KR102521304B1

KR102521304B1 - 파동기어장치의 파동발생기

Info

Publication number: KR102521304B1
Application number: KR1020217015996A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 오리; 슈헤이 고바야시; 노리오 시로코시; 히로시 야마자키
Original assignee: 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2023-04-12
Also published as: JP7091011B2; JPWO2020105187A1; TW202028634A; WO2020105187A1; EP3885607A4; TWI818090B; EP3885607A1; KR20210083304A; US20210372515A1; EP3885607C0; CN113015864A; EP3885607B1; US11649886B2

Abstract

파동기어장치(1)에 있어서 파동발생기 베어링(45)의 외륜 궤도면(47a)에 형성된 외륜 윤활홈 패턴(6) 및 내륜 궤도면(46a)에 형성된 내륜 윤활홈 패턴(5)은, 수 마이크로미터 이하의 미세한 폭 및 깊이의 선 모양의 윤활홈(53, 54, 60)이 수 마이크로미터 이하의 미세한 피치로 배열된 패턴이다. 내륜 윤활홈 패턴(5)은, 윤활제를 유지하기 위하여 장축측 내륜 궤도면 부분(46B1, 46B2)에 형성된 제2홈 패턴(52)과, 윤활제를 유지하여 제2홈 패턴(52)을 향하여 안내하기 위하여 단축측 내륜 궤도면 부분(46A1, 46A2)에 형성된 제1홈 패턴(51)을 구비하고 있다. 파동발생기 베어링(45)의 내외륜 궤도면(46a, 47a)과 볼(48)의 접촉상태를 개선하여, 이들 사이의 마찰계수를 저감시킬 수 있다.

Description

파동기어장치의 파동발생기

본 발명은, 파동기어장치(波動gear裝置)의 파동발생기(波動發生器)에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 파동발생기 플러그에 의하여 타원모양으로 휘어져 있는 파동발생기 베어링에 있어서의 내륜 궤도면(內輪軌道面) 및 외륜 궤도면(外輪軌道面)의 윤활구조에 관한 것이다.

파동기어장치는, 강성(剛性)의 내치기어(內齒gear), 가요성(可撓性)의 외치기어(外齒gear) 및 파동발생기를 구비하고 있다. 파동발생기에 의하여 외치기어를 반경방향으로 휘어지게 하여, 외치기어를 내치기어에 부분적으로 맞물리게 한다. 파동발생기를 회전시킴으로써 양 기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시켜서, 양 기어 사이에서 그들의 톱니수 차이에 기인하는 상대회전을 발생시킨다. 파동발생기로서, 강성의 파동발생기 플러그와 파동발생기 베어링을 구비하고, 파동발생기 베어링은 파동발생기 플러그의 타원모양 외주면에 장착된 것이 알려져 있다.

파동발생기 베어링은, 반경방향으로 휘어질 수 있는 외륜 및 내륜과, 이들 사이에 전동(轉動)할 수 있는 상태로 장착되어 있는 복수 개의 볼(ball) 등의 전동체(轉動體)를 구비하고 있다. 파동발생기 베어링은 파동발생기 플러그에 의하여 타원형으로 휘어져 있다. 파동발생기 베어링은, 외치기어의 내측에 끼워져서 외치기어와 파동발생기 플러그를 상대회전시킬 수 있는 상태로 지지하고 있다.

파동기어장치를 감속기(減速機)로서 사용하는 경우에는, 예를 들면 파동발생기 플러그가 회전입력요소가 되고, 내치기어 혹은 외치기어가 감속회전 출력요소가 된다. 파동발생기 베어링 및 외치기어는, 반복하여 반경방향으로 변위하면서 회전한다. 파동발생기 베어링의 내륜이 파동발생기 플러그와 함께 고속회전하고, 그 외륜이 외치기어와 일체(一體)가 되어 회전한다. 내외륜 사이에 삽입되어 있는 볼이, 외륜 및 내륜의 궤도면을 따라 전동함으로써, 파동발생기 플러그 및 외치기어가 작은 토크로 원활하게 상대회전할 수 있다.

고부하에서의 운전, 저속회전에서의 운전, 파동발생기 베어링의 윤활에 저점도유(低粘度油)를 사용하였을 경우의 운전 등과 같이 특정 조건하에서의 운전 시에는, 내외륜의 궤도면과 볼 사이의 접촉상태가 혼합윤활이 되어, 마찰력이 늘어나는 경우가 있다. 또한 이들 사이의 윤활상태에 따라 마찰력이 불안정하게 되어 회전 불균일 등이 발생한다. 이러한 폐해를 해소하기 위해서는, 내외륜의 궤도면과 볼 사이를 적절한 윤활상태로 유지할 필요가 있다.

특허문헌1에는, 파동기어장치의 파동발생기에 있어서, 기진체(起振體)(파동발생기 플러그)의 외주면에 장착되는 기진체 베어링(파동발생기 베어링)의 내륜에 윤활제를 유지하는 윤활 저장소를 형성하여, 기진체 베어링에 윤활제가 부족하게 되는 것을 억제하고 있다. 특허문헌2에 있어서는, 전동체와 궤도면 사이의 유막형성능력(油膜形成能力)을 향상시키기 위하여, 궤도면에 미세한 요조부(凹條部 : 가늘고 긴 홈부)를 형성하고 있다. 또한 특허문헌3에 있어서는, 궤도면에 있어서, 전동체의 미끄러짐에 의한 동압(動壓)이 발생하기 쉬운 접촉통과영역의 양측 혹은 한쪽에 기름 저장소의 기능을 갖는 요조부를 형성하여, 충분한 유막을 형성하고 있다.

: 일본국 공개특허 특개2015―190600호 공보 : 일본국 공개특허 특개2005―321048호 공보 : 일본국 공개특허 특개2009―108901호 공보

파동기어장치의 파동발생기에 있어서, 파동발생기 베어링은 파동발생기 플러그에 의하여 타원형으로 휘어져 있다. 타원형의 장축의 양단(兩端)에 위치하고 있는 전동체는, 내외륜 사이에 타이트(tight)한 상태로 끼워져서, 내외륜의 궤도면과 점접촉(點接觸)하여 전동하는 상태로 되어 있다. 장축의 양단 이외의 부분에 위치하고 있는 나머지 전동체는, 내외륜 사이에 있어서 간극이 있어 전동할 수 있는 루즈(loose)한 상태로 지지된다. 이와 같이 타원형으로 휘어진 상태의 파동발생기 베어링에 있어서는, 원주방향을 따라 궤도면과 전동체 사이의 접촉상태가 변화된다. 내외륜 사이에 있어서 루즈한 상태로 전동체가 지지되어 있는 접촉부분에 있어서 양호한 윤활상태를 형성할 수 있더라도, 전동체가 타이트한 상태에 있는 접촉부분에서는 윤활부족이 생기기 쉽다. 접촉상태에 따라 원주방향의 각 부분을 적절한 윤활상태로 할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 과제는, 이 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 파동발생기 베어링의 내외륜의 궤도면과 전동체 사이의 접촉상태를 개선하여, 이들 사이의 마찰계수를 저감시킬 수 있는 윤활구조를 구비한 파동기어장치의 파동발생기를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 파동기어장치의 파동발생기는, 파동발생기 플러그와 파동발생기 베어링을 구비하고 있다. 파동발생기 플러그는 타원모양 외주면을 구비하고 있고, 파동발생기 베어링은 타원모양 외주면에 장착되어 고정됨으로써 타원형으로 휘어져 있다. 파동발생기 베어링은, 반경방향으로 휘어질 수 있는 외륜 및 내륜과, 외륜 및 내륜 사이에, 전동할 수 있는 상태로 삽입되어 있는 복수 개의 전동체를 구비하고 있다. 내륜의 내륜 궤도면에는, 제1윤활홈 및 제2윤활홈으로 구성되는 내륜 윤활홈 패턴이 형성되어 있다. 외륜의 외륜 궤도면에는, 제3윤활홈으로 구성되는 외륜 윤활홈 패턴이 형성되어 있다. 제1, 제2 및 제3윤활홈은, 수십 나노미터∼수 마이크로미터의 폭 및 깊이의 선 모양의 홈으로서, 직선 모양, 곡선 모양 혹은 물결 모양으로 연장되어 있다. 내륜 윤활홈 패턴에는, 제1윤활홈이 수십 나노미터∼수 마이크로미터의 피치로 배열된 제1홈 패턴과, 제2윤활홈이 수십 나노미터∼수 마이크로미터의 피치로 배열된 제2홈 패턴이 포함되어 있다. 외륜 윤활홈 패턴은, 제3윤활홈이 수십 나노미터∼수 마이크로미터의 피치로 배열된 패턴이다. 내륜 궤도면에 있어서, 타원형의 단축위치를 포함하는 단축측 내륜 궤도면 부분에는 내륜 윤활홈 패턴의 제1홈 패턴이 형성되어 있고, 타원형의 장축위치를 포함하는 장축측 내륜 궤도면 부분에는 내륜 윤활홈 패턴의 제2홈 패턴이 형성되어 있다. 제1홈 패턴에서는, 제1윤활홈의 배향방향이 내륜 궤도면의 원주방향을 향하는 방향의 성분을 포함하도록 제1윤활홈이 연장되어 있다.

본 발명에서는, 파동발생기 베어링의 내륜 궤도면 및 외륜 궤도면에는 각각, 미세한 윤활홈이 미세한 피치로 배열된 내륜 윤활홈 패턴 및 외륜 윤활홈 패턴이 형성되어 있다. 수 마이크로미터 이하의 폭 및 깊이의 미세한 윤활홈을 형성함으로써, 내외륜과 전동체 사이의 원활한 맞물림을 촉진시킬 수 있다. 또한 수 마이크로미터 이하의 미세한 윤활홈은 윤활제와의 습윤성(wettability)이 좋아서, 효율적으로 윤활제가 유지되고(담지효과(擔持效果)), 고강성(高剛性)의 유막이 형성되어, 그 유막두께도 증가한다(동압효과(動壓效果)).

또한 내륜 궤도면에 있어서, 전동체가 루즈(loose)한 상태로 접촉하는 단축측 내륜 궤도면 부분에는, 그 원주방향을 향하는 방향의 성분을 포함하도록 배향된 윤활홈으로 구성되는 제1홈 패턴이 형성되어 있다. 예를 들면, 원주방향으로 연장되는 윤활홈으로 구성되는 제1홈 패턴이 형성된다. 제1홈 패턴에 접한 윤활제는, 윤활홈을 따라 원주방향으로 안내된다. 단축측 내륜 궤도면 부분에 대하여 원주방향의 양측에는, 전동체가 타이트(tight)한 상태로 접촉하는 장축측 내륜 궤도면 부분이 인접하고 있다. 제1홈 패턴이 형성되어 있는 부분으로부터, 장축측 내륜 궤도면 부분에 형성되어 있는 제2홈 패턴을 향하여 적극적으로 윤활제가 공급되어, 제2홈 패턴의 윤활홈에 지지된다. 이에 따라 전동체가 타이트한 상태로 내외륜 궤도면에 접하고 있는 접촉부분에 충분한 윤활제가 공급되어, 유지된다. 이 결과, 장축측 내륜 궤도면 부분에 있어서 양호한 윤활상태가 형성된다.

따라서 타원형으로 휘어진 상태로 회전하는 파동발생기 베어링에 있어서의 원주방향의 각 부분의 접촉상태를 양호한 상태로 유지할 수 있어, 유막 찢어짐에 의한 소착(燒着)을 방지할 수 있다. 또한 유막지지능력의 향상에 의하여 윤활제 도포량을 삭감할 수 있어, 윤활제 누설의 리스크가 작아지는 부수적 효과도 얻어진다.

[도1] (a)는 본 발명을 적용한 파동기어장치의 일례를 나타내는 개략 종단면도, (b)는 그 개략 끝면도이다.
[도2] (a)는 파동발생기 베어링을 나타내는 개략 끝면도, (b)는 그 내륜 궤도면에 형성된 홈 패턴을 나타내는 설명도, (c)는 그 외륜 궤도면에 형성된 홈 패턴을 나타내는 설명도이다.
[도3] (a)∼(g)는, 홈 형성면에 있어서의 미세홈의 홈 패턴을 나타내는 설명도이다.

이하에 도면을 참조하여, 본 발명을 적용한 파동기어장치(波動gear裝置)의 파동발생기(波動發生器)의 실시형태를 설명한다. 이하의 설명은, 본 발명을 컵형(cup型) 파동기어장치의 파동발생기에 적용한 예이다. 본 발명은, 실크햇형(silk hat型) 파동기어장치, 플랫형(flat型) 파동기어장치의 파동발생기에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.

도1(a)는 컵형 파동기어장치(이하, 간단하게 「파동기어장치」라고 부른다)의 전체 구성을 나타내는 개략 종단면도이고, 도1(b)는 그 개략 끝면도이다. 파동기어장치(1)는, 환상(環狀)이고 강성(剛性)인 내치기어(內齒gear)(2)와, 그 내측에 동축(同軸)으로 배치된 컵 형상의 가요성(可撓性)의 외치기어(外齒gear)(3)와, 그 내측에 끼워진 타원모양 윤곽의 파동발생기(4)로 구성되어 있다.

외치기어(3)는, 몸통부(31), 다이어프램(diaphragm)(32) 및 보스(boss)(33)를 구비하고, 전체로서 컵 형상을 하고 있다. 몸통부(31)는 원통 형상을 하고 있고, 반경방향으로 휘어질 수 있다. 몸통부(31)에 있어서 일방(一方)의 끝은 개구단(開口端)(34)으로 되어 있고, 개구단(34)측에 있어서의 몸통부의 외주면 부분에 외치(35)가 형성되어 있다. 몸통부(31)에 있어서 타방의 끝에 연속하여, 다이어프램(32)이 반경방향의 내측으로 연장되어 있다. 다이어프램(32)의 내주 가장자리에 연속하여, 원환 모양의 보스(33)가 형성되어 있다. 보스(33)는, 외치기어(3)를 다른 부재(도면에 나타내지 않음)에 부착하기 위한 강체부분(剛體部分)이다. 내치기어(2)는, 외치기어(3)의 외치(35)를 둘러싸는 상태로 배치되어 있다. 내치기어(2)의 내주면에 형성되어 있는 내치(21)에 외치(35)는 맞물릴 수 있다.

파동발생기(4)는, 중공 허브(中空 hub)(41)와, 그 외주에 올덤 커플링(Oldham's coupling)(42)을 통하여 장착된 강성의 파동발생기 플러그(43)와, 파동발생기 플러그(43)의 타원형의 플러그 외주면(44)(비원형 외주면)에 끼워진 파동발생기 베어링(45)으로 구성되어 있다. 파동발생기(4)에 의하여, 외치기어(3)의 몸통부(31)에 있어서의 외치(35)가 형성되어 있는 부분은, 초기형상의 진원(眞圓)으로부터 타원형으로 휘어져 있다. 외치(35)는, 타원형의 장축(Lmax)의 양단의 위치에서 내치기어(2)의 내치(21)와 맞물려 있다.

파동발생기 베어링(45)은, 반경방향으로 휘어질 수 있는 원형의 내륜(46) 및 외륜(47)과, 이들 사이에 전동(轉動)할 수 있는 상태로 장착되어 있는 복수 개의 볼(ball)(48)을 구비하고 있다. 파동발생기 베어링(45)은, 파동발생기 플러그(43)에 의하여 타원형으로 휘어진 상태에서 외치기어(3)의 내측에 끼워져서, 외치기어(3)와 파동발생기 플러그(43)를 상대회전시킬 수 있는 상태로 지지하고 있다. 파동발생기 플러그(43)는 고속회전 입력축(도면에 나타내지 않음)에 연결된다. 타원형으로 휘어진 내륜(46) 및 외륜(47) 사이에 삽입되어 있는 볼(48)이, 내륜 궤도면(內輪軌道面)(46a) 및 외륜 궤도면(47a)을 따라 롤링운동(rolling 運動)을 하여, 파동발생기 플러그(43) 및 외치기어(3)가 작은 토크로 원활하게 상대회전할 수 있다. 파동발생기 플러그(43)의 타원모양 윤곽의 플러그 외주면(44)에 파동발생기 베어링(45)의 내륜(46)의 내주면(46b)이, 압입 및 접착제에 의하여 고정되어 있다.

파동발생기 플러그(43)에 의하여 타원형으로 휘어져 있는 파동발생기 베어링(45)에 있어서, 그 타원형의 장축(Lmax)의 양단에 위치하는 복수 개의 볼(48)은 내외륜(46, 47) 사이에 타이트(tight)한 상태로 끼워져서, 내륜 궤도면(46a), 외륜 궤도면(47a)과 점접촉하여 롤링운동하는 상태로 되어 있다. 장축(Lmax)의 양단 이외의 부분에 위치하고 있는 나머지 볼(48)은, 내륜 궤도면(46a), 외륜 궤도면(47a)의 사이에 있어서 간극이 있어 롤링운동이 자유로운 루즈(loose)한 상태로 지지되어 있다. 파동기어장치(1)의 운전조건에 따라 변동되지만, 루즈한 상태의 볼(48)이 위치하는 부분은 대략 다음과 같다. 각도의 정부(正負)를, 단축(短軸)(Lmin)에 대하여 반시계방향을 정방향(正方向), 시계방향을 부방향(負方向)으로 한다. 최대는, 단축(Lmin)을 중심으로 하여 약 ―75°부터 약 ＋75°까지의 각도범위의 부분이다. 최소는, 단축(Lmin)을 중심으로 하여 약 ―40°부터 약 ＋40°까지의 각도범위의 부분이다. 감속비(減速比)가 클수록 각도범위도 넓어지게 된다. 예를 들면, 감속비가 30인 경우의 각도범위에 비하여, 감속비가 160인 경우의 쪽이 각도범위가 넓다.

파동발생기(4)가 중심축선(1a)을 중심으로 하여 회전하면, 양 기어(2, 3)의 맞물림 위치가 원주방향으로 회전한다. 이 회전에 의하여, 외치(35)와 내치(21)의 톱니수 차이에 따라 외치기어(3)와 내치기어(2)의 사이에는 상대회전이 발생한다. 예를 들면, 내치기어(2)를 고정하고 파동발생기(4)를 고속회전 입력요소로 하면, 외치기어(3)는 감속회전 출력요소가 되어, 양 기어(2, 3)의 톱니수 차이에 따라 감속된 회전출력이 인출된다.

도2(a)는 파동발생기(4)의 파동발생기 플러그(43) 및 파동발생기 베어링(45)을 나타내는 끝면도이고, 도2(b)는 그 내륜(46)에 형성된 내륜 윤활홈 패턴(內輪潤滑groove pattern)을 나타내는 설명도이고, 도2(c)는 그 외륜(47)에 형성된 외륜 윤활홈 패턴을 나타내는 설명도이다. 내륜(46)의 외주면에는, 원호 모양으로 만곡(彎曲)된 단면 형상의 내륜 궤도면(46a)이 형성되어 있다. 내륜 궤도면(46a)에는 내륜 윤활홈 패턴(5)이 형성되어 있다. 마찬가지로 외륜(47)의 내주면에는 원호 모양으로 만곡된 외륜 궤도면(47a)이 형성되어 있다. 외륜 궤도면(47a)에는 외륜 윤활홈 패턴(6)이 형성되어 있다.

내륜 윤활홈 패턴(5)은, 직선 모양, 곡선 모양 혹은 물결 모양으로 연장되는 선 모양의 윤활홈으로 구성되어 있다. 윤활홈은, 수십 나노미터∼수 마이크로미터의 폭 및 깊이를 가지며, 수십 나노미터∼수 마이크로미터의 피치로 배열되어 있다. 내륜 윤활홈 패턴(5)에는, 제1홈 패턴(51) 및 제2홈 패턴(52)이 포함되어 있다. 제1홈 패턴(51)은 제1윤활홈(53)으로 구성되어 있다. 제1홈 패턴(51)은, 내륜 궤도면(46a)의 원주방향에 있어서 그 타원형의 단축(Lmin)의 위치를 포함하는 단축측 내륜 궤도면 부분(46A1, 46A2)의 각각에 형성되어 있다. 제2홈 패턴(52)은, 내륜 궤도면(46a)에 있어서의 나머지 부분, 즉 장축(Lmax)의 위치를 포함하는 장축측 내륜 궤도면 부분(46B1, 46B2)의 각각에 형성되어 있다. 제2홈 패턴(52)은 제2윤활홈(54)으로 구성되어 있다.

도2(a), 도2(b)에 나타내는 바와 같이 내륜 궤도면(46a)에 있어서의 단축측 내륜 궤도면 부분(46A1, 46A2)의 각각은, 내륜 궤도면(46a)의 원주방향에 있어서 타원형의 단축(Lmin)의 위치를 중심으로 하여 시계방향 및 반시계방향으로 각각 40°∼75°의 각도범위의 부분(θ(A1), θ(A2))이다. 내륜 궤도면(46a)에 있어서 나머지 각도범위의 부분(θ(B1), θ(B2))은, 제2홈 패턴(52)이 형성되어 있는 장축측 내륜 궤도면 부분(46B1, 46B2)이다.

도2(b)에는, 제1홈 패턴(51)의 일부 및 제2홈 패턴(52)의 일부를 각각 확대하여 도식적으로 나타내고 있다. 제1홈 패턴(51)은, 윤활제를 유지함과 아울러 윤활제를 내륜 궤도면(46a)의 원주방향으로 안내하기 위한 제1윤활홈(53)으로 구성되어 있다. 윤활제를 원주방향으로 안내할 수 있도록 하기 위하여, 제1윤활홈(53)의 배향방향이 내륜 궤도면(46a)의 원주방향을 향하는 방향의 성분을 포함하도록 제1윤활홈(53)이 연장되어 있다. 본 예에서는, 도2(b)에 도식적으로 확대하여 나타내는 바와 같이 제1윤활홈(53)은, 내륜 궤도면(46a)의 원주방향을 향하여 직선 모양으로 연장되는 홈이다. 제1윤활홈(53)은, 원주방향에 대하여 경사진 방향으로 배향되어 있어도 좋다. 또한 제1윤활홈(53)은 직선 모양의 홈에 한정되지 않으며, 곡선 모양 혹은 물결 모양으로 연장되는 홈으로 할 수 있다. 또한 제1홈 패턴(51)은, 단축측 내륜 궤도면 부분(46A1, 46A2)에 있어서 그 폭방향 및 원주방향의 전체에 걸쳐서 형성되어 있다.

여기에서 제1홈 패턴(51)에 있어서의 제1윤활홈(53)의 홈폭, 홈깊이, 홈간격(피치)을 각 부분에서 동일하게 할 수 있다. 또한 제1윤활홈(53)의 홈폭, 홈깊이, 홈간격을, 그 길이방향을 따라 점차적으로 증가 혹은 점차적으로 감소시키는 것도 가능하다. 일례로서, 제1윤활홈(53)의 홈폭, 홈깊이 중 적어도 하나를, 단축(Lmin)의 위치에 있어서 가장 작게 하고, 장축(Lmax)을 향함에 따라 점차적으로 증가시킨다. 이에 따라 단축(Lmin)측의 부분에 비하여, 타이트한 상태의 볼(48)이 위치하는 장축(Lmax)측의 부분에 더 많은 윤활제를 공급하여 유지시킬 수 있다.

다음에, 장축측 내륜 궤도면 부분(46B1, 46B2)의 제2홈 패턴(52)은, 윤활제를 유지하기 위한 제2윤활홈(54)으로 구성되어 있다. 제2윤활홈(54)의 배향방향은, 본 예에서는 도2(b)에 있어서 도식적으로 확대하여 나타내는 바와 같이 내륜 궤도면(46a)의 폭방향(베어링 중심축선을 따르는 방향)으로 하고 있다. 제2홈 패턴(52)으로서, 제2윤활홈(54)이 원주방향, 원주방향에 대하여 경사지는 방향으로 배향된 패턴이어도 좋다.

또한 제2윤활홈(54)은, 직선 모양의 홈에 한정되지 않으며, 곡선 모양 혹은 물결 모양으로 연장되는 홈으로 할 수 있다. 또한 서로 다른 방향으로 배향된 제2윤활홈(54)이 교차하는 상태로 형성된 그물코 모양으로 형성할 수도 있다. 제2윤활홈(54)의 홈폭, 홈깊이, 홈간격을, 그 길이방향을 따라 점차적으로 증가 혹은 점차적으로 감소시키는 것도 가능하다.

또한 제2홈 패턴(52)은, 장축측 내륜 궤도면 부분(46B1, 46B2)에 있어서 그 폭방향 및 원주방향의 전체에 걸쳐서 형성할 수 있다. 이 대신에, 폭방향 혹은 원주방향을 따라 제2홈 패턴(52)이 형성되어 있는 홈 가공영역과 제2홈 패턴(52)이 형성되어 있지 않은 홈 미가공영역을 교대로 형성하여도 좋다. 본 예에 있어서는, 도2(b)에 나타내는 바와 같이 폭방향의 중앙에 원주방향으로 연장되는 일정한 폭의 홈 미가공영역을 형성하고, 그 양측에 제2홈 패턴(52)이 형성된 홈 가공영역을 형성하고 있다.

다음에, 외륜(47)에 형성되어 있는 외륜 윤활홈 패턴(6)을 설명한다. 도2(c)에는, 외륜 윤활홈 패턴(6)의 일부를 확대하여 도식적으로 나타내고 있다. 외륜 윤활홈 패턴(6)은, 직선 모양, 곡선 모양 혹은 물결 모양으로 연장되는 선 모양의 제3윤활홈(60)으로 구성되어 있다. 제3윤활홈(60)은, 수십 나노미터∼수 마이크로미터의 폭 및 깊이를 가지며, 수십 나노미터∼수 마이크로미터의 피치로 배열되어 있다.

외륜 윤활홈 패턴(6)에서는, 본 예에서는 도2(c)에 있어서 도식적으로 확대하여 나타내는 바와 같이 제3윤활홈(60)이, 외륜 궤도면(47a)의 폭방향으로 직선 모양으로 연장되어 있다. 제3윤활홈(60)은, 원주방향에 대하여 경사진 방향으로 배향되어 있어도 좋다. 또한 제3윤활홈(60)은 직선 모양의 홈에 한정되지 않으며, 곡선 모양 혹은 물결 모양으로 연장되는 홈으로 할 수 있다. 또한 서로 다른 방향으로 배향된 제3윤활홈(60)이 교차하는 상태로 형성된 그물코 모양으로 형성할 수도 있다.

외륜 윤활홈 패턴(6)은, 외륜 궤도면(47a)에 있어서 그 폭방향 및 원주방향의 전체에 걸쳐서 형성할 수 있다. 이 대신에, 폭방향 혹은 원주방향을 따라 외륜 윤활홈 패턴(6)이 형성되어 있는 홈 가공영역과 외륜 윤활홈 패턴이 형성되어 있지 않은 홈 미가공영역을 교대로 형성하여도 좋다. 본 예에서는, 도2(c)에 나타내는 바와 같이 폭방향의 중앙에 원주방향으로 연장되는 일정한 폭의 홈 미가공영역을 형성하고, 그 양측에 외륜 윤활홈 패턴(6)이 형성된 홈 가공영역을 형성하고 있다.

여기에서 제3윤활홈(60)의 홈폭, 홈깊이, 홈간격(피치)을 각 부분에 있어서 동일하게 할 수 있다. 또한 제3윤활홈(60)의 홈폭, 홈깊이, 홈간격을, 그 길이방향을 따라 점차적으로 증가 혹은 점차적으로 감소시키는 것도 가능하다. 일례로서, 제3윤활홈(60)의 홈폭, 홈깊이 중 적어도 하나를, 장축(Lmax)의 위치에 있어서 최대로 하고, 단축(Lmin)을 향함에 따라 점차적으로 감소시킨다. 이에 따라 타이트한 상태의 볼(48)이 위치하는 장축(Lmax)의 부분에 더 많은 윤활제를 유지할 수 있다.

또 상기의 내륜 윤활홈 패턴(5), 외륜 윤활홈 패턴(6)은, 예를 들면 펨토초 레이저(femtosecond laser) 등을 사용한 레이저 가공에 의하여 형성할 수 있다. 기계가공, 에칭 등의 가공법에 의하여 이들 패턴을 형성하는 것도 가능하다. 또한 제1, 제2, 제3윤활홈(53, 54, 60)의 각각은, 직사각형 단면, 반원형 단면, V홈 등 각종 단면 형상으로 할 수 있다.

(홈의 배열패턴)

도3은, 내륜 윤활홈 패턴(5), 외륜 윤활홈 패턴(6)으로서 채용할 수 있는 배열패턴의 예를 도식적으로 나타내는 설명도이다. 이하에 있어서는, 제1, 제2윤활홈(53, 54)이 형성되는 내륜 궤도면(46a), 제3윤활홈(60)이 형성되는 외륜 궤도면(47a)을 홈 형성면으로 설명하고, 제1, 제2, 제3윤활홈(53, 54, 60)을 미세홈으로 설명한다. 또 도3은 대표적인 배열패턴을 예시한 것으로서, 본 발명에 있어서 채용할 수 있는 배열패턴이 도3에 나타내는 각 예에 한정되는 것은 아니다.

홈 형성면에는, 미세홈이 소정의 피치로 소정의 방향으로 직선 모양 혹은 곡선 모양으로 연장되는 배열패턴으로 형성된다. 예를 들면, 도3(a)에 나타내는 바와 같이 미세홈이, 일정한 피치로 홈 형성면의 원주방향(내륜 궤도면(46a)의 원주방향, 외륜 궤도면(47a)의 원주방향)으로 직선 모양으로 연장되는 배열패턴을 사용할 수 있다. 도3(b)에 나타내는 바와 같이 홈 형성면에 있어서, 미세홈이 일정한 피치로 원주방향으로 물결 모양으로 연장되는 배열패턴을 사용할 수도 있다.

도3(c)에 나타내는 바와 같이 미세홈이 일정한 피치로 홈 형성면의 원주방향과 직교하는 폭방향(내륜 궤도면(46a)의 폭방향, 외륜 궤도면(47a)의 폭방향)으로 직선 모양으로 연장되는 배열패턴을 홈 형성면에 형성할 수 있다. 또 폭방향으로 연장되는 미세홈은, 원주방향을 향하는 방향의 성분이 포함되어 있지 않은 홈이기 때문에, 단축측 내륜 궤도면 부분(46A1, 46A2)에 형성되는 제1홈 패턴(51)을 구성하는 제1윤활홈(53)에는 사용되지 않는다. 도3(d)에 나타내는 바와 같이 미세홈이, 일정한 피치로 홈 형성면의 원주방향과 직교하는 폭방향으로 물결 모양으로 연장되는 배열패턴을 홈 형성면에 형성할 수 있다. 또한 도3(e)에 나타내는 바와 같이 미세홈이, 일정한 피치로 홈 형성면의 원주방향 및 폭방향에 대하여 경사지는 비스듬한 방향으로 직선 모양으로 연장되는 경사배열패턴을 홈 형성면에 형성할 수 있다.

또한 도3(f), (g)에 나타내는 바와 같이 동일한 홈 형성면에 있어서 미세홈이, 일정한 피치로 제1방향으로 연장되는 제1방향 배열패턴과, 일정한 피치로 제1방향과는 다른 제2방향으로 연장되는 제2방향 배열패턴이 교차하고 있는 교차배열패턴을 형성할 수 있다. 도3(f)에 나타내는 교차배열패턴에서는, 제1방향 배열패턴은 원주방향으로 직선 모양으로 연장되는 미세홈으로 이루어지고, 제2방향 배열패턴은 폭방향으로 직선 모양으로 연장되는 미세홈으로 이루어진다. 도3(g)에 나타내는 교차배열패턴에서는, 제1방향 배열패턴은 원주방향 및 폭방향에 대하여 45° 경사진 방향으로 연장되는 직선 모양의 미세홈으로 형성되는 경사배열패턴이고, 제2방향 배열패턴은 원주방향 및 폭방향에 대하여 역방향으로 45° 경사진 방향으로 연장되는 직선 모양의 미세홈으로 형성되는 경사배열패턴이다. 또한 홈 형성면에, 도3(a)에 나타내는 배열패턴과, 도3(b)에 나타내는 배열패턴이 포개진 상태의 교차배열패턴을 형성하는 것도 가능하다.

Claims

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파동기어장치(波動gear裝置)의 파동발생기(波動發生器)로서,
타원모양 외주면을 구비한 강성(剛性)의 파동발생기 플러그, 및 상기 타원모양 외주면에 장착되어 고정됨으로써 타원형으로 휘어져 있는 파동발생기 베어링을 구비하고 있고,
상기 파동발생기 베어링은, 반경방향으로 휘어질 수 있는 외륜(外輪) 및 내륜(內輪)과, 상기 외륜 및 상기 내륜의 사이에 전동(轉動)할 수 있는 상태로 삽입되어 있는 복수 개의 전동체(轉動體)를 구비하고,
상기 내륜의 내륜 궤도면(內輪軌道面)에는, 제1윤활홈(第1潤滑groove) 및 제2윤활홈으로 구성되는 내륜 윤활홈 패턴이 형성되어 있고,
상기 외륜의 외륜 궤도면에는, 제3윤활홈으로 구성되는 외륜 윤활홈 패턴이 형성되어 있고,
상기 제1, 제2 및 제3윤활홈은, 직선 모양, 곡선 모양 혹은 물결 모양으로 연장되는 선 모양의 홈으로서, 수십 나노미터∼수 마이크로미터의 폭 및 깊이를 가지고,
상기 내륜 윤활홈 패턴에는, 상기 제1윤활홈이 수십 나노미터∼수 마이크로미터의 피치로 배열된 제1홈 패턴과, 상기 제2윤활홈이 수십 나노미터∼수 마이크로미터의 피치로 배열된 제2홈 패턴이 포함되어 있고,
상기 외륜 윤활홈 패턴은, 상기 제3윤활홈이 수십 나노미터∼수 마이크로미터의 피치로 배열된 패턴이고,
상기 내륜 궤도면에 있어서, 상기 타원형의 단축위치를 포함하는 단축측 내륜 궤도면 부분에는, 상기 내륜 윤활홈 패턴의 상기 제1홈 패턴이 형성되어 있고, 상기 타원형의 장축위치를 포함하는 장축측 내륜 궤도면 부분에는, 상기 내륜 윤활홈 패턴의 상기 제2홈 패턴이 형성되어 있고,
상기 제1홈 패턴은, 상기 제1윤활홈의 배향방향(配向方向)이 상기 내륜 궤도면의 원주방향을 향하는 방향의 성분을 포함하도록 형성되어 있고,
상기 제1홈 패턴이 형성되어 있는 상기 단축측 내륜 궤도면 부분은, 상기 내륜 궤도면에 있어서 상기 타원형의 단축위치를 중심으로 하여 시계방향 및 반시계방향으로 각각 40°에서 75°의 각도범위의 부분이고,
상기 단축측 내륜 궤도면 부분에 있어서는, 그 폭방향 및 원주방향의 전체에 상기 제1홈 패턴이 형성되어 있고,
상기 장축측 내륜 궤도면 부분에 있어서는, 그 폭방향 및 원주방향의 전체에 상기 제2홈 패턴이 형성되어 있거나, 또는 상기 폭방향 혹은 상기 원주방향을 따라 상기 제2홈 패턴이 형성되어 있는 홈 가공영역과 상기 제2홈 패턴이 형성되어 있지 않은 홈 미가공영역이 교대로 형성되어 있고,
상기 외륜 궤도면에 있어서, 그 폭방향 혹은 원주방향의 전체에 상기 외륜 윤활홈 패턴이 형성되어 있거나, 또는
상기 폭방향 혹은 상기 원주방향을 따라 상기 외륜 윤활홈 패턴이 형성되어 있는 홈 가공영역과 상기 외륜 윤활홈 패턴이 형성되어 있지 않은 홈 미가공영역이 교대로 형성되어 있고,
상기 내륜 윤활홈 패턴의 상기 제1홈 패턴은, 상기 내륜 궤도면의 원주방향으로 연장되는 상기 제1윤활홈에 의하여 구성되어 있고,
상기 제2홈 패턴은, 상기 내륜 궤도면의 폭방향으로 연장되는 상기 제2윤활홈에 의하여 구성되어 있고,
상기 외륜 윤활홈 패턴은, 상기 외륜 궤도면의 폭방향으로 연장되는 상기 제3윤활홈에 의하여 구성되어 있는
파동기어장치의 파동발생기.
제5항에 있어서,
상기 제1홈 패턴의 상기 제1윤활홈은, 상기 단축위치로부터 상기 장축위치를 향함에 따라 홈폭 및 홈깊이 중 일방 혹은 쌍방이 점차적으로 증가되고 있고,
상기 제2홈 패턴의 상기 제2윤활홈은, 상기 장축위치로부터 상기 단축위치를 향함에 따라 홈폭 및 홈깊이 중 일방 혹은 쌍방이 점차적으로 감소되고 있고,
상기 외륜 윤활홈 패턴의 상기 제3윤활홈은, 상기 단축위치로부터 상기 장축위치를 향함에 따라 홈폭 및 홈깊이 중 일방 혹은 쌍방이 점차적으로 증가되고 있는
파동기어장치의 파동발생기.
강성의 내치기어와,
가요성의 외치기어와,
제5항의 파동발생기를
구비하고 있는 파동기어장치.