KR20170113084A - 회전장치 - Google Patents

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Abstract

회전장치의 오일시일의 윤활을 보다 양호하게 행한다.
케이싱(40)(의 부하반대측 케이싱체(44))과, 그 케이싱에 대하여 상대회전하는 회전축(16)과, 케이싱과 회전축의 사이에 배치되는 베어링(20)과, 그 베어링보다 축방향 외측에 있어서 회전축의 외측에 끼워지는 칼라(22)와, 케이싱과 칼라의 사이에 배치되는 오일시일(24)과, 케이싱의 내부에 봉입되는 윤활제를 구비하는 회전장치(12)로서, 칼라(22)는, 베어링측으로부터 오일시일측을 향하여 외경(d22A)이 커지는 제1 경사면(22A)을 갖는다.

Description

회전장치{Rotating device}
본 출원은 2016년 3월 31일에 출원된 일본 특허출원 제2016-073569호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
본 발명은, 회전장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에, 케이싱과, 그 케이싱에 대하여 상대회전하는 회전축을 구비한 회전장치가 개시되어 있다. 케이싱과 회전축의 사이에는 베어링이 배치되어 있다. 회전축에는, 그 베어링보다 축방향 외측에 있어서 칼라가 외측에 끼워져 있다. 케이싱과 칼라의 사이에는 오일시일이 배치되며, 케이싱의 내부에 봉입된 윤활제를 밀봉하고 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2015-183780호(도 1, 도 2)
이와 같은 시일구조를 갖는 회전장치에 있어서는, 오일시일 자체의 윤활이 반드시 양호하게 행해지지는 않는 경우가 있어, 개선의 여지가 있었다.
본 발명은, 이와 같은 문제를 해소하기 위하여 이루어진 것이며, 회전장치의 오일시일의 윤활을 보다 양호하게 행하는 것을 그 과제로 하고 있다.
본 발명은, 케이싱과, 상기 케이싱에 대하여 상대회전하는 회전축과, 상기 케이싱과 상기 회전축의 사이에 배치되는 베어링과, 상기 베어링보다 축방향 외측에 있어서 상기 회전축의 외측에 끼워지는 칼라와, 상기 케이싱과 상기 칼라의 사이에 배치되는 오일시일과, 상기 케이싱의 내부에 봉입되는 윤활제를 구비하는 회전장치로서, 상기 칼라는, 상기 베어링측으로부터 상기 오일시일측을 향하여 외경이 커지는 제1 경사면을 갖는 구성으로 함으로써, 상기 과제를 해결한 것이다.
본 발명에 있어서는, 회전축의 외측에 끼워지는 칼라는, 베어링측으로부터 오일시일측을 향하여 외경이 커지는 제1 경사면을 갖고 있다. 이로 인하여, 칼라 근방의 윤활제를, 이 제1 경사면을 활용하여 원심력에 의하여 오일시일측으로 유도할 수 있다. 그 결과, 오일시일의 윤활을 보다 양호하게 행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 회전장치의 오일시일의 윤활을 보다 양호하게 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 일례에 관한 회전장치의 전체 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 화살표 II 부분의 주요부 확대단면도이다.
도 3은 도 2의 화살표 III-III선을 따르는 단면도이다.
도 4는 윤활제의 액면레벨과 오일시일의 윤활특성의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 1의 회전장치를 세로배치로 사용할 때의 사용양태를 나타내는 부분 확대단면도이다.
이하, 도면에 근거하여 본 발명의 실시형태의 일례를 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시형태의 일례에 관한 회전장치의 전체 구성을 나타내는 단면도, 도 2는, 도 1의 화살표 II 부분의 주요부 확대단면도이다. 또, 도 3은, 도 2의 화살표 III-III선을 따르는 단면도이다.
개략을 설명하면, 이 회전장치(12)는, 케이싱(40)과, 그 케이싱(40)에 대하여 상대회전하는 입력축(회전축)(16)을 구비한다. 이 도 1~도 3의 실시형태는, 본 회전장치(12)를 가로배치, 즉, 입력축(16)이 수평인 상태(또는 수평에 가까운 상태)에서 사용되는 양태를 나타내고 있다. 따라서, 입력축(16)은 수평으로 배치되어 있으며, 윤활제의 액면(26)은, 입력축(16)과 평행이다.
케이싱(40)과 입력축(16)의 사이에는 입력베어링(20)이 배치되어 있다. 입력축(16)에는, 입력베어링(20)보다 축방향 외측에 있어서 칼라(22)가 외측에 끼워져 있다. 케이싱(40)과 칼라(22)의 사이에는 오일시일(24)이 배치되어 있다. 케이싱(40)의 내부에는, 윤활제(액면(26)으로 도시)가 봉입되어 있다. 칼라(22)는, 입력베어링(20)측으로부터 오일시일(24)측을 향하여 외경(d22A)이 커지는 제1 경사면(22A)을 갖고 있다.
이하, 상세하게 설명한다.
이 회전장치(12)는, 감속기구(32)와, 그 감속기구(32)를 수납하는 케이싱(40)을 구비한다.
회전장치(12)의 감속기구(32)는, 편심요동형의 유성기어기구로 구성되어 있다.
감속기구(32)는, 도시하지 않은 모터로부터의 동력을 받는 입력축(회전축)(16)과, 그 입력축(16)과 키(50)를 통하여 일체화됨과 함께 2개의 편심부(52A)를 갖는 편심체(52)와, 그 편심체(52)의 편심부(52A)의 외주에 장착된 편심체베어링(54)과, 그 편심체베어링(54)의 외주에 장착된 외치기어(56)와, 그 외치기어(56)가 내접하여 맞물리는 내치기어(58)를 구비하고 있다.
내치기어(58)는, 케이싱(40)(의 후술하는 케이싱본체(41))과 일체화된 내치기어본체(60)와, 그 내치기어본체(60)에 지지된 원기둥형상의 지지핀(62)과, 그 지지핀(62)에 회전 가능하게 외측에 끼워져, 내치기어(58)의 내치를 구성하는 외측 롤러(64)로 구성되어 있다. 내치기어(58)의 내치의 수(외측 롤러(64)의 수)는, 외치기어(56)의 외치의 수보다 약간, (이 예에서는 2만큼) 많다. 다만, 내치기어(58)의 축심(C58)은, 입력축(16)의 축심(C16) 및 출력축(72)의 축심(C72)과 일치하고 있다.
외치기어(56)는, 그 외치기어(56)의 축심(C56)으로부터 오프셋한 위치에 외치기어관통구멍(58A)을 갖고 있다. 외치기어관통구멍(58A)에는, 원기둥형상의 내측 핀(66)이 끼워넣어져 있다. 내측 핀(66)에는, 슬라이딩촉진부재로서 내측 롤러(68)가 슬라이딩 가능하게 외측에 끼워져 있다. 내측 롤러(68)는, 일부가 외치기어관통구멍(58A)과 맞닿아 있다. 내측 롤러(68)의 외경은, 외치기어관통구멍(58A)의 내경보다 작고, 내측 롤러(68)와 외치기어관통구멍(58A)의 사이에는 편심부(52A)의 편심량의 2배에 상당하는 간극이 확보되어 있다. 내측 핀(66)은, 플랜지형상의 캐리어(70)에 압입되어 있다. 캐리어(70)는, 출력축(72)과 일체화되어 있다.
감속기구(32)는, 이와 같은 구성을 갖고, 입력축(16)의 회전에 의하여 편심체(52)의 편심부(52A), 편심체베어링(54)을 통하여 외치기어(56)를 요동시키고 있다. 이 요동에 의하여 외치기어(56)는 내치기어(58)에 대하여 상대회전한다. 이 상대회전은, 내측 롤러(68) 및 내측 핀(66)을 통하여 캐리어(70)로부터 취출되며, 그 캐리어(70)와 일체화되어 있는 출력축(72)이 감속회전된다.
한편, 회전장치(12)의 케이싱(40)은, 감속기구(32)를 수납하는 케이싱본체(41)와, 감속기구(32)보다 부하측을 수납하는 부하측 케이싱체(42)와, 감속기구(32)보다 부하반대측을 수납하는 부하반대측 케이싱체(44)와, 부하측 케이싱체(42)의 부하측 단부면을 폐색하는 커버체(46)를 구비한다.
케이싱(40)의 케이싱본체(41)는, 상기 내치기어본체(60)와 일체화되어, 직경방향 내측에 감속기구(32)를 수용하고 있다. 케이싱(40)의 부하측 케이싱체(42)는, 한 쌍의 테이퍼롤러베어링(74, 76)을 통하여 출력축(72)을 지지하고 있다. 케이싱(40)의 커버체(46)로부터는, 출력축(72)이 돌출되어 있다. 출력축(72)에는 칼라(78)가 외측에 끼워져 있다. 커버체(46)와 칼라(78)의 사이에는, 오일시일(80)이 배치되어 있다.
케이싱(40)의 부하반대측 케이싱체(44)는, 원판형상의 플랜지부(44A)와 그 플랜지부(44A)의 내주측에 있어서 플랜지부(44A)에 대하여 부하반대측으로 돌출되고, 후술하는 입력축(16)을 지지하는 입력베어링(20)을 수용하는 베어링수용부(44B)를 구비한 형상으로 되어 있다. 케이싱본체(41), 부하측 케이싱체(42), 및 부하반대측 케이싱체(44)는, 연결볼트(45)에 의하여 축방향으로 함께 체결되어 있다.
입력축(16)에는, 칼라(22)가 외측에 끼워져 있다. 그리고, 부하반대측 케이싱체(44)와 칼라(22)의 사이에 오일시일(24)이 배치되어 있다.
이하, 주로 도 2를 참조하여, 본 회전장치(12)의 부하반대측 케이싱체(44)와 칼라(22)의 사이에 배치되는 오일시일(24)의 윤활에 관련된 구조에 대하여, 상세하게 설명한다.
케이싱(40)(의 부하반대측 케이싱체(44))과 입력축(16)(회전축)의 사이에는, 입력베어링(20)이 배치되어 있다. 입력베어링(20)은, 여기에서는, 전동체(20A), 외륜(20B), 및 내륜(20C)을 갖는 볼베어링으로 구성되어 있다. 부하반대측 케이싱체(44)에는, 입력베어링(20)의 외륜(20B)에 인접하여 스냅링(82)이 내측에 끼워져 있다.
칼라(22)는, 입력축(16)의 그 입력베어링(20)보다 축방향 외측의 위치에 있어서 외측에 끼워져 있다. 여기에서, “입력베어링(20)보다 축방향 외측”이란, 입력축(16)의 축방향에 있어서, 입력베어링(20)에 대하여, 내치기어(58)의 축방향 중앙(A58)과 반대측(내치기어(58)의 축방향 중앙(A58)으로부터 보아 입력베어링(20)보다 먼 쪽)을 의미하고 있다. 참고로, “입력베어링(20)보다 축방향 내측”이란, 입력축(16)의 축방향에 있어서, 입력베어링(20)에 대하여, 내치기어(58)의 축방향 중앙(A58)과 동일한 측(내치기어(58)의 축방향 중앙(A58)으로부터 보아 입력베어링(20)보다 가까운 쪽)을 의미하고 있다. 환언하면, 감속기구(32)의 수납공간에 가까운 쪽이 내측이고, 먼 쪽이 외측이다.
케이싱(40)의 부하반대측 케이싱체(44)는, 상기 베어링수용부(44B)의 축방향 단부에 오일시일관통구멍(44P)을 갖고 있다. 오일시일(24)은, 그 오일시일관통구멍(44P)과 칼라(22)의 사이에 배치되어 있다.
칼라(22)는, 압입에 의하여 입력축(16)의 외측에 끼워져 입력축(16)과 일체적으로 회전한다. 칼라(22)는, 전체가 두꺼운 두께를 갖는 링형상으로 형성되어 있다. 칼라(22)는, 축방향 입력베어링(20)쪽의 외주에, 입력베어링(20)측으로부터 오일시일(24)측을 향하여 외경(d22A)이 커지는 제1 경사면(22A)을 갖고 있다. 칼라(22)는, 이 제1 경사면(22A)의 축방향 외측(축방향 입력베어링 반대측)에, 입력축(16)의 축심(C16)과 평행한 오일시일재치부(22B)를 갖고 있다. 또, 칼라(22)는, 이 제1 경사면(22A)의 축방향 입력베어링(20)측의 단부에, 직경방향 외측으로 돌출되는 돌출부(22C)를 갖고 있다.
이 회전장치(12)에 있어서는, 칼라(22)의 제1 경사면(22A)은, 입력축(16)의 축심(C16)을 포함하는 평면에서 절단한 단면(도 1, 도 2의 지면(紙面)에 상당하는 단면: 이하 간단히 축심단면이라고 칭함)에 있어서, 입력베어링(20)측으로부터 오일시일(24)측을 향하여 직선형상으로 외경(d22A)이 커지는 테이퍼형상으로 되어 있다. 축심단면에 있어서의 제1 경사면(22A)의 입력축(16)의 축심(C16)에 대한 구배(勾配)(θ1)는, 이 예에서는, 30도로 설정되어 있다.
다만, 제1 경사면(22A)의 구체적인 형상은, 특별히 이 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 축심단면에 있어서, 입력베어링(20)측으로부터 오일시일(24)측을 향하여 곡선형상(원호를 포함함)으로 외경(d22A)이 커지는 형상으로 되어 있어도 된다. 이 경우, 상측으로 볼록한 곡선(오일시일(24)에 가까워짐에 따라 점차 외경(d22A)의 증대율이 작아지는 곡선)이어도 되고, 하측으로 볼록한 곡선(오일시일(24)에 가까워짐에 따라 점차 외경(d22A)의 증대율이 커지는 곡선)이어도 된다. 칼라(22)의 돌출부(22C)의 축방향 입력베어링 반대측의 단부면(22C1)은, 입력축(16)의 축심(C16)과 직각으로 형성되어 있다. 이 단부면(22C1)은, 제1 경사면(22A)과 연속하고 있다. 환언하자면, 칼라(22)의 외주에는, 축심단면에 있어서, 그 단부면(22C1)과 제1 경사면(22A)에 의하여, V자형의 홈(22F)이 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 제1 경사면(22A)의 입력축(16)의 축심(C16)에 대한 구배(θ1)는, 30도이기 때문에, 이 V자형의 홈(22F)은, 축심단면에 있어서 정삼각형의 절반에 상당하는 형상으로 되어 있게 된다.
오일시일(24)은, 칼라(22)의 오일시일재치부(22B)와 부하반대측 케이싱체(44)의 오일시일관통구멍(44P)의 내주의 사이에 배치되어 있다.
오일시일(24)은, 끼워맞춤부(24A), 백페이스부(24B), 및 메인립부(24C)를 구비하고, 전체가 대략 ㄷ자형으로 되어 있다. 끼워맞춤부(24A)는, 입력축(16)과 평행하게 링형상으로 형성되며, 부하반대측 케이싱체(44)의 오일시일관통구멍(44P)의 내주에 압접되고 있다. 백페이스부(24B)는, 그 끼워맞춤부(24A)의 축방향 입력베어링 반대측 단부로부터 직경방향 내측으로 뻗어 있다. 메인립부(24C)는, 그 백페이스부(24B)의 직경방향 내측 단부로부터 축방향 입력베어링(20)측으로 뻗어 있으며, 시일포인트(24C1)에 있어서 칼라(22)의 오일시일재치부(22B)와 맞닿아 있다. 메인립부(24C)는, 부세스프링(24D)에 의하여 오일시일재치부(22B)측에 부세되어 있다.
오일시일(24)의 끼워맞춤부(24A)는, 메인립부(24C)보다 L(24A-24C)만큼 축방향 입력베어링(20)측으로 뻗어 있으며, 제1 경사면(22A)과 직경방향으로부터 보아 L(24A-22A)만큼 겹쳐져 있다. 환언하자면, 제1 경사면(22A)은, 오일시일(24)(의 끼워맞춤부(24A))의 직경방향 내측에 L(24A-22A)만큼 들어가 있다.
다만, 칼라(22)의 입력베어링(20)측의 단부면(22E)은, 입력축(16)의 단차부(16E)에 맞닿음으로써 자신의 입력축(16)에 대한 위치결정을 행하고 있다. 또, 칼라(22)의 입력베어링(20)측의 단부면(22E)은, 입력베어링(20)의 내륜(20C)의 축방향 오일시일(24)측의 단부면(20C1)과도 맞닿아, 입력베어링(20)의 축방향의 위치결정을 행하고 있다.
케이싱(40)의 부하반대측 케이싱체(44)는, 오일시일(24)의 축방향 입력베어링(20)측에, 직경방향 내측으로 돌출됨과 함께 오일시일(24)의 입력베어링(20)측으로의 축방향 이동을 규제하는 규제부(44H)를 갖고 있다.
본 회전장치(12)에 있어서는, 케이싱(40)(의 부하반대측 케이싱체(44))은, 규제부(44H)를, 동일 소재로 일체적으로 갖고 있다. 단, 케이싱(40)은, 규제부(44H)를, 반드시 동일한 소재로 일체적으로 갖고 있을 필요는 없고, 다른 소재, 예를 들면 케이싱(40)에 끼워넣어지는 스냅링을 규제부로서 일체적으로 갖고 있어도 된다.
도 3에 명료하게 나타나는 바와 같이, 이 규제부(44H)는, 둘레방향의 일부에 노치(47)를 갖고 있다. 구체적으로는, 이 노치(47)는, 당해 규제부(44H)의 연직방향 최상부(44H1)로부터 원주방향으로 약간(구체적으로는 30도) 떨어진 둘레방향위치(44H2, 44H3)의 내주에 2개 형성되어 있다. 환언하자면, 규제부(44H)는, 입력축(16)의 축심(C16)보다 연직방향 상방에 2개의 노치(47)를 갖고 있다.
더 구체적으로는, 규제부(44H)의 노치(47)는, 입력축(16)과 직각의 단면(도 3의 지면에 상당하는 단부면: 이하 축직각단면이라고 칭함)에 있어서, 그 규제부(44H)의 내주로부터 법선방향으로 커팅된 한 쌍의 직경방향벽(47A)과, 그 한 쌍의 직경방향벽(47A)의 직경방향 외측 단부로부터 연속하여 서로 가까워지는 방향으로 곡절형성된 한 쌍의 원호벽(47B)과, 그 한 쌍의 원호벽(47B)을 연결하는 둘레방향벽(47C)을 갖고 있다. 다만, 본 회전장치(12)에 있어서는, 둘레방향벽(47C)의 입력축(16)의 축심(C16)으로부터의 형성반경(R47C)은, 부하반대측 케이싱체(44)의 오일시일관통구멍(44P)의 입력축(16)의 축심(C16)으로부터의 반경(D44P)과 동일하다.
규제부(44H)의 노치(47)는, 이와 같은 단면형상으로 규제부(44H)의 축방향 입력베어링(20)측으로부터 오일시일(24)측까지, 입력축(16)과 평행하게 형성되어 있다. 규제부(44H)의 노치(47)의 직경방향벽(47A)의 합계 4개의 형성시단부(始端部)(47A1~47A4)는, 규제부(44H)의 내주(44H4)를 따라 흐르는 윤활제를, (그대로 내주(44H4)를 따라 하측으로 흘려보내지 않고) 당해 형성시단부(47A1~47A4)로부터 연직방향 하방으로 낙하시키는 “낙하점”을 구성하고 있다.
케이싱(40)의 부하반대측 케이싱체(44)는, 오일시일(24)의 축방향 입력베어링(20)측에, 입력베어링(20)측으로부터 오일시일(24)측을 향하여 내경(D44G)이 작아지는 제2 경사면(44G)을 갖고 있다. 제2 경사면(44G)은, 부하반대측 케이싱체(44)의(규제부(44H)보다 축방향 입력베어링(20)측의 영역의) 내주(44F)에 상당하는 제1 부분(44G1)과 규제부(44H)의 축방향 입력베어링(20)측의 단부면(44H5)에 상당하는 제2 부분(44G2)으로 구성되어 있다.
즉, 규제부(44H)의 축방향 입력베어링(20)측의 단부면(44H5)도, 입력베어링(20)측으로부터 오일시일(24)측을 향하여 내경이 작아지고 있으며, 케이싱(40)의 규제부(44H)의 입력베어링(20)측의 단부면(44H5)이, 제2 경사면(44G)의 일부(제2 부분(44G2))를 구성하고 있다. 즉, 제2 경사면(44G)의 종단(내경이 가장 작은 부분)(44G3)은, 규제부(44H)의 입력베어링(20)측의 단부면(44H5)의 최내주부와 일치하고 있다.
이 제2 경사면(44G)의 종단(44G3)은, 제1 경사면(22A)과 직경방향으로부터 보아 겹쳐져 있다. 환언하자면, 제1 경사면(22A)의 축방향 범위 내에 제2 경사면(44G)의 종단(44G3)이 존재하고 있다.
축심단면에 있어서의 입력축(16)의 축심(C16)에 대한 제2 경사면(44G)의 구배(θ2)는, 제1 부분(44G1)과 제2 부분(44G2) 모두, 이 예에서는 60도이다. 즉, 제2 경사면(44G)의 제1 부분(44G1)과 제2 부분(44G2)은, 동일한 구배(θ2)를 유지한 채로 연속하고 있다. 제2 경사면(44G)의 구배(θ2)(=60도)는, 제1 경사면(22A)의 구배(θ1)(=30도)보다 크다. 또, 제2 경사면(44G)의 연장처(44G4)는, 칼라(22)의 제1 경사면(22A) 상에 존재하며, 제2 경사면(44G)은, 제1 경사면(22A)과 직각으로 교차하고 있다.
회전장치(12)의 윤활제의 액면(26)의 레벨(봉입레벨)은, 입력축(16)의 축심(C16)보다 연직방향 하방이며, 또한 입력베어링(20)의 전동체(20A)의 일부가 잠기는 연직방향위치(구체적으로는, 이 예에서는, 입력축(16)의 축심(C16)으로부터 45mm 낮은 연직방향위치)에 설정되어 있다.
다만, 입력베어링(20)의 전동체(20A)의 오일시일반대측에는, 시일부재(88)가 마련되어 있다. 또, 부하반대측 케이싱체(44)는, 윤활제의 액면(26)보다 연직방향 하방에 있어서, 외륜(20B)의 외측에, 입력베어링(20)보다 오일시일반대측의 공간과 입력베어링(20)보다 오일시일(24)측의 공간을 연통하는 제1 윤활제통로(91)를 갖고 있다. 제1 윤활제통로(91)는, 입력베어링(20)의 하측에, 축과 평행하게 1개만 형성되며, 그 입력베어링(20)의 오일시일(24)측에서 칼라(22)의 근방까지 직경방향으로 세워져 있다. 부하반대측 케이싱체(44)의 외륜(20B)의 상부 상당 위치에는, 입력축(16)과 평행하게 제2 윤활제통로(92)가 형성되어 있다. 이 제2 윤활제통로(92)에는, 부하반대측 케이싱체(44)의 외주측으로부터 직경방향에 형성된 제3 윤활제통로(93)가 합류하고 있다.
다음으로, 이 회전장치(12)의 작용을 설명한다.
이 회전장치(12)에서는, 케이싱(40)(의 부하반대측 케이싱체(44))과 입력축(16)(회전축)의 사이에 입력베어링(20)이 배치되며, 그 입력베어링(20)보다 축방향 외측에 있어서 입력축(16)의 외측에 끼워진 칼라(22)와 케이싱(40)의 사이에 오일시일(24)이 배치되어 있다.
이와 같은 구성의 회전장치(12)에 있어서는,(특별히 배려된 설계가 이루어지지 않은 경우에는) 윤활 부족에 의하여 오일시일(24)에 눌러붙음이나 손상이 발생하는 경우가 있어, 오일누출이 발생하는 요인이 되고 있었다.
오일시일(24)의 윤활에 있어서 가장 효과적인 것은, 회전장치(12)의 케이싱(40)의 내부에 봉입되는 윤활제의 액면(26)의 레벨을, 예를 들면 오일시일(24)의 일부가 충분히 잠길 정도로 높은 액면으로 하는 것이다. 그러나, 윤활제의 액면(26)을 높게 유지하면, 감속기구(32)의 회전에 따른 윤활제의 교반에 의한 동력로스가 커질 뿐만 아니라, 만일 오일시일(24)에 문제가 발생했을 때에, 윤활제가 오일시일관통구멍(44P)으로부터 외부로 누출되는 양이 그만큼 많아져 버린다는 새로운 문제가 발생한다. 따라서, 윤활제의 액면(26)은, 오일시일(24)의 윤활을 포함하여 회전장치(12)의 각 부재의 윤활특성에 지장이 없는 범위에서, 가능한 한 낮은 레벨로 유지하는 것이 바람직하다.
본 회전장치(12)에 있어서는, 칼라(22)는, 입력베어링(20)측으로부터 오일시일(24)측을 향하여 외경이 커지는 제1 경사면(22A)을 갖고 있다. 이로 인하여, 감속기구(32)의 움직임에 의하여 칼라(22)의 제1 경사면(22A) 상에 도달한 윤활제를, 입력축(16)이 회전할 때의 원심력에 의하여, 축방향 외측(오일시일(24)측)으로 유도할 수 있게 된다. 그 결과, 윤활제의 액면(26)을 낮게 유지한 상태에 있어서도, 보다 양호하게 오일시일(24)을 윤활할 수 있게 되어, 오일시일(24)의 눌러붙음이나 손상을 억제하고, 오일누출이 발생하는 것을 보다 억제할 수 있다.
특히, 본 회전장치(12)에 있어서는, 케이싱(40)은, 입력베어링(20)측으로부터 오일시일(24)측을 향하여 내경(D44G)이 작아지는 제2 경사면(44G)을 갖고, 또한 이 제2 경사면(44G)의 종단(44G3)과 제1 경사면(22A)이 직경방향으로부터 보아 겹쳐져 있다. 이로써, 입력베어링(20)의 회전에 의하여 비산하여 케이싱(40)의 내주면(제2 경사면(44G))에 부착된 윤활제를, 제2 경사면(44G)을 따라 그 제2 경사면(44G)의 종단(44G3)으로까지 유도하고, 추가로 제1 경사면(22A) 상으로 효율적으로 이동시킬 수 있다. 그 결과, 이와 같이 하여 제1 경사면(22A) 상으로 이동해 온 윤활제를, 이미 설명한 제1 경사면(22A)에 의한 작용에 의하여, 효율적으로 오일시일(24)측으로 유도할 수 있다.
또, 본 회전장치(12)에 있어서는, 케이싱(40)은, 오일시일(24)의 축방향 입력베어링(20)측에, 직경방향 내측으로 돌출됨과 함께 오일시일(24)의 축방향 이동을 규제하는 규제부(44H)를 갖고, 또한 이 규제부(44H)가, 둘레방향의 일부에 노치(47)를 갖고 있다. 이로 인하여, 윤활제를, 당해 규제부(44H)의 노치(47)의 형성시단부(47A1~47A4)로부터, 제1 경사면(22A) 상으로 이동시킬 수 있으며, 규제부(44H)의 축방향 입력베어링(20)측의 단부면(제2 경사면(44G)의 제2 부분(44G2))을 따라 온 윤활제가, 그대로 원주방향으로 이동하여 연직방향 하측을 따라(낙하해) 버리는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 윤활제를 보다 효율적으로 오일시일(24)측으로 유도할 수 있다.
또는, 본 회전장치(12)에 있어서는, 이 규제부(44H)가, 입력축(16)의 축심(C16)보다, 연직방향 상방에, 2개의 노치(47)를 갖는 구성으로 되어 있다. 이로 인하여, 특히, 규제부(44H)의 축방향 입력축(16)측의 단부면의 상부에 부착된 윤활제를, 노치(47)의 형성시단부(47A1~47A4)로부터 효과적으로 제1 경사면(22A) 상에 낙하시킬 수 있다.
또, 본 회전장치(12)에 있어서는, 케이싱(40)은 입력베어링(20)측으로부터 오일시일(24)측을 향하여 내경이 작아지는 제2 경사면(44G)을 갖고, 또한 규제부(44H)의 입력베어링(20)측의 단부면(44H5)이 당해 제2 경사면(44G)의 일부(제2 부분(44G2))를 구성하고 있다. 이로 인하여, (윤활제를 모을 수 있는)제2 경사면(44G)을 보다 크게 확보할 수 있다. 또, 그 제2 경사면(44G)의 종단(44G3)을, 오일시일(24)의 매우 근처로 설정할 수 있기 때문에, 제2 경사면(44G)에서 모아진 윤활제를, 더 효율적으로 오일시일(24)측으로 유도할 수 있다.
또, 본 회전장치(12)에 있어서는, 칼라(22)는, 제1 경사면(22A)의 입력베어링(20)측의 단부에, 직경방향 외측으로 돌출되는 돌출부(22C)를 갖고 있다. 이로 인하여, 제1 경사면(22A) 상의 윤활제를 시간적으로 보다 길게(제1 경사면(22A) 상에) 유지할 수 있으며, 제1 경사면(22A)으로부터 그대로 연직방향 하방으로 낙하해 버리는 윤활제를 보다 저감시킬 수 있다. 이 효과는, 윤활제의 점도가 비교적 높은 경우에 보다 현저해진다. 또, 이 돌출부(22C)는, 후술하는 바와 같이, 특히 본 회전장치(12)를 세로배치로 사용하는 경우에, 윤활제의 유지플랜지로서도 효과적으로 기능한다.
도 4는, 윤활제의 액면(26)과 오일시일(24)(구체적으로는 칼라(22))의 윤활특성의 관계에 관하여 행한 시험결과를 나타내는 그래프이다.
그래프에서는, 칼라(22)의 외주가 단순한 스트레이트형상(제1 경사면(22A)을 갖지 않는 타입)으로 되어 있는 것(도 4의 파선(破線) 참조)과, 테이퍼형상(제1 경사면(22A)을 갖는 타입)으로 되어 있는 것(도 4의 실선 참조)을 비교한 결과가 나타나 있다.
그래프의 세로축은, 윤활제의 액면(26)의 레벨을 나타내고 있다. 구체적으로는, 입력축(16)의 축심(C16)으로부터의 거리가 mm단위로 나타나 있다. 예를 들면, -50이라는 것은, 윤활제의 액면(26)이 입력축(16)의 축심(C16)으로부터 50mm만큼 낮은 것을 의미하고 있다.
또, 그래프의 가로축은, 칼라(22)가 윤활되고 있는 축방향위치를 나타내고 있다. 구체적으로는, 칼라(22)의 축방향 입력베어링(20)측의 단부면(22E)으로부터의 축방향 거리가 mm단위로 나타나 있다. 이 회전장치(12)에서는, 오일시일(24)의 메인립부(24C)의 시일포인트(24C1)의 축방향위치는, 칼라(22)의 축방향 입력베어링(20)측의 단부면으로부터 16mm의 위치로 설정되어 있다. 본 회전장치(12)에 있어서는, 윤활제의 액면(26)의 레벨(여기에서는 입력축(16)의 축심(C16)으로부터의 거리)이, 45mm일 때에, 특히 임계적인 현저한 차가 확인되었다. 액면(26)이 입력축(16)의 축심(C16)으로부터 -45mm일 때란, 도 1에서 나타내는 액면(26)에 상당하고 있다. 즉, 이 액면(26)은, 입력베어링(20)의 외륜(20B) 및 전동체(20A)의 일부는 잠기지만, 내륜(20C)은 잠기지 않고, 또한 오일시일(24)도 잠겨 있지 않은 레벨에 상당하고 있다. 환언하자면, 만일, 오일시일(24)에 문제가 발생했다고 해도, 오일시일관통구멍(44P)으로부터 윤활제가 누출될 우려가 매우 작은 레벨에 상당하고 있다.
윤활제가, 이 액면(26)에까지 봉입되고 있을 때, 종래의 칼라, 즉, 제1 경사면(22A)을 갖지 않고, 단순한 원통형상으로 이루어진 스트레이트의 칼라를 사용한 경우에는, 칼라가 윤활되고 있는 것은, 칼라의 축방향 입력베어링(20)측의 단부면(22E)으로부터의 거리가 14mm 정도의 위치까지이며, 오일시일(24)의 메인립부(24C)의 시일포인트(24C1)(칼라의 단부로부터 16mm의 위치)에는 이르지 않았다. 즉, 오일시일(24)은 충분히 윤활되어 있지 않다.
그러나, 제1 경사면(22A)을 갖는 칼라(22)의 경우에는, 윤활제가, 동일하게 -45mm의 액면(26)에까지 봉입되고 있는 경우에, (시일포인트(24C1)의 위치인 16mm를 넘은)약 17mm의 위치까지 칼라(22)가 윤활되고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 오일시일(24)은, 명확히 보다 양호하게 윤활되고 있는 것을 확인할 수 있다.
다만, 상술한 바와 같이, 본 회전장치(12)에 있어서는, 입력베어링(20)에는, 전동체(20A)의 오일시일반대측에 시일부재(88)가 마련되어 있다. 이로 인하여, 입력베어링(20) 자체를 통하여 그 입력베어링(20)보다 내측의 공간의 윤활제를 오일시일(24)측에 유통시킬 수 없게 되어 있다. 그러나, 본 회전장치(12)는, 그 입력베어링(20)보다 오일시일반대측의 공간과 오일시일(24)측의 공간을 연결하는 제1 윤활제통로(91)를 갖고 있다. 이로써, 시일부재(88)를 갖고 있어도, (그 입력베어링(20)을 바이패스하는)제1 윤활제통로(91)를 통하여 입력베어링(20)보다 오일시일반대측의 공간의 윤활제를 오일시일(24)측에 유통시킬 수 있다.
이하, 이 구성을 채용한 이유에 대하여 설명한다.
오일시일(24)이나 입력베어링(20)의 전동체(20A)와 외내륜(20B, 20C)의 사이에 윤활제를 공급한다는 관점에서 설계한다면, 윤활제의 유통을 방해하는 당해 시일부재(88)를 입력베어링(20)에 배치하는 것은 바람직하지 않다. 그러나, 회전장치(12)는, 반드시 항상 가로배치(입력축(16) 및 출력축(72)을 수평으로 향한 상태)로 설치된다고는 할 수 없고, 예를 들면 도 5에 나타나는 바와 같이, 세로배치(입력축(16) 및 출력축(72)을 연직방향을 향하게 하고 출력축(72)을 연직방향 하향으로 한 상태)로 설치되는 경우도 있다.
본 회전장치(12)를 세로배치로 사용하는 경우에, 케이싱(40) 내에 입력베어링(20)이나 오일시일(24)이 잠길 만큼 다량의 윤활제를 봉입하는 것은, 교반로스가 매우 커지기 때문에 바람직하지 않다. 이로 인하여, 본 회전장치(12)를 세로배치로 사용하는 경우에는, 내치기어(58)의 축방향 중앙(A58)에 일치하는 위치에 액면(87)을 설정함과 함께, 입력베어링(20)에 관해서는, 전동체(20A)의 오일시일반대측(하측)을 시일부재(88)에 의하여 시일하고, 약간 점도가 높은 윤활제를 그 입력베어링(20)에 직접 도포하는 구성을 채용하도록 하고 있다.
본 회전장치(12)에 있어서는, 입력베어링(20)보다 오일시일반대측의 공간과 오일시일(24)측의 공간을 연결하는 제1 윤활제통로(91)가 형성되어 있기 때문에, 입력베어링(20)에 시일부재(88)가 마련되어 있어도, 입력베어링(20)의 오일시일(24)측에 (교반에 의하여 튀어오른)윤활제를 유도할 수 있다.
입력베어링(20)의 오일시일(24)측으로 유도된 윤활제는, 칼라(22)의 제1 경사면(22A)의 하측에 위치하게 되는 돌출부(22C)의 상부(단부면)(22C1)에 일시적으로 재치(유지)되어, 원심력에 의하여 제1 경사면(22A)을 따라 오일시일(24)측으로 유도된다.
이와 같은 구성을 채용함으로써, 회전장치(12)를 가로배치의 상태에서 사용할 때와 세로배치의 상태에서 사용할 때에, 입력베어링(20)을 공용할 수 있다.
다만, 세로배치의 경우, 용도에 따라서는, 이 구성에 의해서도, 충분한 윤활을 할 수 없을 때가 있다. 이 경우는, 부하측 케이싱체(42)에 오일펌프(도시하지 않음)를 배치하여, 그 펌프로부터 토출된 윤활제를, 도시하지 않은 배관을 통하여 입력베어링(20)의 직경방향 외측에 형성한 제3 윤활제통로(93)로부터 유입시키도록 한다. 제3 윤활제통로(93)로부터 유입된 윤활제는, 제2 윤활제통로(92)에 흘러들지만, 스냅링(82)에 의하여 입력베어링(20)의 축방향 내측(외치기어(56)측)으로 유입되는 것이 억제되어 있기 때문에, 그 윤활제는 제2 윤활제통로(92)를 통하여 입력베어링(20)의 축방향 외측(오일시일(24)측)에 공급되게 된다.
칼라(22)에는 (입력베어링(20)으로부터 오일시일(24)측을 향하여 외경이 커지는)제1 경사면(22A)이 형성되어 있는 것에 의하여, 공급되어 온 윤활제를, 보다 상방에 있는 오일시일(24)측으로 효율적으로 유도할 수 있다. 제2 윤활제통로(92)를 통하여 공급된 대부분의 윤활제는, 입력베어링(20)을 오일시일(24)측으로부터 윤활함과 함께, 제1 윤활제통로(91)를 통하여 입력베어링(20)의 축방향 내측에 공급되어, 감속기구(32)의 윤활에 충당된다.
다만, 본 회전장치(12)에 있어서는, 케이싱(40)은, 입력베어링(20)측으로부터 오일시일(24)측을 향하여 내경이 작아지는 제2 경사면(44G)을 갖고, 이 제2 경사면(44G)의 종단(44G3)과 제1 경사면(22A)이 직경방향으로부터 보아 겹쳐지는 구성이 채용되고 있었다. 그러나 이 구성은, 반드시 필수의 구성은 아니다. 원래, 케이싱(40)의 내주에 형성하는 제2 경사면(44G)은, 반드시 마련할 필요는 없다. 예를 들면, 케이싱(40)의 내주는, 입력축(16)과 평행하게 형성되어 있어도 된다. 다만, 제1 경사면(22A)과 마찬가지로, 제2 경사면(44G)도, 입력축(16)의 축심(C16)을 포함하는 단면의 형상은, 직선형상이어도 되고, 또 곡선형상이어도 된다.
또, 본 회전장치(12)에 있어서는, 케이싱(40)은, 오일시일(24)의 축방향 입력베어링(20)측에, 직경방향 내측으로 돌출됨과 함께, 오일시일(24)의 축방향 이동을 규제하는 규제부(44H)를 갖고, 또한 이 규제부(44H)가, 둘레방향의 일부에 노치(47)를 갖는 구성이 채용되고 있었다. 그러나, 이 규제부(44H)의 노치(47)도, 반드시 마련할 필요는 없다. 나아가서는, “규제부(44H)가 노치(47)를 갖는다”는 구성이 아닌, 예를 들면 “규제부(44H)가, 둘레방향의 일부에 돌기를 갖는다”는 구성이어도, 동일한 작용 효과가 얻어진다. 즉, 그 돌기의 정상부로부터 마찬가지로, 윤활제를 제1 경사면(22A) 상으로 이동시킬 수 있다.
또, 본 회전장치(12)에 있어서는, 이 규제부(44H)가, 입력축(16)의 축심(C16)보다, 연직방향 상방에, 적어도 2개의 노치(47)를 갖는 구성으로 되어 있었다. 그러나, 노치(47)(혹은 돌기)는, 반드시 이 양태로 형성될 필요는 없다. 예를 들면, 입력축(16)의 축심(C16)보다 연직방향 하방에, 노치(47)(혹은 돌기)를 마련하는 것을 금지하는 것은 아니다. 단, 회전방향을 고려하면, 연직방향 최상부(44H1)에 대하여 대칭으로 짝수개 마련하도록 하는 것이 바람직하다.
또, 본 회전장치(12)에 있어서는, 케이싱(40)은 입력베어링(20)측으로부터 오일시일(24)측을 향하여 내경이 작아지는 제2 경사면(44G)을 갖고, 또한 규제부(44H)의 입력베어링(20)측의 단부면(44H5)이 당해 제2 경사면(44G)의 일부(제2 부분(44G2))를 구성하고 있었다. 그러나, 이 제2 경사면(44G)의 구성도 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 회전장치(12)에 있어서는, 제2 경사면(44G)은, 규제부(44H)보다 축방향 입력베어링(20)측의 영역의 내주(44F)에 상당하는 제1 부분(44G1)과, 규제부(44H)의 축방향 입력베어링(20)측의 단부면(44H5)에 상당하는 제2 부분(44G2)의 쌍방에 형성되어 있었지만, 어느 일방에만 제2 경사면(44G)이 형성되어 있어도 되고, 전혀 형성되어 있지 않아도 된다. 또한, 본 회전장치(12)에 있어서는, 제2 경사면(44G)의 제1 부분(44G1)과 제2 부분(44G2)을, 동일한 구배(θ2)로 연속시키도록 하고 있었지만, 반드시 동일한 경사로 연속시킬 필요는 없으며, 곡절하고 있어도 되고, 또 단차가 형성되어 있어도 된다.
또, 본 회전장치(12)에 있어서는, 칼라(22)는, 제1 경사면(22A)의 입력베어링(20)측의 단부에, 직경방향 외측으로 돌출되는 돌출부(22C)를 갖고 있었다. 그러나, 이 돌출부(22C)도 반드시 필요한 구성은 아니다. 예를 들면, 돌출부를 갖지 않는 칼라(22)의 단부면을 직접 입력베어링(20)의 내륜(20C)에 맞닿도록 해도 된다. 이 경우에는, 입력베어링(20)의 내륜(20C)이, 칼라(22)의 입력베어링(20)측의 단부면(22E)으로부터 돌출되어 있는 부분이, “돌출부(22C)의 단부면(22C1)”에 유사한 기능을 할 수 있다.
또, 본 회전장치(12)에 있어서는, 회전장치(12)를 가로배치의 상태에서 사용할 때와, 세로배치의 상태에서 사용할 때에, 입력베어링(20)을 공용하기 위하여, 입력베어링(20)은, 전동체(20A)의 오일시일반대측에 시일부재(88)를 갖고 있었다. 그러나, 예를 들면 회전장치(12)의 용도가 가로배치의 상태에서의 사용에 한정되는 경우는, 이 시일부재(88)는 불필요하다(오히려 윤활제의 흐름을 원활히 하기 위해서는 없는 편이 좋다). 이에 대하여, 제1 윤활제통로(91)는, 시일부재(88)의 유무에 관계없이 마련되는 편이 바람직하다. 그러나, 예를 들면 시일부재(88)가 없을 때는, (윤활제는 입력베어링(20) 내를 통과할 수 있으므로)제1 윤활제통로(91)는, 없어도 된다.
다만, 본 회전장치(12)는, 편심요동형의 감속기구(32)를 구비한 구성을 갖고 있었지만, 본 발명에 관한 회전장치의 구체적인 구성은, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 단순 유성기어감속기구를 갖는 회전장치여도 되고, 평행축감속기구나 직교축감속기구를 갖는 회전장치여도 된다. 혹은, 감속기구를 갖지 않는 회전장치여도 된다. 회전축도 입력축에 한정되지 않는다. 요점은, 케이싱과, 그 케이싱에 대하여 상대회전하는 회전축과, 케이싱과 회전축의 사이에 배치되는 베어링을 갖는 회전장치이면, 본 발명을 적용할 수 있다.
12…회전장치
16…회전축
20…입력베어링
22…칼라
22A…제1 경사면
d22A…제1 경사면의 외경
24…오일시일
26…윤활제의 액면
40…케이싱
44…부하반대측 케이싱체

Claims (8)

  1. 케이싱과, 상기 케이싱에 대하여 상대회전하는 회전축과, 상기 케이싱과 상기 회전축의 사이에 배치되는 베어링과, 상기 베어링보다 축방향 외측에 있어서 상기 회전축의 외측에 끼워지는 칼라와, 상기 케이싱과 상기 칼라의 사이에 배치되는 오일시일과, 상기 케이싱의 내부에 봉입되는 윤활제를 구비하는 회전장치로서,
    상기 칼라는, 상기 베어링측으로부터 상기 오일시일측을 향하여 외경이 커지는 제1 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 회전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이싱은, 상기 베어링측으로부터 상기 오일시일측을 향하여 내경이 작아지는 제2 경사면을 갖고,
    상기 제2 경사면의 종단과 상기 제1 경사면이 직경방향으로부터 보아 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 회전장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 케이싱은, 상기 오일시일의 축방향의 상기 베어링측에, 직경방향 내측으로 돌출됨과 함께 상기 오일시일의 축방향 이동을 규제하는 규제부를 갖고,
    상기 규제부는, 둘레방향의 일부에 노치 또는 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 회전장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 규제부는, 상기 회전축의 축심보다 연직방향 상방에, 적어도 2개의 상기 노치 또는 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 회전장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 케이싱은, 상기 베어링측으로부터 상기 오일시일측을 향하여 내경이 작아지는 제2 경사면을 갖고, 상기 규제부의 상기 베어링측의 면이, 상기 제2 경사면의 일부를 구성하는 것을 특징으로 하는 회전장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 칼라는, 상기 제1 경사면의 상기 베어링측의 단부에, 직경방향 외측으로 돌출되는 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베어링은, 전동체 및 외륜을 갖고,
    상기 전동체의 오일시일반대측에 시일부재가 마련되며,
    상기 윤활제의 액면보다 연직방향 하방에 있어서, 상기 외륜의 외측에, 상기 베어링보다 오일시일반대측의 공간과 상기 베어링보다 오일시일측의 공간을 연통하는 윤활제통로를 갖는 것을 특징으로 하는 회전장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베어링은, 전동체를 갖고,
    상기 윤활제의 액면이, 상기 회전축의 축심보다 연직방향 하방으로, 또한 상기 전동체의 일부가 잠기는 레벨로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 회전장치.
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