KR20140128858A

KR20140128858A - 유성 기어 감속기

Info

Publication number: KR20140128858A
Application number: KR1020137025108A
Authority: KR
Inventors: 유키오 쿠보타; 미치히로 카메다
Original assignee: 니탄 밸브 가부시키가이샤
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2014-11-06
Also published as: WO2013125023A1; CN103477118A; US8900091B2; EP2818758A4; EP2818758A1; JP5840614B2; JPWO2013125023A1; US20140031165A1

Abstract

큰 감속비를 자유롭게 발생 가능하며, 또한 소형의 유성 기어 감속기의 제공. 동일 형상의 제1 및 제2 기어를 축 방향으로 소정의 위상차를 가지고 일체화한 형상을 가지고, 입력축에 의해 회전하는 하나 이상의 유성 기어와, 제1 기어에 맞물리는 고정 태양 기어와, 고정 태양 기어와 상이한 톱니수로 형성되어 제2 기어에 맞물리고, 또한 출력축에 동축으로 일체화되는 종동 태양 기어를 가지는 유성 기어 감속기에 있어서, 고정 및 종동 태양 기어는 외접 기어이며, 입력축에는 그 회전중심 축선으로부터 소정 거리 편심한 중심 축선 둘레로 회전 가능한 편심 회전판이 설치되고, 유성 기어에는 그 회전중심 축선으로부터 상기 소정 거리 편심하고, 또한 편심 회전판의 편심 방향과 동일 방향으로 편심한 축 기구가 설치되고, 축 기구는 편심 회전판에 동기하여 유성 기어의 회전중심 축선 둘레에 편심 회동하도록 편심 회전판에 연결된다.

Description

유성 기어 감속기{PLANETARY GEAR REDUCER}

본 발명은 소형이며 자유로운 감속비를 실현할 수 있고, 또한 보다 큰 감속비를 발생시키는 유성 기어 감속기에 관한 기술이며, 특히 불사의 기어 감속기에 관한 기술이다.

하기 특허문헌 1의 유성 기어 기구는 3K형이라고 불리는 불사의 기어 감속기를 개량한 것이다. 종래의 3K형의 불사의 기어 감속기에는 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 고정 링 기어와 종동 링 기어의 톱니수 차가 적을수록 높은 감속비를 얻을 수 있다는 이점이 있는 반면, 상기 톱니수 차를 플래니터리 기어의 설치수의 정수배로 하지 않는 경우, 플래니터리 기어가 톱니수가 상이한 2개의 링 기어에 적절하게 맞물리지 않는다는 제한이 있다.

종래의 3K형의 불사의 기어 감속기에 있어서는, 플래니터리 기어의 설치수가 늘어날수록, 선 기어, 플래니터리 기어 및 각 링 기어에 작용하는 힘이 분산되어 각 기어의 내구성이 향상되는 반면, 상기 톱니수 차도 늘어나기 때문에, 감속비가 저하되는 점에서 문제가 있었다. 구체적으로는, 종래의 3K형의 불사의 기어 감속기에 있어서는, 상기 톱니수 차를 1로 함으로써 최대의 감속비를 얻을 수 있지만, 그것을 위해서는 플래니터리 기어를 1개밖에 설치할 수 없기 때문에, 각 기어의 내구성이 저하되는 문제가 있었다.

특허문헌 1의 유성 기어 기구는 상기 문제를 해결하기 위해서, 유성 기어를 복수 설치하여 내구성을 향상시켰다고 해도, 고정 링 기어와 종동 링 기어의 톱니수 차를 1로 하여 가장 높은 감속비를 얻을 수 있도록 한 것이다. 구체적으로는 특허문헌 1의 유성 기어 기구에 있어서는, 동일 형상의 한 쌍의 기어를 소정의 위상차를 가지고 축 방향으로 일체화하여 이루어지는 플래니터리 기어를 이용함으로써, 고정 링 기어와 종동 링 기어의 톱니수 차가 플래니터리 기어의 설치 개수의 정수배 이하, 즉 1이 된 경우에도, 플래니터리 기어가 톱니수가 상이한 고정 링 기어 및 종동 링 기어의 양쪽에 적절하게 맞물릴 수 있도록 한 것이다.

일본 특허 제3560286호

유성 기어 감속기에 있어서는, 추가적인 소형화와 고감속비의 발생이 요구되고 있다. 그러나, 특허문헌 1의 유성 기어 감속기에 있어서는, 이하의 문제가 발생한다.

우선, 특허문헌 1의 유성 기어 감속기에 있어서는, 고정 링 기어, 종동 링 기어 및 선 기어의 톱니수에 따라 감속비가 결정된다. 링 기어의 내측톱니의 모듈과 톱니수가 결정된 경우, 그 내측에서 맞물리는 플래니터리 기어와 선 기어의 모듈 및 톱니수도 각 링 기어의 내측에 들어가도록 한정된다. 특허문헌 1의 유성 기어 감속기에 있어서는, 입력축측의 선 기어에 대한 출력축측의 링 기어의 톱니수비를 크게 할수록 얻어지는 감속비가 높아진다. 그러나, 링 기어에 대하여 모듈이 동일한 선 기어의 톱니수를 적게 한 경우, 유성 기어의 설치 공간은 넓어진다. 따라서, 유성 기어를 링 기어와 선 기어의 양쪽에 맞물리게 하기 위해서는, 유성 기어의 외경을 크게 해야한다. 한편, 이웃하는 유성 기어의 대형화는 인접하는 유성 기어끼리를 간섭시키기 때문에, 특허문헌 1의 유성 기어 감속기에 있어서는, 상기 간섭을 피하기 위해서 유성 기어의 설치수가 한정되어버리는 점에서 문제가 있다.

한편, 첫번째로 특허문헌 1의 유성 기어 감속기에 있어서 내측톱니 기어인 링 기어를 소형화하는 경우, 링 기어의 톱니형은 특수한 형상으로 형성되어야 하는 경우가 있다. 특수 형상의 기어의 형성은 가공이 어렵고, 제조 비용을 증가시키기 때문에, 링 기어의 소형화에 있어서 문제를 발생시킨다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여, 소형이며 자유로운 감속비를 실현할 수 있고, 또한 보다 큰 감속비를 발생 가능한 유성 기어 감속기를 제공하는 것이다.

청구항 1의 유성 기어 감속기는, 동일 형상인 제1 기어 및 제2 기어를 소정의 위상차를 가지고 축 방향(후술하는 제3 회전중심 축선 방향)으로 일체화한 형상을 가지고, 입력축에 의해 회전하는 적어도 하나 이상의 유성 기어와, 유성 기어의 제1 기어에 맞물리는 고정 태양 기어와, 고정 태양 기어와 상이한 톱니수로 형성되어 유성 기어의 제2 기어에 맞물림과 아울러 출력축에 동축으로 일체화되는 종동 태양 기어를 가지는 유성 기어 감속기에 있어서, 상기 고정 태양 기어 및 종동 태양 기어는 외접 기어이며, 상기 입력축에는 입력축의 제1 회전중심 축선으로부터 소정 거리 편심한 제2 회전중심 축선 둘레로 회전 가능한 편심 회전판이 설치되고, 상기 유성 기어에는 각 유성 기어의 제3 회전중심 축선으로부터 상기 소정 거리 편심하고, 또한 편심 회전판의 편심 방향과 동일 방향으로 편심한 위치에 축 기구가 설치되고, 상기 축 기구는 상기 편심 회전판에 동기하여 제3 회전중심 축선 둘레에 편심 회동하도록 상기 편심 회전판에 연결되도록 했다.

(작용) 청구항 1의 유성 기어 감속기에 있어서는, 특허문헌 1의 고정 링 기어 및 종동 링 기어에 상당하는 고정 태양 기어 및 종동 태양 기어를 외측톱니 기어로 하고, 유성 기어를 외접시키고 있다. 또, 특허문헌 1과 상이하게, 유성 기어에 동작을 입력하는 기구에 편심시킨 유성 기어축을 사용하기 때문에, 선 기어와 입력축 대신에 편심 회전판과 편심축으로의 구성으로 되어 있다. 청구항 1의 유성 기어 감속기에 있어서는 유성 기어가 태양 기어에만 맞물리기 때문에, 유성 기어의 톱니수를 줄여 외경을 작게 함으로써 감속비를 높게 할 수 있다. 또, 청구항 1의 유성 기어 감속기에 있어서는, 소형화한 다수의 유성 기어를 설치함으로써 강도면이 향상되고, 또한 크기를 컴팩트하게 할 수 있다. 청구항 1의 유성 기어 감속기에 있어서는, 링 기어의 내측에 유성 기어와 또한 선 기어를 설치하는 경우와 상이하게, 고정 태양 기어, 종동 태양 기어 및 유성 기어의 모듈과 톱니수의 설정의 자유도가 증가하여, 유성 기어의 설치수를 증가시킬 수 있다. 또한, 기어의 구성도 간소화되어 비용 절감에 공헌할 수 있다.

또한, 청구항 1의 유성 기어 감속기에 있어서는, 편심 회전판에 의해, 편심 회전판과 동일한 태양으로 편심 회동하는 축 기구에 의해 유성 기어가 동기 회전한다. 유성 기어의 회전은 제1 기어 및 고정 태양 기어의 톱니수에 기초하여, 입력축으로부터 유성 기어에 회전 토크가 전달될 때에도 대폭 감속된다.

또, 청구항 1의 유성 기어 감속기에 있어서는, 내측톱니 기어를 설치하고 있지 않기 때문에, 특정의 모듈을 유지하고, 또한 특수 형상의 치형으로 형성하지 않아도 각 기어를 소형화할 수 있다. 바꾸어 말하면, 인벌류트 치형으로 각 기어를 작게 해도, 맞물림에 문제가 발생하지 않기 때문에, 가공을 용이하게 하고, 제조 비용을 저렴하게 하면서 다채로운 감속비를 실현할 수 있다.

또, 청구항 2는 청구항 1에 기재된 유성 기어 감속기로서, 상기 복수의 유성 기어에는, 제3 회전중심 축선을 대칭축으로 하여 축 기구의 중심 축선에 대해 대칭이 되도록 편심하는 위치에 설치된 제2 축 기구에 의해 제2 축 기구의 중심 축선 둘레로 회전 가능하게 지지되는 제2 편심 회전판이 설치되도록 했다.

(작용) 청구항 2의 유성 기어 감속기에 있어서는, 입력축측의 편심 회전판의 편심 회전시에 제2 편심 회전판이, 제1 회전중심 축선을 대칭축으로 하여 대칭으로 편심 회전한다. 그 결과, 입력축측의 편심 회전판은 제2 편심 회전판에 의해 원심력이 상쇄되어 회전하기 쉬워진다.

청구항 1의 유성 기어 감속기에 의하면, 소형이며 자유로운 감속기를 실현할 수 있고, 또한 종래보다 큰 감속비를 발생시킬 수 있다.

청구항 2의 유성 기어 감속기에 의하면, 유성 기어와 제3 및 종동 태양 기어의 회전이 원활하게 된다.

도 1은 제1 실시예의 유성 기어 감속기에 관한 정면도이다.
도 2는 제1 실시예의 유성 기어 감속기에 관한 사시도이다.
도 3은 제1 실시예의 유성 기어 감속기에 관한 분해 사시도이다.
도 4는 입력축측에서 본 편심 회전판, 유성 기어 및 2개의 태양 기어의 배치 설명도이다.
도 5(a)는 제2 실시예의 유성 기어 감속기에 관한 분해 사시도이다. (b)는 입력축측에서 본 제1 및 제2 편심 회전판과 유성 기어의 배치 설명도이다.
도 6은 제3 실시예의 유성 기어 감속기의 브레이크 기구를 측방에서 본 설명도이다.

다음에, 유성 기어 감속기의 제1 실시예를 도 1 내지 도 4에 의해 설명한다. 또한, 이후의 설명에 있어서는, 각 도면에 나타내는 유성 기어 감속기의 전방:후방:상방:하방:좌방:우방=Fr:Re:Up:Dw:Le:Ri로서 설명한다.

유성 기어 감속기(1)는 입력축(2), 편심 회전판(3), 제1 기어(5a~5d)를 제2 기어(6a~6d)에 각각 일체화한 유성 기어(4a~4d), 유성 기어(4)를 지지하는 한 쌍의 지지판(7), 고정 태양 기어(9), 종동 태양 기어(10), 센터 샤프트(11), 출력축측에 연결되는 스프로킷(12), 고정 나사(13)를 가진다.

입력축(2)은 본체부(14)와, 원기둥 형상의 편심축(15)에 의해 구성된다. 도 1의 편심축(15)은 본체부(14)의 이면에 일체화되고, 편심축(15)의 제2 회전중심 축선(O2)은 본체부(14)의 제1 회전중심 축선(O1)으로부터 상방으로 거리(L1) 편심하고 있다.

편심 회전판(3)은 원판 형상으로 형성되고, 원형 구멍(16)과, 복수의 원형 구멍(17)을 가진다. 원형 구멍(16)에 편심축(15)을 삽입통과시키고, 또한 걸어맞춤으로써, 편심 회전판(3)은 제2 회전중심 축선(O2) 둘레로 회전 가능하게 지지된다. 그 결과, 편심 회전판(3)은 입력축(2)이 제1 회전중심 축선(O1) 둘레로 회전함으로써, 입력축(2)의 제1 회전중심 축선(O1) 둘레를 편심 회전한다. 원형 구멍(17)은 제2 회전중심 축선(O2)을 중심으로 하는 원궤도(C1) 상에 중심(O3)이 위치하도록 형성된다. 또한, 편심 회전판(3)의 형상은 판 형상이면 원판에 한정되지 않는다.

제1 실시예에 있어서 4개 설치된 유성 기어(4a~4d)는 제1 기어(5a~5d), 제2 기어(6a~6d), 칸막이 원판(18), 기초 원판(19), 및 편심축(20)에 의해 형성된다. 제1 기어(5a~5d)와 제2 기어(6a~6d)는 동일 형상의 기어이며, 칸막이 원판(18)의 전후에 일체화된다. 제1 기어(5a~5d)의 전부에는 기초 원판(19)이 일체화된다. 제1 기어(5a~5d), 제2 기어(6a~6d), 칸막이 원판(18) 및 기초 원판(19)은 제3 회전중심 축선(O3) 둘레에 동축으로 배치된다. 제2 기어(6a~6d)는 후술하는 소정의 위상차를 가지고, 제1 기어(5a~5d)에 일체화된다. 또, 유성 기어(4a~4d)는 후술하는 고정 태양 기어(9) 및 종동 태양 기어(10)의 외주의 복수 개소에 배치되어, 이들에 맞물린다. 본 실시예에 있어서의 종동 태양 기어(10)는 고정 태양 기어(9)보다 하나 적은 톱니수를 가지도록 형성되어 있다.

또한, 소정의 위상차는 제3 회전중심 축선(O3)을 중심으로 하여 제1 기어(5a~5d)와, 이것에 대응하는 제2 기어(6a~6d) 사이에 형성되는 각각의 각도차를 나타낸다. 각각의 각도차는 제3 회전중심 축선(O3)을 중심으로 하여 인접하는 톱니의 각도(θ)와, 유성 기어의 설치수(n)에 의해 결정된다. 제1 실시예에 있어서는, 기준이 되는 기어(제1 실시예에 있어서는, 제1 기어(5a)와 제2 기어(6a))의 각도차를 0°로 하고, 그 밖의 기어(제1 실시예에 있어서는, 제1 기어(5b~5d)와 제2 기어(6b~6d))에 대해서는, 각각의 각도차를 기어의 공전 방향을 따라 순서대로 θ/n(등분 복수 개소에 배치한 경우)씩 펼쳐간다. 제1 실시예에 있어서는, 도 4에 나타내는 바와 같이 θ=36°(제1 및 제2 기어의 톱니수가 10이기 때문에), 유성 기어의 설치수는 4이다. 따라서, 제1 기어(5a~5d)와 제2 기어(6a~6d)의 각도차를 각각 θa~θd로 하면, θa=0°, θb=36°/4=9°, θc=18°, θd=27°가 되고, 공전 방향으로 360° 진행한 위치에 있어서 36°, 즉 1톱니분의 각도차가 되어 위상차가 0이 된다. 그 결과, 제1 실시예의 유성 기어 감속기에 있어서는, 고정 태양 기어(9)와 종동 태양 기어(10)의 톱니수 차가 유성 기어의 설치수의 정수배가 안되어도, 톱니수 차 1의 고정 태양 기어(9)와 종동 태양 기어(10)의 양쪽에 유성 기어(4a~4d)의 제1 기어(5a~5d)와 제2 기어(6a~6d)를 각각 맞물리게 할 수 있다.

또, 기초 원판(19)의 전면에는 각각 편심축(20)이 설치된다. 편심축(20)의 제4 회전중심 축선(O4)은 제3 회전중심 축선(O3)으로부터 상방으로 거리(L1) 편심하고 있다. 편심축(20)과 편심 회전판(3)의 원형 구멍(17)은 축 기구(21)를 구성하고, 각 편심축(20)은 대응하는 원형 구멍(17)에 걸어맞춰진다. 유성 기어(4a~4d)는 축 기구(21)를 통하여, 편심 회전판(3)에 의해, 제4 회전중심 축선(O4) 둘레에 편심 회전 가능하게 지지된다. 또한, 유성 기어(4a~4d)는 한 쌍의 지지판(7)에 의해, 제3 회전중심 축선(O3) 둘레로 회전 가능하게 지지된다.

한 쌍의 지지판(7)은 원판 형상을 가지고, 각 지지판(7)의 중앙에는 O1을 중심으로 하는 원형 구멍(22)이 설치된다. 한 쌍의 지지판(7)의 원형 구멍(22)의 주위에는 원궤도(C1)와 동일한 크기로 중심 축선(O1)을 중심으로 하는 원궤도 상에 중심을 가지는 유성 기어(4a~4d)와 동일 수의 원형 구멍(23)이 설치된다.

한 쌍의 지지판(7)은 유성 기어 기구를 수용하는 도시하지 않는 베이스 부재에 고정된 고정 태양 기어(9)의 전후에 배치된다. 고정 태양 기어(9)는 톱니부(26)와, 톱니부(26)의 전후면에 돌출설치된 전측 원통부(25) 및 후측 원통부(도시하지 않음)에 의해 구성된다. 도시하지 않는 후측 원통부는 전측 원통부(25)와 동일한 형상을 가진다. 고정 태양 기어(9)의 중앙에는 O1을 중심으로 하는 원형 구멍(24)이 설치된다. 고정 태양 기어(9)의 전방에 배치되는 지지판(7)은 전측 원통부(25)를 원형 구멍(22)에 걸어맞춤으로써 O1을 중심으로 하여 전측 원통부(25)에 회전 가능하게 지지되고, 고정 태양 기어(9)의 후방에 배치되는 지지판(7)은 도시하지 않는 후측 원통부를 원형 구멍(22)에 걸어맞춤으로써, O1을 중심으로 하여 후측 원통부에 회전 가능하게 지지된다.

유성 기어(4a~4d)는 전후에 배치된 각 지지판(7)의 원형 구멍(23)에 각각 삽입통과되고, 제1 기어(5a~5d)는 고정 태양 기어(9)의 톱니부(26)에 맞물리고, 제2 기어(6a~6d)는 종동 태양 기어(10)의 후술하는 톱니부(27)에 맞물린다. 또, 기초 원판(19)은 전방의 지지판(7)의 원형 구멍(23)에 걸어맞춰지고, 회전 가능하게 지지되며, 칸막이 원판(18)은 후방의 지지판(7)의 원형 구멍(23)에 걸어맞춰지고, 또한 회전 가능하게 지지된다. 그 결과, 유성 기어(4a~4d)는 한 쌍의 지지판(7)에 의해, 제3 회전중심 축선(O3) 둘레로 회전 가능하게 지지된다.

고정 태양 기어(9)의 후방에는 후방측의 지지판(7)을 사이에 배치하여 종동 태양 기어(10)가 배치되고, 종동 태양 기어(10)의 후방에는 스프로킷(12)이 배치된다. 종동 태양 기어(10)는 고정 태양 기어(9)의 외주의 톱니부(26)보다 톱니수가 적은(제1 실시예에서는 하나 적은) 톱니부(27)와, 톱니부(27)의 후면에 동일 축(중심 축선(O1))에 일체화된 플랜지부(28)에 의해 구성된다. 종동 태양 기어(10)의 중앙에는 O1을 중심으로 하고, 원형 구멍(24)과 동일한 내경의 원형 구멍(29)과, 원형 구멍(29)의 후방에 연통하는 원형 구멍(30)이 설치된다. 플랜지부(28)에는 후방에 관통하는 복수의 암나사 구멍(31)(제1 실시예에서는 6개소)이 설치된다.

또, 스프로킷(12)은 중앙에 중심 축선을 O1로 하는 원형 구멍(32)을 가진다. 스프로킷(12)의 전면에는 종동 태양 기어(10)의 플랜지부(28)를 걸어맞추는 단차 원형 구멍(33)이 설치된다. 단차 원형 구멍(33)의 바닥부(34)에는 종동 태양 기어(10)의 플랜지부(28)의 암나사 구멍(31)에 대응하는 위치에 각각 삽입통과 구멍(35)(제1 실시예에서는 6개소)이 설치된다.

고정 태양 기어(9), 종동 태양 기어(10) 및 스프로킷(12)은 센터 샤프트(11)에 의해 동일 축(중심 축선(O1)) 또한 회전 가능하게 지지된다. 센터 샤프트(11)는 앞에서부터 순서대로 일체화된 전측 통부(36), 플랜지부(37) 및 후측 통부(38)에 의해 구성된다. 고정 태양 기어(9)는 센터 샤프트(11)의 전측 통부(36)를 원형 구멍(24)에 끼워맞춤으로써 전측 통부(36)에 고정된다. 또, 종동 태양 기어(10)는 센터 샤프트(11)의 전측 통부(36)를 원형 구멍(29)에 걸어맞추고, 또한 플랜지부(37)를 원형 구멍(30)에 걸어맞춤으로써, 전측 통부(36) 및 플랜지부(37)에 의해, 중심 축선(O1) 둘레로 회전 가능하게 지지된다.

스프로킷(12)은 후측 통부(38)를 원형 구멍(32)에 걸어맞춤으로써, 후측 통부(38)에 의해 중심 축선(O1) 둘레로 회전 가능하게 지지된다. 또, 스프로킷(12)은 그 후방으로부터 고정 나사(13)를 대응하는 위치의 삽입통과 구멍(35)에 삽입통과시키고, 또한 단차 원형 구멍(33)에 걸어맞추는 플랜지부(28)의 암나사 구멍(31)에 나사장착시킴으로써, 종동 태양 기어(10)에 일체화된다. 일체화된 종동 태양 기어(10)와 스프로킷(12)은 센터 샤프트(11)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

또한, 유성 기어(4a~4d)는 도 2에 나타내는 바와 같이 기초 원판(19)의 전면에 인접하는 편심 회전판(3)과, 제2 기어(6a~6d)의 후면에 인접하는 종동 태양 기어(10)의 플랜지부(28)에 의해, 전후에 위치 결정된다. 그 결과, 칸막이 원판(18)과 기초 원판(19)은 한 쌍의 지지판(7)의 원형 구멍(23)으로부터 전후에 빠지지 않고 원형 구멍(23) 내를 회전한다.

다음에, 제1 실시예의 유성 기어 감속기에 의한 입력축과 출력축의 감속 동작을 설명한다. 입력축(2)에 입력된 회전 토크는 편심 회전판(3), 유성 기어(4a~4d), 고정 태양 기어(9), 종동 태양 기어(10), 스프로킷(12)의 순서로 전달되어, 이하와 같이 스프로킷(12)에 연결된 출력축을 회전시킨다.

우선, 입력축(2)이 회전하면, 본체부(14)의 제1 회전중심 축선(O1)으로부터 거리(L1)만큼 상방으로 편심하는 편심축(15)이 제1 회전중심 축선(O1) 둘레에 편심 회전한다. 유성 기어(4a~4d)는 각각 원형 구멍(23)을 통하여 한 쌍의 지지판(7)에 회전 가능하게 지지되고, 유성 기어(4a~4d)의 편심축(20)은 입력축(2)의 편심축(15)과 마찬가지로 제3 회전중심 축선(O3)으로부터 상방으로 거리(L1) 상방으로 편심한 위치에 배치되고, 또한 편심 회전판(3)의 원형 구멍(17)에 걸어맞춰져 있다. 따라서, 편심축(15)과 함께 편심 회전판(3)이 제1 회전중심 축선(O1) 둘레에 편심 회전하면, 편심축(20)은 편심 회전판(3)의 회전에 동기하여 제3 회전중심 축선(O3) 둘레에 편심 회전하고, 유성 기어(4a~4d)를 제3 회전중심 축선(O3) 둘레로 회전시킨다. 유성 기어(4a~4d)는 고정 태양 기어(9)가 도시하지 않는 베이스에 고정되어 있기 때문에, 고정 태양 기어(9)에 맞물리는 제1 기어(5a~5d)에 의해, 자전하면서 고정 태양 기어(9)의 외주를 공전한다. 그 결과, 제1 기어(5a~5d)에 일체가 되어 회전하는 제2 기어(6a~6d)에 의해, 출력축측의 종동 태양 기어(10)가 스프로킷(12)과 함께 회전한다.

제1 실시예의 유성 기어 감속기에 있어서는, 우선 입력축으로부터 편심 회전판(3)과 축 기구(21)를 통하여 유성 기어(4a~4d)에 회전이 전달될 때에, 전달되는 회전이 대폭 감속된다. 그 때의 감속비(U1)는 고정 태양 기어(9)의 톱니수를 ZSG1, 유성 기어(4a~4d)의 제1 기어(5a~5d)의 톱니수를 ZPG1로 하면, U1=(ZSG1/ZPG1)+1로 표시된다. 감속비(U1)는 도 4에 나타내는 바와 같이 ZPG1=10, ZSG1=52이기 때문, U1=52/10+1=6.2가 된다.

한편, 제1 실시예의 유성 기어 감속기(1)는 종래의 3K형의 불사의 기어 감속기에 있어서의 고정 링 기어와 종동 링 기어를 각각 고정 태양 기어(9)와 종동 태양 기어(10)로 치환하고, 플래니터리 기어에 회전 토크를 입력하는 수단인 선 기어를 편심 회전판(3)과 축 기구(21)로 치환한 것이다. 따라서, 제1 실시예의 유성 기어 감속기(1)에 있어서는, 유성 기어(4a~4b)의 제2 기어(6a~6d)로부터 종동 태양 기어(10)에 회전이 전달되는 경우에 있어서도 회전이 감속된다. 그 때의 감속비(U2)는 이하와 같이 표시된다.

본 실시예의 종동 태양 기어(10)는 유성 기어(4a~4d)가 고정 태양 기어(9)의 둘레를 일주 공전할 때에, 고정 태양 기어(9)와의 톱니수 차분의 회전각으로, 고정 태양 기어(9)에 대하여 상대 회전한다. 본 실시예에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이 종동 태양 기어(10)의 톱니수가 고정 태양 기어(9)의 톱니수보다 하나 적다. 유성 기어(4a~4d)를 구성하는 도 3 및 도 4의 제1 기어(5a~5d)가 고정 태양 기어(9)의 둘레를 반시계 회전(D2) 방향으로 1공전하여 고정 태양 기어(9)의 52의 톱니에 맞물리면, 제2 기어(6a~6d)는 제1 기어(5a~5d)와 톱니수가 동일하고, 또한 종동 태양 기어(10)의 톱니수가 51이기 때문에, 종동 태양 기어(10)의 둘레를 1주+1톱니분만큼 공전한다. 그 결과, 종동 태양 기어(10)는 고정 태양 기어(9)에 대하여, 시계 회전(D1) 방향으로 고정 태양 기어(9)의 1톱니분의 회전각(360/52≒6.92°)만큼 상대 회전한다.

본 실시예의 종동 태양 기어(10)는 유성 기어(4a~4d)가 고정 태양 기어(9)의 둘레를 1공전함으로써, 고정 태양 기어(9)의 1톱니분만큼 상대 회전한다. 따라서, 유성 기어(4a~4d)는 톱니수 52의 고정 태양 기어(9)의 둘레를 공전함으로써, 종동 태양 기어(10)를 고정 태양 기어(9)에 대하여 상대 회전시킨다. 이 경우의 감속비(U2)는 고정 태양 기어(9)의 톱니수로부터 종동 태양 기어(10)의 톱니수를 뺀 톱니수 차를 ΔZSG로 하면, U2=ZSG1/|ΔZSG|에 의해 표시된다. 본 실시예에 있어서는, 감속비 U2=52/1=52가 되고, 고정 태양 기어(9)에 대한 종동 태양 기어(10)의 상대 회전 방향(시계 회전(D1) 방향)은 입력축(2)의 회전 방향(반시계 회전(D2) 방향)에 대하여 역방향이 된다.

이상에 의해, 입력축으로부터 출력축에 회전이 전달될 때의 감속비(U)는

U=U1×U2=6.2×52=322.4

가 되고, 종래보다 큰 감속비를 얻을 수 있다.

또한, 고정 태양 기어(9)에 대한 종동 태양 기어(10)의 상대 회전각은 톱니수 차가 1인 경우의 상대 회전각에 톱니수 차수를 곱한 각도가 된다. 예를 들면, 본 실시예에 있어서의 종동 태양 기어(10)의 톱니수가 고정 태양 기어(9)보다 2 적다고 가정한 경우, 상대 회전각은 톱니수 차가 1인 경우의 2배(360/52×2≒13.8°)가 된다.

또, 만일 종동 태양 기어(10)의 톱니수가 고정 태양 기어(9)보다 많은 경우, 제2 기어(6a~6d)는 종동 태양 기어(10)의 둘레를 1주(360°)-톱니수 차분의 각도만큼 공전한다. 그 결과, 종동 태양 기어(10)는 고정 태양 기어(9)에 대하여, 반시계 회전(D2) 방향으로 상기 톱니수 차분의 각도만큼 상대 회전한다. 종동 태양 기어(10)의 톱니수가 고정 태양 기어(9)보다 많고, 톱니수 차(ΔZSG)가 부의 값이 되는 경우, 얻어지는 감속비(U2)는 톱니수 차(ΔZSG)가 정의 값이 되는 경우와 달라지지 않는 한편, 고정 태양 기어(9)에 대한 종동 태양 기어(10)의 상대 회전 방향(반시계 회전(D2) 방향)은 입력축(2)의 회전 방향(시계 회전(D2) 방향)과 동일한 방향이 된다.

제1 실시예에 있어서는, 우선 입력축으로부터 편심 회전판(3)과 축 기구(21)를 통하여 유성 기어(4a~4d)에 회전이 전달될 때에 감속비(U1)로 전달되는 회전이 감속되고, 또한 유성 기어(4a~4d)로부터 고정 태양 기어(9)를 통하여 종동 태양 기어(10)에 회전이 전달될 때에 감속비(U1)에 또한 감속비(U2)가 곱해지기 때문에, 입력축(2)으로부터 도시하지 않는 출력축측의 스프로킷(12)에 전달되는 회전이 대폭 감속된다.

제1 실시예의 유성 기어 감속기(1)에 있어서는, 편심 회전판(3)과 편심축(20)에 의해 유성 기어(4a~4d)를 회전시키기 때문에, 특허문헌 1과 같은 링 기어 기구를 한 쌍의 태양 기어 기구로 치환할 수 있다. 링 기어 기구를 폐지한 결과, 제1 실시예에 있어서는, 설치 스페이스의 삭감에 의해, 유성 기어 감속기(1)를 소형화할 수 있다.

또, 링 기어 기구의 폐지는 각 기어의 설계의 자유도를 향상시켜, 유성 기어 감속기(1)에 다채로운 감속비를 실현시킨다. 제1 실시예의 유성 기어 감속기(1)에 있어서는, 유성 기어(4a~4d)의 소형화가 가능하게 되고, 유성 기어(4a~4d)의 톱니수를 줄여 소형화할수록, 보다 큰 감속비를 얻을 수 있다. 또, 유성 기어의 소형화는 유성 기어의 설치수의 증가를 가능하게 하고, 유성 기어 감속기의 내구성을 향상시킨다.

또, 외측톱니인 고정 및 종동 태양 기어(9, 10)에 있어서는, 내측톱니의 링 기어와 상이하게, 소형화해도 인접하는 톱니끼리의 접촉이 일어나지 않는다. 따라서, 제1 실시예의 유성 기어 감속기(1)에 있어서는, 고정 및 종동 태양 기어(9, 10)의 치형을 특수 형상으로 할 필요가 없고, 일반적인 인벌류트 치형으로 형성할 수 있기 때문에, 제조 비용을 저렴하게 하면서 다채로운 감속비를 실현할 수 있다.

다음에, 도 5에 의해, 제2 실시예의 유성 기어 감속기(49)를 설명한다. 유성 기어 감속기(49)는 유성 기어(50a~50d)와, 종동 태양 기어(51)와, 센터 샤프트(52)의 형상이 제1 실시예의 유성 기어 감속기(1)와 상이한 것과, 종동 태양 기어(51)의 후방에 제2 편심 회전판(53)과 플랜지 부착 원통(54)이 순서대로 설치되어 있는 것 외에, 제1 실시예와 구성이 공통된다.

유성 기어(50a~50d)는 제1 기어(55a~55d), 제2 기어(56a~56d), 칸막이 원판(57), 기초 원판(58), 편심축(59)을 가지고, 이들의 형상과 구성은 제1 기어(5a~5d), 제2 기어(6a~6d), 칸막이 원판(18), 기초 원판(19), 및 편심축(20)과 동일하다. 한편, 제2 기어(56a~56d)의 후면에는 제2 기초 원판(60)이 설치되고, 제2 기초 원판(60)의 후면에는 후방을 향하여 편심축(61)이 돌출설치되어 있다. 제2 기초 원판(60)과 편심축(61)은 기초 원판(58) 및 편심축(61)과 동일한 형상을 가진다. 편심축(61)은 유성 기어(50a~50d)의 제3 회전중심 축선(O3')을 대칭축으로 하여 편심축(59)으로부터 대칭이 되는 위치에 설치되어, 편심축(59)과 마찬가지로 제3 회전중심 축선(O3')으로부터 거리(L1) 편심하고 있다(도 5 우상측의 작은 도면에 있어서의, 편심축(59)의 중심(O4')과 편심축(61)의 중심(O5)의 위치를 참조).

종동 태양 기어(51)는 종동 태양 기어(10)로부터 플랜지부(28)를 없앤 형상을 가짐과 아울러 중심축(O1)을 중심으로 한 원형 구멍(51a)을 가진다.

센터 샤프트(52)는 제1 실시예의 센터 샤프트(11)의 전측 통부(36)보다 전후로 길게 형성된 전측 통부(52a)와, 플랜지부(37) 및 후측 통부(38)와 동일 형상의 플랜지부(52b) 및 후측 통부(52c)에 의해 구성된다.

플랜지 부착 원통(54)은 원통 형상의 본체부(54a)와, 본체부(54a)의 기단부에 동축으로 설치된 플랜지부(54b)에 의해 형성된다. 본체부(54a)의 중앙의 원형 구멍(54c)은 플랜지부(54b)의 후방에 개구하고, 또한 전측 통부(52a)의 외경과 동일한 내경을 가지도록 형성된다. 또 플랜지부(54b)에는 후방으로 관통하는 복수의 암나사 구멍(54d)(제2 실시예에서는 6개소)이 스프로킷(12)의 삽입통과 구멍(35)과 대응하는 위치에 각각 설치된다.

또, 제2 편심 회전판(53)은 중앙에 큰 원형 구멍(53a)을 가지는 링 형상으로 형성된다. 큰 원형 구멍(53a)의 주위에는 유성 기어(50a~50d)의 편심축(61)에 대응하는 위치에 있어서, 편심축(61)의 외경과 동일한 내경을 가지는 원형 구멍(63)이 각각 형성된다. 각 원형 구멍(63)의 중심은 편심 회전판의 중심 축선(O1)으로부터 하방으로 거리(L1)만큼 편심한 위치에 있어서 중심 축선(O1)과 평행하게 배치되는 중심 축선(도시하지 않음)을 중심으로 하는 원궤도 상에 배치된다. 큰 원형 구멍(53a)의 내경은 플랜지 부착 원통(54)의 본체부(54a)의 외경보다 크게 형성된다. 또한, 제2 편심 회전판(53)은 외경이나 판두께를 조정함으로써 편심 회전판(3)과 동일한 중량을 가지도록 형성된다. 또, 제2 편심 회전판(53)의 형상은 편심 회전판(3)의 무게중심 위치에 대한 제2 편심 회전판(53)의 무게중심 위치가 중심 축선(O1)을 사이에 끼우고 대칭이 되는 위치에 배치되도록 형성되는 것이면, 원판 형상에 한정되지 않는다.

플랜지 부착 원통(54)은 본체부(54a)의 선단부를 제2 편심 회전판(53)의 큰 원형 구멍(53a)에 삽입통과시키고, 또한 원형 구멍(51a)에 끼워넣음으로써, 종동 태양 기어(51)에 고정된다. 또, 센터 샤프트(52)의 전측 통부(52a)는 플랜지 부착 원통(54)의 원형 구멍(54c)에 걸어맞춰지고, 후측 통부(52c)는 스프로킷(12)의 원형 구멍(32)에 걸어맞춰진다. 스프로킷(12)은 각 삽입통과 구멍(35)에 삽입통과된 복수의 고정 나사(13)를 대응하는 암나사 구멍(54d)에 나사장착함으로써 플랜지 부착 원통(54)에 고정된다. 그 결과, 플랜지 부착 원통(54)과 스프로킷(12)은 센터 샤프트(52)에 의해 중심 축선(O1) 둘레로 회전 가능하게 유지된다.

한편, 고정 태양 기어(9)는 후방측의 지지판(7)의 원형 구멍(22)으로부터 전방으로 돌출하는 센터 샤프트(52)의 전측 통부(52a)를 원형 구멍(24)에 끼워맞춤으로써 센터 샤프트(52)에 전측 통부(36)에 고정된다.

또, 유성 기어(50a~50d)는 2장의 지지판(7)의 원형 구멍(23)에 각각 삽입통과된다. 제1 기어(55a~55d)는 고정 태양 기어(9)의 외주를 따라 등간격으로 배치되면서 톱니부(26)에 맞물리고, 제2 기어(56a~56d)는 종동 태양 기어(51)의 외주를 따라 등간격으로 배치되면서 톱니부(62)에 맞물린다. 또, 칸막이 원판(57)과 기초 원판(58)은 각각 2장의 지지판(7)의 원형 구멍(23)에 걸어맞춰지고, 또한 회전 가능하게 유지된다.

또, 편심축(61)과 원형 구멍(63)은 제2 축 기구(65)를 구성하고, 편심축(61)은 제2 편심 회전판(53)이 대응하는 원형 구멍(63)에 각각 회전 가능하게 걸어맞춰지고, 제2 편심 회전판(53)을 지지한다.

입력축(2)의 회전에 의해, 편심 회전판(3)이 제1 회전중심 축선(O1) 둘레에 편심 회전하면, 제2 편심 회전판(53)도 또한 제1 회전중심 축선(O1)을 대칭축으로 하여 편심 회전판(3)으로부터 대칭이 되는 위치에 있어서, 제1 회전중심 축선(O1) 둘레를 편심 회전한다. 편심 회전판(3)과 제2 편심 회전판(53)은 중량이 동일하며, 또한 각각의 무게중심이 제1 회전중심 축선(O1)을 사이에 끼우고 대칭이 되는 위치에 배치되기 때문에, 입력축(2)측의 편심 회전판(3)은 제2 편심 회전판(53)에 의해 원심력이 상쇄되어 회전하기 쉬워진다.

또한, 각 실시예의 유성 기어의 설치수는 적어도 하나 이상 설치되어 있으면 되고, 4개에 한정되지 않는다.

1…유성 기어 감속기
2…입력축
3…편심 회전판
4a~4d…유성 기어
5a~5d…제1 기어
6a~6d…제2 기어
9…고정 태양 기어
10…종동 태양 기어
14…본체부
15…입력축의 편심축
17…편심 회전판의 원형 구멍
20…유성 기어의 편심축
21…축 기구
49…유성 기어 감속기
50a~50d…유성 기어
61…유성 기어의 편심축
63…제2 편심 회전판의 원형 구멍
65…제2 축 기구
O1…제1 회전중심 축선
O2…제2 회전중심 축선
O3, O3', O3''…제3 회전중심 축선
O4, O4', O4''…제4 회전중심 축선
O5…제2 축 기구의 회전중심 축선
L1…소정의 편심 거리

Claims

동일 형상인 제1 기어 및 제2 기어를 소정의 위상차를 가지고 축 방향으로 일체화한 형상을 가지고, 입력축에 의해 회전하는 적어도 하나 이상의 유성 기어와, 유성 기어의 제1 기어에 맞물리는 고정 태양 기어와, 고정 태양 기어와 상이한 톱니수로 형성되어 유성 기어의 제2 기어에 맞물림과 아울러 출력축에 동축으로 일체화되는 종동 태양 기어를 가지는 유성 기어 감속기에 있어서,
상기 고정 태양 기어 및 종동 태양 기어는 외접 기어이며,
상기 입력축에는 입력축의 제1 회전중심 축선으로부터 소정 거리 편심한 제2 회전중심 축선 둘레로 회전 가능한 편심 회전판이 설치되고,
상기 유성 기어에는 각 유성 기어의 제3 회전중심 축선으로부터 상기 소정 거리 편심하고, 또한 편심 회전판의 편심 방향과 동일 방향으로 편심한 위치에 축 기구가 설치되고,
상기 축 기구는 상기 편심 회전판에 동기하여 제3 회전중심 축선 둘레에 편심 회동하도록 상기 편심 회전판에 연결되는 것을 특징으로 하는 유성 기어 감속기.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 유성 기어에는, 제3 회전중심 축선을 대칭축으로 하여 축 기구의 중심 축선에 대해 대칭이 되도록 편심하는 위치에 설치된 제2 축 기구에 의해 제2 축 기구의 중심 축선 둘레로 회전 가능하게 지지되는 제2 편심 회전판이 설치된 것을 특징으로 하는 유성 기어 감속기.