KR20170053566A

KR20170053566A - 편심요동형 감속장치

Info

Publication number: KR20170053566A
Application number: KR1020160131335A
Authority: KR
Inventors: 켄지 시로우즈; 아키라 야마모토
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2017-05-16
Also published as: KR102548182B1; JP6563784B2; JP2017089712A; CN106949196B; CN106949196A

Abstract

외치기어의 치면의 손상을 보다 저감시킨다.
외치기어(10)와, 그 외치기어가 내접하여 맞물리는 내치기어(30)와, 외치기어를 편심요동시키는 크랭크축(32)을 갖는 편심요동형 감속장치(G1)로서, 외치기어는, 외치가 형성된 치부(11)와, 그 외치기어의 축심(C10)으로부터 오프셋된 위치에 마련된 관통구멍(12)과, 외치기어의 축방향 양 단부면(19, 19)에 있어서의 치부와 관통구멍의 사이에 마련된 원주방향홈(13, 13)을 갖는다.

Description

편심요동형 감속장치{Eccentrically swinging reducer device}

본 출원은 2015년 11월 6일에 출원된 일본 특허출원 제2015-218313호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 편심요동형 감속장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에, 편심요동형 감속장치가 개시되어 있다. 이 감속장치는, 외치(外齒)기어와, 그 외치기어가 내접하여 맞물리는 내치(內齒)기어와, 외치기어를 편심요동시키는 크랭크축을 구비하고, 외치기어와 내치기어의 사이에 발생하는 상대회전을 출력으로 하여 취출하고 있다. 내치기어는, 케이싱과 일체화된 내치기어본체와, 그 내치기어본체의 핀홈에 회전가능하게 지지되며, 그 내치기어의 내치를 구성하는 내치핀으로 구성되어 있다.

이 감속장치에서는, 내치기어의 내치핀의 축방향 단부에 대응하는 외치기어의 축방향단부면에, 링형상의 홈부가 마련되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2010-249262호(청구항 1, 도 1)

그러나, 외치기어의 치면(齒面)의 손상에 관하여, 상기한 바와 같은 대책으로는, 아직도 충분하지 않은 면이 있다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 외치기어의 치면의 손상을 보다 저감시키는 것을 그 과제로 하고 있다.

본 발명은, 외치기어와, 상기 외치기어가 내접하여 맞물리는 내치기어와, 상기 외치기어를 편심요동시키는 크랭크축을 갖는 편심요동형 감속장치로서, 상기 외치기어는, 외치가 형성된 치부(齒部)와, 상기 외치기어의 축심으로부터 오프셋된 위치에 마련된 관통구멍과, 상기 외치기어의 축방향 양 단부면에 있어서의 상기 치부와 상기 관통구멍의 사이에 마련된 원주방향홈을 갖는 구성으로 함으로써, 상기 과제를 해결한 것이다.

편심요동형 감속장치는, 부하측으로부터의 레이디얼하중에 의하여, 출력축이 기우는 경우가 있다. 출력축이 기울면, 외치기어의 축심과 내치기어의 축심이 평행한 상태를 유지할 수 없게 되어, 외치기어의 특정의 축방향 단부가 내치기어와 보다 강하게 맞닿고, 외치기어의 축방향 단부에 강한 맞물림하중이 발생하게 된다. 출력축의 기울기가 반대가 되면, 외치기어의 역측의 축방향단부면이, 내치기어와 강하게 맞닿는 것이 된다.

따라서, 본 발명에 있어서는, 외치기어의 축방향 양 단부면에 있어서의 치부와 관통구멍의 사이에 원주방향홈을 형성한다.

본 발명에서는, 원주방향홈이, 외치기어의 축방향 양 단부면에 있어서의 치부와 관통구멍의 사이에 형성되어 있기 때문에, 외치기어가 기운 경우이더라도, 외치기어의 치부는 유연하게 기울 수 있어, 외치기어의 치면의 손상을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 외치기어의 치면의 손상을 보다 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 일례에 관한 편심요동형 감속장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 감속장치의 주요부 확대단면도이다.
도 3은 도 1의 감속장치의 외치기어를 단일체로 나타낸 정면도이다.
도 4는 도 3의 화살표 방향에서 보았을 때의 IV-IV선을 따르는 확대단면도이다.
도 5는 원주방향홈의 각종 형상과 면압의 관계를 나타낸 그래프이다.

이하, 도면에 근거하여 본 발명의 실시형태의 일례를 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시형태의 일례에 관한 편심요동형 감속장치(G1)의 단면도, 도 2는, 그 주요부 확대단면도이다.

이 편심요동형 감속장치(G1)는, 부하측 및 부하반대측에 나란히 2매 마련된 외치기어(10)와, 그 외치기어(10)가 내접하여 맞물리는 내치기어(30)와, 외치기어(10)를 편심요동시키는 입력축(32)을 구비한다. 즉, 본 감속장치(G1)에서는, 입력축(32)이, 외치기어(10)를 편심요동시키는 크랭크축을 겸용하고 있다.

입력축(32)은, 중실(中實)의 축부재로 구성되며, 감속장치(G1)의 직경방향 중앙(내치기어(30)의 축심(C30) 상)에 배치되어 있다. 입력축(32)에는, 팬커버(34)로 덮인 냉각팬(36)이 장착되어 있다.

입력축(32)에는, 키(38)를 개재하여, 입력축(32)과는 별도의 부재로 구성된 편심체(40)가 외측에 끼워져 있다. 편심체(40)는, 부하반대측 편심부(41) 및 부하측 편심부(42)를 갖고 있다. 부하반대측 편심부(41) 및 부하측 편심부(42)의 외주는, 각각 입력축(32)의 축심(C32)(=내치기어(30)의 축심(C30))에 대하여 e만큼 편심되어 있다. 단, 이 예에서는, 부하반대측 편심부(41) 및 부하측 편심부(42)는, 180도의 편심위상차를 가지며 서로 이반(離反)하는 방향으로 편심되어 있다.

2개의 외치기어(10)는, 롤러로 구성된 편심체 베어링(51)을 개재하여 부하반대측 편심부(41) 및 부하측 편심부(42)의 외주에 요동 가능하게 조립되어 있다. 따라서, 각 외치기어(10)의 편심위상차도 180도이다.

도 3은, 외치기어(10)의 단일체의 정면도이다. 2매의 외치기어(10)는, 조립되었을 때의 편심위상이 상이할 뿐으로, 단일체의 부재로서는 동일한 부재이다. 각 외치기어(10)는, 외치가 형성된 치부(11)와, 그 외치기어(10)의 축심(C10)으로부터 오프셋된 위치에 마련된 관통구멍(12)과, 외치기어(10)의 축방향 양 단부면(19, 19)에 있어서의 치부(11)와 관통구멍(12)의 사이에 마련된 원주방향홈(13)을 갖는다. 외치기어(10)의 구성에 대해서는, 이후에 상세하게 설명한다.

외치기어(10)는, 내치기어(30)에 내접하여 맞물려 있다. 내치기어(30)는, 케이싱(60)(의 후술하는 제1 케이싱체(61))과 일체화된 내치기어본체(30A)와, 그 내치기어(30)의 “내치”를 구성하는 원기둥형상의 내치핀(30B)을 갖고 있다. 내치핀(30B)은, 내치기어본체(30A)에 형성된 핀홈(30C)에 회전가능하게 조립되어 있다. 내치기어(30)의 내치의 수(내치핀(30B)의 개수)는, 외치기어(10)의 치부(11)에 형성된 외치의 수보다 약간(이 예에서는 1개만) 많다.

다만, 본 감속장치(G1)에 있어서의 케이싱(60)은, 제1~제3 케이싱체(61~63)에 의하여 주로 구성되어 있다. 제1~제3 케이싱체(61~63)는, 케이싱 볼트(64)에 의하여 함께 체결되어 있다.

제1 케이싱체(61)는, 내치기어(30)의 내치기어본체(30A)와 일체화되어, 감속기구(55)를 수용하고 있다. 제2 케이싱체(62)는, 제1 케이싱체(61)의 축방향 부하측에 연결되어 있다. 제2 케이싱체(62)는, 한 쌍의 테이퍼롤러베어링(82, 83)을 통하여 출력축(80)을 지지하고 있다. 제2 케이싱체(62)의 부하측에는, 커버체(66)가 장착되어 있다. 커버체(66)와 출력축(80)의 사이에는, 출력측 오일씰(84)이 배치되어 있다. 제2 케이싱체(62)에는, 장착다리부(62A)가 일체적으로 형성되어 있다. 감속장치(G1)는, 이 장착다리부(62A)를 개재하여, 도시하지 않은 외부부재에 고정된다. 제3 케이싱체(63)는, 제1 케이싱체(61)의 부하반대측에 연결되어 있다. 제3 케이싱체(63)는, 볼베어링(86)을 통하여 입력축(32)을 지지하고 있다. 제3 케이싱체(63)의 내주와 입력축(32)의 사이에는, 입력측 오일씰(88)이 배치되어 있다.

부하측의 외치기어(10)의 더 부하측에는, 원판형상의 캐리어(70)가 배치되어 있다. 캐리어(70)는, 외치기어(10)의 내치기어(30)에 대한 상대회전을 취출하는 것으로, 출력축(80)과 일체화되어 있다. 다만, 입력축(32)(크랭크축)은, 제3 케이싱체(63)의 내주에 있어서 볼베어링(86)을 통하여 지지됨과 함께, 캐리어(70)의 내주에 있어서, 롤러베어링(90)을 통하여 지지되어 있다.

이하, 도 1~도 4를 참조하여, 외치기어(10) 및 그 근방의 구성을 보다 상세하게 설명한다.

외치기어(10)는, 축방향 중앙(P10)을 대칭면으로 하여 부하측 및 부하반대측이 대칭으로 구성되어 있다. 즉, 부하측의 원주방향홈(13)과 부하반대측의 원주방향홈(13)은, 축방향 중앙(P10)에 대하여 거울상 구성을 갖고 있다. 따라서, 이후에서는, 도면에 공통 부호를 붙이고 동시에 설명한다. 다만, 외치기어(10)는, 축방향 중앙(P10)에 대하여 대칭이 아니어도 된다. 또, 원주방향홈(13)도, 좌우로 상이한 형상이어도 된다.

외치기어(10)는, 최외주부에, 트로코이드 치형의 외치를 갖는 치부(11)를 갖고 있다.

또, 외치기어(10)는, 축심(C10)으로부터 R12만큼 오프셋된 위치에 복수(이 예에서는 10개: 도 3 참조)의 관통구멍(12)을 갖고 있다. 관통구멍(12)에는, 내측핀(72)이 관통하고 있다. 내측핀(72)은, 외치기어(10)를 관통하고 있기 때문에, 그 외치기어(10)의 자전과 동기된 움직임을 한다. 내측핀(72)은 캐리어(70)에 압입되어, 그 캐리어(70)와 일체화되어 있다. 내측핀(72)에는, 슬라이딩 촉진부재로서, 내측롤러(74)가 슬라이딩 가능하게 외측에 끼워져 있다. 내측롤러(74)는, 그 일부가 외치기어(10)의 관통구멍(12)과 맞닿아 있다. 내측롤러(74)의 외경은, 관통구멍(12)의 내경보다 작고, 내측롤러(74)와 관통구멍(12)의 사이에는, 부하반대측 편심부(41) 및 부하측 편심부(42)의 편심량(모두 e)의 2배에 상당하는 간극이 확보되어 있다.

외치기어(10)는, 축방향 양 단부면(19, 19)(부하측의 축방향단부면(19) 및 부하반대측의 축방향단부면(19))에, 각각 원주방향홈(13)을 갖고 있다. 보다 구체적으로는, 원주방향홈(13)은, 외치기어(10)의 치부(11)와 관통구멍(12)의 사이의 축방향단부면(19)에 마련되어 있다.

다만, 편의상, 이후, 외치기어(10)의 축방향단부면(19) 중, 원주방향홈(13)과 치부(11)의 사이의 축방향단부면을 외측 축방향단부면(17), 원주방향홈(13)과 관통구멍(12)의 사이의 축방향단부면을 내측 축방향단부면(18)이라고 칭한다. 이 외치기어(10)에서는, 외측 축방향단부면(17)과 내측 축방향단부면(18)은, 단차가 없다. 즉, 외측 축방향 양 단부면(17, 17) 사이의 외치기어(10)의 두께(W17)와, 내측 축방향 양 단부면(18, 18) 사이의 외치기어(10)의 두께(W18)는, 동일하다(W17=W18). 그러나, 외측 축방향단부면(17)과 내측 축방향단부면(18)은, 반드시 단차가 없는 것은 아니어도 된다. 예를 들면, 원주방향홈을 경계로 하여, 외측 축방향단부면 사이의 외치기어의 두께 쪽이, 내측 축방향단부면 사이의 외치기어의 두께보다 두꺼운 형상으로 되어 있어도 된다. 다만, 이후, 편의상, “축방향단부면”은, 간단히 “축단부면”이라고 칭하는 경우가 있다.

여기에서, 상술한 “외치기어(10)의 축방향 양 단부면(19, 19)에 있어서의 치부(11)와 관통구멍(12)의 사이에”란, “외치기어(10)가, 원주방향홈(13)과 치부(11)의 사이에, 원주방향홈(13)의 최심부(Md)에서의 두께(축방향폭)(W15)보다 큰 두께(W17)를 갖는 외측 축단부면(17)을 전체둘레에 걸쳐 갖고, 또한 그 원주방향홈(13)과 관통구멍(12)의 사이에도, 원주방향홈(13)의 최심부(Md)에서의 두께(W15)보다 큰 두께(W18)를 갖는 내측 축단부면(18)을 전체둘레에 걸쳐 갖는 양태로”라는 구성을 의미하고 있다. 바꿔 말하면, 외치기어(10)의 원주방향홈(13)은, 그 외치기어(10)의 치부(11), 혹은 관통구멍(12)과는, 전체둘레에 있어서 합체되어 있지 않다.

달리 말하면, 원주방향홈(13)은, 치부(11)와의 사이에 적어도 직경방향사이즈(L17)가 확보된 외측 축단부면(17)을 갖고 있다. 또, 원주방향홈(13)은, 관통구멍(12)과의 사이에 적어도 직경방향사이즈(L18)가 확보된 내측 축단부면(18)을 갖고 있다.

원주방향홈(13)은, 이 예에서는, 단일의 직경방향사이즈(L13)의 폭을 갖고, 링형상으로, 원주방향으로 절개선 없이 일주하는 양태로 형성되어 있다.

원주방향홈(13)은, 외측 벽면(14), 내측 벽면(16), 및 그 외측 벽면(14) 및 내측 벽면(16)의 사이에 위치하는 바닥면(15)(최심부(Md))을 갖고 있다.

원주방향홈(13)의 “외측 벽면(14)”이란, 원주방향홈(13)의 직경방향 외측에 위치하는 면으로서, 외치기어(10)의 외측 축단부면(17)으로부터 최심부(Md)에 이르기까지의 면을 가리키고 있다. 다만, “최심부”란, 원주방향홈에 있어서 외치기어의 축방향 중앙에 가장 가까운 부분(원주방향홈에 있어서 외치기어의 두께가 가장 작아지는 부분)을 의미하고 있으며, 이 예에서는 후술하는 바닥면(15)이 최심부(Md)에 상당하고 있다. 외치기어(10)의 원주방향홈(13)의 외측 벽면(14)은, 외치기어(10)의 축방향 중앙(P10)을 향함에 따라, 그 외치기어(10)의 축심(C10)에 가까워지도록 축방향에 대하여 경사져 있다. 구체적으로는, 외치기어(10)의 축심(C10)에 가까워지도록 축방향에 대하여 θ14(이 예에서는 모두 22.5도)의 각도로 경사져 있다.

원주방향홈(13)의 “내측 벽면(16)”이란, 원주방향홈(13)의 직경방향 내측에 위치하는 면으로서, 외치기어(10)의 내측 축단부면(18)으로부터 최심부(Md)에 이르기까지의 면을 가리키고 있다. 본 외치기어(10)의 원주방향홈(13)의 내측 벽면(16)은, 외치기어(10)의 축방향 중앙(P10)을 향함에 따라, 그 외치기어(10)의 축심(C10)으로부터 멀어지도록 축방향에 대하여 경사져 있다. 구체적으로는, 외치기어(10)의 축심(C10)으로부터 멀어지도록 축방향에 대하여 θ16(이 예에서는 50도)의 각도로 경사져 있다. 즉, 내측 벽면(16)이 축방향에 대하여 경사져 있는 각도(θ16(50도))는, 외측 벽면(14)이 축방향에 대하여 경사져 있는 각도(θ14(22.5도))보다 크다.

한편, 원주방향홈(13)의 “바닥면(15)”이란, 외측 벽면(14) 및 내측 벽면(16)의 사이에 위치하는 면을 가리키고 있다. 다만, 이 정의에 의하면, 후술하는 바와 같이, 예를 들면, 외측 벽면과 내측 벽면이 직접 맞닿아 있는 경우에는, 바닥면에 상당하는 면이 존재하지 않는 경우도 있다. 본 외치기어(10)에서는, 외측 벽면(14)과 내측 벽면(16)은 직접 맞닿아 있지 않고, 바닥면(15)이 존재하고 있다. 바닥면(15)의 직경방향사이즈는, L15이다. 바닥면(15)은, 모두 축방향과 수직인 평면으로 구성되어 있다. 바꿔 말하면, 이 외치기어(10)의 원주방향홈(13)은, 축방향과 수직인 바닥면(15)으로 구성된 직경방향사이즈(L15)의 최심부(Md)를 갖고 있다.

이 예에서는, 원주방향홈(13)에 있어서의 외치기어(10)의 바닥면(15)(최심부(Md))에서의 두께(축방향폭)(W15)는, 외측 축단부면(17)으로부터 바닥면(15)까지의 축방향깊이(D17)(=내측 축단부면(18)으로부터 바닥면(15)까지의 축방향깊이(D18))의 2배로 설정되어 있다(W15=2·D17=2·D18).

외측 축단부면(17, 17) 사이에 있어서의 외치기어(10)의 두께(축방향폭)(W17)와, 내측 축단부면(18, 18) 사이에 있어서의 외치기어(10)의 두께(W18)는 동일하다(W17=W18). 원주방향홈(13)의 외측 축단부면(17)으로부터 바닥면(15)(최심부(Md))까지의 축방향깊이(D17)는, 내측 축단부면(18)으로부터 바닥면(15)(최심부(Md))까지의 축방향깊이(D18)와 동일하다(D17=D18).

원주방향홈(13)의 외측 축단부면(17)으로부터 바닥면(15)(최심부(Md))까지의 축방향깊이(D17(=D18))는, 원주방향홈(13)의 외측 축단부면(17, 17) 사이의 외치기어(10)의 두께(축방향폭)(W17)(=내측 축단부면(18, 18) 사이의 외치기어(10)의 두께(W18))의 1/4로 설정되어 있다(D17=D18=(1/4)·W17=(1/4)·W18).

단, 원주방향홈(13)의 형성은, 반드시 이들 사이즈예에 구속되는 것은 아니다.

다만, 도 2, 도 3을 참조하여, 본 감속장치(G1)는, 외치기어(10)를 축방향으로(복수) 갖고, 또한 외치기어(10)의 사이에, 그 외치기어(10)의 축방향위치를 규제하는 링형상의 인서트링(76)을 구비하고 있다. 즉, 외치기어(10)는, 인서트링(76)을 사이에 두고 캐리어(70)의 부하반대측 단부면(70A) 및 제3 케이싱체(63)의 부하측 돌기면(63A)의 사이에 배치됨으로써, 축방향의 위치결정이 이루어지고 있다.

인서트링(76)은 내측롤러(74)에 외접함으로써 직경방향으로 위치결정되어 있다. 인서트링(76)의 외경(입력축(32)의 축심(C32)으로부터의 직경방향사이즈)은, R76이다. 외치기어(10)의 원주방향홈(13)의 내측 벽면(16)의 단부(16a)와 그 외치기어(10)의 축심(C10)과의 직경방향사이즈는 R16a이다. 그러나, 그 내측 벽면(16)의 단부(16a)가, 입력축(32)의 축심(C32)에 대하여 가장 가까워졌을 때의 입력축(32)의 축심(C32)으로부터의 직경방향사이즈는 R16min, 가장 멀어졌을 때의 입력축(32)의 축심(C32)으로부터의 직경방향사이즈는 R16max가 된다. 이 가장 가까워졌을 때의 직경방향사이즈 R16min은, R76보다 크다. 즉, 원주방향홈(13)의 내측 벽면(16)의 단부(16a)는, 외치기어(10)가 요동했을 때에, 입력축(32)의 축심(C32)으로부터의 직경방향사이즈가 R16min으로부터 R16max까지의 사이에서 변화하지만, 어떠한 요동상태에서도, 그 원주방향홈(13)(의 내측 벽면(16)의 단부(16a))은, 인서트링(76)과 축방향으로부터 보아 겹치는 경우는 없다(R16max>R16min>R76).

다음으로, 본 감속장치(G1)의 작용을 설명한다. 먼저 동력 전달계의 작용부터 설명한다.

도시하지 않은 모터의 회전에 의하여 입력축(32)(크랭크축)이 회전하면, 키(38)를 개재하여 입력축(32)과 연결되어 있는 편심체(40)가 회전한다. 편심체(40)가 회전하면, 그 편심체(40)의 외주에 형성된 부하반대측 편심부(41) 및 부하측 편심부(42)를 개재하여 외치기어(10)가 편심요동한다. 외치기어(10)는, 180도의 편심위상차를 유지한 상태로 내치기어(30)에 내접하여 맞물려 있다. 이로 인하여, 입력축(32)이 1회 회전할 때마다, 부하반대측의 외치기어(10)와 내치기어(30)의 맞물림 위치, 및 부하측의 외치기어(10)와 내치기어(30)의 맞물림 위치가, (서로 180도 떨어진 상태로)순차적으로 어긋나 가는 현상이 발생한다.

이때 내치기어(30)의 내치기어본체(30A)는, 제1 케이싱체(61)와 일체화되어 있고, 외치기어(10)는, 내치를 구성하는 내치핀(30B)에 내접하여 맞물려 있다. 따라서, 외치기어(10)는, 내치핀(30B)을 통하여 제1 케이싱체(61)측으로부터 맞물림 반력을 받아, 각각이 입력축(32)의 회전과 반대의 방향으로 회전한다.

이 결과, 외치기어(10)는, 입력축(32)이 1회 회전할 때마다, 내치기어(30)와의 치수(齒數)차분, 즉 “1치분”만큼, 제1 케이싱체(61)에 고정된 상태에 있는 내치기어(30)에 대하여 상대회전한다(자전한다). 이 자전성분이, 내측롤러(74) 및 내측핀(72)을 통하여 외치기어(10)의 축방향 부하측에 배치된 캐리어(70)에 전달되고, 그 캐리어(70)와 일체화되어 있는 출력축(80)이 회전한다. 이로써, 출력축(80)에 연결되어 있는 상대기계의 피구동축을 구동할 수 있다.

외치기어(10)와 내치기어(30)의 치수차는, 본 감속장치(G1)에서는, “1”이기 때문에, 결국, 1/(외치기어(10)의 치수)에 상당하는 감속비의 감속 및 토크의 증대를 실현할 수 있다.

이와 같이, 본 감속장치(G1)에 있어서는, 동력의 전달이 각 외치기어(10)와 내치기어(30)의 내치핀(30B)과의 맞물림에 의하여 행해지고 있다. 여기에서, 출력축(80)이 부하측으로부터의 레이디얼하중에 의하여 기울면, 출력축(80)과 일체화되어 있는 캐리어(70)가 기울고, 그 결과, 내측핀(72)(및 내측롤러(74))이 기울기 때문에, 그 내측핀(72)(및 내측롤러(74))의 기울기에 따라 외치기어(10)가 기울게 된다. 즉, 각 외치기어(10)의 치부(11)는, 각각 내치기어(30)의 내치핀(30B)에 대하여 기울게 된다(내치핀(30B)과 평행이 아니게 된다).

또한, 본 감속장치(G1)와 같이, 외치기어(10)가 복수 있고, 또한 각 외치기어(10)의 편심위상이 상이한 경우에는, 내치기어(30)의 내치핀(30B)은, 반드시 단순하게(특허문헌 1에서 언급되어 있는 바와 같이) 축방향의 중간부를 중심으로 하여 요동하면서 회전하고 있는 것은 아니다. 정성적으로는, 내치핀(30B)은, 당해 내치핀(30B)에 각 외치기어(10)가 실제로 맞닿아 있는 원주 위치의 축방향부분이 가장 직경방향 외측으로 밀려나오도록 변형된다.

또, 제2 케이싱체(62)의 장착다리부(62A)가 고정되어 있는 외부부재 자체가 움직이는 용도에 있어서는, 제2 케이싱체(62) 및 제1 케이싱체(61)를 통하여 내치핀(30B)에 레이디얼하중이 걸리는 경우도 있다.

요컨대, 내치핀(30B)의 변형은, 축방향에 있어서도 원주방향에 있어서도 동일하지 않고, 반드시 내치핀(30B)의 단부에만 강한 맞물림하중이 발생하고 있는 것은 아니다.

즉, 외치기어(10)는, 내치핀(30B)과의 맞닿음(맞물림) 상태가 평행한 상태로부터 기울어짐으로써, 특정 순간에 특정 원주방향 위치에 있어서 내치핀(30B)에 보다 가까워지려고 한 측의 외치기어(10)의 축방향 단부에 있어서 맞물림하중이 커져, 그 외치기어(10)의 치부(11)의 치면이 보다 손상되기 쉬워지게 된다.

따라서, 본 감속장치(G1)에서는, 외치기어(10) 중 어느 것이나, 원주방향홈(13)을 그 외치기어(10)의 양방의 축단부면(19, 19)에 형성하도록 하고 있다.

이로 인하여, 어떠한 원인으로 어느 측의 외치기어(10)가 내치기어(30)의 내치핀(30B)에 대하여 기울어 맞물리는 상태가 되었다고 해도, 당해 외치기어(10)의 치부(11)는, 양방의 축단부면(19, 19)에 형성된 원주방향홈(13)의 중앙을 지점으로 하여 기울 수 있다. 따라서, 각각의 외치기어(10)의 치부(11)의 축방향의 대략 전체면이 보다 균등하게 내치핀(30B)과 맞닿을(맞물릴) 수 있고, 당해 외치기어(10)의 치부(11)의 치면이 손상되는 것을 보다 억제할 수 있다.

또, 본 감속장치(G1)에서는, 원주방향홈(13)은, “외치기어(10)의 축방향 양 단부면(19, 19)에 있어서의 치부(11)와 관통구멍(12)의 사이에”형성되어 있다. 즉, 외치기어(10)는, 원주방향홈(13)과 치부(11)의 사이에, 원주방향홈(13)의 최심부(Md)에서의 두께(W15)보다 큰 두께(W17)를 갖는 축과 직각인 외측 축단부면(17(19))을 전체둘레에 걸쳐 갖고, 또한 그 원주방향홈(13)과 관통구멍(12)의 사이에도, 원주방향홈(13)의 최심부(Md)에서의 두께(W15)보다 큰 두께를 갖는 축과 직각인 내측 축단부면(18(19))을 전체둘레에 걸쳐 갖고 있다.

바꿔 말하면, 외치기어(10)의 원주방향홈(13)은, 그 외치기어(10)의 치부(11) 및 관통구멍(12) 중 어느 것과도 전체둘레에 있어서 합체되어 있지 않다. 이로 인하여, 이와 같은 치부(11)의 기울기를 허용하면서, 외치기어(10)의 강도가 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

다만, 본 발명에 있어서의 감속장치의 원주방향홈의 구체적 형상, 혹은 형성 양태는, 상기의 예에 한정되지 않는다. 도 5의 (A)~(F)는, 원주방향홈의 다양한 형성예와 외치기어의 축방향 단부의 면압과의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 5의 (A)가, 상기 실시형태에서 채용하고 있던 원주방향홈(13)에 상당하고 있다.

(A)의 원주방향홈(13)은, 이미 상세히 설명한 바와 같이 외측 벽면(14)을 갖고, 그 외측 벽면(14)은, 외치기어(10)의 축방향 중앙(P10)을 향함에 따라, 그 외치기어(10)의 축심(C10)에 가까워지도록 축방향에 대하여 각도 θ14만큼 경사져 있다. 이로 인하여, 외치기어(10)에 내부응력의 집중이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, (A)의 원주방향홈(13)은, 내측 벽면(16)을 갖고, 그 내측 벽면(16)은, 외치기어(10)의 축방향 중앙(P10)을 향함에 따라, 그 외치기어(10)의 축심(C10)으로부터 멀어지도록 축방향에 대하여 각도 θ16만큼 경사져 있다. 이로 인하여, 외치기어(10)에 내부응력의 집중이 발생하는 것을 상승(相乘)적으로 억제할 수 있다.

또, (A)의 원주방향홈(13)은, 내측 벽면(16)이 축방향에 대하여 경사져 있는 각도(θ16)가, 외측 벽면(14)이 축방향에 대하여 경사져 있는 각도(θ14)보다 크고, 또한 (A)의 원주방향홈(13)은, 축방향과 수직인 바닥면(15)을 갖고 있다. 이로 인하여, 외치기어(10)에 동일한 기울기 하중이 걸렸을 때에, 보다 효과적으로 치부(11)를 경사지게 할 수 있다.

그래프로부터, 이 (A)의 원주방향홈(13)이 형성된 외치기어(10)는, (X)의 (원주방향홈이 형성되어 있지 않은)외치기어(10X)와 비교하여, 에지면압(축방향 단부에서의 맞물림면압)이 대략 10% 정도 저감되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이로 인하여, (A)의 원주방향홈(13)은, 에지면압의 저감, 및 내부응력의 집중의 저감의 쌍방에 있어서 밸런스가 잡힌 원주방향홈이라고 할 수 있다. 또, 예를 들면, 후술하는 (E)와 같은 형상과 비교하여, 가공이 용이하다.

다만, 여기에서, 그 외의 (B)~(F)의 원주방향홈(13B~13F)을 간단히 설명해 둔다. 각각의 외치기어(10B~10F)의 부하측, 부하반대측에, 대칭으로 원주방향홈(13B~13F)이 형성되어 있다.

(B)의 원주방향홈(13B)은, 외측 벽면(14B)이 외치기어(10B)의 축방향 중앙을 향함에 따라, 그 외치기어(10B)의 축심에 가까워지도록 축방향에 대하여 경사져 있다. 외측 벽면(14B)의 경사의 각도는, 45도이며, (A)의 원주방향홈(13)의 외측 벽면(14)의 경사의 각도(θ14(22.5도))보다 크다. (B)의 원주방향홈(13B)은 바닥면(15B)을 갖고, 이 바닥면(15B)은, (A)의 원주방향홈(13)의 바닥면(15)과 비교하여 직경방향으로 보다 길게 형성되어 있다. 또, (B)의 원주방향홈(13B)의 내측 벽면(16B)은, 축과 평행하게 형성되어 있다. 이 (B)의 원주방향홈(13B)은, 에지면압의 저감효과는 (A)의 원주방향홈(13)과 비교하여 약간 뒤떨어져 있다(외치기어 10X와 비교하여 7%에서 8%의 저감). 단, 그래프화하고 있지는 않지만, 외치기어(10B)의 치부(11B)가 경사졌을 때의 내부응력의 집중이, (A)의 원주방향홈(13)과 비교하여, 보다 작은 경향이 있는 것이 확인되고 있다.

(C)의 원주방향홈(13C)은, 외측 벽면(14C)과 내측 벽면(16C)의 관계가 (B)와 반대로 되어 있다. 즉, 외측 벽면(14C)은 축과 평행이며, 내측 벽면(16C)이 외치기어(10)의 축방향 중앙을 향함에 따라 외치기어(10C)의 축심으로부터 멀어지도록 축방향에 대하여 45도의 각도로 경사져 있다. 이 (C)에서 나타내는 원주방향홈(13C)은, 에지면압의 저감효과가, (A)(B)의 원주방향홈(13, 13B)보다 크다(외치기어 10X와 비교하여 약 15%의 저감). 그러나, 외치기어(10C)의 치부(11C)가 기울었을 때의 내부응력의 집중이, (A)(B)의 원주방향홈(13, 13B)과 비교하여 보다 커지기 쉬운 것이 확인되고 있다.

(D)의 원주방향홈(13D)은, 외측 벽면(14D)이, 외치기어(10D)의 축방향 중앙을 향함에 따라 그 외치기어(10D)의 축심에 가까워지도록 축방향에 대하여 45도의 각도로 경사져 있다. 또, (D)의 원주방향홈(13D)의 내측 벽면(16D)은, 외치기어(10D)의 축방향 중앙을 향함에 따라, 그 외치기어(10D)의 축심으로부터 멀어지도록 축방향에 대하여 45도의 각도로 경사져 있다. 외측 벽면(14D)과 내측 벽면(16D)은 최심부(15DMd)에 도달한 시점에서 합류하고 있다. 즉, 이 (D)의 원주방향홈(13D)은, 바닥면을 갖고 있지 않다. 이 (D)의 원주방향홈(13D)은, 에지면압의 저감효과가 비교적 작다(외치기어 10X와 비교하여 약 5%의 저감). 그러나, 바닥면이 없는 만큼, 보다 간편하게 가공할 수 있다.

(E)의 원주방향홈(13E)은, 외측 벽면(14E) 및 내측 벽면(16E)이, 축과 평행인 단면이 원주의 4분의 1의 원호형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, (E)의 원주방향홈(13E)의 외측 벽면(14E)은, 외치기어(10E)의 축방향 중앙을 향함에 따라 그 외치기어(10E)의 축심에 가까워지도록 축방향에 대하여 경사지는 원호 단면으로 구성되어 있다. 내측 벽면(16E)은, 외치기어(10E)의 축방향 중앙을 향함에 따라 그 외치기어(10E)의 축심으로부터 멀어지도록 축방향에 대하여 경사지는 원호 단면으로 구성되어 있다. 이 (E)의 원주방향홈(13E)도, 바닥면을 갖고 있지 않다. (E)의 원주방향홈(13E)은, 에지면압의 저감 및 내부응력 집중의 저감의 양면에서, (D)의 원주방향홈(13D)보다, 개선이 확인된다.

(F)의 원주방향홈(13F)은, 외측 벽면(14F) 및 내측 벽면(16F)이 모두 축과 평행한 면으로 구성되어 있다. 또, 바닥면(15F)은, 축과 직각인 면으로 구성되어 있다. 이 (F)의 원주방향홈(13F)은, (A)~(F)의 원주방향홈(13, 13B~13F) 중에서는, 가장 큰 에지면압의 저감효과가 얻어졌다. 그러나, 내부응력의 집중이라는 면에서는, (A)의 원주방향홈(13)보다 뒤떨어지는 경향이 확인되었다.

이들을 종합적으로 판단하면(에지면압의 저감, 내부응력의 집중 회피, 가공의 용이성의 관점 등으로부터 판단하면), 이 (A)~(F)의 원주방향홈(13, 13B~13F) 중에서는, (A)의 원주방향홈(13)이 가장 바람직한 형상이라고 생각되었기 때문에, 상기 감속장치(G1)에 있어서는, (A)의 원주방향홈(13)을 채용하고 있던 것이다.

단, 이미 설명한 바와 같이, 본 발명의 원주방향홈의 형상은, 특별히 한정되지 않는다(반드시 (A)의 형상만이 추천되는 것은 아니다). 예를 들면, (A)~(C), 혹은 (F)의 형상을 베이스로 하여, 외측 벽면과 바닥면의 경계, 및 내측 벽면과 바닥면의 경계 중 적어도 일방에, 작은 라운드부를 구성하도록(경계를 작은 곡면으로 구성하도록) 해도 된다. 이로써, 내부응력의 집중을 보다 크게 저감시킬 수 있게 된다.

발명자의 상기 (A)~(F) 이외의 원주방향홈의 형상에서의 검증도 포함하여 정리하면, 정성적으로는, 이하와 같은 경향을 지적할 수 있다.

원주방향홈의 외측 축단부면의 직경방향사이즈(L17: 외치기어의 치부의 치저(齒底)로부터 원주방향홈의 외측 벽면의 축방향 단부까지의 직경방향사이즈)는, 짧을수록 에지면압의 저감효과가 크다. 그러나, 원주방향홈의 외측 축단부면의 직경방향사이즈가 짧으면 외치기어의 치부의 강도는 저하하는 경향이 된다. 외측 축단부면의 직경방향사이즈는, 바람직하게는, 외치기어의 치부의 치폭(축방향폭)의 10%~30%, 보다 바람직하게는 15%~25% 정도이다.

원주방향홈의 외측 벽면의 경사의 각도(θ14)는, 작을수록 에지면압의 저감효과가 크다. 그러나, 원주방향홈의 외측 벽면의 경사의 각도가 작으면, 내부응력의 집중은 커지는 경향이 된다. 외측 벽면의 경사의 각도는, 바람직하게는 10도~45도, 보다 바람직하게는, 15도~30도 정도이다.

원주방향홈의 내측 벽면의 경사의 각도(θ16)는, 클수록 응력 집중을 저감시킬 수 있는 효과는 크다. 그러나, 원주방향홈의 내측 벽면의 경사의 각도는, 에지면압의 저감에는 그다지 영향을 주지 않는다. 이로 인하여, 외치기어 전체의 내부응력의 집중, 혹은 강도 등의 밸런스를 고려하여 적절히 설정하면 된다.

원주방향홈의 최심부의 깊이(D17, D18)는, 깊을수록 에지면압의 저감효과가 커진다. 그러나, 원주방향홈의 최심부의 깊이가, 깊어지면 외치기어의 강도(특히 치부의 굽힘 강도)는 저하하는 경향이 된다. 최심부의 깊이는, 외치기어의 치폭의 15%~40%가 바람직하고, 보다 바람직하게는, 20%~30%이다.

다만, 상기 실시형태에 있어서는, 원주방향홈은, 원주방향에 링형상으로 절개선 없이 일주하는 양태로 형성되어 있었다. 그러나, 원주방향홈은, 원주방향의 일부가 끊어져 있어도 된다(원주방향의 일부에 원주방향홈이 형성되어 있지 않은 부분이 있어도 된다). 다만, 이 경우는, 바람직하게는, 관통구멍이 존재하는 원주방향 위치에 대응하여 원주방향홈이 형성되지 않도록 구성하면 된다. 이로써, 원주방향홈이 형성되어 있지 않은 부분이, 보강리브의 기능을 갖기 때문에, 관통구멍 근방의 강도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 외치기어는, 내측핀 및 내측롤러가 관통하는 관통구멍을 갖고 있었다. 그러나, 예를 들면, 외치기어의 축방향 양측으로 캐리어를 갖는 편심요동형 감속장치에 있어서는, 외치기어에 형성되는 관통구멍으로서, 그 축방향 양측에 마련된 캐리어를 연결하기 위한 캐리어핀이 관통하는 관통구멍이 형성되어 있는 경우도 있다. 본 발명에 관한 관통구멍에는, 이와 같은 관통구멍도 포함된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 크랭크축을 내치기어의 축심 상에 1개만 갖고, 그 1개의 크랭크 축에 마련된 편심체의 편심부를 통하여 외치기어가 요동하는 타입의 감속장치가 나타나 있었다. 그러나, 편심요동형 감속장치에는, 크랭크축을 내치기어의 축심으로부터 오프셋된 위치에 복수 구비하고, 그 복수의 크랭크축이 동기(同期)하여 회전함으로써 외치기어를 요동시키는 감속장치도 알려져 있다. 본 발명은, 이와 같은(크랭크축을 복수 갖는 것과 같은) 편심요동형 감속장치에도 적용할 수 있으며, 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

나아가서는, 편심요동형 감속장치에는, 외치기어의 축심이 고정되고, 내치기어의 축심이 요동하는 타입의 편심요동형 감속장치도 알려져 있다. 본 발명에서는, 이와 같은 내치기어가 요동하는 타입의 편심요동형 감속장치에도 적용할 수 있으며, 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

G1…편심요동형 감속장치
10…외치기어
11…치부
12…관통구멍
13…원주방향홈
19…축방향단부면
30…내치기어
32…입력축(크랭크축)
C10…외치기어의 축심

Claims

외치기어와, 상기 외치기어가 내접하여 맞물리는 내치기어와, 상기 외치기어를 편심요동시키는 크랭크축을 갖는 편심요동형 감속장치로서,
상기 외치기어는, 외치가 형성된 치부와, 상기 외치기어의 축심으로부터 오프셋된 위치에 마련된 관통구멍과, 상기 외치기어의 축방향 양 단부면에 있어서의 상기 치부와 상기 관통구멍의 사이에 마련된 원주방향홈을 갖는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.
제 1 항에 있어서,
상기 원주방향홈은, 외측 벽면을 갖고,
상기 외측 벽면은, 당해 외치기어의 축방향 중앙을 향함에 따라, 상기 외치기어의 축심에 가까워지도록 축방향에 대하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 원주방향홈은, 내측 벽면을 갖고,
상기 내측 벽면은, 당해 외치기어의 축방향 중앙을 향함에 따라, 상기 외치기어의 축심으로부터 멀어지도록 축방향에 대하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.
제 3 항에 있어서,
상기 내측 벽면이 축방향에 대하여 경사져 있는 각도는, 상기 외측 벽면이 축방향에 대하여 경사져 있는 각도보다 큰 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 원주방향홈은, 축방향과 수직인 바닥면을 갖는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 외치기어를 축방향으로 복수 구비함과 함께,
각 외치기어의 사이에 각 외치기어의 축방향위치를 규제하는 인서트링을 구비하고,
상기 원주방향홈은, 상기 인서트링과 축방향에서 보아 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.