KR20140088196A

KR20140088196A - 기어 전동 장치

Info

Publication number: KR20140088196A
Application number: KR1020147014659A
Authority: KR
Inventors: 요시아키 마키조에; 유타카 고타니
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2014-07-09
Also published as: KR101956956B1; WO2013065261A1; CN103890453B; CN103890453A; TWI563192B; JP2013096550A; TW201335513A

Abstract

기어 전동 장치(1)는 감합부(10c)를 갖는 크랭크축(10)과, 톱니부(14a, 16a)를 갖는 기어 부재(14, 16)와, 기어 부재(14, 16)의 톱니부(14a, 16a)와 교합하는 톱니부(3)를 갖는 제1 통부(2)와, 크랭크축(10)의 회전에 수반하는 기어 부재(14, 16)의 요동에 의해 제1 통부(2)에 대하여 상대적으로 회전 가능한 제2 통부(4)와, 크랭크축(10)의 감합부(10c)가 감합하는 감합 구멍(20b)을 갖는 전달 기어(20)를 구비하고 있다. 크랭크축(10)의 축방향에 직교하는 평면에서 전달 기어(20)를 절단했을 때의 전달 기어(20)의 감합 구멍(20b)의 단면의 형상은 다각형이며, 크랭크축(10)의 축방향에 직교하는 평면에서 크랭크축(10)의 감합부(10c)를 절단했을 때의 감합부(10c)의 단면의 형상은 감합 구멍(20b)의 단면 형상에 적합한 다각형이다.

Description

기어 전동 장치{GEAR TRANSMISSION DEVICE}

본 발명은 기어 전동 장치에 관한 것이다.

종래, 크랭크축에 설치된 편심체의 회전에 연동하여 외기어가 요동 회전함으로써, 외통과 캐리어가 상대적으로 회전하는 편심 요동형의 기어 전동 장치가 알려져 있다. 이러한 기어 전동 장치에서는, 크랭크축의 감합부에 전달 기어(스퍼 기어)가 설치되어 있다. 이 전달 기어는, 입력축의 회전을 크랭크축에 전함으로써 크랭크축을 회전시키는 역할을 담당한다.

일반적으로, 크랭크축과 전달 기어의 결합에는, 인벌류트 스플라인을 사용한 스플라인 결합이 채용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조). 구체적으로, 이 스플라인 결합에서는, 예를 들어 도 9에 도시한 바와 같이, 스플라인 가공에 의해 크랭크축의 감합부(111)의 외주면에 형성된 톱니(112)와, 전달 기어(120)의 감합 구멍(121)의 내주면에 형성된 톱니(122)가 갑합한다.

그런데, 기어 전동 장치의 사용 시에는, 크랭크축 및 전달 기어에 큰 외력이 가해진다. 이 외력에 견딜 수 있는 강도를 크랭크축 및 전달 기어에 부여하기 위해서, 크랭크축 및 전달 기어는, 스플라인 가공 후에 열처리(켄칭)가 실시된다.

그러나, 열처리 시의 변형에 기인하여 크랭크축의 감합부의 외경 치수 및 전달 기어의 감합 구멍의 내경 치수에 편차가 발생한다. 이로 인해, 감합부와 감합 구멍의 간극은, 열처리 시의 변형에 의한 감합부의 외경 및 감합 구멍의 내경 치수 편차를 포함하도록 여유가 있는 크기로 설계된다. 그 결과, 열처리 시의 변형에 의한 치수 편차가 큰 경우, 서로 감합된 감합부 및 감합 구멍에 있어서 덜걱거림이 발생하고, 이 덜걱거림에 기인하는 소음이 발생하는 경우가 있다.

이러한 덜걱거림이나 소음을 억제하기 위해서, 열처리 후에 감합부 및 감합 구멍에 마무리 가공을 실시하여 열처리에 기인하는 치수 편차를 작게 하는 것도 가능하다. 그러나, 인벌류트 스플라인을 사용한 스플라인 결합의 경우, 크랭크축의 감합부를 마무리 가공하기 위해서는, 하드 호브에 의한 마무리가 필요하게 되고, 또한, 전달 기어의 감합 구멍을 마무리 가공하기 위해서는, 하드 브로치에 의한 마무리가 필요하게 된다. 어느 마무리 가공도 고가의 전용 공구나 고가의 추가 설비가 필요하게 되므로, 비용 상승으로 이어진다.

일본 특허 공개 제2010-286098호 공보 일본 특허 공개 평10-252638호 공보

본 발명의 목적은, 크랭크축의 감합부와 전달 기어의 감합 구멍에 있어서의 덜걱거림이나 소음을 저비용으로 억제하는 것이 가능해지는 기어 전동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 기어 전동 장치는, 편심부 및 감합부를 갖는 크랭크축과, 상기 편심부가 삽입되는 관통 구멍을 가짐과 함께 톱니부를 갖는 기어 부재와, 상기 기어 부재의 상기 톱니부와 교합하는 톱니부를 갖는 제1 통부와, 상기 크랭크축을 회전 가능하게 지지하고, 상기 크랭크축의 회전에 수반하는 상기 기어 부재의 요동에 의해 상기 제1 통부에 대하여 상대적으로 회전 가능한 제2 통부와, 상기 크랭크축의 상기 감합부가 감합하는 감합 구멍을 갖고, 상기 크랭크축을 축 주위로 회전시키기 위한 전달 기어를 구비하고 있다. 상기 크랭크축의 축방향에 직교하는 평면에서 상기 전달 기어를 절단했을 때의 상기 전달 기어의 상기 감합 구멍의 단면 형상은 다각형이며, 상기 크랭크축의 축방향에 직교하는 평면에서 상기 크랭크축의 상기 감합부를 절단했을 때의 상기 감합부의 단면의 형상은 상기 감합 구멍의 단면 형상에 적합한 다각형이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기어 전동 장치를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 II-II선 단면도이다.
도 3은 상기 기어 전동 장치를 도시하는 평면도이다.
도 4는 상기 기어 전동 장치에 있어서의 크랭크축과 전달 기어의 감합 구조를 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 1에 있어서의 V-V선 단면도이다.
도 6은 상기 기어 전동 장치의 변형예 1을 도시하는 평면도이다.
도 7은 변형예 1의 기어 전동 장치에 있어서의 주요부의 단면도이다.
도 8은 상기 기어 전동 장치의 변형예 2를 도시하는 단면도이다.
도 9는 종래의 기어 전동 장치에 있어서의 크랭크축과 전달 기어를 도시하는 단면도이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기어 전동 장치(1)에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 기어 전동 장치(1)는 예를 들어 로봇의 선회 몸통이나 팔 관절 등의 선회부, 각종 공작 기계의 선회부 등에 감속기로서 적용된다.

<기어 전동 장치의 전체 구조>

본 실시 형태에 따른 기어 전동 장치(1)에서는, 크랭크축(10)의 제1 편심부(10a)에 연동하여 제1 외기어(14)가 요동 회전함과 함께 크랭크축(10)의 제2 편심부(10b)에 연동하여 제2 외기어(16)가 요동 회전함으로써, 입력된 회전수보다도 감속된 출력 회전이 얻어진다.

도 1에 도시한 바와 같이, 기어 전동 장치(1)는 제1 통부로서의 외통(2)과, 제2 통부로서의 캐리어(4)와, 입력축(8)과, 복수(예를 들어 3개)의 크랭크축(10)과, 기어 부재로서의 제1 외기어(14) 및 제2 외기어(16)와, 복수(예를 들어 3개)의 전달 기어(20)를 구비하고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 외통(2)은 기어 전동 장치(1)의 외면을 구성하는 것이며, 대략 원통 형상을 갖고 있다. 외통(2)의 내주면에는, 다수의 핀 홈(2b)이 형성되어 있다. 각 핀 홈(2b)은 외통(2)의 축방향으로 연장되어 있음과 동시에, 축방향에 직교하는 단면에 있어서 반원형의 단면 형상을 갖고 있다. 이 핀 홈(2b)은 외통(2)의 내주면에 있어서 주위 방향으로 등간격으로 배열되어 있다. 각 핀 홈(2b)에는 내기어 핀(3)이 감입되어 있다. 즉, 외통(2)은 톱니부로서의 다수의 내기어 핀(3)을 갖고 있다.

각 내기어 핀(3)은 원기둥 형상을 갖고 있으며, 대응하는 핀 홈(2b)에 있어서 외통(2)의 축방향을 따라서 연장되어 있다. 핀 홈(2b)에 있어서, 각 내기어 핀(3)은 그 축 주위에 회전 가능하다. 이 내기어 핀(3)에는, 제1 외기어(14) 및 제2 외기어(16)가 맞물린다.

도 1에 도시한 바와 같이, 캐리어(4)는 외통(2)과 동축 상에 배치된 상태에서 그 외통(2) 내에 수용되어 있다. 캐리어(4)는 외통(2)에 대하여 동일한 축 주위에 상대 회전한다. 구체적으로, 캐리어(4)는 축방향에 서로 이격하여 설치된 한 쌍의 캐리어 베어링(6)에 의해 외통(2)에 대하여 상대 회전 가능하게 지지되어 있다. 본 실시 형태에서는, 캐리어(4)는 기초부(4a)와, 단판부(4b)와, 복수(예를 들어 3개)의 샤프트부(4c)를 구비하고 있다. 그러나, 이 구성에 한정되지 않는다.

기초부(4a)는 외통(2) 내에서 외통(2)의 축방향 일단부측에 배치되어 있다. 이 기초부(4a)의 직경 방향 중앙부에는 원형의 관통 구멍(4d)이 설치되어 있다. 관통 구멍(4d)의 주위에는, 복수(예를 들어 3개)의 크랭크축 설치 구멍(4e)(이하, 간단히 설치 구멍(4e)이라고 함)이 주위 방향으로 등간격으로 설치되어 있다.

단판부(4b)는 기초부(4a)에 대하여 축 방향으로 이격하여 설치되어 있고, 외통(2) 내에서 외통(2)의 축방향 타단부측에 배치되어 있다. 단판부(4b)의 직경 방향 중앙부에는 관통 구멍(4f)이 설치되어 있다. 관통 구멍(4f)의 주위에는, 복수(예를 들어 3개)의 크랭크축 설치 구멍(4g)(이하, 간단히 설치 구멍(4g)이라고 함)이 기초부(4a)의 복수의 설치 구멍(4e)과 대응하는 위치에 설치되어 있다. 외통(2) 내에는, 단판부(4b)와 기초부(4a)의 서로 대향하는 양쪽의 내면과, 외통(2)의 내주면에 의해 둘러싸인 폐공간이 형성되어 있다.

3개의 샤프트부(4c)는 기초부(4a)에 일체적으로 설치되어 있고, 기초부(4a)로부터 단판부(4b)측으로 직선적으로 연장되어 있다. 이 3개의 샤프트부(4c)는 주위 방향으로 등간격으로 배치되어 있다(도 2 참조). 각 샤프트부(4c)는 단판부(4b)에 볼트(4h)에 의해 체결되어 있다(도 1 참조). 이에 의해, 기초부(4a), 샤프트부(4c) 및 단판부(4b)가 일체화되어 있다.

입력축(8)은 도시 생략된 구동 모터에 의해 회전이 입력되는 입력부로서 기능한다. 입력축(8)은 단판부(4b)의 관통 구멍(4f) 및 상기 기초부(4a)의 관통 구멍(4d)에 삽입되어 있다. 입력축(8)은 그 축심이 외통(2) 및 캐리어(4)의 축심과 일치하도록 배치되어 있다. 입력축(8)은 그 축 주위로 회전한다. 입력축(8)의 선단부 외주면에는 입력 기어(8a)가 설치되어 있다.

3개의 크랭크축(10)은 외통(2) 내에서 입력축(8)의 주위에 등간격으로 배치되어 있다(도 2 참조). 각 크랭크축(10)은 대응하는 기초부(4a)의 설치 구멍(4e)과 단판부(4b)의 설치 구멍(4g)에 각각 설치되어 있다(도 1 참조). 구체적으로, 각 크랭크축(10)의 축방향 일단부로부터 소정 길이만큼 축방향 내측의 부분은, 기초부(4a)의 설치 구멍(4e) 내에 제1 크랭크 베어링(12a)을 개재하여 설치되어 있다. 한편, 각 크랭크축(10)의 축방향 타단부는, 단판부(4b)의 설치 구멍(4g) 내에 제2 크랭크 베어링(12b)을 개재하여 설치되어 있다. 각 크랭크축(10)은 양쪽 크랭크 베어링(12a, 12b)에 의해 캐리어(4)에 대하여 축 주위에 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 도 1에서는, 크랭크축(10)의 단면을 나타내는 해칭(사선)은 생략하고 있다.

각 크랭크축(10)은 편심부를 갖는다. 상기 편심부는, 양쪽 크랭크 베어링(12a, 12b)에 의해 지지를 받은 부분의 사이에 축방향으로 배열하여 배치된 제1 편심부(10a)와 제2 편심부(10b)를 포함한다. 제1 편심부(10a)와 제2 편심부(10b)는 각각 원기둥 형상을 갖고 있다. 제1 편심부(10a)와 제2 편심부(10b)는 각각 크랭크축(10)의 축심으로부터 소정의 편심량으로 편심되어 있고, 서로 소정 각도의 위상차를 갖게 배치되어 있다. 또한, 크랭크축(10)의 일단부, 즉, 기초부(4a)의 설치 구멍(4e) 내에 설치되는 부분보다도 축방향 외측의 부위에는, 전달 기어(20)가 설치되는 감합부(10c)가 설치되어 있다. 감합부(10c)의 상세에 대해서는, 후술한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 외기어(14)는 외통(2) 내의 상기 폐공간에 배치되어 있다. 제1 외기어(14)는 각 크랭크축(10)의 제1 편심부(10a)에 제1 롤러 베어링(18a)을 개재하여 설치되어 있다. 제1 외기어(14)는 각 크랭크축(10)이 회전하여 제1 편심부(10a)가 편심 회전하면, 이 편심 회전에 연동하여 내기어 핀(3)에 맞물리면서 요동 회전한다.

제1 외기어(14)는 외통(2)의 내경보다도 조금 작은 크기를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 외기어(14)는 제1 외기어(14a)와, 중앙부 관통 구멍(14b)과, 복수(예를 들어 3개)의 제1 편심부 삽입 관통 구멍(14c)과, 복수(예를 들어 3개)의 샤프트부 삽입 관통 구멍(14d)을 갖고 있다. 그러나, 이 구성에 한정되지 않는다.

도 2에 도시한 바와 같이, 제1 외기어(14a)는 제1 외기어(14)의 외주면에 설치되어 있다. 제1 외기어(14a)의 톱니면은, 축방향에 직교하는 단면에 있어서, 주위 방향 전체에 걸쳐 원활하게 연속하는 파형 형상을 갖고 있다. 즉, 제1 외기어(14a)의 톱니면은, 직경 방향 외측에 위치하는 산부와, 직경 방향 내측에 위치하는 골부가 둘레 방향을 따라 교대로 나열해 있다. 제1 외기어(14a)에 있어서의 산부의 선단(봉우리)은 제1 외기어(14)의 요동 회전 시에 있어서, 내기어 핀(3)에의 접촉이 억제되도록 직경 방향 외측에의 돌출량이 조정되는 것이 바람직하다. 제2 외기어(16a)에 있어서의 산부의 선단에 대해서도 마찬가지이다.

제1 외기어(14a)의 톱니수는 내기어 핀(3)의 수보다도 약간 적게 설정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 외기어(14a)의 톱니수는 내기어 핀(3)의 수보다도 1개 적게 설정되어 있다. 그러나, 이 구성에 한정되지 않는다.

중앙부 관통 구멍(14b)은 제1 외기어(14)의 직경 방향 중앙부에 설치되어 있다. 중앙부 관통 구멍(14b)에는, 입력축(8)이 여유를 가진 상태에서 삽입 관통되어 있다.

3개의 제1 편심부 삽입 관통 구멍(14c)은 제1 외기어(14)에 있어서 중앙부 관통 구멍(14b)의 주위에 주위 방향으로 등간격으로 설치되어 있다. 각 제1 편심부 삽입 관통 구멍(14c)에는, 제1 롤러 베어링(18a)이 개재 장착된 상태에서 대응하는 크랭크축(10)의 제1 편심부(10a)가 삽입 관통되어 있다.

3개의 샤프트부 삽입 관통 구멍(14d)은 제1 외기어(14)에 있어서 중앙부 관통 구멍(14b)의 주위에 주위 방향으로 등간격으로 설치되어 있다. 각 샤프트부 삽입 관통 구멍(14d)은 주위 방향에 있어서, 3개의 제1 편심부 삽입 관통 구멍(14c) 사이의 위치에 각각 배치되어 있다. 각 샤프트부 삽입 관통 구멍(14d)에는, 대응하는 샤프트부(4c)가 여유를 가진 상태에서 삽입 관통되어 있다.

제2 외기어(16)는 외통(2) 내의 상기 폐공간에 배치되어 있다. 제2 외기어(16)는 각 크랭크축(10)의 제2 편심부(10b)에 제2 롤러 베어링(18b)을 개재하여 설치되어 있다. 제1 외기어(14)와 이 제2 외기어(16)는 제1 편심부(10a)와 제2 편심부(10b)의 배치에 대응하여 축방향으로 나란히 설치되어 있다. 제2 외기어(16)는 각 크랭크축(10)이 회전하여 제2 편심부(10b)가 편심 회전하면, 이 편심 회전에 연동하여 내기어 핀(3)에 맞물리면서 요동 회전한다.

제2 외기어(16)는 외통(2)의 내경보다도 조금 작은 크기를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 제2 외기어(16)는 제2 외기어(16a), 중앙부 관통 구멍(16b), 복수(예를 들어 3개)의 제2 편심부 삽입 관통 구멍(16c) 및 복수(예를 들어 3개)의 샤프트부 삽입 관통 구멍(16d)을 갖고 있다. 그러나, 이 구성에 한정되지 않는다. 이들은, 제1 외기어(14)의 제1 외기어(14a), 중앙부 관통 구멍(14b), 복수의 제1 편심부 삽입 관통 구멍(14c) 및 복수의 샤프트부 삽입 관통 구멍(14d)과 마찬가지의 구조를 갖고 있다. 각 제2 편심부 삽입 관통 구멍(16c)에는, 제2 롤러 베어링(18b)이 개재 장착된 상태에서 대응하는 크랭크축(10)의 제2 편심부(10b)가 삽입 관통되어 있다.

각 전달 기어(20)는 입력 기어(8a)의 회전을 대응하는 크랭크축(10)에 전달한다. 각 전달 기어(20)는 대응하는 크랭크축(10)의 일단부에 설치된 감합부(10c)에 밖에서 끼움되어 있다. 구체적으로, 각 전달 기어(20)는 크랭크축(10)의 감합부(10c)가 감합하는 감합 구멍(20b)을 갖고 있다. 감합 구멍(20b)은 전달 기어(20)의 거의 중심(직경 방향의 거의 한가운데)에 설치된 관통 구멍이다. 각 전달 기어(20)는 크랭크축(10)의 회전축과 동일한 축 주위에 이 크랭크축(10)과 일체적으로 회전한다. 각 전달 기어(20)는 입력 기어(8a)와 교합하는 외기어(20a)를 갖고 있다.

<크랭크축과 전달 기어의 감합 구조>

이하, 크랭크축(10)과 전달 기어(20)의 감합 구조에 대하여 설명한다. 도 3은, 기어 전동 장치(1)를 도시하는 평면도이며, 도 4는, 기어 전동 장치(1)에 있어서의 크랭크축(10)과 전달 기어(20)의 감합 구조를 도시하는 사시도이다. 도 5는, 도 1에 있어서의 V-V선 단면도이다. 도 5는, 크랭크축(10) 및 전달 기어(20)를 크랭크축(10)의 축방향에 직교하는 평면에서 절단했을 때의 단면을 도시하고 있다.

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 전달 기어(20)의 감합 구멍(20b)은 크랭크축(10)의 축방향에 직교하는 평면에서 절단했을 때의 단면 형상(감합 구멍(20b)의 내측면의 단면 형상)이 다각형이다. 또한, 크랭크축(10)의 감합부(10c)는 크랭크축(10)의 축방향에 직교하는 평면에서 절단했을 때의 단면 형상(감합부(10c)의 외측면의 단면 형상)이 감합 구멍(20b)의 단면 형상에 적합한 다각형이다.

감합 구멍(20b)의 단면 형상은 정다각형인 것이 바람직하다. 그리고, 감합부(10c)의 단면의 형상은, 감합 구멍(20b)의 단면 형상에 적합한 정다각형인 것이 바람직하다. 또한, 감합 구멍(20b) 및 감합부(10c)에 있어서의 정다각형의 변의 수는 4 이상의 짝수인 것이 보다 바람직하다. 즉, 감합 구멍(20b)의 단면 형상 및 감합부(10c)의 단면 형상은, 정사각형, 정육각형, 정팔각형, 정십각형, 정십이각형 등인 것이 보다 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 감합 구멍(20b)의 단면 형상 및 감합부(10c)의 단면 형상은 정육각형이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 크랭크축(10)의 감합부(10c)는 크랭크축(10)에 있어서의 제1 크랭크 베어링(12a)에 의해 지지된 대략 원기둥 형상의 원기둥 형상 부위(10f)로부터 축방향으로 연장되는 육각 기둥 형상을 갖고 있다. 즉, 감합부(10c)는 크랭크축(10)의 축방향에 평행한 6개의 평면(외측면)을 갖고 있다.

전달 기어(20)에는, 감합 구멍(20b)보다도 축방향 외측에 위치하는 오목부(20c)를 갖고 있다. 오목부(20c)는 전달 기어(20)의 외면(20d)으로부터 축방향으로 오목해진 환상의 부위이다. 감합 구멍(20b)의 내측면(내주면)은 오목부(20c)의 내주면보다도 직경 방향 내측에 위치하고 있다. 감합부(10c)는 감합 구멍(20b)보다도 축방향 외측에 돌출되어 있다. 즉, 감합부(10c)의 단부면(10d)은 감합 구멍(20b)보다도 축방향 외측에 위치하고 있다.

도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 크랭크축(10)에는, 제1 리테이닝링(31)과, 제2 리테이닝링(32)이 설치되어 있다. 제1 리테이닝링(31) 및 제2 리테이닝링(32)은 크랭크축(10)에 고정되어 있다. 제1 리테이닝링(31) 및 제2 리테이닝링(32)은 환 형상을 각각 갖고 있다. 제1 리테이닝링(31)은 전달 기어(20)보다도 축방향 내측에 배치되어 있다. 제2 리테이닝링(32)은 전달 기어(20)보다도 축방향 외측에 위치하고, 오목부(20c) 내에 배치되어 있다. 이 리테이닝링(31, 32)은, 전달 기어(20)를 축방향의 양측으로부터 끼워 넣음으로써, 전달 기어(20)를 크랭크축(10)에 대하여 위치 결정하고 있다. 또한, 도 4에서는, 제1 리테이닝링(31) 및 제2 리테이닝링(32)의 도시를 생략하고 있고, 이들이 설치되는 위치를 이점쇄선(31, 32)으로 각각 나타내고 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 감합부(10c)의 단면에 있어서의 복수의 코너부(다각형의 코너부)(10e) 각각은 원호 형상을 갖고 있다. 또한, 감합 구멍(20b)의 단면에 있어서의 복수의 코너부(20e) 각각은 원호 형상을 갖고 있다. 즉, 감합부(10c)의 각 코너부(10e)는 감합부(10c)의 서로 인접하는 평면의 사이(서로 인접하는 외측면의 사이)에 위치한다. 감합부(10c)의 각 코너부(10e)는 외측에 볼록의 만곡면이 되도록 모따기되어 있다. 또한, 감합 구멍(20b)의 각 코너부(20e)는 대응하는 감합부(10c)의 코너부(10e)를 구성하는 만곡면에 대향하는 오목 곡면이 되도록 모따기되어 있다. 감합부(10c)에 있어서의 코너부(10e)의 곡률 반경 및 감합 구멍(20b)에 있어서의 코너부(20e)의 곡률 반경은, 특별히 한정되지 않지만, 3 내지 5 mm 정도인 것이 바람직하다. 또한, 감합부(10c)에 있어서의 코너부(10e)의 곡률 반경은, 감합 구멍(20b)에 있어서의 코너부(20e)의 곡률 반경보다도 커지도록 설계되어 있는 것이 보다 바람직하다.

<동작>

이어서, 기어 전동 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다. 먼저, 예를 들어 도시 생략된 모터 구동에 의해 기어 전동 장치(1)의 입력축(8)에 회전이 입력된다. 이에 의해, 입력축(8)과 함께 입력 기어(8a)가 회전한다. 이 입력 기어(8a)의 회전은, 각 전달 기어(20)를 통하여 각 크랭크축(10)에 전달된다.

그리고, 각 크랭크축(10)이 회전하는데도 수반하여 각 크랭크축(10)의 제1 편심부(10a) 및 제2 편심부(10b)가 편심 회전한다. 이에 의해, 제1 편심부(10a)의 편심 회전에 연동하여 제1 외기어(14)가 내기어 핀(3)에 맞물리면서 요동 회전함과 함께, 제2 편심부(10b)의 편심 회전에 연동하여 제2 외기어(16)가 내기어 핀(3)에 맞물리면서 요동 회전한다. 제1 외기어(14) 및 제2 외기어(16)의 요동 회전은, 각 크랭크축(10)을 통하여 캐리어(4)에 전달되어, 캐리어(4) 전체가 상기 입력 회전으로부터 감속된 회전수로 외통(2)에 대하여 상대 회전한다.

<변형예 1>

도 6은, 기어 전동 장치(1)의 변형예 1을 도시하는 평면도이다. 도 7은, 도 6에 도시하는 기어 전동 장치(1)에 있어서의 주요부의 단면도이다. 이 변형예 1에서는, 전달 기어(20)가 크랭크축(10)에 대하여 위치 결정되는 구조가 상술한 실시 형태와 상이하다. 구체적으로는 다음과 같다.

이 변형예 1에서는, 크랭크축(10)의 감합부(10c)는 도 5에 도시하는 상술한 실시 형태와 동일한 단면 형상을 갖고 있다. 즉, 감합부(10c)는 육각 기둥 형상을 갖고 있다. 그리고, 도 7에 도시한 바와 같이, 크랭크축(10)에 있어서, 제1 크랭크 베어링(12a)에 의해 지지된 원기둥 형상 부위(10f)는 대략 원기둥 형상이며, 감합부(10c) 및 감합 구멍(20b)보다도 큰 외경을 갖고 있다. 따라서, 원기둥 형상 부위(10f)와 감합부(10c)의 경계 부분에는 단차(10g)가 형성되어 있다. 전달 기어(20)는 단차(10g)에 접함으로써 축방향의 일방측(내측)으로의 움직임이 규제되어 있다.

또한, 전달 기어(20)는 볼트(33) 및 와셔(34)에 의해 축방향의 타방측(외측)으로의 움직임이 규제되어 있다. 구체적으로는, 예를 들어 와셔(34)는 감합 구멍(20b)보다도 큰 외경을 갖고 있으며, 와셔(34)의 내면은, 전달 기어(20)의 외면(20d)에 접하고 있다. 볼트(33)는 감합부(10c) 및 원기둥 형상 부위(10f)에 설치된 나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 이에 의해, 전달 기어(20)는 크랭크축(10)에 대하여 위치 결정되어 있다.

따라서, 이 변형예 1에서는, 도 1 및 도 4에 도시하는 기어 전동 장치(1)에 있어서 크랭크축(10)에 설치되어 있었던 제1 리테이닝링(31)이 불필요하다. 또한, 도 7에서는, 크랭크축(10)의 단면을 나타내는 해칭(사선)은 생략하고 있다.

<변형예 2>

도 8은, 기어 전동 장치(1)의 변형예 2를 도시하는 단면도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 전달 기어(20)의 감합 구멍(20b)은 크랭크축(10)의 축방향에 직교하는 평면에서 절단했을 때의 단면 형상이 정사각형이다. 또한, 크랭크축(10)의 감합부(10c)는 크랭크축(10)의 축방향에 직교하는 평면에서 절단했을 때의 단면 형상이 감합 구멍(20b)의 단면 형상에 적합한 정사각형이다.

또한, 감합부(10c)의 단면에 있어서의 복수의 코너부(10e) 각각은 원호 형상을 갖고 있으며, 감합 구멍(20b)의 단면에 있어서의 복수의 코너부(20e) 각각은 원호 형상을 갖고 있다. 감합부(10c)에 있어서의 코너부(10e)의 곡률 반경은, 감합 구멍(20b)에 있어서의 코너부(20e)의 곡률 반경보다도 커지도록 설계되어 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 전달 기어(20)에 있어서의 감합 구멍(20b)의 상기 단면 형상이 다각형이며, 크랭크축(10)에 있어서의 감합부(10c)의 상기 단면 형상이 감합 구멍(20b)의 단면 형상에 적합한 다각형이다. 이에 의해, 열처리 후의 감합 구멍(20b) 및 감합부(10c)의 마무리 가공을 저비용으로 실시하면서, 크랭크축(10)의 감합부(10c)와 전달 기어(20)의 감합 구멍(20b)에 있어서의 덜걱거림이나 소음을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 기어 전동 장치(1)에 있어서 발생하는 소음에 대해서는, 입력축(8)의 입력 기어(8a)와 전달 기어(20)의 외기어(20a)의 교합부의 톱니 부딪히는 소리가 지배적이어서, 크랭크축(10)과 전달 기어(20)의 감합 부분에서 발생하는 덜걱거림이 크게 영향을 미친다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 기어 전동 장치(1)는 소음 저감 대책으로서 유효하다.

또한, 감합 구멍 및 감합부가 도 9에 도시하는 인벌류트 스플라인 형상인 경우에 비하여, 감합 구멍(20b) 및 감합부(10c)가 다각 형상인 본 실시 형태에서는, 열처리 전후의 변형 자체를 작게 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 열처리 후의 마무리 처리를 실시하지 않아도 어느 정도의 정밀도를 확보할 수 있고, 덜걱거림을 작게 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 열처리 후에 마무리 가공을 하면 더 높은 치수 정밀도를 얻을 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 크랭크축(10)의 감합부(10c)에 대해서는, 그 단면 형상이 다각형이므로, 열처리 후에 예를 들어 캠 연삭반을 사용하여 마무리 가공할 수 있다. 게다가, 감합부(10c)는 원기둥 형상 부위(10f)(저널부)와 같은 공구로 가공할 수 있다. 구체적으로, 감합부(10c)는 가공 시의 중심 위치를 원기둥 형상 부위(10f)와 동심으로 할 수 있다. 따라서, 감합부(10c)와 원기둥 형상 부위(10f)의 동심도를 양호하게 할 수 있다. 이에 의해, 크랭크축의 축 흔들림을 억제할 수 있다. 또한, 감합부(10c)와 원기둥 형상 부위(10f)의 가공을 1개의 공정으로 행할 수 있어, 추가의 설비가 불필요해진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 감합 구멍(20b) 및 감합부(10c)의 단면 형상이 정다각형이므로, 특히 크랭크축(10)의 감합부(10c)의 가공이 용이해진다. 구체적으로, 크랭크축(10)의 감합부(10c)가 정다각형일 경우에는, 예를 들어 선삭에 의한 다각 모따기가 가능한 가공 장치 등을 사용하여 감합부(10c)를 정다각형으로 용이하게 가공할 수 있다. 이에 의해, 가공 비용을 보다 저감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 감합 구멍(20b) 및 감합부(10c)의 단면 형상에 있어서의 정다각형의 변의 수가 4 이상의 짝수이므로, 각 변은 서로 평행한 대향하는 변을 갖고 있다. 따라서, 감합 구멍(20b) 및 감합부(10c)의 치수를 계측하는 경우에는, 대향하는 한 쌍의 변 간격을 계측하면 되므로, 치수 계측(치수 관리)이 용이해진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 감합 구멍(20b)에 있어서의 복수의 코너부(20e) 및 감합부(10c)에 있어서의 복수의 코너부(10e)가 원호 형상으로 모따기된 형상을 갖고 있으므로, 각 코너부에 응력이 집중하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 각 코너부의 내구성이 향상된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 감합부(10c)에 있어서의 코너부(10e)의 곡률 반경은, 감합 구멍(20b)에 있어서의 코너부(20e)의 곡률 반경보다도 크므로, 크랭크축(10)의 감합부(10c)를 전달 기어(20)의 감합 구멍(20b)에 삽입하기 쉬워진다. 이에 의해, 작업성이 향상된다.

또한, 기어 전동 장치(1)에 있어서, 감합 구멍(20b)과 감합부(10c)의 감합을 억지 끼워맞춤, 또는 40 ㎛ 이하의 헐거운 끼워맞춤으로 할 경우에는, 덜걱거림에 의한 전달 기어(20)의 요동을 더 억제하여, 소음을 더한층 저감시킬 수 있다.

또한, 「40 ㎛ 이하의 헐거운 끼워맞춤」에 대해서, 도 5 및 도 8에 도시하는 형태를 예로 들어서 구체적으로 설명한다. 예를 들어 도 5 및 도 8에 도시한 바와 같이 코너부가 모따기되어 있는 형태에서는, 코너부(10e, 20e)의 치수는 「40 ㎛ 이하」의 대상으로는 되지 않는다. 이 형태에서는, 감합부(10c)에 있어서의 서로 대향하는 평면 간의 치수와, 감합 구멍(20b)에 있어서의 서로 대향하는 평면 간의 치수가 「40 ㎛ 이하」의 대상으로 된다. 즉, 「40 ㎛ 이하의 헐거운 끼워맞춤」에서는, 감합 구멍(20b)에 있어서의 서로 대향하는 평면 간의 치수의 최댓값과, 감합부(10c)에 있어서의 서로 대향하는 평면 간의 치수의 최솟값의 차가 「40 ㎛ 이하」가 된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되는 것은 아니라, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경, 개량 등이 가능하다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 감합 구멍(20b) 및 감합부(10c)의 단면 형상이 정다각형일 경우를 예시했지만, 정다각형이 아닌 다각형이어도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 감합 구멍(20b) 및 감합부(10c)에 있어서의 정다각형의 변의 수가 4 이상의 짝수일 경우를 예시했지만, 변의 수는 홀수여도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 감합부(10c)에 있어서의 코너부(10e)의 곡률 반경이 감합 구멍(20b)에 있어서의 코너부(20e)의 곡률 반경보다도 큰 경우를 예시했지만, 이 곡률 반경은, 예를 들어 동일해도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 입력축(8)이 직경 방향의 센터에 설치되어 있는 경우를 예시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 입력축(8)은 센터로부터 직경 방향으로 어긋난 위치에 설치되어 있어도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 복수(예를 들어 3개)의 크랭크축이 설치되어 있는 경우를 예시했지만, 예를 들어 1개의 크랭크축이 직경 방향의 센터에 설치된 형태여도 된다. 이 경우, 관통 구멍(4d), 관통 구멍(4f), 관통 구멍(14b), 관통 구멍(16b)에 통체가 끼워넣어진 구성을 채용할 수도 있다. 이 통체 내에는 예를 들어 케이블 등이 배치된다.

또한, 캐리어(4)와 외통(2)은 어느 한쪽이 고정되어 있어도 된다. 즉, 캐리어(4)를 고정하여 외통(2)이 캐리어(4)에 대하여 상대적으로 회전하는 형태여도 되고, 외통(2)을 고정하여 캐리어(4)가 외통(2)에 대하여 상대적으로 회전하는 형태여도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 크랭크축(10)의 감합부(10c)가 크랭크축(10)의 일단부에 설치되어 있는 경우를 예시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 감합부(10c)는 예를 들어 크랭크축(10)의 타단부에 설치되어 있어도 되고, 또한, 일단부와 타단부 사이의 중간부에 설치되어 있어도 된다.

이하, 상술한 실시 형태에 대하여 개략적으로 설명한다.

상기 기어 전동 장치는, 편심부 및 감합부를 갖는 크랭크축과, 상기 편심부가 삽입되는 관통 구멍을 가짐과 함께 톱니부를 갖는 기어 부재와, 상기 기어 부재의 상기 톱니부와 교합하는 톱니부를 갖는 제1 통부와, 상기 크랭크축을 회전 가능하게 지지하고, 상기 크랭크축의 회전에 수반하는 상기 기어 부재의 요동에 의해 상기 제1 통부에 대하여 상대적으로 회전 가능한 제2 통부와, 상기 크랭크축의 상기 감합부가 감합하는 감합 구멍을 갖고, 상기 크랭크축을 축 주위로 회전시키기 위한 전달 기어를 구비하고 있다. 상기 크랭크축의 축방향에 직교하는 평면에서 상기 전달 기어를 절단했을 때의 상기 전달 기어의 상기 감합 구멍의 단면 형상이 다각형이며, 상기 크랭크축의 축방향에 직교하는 평면에서 상기 크랭크축의 상기 감합부를 절단했을 때의 상기 감합부의 단면의 형상이 상기 감합 구멍의 단면 형상에 적합한 다각형이다.

이 구성에서는, 전달 기어에 있어서의 감합 구멍의 상기 단면의 형상을 다각형으로 하고, 크랭크축에 있어서의 감합부의 상기 단면의 형상을, 감합 구멍의 단면 형상에 적합한 다각형으로 하고 있다. 이에 의해, 열처리 후의 감합 구멍 및 감합부의 마무리 가공을 저비용으로 실시할 수 있다. 구체적으로, 크랭크축의 감합부에 대해서는, 그 단면 형상이 다각형이므로, 열처리 후에 예를 들어 캠 연삭반을 사용하여 마무리 가공할 수 있다. 따라서, 고가의 전용 공구나 고가의 추가 설비는 불필요하다. 또한, 전달 기어의 감합 구멍에 대해서는, 열처리 후에 하드 브로치에 의한 마무리 가공을 실시하게 되는데, 단면 형상이 다각형이므로, 종래의 인벌류트 스플라인 형상에 비하여 전용 공구의 제작이 용이하다. 따라서, 종래에 비하여 저비용으로 마무리 가공을 실시할 수 있다.

이상으로부터, 상기 기어 전동 장치에 의하면, 감합 구멍 및 감합부의 마무리 가공에 있어서, 고가의 전용 공구나 고가의 추가 설비가 불필요하게 되므로, 크랭크축의 감합부와 전달 기어의 감합 구멍에 있어서의 덜걱거림이나 소음을 저비용으로 억제하는 것이 가능해진다.

상기 기어 전동 장치에 있어서, 상기 감합 구멍의 상기 단면의 형상이 정다각형이며, 상기 감합부의 상기 단면의 형상이 상기 감합 구멍의 상기 단면의 형상에 적합한 정다각형인 것이 바람직하다.

이 구성에서는, 감합 구멍 및 감합부의 단면 형상이 정다각형이므로, 특히 크랭크축의 감합부의 가공이 용이해진다. 구체적으로, 크랭크축의 감합부가 정다각형일 경우에는, 예를 들어 선삭에 의한 다각 모따기가 가능한 가공 장치 등을 사용하여 감합부를 정다각형으로 용이하게 가공할 수 있다. 이에 의해, 가공 비용을 보다 저감할 수 있다.

상기 기어 전동 장치에 있어서, 상기 감합 구멍에 있어서의 정다각형의 변의 수 및 상기 감합부에 있어서의 정다각형의 변의 수는 4 이상의 짝수인 것이 바람직하다.

이 구성에서는, 정다각형의 변의 수가 4 이상의 짝수이므로, 각 변은 서로 평행한 대향하는 변을 갖고 있다. 따라서, 감합 구멍 및 감합부의 치수를 계측하는 경우에는, 대향하는 한 쌍의 변 간격을 계측하면 되므로, 치수 계측(치수 관리)이 용이해진다.

상기 기어 전동 장치에 있어서, 상기 감합 구멍의 상기 단면에 있어서의 복수의 코너부는, 원호 형상으로 모따기된 것 같은 형상을 갖고 있으며, 상기 감합부의 상기 단면에 있어서의 복수의 코너부는, 원호 형상으로 모따기된 것 같은 형상을 갖고 있는 것이 바람직하다.

이 구성에서는, 감합 구멍에 있어서의 복수의 코너부 및 감합부에 있어서의 복수의 코너부가 원호 형상으로 모따기된 것 같은 형상을 갖고 있으므로, 각 코너부에 응력이 집중하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 각 코너부의 내구성이 향상된다.

상기 기어 전동 장치에 있어서, 상기 감합부에 있어서의 상기 코너부의 곡률 반경은 상기 감합 구멍에 있어서의 상기 코너부의 곡률 반경보다도 큰 경우에는, 크랭크축의 감합부를 전달 기어의 감합 구멍에 삽입하기 쉬워지므로, 작업성이 향상된다.

상기 기어 전동 장치에 있어서, 상기 감합 구멍과 상기 감합부의 감합이, 억지 끼워맞춤, 또는 40 ㎛ 이하의 헐거운 끼워맞춤인 것에 의해, 덜걱거림에 의한 전달 기어의 요동이 억제되어, 소음이 한층 저감된다.

1: 기어 전동 장치
2: 외통
3: 내기어 핀
4: 캐리어
10:크랭크축
10a: 제1 편심부
10b: 제2 편심부
10c: 감합부
14: 제1 외기어
16: 제2 외기어
20: 전달 기어
20b: 감합 구멍

Claims

편심부 및 감합부를 갖는 크랭크축과,
상기 편심부가 삽입되는 관통 구멍을 가짐과 함께 톱니부를 갖는 기어 부재와,
상기 기어 부재의 상기 톱니부와 교합하는 톱니부를 갖는 제1 통부와,
상기 크랭크축을 회전 가능하게 지지하고, 상기 크랭크축의 회전에 수반하는 상기 기어 부재의 요동에 의해 상기 제1 통부에 대하여 상대적으로 회전 가능한 제2 통부와,
상기 크랭크축의 상기 감합부가 감합하는 감합 구멍을 갖고, 상기 크랭크축을 축 주위로 회전시키기 위한 전달 기어를 구비하고,
상기 크랭크축의 축방향에 직교하는 평면에서 상기 전달 기어를 절단했을 때의 상기 전달 기어의 상기 감합 구멍의 단면 형상은 다각형이며,
상기 크랭크축의 축방향에 직교하는 평면에서 상기 크랭크축의 상기 감합부를 절단했을 때의 상기 감합부의 단면의 형상은 상기 감합 구멍의 단면 형상에 적합한 다각형인, 기어 전동 장치.
제1항에 있어서, 상기 감합 구멍의 상기 단면의 형상이 정다각형이며,
상기 감합부의 상기 단면의 형상이 상기 감합 구멍의 상기 단면의 형상에 적합한 정다각형인, 기어 전동 장치.
제2항에 있어서, 상기 감합 구멍에서의 정다각형의 변의 수는 4 이상의 짝수이며,
상기 감합부에서의 정다각형의 변의 수는 4 이상의 짝수인, 기어 전동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감합 구멍의 상기 단면에서의 복수의 코너부의 각각은 원호 형상을 갖고,
상기 감합부의 상기 단면에서의 복수의 코너부의 각각은 원호 형상을 갖고 있는, 기어 전동 장치.
제4항에 있어서, 상기 감합부에서의 상기 코너부의 곡률 반경은 상기 감합 구멍에서의 상기 코너부의 곡률 반경보다도 큰, 기어 전동 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감합 구멍과 상기 감합부의 감합이, 억지 끼워맞춤, 또는 40 ㎛ 이하의 헐거운 끼워맞춤인, 기어 전동 장치.