KR20170080692A - 파동기어장치의 가요성 외치기어와 축부재의 체결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 파동기어장치의 가요성 외치기어(3)의 보스(7)에 형성된 보스측 체결면(12)과, 출력축(11)의 축측 체결면(13)과, 볼트(15)에 의하여 동축으로 체결고정된다. 보스측 체결면(12)은, 그 지름선(16)을 능선으로 하여 소정의 각도로 교차하는 대칭인 2개의 경사면에 의하여 규정되는 볼록측 체결면이다. 축측 체결면(13)은, 그 지름선을 골짜기선으로 하여 소정의 각도에서 교차하는 대칭인 2개의 경사면에 의하여 규정되는 오목측 체결면이다. 경사면의 경사각도는, 2°∼16°의 범위 내의 값으로 설정되어 있다. 볼트체결만으로, 볼트·핀 병용 체결의 경우와 동등 이상의 전달토크를 확보할 수 있다.

Description

파동기어장치의 가요성 외치기어와 축부재의 체결구조{FASTENTING STRUCTURE FOR FLEXIBLE EXTERNAL GEAR AND SHAFT MEMBER IN STRAIN WAVE GEARING DEVICE}

본 발명은, 파동기어장치(波動gear裝置)에 있어서 그 가요성 외치기어(可撓性 外齒gear)를 축부재(軸部材)에 동축(同軸)으로 체결고정하기 위한 체결구조(締結構造)에 관한 것이다.

파동기어장치로서, 컵 형상(cup 形狀) 혹은 실크햇 형상(silk hat 形狀)의 가요성 외치기어를 구비한 것이 알려져 있다. 파동기어장치에 있어서는, 예를 들면 가요성 외치기어가 감속회전 출력요소로 되어, 감속회전이 가요성 외치기어로부터 출력축(出力軸)으로 전달된다. 또한 특허문헌1에 개시된 파동기어장치에서는, 입력축(入力軸)으로부터 가요성 외치기어에 전달된 회전이 감속되어 강성내치기어(剛性內齒gear)의 측으로부터 출력된다.

가요성 외치기어와 출력축, 입력축 등의 축부재의 사이의 체결은, 가요성 외치기어에 형성된 강성의 보스(boss)를 볼트체결(bolt締結)에 의하여 출력축에 동축으로 체결고정함으로써 이루어진다. 예를 들면 특허문헌1에 있어서는, 가요성 외치기어의 보스가 가압판(加壓板)과 입력축의 사이에 끼워지고, 이 상태에서, 볼트에 의하여 입력축에 동축으로 체결고정되어 있다.

: 일본국 공개특허 특개평05-248502호 공보

여기에서, 가요성 외치기어와 이것에 체결고정되는 축부재의 사이에 큰 토크(torque) 전달이 필요한 경우에는, 볼트와 핀(pin)을 병용한 체결구조가 사용된다. 핀을 병용한 체결구조의 경우에는, 핀구멍을 높은 가공정밀도로 형성할 필요가 있는 등, 가공 비용이 매우 높아진다.

본 발명의 과제는, 가요성 외치기어의 보스와 축부재의 사이의 결합치수(보스의 축방향 길이)을 증가시키지 않고 볼트체결만으로 볼트·핀 병용체결(bolt·pin 倂用締結)의 경우와 동등 이상의 전달토크(傳達torque)를 확보할 수 있는 체결구조를 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 과제는, 이러한 새로운 체결구조를 사용하여 가요성 외치기어의 보스와 축부재가 체결고정된 파동기어장치를 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 파동기어장치의 가요성 외치기어와 축부재의 체결구조는,

가요성 외치기어에 있어서의 강성의 보스의 끝면에 형성된 원환모양 혹은 원형의 보스측 체결면과,

상기 보스에 동축으로 체결고정되는 축부재의 끝면에 형성된 축측 체결면과,

상기 보스측 체결면과 상기 축측 체결면을 동축으로 접촉시킨 상태에서, 상기 보스 및 상기 축부재를, 이들의 중심축선의 방향으로 체결고정하는 체결구를

갖고 있고,

상기 보스측 체결면 및 상기 축측 체결면 중 일방의 체결면은, 당해 체결면의 지름선을 능선으로 하여 소정의 각도로 교차하고, 상기 능선 및 상기 중심축선을 포함하는 평면에 대하여 대칭인 제1 및 제2경사면에 의하여 규정되는 볼록측 체결면이며,

상기 보스측 체결면 및 상기 축측 체결면 중 타방의 체결면은, 당해 체결면의 지름선을 골짜기선으로 하여 소정의 각도로 교차하고, 상기 골짜기선 및 상기 중심축선을 포함하는 평면에 대하여 대칭인 제3 및 제4경사면에 의하여 규정되는 오목측 체결면이며,

상기 중심축선에 직교하는 평면을 축직교 평면이라고 하면, 상기 축직교 평면에 대한 상기 제1∼제4경사면의 각각의 경사각도는, 2°로부터 16°의 범위 내의 값인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 체결구조에서는, 보스측 체결면 및 축측 체결면의 일방의 체결면을 대칭인 2개의 제1, 제2경사면에 의하여 규정되는 볼록측 체결면이라고 하고, 타방의 체결면을 대칭인 2개의 제3, 제4경사면에 의하여 규정되는 오목측 체결면으로 하고 있다. 또한 체결면을 규정하는 제1∼제4경사면을 2°∼16°로 작은 경사각도로 하고 있다. 본 발명자 등의 실험에 의하면 본 발명의 체결구조는, 종래와 같은 축에 직교하는 평탄면 상호간을 볼트 및 핀을 병용하여 체결고정하는 경우와 동등 이상의 큰 토크 전달이 가능한 것이 확인되었다.

또한 본 발명의 체결구조의 각 체결면의 가공은 핀 구멍가공에 비하여 용이하다. 따라서 종래에 있어서의 축직교면 상호간을 볼트와 핀을 병용하여 체결하는 경우에 비하여, 간단한 가공에 의하여 동등 이상의 토크 전달이 가능한 체결구조를 실현한다. 또한 전달토크를 높이기 위하여 보스의 축방향 치수를 증가시킬 필요도 없다.

또한 본 발명의 체결구조에서는, 가요성 외치기어와 축부재의 사이에서 소정의 토크를 전달하기 위하여 필요로 하는 축력이 작아지게 된다. 이들의 부재 사이의 체결용의 볼트의 개수를 적게 할 수 있고, 또는 사용하는 볼트의 사이즈를 작게 할 수 있다. 따라서 쌍방의 부재의 체결부분의 공간절약을 도모할 수 있다. 또한 이 때문에, 보스의 중심을 관통하여 연장되는 중공부가 형성되어 있는 경우에는, 보스의 외경을 증가시키지 않고 중공부의 지름을 크게 할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 상기한 바와 같이 각 체결면을 규정하는 제1∼제4경사면의 상기 축직교 평면에 대한 경사각도는, 각각 2°로부터 16°까지의 범위 내의 값으로 설정되어 있다.

본 발명자 등의 실험에 의하면, 경사각도가 2° 미만의 경우에는, 전달토크를 충분히 크게 할 수 없다고 확인되었다. 즉 종래의 경우(쌍방의 체결면이 축직교 평면에 평행한 평탄면이고, 이들의 체결면을 볼트와 핀을 병용하여 체결하였을 경우)에 얻어지는 전달토크와 동등 이상의 전달토크를 확보하기 어렵다고 확인되었다.

반대로 16°를 넘는 경사각도를 채용하는 경우에는, 이러한 큰 경사각도의 경사면을 구비한 체결면을 형성하기 위하여, 가요성 외치기어의 보스의 축방향 치수(두께 치수)가 대폭적으로 커져 버려서, 실용적이지 않다. 경사각도를 16°이하로 함으로써 체결용의 2개의 경사면을 형성하기 위하여 필요한 중심축선의 방향의 축방향 치수를, 가요성 외치기어의 보스에 있어서의 통상의 두께 치수보다 충분히 작게 할 수 있다.

본 발명의 체결구조에 있어서 상기 볼록측 체결면을 규정하는 상기 제1, 제2경사면의 상기 경사각도는, 상기 오목측 체결면을 규정하는 상기 제3, 제4경사면의 상기 경사각도에 비하여, 0.5°로부터 1.5°까지의 범위 내의 값만큼만 작은 것이 바람직하다.

이와 같이 볼록측 체결면의 경사각도를 오목측 체결면의 경사각도보다도 약간 작게 함으로써, 쌍방의 체결면의 접촉율을 향상시킬 수 있다. 즉 쌍방의 체결면을 볼트 등의 체결구에 의하여 축선방향으로 체결한 경우에, 볼록측 체결면의 제1, 제2경사면에 있어서의 경사방향의 외주 가장자리 부분이 최초에, 오목측 체결면의 제3, 제4경사면에 있어서의 경사방향의 외주 가장자리 부분에 접촉한다. 볼트 등의 체결구의 축력의 증가에 따라, 쌍방의 체결면의 경사면이 소성 변형하여 그들의 경사방향의 외주 가장자리측으로부터 중심측을 향하여 접촉영역이 넓어진다. 따라서 쌍방의 체결면이 확실하게 축선방향으로부터 체결고정되어, 전달토크가 큰 체결구조를 확실하게 형성할 수 있다.

다음에 본 발명의 파동기어장치는, 강성내치기어와, 가요성 외치기어와, 상기 가요성 외치기어를 반경방향으로 휘어지게 하여 상기 강성내치기어에 맞물리게 하고, 양 기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동발생기를 갖고 있고, 상기 가요성 외치기어는, 축부재에 동축으로 체결고정되는 보스를 구비하고, 상기 보스에는 상기의 체결구조에 사용하는 상기 보스측 체결면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한 본 발명의 파동기어장치는, 강성내치기어와, 가요성 외치기어와, 상기 가요성 외치기어를 반경방향으로 휘어지게 하여 상기 강성내치기어에 맞물리게 하고, 양 기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동발생기와, 상기 가요성 외치기어에 형성된 보스에 체결구에 의하여 동축으로 체결고정된 축부재를 갖고 있고, 상기 보스와 상기 축부재가, 상기의 체결구조에 의하여 체결고정되는 것을 특징으로 하고 있다.

도1은, 본 발명을 적용한 파동기어장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도2a는, 도1의 가요성 외치기어의 보스와 출력축의 체결구조를 나타내는 부분단면도이다.
도2b는, 도2a의 가요성 외치기어와 출력축을 분리한 상태를 나타내는 설명도이다.
도2c는, 도2a의 가요성 외치기어의 보스측 체결면의 형상을 나타내는 설명도이다.
도3은, 도2b의 원(III)로 둘러싸인 부분을 나타내는 부분확대 단면도이다.
도4는, 각종의 체결구조의 전달토크를 비교한 실험결과를 나타내는 도표이다.
도5a는, 체결구조의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도5b는, 도5a의 보스측 체결면의 형상을 나타내는 설명도이다.
도6은, 체결구조의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도7에 있어서, (a1)∼(a3)은 본 발명을 적용한 체결구조에 있어서의 오목측 체결면의 부분을 나타내는 측면도, 평면도 및 사시도이며, (b1)∼(b3)은 볼록측 체결면의 부분을 나타내는 측면도, 평면도 및 사시도이며, (c)는 (b2)의 C-C선에서 절단한 부분의 부분단면도이다.
도8은, 도7에 나타내는 볼록측 체결면의 부분과 오목측 체결면의 부분을 포갠 상태를, 오목측 체결면의 부분의 반 정도를 베어내서 나타내는 사시도이다.
도9는, 볼록면측 장착홈에 핀을 장착한 체결전의 상태 및 볼록면측 장착홈 및 오목면측 장착홈의 사이에 핀이 장착된 체결후의 상태를 나타내는 설명도이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 체결구조(締結構造)를 구비한 파동기어장치(波動gear裝置)의 실시형태에 관하여 설명한다.

(실시형태1)

도1은, 실시형태1에 관한 파동기어장치를 나타내는 개략적인 구성도이다. 파동기어장치(1)는, 원환모양의 강성내치기어(剛性內齒gear)(2)와, 이 내측에 동축(同軸)으로 배치된 컵 형상(cup 形狀)의 가요성 외치기어(可撓性 外齒gear)(3)와, 이 내측에 배치한 타원모양 윤곽의 파동발생기(波動發生器)(4)를 구비하고 있다. 컵 형상의 가요성 외치기어(3)는, 반경방향으로 휠 수 있는 원통모양 몸통부(5)와, 이 원통모양 몸통부(5)의 일방(一方)의 끝으로부터 반경방향으로 내측으로 연장되는 원환모양의 다이어프램(diaphragm)(6)과, 다이어프램(6)의 내주 가장자리에 일체(一體)로 형성된 원환모양의 강성의 보스(boss)(7)를 구비하고 있다. 원통모양 몸통부(5)의 타방(他方)의 개구단(開口端)의 측의 외주면 부분에는 외치(外齒)(8)가 형성되고, 당해 외치(8)는 강성내치기어(2)의 내치(內齒)(9)와 맞물릴 수 있다.

가요성 외치기어(3)의 외치(8)의 부분은, 그 내측에 끼워져 있는 파동발생기(4)에 의하여 타원모양으로 휘게 되어, 타원형상의 장축방향의 양단에 위치하는 외치(8)가 내치(9)에 맞물리고 있다. 파동발생기(4)는, 모터 등 도면에 나타내지 않은 구동원(驅動源)에 의하여 회전구동(回轉驅動)된다. 파동발생기(4)가 회전하면, 양 기어(2, 3)의 맞물림 위치가 원주방향으로 이동한다. 양 기어의 톱니수 차이는 2n(n은 양의 정수)으로 설정되어 있다.

파동발생기(4)가 1회전하면, 톱니수차이에 대응하는 각도만큼, 양 기어(2, 3)의 사이에 상대회전이 발생한다. 예를 들면 강성내치기어(2)를 회전하지 않도록 고정해 두면, 가요성 외치기어(3)가 감속회전 출력요소가 되고, 여기로부터 감속회전이 출력된다. 가요성 외치기어(3)의 보스(7)에는 동축으로 출력축(11)이, 가압부재(14)와 볼트(15)에 의하여 체결고정(締結固定)되어 있고, 감속회전이 출력축(11)로부터 도면에 나타내지 않은 피구동부재에 전달된다.

도2a는 가요성 외치기어(3)의 보스(7)와 출력축(11)의 체결구조를 나타내는 부분단면도이고, 도2b는 가요성 외치기어(3)와 출력축(11)을 분리한 상태로 나타내는 설명도이며, 도2c는 보스(7)에 형성된 보스측 체결면을 나타내는 설명도이다. 또한 도3은 도2b의 원(III)의 부분을 취출해서 나타내는 부분확대도이다.

이들의 도면을 참조하여 설명하면 본 예의 보스(7)와 출력축(11)의 체결구조는, 보스(7)의 외측의 원환모양의 끝면에 형성된 보스측 체결면(12)과, 출력축(11)의 축끝면에 형성된 축측 체결면(13)과, 원반모양의 가압부재(14)와, 복수개의 체결용의 볼트(15)로 구성된다.

보스(7)는, 가압부재(14)와 출력축(11)의 사이에 끼워져 있고, 가압부재(14)의 측으로부터 장착한 복수개의 볼트(15)에 의하여 출력축(11)의 측에 체결고정되어 있다. 이에 따라 보스측 체결면(12)이 축측 체결면(13)에 동축으로 접촉한 상태로 서로 체결되어 있다.

보스측 체결면(12)은, 도2b, 도2c에 나타내는 바와 같이 당해 보스측 체결면(12)의 지름선(16)을 능선(稜線)으로 하여 소정의 각도로 교차하는 제1경사면(12a) 및 제2경사면(12b)에 의하여 규정되는 볼록측 체결면이다. 제1, 제2경사면(12a, 12b)은, 지름선(16)(능선) 및 중심축선(1a)을 포함하는 평면에 대하여 대칭인 경사면이다.

이에 대하여 축측 체결면(13)은, 도2b에 나타내는 바와 같이 보스측 체결면(12)과 대략 상보적(相補的)인 형상을 한 오목측 체결면으로서, 축측 체결면(13)의 지름선(17)을 골짜기선으로 하여 소정의 각도로 교차하는 제3경사면(13a) 및 제4경사면(13b)에 의하여 규정되는 오목측 체결면이다. 제3, 제4경사면(13a, 13b)은, 지름선(17)(골짜기선) 및 중심축선(1a)을 포함하는 평면에 대하여 대칭인 반원형의 경사면이다.

여기에서 보스(7)는, 도3에 나타내는 바와 같이 중심축선(1a)의 방향의 외측의 끝면이 보스측 체결면(12)으로 되고, 반대측의 내측의 끝면(7a)은 다이어프램(6)의 끝면(6a)으로부터 연속하여 연장되고 있는 평탄면이다. 이 끝면(7a)은, 중심축선(1a)에 직교하는 방향으로 연장되어 있는 면이다. 이하에 설명하는 바와 같이 각 경사면(12a, 12b, 13a, 13b)의 경사각도가 작은 값으로 설정되어 있고, 보스측 체결면(12)에 있어서의 중심축선(1a)의 방향의 축방향 치수(L(12))는, 중심축선(1a)의 방향에 있어서 보스(7)의 최대두께 치수(L(7))에 비하여 충분히 작다.

보스측 체결면(12)의 제1경사면(12a)의 경사각도는, 중심축선(1a)에 직교하는 축직교 평면(18)에 대하여 2°로부터 16°까지의 범위 내의 값으로 설정된다. 따라서 제1경사면(12a)과 대칭인 제2경사면(12b)은 역방향으로 동일한 경사각도로 경사져 있다.

축측 체결면(13)의 제3경사면(13a)은, 제1경사면(12a)과 동일방향으로 경사져 있고, 그 경사각도(θ(13a))도, 축직교 평면(18)에 대하여 2°로부터 16°까지의 범위 내의 값으로 설정된다. 제3경사면(13a)과 대칭인 제4경사면(13b)은 역방향으로 동일한 경사각도로 경사져 있다.

본 예에 있어서는, 도3에 나타내는 바와 같이 볼록측 체결면인 보스측 체결면(12)의 제1, 제2경사면(12a, 12b)의 경사각도는, 타방의 오목측 체결면인 축측 체결면(13)의 제3, 제4경사면(13a, 13b)의 경사각도에 대하여, 1°±0.5°의 범위 내의 각도(Δθ)만큼만 작다.

다음에 출력축(11)에는, 도2b에 나타내는 바와 같이 축측 체결면(13)으로 개구(開口)하는 볼트구멍(19)이 원주방향으로 일정한 피치(pitch)로 형성되어 있다. 도2a, 도2b에 나타내는 바와 같이 보스(7) 및 가압부재(14)에는, 각각 볼트삽입구멍(20, 21)이 원주방향으로 볼트구멍(19)과 동일한 피치로 형성되어 있다. 이들의 3부재(11, 7, 14)를 동축으로 포개고, 가압부재(14)의 측으로부터 볼트(15)를 체결함으로써 보스(7)와 출력축(11)이 체결고정된다.

이 구성의 체결구조에 있어서는, 보스측 체결면(12)의 제1, 제2경사면(12a, 12b) 및 축측 체결면(13)의 제3, 제4경사면(13a, 13b)의 경사각도를 크게 하면, 그에 따라 전달토크도 커지게 된다. 본 발명자 등의 실험에 의하면, 경사각도를 2°이상으로 하면, 종래의 체결구조와 동등 이상의 크기의 토크를 전달할 수 있는 것이 확인되었다. 즉 보스측 체결면(12), 축측 체결면(13)을 중심축선(1a)에 직교하는 평탄면으로 하여 볼트 및 핀을 병용하여 보스(7)와 출력축(11)을 체결시켜 고정하였을 경우에 얻어지는 전달토크와 동등 이상의 토크를 전달할 수 있다.

한편 경사각도를 크게 하면, 그에 따라 보스측 체결면(12)의 축방향 치수(L(12))가 커져서, 보스(7)의 두께도 늘릴 필요가 있다. 이 결과 보스(7)와 출력축(11)의 체결부분의 결합치수가 커져 버린다. 일반적으로 사용되고 있는 컵 형상(혹은 실크햇 형상)의 가요성 외치기어(3)의 보스(7)의 두께 치수를 고려하면, 경사각도(θ(12a), θ(13a))는 16° 이하로 하는 것이 실용적이다.

도4는, 본 예의 체결구조의 전달토크를 다른 구성의 체결구조와 비교한 실험결과의 일례를 나타내는 도표이다. 파동기어장치A 및 B의 각각에 대하여, 다른 체결구조를 구비하고 있을 경우의 전달토크를 측정하였다. 도면에 있어서 「볼트체결」 이란, 보스측 체결면(12) 및 축측 체결면(13)을 모두 중심축선(1a)에 직교하는 평탄면으로 하여 볼트만을 사용하여 쌍방의 면을 체결고정하였을 경우이다. 「볼트+핀 체결」 이란, 보스측 체결면(12) 및 축측 체결면(13)을 모두 중심축선(1a)에 직교하는 평탄면으로 하여 볼트와 핀을 병용하여 쌍방의 면을 체결고정하였을 경우이다. 「2오목볼록면」 이란 본 예의 체결구조의 경우로서, 경사각도(θ(12a))를 5.9°로 하고 경사각도(θ(13a))를 6.0°로 하고 있다.

각각의 경우에 대하여 다른 조건을 동일하게 실험을 한 바, 도면에 나타내는 바와 같이 본 예의 체결구조에 의하여, 볼트와 핀을 병용하였을 경우와 같은 전달토크가 얻어진다는 것이 확인되었다.

(실시형태2)

도5a는 본 발명을 적용한 체결구조의 다른 예를 나타내는 설명도이며, 도5b는 그 보스측 체결면을 나타내는 설명도이다. 이들의 도면에 나타내는 예에서는, 가요성 외치기어(3A)의 원환모양의 보스(7A)에 형성한 보스측 체결면(12A)을 오목측 체결면으로 하고 축부재(11A)의 축측 체결면(13A)을 볼록측 체결면으로 하고 있다. 이외는 실시형태1의 구조와 동일하다.

(실시형태3)

도6은 본 발명을 적용한 체결구조의 또 다른 예를 나타내는 설명도이다. 이 도면에 나타내는 예에서는, 가요성 외치기어(3B)의 보스(7B)의 보스측 체결면(12B)이 대칭인 2개의 경사면으로 이루어지는 볼록측 체결면이며, 축부재(11B)의 축측 체결면(13B)이 대칭인 2개의 경사면으로 이루어지는 오목측 체결면이다. 보스측 체결면(12B)과 축측 체결면(13B)은, 가압부재(14B) 및 볼트(15B)에 의하여 체결고정되어 있다. 볼트(15B)는, 가압부재(14B), 보스(7B) 및 축부재(11B)에 대하여 동축으로 체결고정되어 있다.

또 각 실시형태에 있어서는 제1∼제4경사면이 평탄한 경사면이다. 예를 들면 보스측 체결면을 볼록측 체결면으로 하여 볼록곡면으로 이루어지는 제1, 제2경사 곡면(曲面)으로 규정하고, 축측 체결면을 오목측 체결면으로 하여 오목곡면으로 이루어지는 제3, 제4경사 곡면으로 규정할 수도 있다. 이 경우에는, 각 체결면에 있어서의 경사방향의 외주 가장자리끝과 각 체결면이 교차하는 지름선을 포함하는 경사평면과, 축직교 평면과 이루는 경사각도를 2°∼16°의 범위 내의 값이 되도록 하면 좋다.

(실시형태4)

상기의 실시형태1∼3의 체결구조에 있어서, 대칭인 2개의 제1, 제2경사면에 의하여 규정되는 볼록측 체결면과, 대칭인 2개의 제3, 제4경사면에 의하여 규정되는 오목측 체결면을 동축이 되도록 합치는 경우에, 그들의 체결면의 센터링을 간단히 할 수 있는 것이 바람직하다.

볼록측 체결면의 제1, 제2경사면과 오목측 체결면의 제3, 제4경사면을 서로 합치면, 이들의 경사면의 경사방향에 있어서는, 쌍방의 체결면의 센터링이 이루어진다. 그러나 경사방향과 직교하는 방향, 즉 볼록측 체결면의 능선의 방향(오목측 체결면의 골짜기선의 방향)에 있어서는, 자동적으로 쌍방의 체결면을 위치를 결정할 수 없다.

이하에서 말하는 실시형태4의 체결구조에 있어서는, 쌍방의 체결면에는, 그들의 능선 및 골짜기선에 직교하는 방향으로 연장되는 핀장착홈이 형성되어 있다. 쌍방의 체결면의 핀장착홈의 사이에 핀을 장착한 상태에서, 쌍방의 체결면을 중심축선의 방향으로부터 포갠다. 이에 따라 핀에 의하여 쌍방의 체결면은, 이들의 체결면을 규정하고 있는 경사면의 능선(골짜기선)에 직교하는 방향에 있어서의 센터링이 이루어진다.

종래에 있어서는, 체결대상의 2개 부재의 회전축을 맞추기 위하여, 쌍방의 체결면에 중심축선의 방향으로 끼워 맞출 수 있는 요철모양의 끼워맞춤부 설치하고 있다. 실시형태4의 체결구조에 의하면, 체결면의 외주측 부분에 이러한 요철모양의 끼워맞춤부를 형성하지 않고 쌍방 체결면의 센터링을 할 수 있다. 환언하면, 쌍방의 체결면만으로 센터링이 가능하게 된다.

도7은 실시형태4에 관한 체결구조를 나타내는 도면이고, 도7(a1)∼(a3)은 체결구조의 오목측 체결면의 부분을 나타내는 측면도, 평면도 및 사시도이고, 도7(b1)∼(b3)은 볼록측 체결면의 부분을 나타내는 측면도, 평면도 및 사시도이며, 도7(c)은 도7(b2)의 C-C선에서 절단한 부분의 부분단면도이다. 도8은, 도7에 나타내는 볼록측 체결면의 부분과 오목측 체결면의 부분을 포갠 상태를, 오목측 체결면의 부분의 반 정도를 베어내서 나타내는 사시도이다.

이들의 도면에 나타내는 체결구조는, 도1∼도4에 나타내는 실시형태1에 관한 체결구조의 변형예로서, 당해 체결구조에 있어서의 볼록측 체결면 및 오목측 체결면을 나타내고 있다. 도1∼도4에 나타내는 체결구조에 있어서의 각 부분에 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그들의 설명은 생략한다.

실시형태4의 체결구조는, 가요성 외치기어(3)에 있어서의 강성의 보스(7)의 끝면에 형성된 원환모양의 보스측 체결면인 볼록측 체결면(12)과, 보스(7)에 동축으로 체결고정되는 출력축(11)(축부재) 끝면에 형성된 축측 체결면인 오목측 체결면(13)과, 볼록측 체결면(12) 및 오목측 체결면(13)을 동축으로 접촉시킨 상태에서 이들을 중심축선(1a)의 방향으로 체결고정하는 복수개의 볼트(도면에는 나타내지 않는다)와, 볼록측 체결면(12) 및 오목측 체결면(13)의 사이에 장착되는 센터링용의 2개의 가늘고 긴 원기둥형상의 제1핀(31) 및 제2핀(32)을 구비하고 있다. 또 실제의 체결에 있어서는, 도1∼도4에 나타내는 체결구조의 경우와 같이 가압부재(14)도 사용되지만, 도7, 도8에 있어서는 생략하고 있다.

볼록측 체결면(12)은, 당해 체결면(12)의 1개의 지름선을 따른 선을 능선(16)으로 하여 소정의 각도로 교차하고, 당해 능선(16) 및 중심축선(1a)을 포함하는 평면에 대하여 대칭인 제1, 제2경사면(12a, 12b)에 의하여 규정된다. 오목측 체결면(13)은, 당해 체결면(13)의 1개의 지름선을 따른 선을 골짜기선(17)으로 하여 소정의 각도로 교차하고, 골짜기선(17) 및 중심축선(1a)을 포함하는 평면에 대하여 대칭인 제3, 제4경사면(13a, 13b)에 의하여 규정된다.

여기에서 볼록측 체결면(12)에는, 능선(16)에 직교하는 지름선을 따른 방향으로 연장되는 제1볼록면측 핀장착홈(41) 및 제2볼록면측 핀장착홈(42)이 형성되어 있다. 마찬가지로 오목측 체결면(13)에 있어서도, 골짜기선(17)에 직교하는 지름선을 따른 방향으로 연장되는 제1오목면측 핀장착홈(51) 및 제2오목면측 핀장착홈(52)이 형성되어 있다. 도8에 나타내는 바와 같이 볼록측 체결면(12) 및 오목측 체결면(13)은, 능선(16) 및 골짜기선(17)을 맞추고, 제1, 제2볼록면측 핀장착홈(41, 42) 및 제1, 제2오목면측 핀장착홈(51, 52)의 사이에, 각각 제1, 제2핀(31, 32)을 장착한 상태에서, 서로 볼트에 의하여 체결고정된다.

또한 상세하게 설명하면, 제1, 제2볼록면측 핀장착홈(41, 42)은, 중심축선(1a)을 중심으로 하여 대칭으로 형성되고, 직선모양으로 연장되는 일정한 폭, 일정한 깊이의 홈이다. 마찬가지로 제1, 제2오목면측 핀장착홈(51, 52)도, 중심축선(1a)을 중심으로 하여 대칭으로 형성되고, 일정한 폭의 직선모양으로 연장되는 일정한 폭, 일정한 깊이의 홈이다. 제1, 제2볼록면측 핀장착홈(41, 42)과, 제1, 제2오목면측 핀장착홈(51, 52)은, 중심축선을 지나는 지름방향에 있어서 대응하는 위치에 형성되어 있다. 본 예에서는, 제1, 제2볼록면측 핀장착홈(41, 42), 제1, 제2오목면측 핀장착홈(51, 52)은, 모두 동일한 형상, 크기의 홈이므로, 이하에서 제1볼록면측 핀장착홈(41), 제1오목면측 핀장착홈(51), 제1핀(31)에 대하여 설명한다.

도9(a)는 제1볼록면측 핀장착홈(41)에 제1핀(31)을 장착한 체결전의 상태를 나타내는 설명도이며, 도9(b)는 제1볼록면측 핀장착홈(41)과 제1오목면측 핀장착홈(51)의 사이의 제1핀(31)이 장착된 체결후의 상태를 나타내는 설명도이다.

도7(c), 도9(a)에서 알 수 있는 바와 같이 제1볼록면측 핀장착홈(41)은, 제1핀(31)의 외경보다 광폭의 사각형의 홈개구부(41a)와, 제1핀(31)의 외경보다 좁은 사각형의 홈바닥부(4lb)를 구비한 홈단면 형상을 하고 있다. 예를 들면 제1핀(31)을 제1볼록면측 핀장착홈(41)에 장착하면, 도7(c), 도9(a)에 나타내는 바와 같이 제1핀(31)의 원형 외주면은, 홈바닥부(4lb)의 양측의 개구 가장자리(41c, 41d)에 의하여 선접촉(線接觸)한 상태로 지지된다.

도8, 도9(b)에 나타내는 바와 같이 보스측의 제1볼록면측 핀장착홈(41)과 출력축측의 제1오목면측 핀장착홈(51)의 사이에 장착되는 제1핀(31)은, 중심축선(1a)의 방향의 양측으로부터, 제1볼록면측 핀장착홈(41)의 좌우의 개구 가장자리(41c, 41d)와, 제1오목면측 핀장착홈(51)의 홈바닥부의 좌우의 개구 가장자리(51c, 51d)(도면에는 나타내지 않는다)의 사이에, 덜거덕거림이 없게 협지(挾持)된 상태가 된다.

즉 도9(a)에 나타내는 바와 같이 장착홈(41)로부터 제1핀(31)은 반 정도 이상 돌출한다. 제1핀(31)을 협지하고, 보스(7) 및 출력축(11)을 체결하면, 도9(b)에 나타내는 바와 같이 각 장착홈(41, 51)의 개구 가장자리(41c, 41d, 51c, 51d)가 사선으로 나타내는 바와 같이 소성변형(塑性變形)함으로써 제1핀(31)의 위치가 고정되어, 제1핀에 의한 위치결정이 이루어진다. 또한 개구 가장자리의 소성변형한 부분은, 장착홈(41)에 충분한 대피부(광폭의 홈개구부(41a, 51a))가 확보되어 있기 때문에, 상대측의 체결면에 간섭하는 일은 없다.

이 체결상태에 있어서는, 쌍방의 체결면(12, 13)의 사이에 있어서 그들의 능선(16)과 골짜기선(17)에 의하여 이들의 선(16, 17)에 직교하는 방향의 위치결정이 이루어진다. 또한 능선(16)(골짜기선(17))에 직교하는 지름선의 방향으로 장착되는 제1, 제2핀(31, 32)에 의하여 능선(16)(골짜기선(17))의 방향의 위치결정이 이루어진다. 이들 직교하는 2방향의 위치결정이 이루어지므로, 쌍방의 체결면(12, 13)의 중심축선(1a)이 일치한 센터링 상태가 형성된다.

이와 같이 실시형태4에 의한, 파동기어장치의 가요성 외치기어와 축부재의 체결구조는, 가요성 외치기어에 있어서의 강성의 보스의 끝면에 형성된 원환모양 혹은 원형의 보스측 체결면과; 상기 보스에 동축으로 체결고정되는 축부재의 끝면에 형성된 축측 체결면과; 상기 보스측 체결면과 상기 축측 체결면을 동축으로 접촉시킨 상태에서, 상기 보스 및 상기 축부재를 이들의 중심축선의 방향으로 체결고정하는 체결구(締結具)와; 상기 보스측 체결면 및 상기 축측 체결면의 사이에 장착되는 센터링용의 핀을; 구비하고 있다.

또한 상기 보스측 체결면 및 상기 축측 체결면 중 일방(一方)의 체결면은, 당해 체결면의 지름선을 능선으로 하여 소정의 각도로 교차하고, 상기 능선 및 상기 중심축선을 포함하는 평면에 대하여 대칭인 제1, 제2경사면에 의하여 규정되는 볼록측 체결면이다. 상기 보스측 체결면 및 상기 축측 체결면 중 타방(他方)의 체결면은, 당해 체결면의 지름선을 골짜기선으로 하여 소정의 각도로 교차하고, 상기 골짜기선 및 상기 중심축선을 포함하는 평면에 대하여 대칭인 제3 및 제4경사면에 의하여 규정되는 오목측 체결면이다.

상기 볼록측 체결면은, 상기 능선에 직교하는 방향으로 연장되는 볼록면측 핀장착홈을 구비하고, 상기 오목측 체결면은, 상기 골짜기선에 직교하는 방향으로 연장되는 오목면측 핀장착홈을 구비하고 있다. 상기 볼록측 체결면 및 상기 오목측 체결면은, 상기 능선 및 상기 골짜기선을 맞추고, 상기 볼록면측 핀장착홈 및 상기 오목면측 핀장착홈의 사이에 상기 핀을 장착한 상태로 서로 체결된다.

또 실시형태4의 체결구조에 있어서는, 핀으로서 제1핀 및 제2핀을 사용하고 있다. 볼록면측 핀장착홈으로서 중심축선을 중심으로 하여 대칭으로 형성한 제1볼록면측 핀장착홈 및 제2볼록면측 핀장착홈을 사용하고 있다. 오목면측 핀장착홈으로서 중심축선을 중심으로 하여 대칭으로 형성한 제1오목면측 핀장착홈 및 제2오목면측 핀장착홈을 사용하고 있다. 제1핀은, 제1볼록면측 핀장착홈 및 제1오목면측 핀장착홈의 사이에 장착되고, 제2핀은, 제2볼록면측 핀장착홈 및 제2오목면측 핀장착홈의 사이에 장착된다.

또한 핀으로서는, 일반적으로 사용되는 원기둥모양의 것을 사용하고 있다. 볼록면측 핀장착홈 및 오목면측 핀장착홈의 각각은, 핀의 외경보다 광폭의 홈개구부 및 핀의 외경보다 좁은 홈바닥부를 구비한 홈단면 형상을 하고 있다. 볼록면측 핀장착홈과 오목면측 핀장착홈의 사이에 장착되는 핀은, 홈바닥부의 좌우 한 쌍의 개구 가장자리에 선접촉한 상태로, 중심축선의 방향의 양측으로부터 일방의 좌우 한 쌍의 상기 개구 가장자리와 타방의 좌우 한 쌍의 상기 개구 가장자리의 사이에 협지된다.

Claims (5)

1. 가요성 외치기어(可撓性 外齒gear)에 있어서의 강성(剛性)의 보스(boss)의 끝면에 형성된 원환모양 혹은 원형의 보스측 체결면(boss側 締結面)과,
   상기 보스에 동축(同軸)으로 체결고정(締結固定)되는 축부재(軸部材)의 끝면에 형성된 축측 체결면(軸側 締結面)과,
   상기 보스측 체결면과 상기 축측 체결면을 동축으로 접촉시킨 상태에서, 상기 보스 및 상기 축부재를, 이들의 중심축선의 방향으로 체결고정하는 체결구(締結具)를
   갖고 있고,
   상기 보스측 체결면 및 상기 축측 체결면 중의 일방(一方)의 체결면은, 상기 체결면의 지름선을 능선(稜線)으로 하여 소정의 각도로 교차하고, 상기 능선 및 상기 중심축선을 포함하는 평면에 대하여 대칭인 제1 및 제2경사면에 의하여 규정(規定)되는 볼록측 체결면(凸側 締結面)이고,
   상기 보스측 체결면 및 상기 축측 체결면 중 타방(他方)의 체결면은, 당해 체결면의 지름선을 골짜기선(谷線)으로 하여 소정의 각도로 교차하고, 상기 골짜기선 및 상기 중심축선을 포함하는 평면에 대하여 대칭인 제3 및 제4경사면에 의하여 규정되는 오목측 체결면(凹側 締結面)이고,
   상기 중심축선에 직교하는 평면을 축직교 평면(軸直交 平面)이라고 하면, 상기 축직교 평면에 대한 상기 제1∼제4경사면의 각각의 경사각도는, 2°로부터 16°에서의 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 파동기어장치(波動gear裝置)의 가요성 외치기어와 축부재의 체결구조(締結構造).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 보스측 체결면의 상기 중심축선의 방향의 축방향 치수는, 상기 보스의 상기 중심축선의 방향의 두께 치수보다 작은 파동기어장치의 가요성 외치기어와 축부재의 체결구조.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 볼록측 체결면을 규정하는 상기 제1, 제2경사면의 상기 경사각도는, 상기 오목측 체결면을 규정하는 상기 제3, 제4경사면의 상기 경사각도에 비하여, 0.5°로부터 1.5°까지의 범위 내의 각도만큼만 작은 파동기어장치의 가요성 외치기어와 축부재의 체결구조.
   
4. 강성내치기어(剛性內齒gear)와,
   가요성 외치기어와,
   상기 가요성 외치기어를 반경방향으로 휘어지게 하여 상기 강성내치기어에 맞물리게 하고, 양 기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동발생기(波動發生器)를
   갖고 있고,
   상기 가요성 외치기어는, 축부재에 동축으로 체결고정되는 보스를 구비하고,
   상기 보스에는 제1항, 제2항 또는 제3항의 체결구조에 사용하는 상기 보스측 체결면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파동기어장치.
   
5. 강성내치기어와,
   가요성 외치기어와,
   상기 가요성 외치기어를 반경방향으로 휘어지게 하여 상기 강성내치기어에 맞물리게 하고, 양 기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동발생기와,
   상기 가요성 외치기어에 형성한 보스에 체결구에 의하여 동축으로 체결고정된 축부재를
   갖고 있고,
   상기 보스와 상기 축부재는, 제1항, 제2항 또는 제3항의 체결구조에 의하여 체결고정되는 것을 특징으로 하는 파동기어장치.

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