KR20170005799A - 기어 구성 - Google Patents

Abstract

선형 힘 및/또는 운동을 회전 토크 및/또는 운동으로 변환 또는 그 역으로 변환하기 위한 기어 구성. 구성은 길이방향 축(A) 및 상기 랙의 길이방향 축에 평행하게 연장하는 적어도 하나의 이가 있는 면을 나타내고, 길이방향을 따라 왕복 이동가능한 랙(10, 110, 210, 510, 1010, 2010, 3010, 4010)을 포함한다. 적어도 두 개의 피니언(20, 120, 520, 1020, 2020, 3020, 4020, 5020)은 각 피니언이 랙의 이가 있는 면과 회전가능하게 맞물리도록 구성된다. 각 피니언은 피니언의 제1 축방향 측에 구성되는 각기의 제1 일차 기어(30, 130, 230, 530, 1030, 2030, 3030, 4030, 5030)에 고정된다. 적어도 두 개의 제1 일차 기어는 공통의 출력- 또는 입력 샤프트(60, 160, 560, 1060)에 기계적으로 연결되어 적어도 두 개의 제1 일차 기어는 제1 출력- 또는 입력 샤프트로 또는 이로부터 토크를 전달한다. 적어도 하나의 피니언은, 각기의 제1 일차 기어 및 피니언 사이에 제한된 상대 회전을 허용하도록 구성되는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(40, 41, 42, 140, 1042, 1400, 2400, 3400, 4400, 5400)에 의해 각기의 제1 일차 기어에 고정된다.

Description

기어 구성{A GEAR ARRANGEMENT}

본 발명은 선형 힘/운동을 회전 토크/운동으로 변환하고 반대로 회전 토크/운동을 선형 힘/운동으로 변환하기 위한 기어 구성에 관한 것이다. 본 발명은, 또한, 그러한 기어 구성을 에너지 변환기 및 선형 액츄에이터로의 통합에 관한 것이다.

선형 이동 또는 힘을 회전 이동 또는 토크로 변환 및/또는 그 역으로의 변환에 대한 필요성이 존재하는 응용례가 많이 있다. 그러한 응용례의 예는 파동 또는 풍력 발전기와 같은 에너지 생성 디바이스 및 다른 산업용 승강 또는 구동 시스템이 있다. 그러한 시스템에서 선형 및 회전 운동 사이에서의 변환 목적을 위해 다른 타입의 기어 구성이 활용될 수 있다. 기어 구성은 일반적으로, 예를 들어, 톱니의 맞물림에 의해, 회전 부재와 함께 작용하는 선형으로 이동가능한, 아마도 왕복 가능한, 부재를 포함한다. 그러한 구성은 일반적으로 랙 및 피니어 드라이브로 일컬어진다. 입력 운동 또는 힘 및 출력 운동 또는 토크 사이의 특정 기어 비를 얻는 것이 바람직할 때, 기어 구성은 추가의 톱니 휠 또는 피니언과 맞물리고 랙 및 출력 또는 입력 샤프트 사이에 구성되는 기어를 포함할 수 있다.

본 발명은 상기 언급된 타입의 다양한 응용례 및 또한 다른 분야에 사용될 수 있다. 특히 주목되는 응용례는 풍력 발전 산업이다. WO2012/008896 A1은 파랑 에너지를 전력으로 변환하기 위하여 사용될 수 있는 에너지 변환 시스템을 개시한다. 일 실시예에 따르면, 그 시스템은 마주보며 수직으로 구성되는 두 개의 실린더-피스톤 구성을 갖는 발진기를 포함한다. 실린더는 유체를 포함하고, 두 개의 피스톤은 로드에 의해 서로에 기계적으로 연결된다. 파랑에 의해 영향을 받는 부표는 실린더 중 하나의 피스톤에 연결되고 파랑에 의해 영향을 받을 때 로드의 왕복 진동 움직임을 야기한다. 로드의 운동 에너지를 전력으로 변환하기 위해, 기어 구성은 왕복 로드 및 회전하는 전기 발전기 또는 얼터네이터 사이에 구성될 수 있다.

기어 구성의 이러한 타입에서 전체 구성이가 내구성이 있고 길고 예측가능한 내용연수를 갖는 것이 필수적인 관심사가 된다. 그 밖의 중요한 관점은 이동부품의 관성은 가능한한 낮아야 하며, 따라서, 예를 들어, 톱니 휠 및 샤프트의 무게가 가능한 작아야 한다. 이와 일치하게, 또한, 기어 구성의 크기 및 그 구성 부품들은 가능한한 작게 유지되는 것이 매우 바람직하다. 반면, 파랑으로부터의 부하(load) 및 산업용 기계에서 구동 부하는 크게 달라지기 때문에 전체 구성은 높고 변하는 부하를 견뎌낼 수 있어야 한다. 따라서, 기어 구성이 높은 부하 대 부피-무게비를 갖게 설계될 수 있는 것이 매우 중요하다.

선행기술

WO 2011/104561 A2는 수역의 움직임으로부터 전력을 생성하기 위한 디바이스를 개시한다. 일 실시예에 따르면, 그 디바이스는 랙 및 회전가능한 수단 시스템을 포함하고, 이는 랙 부재 및 두 개의 멈춤쇠(pawl) 및 기어 휠 조립체를 포함한다. 그러한 각 조립체는 랙의 각기의 면상에 구성되는 두 개의 멈춤쇠를 포함한다. 각 멈춤쇠는 각기의 휠을 구동하도록 구성되고 양 휠은 출력축에 고정되는 공통의 기어 휠과 맞물린다.

US 5,836,205는, 두 개의 외부 면에 기어이가 제공되는 선형 액츄에이터를 포함하는 선형 구동 시스템을 개시한다. 피니언은, 각기의 샤프트에 의해 각기의 기어에 연결되는 두개의 구동 휠을 구동한다. 두 개의 기어는 액츄에이터의 일측의 이를 맞물리게 한다. 두 개의 구동 휠 각각은, 차례차례로 각기의 샤프트에 의해 각기의 추가의 기어에 연결되는 각기의 추가 구동 휠을 구동한다. 두 개의 추가의 기어는 액츄에이터의 다른 측에 있는 이를 맞물리게 한다.

DE 100 09 930 A1은 전자모터 회전 운동을 정밀 선형 운동으로 변환하는 랙 및 피니언 메커니즘을 개시한다. 그 메커니즘은 2열 및 2행의 행렬에 구성되는 네 개 이상의 멀티스테이지 기어 휠을 갖는다.

WO2011/104561 A2에 따른 디바이스는, 따라서, 선형 힘 및 운동을 회전 토크 및 운동으로 변환하기 위해 사용될 수 있는 반면, US 5,836,205 및 DE 100 09 930 A1에 따른 디바이스는 회전 토크 및 운동을 선형 힘 및 토크로 변환하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 여전히 향상된 기어 구성의 필요성이 존재한다.

따라서, 본 발명의 목적은 선형 힘 및/또는 운동을 회전 토크 및/또는 힘으로 변환 또는 그 역으로 변환할 수 있는 향상된 기어 구성을 제공하는 것이다.

또한, 내구성이 있으며 비교적 길고 예측가능한 내용연수를 제시하는 그러한 기어 구성을 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 비교적 높은 부하 대 무게 및 부피비를 제시하는 그러한 기어 구성을 제공하는 데 목적이 있다.

추가의 목적은 구성의 모든 톱니 플랭크 사이 부하의 균등한 분배를 허용하는 그러한 기어 구성을 제공하는 것이다.

다른 목적은 양면에 이가 있는 랙의 반대면과 맞물리는 피니언 및 기어 랙 사이의 반대를 향하는 반응력을 효율적으로 균형을 이루게 하는 그러한 기어 구성을 제공하는 것이다.

또한 다른 목적은 랙의 선형 이동의 향상된 안내를 나태내는 그러한 기어 구성을 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 모든 기어 및 톱니 플랭크에 부하의 균등한 분배 및 제한된 공간 조건에서 하나 또는 여러 기어단의 활용을 허용하는 기어 구성을 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 내구성이 있고 높은 부하를 전달할 수 있으면서 상기 랙의 선형 속력에 대해 상기 피니언의 높은 1차 회전 속력을 허용하는 랙 피니언 기어 구성을 제공하는 것이다.

다른 목적은 랙으로부터 복수의 피니언에 큰 선형 부하의 균일한 분배를 제공하고, 분배된 부하를 적어도 하나의 입력/출력 샤프트에서 상기 피니언으로부터 결합된 토크로 모으거나 그 반대로 모으는 기어 구성을 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 구성이 내향 왕복 선형 이동에 의해 동력이 공급될 때 연속적 및 비교적 균등한 외향 회전 이동을 가능하게 하는 그러한 기어 구성을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명은 선형 힘 및/또는 운동을 회전 토크 및/또는 운동으로 변환 또는 그 역으로 변환하기 위한 기어 구성에 관한 것이다. 구성은 랙을 포함하고, 랙은 길이방향 축 및 랙의 길이방향 축에 평행하게 연장하는 이가 있는 적어도 하나의 면을 나타내고, 상기 랙은 그 길이방향 축을 따라 왕복 이동가능하다. 적어도 두 개의 피니언은 랙의 이가 있는 면과 회전가능하게 맞물리고 피니언의 제1 축방향 측에 구성되는 각기의 제1 일차 기어에 고정된다. 상기 제1 일차 기어 중 적어도 두 개는 공통의 출력- 또는 입력 샤프트에 기계적으로 연결되어 적어도 두 개의 제1 일차 기어는 제1 출력- 또는 입력 샤프트로 또는 이로부터 토크를 전달한다. 상기 제1 일차 기어 중 적어도 하나는, 각기의 제1 일차 기어 및 피니언 사이의 제한된 상대 회전을 허용하도록 구성되는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 각기의 피니언에 고정된다.

본 발명의 기어 구성은, 따라서, 본 구성에 의해 전달될 부하를 모든 피니언 및 모든 일차 기어 각각에 균일하게 분배되도록 한다. 이에 의해, 임의의 요구되는 전체 기어비와 함께 높은 총 부하 용량을 허용하면서도, 피니언 및 기어의 크기 및 그로 인한 전체 기어 구성은 상대적으로 작게 유지될 수 있다. 이가 있는 랙 및 피니언의 맞물리는 톱니 플랭크에 의해 지지되는 부하는 랙과 맞물리는 피니언의 개수에 의해 분배된다. 기어 구성의 임의의 특정 총 토크 용량에 대해 제1 피니언의 직경은 비교적 작게 유지될 수 있다. 이는 또한 피니언의 크기의 선택 가능성을 증대시켜 피니언의 내용연수가 랙의 내용연수에 대응함으로써, 구성의 전체 무게를 낮게 유지하면서 재료의 과도한 사용을 줄인다. 또한, 기어 구성의 임의의 요구되는 총 기어비를 성취하는 것을 허용하면서, 피니언의 감소된 직경은 기어의 직경을 작게 유지되게 할 수 있다.

입- 또는 출력 샤프트가 랙과 맞물리는 하나 이상의 피니언에 의해 랙에 결합되는 종래의 기어 구성에서와 같이, 기어 구성은 대체로 과잉결정된 시스템(over determined system)을 구성한다. 그러한 시스템의 고유한 문제는 동시에 맞물리는 랙 및 피니언의 모든 톱니 플랭크에 부하를 균등하게 분배하는 것이다. 만일 부하가 균등하게 분배되지 않으면, 몇몇 플랭크는 다른 것들보다 더 높은 마모를 경험할 것이고, 이에 의해 시스템의 내용연수는 감소된다. 그 대신에, 랙 및 모든 톱니 휠은 가장 높은 마모를 경험하는 플랭크에 대해 크기가 정해질 필요가 있다. 그로 인해, 기어 구성의 부하 대 부피 및 무게비는 감소된다.

선행기술에 따르면, 이 문제는 일반적으로 랙 및 톱니 휠을 가능한한 높은 정밀도로 제조함으로써, 즉, 제조 공차를 줄임으로써, 처리된다. 게다가, DE 100 09 030 A1에서와 같이, 선행기술은 피니언 및 제1 기어 사이의 상대 회전 위치를 가능한한 정밀하게 경직되게 록킹함으로써 과잉 결정에 관련된 문제를 해결하기 위해 노력한다. 그러나, 과잉 결정에 관련된 문제 해결을 위한 이러한 알려진 수단은 제조 및 조립체에 대한 비용의 증가뿐만 아니라, 구성을 더욱 복잡하게 한다. 추가적으로, 그리고 특히 긴 랙, 긴 행정 길이 및 많은 협동하는 피니언을 갖는 기어 구성에서, 종래의 기어 구성은 부하 전달 부품이 상당한 안전 여유를 가지고 크기가 정해지도록 또한 요구한다. 특히 시스템이 높은 부하를 전달해야 할 경우, 예를 들어, 파력 발전소 또는 고중량 승강 또는 운반 디바이스의 선형 액츄에이터 같은 경우, 이는 부하 대 부피 및 무게비의 심각한 감소를 초래한다.

상기 언급된 문제를 처리하기 위한 종래의 알려진 조치들과는 완전히 반대로, 본 발명의 발명자인, Stig Lundback 등은 기어 구성의 과잉 결정에 관련된 문제는 통상 서로에 고정되는 회전 부품 사이에 특정한 비틀림 탄성의 탄력성을 도입함으로써 크게 감소될 수 있다는 것을 깨달았다. 본 발명에 따르면, 제1 피니언은 피니언 및 일차 기어 사이에 약간의 제한된 탄성 상대 회전을 허용하는 고정디바이스에 의해 각기의 일차 기어에 고정된다.

이에 의해, 랙과 맞물리는 모든 피니언의 플랭크는 대응하는 랙의 플랭크에 개별적으로 맞물린다. 피니언은 탄성 고정디바이스, 일차 기어 및 공통의 출력- 또는 입력 샤프트에 의해 서로에 탄성적으로 연결되므로 각 피니언의 플랭크는 대응하는 랙의 플랭크에 대해 회전가능하게 조절될 것이어서 총 부하가 순간적으로 맞물려 있는 모든 플랭크에 균등하게 분배된다. 본 발명은, 따라서, 기어 구성에 의해 전달되는 총 부하가 모든 맞물리는 플랭크에 균등하게 분배되는, 스스로 조절하는 구성을 제공한다. 이에 의해, 과잉결정된 기어 구성에 관련된 상기 언급된 문제는 크게 감소된다. 이는, 차례로, 특히 재료 및 제조 비용 절감뿐만 아니라 증대된 부하 대 부피 및 무게비를 수반한다.

피니언 및 일차 기어 사이의 특정 상대 회전을 허용할 수 있으면서, 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스는 맞물리는 톱니 휠 사이에 평행 정렬을 성취하기 위해 반경방향 및 축방향으로 경직되게 구성되어야 한다. 고정디바이스는, 또한, 기어 구성의 총 제조 및 장착 공차에 적어도 대응하는 각기의 일차 기어 및 각 피니언 사이의 상대 회전을 제공하는 특정 기본 부하가 가해진 후에 상대 회전이 발생하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 적어도 두 개의 피니언은 랙의 이가 있는 공통의 제1면과 맞물린다. 랙은, 그러면, 이가 있는 하나의 면을 구비하고 모든 피니언은 이 하나의 면과 맞물린다. 그러한 실시예에서, 랙이 피니언으로부터 멀리 가로방향으로 움직이는 것을 차단하기 위해, 바람직하게는 추가의 안내 수단, 예를 들어, 롤러 또는 미끄럼 가이드 등이 구성되어야 한다.

대안적이고 바람직한 실시예에 따르면, 랙은 이가 있는 제1면 및 상기 이가 있는 제1면에 평행하고 반대측에 구성되는 이가 있는 제2면을 나타낸다. 적어도 두 개의 피니언은 이가 있는 제1면과 맞물리는 적어도 하나의 제1 피니언 및 랙의 이가 있는 제2면과 맞물리는 적어도 하나의 제2 피니언을 포함하고, 각 제1 및 제2 피니언은 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 각기의 제1 일차 기어에 고정된다. 이는, 총 부하가 쉽게 랙의 양 면에 균등하게 분배될 수 있다는 것을 의미한다. 이 실시예는, 또한, 구성의 크기 및, 특히, 길이방향 길이를 비교적 작게 유지하면서 증가된 다수의 피니언 및 일차 기어가 있을 수 있는 점을 수반한다. 랙의 이가 있는 두 개의 반대측 면과 맞물리는 피니언을 구성함으로써 수반되는 추가의 이점은 랙의 향상된 안내와 관련한다. 이들 이점은 이하에 보다 구체적으로 설명 및 묘사될 것이다. 기어 구성은, 랙의 반대측 면과 맞물리는 피니언이 랙의 길이방향 축에 수직인 가로방향으로 랙의 유일한 안내원을 구성하도록 구성될 수 있다. 대신에, 기어 구성은 추가의 안내 수단을 구비할 수 있다. 그러한 대안의 예는 또한 이하에 논의될 것이다.

유리한 실시예에서, 기어 구성은 적어도 하나의 기어 파트 세트를 포함하고 각 세트는 두 개의 제1 피니언 및 두 개의 제2 피니언을 포함하고, 각 제1 피니언은 탄성적으로 변형가능한 고정 디바이스에 의해 제1 일차 기어에 고정되고, 제1 일차 기어는 각기의 제2 피니언에 고정되는 대응하는 제1 일차 기어와 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 맞물리며; 및 제1 또는 제2 피니언의 양 일차 기어에 맞물리는 이차 기어를 포함한다. 일차 기어는, 따라서, 랙의 위 또는 아래에서 맞물리는 쌍으로 구성되고, 각 쌍은 랙의 하나의 면과 맞물리는 피니언에 고정되는 하나의 일차 기어 및 랙의 다른 면과 맞물리는 피니언에 고정되는 하나의 일차 기어를 포함한다. 이는 공간을 크게 절약하는 구성이 성취된다는 것을 의미한다.

이차 기어는 제1 또는 제2 피니언의 양 일차 기어와 맞물릴 수 있다.

대신에, 이차 기어는 제1 피니언의 하나의 일차 기어 및 제2 피니언의 하나의 이차 기어와 맞물린다.

기어 구성은, 그러면, 그와 같은 하나의 기어 파트 세트를 포함할 수 있고, 이차 기어는 공통의 출력- 또는 입력 샤프트에 고정된다. 그러한 구성에서, 이동 및 부하는 모든 피니언 및 일차 기어를 통해 랙 및 하나의 출력- 또는 입력 샤프트 사이에 전달된다.

대신에, 기어 구성은 그러한 두 기어 파트 세트를 포함할 수 있다. 이는 총 부하가 보다 더 증가될 수 있고, 증가된 수의 피니언 및 일차 기어에 균등하게 분배될 수 있는 것을 수반한다.

두 기어 파트 세트가 사용될 때, 각 세트의 이차 기어는 각기의 출력- 또는 입력 샤프트에 연결될 수 있다. 이는 랙 및 두 개의 출력- 또는 입력 샤프트 사이에 이동 및 또는 부하를 전달하는 것이 가능하다는 것을 의미한다.

대신에, 양 기어 파트 세트의 이차 기어는 공통의 출력- 또는 입력 샤프트에 연결되는 삼차 기어와 맞물리도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 이동 및 또는 부하는 랙 및 하나의 출력- 또는 입력 샤프트 사이에 전달될 수 있다. 삼차 기어의 포함은, 또한, 기어 구성의 총 기어비를 자유롭게 선택할 가능성을 증대시킨다.

기어 파트 세트의 개수는 보다 더 증가될 수 있고, 각 세트의 수에 대해, 대응하는 수의 등의 중간 기어, 예를 들어, 이차 기어, 삼차 기어, 사차 기어 등을 구성함으로써 기어 구성에 포함되는 출력- 또는 입력 샤프트의 개수를 자유롭게 선택하는 것이 가능하다.

추가의 실시예에 따르면, 적어도 두 개 및 바람직하게 모든 제1 및/또는 제2 피니언은 각기의 제2 일차 기어 및 피니언 사이의 제한된 상대 회전을 허용하도록 구성되는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 피니언의 제2 축방향 측에 구성되는 각기의 제2 일차 기어에 고정될 수 있다. 적어도 두 개의 제2 일차 기어는, 그러면, 공통의 출력- 또는 입력 샤프트에 기계적으로 연결되어 적어도 두 개의 제2 일차 기어는 상기 출력- 또는 입력 샤프트로 토크를 전달한다. 이는 기어 구성은 대칭하게 구성되고, 총 부하가 랙의 각 반대측 면에 구성되는 일차 기어에 균등하게 분배되도록 구성된다는 것을 의미한다.

이 경우에, 제2 일차 기어는 제1 일차 기어와 동일한 출력- 또는 입력 샤프트에 연결될 수 있다. 이에 의해, 랙 및 하나의 출력- 또는 입력 샤프트 사이에 전달되는 총 부하는 모든 피니언 및 일차 기어 각각에 균등하게 분배된다. 하나의 출력- 또는 입력 샤프트는 각기의 부하 또는 구동수단에 연결될 수 있는 하나 또는 두 개의 샤프트단부를 나타낼 수 있다.

대신에, 제1 및 제2 피니언의 제1 축방향 측에 구성되는 제1 일차 기어는 제1 출력- 또는 입력 샤프트에 연결될 수 있는 반면, 제1 및 제2 피니언의 제2 축방향 측에 구성되는 제2 일차 기어는 제2 출력- 또는 입력 샤프트에 연결될 수 있다.

두 샤프트단부를 하나의 공통의 출력- 또는 입력 샤프트에 또는 두 개의 별개의 출력- 또는 입력 샤프트의 각기 하나에 구성함으로써, 예를 들어, 두 개의 출력- 또는 입력 샤프트 중 각각 하나와 연결되는 두 개의 상이한 모터를 구동시키거나 기어 구성이 두 개의 상이한 발전기를 구동하게 하는 것이 가능하다.

비틀림 탄성의 탄력성을 성취하기 위해 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스는 상이한 방식으로 구성될 수 있다.

적어도 하나의 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스는 피니언에 회전가능하게 고정되는 제1요소(part) 및 일차 기어에 회전가능하게 고정되는 제2요소를 포함할 수 있고, 제1 및 제2요소는 탄성적으로 변형가능한 재료에 의해 기계적으로 연결될 수 있다. 이는 간단하고 공간을 절약하는 구성을 수반하고, 비틀림 탄력성은 탄성 재료의 성질 및 치수를 선택함으로써 쉽게 결정될 수 있다.

적어도 하나의 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스는, 바람직하게는, 제1요소 및 제2요소 사이의 공칭 상대 회전 위치를 조절하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 공칭 상대 회전 위치는, 탄성적으로 변형가능한 디바이스가 완화될 때, 즉, 피니언 및 일차 기어 사이에 토크가 가해지지 않았을 때의 피니언 및 일차 기어 사이의 상대 회전 위치를 의미한다. 이들 수단은 기어 구성의 조립체에 사용된다. 이는, 협동하는 피니언 및 일차 기어 쌍 사이에 동등한 부하 분배가 성취되도록 각 쌍의 피니언 및 일차 기어에서 상대 공칭 회전 위치를 정밀하게 정하는 것이 쉽게 성취하는 것이 가능하다는 것을 의미한다.

상기 제1요소는 일차 기어의 축방향 단부로부터 샤프트 부분의 자유 단부로 축방향으로 돌출하는 샤프트 부분 및 자유 단부부터 일차 기어의 상기 축방향 단부를 향하여 샤프트 부분에 대해 동심으로 연장하는 탄성적으로 변형가능한 슬리브에 의해 제2요소에 연결될 수 있다. 이는 고정디바이스의 탄력성은 탄성 슬리브의 적절한 축방향 길이를 선택함으로써 정확하고 쉽게 결정될 수 있다는 것을 의미한다. 이 실시예는, 또한, 고정디바이스는 비교적 작은 반경방향 치수를 가지고 형성되는 것을 허용한다.

게다가, 상기 샤프트 부분은 원주방향으로 탄성적으로 변형가능하게 구성될 수 있다. 이는 고정디바이스의 총 탄력성은 샤프트 부분 및 주위의 슬리브의 탄력성의 합으로부터 기인한다는 것을 의미한다.

그 대신에, 탄성적으로 변형가능한 재료의 적어도 일부분은 반경방향으로 연장하는 스포크를 형성할 수 있다. 이는 비교적 작은 축방향 치수를 가진 고정디바이스의 형성을 수반한다.

탄성적으로 변형가능한 재료는 제1요소가 제2요소에 대해 회전될 때 압축되도록 구성되는 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 탄성 재료는, 예를 들어, 적절한 탄성 성질을 갖는 천연 또는 합성 고무 또는 임의의 다른 합성 폴리머 또는 엘라스토머 재료를 포함하거나 이들로 구성될 수 있다. 탄성재료가 제1 및 제2요소 사이에서 상대 회전시 압축되도록 고정디바이스를 구성함으로써, 재료의 전단응력이 감소되거나 제거됨으로써 디바이스의 재료 피로도(fatigue) 또는 디바이스의 결함(failure)의 위험을 최소화할 수 있다.

사용되는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스의 유형에 관계없이, 디바이스는 바람직하게 회전방향으로만 상대적 이동을 허용하도록 구성되어야 한다. 즉, 디바이스는 다른 방향으로는 경직되게 구성되어 피니언 및 일차 기어 사이의 상대 이동이 축방향 및 축방향으로 차단된다.

랙은 중간 공간과 함께 또는 없이 상호 연결되는 두 개의 길이방향 랙 절반을 더 포함한다.

본 발명의 요구되는 이점을 성취하기 위하여, 모든 일차 기어가 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 각기의 피니언에 연결될 필요는 없다. 그러나, 바람직하게, 적어도 공통의 출력- 또는 입력 샤프트에 기계적으로 연결되는 제1 및/또는 제2 일차 기어 중 하나를 뺀 적어도 모두는 각기의 제1 일차 기어 및 피니언 사이에서 제한된 상대적 회전을 허용하도록 구성되는 탄성적으로 변형가능한 고정 디바이스에 의해 각기의 피니언에 고정된다.

본 발명은, 또한, 상기 설명되고 랙에 가해지는 선형 왕복 이동을 적어도 하나의 출력 샤프트의 외향 회전 이동으로 변환하도록 구성되는 기어 구성을 포함하는 파동에너지 변환디바이스에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 설명되고 적어도 하나의 입력 샤프트에 가해지는 회전 이동을 랙의 외향 선형 이동으로 변환하도록 구성되는 선형 액츄에이터에 관한 것이다. 그러한 선형 액츄에이터는, 예를 들어, 승강 또는 가압 디바이스에 활용될 수 있다.

본 발명자는, 또한, 상기 설명된 비틀림 탄성의 탄력성이 랙의 길이방향 이동의 향상된 안내를 위해 활용될 수 있다는 것을 깨달았다. 랙의 일면에 맞물리는 피니언은 상기 피니언을 향한 방향으로 랙의 유일한 안내원으로서 사용될 수 있다. 그러한 경우에, 랙과의 맞물림을 조절하는 피니언 플랭크의 능력은 랙의 형상에 불규칙함뿐만 아니라 랙의 반대 측에 구성되는 면지지부재 또는 임의의 추가의 안내수단의 형상 및 센터링의 불규칙함을 상기 피니언의 탄성 회전 조절에 의해 흡수되도록 허용한다. 이로 인해, 랙의 길이방향 이동은 가로방향으로 유동적으로 안내될 것이다.

이는 경직하게 고정되는 안내부재에서 발생하는 가로방향의 안내의 그와 같은 과잉 결정이 제거될 수 있다는 것을 의미한다. 게다가, 가로방향 지지력은, 부드러운 왕복 이동뿐만 아니라 피니언, 면지지부재 및 랙의 감소된 마모를 수반하는 지지 피니언 사이에 균등하게 분배된다.

따라서, 랙의 길이방향 이동이 제1 및 제2면에 수직인 방향으로 오로지 상기 면과 제1 피니언과 면지지부재 각각 사이에 접촉에 의해서 안내되도록 기어 구성이 구성될 수 있다.

탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 일차 기어에 고정되는 피니언이 두 개의 반대측에 구성되는 이가 있는 면을 나타내는 랙의 양 면과 맞물리게 구성되는 경우, 랙의 길이방향 이동은, 몇몇 응용례에서, 이가 있는 면에 수직인 방향으로 오로지 피니언에 의해 안내될 수 있다. 그러므로, 그러한 경우에, 이가 있는 면에 수직인 가로방향으로의 랙의 안내를 위한 추가의 안내 수단이 제거될 수 있다. 그러한 구성은 부하가 비교적 낮고 랙이 비교적 짧고 및/또는 높은 가로방향 힘에 노출되지 않는 응용례에 일차적으로 사용될 수 있다.

그러나, 맞물리는 피니언의 수직력에 의한 랙의 길이방향 안내는 랙과 맞물리기 전에 특정 공차/유격을 갖는 가이드를 포함하는, 다른 유형의 종래의 선형 가이드와, 또한, 결합될 수 있다. 그러므로, 그러한 추가의 안내수단은 랙의 가로방향으로의 엄격한 안내를 성취하기 위하여 미리 설치(preloaded)되거나 꼭끼워맞춤(close fit)으로 또는 랙에 대해 특정 제한된 유격을 갖고 구성될 수 있다. 안내수단이 랙에 유격을 갖고 구성될 때, 랙이 횡방향으로 임의의 행정에 도달하면 그것은 단부-멈추개로서 작용한다. 안내 수단이 꼭끼워맞춤으로 구성되거나 미리 설치되는 경우, 랙은 빡빡한 공차를 가지고 중앙 위치로 이동됨으로써, 맞물리는 피니언으로부터의 수직력에 관계없이 랙 위치의 경직된 안내를 제공한다. 활용될 수 있는 그와 같은 추가의 안내수단의 예는 미끄럼 가이드, 롤러 가이드, 왕복 볼 또는 롤러 가이드를 포함한다.

상기 설명된 피니언의 비틀림 탄성의 탄력성에 의해 성취되는 가로방향 안내 및 톱니 플랭크에 균등하게 가해지는 힘의 분배는, 중력 힘 및 길이방향 안내 수단에 정렬오차 힘 벡터와 같은, 랙에 작용하는 내부 및 외부 측면 힘을 흡수하기 위해 필요할 수 있는 추가의 길이방향 안내 수단 상에 부하를 감소시킨다. 이는, 적어도 두 개의 탄성의 맞물리는 일차 기어 및 길이방향 안내 수단과 함께 반대측에서 작동하는 적어도 두 개의 피니언을 공급하는 서로를, 예를 들어, H 빔을 통해 직접적으로 또는 간적접으로 지지하는 등질의 양면에 이가 있는 랙 또는 단일의 이가 있는 두 개의 랙을 구성함으로써 행해질 수 있다. 본 구성은 랙을 통해 기어에 의해 발생되는 측면 힘 대부분을 상쇄할 것이고, 따라서, 길이방향 안내 수단에 어떠한 부하도 거의 만들지 않을 것이다. 이들 안내 수단은, 따라서, 랙 및 기어박스를 통한 외부 측면 힘을 바르게 하는 것을 해결하기 위해 크기가 정해질 수 있다. 이 기능을 제공하기 위한 힘은 비교적이다.

이는 특히, 기어박스의 길이가 증가되도록 많은 수의 피니언이 사용되는 경우에 중요하다. 게다가, 특정 응용례에서, 유연한 일차 기어의 맞물림을 통한 자기 스스로의 조절은, 랙의 형상의 불규칙함뿐만 아니라 길이방향 안내에서의 약간의 간극이 보상될 것을 처리할 것이기 때문에 길이방향 안내는 매우 엄격할 필요는 없다.

길이방향 안내 수단 상에 크게 감소된 측면 힘은 마찰력에 의한 손실, 재료 및 제조 비용을 감소할 것이고 부하 대 부피 및 무게 비 및 안내 구성의 내용연수를 증가시킬 것이다.

게다가, 기어 구성의 적어도 하나의 그리고 바람직하게 모든 출력 샤프트또는 출력 샤프트단부는 전기 발전기, 모터 또는 예를 들어, 담수 생성을 위한 고압 펌프, 프리 휠, 플라이휠 또는 이들의 결합과 같은 부하에 연결될 수 있다. 이는, 기어 구성은 상이한 전력 발전 설치소 및 파력 생산 설치소 등과 같은 다른 전력 발진 응용례에 효율적으로 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 플라이 휠은 적어도 하나의 출력 샤프트에 연결될 수 있다. 각 출력 샤프트 단부 및 예를 들어, 발전기 및 가능하지만 필수적으로는 아니게 플라이 휠 사이에 프리 휠을 구성함으로써, 랙의 왕복이동중 각 세트의 플라이 휠/발전기를 하나의 회전방향으로 회전시키도록 구동하는 것이 가능하다. 하나의 각기 방향으로 랙의 이동 중에만 각기 부하에 토크를 전달하도록 구성되는 제1 및 제2 플라이 휠의 그와 같은 구성은 다른 이점을 또한 수반한다. 이 구성에 의해 제1 및 제2 출력 샤프트에 연결되는 발전기 또는 다른 회전 부하는 랙이 양 방향으로 왕복 이동 중 각기의 하나의 회전 방향으로 회전하는 것을 계속할 수 있다. 부하 중 하나는, 따라서, 랙의 제1 방향으로 이동 중에 동력이 공급되고, 다른 부하는 랙의 다른 방향으로 이동 중 동력이 공급된다. 양 부하는, 그러나, 전체 랙 사이클 중 하나의 회전 방향으로 계속 회전할 수 있다. 이는 전체 시스템의 관성이 실질적으로 감소되는 것을 수반하고, 이에 의해 왕복운동에서 기어 부품의 마모는 감소되고, 시스템의 효율이 증가된다. 게다가, 전기 발전기 또는 얼터네이터가 각기의 프리휠의 출력 샤프트에 연결될 때, 프리휠 구성은 보다 균일한 전력 생산을 수반한다.

프리휠 구성은, 각 출력 샤프트로부터 부하 저항이 랙의 다른 방향으로의 이동보다 한 방향으로 이동 중에 실질적으로 더 높은 것을 초래한다. 이는 피니언 및 랙의 톱니의 하나의 플랭크는 실질적으로 보다 높은 부하의 대상이 될 것이고 반대측의 플랭크보다 높은 마모의 대상이 될 것을 야기한다. 그러나, 모든 피니언 및 랙의 이가 있는 모든 면은 랙의 양 왕복 이동에서 그리고 프리휠의 양 출력 샤프트에 토크를 전달하는데 유효하도록 구성될 수 있으므로 랙의 이가 있는 모든 면및 피니언의 모든 톱니 플랭크는 균등하게 마모될 것이다. 이는, 또한, 구성의 증가되고 예측가능한 내용연수를 수반한다.

전기 발전기가 플라이 휠을 통해 출력 샤프트에 연결될 때, 플라이 휠은 발전기의 로터 일부를 형성할 수 있다. 이에 의해, 전력의 균일한 발전이 공간을 절약하고 신뢰성 있는 방식으로 가능하게 된다.

프리휠 및 플라이휠의 동일한 결합은 상기 샤프트단부 및 구동모터에 결합되어 선형 구동 유닛의 상이한 구성을 형성할 수 있다.

샤프트 또는 출력- 또는 입력 샤프트의 회전축은 랙의 길이방향 중앙선에 중심으로 구성될 수 있다. 출력- 또는 입력 샤프트가 부하 또는 구동수단에 연결될 수 있는 두 개의 샤프트 단부를 나타내는 경우, 이는 랙이 길이방향 슬롯을 나타내는 것을 요구하거나 왕복 이동 중 출력 샤프트가 랙을 통해 연장하도록 허용하기 위해 두 개의 길이방향으로 연장한 랙 절반으로 나뉘는 것을 요구한다.

대신에, 샤프트 또는 출력- 또는 입력 샤프트의 회전축이 랙에 대해 중심에 대해 벗어나게 구성될 수 있다. 그러한 경우에, 샤프트 또는 출력- 또는 입력 샤프트의 회전축은 일차 기어의 회전축에 의해 형성되는 기하학적 선 내에 구성될 수 있다. 이는, 기어 구성의 총 공간 요구치의 추가적인 감소를 수반한다.

탄성적으로 변형가능한 고정디바이스의 제1 및 제2요소 중 하나는, 제1 및 제2 요소 중 다른 하나에 구성되는 대응하는 리세스에 수용되는 다수의 돌출하는 핀을 포함할 수 있고, 탄성적으로 압축가능한 재료는 핀 및 각기의 공동의 벽 사이에 구성된다. 이에 의해, 토크는 임의의 요구되는 수의 핀에 의해 두 요소 사이로 효율적으로 전달되고, 이는 톱니 휠 구성의 토크 용량이 임의의 요구되는 수치로 용이하게 조정될 수 있는 것을 수반한다.

핀 및 리세스는 일차 기어 및 피니언의 회전축에 평행하게 연장할 수 있다. 본 구성은 제조 및 두 요소의 장착을 용이하게 한다.

탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 대하여, 제1요소는 샤프트에 고정되도록 구성되는 허브 부분 및 상기 허브 부분으로부터 반경방향 외측으로 연장하는 플랜지 부분을 포함할 수 있고, 상기 핀은 상기 플랜지 부분의 반경방향 평면에 수직인 방향으로 플랜지 부분으로부터 연장할 수 있고, 제2요소는 다수의 축방향으로 연장하는 개구부를 제시하는 환형 부분을 포함하고, 각 개구부는 각기의 핀 및 탄성적으로 압축가능한 재료의 원통형 슬리브를 수용하며, 각 슬리브는 각기의 핀 상에 구성된다. 본 구성은 비교적 저비용으로 제조되고 장착될 수 있는 비교적 간단하고 신뢰성 있는 구조를 수반한다.

환형 부분은 허브 부분이 수용되는 중앙 축방향 개구부를 제시할 수 있다. 이에 의해 제2요소의 반경방향 안내가 쉽게 성취된다.

제2요소의 환형부분은 제1 요소의 플랜지 부분을 수용하는 주변부의 축방향으로 연장하는 환형 모서리 부분을 제시할 수 있다. 이는, 톱니 휠 구성의 구성요소의 간단한 장착을 허용하면서 반경방향으로 추가의 안내를 수반한다.

기어 구성은 내부 공간을 형성하는 하우징을 포함할 수 있고, 랙은 내부 공간을 통해 선형이동가능하고, 피니언은 상기 내부공간에 구성되고 하우징에 고정되는 베어링에 저널링(journal)된다. 이는, 구성의 비교적 간단하고 신뢰성 있는 설계가 성취될 수 있는 것을 의미한다. 대신에, 하우징은 단일 부품으로 형성될 수 있다. 양 대안에 있어, 하우징은, 바람직하게, 철, 알루미늄, 스틸 합금, 복합재와 같이, 주조되거나, 몰딩거나, 기계가공된 재료로 형성될 수 있고, 임의의 낮은 부하 응용례에서 몰딩된 폴리머 재료로 형성될 수 있다. 기계가공 또는 몰딩 프로세스의 정확성 및 완성된 하우징의 강성 및 안정성은 기어 휠 사이의 부하 공유에 기여하는 기어 부품의 요구되는 공간 배향을 유지하는 데에 중요한 파라미터일 수 있다.

각 피니언은 제1 피니언 샤프트에 의해 그 제1 및, 적용가능한 경우, 제2 일차 기어에 고정될 수 있고, 제1 피니언 샤프트는 제1 피니언의 각 축방향 면에서 하우징의 각기의 벽을 통해 연장하고, 상기 제1 및, 가능하게, 제2 일차 기어는 상기 반대되는 벽의 각기 하나의 외측에 형성되는 각기의 리세스에 구성된다. 이에 의해, 피니언 및 일차 기어의 경직되고 신뢰성 있는 고정이 신뢰성 있는 방식으로 성취될 수 있다. 이 실시예는 또한 기어 구성의 효율적인 제조 및 유지보수를 수반한다.

각 출력- 또는 입력 샤프트는 상기 벽의 각기 하나의 외측에 형성되는 리세스에 적어도 부분적으로 구성될 수 있고, 커버 플레이트는 하우징에 고정될 수 있고 기어 및 출력- 또는 입력 샤프트를 수용하는 상기 리세스를 밀봉 커버하도록 구성될 수 있다. 이는 기어 구성의 이동 부품의 윤활이 간단하고 효율적인 방식으로 성취될 수 있다는 것을 의미한다.

내부 공간 및 리세스는 오일과 같은 윤활매체로 채워질 수 있다. 그러나, 보다 높은 회전 속력 응용례에서, 내부 공간은 부분적으로 채워질 수 있다. 소위 말하는 드립(drip) 윤활이 어떤 응용례에서는 바람직할 수 있다. 하우징은 단일체의 부품 또는 두 개의 하우징 절반을 포함할 수 있고, 각 하우징 절반은 상기 반대되는 벽 중 하나를 형성한다. 이는, 기어 구성의 비교적 간단하고, 신뢰성 있고, 비용면에서 효율적인 제조 및 그 유지보수를 용이하게 하는 것을 수반한다.

임의의 요구되는 수의 제1 및 제2 피니언 및 대응하는 수의 제1 및 가능하게는 제2 일차 기어를 추가함으로써, 총 부하는 대응하는 수의 피니언 및 일차 기어에 분배될 수 있다. 그로 인해, 기어 구성의 동일한 총 토크 용량을 유지하면서, 각 피니언 및 일차 기어의 마모 및 부하가 더 감소된다. 대신, 피니언 및 일차 기어 상의 부하를 유지하면서 토크 용량은 증가될 수 있다.

바람직하게, 그와 같은 피니언의 추가는, 랙의 이가 있는 모든 면상에 동일한 부하를 유지하기 위해 랙의 하나의 면에 구성되는 제1 피니언 및 랙의 그 반대측 면에 구성되는 제2 피니언을 포함하는 쌍으로 이루어져야 한다.

내향 왕복 이동을 적어도 하나의 출력 샤프트의 회전 이동 및 토크로 변환하기 위해 기어 구성이 사용되는 경우, 다른 타입의 부하가 출력 샤프트에 연결될 수 있다. 그러한 부하의 예는 담수 생성을 위한 펌프와 같은 펌프 및 전기 발전기 이다.

내향 회전 운동 및 토크를 외향 선형 이동 및 힘으로 변환하기 위해 기어 구성이 사용되는 경우, 하나 또는 여려 입력 샤프트가 많은 상이한 타입의 회전구동수단에 연결될 수 있다. 그러한 구동 수단의 예는 전기, 공압 또는 유압 모터이다.

본 발명의 추가의 목적 및 이점은 따르는 실시예의 상세한 설명 및 첨부된 청구항으로부터 분명해질 것이다.

일반적으로, 본 명세서에 이와 달리 명백하게 정의한 바가 없다면, 청구항에 사용되는 모든 용어는 기술분야에서 그들의 일반적 의미에 따라 해석되어야 할 것이다. 명시적으로 달리 언급된 바가 없다면, "하나의(a)/하나의(an)/ 구성요소, 디바이스, 부품, 수단, 단계, 등"에 대한 지시는 그 구성요소, 디바이스, 부품, 수단, 단계 등의 적어도 한 경우를 공공연히 지시한다는 것으로 해석되어야 할 것이다. 선형에서 회전으로의 전달을 위한 응용의 사용에 대해 설명된 기어 구성의 임의의 구성 또는 특징은 회전에서 선형으로의 전달 또는 이와 반대로의 적용에 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 임의의 방법의 단계는, 명시적으로 언급된 바가 없다면, 개시된 바로 그 순서로 수행될 필요는 없다.

수반하는 도면을 참조하여 본 발명이 예를 통해서 이제 설명된다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기어 구성의 투시도를 도시한다. 도 1b 및 1c는 각각, 도 1a에 도시되는 기어 구성의 측면 정면도 및 상면 정면도이다.
도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기어 구성의 투시 개괄도이다. 도 2b 및 2d는 도 2a에 도시된 기어 구성의 측면 정면도이고, 도 2c는 상면 정면도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 기어 구성의 사시 개괄도이다. 도 3c 및 도 3e는, 도 3a 및 3b에 도시된 기어 구성의 측면 정면도이고 도 3d는 상면 정면도이다.
도 4a 및 4b부터 10a 및 10b는 기어 구성의 다른 전형적인 구성의 개괄도이다. a 및 b 도면의 각 쌍에서, 도 a는 상면 정면 개괄도이고 b는 개괄적인 길이방향 섹션이다.
도 11a-c는 일 실시예에 따른 기어 구성의 랙을 도시하고, 도 11a는 상면 정면도이고, 도 11b는 길이방향 섹션이고, 도 11c는 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 기어 구성에 사용될 수 있는 제1 탄성적으로 변형가능한 고정 디바이스를 도시하는 투시도이다.
도 13a-c는 제2 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스를 도시하고, 도 13a는 측면 정면도이고, 도 13b는 투시도이고, 도 13c는 그것의 길이방향 섹션이다.
도 14a는 제3 탄성적으로 변형가능한 고정 디바이스의 투시도이고, 도 14b는 그 투시도의 단면도이다.
도 15a-f는 제4 탄성적으로 변형가능한 고정 디바이스를 도시하고, 도 15a는 측면 정면도이고, 도 15b는 투시도이고, 도 15c는 그 길이방향 섹션이다. 도 15d는 제4 고정 디바이스의 세부 분해도이고, 도 15e는 길이방향 섹션이고, 도 15f는 그 투시도이다.
도 16a-c는 제5 탄성적으로 변형가능한 고정 디바이스를 도시하고, 도 16a는 측면 정면도이고, 도 16b는 투시도이고, 도 16c는 그 길이방향 섹션이다.
도 17은 본 발명의 추가의 실시예에 따른 기어 구성의 분해도이다.
도 18은 도 17에 도시된 기어 구성의 세부의 투시도이다.
도 19는 도 18에 도시된 세부에 대응하는 투시도이고 대안적인 구성을 도시한다.
도 20은 도 18에 도시되는 세부에 대응하는 투시도이고 추가의 대안적인 구성을 도시한다.
도 21은 도 18에 도시되는 세부에 대응하는 투시도이고 다른 대안적인 구성을 도시한다.
도 22는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스의 세부를 도시하는 투시도이다.
도 23은 다른 탄성적으로 변형가능한 고정 디바이스의 세부를 도시하는 투시도이다.
도 24는 본 발명에 따른 기어 구성을 포함하는 파동 에너지 변환기의 일부를 도시하는 개괄 투시도이다.
도 25는 도 24에 도시되는 파동 에너지 변환기의 확대된 축척의 세부를 도시하는 투시도이다.
도 26a 및 26b는 각각 도 24에 도시되는 파동 에너지 변환기의 투시도의 길이방향 섹션 및 세부의 길이방향 섹션이다.
도 27a-c는 기어 구성의 추가적인 실시예를 개괄적으로 도시하고, 도 27a는 상면 정면도, 도 27b는 선 b-b를 따른 섹션이며 도 27c는 도 27a의 선 c-c를 따른 섹션이다.
도 28a-d는 기어 구성의 다른 실시예를 개괄적으로 도시하고, 도 27a는 상면 정면도이고, 도 2bb는 하부 정면도이고, 도 28c는 28a에 대응하는 도이며, 몇몇 숨겨진 부품들은 점선으로 표시되고, 도 28e는 도 28a에 도시되는 기어 구성을 통한 중앙 길이방향 섹션이다.

이제 본 발명은, 본 발명의 특정 실시예를 도시하는 수반된 도면을 참조하여 이하에서 보다 구체적으로 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 많은 다른 형태로 구현화될 수 있고, 여기에 제시되는 실시예들로 제한되는 것으로 이해해서는 안된다. 오히려 이 실시예들은 본 개시가 면밀하고 완전하며 통상의 기술자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달할 수 있도록 예로서 제공된다. 발명의 설명 곳곳에서 같은 부호는 같은 구성요소를 지시한다.

다른 언급이 없다면, 본 명세서에서 다음의 표현 및 용어의 정의가 사용된다. 피니언은 왕복 이동가능한 랙의 이가 형성된 면과 맞물리는 톱니 휠을 의미한다. 일차 기어는 샤프트에 의해 피니언에 연결되는 톱니 휠이다. 이차 기어는 일차 기어와 맞물리는 톱니 휠이다. 삼차 기어는 샤프트에 의해 이차 기어와 연결되는 톱니 휠이다. 사차 기어는 삼차 기어와 맞물리는 톱니 휠이다. 오차 기어는 샤프트에 의해 사차 기어에 연결되는 톱니 휠이다. 육차 기어는 오차 기어와 맞물리는 톱니 휠 및 기타 등등이다.

도 1a-c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기어 구성을 도시한다. 이 기어 구성은, 길이방향 축(A)을 나타내고 그 길이방향 축(A)을 따라 왕복 이동가능한 랙(10)을 포함한다. 랙은 이가 있는 제1면(11) 및 이가 있는 제2면(12)을 나타낸다. 이가 있는 면(11,12)은 길이방향 축(A)과 필수적으로 평행하게 연장하고 상호 서로에 대해 반대쪽에 구성된다. 도시된 예에서는, 이(teeth)는 일직선, 즉, 길이방향 축(A)에 대해 수직으로 연장한다. 랙은, 그러나, 비스듬히 이가 형성된 하나 이상의 면을 또한 구비할 수 있다.

랙(10)은, 또한, 길이방향 축(A)과 평행하게 연장하는 제3면(13) 및 제4면(14)을 나타낸다. 제3면(13) 및 제4면은 상호 서로에 대해 반대쪽에, 제1면(11) 및 제2면(12)에 수직하게 구성된다. 이와 같이 랙(10)은 대략 사각형의 단면을 나타낸다.

두 개의 안내 플레이트(15,16)는, 제3면(13) 및 제4면(14)에 수직인 방향으로 랙의 이동을 안내하기 위해, 랙(10)의 제3면(13) 및 제4면(14)과 평행하게 구성된다.

두 개의 제1 피니언(20')은 랙의 제1면(11)에 구성된다. 제1 피니언의 회전축은 랙(10)의 길이방향 축(A)에 수직하다. 제1 피니언(20')은 랙(10)의 이가 있는 제1면(11)과 맞물린다. 각 제1 피니언(20')은, 각기 제1 피니언(20')의 제1 축방향 측에 구성되는 제1 일차 기어(30')에 연결된다. 제1 피니언(20')은, 각기의 제1 피니언(20') 및 제1 일차 기어(30') 사이의 제한된 상대적 탄성 회전을 허용하는 고정디바이스(40)에 의해 각기의 제1 일차 기어(30')에 고정된다. 고정디바이스(40)는 이하 보다 구체적으로 설명될 것이다.

제1 피니언(20')의 제2 축방향 측에서, 각 제1 피니언(20')은 제2 일차 기어(30")에 연결된다. 또한, 이 연결은, 제1 피니언(20') 및 각기 제2 일차 기어(30") 사이의 제한된 상대적 회전을 허용하는 고정디바이스(40)에 의해 행해진다.

두 개의 제2 피니언(20")(도 1a-c에서 하나만 보임)은 랙(10)의 이가 있는 제2면(12)에 구성된다. 제2 피니언(20")의 회전축은 랙(10)의 길이방향 축(A)에 수직하다. 제2 피니언(20")은 랙(10)의 이가 있는 제2면(12)과 맞물린다. 각 제2 피니언(20")은, 각기의 제2 피니언(20")의 제1 축방향 측에 구성되는 제1 일차 기어(30')에 연결된다. 또한, 제2 피니언(20")은, 각기 제2 피니언(20") 및 제1 일차 기어(30') 사이의 제한된 상대적 탄성 회전을 허용하는 고정디바이스(40)에 의해 각기 제1 일차 기어(30')에 고정된다.

제2 피니언(20")의 제2 축방향 측에서, 각 제2 피니언(20")은 제2 일차 기어(30")에 연결된다. 또한, 이 연결은, 제2 피니언(20") 및 각기의 제2 일차 기어(30") 사이의 제한된 상대적 회전을 허용하는 고정디바이스(40)에 의해 행해진다.

제1 피니언(20') 및 제2 피니언(20")은, 하나의 제1 피니언(20') 및 대응하는 제2 피니언(20")이 랙(10)의 이가 있는 제1면(11) 및 제2면(12)에 수직한 방향으로 정렬되도록, 쌍으로 구성된다. 모든 제1 피니언(20') 및 제2 피니언(20")은 동일한 직경과 모듈을 갖는다. 또한, 모든 제1 일차 기어(30') 및 제2 이차 기어(30")도 같은 직경 및 모듈을 갖는다. 일차 기어(30',30")의 직경은 피니언(20',20")의 직경보다 크다. 제1 피니언(20') 및 제2 피니언(20")의 각 쌍에 대해 제1 일차 기어(30')가 랙(10)의 제1면(11) 바깥쪽에서 서로 맞물리도록, 피니언 및 기어의 직경은 랙의 이가 있는 제1면(11) 및 제2면 사이의 폭에 대한 관계에서 선택된다. 이와 상응하게, 제1 피니언(20') 및 제2 피니언(20") 각 쌍의 제2 일차 기어(30")는 랙(11)의 제2면(12) 바깥쪽에서 서로 맞물린다.

또한, 각기의 제1 피니언(20')에 연결되는 두 개의 제1 일차 기어(30')는 하나의, 동일한 제1 이차 기어(50')와 맞물린다. 이와 상응하게, 각기의 제2 피니언(20")에 연결되는 두 개의 제2 일차 기어(30")는 하나의, 동일한 제2 이차 기어(50")와 맞물린다. 제1 이차 기어(50')는, 랙(10)의 제1면(11) 바깥쪽에 랙(10)으로부터 먼 쪽에 구성되는 제1 샤프트단부(61')를 갖는 제1 출력- 또는 입력 샤프트(60')에 고정된다. 제2 이차 기어(50")는 랙(10)의 제2면(12) 바깥쪽에 랙(10)으로부터 먼 쪽에 구성되는 제1 샤프트단부(61")를 갖는 제2 출력- 또는 입력 샤프트(60")에 고정된다.

또한, 기어 구성은, 피니언(20',20"), 일차 기어(30',30), 이차 기어(50',50") 및 출력- 또는 입력 샤프트(60',60")를 기어 하우징(미도시)에 저널링(journal)하는 다수의 베어링(70)을 포함한다.

본 제1 실시예에 따른 기어 구성에서, 모든 제1 피니언(20') 및 제2 피니언(20")은 제1 일차 기어(30') 및 제1 삼차 기어(50')를 통해 제1 출력- 또는 입력 샤프트(60')에 기계적으로 연결된다. 모든 제1 피니언(20') 및 제2 피니언(20")은, 또한, 제2 일차 기어(30") 및 제2 삼차 기어(50")를 통해 제2 출력- 또는 입력 샤프트(60")에 기계적으로 연결된다. 따라서, 모든 제1 일차 기어(30')는, 또한, 제1 출력- 또는 입력 샤프트(60')에 기계적으로 연결되고 모든 제2 일차 기어(60")는 제2 출력- 또는 입력 샤프트(60")에 기계적으로 연결된다.

랙(10)에 가해지는 힘 또는 선형 운동을 토크 또는 회전 운동으로 변환하기 위하여 기어 구성이 사용되는 경우, 제1 출력- 또는 입력 샤프트(60') 및 제2 출력- 또는 입력 샤프트(60") 각각은 출력 샤프트를 구성한다. 회전 운동 또는 토크가 선형 운동 또는 힘으로 변환될 경우, 제1 출력- 또는 입력 샤프트(60') 및 제2 출력- 또는 입력 샤프트(60") 각각은 입력 샤프트를 구성한다.

모든 제1 피니언(20') 및 제2 피니언(20")은 동일한 출력- 또는 입력 샤프트(60',60")에 기계적으로 연결되기 때문에, 기어 구성은 일반적으로 과잉결정된(overdetermined) 시스템을 구성한다. 그러나, 그러한 과잉 결정된 시스템에 관련된 문제는, 전술한 바와 같이, 피니언(20', 20") 및 일차 기어(30', 30") 사이의 제한된 탄성 상대적 회전을 허용하는 탄성적으로 변형가능한 고정 디바이스(40)에 의해 제거되거나 적어도 경감된다. 이들 고정디바이스(40)는, 기어 구성에 의해 전달되는 부하(load)가 동시에 맞물려 있는 이가 있는 면과 피니언(20', 20")의 모든 플랭크(flank)에 균등하게 분배되도록, 각 피니언(20', 20")이 랙(10)의 이가 있는 면(11, 12)과의 맞물림을 개별적으로 조절하도록 한다. 이것은 모든 플랭크의 마모는 필수적으로 동일할 것이고, 이로 인해 피니언(20', 20")의 크기가 감소된 안전 여유(safety margin)를 가지고 정해질 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 결국 전체 부하에 대한 무게 및 부피비가 현저하게 감소될 수 있도록 피니언(20', 20")과 또한 일차 기어(30', 30") 및 삼차 기어(50', 50)에 달리 요구될 치수보다 작은 치수가 주어질 수 있다는 것을 야기한다.

고정디바이스(40)에 의해 획득되는 비틀림 탄성은, 또한, 랙의 길이방향으로 왕복 이동 동안 랙(10)을 통해 상쇄됨으로써 기어박스에 있는 기어에 의해 생산된 횡력(lateral force)을 최소로 줄이는 것에 기여한다. 랙(10)의 형태에 있어 임의의 불규칙함 때문에, 각기의 이가 있는 면(11, 12)에 수직인 일반 방향으로 랙이 피니언에 가하는 힘은, 랙의 길이방향 이동동안 아주 적게 변할 수 있다. 가해지는 힘의 그와 같은 변화는, 그러나, 개별적으로 랙(10)과의 맞물림을 조절할 수 있는 피니언(20', 20")의 능력에 의해 흡수된다. 이는 이가 있는 제1면(11) 및 제2면(12)에 수직인 가로 방향(transverse direction)으로 랙(10)을 안내하기 위한 유일한 수단으로서 제1 피니언(20') 및 제2 피니언(20")을 활용하는 것이 가능하다는 것을 의미한다.

그러나, 랙이 길이방향 신장을 따라 형상에 있어 비교적 큰 불규칙함을 보이거나 또는 랙이 심하게 구부러진다면, 몇몇 또는 모든 피니언(20', 20")이 때때로 각기의 일차 기어(30', 30")에 대한 최대 회전에 도달할 위험이 존재한다. 그러면 비틀림 탄력성은 끝났다고 말할 수 있다. 만일 이것이 발생한다면, 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(40)는, 플랭크의 마모를 증가시킬 수 있도록 기어 시스템의 과잉결정을 보상할 수 없을 것이다. 그러한 응용례에서, 랙을 위한 추가의 안내 수단(미도시)을 마련하는 것이 적절할 것이고, 이는 랙(10)의 이가 있는 면(11, 12)에 수직인 방향으로 랙의 가로방향 이동 및 굽힘의 제한을 의미한다.

도 2a-d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기어 구성을 도시한다. 이 실시예에서, 기어 구성은 이가 있는 제1면(11) 및 제2면을 갖는 랙(10)을 포함한다. 랙(10)은 대략 직사각형의 단면을 갖고 또한 반대되는 제3면(13) 및 제4면(14)을 나타낸다.

두 개의 제1 피니언(20')은 이가 있는 제1면(11)과 맞물리고 두 개의 제2 피니언(20")은 이가 있는 제2면(12)과 맞물린다. 각 제1 피니언(20') 및 제2 피니언(20")은 제1 축방향 단부에서 제1 일차 기어(30')에 고정된다. 각 일차 기어는, 일차 기어(30') 및 각기 피니언(20', 20") 사이에 제한된 탄성 상대 회전을 허용하는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(41)에 의해 각기의 피니언(20', 20")에 고정된다. 피니언(20', 20") 및 일차 기어(30')는 쌍으로 구성되고, 이에 의해 각 쌍이 이가 있는 제1면(11) 및 제2면 및 그 각기 일차 기어(30')에 대한 공통 법선 상에 정렬되는 제1 피니언(20') 및 제2 피니언(30')을 포함하고 각 쌍의 일차 기어(30')가 서로 맞물리도록, 쌍으로 구성된다.

이차 기어(50')는 각기의 제2 피니언(20')에 고정되는 두 개의 일차 기어(30') 사이에 회전가능하게 구성되고 이들 두 개의 일차 기어(30')와 맞물린다. 이차 기어(50')는 출력- 또는 입력 샤프트(60)에 고정된다. 출력- 또는 입력 샤프트(60)는 랙(10)의 제3면(13) 대략 바깥쪽에 구성된 제1 샤프트단부(61) 및 랙(10)의 제4면(14) 대략 바깥쪽에 구성되는 제2 샤프트단부(62) 를 나타낸다.

이러한 기어 구성에 의해, 기어 구성에 의해 전달될 전체 부하는 모든 제1 피니언(20') 및 제2 피니언(20") 사이에 분배된다. 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(41)는 피니언(20',20")의 모든 플랭크 및 동시에 맞물리는 랙의 이가 있는 면(11,12)으로의 부하 분배를 향상시킨다.

진입하는 랙의 왕복 운동을 출력- 또는 입력 샤프트(60)의 회전 이동으로 변환하기 위하여 기어 구성이 사용되는 경우, 이 샤프트(60)는 출력 샤프트를 구성한다. 전기 발전기(미도시)와 같은 부하가 각 샤프트 단부(61,62)에 연결될 수 있다. 바람직하게, 발전기는, 각기 샤프트 단부(61,62) 및 발전기 사이에 구성되는 각기 프리휠(미도시)에 의해 각기의 샤프트단부(61,62)에 연결된다. 제1 프리휠은 샤프트(60)의 회전 이동을 샤프트(60)의 제1 회전방향에서 전달하고 제2 반대 회전방향에서 축의 회전 중 자유롭게 회전하도록 구성된다. 제2 프리휠은 제2 회전방향에서 회전 이동을 전달하고 제1 회전방향에서 자유롭게 회전하도록 구성된다. 제2 프리휠은 회전 이동을 제2 회전방향에서 전달하고 제1 회 방향에서 자유롭게 회전하도록 구성된다. 이는, 랙(10)의 양쪽 왕복 이동의 움직임동안 모든 피니언(20', 20") 및 일차 기어(30')가 랙으로부터 발전기에 부하를 전달하는 것에 균등하게 참여한다는 것을 의미한다.

이는 모든 피니언(20', 20") 및 일차 기어(30')가 모든 부하 전달에 참여하는 이점을 수반하고, 이로 인해 이들 부품의 치수는 감소될 수 있다. 추가적으로, 그러한 구성에 의해 모든 맞물리는 플랭크는 균등하게 마모될 것이다.

상기 설명되고 도 1a-c 및 2a-d에 각각 도시되는 기어 구성의 제1 및 제2 실시예는 1단 기어 구성을 구성하는 것으로 말할 수 있다.

도 3a0-e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 기어 구성을 도시한다. 이 기어 구성은 2단 기어 구성을 구성하는 것으로 말할 수 있다.

도 3a-e에 도시된 2단 기어 구성은 대략 직사각형의 단면을 가진 랙(10)을 포함한다. 랙(10)은 반대되는 이가 있는 제1면(11) 및 제2면(2)과, 반대되는 이가 없는 제3면(13) 및 제4면(14)을 나타낸다. 기어 구성은, 기본적으로, 도 2a-d에 도시되는 타입의 두 개의 기어 구성을 포함하는 것으로 말할 수 있다. 그것은 이가 있는 제1면(11)과 맞물리는 네 개의 제1 피니언(20') 및 이가 있는 제2면(12)과 맞물리는 네 개의 제2 피니언(20")을 포함한다. 각 피니언(20', 20")은, 일차 기어(30') 및 각기의 피니언(20', 20") 사이의 제한된 탄성 상대 회전을 허용하는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(42)에 의해 일차 기어(30')에 연결되는, 대응하는 축방향 단부에 있다. 피니언(20', 20")은 쌍으로 구성되어 각 쌍은 랙(10)의 이가 있는 면(11,12)에 수직인 각기 선을 따라 정렬된 제1 피니언(20') 및 제2 피니언(20")을 포함한다. 각 쌍의 각기 제1 피니언(20') 및 제2 피니언(20")에 연결되는 일차 기어(30')는 서로 맞물린다. 기어 구성은, 따라서, 네 쌍의 피니언 및 일차 기어 조립체를 포함하고, 각 쌍의 일차 기어(30')는 서로 맞물린다.

기어 구성은 두 개의 이차 기어(50')를 더 포함한다. 각 이차 기어(50')가 고정디바이스(42)에 의해 각기의 제2 피니언(20")에 연결되는 두 개의 일차 기어(30')와 맞물리도록 이차 기어(50')가 구성된다. 각 이차 기어(50')는 이차 기어 샤프트(71)에 의해 삼차 기어(75)에 연결된다. 기어 샤프트(71)는, 이차 기어(50')가 랙의 제3면 대략 바깥쪽에 구성되도록 랙(10)을 가로질러 연장하는 반면, 삼차 기어(75)는 랙(10)의 제4면(14) 대략 바깥쪽에 구성된다. 이는 랙의 길이방향 축에 대하여 기어 구성의 증대된 대칭성을 얻는 것이 가능하다는 것을 의미한다.

사차 기어(85)는 대략 두 개의 삼차 기어(75) 사이에 구성되고 양 삼차 기어(75)와 맞물린다. 사차 기어(85)는 제1 샤프트단부(61) 및 제2 샤프트단부(62)를 나타내는 출력- 또는 입력 샤프트(60)에 고정된다. 샤프트 단부(61,62)는 랙(10)의 반대되는, 이가 없는 면 대략 바깥쪽에 구성되고, 각기 부하 또는 구동 수단(미도시)에 연결될 수 있다.

따라서, 기어 구성은 2단 기어 구성을 구성하고 구성에 의해 전달될 부하는 모든 8개의 피니언(20', 20") 및 모든 8개의 일차 기어(30') 사이에 균등하게 분배된다. 이 실시예는, 따라서, 큰 부하가 전달되어야 할 때 및 피니언(20', 30") 및 일차 기어(30')의 치수를 작게 유지하는 것이 바람직할 때 사용될 수 있다. 일차 기어(30') 및 이차 기어(50)' 사이의 직경의 차이는 제1 기어단을 구성하고, 삼차 기어(75) 및 사차 기어(85)의 직경의 차이는 제2 기어단을 구성한다. 직경에 있어 이들의 차이를 변화시킴으로써, 다양한 기어비를 얻을 수 있다.

도 3a-e에 도시된 실시예에서, 모든 여덟 개의 일차 기어는 탄성적으로 변형가능한 고정 디바이스에 의해 각기의 제1 또는 제2 피니언에 연결된다. 그러나, 일차 기어 중 여섯 개가 그것의 피니언과 관련하여 비틀림에 있어 탄력성 있게 구성되는 것으로 충분하다. 그러한 경우에서, 각 이차 기어로 토크를 전달하는 네 개의 일차 기어 중 세 개는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 그것의 피니언에 고정되어야 한다.

또한, 도 1a-c 및 도 3a-e에 도시된 실시예를 결합하는 것이 가능하다. 도면에 도시되지 않은 실시예에서, 기어 구성은 랙의 이가 있는 제1면과 맞물리는 네 개의 제1 피니언 및 랙의 이가 있는 제2면과 맞물리는 네 개의 제2 피니언으로 나뉘는 여덟 개의 피니언을 포함한다. 각 제1 및 제2 피니언은 제1 및 제2 피니언의 제1 축방향 측에 구성되는 제1 일차 기어에 고정된다.

각 제1 및 제2 피니언은, 또한, 제1 및 제2 피니언의 제2 축방향 측에 구성되는 제2 일차 기어에 고정된다. 도 3a-e에 도시된 바와 같이, 피니언은 각 쌍이 랙의 이가 있는 면에 대한 법선을 따라 정렬되는 제1 및 제2 피니언을 포함하도록 쌍으로 구성된다. 이 기어 구성은 두 개의 제1 이차 기어를 더 포함하고, 이들 각각은 각기 제1 피니언에 고정되는 두 개의 제1 일차 기어와 맞물린다. 두 개의 제2 이차 기어는, 각 이차 기어가 각기의 제2 피니언에 고정되는 두 개의 제2 일차 기어와 맞물리도록 구성된다. 각 제1 이차 기어는 각기 제1 삼차 기어에 샤프트를 통해 연결되고, 각 제2 이차 기어는 샤프트를 통해 제2 삼차 기어에 연결된다. 제1 삼차 기어 양쪽은 제1 사차 기어와 맞물리고 제2 삼차 기어 양쪽은 제2 사차 기어와 맞물린다. 이러한 방식으로, 기어 구성은 8개의 피니언, 16개의 일차 기어, 4개의 이차 기어, 4개의 삼차 기어 및 2 개의 사차 기어를 포함하는 대칭성 있는 기어 구성을 형성하고, 부하는 8개의 피니언 사이에 분배되며 이 중 4개는 랙의 하나의 면과 맞물리고 이 중 하나는 랙의 다른 면과 맞물린다.

모든 일차 기어는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 그것의 각기의 피니언에 고정될 수 있다. 그러나, 일차 기어 중 12개 만이 그들의 각기의 피니언에 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 연결된다고 하더라도, 본 발명의 이점은 만족스럽게 성취될 수 있다. 그러한 경우에, 각 이차 기어에 토크를 전달하는 네 개의 일차 기어 중 세 개는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 그것의 피니언에 고정될 수 있다.

이 기어 구성의 제1 변화에 따르면, 사차 기어 양쪽은 하나의 그리고 동일한 출력- 또는 입력 샤프트에 연결된다. 출력- 또는 입력 샤프트는 모터와 같은 회전 구동 수단 또는 회전 부하와 연결되는 하나 또는 두 개의 샤프트단부를 포함할 수 있다. 제2 변화에 따르면, 각 사차 기어는 각기의 회전 부하 또는 회전 구동 수단에 연결될 수 있다. 도 4a-b 부터 10a-b는 본 발명의 기어 구성의 몇몇 추가의 실시예의 기본적인 원리를 도시하는 개괄적인 도면이다. 각 도면숫자는, 도 a는 도 1b에 대응하는 개괄 측면 정면도이고, 도 b는 각각의 도 a의 선 b-b의 단면이다.

도 4a 및 4b는 매우 간단한 실시예를 개괄적으로 도시하고 비교적 적은 부품을 포함한다. 기어 구성은 그것의 길이방향 축을 따라 왕복으로 이동가능한 랙(110)을 포함한다. 랙(110)은 이가 있는 면인 제1면(111) 및 이가 없는 제2면(112)을 나타낸다. 두 개의 제1 피니언(120')은 이가 있는 제1면(111)과 맞물리도록 구성된다. 각 제1 피니언은 제1 피니언(120') 및 각기의 일차 기어(130') 사이의 제한된 상대적 회전을 허용하는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(140)에 의해 각기의 일차 기어(130')에 연결된다. 각 제1 피니언(120')은 각기의 제1 샤프트(121)에 회전가능하게 고정되고 각 일차 기어(130')는 고정디바이스(140)에 의해 각기의 제1 샤프트(121)에 고정된다.

이차 기어(150)는 일차 기어(130') 사이에 구성되고 양 일차 기어(130')와 맞물린다. 일차 기어(130') 및 이차 기어(150)는 도 4b에 도시된 바와 같이 랙 아래에 구성된다. 이차 기어(150)는 출력- 또는 입력 샤프트(160)에 고정된다. 출력- 또는 입력 샤프트(160)는 랙(110)을 지나 연장하고 도 4b에 도시된 바와 같이 랙(110) 위에 구성되는 제1 샤프트 단부를 나타낸다. 기어 구성은 기어 하우징(200)에 수용된다. 제1 샤프트(121) 및 출력- 또는 입력 샤프트(160)는 기어 하우징(200)으로 저널 베어링(170) 된다.

앞서 설명된 실시예와는 달리, 이 실시예는 랙의 제2면에 구성되는 임의의 제2 피니언을 포함하지 않는다. 대신 이 실시예에서는, 한 쌍의 면지지부재(125)가 랙(110)의 이가 없는 제2면(112)에 구성되고 접촉 지지한다. 각 면지지부재(125)는, 이가 있는 제1면(111) 및 이가 없는 제2면(112)에 수직인 선을 따라 대응하는 제1 피니언(120')에 정렬된다. 랙(110)의 왕복 이동동안, 면지지부재(125)는 이가 없는 제2면(112)으로부터 멀리 수직방향으로 랙(110)을 지지하며 안내한다.

이전의 실시예에서, 제1 피니언(120')은 랙(110)의 이가 있는 제1면(111)으로부터 멀리 수직방향으로 랙을 위한 안내 수단으로서 기능한다. 고정디바이스(140)에 의해 성취되는 비틀림 탄력성 덕택에, 몇몇 특정한 랙(110)의 이동 및 제1 피니언(120')을 향한 형상의 불규칙함은 비틀림 탄력성에 의해 완화됨으로써, 랙(110)의 원활한 왕복 이동을 촉진시킨다. 이 실시예의 면지지부재(125)는, 랙의 반대측 면과 맞물리는 제1 및 제2 피니언이 가로방향 힘의 중요 부분을 흡수하는 두 면의 응용례에 사용되는 다른 추가의 안내 수단 보다 훨씬 더 높은 힘에 노출될 것이다.

도 5a-b에 도시되는 실시예에서, 랙(110)은 이가 있는 제1면(111) 및 이가 있는 제1면(111)의 반대측에 구성되는 이가 없는 제2면(112)을 나타낸다. 세 개의 제1 피니언(120')은 이가 있는 제1면(111)과 맞물림 접촉하게 구성된다. 두 개의 최외곽 제1 피니언(120')은, 도 4a 및 b를 참조하여 상기 설명된 것과 대응하는 방식으로 가로방향으로 랙을 안내하고 지지하도록 각기의 회전하는 면지지부재(125)와 협동한다.

각 제1 피니언(120)은 각기 제1 샤프트(121) 및 제1 피니언(120')과 각기 일차 기어(130') 사이의 제한된 상대 회전을 허용하는 각기의 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(140)에 의해 각기의 일차 기어(130')에 연결된다. 이차 기어(150)는, 각 이차 기어가 두 개의 이웃하는 일차 기어(130')와 맞물리도록 각 일차 기어 (130') 사이에 구성된다. 각 이차 기어(150)는 출력- 또는 입력 샤프트(160)에 고정된다. 양 출력- 또는 입력 샤프트(160)는 랙(110)을 지나 연장하고 도 5a에 도시된 바와 같이, 랙(110)의 위에 구성되는 각기의 샤프트단부(161)를 나타낸다. 이 기어 구성은, 따라서, 각기의 또는 공통의 부하 또는 구동 수단(미도시)에 연결될 수 있는 두 개의 출력- 또는 입력 샤프트(160)를 포함한다.

도 6a-b에 도시된 실시예에서, 랙(110)은 이가 있는 제1면(111) 및 이가 없는 제2면을 나타낸다. 도 4a-b 및 5a-b를 참조하여 상기 설명된 바와 같이, 랙(110)은 두 개의 제1 피니언(120') 및 두 개의 회전하는 면지지부재(125)에 의해 가로방향으로 안내되고 지지된다.

기어 구성은 랙(110)의 이가 있는 면(111)과 맞물리는 네 개의 제1 피니언(120')을 포함한다. 각 제1 피니언(120)은 각기의 제1 샤프트(121) 및 제1 피니언(120') 과 각기의 일차 기어(130') 사이의 제한된 상대 회전을 허용하는 각기의 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(140)에 의해 각기의 일차 기어(130')에 연결된다. 이차 기어는 도 6b에 도시된 바와 같이 랙(110) 아래에 구성된다. 이차 기어(150)는, 각 이차 기어가 두 개의 이웃하는 일차 기어(130')와 맞물리도록 각 일차 기어(130') 사이에 구성된다. 두 개의 최외곽 이차 기어(150)는 하우징(200)에 저널베어링이 있는 각기의 기어 샤프트(131)에 고정된다. 중앙에 구성된 제2 기어는, 중앙 이차 기어(130')로부터 랙을 지나 연장하고, 랙(110) 위에 부하 또는 구동 수단(미도시)에 연결될 수 있는 샤프트단부를 나타내는 출력- 또는 입력 샤프트(160)에 회전가능하게 고정된다. 이 실시예에서, 기어 샤프트(131)에 고정되는 이차 기어(130')는, 최외곽 일차 기어(130')로부터 최내곽 일차 기어(130')의 각기 하나로의 또는 그 역으로의 토크 및 회전 이동을 전달하는 구동기로서 기능한다. 최내곽 일차 기어(130')는, 차례로, 출력- 또는 입력 샤프트(160)로 또는 이로부터 토크 및 회전 이동을 전달한다. 따라서, 이 실시예에서, 부하는 랙의 이가 있는 하나의 면(111)과 맞물리는 4개의 피니언(120') 사이에서 나뉘고, 기어 구성은 하나의 랙(110) 및 하나의 출력 또는 입력 샤프트(160) 사이에 힘 또는 토크 및 운동을 전달하도록 사용될 수 있다.

도 7a-b에 도시된 실시예에서, 기어 구성은 이가 있는 제1면(211) 및 이가 있는 제1면(211)의 반대측에 구성되는 이가 있는 제2면(212)을 나타내는 랙(210)을 포함한다. 두 개의 제1 피니언(220')은 이가 있는 제1면(211)과 맞물리고 두 개의 제2 피니언(220")은 이가 있는 제2면(212)과 맞물린다. 제1 피니언(220') 및 제2 피니언(220")은, 도 2a-d에 도시되는 실시예를 참조하여 상기 설명된 바와 같이, 랙을 안내하도록 구성된다. 또한, 도 7a-b에 도시되는 실시예의 기능과 작동원리는, 도 7a-b에 도시되는 실시예의 출력- 또는 입력 샤프트는 부하 또는 구동수단에 연결될 수 있는 샤프트 단부를 오로지 하나 갖는다는 점을 제외하고는 도 2a-d에 도시되는 실시예의 그것에 대응한다. 이 실시예는, 그러므로, 여기에 보다 구체적으로 설명되지 않는다.

도 8a-b에 도시되는 실시예에서, 랙(210)은 이가 있는 제1면(211) 및 제2면(212)를 나타낸다. 네 개의 제1 피니언(220')은 이가 있는 제1면(211)과 맞물리고, 네 개의 제2 피니언(220")은 이가 있는 제2면(212)과 맞물린다. 제1 피니언(220') 및 제2 피니언(220")은 쌍으로 구성되어 각 쌍의 제1 및 제2 피니언은 이가 있는 제1 및 제2면에 대한 법선을 따라 정렬된다. 각 제1 피니언(220') 및 제2 피니언(220")은 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(240)에 의해 각기의 일차 기어(230')에 고정된다. 모든 일차 기어(230')는, 모든 일차 기어가 도 8b에 도시된 바와 같이 랙(210) 아래에 구성되도록 각기 제1 및 제2 피니언의 대응하는 축방향 측에 구성된다. 제1 피니언(220') 및 제2 피니언(220") 각 쌍의 일차 기어(230')는 서로 맞물린다. 이차 기어(250)는 고정디바이스(240)에 의해 제1 피니언(220')에 연결되는 각 일차 기어(230') 사이에 구성된다. 각 이차 기어(250)는 그것이 구성된 곳 사이의 두 개의 이웃하는 일차 기어(230')와 맞물린다. 각 이차 기어는 각기의 출력- 또는 입력 샤프트(160)에 회전가능하게 고정된다. 모든 출력- 또는 입력 샤프트(160)는 랙(210)을 지나 연장하고 부하 또는 구동수단에 연결될 수 있는 각기 자유 샤프트단부(161)를 나타낸다. 그러므로, 이 실시예에서 전달될 부하는 모든 8개의 피니언(220')에 의해 나뉘어지고, 기어 구성은 하나의 랙 및 세 개의 출력- 또는 입력 샤프트(160) 사이에 움직임 및 토크 또는 힘을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 모든 피니언(220',220") 및 모든 일차 기어(230')는 모든 세 개의 출력- 또는 입력 샤프트(160)로 또는 이로부터 운동 및 힘 또는 토크를 전달하는 것에 기여한다.

도 9a-b에 도시된 실시예는 도 8a-b에 도시된 실시예와 상당한 정도로 대응된다. 유일한 차이는 최외곽 이차 기어(351)가 출력- 또는 입력 샤프트에 회전가능하게 고정되지 않는다는 것이다. 대신 이들 두 개의 최외곽 이차 기어(351)는 각기의 기어 샤프트(231)에 고정되고 도 6a-b를 참조하여 설명되는 것과 대응하는 구동기로서 기능한다. 도 9a-b에 도시되는 실시예에서 모든 운동 및 토크 또는 힘은, 따라서, 하나의 출력- 또는 입력 샤프트(161)로 또는 이로부터 전달되고, 이 출력- 또는 입력 샤프트는 이와 같은 이유로 도 8a-b에 도시된 출력- 또는 입력 샤프트보다 더 큰 직경으로 도시된다.

도 10a-b에 도시되는 실시예는 도 3a-e에 도시되는 실시예와 매우 대응된다. 이 실시예에서 기어 구성은 이가 있는 제1면(511) 및 이가 있는 제2면(512)을 갖는 랙(510)을 포함한다. 구성은 네 개의 제1 피니언(520') 및 네 개의 제2 피니언(520"), 여덟 개의 일차 기어(530'), 두 개의 이차 기어(550), 두 개의 삼차 기어(570) 및 제1 샤프트 단부(561) 및 제2 샤프트 단부(562)를 나타내는 출력- 또는 입력 샤프트(560)에 회전가능하게 고정되는 하나의 사차 기어(580)를 더 포함한다. 주요한 배열 및 기능은 도 3a-e를 참조하여 설명된 것에 대응하고 여기에 보다 구체적으로 설명하지 않기로 한다.

그러나, 도 10a-b에 도시되는 실시예는, 랙의 가로방향 이동을 제한하기 위한 추가적인 수단을 포함하므로 차이가 있다. 이들 수단은 도 11a-c에 보다 구체적으로 도시된다. 랙(510)은 두 개의 길이방향 그루브(515)를 나타내고, 하나는 랙의 상부면(513) 및 하부면(514) 각각에 구성된다. 랙의 상부면(513) 및 하부면(524)은, 도 11b에 도시된 바와 같이, 상호 평행하고 가로방향 제1면(511) 및 제2면(512)에 수직인 면을 지시한다. 그러나, 기어 구성의 배향에 따라 면(513, 514)이 실제로 상부면 및 하부면을 형성하지 않도록 랙은 사용상 다르게 배향될 수 있다. 기어 하우징(500)은 돌출하는 스터드(501)의 형태로서 세 쌍의 선형 안내 수단을 구비한다. 각 스터드(501)는 기어 하우징에 고정되고 각기의 그루브(515) 내로 연장한다. 스터드(501) 중 세 개는, 따라서, 상부면(513)에 구성된 그루브(515)에 수용되고, 세개의 스터드(501)는 하부면(514)에 구성되는 그루브(515)에 수용된다. 스터드(501)의 면 표면 및 대응하는 그루브(515)의 벽 사이 접촉에 의해 랙은, 랙의 제1면(511) 및 제2면(512)에 수직인 가로방향으로 안내된다. 도 10a 및 11a-c에 도시되는 실시예에서, 스터드(501)는, 정밀한 안내가 성취되도록 그루브(515)에 꼭끼워맞춤(close fit)으로 수용된다. 그러나, 또한, 그루브에 임의의 유격을 갖는 스터드를 구성하는 것이 가능하다. 이는, 선형 안내 수단이 랙의 특정한 제한된 가로방향 운동을 허용하는 일종의 단부 멈추개를 구성할 것이라는 것을 의미한다. 양 대안에서, 상기 설명된 바와 같은 피니언의 비틀림 탄력성에 의해 성취되는 랙의 가로방향의 안내는 실질적으로 선형 안내 수단, 즉, 스터드(501) 및 그루브(501)의 벽에 의해 흡수될 필요가 있는 가로방향 힘을 경감시킬 것이다.

도 27a-c는 기어 구성의 추가의 실시예를 개괄적으로 도시한다. 여기에, 기어 구성은 양면의 랙(610)을 포함한다. 두 개의 제1 피니언(620')은 랙(610)의 이가 있는 제1면과 맞물리고 두 개의 제2 피니언(620')은 이가 있는 제1면의 반대측의 이가 있는 제2면과 맞물린다. 이 실시예에서, 제1 피니언(620')은 법선을 따라 각기의 제2 피니언(620")과 정렬되지 않는다. 대신, 제1 피니언(620')은 제2 피니언(620")에 대한 랙(610)의 길이방향을 따라 다소 이동된다. 각각의 제1 및 제2 피니언은 피니언의 제1 축방향 측에 구성되는 제1 일차 기어(630') 및 피니언의 제2 축방향 측에 구성되는 제2 일차 기어(630')에 고정된다. 제1 피니언에 고정되는 각 제1 일차 기어(630')는 제2 피니언에 고정되는 제1 일차 기어와 맞물리고 제1 피니언에 고정되는 각 제2 일차 기어는 제2 피니언에 고정되는 제2 일차 기어와 맞물린다.

제1 이차 기어(650')는 제1 피니언(620')에 고정되는 제1 일차 기어(630') 및 제2 피니언에 고정되는 제1 일차 기어(630')와 맞물리도록 구성된다. 제2 이차 기어(650")는, 제1 피니언(620')에 고정되는 제2 일차 기어(630") 및 제2 피니언(620")에 고정되는 제2 일차 기어(630")와 맞물리도록 대응하게 구성된다. 각 이차 기어(650', 650")는 각기의 회전 부하 또는 구동 수단(690', 690")에 연결될 수 있는 각기의 출력- 또는 입력 샤프트(660', 660")에 고정된다.

적어도 제1 일차 기어 중 세 개 및 제2 일차 기어 중 세 개는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 각기의 피니언에 고정된다.

도 27a의 가장 잘 도시된 바와 같이, 이 구성은 Z자-형태의 맞물림 구성을 초래하고, 도 27a에 도시된 바와 같이, 상부 왼쪽 이차 기어는 상부 오른쪽 이차 기어와 맞물리고, 결국 랙 위의 제2 이차 기어와 맞물린다. 제2 이차 기어는 더 나아가 하부 왼쪽 이차 기어와 맞물리고, 이는 결국 또한 하부 오른쪽 이차 기어와 맞물린다. 대응하는 Z자-형태의 맞물림 구성은, 또한, 제1 일차 기어 및 제1 이차 기어에 의해 형성된다.

이는 각 출력- 또는 입력 샤프트로부터의 부하는 모든 네 개의 피니언에 균등하게 분배된다는 것을 의미한다. 게다가, 제1 및 제2 피니언 사이의 상대적 길이방향 이동 덕택에 일차 기어의 직경은 이웃하는 일차 기어를 방해함이 없이 증가될 수 있다. 상기 상대적 이동이 더 커질수록 일차 기어의 직경을 더 증가하는 것이 가능하다. 이는 결국 제한된 수의 기어단으로 기어 구성의 더 큰 전체 기어비가 성취될 수 있는 이점을 제공할 수 있다. 게다가, 일차 기어의 증가된 직경은, 신뢰성있는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스를 각기의 일차 기어에 구성하거나 각기의 일차 기어에 통합되도록 할 수 있다. 또한, 그것은 우수한 비틀림 탄력성 제공할 가능성 및 보다 우수한 상대적 회전을 높은 정확도에서 허용할 가능성을 증대시킨다.

기어 구성의 추가의 실시예가 도 28a-d에 개괄적으로 도시된다. 이 실시예에서, 랙(710)에는 이가 있는 제1면 및 제2면이 제공된다. 두 개의 제1 피니언(720')은 이가 있는 제1면과 맞물리고 두 개의 제2 피니언(720")은 이가 있는 제2면과 맞물린다.

도 28a 및 도 28c에 도시된 바와 같이, 하나의 제1 피니언은, 랙 위 상기 피니언의 제1 축방향 측에 구성되는 제1 일차 기어에 고정된다. 다른 하나의 제1 피니언은, 제2 일차 기어가 랙(610) 아래에 구성되도록 피니언의 축방향 측(제1 일차 기어를 구비하는 피니언에 대한 제2 축방향 측에 대응)의 제2 일차 기어에 고정된다. 대응하는 방식으로, 하나의 제2 피니언(720")은 랙 위에 구성되는 제1 일차 기어(730')에 고정되고 하나의 제2 피니언(720")은 랙(710) 아래에 구성되는 제2 일차 기어(730")에 고정된다. 제1 이차 기어(705')는 양 쪽 제1 일차 기어(730')와 맞물리도록 랙(710) 위에 구성되고, 제2 이차 기어(750")는, 양 쪽 제2 일차 기어(730")와 맞물리도록 랙 아래에 구성된다.

제1 이차 기어(750')는 회전 부하 또는 구동 수단(790')에 연결될 수 있는 제1 출력- 또는 입력 샤프트(760')에 고정된다. 제2 이차 기어(750")는 제2 회전 부하 또는 구동 수단(790")에 연결될 수 있는 제2 출력- 또는 입력 샤프트(760")에 고정된다.

적어도 제1 일차 기어 중 하나 및 제2 일차 기어중 하나는, 전술한 바와 같이, 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 각기 피니언에 연결된다.

이 실시예는, 따라서, 비교적 적은 수의 구성 부품을 포함하는, 공간을 절약하는 기어 구성을 제공한다.

도 17-21b는 선형 안내 수단을 구성하는 대안적인 방법을 도시한다. 도 17은, 도 3a-b에 도시되는 기어 구성에 대략 대응하는 기어 구성의 분해도이다. 그러나, 도 17에는, 또한, 기어 하우징 및 선형 안내 수단이 도시된다. 이 기어 구성은, 따라서, 주철로 형성되는 모노블럭(mono-block) 몸체(12001)를 포함하는 기어 하우징(1200)을 포함한다. 기어 하우징은, 또한, 몸체(1201)에 체결되는 상부단 하부 커버 플레이트(미도시)를 포함한다. 길이방향으로 연장하는 중앙 랙 채널(1202)이 몸체(1201)에 구성된다. 이가 있는 제1면(보이지 않음) 및 제2면(10012)를 나타내는 랙(1010)이 랙 채널(1202)에 선형으로 왕복가능하게 수용된다. 몸체(1202)는 이차 및 삼차 기어를 구비하는 샤프트 및 피니언을 수용하기 위한 다수의 리세스(1202)를 구비한다. 보다 구체적으로, 기어 구성은, 랙(1010)의 이가 있는 제1면과 맞물리는 네 개의 일차 기어(1020') 및 랙(1010)의 이가 있는 제2면(1012)과 맞물리는 네 개의 제2 피니언(1020")을 포함한다. 각 피니언(1020',1020")은 각기의 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(1042)에 의해 각기의 일차 기어(1030')에 고정된다. 일차 기어(1030')는 랙(1010) 위에서 쌍으로 맞물린다. 두 개의 이차 기어(1050') 각각은 각기의 제2 피니언(1020")에 고정되는 두 개의 상이한 일차 기어(1030')와 맞물린다. 각 이차 기어(1050')는 각기의 이차 기어 샤프트(1071)에 의해 각기의 삼차 기어(1070)에 회전가능하게 고정된다. 양 삼차 기어(1070)는, 제1 샤프트단부(1061) 및 제2 샤프트단부(1062)를 나타내는 출력- 또는 입력 샤프트(1060)에 회전가능하게 고정되는 사차 기어(1080)와 맞물린다. 도 17에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따르면, 사차 기어(1080)는 스플라인에 의해 출력- 또는 입력 샤프트(1060)에 고정된다.

도 17 및 도 18a-b를 참조하면, 이 실시예에 따른 선형 안내 수단은 상부 안내 로드(1021) 및 하부 안내 로드(1022)를 포함한다. 각 안내 로드는 랙(1010)의 전체 유효길이를 따라 길이방향으로 연장하고, 각각, 랙(1010)의 상부 및 하부면 표면에 구성되는 그루브(1023, 1034)에 수용되어 랙에 고정된다. 상부 로드(1021)는 몸체(1201)에 랙 채널(1202)의 위에 구성되는 대응하는 상부 리세스(1222)에 수용되고 길이방향으로 정렬되는 세개의 상부 안내 부재(1221)에 수용된다. 이에 대응하여, 하부 로드(1022)는 몸체(1201)에 랙 채널(1202)의 아래에 구성되는 대응하는 하부 리세스(1226)에 수용되고 길이방향으로 정렬되는 세 개의 하부 안내 수단(1225)에 수용된다. 각 쌍의 상부 리세스(1222) 및 하부 리세스(1226)를 위하여, 리세스 벽은, 상부 안내 부재(1121) 및 하부 안내 부재(1225)가 각기 리세스에 수용될 때 정확하게 정렬될 수 있도록 단일 기계가공 작업으로 고정밀도로 기계가공된다. 상부 안내 부재(1221)는 또한, 볼트(1228)에 의해 몸체(1201)에 체결되는 각기의 차단 부재(1227)에 의해 상부 리세스(1221)에 유지된다.

상부 안내 부재(1221)는 길이방향으로 연장하는 안내 리세스(1229)를 구비한다. 안내 리세스(1229)의 단면은 상부 안내 로드(1021)의 단면에 정확하게 대응하고 상부 안내 로드는 상부 안내 리세스(1229)에 길이방향으로 활주가능하게 수용된다. 이에 대응하여, 하부 안내 부재(1225)는 길이방향으로 연장하는 안내 리세스(12230)을 구비한다. 이들 안내 리세스(1230)의 단면은 하부 안내 로드(1022)의 단면에 정확하게 대응하고 하부 안내 로드(1022)는 하부 안내 리세스(1230)에 길이방향으로 활주가능하게 수용된다.

이에 의해, 랙(1010)은 랙 채널(1202)에서 선형으로 왕복이동한다. 상부 안내 로드(1021) 및 하부 안내 로드(1022)와 대응하는 안내부재(1221, 1225)의 안내 리세스와의 활주 맞물림은 랙(1010)의 길이방향 축에 수직인 모든 방향으로의 랙의 정확한 안내를 보장한다. 이 구성에서, 안내 부재는 또한 회전 안내를 보장한다. 게다가, 앞서 설명한 바와 같이 비틀림 탄력성이 있는 피니언에 의해 성취되는 측면 안내는 안내 로드 및 안내 부재에 가해지는 횡력이 제한되게 보장하고, 이는 전체 구성의 내용연수를 향상시킨다. 안내로드(1021, 1022) 및 안내부재(1221, 1225) 사이에 특정 유격을 구성함으로써, 즉, 안내 로드의 단면 폭을 안내 리세스(1229, 1230)의 단면 폭보다 다소 작게 만듦으로써, 측면 방향으로 임의의 유격을 허용하는 것이 가능하다. 이는, 안내부재(1221, 1225)가 랙(1010)에 단지 약간의 제한된 측면 이동을 허용하는 멈추개로서 기능한다는 것을 의미한다.

도 19a-b는 선형 안내 수단을 구성하는 대안적인 방법을 도시한다. 도 19a-b에 도시되는 섹션은 도 18a-b에 도시되는 것에 대응한다. 이 실시예에서, 랙(2010)은 상부 안내 리세스(2021) 및 하부 안내 리세스(2022)를 구비한다. 양 안내 리세스(2021, 2022)는 랙(2010)의 전체 유효길이를 따라 연장한다. 랙(2010)은 기어 하우징(2200)의 몸체(2201)에 구성되는 랙 채널(2202)에서 선형 이동가능하다. 세 개의 상부 안내 부재(2221)(하나만 도시)는 몸체(2201)에 구성되는 각기 상부 리세스(2222)에 구성된다. 이와 대응하여, 세 개의 하부 안내 부재(2225)(하나만 도시)는 몸체(2201)에 구성되는 각기 하부 리세스(2226)에 구성된다. 상부 안내 부재(2221) 및 하부 안내 부재(2225)는 랙(2010)의 각기 리세스(2021, 2022) 내로 돌출하는 길이방향 플랜지(229,2230)를 구비한다. 상부 안내 부재(2221)는 각기 리세스(2222)에 고정되고 고정 볼트 및 너트 구성(2228)에 의해 몸체(2201)에 고정된다. 이 실시예에서, 가로방향 안내는 플랜지(2229, 2230) 및 안내 리세스(2021, 2022) 사이의 활주 맞물림에 의해 성취된다. 위에 설명되는 실시예에서와 같이, 도 18a-b를 참조하면, 안내 리세스(2021, 2022) 및 플랜지(229, 2230)의 단면은 경직된 안내를 성취하거나 약간의 가로방향 유격을 허용하도록 선택될 수 있다.

도 20a-b는 회전 안내 수단을 포함하는 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 제1 피니언(3020') 및 제2 피니언(3020")을 각기 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(3042) 및 일차 기어(3030')와 연결하는 피니언 샤프트(3021)는 상부 안내 롤러 베어링(3221) 및 하부 안내 롤러 베어링(3225)를 구비한다. 랙(3010)은 상부 길이방향 플랜지(3021) 및 하부 길이방향 플랜지(2022)를 구비한다. 플랜지는 랙(2010)의 전체 유효길이 위를 연장한다. 각 플랜지(3021, 3022)는 서로에 대해 멀리, 측면을 향하는 두 개의 반대되는 안내 표면을 나태낸다. 각 안내 롤러 베어링(3221, 3225)은 플랜지(3021, 3025)의 각기 안내 표면과 구름 접촉하게 구성된다. 이 실시예에서, 랙의 가로방향 안내는, 따라서, 안내 롤러 베어링(3221, 3225) 및 랙(3010)의 각기 안내 표면 사이의 구름 접촉에 의해 제공된다. 이 실시예는 랙(3010)의 왕복이동 중 안내마찰을 경감시키는 이점을 수반한다.

도 21a-b는 대안적인 회전 안내 수단을 도시한다. 이 실시예에서, 랙(4010)은 기어 하우징의 몸체(4201)에 구성되는 랙 채널(4202)에서 왕복이동가능하다. 랙(4010)은 길이방향으로 연장하는 상부 리세스(4023) 및 하부 리세스(4024)를 나타낸다. 상부 길이방향 안내 로드(4021)는 상부 리세스(4023)에 구성되고 하부 안내 로드(4022)는 하부 리세스(4024)에 구성된다. 각 안내 로드(4021, 4022)는 랙(4010)으로부터 멀어지는 방향으로 테이퍼(taper)지는 단면을 나타낸다. 이는, 각 안내 로드(4021, 4022)는 두 개의 경사진 안내표면을 나타낸다는 것을 의미한다. 구성은 세 개의 상부 안내 휠(4221) 및 세 개의 하부 안내 휠(4225)를 더 포함한다(도면에는 각각 하나만 도시되어 있다). 안내 휠(4221, 4225)은 기어 하우징의 몸체(4201)에 체결되는 각기의 볼트 및 너트 구성(4228) 상에 회전가능하게 구성된다. 휠은 랙 채널(4202)의 위 및 아래에 몸체(4201)에 구성되는 대응하는 리세스에 또한 수용된다.

각 안내 휠(4221, 4025)의 원주면은, 그루브 지역에서 휠(4021,4025)의 단면이 안내 로드(4021, 4022)의 단면에 대응하는 형상을 나타내도록 경사진 측벽을 갖는 그루브를 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이, 상부 안내 로드(4021) 및 하부 안내 로드(4022)는, 로드 및 휠의 경사진 표면에 서로 안내 접촉하게 구성되도록 각기의 안내 휠(4221, 4225)의 원주 그루브에 수용된다. 이는 랙(4010)의 길이방향 축에 수직인 모든 방향으로 랙(4010)의 정밀하고 정확한 안내가 성취된다는 것을 의미한다. 바로 위에 설명된 실시예에서와 같이, 이 회전 안내는 랙(4010)의 선형 이동 중 마찰을 감소시킨다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 모든 실시예는, 피니언을 일차기어에 고정하는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스를 포함한다. 탄성적으로 변형가능한 디바이스는 피니언 및 일차 기어 사이의 제한된 탄성 상대 회전을 허용하도록 구성된다. 이하에는 그러한 고정디바이스의 다른 실시예가 설명될 것이다.

탄성적으로 변형가능한 고정디바이스는 피니언에 대하여 회전가능하게 고정될 수 있는 제1요소(part) 또는 부분(portion) 및 일차 기어에 대하여 회전가능하게 고정될 수 있는 제2요소 또는 부분을 포함한다. 제1요소 또는 제1부분은 탄성적으로 변형가능한 재료에 의해 제2요소 또는 제2부분에 기계적으로 연결된다.

도 12는 제1 실시예에 따른 그러한 고정디바이스를 도시한다. 이 실시예에서, 고정디바이스(1400)는 이가 있는 외주 부분(1031)를 나타내는 일차 기어(1030)와 일체로 형성된다. 고정디바이스(1400)는, 중앙 축방향으로 연장하는 원통형 관통공(1411)을 구비하는 내부 환형(環形) 부분(1410)을 포함한다. 관통공(1411)은 피니언(미도시)이 회전가능하게 고정되는 샤프트(미도시)를 수용할 수 있다. 고정디바이스의 제1부분을 형성하는 내부 환형 부분(1410)은, 따라서, 샤프트로의 내부 환형 부분(1410)의 회전 고정에 의해 피니언에 대하여 회전가능하게 고정될 수 있다. 그러한 고정은, 예를 들어, 수축 끼워맞춤(shrink fitting), 압력 끼워맞춤(force fitting), 스플라인 또는 다른 고정 수단에 의해 성취될 수 있다. 고정디바이스(1400)는 내부 환형 부분(1410) 외부에 동심으로 구성되는 중간부분(1430)을 더 포함한다. 중간 부분(1430)은 중간부분(1430) 주위에 필수적으로 고정된 피치가 분배되는, 다수의 축방향으로 연장하는 관통개구부(1431)에 의해 관통된다. 외부 환형 부분(1420)은 중간 부분(1430) 외부에 동심으로 구성된다. 외부 환형 부분(1420)은 일차 기어의 이가 있는 원주 부분(1031)과 일체로 형성된다. 외부 환형 부분(1420)은, 따라서, 일차 기어(1030)의 이가 있는 원주 부분에 대하여 회전가능하게 고정되고, 고정디바이스의 제2부분을 형성한다.

관통개구부(1431)는 대응하는 다수의 반경방향으로 연장하는 스포크(1432)를 더 형성한다. 도 12에 도시되는 예에서, 고정디바이스는 중간 부분(1430) 주위에 균등하게 분배되는 대략 십자가형상의 스포크(1432)를 포함한다. 전체 일차 기어(1030) 및 따라서, 고정디바이스(1400)는 적절한 인장탄성율(tensile modulus)을 나타내는 스틸로 만들어진다. 쉽게 이해될 수 있는 바와 같이, 관통개구부(1431)에 의한 재료 절감은 중간 부분(1430)이 제1부분(1410) 및 제2부분(1420)보다 낮은 토크에서 탄성적으로 변형하게끔 구성되도록 한다. 제1부분(1410) 및 제2부분(1420) 사이에 가해지는 토크는, 따라서, 스포크(436)를 원주방향으로 탄성적으로 구부러지게 할 것이고, 이에 의해 제1 부분(1410) 및 제2부분(1420)사이의 상대 회전이 초래된다.

도 13a-c는, 다소 상이한 기하학적 구성을 갖고 있지만 도 12에 도시되는 디바이스(1400)와 대체로 동일한 방식으로 기능하는 탄성적으로 변형가능한 디바이스(2400)를 도시한다. 도 13a-c는 제1 또는 제2 피니언일 수 있는 피니언(2020)을 도시한다. 즉, 피니언(2020)은 기어 구성에서 랙의 이가 있는 제1 또는 제2면과 맞물리도록 구성될 수 있다. 피니언(2020)은 피니언 샤프트(2090)에 회전가능하게 고정된다. 이 고정은, 예를 들어, 수축 끼어맞춤, 프레스 끼워맞춤(press fitting) 또는 다른 적절한 수단에 의해 성취될 수 있다. 피니언 샤프트(2090)는 피니언(2020)의 양 축방향 단부를 지나 축방향으로 연장한다. 제1 롤러 베어링(2071)은 피니언(2020)의 제1 축방향 측(도면에 보이는 바와 같이 피니언의 위에)의 피니언 샤프트(2090)에 부착된다. 제2 롤러 베어링(2072)은 피니언의 제2 축방향 측(도면에 도시된 바와 같이 피니언 아래)의 피니언 샤프트(2090)에 고정된다. 탄성적으로 변형 가능한 고정디바이스(2400)는 피니언(2020)에 대하여 반대쪽에 있는 제1 롤러 베어링(2071)의 측의 피니언 샤프트(2090)에 고정된다. 고정디바이스(2400)는, 따라서, 피니언(20)의 제1 축방향 측에 구성된다.

고정디바이스(2400)는 고정디바이스의 제1부분을 구성하는 환형 내부 부분(2410)을 포함한다. 제1부분(2410)은 피니언 샤프트(2090)를 수용하는 축방향으로 연장하는 관통공(2411)을 나타낸다. 제1부분(2410)은 피니언 샤프트(2090)에 수축 또는 프레스 끼워맞춤됨으로써 피니언 샤프트(2090)에 회전가능하게 고정된다. 도 12에 도시되는 실시예에서 보이는 바와 같이, 고정디바이스의 중간 부분은, 제1부분(2410) 및 제1부분(2410) 외부에 동심으로 구성되고 제2부분(2420)을 구성하는 환형 외부 부분(2420)을 연결하는 다수의 반경방향으로 연장하는 스포크(2433)를 포함한다. 제2부분(2420)은 일차 기어(2030)와 일체로 형성되고 그 외부 배럴 표면에 축방향으로 연장하는, 일차 기어이를 형성하는 이를 나타낸다. 일차 기어(2030)는 피니언(2020)의 제1 축방향 측에 구성되므로, 또한, 피니언의 다른 축방향 측에 구성되는 일차 기어가 없으므로, 도 13a-c에 도시되는 일차 기어(2030), 이 기어가 제1 일차 기어를 구성한다.

피니언(2020), 피니언 샤프트(2090), 일차 기어(2030) 및 고정디바이스(2400)를 포함하는 도 13a-c에 도시되는 구성은 기본적으로 도 12를 참조하여 상기 설명된 것과 대응하게 기능한다. 그러나, 도 13a-c에 도시된 스포크(2433)는 도 12에 도시되는 것보다 다소 약하고, 그로 인해 도 12a-c에 도시된 고정디바이스는 보다 높은 상대 회전 대 토크비를 나타낸다.

도 14a-b는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(3400)의 추가의 변형을 도시한다. 이 고정디바이스(3400)는 피니언 샤프트(미도시)에 회전가능하게 고정되도록 구성되는 내부 환형 허브(3401)를 포함한다. 환형 제1 요소(3410)는 허브(3401)에 회전가능하게 고정된다. 제1요소(3410)는, 허브(3401)를 수용하는 중앙 원통형 슬리브 부분(3412) 및 반경방향 외측으로 연장하는 디스크부분(3413)을 포함한다. 다수의 축방향으로 연장하는 관통개구부(3414)는 디스크부분(3413)에 구성된다.

고정디바이스는 외측 축방향으로 연장하는 환형 플랜지(3422)가 구비되는 환형 디스크(3421)를 포함하는 제2요소(3420)를 더 포함한다. 디스크(3421)의 원주 표면(3423)은 축방향으로 연장하는 일차 기어이를 구비한다. 고정디바이스의 제2부분(3420)은, 따라서, 일차 기어와 일체로 형성된다. 제1요소(3410)의 디스크 부분(3413)은 제2요소(3420)의 환형 플랜지(3422)에 의해 동심으로 수용된다. 제2요소(3420)의 디스크 부분(3421)은 축방향으로 연장하는 원통형의 관통개구부(3424)를 구비한다. 각 개구부(3424)는 제1요소(3410)의 각기 개구부(3414)와 축방향으로 정렬된다.

헤드부분(3431) 및 로드부분(3432)를 나타내는 고정디바이스(3430)는 각 개구부(3414)에 삽입된다. 헤드부분(3431)은 디스크 부분(3414)의 하부 측(도면에 도시된 바와 같이)에 기대고 로드부분(3432)는 환형 디스크(3421)의 각기 개구부(3424) 내로, 그리고 필수적으로 완전히 연장한다. 원통형의 중간 슬리브(3433)는 로드부분(3432)의 외부상에 동심으로 구성된다. 슬리브 형태의 탄성부재(3440)는 제2요소(3420)의 디스크 부분(3421)의 각기 원통형 개구부(3424)의 내부 벽 및 각 중간 슬리브(3433)사이에 동심으로 구성된다. 보이는 전형적인 예에서, 탄성부재(3440)는 원통형 고무 슬리브로 구성된다. 각 탄성부재(3440)는 각기 개구부(3424) 및 각기 중간 슬리브(3433)상에 꼭끼워맞춤(close fit)으로 구성된다.

토크가 피니언 및 일차 기어 사이, 즉, 고정디바이스의 제1요소(3410) 및 제2요소(3420) 사이에 가해질 때, 슬리브(3433)를 갖는 고정부재(3430) 및 제2요소(3420)의 관통개구부(3424)의 각기 내부 벽 사이에 작용하는 접선력(tangential force))은 탄성부재(3440)가 반경방향으로 탄성압축되게 한다. 이에 의해, 제1요소(3410) 및 제2요소(3420) 사이의 제한된 상대 회전이 허용된다. 전술한 바에 대응하게, 탄성 고정디바이스에 가해질 최대 토크 가 제1 및 제2요소 사이, 그리고, 그에 의해, 피니언 및 이에 회전가능하게 고정되는 일차 기어 사이의 적절한 상대 회전을 야기하도록 탄성부재(470)의 개수와 치수와, 그들의 탄성성질도 마찬가지로 전달될 전체 부하와 관련하여 선택된다. 고정디바이스의 이 실시예는, 탄성부재는 주로 압축력이 가해질 것이므로 특정 이점을 수반한다. 그로 인해, 탄성재료의 전단으로부터 야기되는 재료 파열의 위험은 최소로 유지될 수 있다.

도 15a-f는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(4400)의 추가의 변형을 도시한다. 이 변형은 압축성의 탄성 슬리브를 포함하는 도 14a-b에 도시되는 고정디바이스와 기본적으로 동일한 작동원리를 나타낸다. 그러나, 이 변형에서는, 고정디바이스는 일차 기어와 일체로 형성되지 않고, 일차기어로부터 축방향으로 분리되어 구성된다.

도 15a-c에 도시된 바와 같이, 피니언(4020)은 피니언 샤프트(4090)에 회전가능하게 고정된다. 피니언(4020)의 제1 축방향 측에서, 일차 기어(4030)는, 일차 기어(4030)가 피니언 샤프트(4090) 및 피니언(4020)에 대하여 회전할 수 있도록 롤러 베어링(4091)에 의해 피니언 샤프트(4090)에 고정된다. 피니언 샤프트는 또한 롤러 베어링(4070)을 구비하고, 이에 의해 피니언 샤프트(4090)는 기어 하우징(미도시)에 저널 고정된다. 일차 기어(4030) 내에 동심으로 구성되는 피니언 샤프트단부는 내부 스플라인이 구비되는 축방향으로 연장하는 리세스(92)를 구비한다.

탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(4400)는 축방향으로 연장하는 샤프트(4412)를 갖는 허브(4411)로서 형성되는 제1요소(4410)를 포함한다. 샤프트(4412)는 외부 스플라인을 구비한다. 제1요소가 협동하는 내부 및 외부 스플라인에 의해 피니언 샤프트(90)에 대하여 회전가능하게 고정되도록 샤프트(4412)가 리세스(92)에 수용된다. 허브(4411)는 세 개의 축방향으로 연장하는, 원통형의 관통공(4413)을 나타낸다. 세 개의 축방향으로 연장하는 리세스(4414)는 허브의 원주 표면에 구성된다.

고정디바이스는 또한 제2요소(4420)를 형성하는 다수의 부품을 포함한다. 이들 부품은 세 개의 간격부재(4421), 제1 환형 디스크(4422), 제2 환형 디스크(4423), 여섯 개의 고정 볼트(4424) 및 다수의 와셔를 포함한다. 각 간격부재(4421)는 각기 리세스(4414)에 수용되고 두 개의 축방향으로 연장하는 관통공을 구비한다. 간격부재(4421)는 허브(4411)의 원주 방향으로 특정 유격을 갖고 리세스(4414)에 수용된다. 디스크(4423, 4424)는 허브(4411)의 각기 축방향 단부에 구성된다. 제2요소(4420)는 고정 볼트(4424)에 의해 일차 기어(30)에 회전가능하게 고정된다. 각 볼트(4424)는 제1 디스크(4422), 간격부재(4421), 제2 디스크(4423)의 각기 홀을 통해 연장하고 일차 기어(30)의 내부 나사산이 구비되는 각기의 축방향으로 연장하는 홀에 나사산 맞물림한다(도 15a-c).

고정디바이스(4400)는 원통형 슬리브(4431)로서 형성되는 세 개의 탄성적으로 변형가능한 부재(4430)를 더 포함한다. 각 변형가능한 부재(4430)는 각기 고정 로드(4432)에 프레스끼워맞춤된다. 각 고정 로드(4432)는 두개의 맞물림 단부 및 단부보다 더 큰 직경을 갖는 중간 부분을 포함한다. 각 변형가능한 부재(4430)는 허브의 각기 관통공(4413)에 프레스 끼워맞춤된다. 각 고정 로드(4432)의 제1 단부는 제1 디스크(4422)에 구성되는 각기 고정 홀(4422a)에 맞물린다. 각 고정 로드(4432)의 제2 단부는 제2 디스크(4423)의 각기 고정 홀(4423a)에 맞물린다.

도 14a-b에 도시된 실시예에 대응하여, 제2요소(4420)는 탄성적으로 변형가능한 부재(4430)의 압축 하에 제1요소(4410)에 대하여 제한되게 회전 가능하다. 이 실시예에서, 상대 회전은 제1요소(4410)의 허브(4411)에 구성되는 각기 리세스(4414) 및 간격부재(4421) 사이 원주방향의 유격에 의해 더 제한된다.

도 16a-c는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(5400)의 추가의 변형을 도시한다. 피니언(5020)은 피니언 샤프트(5090)에 회전가능하게 고정된다. 피니언(5020)의 제1 축방향 측에서, 일차 기어(5030)가 피니언 샤프트(5090) 및 피니언(5020)에 대하여 회전할 수 있도록 일차 기어(5030)는 롤러 베어링(5091)에 의해 피니언 샤프트(5090)에 고정된다. 또한, 피니언 샤프트(5090)는 피니언 샤프트(5090)를 기어 하우징(미도시)에 저널 고정하는 롤러 베어링(5070)을 구비한다. 피니언 샤프트의 단부 부분(5090a)은 피니언으로부터 멀어지는 방향으로 일차 기어(30)로부터 연장한다. 단부 부분(5090a)은 피니언 샤프트(5090)의 다른 축방향 부분보다 작은 직경을 나타낸다. 일차 기어(5030)는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(5400)에 의해 피니언 샤프트(5090)의 단부 부분(5090a)에 연결된다. 고정디바이스(5400)는 피니언 샤프트(5090)의 돌출하는 단부 부분(90a) 바깥쪽에 동심으로 구성되는 중공부재로서 형성된다. 고정디바이스(5400)는 단부 부분(90a)의 자유 단부를 둘러싸고 이에 회전가능하게 연결되는 제1부분(5410)을 포함한다. 고정디바이스의 제2요소(5420)는 축방향으로 연장하는 볼트(미도시)에 의해 일차 기어(5030)에 회전가능하게 고정되는 환형 플랜지로서 형성된다. 제2요소(5420)는 고정디바이스(5400)의 탄성적으로 변형가능한 부분(5430)에 의해 제1부분(5410)에 연결된다. 탄성적으로 변형가능한 부분(5430)은 원통형 슬리브로서 형성되고 제1부분(5410) 및 제2부분(5420)과 하나로 형성된다. 탄성적으로 변형가능한 부분은 단부 부분(90a)에 대해 동심으로 연장하고, 슬리브 벽을 형성하는 비교적 얇은 재료를 나타낸다. 도시된 실시예에서, 전체 고정디바이스(5400).

고정디바이스(5400)의 제1부분(5410) 및 제2부분(5420) 사이에 토크가 가해질 때, 중간의 탄성적으로 변형가능한 부분(5430)은 비틀려 늘어난다. 제2부분(5420) 및 그로 인한 일차 기어(5030)는 그럼으로써 제1부분(5410) 및 피니언(5020)에 대해 회전하도록 허용된다. 탄성적으로 변형가능한 부분(5430)의 재료 및 치수를 선택함으로써, 가해질 최대 토크에 대한 최대 상대 회전을 결정하는 것이 가능하다. 도시된 전형적인 실시예에서, 전체 고정디바이스(5400)은 스틸 합금으로 구성된다. 그러나 저토크 응용례를 위해 알루미늄, 복합재 및 폴리머와 같은 다른 재료도 또한 가능하다.

소정 토크가 피니언(5020) 및 일차 기어(5030) 사이에 가해질 때 단부 부분(5090a) 또한 탄성 변형하도록 도 16a-c에 도시되는 고정디바이스는 피니언 샤프트(5900)의 단부 부분(5090a)의 재료 및 치수를 선택함으로써 변형될 수 있다.

모든 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스를 위해, 탄성물질의 탄성도 및 외형 구조는 고정디바이스에 가해질 최대 토크 및 기어 구성에 의해 전달될 공칭(nominal) 전체 부하와 관련하여 선택될 수 있다.

가장 높은 부하에 노출되는 기어 구성의 피니언이 기어 구성의 모든 피니언에 대한 평균 부하보다, 즉, 피니언의 개수에 의해 나뉘는 기어 구성의 총 최대 부하보다, 대략 20% 높은 최대 부하를 겪을 수 있도록 탄성도가 선택되는 것이 적절하다고 판명되었다. 몇몇 응용례에서는, 이 숫자가 10%로 감소되는 것이 바람직할 수 있다. 기어 구성의 피니언 및 기어의 개수, 제조 공차 및 비정확성에 의존하는 기어 구성의 피니언 사이의 상대적 공칭 유격은, 또한, 요구되는 고정디바이스의 탄성에 영향을 미친다.

예를 들어, 도 3a-e에 도시된 기어 구성에서, 부하가 걸리지 않은 상태에서, 마지막 피니언이 랙과 플랭크 접촉하게 되기 전에, 랙과 플랭크 접촉하게 된 제1 피니언이 그것의 일차 기어에 대해 대략 0.5°회전될 수 있도록 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스의 탄성이 선택될 수 있다. 또한, 기어 구성이 그것의 공칭 최대 부하에 노출될 때, 가장 높은 부하에 노출되는 피니언이 그 일차 기어에 대해 대략 3.0° 회전되도록 탄성이 선택될 수 있다.

고정디바이스의 적절한 탄성은 적절한 탄성도를 갖는 탄성재료를 선택하고 이 재료에 적절한 외형 구조를 제공함으로써 성취될 수 있다. 특히, 탄성적으로 변형가능한 재료로서 엘라스토머를 활용할 때, 고정디바이스의 탄성은 또한 특정 방향으로의 재료 변형을 제한 및 허용하는 것에 의해, 예를 들어, 재료의 일부 부분을 둘러싸도록 하는 것에 의해, 영향을 받을 수 있다.

모든 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스를 위해, 제1 및 제2요소 사이의 공칭 상대 회전 위치를 정확하고 정밀하게 조절할 수 있는 것이 또한 매우 중요할 것이다. 공칭 상대 회전 위치는, 탄성적으로 변형가능한 재료가 해방될 때, 즉, 디바이스의 제1 및 제2요소 사이에 토크가 가해지지 않을 때, 제2요소에 대한 제1요소의 회전 위치를 의미한다. 그러한 조절을 허용함으로써, 공통의 출력- 또는 입력 샤프트에 기계적으로 연결되는 모든 피니언 및 일차 기어가 동기화되어 모든 플랭크 맞물림이 동시에 그리고 모든 피니언 및 일차 기어에 동등한 부하 하에 발생한다. 그러한 동시 및 동등한 플랭크 맞물림은 전체 부하의 균등한 분배 및 플랭크 마모의 감소에 크게 기여한다.

이러한 이유로, 탄성적으로 변형가능한 고정 디바이스가 제1 및 제2요소 사이의 공칭 상대 회전 위치의 조절을 허용하는 수단을 구비하는 것이 유리할 것이다. 그러한 수단은 다양한 상이한 방법으로 성취될 수 있다. 도 22는 도 15a-f에 도시되는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 포함될 수 있는 그러한 조절 수단을 도시하고, 도 23은 도 16a-c에 도시되는 디바이스에 사용될 대응하는 수단을 도시한다.

도 22에서 도시된 예에서, 조절 수단은 제2요소(4420)의 제1 환형 디스크에 구성되는 관통홀(4422b), 제2 환형 디스크(4423)에 구성되는 대응하는 관통홀(4423b) 및 고정볼트(4424)를 포함한다. 도 22에 도시된 바와 같이, 관통홀(4422b, 4423b)은 볼트(4424)의 직경을 초과하는 환형 디스크(442,4423)의 원주 또는 접선방향으로의 확장부를 갖는다. 이는 고정 볼트가 환형 디스크(4422,4423)를 통해 연장하고 일차 기어(30)의 축방향으로 연장하는 홀과 나사산 맞물림하더라도 일차 기어(30)가 환형 디스크(4422,4423)에 대하여 회전될 수 있다는 것을 의미한다. 그러한 상대 회전이 성취될 수 있는 각도는 볼트(4424)의 직경 및 관통홀(4422b, 4423b)의 원주 또는 접선 확장부 사이의 차이에 대응한다.

이는 피니언에 대한 일차 기어(30)의 회전 위치를 매우 정밀하게 정하는 것이 가능하고, 그 다음, 고정볼트(442)를 일차 기어(30) 내로 체결함으로써 그와 같이 성취된 공칭 상대 회전 위치를 고정하는 것이 가능하다는 것을 의미한다.

도 16a-c에 도시된 고정 디바이스에 사용되는, 도 23에 도시된 예에서, 대응하는 원주 또는 접선방향으로 연장하는 관통공(5420a)은 고정디바이스의 제2요소(5420)를 형성하는 환형 플랜지에 구성된다. 관통홀(5420a)의 원주 또는 접선 크기는, 제2요소(5240)를 일차 기어(5030)에 고정하는 고정 볼트(미도시)의 직경을 초과한다. 이는, 제2요소(5420) 및 그 피니언(5020)에 대한 대응하는 일차 기어(5030)의 각 조절은 고정볼트가 일차 기어(5030)에 체결되기 전에 성취될 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명자는, 또한, 기어 구성의 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스를 조절하기 위한 특정 방법이 특히 유리하다는 것을 알게 되었다. 이 방법은 다음 단계를 포함한다.

- 이가 있는 랙 및 상기 랙과 맞물리는 적어도 두 개의 피니언을 포함하는 기어 구성을 제공하는 것으로서, 각 피니언은 각기 일차 기어에 고정되고, 일차 기어는 공통의 출력- 또는 입력 샤프트에 연결되고 피니언은 탄성적으로 변형가능한 고정 디바이스에 의해 각기의 일차 기어에 고정되며, 각 고정 디바이스는, 일차 기어가 피니언에 대해 자유롭게 회전할 수 있는 제1모드로 설정될 수 있고 일차 기어가 피니언에 대해 단지 제한된 탄성 회전만으로 한정되는 제2 모드로 설정될 수 있는 조절 수단을 포함한다.

- 모든 조절디바이스를 제1 모드로 설정하는 것.

- 랙 및 출력- 또는 입력 샤프트 중 하나를 움직이지 못하게 하는 것.

- 랙 및 출력- 또는 입력 샤프트 중 다른 하나에 힘을 가하는 것.

- 피니언의 플랭크가 이가 있는 랙의 플랭크와 접촉할 때를 관찰하는 것.

- 각 피니언의 플랭크가 대응하는 이가 있는 랙의 플랭크와 접촉할 때 또는 접촉한 바로 뒤에 모든 조절디바이스를 제2 모드로 설정하는 것.

방법은, 따라서, 기어 구성의 통상의 사용 중 균등한 부하 분배가 성취되도록 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스를 조절하기 위한 매우 간단하고 신뢰성 있는 방법을 제공한다.

도 24는 본 발명에 따른 기어 구성을 포함하는 파동에너지 변환기를 도시한다. 파동에너지 변환기의 일반 기능적 원리는 WO2012/008895A1에 설명된다. 파동에너지 변환기(6000)는 기어 구성의 랙(미도시)의 상부 단부를 수용하는 실린더(6001)를 포함한다. 실린더(6001)는 기어 구성의 기어 하우징(6002)의 상부 단부에 고정된다. 가스 스프링(6003)은 기어 하우징(6002)의 하부 단부에 고정된다. 랙(미도시)은 실린더(6001), 기어 하우징(6002) 및 가스 스프링(6003)에 대해 선형으로 왕복이동가능하고 내부에 수용된다. 랙의 하부 단부는 랙과 함께 가스 스프링(6003)에 대하여 축방향으로 이동가능한 앵커링 부재(6004)에 연결된다. 기어 하우징은 본 발명에 따르고 위에 설명된 바와 같은 기어 구성(미도시)를 더 포함한다. 기어 구성은 두 개의 출력 샤프트(미도시)를 포함한다. 각 샤프트는 각기 프리 휠 및 플라이휠을 통해 각기의 전기 발전기 (6005,6006)에 연결된다.

도 25는, 도 24에 도시되는 파동에너지 변환기의 확대도이고 발전기(6005,6006)기가 기어 구성에 연결되는 방식을 보다 상세하게 도시한다. 도 26a-b는 기어 구성의 출력 샤프트(미도시) 및 발전기(6006) 사이의 전형적인 연결 구성를 보다 더 구체적으로 도시한다. 도 26a-b에 도시된 바와 같이, 이 연결 구성은 기어 구성의 출력 샤프트(미도시)를 수용하기 위한 중앙 보어를 갖는 중앙 허브(7001)를 포함한다. 슬리브부재(7002)는 허브(7001)에 대해 동심으로 구성된다. 슬리브부재(7002)는 그 사이에 구성된 롤러 베어링(7003,7004)에 의해 허브에 대해 회전가능하다. 프리휠 디바이스(7005)는 또한 허브(7002) 및 슬리브부재(7003) 사이에 구성된다. 프리휠 디바이스(7005)는, 허브(7001)의 한 방향으로의 회전은 슬리브부재(7002)에 전달되는 반면, 허브(7001)의 타 방향으로의 회전은 슬리브부재(7002)에 전달되지 않도록 구성된다. 도시된 예에서, 프리휠 디바이스(7005)는 케이지(cage) 타입이고 내부 및 외부 링에 구성되는 다수의 스프링을 포함한다. 그러나, 통상의 기술자에게 쉽게 이해될 수 있는 바와 같이, 다른 타입의 프리휠 디바이스를 활용하는 것이, 또한, 가능하다.

슬리브부재(7002)는 트랜스미션 디스크(7006)에 또한 고정된다. 트랜스미션 디스크(7006)는 댐퍼 구성(7008a, 7008b)에 의해 플라이휠(7007)에 연결된다. 플라이휠(7007)은, 차례로, 발전기(6006)의 입력 샤프트(6006a)에 고정된다. 댐퍼 구성(7008a, 7008b)는 기어 구성의 출력 샤프트 및 발전기(6006)의 입력 샤프트(6006b) 사이의 임의의 반경 또는 각의 정렬불량을 보상하도록 구성된다. 댐퍼 구성은 볼트(미도시)에 의해 서로 연결되는, 비틀림 강성이 있고 약간 굽힘가능한 두 개의 디스크(7008a, 7008b)를 포함한다. 쉽게 이해될 수 있는 바와 같이, 댐퍼 구성은 수많은 다른 방식으로 구성될 수 있다. 또한, 댐퍼 구성이 몇몇 응용례에서 생략되는 것이 가능하다.

따라서, 오로지 제1 회전방향으로만 출력 샤프트의 회전이 발전기 중 하나(6005)로 전달되고, 제1 회전방향에 반대인 오로지 제2 회전방향으로만 출력 샤프트의 회전이 다른 발전기(6006)에 전달되도록 기어 구성의 출력 샤프트가 발전기(6005,6006)에 연결된다.

도 24에 도시되는 파동에너지 변환기는 바다 표면에 또는 아래에 부유하는 부표(미도시)에 고정되고 적어도 일부가 수용된다. 앵커링 부재(6004)의 하부 단부는 바다의 바닥에 고정된다. 가스 스프링(6003)은 물이 부표 및 기어 하우징(6002)에 부유상승력을 가하는 방향에 반대인 방향으로 기어 하우징(6002)에 대해 랙을 한쪽으로 기울이게끔 구성된다. 이는 기어 구성에 의해 전달될 부하가 크게 감소되도록 기어 하우징에 작용하는 상승력이 필수적으로 상쇄된다는 것을 의미한다.

바다의 파랑운동 중, 부표, 실린더(6001), 기어 하우징(6002) 및 가스 스프링은 앵커링 부재에 대해 그리고 이로 인해 기어 랙에 대해 왕복 운동한다. 기어 구성은 기어 랙의 상대적 왕복운동을 각 출력 샤프트의 회전 이동으로 변환한다. 각 출력 샤프트의 회전 이동은 각기 발전기의 로터를 회전하도록 구동한다. 발전기는 각기의 프리 휠을 통해 출력 샤프트에 연결되므로 제1 발전기(6005)의 로터는 랙의 상대적 축방향 이동 중 제1 방향으로 회전가능하게 구동된다. 제2 발전기(6006)의 로터는 랙의 상대적 축방향 이동 중 제2 방향으로 회전하도록 구동된다. 각 로터는, 각기 로터를 구동하는 방향에 반대되는 방향으로 랙의 상대적 축방향 이동 중 자유롭게 회전한다. 그로 인해, 각 발전기는 랙의 전체 왕복사이클 동안 하나의 그리고 동일한 회전 방향으로 계속 회전하도록 허용된다. 이는 시스템의 관성을 감소시키고, 이에 의해 전체 파동에너지 변환기의 효율이 향상된다. 플라이 휠은 로터의 회전 속력의 변동을 더 감소하고, 이로 인해 발전기에 의해 생산되는 전력의 변동은 따라서 감소된다.

부표의 왕복 선형 이동을 로터의 회전 이동으로 변환 중, 본 발명에 따른 기어 구성은 동시에 맞물려 있는 피니언 및 기어 랙의 모든 플랭크로 부하를 균등하게 분배하는데 기여한다. 그로 인해, 기어 부품의 마모는 감소되고, 내용연수는 향상되고 보다 예측가능하게 한다.

파동에너지 응용례에서, 전기 발전기는 회전하는 출력 샤프트에 연결되는 다른 부하로 대체될 수 있다. 예를 들어, 회전하는 출력 샤프트는 담수 생산을 위한 회전 고압 펌프에 연결될 수 있다.

본 발명의 기어 구성은 또한 많은 다른 응용례에 사용될 수 있다. 예를 들어, 기어 구성의 입력 샤프트는 전기 또는 그 밖의 모터와 같은 회전하는 구동 수단에 연결될 수 있다. 그러면 기어 구성은 회전 입력 운동을 랙의 선형 운동으로 변환한다. 이는, 특히 큰 부하를 위한, 예를 들어, 선형 액츄에이터 및 선형 이동 승강 디바이스에 활용될 수 있다. 매우 높은 부하 대 무게 및 부피비와 본 발명의 기어 구성에 의해 제공되는 길고 예측가능한 내용연수도 마찬가지로 본 구성을 유압 또는 공압 위치-실린더 구성이 이전에 지배적이고 오로지 실용적으로 가능한 해결방안이었던 많은 그와 같은 응용례에 적합하게 한다. 본 발명의 기어 구성에 의해 제공되는 효율적이고 경제적인 전기기계 구성을 활용함으로써, 이전의 유압 및 공압 구성와 관련된 많은 문제들이 제거되거나 크게 감소할 수 있다. 그러한 선형 액츄에이터 응용례에서, 랙의 제1 단부는 승강되거나 그 밖에 이동될 부하에 연결될 수 있다. 부하가 큰 응용례에서, 기어 랙의 타 단부는 가스 스프링과 같은 스프링 수단에 연결될 수 있다. 그러면 스프링 수단은, 부하가 랙에 힘을 가하는 방향에 반대의 방향으로 랙을 치우치게 구성된다. 예를 들어, 승강 응용례에서, 스프링 수단은 랙의 승강방향으로, 즉, 부하의 중력이 랙에 힘을 가하는 방향에 반대인 랙의 방향으로 랙이 치우치도록 구성된다. 이는 기어 구성에 의해 전달될 전체 부하가 크게 감소되도록 랙을 균형을 이루게 하는 것이 가능하다는 것을 의미한다. 이는 차례로 구동 수단의 파워 요구치 뿐만 아니라 기어 구성의 랙, 피니언, 기어 및 그 밖에 다른 부품의 마모까지 줄일 수 있다.

본 발명은 예를 통해서 설명되었다. 본 발명은, 그러나, 설명된 실시예로 제한되지 않는다. 반대로, 그것은 첨부된 청구항의 범위 내에서 자유롭게 변화될 수 있다. 예를 들어, 랙, 피니언 및/또는 기어는 직선의 또는 각이 있는 톱니 플랭크를 구비할 수 있다. 각이 있는 톱니 플랭크의 경우에 단일의 또는 이중 각진 방향 플랭크가 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 랙은 하나 또는 두 개의 상호 반대되는 이가 있는 면에 톱니 플랭크를 구비할 수 있고, 그러면 기어 구성은 랙의 각 이가 있는 면과 맞물리는 피니언을 포함한다. 그러나, 랙이 네 개의 이가 있는 면을 구비하는 것 또한 가능하다. 바람직하게, 랙은 정사각형 등 과 같은 사각형 단면을 나타내고, 이가 있는 면은 쌍으로 구성되며, 각 쌍은 서로에 대해 상호 반대측에 구성되는 두 개의 이가 있는 면을 포함한다. 그러면 기어 구성은 네 개의 세트의 피니언을 포함하고, 각 세트는 각기 이가 있는 면과 맞물리고 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 적어도 하나의 일차 기어에 연결되는 적어도 하나의 피니언을 포함한다. 그러한 기어 구성에서, 피니언의 각 세트는, 바람직하게, 두 개 또는 네 개의 피니언을 포함한다. 정사각형 또는 사각형 외형 기어 랙의 이가 있는 복수의 면을 갖는 그러한 구성은 기어 랙의 전체 부하가 랙의 다수의 면에 분배되도록 하고, 따라서 주어진 랙의 크기에 대해 보다 큰 부하 용량을 허용한다. 또한, 첨부된 청구항, 상기 설명 및 도면에 도시된 것에 의해 정의된 바와 같이 집합체 기어 디바이스에 두 개 또는 여러 기어 구성을 배열하는 것 또한 가능하다. 그러한 경우에 있어서, 둘 이상의 그러한 기어 구성은 차례로 잇달아서 선형으로 구성되고, 각 기어 구성의 피니언이 하나의, 동일한 다른 랙과 맞물리도록 구성될 수 있다. 그 대신에, 각 그러한 기어 구성의 피니언이 각기의 랙과 맞물리도록 구성될 수도 있다. 그러한 기어 디바이스의 다른 랙은, 또한, 직렬 또는 병렬로 서로와 연결될 수 있다.

상기 설명에 의해 이해되는 바와 같이, 기어 구성은 많은 상이한 방식으로 구성될 수 있다. 그러한 구성의 예는 다음을 포함하는 기어 구성이다:

- 이가 있는 두 개의 면을 갖는 랙, 이가 있는 제1면과 맞물리는 두 개의 피니언, 이가 있는 제2면과 맞물리는 두 개의 피니언. 각 피니언은 각기의 제1 일차 기어에 고정됨. 하나의 이차 기어는 두 개의 일차 기어와 맞물리고 공통의 출력- 또는 입력 샤프트에 고정되고, 적어도 세 개의 제1 일차 기어는 탄성적으로 및 제한되게 각기 피니언에 대해 회전하도록 구성된다.

- 이가 있는 두개의 면을 가지는 랙, 이가 있는 제1면과 맞물리는 네 개의 피니언 및 이가 있는 제2면과 맞물리는 네개의 피니언. 각 피니언은 각기 제1 일차 기어에 고정됨. 두 개의 제1 이차 기어. 각 이차 기어는 두 개의 일차 기어와 맞물리고 제1 삼차 기어에 고정됨. 출력- 또는 입력 샤프트에 고정되는 제1 사차 기어와 맞물리는 두 삼차 기어. 일차 기어 중 적어도 일곱 개는 각기 피니언에 대해 탄성적으로 및 제한되게 회전하도록 구성된다.

- 이가 있는 두 개의 면을 갖는 랙. 이가 있는 제1면과 맞물리는 여덟 개의 피니언 및 이가 있는 제2면과 맞물리는 여덟 개의 피니언. 각 피니언은 각기 제1 일차 기어에 고정됨. 각각이 두 개의 일차 기어와 맞물리고 각기의 제1 삼차 기어에 고정되는 네 개의 제1 이차 기어. 각각이 두 개의 삼차 기어와 맞물리고 제1 오차 기어에 고정되는 두 개의 제1 사차 기어. 두 개의 오차 기어와 맞물리고 출력- 또는 입력 샤프트에 고정되는 하나의 제1 육차 기어. 일차 기어 중 적어도 열다섯 개는 각기 피니언에 대하여 탄성적으로 및 제한되게 회전하도록 구성된다.

위에 제시된 실시예 각각은 대응하는 다수의 제2 일차 기어, 제2 삼차 기어, 제2 사차 기어, 제2 오차 기어 및 제2 육차 기어를 추가함으로써 변형될 수도 있고, 이로 인해 대응하는 대칭성 있는 기어 구성이 성취된다. 이러한 경우에, 제1 및 제2 최종 기어(즉, 제1 및 제2 이차, 사차 또는 육차 기어인 경우일 수 있음)는, 그리고 나면, 공통의 출력- 또는 입력 샤프트 또는 각기의 출력- 또는 입력 샤프트에 고정될 수 있다.

게다가, 피니언 및 일차 기어 사이에 구성되는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스 외에도 기어 구성은 그러한 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스를 또한 더 포함할 수 있다. 그러한 추가의 디바이스는, 예를 들어, 적어도 한 쌍의 이차 및 삼차 기어 및 또는 적어도 한 쌍의 사차 및 오차 기어 사이에 구성될 수 있다. 그와 같은 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스의 추가에 의해 기어 구성에서 부하 분배는 더 나아가 향상될 수 있다. 그러한 구성은 또한 피니언 및 일차 기어 사이에 구성되는 각 고정디바이스의 비틀림 탄력성 및 상대 회전에 대한 요구사항을 감소시킬 수 있는 것을 수반한다.

또한, 기어 구성이 적어도 하나의 입/출력 샤프트 상에 모터 또는 발전기를 구비할 때 및 높은 상대 회전속도가 상기 모터 또는 발전기에 요구될 때 유성 기어 유닛과 같은 추가의 종래 기어 유닛이 전체 기어 구성의 기어비를 증가시키도록 상기 모터 및 발전기 사이에 연결될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 기어 구성의 각 기어단은 단에 대한 5배의 기어비를 제공할 수 있고 이보다 더 높은 기어비가 요구되는 기어 구성에 있어서는, 추가의 기어 유닛의 사용이 유리할 수 있다.

Claims (22)

1. 선형 힘 및/또는 운동을 회전 토크 및/또는 운동으로 변환 또는 그 역으로 변환하기 위한 기어 구성으로서,
   - 랙(10, 110, 210, 510, 1010, 2010, 3010, 4010)으로서, 길이방향 축(A) 및 상기 랙의 길이방향 축에 평행하게 연장하는 적어도 하나의 이가 있는 면을 나타내고, 길이방향 축을 따라 왕복 이동가능한 랙;
   - 적어도 두 개의 피니언(20, 120, 220, 520, 1020, 2020, 3020, 4020, 5020)으로서, 상기 랙의 이가 있는 면과 회전가능하게 맞물리고 상기 피니언의 제1 축방향 측에 구성되는 각기의 제1 일차 기어(30', 130', 230', 530', 1030', 2030', 3030, 4030, 5030)에 고정되는 상기 적어도 두 개의 피니언;을 포함하고,
   - 상기 제1 일차 기어 중 적어도 두 개는, 상기 적어도 두 개의 제1 일차 기어가 제1 출력- 또는 입력 샤프트로 또는 제1 출력- 또는 입력 샤프트로부터 토크를 전달하도록 공통의 출력- 또는 입력 샤프트(60, 160, 560, 1060)에 기계적으로 연결되고,
   - 상기 제1 차 기어 중 적어도 하나는, 상기 각기의 제1 일차 기어 및 피니언 사이에서 제한된 상대 회전이 허용되도록 구성되는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(40, 41, 42, 140, 1042, 1400, 2400, 3400, 4400, 5400)에 의해서 상기 각기의 피니언에 고정되는, 기어구성.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 두개의 제1 피니언(20', 120', 220', 520', 1020')은 공통의 상기 랙의 이가 있는 제1면(11, 111, 211,511)과 맞물리는, 상기 기어구성.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 랙은 이가 있는 제1면(11, 211, 511) 및 상기 이가 있는 제1면에 평행하고 반대측에 구성되는 이가 있는 제2면 (12, 212, 512, 1012)을 나타내고, 상기 적어도 두 개의 피니언은 상기 랙의 이가 있는 제1면(11, 211, 511)과 맞물리는 적어도 하나의 제1 피니언(20', 220', 520', 1020') 및 상기 이가 있는 제2면과 맞물리는 적어도 하나의 제2 피니언(20", 220", 520", 1020")을 포함하고, 각 제1 및 제2 피니언은 탄성적으로 변형가능한 고정 디바이스(40, 41, 42, 240, 540, 1042)에 의해 상기 각기의 제1 일차 기어에 고정되는, 상기 기어구성.
4. 청구항 3에 있어서, 적어도 하나의 기어 파트 세트를 포함하고, 각 세트는 두 개의 제1 피니언(20', 220', 520', 1020') 및 두 개의 제2 피니언(20", 220", 520", 1020")을 포함하고, 각 1제 피니언은 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(40, 41, 42, 240, 540, 1040)에 의해 제1 일차 기어(30', 230', 530', 1030')에 고정되고, 제1 일차 기어는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스에 의해 각기의 제2 피니언에 고정되는 대응하는 제1 일차 기어와 맞물리는, 상기 두 개의 제1 피니언 및 두 개의 제2 피니언; 및 상기 일차 기어 중 두 개와 맞물리는 제2차 기어 gear (50, 250, 350, 351, 550, 1050)를 포함하는, 상기 기어구성.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 이차 기어는 상기 제1 또는 제2 피니언의 1차 기어 모두와 맞물리는, 상기 기어구성.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 이차 기어는 제1 피니언의 하나의 일차 기어 및 제2 피니언의 하나의 이차 기어와 맞물리는, 상기 기어구성.
7. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어 파트 세트 중 하나를 포함하고, 상기 이차 기어는 공통의 출력- 또는 입력 샤프트에 고정되는, 상기 기어구성.
8. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어 파트 세트 두 개를 포함하는, 상기 기어구성.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 각 세트의 이차 기어(250)는 각기의 출력- 또는 입력 샤프트(160)에 연결되는, 상기 기어구성.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 기어 파트 세트 모두의 이차 기어(50, 550, 1050)는 공통의 출력- 또는 입력 샤프트(60, 560. 1060)에 연결되는 삼차 기어(70, 570, 1070)와 맞물리는, 상기 기어구성.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 두 개 및 바람직하게는 모든 제1 및/또는 제2 피니언(20', 20")은, 상기 피니언의 제2 축방향 측에 구성되는 각기의 제2 일차 기어(30")에 상기 각기의 제2 일차 기어 및 피니언 사이에서 제한된 상대 회전을 허용하도록 구성되는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(40)에 의해 고정되고, 적어도 두개의 제2 일차 기어는, 상기 적어도 두 개의 제2 일차 기어가 상기 출력- 또는 입력 샤프트에 토크를 전달하도록 공통의 출력- 또는 입력 샤프트(60")에 기계적으로 연결되는, 상기 기어구성.
12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 랙의 이가 있는 면에 수직인 방향으로 랙의 길이방향 이동을 안내하도록 구성되는 선형 안내 수단(125, 1021, 1221, 1022, 1025, 2021, 2221, 2022, 2225, 3021, 3221, 3022, 3225, 4021, 4221, 4022, 4225)을 포함하는, 상기 기어구성.
13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스는 피니언(2020, 3020, 4020, 5020)에 회전가능하게 고정되는 제1요소(1410, 2410, 3410, 4410, 5410) 및 일차 기어(1030, 2030, 3030, 4030, 5030)에 회전가능하게 고정되는 제2요소(1420, 2420, 3420, 4420, 5420)를 포함하고, 상기 제1요소 및 제2요소는 탄성적으로 변형가능한 재료에 의해 기계적으로 연결되는, 상기 기어구성.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 적어도 하나의 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스는 상기 제1요소(4410, 5410) 및 제2요소(4420, 5420) 사이의 공칭 상대 회전 위치를 조절하기 위한 수단(4411b, 4423b, 4424, 5420a)을 포함하는, 상기 기어구성.
15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서, 상기 제1요소(5410)는, 제1차 기어(5030)의 축방향 단부로부터 샤프트 부분(5090a)의 자유단으로 축방향으로 돌출하는 상기 샤프트 부분(5090a) 및 상기 자유단으로부터 상기 일차 기어의 축방향 단부를 향하여 상기 샤프트 부분에 대해 동심으로 연장하는 탄성적으로 변형가능한 슬리브(5430)의해 제2요소(5420)에 연결되는, 상기 기어구성.
16. 청구항 15에 있어서, 상기 샤프트부분(5490a)은 원주방향으로 탄성적으로 변형가능한, 상기 기어구성.
17. 청구항 14에 있어서, 상기 탄성적으로 변형가능한 재료의 적어도 일부는 반경방향으로 연장하는 스포크(1432, 2433)를 형성하는, 상기 기어구성.
18. 청구항 14에 있어서, 상기 탄성적으로 변형가능한 재료는, 상기 제1요소(3410, 4410)가 상기 제2요소(3420, 4420)에 대해 회전될 때 압축되도록 구성되는 폴리머 재료(3440, 4431)를 포함하는, 상기 기어구성.
19. 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서, 상기 랙은 중간 공간과 함께 또는 중간 공간 없이 상호 연결되는 두 개의 길이방향 랙 절반들을 포함하는, 상기 기어구성.
20. 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 공통의 출력- 또는 입력 샤프트에 기계적으로 연결되는 상기 제1 및/또는 제2 일차 기어 중 하나를 뺀 적어도 모두는 각기의 제1 일차 기어 및 피니언 사이에서 제한된 상대적 회전을 허용하도록 구성되는 탄성적으로 변형가능한 고정디바이스(40, 41, 42, 140, 1042, 1400, 2400, 3400, 4400, 5400)에 의해 그들 각기의 피니언에 고정되는, 상기 기어구성.
21. 상기 랙에 가해지는 선형 왕복 이동을 적어도 하나의 출력 샤프트의 외향 회전 운동으로 변환하도록 구성되는 청구항 1 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 따른 기어 구성을 포함하는 파동에너지 변환 디바이스.
22. 적어도 하나의 입력 샤프트에 가해지는 회전 운동을 상기 랙의 외향 선형 운동으로 변환하도록 구성되는 청구항 1 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 따른 기어 구성을 포함하는 선형 액츄에이터.
    

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