KR20060103118A

KR20060103118A - 기어장치

Info

Publication number: KR20060103118A
Application number: KR1020060025481A
Authority: KR
Inventors: 다카오 시게미; 데츠시 이소자키
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2006-09-28
Also published as: US20060213303A1; TW200634254A; JP2006266428A; TWI303295B; CN1837651A; CN100523556C

Abstract

운전시에 있어서의 저소음과 저구동 로스를 동시에 실현한 감속기 등의 기어장치를 제공한다.

입력축(122)에 마련한 오일 실(150)의 내부(150N)에 봉입하는 윤활제(A)와, 감속기(기어장치) 내부(126)에 봉입하여 주로 감속부(135)를 윤활하는 윤활제(B)의 특성을, 기유점도에 대해서는 윤활제(A)를 윤활제(B)보다도 낮게 하고, 조도(稠度)에 대해서는 윤활제(A)를 윤활제(B)보다도 크게 한다.

기어장치, 윤활제, 오일 실, 조도, 기유점도

Description

기어장치{Gear apparatus}

도 1(A)는, 본 발명의 실시형태의 일례인 감속기를 구비한 기어드 모터(GM100)의 일부 전개(展開) 측단면도, 도 1(B)는, 본 발명의 실시형태의 일례인 감속기를 구비한 기어드 모터(GM100)의 일부 전개 평단면도이다.

도 2(A)는, 도 1(A)에 있어서의 화살표 ⅡA부근의 확대도, 도 2(B)는, 오일 실의 다른 실시예를 나타내는 도면으로서, 도 2(A)에 상당하는 도면, 도 2(C)는, 오일 실의 다른 실시예를 나타내는 도면으로서, 도 2(A)에 상당하는 도면, 도 2(D)는, 오일 실의 다른 실시예를 나타내는 도면으로서, 도 2(A)에 상당하는 도면이다.

도 3(A)는, 기유점도와 인장하중(슬라이딩 로스)의 관계를 나타내는 표, 도 2(B)는, 기유점도와 소음의 관계를 나타내는 표이다.

도 4는, 특허문헌 1 기재의 감속기이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

GM100 : 기어드 모터

110 : 모터

118 : 모터축

120 : 감속기

122 : 입력축

123 : 하이포이드 피니언

124 : 감속기 케이싱 본체

126 : 감속기 내부

134 : 하이포이드 기어

135 : 감속부

136 : 출력축

138 : 커버

139 : 구멍

140 : 볼트

142, 144 : 베어링

150 : 오일 실

150N : 오일 실 내부

본 발명은, 입력된 회전을 변속하여 출력하는 기어장치에 관한 것이다.

종래부터, 감속기 등의 기어장치 내부에 오일ㆍ그리스 등의 윤활제를 봉입하여, 기어장치의 내부를 구성하는 각 부재 사이의 윤활ㆍ냉각을 행하는 것이 널리 일반적으로 행하여지고 있다.

또한, 도 4에 나타낸 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 감속기(20)는 모터 (10)와의 사이에서 회전하는 축(22)을 통하여 동력을 전달하는 구성으로 되어 있으므로, 이 축(22)과, 감속기 케이싱(24)의 간극으로부터 감속기 내부(26)에 봉입한 윤활유가 누출하지 않도록 오일 실(28; seal)이 마련되어 있다.

더욱이, 이 오일 실(28)에는, 그리스와 같이 점성이 높은 윤활제를 봉입 배치하여, 윤활을 행하면서, 감속기 내의 윤활유가 모터 측으로 새는 것을 막으려고 한 기술도 개시되어 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특허 제2733448호 공보

시장에 있어서는 감속기의 운전시에 있어서의 소음을 조금이라도 억제하고자 하는 요구가 있다. 또한, 가능한 한 에너지 효율이 높은, 구동 로스(loss)가 낮은 감속기가 요구되고 있다.

종래기술로서 예시한 상기 감속기(20)는, 이들 소음이나 구동 로스의 문제점을 고려한 것은 아니었다.

본 발명은, 장치 전체로서 구동 로스를 저감하면서 동시에 소음의 문제도 해소한 기어장치를 제공하기 위해서 이루어진 것이다.

본 발명은, 입력축과, 이 입력축의 회전을 변속하는 변속부와, 변속된 회전을 출력하는 출력축을 구비한 기어장치에 있어서, 상기 입력축에 오일 실(seal)이 마련되고, 이 오일 실부(部)의 윤활제의 기유(基油; base oil)점도가 상기 변속부의 윤활제의 기유점도보다도 작고, 또한, 상기 오일 실부의 윤활제의 조도(稠度; consistency; 굳기)가 상기 변속부의 윤활제의 조도보다도 크게 함으로써, 상기 과제를 해결한 것이다.

이로써, 기어장치의 소음의 저감과 구동 로스의 저감을 효과적으로 양립시키는 것이 가능하게 된다(후술).

여기서 기유점도라는 것은, 동점도(動粘度; kinematic viscosity)를 의미하고 있으며, 유동점도(流動粘度)와 액체밀도의 비이다. 한편, 조도(稠度; consistency; 굳기)라는 것은, JIS규정의 원추(圓錐)가 규정시간 내에 시료에 진입하는 깊이를 밀리미터의 10배로 나타낸 수치이며, 그리스의 겉보기 상의 굳기를 나타낸 것이다.

또한, 「오일 실부(部)」라는 것은, 오일 실과 그 내부를 포함하는 것이다.

＜실시예＞

이하 첨부 도면을 이용하여, 본 발명의 실시형태의 일례를 상세하게 설명한다.

도 1(A)는, 본 발명의 실시형태의 일례인 감속기(기어장치)(120)를 구비하는 기어드 모터(GM100)의 일부 전개 측단면도이며, 도 1(B)는, 일부 전개 평단면도이다.

또한, 도 2(A)는, 화살표 ⅡA부 부근의 확대도이다.

기어드 모터(GM100)는, 감속기(120)에 모터(110)가 도시하지 않은 볼트 등에 의해서 일체적으로 연결된 것이다.

모터(110)는, 모터 케이싱 본체(112)와, 엔드 커버(114)와, 프론트 커버(116)로 이루어지는 케이싱 안에 모터 구동부(111)가 수납되어 구성되어 있다. 이 모터 구동부(111)는, 주로 모터 케이싱 본체(112)에 고정된 스테이터(111S)와, 로터(111R)로 구성되고 있고, 로터(111R)의 회전을 모터축(118)에 전달 가능하게 되어 있다. 모터(110)의 대략 중심부에는, 상기 모터 구동부(111)의 구동력을 모터 외부에 전달하는 모터축(118)이 회전 가능하게 마련되어 있다.

상기 모터(110)의 케이싱의 일부로서 기능하는 프론트 커버(116)는, 후술하는 감속기(120)의 감속기 케이싱 본체(124)와 일체로 형성되어 있다.

감속기 케이싱 본체(124) 안에는, 모터축(118)과 일체화된 입력축(122)과, 감속부(변속부)(135)와, 출력축(136)이 수납되어 있고, 이들 전체로 감속기(120)를 구성하고 있다.

감속기 케이싱 본체(124)의 가장 모터측에는 베어링(119)이 구비되고, 입력축(122)을 회전 가능하게 지지하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 이 입력축(122)은 상기 모터축(118)과 단일(單一)의 부재로서 일체적으로 형성되어 있지만, 별도의 부재로 하여 구성하여도 좋다.

또한, 상기 베어링(119)과 나란히 오일 실(150)이 입력축(122)의 주위에 마련되어, 감속기 내부(126)에 봉입되는 윤활제(상세 후술)가 모터 측으로 새는 것을 방지 가능한 구성으로 되어 있다. 여기서, 오일 실(150)에는, 립(lip)부(部)(150L)를 입력축(122)에 밀착시키기 위한 스프링(150B)이 구비되어 있다(도 2(A) 참조).

입력축(122)의 선단부에는 하이포이드 피니언(123)이 직접 절삭 형성되어 있 고, 하이포이드 기어(134)와 맞물리고 있다. 이 하이포이드 피니언(123)과 하이포이드 기어(134)로 감속부(135)를 구성하고 있다.

하이포이드 기어(134)는 도넛 형상의 형태를 하고 있고, 그 중심부에 감속된 회전을 외부로 전달하는 출력축(136)이 삽입되어 끼워져, 일체화되어 있다. 감속부(135)에 하이포이드 기어 세트가 마련되어 있는 것에 대해서는 후술한다.

상기 감속부(135)의 윗쪽에는, 구멍(139)을 가지는 커버(138)가 볼트(140)에 의해서 감속기 케이싱 본체(124)에 고정되어 있다.

상기 구멍(139)에는 베어링(142)이 마련되어, 도 1(A)에 있어서, 하이포이드 기어(134)의 아래쪽에 배치되는 베어링(144)과 함께, 상기 출력축(136)을 축받이하고 있다. 여기서, 출력축(136)의 일부는, 커버(138)의 구멍(139)을 관통하여 외부에 노출되어 있다.

또한, 도 1(A)에 있어서 상기 구멍(139)에 구비되는 베어링(142)의 상부에는, 오일 실(146)이 마련되어 있다.

다음으로 감속기(120)에 이용되는 윤활제에 대하여 설명한다.

이 감속기(120)에 있어서는, 상기 입력축(122)의 주위를 실링하고 있는 오일 실(150)의 내부(150N)에 봉입되는 윤활제(A)와, 감속기 내부(126)에 봉입되어, 주로 감속부(135)를 윤활ㆍ냉각하는 윤활제(B)가 사용되고 있다.

윤활제(A)는, 그 기유(基油)로서, 광물유(鑛物油)계, 합성탄화수소계, 에스테르계, 글리콜계, 에테르계, 실리콘계, 불소유계 중 어느 하나가 이용되고, 증조제(增稠劑; Thicknener)로서 리튬비누, 칼슘비누, 알루미늄비누, 나트륨비누, 바륨 비누, 우레아 화합물, PTFE, 유기화 벤토나이트(bentonite), 실리카 중 어느 하나가 이용되고 있다.

한편, 윤활제(B)는, 그 기유로서, 광물유계, 합성탄화수소계, 에스테르계, 글리콜계, 에테르계, 실리콘계, 불소유계 중 어느 하나가 이용되고, 증조제로서 리튬비누, 칼슘비누, 알루미늄비누, 나트륨비누, 바륨비누, 우레아 화합물, PTFE, 유기화 벤토나이트, 실리카 중 어느 하나가 이용되고 있다.

또한, 오일 실 내부(150N)의 윤활제(A)와 감속부(135)의 윤활제(B)의 특성을 비교하면, 기유점도에 관해서는 항상 윤활제(A) 쪽이 윤활제(B)보다도 작고, 조도(稠度)에 관해서는, 윤활제(A) 쪽이 윤활제(B)보다도 크다(부드럽다)라고 하는 관계가 성립하도록 구성되어 있다. 이는, 감속기(120)에 있어서, 운전시의 소음의 발생원인이 되는 것은, 감속부(135)에 있어서의 기어끼리의 맞물림 음이며, 이 맞물림 음의 발생을 억제하기 위해서는 감속부(135)에 이용되는 윤활제의 기유점도는 높은 쪽이 바람직하다라는 지견(知見)에 근거한 것이다. 한편, 감속기(120)의 구동 로스에 관해서는, 전달되는 토크가 감속기 전체 중에서 상대적으로 작은 입력축(122)의 부분에 있어서 영향받기 쉬운 것을 감안하여, 오일 실 내부(150N)에 이용되는 윤활제는 기유점도가 낮고, 조도(稠度)가 큰 쪽이 바람직하다라는 지견에 근거한 것이다. 그래서 오일 실 내부(150N)의 윤활제(A)에 관해서는, 감속부(135)의 윤활제(B)보다도 기유점도가 낮고, 조도(稠度)가 큰 것을 선택하여, 감속기 전체의 저소음과 저구동 로스를 양립시키고 있다.

이 결과, 오일 실 내부(150N)의 윤활제(A)는, 윤활제(B)보다도 부드러운 것 을 사용하는 것이 되어서, 효율 좋게 구동 로스를 저감할 수 있다. 더욱이, 오일 실(150)과 입력축(122)의 슬라이딩 부분에 있어서는, 원래 소음의 발생원인이 되는 정도의 소리의 발생이 없으므로, 윤활제(A)와 같이 기유점도가 낮은 것을 이용하여도 소음 상의 새로운 바람직하지 못한 현상은 발생하지 않는다.

또한, 감속부(135)의 윤활제(B)는, 윤활제(A)보다도 기유점도가 높은 것을 사용하는 것이 되어서, 소음의 원인이 되는 맞물림 음를 효과적으로 저감할 수 있다. 더욱이, 오일 실 내부(150N)의 윤활제(A)와 비교해서 어느 정도의 굳기를 구비하고 있으므로, 운전시에 오일 실(150)의 방향으로 강한 압력으로 밀려들 가능성을 저감할 수 있다.

다만, 본 실시형태에 있어서 감속부(135)의 구성으로서, 하이포이드 기어 세트가 이용되고 있는 것도, 소음의 저감과 구동 로스의 저감의 양립을 고려하였기 때문이다.

소음을 저감하기 위해서 유효한 구성으로서 알려져 있는 구조로서는, 웜 기어 세트에 의한 것이 있다. 그러나, 본 실시형태에 있어서는 감속부(135)의 윤활제(B)로서 기유점도가 높은 것을 사용하고 있다. 기유점도가 높은 윤활제는 구동 로스가 커지는 경향이 있지만, 웜 기어 세트의 경우, 그 자체 슬라이딩 저항이 커서, 상승 효과로 극히 구동 로스가 커지는 경향을 보인다. 이 구동 로스의 급격한 증대는, 많은 경우 오일 실 내부(150N)에 저(低) 기유점도의 윤활제(A)를 이용한 효과를 간단히 상쇄시켜 버려서 바람직하지 못하다. 이 점에서, 하이포이드 기어 세트는, (베벨 기어 세트 등에 비하여) 본래적으로 저소음이며, 또한, 윤활제(B)의 기 유점도가 높아도 그만큼 로스는 커지지 않아서, 바람직하다.

보다 이상적인 윤활제의 특성으로서는, 윤활제(A)에 대해서는, 기유점도가 100㎟/s(40℃) 이하, 조도(稠度)는 400 이상의 것이 바람직하다. 이것은, 도 3(A)에 나타낸 바와 같이, 기유점도가 작을수록 슬라이딩 로스(인장하중)는 작아지는 경향을 감안하여, 오일 실부의 슬라이딩 로스를 바람직한 정도까지 저감하기 위해서이다.

다만, 이 경우에 있어서도, 상술한 윤활제(A)와 윤활제(B)의 기유점도 및 조도의 관계는 성립하고 있을 필요가 있다.

여기서, 상기 수치가 바람직한 이유는, 예컨대 대형(大型) 감속기에 적용하는 경우 등, 윤활제(B)와의 관계에서는 저(低) 기유점도, 고(高) 조도이더라도, 상기의 수치로부터 벗어나면, 효과적인 로스 저감을 반드시 바랄 수 있는 것은 아니기 때문이다.

한편, 윤활제(B)에 대해서는, 기유점도 40㎟/s(40℃) 이상, 조도는 430 이하인 것이 바람직하다. 이것은 도 3(B)에 나타낸 바와 같이, 기유점도가 클수록 발생하는 소음은 작아지는 경향을 감안하여, 감속부의 소음을 바람직한 정도까지 저감하기 위해서이다.

여기서, 상기 수치가 바람직한 이유는, 예컨대 소형(小型) 감속기에 적용하는 경우 등, 윤활제(A)와의 관계에서는 고(高) 기유점도, 저(低) 조도이더라도, 상 기의 수치로부터 벗어나면, 효과적인 소음 저감을 반드시 바랄 수 있는 것은 아니기 때문이다.

다음으로, 감속기(120)가 구비되는 기어드 모터(GM100)의 작용에 대해서 설명한다.

모터(110)에 통전(通電)되면, 모터 구동부(111)의 작용에 의해서 모터축(118)이 회전한다. 모터축(118)의 회전은 일체 형성되는 감속기의 입력축(122)으로 전달되어, 입력축(122)의 선단부에 구비되는 하이포이드 피니언(123)을 통하여 하이포이드 기어(134)를 회전시킨다. 이 때, 하이포이드 피니언(123)과 하이포이드 기어(134)는 직교(直交)하여 맞물리고 있으므로, 입력축(122)의 회전은 대략 90도 방향전환되어서 출력축(136)으로 전달된다. 이 출력축(136)의 회전은 도시하지 않은 상대기계에 전달된다.

이와 같은 동작을 행하는 기어드 모터에서는, 특히 기어끼리 맞물리는 감속부(135)에 있어서 소음(주로 맞물림 음)이 발생한다. 그러나, 상술한 바와 같이 감속기 내부(126)에는, 기유점도가 높고, 조도가 낮은 윤활제(B)이 봉입되어 있으므로 소음 레벨을 억제하고 있다.

한편, 입력축(122)의 주위에 마련되어 있는 오일 실(150)의 내부(150N)에는, 기유점도가 낮고 조도가 높은 윤활제(A)가 봉입되어 있으므로, 오일 실(150)과 입력축(122)의 슬라이딩 로스를 억제할 수 있다. 즉, 입력축(122)의 구동 토크는, 감속기(120) 전체 중에서는 상대적으로 작으므로, 사용하는 윤활제의 기유점도나 조도의 영향을 받기 쉽게 된다. 그래서 기유점도가 작고 조도가 큰 윤활제(A)를 이용 함으로써, 감속기 전체적으로 구동 로스의 저감을 실현하고 있다.

여기서, 출력축(136)에 마련되는 오일 실(146)의 윤활제에 대해서는 입력축과는 사정이 다른 면이 있어 본 발명에서는 특별히 한정되지 않는다.

이와 같이 소음의 원인이 되기는 어려운 오일 실부에 있어서는, 저(低) 기유점도ㆍ고(高) 조도의 윤활제를 사용하고, 또한, 소음을 발생하기 쉬운 감속부에 있어서는, 고(高) 기유점도ㆍ저(低) 조도의 윤활제를 사용함으로써, 저소음ㆍ저구동 로스의 감속기(기어드 모터)를 실현하고 있다.

여기서, 상기 오일 실(150)의 구조는, 도 2(A)에 나타낸 바와 같이, 이른바 싱글 실 구조를 전제로 하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 도 2(B)에 나타낸 바와 같이 보조 립, 스프링이 없는 보조 오일 실(152S)을 마련하여도 좋다.이 때, 오일 실 내부(152N)와 보조 오일 실(152S)의 내부(152SN)에 봉입하는 윤활제의 기유점도나 조도를 적절하게 변경하여도 좋다. 예컨대, 오일 실 내부(152N)에 봉입하는 윤활제를 보다 저(低) 기유점도ㆍ고(高) 조도로 하여도 좋다. 또한, 오일 실(152)과 보조 오일 실(152S)의 사이에 간극을 마련하여도 좋다. 또한, 같은 도면 (C)에 나타낸 바와 같이 오일 실(154)을 2개 나란히 놓아 더블 실 구조로 하여도 좋다. 이 때에도, 2개의 오일 실 내부(154N)에 봉입하는 윤활제의 특성을 다르게 하여도 좋다. 이와 같이 하면, 윤활제가 새어나가는 것을 방지하면서, 더 나아가서는 저구동 로스를 실현할 수 있다. 또한, 오일 실(154) 사이에 간극을 마련하여도 좋다. 더 나아가서는, 같은 도면 (D)에 나타낸 바와 같이, 오일 실(156)의 내부에 보조 립(156S)을 가지고, 합계 3개의 립부(156L)를 구비한 트리플 립 구조로 하여 도 좋다. 이와 같이 하면, 저(低) 기유점도, 고(高) 조도의 윤활제를 사용하였다 하더라도, 보다 확실하게 오일 실부로부터의 오일 새어나감을 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 상술한 바와 같이, 하이포이드 기어 세트의 감속기에 본 발명을 적용하면, 보다 효과는 높은 것이지만, 이 타입의 감속기에 한정되는 것은 아니다.

더욱이, 1단(段)의 감속부를 구비한 감속기로서 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 보다 맞물림부분이 많은 복수단의 감속기에 적용하는 것도 가능하다.

＜산업상의 이용 가능성＞

감속기에 적용할 수 있는 것은 물론, 증속기 등 그 밖의 기어장치에도 적용할 수 있다.

본 발명을 적용함으로써, 저소음, 저구동 로스의 기어장치를 공급할 수 있다.

Claims

입력축과, 이 입력축의 회전을 변속하는 변속부와, 변속된 회전을 출력하는 출력축을 구비한 기어장치에 있어서,

상기 입력축에 오일 실(seal)이 마련되고, 이 오일 실부(部)의 윤활제의 기유(基油; basi oil)점도가 상기 변속부의 윤활제의 기유점도보다도 작고, 또한,

상기 오일 실부의 윤활제의 조도(稠度; consistency; 굳기)가 상기 변속부의 윤활제의 조도보다도 큰 것을 특징으로 하는 기어장치.
청구항 1에 있어서,

상기 입력축에는 하이포이드 기어가 일체 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기어장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 오일 실부의 윤활제의 기유점도는 100㎟/s 이하인 것을 특징으로 하는 기어장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 변속부의 윤활제의 기유점도는 40㎟/s 이상인 것을 특징으로 하는 기어장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오일 실부의 윤활제의 조도는 400 이상인 것을 특징으로 하는 기어장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

상기 변속부의 윤활제의 조도는 430 이하인 것을 특징으로 하는 기어장치.