KR101493371B1

KR101493371B1 - 휨 맞물림식 기어장치

Info

Publication number: KR101493371B1
Application number: KR1020147005321A
Authority: KR
Inventors: 신지 요시다; 마나부 안도; 후미토 다나카; 마사아키 시바
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2015-02-13
Also published as: KR20140043491A; DE112012005159T5; DE112012005159B4; JP5639992B2; JP2013119919A; CN103827543B; WO2013084538A1; CN103827543A

Abstract

외치기어 혹은 내치기어의 마모에 의한 백래시의 증가를 억제한다. 기진체(104)와, 외치기어(120)와, 내치기어(130)를 구비한 휨 맞물림식 기어장치(100)에 있어서, 외치기어(120)와 내치기어(130)의 2개의 맞물림부(129A, 129B)는, 제1 영역(Fp)과 제1 영역(Fp)보다 축방향(O) 내측에 위치하는 제2 영역(Sp)을 가지고, 또한 제1 영역(Fp)에 있어서, 외치기어(120)의 직경방향(R) 내측에 간극(Gp)이 형성되며, 외치기어(120)는, 조립 전의 상태에 있어서, 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분의 치선 직경이 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분의 치선 직경보다 크고, 또한 치선 직경의 축방향(O)에 있어서의 변화율이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 상이하다.

Description

휨 맞물림식 기어장치{Flexible meshing type gear device}

본 발명은, 휨 맞물림식 기어장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에 나타내는 휨 맞물림식 기어장치는, 기진체(起振體)와, 그 기진체의 외주에 배치되어 그 기진체의 회전에 의하여 휨변형되는 가요성을 가진 통형상의 외치(外齒)기어와, 그 외치기어가 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제1 내치(內齒)기어와, 그 제1 내치기어에 병설되어 상기 외치기어와 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제2 내치기어를 구비하고 있다.

선행기술문헌

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 제2009-299765호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 휨 맞물림식 기어장치에 있어서는, 휨 맞물림식 기어장치에 가해지는 부하에 의하여 내치 및 외치의 마모가 진행되면, 백래시가 증가하고, 그 휨 맞물림식 기어장치가 장착되어 있는 기기의 정밀도 저하의 요인이 된다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 외치기어의 외치 혹은 내치기어의 내치의 마모에 의한 백래시의 증가를 억제 가능하게 하는 휨 맞물림식 기어장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 기진체와, 상기 기진체의 외주에 배치되어 상기 기진체의 회전에 의하여 휨변형되는 가요성을 가진 통형상의 외치기어와, 상기 외치기어가 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제1 내치기어와, 상기 제1 내치기어에 병설되어 상기 외치기어와 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제2 내치기어를 구비한 휨 맞물림식 기어장치에 있어서, 상기 외치기어와 상기 제1 내치기어의 맞물림부 및 상기 외치기어와 상기 제2 내치기어의 맞물림부 중 적어도 일방이, 제1 영역과 상기 제1 영역보다 축방향 내측에 위치하는 제2 영역을 가지고, 또한, 상기 제1 영역에 있어서, 상기 외치기어의 직경방향 내측에 간극이 형성되며, 상기 외치기어가, 조립 전의 상태에 있어서, 상기 제1 영역에 대응하는 부분의 치선(齒先) 직경이 상기 제2 영역에 대응하는 부분의 치선 직경보다 크고, 또한 상기 치선 직경이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역과의 사이에서 비연속적으로 변화하거나, 상기 치선 직경의 축방향에 있어서의 변화율이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 상이한 것에 의하여, 상기 과제를 해결한 것이다.

본 발명에 있어서는, 외치기어가, 조립 전의 상태에 있어서, 제1 영역에 대응하는 부분의 치선 직경이 제2 영역에 대응하는 부분의 치선 직경보다 크고, 또한 치선 직경이 제1 영역과 제2 영역과의 사이에서 비연속적으로 변화하거나, 치선 직경의 축방향에 있어서의 변화율이 제1 영역과 제2 영역에서 상이한 형상을 하고 있으므로, 회전 개시 전의 상태에 있어서, 외치기어와 (제1, 제2)내치기어는, 제1 영역의 백래시가 제2 영역의 백래시보다 작은 상태로 맞물리고 있게 된다. 이로 인하여, 제1 영역에 있어서의 작은 백래시에서의 기동(회전 개시)이 가능해진다.

한편, 운전 중(회전 중)에 부하가 증대한 경우, 제1 영역에 있어서 외치기어의 직경방향 내측에 간극이 형성되어 있으므로, 외치기어의 제1 영역에 대응하는 부분은, 직경방향 내측, 즉 내치기어로부터 멀어지는 방향으로 변형할 수 있다. 이로 인하여, 제1 영역에 있어서의 외치기어의 마모가 억제되고, 기동시의 백래시 저감과 같은 제1 영역에 있어서의 외치기어의 기능이 손상되는 것도 억제된다.

다만, “치선 직경이 제1 영역과 제2 영역과의 사이에서 비연속적으로 변화하거나, 치선 직경의 축방향에 있어서의 변화율이 제1 영역과 제2 영역에서 상이한”에 대해서는, 양방의 상태를 총괄하여 “치선 직경이, 제1 영역과 제2 영역에서 단계적으로 변화하는” 것으로 표현할 수도 있다. 또, “치선 직경이 제1 영역과 제2 영역과의 사이에서 비연속적으로 변화하는”이란, 축방향의 특정 위치(제1 영역과 제2 영역의 경계에 해당하는 위치)에서, 축방향에 대하여 90도의 기울기로 치선 직경이 변화하는 것을 말한다.

또, 상기 과제는, 내치기어의 형상을 고안함으로써도 해결 가능하고, 이 경우에는, 본 발명은, 기진체와, 상기 기진체의 외주에 배치되어 상기 기진체의 회전에 의하여 휨변형되는 가요성을 가진 통형상의 외치기어와, 상기 외치기어가 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제1 내치기어와, 상기 제1 내치기어에 병설되어 상기 외치기어와 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제2 내치기어를 구비한 휨 맞물림식 기어장치에 있어서, 상기 외치기어와 상기 제1 내치기어의 맞물림부 및 상기 외치기어와 상기 제2 내치기어의 맞물림부 중 적어도 일방이, 제1 영역과 상기 제1 영역보다 축방향 내측에 위치하는 제2 영역을 가지고, 또한, 상기 제1 영역에 있어서, 상기 외치기어의 직경방향 내측에 간극이 형성되며, 상기 제1, 제2 내치기어가, 조립 전의 상태에 있어서, 상기 제1 영역에 대응하는 부분의 치선 직경이 상기 제2 영역에 대응하는 부분의 치선 직경보다 작고, 또한 상기 치선 직경이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역과의 사이에서 비연속적으로 변화하거나, 상기 치선 직경의 축방향에 있어서의 변화율이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 상이한 것으로 파악된다.

다만, 상기와 같이, 외치 및 내치의 치선이 아닌, 외치 및 내치의 치두께에 주목하는 것도 가능하고, 그 경우, 본 발명은, 기진체와, 상기 기진체의 외주에 배치되어 상기 기진체의 회전에 의하여 휨변형되는 가요성을 가진 통형상의 외치기어와, 상기 외치기어가 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제1 내치기어와, 상기 제1 내치기어에 병설되어 상기 외치기어와 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제2 내치기어를 구비한 휨 맞물림식 기어장치에 있어서, 상기 외치기어와 상기 제1 내치기어의 맞물림부 및 상기 외치기어와 상기 제2 내치기어의 맞물림부 중 적어도 일방이, 제1 영역과 상기 제1 영역보다 축방향 내측에 위치하는 제2 영역을 가지고, 또한, 상기 제1 영역에 있어서, 상기 외치기어의 직경방향 내측에 간극이 형성되며, 상기 외치기어 및 상기 제1, 제2 내치기어 중 적어도 일방의 치두께는, 상기 제1 영역에 대응하는 부분이 상기 제2 영역에 대응하는 부분보다 큰 것으로 파악하는 것도 가능하다.

본 발명에 의하면, 외치기어의 외치 혹은 내치기어의 내치의 마모에 의한 백래시의 증가를 억제할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 휨 맞물림식 기어장치의 전체 구성의 일례를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 마찬가지로 전체 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 3은 마찬가지로 기진체를 나타내는 정면도(a)와 단면도(b)이다.
도 4는 마찬가지로 무부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어(감속용 내치기어 출력용 내치기어)와의 관계의 개략을 나타내는 단면도이다.
도 5는 조립 전의 상태에 있어서의 외치기어의 개략을 나타내는 정면도(a)와 측면도(b)이다.
도 6은 마찬가지로 무부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타내는 단면도(a)와 부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타내는 단면도(b)이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 휨 맞물림식 기어장치의 무부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타내는 단면도(a)와 부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타내는 단면도(b)이다.
도 8은 본 발명의 제1, 제3~제6 실시형태에 관한 휨 맞물림식 기어장치의 조립 전의 상태에 있어서의 외치의 개략을 나타내는 측면도(a)~(d)이다.
도 9는 본 발명의 제7~제9 실시형태에 관한 휨 맞물림식 기어장치의 무부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타내는 단면도(a)~(c)이다.
도 10은 본 발명의 제10 실시형태에 관한 휨 맞물림식 기어장치의 내치기어의 개략을 나타내는 측면도(a)와 정면도(b)이다.
도 11은 마찬가지로 무부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타내는 단면도(a)와 부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타내는 단면도(b)이다.
도 12는 본 발명의 제11 실시형태에 관한 휨 맞물림식 기어장치의 조립 전의 상태에 있어서의 외치기어의 개략을 나타내는 정면도(a)와 측면도(b)이다.
도 13은 마찬가지로 무부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타내는 단면도(a)와 부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타내는 단면도(b)이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 제1 실시형태의 일례를 상세하게 설명한다. 다만, 도 4~도 6에서는, 외치, 내치 및 간극의 모습을 알 수 있도록 그들을 과장하여 나타내고 있다.

먼저, 본 실시형태의 전체 구성에 대하여, 개략적으로 설명한다.

휨 맞물림식 기어장치(100)는, 도 1~도 5에 나타내는 바와 같이, 기진체(104)와, 기진체(104)의 외주에 배치되어 기진체(104)의 회전에 의하여 휨변형되는 가요성을 가진 통형상의 외치기어(120A, 120B(120))와, 외치기어(120A)가 내접하여 맞물리는 강성을 가진 감속용 내치기어(130A(제1 내치기어))와, 감속용 내치기어(130A)에 병설되어 외치기어(120B)와 내접하여 맞물리는 강성을 가진 출력용 내치기어(130B(제2 내치기어))를 구비하고 있다(다만, 감속용 내치기어(130A)와 출력용 내치기어(130B)를 일괄하여, 간단히 내치기어(130)라고도 칭한다). 그리고, 외치기어(120A)와 감속용 내치기어(130A)의 맞물림부(129A) 및 외치기어(120B)와 출력용 내치기어(130B)의 맞물림부(129B)는 각각, 제1 영역(Fp)과 제1 영역(Fp)보다 축방향(O) 내측에 위치하는 제2 영역(Sp)을 가지고 있다. 제1 영역(Fp)에 있어서, 외치기어(120)의 직경방향(R) 내측에 간극(Gp)이 형성되어 있다. 여기에서, 외치기어(120)는, 조립 전의 상태에 있어서, 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분의(외치기어(120)의 중심으로부터 외치(124)의 치선까지의 거리를 나타냄) 치선 직경이 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분의 치선 직경보다 크게 되어 있다. 그리고, 그 치선 직경의 축방향(O)에 있어서의 변화율이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 상이하도록 되어 있다. 즉, 치선 직경이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 단계적으로 변화하도록 되어 있다.

다만, 맞물림부(129A(129B))는, 도 4에 나타내면, 외치(124A(124B))와 내치(128A(128B))와의 중첩부분을 말한다. 그리고, 제1, 제2 영역(Fp, Sp)은, 맞물림부(129A(129B))를 구성하여, 도 4에서 나타내는 바와 같이, 일점쇄선(BL)의 위치에서 서로의 경계가 규정되어 있다. 제1, 제2 영역(Fp, Sp)에 있어서 실제로 외치(124)와 내치(128)가 접촉하고 있는 부분이 각각, 제1 접촉부(129AA(129BA)), 제2 접촉부(129AB(129BB))로서 모식적으로 표시되어 있다. 이 실시형태에서는, 외치기어(120)가, 조립 전의 상태에 있어서, 치선 직경의 축방향(O)에 있어서의 변화율이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 상이하도록 되어 있고, 내치(128)와의 관계로 말하면, 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치(124)의 치선(Tto)과 내치(128)의 치선(Tti)과의 거리(Lf)의 변화율(Rf)과, 제2 영역(Sp)에 있어서의 외치(124)의 치선(Tto)과 내치(128)의 치선(Tti)과의 거리(Ls)의 변화율(Rs)이 단계적으로 상이하다(후술).

이하, 각 구성요소에 대하여 상세하게 설명을 행한다.

기진체(104)는, 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 대략 기둥형상이다. 자세하게 설명하면, 기진체(104)는, 편심(편심량(L))한 위치를 중심으로 하는 일정한 곡률반경(r1)에 의한 맞물림 범위(FA)를 구비하고, 복수의 곡률 반경을 조합한 형상으로 되어 있다. 그리고, 기진체(104)는, 맞물림 범위(FA)로, 외치기어(120A, 120B)와 감속용 내치기어(130A), 출력용 내치기어(130B)와의 맞물림 상태를 실현하도록 되어 있다. 기진체(104)에는, 중앙에 도시하지 않은 입력축이 삽입되는 입력축 구멍(106)이 형성되어 있다. 입력축이 삽입되어 회전하였을 때에, 기진체(104)가 입력축과 일체로 회전하도록, 입력축 구멍(106)에는 키홈(108)이 형성되고 있다.

기진체 베어링(110)은, 도 1, 도 2, 도 4에 나타내는 바와 같이, 기진체(104)의 외측과 외치기어(120)의 내측과의 사이에 배치되는 베어링이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 기진체 베어링(110A(110B))은, 내륜(112), 지지기(114A(114B)), 전동체로서의 롤러(116A(116B))와, 외륜(118A(118B))으로 구성된다. 내륜(112)은, 기진체 베어링(110A, 110B)에 대하여 일체화되어 있고, 기진체(104)의 외주에 접촉 배치되어, 롤러(116A, 116B)에 접촉하고 있다. 롤러(116A(116B))는 지지기(114A(114B))에 회전 가능하게 지지되어 있다. 다만, 롤러(116A(116B))는, 원주형상이면 되고, 니들형상도 포함한다. 전동체로서는, 볼을 이용하여도 된다. 외륜(118A(118B))은, 롤러(116A(116B))의 외측에 배치된다. 외륜(118A(118B))은, 기진체(104)의 회전에 의하여 휨변형되고, 그 외측에 배치되는 외치기어(120A(120B))를 변형시킨다. 다만, 도 4에 나타내는 바와 같이, 외륜(118A(118B))의 단부(118AA(118BA))는, 축방향(O)에서 외주면이 외측을 향하여 직경방향(R)의 내측으로 경사져 있으며, 외륜(118A(118B))의 중앙부의 두께(Tc)에 비해 얇게 되어 있다(두께(Tee)). 이로 인하여, 외륜(118A(118B))의 외측에 배치되는 외치기어(120)와의 사이에는, 축방향(O)의 외측을 향하여 확대되는 간극(Gp)이 형성되어 있다. 이 실시형태에서는, 간극(Gp)은, 축방향(O)의 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)을 분리하는 일점쇄선(BL)의 위치로부터 형성되어 있다.

외치기어(120)는, 도 1, 도 2, 도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이, 베이스 부재(122)와, 외치(124)로 구성되어 통형상으로 되어 있다. 베이스 부재(122)는, 가요성을 가진 통형상 부재이며, 기진체 베어링(110)의 외측에 배치된다. 즉, 외치기어(120)는, 기진체 베어링(110)의 전동체에 의하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 조립 전의 상태에 있어서는, 외치기어(120)는 휘지 않고, 베이스 부재(122)는 축방향에 평행하게 되어 있다. 이에 반해, 도 4, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 조립 후, 즉 외치기어(120)를 기진체 베어링(110)의 외측에 배치시켜 내치기어(130)의 내측에 장착한 후의 상태에 있어서는, 외치기어(120)는 직경방향(R) 내측으로 약간 휘고, 외치기어(120)는 파선의 형상으로부터 실선의 형상으로 변형된다. 다만, 이 상태에서, 도 4, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 간극(Gp)은 확보된다. 도 2, 도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이, 외치(124(124A, 124B))는 축방향(O)으로 분할된 형태이지만, 각각을 지지하는 베이스 부재(122)가 일체로 되어 공통으로 되어 있다. 외치(124A(124B))는, 축방향(O)의 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)을 분리하는 일점쇄선(BL)의 위치에서, 외치 단부(124AA(124BA))와 그 내측의 외치 중앙부(124AB(124BB))로 나눠져 있다. 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 외치(124A(124B))의 치두께(Tho)는 외치 단부(124AA(124BA))로부터 외치 중앙부(124AB(124BB))에 걸쳐 축방향(O)으로 일정하게 되어 있고, 외치(124A(124B))의 치면(Tfo)은 축방향(O)에 평행하게 되어 있다. 그에 반해, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 외치(124A(124B))의 치선(Tto)의 높이는, 외치 단부(124AA(124BA))의 최단부에서 최대(Ho1)가 되고, 당해 일점쇄선(BL)의 위치에서 최소(Ho2)가 되도록 직선적으로 변경되어 있다. 즉, 외치기어(120)의 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분인 외치 단부(124AA(124BA))의 치선 직경은, 축방향(O) 외측의 치선 직경이 축방향(O) 내측의 치선 직경보다 크고, 축방향(O)으로 직선적으로 변화하고 있다. 외치 중앙부(124AB(124BB))에서는, 치선(Tto)의 높이가 당해 일점쇄선(BL)의 위치의 치선(Tto)의 높이(Ho2)와 동일하고 일정하게 되어 있다. 즉, 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분인 외치 중앙부(124AB(124BB))의 치선 직경은, 축방향(O)으로 일정하게 되어 있다. 이와 같이 하여, 외치기어(120)는, 조립 전의 상태에 있어서, 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분(외치 단부(124AA, 124BA))의 치선 직경이 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분(외치 중앙부(124AB, 124BB))의 치선 직경보다 크고, 또한 치선 직경의 축방향(O)에 있어서의 변화율이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 상이하도록 되어 있다. 다만, 외치(124)는, 이론 맞물림을 실현하도록 트로코이드 곡선에 근거하여 치형이 결정되어 있다.

감속용 내치기어(130A)는, 도 2, 도 4에 나타내는 바와 같이, 강성을 가진 부재로 형성되어 있다. 감속용 내치기어(130A)는, 외치기어(120A)의 외치(124A)의 치수(齒數)보다 i(i=2, 4,…)개만큼 많은 치수를 구비한다. 감속용 내치기어(130A)에는, 도시하지 않은 케이싱이 볼트구멍(132A)을 통하여 고정된다. 그리고, 감속용 내치기어(130A)는, 외치기어(120A)와 맞물림으로써, 기진체(104)의 회전의 감속에 기여한다. 감속용 내치기어(130A)의 내치(128A)는, 제1, 제2 영역(Fp, Sp)에서 그 치선(Tti)과 치두께(Thi)가 축방향(O)과 평행하게 되어 있다(면취부를 제외함). 즉, 감속용 내치기어(130A)의 제1, 제2 영역(Fp, Sp)에 대응하는 부분인 내치(128A)의 치선 직경은, 축방향(O)으로 일정하게 되어 있다. 내치(128A)는, 트로코이드 곡선에 근거하여 외치(124A)에 이론 맞물리도록 성형되어 있다.

한편, 출력용 내치기어(130B)도, 도 2, 도 4에 나타내는 바와 같이, 감속용 내치기어(130A)와 마찬가지로, 강성을 가진 부재로 형성되어 있다. 출력용 내치기어(130B)는, 외치기어(120B)의 외치(124B)의 치수와 동일한 내치(128B)의 치수를 구비하고(등속 전달), 그 치선(Tti)과 치두께(Thi)는 제1, 제2 영역(Fp, Sp)에서 축방향(O)과 평행하게 되어 있다(면취부를 제외함). 즉, 출력용 내치기어(130B)의 제1, 제2 영역(Fp, Sp)에 대응하는 부분인 내치(128B)의 치선 직경은, 축방향(O)으로 일정하게 되어 있다.

여기에서, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치(124A(124B))의 치선(Tto)과 내치(128A(128B))의 치선(Tti)과의 거리는, 최단부(면취부를 제외함)에서 치선끼리가 중첩되어 있는 거리가 길어, 최대(부호 Lo1)가 된다. 이에 반해, 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)과의 경계가 되는 일점쇄선(BL)의 위치에서 당해 거리는, 치선끼리가 중첩되어 있는 거리가 짧아, 최소(부호 Lo2)가 된다. 이로 인하여, 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치(124)의 치선(Tto)과 내치(128)의 치선(Tti)과의 거리(Lf)의 변화율(Rf)은 식 (1)로 나타난다.

Rf=Lf/O1=(Lo1-Lo2)/O1(>0) (1)

동일하게 생각하여, 제2 영역(Sp)에 있어서의 외치(124A(124B))의 치선(Tto)과 내치(128A(128B))의 치선(Tti)과의 거리는, 일정한 값(부호 Lo2)이 된다. 이로 인하여, 제2 영역(Sp)에 있어서의 외치(124)의 치선(Tto)과 내치(128)의 치선(Tti)과의 거리(Ls)의 변화율(Rs)은 식 (2)로 나타난다.

Rs=Ls/O2=(Lo2-Lo2)/O2=0 (2)

즉, 제1 영역(Fp)에 있어서의 거리(Lf)의 변화율(Rf)이 제2 영역(Sp)에 있어서의 거리(Ls)의 변화율(Rs)보다 크게 되어 있음(Rf>Rs)으로써, 외치(124A(124B))의 치선(Tto)과 내치(128A(128B))의 치선(Tti)과의 거리는 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 단계적으로 상이하도록 되어 있다. 다만, 출력용 내치기어(130B)에는, 도시하지 않은 출력축이 볼트구멍(132B)을 통하여 장착되어, 외치기어(120B)의 자전과 동일한 회전이 외부에 출력된다.

다음으로, 휨 맞물림식 기어장치(100)의 동작에 대하여, 도 2, 도 3, 도 6을 이용하여 설명한다.

도시하지 않은 입력축의 회전에 의하여, 기진체(104)가 회전하면, 그 회전 상태에 따라, 외치기어(120)가 기진체 베어링(110)을 통하여 휨변형된다(즉, 외치기어(120B)는 외치기어(120A)와 동위상으로 휨변형된다).

외치기어(120)가 기진체(104)로 휨변형됨으로써, 맞물림 범위(FA)에서, 외치(124)가 직경방향(R)에서 외측으로 이동하여, 내치기어(130)의 내치(128)에 맞물린다.

맞물림에 있어서, 기진체 베어링(110A, 110B)은, 축방향(O)으로 각각, 외치(124A)를 지지하는 부분과, 외치(124B)를 지지하는 부분으로 되어 있다. 이로 인하여, 감속용 내치기어(130A)와 외치(124A)와의 맞물림을 원인으로 하는 롤러(116B)의 스큐, 및 출력용 내치기어(130B)와 외치(124B)와의 맞물림을 원인으로 하는 롤러(116A)의 스큐의 각각이 방지되고 있다.

그리고, 외치(124)는, 축방향(O)에 있어서, 감속용 내치기어(130A)에 맞물리는 부분(외치(124A))과 출력용 내치기어(130B)에 맞물리는 부분(외치(124B))으로 분할되어 있다. 이로 인하여, 외치기어(120A)와 감속용 내치기어(130A)가 맞물릴 때에, 가령 외치(124B)에 변형 등이 있어도 그 변형으로 외치(124A)에 변형을 일으키는 일이 없다. 마찬가지로, 외치기어(120B)와 출력용 내치기어(130B)가 서로 맞물릴 때에, 가령 외치(124A)에 변형 등이 있어도 그 변형으로 외치(124B)에 변형을 일으키는 일이 없다. 즉, 외치(124)를 분할하여 둠으로써, 일방의 외치(124A(124B))의 변형으로 타방의 외치(124B(124A))를 변형시켜 그 맞물림 관계를 악화시키는 것을 막을 수 있다.

도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치(124A(124B))의 치선(Tto)과 내치(128A(128B))의 치선(Tti)과의 거리(Lo1)는, 제2 영역(Sp)에 있어서의 외치(124A(124B))의 치선(Tto)과 내치(128A(128B))의 치선(Tti)과의 거리(Lo2)보다 길게 유지된다(Lo1>Lo2). 이로 인하여, 제1 영역(Fp)에서는 제2 영역(Sp)에 비해, 깊은 맞물림을 실현할 수 있다(백래시가 작다). 한편, 부하시에는, 외치(124A(124B))에 외주로부터 힘이 가해져, 외치 단부(124AA(124BA))가 직경방향(R)의 내측의 간극(Gp)으로 들어가 변형되어, 간극(Gp)이 감소된다. 즉, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치(124A(124B))의 치선(Tto)과 내치(128A(128B))의 치선(Tti)과의 거리(Lo1’)는, 제2 영역(Sp)에 있어서의 외치(124A(124B))의 치선(Tto)과 내치(128A(128B))의 치선(Tti)과의 거리(Lo2)와 대략 동일해진다(Lo1’≒Lo2). 즉, 제1 영역(Fp)에서는, 무부하시에 비해 맞물림의 깊이는 얕아진다. 따라서, 부하시에 외치(124A(124B)) 및 내치(128A(128B))의 마모가 발생하여도, 무부하시에는 외치기어(120)의 변형이 회복되어, 부하시의 마모가 회피되고 있는 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치(124A(124B))와 내치(128A(128B))가 다시 깊게 맞물리게 되어, 백래시의 증가가 억제된다. 여기에서, 본 실시형태에 있어서는, 부하시에, 외치기어(120)의 내주면이 기진체 베어링(110)의 외륜(118A, 118B)의 외주면에 접촉하는 간극(Gp)을 형성하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 외치기어가, 내주측으로 변형된 후에도, 기진체 베어링의 외륜과의 사이에 간극이 잔존하도록 간극(Gp)을 설정하여도 된다. 다만, 본 실시형태에서는, 내치(128)의 치선 직경이 제1, 제2 영역(Fp, Sp)에 관계없이 축방향(O)에서 일정하게 되어 있으므로, 외치의 치선 직경만으로도, 상술한 맞물림의 변화에 대응한 백래시의 변화를 동일하게 설명할 수 있다.

외치기어(120A)와 감속용 내치기어(130A)와의 맞물림 위치는, 기진체(104)의 회전에 따라 회전 이동한다. 여기에서, 기진체(104)가 1회전하면, 외치기어(120A)는 감속용 내치기어(130A)와의 치수차만큼, 회전 위상이 지연된다. 즉, 감속용 내치기어(130A)에 의한 감속비는 ((외치기어(120A)의 치수-감속용 내치기어(130A)의 치수)/외치기어(120A)의 치수)로 하여 구할 수 있다.

외치기어(120B)와 출력용 내치기어(130B)는 모두 치수가 동일하기 때문에, 외치기어(120B)와 출력용 내치기어(130B)는 서로 맞물리는 부분이 이동하는 일 없이, 동일한 치끼리 맞물리게 된다. 이로 인하여, 출력용 내치기어(130B)로부터 외치기어(120B)의 자전과 동일한 회전이 출력된다. 결과적으로, 출력용 내치기어(130B)로부터는, 기진체(104)의 회전을 감속용 내치기어(130A)에 의한 감속비에 근거하여 감속된 출력을 취출할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 외치기어(120)가, 조립 전의 상태에 있어서, 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분의 치선 직경이 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분의 치선 직경보다 크고, 또한 치선 직경의 축방향(O)에 있어서의 변화율이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 상이한 형상을 하고 있으므로, 회전 개시 전의 상태에 있어서, 외치기어(120)와 내치기어(130)는, 제1 영역(Fp)의 백래시가 제2 영역(Sp)의 백래시보다 작은 상태로 맞물리고 있게 된다. 이로 인하여, 제1 영역(Fp)에 있어서의 작은 백래시에서의 기동(회전 개시)이 가능해진다.

한편, 운전 중(회전 중)에 부하가 증대한 경우, 제1 영역(Fp)의 외치기어(120)의 직경방향(R) 내측에 간극(Gp)이 형성되어 있으므로, 외치기어(120)의 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분은, 직경방향(R) 내측, 즉 내치기어(130)로부터 멀어지는 방향으로 변형할 수 있다. 이로 인하여, 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치기어(120)의 마모가 억제되고, 기동시의 백래시 저감과 같은 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치기어(120)의 기능이 손상되는 것도 억제된다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 도 4, 도 5의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 외치기어(120)와 내치기어(130)의 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분의 치선 직경은, 축방향(O)으로 일정하게 되어 있다. 이로 인하여, 제2 영역(Sp)에서는, 축방향(O)에서 균일한 토크 전달이 이루어지므로, 휨 맞물림식 기어장치(100)에 큰 부하가 가해졌을 때에도 안정된 토크 전달이 가능해져, 외치(124) 및 내치(128)의 국소적인 마모를 방지할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 외륜(118A(118B))의 단부(118AA(118BA))의 외주면을 경사지게 하여, 그 중앙부에 비해 단부(118AA(118BA))의 두께를 얇게 함으로써, 상술해 온 간극(Gp)을 형성하고 있다. 이로 인하여, 간극(Gp)을 용이하게, 또한 정확하게 형성할 수 있다.

즉, 본 실시형태에 있어서는, 외치기어(120)의 외치(124A(124B)) 혹은 내치기어(130)의 내치(128A(128B))의 마모에 의한 백래시의 증가가 억제 가능해진다.

본 발명에 대해 제1 실시형태를 들어 설명하였지만, 본 발명은 제1 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 개량 및 설계의 변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면 제1 실시형태에 있어서는, 간극(Gp)은 직경방향(R)에서 제1 영역(Fp)의 내측에만 형성되어 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 7의 (a), (b)에 나타내는 제2 실시형태와 같아도 된다. 도 7의 (a)는 무부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타내고, 도 7의 (b)는 부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타낸다. 다만, 도 7의 (a), (b)에 있어서는 지지기의 도시는 생략한다(이후의 도면도 동일). 또, 도 7의 (a)에서는, 외치기어가, 내치기어의 내측에 장착된 후의 상태로 되어 있으며, 외치기어는 본래, 도 4, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 약간 휜 형상이 된다. 그러나, 그 약간의 휨의 도시는 생략한다(이후의 도면도 동일).

제2 실시형태에서는, 도 7의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 축방향(O)으로 2개의 맞물림부(229A, 229B)가 서로 마주 보는 단부인, 직경방향(R)에서 외치기어(220)와 외륜(218A, 218B)과의 사이에 별도의 간극(Gpc)을 형성하고 있다. 즉, 제2 실시형태에서는, 휨 맞물림식 기어장치에 부하가 가해진 상태에 있어서, 외치기어(220)의 2개의 맞물림부(229A, 229B)의 사이에 위치하는 부분의 내주면이 외륜(218A, 218B)의 외주면에 접촉하는 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 도 7의 (b)에 나타내는 2개의 일점쇄선(BLc)의 사이의 외륜(218A, 218B)이 서로 마주 보는 단부의 외주면이 경사져 그 두께(Tec)가 각각의 중앙부분의 두께(Tc)에 비해 얇게 되어 있음으로써, 간극(Gpc)이 형성되어 있다. 이로 인하여, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1 실시형태와 같이, 제1 영역(Fp)에서는 제2 영역(Sp)에 비해 깊은 맞물림을 실현할 수 있다(백래시가 작다).

한편, 부하시에는, 외치(224A(224B))에 외주로부터 힘이 가해져, 제1 실시형태와 같이, 간극(Gp)이 감소한다. 동시에, 외치 중앙부(224AB(224BB))의 단부(224ABA(224BBA))도 직경방향(R)의 내측의 간극(Gpc)으로 들어가 변형되어, 간극(Gpc)이 감소된다. 즉, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제1 영역(Fp)과 (2개의 일점쇄선(BLc)의 사이의 제2 영역(Sp)의 부분을 제외한) 제2 영역(Sp)은 맞물림의 깊이가 대략 동등해져, 2개의 일점쇄선(BLc)의 사이의 제2 영역(Sp)의 부분에서는 그것보다 맞물림의 깊이가 얕아진다. 즉, 제1 영역(Fp)과 2개의 일점쇄선(BLc)의 사이의 제2 영역(Sp)의 부분에서는 무부하시에 비해 맞물림의 깊이는 얕아진다. 따라서, 부하시에 외치(224A(224B)) 및 내치(228A(228B))의 마모가 발생하여도, 무부하시에는 외치기어의 변형이 회복되어, 부하시의 마모가 회피되고 있는 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)의 단부에 있어서의 외치(224A(224B))와 내치(228A(228B))가 다시 깊게 맞물리게 되어, 백래시의 증가가 더욱 억제된다. 다만, 제2 영역(Sp)의 단부에 있어서의 외치의 치선이 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치의 치선과 동일한 형상으로 되어 있는 경우에는, 백래시의 증가가 더욱 더 억제된다. 다만, 이 실시형태에 있어서도 외치기어가 내주측으로 변형된 후에도, 기진체 베어링의 외륜과의 사이에 간극이 잔존하도록 간극(Gp)을 설정하여도 된다(이후의 실시형태에 대해서도 동일).

또, 제1 실시형태에 있어서는, 외치기어(120)의 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분의 치선 직경은, 축방향(O) 외측의 치선 직경이 축방향(O) 내측의 치선 직경보다 크고, 축방향으로 직선적으로 변화하고 있었지만(도 5의 (b), 도 8의 (a)), 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 8의 (b)에 나타내는 제3 실시형태와 같이, 외치기어의 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분인 외치 단부(324BA)의 치선 직경은, 축방향(O)으로 곡선적으로 변화하고 있어도 된다. 다만, 도 8의 (b)의 점선으로 나타나 있는 것이 도 8의 (a)의 외치(124B)의 형상이다. 혹은, 도 8의 (c)에 나타내는 제4 실시형태와 같이, 외치기어의 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분인 외치 단부(424BA)의 치선 직경이, 축방향(O)으로 도중까지 일정하게 되고, 거기서부터 외치 중앙부(424BB)와의 경계선(일점쇄선(BL))의 위치까지 직선적으로 변화하고 있어도 된다. 이 경우에도, 치선 직경의 축방향(O)에 있어서의 변화율이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 상이하게 된다. 혹은, 도 8의 (d)에 나타내는 제5 실시형태와 같이, 축방향(O)으로 외치(524B)의 외치 단부(524BA)의 치선(Tto)의 높이(Ho1)가, 외치 중앙부(524BB)의 치선(Tto)의 높이(Ho2)보다 높고, 어느 치선 직경도 축방향(O)으로 일정하게 되어 있음으로써, 치선 직경이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 단계적으로 변화하도록 하여도 된다(이 경우는, 내치의 치선(Tti)의 높이가 일정해져, 외치기어의 외치(524B)에서 축방향(O)의 특정 위치(제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)의 경계선(일점쇄선(BL))의 위치)에서, 축방향(O)에 대하여 90도의 기울기로 치선 직경이 변화하고 있는 점에서, “치선 직경이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)과의 사이에서 비연속적으로 변화하고 있는” 것을 실현하고 있다). 혹은, 도 8의 (e)에 나타내는 제6 실시형태와 같이, 제1 실시형태의 외치(124B)의 형상에 축방향(O)에서 외치 단부(624BA)와 외치 중앙부(624BB)를 분리하는 홈(Gr), 즉 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분과 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분과의 사이에 홈(Gr)을 형성하고 있어도 된다. 이러한 구성에 의하면, 부하가 가해졌을 때에, 외치기어의 제1 영역(Fp)의 내주측으로의 변형이 원활해진다.

또, 제1, 제2 실시형태에 있어서는, 간극(Gp)은, 외륜의 단부의 외주면을 경사지게 하고 외륜의 두께를 얇게 함(Tc→Tee)으로써 형성하고 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 9의 (a)에 나타내는 제7 실시형태와 같이, 외륜(718A, 718B)의 두께(T)를 축방향(O)에서 변화시키지 않고, 외치기어(720)의 내주면의 단부(720AA, 720BB)의 직경을 그 중앙부의 직경에 비해 크게 형성함으로써, 간극(Gp)을 형성하여도 된다. 혹은 외륜의 단부의 두께를 그 중앙부에 비해 얇게 함과 함께, 외치기어의 내주면의 단부의 직경을 그 중앙부의 직경에 비해 크게 형성함으로써 간극(Gp)을 형성하여도 된다. 혹은, 도 9의 (b)에 나타내는 제8 실시형태와 같이, 직경방향(R)에서 외치(824A, 824B)의 외치 단부(824AA, 824BA)의 내측에 기진체 베어링(810A, 810B)을 배치하지 않는, 즉, 직경방향(R)에서 외치 중앙부(824AB, 824BB)의 내측에만 기진체 베어링(810A, 810B)을 배치함(의미적으로는 Tee=0)으로써, 간극(Gp)을 형성하여도 된다. 혹은, 직경방향(R)에서 외치 중앙부의 내측에 존재하는 외륜이 외치 단부의 내측에는 배치되지 않는 구성이어도 된다. 혹은, 도 9의 (c)에 나타내는 제9 실시형태와 같이, 롤러(916A, 916B)의 회전축(K)을 축방향(O)에 대하여 경사지게 함으로써 간극(Gp)을 형성하도록 하여도 된다. 구체적으로는, 도 9의 (c)에서 나타내는 바와 같이, 기진체 베어링(910)에 1쌍의 테이퍼롤러베어링을 이용하여, 그 롤러(916A, 916B)의 경사를 따라 균일한 두께(Tee)가 형성된 외륜(918A, 918B)을 이용한다. 그리고 축방향(O)에 평행한 내주면을 가지는 외치기어(920)를 그 외측에 배치시켜, 외륜(918A, 918B)과 외치기어(920)와의 사이에 간극(Gp)을 형성하여도 된다. 이러한 구성에 의하면, 제8 실시형태와 마찬가지로 외치기어(920)의 내주면을 가공하는 일 없이, 또한 보다 큰 토크 전달을 하는 것이 가능해진다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 외치기어는, 조립 전의 상태에 있어서, 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분의 치선 직경이 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분의 치선 직경보다 크고, 또한 치선 직경이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)과의 사이에서 비연속적으로 변화하거나, 치선 직경의 축방향(O)에 있어서의 변화율이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 상이하도록 하고 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 10의 (a), (b), 도 11의 (a), (b)에 나타내는 제10 실시형태와 같이 내치기어의 형상을 고안하도록 하여도 된다. 도 10의 (a)는 내치기어의 개략을 나타내는 측면도를 나타내고, 도 11의 (b)은 그 정면도를 나타낸다. 도 11의 (a)은 무부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타내고, 도 11의 (b)는 부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타낸다.

제10 실시형태에서는, 내치기어(1030)는, 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분의 치선 직경이 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분의 치선 직경보다 작고, 또한 치선 직경의 축방향(O)에 있어서의 변화율이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 상이하도록 되어 있다. 다만, 내치기어(1030)의 치선 직경은, 내치기어(1030)의 중심으로부터 내치(1028)의 치선까지의 거리로 나타난다. 구체적으로는, 도 10의 (a), 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이, 내치(1028A(1028B))가, 축방향(O)의 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)을 분리하는 일점쇄선(BL)의 위치에서, 내치 단부(1028AA(1028BA))와 내치 중앙부(1028AB(1028BB))로 나눠져 있다. 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 내치(1028A(1028B))의 치두께(Thi)는 내치 단부(1028AA(1028BA))로부터 내치 중앙부(1028AB(1028BB))에 걸쳐 축방향(O)으로 일정하게 되고, 내치(1028A(1028B))의 치면(Tfi)은 축방향(O)에 평행하게 되어 있다. 그에 반해, 도 10의 (a)에 나타내는 바와 같이, 내치(1028A(1028B))의 치선(Tti)의 높이는, 내치 단부(1028AA(1028BA))의 최단부에서 최대(Hi1)가 되고, 당해 일점쇄선(BL)의 위치에서 최소(Hi2)가 되도록 직선적으로 변경되어 있다(다만, 도시하지 않지만 곡선적으로 변경되어 있어도 된다). 즉, 내치기어(1030)의 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분인 내치 단부(1028AA(1028BA))의 치선 직경은, 축방향(O) 외측의 치선 직경이 축방향(O) 내측의 치선 직경보다 작고, 축방향(O)으로 직선적으로 변화하고 있다. 내치 중앙부(1028AB(1028BB))에서는, 치선(Tti)의 높이가 당해 일점쇄선(BL)의 위치의 치선(Tti)의 높이(Hi2)와 동일하고 일정하게 되어 있다. 즉, 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분인 내치 중앙부(1028AB(1028BB))의 치선 직경은, 축방향(O)으로 일정하게 되어 있다. 다만, 외치(1024A(1024B))의 치선(Tto)의 높이는 축방향(O)으로 동일하게 되어 있다.

도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치(1024A(1024B))의 치선(Tto)과 내치(1028A(1028B))의 치선(Tti)과의 거리(Li1)는, 제2 영역(Sp)에 있어서의 외치(1024A(1024B))의 치선(Tto)과 내치(1028A(1028B))의 치선(Tti)과의 거리(Li2)보다 길게 유지된다(Li1>Li2). 이로 인하여, 제1 영역(Fp)에서는 제2 영역(Sp)에 비해, 깊은 맞물림을 실현할 수 있다(백래시가 작다). 한편, 부하시에는, 외치(1024A(1024B))에 외주로부터 힘이 가해져, 외치 단부(1024AA(1024BA))가 직경방향(R)의 내측의 간극(Gp)으로 들어가 변형되어, 간극(Gp)이 감소된다. 즉, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제1 영역(Fp)에서는, 무부하시에 비해 맞물림의 깊이는 얕아진다. 따라서, 부하시에 외치(1024A(1024B)) 및 내치(1028A(1028B))의 마모가 발생하여도, 무부하시에는 외치기어의 변형이 회복되어, 부하시의 마모가 회피되고 있는 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치(1024A(1024B))와 내치(1028A(1028B))가 다시 깊게 맞물리게 되어, 백래시의 증가가 억제된다. 다만, 제10 실시형태에서는, 내치(1028A(1028B))의 치선 직경만이 축방향(O)에서 변화하고 있었지만, 외치 및 내치의 치선 직경이 축방향(O)에서 변화하여도 된다. 또, 제10 실시형태에서는, 내치기어(1030)의 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분의 치선 직경이 축방향(O)으로 직선적으로 변화하고 있었지만, 제3 실시형태에 준하여 축방향(O)으로 곡선적으로 변화하여도 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 외치기어와 내치기어의 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분의 치선 직경은, 축방향(O)에서 일정하게 되어 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 어느 치선 직경도 축방향(O)에서 일정하게 되어 있지 않아도 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 외치 및 내치의 치선에 주목하고 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 12의 (a), (b), 도 13의 (a), (b)에 나타내는 제11 실시형태와 같이 외치와 내치의 치두께에 주목하여도 된다. 도 12의 (a)는 외치기어의 조립 전의 상태에 있어서의 개략을 나타내는 정면도를 나타내고, 도 12의 (b)는 그 측면도를 나타낸다. 도 13의 (a)은 무부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타내고, 도 13의 (b)은 부하시의 기진체 베어링과 외치기어와 내치기어와의 관계의 개략을 나타낸다. 다만, 치두께의 대소에 대해서는, 직경방향(R)에서 동일 거리로 비교하는 것으로 한다.

제11 실시형태에서는, 외치기어(1120)의 치두께는, 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분이 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분보다 크게 되어 있다. 구체적으로는, 도 12의 (a), 도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이, 외치(1124A(1124B))가, 축방향(O)의 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)을 분리하는 일점쇄선(BL)의 위치에서, 외치 단부(1124AA(1124BA))와 외치 중앙부(1124AB(1124BB))로 나눠져 있다. 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 외치(1124A(1124B))의 치두께는, 외치 단부(1124AA(1124BA))의 최단부에서 최대(Tho1)가 되고, 당해 일점쇄선(BL)의 위치에서 최소(Tho2)가 되도록 일정한 증분으로(말하자면 직선적으로) 변경되고 있다(다만, 도시하지 않지만 이른바 곡선적으로 변경되고 있어도 된다). 즉, 외치기어(1120)의 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분인 외치 단부(1124AA(1124BA))의 치두께는, 축방향(O) 외측의 치두께가 축방향(O)의 내측의 치두께보다 크고, 축방향(O)으로 직선적(곡선적)으로 변화하고 있다. 외치 중앙부(1124AB(1124BB))에서는, 치두께가 당해 일점쇄선(BL)의 위치의 치두께(Tho2)와 동일하고 일정하게 되어 있다. 즉, 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분인 외치 중앙부(1124AB(1124BB))의 치두께는, 축방향(O)으로 일정하게 되어 있다. 이와 같이 하여, 외치기어(1120)의 치두께는, 치두께의 축방향(O)에 있어서의 변화율이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 상이하도록 되어 있다. 그에 반해, 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 외치(1124A(1124B))의 치선(Tto)의 높이는, 외치 단부(1124AA(1124BA))로부터 외치 중앙부(1124AB(1124BB))에 걸쳐 축방향으로 일정(Ho)하게 되어 있다. 다만, 내치(1128A(1128B))의 치두께(Thi)는, 축방향(O)으로 일정하게 되고, 축방향(O)으로 치면(Tfi)이 평행하게 되어 있다. 즉, 내치기어(1130)의 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분의 치두께는, 축방향(O)으로 일정하게 되어 있다.

도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치(1124A(1124B))의 치두께(Tho1)와 내치(1128A(1128B))의 치두께(Thi)와의 합은, 최단부에서 최대가 된다. 이에 반해, 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)과의 경계가 되는 일점쇄선(BL)의 위치에서 당해 합이 최소가 된다. 이로 인하여, 제1 영역(Fp)에 있어서의 치두께의 합의 변화율(Qf)은 식 (3)으로 나타난다.

Qf=(Tho1+Thi-(Tho2+Thi))/O1

=(Tho1-Tho2)/O1(>0) (3)

동일하게 생각하여, 제2 영역(Sp)에 있어서의 외치(1124A(1124B))의 치두께(Tho2)와 내치(1128A(1128B))의 치두께(Thi)와의 합은, 일정한 값이 된다. 이로 인하여, 제2 영역(Sp)에 있어서의 치두께의 합의 변화율(Qs)은 식 (4)로 나타난다.

Qs=(Tho2+Thi-(Tho2+Thi))/O2

=0 (4)

즉, 제1 영역(Fp)에 있어서의 치두께의 합의 변화율(Qf)이 제2 영역(Sp)에 있어서의 치두께의 합의 변화율(Qs)보다 크게 되어 있음으로써, 외치(1124A(1124B))의 치두께와 내치(1128A(1128B))의 치두께(Thi)와의 합이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 단계적으로 상이하도록 되어 있다. 이로 인하여, 제1 영역(Fp)에서는 제2 영역(Sp)의 제2 접촉부(1129AB(1129BB))에 비해, 제1 접촉부(1129AA(1129BA))에 있어서의 접촉 압력을 높게 유지할 수 있다(백래시가 작다). 한편, 부하시에는, 외치(1124A(1124B))에 외주로부터 힘이 가해져, 외치 단부(1124AA(1124BA))가 직경방향(R)의 내측의 간극(Gp)으로 들어가 변형되어, 간극(Gp)이 감소된다. 즉, 도 13의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제1 영역(Fp)에서는, 무부하시에 비해 맞물림의 깊이는 얕아진다. 따라서, 부하시에 외치(1124A(1124B)) 및 내치(1128A(1128B))의 마모가 발생하여도, 무부하시에는 외치기어의 변형이 회복되고, 부하시의 마모가 회피되고 있는 제1 영역(Fp)에 있어서의 외치(1124A(1124B))와 내치(1128A(1128B))가 다시 깊게 맞물리게 되어, 백래시의 증가가 억제된다. 다만, 제11 실시형태에서는, 외치기어(1120)의 치두께(Tho)만이 변화하고 있었지만, 외치기어 및 내치기어의 양방의 치두께(Tho, Thi) 혹은 내치의 치두께(Thi)에만 있어서 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분이 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분보다 크게 되어 있어도 된다. 또, 제11 실시형태에서는, 외치기어(1120)의 치두께는, 치두께의 축방향(O)에 있어서의 변화율이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 상이하도록 되어 있었지만, (제5 실시형태와 동일한 사상에 근거하여) 축방향(O)의 특정 위치(제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)의 경계선의 위치)에서, 축방향(O)에 대하여 90도의 기울기로 치두께가 변화됨으로써, “치두께가 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)과의 사이에서 비연속적으로 변화하도록” 하여도 된다.

제11 실시형태에 있어서는, 제10 실시형태까지와는 달리, 치두께(Tho, Thi)에 주목한 실시형태의 일례를 나타낸 것에 지나지 않는다. 즉, 치두께(Tho, Thi)에 주목함으로써, 상술해 온 실시형태와 동일한 실시형태가 가능하다. 예를 들면, 휨 맞물림식 기어장치에 부하가 가해진 상태에 있어서, 외치기어의 2개의 맞물림부의 사이에 위치하는 부분의 내주면이 외륜의 외주면에 접촉하는 구성으로 되어 있어도 된다. 혹은, 외치기어에는, 제1 영역(Fp)에 대응하는 부분과 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분과의 사이에 홈이 형성되어 있어도 된다.

또, 제11 실시형태에 있어서는, 외치기어(1120) 및 내치기어(1130)의 제2 영역(Sp)에 대응하는 부분의 치두께는, 축방향(O)에서 일정하게 되어 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 어느 치두께도 축방향(O)에서 일정하게 되지 않아도 된다. 다만, 외치기어 및 내치기어의 치두께에 대해서는, 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 연속적으로 변화하여도 되고, 치두께의 축방향(O)에 있어서의 변화율이 제1 영역(Fp)과 제2 영역(Sp)에서 동일하게 되어 있어도 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 직경방향(R)에서 간극(Gp)을 2개의 맞물림부의 제1 영역(Fp)의 내측에 각각 형성하고 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 적어도 1개의 맞물림부의 제1 영역(Fp)의 내측에 간극(Gp)이 형성되어 있으면 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 기진체 베어링이 내륜과 외륜을 구비하고 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 내륜이 없이 기진체와 일체로 되어 있어도 되고, 외륜이 없이 전동체가 직접적으로 외치기어를 회전 가능하도록 지지하여도 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 외치는 트로코이드 곡선에 근거한 치형으로 하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 외치는, 원호 치형이어도 되고, 그 외의 치형을 이용하여도 된다.

산업상 이용가능성

본 발명은, 통형상의 외치기어를 필수 구성 요건으로 하는 휨 맞물림식 기어장치에 대하여 널리 적용 가능하다.

2011년 12월 8일에 출원된 일본 특허출원번호 2011-268545의 명세서, 도면 및 특허청구범위에 있어서의 개시는, 그 전체가 이 명세서 중에 참조에 의하여 원용되고 있다.

100: 휨 맞물림식 기어장치
104: 기진체
110, 110A, 110B, 210, 210A, 210B, 710A, 710B, 810A, 810B, 910, 910A, 910B, 1010A, 1010B, 1110A, 1110B: 기진체 베어링
112, 212, 712, 812, 912, 1012, 1112: 내륜
114A, 114B: 지지기
116A, 116B, 216A, 216B, 716A, 716B, 816A, 816B, 916A, 916B, 1016A, 1016B, 1116A, 1116B: 롤러
118A, 118B, 218A, 218B, 718A, 718B, 818A, 818B, 918A, 918B, 1018A, 1018B, 1118A, 1118B: 외륜
120, 120A, 120B, 220, 220A, 220B, 720, 720A, 720B, 820A, 820B, 920, 920A, 920B, 1020, 1020A, 1020B, 1120, 1120A, 1120B: 외치기어
122, 222, 1022, 1122: 베이스 부재
124, 124A, 124B, 224A, 224B, 324B, 424B, 524B, 624B, 724A, 724B, 824A, 824B, 924A, 924B, 1024A, 1024B, 1124A, 1124B: 외치
128, 128A, 128B, 228A, 228B, 728A, 728B, 828A, 828B, 928A, 928B, 1028, 1028A, 1028B, 1128A, 1128B: 내치
129A, 129B, 229A, 229B, 1029A, 1029B, 1129A, 1129B: 맞물림부
129AA, 129BA, 229AA, 229BA, 1029AA, 1029BA, 1129AA, 1129BA: 제1 접촉부
129AB, 129BB, 229AB, 229BB, 1029AB, 1029BB, 1129AB, 1129BB: 제2 접촉부
229AC, 229BC: 제3 접촉부
130, 1030, 1130: 내치기어
130A: 감속용 내치기어
130B: 출력용 내치기어
132A, 132B: 볼트구멍
Fp: 제1 영역
Sp: 제2 영역
Gp, Gpc: 간극

Claims

기진체와, 상기 기진체의 외주에 배치되어 상기 기진체의 회전에 의하여 휨변형되는 가요성을 가진 통형상의 외치기어와, 상기 외치기어가 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제1 내치기어와, 상기 제1 내치기어에 병설되어 상기 외치기어와 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제2 내치기어를 구비한 휨 맞물림식 기어장치에 있어서,
상기 외치기어와 상기 제1 내치기어의 맞물림부 및 상기 외치기어와 상기 제2 내치기어의 맞물림부 중 적어도 일방은, 제1 영역과 상기 제1 영역보다 축방향 내측에 위치하는 제2 영역을 가지고, 또한,
상기 제1 영역에 있어서, 상기 외치기어의 직경방향 내측에 간극이 형성되며,
상기 외치기어는, 조립 전의 상태에 있어서, 상기 제1 영역에 대응하는 부분의 치선 직경이 상기 제2 영역에 대응하는 부분의 치선 직경보다 크고, 또한 상기 치선 직경이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역과의 사이에서 비연속적으로 변화하거나, 상기 치선 직경의 축방향에 있어서의 변화율이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 상이한 것을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.
기진체와, 상기 기진체의 외주에 배치되어 상기 기진체의 회전에 의하여 휨변형되는 가요성을 가진 통형상의 외치기어와, 상기 외치기어가 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제1 내치기어와, 상기 제1 내치기어에 병설되어 상기 외치기어와 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제2 내치기어를 구비한 휨 맞물림식 기어장치에 있어서,
상기 외치기어와 상기 제1 내치기어의 맞물림부 및 상기 외치기어와 상기 제2 내치기어의 맞물림부 중 적어도 일방은, 제1 영역과 상기 제1 영역보다 축방향 내측에 위치하는 제2 영역을 가지고, 또한,
상기 제1 영역에 있어서, 상기 외치기어의 직경방향 내측에 간극이 형성되며,
상기 제1, 제2 내치기어는, 조립 전의 상태에 있어서, 상기 제1 영역에 대응하는 부분의 치선 직경이 상기 제2 영역에 대응하는 부분의 치선 직경보다 작고, 또한 상기 치선 직경이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역과의 사이에서 비연속적으로 변화하거나, 상기 치선 직경의 축방향에 있어서의 변화율이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 상이한 것을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 외치기어 또는 상기 제1, 제2 내치기어의 상기 제2 영역에 대응하는 부분의 치선 직경은, 축방향으로 일정하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 외치기어의 상기 제1 영역에 대응하는 부분의 치선 직경은, 축방향 외측의 치선 직경이 축방향 내측의 치선 직경보다 크고, 축방향으로 직선적 또는 곡선적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제1, 제2 내치기어의 상기 제1 영역에 대응하는 부분의 치선 직경은, 축방향 외측의 치선 직경이 축방향 내측의 치선 직경보다 작고, 축방향으로 직선적 또는 곡선적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.
기진체와, 상기 기진체의 외주에 배치되어 상기 기진체의 회전에 의하여 휨변형되는 가요성을 가진 통형상의 외치기어와, 상기 외치기어가 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제1 내치기어와, 상기 제1 내치기어에 병설되어 상기 외치기어와 내접하여 맞물리는 강성을 가진 제2 내치기어를 구비한 휨 맞물림식 기어장치에 있어서,
상기 외치기어와 상기 제1 내치기어의 맞물림부 및 상기 외치기어와 상기 제2 내치기어의 맞물림부 중 적어도 일방은, 제1 영역과 상기 제1 영역보다 축방향 내측에 위치하는 제2 영역을 가지고, 또한,
상기 제1 영역에 있어서, 상기 외치기어의 직경방향 내측에 간극이 형성되며,
상기 외치기어 및 상기 제1, 제2 내치기어 중 적어도 일방의 치두께는, 상기 제1 영역에 대응하는 부분이 상기 제2 영역에 대응하는 부분보다 큰 것을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.
제 6 항에 있어서,
상기 치두께는, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역과의 사이에서 비연속적으로 변화하거나, 상기 치두께의 축방향에 있어서의 변화율이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 상이한 것을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 외치기어 또는 상기 제1, 제2 내치기어의 상기 제2 영역에 대응하는 부분의 치두께는, 축방향에서 일정하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 외치기어 또는 상기 제1, 제2 내치기어의 상기 제1 영역에 대응하는 부분의 치두께는, 축방향 외측의 치두께가 축방향 내측의 치두께보다 크고, 축방향으로 직선적 또는 곡선적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.
제 1 항, 제 2항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기진체와 상기 외치기어와의 사이에, 전동체와 상기 전동체의 외측에 배치되는 외륜을 가지는 기진체 베어링을 구비하고,
당해 휨 맞물림식 기어장치에 부하가 가해진 상태에 있어서, 상기 외치기어의 상기 2개의 맞물림부의 사이에 위치하는 부분의 내주면이 상기 외륜의 외주면에 접촉하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.
제 1 항, 제 2 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외치기어에는, 상기 제1 영역에 대응하는 부분과 상기 제2 영역에 대응하는 부분과의 사이에 홈이 더욱 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 휨 맞물림식 기어장치.