KR20160113574A - 파동기어장치 - Google Patents

Abstract

파동기어장치(1)에서는, 가요성의 외치기어(4)의 외치(6)는 그 톱니두께가 감소하는 방향으로 탄성변형될 수 있다. 강성의 제1, 제2내치기어(2, 3)의 내치(7, 8)와 외치(6) 사이의 맞물림은, 외치(6)가 탄성변형되어 간극이 없는 상태에서 맞물리는 오버랩 상태의 맞물림으로 설정되어 있다. 내치(7, 8)의 치형은, 오버랩 상태의 맞물림 시에 있어서의 내치(7, 8)의 톱니산 부분과 외치(6)의 톱니골 부분과의 사이에 간섭이 발생하지 않도록 수정된 수정치형(7C, 8C)이다. 톱니의 맞물림 래틀을 억제하거나 또는 없앨 수 있는 파동기어장치를 실현할 수 있다.

Description

파동기어장치{STRAIN WAVE GEARING}

본 발명은, 맞물림 래틀(engagement rattle)이 없는 파동기어장치(波動gear裝置)에 관한 것이다.

파동기어장치에 있어서는, 파동발생기에 의하여 가요성(可撓性)의 외치기어(外齒gear)가 비원형(非圓形) 예를 들면 타원모양으로 휘어져서, 강성(剛性)의 내치기어(內齒gear)에 대하여 부분적으로 맞물린다. 내치기어와 외치기어의 맞물림이, 양 기어의 맞물림 PCD(engagement PCD)가 오버랩(overlap)되는 상태(오버랩 상태의 맞물림)가 되면, 톱니의 맞물림 간섭(engagement interference)에 기인하여 기동토크(startup torque), 치면하중(tooth surface load)의 급상승 등이 발생하여, 파동기어장치의 성능이 크게 저하되고, 양 기어의 조립도 곤란하게 된다. 따라서 파동기어장치에 있어서 양 기어의 맞물림은, 양 기어의 맞물림 PCD가 약간 떨어진 언더랩 상태(underlapped state)가 되도록 설계되어 있다.

이 언더랩 설계에서는, 당연히 타원형상으로 휘어진 외치기어의 장축(長軸) 부근에 있어서 맞물리는 양 기어의 톱니 사이에 간격이 발생하고, 이것이 톱니의 래틀로서 나타난다. 컵모양의 파동기어장치에서는, 외치기어가 컵형상을 하고 있기 때문에 장축 부근의 톱니 맞물림부에 있어서의 톱니폭방향의 개구(開口)측으로 프리로드(preload)가 작용하고, 이것이 맞물림 래틀의 발생을 어느 정도는 억제하고 있다. 이에 대하여 프리로드가 걸리지 않는 플랫형(flat型)의 파동기어장치에 있어서의 톱니의 맞물림 래틀은, 컵모양의 파동기어장치에 비하여 커져 버린다.

특허문헌1에는, 백래쉬(backlash)를 감소시킬 수 있는 감속기(減速機)가 제안되어 있다. 당해 감속기에서는 탄성변형이 가능한 외치를, 예압(豫壓)을 건 상태에서 조립하여 내치에 맞물리게 함으로써 백래쉬를 감소시키고 있다.

: 일본국 공개특허 특개2012-219908호 공보

그래서 언더랩 상태의 맞물림이 형성되는 파동기어장치에, 특허문헌1에 기재되어 있는 탄성변형이 가능한 외치를 사용하여 톱니의 맞물림의 래틀을 없애는 것이 생각된다. 그러나 외치에 예압 혹은 부하를 걸어서 탄성변형시킨 상태에서 내치에 맞물리지 않으면, 맞물림 래틀을 없앨 수 없다. 예를 들면 무부하(無負荷) 운전 시에는, 외치는 탄성변형되지 않기 때문에 맞물림 래틀을 없앨 수 없다.

본 발명의 과제는, 탄성변형이 가능한 외치를 사용하여 예압 혹은 부하가 없는 상태에 있어서도, 톱니의 맞물림 래틀을 억제 혹은 없애는 것이 가능한 파동기어장치를 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 과제는, 탄성변형이 가능한 외치를 사용하여 기동토크·치면하중의 급상승, 조립의 곤란함 등을 수반하지 않고, 톱니의 맞물림 래틀을 억제 혹은 없애는 것이 가능한 파동기어장치를 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 파동기어장치에 있어서는, 가요성의 외치기어의 외치는, 그 톱니두께가 증감되는 방향으로 탄성변형이 가능하고, 강성의 내치기어의 내치와 상기 외치 사이의 맞물림은, 상기 외치가 탄성변형되어 간극이 없는 상태에서 맞물리는 오버랩 상태의 맞물림이며, 상기 내치의 치형은, 상기 오버랩 상태의 맞물림 시에 있어서의 상기 내치의 톱니산 부분과 상기 외치의 톱니골 부분과의 사이에 간섭이 발생하지 않도록 수정된 치형인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에서는, 탄성변형이 가능한 외치가 내치와 오버랩 상태에서 맞물린다. 즉 내치치형 혹은 외치치형을 정방향(正方向)으로 전위시킨 전위치형으로 하고, 양 톱니의 맞물림을 오버랩 상태로 설정하고 있다. 이 대신에 파동발생기에 의한 외치기어의 휘어짐 양을, 오버랩량이 0인 표준의 휘어짐 양보다 많은 휘어짐 양으로 설정하는 것도 가능한 경우가 있다. 외치와 내치의 오버랩 상태의 맞물림에 있어서는, 외치가 그 톱니두께가 증감되는 방향으로 탄성변형이 가능하기 때문에, 외치는 탄성변형되면서 내치의 치면을 따라 이동한다.

따라서 예압 혹은 부하가 없는 상태에 있어서도, 톱니의 맞물림 래틀을 억제하거나 또는 없앨 수 있다. 또한 외치의 탄성변형에 의하여, 오버랩 상태의 맞물림에서도 기동토크 등의 급상승이 발생하지 않아 조립의 곤란함도 해소된다. 또한 탄성변형이 가능한 외치에 있어서의 이뿌리 림(rim)에 연결되어 있는 톱니골 부분은, 실질적으로 톱니두께 방향으로는 탄성변형되지 않아, 내치의 톱니산 부분에 간섭할 우려가 있다. 이들 부위의 사이에 간섭이 발생하지 않도록 내치의 치형에는 수정이 실시되어 있기 때문에, 양 톱니의 원활한 맞물림을 형성할 수 있다.

본 발명에 있어서, 내치와 외치 사이의 오버랩 상태의 맞물림은, 내치의 치형 혹은 외치의 치형에 전위를 실시함으로써 형성되어 있는 것이 바람직하다.

외치기어의 휘어짐 양을 크게 하여 오버랩 상태의 맞물림을 형성한 경우에는, 맞물림 간섭을 회피하기 위하여 외치의 유효톱니깊이를 작게 할 필요가 있다. 이 결과 파동기어장치의 부하토크 용량이 저하되어 버린다. 따라서 외치 혹은 내치의 전위에 의하여 오버랩 상태의 맞물림을 형성하고, 오버랩 상태의 맞물림 시에 있어서의 내치의 톱니산 부분과 외치의 톱니골 부분과의 사이에 간섭이 발생하지 않도록 내치의 치형을 수정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 외치는, 상기 외치의 톱니산에서 톱니골을 향하여 탄성변형량이 점차적으로 감소하도록 형성되어 있다. 이에 따라 외치는, 톱니산측에 있어서 크게 톱니두께 방향으로 탄성변형되고, 톱니골측에서는 거의 탄성변형되지 않는다.

예를 들면 외치에는, 톱니폭 방향에서 본 경우에, 톱니산 중심선을 중심선으로 하여 톱니골측에서 톱니산측으로 연장되어 톱니산면으로 개구되는 슬릿홈이 형성되어 있다. 이 경우에 슬릿홈의 폭은, 외치의 톱니두께의 15%에서부터 40%인 것이 바람직하다. 또한 슬릿홈의 최대깊이는, 외치기어의 톱니골원까지의 깊이로 하는 것이 바람직하다. 또한 슬릿홈의 홈바닥면은, 원호모양의 오목면에 의하여 규정되어 있는 것이 바람직하다. 슬릿홈의 폭은, 홈바닥면에서부터 톱니산면까지 일정하게 할 수 있다. 이 대신에 슬릿홈의 폭은, 홈바닥면에서 톱니산면을 향하여 서서히 넓어져도 좋다.

본 발명에 있어서, 내치치형으로서 채용하는 수정치형에 있어서의 맞물림에 관여하는 치면 부분의 형상은, 다음과 같이 설정할 수 있다. 즉 오버랩이 없는 상태에서 상기 외치에 맞물림이 가능한 상기 내치의 치형을 기본치형이라고 하고, 상기 외치와 상기 내치의 맞물림 시의 오버랩량을 설계 오버랩량이라고 하고, 상기 기본치형에 대하여, 상기 기본치형을 상기 설계 오버랩량의 1/2만큼, 톱니산 중심선을 따라 상기 외치에 접근하는 방향으로 떨어진 위치로 이동하여 얻어지는 치형을 평행이동치형이라고 하고, 상기 기본치형에 있어서의 맞물림에 관여하는 치면을 규정하고 있는 치면치형곡선의 부분을, 상기 치면치형곡선에 있어서의 톱니산측의 끝을 중심으로, 상기 평행이동치형의 톱니골측의 끝에 닿는 위치까지 회전시켜서 얻어지는 곡선을 회전치면치형곡선이라고 한다. 상기 수정치형에 있어서의 맞물림에 관여하는 유효 맞물림 치형면을 상기 회전치면치형곡선에 의하여 규정한다.

본 발명은, 프리로드가 걸리지 않은 원통형상의 외치기어를 구비한 플랫형의 파동기어장치에 적용할 수 있다. 또한 컵모양, 실크햇형(silk hat型) 등 그 이외의 파동기어장치에도 적용할 수 있다.

도1은, 본 발명을 적용한 플랫형의 파동기어장치의 개략적인 횡단면도, 개략적인 종단면도, 부분확대 단면도 및 톱니의 맞물림 상태를 나타내는 설명도이다.
도2는, 표준의 치형을 구비한 외치와 내치의 맞물림 상태를 나타내는 설명도 및 오버랩 상태의 톱니의 물림상태의 2가지 예를 나타내는 설명도이다.
도3은, 탄성변형이 가능한 외치를 나타내는 설명도이다.
도4는, 외치의 톱니골부와 내치의 톱니산부 사이에 발생하는 간섭을 나타내는 설명도이다.
도5는, 내치의 전위치형을 나타내는 설명도, 치형수정의 방법을 나타내는 설명도, 수정치형의 일례를 나타내는 설명도 및 외치의 치형과 내치의 수정치형과의 맞물림 상태를 나타내는 설명도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 파동기어장치(波動gear裝置)의 실시형태에 관하여 설명한다.

도1(a)는 실시형태에 관한 플랫형(flat型)의 파동기어장치를 나타내는 개략적인 횡단면도이고, 도1(b)는 그 종단면도이고, 도1(c)는 그 부분확대 단면도이고, 도1(d)는 타원형상의 장축(長軸)의 위치에 있어서의 톱니의 맞물림 상태를 나타내는 설명도이다.

파동기어장치(1)는, 도1(a)∼도1(c)에 나타내는 바와 같이 강성(剛性)의 내치기어(內齒gear)로서 제1내치기어(2) 및 제2내치기어(3)를 구비하고 있다. 제1, 제2내치기어(2, 3)는 동축(同軸)으로 병렬로 배치되고, 이들의 내측에는 원통형상의 가요성(可撓性)의 외치기어(外齒gear)(4)가 배치되어 있다. 외치기어(4)의 내측에는 타원모양 윤곽의 파동발생기(5)가 끼워져 있다. 파동발생기(5)에 의하여 외치기어(4)는 타원모양으로 휘어져서, 타원형상의 장축(長軸)(L1)의 양단부분에 있어서 외치(6)가 제1내치기어(2)의 내치(7) 및 제2내치기어(3)의 내치(8)의 쌍방에 맞물려 있다. 예를 들면 제1내치기어(2)의 톱니수(number of teeth)는 제2내치기어(3)의 톱니수보다 2n개(n은 정(正)의 정수(整數)) 많고, 외치기어(4)의 톱니수는 제2내치기어(3)의 톱니수와 동일하다.

외치기어(4)의 타원형상의 장축(L1)의 위치에 있어서, 도1(d)에 나타내는 바와 같이 외치(6)는 내치(8)에 맞물린다. 외치기어(4)의 외치(6)는, 슬릿홈(slit groove)(9)이 형성되고, 그 톱니두께(tooth thickness)가 증감(增減)되는 방향으로 탄성변형(彈性變形)될 수 있다. 또한 외치(6)와 제1, 제2내치기어(2, 3)의 내치(7, 8) 사이의 맞물림은, 오버랩 상태(overlap 狀態)의 맞물림으로 설정되어 있다. 또 도1(a)에 있어서는 슬릿홈(9)을 생략하고 외치(6)를 나타내고 있다.

예를 들면 외치(6)가 최심 맞물림 위치(position of deepest engagement)(장축(L1) 위의 위치)로 이동함에 따라, 도1(d)에 있어서 실선(6(1)), 1점쇄선(6(2)) 및 2점쇄선(6(3))으로 나타내는 바와 같이 외치(6)는, 톱니두께가 감소하는 방향으로 탄성변형되면서, 간극이 없는 상태에서 내치(8)의 치면(齒面 ; tooth surface)을 따라 이동한다. 또한 후술하는 바와 같이 내치(7, 8)의 치형(齒形 ; tooth profile)으로서, 외치(6)의 치형(6A)에 맞물릴 수 있는 기본치형(基本齒形 ; basic tooth profile)에 수정을 실시한 수정치형(修正齒形 ; corrected tooth profile)(7C, 8C)을 채용하고 있다. 수정치형(7C, 8C)을 사용함으로써, 외치(6)와 내치(7, 8) 사이에 오버랩 상태의 맞물림을 실현하고 또한 맞물림 시에 있어서 내치(7, 8)의 톱니산 부분과 외치(6)의 톱니골 부분 사이에 간섭이 발생하지 않도록 하고 있다. 이하, 외치(6)와 일방(一方)의 내치(8)에 대하여 설명한다.

도2(a)는 양 톱니(6, 8)의 표준의 맞물림을 나타내는 설명도이고, 도2(b) 및 도2(c)는 각각 양 톱니(6, 8)의 오버랩 상태의 맞물림을 나타내는 설명도이다.

양 기어(3, 4)의 맞물림 피치원지름(PCD(pitch circle diameter))을 일치시킨 랩량(lap量)이 0인 맞물림 상태에서는, 내치(8)에 대한 외치(6)의 최심 맞물림 위치에 있어서 내치(8)와 외치(6)는 간극 없이 맞물린다. 보통은 양 기어(3, 4)는, 도2(a)에 나타내는 바와 같이 약간 간격이 형성되는 언더랩 상태(underlap 狀態)의 맞물림으로 된다. 내치(8)의 치형(기본치형)(8A) 및 외치(6)의 치형(6A)은 간섭 없이 맞물린다.

내치(8)와 외치(6)의 오버랩 상태의 맞물림을 형성하기 위하여, 내치(8)의 치형으로서 기본치형(8A)을 정방향(正方向)으로 오버랩량(h)에 따라 전위(轉位)시킨 전위치형(轉位齒形 ; shifted tooth profile)(8B)을 채용하고 있다. 도2(b)에 나타내는 바와 같이 외치(6)의 치형(6A)의 맞물림 최심위치는, 내치(8)의 이뿌리측에 더 접근한 위치가 된다. 양 톱니(6, 8)의 오버랩 상태의 맞물림을 형성하기 위하여, 내치(8)를 대신하여 외치(6)의 치형으로서 전위치형을 사용하더라도 좋다.

오버랩 상태의 맞물림에서는, 외치(6)의 치형(6A)은 최심위치의 전방으로부터, 오버랩량에 따라 내치(8)의 전위치형(8B)의 치면에 간섭한다. 1점쇄선으로 둘러싼 부분은 간섭영역(干涉領域)(10)을 나타내고 있다. 이 결과 파동기어장치(1)의 기동토크(startup torque) 등의 급상승, 양 기어의 조립의 곤란함이 증가하는 등의 폐해가 발생한다.

또 도2(c)에 나타내는 바와 같이 파동발생기(5)에 의한 외치기어(4)의 휘어짐 양(amount of deflection)을 도2(a)에 나타내는 표준의 맞물림이 얻어지는 휘어짐 양보다 크게 하여, 오버랩 상태의 맞물림을 형성할 수도 있다. 이 경우에 있어서도, 도2(b)의 경우와 마찬가지로 양 톱니(6, 8)의 치형(6A, 8A) 사이에 간섭이 발생한다. 이 결과 파동기어장치(1)의 기동토크 등의 급상승, 양 기어의 조립의 곤란함이 증가하는 등의 폐해가 발생한다.

본 예에서는, 외치(6)의 치형(6A)이 내치(8)의 치형 예를 들면 전위치형(8B)의 치면을 따라 간격이 없는 상태에서 원활하게 이동할 수 있도록, 외치(6)로서 톱니두께 방향으로 탄성변형될 수 있는 톱니를 사용하고 있다.

도3은 탄성변형이 가능한 외치(6)를 나타내는 설명도이다. 외치(6)는, 오버랩 상태에서의 톱니의 맞물림 시에 그 톱니두께가 감소하는 방향(원주방향)으로 탄성변형될 수 있다. 본 예에서는, 그 톱니산부(6a)의 탄성변형량이 크고, 톱니골부(6b)에 근접함에 따라 작아지는 구조로 되어 있다. 그 때문에, 본 예에서는 외치(6)에 슬릿홈(9)이 형성되어 있다.

상세하게 설명하면, 외치(6)에는, 톱니폭 방향에서 본 경우에 톱니산 중심선(6c)을 중심선으로 하여 톱니골측에서 톱니산측으로 연장되어 톱니산면(6d)으로 개구되는 슬릿홈(9)이 형성되어 있다. 슬릿홈(9)에 의하여, 외치(6)는 톱니골측으로부터 좌우의 외치부분(61, 62)으로 분리되어 있다. 이들의 외치부분(61, 62)은, 내치(8)와의 맞물림 시에는 오버랩량에 따라 톱니산측의 부분이 톱니두께 방향(원주방향)으로 접근하는 방향으로 탄성변형될 수 있다. 따라서 내치(8)와의 맞물림 시에는, 맞물림측의 외치부분(61, 62)이 내치(8)의 치면에 의하여 밀려서 탄성변형되면서 내치(8)의 치면을 따라 이동된다.

여기에서 슬릿홈(9)의 형상은, 외치(6)의 톱니골에서부터 톱니산까지의 탄성변형량과 변형력과의 관계에 의거하여 부하토크(load torque)에 의한 치면 접촉력(齒面 接觸力), 스프링 정수(spring 定數) 등을 적절하게 설정할 수 있는 형상으로 하는 것이 바람직하다. 홈폭(groove width)(W)이 넓은 쪽이 외치(6)의 탄성변형이 쉬워지게 되지만, 홈폭(W)을 지나치게 넓히면 스프링 정수, 라체팅 토크(ratcheting torque)가 대폭적으로 저하되어 버린다. 이러한 관점으로부터, 슬릿홈(9)의 홈폭(W)은 외치(6)의 톱니두께(S)의 15%에서부터 40%로 하는 것이 바람직하다.

즉 홈폭(W)이 톱니두께(S)의 40%를 넘는 경우에는, 스프링 정수, 라체팅 토크의 대폭적인 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 못하다. 또한 홈폭(W)이 톱니두께(S)의 15% 미만에서는, 외치(6)의 탄성변형력이 커지게 되어 기동토크의 증가, 효율저하를 초래하기 때문에 바람직하지 못하다.

또 홈폭(W)은 전체에 걸쳐서 일정하게 되어 있지만, 도3에 있어서 슬릿홈(9)의 홈바닥면(9a)으로부터 외치(6)의 톱니산면(6d)으로 개구되어 있는 홈개구부(9b)를 향하여 서서히 넓혀 가도 좋다.

슬릿홈(9)의 홈깊이(groove depth)(D)는, 외치기어(4)의 피로강도(疲勞强度)의 저하를 방지하기 위하여 최대에서도 외치기어(4)의 톱니골원(root circle)(Cdf)까지로 하는 것이 바람직하다. 또한 홈바닥면(9a)은, 외치의 응력집중을 완화시키기 위하여 원호형상의 오목면으로 하는 것이 바람직하다. 본 예에서는, 슬릿홈(9)의 홈깊이(D)는 외치기어의 톱니골원(Cdf)까지의 깊이로 되어 있다. 이것보다 홈깊이(D)를 얕게 할 수도 있다. 또한 슬릿홈(9)의 홈바닥면(9a)은 반원형의 오목면에 의하여 규정되어 있다.

다음에 탄성변형이 가능한 외치(6)를 사용함으로써, 오버랩 상태에서의 맞물림 시에 외치(6)의 치형(6A)을, 내치(8)의 전위치형(8B)의 치면을 따라 간격이 없는 상태에서 이동시킬 수 있다. 그러나 탄성변형이 가능한 외치(6)를 채용하더라도 오버랩 상태에서의 맞물림에 있어서는, 도4에 나타내는 바와 같이 외치(6)의 최심 맞물림 위치 혹은 그 전후에 있어서 외치(6)의 톱니골부(6b)와 내치(8)의 톱니산부(8a) 사이에 발생하는 간섭을 해소할 수 없다. 도4에 있어서는 1점쇄선으로 간섭영역(11)을 둘러싸고 있다.

본 예의 내치(8)는, 이러한 맞물림 시의 간섭을 해소하기 위하여 내치(8)의 치형으로서 전위치형(8B)에 치형수정을 실시하여 얻어지는 수정치형(8C)을 사용하고 있다.

도5(a)는 내치(8)의 전위치형(8B)을 나타내는 설명도이고, 도5(b)는 치형수정의 방법을 나타내는 설명도이고, 도5(c)는 수정치형(8C)을 나타내는 설명도이고, 도5(d)는 수정치형(8C)과 외치(6)의 치형(6A)의 맞물림 상태를 나타내는 설명도이다.

우선 외치(6)의 치형(6A) 및 내치(8)의 기본치형(8A)을 설계하고, 외치(6)의 탄성변형을 고려한 설계 오버랩량을 설정한다. 도5(a)에 나타내는 바와 같이 내치(8)의 기본치형(8A)에 대하여, 오버랩량(h)의 1/2만큼, 톱니산 중심선을 따라 외치(6)의 치형(6A)에 접근하는 방향으로 떨어진 위치에 당해 기본치형(8A)의 평행이동치형(平行移動齒形)(전위치형)(8B)을 그린다.

다음에 기본치형(8A)에 있어서의 맞물림에 관여하는 치면을 규정하고 있는 치면치형곡선(齒面齒形曲線)(81)의 부분을, 도5(b)에 나타내는 바와 같이 당해 치면치형곡선(81)에 있어서의 톱니산측의 끝점(a)을 중심으로 하여, 평행이동치형(8B)의 톱니골측의 끝점(b)에 닿는 위치까지 회전시킨다. 회전 후에 얻어지는 회전치면치형곡선을 기본치형(8A)의 톱니산면과 교차할 때까지 매끄럽게 연장하여, 당해 톱니산면과 교차하는 점을 교점(c)으로 한다. 끝점(a)에서부터 교점(c)까지의 치형곡선을 사용하여 수정치형(8C)에 있어서의 맞물림에 관여하는 유효 맞물림 치형면(effective engagement tooth profile surface)(82)을 규정한다.

내치(8)의 수정치형(8C)은, 도5(c)에 나타내는 바와 같이 이렇게 하여 얻어진 수정 유효 맞물림 치형면(82)과, 소정의 톱니산면(83) 및 소정의 이뿌리면(84)에 의하여 규정된다. 톱니산면(83), 이뿌리면(84)은, 톱니의 맞물림에 관여하지 않기 때문에 외치(6)의 치형(6A)과의 사이에 소정의 정극(頂隙 ; radial clearance)을 확보할 수 있는 적절한 직선 혹은 곡선을 사용하여 규정할 수 있다.

이렇게 형성된 수정치형(8C)을 구비한 내치(8)와 치형(6A)을 구비한 외치(6)와의 오버랩 상태의 맞물림에서는, 도5(d)에 나타내는 바와 같이 간섭이 발생하지 않는다. 또 타방(他方)의 제1내치기어(2)의 내치(7)도, 내치(8)와 마찬가지로 수정치형에 의하여 규정되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 예의 파동기어장치(1)에서는, 내치기어(2, 3)에 대하여 외치기어(4)를 오버랩 상태에서 맞물리도록 하고 있다. 또한 외치기어(4)의 외치(6)로서 톱니두께가 감소하는 방향으로 탄성변형될 수 있는 외치를 사용하고 있다. 또한 내치기어(2, 3)의 내치(7, 8)로서, 설정된 오버랩량에 의한 외치(6)의 탄성변형을 고려한 수정이 실시된 수정치형(7C)을 사용하고 있다.

따라서 본 예에 의하면, 예압(豫壓) 혹은 부하가 없는 상태에 있어서도, 톱니의 맞물림 래틀(engagement rattle)을 억제 혹은 없애는 것이 가능한 파동기어장치를 실현할 수 있다. 또한 기동토크 등의 급상승, 조립의 곤란함을 초래하는 않아, 톱니의 맞물림 래틀을 억제하거나 또는 없앨 수 있는 파동기어장치를 실현할 수 있다.

또한 오버랩 상태의 맞물림을, 내치의 치형에 전위를 실시함으로써 형성하고 있다. 오버랩 상태의 맞물림을, 파동발생기에 의한 외치기어의 휘어짐 양을 크게 함으로써 형성한 경우에는, 톱니의 맞물림 간섭을 회피하기 위하여 외치의 치형의 유효톱니깊이를 작게 할 필요가 있다. 이 결과 파동기어장치의 부하토크 용량이 저하되어 버려서 바람직하지 않은 경우가 있다. 본 예에서는, 치형에 전위를 실시하여 오버랩 상태의 맞물림을 형성하고 있기 때문에, 외치의 치형의 유효톱니깊이를 작게 하지 않고 맞물림 간섭을 회피할 수 있으므로 바람직하다.

Claims (10)

1. 가요성(可撓性)의 외치기어(外齒gear)의 외치는 톱니두께(tooth thickness)가 증감되는 방향으로 탄성변형이 가능하고,
   강성(剛性)의 내치기어(內齒gear)의 내치와 상기 외치 사이의 맞물림은, 상기 외치가 탄성변형되어 간극(間隙)이 없는 상태에서 맞물리는 오버랩 상태(overlap 狀態)의 맞물림이며,
   상기 내치의 치형(齒形 ; tooth profile)은, 상기 오버랩 상태의 맞물림 시에 있어서의 상기 내치의 톱니산 부분과 상기 외치의 톱니골 부분과의 사이에 간섭이 발생하지 않도록 수정된 수정치형(修正齒形 ; corrected tooth profile)인 파동기어장치(波動gear裝置).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 내치와 상기 외치 사이의 상기 오버랩 상태의 맞물림은, 상기 내치의 치형 혹은 상기 외치의 치형에 전위(轉位)를 실시함으로써 형성되어 있는 파동기어장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 외치는, 상기 외치의 톱니산에서 톱니골을 향하여 탄성변형량이 점차적으로 감소하도록 형성되어 있는 파동기어장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 외치에는, 톱니폭 방향에서 본 경우에, 톱니산 중심선을 중심선으로 하여 톱니골측에서 톱니산측으로 연장되어 톱니산면으로 개구하는 슬릿홈(slit groove)이 형성되어 있는 파동기어장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 슬릿홈의 폭은, 상기 외치의 톱니두께의 15%에서부터 40%이고,
   상기 슬릿홈의 폭은 일정하거나 또는 상기 슬릿홈의 홈바닥면에서 상기 톱니산면을 향하여 서서히 넓어지게 되어 있는 파동기어장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 슬릿홈의 최대깊이는, 상기 외치기어의 톱니골원(root circle)까지의 깊이인 파동기어장치.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 슬릿홈의 상기 홈바닥면은, 원호모양의 오목면에 의하여 규정(規定)되어 있는 파동기어장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   오버랩이 없는 상태에서 상기 외치에 맞물림이 가능한 상기 내치의 치형을 기본치형(基本齒形 ; basic tooth profile)이라고 하고,
   상기 외치와 상기 내치의 맞물림 시의 오버랩량을 설계 오버랩량이라고 하고,
   상기 기본치형에 대하여, 상기 기본치형을 상기 설계 오버랩량의 1/2만큼, 톱니산 중심선을 따라 상기 외치에 접근하는 방향으로 떨어진 위치로 이동하여 얻어지는 치형을 평행이동치형(平行移動齒形)이라고 하고,
   상기 기본치형에 있어서의 맞물림에 관여하는 치면(齒面 ; tooth surface)을 규정하고 있는 치면치형곡선의 부분을, 상기 치면치형곡선에 있어서의 톱니산측의 끝을 중심으로, 상기 평행이동치형의 톱니골측의 끝에 닿는 위치까지 회전시켜서 얻어지는 곡선을 회전치면치형곡선이라고 하면,
   상기 수정치형에 있어서의 맞물림에 관여하는 유효 맞물림 치형면은, 상기 회전치면치형곡선에 의하여 규정되어 있는 파동기어장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 내치와 상기 외치 사이의 상기 오버랩 상태의 맞물림은, 상기 내치의 치형 혹은 상기 외치의 치형에 전위를 실시함으로써 형성되어 있고,
   상기 외치에는, 톱니폭 방향에서 본 경우에, 톱니산 중심선을 중심선으로 하여 톱니골측에서 톱니산측으로 연장되어 톱니산면으로 개구되는 슬릿홈이 형성되어 있고,
   상기 슬릿홈의 폭은, 상기 외치의 톱니두께의 15%에서부터 40%이며,
   상기 슬릿홈의 최대깊이는, 상기 외치기어의 톱니골원까지의 깊이이며,
   상기 슬릿홈의 홈바닥면은, 원호모양의 오목면에 의하여 규정되어 있는 파동기어장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 내치기어로서, 동축(同軸)으로 병렬로 배치된 제1내치기어 및 제2내치기어를 구비하고,
    상기 외치기어는, 상기 제1, 제2내치기어의 내치에 각각 맞물림이 가능한 상기 외치와, 상기 외치가 외주면에 형성되어 있고 반경방향으로 휘어질 수 있는 원통(圓筒)을 구비하고 있는 파동기어장치.

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