CN107850116A - 具有可变有效直径滚子的纯滚动摆线 - Google Patents

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Abstract

一种装置，包括：第一环，第一环具有开放环形空间和配置在第一环的内周面上的宽度可变凹槽；在第一环的开放环形空间内可旋转的第二环，其中第二环具有配置在第二环的外周面上的相应的宽度可变凹槽；和多个滚子，所述多个滚子配置在第一环的内周面和第二环的外周面之间并构造成在其上滚动，并且在其间可旋转。

Description

具有可变有效直径滚子的纯滚动摆线
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年6月26日提交的标题为“纯滚动摆线”的美国临时专利申请号62/185,502的优先权，在此通过引用并入，如同在本说明书中完全阐述的那样。
政府权利
本发明部分地以美国军队授予的合同No.W31P4Q-13-C-0046由美国政府资助。政府在本发明中可能具有一定的权利。
背景
术语“传动装置”通常可以指从旋转动力源向另一个装置提供速度和转矩转换的系统。工业机械、医疗机器人和家用电子产品可以使用这种传动装置。选择或设计传动装置涉及到考虑多个因素。示例因素包括负荷能力、效率和成本。
发明内容
本公开描述了涉及与具有可变有效直径滚子的纯滚动摆线相关的系统和装置的实施方案。
在一个方面，本公开描述了一种装置。所述装置包括第一环，第一环具有开放环形空间和配置在第一环的内周面上的一系列宽度可变切口。所述装置还包括在第一环的开口环形空间内可旋转的第二环，其中第二环具有配置在第二环的外周面上的相应的一系列宽度可变切口。所述装置还包括多个滚子，所述多个滚子配置在第一环的内周面和第二环的外周面之间并构造成在其上滚动，并且在其间可旋转。第一环具有宽度可变切口的总数，第二环具有宽度可变切口的总数，第二环的宽度可变切口的总数小于第一环的宽度可变切口的总数，并且所述多个滚子的总数小于第一环的宽度可变切口的总数且大于第二环的宽度可变切口的总数。
在另一个方面，本公开描述了一种装置。所述装置包括第一环，第一环具有开放环形空间和沿着第一环的内周面在空间上串联配置的多个凹陷，其中凹槽配置在包括所述多个凹陷的所述内周面中。所述装置还包括在第一环的开口环形空间内可旋转的第二环，其中第二环具有沿着第二环的外周面在空间上串联配置的相应的多个凹陷，并且其中相应的凹槽配置在包括所述相应的多个凹陷的所述外周面中。所述装置还包括多个滚子，所述多个滚子构造成随着第二环在第一环的开口环形空间内旋转时与配置在所述内周面中的所述凹槽和配置在所述外周面中的所述相应的凹槽配合并且在其内滚动。
在另一个方面，本公开描述了一种装置。所述装置包括第一环，第一环具有开放环形空间和配置在第一环的内周面上的宽度可变凹槽。所述装置还包括在第一环的开放环形空间内可旋转的第二环，其中第二环具有配置在第二环的外周面上的相应的宽度可变凹槽。所述装置还包括多个滚子，所述多个滚子配置在第一环的内周面和第二环的外周面之间并构造成在其上滚动，并且在其间可旋转，同时与第一环的宽度可变凹槽和第二环的相应的宽度可变凹槽配合。
前面的概述仅仅是说明性的，并不意图以任何方式进行限制。除了以上描述的说明性方面、实施方案和特征之外，通过参照附图和以下详细说明，其他方面、实施方案和特征将变得明显。
附图说明
图1A示出了根据示例实施方式的在环内滚动的圆圈。
图1B示出了根据示例实施方式的由在环内滚动的圆圈产生的摆线曲线。
图2A示出了根据示例实施方式的第一环。
图2B示出了根据示例实施方式的在图2A所示的第一环的开放环形空间内可旋转的第二环。
图2C示出了根据示例实施方式的具有在图2A的第一环内可旋转的图2B的第二环的摆线驱动装置。
图2D示出了根据示例实施方式的图2C所示的装置的简化图。
图2E示出了根据示例实施方式的节圆和偏心率之间的关系。
图2F示出了根据示例实施方式的连接瞬时旋转中心与节圆和接触点的中心的三角形的相似性。
图3A示出了根据示例实施方式的具有非球形滚子的图2C的装置的局部分解图。
图3B示出了根据示例实施方式的图3A所示的滚子的滚子截面。
图4A示出了根据示例实施方式的可选的第二环。
图4B示出了根据示例实施方式的对应于图4A的第二环的滚子。
图5A示出了根据示例实施方式的可选的第二环
图5B示出了根据示例实施方式的对应于图5A的第二环的滚子。
图6A示出了根据示例实施方式的具有两个并排的凹槽的替代的第二环。
图6B示出了根据示例实施方式的对应于图6A的第二环的滚子。
图7A示出了根据示例实施方式的刀刃滚槽构造。
图7B示出了根据示例实施方式的贴身配合滚槽构造。
图7C示出了根据示例实施方式的倒角滚槽构造。
图7D示出了根据示例实施方式的哥特式拱形滚槽结构。
图8示出了根据示例实施方式的差动摆线驱动器的立体截面。
图9A示出了根据示例实施方式的并联连接的两个摆线驱动器。
图9B示出了根据示例实施方式的并联连接并相对于彼此偏移的两个摆线驱动器。
图10示出了根据示例实施方式的构造成减小反冲的示例摆线驱动器。
图11示出了根据示例实施方式的用于连接未同轴对齐的两个轴的联接件。
图12A示出了根据示例实施方式的补偿摆线驱动器的输出处的偏心率的联接构造的分解图。
图12B示出了根据示例实施方式的图12A的联接构造从另一个视角的分解图。
图13A示出了根据示例实施方式的补偿摆线驱动器的输出处的偏心率的构造的分解图。
图13B示出了根据示例实施方式的图13A的构造从另一个视角的分解图。
图14示出了根据示例实施方式的补偿摆线驱动器的偏心率的另一个构造。
具体实施方式
以下详细说明参照附图描述了所公开的系统和方法的各种特征和功能。本文公开的说明性系统和方法实施方案并不意味着限制。可以容易地理解的是，所公开的系统和方法的某些方面可以以各种各样的不同构成进行排列和组合，所有这些都在本文中考虑。
此外，除非上下文另有说明，否则每个附图中示出的特征可以彼此组合使用。因此，各附图应该视为一个或多个总体实施方式的组成方面，并且应该理解，并不是所有示出的特征对于每种实施方式都是必需的。
另外，本说明书或权利要求书中的各元素、方框或步骤的任何列举是为了清楚的目的。因此，这种列举不应被解释为要求或暗示这些元素、方框或步骤遵循特定的排列或以特定的顺序执行。
术语“基本上”是指所述的特性、参数或值不需要精确地实现，相反，偏差或变化(包括例如公差、测量误差、测量精度限制和本领域技术人员已知的其他因素可以以不妨碍特性预期提供的效果的量产生。
I.概述
选择或设计用于特定应用的传动装置涉及考虑多个因素。示例因素包括负荷能力、效率和成本。如果设计用于大的负荷能力，传动系统可能很重。另一方面，小型传动系统倾向于具有小的负荷能力。此外，如果希望由诸如效率、反冲等参数定义的高性能，则传动系统倾向于是昂贵的。因此，对于给定尺寸可以增大负荷能力并且还降低制造成本的传动系统可能是有益的。
在一些示例中，传动装置被设计为以牺牲其他的代价来满足一些目标。例如，可以在传动系统中使用滚珠轴承或滚柱轴承来实现高效率。然而，这些轴承由于其滚子尺寸较小而经受应力集中。为了缓解应力集中，可以使用固定滑动触点，但是滑动触点的效率通常较低。
本文公开了涉及利用比滚柱轴承更大的纯滚动部件的摆线驱动装置的传动装置和系统，从而对于传动装置的给定重量提供了大的扭矩能力。此外，所公开的系统利用构造来收获摆线驱动器的输出并补偿摆线驱动器的固有偏心率。
II.摆线运动
如本文所使用的，术语“摆线”是指随着圆形轮子沿着直线或圆形路径滚动而没有滑动，由轮子的边缘上的点描绘的曲线。在一个示例中，当圆形轮子在主圆圈或圆环内滚动时产生摆线运动。图1A示出了根据示例实施方式的在环102内滚动的圆圈100。随着圆圈100沿着环102的内表面运动，圆圈100的边缘上的点104描绘摆线曲线。
图1B示出了根据示例实施方式的由在环102内滚动圆圈100产生的摆线曲线106。随着圆圈100在环102内滚动，摆线曲线106由点104描绘出。当环102保持静止时，圆圈100的运动可称为摆线运动。
本文公开了利用这种摆线运动的示例传动系统和装置。这些系统和装置可以提供能够实现高效率和轻重量或小形状因素的有利构造。这些传动系统可用于机器人应用中，其中马达和传动装置可以安装在离开机器人主体的一定距离处。汽车、重工业和能源生产等应用中也可以从利用本文公开的传动装置中受益。
III.示例摆线驱动装置
图2A、图2B、图2C、图2D、图2E和图2F示出了根据示例实施方式的示例摆线驱动装置。特别地，图2A示出了根据示例实施方式的第一环200。第一环200具有开放环形空间202和设置在第一环200的内周面206上的一系列宽度可变切口204A，204B，204C，204D，204E和204F。
图2B示出了根据示例实施方式的在第一环200的开口环形空间202内可旋转的第二环208。第二环208具有设置在第二环208的外周面212上的相应的一系列宽度可变切口，如切口210A，210B，210C和210D。
第一环200的一系列宽度可变切口204A-F和第二环208的一系列宽度可变切口210A-D中的每个切口以在切口的第一端处的第一宽度开始。然后，宽度在切口的中心处增加到大于第一宽度的第二宽度，然后在切口的第二端处缩回到第一宽度。为了说明，第二环208的切口210A具有第一端214A和第二端214B。第一端214A处的切口210A的宽度较小。然后，宽度在切口210A的中心处逐渐增加到宽度“d”，然后逐渐减小直到宽度与第一端214A处的宽度相似的第二端214B。
图2A和图2B分别示出由内周面206和外周面212的空白区域分开的单独的切口204A-F和210A-D。例如，对于图2A所示的第一环200，切口204A-F彼此不同且彼此分开，并且由内周面206上的空白区域分开。
然而，在其他示例实施方式中，表面206和212每个可以具有配置在其中的相应的连续的宽度可变通道或凹槽。每个连续的宽度可变通道或凹槽可以类似于轴承的滚道。由此类推，环200和208的操作类似于轴承的座圈。宽度可变凹槽的宽度可以在第一宽度和大于第一宽度的第二宽度之间逐渐变化。例如，第一宽度可以类似于切口210A的第一端214A处的宽度，第二宽度可以类似于切口210A的中心处的宽度“d”。宽度可变切口204A-F和210A-D可以表示宽度可变凹槽的从第一宽度增加到第二宽度并且回到第一宽度的区域。然后，宽度可变切口204A-F和210A-D可以通过诸如具有第一宽度或一些其他宽度的宽度可变凹槽的一部分等部分隔开(参见例如图5A)。以这种方式，宽度可变切口204A-F和210A-D可以是各自宽度可变的连续凹槽或滚道的部分。
图2C示出了根据示例实施方式的具有在第一环200内可旋转的第二环208的摆线驱动装置216。装置216包括设置在第一环200和第二环208之间并构造成将多个滚子220A，220B，220C，220D和220E彼此联接的滚子保持架218。随着多个滚子220A-E在第一环200的内周面206和第二环208的外周面212之上和之间滚动，滚子保持架218在第一环200的开放环形空间202中可旋转。滚子保持架218联接滚子220A-E，使得滚子220A-E彼此等距离。
随着滚子220A-E的各滚子在内周面206和第二环208的外周面212上滚动，滚子横穿切口204A-F和210A-D。随着滚子220A-E的滚子横穿切口204A-F和210A-D的切口时，滚子从具有小宽度的切口的区域移动到更宽的区域(即，接近切口的中心区域)。因此，随着滚子穿过切口，更多或更少的滚子在切口中配合。特别地，在切口的较宽区域处，滚子更深地穿过配置切口的表面(即，内周面206或外周面212)。因此，随着滚子横穿切口，第一环200的中心与滚子之间的径向距离变化。
为了说明，如图2C所示，随着滚子220E接近切口204B的一端，滚子220E更少地与切口204B配合。另一方面，随着滚子220D接近切口204C的中心，滚子220D更多地与切口204C配合，即，滚子220D配置在切口204C中的更深处。由于滚子220C基本上位于切口204D的中心，所以滚子220C比滚子220D与切口204C的配合更多地与切口204D配合。随着滚子220A-E横穿切口210A-D，滚子220A-E的行为类似并且或多或少地与第二环208的切口210A-D配合。切口或限定切口的凹槽的可变宽度是随着滚子横穿切口或凹槽时产生滚子的可变有效直径的手段。这些可变有效直径滚子能够保持在装置216中的纯滚动运动。
如上所述，切口204A-F和210A-D可以是与轴承的滚道类似地操作的相应的宽度可变凹槽的部分。因此，原则上，各滚子220A-E在单个点处接触各滚道。然而，无限小的点上的负荷会导致无限高的接触压力。在实践中，滚子在接触各滚道的地方略微变形(变平)，就像轮胎在接触路面的地方变平。滚道在各滚子压在其上的地方也会略微凹陷。因此，滚子和滚道之间的接触是有限的尺寸并且具有有限的压力。
在一个示例中，装置216可以作为构造成将输入轴的速度降低一定比率的摆线减速器来操作。例如，第二环208可以经由轴承偏心地安装到输入轴(未示出)上。在该构造中，输入轴沿着第一环200的开口环形空间202内的弯曲路径驱动第二环208。此外，在一个示例中，第一环200可以构造为摆线减速器的定子(即，第一环200可以被固定)。然后，输出轴可以联接到第二环208，其中输出轴与输入轴相比具有降低的速度。在另一个示例中，第一环200可以联接到输出轴并且是可旋转的，而第二环208可以被固定并且构造成作为摆线减速器的定子来操作。因此，输入、输出和定子名称是可以互换的。
为使装置216作为摆线减速器操作，第二环208的宽度可变切口210A-D的总数小于第一环200的宽度可变切口204A-F的总数。此外，滚子220A-E的总数小于第一环200的宽度可变切口204A-F的总数并且大于第二环208的宽度可变切口210A-D的总数。在上述装置216中，第一环200具有六个切口，第二环208具有四个切口，五个滚子220A-E设置在第一环200和第二环208之间。
摆线减速器的减速比是基于滚子220A-E的总数确定。特别地，可以使用下式来计算减速比：
其中R是减速比，Nr是滚子的数量。
装置216的一个优点是，基于式(1)，装置216能够提供非整数的减速比。例如，如果第一环200具有七个切口，第二环208具有五个切口，并且在第一环200和第二环208之间配置六个滚子，则比率R可以通过式(1)计算为2.5：1。
在示例中，切口和滚子的总数是三个连续的整数，例如，如图2A-2C所示，对于第二环208的4个切口，滚子保持架218中的5个滚子以及第一环200中的6个切口。然而，具有其他图案的摆线驱动器也是可能的，例如，对于第二环208的4个切口，滚子保持架218中的6个滚子以及第一环200中的8个切口。
IV.滚动行为
当刚性体的线速度的大小和方向在接触点都匹配时，发生纯滚动。图2D示出了根据示例实施方式的装置216的简化图。以下分析适用于任意数量的滚子或减速比。图2D有利于装置216的分析以及实现滚子220A-E的纯滚动的参数之间的关系。
图2D将第一环200、第二环208和滚子保持架218作为圆圈或圆柱示出。第一环200和第二环208的圆柱限定滚子220A-E接触的表面。因此，这些圆柱将位于第一环200和第二环208的凹槽或滚道内。第一环200、第二环208和滚子保持架218中的每一个具有刚性地和同心地分别附在其上的节圆。在图2D中，节圆222对应于第一环200，节圆224对应于第二环208，节圆226对应于滚子保持架218。
限定环200和208的表面在这里被描述为圆柱，但是它们也可以是圆锥的部分，其中每个截面是圆形的。这种实施方式类似于伞齿轮型的配置。
三个节圆222，224和226可以由将要由装置216实现的期望减速比以及输入轴和第二环208之间的偏心量限定。具体地，第一环200、第二环208和滚子保持架218的节圆直径的比率和直径的比率等于各部件具有的切口或滚子的整数的比率。例如，节圆222的直径与节圆224的直径之间的比率等于第一环200中的切口数量和第二环208中的切口数量之间的比率。类似地，第一环200和第二环208的直径之比也等于第一环200中的切口数量和第二环208中的切口数量之间的比率。作为另一个示例，节圆222的直径和节圆226的直径之间的比率等于第一环200中的切口数量与联接到滚子保持架218的滚子数量之间的比率。类似地，第一环200和滚子218的直径之间的比率也等于第一环200中的切口数量与联接到滚子保持架218的滚子数量之间的比率。
有利于限定节圆222，224,226的另一个约束是输入轴和第二环208之间的偏心量。图2E示出了根据示例实施方式的节圆222，224和226与偏心量之间的关系。具体地，节圆222的半径与节圆226的半径之差227A是偏心量的一半。此外，节圆222的半径与节圆224的半径之差227B等于偏心量。作为说明用示例，具有上述数量的切口和滚子的装置216的偏心量可以是20毫米。在该示例中，节圆222的半径可以是60mm，节圆226的半径可以是50mm，节圆224的半径可以是40mm。
基于将要由装置216实现的期望减速比和如上讨论的偏心量这两者限定的各节圆将在共同的瞬时旋转中心228处相交。瞬时旋转中心228也可以称为瞬时速度中心，其是固定在正在进行平面运动的物体上的点，其中在特定时刻该点具有零速度。在这个瞬间，物体内其他点的轨迹的速度矢量产生围绕该点的圆形场，其与围绕该点的纯旋转所产生的相同。
由于第一环200、第二环208和滚子保持架218共享瞬时旋转中心228，所以滚子与第一环200和第二环208的接触点沿着穿过滚子的中心并且也穿过瞬时旋转中心228的线存在。例如，滚子220D的那条线由图2E中的线230表示。
由于这种构造，装置216中的刚性体之间(例如，滚子220D、第一环200和第二环208之间)的接触点处的速度的方向相匹配。换句话说，各刚性体在下一刻不会相交或分离。这可以被称为纯滚动的无干扰条件。然而，至少另一个条件满足纯滚动发生。特别地，为了发生纯滚动，除了匹配速度方向之外，刚性体对在其接触点处的绝对速度(即，速度的标量)也应当相匹配。各接触点是在该点连接的大组刚性体的运动的另一个约束。
刚性体上任意点的绝对速度可以通过将刚性体的角速度乘以刚性体的点和瞬时旋转中心之间的距离来求得。因此，对于匹配给定已知组刚性体的角速度的绝对速度，这些接触点应当位于距瞬时旋转中心的特定距离处，以便防止打滑。
对于装置216，各滚子220A-E随着在其间滚动时接触第一环200和第二环208。滚子与第一和第二环200和208之间的所得到的两个接触点应当分别具有相同的角速度以防止打滑。
通常，物体的瞬时旋转中心取决于其固定参照系。因为所有三个节圆222，224和226共享共同的瞬时旋转中心，所以可以选择任何节圆作为参照系。将表示滚子保持架218的节圆226选择为固定参照系对于本文所提出的分析具有附加的优点。将节圆226作为固定参照系指示各滚子的相应中心现在是固定的，并且其瞬时旋转中心与其几何中心重合。例如，滚子220D的几何中心231与其瞬时旋转中心重合。然而，对于其中例如节圆222是固定的其他构造，结果将是相同的。
因此，为了该分析的目的，固定滚子保持架218并允许第一环200和第二环208旋转是方便的。如图2E所示，两个接触点232A和232B与滚子220D的瞬时旋转中心(其与几何中心231重合)的距离相等。因此，参照图2E中的滚子220D，两个接触点232A和232B处的绝对速度应该相等并相反，以防止滚子220D打滑。
三个节圆222，224和226的中心彼此相距固定的距离。因此，节圆222和224的中心234A和234B之间的距离等于偏心量(即，227B)，并且它们距离固定参照系的中心等距离，即，节圆226的中心235。为了防止滑动，中心234B和234A的绝对速度因此应该是相等的。由于中心234A和234B是节圆222和224的中心，所以可以写出另一个式子来描述它们的速度：
B*w3＝A*w1 (2)
其中“B”是节圆222的半径，“A”是节圆224的半径，“w1”是节圆222和第一环200的角速度，“w3”是节圆224和第二环208的角速度。角速度“w1”和“w3”可以从期望的减速比来确定，但是如下面的分析所示，这些角速度落在该分析之外，并且可能不会被确定显示纯滚动。
如图2E所示，“B”和“A”是共线的，即，存在从瞬时旋转中心228延伸并分别与节圆222和224的中心234A和234B相交的线233。基于式(2)：
图2F示出了根据示例实施方式的将旋转瞬时中心228与节圆222和224的中心234A和234B以及接触点232A和232B连接的三角形236A和236B的相似性。如图2F所示，三角形236A和236B共享角度θ和φ。基于三角形236A和236B的所示相似性：
其中“D”是接触点232A和瞬时旋转中心228之间的距离，“C”是接触点232B和瞬时旋转中心228之间的距离。因此：
或：D*w3＝C*w1 (6)
回头参照图2D：
D*w3＝V1和C*w1＝V3 (7)
其中“V3”和“V1”分别是在接触点232A和232B处的线性标量速度。基于式(6)和(7)：
V1＝V3 (8)
根据式(8)，分别在接触点232A和232B处的速度“V3”和“V1”在幅度上相等，因此与滚子20D提供的约束一致，从而不会发生滑动。
图2D和图2E表示动态几何构型的快照，其中瞬时旋转中心228完成了与联接到摆线减速器的输入轴的每次旋转的轨道。滚子220A-E的有效直径通过轨道不断变化。尽管如此，上述分析依赖于不变的参数，并因此适用于通过圆圈的所有构造，从而适用于所有的滚子接触点。
因此，如果装置216具有上面描述的尺寸关系，例如通过式(2)～(8)并且在图2D、图2E和图2F中示出，则装置216的滚子220A-E应当在不滑动的情况下滚动。
参照图2D-2F，在滚子220A-E与第一环200和第二环208之间似乎存在干扰。例如，图2F所示的区域238似乎是滚子220B和第一环200之间的干扰。然而，区域238不是干扰。区域238示出了滚子220B在第一环200中的相应凹槽或切口(例如，切口204A-F的切口)中坐落得更深。换句话说，滚子220B碰巧位于足够宽的凹槽或切口中的点处，导致滚子220B在第一环200中下沉得更深。
V.摆线驱动装置的示例可选构造
下面说明用于图2A-2F中描述的装置216的几个示例可选构造。在上述构造中，滚子220A-E显示为球形。图3A-3B示出了根据示例实施方式的非球形滚子的使用。
具体地，图3A示出了根据示例实施方式的装置216的局部分解图，示出了非球形滚子300。滚子300替代滚子220A-E，并且构造成在第一环200和第二环208之间滚动。
图3B示出了根据示例实施方式的滚子300的滚子的截面。如图所示，截面A-A’在平行于第二环208的旋转轴线的平面中(即，在平行于箭头302的位置上)是菱形的。在垂直于第二环208的旋转轴线的平面中(即，在垂直于箭头302的平面中)截面是类似于滚子220A-E的截面的圆形截面。第一环200和第二环200的凹槽或切口也可以改变以匹配滚子300的形状。滚子和凹槽的其他形状也是可能的。然而，对滚子形状的一个约束是滚子应该关于其旋转轴线对称。
图4A示出了根据示例实施方式的可选的第二环400，图4B示出了相应的滚子402。代替如同第二环208那样具有宽度可变切口，第二环400具有多个凹陷，例如，沿着第二环400的外周面406在空间上串联配置的凹陷404。凹槽和通道408沿着外周面406配置。如图4A所示，通道408与凹陷404一起下陷。相应的第一环(未示出)将具有类似的凹陷和通道以匹配第二环400和滚子402。
图5A示出了根据示例实施方式的可选的第二环500，图5B示出了相应的滚子502。第二环500具有配置在第二环500的外周面506上的宽度可变凹槽504。宽度可变凹槽504的宽度在空间上周期性地在第一宽度“d1”和大于第一宽度“d1”的第二宽度“d2”之间变化。相应的第一环(未示出)将具有类似的凹槽以匹配第二环500和滚子502。
滚子502具有与宽度可变凹槽504的轮廓相匹配的形状。类似于滚子300，滚子502可以在平行于第二环500的旋转轴线的平面中具有菱形截面。然而，与滚子300相比，滚子502具有较长的圆锥形部分508A-508B。较长的圆锥形部分508A-508B随着沿着宽度可变凹槽504滚动时可以在滚子502上施加更一致的刚度。
图6A示出了根据示例实施方式的具有两个并排凹槽602A和602B的可选的第二环600，图6B示出了相应的滚子604。凹槽602A和602B配置在第二环500的外周面606上。与凹槽504类似，凹槽602A和602B的相应宽度在空间上周期性地在第一宽度“d3”和大于第一宽度“d3”的第二宽度“d4”之间变化。相应的第一环(未示出)将具有类似的平行凹槽以匹配第二环600的凹槽602A和602B和滚子602。
滚子604具有与凹槽602A和602B的相应轮廓相匹配的形状。特别地，滚子604可以由并排配置的两个滚子608A和608B组成。在示例中，滚子608A和608B可以彼此联接；然而，在其他示例中，它们可能不会彼此联接。
在示例中，多于两个的凹槽和多于两个的滚子可以并排叠置。滚子604的这种结构增加了摆线驱动装置的负荷能力，因为负荷分布在更多数量的接触点中。
此外，使用并排滚子608A-608B有利于在给定的负荷能力下减小它们的直径。由于使用较小的滚子直径，所以输入轴相对于第二环600的偏心率可以减小。尽管在输出阶段可以消除偏心率(参照图11-14)，但是较小的偏心率可能更容易减小或消除，并且摆线驱动器可能会受到较小的振动。
图2A-6B中描述的实施方式是用于说明的示例，并且考虑其他示例实施方式。例如，考虑装置可以具有第二环208而没有第一环200。在这个示例中，第二环208可以具有宽度可变凹槽并且滚子220A-E可以横穿该宽度可变凹槽，从而改变滚子220A-E的有效直径。在其他示例中，环200和208可以不是圆形形状，而可以具有其他非圆形状。例如，限定环200和208的表面可以是圆锥的部分。这种实施方式可能类似于伞齿轮型的配置。在另一个示例中，宽度可变凹槽可以沿着螺旋形路径而不是围绕环的周面的圆形路径。在这个示例中，滚子将遵循螺旋形路径而不是上面讨论的图中所示的圆形路径。其他的实施方式也是可以的。
VI.示例滚槽构造
上面相对于图2A-2C、3A-3B、4A-4B、5A-5B和6A-6B描述的构造示出了具有可变有效直径滚子的摆线驱动器的各种示例实施方式。各种其他类型的凹槽、切口或通道可以与相应的滚子构造和形状一起使用。此外，可以使用保持滚子的轴对称性的其他滚子截面。
滚子的构造、形状和轮廓以及凹槽的相应构造影响摆线驱动器的负荷能力、负荷分配、刚度、效率和摩擦、接触应力、转矩输出以及摆线驱动器的运动学约束。因此，滚子的构造可以被认为是能够被调整以平衡诸如摆线驱动器的负荷能力和效率等各种要求的设计参数。
图7A-7D示出了示例滚槽构造。在相对于图7A-7D的截面中使用术语“凹槽”以包括凹槽之外的术语“切口”、“通道”和“滚道”。如上所述，凹槽类似于轴承的滚道，并且环类似于轴承的座圈。
图7A-7D示出了放置在外部或第一环704的外凹槽702和内部或第二环708的内凹槽706之间的滚子700的截面图。图7A-7D示出了四种不同的滚槽示例设计。虽然滚子700示出为球形滚子，但是也可以使用其他滚子形状。滚子700可以代表上述滚子中的任一个。此外，第一环704可以代表上述第一环中的任一个，第二环708可以代表上述第二环中的任一个。
滚子700在四个位置710A，710B，710C和710D处与凹槽702和706交界。该交界可以针对诸如效率、负荷能力、磨损等多种特性进行优化。
图7A示出了根据示例实施方式的刀刃滚槽构造。图7A所示的刀刃构造的特征在于交界位置710A-710D基本上是在高负荷下扩展成短线接触的单点接触或接触片。这种形式能够在所有负荷下提供高效率，但是可能会使得磨损增加。
图7B示出了根据示例实施方式的口袋或贴身配合滚槽构造。在这种贴身配合构造中，位置710A-710D中的每一个都具有长度为“w”的较长的线接触片。该构造可以具有高负荷能力。在高负荷下，交界位置710A-710D处的线接触片稍微变厚，从而提高了负荷能力。然而，由于滚子700与环704和708之间的轻微擦接，所以该交界构造导致效率较低。
图7C示出了根据示例实施方式的倒角滚槽构造。该交界起初在低压下作为点接触进行，并且在负荷下发展成椭球形。由于简化的几何结构，所以针对一些滚子形状可能更容易制造该交界。
图7D示出了根据示例实施方式的哥特式拱形滚槽构造。在图7D所示的构造中，凹槽702和706可以具有小于滚子700的曲率的曲率，使得位置710A-710D处的接触片在负荷下发展得更快，同时维持高效率。
在示例中，图7A-7D所示的构造可以在摆线驱动器内单独且一致地使用；然而，这些构造可以在摆线驱动器内组合，以沿着凹槽的长度(即，凹槽702和/或凹槽706)获得最佳效果。例如，凹槽的最宽部分可以具有图7C所示的倒角交界构造，而凹槽的最高负荷能力部分可以具有图7B所示的贴身配合构造。在示例中，可以将凸起添加到部分凹槽中，以暂时松开与滚子700的接触。这是可以实现的，以允许零件的重新对准或减少磨损。
VII.示例并行和差动的摆线驱动器构造
图8示出了根据示例实施方式的差动摆线驱动器800的立体截面。如图8所示，差动摆线驱动器800包括差动连接的两个摆线驱动器802和804。摆线驱动器802和804可以具有上述构造中的任一种，并具有相对于彼此不同的减速比。
第一摆线驱动器802的第二环806经由联接件810与第二摆线驱动器804的第二环808联接或连接。输入轴(未示出)构造成偏心地联接到轴承或驱动件812A和812B。输入轴和驱动件812A驱动第一摆线驱动器802的固定或静止的第一环814内的第二环806。换句话说，第一环814被认为是差动摆线驱动器800的机械接地。相反，第二摆线驱动器804的第一环816自由旋转。
这种构造允许较大的减速比。具体地，假设第一摆线驱动器802具有减速比“R1”，并且第二摆线驱动器804具有减速比“R2”，则差动摆线驱动器800的合成减速比Rd可以由下式确定：
例如，如果“R1”为2：1(即，R1＝1/2)和“R2”为2.5：1(即，)，则Rd可以通过式(9)计算为如此，可以使差动摆线驱动器800获得较大减速比。
差动摆线驱动器800的另一个优点是第一摆线驱动器802的偏心率被第二摆线驱动器804的相应偏心率抵消或补偿。以这种方式，没有附加机构联接到差动摆线驱动器800以对第一环816处的输出进行调整(即，补偿偏心率)。
诸如差动摆线驱动器800等差动摆线包括差动连接的两个摆线驱动器802和804。摆线驱动器802和804也可以并联连接或叠置在一起。图9A示出了根据示例实施方式的并联连接的两个摆线驱动器802和804。图9A所示的构造类似于图6A-6B所示的构造。驱动件812A和812B偏心地安装到输入轴902，并构造成驱动它们各自的第二环806和808。
使用如以相同取向叠置在彼此的顶部(即，并联叠置)的摆线驱动器802和804的多个纯滚动摆线允许更大的负荷能力，因为负荷分布在多个摆线驱动器中，而没有显著增加零件数量。在一个示例中，为了便于制造这种构造，来自各摆线的匹配部件可以被制造为单一零件。例如，可以制造一个外部环来代替两个第一环814和816。类似地，可以制造诸如图6A所示的环600等一个内部环来代替两个第二环806和808。
在示例中，多个纯滚动摆线可以在相对于彼此偏移的同时叠置在彼此的顶部。图9B示出了根据示例实施方式的其中摆线驱动器802相对于摆线驱动器804偏移的并联连接的两个摆线驱动器802和804。如图9B所示，摆线驱动器802的驱动件812A和第二环806相对于摆线驱动器804的驱动件812B和第二环808向上偏移。该构造允许更大的负荷能力和更均匀的负荷转移。然而，与第二环806和808连接的输出不能被结合成单一输出，因而可以被单独地收获。
VIII.减少反冲的示例实施方式
期望减少或消除机械系统中的反冲。上述装置和系统中的反冲的一个来源是滚子与通道、凹槽或切口之间的制造公差。
图10示出了根据示例实施方式的构造成减少反冲的示例摆线驱动器1000。摆线驱动器1000的第一(外)环1002可以被分成两个半部1004A和1004B。两个半部1004A-1004B可以通过刚性弹簧或诸如螺钉1006等螺钉联接在一起。通过拧紧螺钉1006，可以减小凹槽(通道或切口)1008和1010的宽度，从而导致凹槽1008，1010和滚子1012之间的干扰。螺钉越紧，反冲越小。然而，由于滚子1012与槽1008和1010之间的摩擦增加，所以效率降低。
摆线驱动器1000也可以用作集成式超越离合器。当输入转矩超过阈值时，输出相对于输入滑动。为了将摆线驱动器1000用作集成式超越离合器，连接两个半部1004A-1004B的螺钉1006可以用能够显著移位的刚性弹簧代替。当输入转矩超过阈值时，两个半部1004A和1004B可以彼此分开移动，从而允许滚子1012穿过凹槽(例如，凹槽1008和1010)，否则会太小而使得滚子1012不能穿过其间。当滚子1012横穿凹槽时，除非输入转矩仍然超过阈值，否则它们可能卡在槽的下一部分。这种离合器的优点是其可以直接集成到传动装置中，只需添加少量零件。
摆线驱动器1000可以通过分离图10所示的外环1002、内环1014或这两者来构造。
IX.补偿偏心率
如上所述，摆线驱动器的第二(内)环(例如，第二环208，400，500，600和806中的任一个)经由轴承或驱动件偏心地安装到输入轴。摆线驱动器的输出轴与摆线驱动器的第二环联接，因此输出轴具有偏心运动并且在垂直于第二环的旋转轴线的方向上移位。为了传递同心角旋转，可以消除移位。
图11示出了根据示例实施方式的用于连接未同轴对齐的两个轴的联接件1100。联接件1100包括三个盘1102，1104和1106。诸如盘1102等外盘中的一个可以与输入轴联接，而另一个外盘1106可以与输出轴联接。
中间盘1104通过所示的榫舌(即，键)和凹槽(即，键槽)构造与两个外盘联接。术语“榫舌”和“键”在本文中可互换使用。类似地，术语“凹槽”和“键槽”在本文中可互换使用。
具体地，外盘1102具有凹槽1108，并且中间盘1104在面向外盘1102的那侧上具有榫舌1110，因此对应于凹槽1108且与其配合。类似地，中间盘1104在面向外盘1106的那侧上具有凹槽1112，并且外盘1106具有对应于凹槽1112且与其配合的榫舌1114。榫舌1110垂直于凹槽1112。因此，中间盘1104构造成当盘1102，1104和1106旋转时相对于外盘1102和1106径向地滑动。
未对齐的输入轴和输出轴与外盘1102和1106联接，并且中间盘1104将输入轴的旋转传递到输出轴。由于中间盘1104构造成相对于外盘1102和1106径向滑动，所以消除了输入轴和输出轴之间的未对齐的影响。
联接件1100可以用于消除上述摆线驱动器的偏心率。作为示例，返回参照图2C，联接件1100的外盘1102和1106中的一个可以与第二环208联接。然后，输出轴可以与另一个外盘联接。因此，随着第二环208以偏心方式旋转，中间盘1104相对于外盘1102和1106径向滑动的能力补偿了输出轴处的偏心率的影响。
图12A-12B示出了根据示例实施方式的补偿摆线驱动器的输出处的偏心率的联接构造1200。图12A-12B所示的摆线驱动器类似于带有第一环和第二环的摆线驱动装置216。在图12A-12B中省略了滚子和滚子保持架以减少视觉混乱。
在构造1200中，与图11所示的相对较大的榫舌和凹槽配置相比，摆线驱动器具有一组较小的榫舌和凹槽。通过使用多个平行的较小榫舌和凹槽，联接件的负荷能力在给定的体积内增加，从而使得构造1200对于给定的负荷能力能够更加紧凑。
图12A示出了在一个视角下摆线驱动器的分解图，并且图12B示出了从另一个视角的分解图，使得部件的两侧都可以在图中示出。输入轴可以在部件1201的中心处联接到部件1201(即，输入轴和部件1201是同心的)。轴承1202偏心地安装到输入部件1201上。偏心地安装的轴承1202与摆线驱动器的第二环1204联接。第二环1204可以配置在第一环1206内(类似于装置216中的第二环208和第一环200的构造)。
此外，如图12B所示，第二环1204构造成作为输出盘1102和1106中的一个来操作。第二环1204具有面向输入轴的第一侧和与第一侧相对的第二侧。第二侧包括与一个榫舌(例如，榫舌1114)或一个凹槽(例如，凹槽1108)截然相反的多个榫舌和凹槽1208。
构造1200包括中间盘1210，其等同于图11中的中间盘1104。代替盘1104的一个榫舌1110和一个凹槽1112，盘1210在其两侧上具有多个榫舌和凹槽1212和1214。特别地，盘1210的第一侧面向第二环1204且具有榫舌和凹槽1212，而与第一侧相对的第二侧具有榫舌和凹槽1214。榫舌和凹槽1212垂直于榫舌和凹槽1214。
盘1216是类似于外盘1102和1106中的任一个的输出盘。盘1216具有多个榫舌或凹槽1218，其构造成与盘1210的榫舌或凹槽1214配合。在操作中，随着第二环1204以偏心方式移动，盘1210相对于第二环1204和输出盘1216径向地滑动，从而消除了输出的偏心率。
图13A-13B示出了根据示例实施方式的补偿摆线驱动器的输出处的偏心率的另一个构造1300的分解图。构造1300使用链节来补偿偏心率。
输入轴可以与偏心地安装的轴承1302联接。轴承1302相对于输入轴是偏心的，如之前的构造所述。构造1300包括在第一环1306内可旋转的第二(内)环1304。第二环1304具有面向输入轴的第一侧和与第一侧相对的第二侧。
构造1300包括四个链节1308A，1308B，1308C和1308D，各链节具有两个销桩。可以使用更多或更少的链节，并且各链节可以具有更多或更少的销桩。链节1308A，1308B，1308C和1308D彼此连接或联接，并配置在与第二环1304的相应平面平行的平面中。链节1308A，1308B，1308C和1308D的销桩沿垂直于该平面的方向突出。
如图所示，构造1300还包括具有四个孔的中间件1310。构造1300还具有输出件1312，该输出件具有诸如孔1314等两个孔。链节1308A，1308B，1308C和1308D的销桩的一个子集面向中间件1310和输出件1312且与其联接，而销桩的另一个子集面向第二环1304且与其联接。
图13B中的虚线示出了链节1308A，1308B，1308C和1308D的销桩的一半如何联接到其他构件中的孔。例如，链节1308D的销桩1316延伸超过中间件1310，并且联接到输出件1312的孔1314。链节1308D的销桩1318联接到中间件1310的孔1320。链节1308B的销桩1320联接到中间件1310的孔1322。链节1308B的销桩1324联接到第二环1304的孔1326。在图中仅示出了销桩与相应孔的连接的一半以减少视觉混乱。
各销桩在接纳销桩或与其联接的相应的孔内自由旋转。如之前的构造所述，第二环1304以偏心方式移动。链节1308A，1308B，1308C和1308D的长度应该大致大于第二环1304的偏心量，以补偿偏心率。第二环1304经由与其联接的销桩使得链节1308A-D和中间件1310以消除或减少偏心运动的方式移动。因此，输出件1312也无偏心地移动。因此，联接到输出件的轴将在没有偏心运动的情况下旋转。
图14示出了根据示例实施方式的补偿摆线驱动器的偏心率的另一个构造1400。虽然之前示出的构造包括一个第二环，但是构造1400包括具有两个第二环1402和1404的复合第二环1401。两个第二环1402和1404彼此固定，从而作为一个单元以相同的速度旋转。
构造1400还包括两个对应的第一环1406和1408，使得第二环1402在第一环1406内旋转，并且第二环1404在第一环1408内旋转。第一环中的一个接地(即，被固定)，而另一个第一环自由旋转(即，浮动)。
两个第二环1402和1404的节圆直径相差很小或阈值量。例如，第二环1402的节圆直径可以是55mm，并且第二环1404的节圆直径可以是50mm。类似地，两个第一环1406和1408的节圆直径相差很小或阈值量，但是第一环1406和1408的节圆直径之差等于第二环1402和1404的节圆直径之差。例如，第一环1406的节圆直径可以是60mm，并且第一环1408的节圆直径可以是55mm。
图14还示出了联接到偏心部件1412的输入轴1410。第二环1402和1404安装到构造成包围偏心部件1412的滚子轴承1414。在操作中，随着输入轴1410旋转，第二环1402和1404分别在其各自的第一环1406和1408内以偏心方式移动。
如果第一环1406被认为是“接地”环(即，第一环不移动)，则可以从自由旋转或浮动的第一环1408收获输出。第二环1404和第一环1408的配置抵消了第二环1402在第一环1406内的旋转的偏心率。因此，输出没有偏心率。在该构造中，由于构造1400的减速比是各对第一环和第二环之间的两个减速比的乘积，所以可以获得较大减速比。
X.结论
应该理解的是，本文所述的配置仅仅是为了示例的目的。如此，本领域技术人员将会理解，可以替代地使用其他配置和其他元件(例如，机器、接口、顺序和操作分组等)，并且根据所期望的结果完全可以省略一些元件。
虽然本文公开了各个方面和实施方式，但是对于本领域技术人员而言，其他方面和实施方式将是显而易见的。本文所公开的各个方面和实施方式是为了说明的目的，并不意图进行限制，真正的范围由所附权利要求书以及这些权利要求书授予的等同物的全部范围来限定。还应该理解的是，本文使用的术语仅仅是为了说明特定实施方式的目的，并不意图进行限制。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
第一环，第一环具有开放环形空间和配置在第一环的内周面上的一系列宽度可变切口；
在第一环的开放环形空间内可旋转的第二环，其中第二环具有配置在第二环的外周面上的相应的一系列宽度可变切口；和
多个滚子，所述多个滚子配置在第一环的内周面和第二环的外周面之间并构造成在其上滚动，并且在其间可旋转，
其中第一环具有宽度可变切口的总数，第二环具有宽度可变切口的总数，第二环的宽度可变切口的总数小于第一环的宽度可变切口的总数，并且所述多个滚子的总数小于第一环的宽度可变切口的总数且大于第二环的宽度可变切口的总数。
2.根据权利要求1所述的装置，其中随着所述多个滚子中的给定滚子横穿第一环的宽度可变切口或第二环的宽度可变切口中的宽度可变切口，第一环的中心和所述给定滚子之间的径向距离变化。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述宽度可变切口中的至少一个切口在所述切口的第一端处以第一宽度开始，在所述切口的中心处增加到大于第一宽度的第二宽度，并且在所述切口的第二端处缩回到第一宽度。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括：
配置在第一环和第二环之间并且构造成将所述多个滚子彼此联接的滚子保持架，其中随着所述多个滚子在第一环的内周面和第二环的外周面之间滚动，所述滚子保持架在第一环的开放环形空间中可旋转。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述滚子保持架联接所述多个滚子，使得所述各滚子彼此等距离。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个滚子是球形的。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个滚子中的每个在与第二环的旋转轴线平行的平面中具有菱形截面，并且在垂直于第二环的旋转轴线的平面中具有圆形截面。
8.根据权利要求1所述的装置，其中第一环的内周面具有配置在其中的宽度可变凹槽，其中所述宽度可变凹槽的宽度在第一宽度和大于第一宽度的第二宽度之间变化，其中所述宽度可变切口包括所述宽度可变凹槽的从第一宽度增加到第二宽度并返回到第一宽度的区域，并且其中所述宽度可变切口由所述宽度可变切口的具有第一宽度的各部分隔开。
9.根据权利要求1所述的装置，其中第一环是固定的。
10.一种装置，包括：
第一环，第一环具有开放环形空间和沿着第一环的内周面在空间上串联配置的多个凹陷，其中凹槽配置在包括所述多个凹陷的所述内周面中；
在第一环的开放环形空间内可旋转的第二环，其中第二环具有沿着第二环的外周面在空间上串联配置的相应的多个凹陷，并且其中相应的凹槽配置在包括所述相应的多个凹陷的所述外周面中；和
多个滚子，所述多个滚子构造成随着第二环在第一环的开口环形空间内旋转时与配置在所述内周面中的所述凹槽和配置在所述外周面中的所述相应的凹槽配合并且在其内滚动。
11.根据权利要求10所述的装置，其中：
第一环具有凹陷的总数，第二环具有凹陷的总数，第二环的凹陷的总数小于第一环的凹陷的总数，并且所述多个的滚子的总数小于第一环的凹陷的总数且大于第二环的凹陷的总数。
12.根据权利要求10所述的装置，还包括：
配置在第一环和第二环之间并且构造成将所述多个滚子彼此联接的滚子保持架，其中随着所述多个滚子在第一环的内周面和第二环的外周面之间滚动，所述滚子保持架在所述开放环形空间中可旋转。
13.根据权利要求10所述的装置，其中第一环或第二环是固定的。
14.根据权利要求10所述的装置，其中随着所述多个滚子中的给定滚子横穿第一环的凹槽和多个凹陷以及第二环的相应的凹槽和相应的多个凹陷，第一环的中心和所述给定滚子之间的径向距离变化。
15.一种装置，包括：
第一环，第一环具有开放环形空间和配置在第一环的内周面上的宽度可变凹槽；
在第一环的开放环形空间内可旋转的第二环，其中第二环具有配置在第二环的外周面上的相应的宽度可变凹槽；和
多个滚子，所述多个滚子配置在第一环的内周面和第二环的外周面之间并构造成在其上滚动，并且在其间可旋转，同时与第一环的宽度可变凹槽和第二环的相应的宽度可变凹槽配合。
16.根据权利要求15所述的装置，其中：
第一环的宽度可变凹槽限定多个区域，使得所述多个区域中的至少一个区域在该区域的第一端处以第一宽度开始，在该区域的中心处增加到大于第一宽度的第二宽度，并且在该区域的第二端处缩回到第一宽度，和
第二环的相应的宽度可变凹槽限定相应的多个区域，使得所述相应的多个区域的至少一个相应的区域在该相应的区域的相应第一端处以第一宽度开始，在该相应的区域的相应中心处增加到第二宽度，并且在该相应的区域的相应第二端处缩回到第一宽度。
17.根据权利要求16所述的装置，其中：
由第一环的宽度可变凹槽限定的区域的总数小于由第二环的相应的宽度可变凹槽限定的区域的总数，和
所述多个滚子的总数小于由第一环的宽度可变凹槽限定的区域的总数并且大于由第二环的相应的宽度可变凹槽限定的区域的总数。
18.根据权利要求15所述的装置，其中随着所述多个滚子中的给定滚子横穿第一环的宽度可变凹槽和第二环的相应的宽度可变凹槽，第二环的中心和所述给定滚子之间的径向距离变化。
19.根据权利要求15所述的装置，其中所述宽度可变凹槽是第一宽度可变凹槽，其中所述相应的宽度可变凹槽是第一相应的宽度可变凹槽，其中第一环具有平行于第一宽度可变凹槽配置的第二宽度可变凹槽，并且其中第二环具有平行于第一相应的宽度可变凹槽配置的第二相应的宽度可变凹槽。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述多个滚子中的至少一个滚子包括彼此联接并且构造成横穿第一环的第一和第二宽度可变凹槽以及第二环的第一和第二相应的宽度可变凹槽的两个并排滚子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114585831A (zh) * 2019-08-26 2022-06-03 Sri国际公司 具有可变有效直径滚子和滚子约束的纯滚动摆线传动装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3926193B1 (en) * 2015-06-26 2024-04-17 SRI International Inc. Pure rolling cycloids with variable effective diameter rollers

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4078454A (en) * 1975-04-18 1978-03-14 Kabushiki Kaisha Plastic Kogaku Kenkyusho Screw extruder
US4554846A (en) * 1984-02-10 1985-11-26 Advanced Energy Concept "81 Ltd. Two-piece retainer for epicyclic transmissions
US4584904A (en) * 1982-03-26 1986-04-29 Advanced Energy Concepts '81, Limited Epicyclic transmission having free rolling roller driving elements
JPS61119869A (ja) * 1984-11-15 1986-06-07 Toshiba Corp 動力伝達装置
CN85106551A (zh) * 1985-08-24 1987-04-15 沈培基 摆线等距线齿轮传动机构及其装置
US4914330A (en) * 1989-03-09 1990-04-03 Michel Pierrat Low speed brushless electric motor
US6186922B1 (en) * 1997-03-27 2001-02-13 Synkinetics, Inc. In-line transmission with counter-rotating outputs
US20030195076A1 (en) * 2002-04-11 2003-10-16 Ballard Richard N. Roller cam assembly
CN101818782A (zh) * 2010-03-08 2010-09-01 北京邮电大学 结构改进的摆线针轮行星减速器
CN102076993A (zh) * 2008-07-02 2011-05-25 Ntn株式会社 摆线减速器、轮毂电机驱动装置及车辆用电动机驱动装置
CN103234005A (zh) * 2013-05-17 2013-08-07 天津百利天星传动有限公司 一种高承载力摆线针轮减速器
CN103277464A (zh) * 2013-05-07 2013-09-04 北京邮电大学 一种纯滚动类摆线针轮行星减速器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62215160A (ja) * 1986-03-11 1987-09-21 エクセラマテイツク　インコ−ポレ−テツド 牽引ロ−ラ変速機
US4838741A (en) * 1987-05-01 1989-06-13 Primaxis Corporation Method for making an epicyclic speed reducer with two stage integral rotor
JPH0719248A (ja) * 1993-06-29 1995-01-20 Nippon Seiko Kk 転がり軸受
US9482323B2 (en) * 2011-03-16 2016-11-01 Nsk, Ltd. Friction roller reducer and drive unit for electric automobile
JPWO2016046955A1 (ja) * 2014-09-26 2017-07-06 日本精工株式会社 ローディングカム装置及び摩擦ローラ式減速機
EP3926193B1 (en) * 2015-06-26 2024-04-17 SRI International Inc. Pure rolling cycloids with variable effective diameter rollers

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4078454A (en) * 1975-04-18 1978-03-14 Kabushiki Kaisha Plastic Kogaku Kenkyusho Screw extruder
US4584904A (en) * 1982-03-26 1986-04-29 Advanced Energy Concepts '81, Limited Epicyclic transmission having free rolling roller driving elements
US4554846A (en) * 1984-02-10 1985-11-26 Advanced Energy Concept "81 Ltd. Two-piece retainer for epicyclic transmissions
JPS61119869A (ja) * 1984-11-15 1986-06-07 Toshiba Corp 動力伝達装置
CN85106551A (zh) * 1985-08-24 1987-04-15 沈培基 摆线等距线齿轮传动机构及其装置
US4914330A (en) * 1989-03-09 1990-04-03 Michel Pierrat Low speed brushless electric motor
US6186922B1 (en) * 1997-03-27 2001-02-13 Synkinetics, Inc. In-line transmission with counter-rotating outputs
US20030195076A1 (en) * 2002-04-11 2003-10-16 Ballard Richard N. Roller cam assembly
CN102076993A (zh) * 2008-07-02 2011-05-25 Ntn株式会社 摆线减速器、轮毂电机驱动装置及车辆用电动机驱动装置
CN101818782A (zh) * 2010-03-08 2010-09-01 北京邮电大学 结构改进的摆线针轮行星减速器
CN103277464A (zh) * 2013-05-07 2013-09-04 北京邮电大学 一种纯滚动类摆线针轮行星减速器
CN103234005A (zh) * 2013-05-17 2013-08-07 天津百利天星传动有限公司 一种高承载力摆线针轮减速器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114585831A (zh) * 2019-08-26 2022-06-03 Sri国际公司 具有可变有效直径滚子和滚子约束的纯滚动摆线传动装置
CN114585831B (zh) * 2019-08-26 2024-03-19 Sri国际公司 具有可变有效直径滚子和滚子约束的纯滚动摆线传动装置

Also Published As

Publication number Publication date
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KR101980556B1 (ko) 2019-05-29

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