KR100366693B1

KR100366693B1 - 기어전동장치

Info

Publication number: KR100366693B1
Application number: KR1019960704514A
Authority: KR
Inventors: 바르톨로메이 야네크
Original assignee: 스피네아 에스.알.오우.
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 2003-02-11
Also published as: JPH09508957A; CZ240796A3; ATE175478T1; JP3021660B2; AU702491B2; GR3029763T3; UA48128C2; AU1588595A; DE59504739D1; RU2130140C1; HUT76498A; HU9602239D0; BR9506791A; FI963176A0; WO1995022017A1; ES2127511T3; CN1144556A; CZ288140B6; PL315898A1; EP0745197A1

Abstract

이 기어 전동 장치는, 내부 치(41)를 가진 적어도 하나의 외측 휘일(40)과, 그 외측 휘일(40)에 대하여 회전할 수 있도록 설치된 적어도 하나의 출력부재(50)와, 적어도 하나의 편심부(17)를 가진 입력 축(10)과, 상기 내부 치(41)와 맞물리는 외부 치(33)를 가지고 상기 편심부에 회전 가능하게 지지된 적어도 하나의 내측 휘일(30)을 포함한다. 이 기어 전동 장치가 2개 이상의 내측 휘일(30, 30)을 가지는 경우, 적어도 하나의 내측 휘일(30)이 출력부재(50, 50)들 사이에 배치된다. 내측 휘일(30)과 출력부재(50) 사이에는, 내측 휘일(30)의 유성운동을 출력부재(50)의 회전운동으로 변환시키는 변환부재(70)가 배치되어 있다. 그 변환부재(70)는 내측 휘일(30)과 출력부재(50)에 대하여 미끄럼 이동 가능하게 설치되고, 입력 축 (10)의 축선에 대하여 횡으로 운동한다.

Description

기어 전동 장치

그러한 기어 전동 장치는 특히, 기어 전동 장치의 중량 및 외부 치수와 관련하여 큰 고유 부하용량을 가지고 1:6 내지 1:250의 범위의 전동비(比)에 사용된다. 큰 전동비를 가지는 종래의 기어 전동 장치가 알려져 있고, 예를 들어, 미국 특허 제4,846,018호 공보에 기재되어 있다. 이 기어 전동 장치의 경우, 감소기구는 1차 감속단(段)과 2차 감속단으로 구성되어 있다. 1차 감속단은 중앙 피니언과, 정면에 치열(齒列)을 가진 다수의 위성 휘일(satellite wheel)로 구성되어 있고, 2차 감속단은 크링크샤프트들의 시스템으로 구성되어 있으며, 그 크랭크샤프트들의 외부 부분에는, 휘일의 내부 치와 맞물리는 외부 치를 가진 기어 휘일 트랙이 회전가능하게 설치되어 있다. 그 크랭크샤프트들은 그들의 단부에서, 비회전적으로 함께 결합되어 있는 플랜지들에 장착되어 있다. 중앙 피니언은 입력 크랭크샤프트들의 단부에 배치된 1차 감속단의 위성 휘일과 협동한다. 이 기어 전동 장치의 현저한 결함은 입력 크랭크샤프트의 베어링의 동력 전달에 의해 제한되는 낮은 고유 토크 (torque) 용량에 있다. 또한, 크랭크샤프트의 로울러 베어링의 치수 설정은 50∼100 mm 정도의 소형 기어 전동 장치를 어려움 없이 제조하는 것이 불가능하도록 선택된다. 또한, 이 로울러 베어링은 기어 전동 장치의 고유 토크 용량을 제한한다.

또한, 독일 특허 제28 35 973호 공보에는, 외부 치를 가지고 회전 가능하게 설치되는 위성 휘일들을 지지하는 편심 핀들을 가진 중앙 입력 축을 포함하는 다른 기어 전동 장치가 개시되어 있다. 이 휘일들은 내부 치를 가진 휘일과 맞물려 있다. 위성 휘일에는 축방향 구멍들이 제공되어 있다. 2차 감속단의 위성 휘일과 편심 핀 사이의 선(線)접촉 범위에서의 미끄럼 마찰을 회피하기 위해, 핀 부시(bush)가 배치되어 있으나, 이 핀 부시는 실제의 미끄럼 마찰 및 그것에 관련된 문제를 제거하지 못한다. 미끄럼 마찰과 이때 발생하는 상실 열 때문에, 기어 전동 장치의 일정한 회전이 일시적으로 제한된다. 이 마찰은 접촉면을 마모시키고, 기어 전동 장치의 감속기구의 부정확성을 증가시킨다. 이것은 특히, 기어 전동 장치의 높은 정확성이 요구되는 경우에는 바람직하지 않다. 따라서, 공지의 경우에는, 개개의 구성부품의 높은 제조 정밀도를 얻기 위해 노력하였다.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 결함을 회피하는데 있다. 이 목적은 본원의 청구범위 청구항 1에 기재된 특징을 가지는 기어 전동 장치에 의해 달성된다.

본 발명은, 내부 치를 가진 외측 휘일(중공 휘일), 그 외측 휘일에 대하여 회전 가능하게 설치된 출력부재(플랜지), 편심부를 가진 입력 축, 및 상기 내부 치에 맞물리는 외부 치를 가지고 있고 상기 편심부 상에 회전 가능하게 설치된 내측 휘일을 포함하는 기어 전동 장치에 관한 것이다.

도 1은 플랜지들이 연결부재에 의해 서로 결합되어 있는 상태의 제1 실시예의 기어 전동 장치를 나타내는 단면도.

도 1a는 도 1의 선 B-B에 따른 단면도.

도 1b는 도 1의 선 C-C에 따른 단면도.

도 1c는 정지부재의 안내면을 제공하는 스트립의 배치를 나타내는 도면.

도 1d는 도 1에 도시된 플랜지, 내측 휘일 및 연결부재의 분해 사시도.

도 1e는 변환부재의 사시도.

도 2는 플랜지들이 스페이서 부재들의 축방향 구멍을 통과하는 연결부재에 의해 상호 결합되어 있는 상태의 제2 실시예의 기어 전동 장치를 나타내는 단면도.

도 2a는 도 2의 선 B-B에 따른 단면도.

도 2b는 도 2의 선 C-C에 따른 단면도.

도 2c는 정지부재의 안내면을 제공하는 스트립의 배치를 나타내는 도면.

도 2d는 도 2에 도시된 외부 치를 가진 내측 휘일과 플랜지의 분해 사시도.

도 2e는 도 2에 도시된 기어 전동 장치의 분해 사시도.

도 3은 제3 실시예의 기어 전동 장치를 나타내는 단면도.

도 3a는 도 3에 도시된 예비 기어장치의 부분을 축방향에서 본 도면.

도 4는 내부 치를 가진 외측 휘일에 고정적으로 연결된 하우징 부재 내에 회전 가능하게 설치된 피동 유닛에 의해 2개의 플랜지가 연결되어 있는 제4 실시예의기어 전동 장치를 나타내는 단면도.

도 5는 제5 실시예의 기어 전동 장치를 나타내는 단면도.

도 5a는 도 5의 선 D-D에 따른 단면도.

본 발명의 기어 전동 장치는 내부 치를 가진 적어도 하나의 외측 휘일(중공휘일)과, 이 외측 휘일에 대하여 회전 가능하게 설치된 2개의 원형 디스크 모양의 플랜지와, 대략 180° 만큼 서로 떨어져 있는 편심부를 가진 입력 축을 포함한다. 그 편심부들 상에는, 외부 치를 가진 내측 휘일(유성 휘일)들이 회전 가능하게 설치되어 있다. 편심부의 축선은 입력 축의 축선에 대하여 동일 양(편심률) 만큼 치우쳐 있다. 외부 치를 가진 내측 휘일들은 내부 치를 가진 외측 휘일에 맞물려 있고, 출력부재(플랜지)들 사이에 배치되어 있다. 많은 경우, 출력부재들은 서로에 대하여 회전할 수 없게 되어 있으면 유리하다. 이 경우, 외부 치를 가진 내측 휘일들에는 축방향 구멍들이 관통하여 있고, 연결부재들이 그 내측 휘일과의 접촉 없이 그 구멍들을 통과한다. 이 경우, 출력부재들은 서로 떨어질 수 있지만 회전할 수 없도록 결합되어 있다. 출력부재들의 이러한 비회전적인 결합 이외에, 연결부재들이 출력부재들의 상대적인 축방향 위치를 규정할 수도 있다. 외부 치를 가진 내측 휘일들은 그 휘일들이 궤도운동(유성(遊星)운동)을 실행할 수 있도록 많은 자유도를 가지고 있다. 따라서, 이들 내측 휘일은 그 자신의 축선을 중심으로 한 회전과 동시에, 내부 치를 가진 외측 휘일(중공 휘일)의 축선을 중심으로 한 회전운동을 실행할 수 있다.

또한, 이 기어 전동 장치에서는, 외부 치를 가진 각각의 내측 휘일과 관련 출력부재(플랜지) 사이에, 외부 치를 가진 내측 휘일의 궤도운동을 출력부재의 회전운동(그 출력부재 자신의 축선을 중심으로 한)으로 변환시키는 적당한 변환부재가 배치되어 있다. 이 변환부재는 외부 치를 가진 내측 휘일에 대하여 그리고 출력부재에 대하여 움직일 수 있게 배치되어 있다. 동시에, 그 변환부재는 입력 축(크랭크샤프트)의 축선에 대하여 횡방향의 운동을 행한다. 각각의 출력부재에는, 변환부재를 위한 직선적 안내로를 형성하는 안내 트랙(안내 면)들이 제공되어 있다. 출력부재(플랜지)의 안내 트랙들은 동일 방향으로 그리고 출력부재의 회전 축선에 대하여 횡으로 정렬되어 있다. 동시에, 각각의 내측 휘일에는, 변환부재의 횡방향 운동을 위한 직선적 안내로를 형성하는 안내 트랙들이 제공되어 있고, 이 안내 트랙들은 내측 휘일의 축선에 대하여 횡으로 정렬되어 있다. 변환부재는 바람직하게는 서로에 대하여 직각으로 배치되거나 유사하게 정렬된 2개의 안내 트랙을 가지고 있어, 그 변환부재가 출력부재와 내측 휘일 모두에 대하여 움직일 수 있고 직선적으로 안내되도록 되어 있다. 특정 실시예에서는 한 쌍을 이루는 적어도 2개의 출력부재와, 이들 출력부재들 중 하나와 연관된 적어도 하나의 변환부재가 중앙 구멍을 가지고 있어, 입력 축이 출력부재의 중앙 구멍을 통과하는 동시에 변환부재의 중앙 구멍을 접촉 없이 통과하도록 되어 있다.

직선적 안내로를 형성하기 위한 안내 트랙들은, 출력부재(플랜지)의 축방향 단부 면에서 그 출력부재의 중앙 축선에 대하여 축대칭의 쌍들으로 형성된 돌출부(정지부재)들의 서로 마주보는 측면들에 형성되어 있다. 그 돌출부들은 축방향 면에서 본 때 활 모양의 사다리꼴 형태를 가진다. 이들 정지부재(돌출부)에는 축방향 구멍이 형성되어 있다. 외부 치를 가진 내측 휘일 상의 직선적 안내로를 위한 안내 트랙들은 그 휘일의 정지부재들의 서로 마주보는 2개의 측면에 의해 형성되어 있다. 그 안내 트랙들은 내측 휘일과 출력부재의 정지부재(돌출부)들에 직접 형성되거나, 또는 내측 휘일과 출력부재의 정지부재들의 서로 마주보는 측면들에 부착되는 편평한 스트립에 의해 형성될 수도 있다.

변환부재는, 그 변환부재의 링 형상 부분에 의해 지지되고 서로 대향하는 2쌍을 이루는 4개의 아암(arm) 또는 다리부를 가지는 십자체로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 아암들중 한 쌍의 대향하는 아암이 출력부재의 직선적 안내로에서 변환부재가 이동할 수 있게 하는 제1 안내 트랙을 형성하고, 다른 한 쌍의 아암은 내측 휘일의 직선적 안내로에서 변환부재가 이동할 수 있게 하는 제2 안내 트랙을 형성한다. 출력부재 및 내측 휘일에 형성되는 직선적 안내로들을 위한 안내 트랙들과 변환부재의 안내 트랙들 사이에는, 원통체와 같은 구름(rolling) 부재가 배치되어 있다. 이 기어 전동 장치의 개개의 부분들이 틈을 가지고 서로에 대하여 배치될 수 있는 경우에는, 플랜지(출력부재)와 내측 휘일의 안내 트랙들은 미끄럼 면의 형태로 형성될 수 있다. 양호한 미끄럼 성질을 가지는 재료로 형성된 미끄럼 층은 전동 효율을 증가시킨다.

플랜지들을 서로 결합시키는 연결부재들은 그 플랜지들의 정지부재에 형성된 축방향 구멍을 통과한다. 플랜지들의 서로에 대한 축방향 위치(간격)는 스페이서 부재에 의해 규정된다. 연결부재와 스페이서 부재가 통합되어 있고 하나의 단일 구성부재를 형성하는 경우를 제외하고는, 스페이서 부재는 플랜지의 정지부재에 직접 형성되거나, 또는 연결부재가 통과하는 축방향 구멍을 가진, 기어 전동 장치의 별개의 구성부재를 형성한다. 내부 치는 원형 단면을 가진 부재들, 예를 들어, 원통체들로 형성될 수도 있고, 이들 원통체는 내부 치를 가진 외측 휘일의 내측 원주상에 그 휘일의 축선 둘레에 균일하게 분포된 오목부들에 배치된다. 마찬가지로, 외부 치는 원형 단면을 가진 부재들, 예를 들어, 원통체들로 형성될 수도 있고, 이들 원통체는 외부 치를 가진 내측 휘일의 외측 원주 상에 균일하게 분포된 오목부들 내에 배치된다. 내부 치를 가진 외측 휘일과 외부 치를 가진 내측 휘일 사이의 협동 작용은 양 휘일의 축선에 의해 정해지는 면에 대하여 대칭인 2개의 연행(連行)(entrainment) 영역에서 실현되는 것이 유리하다.

2개의 연행 영역에서의 원통체 형상의 치를 가진 휘일의 연행은 초기 장력에 의해 실현될 수 있고, 이것에 의해 휘일들의 특성의 현저한 직선화가 달성된다. 이러한 초기 장력은 원통체 형상의 치들의 탄성적 접촉에 의해 가능하게 된다. 적어도 하나의 플랜지가 케이싱(내부 치를 가진 외측 휘일)안에 회전 가능하게 설치되어 있다.

플랜지들의 외측 원주와, 변환부재로 향하는 그 플랜지들의 단부 면에, 반경 방향 및 축방향의 회전 베어링 트랙들이 형성될 수 있다. 동일한 방식으로, 내부치를 가진 외측 휘일은 그의 내측 원주 상에, 전동 트랙을 가진 베어링 부재들을 구비할 수 있고, 그 베어링 부재들은 케이싱(중공 휘일) 안에서의 플랜지들을 위한 베어링을 제공하도록 작용할 수 있다. 이 경우, 축방향 베어링 트랙은 관련 플랜지로 향하는 단부 면에 배치될 수 있다. 플랜지와 내부 치를 외측 휘일의 반경방향 및 축방향 전동 트랙들 사이에는 로울러 부재들이 배치되어 있다. 이렇게 하여, 2개의 고정적으로 결합된 플랜지들과 내부 치를 가진 외측 휘일이 높은 강도와 동력 흡수력을 가지는 반경방향 및 축방향 베어링을 형성한다. 또한, 한 쌍의 플랜지는, 하우징 부재가 외측 휘일에 고정적으로 연결되도록 하는 방식으로 그 외측 휘일에대하여 설치되어 있다. 이 하우징 부재 안에는 피동 유닛이 회전 가능하게 설치되고, 이 하우징 부재는 그 플랜지들에 연결되어 있다. 피동 유닛은, 예를 들어, 플랜지(출력부재)들에 고정적으로 연결될 수 있는 부분을 가진 입력 축일 수 있다. 이 입력 축은 베어링을 사이에 두고 2개의 플랜지들중 하나 또는 다른 하나의 중앙 구멍 안에 설치될 수 있다.

이 기어 전동 장치의 입력 축에는, 축방향 핀들을 가진 연행(entrainment) 수단이 고정적으로 연결되어 있다. 그 축방향 핀들은 그 연행 수단의 단부 면에 하나의 원을 따라 균일하게 배치되어 있다. 그 핀들 각각에는, 외부 치를 가진 위성 기어 휘일이 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 위성 기어 휘일은 플랜지에 형성된 내부 치와 맞물리는 동시에, 입력 피니언의 외부 치와도 맞물려 있다.

본 발명의 기어 전동 장치의 주요부는 다음과 같이 이루어져 있다.

이 기어 전동 장치는 내부 치를 가진 외측 휘일(중공 휘일)과 플랜지(출력부재)를 포함하고, 그 플랜지는 상기 외측 휘일에 대하여 회전할 수 있도록 설치되어 있다. 또한, 이 기어 전동 장치는 적어도 하나의 편심부를 가진 입력 축을 가지고 있으며, 이 편심부 상에, 외부 치를 가진 내측 휘일이 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 내측 휘일은 내부 치를 가진 외측 휘일과 맞물려 있다. 외부 치를 가진 내측 휘일은 궤도운동(유성운동)을 실행하기 위한 자유도를 가지고 있다. 즉, 그 내측 휘일은 그 자신의 축선을 중심으로 회전하는 동시에, 외측 휘일의 축선을 중심으로 한 회전운동도 실행할 수 있다. 이 기어 전동 장치는, 외부 치를 가진 내측 휘일과 플랜지 사이에, 내측 휘일의 궤도운동(유성운동)을 플랜지의 그 자신의 축선을 중심으로 한 회전운동(필요한 경우, 내부 치를 가진 외측 휘일의 회전운동)으로 변환시키는 적절한 변환부재가 배치된 것을 특징으로 한다. 그 변환부재는 외부 치를 가진 내측 휘일과 플랜지 모두에 대하여 운동하는 동시에 입력 축의 축선에 대하여 횡방향의 운동을 실행할 수 있도록 설치되어 있다.

본 발명에 의해 달성되는 이점(利點)들은 아래와 같이 요약될 수 있다.

a) 입력 축의 베어링들이 치들의 맞물림 영역 내에 발생하는 힘에 의해서만 부하를 받는다. 그리하여, 이 기어 전동 장치의 높은 고유 토크 용량이 얻어진다. 변환부재의 대향하는 아암들에서 일어나는 부하 토크에 기인한 힘의 반응들이 서로 제거되고, 입력 축의 베어링에 힘의 부하로서 전달되지 않는다. 즉, 변환부재는 토크만을 전달하고, 힘의 반응을 발생하지 않는다. 그리하여, 이 기어 전동 장치의 토크 용량이 종래의 전동 장치 또는 기어 장치에 비하여 대략 50%만큼 증가된다.

b) 미끄럼 마찰이 없는 감속기구는 최대의 작용효율을 얻는다. 플랜지의 안내 트랙과 변환부재의 안내 트랙 사이와, 외부 치를 가진 네측 휘일의 안내 트랙과 변환부재의 안내 트랙 사이에 배치된 구름(rolling) 부재들이, 플랜지 및 내측 휘일에 대한 변환부재의 상대적 변위 중에 있어서의 그 변환부재를 위한 직선적 구름 안내로를 형성한다. 따라서, 이 감속기구에서는, 구름 마찰만이 실행되어, 최대의 성능 효율이 얻어질 수 있다. 변환부재의 요동 운동 중의 이동 속도의 진폭의 크기는 대개 10^-1m/s 이다. 이 값은 회전 베어링의 회전 속도에 비하여 대략 100x 만큼 작아서, 본 발명의 기어 전동 장치에 있어서는, 감속기구의 손실 성능이 이에 상응하여 감소된다. 이러한 이유로, 이 기어 전동 장치는, 회전하는 미끄럼 베어링과 로울러 베어링을 이용한 감속기구를 구비한 종래의 기어 전동 장치에 비하여 현저하게 높은 연속 회전수로 작동할 수 있다. 이 비교에서는, 동일한 작업 온도조건이 고려되었다.

c) 제로 부하 토크의 범위에서의 비틀림 안정성을 가지는, 예비하중(pre-load)이 부여된 감속기구(직선적 특성을 가지는)와, 이 기어 전동 장치의 높은 작동 정밀도가 얻어진다.

플랜지와 내측 휘일에 대한 상대적인 변위 운동을 행하는 변환체를 위한 안내로 내의 구름 부재들이, 플랜지와 외부 치를 가진 내측 휘일에 형성된 직선적 안내로 내에서의 변환부재의 베어링의 예비하중을 가능하게 하는 탄성적인 시스템을 형성한다. 이 예비하중은 수동 저항의 상승 또는 기어 전동 장치의 출력부에서의 요동에 의해서는 생기지 않는다. 변환부재의 구름 안내로에 예비부하를 가하는 목적은 부하 토크의 제로 범위에서 기어 전동 장치에서의 비틀림 안정성의 직선적 특성을 얻는데 있다. 이 예비하중은 정확한 서보-안내 시스템의 경우 곤란을 야기하는, 기어 전동 장치에서의 쓸모 없는 운동(lost motion)을 제거한다.

d) 변환부재가 입력 축과 내측 휘일의 외부 치 사이의 반경방향의 구조적 공간을 차지하지 않으므로, 매우 작은 기어 전동 장치를 제조할 수 있다. 60 mm 이하 범위의 최대 치수를 가지는 기어 전동 장치가 종래의 기어 전동 장치와 비교하여 용이하게 실현 가능하다.

e) 본 발명의 기어 전동 장치는 2가지 기능, 즉, 기어 전동 장치 자체로서의기능과 베어링으로서의 기능을 모두 가진다.

플랜지와 내부 치를 가진 외측 휘일에 직접 형성된 외측의 베어링 트랙들이, 기어 전동 장치 내에서 두번째 기능, 즉, 힘과 토크를 모든 방향으로 전달하는 레이디얼 베어링의 기능을 충족한다. 변환부재 위의 반경방향 자유공간이 축방향 로울러 베어링들의 배치를 위해 유리하게 이용된다. 그러한 기어 전동 장치는 각종 장치들을 위한 회전 테이블로서도, 로봇의 조인트로서도 직접 사용될 수 있다.

f) 기어 전동 장치 구조의 역학적 균형.

동일 축선을 중심으로 180° 만큼 서로 떨어져 있는 2개의 편심부를 가지는 기어 전동 장치에 있어서는, 변환부재들이 반대 위상에서 조화된 요동 운동을 실행하며, 이것에 의해 힘 작용이 서로 상쇄되고, 기어 전동 장치가 설치된 환경으로는 전달되지 않는다.

g) 원통체로 이루어진 기어 휘일들을 사용하면, 서로 맞물리는 서브-시스템 (sub-system)의 예비부하가 가능하다. 원통체 형태의 치의 연행 수단의 영역에서의 예비하중은 감속기구의 예비하중과 동일한 효과를 가지며, 이것에 의해, 기어 전동 장치가 전체로서 토크 부하의 제로 범위에서도 높은 직선 특성을 가지는 비틀림 안정성이 얻어진다.

h) 플랜지와 외부 치를 가진 내측 휘일의 이점:

플랜지와 외부 치를 가진 내측 휘일의 안내 트랙들이 균일하게 마모되고, 이것은 종래의 기어 전동 장치의 유성 기어에 비해 유리하다.

본 발명의 몇몇 실시예가 첨부 도면에 개략적으로 도시되어 있고, 이하, 도면을 참조하여 그 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.

십자체형 감속기구를 구비한 제1 실시예의 기어 전동 장치가 도 1, 도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d 및 도 1e에 도시되어 있다. 이 기어 전동 장치의 입력 축(10)은 180° 떨어져 있는 2개의 편심부(17)를 가지고 있다. 그 편심부(17)는 외부치(33)와 중앙 구멍(31)을 가진 내측 휘일(30)을 회전 가능하게 지지하고 있다. 그 내측 휘일(30)은 다수의 축방향 구멍(32)을 가지고 있고, 그 축방향 구멍 (32)들은 내측 휘일(30)의 축선 둘레에 균일하게 분포되어 있다. 편심부(17)의 원주 상에는, 내측 휘일(30)을 위한 베어링 부재로서 작용하는 원통체(12)를 위한 안내 트랙이 형성되어 있다. 입력 축(10)은 키(5)에 의해 구동 모터(8)의 샤프트(9)에 결합되어 있다. 그 구동 모터는 결합부재(6)와 나사(7)에 의해, 내부 치(41)를 가진 외측 휘일(중공 휘일)(40)과 결합되어 있다. 내측 휘일(30)은, 연결부재(60)에 의해 서로 결합된 원형의 플랜지(출력부재)(50)들 사이에서 중앙에 배치되어 있다. 그 연결부재(60)는 플랜지(50)들이 확고하게 서로 결합될 수 있도록 내측 휘일 (30)의 축방향 구멍(32)을 접촉 없이 통과한다. 한 쌍의 플랜지(50)들은 내부 치 (41)를 가진 외측 휘일(40)에 대하여 회전 가능하게 설치되어 있다. 외측 휘일(40)은 내측 휘일(30)의 외부 치(33)에 맞물려 있다. 내측 휘일(30)의 축선(30a)은 외측 휘일(40)의 축선(40a)과 평행하지만, 그 축선(40a)으로부터 편심률(e) 만큼 치우쳐 있다. 플랜지(50)들에는, 직선적 안내로(50b)를 형성하는 안내면(또는 안내 트랙)(54a, 54b)이 제공되어 있다. 그 직선적 안내로(50b)는 플랜지(50)의 축선에 대하여 횡방향으로 배치되어 있다. 각각의 내측 휘일(30)에는, 직선적 안내로(30b)를 형성하는 안내 트랙(34a, 34b)이 제공되어 있고, 그 직선적 안내로(30b)는 내측 휘일(30)의 축선(30a)에 대하여 횡방향으로 배치되어 있다.

기어 전동 장치의 양 측면에는 플랜지(50)와 내측 휘일(30) 사이에 십자체 형상의 변환부재(70)가 배치되어 있다. 이 변환부재(70)는 서로 직교하는 두 방향으로 트랙(74a, 74b; 75a, 75b)을 가지고 있고, 이들 트랙은 변환부재가 서로 직교하는 두 방향으로 움직일 수 있도록 배치되어 있다. 변환부재(70)는, 한 방향으로는 플랜지(50)의 직선적 안내로(50b)내에서 이동하고, 다른 방향으로는 내측 휘일 (30)의 직선적 안내로(30b)내에서 이동할 수 있도록 배치되어 있다. 양 플랜지(50)와 변환부재(70)는 중앙 구멍(51, 71)을 가지고 있다. 입력 축(10)은 그의 양 단부에서 베어링(3)을 사이에 두고 플랜지(50)의 중앙 구멍(51)내에 끼워져 있다. 그 입력 축(10)은 변환부재(70)의 중앙 구멍(71)을 접촉 없이 통과한다. 이 경우, 변환부재(70)의 중앙 구멍(71)의 내경은 그 중앙 구멍(71)을 통과하는 입력 축 부분의 외경보다 적어도 2배만큼 더 크다. 각각의 플랜지(50)에 제공되는 안내면(54a, 54b)들은 정지부재(55a, 55b)들의 서로 마주보는 측면에 형성되어 있다. 그 정지부재(55a, 55b)들은 축대칭의 쌍으로 구성되어 있고, 플랜지의 단부 면상에 배치되어 있다. 안내면(54a, 54b)은 플랜지(50)의 정지부재(55a, 55b)에 직접 형성되어 있다(도 1b, 도 1d). 그러나, 이들 안내면은 정지부재(55a, 55b)의 서로 마주보는측면에 고정되는 편평한 스트립(81 또는 82)으로서 구성될 수도 있다(도 1c, 도 2c). 플랜지(50)의 정지부재(55a, 55b)를 관통하여 축방향 구멍(53a, 53b)이 형성되어 있다. 각각의 내측 휘일(30)에 제공되는 안내 트랙(34a, 34b)은 정지 부재(35a, 35b)의 서로 마주보는 측면에 형성되어 있다. 이들 안내 트랙은 내측 휘일(30)의 단부 면상에 서로 마주보는 쌍으로 배치되어 있다. 내측 휘일(30)의 축방향 구멍(32)들은 하나의 원을 따라 정지부재(35a, 35b)들 사이에 배치되어 있다. 안내 트랙(34a, 34b)은 내측 휘일(30)의 정지부재(35a, 35b)상에 직접 형성되어 있다(도 1b, 도 1d). 그러나, 이들 안내 트랙은 정지부재(35a, 35b)의 서로 마주보는 측면에 고정되는 편평한 스트립(91 또는 92)의 형태로 형성될 수도 있다(도 1c, 도 2c).

변환부재(70)에는, 원형 부분(73)에 의해 지지되어 있는 4개의 아암(74)이 제공되어 있다(도 1e). 서로 마주보는 한 쌍의 아암(74)은 안내 트랙을 가지고 있고, 그 안내 트랙에 의해 변환부재(70)가 플랜지(50)의 직선적 안내로(50b)내에서 미끄럼 이동 가능하게 배치된다. 서로 마주보는 다른 한 쌍의 아암(74)은 평행한 안내 트랙을 가지며, 그 안내 트랙에 의해 변환부재(70)가 내측 휘일(30)의 직선적 안내로(30b)내에서 미끄럼 이동 가능하게 배치된다. 플랜지(50)의 직선적 안내로 (50b)의 안내면(54a, 54b)과 그 직선적 안내로(50b)내에 배치되는 변환부재(70)의 트랙 사이에는, 원통형의 구름(rolling) 부재(80)들이 배치된다(도 1b). 마찬가지로, 내측 휘일(30)의 직선적 안내로(30b)의 안내 트랙(34a, 34b)과 그 직선적 안내로(30b)내에 배치되는 변환부재(70)의 트랙 사이에도 원통형의 구름 부재(90)들이배치된다. 그 두 가지 경우, 변환부재(70)가 내측 휘일(30)에 대하여 그리고 플랜지(50) 및 축선(40a)에 대하여 상대적인 요동운동을 실행할 때 변환부재(70)의 안내가 로울러 베어링(구름 부재)들에 의해 보장된다. 플랜지(50)들을 결합시키는 연결부재(60)의 부분(62)은 플랜지(50)의 정지부재(55a, 55b)에 형성된 축방향 구멍 (53a, 53b)을 통과한다. 그 부분(62)은 축방향 길이가 내측 휘일(30)의 두께보다도 더 길게 되어 있어, 그 부분이 내측 휘일(30)로부터 돌출한다. 연결부재(60)의 확대부(칼라)(61)는 내측 휘일(30)의 축방향 구멍(32)을 자유롭게 통과한다.

외측 휘일(40)의 내부 치(41)는, 그 외측 휘일(40)의 내측 원주 면에 균일하게 분포되어 있는 축방향 홈(41a)들 안에 설치되는 원통체(41b)들로 이루어져 있다. 따라서, 바람직하게는 원통체들로 이루어진 치를 가진 기어 휘일이 형성된다. 이러한 구성이 내측 휘일(30)의 외부 치(33)에도 동일하게 적용된다. 즉, 그 외부치(33)는 내측 휘일(30)의 외측 원주 면에 균일하게 분포되어 있는 축방향 홈(33a)들 안에 설치되는 원형 단면의 기다란 부재(33b)들로 이루어져 있다. 플랜지(50)의 외측 원주 면과 외측 휘일(40)의 내측 원주 면에는 반경방향의 회전 트랙이 형성되고, 그 트랙 상에 원통체(47)들이 지지되어 있다. 변환부재(70)로 향하는 플랜지 (50)의 단부 면들에는 축방향의 베어링 트랙들이 제공되어 있고, 그 트랙 상에 부재(46)(강(鋼) 또는 다른 단단한 재료로 된 원통체)들이 배치되어 있다. 그들 부재(46)는 축방향의 베어링 케이지 내에 위치되어 있다. 축방향의 스페이서 링 (44)에 의해, 축방향으로의 베어링들의 소망의 예비부하가 달성될 수 있다. 연결 부재(60)와 함께 너트(63)들이 플랜지(50)들을 서로 견고하게 결합시킨다. 이 경우, 정지부재(55a, 55b)의 단부 면은 연결부재(60)의 칼라(61)의 단부 면에 압착되는 관계에 있다. 그래서, 연결부재(60)의 칼라(61)는 스페이서 부재의 기능을 충족시킨다. 스페이서 링(44)이 원통체들로 형성된 내부 치(41)와 외부 치(33)를 축방향으로 이동하지 못하게 고정시킨다.

도 2, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2e는 제2 실시예의 기어 전동 장치를 나타낸다. 이 실시예에서는, 제1 실시예와 비교하여 플랜지(50)의 결합 방식에 차이가 있다. 플랜지(50)의 정지부재(55a, 55b)상에는 스페이서 부재(52)가 설치되어 있다. 이들 스페이서 부재(52)는 약간의 틈을 두고 내측 휘일(30)의 축방향 구멍(32)을 통과하며, 축방향 구멍(56)을 가지고 있다. 연결부재(60)들이 이들 구멍(56)을 통과한다. 너트(63)를 조인 때, 스페이서 부재(52)의 단부 면이 2개의 플랜지의 위치를 규정한다. 도 2e는 도 2에 나타낸 기어 전동 장치의 분해도를 나타낸다.

십자체형 감속기구를 구비한 제3 실시예의 기어 전동 장치가 도 3 및 도 3a에 도시되어 있다. 이 기어 전동 장치의 감속기구는 앞의 실시예들과 동일하다. 차이점은 입력 축(10)의 구동 방식에 있다. 입력 축(10)에는, 축방향 핀(16)들을 가진 연행(連行)(entrainment) 수단(15)이 결합되어 있다. 이들 축방향 핀(16)은 연행 수단(15)의 단부 면에 하나의 원을 따라 균일하게 배치되어 있고, 이들 축방향 핀에는, 외부 치(21)를 가진 위성 기어 휘일(2)이 회전 가능하게 설치되어 있다. 이들 위성 기어 휘일(2)은 플랜지(50)의 내부 치(57)와 입력 피니언(1)의 외부 치 (11)에 동시에 맞물려 있다.

십자체형 감속기구를 구비한 제4 실시예의 기어 전동 장치가 도 4에 도시되어 있다. 앞의 실시예들의 기어 전동 장치와의 차이점은 외측 휘일(40)에 대한 플랜지(50)의 지지 방식에 있다. 이 실시예에서는, 내부 치(41)를 가진 외측 휘일 (40)에 하우징 부재(43)가 결합되어 있다. 이 하우징 부재(43)내에는, 플랜지(50)에 고정적으로 연결된 피동 유닛(20)이 회전 가능하게 설치되어 있다.

마지막으로, 도 5는 입력 축(10)이 편심부(17)를 구비한 제5 실시예의 기어 전동 장치를 나타낸다. 이 편심부(17)에는, 중앙 구멍(31)과 외부 치(33)를 가진 내측 휘일(30)이 지지되어 있다. 편심부(17)의 원주 면이 내측 휘일(30)을 위한 베어링으로 작용하는 원통체들을 위한 주행 트랙을 형성한다. 외측 휘일(40)내에서는 그의 내부 치(41)가 내측 휘일(30)의 외부 치(33)와 맞물려 있다. 플랜지(50)는 출력측에, 그 플랜지의 회전 축선에 대하여 횡방향의 직선적 안내로를 형성하는 안내면(54a, 54b)을 가지고 있다. 동시에, 내측 휘일(30)은 직선적 안내로를 형성하는 안내 트랙(34a, 34b)을 가지고 있고, 이 안내 트랙은 내측 휘일(30)의 축선(30a)에 대하여 횡방향으로 배치되어 있다. 안내면(54a, 54b)을 가진 플랜지(50)와 안내 트랙(34a, 34b)을 가진 내측 휘일(30) 사이에는, 변환부재(70)가 배치되어 있다. 이 변환부재(70)는 이 변환부재가 서로 직교하는 두 방향으로 움직일 수 있게 배치되도록 서로에 대하여 직각으로 연장하는 두 방향으로 안내 트랙(74a, 74b; 75a, 75b)을 가지고 있고, 한편으로는, 플랜지(50)의 직선적 안내로에서, 다른 한편으로는, 내측 휘일(30)의 직선적 안내로에서 요동할 수 있도록 되어 있다. 플랜지(50)의 안내면(54a, 54b) 및 내측 휘일(30)의 안내 트랙(34a, 34b)과 변환 부재(70)의인내 트랙 사이에는 원통체 형상의 구름(rolling) 부재(80, 90)들이 배치되어 있으며, 이들 구름 부재는 내측 휘일(30)과 플랜지(50)에 대한 변환부재의 상대 이동 중에 그 변환부재의 이동을 보장한다. 플랜지(50)와 변환부재(70)는 중앙 구멍(51, 71)을 가지고 있다. 이 경우, 입력 축(10)의 일 단부가 베어링을 사이에 두고 플랜지(50)의 중앙 구멍(51)내에 설치되는 동시에, 약간의 틈을 두고 변환부재(70)의 중앙 구멍(71)을 통과한다. 입력 축(10)의 다른 단부는 외측 휘일(40)내에 장착된다. 외측 휘일(40)에는 하우징 부재(43)가 부착되어 있고, 이 하우징 부재(43) 내에는 플랜지(50)에 고정적으로 연결된 피동 유닛(20)이 회전 가능하게 설치되어 있다.

다른 가능한 실시예로서는, 상호 결합된 측방 플랜지들을 포함하고, 이들 플랜지 사이에 내측 휘일(30)이 배치되는 구성이 고려된다. 이 경우, 플랜지들의 연결방식은 상기한 실시예들과 유사하고, 좌측의 플랜지가 출력측의 플랜지(50)와 함께 운동한다.

Claims

내부 치(41)를 가진 적어도 하나의 외측 휘일(40)과, 그 외측 휘일(40)에 대하여 회전 가능하게 설치된 복수의 출력부재(50, 50)와, 적어도 2개의 편심부(17, 17)를 가진 입력 축(10)과, 상기 내부 치(41)에 맞물리는 외부 치(33)를 가지고 있고 상기 출력부재(50, 50)들 사이에서 각각의 상기 편심부 상에 회전 가능하게 설치된 내측 휘일(30, 30)들을 포함하고,

상기 내측 휘일(30)의 유성운동을 상기 출력부재(50)의 회전운동으로 변환시키는 변환부재(70)가 각각의 상기 내측 휘일(30)과 그 내측 휘일과 관련된 출력부재(50)와의 사이에 움직일 수 있게 배치되고, 상기 입력 축(10)의 축선에 직교하는 횡방향 운동을 행하도록 된 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
내부 치(41)를 가진 하나의 외측 휘일(40)과, 그 외측 휘일(40)에 대하여 회전 가능하게 설치된 하나의 출력부재(50)와, 하나의 편심부(17)를 가진 입력 축(10)과, 상기 내부 치(41)에 맞물리는 외부 치(33)를 가지고 있고 상기 편심부 상에 회전 가능하게 설치된 내측 휘일(30)을 포함하고,

상기 내측 휘일(30)의 유성운동을 상기 출력부재(50)의 회전운동으로 변환시키는 변환부재(70)가 상기 내측 휘일(30)과 상기 출력부재(50) 사이에 상기 내측 휘일(30)과 상기 출력부재(50)에 대하여 상대적으로 이동 가능하게 배치되고, 상기 입력 축(10)의 축선에 직교하는 횡방향 운동을 행하며, 상기 변환부재(70)는 십자체 형상으로 형성되어 방사상으로 연장하는 아암(arm)(74)들을 가지고 있고, 그 아암들 중 일부는 상기 출력부재(50)와 협동하고, 상기 아암들 중 다른 일부는 상기 내측 휘일(30)과 협동하도록 된 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 입력 축(10)의 축선과 상기 편심부(17)의 축선이 서로 평행하게 연장하는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 출력부재(50)들이 연결수단(60)에 의해 서로 상대회전 불능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 내측 휘일(30)들이 상기 연결수단(60)을 위한 구멍(32)을 가진 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 연결수단(60)이 상기 내측 휘일(30)들을 접촉 없이 통과하여 있는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 4 항에 있어서,상기 연결수단(60)이 상기 입력 축(10)의 축선(40a)에 평행하게 연장하는 나사로서 형성된 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내측 휘일(30)과 상기 출력부재(50)가상기 변환부재(70)를 위한 안내로(30b, 50b)를 가진 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 안내로(30b, 50b)가 직선적인 안내 트랙(34b, 54b)을 가진 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 변환부재(70)가 상기 출력부재(50) 및 상기 내측 휘일(30)에 대하여 직선적으로 안내되는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 변환부재(70)가, 서로 직각으로 배치된 아암 (arm)(74)들을 가지는 십자체의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 2 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 아암(74)들 중 서로 평행하게 연장하는 2개의 아암이 상기 출력부재(50)에 의해 안내되고, 서로 평행하게 연장하는 다른 2개의 아암은 상기 내측 휘일(30)에 의해 안내되는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 변환부재(70)가 안내 트랙(74a, 74b; 75a, 75b)들을가지는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 13 항에 있어서, 서로 연관되는 상기 안내 트랙(34b, 54b)들과 상기 안내 트랙(74a, 74b; 75a, 75b)들 사이에 구름(rolling) 부재(80, 90)들이 배치된 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 구름 부재(80, 90)들이 원형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내측 휘일(30)이 상기 연결수단(60)을 위한 구멍(32)을 가지고 있고, 상기 출력부재(50)가 스페이서 부재(52)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 스페이서 부재(52)가 상기 입력 축(10)의 축방향으로 연장하고, 상기 스페이서 부재(52)의 치수는 상기 변환부재(70)가 상기 내측 휘일(30)과 상기 출력부재(50) 사이에 압력 없는 상태로 배치되도록 하는 치수로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 스페이서 부재(52)가 상기 구멍(32)에 마찰 접촉하여 결합되는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 연결수단(60)이 상기 스페이서 부재(52)와 상기 구멍(32)을 통과하는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 변환부재(70)가 상기 입력 축(10)이 통과하는 관통 구멍(71)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외측 휘일의 상기 내부 치(41)와 상기 내측 휘일의 상기 외부 치(33)가, 회전 가능하게 설치되는 원통체(41b, 33b)들로 이루어진 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 출력부재(50)가 상기 외측 휘일(40)에 대하여 회전하도록 설치되는 플랜지의 형태인 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 출력부재(50)와 상기 외측 휘일(40)이 공통의 회전 축선을 가지는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항 또는 제 2항에 있어서,상기 외측 휘일(40)이 하우징의 일부로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항에 있어서, 한 쌍을 이루는 상기 출력부재(50, 50)들이 서로 상대 회전할 수 없게 상호 결합되고, 상기 외측 휘일(40)내에 회전 가능하게 설치되며, 상기 외측 휘일(40)이 하우징 부재(43)에 고정적으로 연결되고, 그 하우징 부재 내에, 상기 출력부재(50)에 연결되는 피동 유닛(20)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 입력 축(10)이 축방향 핀(16)들을 가진 연행(連行) (entrainment) 수단(15)에 결합되어 있고, 상기 축방향 핀(16)들이 상기 연행 수단(15)의 단부 면에 하나의 원을 따라 균일하게 분포되어 있으며, 그 축방향 핀들 각각에, 외부 치(21)를 가진 위성 기어 휘일(2)이 회전 가능하게 설치되어 있고, 그 위성 기어 휘일(2)의 외부 치(21)가 상기 출력부재(50)들 중 하나의 내부 치(57)에 맞물리는 동시에 상기 입력 피니언(1)의 외부 치(11)에도 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 2항에 있어서, 상기 출력부재(50)가 상기 외측 휘일(40)에 대하여 회전 가능하도록 설치되고, 상기 외측 휘일(40)이 하우징 부재(43)에 고정적으로 연결되며, 상기 하우징 부재(43)내에, 상기 출력부재(50)에 고정적으로 연결된 피동 유닛(20)이 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.
제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 변환부재(70)가 평행한 평면들을 가지는 것을 특징으로 하는 기어 전동 장치.