)가 제2 베벨 기어(220)보다도 저면(B1)측에 위치하고 있으므로, 당해 기어 전동 장치가 축 방향으로 대형화되는 것을 억제할 수 있다. 그러나, 이 기어 전동 장치에서는 입력 기어(230)와 외기어(330)가 대략 동일 평면 상에 설치되어 있다. 이로 인해, 입력 기어(230)와 외기어(330)의 간섭을 피하기 위해, 기어 전동 장치의 직경 방향에 있어서 제2 베벨 기어(220) 및 입력 기어(230)의 축심과 외기어(330)를 갖는 크랭크 샤프트의 축심을 어느 정도 이격시킬 필요가 있다. 즉, 기어 전동 장치를 직경 방향으로 소형화하는 것이 곤란하다.

본 발명은 상기의 관점에서 이루어진 것이고, 그 목적은 축 방향에 있어서의 대형화를 억제할 수 있음과 함께 직경 방향에 있어서의 소형화도 실현 가능한 축 방향 변환 기어 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 관한 축 방향 변환 기어 장치는 축 본체, 상기 축 본체에 대해 편심되는 편심부 및 상기 축 본체에 설치되는 축 기어를 갖는 크랭크축과, 복수의 외치를 갖고, 상기 편심부의 회전에 수반하여 요동 회전하는 요동 기어와, 상기 크랭크축의 상기 축 기어에 맞물리는 제1 기어 및 상기 제1 기어의 축 방향에 있어서 당해 제1 기어와는 이격되는 제2 기어를 갖는 전달 기어와, 상기 제2 기어에 맞물리는 외치 기어 및 입력 토크를 상기 외치 기어의 축 방향의 토크로 변환하는 축 방향 변환 기어를 갖는 축 방향 변환 유닛과, 상기 요동 기어의 상기 각 외치에 맞물리는 복수의 내치를 갖는 외통을 구비하고, 상기 외치 기어의 축 방향에 있어서, 상기 축 방향 변환 기어가 상기 제1 기어와 상기 제2 기어 사이에 배치된다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 축 방향 변환 기어 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 도 1에 도시하는 II-II선 단면도.
도 3은 본 실시 형태에 관한 축 방향 변환 기어 장치에 있어서의 각 부재의 외측 테두리의 관계를 도시한 모식도.
도 4는 특허문헌 1에 기재된 기어 전동 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 5는 특허문헌 2에 기재된 기어 전동 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 본 발명을 구체화한 일례이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 성격의 것은 아니다.

또한, 이하에서 참조하는 각 도면은 설명의 편의상, 본 실시 형태에 관한 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 구성 부재 중 주요 부재만을 간략화하여 도시한 것이다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 축 방향 변환 기어 장치(X1)는 본 명세서가 참조하는 각 도면에 도시되어 있지 않은 임의의 구성 부재를 구비할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 축 방향 변환 기어 장치(X1)는 일방향으로부터 입력되는 토크의 축 방향을 변환하면서 타방향으로 출력하는 감속기로서 적용되는 것이다. 이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 상세한 구성에 대해 설명한다.

축 방향 변환 기어 장치(X1)는, 주로 외통(2)과, 캐리어(4)와, 크랭크축(10)과, 제1 요동 기어(14)와, 제2 요동 기어(16)와, 원통체(5)와, 전달 기어(6)와, 축 방향 변환 유닛(8)과, 입력 샤프트(20)를 구비하고 있다.

외통(2)은 본 실시 형태에 관한 축 방향 변환 기어 장치(X1)에 있어서의 회전측의 부재이다. 외통(2)은 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 상면(S1)을 구성하는 축 방향 단부면을 갖는 제1 부위(2A)와, 당해 제1 부위(2A)의 축 방향의 일측[도 1에 있어서 제1 부위(2A)의 하측]에 배치된 제2 부위(2B)를 포함하고 있다. 제1 부위(2A)는 그 중앙부에 있어서 중심축(C1)을 축심으로 하는 관통 구멍을 갖고 있고, 당해 관통 구멍에 원통체(5)가 삽입된다. 제2 부위(2B)는 제1 부위(2A)의 관통 구멍에 연통하는 중공 부분을 갖는 통형상을 이루고 있다. 제1 부위(2A)와 제2 부위(2B)는 외통(2)의 둘레 방향을 따라서 등간격으로 나란히 배치된 복수의 볼트(B1)에 의해 서로 체결되어 있다.

외통(2)의 제2 부위(2B)의 내주면에는 다수의 핀 홈(2b)이 형성되어 있다. 각 핀 홈(2b)은 외통(2)의 축 방향으로 연장되도록 배치되고, 축 방향에 직교하는 단면에 있어서 반원형의 단면 형상을 갖고 있다. 이들 핀 홈(2b)은 외통(2)의 둘레 방향으로 등간격으로 나열되어 있다.

외통(2)은 다수의 내치 핀(3)을 갖고 있다. 각 내치 핀(3)은 제2 부위(2B)의 핀 홈(2b)에 각각 설치되어 있다. 구체적으로, 각 내치 핀(3)은 외통(2)의 축 방향으로 연장되는 자세로 각 핀 홈(2b)에 끼워 넣어져 있다. 이에 의해, 다수의 내치 핀(3)은 외통(2)의 둘레 방향을 따라서 등간격으로 나열되어 있다. 이들 내치 핀(3)에는 제1 요동 기어(14)의 제1 외치(14a) 및 제2 요동 기어(16)의 제2 외치(16a)가 맞물린다.

캐리어(4)는 본 실시 형태에 관한 축 방향 변환 기어 장치(X1)에 있어서의 고정측의 부재이다. 캐리어(4)는 외통(2)의 중심축(C1)을 축심으로 하여 배치되고, 그 일부가 외통(2) 내에 수용되어 있다. 외통(2)과 당해 외통(2) 내에 수용된 캐리어(4) 사이에는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향으로 서로 이격하여 설치된 한 쌍의 주베어링(18A, 18b)이 배치되어 있다. 주베어링(18A, 18b)은 캐리어(4)와 외통(2) 사이의 상대 회전을 허용한다.

캐리어(4)는 기부(4a)와, 복수의 샤프트부(4c)와, 단부판부(4b)를 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 기부(4a)와 각 샤프트부(4c)는 일체로 형성되어 있다. 또한, 단부판부(4b)는 기부(4a) 및 각 샤프트부(4c)와는 별개로 형성되어 있고, 복수의 볼트(B2)에 의해 각 샤프트부(4c)에 체결되어 있다. 또한, 기부(4a)와, 각 샤프트부(4c)와, 단부판부(4b)가 각각 독립된 부재여도 된다. 이 경우, 예를 들어 복수의 볼트(B2)에 의해, 기부(4a)와, 각 샤프트부(4c)와, 단부판부(4b)가 체결되게 된다.

기부(4a)는 캐리어(4)의 토대 부분으로서 기능하는 부위이다. 기부(4a)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서, 요동 기어(14, 16)를 사이에 두고 단부판부(4b)와 대향하고 있다. 기부(4a)는 본체부(4d)와, 당해 본체부(4d)의 측면으로부터 돌출된 돌출부(4e)를 갖고 있다.

본체부(4d)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 저면(S2)을 구성하는 축 방향 단부면을 갖고 있다. 본체부(4d)는 원통체(5)의 일부, 크랭크축(10)의 일부, 전달 기어(6) 및 축 방향 변환 유닛(8)을 수용하고 있다. 구체적으로는, 본체부(4d)에는 제1 공간(A1), 제2 공간(A2), 제3 공간(A3) 및 크랭크축 구멍이 형성되어 있다. 제1 공간(A1)은 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서 본체부(4d)의 중앙부를 관통하는 공간이며, 외통(2)의 제1 부위(2A)의 관통 구멍과 연통하고 있다. 제1 공간(A1)에는 원통체(5)의 일부가 수용된다. 제2 공간(A2)은 상기 제1 공간(A1)의 축 방향의 중간부에 있어서 당해 제1 공간(A1)을 둘레 방향으로 둘러싸는 공간이다. 제2 공간(A2)에는 원통체(5)의 주위에 설치된 전달 기어(6)가 수용된다. 제3 공간(A3)은 제2 공간(A2)으로부터 직경 방향으로 연장됨과 함께 본체부(4d)의 측면으로 개구되는 공간이다. 제3 공간(A3)에는 축 방향 변환 유닛(8)이 수용된다. 크랭크축 구멍은 제1 공간(A1)의 주위에 형성되어 있고, 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향으로 연장되는 구멍이다. 본체부(4d)의 크랭크축 구멍에는 크랭크축(10)의 축 본체(10c) 및 축 기어(10d)가 수용된다.

이와 같이, 본체부(4d)에는 제1 공간(A1), 제2 공간(A2), 제3 공간(A3) 및 크랭크축 구멍이 형성되어 있다. 그리고, 본체부(4d)는 제2 공간(A2)에 대해 축 방향 일측[도 1에 있어서 상면(S1)측]에 위치하는 일측부(4f)와, 제2 공간(A2)에 대해 축 방향 타측[도 1에 있어서 저면(S2)측]에 위치하는 타측부(4g)와, 일측부(4f)와 타측부(4g)를 연결하는 연결부(4k)를 갖고 있다. 그리고, 연결부(4k)의 일부에 본체부(4d)의 직경 방향으로 연장되는 제3 공간(A3)이 형성되어 있다.

돌출부(4e)는 본체부(4d)의 측면에 형성되어 있다. 구체적으로는, 돌출부(4e)에는 제4 공간(A4)이 형성되어 있다. 제4 공간(A4)은 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 직교하는 방향에 있어서 돌출부(4e)를 관통하는 공간이다. 제4 공간(A4)에는 입력 샤프트(20)가 수용된다. 이 제4 공간(A4)은 본체부(4d)의 측면으로 개구되는 제3 공간(A3)에 연통하고 있다.

단부판부(4b)와 기부(4a)는 요동 기어(14, 16)의 양측에 있어서 크랭크축(10)을 지지한다. 단부판부(4b)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서 요동 기어(14, 16)를 사이에 두고 기부(4a)와 대향하고 있다. 단부판부(4b)에는 원통체(5)가 삽입되는 관통 구멍과, 크랭크축(10) 중 축 기어(10d)와는 반대측의 단부가 수용되는 크랭크축 구멍이 형성되어 있다.

각 샤프트부(4c)는 기부(4a) 및 단부판부(4b)의 축 방향을 따라서 연장되어 있고, 당해 기부(4a)와 단부판부(4b)를 접속하고 있다. 구체적으로는, 각 샤프트부(4c)는 기부(4a)와 단부판부(4b) 사이에 위치하고 있고, 요동 기어(14, 16)에 형성된 삽입 구멍(14c, 16c)에 삽입되어 있다. 그리고, 각 샤프트부(4c)의 일단부가 기부(4a)에 연속됨과 함께, 각 샤프트부(4c)의 타단부가 볼트(B2)에 의해 단부판부(4b)에 체결되어 있다. 각 샤프트부(4c)는 중심축(C1)으로부터 소정 거리 이격된 상태에서, 캐리어(4)의 둘레 방향으로 나란히 배치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 샤프트부(4c)가 6개 설치되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 샤프트부(4c)의 개수는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 사용 형태에 따라서 적절히 변경할 수 있다.

각 크랭크축(10)은 중심축(C1)으로부터 소정 거리 이격된 상태에서, 캐리어(4)의 둘레 방향으로 등간격으로 나란히 설치되어 있다. 각 크랭크축(10)은 요동 기어(14, 16)의 삽입 구멍(14b, 16b)에 삽입된 상태에서 기부(4a) 및 단부판부(4b)의 크랭크축 구멍에 수용되어 있다. 또한, 각 크랭크축(10)과 캐리어(4) 사이에는 당해 크랭크축(10)의 축 방향에 있어서 서로 이격되는 한 쌍의 크랭크 베어링(12a, 12b)이 설치되어 있다. 크랭크 베어링(12a, 12b)은 캐리어(4)에 대한 각 크랭크축(10)의 회전을 허용한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 크랭크축(10)이 3개 설치되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 크랭크축(10)의 개수는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 사용 형태에 따라서 적절히 변경할 수 있다.

각 크랭크축(10)은 축 본체(10c)와, 편심부(10a, 10b)와, 축 기어(10d)를 갖고 있다.

축 본체(10c)는 크랭크축(10)의 축심을 구성하는 부위이며, 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 중심축(C1)을 따라서 연장되어 있다.

제1 편심부(10a)와 제2 편심부(10b)는 각각 원기둥 형상을 갖고 있고, 모두 축 본체(10c)의 축심에 대해 편심된 상태에서 당해 축 본체(10c)와 일체로 형성되어 있다. 제1 편심부(10a)와 제2 편심부(10b)는 각각 축 본체(10c)의 축심으로부터 소정의 편심량으로 편심되어 있고, 서로 소정 각도의 위상차를 갖도록 배치되어 있다.

축 기어(10d)는 축 본체(10c)의 축 방향에 있어서의 저면(S2)측의 단부에 설치되어 있다. 축 기어(10d)의 회전에 수반하여 크랭크축(10) 전체가 회전한다.

요동 기어(14, 16)는 외통(2)의 제2 부위(2B) 내에 설치되어 있음과 함께, 기부(4a)와 단부판부(4b) 사이에 배치되어 있다. 요동 기어(14, 16)는 외통(2)의 제2 부위(2B)의 내경보다도 약간 작은 외경을 갖고 있다. 또한, 요동 기어(14, 16)는 그 중앙부에 있어서 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향으로 관통하는 관통 구멍을 갖고 있고, 당해 관통 구멍에 원통체(5)가 삽입된다.

제1 요동 기어(14)는 제1 외치(14a), 복수의 삽입 구멍(14b) 및 복수의 삽입 구멍(14c)을 갖고 있다. 제1 외치(14a)는 제1 요동 기어(14)의 둘레 방향 전체에 걸쳐서 원활하게 연속되는 물결 형상을 이루고 있다. 제1 외치(14a)의 잇수는 내치 핀(3)의 수보다도 적은 수로 설정되어 있다. 각 삽입 구멍(14b)에는 각 제1 편심부(10a)가 삽입된다. 제1 요동 기어(14)는 각 삽입 구멍(14b)에 있어서 제1 롤러 베어링을 통해 각 제1 편심부(10a)에 설치되어 있다. 각 삽입 구멍(14c)은 각 샤프트부(4c)가 삽입된다. 각 삽입 구멍(14c)의 내경은 각 샤프트부(4c)의 외경에 비해 약간 크다.

제1 요동 기어(14)는 크랭크축(10)의 회전에 수반하여 제1 편심부(10a)가 편심 회전할 때에, 당해 편심 회전에 연동하여 제1 외치(14a)가 내치 핀(3)에 맞물리도록 요동 회전한다.

제2 요동 기어(16)는 제1 요동 기어(14)보다도 기부(4a)측에 배치되어 있다. 제2 요동 기어(16)는 제1 요동 기어(14)와 마찬가지로 구성을 갖는다. 구체적으로는, 제2 요동 기어(16)는 제2 외치(16a), 복수의 삽입 구멍(16b) 및 복수의 삽입 구멍(16c)을 갖고 있다. 제2 요동 기어(16)는 각 삽입 구멍(16b)에 있어서 제2 롤러 베어링을 통해 각 제2 편심부(10b)에 설치되어 있다.

제2 요동 기어(16)는 크랭크축(10)의 회전에 수반하여 제2 편심부(10b)가 편심 회전할 때에, 당해 편심 회전에 연동하여 제2 외치(16a)가 내치 핀(3)에 맞물리도록 요동 회전한다.

또한, 본 실시 형태에서는 서로 위상이 다른 제1 요동 기어(14)와 제2 요동 기어(16)의 2개의 요동 기어를 채용하였지만, 이에 한정되지 않고, 1개 혹은 3개 이상의 요동 기어를 채용해도 된다.

원통체(5)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서 외통(2), 캐리어(4) 및 요동 기어(14, 16)를 관통하도록 배치되어 있다. 구체적으로는, 원통체(5)는 외통(2)의 제1 부위(2A), 캐리어(4)의 단부판부(4b) 및 요동 기어(14, 16)의 각각의 중앙부에 형성된 관통 구멍에 삽입되어 있다. 그리고, 원통체(5)의 일부는 캐리어(4)에 있어서의 기부(4a)의 제1 공간(A1)에 수용되어 있다. 원통체(5)는 그 중심축이 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 중심축(C1)과 겹치도록 배치된다. 이 원통체(5)에는, 예를 들어 도시하지 않은 케이블 등이 삽입된다.

전달 기어(6)는 후술하는 입력 샤프트(20)로부터 축 방향 변환 유닛(8)에 입력된 입력 토크를 각 크랭크축(10)에 전달한다. 전달 기어(6)는 원통체(5)를 둘레 방향으로 둘러싸도록 배치되어 있고, 기부(4a)의 본체부(4d)에 있어서의 제2 공간(A2)에 수용되어 있다.

전달 기어(6)는 제1 기어(6a)와, 제2 기어(6b)와, 제1 연신부(6c)와, 제2 연신부(6d)와, 연결부(6e)와, 돌출부(6f)를 갖고 있다.

제1 기어(6a)는 중심축(C1)을 축심으로 하여 회전한다. 제1 기어(6a)는 각 크랭크축(10)의 축 기어(10d)에 맞물려 있다.

제2 기어(6b)는 제1 기어(6a)와 마찬가지로 중심축(C1)을 축심으로 하여 회전한다. 제2 기어(6b)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서, 제1 기어(6a)와는 서로 이격되어 있고, 당해 제1 기어(6a)보다도 저면(S2)측에 위치하고 있다. 환언하면, 제1 기어(6a)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서 제2 기어(6b)보다도 저면(S2)으로부터 먼 측에 위치하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 기어(6b)는 제1 기어(6a)보다도 큰 외경을 갖는다.

여기서, 도 3은 축 방향 변환 기어 장치(X1)를 축 방향으로 정면에서 본 경우에 있어서, 외통(2), 원통체(5), 각 축 기어(10d) 및 외치 기어(8a)의 각각의 외측 테두리를 모식적으로 실선으로 나타냄과 함께, 제1 기어(6a) 및 제2 기어(6b)의 외측 테두리를 모식적으로 점선으로 나타낸 도면이다. 또한, 도 3에서는 중심축(C1)으로부터 각 축 기어(10d)의 최외측 테두리까지를 반경으로 하는 축 기어 접촉원(O2)을 2점 쇄선으로 나타내고 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 각 축 기어(10d)의 최외측 테두리라 함은, 각 축 기어(10d)의 외주면 중 직경 방향에 있어서 중심축(C1)으로부터 가장 먼 측에 위치하는 테두리를 가리킨다.

도 3에 도시한 바와 같이, 제2 기어(6b)의 외경은 축 기어 접촉원(O2)의 직경보다도 작게 설정되어 있다. 바꾸어 말하면, 중심축(C1)으로부터 제2 기어(6b)의 최외측 테두리까지의 이격 거리는 중심축(C1)으로부터 축 기어(10d)의 최외측 테두리까지의 이격 거리보다도 작게 설정되어 있다.

제1 연신부(6c)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서, 제1 기어(6a)의 내측 테두리부로부터 제2 기어(6b)측(도 1에 있어서 하측)으로 연장되는 통 형상을 이루고 있다.

제2 연신부(6d)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서, 제2 기어(6b)의 내측 테두리부로부터 제1 기어(6a)측(도 1에 있어서 상측)으로 연장되는 통 형상을 이루고 있다. 제2 연신부(6d)는 제1 연신부(6c)보다도 큰 외경을 갖는다.

연결부(6e)는 제1 연신부(6c) 중 제1 기어(6a)와는 반대측의 단부와, 제2 연신부(6d) 중 제2 기어(6b)와는 반대측의 단부를 연결한다. 연결부(6e)는 제1 기어(6a) 및 제2 기어(6b)의 직경 방향을 따라서 연장되어 있다.

돌출부(6f)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서, 제1 기어(6a)의 내측 테두리부로부터 제2 기어(6b)와는 반대측(도 1에 있어서 상측)을 향해 돌출되어 있다.

본 실시 형태에서는 제1 기어(6a), 제1 연신부(6c), 연결부(6e) 및 돌출부(6f)가 일체로 형성되어 있다. 또한, 제2 기어(6b) 및 제2 연신부(6d)가 일체로 형성되어 있다. 그리고, 연결부(6e)와 제2 연신부(6d)가 복수의 볼트(B3)에 의해 체결됨으로써, 전달 기어(6)가 구성된다.

전달 기어(6)와 캐리어(4) 사이에는 당해 전달 기어(6)의 축 방향에 있어서 서로 이격되는 한 쌍의 베어링(7a, 7b)이 설치되어 있다. 베어링(7a, 7b)은 전달 기어(6)가 캐리어(4)에 대해 중심축(C1)을 축심으로 하여 회전하는 것을 허용한다.

베어링(7a)은 본체부(4d)에 있어서의 축 방향의 일측부(4f)에 있어서의 설치면에 설치되어 있다. 이 설치면은 일측부(4f) 중 중심축(C1)과 직교하는 방향에 있어서 돌출부(6f)와 대향하는 면이다. 이에 의해, 베어링(7a)이 일측부(4f)의 설치면과 전달 기어(6)의 돌출부(6f) 사이에 배치된다.

베어링(7b)은 본체부(4d)에 있어서의 축 방향의 타측부(4g)에 형성된 설치부(4h)에 설치되어 있다. 이 설치부(4h)는 타측부(4g)에 있어서 원통체(5)와 전달 기어(6)의 제2 연신부(6d) 사이의 공간에 축 방향으로 연장되어 있다. 이에 의해, 베어링(7b)이 타측부(4g)의 설치부(4h)와 전달 기어(6)의 제2 연신부(6d) 사이에 배치된다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는 베어링(7a)이 전달 기어(6)의 직경 방향의 외측에 배치됨과 함께, 베어링(7b)이 전달 기어(6)의 직경 방향의 내측에 배치되어 있고, 이들 베어링(7a, 7b)이 전달 기어(6)를 회전 가능하게 지지하고 있다.

축 방향 변환 유닛(8)은 후술하는 입력 샤프트(20)로부터의 입력 토크를 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향의 토크로 변환한다. 축 방향 변환 유닛(8)은 기부(4a)의 본체부(4d)에 있어서의 제3 공간(A3)에 수용되어 있다.

축 방향 변환 유닛(8)과 캐리어(4) 사이에는 베어링(9a, 9b)이 설치되어 있다. 구체적으로는, 본체부(4d) 중 제3 공간(A3)에 대해 축 방향 일측[도 1에 있어서 상면(S1)측]에 위치하는 일측부(4f)는 베어링(9a)이 설치되는 설치부(4i)를 갖고 있다. 또한, 본체부(4d) 중 제3 공간(A3)에 대해 축 방향 타측[도 1에 있어서 저면(S2)측]에 위치하는 타측부(4g)는 베어링(9b)이 설치되는 설치부(4j)를 갖고 있다. 그리고, 설치부(4i, 4j)의 각각에 설치된 베어링(9a, 9b)은 축 방향 변환 유닛(8)이 캐리어(4)에 대해 중심축(C2)을 축심으로 하여 회전하는 것을 허용한다. 이 중심축(C2)은 전달 기어(6)의 중심축(C1)과 평행하게 연장된다.

여기서, 도 3에서는 도 2에 도시한 중심축(C1)으로부터 각 내치 핀(3)의 최외측 테두리까지를 반경으로 하는 내치 접촉원(O1)을 1점 쇄선으로 나타내고 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 각 내치 핀(3)의 최외측 테두리라 함은, 각 내치 핀(3)의 외주면 중 직경 방향에 있어서 중심축(C1)으로부터 가장 먼 측에 위치하는 테두리를 가리킨다.

도 3에 도시한 바와 같이, 축 방향 변환 유닛(8)의 중심축(C2)은 내치 접촉원(O1)의 내측에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 중심축(C1)으로부터 중심축(C2)까지의 이격 거리는 중심축(C1)으로부터 내치 핀(3)의 최외측 테두리까지의 이격 거리보다도 작게 설정되어 있다.

축 방향 변환 유닛(8)은 외치 기어(8a)와 축 방향 변환 기어(8b)를 갖고 있다.

외치 기어(8a)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서 축 방향 변환 기어(8b)보다도 저면(S2)측에 위치하고 있다. 외치 기어(8a)의 외경은 축 방향 변환 기어(8b)의 외경보다도 작게 설정되어 있다. 또한, 외치 기어(8a)는 당해 외치 기어(8a)의 직경 방향에 있어서 전달 기어(6)의 제2 기어(6b)와 맞물려 있다.

축 방향 변환 기어(8b)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서 외치 기어(8a)보다도 제1 기어(6a)측에 위치하고 있다. 본 실시 형태에서는, 축 방향 변환 기어(8b)는 베벨 기어이다. 축 방향 변환 기어(8b)의 외경은 외치 기어(8a)의 외경보다도 크게 설정되어 있다. 축 방향 변환 기어(8b)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서, 제1 기어(6a)와 제2 기어(6b) 사이에 위치한다. 또한, 축 방향 변환 기어(8b)의 외측 테두리부(8c)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서 제2 기어(6b)와 겹치는 부위를 갖고 있다.

입력 샤프트(20)는, 예를 들어 외부 모터로부터 토크가 입력되는 부재이다. 입력 샤프트(20)는 기부(4a)의 돌출부(4e)에 있어서의 제4 공간(A4)에 수용되어 있고, 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향과 직교하는 방향으로 연장되어 있다. 입력 샤프트(20)와 돌출부(4e) 사이에는 당해 입력 샤프트(20)의 축 방향에 있어서 서로 이격되는 한 쌍의 베어링(22a, 22b)이 설치되어 있다. 베어링(22a, 22b)은 입력 샤프트(20)가 캐리어(4)에 대해 중심축(C3)을 축심으로 하여 회전하는 것을 허용한다.

입력 샤프트(20)는 입력 기어(20a)와 입력 구멍(20b)을 갖고 있다.

입력 기어(20a)는 입력 샤프트(20)의 단부에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 입력 기어(20a)는 베벨 기어이다. 입력 기어(20a)는 기부(4a)의 본체부(4d)의 측면으로 개구된 제3 공간(A3)을 통해 축 방향 변환 유닛(8)의 축 방향 변환 기어(8b)와 맞물려 있다.

입력 구멍(20b)에는, 예를 들어 외부 모터의 출력 샤프트가 삽입된다. 입력 샤프트(20)는 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향과 직교하는 방향으로부터 입력 구멍(20b)에 삽입된 외부 모터의 출력 샤프트로부터 토크가 입력됨으로써, 중심축(C3)을 축심으로 하여 회전하게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 축 방향 변환 기어 장치(X1)에서는, 예를 들어 외부 모터로부터의 입력 토크에 의해 입력 샤프트(20)가 중심축(C3)을 축심으로 하여 회전하고, 이에 수반하여 입력 기어(20a)와 맞물리는 축 방향 변환 기어(8b)가 회전한다. 이에 의해, 외치 기어(8a)가 중심축(C2)을 축심으로 하여 회전하게 된다. 즉, 중심축(C3)을 축심으로 하는 입력 토크가 중심축(C2)을 축심으로 하는 토크로 변환된다. 그리고, 외치 기어(8a)와 맞물리는 제2 기어(6b)를 갖는 전달 기어(6)가 중심축(C1)을 축심으로 하여 회전하고, 이에 수반하여 제1 기어(6a)와 맞물리는 각 축 기어(10d)가 회전한다. 그리고, 각 축 기어(10d)의 회전에 의한 편심부(10a, 10b)의 편심 회전에 수반하여 요동 기어(14, 16)가 요동 회전한다. 이때, 제1 요동 기어(14) 및 제2 요동 기어(16)는 맞물림 위치가 순차 이동하도록 내치 핀(3)에 맞물리면서 공전한다. 이에 의해, 외통(2)과 캐리어(4)가 중심축(C1)을 축심으로 하여 상대적으로 변위된다.

이상과 같이 설명한 축 방향 변환 기어 장치(X1)에서는 당해 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서 축 방향 변환 기어(8b)가 외치 기어(8a)보다도 제1 기어(6a)측에 위치하고 있다. 이로 인해, 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서 축 방향 변환 기어(8b)와 저면(S2) 사이에 생기는 데드 스페이스에 외치 기어(8a)를 배치할 수 있다. 이에 의해, 상기 데드 스페이스를 유효하게 활용할 수 있어, 축 방향 변환 기어 장치(X1)가 축 방향에 있어서 대형화되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 축 방향 변환 기어 장치(X1)에서는 당해 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서, 축 방향 변환 기어(8b)가 제1 기어(6a)와 제2 기어(6b) 사이에 설치되어 있다. 이로 인해, 축 방향 변환 기어(8b)의 직경 방향에 있어서, 당해 축 방향 변환 기어(8b)가 제1 기어(6a) 및 당해 제1 기어(6a)에 맞물리는 각 축 기어(10d)와 간섭하는 일이 없다. 그로 인해, 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 직경 방향에 있어서 전달 기어(6)의 중심축(C1)과 축 방향 변환 유닛(8)의 중심축(C2)을 서로 가깝게 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 축 방향 변환 기어 장치(X1)를 직경 방향으로 소형화하는 것이 가능해진다.

또한, 축 방향 변환 기어 장치(X1)에서는 외치 기어(8a)의 외경이 축 방향 변환 기어(8b)의 외경보다도 작게 설정되어 있다. 또한, 축 방향 변환 유닛(8)은 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 축 방향에 있어서 축 방향 변환 기어(8b)의 외측 테두리부(8c)가 제2 기어(6b)와 겹치도록 배치되어 있다. 이로 인해, 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 직경 방향에 있어서 전달 기어(6)의 중심축(C1)과 축 방향 변환 유닛(8)의 중심축(C2)이 서로 가까워져, 이에 의해 축 방향 변환 기어 장치(X1)를 직경 방향으로 소형화할 수 있다.

또한, 축 방향 변환 기어 장치(X1)에서는 제2 기어(6b)의 외경이 축 기어 접촉원(O2)의 직경보다도 작게 설정되어 있다. 이로 인해, 제2 기어(6b)에 맞물리는 외치 기어(8a)를 갖는 축 방향 변환 유닛(8)을 전달 기어(6)의 중심축(C1)에 가깝게 할 수 있다. 이에 의해, 축 방향 변환 기어 장치(X1)를 직경 방향으로 소형화할 수 있다.

또한, 축 방향 변환 기어 장치(X1)에서는 축 방향 변환 유닛(8)의 중심축(C2)이 내치 접촉원(O1)의 내측에 위치하고 있다. 이로 인해, 축 방향 변환 유닛(8)을 지지하는 캐리어(4)의 본체부(4d)가 직경 방향으로 대형화되는 것을 억제할 수 있다.

본 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어져야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 실시 형태의 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해 나타나고, 또한 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.

예를 들어, 본 실시 형태에 관한 축 방향 변환 기어 장치(X1)에서는 입력 샤프트(20)의 중심축(C3)과 축 방향 변환 유닛(8)의 중심축(C2)이 직교하고 있고, 입력 토크가 직교 변환되지만, 이에 한정되지 않는다. 축 방향 변환 유닛(8)은 당해 축 방향 변환 유닛(8)의 축 방향과는 다른 방향으로부터 입력되는 토크를 당해 축 방향의 토크로 변환하는 것이면 된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 축 방향 변환 기어 장치(X1)에서는 입력 기어(20a) 및 축 방향 변환 기어(8b)가 베벨 기어이지만, 축 방향 변환 유닛(8)이 입력 토크의 축 방향을 변환할 수 있는 것이면, 이에 한정되지 않는다.

또한, 본 실시 형태에 관한 축 방향 변환 기어 장치(X1)에서는 크랭크축(10)이 복수 설치되어 있고, 1개의 전달 기어(6)가 복수의 축 기어(10d)에 맞물려 있지만, 이에 한정되지 않는다. 크랭크축(10)은 1개여도 되고, 이 경우 1개의 전달 기어(6)가 1개의 축 기어(10d)에 맞물리게 된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 축 방향 변환 기어 장치(X1)에서는 전달 기어(6)가 중공 형상의 부재이며, 당해 전달 기어(6)의 중공 부분에 원통체(5)가 삽입되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 원통체(5)를 설치하지 않은 경우에는, 전달 기어(6)가 중실 형상의 부재여도 된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 축 방향 변환 기어 장치(X1)에서는 외통(2)이 축 방향 변환 기어 장치(X1)에 있어서의 회전측이 되고, 캐리어(4)가 축 방향 변환 기어 장치(X1)에 있어서의 고정측으로 되었지만, 이에 한정되지 않는다. 외통(2)을 축 방향 변환 기어 장치(X1)에 있어서의 고정측으로 하고, 캐리어(4)를 축 방향 변환 기어 장치(X1)에 있어서의 회전측으로 해도 된다. 이 경우, 외통(2)의 제1 부위(2A)가 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 저면(S2)을 구성함과 함께, 캐리어(4)의 기부(4a)가 축 방향 변환 기어 장치(X1)의 상면(S1)을 구성하게 된다.

또한, 상술한 구체적 실시 형태에는 이하의 구성을 갖는 발명이 포함되어 있다.

즉, 본 발명에 관한 축 방향 변환 기어 장치는 축 본체, 상기 축 본체에 대해 편심되는 편심부 및 상기 축 본체에 설치되는 축 기어를 갖는 크랭크축과, 복수의 외치를 갖고, 상기 편심부의 회전에 수반하여 요동 회전하는 요동 기어와, 상기 크랭크축의 상기 축 기어에 맞물리는 제1 기어 및 상기 제1 기어의 축 방향에 있어서 당해 제1 기어와는 이격되는 제2 기어를 갖는 전달 기어와, 상기 제2 기어에 맞물리는 외치 기어 및 입력 토크를 상기 외치 기어의 축 방향의 토크로 변환하는 축 방향 변환 기어를 갖는 축 방향 변환 유닛과, 상기 요동 기어의 상기 각 외치에 맞물리는 복수의 내치를 갖는 외통을 구비하고, 상기 외치 기어의 축 방향에 있어서, 상기 축 방향 변환 기어가 상기 제1 기어와 상기 제2 기어 사이에 배치된다.

상기의 축 방향 변환 기어 장치에서는 외치 기어의 축 방향에 있어서 축 방향 변환 기어가 당해 외치 기어보다도 제1 기어측에 위치한다. 이로 인해, 특허문헌 1의 기어 전동 장치에 있어서 생기는 데드 스페이스에 대응하는 영역에 축 방향 변환 유닛의 외치 기어가 위치하게 된다. 이에 의해, 축 방향 변환 기어 장치가 축 방향에 있어서 대형화되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기의 축 방향 변환 기어 장치에서는 외치 기어의 축 방향에 있어서 축 방향 변환 기어가 제1 기어와 제2 기어 사이에 설치되어 있다. 이로 인해, 외치 기어의 직경 방향에 있어서, 축 방향 변환 기어가 제1 기어 및 당해 제1 기어에 맞물리는 축 기어와 간섭하는 일이 없다. 그로 인해, 외치 기어의 직경 방향에 있어서 전달 기어의 중심축과 축 방향 변환 유닛의 중심축을 서로 가깝게 할 수 있다. 이에 의해, 축 방향 변환 기어 장치를 직경 방향으로 소형화하는 것이 가능해진다.

상기 외치 기어의 외경은 상기 축 방향 변환 기어의 외경보다도 작은 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 축 방향 변환 유닛은 상기 축 방향 변환 기어의 외측 테두리부의 일부가 상기 외치 기어의 축 방향에 있어서 상기 제2 기어와 겹치도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기의 축 방향 변환 기어 장치에서는 외치 기어의 축 방향에 있어서 축 방향 변환 기어가 제1 기어와 제2 기어 사이에 설치되어 있고, 외치 기어의 외경이 축 방향 변환 기어의 외경보다도 작다. 이로 인해, 외치 기어의 축 방향에 있어서 축 방향 변환 기어의 외측 테두리부의 일부와 제2 기어를 서로 겹치도록 배치할 수 있다. 이에 의해, 전달 기어의 중심축과 축 방향 변환 유닛의 중심축의 이격 거리가 작아져, 축 방향 변환 기어 장치를 직경 방향으로 소형화할 수 있다.

상기 제2 기어의 외경은 상기 전달 기어의 중심축으로부터 상기 축 기어의 최외측 테두리까지를 반경으로 하는 축 기어 접촉원의 직경보다도 작은 것이 바람직하다.

상기의 축 방향 변환 기어 장치에서는 제2 기어의 외경이 축 기어 접촉원의 직경보다도 작게 설정된다. 이로 인해, 제2 기어의 외경을 작게 할 수 있고, 당해 제2 기어에 맞물리는 외치 기어를 갖는 축 방향 변환 유닛을 전달 기어의 중심축에 가깝게 할 수 있다. 이에 의해, 축 방향 변환 기어 장치를 직경 방향으로 소형화할 수 있다.

또한, 상기 크랭크축, 상기 전달 기어 및 상기 축 방향 변환 유닛을 회전 가능하게 지지함과 함께, 상기 요동 기어의 요동 회전에 수반하여, 상기 전달 기어의 중심축을 축심으로 하여 상기 외통에 대해 상대적으로 회전하는 캐리어를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 축 방향 변환 유닛의 중심축은 상기 전달 기어의 중심축으로부터 상기 각 내치의 최외측 테두리까지를 반경으로 하는 내치 접촉원의 내측에 위치하는 것이 바람직하다.

상기의 축 방향 변환 기어 장치에서는 전달 기어의 중심축과 축 방향 변환 유닛의 중심축의 이격 거리가 작아지므로, 축 방향 변환 유닛의 중심축을 내치 접촉원의 내측에 수용할 수 있다. 이에 의해, 축 방향 변환 유닛을 지지하는 캐리어가 직경 방향으로 대형화되는 것을 억제할 수 있다.

Claims

축 본체, 상기 축 본체에 대해 편심되는 편심부 및 상기 축 본체에 설치되는 축 기어를 갖는 크랭크축과,
복수의 외치를 갖고, 상기 편심부의 회전에 수반하여 요동 회전하는 요동 기어와,
상기 크랭크축의 상기 축 기어에 맞물리는 제1 기어 및 상기 제1 기어의 축 방향에 있어서 당해 제1 기어와는 이격되는 제2 기어를 갖는 전달 기어와,
상기 제2 기어에 맞물리는 외치 기어 및 입력 토크를 상기 외치 기어의 축 방향의 토크로 변환하는 축 방향 변환 기어를 갖는 축 방향 변환 유닛과,
상기 요동 기어의 상기 각 외치에 맞물리는 복수의 내치를 갖는 외통을 구비하고,
상기 외치 기어의 축 방향에 있어서, 상기 축 방향 변환 기어가 상기 제1 기어와 상기 제2 기어 사이에 배치되는, 축 방향 변환 기어 장치.
제1항에 있어서, 상기 외치 기어의 외경은 상기 축 방향 변환 기어의 외경보다도 작고,
상기 축 방향 변환 유닛은 상기 축 방향 변환 기어의 외측 테두리부의 일부가 상기 외치 기어의 축 방향에 있어서 상기 제2 기어와 겹치도록 배치되는, 축 방향 변환 기어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 기어의 외경은 상기 전달 기어의 중심축으로부터 상기 축 기어의 최외측 테두리까지를 반경으로 하는 축 기어 접촉원의 직경보다도 작은, 축 방향 변환 기어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 크랭크축, 상기 전달 기어 및 상기 축 방향 변환 유닛을 회전 가능하게 지지함과 함께, 상기 요동 기어의 요동 회전에 수반하여, 상기 전달 기어의 중심축을 축심으로 하여 상기 외통에 대해 상대적으로 회전하는 캐리어를 더 구비하고,
상기 축 방향 변환 유닛의 중심축은 상기 전달 기어의 중심축으로부터 상기 각 내치의 최외측 테두리까지를 반경으로 하는 내치 접촉원의 내측에 위치하는, 축 방향 변환 기어 장치.