(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
動力伝達装置は、回動を直線運動に、または直線運動を回動に転換させるラックとピニオン、回動のみを伝達するが、回転速度とトルクとを変換させるギア列に大別される。
【0003】
通常、動力伝達装置の動力伝達体系は、インボリュート曲線を原理とした歯形が主に使われているが、珍しくサイクロイド曲線を原理とした歯形とピン歯車とを使う場合もある。
【0004】
如何なる歯形が使われても、動力伝達装置において、接触歯面の潤滑は必須である。特に、精度や剛性の向上のために、歯面予圧を加える場合には、歯面に大きな摩擦が発生するために、潤滑の重要性がさらに倍加される。
【0005】
これは、回動を直線運動に、または直線運動を回動に転換させるラックとピニオンだけではなく、大きな直径の円運動を必要とするセクションギア、大型インデックス、大型ポジショナーなどの駆動歯車と従動歯車とが噛み合う部分には必須であると言える。
【0006】
潤滑剤の供給のために、従来技術の場合には、ギア列全体をハウジングで取り囲み、オイルシール(oil seal)及びオーリング(o−ring)などで漏油防止処理した後、ハウジング内部を潤滑剤で満たすか、油浴形態の潤滑方法を選んだ。
【0007】
ところが、このような方法は、特に、大型ギア列の場合において、自重の増加、潤滑剤の粘性摩擦による効率低下などの問題点を発生させる要因となったために、適用が容易ではない問題点がある。
【0008】
一方、ラックとピニオン、そして、セクションギアなどの場合、完全な円運動をするギア列ではなく、ギア列が外部に露出されるしかない構造であるために、粘度が高い潤滑剤を周期的に塗布する方法以外に、特別に代案が導出されていないが、このように潤滑剤を周期的に塗布する場合には、外部ホコリの吸着、潤滑剤の発振などの問題発生で保持補修に万全を期しなければならず、かつ作業が不便であり、煩わしい問題点が引き起こされるので、これに対する対策が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は、潤滑剤の周期的な塗布による外部ホコリの吸着、潤滑剤の発振などの問題発生を解消し、特に、ピン歯車に設けられる多数のピンに潤滑剤が自体的に供給されて、従来とは異なって、潤滑剤の塗布作業を容易に行うことができる動力伝達装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の目的は、本発明によって、転がり運動可能な多数のピンを備えるピン歯車と、多数の鋸歯を備え、前記ピン歯車と相対移動可能に噛み合い結合される平歯車と、前記ピン歯車に設けられて、前記多数のピンに潤滑剤を供給する潤滑剤供給ユニットと、を含むことを特徴とする動力伝達装置によって達成される。
【0011】
ここで、前記ピン歯車は、ピニオン型の駆動歯車であり、前記平歯車は、ラック型の従動歯車であり得る。
【0012】
前記ピン歯車は、相互平行に離隔配され、その間で前記多数のピンが円周方向に沿って等間隔に結合される第1及び第2円形板部と、前記第1及び第2円形板部の露出面にそれぞれ結合される第1及び第2円形キャップと、前記第1及び第2円形キャップと前記第1及び第2円形板部とを締結させる多数の締結部材と、を含みうる。
【0013】
前記ピン歯車は、前記第1及び第2円形板部にそれぞれ結合されて、前記多数のピンの両端部を転がり運動可能に支持する多数のピン支持軸受をさらに含みうる。
【0014】
前記潤滑剤供給ユニットは、前記ピンの内部に設けられて、前記潤滑剤が貯蔵される潤滑剤袋と、前記潤滑剤袋と連通されるように、前記ピンの側壁に形成され、前記潤滑剤袋内の潤滑剤を前記ピンの外側に噴射させる潤滑剤噴射孔と、前記第1及び第2円形キャップのうち何れか一つの円形キャップの内部に設けられて、前記ピンの潤滑剤袋側に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部と、を含みうる。
【0015】
前記潤滑剤供給部は、前記何れか一つの円形キャップの内面に溝状に加工されるが、半径方向外側に行くほどその断面積が漸進的に減る放射形構造を有しうる。
【0016】
前記潤滑剤噴射孔は、一本のピンで前記ピンの長手方向に沿って互いに対称になる位置に2個設けられうる。
【0017】
前記潤滑剤供給ユニットは、前記潤滑剤噴射孔より相対的に大きいサイズを有し、前記ピンの両端部に配されて、前記ピンの摩擦面積を減少させる多数のボールをさらに含みうる。
【0018】
前記平歯車は、曲線状を有し、前記ピン歯車は、前記平歯車に部分的に内接または外接されうる。
【0019】
前記ピン歯車は、ラック型の従動歯車であり、前記平歯車は、ピニオン型の駆動歯車であり得る。
【0020】
前記ピン歯車は、前記多数のピンが等間隔で一列に結合される歯車本体と、前記多数のピンの外側にそれぞれ結合されるブッシングと、を含みうる。
【0021】
前記潤滑剤供給ユニットは、前記ピンの内部に設けられて潤滑剤が収容される潤滑剤袋と、前記潤滑剤袋と連通されるように、前記ピンの外側に形成されて、前記潤滑剤袋からの潤滑剤を前記ピンと前記ブッシングとの間に噴射する少なくとも一つの潤滑剤噴射孔と、を含みうる。
【0022】
前記潤滑剤供給ユニットは、前記潤滑剤噴射孔が形成された領域から前記ピンの円周方向に沿って半径方向内側に陷沒するように形成される潤滑剤溝をさらに含みうる。
【0023】
前記潤滑剤供給ユニットは、前記潤滑剤袋の一側開口部に着脱自在に結合されるキャップをさらに含みうる。
【0024】
一方、前記目的は、本発明によって、転がり運動可能な多数のピンを備える多数のピン歯車と、前記多数のピン歯車の外側に配されて、前記多数のピン歯車のピンが内接される第1平歯車と、前記第1平歯車の内部に設けられて、前記多数のピン歯車のピンが外接される第2平歯車と、前記多数のピン歯車に設けられて、前記多数のピンに潤滑剤を供給する潤滑剤供給ユニットと、を含むことを特徴とする動力伝達装置によっても達成される。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、潤滑剤の周期的な塗布による外部ホコリの吸着、潤滑剤の発振などの問題発生を解消し、特に、ピン歯車に設けられる多数のピンに潤滑剤が自体的に供給されて、従来とは異なって、潤滑剤の塗布作業を容易に行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【0027】
本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び添付図面に記載の内容を参照しなければならない。
【0028】
以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳しく説明する。各図面に付された同じ参照符号は、同じ部材を表わす。
【0029】
図1は、本発明の第1実施形態による動力伝達装置についての斜視図であり、
図2は、
図1に示されたピン歯車の分解斜視図である。
【0030】
これら図面に示したように、本実施形態による動力伝達装置は、転がり運動可能な多数のピン110を備えるピン歯車100と、多数の鋸歯310を備え、ピン歯車100と相対移動可能に噛み合い結合される平歯車300と、ピン歯車100に設けられて、多数のピン110に潤滑剤を供給する潤滑剤供給ユニット200とを含む。
【0031】
本実施形態の場合、ピン歯車100は、ピニオン型の駆動歯車として、平歯車300は、ラック型の従動歯車として設けられる。すなわち、ピン歯車100にモーターなどが連結されて、ピン歯車100が回動することによって、これと噛み合った平歯車300が直線運動をする動力伝達体系がなされる。しかし、本発明の権利範囲が、これに制限されず、その逆の場合も可能である。
【0032】
図2を参照して、ピン歯車100の構造について説明すれば、ピン歯車100は、相互平行に離隔配され、その間で前記多数のピン100が円周方向に沿って等間隔に結合される第1及び第2円形板部111、112と、前記第1及び第2円形板部111、112の露出面にそれぞれ結合される第1及び第2円形キャップ113、114と、前記第1及び第2円形キャップ113、114と前記第1及び第2円形板部111、112とを締結させる多数の締結部材115と、第1及び第2円形板部111、112にそれぞれ結合されて、多数のピン110の両端部を転がり運動可能に支持する多数のピン支持軸受116とを備える。
【0033】
本実施形態で、ピン110は、円周方向に沿って等角度間隔を有して12個設けられているので、ピン支持軸受116も12個が設けられる。ピン支持軸受116とピン110との間には、オイルシール117がさらに設けられる。
【0034】
一方、潤滑剤供給ユニット200は、ピン110の内部に設けられて潤滑剤が貯蔵される潤滑剤袋210と、潤滑剤袋210と連通されるようにピン110の側壁に形成され、潤滑剤袋110内の潤滑剤をピン110の外側に噴射させる潤滑剤噴射孔220と、第2円形キャップ114の内部に設けられてピン110の潤滑剤袋210側に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部230とを備える。
【0035】
潤滑剤袋110は、潤滑剤が貯蔵されうるピン110の内部空間を示す。したがって、潤滑剤袋110とは、ピン110の内部空間のその自体になり、あるいはピン110の内部空間に別途に設けられて潤滑剤を貯蔵する別途の袋形態になることもある。
【0036】
潤滑剤噴射孔220は、ピン110の内部にある潤滑剤がピン110の外部に噴射されるための場所である。
図2の拡大図示したように、本実施形態で、潤滑剤噴射孔220は、一本のピン110で相異なる位置に2個設けられている。もちろん、これは、一つの実施形態に過ぎないので、潤滑剤噴射孔220が、必ずしも2個設けなければならないのではない。
【0037】
しかし、本実施形態のように、潤滑剤噴射孔220がピン110の長手方向に沿って互いに対称になる位置に2個設ければ、ピン110の転がり運動時に潤滑剤が円滑に噴射されうる利点がある。
【0038】
潤滑剤供給部210は、第2円形キャップ114の内面に溝状に加工されるが、半径方向外側に行くほどその断面積が漸進的に減る放射形構造を有し、転がり運動を行う電動体であるピン110とピン支持軸受116側に潤滑剤を直接供給する役割を果たす。
【0039】
ピン110とピン支持軸受116側への潤滑剤供給は、自重や流体の流れの以外にも、別途の動力なしも圧力が加えられて供給される。すなわち、ピン歯車100に連結されたモーターなどの駆動源の加速または減速によってピン歯車100が回転すれば、遠心力によって潤滑剤が潤滑剤供給部210の半径方向外側、言い換えれば、断面が漸進的に減る放射形構造の先端に追われるようになるが、体積が縮まれば、圧力が高くなる流体の特性上(pv=k)、潤滑剤の流れが加速化されて、この際に生成された圧力で潤滑剤は、ピン110とピン支持軸受116側に供給されるようになる。
【0040】
特に、本実施形態の場合、転がり運動を行うピン110が完全な円運動を具現しているために、潤滑が必ず必要な部分であるピン支持軸受116側に潤滑剤が循環され、潤滑が必要ない部分は乾式運転を行うように区分されて効果的である。
【0041】
本実施形態で、潤滑剤供給ユニット200は、潤滑剤噴射孔230より相対的に大きいサイズを有し、ピン110の両端部に配される多数のボール240をさらに備えている。
【0042】
このようなボール240は、鋼球で製作されうるが、ピン110自体の自重による落下時に、ピン110の両端部のピン支持軸受116の詰まり現象と、ピン110の摩擦面積を最小化させる役割を果たす。参考までに、従来技術の場合、長期間使用や高速運転時に、劣化現象や潤滑剤の発振による潤滑剤量の減少問題などが引き起こされていたが、本実施形態のようにボール240がさらに設けられれば、発熱減少及び効率増大を追求するのに十分である。
【0043】
このような構成によって、ピン歯車100にモーターなどが連結されてピン歯車100が回動を行えば、ピン歯車100と噛み合った平歯車300が直線運動をする。
【0044】
このように、ピン歯車100が回動を行えば、遠心力によって潤滑剤が潤滑剤供給部210の半径方向外側、言い換えれば、断面が漸進的に減る放射形構造の先端に追われるようになり、このような潤滑剤の流れの加速で生成された圧力によって、潤滑剤は、ピン110とピン支持軸受116側に供給されるようになる。
【0045】
ピン110内の潤滑剤袋210側に供給された潤滑剤は、ピン110の転がり運動時に潤滑剤噴射孔220を通じて吐き出されることによって、ピン110の転がり面を潤滑させるのに役に立つ。
【0046】
このように、本実施形態によれば、潤滑剤の周期的な塗布による外部ホコリの吸着、潤滑剤の発振などの問題発生を解消し、特に、ピン歯車100に設けられる多数のピン110に潤滑剤が自体的に供給されて、従来とは異なって、潤滑剤の塗布作業を容易に行える。
【0047】
図3は、本発明の第2実施形態による動力伝達装置についての斜視図であり、
図4は、本発明の第3実施形態による動力伝達装置についての斜視図である。
【0048】
第2及び第3実施形態の場合も第1実施形態と同様に、ピン歯車100は、ピニオン型の駆動歯車として、平歯車300a、300bは、ラック型の従動歯車として設けられる。
【0049】
しかし、第2及び第3実施形態で、平歯車300a、300bは、前述した実施形態とは異ならせて曲線状を有している。
【0050】
図3の場合には、曲線型の平歯車300aにピン歯車100が内接され、
図4の場合には、曲線型の平歯車300bにピン歯車100が外接されている。このような場合、ピン歯車100にモーターなどが連結されてピン歯車100が回動することによって、これと噛み合った平歯車300a、300bが回動をする動力伝達体系がなされうる。
【0051】
但し、
図3及び
図4のような構造を有するとしても、ピン歯車100に、前述した第1実施形態の潤滑剤供給ユニット200が適用される場合、潤滑剤の周期的な塗布による外部ホコリの吸着、潤滑剤の発振などの問題発生を解消し、特に、ピン歯車100に設けられる多数のピン110に潤滑剤が自体的に供給されて、従来とは異なって、潤滑剤の塗布作業を容易に行える。
【0052】
図5は、本発明の第4実施形態による動力伝達装置についての斜視図であり、
図6は、
図5に示されたピン歯車の背面斜視図であり、
図7は、
図5に示されたピン歯車でピン領域の分解斜視図であり、
図8は、
図7の結合状態の断面図である。
【0053】
これら図面に示したように、本実施形態による動力伝達装置は、転がり運動可能な多数のピン410を備えるピン歯車400と、多数の鋸歯610を備え、ピン歯車400と相対移動可能に噛み合い結合される平歯車600と、ピン歯車400に設けられて多数のピン410に潤滑剤を供給する潤滑剤供給ユニット500とを含む。
【0054】
本実施形態の場合、ピン歯車400は、ラック型の従動歯車として、平歯車600は、ピニオン型の駆動歯車として設けられる。すなわち、平歯車600の中央非円形ボス溝620にモーターなどが連結されて平歯車600が回動することによって、これと噛み合ったピン歯車400が直線運動をする動力伝達体系がなされる。しかし、本発明の権利範囲が、これに制限されず、その逆の場合も可能である。
【0055】
本実施形態の場合、ピン歯車400がラック型の従動歯車であるために、前述した第1実施形態とは異なる側面の考慮が必要である。もちろん、第1実施形態と同じ構造が適用されることもあるが、ピン410の個数が多いために、各ピン410に対応して弁をいずれも適用する場合、製造費の上昇に繋がることができるので、本実施形態では、下記のような構造を適用している。
【0056】
本実施形態で、ピン歯車400は、多数のピン410が等間隔で一列に結合される歯車本体420と、多数のピン410の外側にそれぞれ結合されるブッシング430とを含む。
【0057】
歯車本体420は、四角ブロック構造を有する。このような歯車本体420の下部領域には、長孔の通孔421が形成されている。そして、ブッシング430は、ピン410の外側に結合されるものであって、実質的に平歯車600の多数の鋸歯610と相互作用しながら噛み合う部分である。
【0058】
このように、本実施形態では、従動の場合が駆動に比べて、その回転速度が低く、ブッシング430個々の回転頻度も著しく低いという点に着眼して、第1実施形態のようなピン支持軸受116(
図2参照)の代りに、ブッシング430構造で噛み合い回動手段を代替している。すなわち、ピン410が支持構造物になり、そのピン410を中心に円周方向回転が可能なブッシング430を設置している。
【0059】
但し、このような構造が適用されれば、ピン歯車400と平歯車600との噛み合いが始まる時、ピン歯車400の起動摩擦が大きくなるという短所があるので、ブッシング430の円滑な回転のために潤滑剤供給ユニット500を設けており、これを通じて起動摩擦を最小化している。
【0060】
潤滑剤供給ユニット500は、
図7及び
図8に示したように、ピン410の内部に設けられて潤滑剤が収容される潤滑剤袋510と、ピン410の外側に形成されて潤滑剤袋510からの潤滑剤をピン410とブッシング430との間に噴射する潤滑剤噴射孔520と、潤滑剤袋510の一側開口部に着脱自在に結合されるキャップ540とを備える。
【0061】
前述したように、潤滑剤袋510は、潤滑剤が貯蔵されうるピン410の内部空間を示す。したがって、潤滑剤袋510とは、ピン410の内部空間のその自体になり、あるいはピン410の内部空間に別途に設けられて潤滑剤を貯蔵する別途の袋形態になることもある。
【0062】
潤滑剤噴射孔520は、潤滑剤袋510からの潤滑剤をピン410とブッシング430との間に噴射する役割を果たす。
【0063】
潤滑剤噴射の効率が高くなるように、本実施形態の潤滑剤供給ユニット500は、潤滑剤噴射孔520が形成された領域からピン410の円周方向に沿って半径方向内側に陷沒するように形成される潤滑剤溝530をさらに含んでいる。本実施形態で、潤滑剤溝530は、2行の形態になっているが、潤滑剤噴射孔520を通じて噴射された潤滑剤は、潤滑剤溝530に沿って流動しながら、ピン410とブッシング430との間に噴射されることによって、潤滑の効率を高めうる。
【0064】
本実施形態のように、ピン410の外側にブッシング430を結合させた後、潤滑剤供給ユニット500によってピン410とブッシング430との間に潤滑剤を供給させれば、既存のラックとピニオンの場合に存在したまた他の問題、すなわち、潤滑剤が表面に直接露出されることによって、外部ホコリや異物の落下時に、潤滑剤粘度によって歯面などの動力伝達部に貼り付いて積層される問題点も解消することができる。なぜならば、本実施形態の場合、潤滑剤は、外部に直接露出されず、ピン410とブッシング430との間にのみ存在し、ブッシング430は、自然にホコリ膜の役割をしながら周期的に回転するためである。
【0065】
但し、本実施形態の場合、第1実施形態のように、潤滑剤を圧力噴射することはできないが、ピン410の転がり運動時にピン410とブッシング430との間に潤滑剤が自然に塗布されて、潤滑の効果に十分に寄与させうる。参考までに、ピン410の一側に結合されたキャップ540は、潤滑剤の充填後に密封される部分やピン歯車400の一部の破損または保持補修時に破損ピン410除去用の抜き出しタップとしての役割も兼ねることができる。
【0066】
特に、本実施形態のような構造は、第1実施形態の構造に適用されることもあるが、本実施形態の構造が第1実施形態に適用されれば、原価節減に寄与できるだけではなく、ホコリ吸着及び積層の最小化、自重の軽量化を具現することができる。
【0067】
図9は、本発明の第5実施形態による動力伝達装置についての斜視図であり、
図10は、
図9の分解斜視図である。
【0068】
本実施形態の動力伝達装置は、転がり運動可能な多数のピン110を備える多数のピン歯車100と、多数のピン歯車100の外側に配されて、多数のピン歯車100のピン110が内接される第1平歯車700と、第1平歯車700の内部に設けられて、多数のピン歯車100のピン110が外接される第2平歯車800とを備えることができるが、このような構造で多数のピン歯車100には、多数のピン110に潤滑剤を供給する潤滑剤供給ユニット(図示せず)が設けられる。
【0069】
この際、潤滑剤供給ユニットは、第1実施形態の潤滑剤供給ユニット200または第4実施形態の潤滑剤供給ユニット500のうち、如何なる構造が適用されても良い。
【0070】
一方、本実施形態の場合は、一般的に多く使われる遊星歯車の構造を前述した第1実施形態と結合して潤滑が不要な遊星歯車を具現した。
【0071】
第1実施形態の構造を遊星歯車やカップルド遊星歯車群に適用するに当って、重要な点は、ピン歯車100と平歯車700、800との配列順序である。何故ならば、ピン歯車100が平歯車800に外接する場合は、第2平歯車800の鋸歯状がエピサイクロまたはエピトロコイドであり、ピン歯車100が平歯車700に内接する場合は、第1平歯車700の鋸歯状がハイポサイクロまたはハイポトロコイドではなければならないので、同一ピン歯車100と噛み合っても歯状が完全に変わるためである。この点が、サイクロイド歯形とインボリュート歯形との最も大きな差異点である。すなわち、モジュールと歯形とが同一であるとしても、歯車の直径によって歯形が変わることは、サイクロイド系歯形の特性である。
【0072】
本実施形態では、このようなサイクロイド歯形の特性を考慮して、遊星歯車の適用による歯車配列を次のように構成している。
【0073】
単純遊星歯車の場合は、入力軸(太陽歯車)にエピサイクロまたはエピトロコイド鋸歯歯形を、遊星歯車はピン歯車に、内面歯車はハイポサイクロまたはハイポトロコイド鋸歯歯形を配置している。この場合のみが、互いに完全に異なる歯形を、すなわち、ピン歯車を媒介とした遊星歯車の動力伝達体系内に含みうる。それ以外の配列は、部品数の増加、組み立て難易度の上昇などで実際の具現が非常に難しくなる。
【0074】
これに比べて、カップルド遊星歯車の場合は、下記の4種の配列が可能である。
【0075】
最初の配列は、入力軸(太陽歯車)をピン歯車に、1段部の遊星歯車をエピサイクロまたはエピトロコイド鋸歯歯形に、1段部遊星歯車に固定された2段部遊星歯車は、再びピン歯車に、2段部内面歯車は、ハイポサイクロまたはハイポトロコイド鋸歯歯形を配置する。
【0076】
二番目の配列は、入力軸(太陽歯車)にエピサイクロまたはエピトロコイド鋸歯歯形を、1段遊星歯車は、ピン歯車に、1段遊星歯車に固定された2段部遊星歯車は、再びピン歯車に、2段部内面歯車は、ハイポサイクロまたはハイポトロコイド鋸歯歯形を配置する。
【0077】
前述した2種の配列は、遊星歯車が比較的大きくない場合に考慮しうる。すなわち、内面歯車の鋸歯加工が工程やコスト側面で支配的ではない場合に考慮しうる。
【0078】
しかし、内面歯車が大型であって、内面歯車をピン歯車に構成する場合は、次の三番目の配列を考慮することができる。
【0079】
三番目の配列は、入力軸(太陽歯車)をピン歯車に、1段部の遊星歯車をエピサイクロまたはエピトロコイド鋸歯歯形に、1段部遊星歯車に固定された2段部遊星歯車は、ハイポサイクロまたはハイポトロコイド鋸歯歯形に、2段部内面歯車は、ピン歯車に配置する。
【0080】
四番目の配列は、入力軸(太陽歯車)をエピサイクロまたはエピトロコイド鋸歯歯形に、1段遊星歯車は、ピン歯車に、1段遊星歯車に固定された2段部遊星歯車は、再びハイポサイクロまたはハイポトロコイド鋸歯歯形に、2段部内面歯車には、ピン歯車を配置する。
【0081】
以上のカップルド遊星歯車の4種の配列のうち、具現において相対的に高減速比が要求されて、入力軸の太陽歯車の直径が小さくなる場合は、太陽歯車の空間制約は減るが、高速回転が要求される場合は、入力歯車に平歯車を配列することが望ましい。
【0082】
このように、本実施形態によれば、潤滑剤の周期的な塗布による外部ホコリの吸着、潤滑剤の発振などの問題発生を解消し、特に、ピン歯車に設けられる多数のピンに潤滑剤が自体的に供給されて、従来とは異なって、潤滑剤の塗布作業を容易に行える。
【0083】
このように、本発明は、記載の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲を外れずに多様に修正及び変形できるということは、当業者に自明である。したがって、そのような修正例または変形例は、本発明の特許請求の範囲に属すると言わなければならない。