KR20190045060A - 휨맞물림식 기어장치 - Google Patents

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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

경량화를 도모하면서, 기어의 발열대책을 도모할 수 있는 휨맞물림식 기어장치를 제공한다.
기진체(12)와, 기진체(12)에 의하여 휨변형되는 외치기어(14)와, 외치기어(14)와 맞물리는 내치기어(18-A, 18-B)를 구비한 휨맞물림식 기어장치로서, 내치기어(18-A, 18-B)가 수지에 의하여 구성되고, 외치기어(14)가 수지보다 열전도율이 높은 고열전도재료에 의하여 구성되며, 기진체베어링(16-A, 16-B)는, 외치기어(14)의 내주면을 전동하는 전동체(16a)를 갖는다. 내치기어(18-A, 18-B)와 외치기어(14)의 맞물림 개소가 발열되었을 때, 그 맞물림 개소로부터 고열전도재료의 외치기어(14)를 통하여 다른 개소로의 전열이 촉진되어, 그 외의 개소에서의 방열을 촉진시킬 수 있다. 따라서, 내치기어(18-A, 18-B)에 수지를 이용함으로써 경량화를 도모하면서, 기어의 발열대책을 도모할 수 있다.

Description

휨맞물림식 기어장치{Flexible engagement gear device}
본 출원은 2017년 10월 23일에 출원된 일본 특허출원 제2017-204323호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
본 발명은, 휨맞물림식 기어장치에 관한 것이다.
고감속비가 얻어지는 소형의 기어장치로서, 휨맞물림식 기어장치가 알려져 있다. 최근, 기어장치의 용도가 다양화되고 있으며, 이 종류의 휨맞물림식 기어장치에서 경량화가 요청되는 경우가 있다. 이 요청에 부응하는 것으로서, 특허문헌 1에는, 내치(內齒)기어와 외치(外齒)기어에 수지를 이용한 휨맞물림식 기어장치가 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2013-170611호
그런데, 기어에 수지를 이용하면, 기어의 맞물림 개소가 발열된 경우에, 열열화의 영향에 의한 기어의 수명의 저하가 우려된다. 이 대책을 강구한 휨맞물림식 기어장치는 아직도 제안되고 있지 않아, 그 제안이 요망된다.
본 발명의 일 양태는, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어지고, 그 목적 중 하나는, 경량화를 도모하면서, 기어의 발열대책을 도모할 수 있는 휨맞물림식 기어장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 양태는 휨맞물림식 기어장치에 관한 것으로, 기진체(起振體)와, 상기 기진체에 의하여 휨변형되는 외치기어와, 상기 외치기어와 맞물리는 내치기어를 구비한 휨맞물림식 기어장치로서, 상기 내치기어가 수지에 의하여 구성되고, 상기 외치기어가 상기 수지보다 열전도율이 높은 고열전도재료에 의하여 구성되며, 상기 기진체베어링은, 상기 외치기어의 내주면을 전동하는 전동체를 갖는다.
본 발명에 의하면, 경량화를 도모하면서, 기어의 발열대책을 도모할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태의 기어장치를 나타내는 측면단면도이다.
도 2는 도 1의 일부의 확대도이다.
도 3에 있어서, 도 3의 (a)는, 외치기어와 내치기어의 맞물림상태를 모식적으로 나타내는 정면단면도이며, 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)의 범위 A의 일부를 확대한 도이다.
도 4는 제2 실시형태의 기어장치의 일부를 나타내는 측면단면도이다.
이하, 실시형태, 변형예에서는, 동일한 구성요소에 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다. 또, 각 도면에서는, 설명의 편의를 위하여, 구성요소의 일부를 적절히 생략하거나, 구성요소의 치수를 적절히 확대, 축소하여 나타낸다.
(제1 실시형태)
도 1은, 제1 실시형태의 기어장치(10)을 나타내는 측면단면도이다. 기어장치(10)은, 내치기어와 맞물리는 외치기어를 휨변형시키면서 내치기어에 대한 맞물림위치를 둘레방향으로 변경함으로써 외치기어를 자전시키고, 그 자전성분을 출력하는 휨맞물림식 기어장치이다. 본 실시형태의 기어장치는, 감속용 내치기어(18-A)와 출력용 내치기어(18-B)를 이용하여 기진체(12)의 회전을 감속하여 출력하는, 이른바 통형의 휨맞물림식 기어장치이다.
기어장치(10)은, 주로, 기진체(12)와, 외치기어(14)와, 기진체베어링(16-A, 16-B)와, 내치기어(18-A, 18-B)와, 지지부재(20)과, 베어링하우징(22-A, 22-B)를 구비한다. 이하, 기진체(12)의 회전중심선(La)을 따르는 방향을 간단하게 "축방향 X"라고 하며, 그 회전중심선(La)을 중심으로 한 둘레방향, 직경방향에 관하여, 간단하게 "둘레방향", "직경방향"이라고 하는 경우가 있다.
기진체(12)는, 강성을 갖는 통형상부재이다. 기진체(12)에는, 키 등을 이용하여, 모터 등의 구동장치의 구동축(도시하지 않음)이 연결된다. 기진체(12)는, 구동축에 의해서는, 스스로의 축심(軸芯)을 회전중심으로 하여 회전시킬 수 있다. 다만, 구동장치는, 기진체(12)보다 축방향 X의 일방측(도면 중 우측)에 배치된다. 이하, 축방향 X의 일방측을 입력측이라고 하고, 타방측(도면 중 좌측)을 반입력측이라고 한다.
기진체(12)에는, 기진체베어링(16-A, 16-B)의 직경방향 내측에 형성되는 중공부(12a)를 갖는다. 중공부(12a)는, 기진체(12)의 직경방향 중앙부를 축방향 X에 관통한다. 중공부(12a)에는 배선 등의 삽통부재(도시하지 않음)가 삽통된다. 기진체(12)에 중공부(12a)가 형성됨으로써, 기어장치(10)의 경량화를 도모할 수 있다.
기진체(12)는, 중간축부(12b)와, 중간축부(12b)보다 입력측에 있는 입력측 축부(12c)와, 중간축부(12b)보다 반입력측에 있는 반입력측 축부(12d)를 갖는다. 이들 중간축부(12b), 입력측 축부(12c) 및 반입력측 축부(12d)는, 중공부(12a)의 직경방향 외측에 마련된다. 중간축부(12b)는, 그 축방향 X에 직교하는 단면의 외주형상이 타원형을 이룬다. 입력측 축부(12c) 및 반입력측 축부(12d)는, 그 축방향 X에 직교하는 단면의 외주형상이 원형을 이룬다. 본 명세서에서의 "타원"이란, 기하학적으로 엄밀한 타원에 한정되지 않고, 대략 타원도 포함된다.
외치기어(14)는, 기진체(12)의 중간축부(12b)의 외주측에 배치된다. 외치기어(14)는, 가요성을 갖는 통형상부재이다. 외치기어(14)는, 통형상의 기부(基部)(14a)와, 기부(14a)의 외주측에 기부(14a)와 일체적으로 형성된 제1 외치부(14b) 및 제2 외치부(14c)를 갖는다. 제1 외치부(14b)는 입력측에 배치되어, 후술하는 감속용 내치기어(18-A)와 맞물린다. 제2 외치부(14c)는 반입력측에 배치되어, 후술하는 출력용 내치기어(18-B)와 맞물린다. 제1 외치부(14b)와 제2 외치부(14c)는, 기진체(12)의 중간축부(12b)의 장축방향 양측부분이 내치기어(18)과 맞물린다.
외치기어(14)는, 기진체(12)의 회전에 추종하여, 기진체(12)의 중간축부(12b)에 의하여 기진체베어링(16)을 통하여 타원형으로 휨변형된다. 이때, 외치기어(14)는, 내치기어(18-A, 18-B)와의 맞물림위치를 둘레방향으로 변경하면서, 기진체(12)의 중간축부(12b)의 형상에 맞도록 휨변형된다.
기진체베어링(16-A, 16-B)는, 기진체(12)의 중간축부(12b)와 외치기어(14)의 사이에 배치된다. 기진체베어링(16-A, 16-B)에는, 외치기어(14)의 제1 외치부(14b)와 기진체(12)의 사이에 배치되는 제1 기진체베어링(16-A)와, 외치기어(14)의 제2 외치부(14c)와 기진체(12)의 사이에 배치되는 제2 기진체베어링(16-B)가 포함된다. 기진체(12)는, 기진체베어링(16-A, 16-B)를 통하여 외치기어(14)를 회전 가능하게 지지한다. 복수의 기진체베어링(16-A, 16-B)는, 복수의 기진체베어링(16-A, 16-B)에 대하여 축방향 X의 양측에 배치되는 링형상의 변위규제부재(28)에 닿음으로써 축방향 X에서의 변위가 규제된다.
이하, 공통점이 있는 다른 구성요소에 관하여, 명칭의 모두에 "제1, 제2"라고 붙이고, 부호의 말미에 "-A, -B"라고 붙여 구별한 경우, 총칭할 때는 이들을 생략한다. 예를 들면, 제1 기진체베어링(16-A), 제2 기진체베어링(16-B)는, 총칭할 때 "기진체베어링(16)"이라고 기재한다.
기진체베어링(16)은, 복수의 전동체(16a)와, 리테이너(16b)를 갖는다. 리테이너(16b)는, 복수의 전동체(16a)의 상대위치를 지지함과 함께 복수의 전동체(16a)를 회전 가능하게 지지한다.
본 실시형태의 전동체(16a)는 롤러이다. 본 실시형태의 전동체(16a)는, 그 외주면이 축방향 X를 따라 마련되는 원통롤러이다. 본 실시형태의 전동체(16a)는, 축방향 X를 따른 회전축선을 중심으로 회전한다.
본 실시형태의 전동체(16a)는, 외치기어(14)의 내주면을 전동한다. 외치기어(14)의 내주면은 기진체베어링(16)의 외륜을 겸하게 된다. 기진체베어링(16)은, 전동체(16a)가 전동하는 휨변형 가능한 외륜을 갖지 않는 구성이 된다.
본 실시형태의 전동체(16a)는, 기진체(12)의 중간축부(12b)의 외주면을 전동하고, 그 기진체(12)의 외주면은 전동체(16a)가 전동하는 내측전동면(30)으로서 기능한다. 기진체(12)의 외주면은 기진체베어링(16-A, 16-B)의 내륜을 겸하게 된다. 기진체베어링(16)은 전동체(16a)가 전동하는 내륜을 갖지 않는 구성이 된다.
내치기어(18-A, 18-B)는, 기진체(12)의 회전에 추종하여 변형되지 않을 정도의 강성을 갖는 환상부재이다. 내치기어(18-A, 18-B)는, 외치기어(14)의 제1 외치부(14b)나 제2 외치부(14c)의 외주측에 배치된다. 본 실시형태의 내치기어(18-A, 18-B)에는, 입력측에 배치되는 감속용 내치기어(18-A)(제1 내치기어)와, 반입력측에 배치되는 출력용 내치기어(18-B)(제2 내치기어)가 포함된다.
감속용 내치기어(18-A)는, 외치기어(14)의 제1 외치부(14b)가 맞물리는 제1 내치부(18a)를 갖는다. 제1 내치부(18a)의 내치수는 제1 외치부(14b)의 외치수보다 2i(i는 1 이상의 자연수)만큼 많다. 이로써, 기진체(12)가 회전했을 때, 제1 내치부(18a)와 제1 외치부(14b)의 치수차에 따른 감속비로 기진체(12)의 회전이 감속되어 외치기어(14)가 자전한다.
출력용 내치기어(18-B)는, 외치기어(14)의 제2 외치부(14c)가 맞물리는 제2 내치부(18c)를 갖는다. 제2 내치부(18c)의 내치수는 제2 외치부(14c)의 외치수와 동수이다. 이로써, 기진체(12)가 회전했을 때, 출력용 내치기어(18-B)에는, 외치기어(14)의 자전성분과 동일한 크기의 회전이 출력된다.
지지부재(20)은, 출력용 내치기어(18-B)에 대하여 직경방향 외측에 배치되고, 그 출력용 내치기어(18-B)를 메인베어링(24)를 통하여 회전 가능하게 지지한다. 본 실시형태의 지지부재(20)은 억지 끼워맞춤, 중간 끼워맞춤 등을 이용하여 감속용 내치기어(18-A)와 일체화된다. 본 실시형태의 지지부재(20)과 감속용 내치기어(18-A)는 별체이지만, 단일의 부재의 일부를 구성하고 있어도 된다.
베어링하우징(22)는, 축방향 X에 간격을 두고 배치된다. 베어링하우징(22)에는, 입력측에 배치되는 입력측 베어링하우징(22-A)와, 반입력측에 배치되는 반입력측 베어링하우징(22-B)가 포함된다. 입력측 베어링하우징(22-A)는, 볼트(B1) 등을 이용하여 감속용 내치기어(18-A)와 일체화된다. 반입력측 베어링하우징(22-B)는, 볼트(B3) 등을 이용하여 출력용 내치기어(18-B)와 일체화된다.
입력측 베어링하우징(22-A)와 기진체(12)의 입력측 축부(12c)의 사이나, 반입력측 베어링하우징(22-B)와 기진체(12)의 반입력측 축부(12d)의 사이에는 베어링(26)이 배치된다. 한 쌍의 베어링하우징(22-A, 22-B)는, 기진체(12)를 베어링(26)을 통하여 회전 가능하게 양측단지지한다.
이상의 기어장치(10)의 동작을 설명한다. 구동장치의 구동축이 회전하면, 구동축과 함께 기진체(12)가 회전한다. 기진체(12)가 회전하면, 내치기어(18)과의 맞물림위치를 둘레방향으로 변경하면서, 기진체(12)의 중간축부(12b)의 형상에 맞도록 외치기어(14)가 연속적으로 휨변형된다. 이로써, 제1 외치부(14b)는, 기진체(12)가 1회전할 때마다, 감속용 내치기어(18-A)의 제1 내치부(18a)와의 치수차에 상당하는 만큼, 감속용 내치기어(18-A)에 대하여 상대회전(자전)한다. 이때, 기진체(12)의 회전은, 제1 내치부(18a)와의 치수차에 따른 감속비로 감속되어 외치기어(14)가 자전한다. 출력용 내치기어(18-B)의 제2 내치부(18c)는, 제2 외치부(14c)와 치수가 동일하다. 따라서, 출력용 내치기어(18-B)는, 기진체(12)가 1회전한 전후로 제2 외치부(14c)와의 상대적인 맞물림위치가 변하지 않는 상태 그대로, 외치기어(14)와 동일한 자전성분으로 동기하여 회전한다. 이 출력용 내치기어(18-B)의 회전은 출력용 내치기어(18-B)로부터 피구동장치에 전달된다. 이 결과, 기진체(12)의 회전이 감속되어 출력용 내치기어(18-B)로부터 피구동장치에 출력된다.
여기에서, 제1 실시형태의 기어장치(10)에서는, 내치기어(18)이 수지에 의하여 구성되고, 외치기어(14)가 고열전도재료에 의하여 구성되는 점에 하나의 특징이 있다. 이 내치기어(18)을 구성하는 수지(이하, 기어용 수지라고 함)는, 예를 들면 폴리아세탈, 폴리아마이드 등의 범용 엔지니어플라스틱 등이다. 본 발명의 "수지"에는, 수지와 다른 소재의 복합재료도 포함된다. 이 복합재료란, 예를 들면 탄소섬유 강화수지나 유리섬유 강화수지 등이다. 본 실시형태에서는 감속용 내치기어(18-A) 및 출력용 내치기어(18-B)의 양쪽 모두가 기어용 수지에 의하여 구성된다. 다만, 감속용 내치기어(18-A) 및 출력용 내치기어(18-B) 중 한쪽만이 기어용 수지에 의하여 구성되어도 된다.
외치기어(14)는, 그 전체, 즉 기부(14a), 제1 외치부(14b) 및 제2 외치부(14c)의 각각이 고열전도재료에 의하여 구성된다. 이 고열전도재료는, 기어용 수지보다 열전도율[W/(m·K)]이 높은 소재, 즉 기어용 수지보다 열이 전달되기 쉬운 소재를 말한다. 본 실시형태에서는, 이 고열전도재료로서 철, 알루미늄 등의 금속을 이용하고 있지만, 기어용 수지보다 열전도율이 큰 다른 수지 등이 이용되어도 된다.
이로써, 내치기어(18)과 외치기어(14)의 맞물림 개소가 발열되었을 때, 그 맞물림 개소로부터 고열전도재료의 외치기어(14)를 통하여 다른 개소로의 전열이 촉진되어, 그 외의 개소에서의 방열이 촉진된다. 여기에서 다른 개소에는, 외치기어(14)의 맞물림 개소 이외에서 외치기어(14)의 일부가 되는 개소 외에, 외치기어(14) 이외의 부재(예를 들면, 기진체베어링(16))가 포함된다. 따라서, 내치기어(18)과 외치기어(14)의 맞물림 개소에서의 발열에 의한 내치기어(18)이나 외치기어(14)의 고온화를 억제할 수 있다. 이 결과, 열열화의 영향에 의한 내치기어(18)이나 외치기어(14)의 수명의 저하를 방지할 수 있어, 내치기어(18)이나 외치기어(14)에 관하여 양호한 내구성을 얻을 수 있다. 이로 인하여, 내치기어(18)에 기어용 수지를 이용함으로써 경량화를 도모하면서, 기어의 발열대책을 도모할 수 있다.
고열전도재료는, 기어의 맞물림 개소에서 발생하는 열을 다른 개소로 전열시키는 관점에서, 기어용 수지보다 열전도율이 클수록 바람직하다. 이 관점에서, 고열전도재료의 열전도율은, 예를 들면 기어용 수지의 열전도율의 10.0배 이상이 되도록 설정되면 바람직하다.
휨맞물림식 기어장치(10)에서는, 통상 외치기어(14)의 직경방향 외측에 배치되는 내치기어(18)이 외치기어(14)보다 큰 체적이 된다. 본 실시형태에서는, 이 큰 체적의 내치기어(18)을 기어용 수지에 의하여 구성하고 있기 때문에, 작은 체적의 외치기어(14)를 기어용 수지에 의하여 구성하는 것보다, 효과적으로 경량화를 도모할 수 있다.
휨맞물림식 기어장치의 전달효율의 고효율화를 도모함에 있어서는, 휨변형 개소에서의 에너지손실을 저감시키기 위하여, 휨변형 개소의 체적의 삭감이 유효해진다. 여기에서, 기진체베어링(16)은, 외치기어(14)의 내주면을 전동하는 전동체(16a)를 갖고 있고, 전동체(16a)가 전동하는 휨변형 가능한 외륜을 갖지 않는 구성이다. 따라서, 외치기어(14)와 함께 휨변형되는 외륜이 없는 만큼, 그 외륜의 휨변형에 따른 에너지손실을 피할 수 있어, 기어장치(10)의 고전달효율화를 도모할 수 있다.
또, 전동체(16a)로서 구체를 이용한 후, 기진체베어링(16)의 외륜을 생략한 경우, 외치기어(14)의 내주면과 전동체(16a)의 사이에서의 축방향 X에서의 접촉면적이 작아진다. 이에 따라, 전동체(16a)로부터 외치기어(14)에 전달되는 하중의 축방향분포가 불균일해지고, 내치기어(18)과의 맞물림 개소에 외치기어(14)로부터 전달되는 하중의 치근(齒筋)방향(축방향 X)에서의 분포가 불균일해진다. 이 점, 전동체(16a)로서 롤러를 이용한 경우, 기진체베어링(16)의 외륜을 생략해도, 외치기어(14)의 내주면과 전동체(16a)의 사이에서의 축방향 X에서의 접촉면적이 커진다. 이로써, 전동체(16a)로부터 외치기어(14)에 전달되는 하중의 축방향분포의 균일화에 의하여, 내치기어(18)과의 맞물림 개소에 외치기어(14)로부터 전달되는 하중의 치근방향(축방향 X)에서의 분포를 균일화할 수 있어, 이들의 닿는 상태를 안정화 시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 고열전도재료는, 기어용 수지보다 탄성상수[Pa]가 큰 것이 이용된다. 고열전도재료의 탄성상수는, 예를 들면 기어용 수지의 탄성상수의 10배 이상이 되도록 설정된다. 이는, 예를 들면 상술한 범용 엔지니어플라스틱과 금속의 조합에 의하여 실현된다.
이와 같이 고열전도재료의 탄성상수가 기어용 수지의 탄성상수보다 크다는 것은, 고열전도재료를 탄성변형시키기 위하여 부여해야 하는 하중이 기어용 수지보다 커, 탄성변형에 따른 에너지손실이 기어용 수지보다 커지는 것을 의미한다. 따라서, 이와 같은 탄성상수의 고열전도재료를 외치기어(14)에 이용한 경우, 기어용 수지의 탄성상수와 동일하거나, 또는 작은 탄성상수의 고열전도재료를 이용한 경우와 비교하여, 기어장치(10)의 전달효율이 저하되기 쉬워진다. 이와 같이 기어장치(10)의 전달효율이 저하되기 쉬워지는 구조하에서도, 상술한 바와 같이, 기진체베어링(16)의 외륜을 없앰으로써, 기어장치(10)의 고전달효율화를 도모할 수 있는 이점이 있다.
기어장치(10)의 다른 특징을 설명한다. 도 2는 도 1의 일부의 확대도이다. 상술한 대로, 기진체베어링(16)의 전동체(16a)는 기진체(12)의 중간축부(12b)의 외주면을 전동한다. 이 중간축부(12b)는, 전동체(16a)가 외주면을 전동하는 전동체전동부(12e)를 구성한다.
외치기어(14)의 직경방향의 두께(Ta)는, 이 전동체전동부(12e)의 직경방향의 두께(Tb)보다 작아지도록 설정된다. 외치기어(14)의 두께(Ta), 전동체전동부(12e)의 두께(Tb)는, 그들의 전체둘레에 걸친 범위 중에서 가장 얇은 개소에서의 두께를 말한다. 외치기어(14)의 두께(Ta)는, 구체적으로는, 외치기어(14)의 치저(齒底)(14d)부터 외치기어(14)의 내주면(14e)까지의 직경방향에서의 치수를 말한다. 이 외치기어(14)의 두께(Ta)는, 외치기어(14)를 기진체(12)로부터 분리하여 진원으로 한 상태하에서 측정된다. 도 2에서는, 설명의 편의로부터, 기진체(12)에 장착한 상태하에서의 두께(Ta)를 나타낸다. 이 이점을 설명한다.
도 3의 (a)는, 외치기어(14)와 내치기어(18)의 맞물림상태를 모식적으로 나타내는 정면단면도이며, 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)의 범위 A의 일부를 확대한 도이다. 외치기어(14)가 타원형으로 휨변형되었을 때, 내치기어(18)에는, 통상 외치기어(14)의 장축방향 양측부분(14f)가 맞물리고, 그 장축방향 양측부분(14f) 이외의 개소가 닿지 않는 상태가 된다. 이때, 복수의 전동체(16a)에 접촉하는 외치기어(14)의 접촉점의 사이의 부분(이하, 접촉점간 부분(14h)라고 함)은, 외치기어(14)의 휨변형에 따른 복원력(Fa)에 의하여 직경방향 내측에 가까워지도록 변형되고자 한다.
여기에서, 외치기어(14)의 두께(Ta)가 기진체(12)의 두께(Tb)보다 큰 경우, 그 조건을 충족시키지 않는 경우와 비교하여, 외치기어(14)의 접촉점간 부분(14h)가 직경방향 내측에 가까워지도록 변형되기 어려워진다. 도 3의 (b)의 예로 말하면, 외치기어(14)의 접촉점간 부분(14h)가 실선의 개소까지 변형되기 어려워져, 이점쇄선의 개소에 위치하기 쉬워진다는 것이다. 이 결과, 외치기어(14)의 장축방향 양측부분(14f)의 근방에서는 접촉점간 부분(14h)가 내치기어(18)에 닿아야 하지 않음에도 불구하고, 그 내치기어(18)에 의도하지 않게 닿는 사태가 발생하기 쉬워진다.
(A) 이 점, 외치기어(14)의 두께(Ta)를 기진체(12)의 두께(Tb)보다 작게 해 두면, 그 조건을 충족시키지 않는 경우와 비교하여, 외치기어(14)의 접촉점간 부분(14h)를 휨변형에 따른 복원력(Fa)에 의하여 직경방향 내측에 가까워지도록 변형시키기 쉬워진다. 이로써, 외치기어(14)의 두께(Ta)가 기진체(12)의 두께(Tb)보다 작은 조건을 충족시키지 않는 경우와 비교하여, 외치기어(14)의 장축방향 양측부분(14f)의 근방에서 접촉점간 부분(14h)가 내치기어(18)에 의도하지 않게 닿는 사태를 피하기 쉬워진다.
(B) 또, 전동체(16a)에 구체를 이용한 경우, 축방향 X에 따른 단면에 있어서, 전동체(16a)가 전동하는 내측전동면(30)을 오목면형상으로 할 수 있어, 전동체(16a)와 내측전동면(30)의 사이에서의 접촉면적을 크게 할 수 있다. 한편, 전동체(16a)에 롤러를 이용한 경우, 도 1에 나타내는 바와 같이, 축방향 X에 따른 단면에 있어서, 전동체(16a)와 내측전동면(30)이 직선형상을 이룬다. 이 결과, 전동체(16a)에 구체를 이용하여 내측전동면(30)을 오목면형상으로 한 경우와 비교하여, 전동체(16a)와 내측전동면(30)의 사이에서의 접촉면적이 작아지고, 전동체(16a)와 내측전동면(30)의 사이에서의 면압이 높아져, 내측전동면(30)을 갖는 부재(기진체(12))에 요구되는 강도가 커진다. 여기에서, 본 실시형태에서는, 기진체(12)의 두께(Tb)가 외치기어(14)의 두께(Ta)보다 크기 때문에, 그 조건을 충족시키지 않는 경우와 비교하여, 기진체(12)의 요구강도를 확보하기 쉬워진다.
다만, 본 실시형태에서는 경량화를 도모하는 관점에서, 지지부재(20), 베어링하우징(22)가 기어용 수지 등의 수지에 의하여 구성된다. 또, 전동체의 전동에 따른 마모에 대한 강도를 확보하는 관점에서, 기진체베어링(16), 메인베어링(24), 베어링(26)은 금속으로 구성된다. 동일한 관점에서, 기진체베어링(16)의 전동체(16a)가 전동하는 내측전동면(30)을 갖는 기진체(12)도 금속으로 구성된다. 여기에서 베어링이 전동체, 외륜, 내륜을 갖는 경우, 그들 모두가 금속으로 구성되는 것을 상정하고 있지만, 일부를 금속으로 구성하고, 나머지를 기어용 수지 등의 수지로 구성해도 된다.
(제2 실시형태)
도 4는, 제2 실시형태의 기어장치(10)의 일부를 나타내는 측면단면도이다. 본 실시형태의 기어장치(10)은, 제1 실시형태와 비교하여, 기진체베어링(16)의 점에서 상이하다. 기진체베어링(16)은, 복수의 전동체(16a)와, 리테이너(16b) 외에, 내륜(16c)를 갖는다. 내륜(16c)는, 복수의 전동체(16a)나 기진체(12)와는 별체이다. 내륜(16c)는, 복수의 전동체(16a)와 기진체(12)의 중간축부(12b)의 사이에 배치된다. 내륜(16c)는, 그 축방향 X에 직교하는 단면의 외주형상이 타원형을 이룬다. 내륜(16c)는, 기진체(12)의 중간축부(12b)와 일체적으로 회전 가능하게 마련된다. 본 실시형태에서는, 제1 기진체베어링(16-A)와 제2 기진체베어링(16-B)에서 단수의 내륜(16c)가 공용되고 있다.
복수의 전동체(16a)는, 제1 실시형태와 달리, 기진체(12)의 중간축부(12b)의 외주면이 아닌, 내륜(16c)의 외주면을 전동하고 있다. 전동체(16a)가 전동하는 내측전동면(30)은 내륜(16c)의 외주면에 마련되게 된다. 이때, 외치기어(14)의 직경방향의 두께(Ta)는, 내륜(16c)의 직경방향의 두께(Tc)보다 작아지도록 설정된다. 여기에서의 외치기어(14)의 두께(Ta)의 정의는, 상술한 대로이다. 또, 내륜(16c)의 두께(Tc)는, 상술한 바와 같이, 그 전체둘레에 걸친 범위 중에서 가장 얇은 개소에서의 두께를 말한다.
이로써, 상술한 (A)와 동일한 효과가 얻어진다. 즉, 외치기어(14)의 두께(Ta)를 내륜(16c)의 두께(Tc)보다 작게 해 두면, 그 조건을 충족시키지 않는 경우와 비교하여, 외치기어(14)의 접촉점간 부분(14h)(도 3 참조)를 휨변형에 따른 복원력(Fa)에 의하여 직경방향 내측에 가까워지도록 변형시키기 쉬워진다. 이로써, 외치기어(14)의 두께(Ta)가 내륜(16c)의 두께(Tc)보다 작은 조건을 충족시키지 않는 경우와 비교하여, 외치기어(14)의 장축방향 양측부분(14f)의 근방에서 접촉점간 부분(14h)가 내치기어(18)에 닿는 사태를 피하기 쉬워진다.
또, 상술한 (B)와 동일한 효과가 얻어진다. 즉, 전동체(16a)에 롤러를 이용한 경우, 전동체(16a)에 구체를 이용하여 내측전동면(30)을 오목면형상으로 한 경우와 비교하여, 전동체(16a)와 내측전동면(30)의 사이에서의 면압이 높아져, 내측전동면(30)을 갖는 부재(내륜(16c))에 요구되는 강도가 커진다. 여기에서, 내륜(16c)의 두께(Tc)는 외치기어(14)의 두께(Ta)보다 크기 때문에, 그 조건을 충족시키지 않는 경우와 비교하여, 내륜(16c)의 요구강도를 확보하기 쉬워진다.
또, 제2 실시형태의 기진체(12)는 수지, 자세하게는 기어용 수지에 의하여 구성된다. 내륜(16c)는 금속에 의하여 구성된다. 이 금속은, 예를 들면 강재 등의 철계소재이다. 이 이점을 설명한다.
기진체(12)를 수지에 의하여 구성한 경우, 기진체(12)를 금속에 의하여 구성한 경우와 비교하여, 경량화를 용이하게 도모할 수 있고, 그 경량화를 통하여 관성모멘트의 저감을 도모할 수 있다. 따라서, 기어장치(10)의 다른 회전요소보다 고속으로 회전하는 기진체(12)를 가감속할 때에 구동장치에 의하여 부여해야 하는 토크를 경감시킬 수 있는 이점이 있다.
이상, 본 발명의 실시형태의 예에 대하여 상세하게 설명했다. 상술한 실시형태는, 모두 본 발명을 실시하는 데에 있어서의 구체예를 나타낸 것에 지나지 않는다. 실시형태의 내용은, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니고, 청구범위에 규정된 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위에 있어서, 구성요소의 변경, 추가, 삭제 등의 많은 설계변경이 가능하다. 상술한 실시형태에서는, 이와 같은 설계변경이 가능한 내용에 관하여, "실시형태의" "실시형태에서는" 등과의 표기를 붙여 설명하고 있지만, 그와 같은 표기가 없는 내용에 설계변경이 허용되지 않는 것은 아니다. 또, 도면의 단면에 붙인 햇칭은, 햇칭을 붙인 대상의 재질을 한정하는 것은 아니다.
기어장치(10)의 구성요소는, 내치기어(18)이 수지, 외치기어(14)가 고열전도재료에 의하여 구성되어 있으면, 그 외의 구성요소의 소재는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 다른 구성요소로서, 기진체(12), 기진체베어링(16), 베어링하우징(22), 메인베어링(24), 베어링(26) 등이 있다. 이들은, 외치기어(14)와 내치기어(18)의 소재에 관계없이, 수지 및 고열전도재료 중 어느 것이 이용되어도 된다.
휨맞물림식 기어장치의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 통형의 휨맞물림식 기어장치 외에, 실크해트형, 컵형 등의 휨맞물림식 기어장치여도 된다.
기진체베어링(16)의 전동체(16a)는 원통롤러인 예를 설명했지만, 원뿔롤러 등의 다른 롤러여도 되며, 구체여도 된다.
고열전도재료는 기어용 수지보다 탄성상수가 큰 예를 설명했지만, 기어용 수지와 동일하거나, 또는 기어용 수지보다 작은 탄성상수여도 된다.
제1 실시형태의 외치기어(14)의 두께(Ta)는, 기진체(12)의 전동체전동부(12e)의 두께(Tb)와 동일하거나, 또는 그 두께(Tb)보다 커도 된다. 또, 제2 실시형태의 외치기어(14)의 두께(Ta)는, 기진체베어링(16)의 내륜(16c)의 두께(Tc)와 동일하거나, 또는 그 두께(Tc)보다 커도 된다.
10…기어장치
12…기진체
12a…중공부
12e…전동체전동부
14…외치기어
16-A, 16-B…기진체베어링
16a…전동체
16c…내륜
18-A, 18-B…내치기어

Claims (5)

  1. 기진체와,
    상기 기진체에 의하여 휨변형되는 외치기어와,
    상기 기진체와 상기 외치기어의 사이에 배치되는 기진체베어링과,
    상기 외치기어와 맞물리는 내치기어를 구비한 휨맞물림식 기어장치로서,
    상기 내치기어가 수지에 의하여 구성되고,
    상기 외치기어가 상기 수지보다 열전도율이 높은 고열전도재료에 의하여 구성되며,
    상기 기진체베어링은, 상기 외치기어의 내주면을 전동하는 전동체를 갖는 휨맞물림식 기어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고열전도재료는, 상기 수지보다 탄성상수가 큰 휨맞물림식 기어장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기진체는, 상기 기진체베어링의 직경방향 내측에 형성되는 중공부와, 상기 중공부의 직경방향 외측에 마련됨과 함께 상기 전동체가 외주면을 전동하는 전동체전동부를 갖고,
    상기 외치기어의 직경방향의 두께는, 상기 전동체전동부의 직경방향의 두께보다 작은 휨맞물림식 기어장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기진체베어링은, 상기 기진체와는 별체의 내륜을 갖고,
    상기 외치기어의 직경방향의 두께는, 상기 내륜의 직경방향의 두께보다 작은 휨맞물림식 기어장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기진체는 수지에 의하여 구성되고,
    상기 내륜은, 금속에 의하여 구성되는 휨맞물림식 기어장치.
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