KR20140142236A - 체결용 마찰판, 및 파동 기어 장치와 출력 부재의 체결고정 구조 - Google Patents

체결용 마찰판, 및 파동 기어 장치와 출력 부재의 체결고정 구조 Download PDF

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KR20140142236A
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plate main
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마사루 코바야시
타츠로 호시나
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가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
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Abstract

체결용 마찰판(10)은, 서로 체결고정되는 2개의 체결 부품 간의 체결력을 증대시키기 위해, 이들 체결 부품의 체결면 사이에 끼워져 들어간다. 체결용 마찰판(10)은, 일정한 판 두께의 마찰판 본체(21)와, 마찰판 본체(21)의 양측의 표면에 일정 피치로 형성된 대략 원뿔대 형상인 걸림결합용 돌기(26, 27)를 가지고 있다. 마찰판 본체(21) 및 걸림결합용 돌기(26, 27)는, 일정 두께의 강판 소재인 양면에 포토 에칭 가공을 실시함으로써, 일체로 형성된 것이다. 체결용 마찰판(10)은, 체결 부품의 체결면의 소재 경도 이상의 소재 경도를 구비하고 있다.

Description

체결용 마찰판, 및 파동 기어 장치와 출력 부재의 체결고정 구조{FASTENING FRICTION PLATE, AND FASTENING AND FIXING STRUCTURE FOR STRAIN WAVE GEARING AND OUTPUT MEMBER}
본 발명은, 토크(torque) 전달을 행하는 부재의 체결고정에 이용하는 체결용 마찰판, 및, 상기 체결용 마찰판을 이용한 파동 기어 장치와 출력 부재의 체결고정 구조에 관한 것이다.
토크 전달을 행하는 2개의 부재의 체결고정 구조로서, 체결될 2개의 부재의 체결면 사이에 마찰판을 끼우고, 이들 2개의 부재를 볼트 등에 의해 체결고정시키는 구조가 알려져 있다. 특허 문헌 1에는, 이러한 체결고정 구조에 이용하는 마찰 시트가 제안되어 있다. 상기 마찰 시트는, 금속제 탄성 시트의 표면에, 체결 대상 부재의 체결면으로 파고들어갈 수 있는 다이아몬드 입자를 도금 코팅한 것이다.
예컨대, 2개의 축 부재의 체결용 단면(端面) 사이에 마찰 시트를 끼우고, 체결 볼트에 의해 쌍방의 체결용 단면을 체결고정시키면, 마찰 시트의 양면의 다이아몬드 입자가 쌍방의 체결용 단면으로 파고들어가, 이러한 체결용 단면 사이에 커다란 마찰력이 발생한다. 이로써, 2개의 축 부재의 체결력이 증가되어, 커다란 토크를 전달할 수 있게 된다.
일본 특허공보 제3547645호
이러한 마찰 시트를 이용한 체결고정 구조에서는, 도금층에 의해 유지(保持)되어 있는 다이아몬드 분말의 탈락이 우려된다. 탈락된 다이아몬드 입자가 비산되어 체결 대상인 축 부재의 회전 슬라이딩 부분 등으로 침입하면, 상기 회전 슬라이딩 부분에 마모나 파손 등의 손해가 발생될 우려가 있다.
예컨대, 파동 기어 감속기의 감속 회전 출력 요소와, 부하측의 출력축을 체결고정시키기 위해, 이러한 마찰 시트를 이용하는 것을 고려할 수 있다. 파동 기어 감속기로서, 컵형(cup-type) 혹은 실크 햇형(silk-hat-type)이라 불리는 파동 기어 감속기를 이용할 경우에는, 일반적으로, 컵 형상의 가요성 외치(外齒) 기어 혹은 실크 햇 형상의 가요성 외치 기어가 감속 회전 출력 요소가 된다. 가요성 외치 기어에 있어서의 컵 바닥면(底面) 부분을 규정하고 있는 링(圓環) 형상의 보스(boss)의 단면과, 출력축의 단면 사이에 마찰 시트를 끼우고, 체결 볼트에 의해, 출력축을 보스의 단면에 체결고정시킨다.
이 경우, 마찰 시트로부터 탈락된 다이아몬드 입자가, 가요성 외치 기어와 파동 발생기 사이의 슬라이딩 동작 부분, 가요성 외치 기어와 강성 내치(內齒) 기어의 맞물림 부분 등으로 침입할 우려가 있다. 이러한 부분에 경질(硬質)의 다이아몬드 입자가 침입하면, 이러한 부분에 마모나 파손 등이 발생될 우려가 있다.
본 발명의 과제는, 이러한 점을 감안하여, 이물질이 발생하여 체결 대상 부재측에 손해를 주는 일이 없는 체결용 마찰판을 제안하는 데 있다.
또한, 본 발명의 과제는, 파동 기어 장치와 출력 부재의 체결고정 구조를 제안하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한, 체결고정되는 2개의 체결 부재 사이의 체결면 사이에 끼워져 들어가는 체결용 마찰판은,
소정의 판 두께의 마찰판 본체와,
상기 마찰판 본체의 양측의 표면에 소정 피치로 형성된 소정 사이즈의 걸림결합용 돌기,
를 가지며,
상기 마찰판 본체 및 상기 걸림결합용 돌기는, 강판(鋼板) 소재의 양면에 포토 에칭 가공을 실시함으로써, 일체로 형성된 것이며,
상기 체결 부품의 체결면의 소재 경도 이상의 소재 경도를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 상기 걸림결합용 돌기는, 상기 마찰판 본체의 상기 표면으로부터 수직으로 돌출되어 있는, 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상(tapering)의 돌기이며, 상기 걸림결합용 돌기의 선단(先端)은, 상기 마찰판 본체의 상기 표면에 평행인 평탄한 꼭대기면(頂面)으로 되어 있으며, 상기 걸림결합용 돌기는, 그 돌출방향에 직교하는 단면(斷面) 형상이, 원형, 사각형 혹은 삼각형인 것이 바람직하다. 또한, 상기 걸림결합용 돌기는, 일정한 피치로 매트릭스 형상으로 배열되어 있는 것이 바람직하다.
체결용 마찰판을 사이에 두고 2개의 체결 부품을 체결고정시키면, 체결용 마찰판의 양면에 형성되어 있는 걸림결합용 돌기가 체결면으로 파고들어가, 커다란 마찰력이 체결면 사이에 발생한다. 체결용 마찰판의 걸림결합용 돌기는, 강판으로 이루어진 마찰판 블랭크(blank)의 표면에 포토 에칭 가공을 실시함으로써, 마찰판 본체에 일체로 형성되어 있다. 따라서, 걸림결합용 돌기가 마찰판 본체로부터 탈락하여 체결 대상 부재 측의 슬라이딩 부분 등으로 침입하는 폐해를 방지 혹은 억제할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른, 파동 기어 장치와 출력 부재의 체결고정 구조는,
파동 기어 장치의 감속(減速) 회전 출력 요소와, 상기 감속 회전 출력 요소로부터 감속 회전이 전달되는 출력 부재가, 체결용 마찰판을 사이에 두고, 체결고정되어 있으며,
상기 체결용 마찰판은, 소정 판 두께의 마찰판 본체와 상기 마찰판 본체의 양측의 표면에 소정 피치로 형성된 소정 사이즈의 걸림결합용 돌기를 가지며, 상기 마찰판 본체 및 상기 걸림결합용 돌기는, 강판 소재의 양면에 포토 에칭 가공을 실시함으로써, 일체로 형성된 것이며, 상기 감속 회전 출력 요소 및 상기 출력 부재의 체결면의 소재 경도 이상의 소재 경도를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 상기 걸림결합용 돌기는, 상기 마찰판 본체의 상기 표면으로부터 수직으로 돌출되어 있는, 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상의 돌기이며, 상기 걸림결합용 돌기의 선단은, 상기 마찰판 본체의 상기 표면에 평행인 평탄한 꼭대기면으로 되어 있으며, 상기 걸림결합용 돌기는, 그 돌출방향에 직교하는 단면 형상이, 원형, 사각형 혹은 삼각형인 것이 바람직하다.
또한, 상기 감속 회전 출력 요소는 일반적으로 가요성 외치 기어이며, 상기 가요성 외치 기어의 소재 경도는 일반적으로 HRC36∼HRC50이다. 이 경우에는, 상기 체결용 마찰판의 소재 경도는 HRC55 이상인 것이 바람직하다.
또한, 이 경우에는,
상기 마찰판 본체의 판 두께는 0.1mm∼0.5mm이며,
상기 걸림결합용 돌기의 피치는 0.2mm∼0.5mm이며,
상기 걸림결합용 돌기의 꼭대기면의 최대 직경 혹은 최대 폭은 0.01mm∼0.05mm이며,
상기 걸림결합용 돌기의 높이는, 상기 돌기의 꼭대기면의 최대 직경 혹은 최대 폭의 1.0배 내지 1.2배인 것이 바람직하다.
일반적인 가요성 외치 기어로부터 출력 부재로의 필요 전달 토크, 이들 간의 체결력, 각 체결 부재의 소재 경도에 근거하면, 상기와 같이 걸림결합용 돌기의 크기, 형상, 피치를 설정함으로써, 걸림결합용 돌기가 가요성 외치 기어 측의 체결면 및 출력 부재 측의 체결면에 대해 적절한 깊이로 파고들도록 할 수 있다. 이로써, 가요성 외치 기어와 출력 부재 간의 체결 부분의 마찰 계수를 크게 할 수 있다. 따라서, 커다란 토크의 전달이 가능한 체결 구조를 실현할 수 있다.
또한, 상기와 같이 걸림결합용 돌기의 크기, 형상, 피치를 설정한 경우에는, 상기 걸림결합용 돌기는, 10mm2 당 40∼250개인 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명을 적용한 컵형의 파동 기어 감속기(減速機)의 사시도이다.
도 2는 파동 기어 감속기의 종(縱)단면도이다.
도 3은 파동 기어 감속기의 가요성 외치 기어의 보스와 부하측의 출력축의 체결고정 구조를 나타낸 종단면도이다.
도 4는 도 3의 체결고정 구조의 구성부품을 분해한 상태로 나타낸 종단면도이다.
도 5는 체결용 마찰판을 나타낸 평면도이다.
도 6의 (a)는 체결용 마찰판의 부분 확대 평면도이고, (b)는 부분 확대 단면도이고, (c)는 부분 확대 단면도이다.
도 7은 포토 에칭 가공에 의해 걸림결합용 돌기를 제조하는 공정을 나타낸 설명도이다.
도 8의 (a)는 체결용 마찰판의 걸림결합용 돌기의 다른 예를 나타낸 부분 확대 단면도이고, (b)는 부분 확대 단면도이고, (c)는 부분 확대 단면도이다.
도 9의 (a)는 체결용 마찰판의 걸림결합용 돌기의 다른 예를 나타낸 부분 확대 단면도이고, (b)는 부분 확대 단면도이고, (c)는 부분 확대 단면도이다.
도 10의 (a)는 원뿔(圓錐) 돌기가 강재(鋼材) 표면으로 눌려들어간 경우의 상태를 나타낸 설명도이고, (b)는 걸림결합용 돌기가 보스에 파고들어간 경우의 상태를 나타낸 설명도이다.
이하에서는, 도면을 참조하면서, 본 발명을 적용시킨 파동 기어 감속기와 부하측의 출력축의 체결고정 구조의 실시형태에 대해 설명한다.
(파동 기어 감속기)
도 1은 본 발명을 적용가능한 컵형의 파동 기어 감속기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 그 종단면도이다. 파동 기어 감속기(1)는, 링 형상의 강성 내치 기어(2)와, 그 내측에 동축(同軸)으로 배치된 컵 형상의 가요성 외치 기어(3)와, 그 내측에 끼운 타원 형상의 윤곽을 가지는 파동 발생기(4)를 구비하고 있다.
컵 형상의 가요성 외치 기어(3)는, 반경방향으로 휨 가능한 원통 형상 바디부(5)와, 그 후단 가장자리로부터 내측방향으로 연장되는 링 형상의 다이어프램(6)과, 다이어프램(6)의 내주(內周) 가장자리에 연속적으로 형성된 링 형상의 보스(7)와, 원통 형상 바디부(5)의 개구단(開口端)측의 외주면 부분에 형성된 외치(8)를 구비하고 있다. 가요성 외치 기어(3)에 있어서의 외치(8)가 형성된 원통 형상 바디부(5) 부분의 내측에, 파동 발생기(4)가 끼워져 들어가 있다. 이에 따라, 원통 형상 바디부(5)는 타원 형상으로 휘어지며, 타원 형상에 있어서의 장축(長軸)방향의 양단(兩端)에 위치하는 외치(8)의 부분이, 강성 내치 기어(2)의 내치(9)에 맞물려있다.
파동 발생기(4)는, 모터 축 등의 회전 입력축(미도시)에 연결고정되어, 회전구동된다. 파동 발생기(4)가 회전하면, 양 기어(2, 3)의 맞물림 위치가 둘레방향으로 이동된다. 그 결과, 양 기어의 톱니 수의 차(差)에 따라, 양 기어 간에 상대 회전이 발생한다. 본 예에서는, 강성 내치 기어(2)가 미도시된 고정측 부재에 고정되어 있고, 가요성 외치 기어(3)가 감속 회전 출력 요소로 되어 있어, 여기로부터 감속 회전이 출력된다.
도 3은 가요성 외치 기어(3)와 부하측의 출력축의 체결고정 구조를 나타낸 종단면도이고, 도 4는 그 구성부품을 분해하여 나타낸 설명도이다. 가요성 외치 기어(3)의 링 형상의 보스(7)에는, 원반(圓盤) 형상의 체결용 마찰판(10)을 사이에 두고, 부하측의 출력축(11)이 체결고정된다. 체결고정을 위해, 링 형상의 부착용 플랜지(12) 및 복수 개의 체결 볼트(13)가 이용된다.
출력축(11)의 후단부에는 대직경(大徑)의 축측 플랜지(14)가 형성되어 있으며, 축측 플랜지(14)의 원형의 후단면이 축측 체결면(15)이다. 축측 체결면(15)은, 체결용 마찰판(10)을 사이에 두고, 보스(7)의 외측 단면(端面)인 보스측 체결면(16)에 동축으로 겹쳐진다. 보스(7)의 내측 단면에는 부착용 플랜지(12)가 동축으로 겹쳐진다. 축측 플랜지(14)에는 볼트 구멍이 원주(圓周)방향을 따라 일정한 간격으로 형성되며, 체결용 마찰판(10), 보스(7) 및 부착용 플랜지(12)에는 볼트 삽입통과 구멍이 마찬가지로 원주방향을 따라 일정한 간격으로 형성되어 있다. 이러한 볼트 구멍, 볼트 삽입통과 구멍이 일치되는 상태로 4개의 부재가 동축으로 겹쳐지며, 부착용 플랜지(12)의 측으로부터 삽입된 체결 볼트(13)에 의해, 이들 4개의 부재가 소정의 볼트 축력(bolt tension)으로 체결고정되어 있다.
도 5는 체결용 마찰판(10)을 나타낸 평면도이며, 도 6의 (a)∼(c)는 그 일부를 확대하여 나타낸 부분 확대 평면도, b-b선을 따라 절단한 경우의 부분 확대 단면도, 및, c-c선을 따라 절단한 경우의 부분 확대 단면도이다.
체결용 마찰판(10)은, 보스측 체결면(16)(도 4 참조)에 대응하는 형상을 가지는 일정한 판 두께의 마찰판 본체(21)에, 원형의 중심 관통 구멍(22)과, 원주방향을 따라 일정한 간격으로 복수 개의 볼트 삽입통과 구멍(23)이 형성된 구성으로 되어 있다. 예컨대 8개의 볼트 삽입통과 구멍이 형성되어 있다.
마찰판 본체(21)의 일방(一方)의 표면이 보스측 체결면(16)에 겹쳐지는 보스측 표면(24)이고, 타방(他方)의 표면이 축측 체결면(15)에 겹쳐지는 축측 표면(25)이다. 이러한 보스측 표면(24) 및 축측 표면(25)에는, 포토 에칭 가공에 의해, 소정 피치로 소정 형상의 걸림결합용 돌기(26, 27)가 일체로 형성되어 있다.
본 예의 마찰판 본체(21)의 판 두께(T)는, 0.1mm∼0.5mm의 범위 내의 값이다. 또한, 걸림결합용 돌기(26, 27)는 일정한 피치로 매트릭스 형상으로 배열되어 있으며, 인접하는 걸림결합용 돌기의 피치(Pa(x), Pa(y), Pb(x), Pb(y))는 모두 0.2mm∼0.5mm의 범위 내의 값이다. 걸림결합용 돌기(26, 27)는, 매트릭스 형상의 배열 형태 이외의 배열 형태여도 된다. 또한, 보스측 표면(24)의 돌기 배열 형태와, 축측 표면(25)의 돌기 배열 형태를 상이한 형태로 하는 것도 가능하다.
걸림결합용 돌기(26, 27)는 전체적으로 원뿔대(圓錐臺) 형상에 근사(近似)한 형상의 돌기이며, 그 중심축선(26a, 27a)은 마찰판 본체(21)에 수직이다. 각 걸림결합용 돌기(26, 27)의 외주면(26b, 27b)은 선단을 향해 갈수록 좁아지는 만곡면으로 형성되어 있으며, 이들의 꼭대기면(26c, 27c)은 중심축선(26a, 27a)에 직교하는 원형면이다.
걸림결합용 돌기(26, 27)에 있어서의 꼭대기면(26c, 27c)의 최대 직경(La, Lb)은 0.01mm∼0.05mm의 범위 내의 값이다. 걸림결합용 돌기(26, 27)의 높이(Ha, Hb)(마찰판 본체(21)의 보스측 표면(24), 축측 표면(25)으로부터의 높이)는 0.06mm 이하이며, 또한, 걸림결합용 돌기(26, 27)의 꼭대기면(26c, 27c)의 최대 직경(L)의 1.0배 내지 1.2배의 범위 내의 값이다. 높이(Ha, Hb)는 동일하게 할 수 있으나, 상이한 높이로 하는 것도 가능하다. 또한, 걸림결합용 돌기(26, 27)는, 10mm2 당 40∼250개의 범위 내의 값이 되는 밀도로 형성되어 있다.
도시한 예에 있어서는, 마찰판 본체(21)의 판 두께(T)가 0.1mm이며, 걸림결합용 돌기(26, 27)의 꼭대기면(26c, 27c)의 직경(La, Lb)이 0.05mm, 높이(Ha, Hb)가 0.065mm, 피치(Pa(x), Pa(y), Pb(x), Pb(y))가 0.2mm이다.
또한, 마찰판 본체(21) 및 걸림결합용 돌기(26, 27)의 소재 경도는 HRC55 이상이다. 체결용 마찰판 제조용의 블랭크로서 경도가 HRC55 이상인 것을 이용하면 된다. 혹은, 블랭크의 경도가 HRC55 미만인 경우에는, 포토 에칭 가공에 의해 걸림결합용 돌기(26, 27)를 형성하기 전의 단계, 혹은 후의 단계에 있어서, 열 처리, 침탄 처리, 질화 처리 등의 표면 처리를 실시하여, 마찰판 본체(21)의 양측의 표면 부분 및 걸림결합용 돌기(26, 27)의 경도가 HRC55 이상이 되도록 하는 것도 가능하다. 가요성 외치 기어(3)의 소재 경도는 일반적으로 HRC36∼50의 사이이며, 출력축(11)의 소재 경도도 마찬가지이다. 체결용 마찰판(10)의 경도를, 이들 부재의 경도보다 높은 값으로 설정해 두었으므로, 체결 볼트(13)에 의한 체결력(축력(軸力))에 의해, 걸림결합용 돌기(26, 27)가 확실히 보스측 체결면(16) 및 축측 체결면(15)으로 파고들어가도록 할 수 있다.
여기서, 걸림결합용 돌기(26, 27)는, 일반적인 포토 에칭 가공에 의해 형성하는 것이 가능하다. 예컨대, 도 7에 나타낸 바와 같이, 강판제의 블랭크(10A)를 준비하고(도 7(a)), 블랭크(10A)의 양면에 포토레지스트 막(31)을 형성한다(도 7(b)). 그런 다음, 포토레지스트 막(31)에 노광 및 현상을 행하여 포토레지스트 막에 마스킹 패턴을 형성한다(도 7(c)). 그 후에는, 블랭크(10A)의 노출면에 예컨대 웨트 에칭(wet etching)을 행하여, 걸림결합용 돌기(26, 27)를 형성한다(도 7(d)). 그리고, 포토레지스트 막(31)의 마스킹 패턴을 박리제거하여, 세정·건조 공정 등의 후처리를 행한다(도 7(e)). 이로써, 마스킹 패턴이 원형인 경우에는 대략 원뿔대 형상의 걸림결합용 돌기(26, 27)가, 마찰판 본체(21)의 양면에 일체로 형성된다. 마스킹 패턴이 사각형, 삼각형인 경우에는, 사각뿔대 형상, 삼각뿔대 형상의 걸림결합용 돌기(26, 27)가 형성된다. 일반적으로는, 블랭크(10A)의 일방의 면에 걸림결합용 돌기를 형성한 후, 타방의 면에 걸림결합용 돌기를 형성한다.
도 8 및 도 9는 걸림결합용 돌기(26, 27)의 다른 형상을 나타낸 것이다. 도 8에 나타낸 걸림결합용 돌기(26A, 27A)는 전체적으로 대략 사각뿔대의 형상을 하고 있다. 예컨대, 걸림결합용 돌기(26A, 27A)의 꼭대기면은 정사각형이며, 그 폭(D)은 0.05mm, 높이(H)는 0.06mm, 피치(P)는 0.2mm이다. 또한, 도 9에 나타낸 걸림결합용 돌기(26B, 27B)는 전체적으로 대략 삼각뿔대의 형상을 하고 있다. 예컨대, 걸림결합용 돌기(26B, 27B)의 꼭대기면은 정삼각형이며, 그 정삼각형의 폭(D)은 0.06mm이다. 걸림결합용 돌기(26B, 27B)의 높이(H)는 0.06mm, 피치(P)는 0.2mm이다. 또한, 매트릭스 형상으로 배열되어 있는 걸림결합용 돌기(26B, 27B)의 일방의 열(列)에 있어서는, 하나 걸러, 삼각형의 방향이 반전되어 있다.
이와 같이 구성되는 가요성 외치 기어(3)와 부하측의 출력축(11)의 체결고정 구조에 있어서, 보스측 체결면(16)과 축측 체결면(15)에, 체결용 마찰판(10)의 걸림결합용 돌기(26, 27)가 파고들어간(눌려들어간) 경우의 체결력은, 강(鋼)의 파내기(digging out)에 수반되는 마모에 근사(近似)할 수 있다. 도 10의 (a)를 참조하여 설명하자면, 원뿔 돌기가 체결면으로 눌려들어간 경우를 상정(想定)한다. n개의 원뿔 돌기가 체결면에 접촉되어 있는 것으로 한다. 굵은 선 화살표로 나타낸 진행방향의 원뿔 돌기의 투영 면적(삼각형)(At)은 다음의 식으로 표시된다.
At＝n·r·d＝n·r·r·cotθ＝n·r2·(1/tanθ)
단, r：원뿔 돌기에 의한 압흔(壓痕)의 평균 반경
θ：원뿔 돌기의 반꼭지각(半頂角)
d：깊이
원뿔 돌기에 의한 압흔 면적은 다음의 식과 같이 근사될 수 있다.
원뿔 돌기에 의한 압흔 면적≒진실 접촉 면적(Ar)＝P/Pm＝n·πr2
P：전체 하중
Pm：진실 접촉 면적의 평균 면압(面壓)
따라서, F를 파내기 저항력(dig-out resistance force)(마찰력)으로 하면, 마찰 계수(μ)는 다음의 식으로 나타낼 수 있다.
마찰 계수(μ)＝F/P＝At·Pm/Ar·Pm＝At/Ar
＝1/(π·tanθ)
원뿔 돌기의 θ가 45deg인 경우에는, μ＝0.3183이 된다.
도 10의 (b)에는, 본 예의 원뿔대 형상의 걸림결합용 돌기(26, 27)를 보스측 체결면(16), 축측 체결면(15)으로 파고들어가게 한 경우가 도시되어 있다. 이 경우에는, 다음과 같이 각 값을 근사시킬 수 있다.
파고들어간(dig in) 깊이(x)≒d
파고들어간(dig in) 부분의 투영 면적(AT)≒At
압흔 면적(AR)≒Ar
근사 마찰 계수(M)＝AT/AR
체결용 마찰판(20)을 이용한 체결고정 구조에 있어서, 전달 토크는, 해당 체결용 마찰판(20)의 걸림결합용 돌기(26, 27)를 보스측 체결면(16) 및 축측 체결면(15)에 동시에 파고들어가게 한(눌러넣은) 경우에 있어서의 쌍방의 면의 마찰 계수에 크게 영향을 받는다. 상기 마찰 계수는, 상기와 같이, 파고들어간 부분의 투영 면적(AT) 및 압흔 면적(AR)에 의해 규정할 수 있다. 즉, 마찰 계수는, 주로, 걸림결합용 돌기(26, 27)의 형상, 파고들어간(눌러넣은) 깊이, 체결용 마찰판(20)과 보스측 체결면(16) 및 축측 체결면(15)과의 사이의 경도 차에 의해 정해진다.
따라서, 걸림결합용 돌기(26, 27)의 형상, 사이즈와, 체결용 마찰판(20)의 경도를 적절히 설정함으로써, 목표로 하는 마찰 계수의 체결면을 얻을 수 있다. 본 예에서는 포토 에칭 가공(케미컬 에칭 가공)에 의해 원뿔대 형상의 걸림결합용 돌기(26, 27)가 형성된다. 이러한 형상의 걸림결합용 돌기(26, 27)의 꼭대기면의 크기(D), 돌기 높이(H), 및 소재 경도를 상기와 같이 설정함으로써, 커다란 마찰 계수를 얻을 수 있다.
또한, 돌기 수(n)는, 전체 압흔 면적(AR×n)에 의한 소재의 전단(剪斷) 강도로 제한된다. 본 예에서는, 체결용 마찰판(20)의 전단 강도를 고려하여, 돌기 수(n)를, 10mm2 당 40∼250개의 범위 내의 값으로 하고 있다.
또한, 동일 축력을 부여한 경우에, 걸림결합용 돌기의 파고들어가는 깊이(x)는 돌기의 꼭대기면의 형상에 따라 달라진다. 꼭대기면의 형상을 원형, 사각형, 삼각형으로 하고, 그 이외의 조건을 동일하게 한 걸림결합 돌기의 경우, 삼각형인 경우가 가장 파고들어가기 쉽고, 원형인 경우가 가장 파고들어가기 어렵다. 또한, 경도가 높은 체결면보다 경도가 낮은 체결면 쪽이 파고들어가는 깊이(x)가 커진다. 또한, 걸림결합 돌기의 파고들어가는 깊이(x)는, 걸림결합 돌기의 꼭대기면의 면적에 따라 달라지며, 면적이 작은 쪽이 파고들어가는 깊이(x)가 깊어진다. 마찬가지로, 걸림결합 돌기의 꼭대기면의 총면적이 작은 경우가, 총면적이 큰 경우에 비해, 파고들어가는 깊이(x)가 깊어진다. 따라서, 체결 대상인 가요성 외치 기어의 크기, 필요 전달 토크, 가해지는 축력에 따라, 걸림결합용 돌기(26, 27)의 크기, 형상(꼭대기면의 형상, 면적, 돌기 높이), 걸림결합용 돌기(26, 27)의 배열 피치 및 단위면적당의 개수, 및, 각 부분의 경도를 적절히 설정하면 된다.

Claims (8)

  1. 서로 체결고정되는 2개의 체결 부품 사이에 끼워져 들어가는 체결용 마찰판으로서,
    소정 판 두께의 마찰판 본체와,
    상기 마찰판 본체의 양측의 표면에 소정 피치로 형성된 소정 사이즈의 걸림결합용 돌기,
    를 가지며,
    상기 마찰판 본체 및 상기 걸림결합용 돌기는, 강판(鋼板) 소재의 양면에 포토 에칭 가공을 실시함으로써, 일체로 형성된 것이며,
    상기 체결 부품의 체결면의 소재 경도 이상의 소재 경도를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 체결용 마찰판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 걸림결합용 돌기는, 상기 마찰판 본체의 상기 표면으로부터 수직으로 돌출되어 있는, 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상의 돌기이며,
    상기 걸림결합용 돌기의 선단(先端)은, 상기 마찰판 본체의 상기 표면에 평행인 평탄한 꼭대기면(頂面)으로 되어 있으며,
    상기 걸림결합용 돌기는, 그 돌출방향에 직교하는 단면(斷面) 형상이, 원형, 사각형 혹은 삼각형인 체결용 마찰판.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 걸림결합용 돌기는 일정한 피치로 매트릭스 형상으로 배열되어 있는 체결용 마찰판.
  4. 파동 기어 장치의 감속 회전 출력 요소와, 상기 감속 회전 출력 요소로부터 감속 회전이 전달되는 출력 부재가, 체결용 마찰판을 사이에 두고, 체결고정되어 있으며,
    상기 체결용 마찰판은, 제 1항에 기재된 체결용 마찰판인 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치와 출력 부재의 체결고정 구조.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 걸림결합용 돌기는, 상기 마찰판 본체의 상기 표면으로부터 수직으로 돌출되어 있는, 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상의 돌기이며,
    상기 걸림결합용 돌기의 선단은, 상기 마찰판 본체의 상기 표면에 평행인 평탄한 꼭대기면으로 되어 있으며,
    상기 걸림결합용 돌기는, 그 돌출방향에 직교하는 단면 형상이, 원형, 사각형 혹은 삼각형인 파동 기어 장치와 출력 부재의 체결고정 구조.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 감속 회전 출력 요소는 가요성 외치 기어이며,
    상기 가요성 외치 기어의 소재 경도는 HRC36∼HRC50이며,
    상기 체결용 마찰판의 소재 경도는 HRC55 이상인 파동 기어 장치와 출력 부재의 체결고정 구조.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 마찰판 본체의 판 두께는 0.1mm∼0.5mm이며,
    상기 걸림결합용 돌기의 피치는 0.2mm∼0.5mm이며,
    상기 걸림결합용 돌기의 꼭대기면의 최대 직경 혹은 최대 폭은 0.01mm∼0.05mm이며,
    상기 걸림결합용 돌기의 높이는, 상기 돌기의 꼭대기면의 최대 직경 혹은 최대 폭의 1.0배 내지 1.2배인 파동 기어 장치와 출력 부재의 체결고정 구조.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 걸림결합용 돌기는, 10mm2 당 40∼250개인 파동 기어 장치와 출력 부재의 체결고정 구조.
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