KR20180069853A

KR20180069853A - 인터메싱 변속 메커니즘

Info

Publication number: KR20180069853A
Application number: KR1020187013515A
Authority: KR
Inventors: 정푸 팬; 유하오 첸
Original assignee: 닝보 에이치에스-파워 드라이브 테크놀로지 코. 엘티디
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-06-25
Also published as: JP2018530721A; EP3364071A2; CA3001644A1; US20180291996A1

Abstract

본 발명은 인터메싱 변속 메커니즘을 제공하고, 인터메싱 변속 메커니즘은 내부 엣지 상에 제1 개수의 원호 톱니들이 제공된 외륜, 상기 제1 개수의 원호 톱니들은 상기 외륜의 내부 엣지를 따라 배치되고; 외부 림 상에 제2 개수의 톱니들이 제공된 내륜, 상기 제2 개수의 톱니들은 상기 내륜의 상기 외부 림을 따라 배치되고, m>n이고; 상기 내륜이 외륜의 내부에 편심되게 배치되도록 구성된 편심 회전 장치;를 포함하고, 상기 외륜, 상기 내륜, 및 상기 편심 회전 장치 중 하나는 입력 파워와 연결되고, 다른 하나는 출력 장치와 연결되어 상기 외륜과 상기 내륜 사이의 결속을 통해 동력이 전달되고; 상기 내륜의 톱니 윤곽(toothed profile)은 상기 내륜이 변속을 위해 상기 외륜과 결속하였을 때, 상기 제2 개수의 톱니들 중 일부만이 상기 제1 개수의 원호 톱니들과 결속하고, 상기 제2 개수의 톱니들 중 나머지는 상기 제1 개수의 원호 톱니들과 분리되도록 설계된다.

Description

인터메싱 변속 메커니즘

본 발명은 전체적으로 인터메싱 변속 메커니즘과 관련 있다.

이 부분은 청구 범위에 기재된 본 발명의 배경 또는 맥락을 제공하기 위한 것이다. 여기의 설명은 추구될 수 있는 개념을 포함할 수 있으나, 반드시 이전에 추구되었거나 상상되었던 것은 아니다. 따라서, 여기에 달리 지칭되지 않는한, 이 부분에 기재된 것은 본 발명의 상세한 설명과 청구 범위에 대한 선행 기술이 아니며, 이 부분에 포함됨으로써 선행 기술임이 자인되는 것도 아니다.

외부 맞물림(external meshing) 변속 메커니즘과 비교했을 때, 인터메싱 변속 메커니즘은 더 작은 크기, 1단 변속에서 더 높은 속도비, 및 멀티 톱니 맞물림(multi-tooth meshing) 달성의 용이성과 같은 이점을 갖는다. 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서, 내부 기어와 외부 기어간 톱니(tooth) 개수 차이가 하나일 때, 속도 비가 가장 크다. 그러나, 종래의 일반적인 인벌류트 기어(involute gear)의 결속에 있어서 톱니 개수 차이가 하나일 때, 내부 기어와 외부 기어 사이에, 톱니 잼(tooth jam)을 야기하고 결국 내부 기어와 외부 기어 사이에 회전이 발생하지 않도록 하는, 톱니 결속 간섭이 있다. 따라서, 인터메싱 변속 메커니즘에서 가장 큰 속도 비를 달성하기 위해서는, 내부 기어와 외부 기어 사이의 결속에서 간섭 문제가 해결되어야 한다.

현재, 하모닉 기어(harmonic gear)와 완전 폐쇄형 사이클로이드 휠 구동 메커니즘(fully closed cycloidal wheel drive mechanism)이 인터메싱 변속 메커니즘에서 가장 널리 사용되고 있다. 하모닉 구동 메커니즘은 내부 기어와 외부 기어 사이의 맞물림(meshing) 간섭을 해결하기 위하여 플렉스플라인(flexspline)을 결속을 위한 타원형 외부 기어로 사용한다. 플렉스플라인 제조의 어려움 및 작은 토크 출력 때문에 하모닉 구동의 적용은 매우 제한된다.

사이클로이드 휠 및 롤러 구동 메커니즘은 사이클로이드 휠을, 동력 전달을 위해 외륜 상의 롤러와 결속하는 내륜으로 사용한다. 사이클로이드 휠의 윤곽은 내륜과 롤러 사이의 비-간섭 결속을 실현시키는 파선형(예를 들어, 원이 직성 상에서 구르고 있을 때 상기 원 상의 고정점의 자취) 또는 변형된 파선형이다. 그러나, 완전 폐쇄형 사이클로이드 휠의 윤곽은 외륜 상의 롤러와 항상 결속하고, 그 결과 내륜과 롤러 사이에 다량의 마찰이 발생한다. 마찰을 줄이기 위한 공통된 일반적인 방법은 외륜 상의 각 롤러에 슬리브 베어링(sleeve bearing)을 놓아 미끄럼 마찰을 회전 마찰로 바꾸는 것이다. 그러나, 구동 메커니즘의 크기가 커지고 많은 토크 전달이 요구될 때 롤러는 양쪽 끝에서 지지되지만 힘은 중간에 실리기 때문에 롤러는 구부러지게 의도된다.

상술한 단점들 때문에, 하모닉 변속 메커니즘이나 사이클로이드 변속 메커니즘은 작은 크기, 높은 속도 비, 큰 토크 전달 적용에 이상적이지 않다.

본 발명은 종래의 기어 변속 메커니즘의 모든 단점을 해결하는 인터메싱 변속 메커니즘을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 내부 엣지 상에 제1 개수의 원호 톱니들이 제공되는 외륜, 상기 제1 개수의 원호 톱니들은 상기 외륜의 상기 내부 엣지를 따라 배치되고, 외부 림 상에 제2 개수의 톱니들이 제공되는 내륜을 포함하고, 상기 제2 개수의 톱니들은 상기 내륜의 상기 외부 림을 따라 배치되고, m>n이고; 각 톱니는 하나의 톱니 탑(tooth top), 상기 톱니 탑의 윤곽은 상기 내륜이 상기 외륜과 변속을 위해 결속되었을 때, 상기 톱니 탑이 상기 외륜 상의 상기 원호 톱니들과 접하지 않도록 설계되고, 및 상기 톱니 탑의 양 측면에 각각 연결되는 두 개의 톱니 웨이스트(tooth waist)를 포함하고, 상기 톱니 웨이스트 각각의 윤곽은 상기 내륜이 상기 외륜과 변속을 위해 결속되었을 때, 상기 내륜 상의 상기 톱니들과 상기 외륜 상의 상기 원호 톱니들 사이에 간섭 없이 다중-톱니 동시 맞물림(multi-teeth synchronous meshing)이 달성되도록 상기 톱니 웨이스트가 상기 원호 톱니들과 주기적으로 결속되고 분리되도록 설계되고, 상기 내륜은 인접한 톱니들을 연결하기 위한 복수의 톱니 링크들을 갖는 인터메싱 변속 메커니즘이 제공된다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 톱니 링크는 곡선 또는 직선이고; 상기 톱니 탑은 곡선 또는 직선이고, 상기 톱니 웨이스트는 곡선, 직선, 호, 및 스플라인(spline)의 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어진 매끄러운 복합 곡선(smooth composite curve)이다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 톱니 웨이스트의 한 부분은 변속을 위해 상기 내륜이 상기 외륜과 결속될 때 지정된 결속 영역에서 상기 외륜 상의 대응되는 원호 톱니 및 상기 내륜 상의 대응되는 톱니 사이의 일련의 연속적인 맞물림 포인트들(meshing points)에 의해 엔빌로우프 곡선(envelope curve)으로 형성된 곡선이고, 그리하여 상기 내륜 상의 복수 개의 톱니들이 상기 지정된 결속 영역에서 상기 외륜 상의 상기 롤러들과 간섭 없이 결속되고 상기 지정된 결속 영역 밖에서 접촉 또는 결속이 일어나지 않는다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 톱니 웨이스트 상의 상기 엔빌로우프 곡선의 길이 및 위치는 맞물리는 톱니들의 개수 및 상기 내륜과 상기 외륜의 지정된 톱니 결속 간격에 따라 결정된다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 톱니 탑을 형성하는 상기 곡선 또는 직선은 완화 곡선(transition curve)에 의해 상기 톱니 웨이스트의 상기 엔빌로우프 곡선과 부드럽게 연결된다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 톱니 링크를 형성하는 상기 곡선 또는 직선은 완화 곡선 및/또는 직선에 의해 상기 톱니 웨이스트의 상기 엔빌로우프 곡선과 부드럽게 연결되고, 상기 톱니 링크는 어느 시점에서도 상기 외륜 상의 어느 원호 톱니들과도 접촉하지 않거나, 또는 상기 톱니 링크 각각을 형성하는 상기 곡선은 상기 톱니 웨이스트 상의 상기 엔빌로우프 곡선과 동일하다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 내륜이 상기 외륜의 상기 내부 엣지에 대하여 병진 운동 및 회전을 하도록 구동시킬 수 있는 편심 회전 장치(eccentric rotation device)를 더 포함한다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 내륜이 상기 외륜과 변속을 위해 결속될 때 상기 제2 개수의 톱니들 중 일 부분만이 상기 제1 개수의 원호 톱니들과 결속되거나 접촉하고, 상기 제2 개수의 톱니들 중 나머지는 상기 제1 개수의 원호 톱니들과 분리된다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 m-n=a(a∈ 1, 2, 3 ...자연수인 정수(natural integer)); 상기 내륜과 상기 외륜의 톱니 수 차이 때문에, 상기 편심 회전 장치가 한 사이클(360도) 회전할 때 상기 내륜은 개수 'a'의 톱니 각도만큼 회전하고, 상기 내륜은 상기 편심 회전 장치의 반대 방향으로 회전한다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 외륜 내부의 상기 제1 개수의 원호 톱니들은 롤러들이다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 편심 회전 장치의 편심도에 대한 변수 d의 값은 r/2보다 크고, r은 상기 롤러의 반지름이다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 외륜 내부의 상기 제1 개수의 원호 톱니들은 롤러이고; 상기 롤러 각각의 중심으로부터 대응되는 톱니 링크 상의 임의의 지점까지의 거리는 상기 롤러와 상기 내륜 상의 상기 톱니 사이의 모든 맞물림 영역(meshing area)에서 상기 롤러의 반지름 이상이다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 외륜의 상기 내부 엣지에는 롤러 홈이 제공되고, 상기 롤러 홈의 반지름은 상기 롤러의 반지름과 동일하다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 롤러들은 롤러 포지셔닝 링(roller positioning ring)에 의하여 상기 롤러 홈들 내에 위치되거나 스페이서 링(spacer ring)에 의해 상기 롤러 홈들 내에서 제어된다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 내륜의 모든 상기 톱니 탑들은 상기 내륜이 변속을 위에 상기 외륜과 결속되었을 때, 상기 외륜의 상기 원호 톱니들과 접촉이 없다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 내륜의 모든 상기 톱니 탑들과 톱니 링크들은 상기 내륜이 변속을 위해 상기 외륜과 결속되었을 때 상기 외륜의 상기 원호 톱니들과 접촉이 없다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 편심 회전 장치의 회전 사이클 동안에 상기 내륜의 톱니 각각은 상기 외륜의 상기 원호 톱니들로부터 적어도 한번 분리된다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 인터메싱 변속 메커니즘은 적어도 4개의 내륜을 병렬로 갖는다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 내륜이 변속을 위해 상기 외륜과 결속할 때 상기 제2 개수의 톱니들과 동시에 맞물리는(meshed) 상기 원호 톱니들의 수는 상기 원호 톱니들의 전체 수의 60% 미만이다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 유성 캐리어(planetary carrier)를 더 포함하고, 상기 내륜은 상기 유성 캐리어와 상기 내륜 사이의 토크 및 회전 전달을 위해 상기 유성 캐리어 내부에 위치한다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 편심 회전 장치는 상기 외륜의 내부에 설치된 상기 유성 캐리어 내부에 배치된다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 상기 톱니 탑의 절반, 상기 톱니 탑의 절반에 인접한 상기 톱니 웨이스트 하나 그리고 상기 하나의 톱니 웨이스트에 인접한 상기 톱니 링크의 절반은 하나의 곡선 또는 부드러운 연결점을 가진 일련의 곡선들로부터 형성된다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 내부 엣지 상에 제1 개수의 원호 톱니들이 제공된 외륜, 상기 제2 개수의 톱니들은 상기 내륜의 상기 외부 림을 따라 배치되고, 외부 림 상에 제2 개수의 톱니들이 제공된 내륜, 상기 제1 개수의 원호 톱니들은 상기 외륜의 내부 엣지를 따라 배치되고, m>n이고; 상기 내륜이 외륜의 내부에 편심되게 배치되도록 구성된 편심 회전 장치;를 포함하고, 상기 외륜, 상기 내륜, 및 상기 편심 회전 장치 중 하나는 입력 파워와 연결되고, 다른 하나는 출력 장치와 연결되어 상기 외륜과 상기 내륜 사이의 결속을 통해 동력이 전달되고; 상기 내륜의 톱니 윤곽(toothed profile)은 상기 내륜이 변속을 위해 상기 외륜과 결속하였을 때, 상기 제2 개수의 톱니들 중 일부만이 상기 제1 개수의 원호 톱니들과 결속하고, 상기 제2 개수의 톱니들 중 나머지는 상기 제1 개수의 원호 톱니들과 분리되도록 설계된 인터메싱 변속 메커니즘이 제공된다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 각각의 톱니는 하나의 톱니 탑, 상기 톱니 탑의 윤곽은 상기 내륜이 변속을 위해 상기 외륜과 결속하였을 때 상기 톱니 탑과 상기 외륜의 상기 원호 톱니들간 접촉이 없도록 설계되고; 상기 톱니 탑의 양 측면에 각각 연결되는 두 개의 톱니 웨이스트들을 포함하고, 상기 톱니 웨이스트 각각의 윤곽은 상기 내륜이 변속을 위해 상기 외륜과 결속되었을 때 상기 내륜 상의 상기 톱니들과 상기 외륜 상의 상기 원호 톱니들 사이에 간섭 없이 다중-톱니 동시 맞물림이 달성되도록 상기 톱니 웨이스트가 상기 원호 톱니들과 주기적으로 결속되고 분리되도록 설계되고; 상기 내륜은 인접한 톱니들을 연결하기 위한 복수의 톱니 링크들을 갖는다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 톱니 링크는 곡선 또는 직선이고; 상기 톱니 탑은 곡선 또는 직선이고; 상기 톱니 웨이스트는 곡선, 직선, 호, 및 스플라인의 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어진 매끄러운 복합 곡선이다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 톱니 웨이스트의 한 부분은 변속을 위해 상기 내륜이 상기 외륜과 결속될 때 지정된 결속 영역에서 상기 외륜 상의 대응되는 원호 톱니 및 상기 내륜 상의 대응되는 톱니 사이의 일련의 연속적인 맞물림 포인트들(meshing points)에 의해 엔빌로우프 곡선(envelope curve)으로 형성된 곡선이고, 그리하여 상기 내륜 상의 복수 개의 톱니들이 상기 지정된 결속 영역에서 상기 외륜 상의 상기 롤러들과 간섭 없이 결속되고 상기 지정된 결속 영역 밖에서 접촉 또는 결속이 일어나지 않는다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 톱니 웨이스트 상의 상기 엔빌로우프 곡선의 길이 및 위치는 맞물리는 톱니들의 개수 및 상기 내륜과 상기 외륜의 지정된 톱니 결속 간격에 따라 결정된다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 톱니 탑을 형성하는 상기 곡선 또는 직선은 완화 곡선(transition curve)에 의해 상기 톱니 웨이스트의 상기 엔빌로우프 곡선과 부드럽게 연결된다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 톱니 링크를 형성하는 상기 곡선 또는 직선은 완화 곡선 및/또는 직선에 의해 상기 톱니 웨이스트의 상기 엔빌로우프 곡선과 부드럽게 연결되고 상기 톱니 링크는 어느 시점에서도 상기 외륜의 어느 원호 톱니들과도 접촉하지 않거나, 또는 상기 톱니 링크 각각을 형성하는 상기 곡선은 상기 톱니 웨이스트 상의 상기 엔빌로우프 곡선과 동일하다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, m-n=a(a∈ 1, 2, 3 ...자연수인 정수(natural integer))이고, 상기 편심 회전 장치가 한 사이클(360도) 회전할 때 상기 내륜은 개수 'a'의 톱니 각도만큼 회전하고, 상기 내륜은 상기 편심 회전 장치에 대해 반대 방향으로 회전한다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 외륜 내부의 상기 제1 개수의 원호 톱니들은 롤러이다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 외륜 내부의 상기 제1 개수의 원호 톱니들은 롤러이고, 상기 편심 회전 장치의 편심도에 대한 변수 d의 값은 r/2보다 크고, r은 상기 롤러의 반지름이다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 편심 회전 장치의 편심도에 대한 변수 d의 값은 r/2보다 크고, r은 상기 롤러의 반지름이다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 외륜의 상기 내부 엣지에는 롤러 홈이 제공되고, 상기 롤러 홈의 반지름은 상기 롤러의 반지름과 동일하다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 롤러들은 롤러 포지셔닝 링(roller positioning ring)에 의하여 상기 롤러 홈들 내에 위치되거나 스페이서 링(spacer ring)에 의해 상기 롤러 홈들 내에서 제어된다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 내륜의 모든 상기 톱니 탑들은 상기 내륜이 변속을 위하여 상기 외륜과 결속되었을 때, 상기 외륜의 상기 원호 톱니들과 접촉이 없다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 내륜의 모든 상기 톱니 탑들과 톱니 링크들은 상기 내륜이 변속을 위해 상기 외륜과 결속되었을 때 상기 외륜의 상기 원호 톱니들과 접촉이 없다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 내륜의 각각의 톱니들은 상기 편심 회전 장치의 회전 사이클 동안에 상기 원호 톱니들로부터 적어도 한번 분리된다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 인터메싱 변속 메커니즘은 적어도 4개의 내륜을 병렬로 갖는다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 내륜이 변속을 위해 상기 외륜과 결속할 때 상기 제2 개수의 톱니들과 동시에 맞물리는 상기 원호 톱니들의 수는 상기 원호 톱니들의 전체 수의 60% 미만이다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 유성 캐리어(planetary carrier)를 더 포함하고, 상기 내륜은 상기 유성 캐리어와 상기 내륜 사이의 토크 및 회전 전달을 위해 상기 유성 캐리어 내부에 위치한다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 편심 회전 장치는 상기 외륜의 내부에 설치된 상기 유성 캐리어 내부에 배치된다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 톱니 탑의 절반, 상기 톱니 탑의 절반에 인접한 상기 톱니 웨이스트 하나 그리고 상기 하나의 톱니 웨이스트에 인접한 상기 톱니 링크의 절반은 하나의 곡선 또는 부드러운 연결점을 가진 일련의 곡선들로부터 형성된다.

본 발명의 제3 양상에 따르면, 인터메싱 변속 메커니즘에서 외륜과 결속하는 내륜이 제공된다, 상기 내륜의 외부 림 상에는 상기 외륜의 내부 엣지 상의 제1 개수의 원호 톱니들과 결속하는 제2 개수의 톱니들이 제공되고, 각각의 톱니는 하나의 톱니 탑, 상기 톱니 탑의 윤곽은 상기 내륜이 변속을 위해 상기 외륜과 결속되었을 때, 상기 톱니 탑이 상기 외륜 상의 상기 원호 톱니와 접하지 않도록 설계되고; 및 상기 톱니 탑의 양 측면에 각각 연결되는 두 개의 톱니 웨이스트, 상기 톱니 웨이스트 각각의 윤곽은 상기 내륜이 상기 외륜과 변속을 위해 결속되었을 때, 상기 내륜 상의 상기 톱니들과 상기 외륜 상의 상기 원호 톱니들 사이에 간섭 없이 다중-톱니 동시 맞물림이 달성되도록 상기 톱니 웨이스트가 상기 원호 톱니들과 주기적으로 결속되고 분리되도록 설계되고;를 포함하고, 상기 내륜은 인접한 톱니들을 연결하는 복수 개의 톱니 링크들을 더 갖는다.

본 발명의 제3 양상에 따르면, 상기 톱니 링크 각각은 곡선 또는 직선이고; 상기 톱니 탑은 곡선 또는 직선이고; 상기 톱니 웨이스트는 곡선, 직선, 호, 및 스플라인(spline)의 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어진 매끄러운 복합 곡선(smooth composite curve)이다.

본 발명의 제3 양상에 따르면, 상기 톱니 웨이스트의 한 부분은 변속을 위해 상기 내륜이 상기 외륜과 결속될 때 지정된 결속 영역에서 상기 외륜 상의 대응되는 원호 톱니 및 상기 내륜 상의 대응되는 톱니 사이의 일련의 연속적인 맞물림 포인트들에 의해 엔빌로우프 곡선으로 형성된 곡선이고, 그리하여 상기 내륜 상의 복수 개의 톱니들이 상기 지정된 결속 영역에서 상기 외륜 상의 롤러들과 간섭 없이 결속되고 상기 지정된 결속 영역 밖에서 접촉 또는 결속이 일어나지 않는다.

본 발명의 제3 양상에 따르면, 상기 톱니 웨이스트 상의 상기 엔빌로우프 곡선의 길이 및 위치는 맞물리는 톱니들의 개수 및 상기 내륜과 상기 외륜의 지정된 톱니 결속 간격에 따라 결정된다.

본 발명의 제3 양상에 따르면, 상기 톱니 탑을 형성하는 상기 곡선 또는 직선은 완화 곡선에 의해 상기 톱니 웨이스트의 상기 엔빌로우프 곡선과 부드럽게 연결된다.

본 발명의 제3 양상에 따르면, 상기 톱니 링크 각각을 형성하는 상기 곡선 또는 직선은 완화 곡선 및/또는 직선에 의해 상기 톱니 웨이스트의 상기 엔빌로우프 곡선과 부드럽게 연결되고, 상기 톱니 링크는 어느 시점에서도 상기 외륜의 어느 원호 톱니들과도 접촉하지 않거나, 또는 상기 톱니 링크 각각을 형성하는 상기 곡선은 상기 톱니 웨이스트 상의 상기 엔빌로우프 곡선과 동일하다.

본 발명의 제3 양상에 따르면, 상기 톱니 탑의 절반, 상기 톱니 탑의 절반에 인접한 상기 톱니 웨이스트 하나 그리고 상기 하나의 톱니 웨이스트에 인접한 상기 톱니 링크의 절반은 하나의 곡선 또는 부드러운 연결점을 가진 일련의 곡선들로부터 형성된다.

종래의 변속 시스템과 비교했을 때, 본 발명에 따른 인터메싱 변속 메커니즘은 효과적으로 간섭을 피할 수 있고 내륜과 외륜 사이의 결속에서 오는 마찰을 줄일 수 있다. 그리하여, 인터메싱 변속 메커니즘을 구비한 기어박스 또는 변속 시스템은 더 작은 크기에 더 큰 속도 비, 더 큰 토크 출력, 장수명, 고효율 등을 가질 수 있다.

동반되는 도면과 함께 제공되는 이어지는 상세한 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 유사한 참고 부호는 서로 다른 도면에서 유사한 부분 또는 요소들을 지칭하는 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 인터메싱 메커니즘의 개략적인 전면도이다.
도 2는 본 발명의 내륜의 개략적인 구조도이다.
도 3a는 본 발명의 내륜의 톱니 윤곽의 개략적인 모습이다.
도 3b는 본 발명의 내륜 상의 톱니와 외륜 상의 롤러 사이의 결속의 개략적인 모습이다.
도 4a-4f는 본 발명의 인터메싱 변속의 결속을 나타낸 것으로, 편심 회전 장치116가 한 사이클 회전할 때 어떻게 내륜의 톱니들과 외륜의 롤러들이 결속하고 분리되는지를 간략화하여 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 인터메싱 변속 메커니즘의 간략화된 결속 도면으로, 편심 회전 장치의 두 가지 다른 위치에서의 내륜의 상대적인 위치 비교를 보여주는 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 외륜의 개략적인 부분 사시도로 외륜 상에 롤러를 장착하기 위한 구조를 보여주는 것이다.
도 7a는 본 발명에 따른 인터메싱 변속 메커니즘의 개략적인 사시도이다.
도 7b는 본 발명에 따른 인터메싱 변속 메커니즘의 단면도이다.

이하는 동반되는 도면을 참고로 하는 본 발명의 실시예에 대한 설명이다. '앞', '뒤', '위', '아래', '좌측', '우측' 등과 같은 부분 및 구조의 방향을 지칭하는 모든 용어들은 설명의 편의성만을 위해 여기에 사용된 것임이 이해되어야 한다. 본 발명의 개시된 실시예가 다른 많은 배치를 가질 수 있기 때문에, 설명에 사용된 이러한 용어들은 발명을 한정하는 것으로 여겨져서는 안된다. 가능한 한, 서로 다른 영역들에서 부분들 또는 요소들에 대한 유사한 참고 부호는 동일하거나 유사한 부분들 또는 요소들을 의미하는 것이다.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 인터메싱 변속 메커니즘은 외륜(102), 내륜(108), 및 편심 회전 장치(116)를 포함한다. 편심 회전 장치(116)는 내륜(108) 안쪽에 위치하고 외륜(102)은 내륜(108) 바깥쪽에 위치한다. 또한, 인터메싱 변속 메커니즘에는 내륜(108)과 외륜(102) 사이의 동력 전달을 가능하게 하는 유성 캐리어(planetary carrier 400, 도 1에 도시되어있지 않으며, 도 7a 및 도 7b에 도시)가 더 제공되며, 내륜(108)과 유성 캐리어(400)는 외륜(102) 안쪽에 위치한다. 이들 부분들의 상호 작용에 의하여, 내륜(108)과 외륜(102) 사이의 결속은 출력 속도를 감소시키거나 증가시키기 위한 목적으로 실현된다. 감속된 출력이 요구될 때, 편심 회전 장치(116)는 고속 입력으로 사용되고, 유성 캐리어(400) 또는 외륜(102)은 저속 출력으로 사용되며, 만약 외륜(102)이 저속 출력으로 사용된다면, 유성 캐리어(400)는 고정될 것이고, 유성 캐리어(400)가 저속 출력으로 사용된다면, 외륜(102)이 고정될 것이다. 가속된 출력이 요구될 때, 유성 캐리어(400) 또는 외륜(102)은 고속 입력으로 사용되고 편심 회전 장치(116)는 저속 출력으로 사용된다. 본 발명의 인터메싱 변속 메커니즘은 다수의 감속 출력 모드와 가속 출력 모드를 실현시킬 수 있다. 본 발명의 인터메싱 변속 메커니즘을 더 잘 설명하기 위하여, 유성 캐리어(400)가 출력으로 사용되고, 편심 회전 장치(116)가 고속 입력으로 사용되는 감속 출력 모드가 설명될 것이다. 이 감속 출력 모드에서, 편심 회전 장치(116)는 고속의 외부 동력원과 연결되고, 유성 캐리어(400)는 감소된 속력을 출력하고, 외륜(102)은 정적으로 유지된다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 인터메싱 변속 메커니즘에서, 외륜(102)은 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i))가 제공된 내부 엣지(103)를 갖는다(i = 1, 2, ..., m). 내륜(108)은 제2 개수의 톱니들(110 (j))이 제공된 외부 림(109)을 갖는다(j = 1, 2, ..., n). 외륜(102)의 내부 엣지(103)는 내륜(108)이 편심적으로 위치할 수 있는 수용 공간을 형성하고, 이에 따라 내륜(108) 상에 제공된 제2 개수의 톱니들(110 (j), (j = 1, 2, ..., n))과 외륜(102) 상에 제공된 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), (i = 1, 2, ..., m))에 의해 내륜(108)은 외륜(102)과 결속될 수 있다.

외륜(102) 상의 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), (i = 1, 2, ..., m))은 다양한 형태로 형성될 수 있는데, 외륜(102)의 내부 엣지(103) 상에 바로 윤곽진 원호 투쓰 또는 외륜(102)의 내부 엣지(103) 상의 롤러 홈에 장착된 롤러에 의해 형성될 수 있다. 외륜(102)의 내부 엣지(103) 상의 롤러 홈 내에 장착된 롤러들에 의해 원호 톱니들이 형성될 때, 외륜(102)의 내부 엣지(103)로부터 돌출된 롤러들(104)의 부분 형상이 원호 톱니의 형상을 형성한다. 내륜(108)과 외륜(102) 사이에서 결속에 의한 동력 전달을 가능하게 하도록 원호 톱니들이 내륜(108) 상의 톱니들과 결속할 수 있는 한 원호 톱니들을 형성하는 다른 방법 또한 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 롤러들은 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), (i = 1, 2, ..., m))을 형성하도록 제공되고 외륜(102)의 내부 엣지(103) 상에 제공된 각각의 롤러 홈 내에 설치된다. 구체적인 롤러 설치는 이후 도 6을 참고하여 자세히 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1은 롤러들에 의해 형성된 원호 톱니들을 보여준다. 본 발명의 실시예에 대한 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 원호 톱니 대신 롤러들이 사용된다.

계속해서 도 1을 참고하면, 내륜(108)의 중앙부에는 내륜(108)을 오프셋(offset)시키고, 편심 회전 장치(116)를 수용하기 위한 하우징 공간이 제공된다. 내륜(108)은 편심 세그먼트(segment) 상의 베어링에 의해 편심 회전 장치(116) 상에 배치된다(자세한 것은 도 7b 참고). 내륜(108)은 유성 캐리어(400, 도 1에 미도시)의 출력 핀들을 고정하기 위한 복수 개의 홀(126)을 갖는다.

내륜(108)의 병진 운동은 편심 회전 장치(116)가 고속으로 회전할 때 발생하고, 한편 내륜(108)의 저속 회전은 내륜(108) 상의 톱니들과 외륜(102) 상의 롤러들 간의 결속 및 톱니 수 차이의 원칙에 의해 실현되며, 동일한 것이 유성 캐리어를 통해 출력된다. 내륜(108)은 개수 'n'개의 톱니들을 제공하고, 외륜(102)은 톱니 수 차이의 원칙을 형성하기 위하여 개수 n 보다 큰 개수 'm'개의 롤러들을 제공한다. 여기에서, m-n=a다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, a=1이다. 그러나 a는 어떠한 자연수인 정수라도 될 수 있음을 명심해야 한다.

본 발명에 따른 인터메싱 변속 메커니즘의 내륜(108)의 톱니 윤곽(toothed profile)은 외륜 상의 롤러들과 내륜 상의 톱니들 사이에 톱니 개수 차이가 하나(1)일 때도 간섭 없이 동시에 다중-톱니 맞물림(multi-teeth meshing)을 갖도록 설계되었다. 동일한 것이 간섭 없이 내륜(108) 상의 톱니들과 외륜(102) 상의 롤러들간 결속에 의하여 동력을 전달할 수 있도록 동시에 다중-톱니 맞물림을 가능하게 한다. 나아가, 본 발명에 따른 내륜(108) 상의 톱니 윤곽은 내륜(108)이 변속을 위하여 외륜(102)과 결속할 때, 내륜(108) 상의 제2 개수의 톱니들 중 일부만이 외륜(102) 상의 롤러들과 결속하고 내륜(108) 상의 톱니들 중 나머지는 외륜(102) 상의 롤러로부터 분리되도록 설계된다. 본 발명의 내륜(108)의 톱니 윤곽은 이하에서 도 2 및 도 3a를 참고하여 설명될 것이다.

본 발명의 내륜(108)의 개략적인 구조도를 도시한, 도 2에서 볼 수 있듯이, 제2 개수의 톱니들(110 (j) (j = 1, 2, ..., n))은 내륜(108)의 외부 엣지(109)를 따라 배치된다. 도 3a에는 내륜 상의 톱니 윤곽이 도시되어 있다. 도 3a에 도시된 것처럼, 각각의 톱니는 톱니 탑(202)과 톱니 탑(202)의 양 측면에 연결된 두 개의 톱니 웨이스트(203)를 갖는다. 인접한 두 톱니(110)는 톱니 링크(201)에 의해 연결된다. 톱니 링크(201), 톱니 탑(202), 및 톱니 웨이스트(203)는 함께 본 발명의 내륜 상에 톱니 윤곽을 형성한다. 본 발명에 따르면, 한 톱니의 톱니 탑(202)의 절반과 톱니 탑(202)의 절반에 연결된 톱니 웨이스트(203)의 한 편은 톱니 웨이스트(203)의 한 편과 연결된 톱니 링크(201)의 절반과 함께 하나의 곡선 또는 부드러운 연결점을 가진 일련의 곡선들로부터 형성된다.

도 3b는 본 발명에 따른 외륜 상의 롤러와 내륜 상의 톱니 사이의 결속을 보여주는 개략적인 도면으로, 롤러가 인접한 왼편의 톱니와 결속한 것을 보여준다.

본 발명에 따른 톱니 탑(202)의 윤곽은 내륜(108)이 변속을 위하여 외륜(102)과 결속하였을 때, 어떤 순간에도 롤러와 접촉하지 않도록 설계되었다(동일한 것이 이하에서 도 4a-4f를 참고로 하여 설명될 것이다). 따라서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 같이, 톱니 탑(202)은 곡선 또는 직선으로 설계된다. 도 2에 도시된 것과 같이, 예를 들어, 톱니 탑(202)은 내륜(108)과 동일한 중심을 갖는 곡선이고, 이것은 모든 톱니 탑들(202)이 내륜(108)과 동심인 원 상에 위치하는 것을 의미한다.

톱니 웨이스트(203)의 윤곽은 내륜(108)이 변속을 위해 외륜(102)과 결속했을 때, 내륜(108)과 외륜(102)간에 동력을 전달할 수 있도록, 내륜(108) 상의 톱니들과 외륜(102) 상의 원호 톱니들 사이에 간섭 없이 다중-톱니 동시 맞물림(multi-teeth synchronous meshing)이 달성되도록 톱니 웨이스트(203)가 롤러들과 주기적으로 결속되고 분리되도록 설계된다. 따라서, 톱니 웨이스트(203)는 곡선, 직선, 호, 및 스플라인(spline)의 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어진 매끄러운 복합 곡선(smooth composite curve)로 설계된다. 톱니 웨이스트(203)의 한 부분은 롤러들과 맞물리기 위한 맞물림 곡선(210)이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 롤러들이 내륜(108)과 결속할 때, 롤러들은 톱니 웨이스트(203) 상의 맞물림 곡선(210)과만 접촉하고 톱니 웨이스트(203)의 다른 부분들과는 접촉하지 않는다(동일한 것이 이하에서 도 4a-4f를 참고로 하여 자세히 설명될 것이다). 실시예로서, 맞물림 곡선(210)은 상기 내륜이 병진 운동 및 회전할 때 지정된 결속 영역에서 내륜 상의 대응되는 톱니와 외륜 상의 대응되는 롤러 사이의 일련의 연속적인 맞풀림 포인트들(meshing points)에 의해 형성된 엔빌로우프(envelope curve)이고, 그리하여 지정된 결속 영역에서 내륜 상의 복수의 톱니들이 간섭 없이 외륜 상의 롤러들과 결속되고 지정된 결속 영역 밖에서 접촉 또는 결속이 일어나지 않는다. 톱니 웨이스트(203) 상의 엔빌로우프 곡선의 길이 및 위치는 맞물리는 톱니들의 개수 및 내륜 상의 톱니들과 외륜 상의 롤러들의 결속 간격에 따라 결정된다.

본 발명에 따른 톱니 링크(201)는 또한 곡선 또는 직선으로 설계된다. 톱니 링크(201)는 내륜(108)이 변속을 위해 외륜(102)과 결속될 때 맞물림 톱니의 개수 및 내륜 상의 톱니들과 외륜 상의 롤러들의 지정된 결속 간격에 따라 롤러들과 접촉하거나 접촉하지 않을 수 있다. 만약 내륜 상의 맞물림 영역이 톱니 링크(201)를 포함하도록 설계된다면, 톱니 링크(201)는 톱니 웨이스트(203)의 맞물림 곡선(210)과 동일한 엔빌로우프 곡선이다. 이 경우, 톱니 링크(201)와 톱니 웨이스트(203) 상의 맞물림 곡선(210) 모두 롤러와 접촉한다. 만약 맞물림 영역이 톱니 링크(201)를 포함하지 않도록 설게된다면, 톱니 링크(201)는 완화 곡선(transition curve) 및/또는 직선(214)에 의하여 인접한 톱니 웨이스트(203) 상의 엔빌로우프 곡선(맞물림 곡선(210))과 부드럽게 연결된다. 그 결과, 톱니 링크(201)와 외륜(102) 상의 롤러들 사이에 결속이 없기 때문에 내륜과 외륜 사이의 마찰이 일정 수준 감소된다.

도 3b의 실시예에 도시되어 있듯이, 톱니 링크(201)는 내륜(108)이 외륜(102)에 대하여 회전하거나 축-회전할 때 어느 때나 롤러들과 결속하거나 접촉하지 않도록 설계된다. 인접한 2개의 이와 같이 설계된 톱니들 사이의 롤러의 결속 상태를 보여주는 도 3b로부터 분명히 볼 수 있듯이, 롤러는 톱니 링크(201)와 결속 없이 톱니 웨이스트(203)와만 결속하며, 이는 롤러가 톱니 링크(201)로부터 분리된 것을 의미한다. 도 3b에서 볼 수 있듯이, 롤러의 중심으로부터 인접한 톱니 링크(201) 상의 임의의 지점까지의 거리는 롤러의 반지름보다 크다. 톱니 웨이스트(203)는 도 3a에 도시된 것과 같이 맞물림 곡선(210) 및 톱니 링크(201)를 부드럽게 연결하기 위하여 완화 직선 및/또는 곡선(214)을 더 포함한다.

도 3a에 도시된 실시예에 따르면, 맞물림 곡선(210)에 더하여, 톱니 웨이스트(203)는 또한 맞물림 곡선(210)을 톱니 탑(202)에 부드럽게 연결하는 완화 곡선(212)을 포함한다. 간단히 말해서, 톱니 웨이스트(203)는 도 3a에 도시된 것과 같이, 상부로부터 하부로 완화 곡선(212), 맞물림 곡선(210), 완화 직선 및/또는 곡선(214)의 순서로 포함한다.

물론, 도 3a의 실시예에 더하여, 톱니 웨이스트(203)는 롤러들과 내륜(108) 상의 톱니 웨이스트(203) 사이에 다중-톱니 연속 결속(multi-teeth continuous engagement)가 발생하는 한 다른 윤곽을 가질 수 있다. 상술한 톱니 윤곽 설계에 의하여, 어느 때나 내륜(108)이 외륜(102)에 대하여 회전하거나 축-회전할 때, 내륜(108) 상의 제2 개수의 톱니(110 (j) (j = 1, 2, ..., 3)) 중 일 부분만이 롤러들(104)과 결속하고, 제2 개수의 톱니들 중 나머지는 롤러들로부터 분리된다. 나아가, 결속은 톱니 웨이스트의 일 부분과 롤러들 사이 또는 톱니 링크들과 함께하는 톱니 웨이스트의 일 부분과 롤러들 사이에서만 발생하고, 톱니 탑은 롤러들과 접촉하지 않는다. 결론적으로, 결속에 의해 발생하는 마찰은 종래의 완전 폐쇄형 사이클로이드 휠 구동 메커니즘과 비교했을 때 크게 감소한다.

이 형태의 결속 설계는 외륜 상의 롤러의 수 m과 내륜 상의 톱니의 수 n의 차이가 하나(1)일 때도 맞물림에 간섭이 없도록 달성하기 위한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜 상의 톱니들과 맞물린 롤러들의 개수는 내륜(108)이 외륜(102)에 대하여 회전하거나 축-회전하는 어느 시점에서도 롤러들의 총 수 m의 60% 미만이다.

그러나, 상술한 것과 동일한 톱니 윤곽 설계는, 외륜 상의 롤러의 수 m과 내륜 상의 톱니들의 수 n의 차이가 1보다 큰 조건에 적용될 때, 또한 맞물리는 톱니의 수를 줄이고 이에 따라 마찰을 줄일 수 있음을 인지해야 한다.

또한, 본 발명의 내륜(108)의 톱니 윤곽 설계는 대형 편심 볼륨(종래의 사이클로이드 변속 장치와 비교했을 때), 다시 말해, 편심도가 종래의 사이클로이드 변속 장치보다 큰 것에 기반한다. 편심 회전 장치(116)의 편심도는 이하에서 도 4h를 참고하여 설명될 것이다.

*내륜(108) 상의 제2 개수의 톱니들의 일부만이 외륜(102) 상의 롤러들과 결속하는 상태를 더 잘 이해하기 위하여, 도 4a-4f는 편심 회전 장치(116)가 한 사이클(예를 들어, 회전 각도 T=360°) 회전할 때, 외륜의 롤러들과 내륜의 톱니들이 어떻게 결속하고 분리되는지 개략적으로 간략화된 결속을 보여준다. 이 간략화된 결속 개략도에서, 설명 및 이해의 편의를 위하여 외륜(102)은 16개의 롤러들만을 갖고, 내륜(108)은 롤러들 보다 하나 적은 15개의 톱니들만을 갖는 것으로 가정한다. 각각의 도면에서 롤러들과 톱니들 사이의 부분적인 결속을 도시하기 위하여 롤러들은 1-16으로 표시되었다. 나아가, 표시 화살표 116A, 108A, 및 104A는 편심 회전 장치(116), 내륜(108), 및 롤러(104) 상 또는 측면에 추가적으로 제공되어, 각 도면에서 세 구성 요소들의 상대적인 위치 변화를 보여준다. 대응되는 구성 요소에 대한 표시 화살표의 위치는 고정된 것으로 이해되어야 한다.

도 4a는 편심 회전 장치(116)의 초기 회전 위치(예를 들어, T=0)에서 내륜과 외륜의 결속 상태를 보여준다. 2, 3, 4, 5, 13, 14, 15, 및 16으로 번호 매겨진 8개의 롤러들은 이 위치에서 내륜(108) 상의 그들의 대응되는 8개의 톱니들과 결속되고, 나머지 롤러들은 내륜(108)으로부터 분리된다. 이 순간에서, 각각 편심 회전 장치(116), 내륜(108), 및 롤러(104)에 대응되는 표시 화살표 116A, 108A, 및 104A는 직선 상에 있다.

도 4b는 편심 회전 장치(116)가 시계 방향으로 67.5 ° 회전했을 때(예를 들어, T=67.5 °) 내륜과 외륜의 결속 상태를 보여준다. 5, 6, 7, 8, 및 3, 2, 1, 16으로 번호 매겨진 8개의 롤러들은 이 위치에서 내륜(108) 상의 그들의 대응되는 8개의 톱니들과 결속되고, 나머지 롤러들은 내륜(108)으로부터 분리된다. 도 4b에서와 도 4a에서의 화살표의 방향을 비교하면, 편심 회전 장치(116)는 시계 방향으로 67.5° 회전하고 내륜(108)은 반-시계 방향으로 4.5° 회전했다(톱니 수 차이의 원칙)

도 4c는 편심 회전 장치(116)가 시계 방향으로 135° 회전했을 때(예를 들어, T-135°), 내륜과 외륜의 결속 상태를 보여준다. 3, 4, 5, 6, 및 8, 9, 10, 11로 번호 매겨진 8개의 롤러들은 이 위치에서 내륜(108) 상의 그들의 대응되는 8개의 톱니들과 결속되고, 나머지 롤러들은 내륜(108)으로부터 분리된다.

도 4d는 편심 회전 장치(116)가 시계 방향으로 180° 회전했을 때(예를 들어, T=180°), 내륜과 외륜의 결속 상태를 보여준다. 5, 6, 7, 8 및 10, 11, 12, 13으로 번호 매겨진 8개의 롤러들은 이 위치에서 내륜(108) 상의 그들의 대응되는 8개의 톱니들과 결속되고, 나머지 롤러들은 내륜(108)으로부터 분리된다.

도 4e는 편심 회전 장치(116)가 시게 방향으로 247.5° 회전했을 때(예를 들어, T=247.5°), 내륜과 외륜의 결속 상태를 보여준다. 8, 9, 10, 11 및 13, 14, 15, 16으로 번호 매겨진 8개의 롤러들은 이 위치에서 내륜(108) 상의 그들의 대응되는 8개의 톱니들과 결속되고, 나머지 롤러들은 내륜(108)으로부터 분리된다.

도 4f는 편심 회전 장치(116)가 시계 방향으로 360° 회전했을 때(예를 들어, T=360°), 내륜과 외륜의 결속 상태를 보여준다. 13, 14, 15, 16 및 2, 3, 4, 5로 번호 매겨진 8개의 롤러들은 이 위치에서 내륜(108) 상의 그들의 대응되는 8개의 톱니들과 결속되고, 나머지 롤러들은 내륜(108)으로부터 분리되지만, 내륜(108) 상의 표시 화살표 108A는 반시계 방향으로 24°, 다시 말해 내륜의 한 톱니 각도만큼 회전했음을 나타낸다.

도 4a-4f에서 볼 수 있듯이, 내륜(108)이 외륜(102)에 대하여 회전하거나 축-회전할 때 어느 시점에서나 내륜의 톱니의 일부분만이 롤러들과 결속하고, 내륜의 톱니의 나머지는 롤러들로부터 완전히 분리된다. 도 4a-4f에 도시된 실시예에서, 어느 시점에서나, 톱니들과 결속한 롤러들의 수는 롤러들의 전체 수의 50%이고, 내륜(108)의 톱니 각각은 편심 회전 장치(116)가 한 사이클(360°) 회전하는 동안에 적어도 한번 외륜(102)의 롤러들로부터 분리된다.

더불어, 도 4a와 4f를 비교했을 때, 편심 회전 장치(116)가 시계 방향으로 한 사이클 회전하는 동안 내륜(108)은 반-시계 방향으로 한 톱니 각도 회전한다. 즉 말하자면, 편심 회전 장치(116)가 일 방향으로 한 사이클 회전하는 동안, 내륜(108)은 반대 방향으로 개수 'a'의 톱니 각도만큼 회전하고, a는 외륜의 롤러들의 수(m) - 내륜의 톱니의 수(n)이다.

도 5는 도 4a와 도 4d를 겹침으로써 형성된 것으로, 편심 회전 장치(116)가 초기 위치(예를 들어, T=0°)와 비교했을 때 180° 회전한 후의 내륜의 위치 변화를 보여주기 위하여, 도 4d에서의 내륜의 위치는 점선으로 표시되었다. 도 5에 시각적으로 표시된 것처럼, 편심 회전 장치(116)의 회전 때문에 내륜(108)의 병진 운동이 발생하고, 결속 때문에 반-시계 방향으로의 회전이 발생한다.

더불어, 도 5에 도시된 것과 같이, 편심 회전 장치(116)에 의해 발생된 내륜에 대한 편심도는 'd'이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 편심도 d는 r/2보다 크고, r은 호 톱니 또는 롤러(104)의 반지름이다, 예를 들어, d>r/2.

본 발명의 인터메싱 변속 메커니즘은 내륜 상의 톱니들의 일부분만이 외륜 상의 롤러들과 결속하기 때문에 내륜과 외륜 사이의 결속으로부터 발생되는 마찰을 줄일 수 있고, 따라서, 마찰을 줄이기 위한 롤러의 슬리브 베어링이 필요하지 않고 롤러는 전체 홈 길이의 견고한 지지와 함께 롤러 홈 내에 바로 배치될 수 있다. 나아가, 롤러 이동 없이 간섭을 피할 수 있지만 롤러 홈에서만 회전할 수 있다. 롤러 설치 구조는 도 6에 구체적으로 도시되어있다.

도 6은 외륜 내에 롤러들을 설치하기 위한 구조를 보여준다. 도시에 명확성을 위하여, 도 6은 외륜의 작은 부분만을 보여준다. 도 6에 도시되어 있듯이, 외륜(102)의 내부 엣지(103)에는 복수 개의 롤러 홈(301)이 제공되고, 그 개수는 롤러들의 개수와 동일하다. 롤러 홈(301)의 반지름은 롤러의 반지름과 동일하다. 두 개의 롤러 포지셔닝 링(302, 304)은 롤러들의 양쪽 끝을 지지함으로써 롤러들을 위치시키기 위하여 롤러 홈(301)의 양쪽 끝에 제공된다. 롤러는 롤러 홈(301) 내에서 회전될 수 있지만 전체 홈 길이에서 견고한 지지를 갖기 때문에 구부러짐 없이 큰 토크를 전달할 수 있다. 롤러 홈(301)은 롤러로부터의 전체 하중을 견딘다.

본 발명의 다른 롤러 설치 구조에 따르면, 롤러들은 내륜 스페이서 링에 의하여 롤러 홈(301) 내에 정확하게 위치할 수 있다(후술).

상술한 요소들 및 구조들에 더하여, 본 발명의 인터메싱 변속 메커니즘은 또한 다른 파트들 또는 부재들을 포함한다. 도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 인터메싱 변속 메커니즘의 실시예의 상세한 구조를 보여준다. 도 7a는 구조 사시도를 보여주고, 도 7b는 인터메싱 변속 메커니즘의 부분도를 보여준다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인터메싱 변속 메커니즘은 병렬로 그리고 180°, 90°, 또는 120°에 의한 다른 편심 방향으로 대칭적으로 배치된 복수의 내륜들(108)을 포함할 수 있다. 복수의 내륜들을 사용하는 것은 입력 축 양쪽 끝의 베어링 상에 동적 균형과 상쇄되는 대칭적인 힘을 가하기 위한 것으로 입력 축의 부드러운 운행을 달성하기 위함이다. 물론, 단 하나의 내륜을 적용할 수도 있다. 어떠한 개수의 내륜을 사용하는 것도 본 발명의 범위 내에 있다.

도 7b에 도시되어 있듯이, 인터메싱 변속 메커니즘은 나란히 병렬로 배치된 4개의 내륜(108.1, 108.2, 108.3, 108.4)을 갖는다. 편심 회전 장치(116)는 따라서 도 7b에 도시된 것과 같이 4개의 대칭적인 편심 세그먼트들(115.1, 115.2, 115.3, 115.4)과 함께 크랭크 축을 갖는 편심 축이고, 중앙의 두 개의 편심 세그먼트들(115.2, 115.3)은 동일한 편심 방향에 있고, 다른 둘(115.1, 115.4)은 중앙의 두 개의 편심 세그먼트들(115.2, 115.3)과 180° 반대되는 동일한 편심 방향에 있다. 내륜들(108.1, 108.2, 108.3, 108.4) 각각은 그 사이의 스페이서 링(122)과 평행한 베어링(114)에 의하여 편심 축의 대응되는 편심 세그먼트들(115.1, 115.2, 115.3, 115.4) 상에 위치한다. 스페이서 링(122)은 또한 롤러 홈(301) 내의 롤러를 정밀하게 제어하는데 사용될 수 있다.

인터메싱 변속 메커니즘의 유성 캐리어(400)는 제1 출력단(402), 제2 출력단(401), 유성 캐리어 볼트(403), 너트(404) 및 출력 핀(125)을 포함한다. 편심 축(116)은 유성 캐리어(400) 내에 배치되며, 양 단부는 각각 베어링에 의해 제1 출력단(402) 및 제2 출력단(401)의 중앙 구멍에 배열된다. 제1 출력단(402)과 제2 출력단(401)은 중공 유성 캐리어(400)를 형성하기 위해 볼트(403)와 너트(404)에 의해 고정되는 플랜지이다. 4개의 내륜(108.1, 108.2, 108.3, 108.4)은 모든 내륜 상의 핀홀을 통해 지나는 복수의 출력 핀들(125)과 함께 유성 캐리어(400) 내에 위치하고, 출력 핀의 양 끝단은 각각 제1 출력단(402)과 제2 출력단(401)에 설치된다. 슬리브 베어링(127)은 출력 핀(125) 상에 제공된다. 유성 캐리어(400)는 외륜(102)(또는 '쉘'이라고 부름)의 내부에 402와 401의 두 출력 플랜지 상의 메인 베어링을 통해 위치하고, 인터메싱 변속 메커니즘 내부의 윤활유가 새는 것을 막기 위해 봉지 수단으로 봉지된다.

이하에서는 도 7a와 7b에 도시된 메커니즘이 편심 회전 장치(116)(예를 들어, 편심 축)가 동력 입력이고 내륜(108)이 동력 출력인 감속 모드를 취함으로써 어떻게 작동하는지를 설명한다.

이 감속 모드에서, 편심 축(116)은 구동 동력원(예를 들어, 모터)와 연결되고 유성 캐리어(400)는 외부 출력 장치와 연결되고 외륜(102)은 기재(예를 들어, 외륜이 정지되어 있음)에 연결된다. 편심 축(116)은 모터와 동일한 고속을 가질 것이다. 구동 모터가 회전을 시작할 때, 내륜(108)은 베어링을 통해 편심 축(116)의 편심 세그먼트(115)의 도움으로 병진 운동에 의해 지휘될 것이다. 내륜(108)의 병진 운동의 진동수는 모터 속도와 동일하다. 그 동안 내륜(108) 상의 톱니들과 외륜(102) 상의 롤러들 사이의 결속 때문에 내륜(108)은 회전에 의해 지휘될 것이다. 구체적으로, 인터메싱 톱니 수 차이의 원칙에 따르면, 만약 내륜(108) 상의 톱니들과 외륜 상의 롤러들 사이의 톱니 수 차이가 'a'라면, 내륜(108)은 그것이 병진 운동 한 사이클을 만드는 동안(예를 들어, 편심 회전 장치(116)가 360° 회전) 'a' 톱니 각도만큼 회전할 것이고, 내륜(108)의 회전 방향은 편심 회전 장치(116)의 회전 방향과 반대될 것이다. 이것이 도 4a-4f에 매우 직관적인 방식으로 도시되어 있다. 내륜(108)의 회전 동안에, 회전 및 토크는 내륜(108)으로부터 내륜의 내부에 위치한 핀들(125)을 통해 유성 캐리어(400)로 전달되고, 그리하여 유성 캐리어(400)는 동시에 회전하도록 강제되고, 이에 따라 회전 및 토크가 유성 캐리어(400)의 제1 출력단(402) 및/또는 제2 출력단(401)을 통해외부 출력 장치로 전달된다. 따라서, 입력과 출력 사이 전달에서의 감속은 도 7a 및 7b에 도시된 장치에 의해 달성된다.

위에 자세히 설명된 감속 모드와 더불어, 앞서 언급하였던 다른 모드들에 따르면, 유성 캐리어(400)의 제1 출력단(402) 및 제2 출력단(401)은 고정된다, 예를 들어, 유성 캐리어(400)는 고정된다. 그 후 유성 캐리어(400)가 고정되어있기 때문에, 편심 회전 장치가 구동 모터에 의해 회전될 때 내륜(108)이 회전 없이 병진 운동에 의해 지휘된다. 내륜의 병진 운동 동안에 외륜(102)은 편심 축(116)과 동일한 방향으로 저속으로 회전하고 동시에 출력 토크를 전달한다. 나아가, 본 발명의 인터메싱 변속 메커니즘은 가속 기능을 구현할 수 있다. 만약 제1 출력단(402) 또는 제2 출력단(401)이 저속 입력으로 사용되고 외륜(102)이 기재에 고정된다면(또는 제1 출력단(402) 또는 제2 출력단(401)이 고정되고 외륜(102)이 저속 입력으로 사용된다면), 편심 회전 축(116)은 가속을 달성하기 위하여 고속으로 회전할 것이다.

본 발명에 따른 인터메싱 변속 메커니즘의 두 가지 전형적인 적용 및 그것의 구동이 여기에 설명되었다. 외륜, 내륜, 및 편심 회전 장치 중 어느 것도 동력 입력과 연결될 수 있고 다른 것들 중 하나는 내륜과 외륜 사이의 결속을 통해 동력을 전송하도록 외부 출력 장치에 연결될 수 있다. 전술한 것은 단지 예시에 불과하며, 어떠한 적용에 대한 제한도 아니다. 본 발명에 따른 인터메싱 변속 메커니즘은 다양한 용도 및 다양한 요구되는 형태에 적용될 수 있다.

본 출원이 도면의 특정 실시예를 참고하여 설명되었더라도, 본 발명은 본 발명에 의해 교시되는 사상과 맥락으로부터 벗어나지 않는 한 많은 다른 내륜 구성 및 구조 변경에 의한 감속 또는 가속 모드를 달성할 수 있음이 이해되어야 한다. 통상의 기술자는 치수, 윤곽, 요소 또는 재료의 종류와 같은 변수들을 변경하는 많은 다른 방법들이 모두 본 발명의 청구 범위 및 사상 내에 있음을 알아야 한다.

Claims

내부 엣지(103) 상에 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), i = 1, 2, ..., m)이 제공되는 외륜(102), 상기 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), i = 1, 2, ..., m)은 상기 외륜(102)의 상기 내부 엣지(103)를 따라 배치되고;
외부 림(109) 상에 제2 개수의 톱니들(110 (j), j = 1, 2, ..., n)이 제공되는 내륜(108), 상기 제2 개수의 톱니들(110 (j), j = 1, 2, ..., n)은 상기 내륜(108)의 상기 외부 림(109)을 따라 배치되고, m>n이고;를 포함하고,
각 톱니(110 (j), j = 1, 2, ..., n)는:
하나의 톱니 탑(202), 상기 톱니 탑(202)의 윤곽은 상기 내륜(108)이 상기 외륜(102)과 변속을 위하여 결속되었을 때, 상기 톱니 탑(202)이 상기 외륜(102) 상의 상기 원호 톱니들과 접하지 않도록 설계되고; 및
상기 톱니 탑(202)의 양 측면에 각각 연결되는 두 개의 톱니 웨이스트(203), 상기 톱니 웨이스트들(203) 각각의 윤곽은 상기 내륜(108)이 상기 외륜(102)과 변속을 위해 결속되었을 때, 상기 내륜(108) 상의 상기 톱니들과 상기 외륜(102) 상의 상기 원호 톱니들 사이에 간섭 없이 다중-톱니 동시 맞물림(multi-teeth synchronous meshing)이 달성되도록 상기 톱니 웨이스트(203)가 상기 원호 톱니들과 주기적으로 결속되고 분리되도록 설계되고,를 포함하고,
상기 내륜(108)은 인접한 톱니들을 연결하기 위한 복수의 톱니 링크들(201)을 더 갖는 인터메싱 변속 메커니즘.
제1항에 따른 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 링크(201)는 곡선 또는 직선이고;
상기 톱니 탑(202)은 곡선 또는 직선이고; 및
상기 톱니 웨이스트(203)은 곡선, 직선, 호 및 스플라인(spline)의 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어진 매끄러운 복합 곡선인 인터메싱 변속 메커니즘.
제2항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 웨이스트(203)의 한 부분은 변속을 위해 상기 내륜(108)이 상기 외륜(102)과 결속될 때 지정된 영역에서 상기 외륜(102) 상의 대응되는 톱니 사이의 일련의 연속적인 맞물림 포인트들(meshing points)에 의해 엔빌로우프 곡선(envelope curve)으로 형성된 곡선이고, 그리하여 상기 내륜(108) 상의 복수 개의 톱니들이 상기 지정된 결속 영역에서 상기 외륜(102) 상의 상기 롤러들과 간섭 없이 결속되고 상기 지정된 결속 영역 밖에서는 접촉 또는 결속이 없는 인터메싱 변속 메커니즘.
제3항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 웨이스트(203) 상의 상기 엔빌로우프 곡선의 길이 및 위치는 맞물리는 톱니들의 개수 및 상기 내륜(108)과 상기 외륜(102)의 지정된 톱니 결속 간격에 따라 결정되는 인터메싱 변속 메커니즘.
제3항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 탑(202)을 형성하는 상기 곡선 또는 직선은 완화 곡선(transition curve)에 의해 상기 톱니 웨이스트(203)의 상기 엔빌로우프 곡선과 부드럽게 연결되는 인터메싱 변속 메커니즘.
제3항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 링크(201)를 형성하는 상기 곡선 또는 직선은 완화 곡선 및/또는 직선에 의해 상기 톱니 웨이스트(203)의 상기 엔빌로우프 곡선과 부드럽게 연결되고, 상기 톱니 링크(201)는 어느 시점에서도 상기 외륜(102) 상의 어느 원호 톱니들(104)과도 접촉이 없는 인터메싱 변속 메커니즘.
제3항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 링크(201) 각각을 형성하는 상기 곡선은 상기 톱니 웨이스트(203) 상의 상기 엔빌로우프 곡선과 동일한 인터메싱 변속 메커니즘.
제1항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 내륜(108)이 상기 외륜(102)의 상기 내부 엣지(103)에 대하여 병진 운동 및 회전을 하도록 구동시킬 수 있는 편심 회전 장치(116)를 더 포함하는 인터메싱 변속 메커니즘.
제1항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 내륜(108)이 변속을 위해 상기 외륜(102)과 결속될 때 상기 제2 개수의 톱니들(110 (j), j = 1, 2, ..., n) 중 일 부분만이 상기 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), i = 1, 2, ..., m)과 결속되거나 접촉하고, 상기 제2 개수의 톱니들(110 (j), j = 1, 2, ..., n) 중 나머지는 상기 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i) , i = 1, 2, ..., m)과 분리되는 인터메싱 변속 메커니즘.
제8항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 m-n=a(aÅ 1, 2, 3 ... 자연수인 정수)이고;
상기 편심 회전 장치(116)이 한 사이클(360도) 회전할 때 상기 내륜(108)은 개수 'a'의 톱니 각도만큼 회전하고, 상기 내륜(108)은 상기 편심 회전 장치(116)의 반대 방향으로 회전하는 인터메싱 변속 메커니즘.
제1항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 외륜(102) 상의 상기 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), i = 1, 2, ..., m)은 롤러들인 인터메싱 변속 메커니즘.
제11항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 내륜(108)이 상기 외륜(102)의 상기 내부 엣지(103)에 대하여 병진 운동 및 회전을 하도록 구동시킬 수 있는 편심 회전 장치(116)를 더 포함하고,
상기 편심 회전 장치의 편심도에 대한 변수 d의 값은 r/2보다 크고(d>r/2), r은 상기 롤러의 반지름인 인터메싱 변속 메커니즘.
제1항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 외륜(102) 상의 상기 제1 개수의 상기 원호 톱니들(104 (i), i = 1, 2, ..., m)은 롤러들이고; 및
상기 롤러 각각의 중심으로부터 대응되는 톱니 링크(201) 상의 임의의 지점까지의 거리는 상기 롤러들과 상기 내륜(108) 상의 상기 톱니 사이의 모든 맞물림 영역(meshing area)에서 상기 롤러의 반지름 이상인 인터메싱 변속 메커니즘.
제11항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 외륜(102)의 상기 내부 엣지(103) 상에는 롤러 홈들(301)이 제공되고, 상기 롤러 홈들(301)의 반지름은 상기 롤러들의 반지름과 동일한 인터메싱 변속 메커니즘.
제14항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 롤러들은 롤러 포지셔닝 링들(302, 304)에 의하여 상기 롤러 홈들(301) 내에 위치되거나 스페이서 링들(122)에 의하여 상기 롤러 홈들(301) 내에서 제어되는 인터메싱 변속 메커니즘.
제1항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 내륜(108) 상의 모든 상기 톱니 탑들(202)은 상기 내륜(108)이 변속을 위해 상기 외륜(102)과 결속되었을 때, 상기 원호 톱니들과 접촉이 없는 인터메싱 변속 메커니즘.
제6항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 내륜(108) 상의 모든 상기 톱니 탑들(202)과 톱니 링크들(201)은 상기 내륜(108)이 변속을 위해 상기 외륜(102)과 결속되었을 때 상기 원호 톱니들과 접촉이 없는 인터메싱 변속 메커니즘.
제1항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 편심 회전 장치(116)의 회전 사이클 동안에 상기 내륜(108)의 톱니 각각은 상기 외륜(102) 상의 상기 원호 톱니들(104)로부터 적어도 한번 분리되는 인터메싱 변속 메커니즘.
제1항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 인터메싱 변속 메커니즘은 적어도 4개의 내륜들(108.1, 108.2, 108.3, 108.4)을 병렬로 갖는 인터메싱 변속 메커니즘.
제1항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 내륜(108)이 변속을 위해 상기 외륜(102)과 결속할 때 상기 제2 개수의 톱니들(110 (j), j = 1, 2, ..., n)과 동시에 맞물리는 상기 원호 톱니들(104 (i), i = 1, 2, ..., m)의 총 수는 상기 원호 톱니들의 전체 수의 60% 미만인 인터메싱 변속 메커니즘.
제1항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
유성 캐리어(400)를 더 포함하고,
상기 내륜(108)은 상기 유성 캐리어(400)와 상기 내륜(108) 사이의 토크 및 회전 전달을 위해 상기 유성 캐리어(400) 내부에 위치하는 인터메싱 변속 메커니즘.
제21항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 편심 회전 장치(116)는 상기 외륜(102)의 내부에 설치된 상기 유성 캐리어(400) 내부에 배치되는 인터메싱 변속 메커니즘.
제2항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 탑(202)의 절반, 상기 톱니 탑(202)의 절반에 인접한 상기 톱니 웨이스트(203) 하나 그리고 상기 하나의 톱니 웨이스트(203)에 인접한 상기 톱니 링크(201)의 절반은 하나의 곡선 또는 부드러운 연결점을 가진 일련의 곡선들로부터 형성되는 인터메싱 변속 메커니즘.
내부 엣지(103) 상에 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), i = 1, 2, ..., m)이 제공된 외륜(102), 상기 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), i = 1, 2, ..., m)은 상기 외륜(102)의 상기 내부 엣지(103)를 따라 배치되고;
외부 림(109) 상에 제2 개수의 톱니들(110 (j), j = 1, 2, ..., n)이 제공된 내륜(108), 상기 제2 개수의 톱니들(110 (j), n = 1, 2, ..., n)은 상기 내륜(108)의 상기 외부 림(109)을 따라 배치되고, m>n이고;
상기 내륜(108)이 외륜(102)의 내부에 편심되게 배치되도록 구성된 편심 회전 장치(116);를 포함하고,
상기 외륜(102), 상기 내륜(108), 및 상기 편심 회전 장치(116) 중 하나는 입력 파워와 연결되고, 다른 하나는 출력 장치와 연결되어 상기 외륜(102)과 상기 내륜(108) 사이의 결속을 통해 동력이 전달되고; 및
상기 내륜(108)의 상기 톱니 윤곽은 상기 내륜(108)이 변속을 위해 상기 외륜(102)과 결속하였을 때, 상기 제2 개수의 톱니들(110 (j), j= 1, 2, ..., n) 중 일부만이 상기 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), i = 1, 2, ..., m)과 결속하고, 상기 제2 개수의 톱니들(110 (j), j = 1, 2, ..., n) 중 나머지는 상기 제1 개수의 원호 톱니들(110 (i), i = 1, 2, ..., m)과 분리되도록 설계된 인터메싱 변속 메커니즘.
제24항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서, 각 톱니(110 (j), j = 1, 2, ..., n)는:
하나의 톱니 탑(202), 상기 톱니 탑(202)의 윤곽은 상기 내륜(108)이 변속을 위해 상기 외륜(102)과 결속했을 때 상기 톱니 탑(202)과 상기 외륜(102) 상의 상기 원호 톱니들간 접촉이 없도록 설계되고; 및
상기 톱니 탑(202)의 양 측면에 연결되는 두 개의 톱니 웨이스트들(203), 상기 톱니 웨이스트들(203) 각각의 윤곽은 상기 내륜(108)이 변속을 위해 상기 외륜(102)과 결속되었을 때 상기 내륜(108) 상의 상기 톱니들과 상기 외륜(102) 상의 상기 원호 톱니들 사이에 간섭 없이 다중-톱니 동시 맞물림이 달성되도록 상기 톱니 웨이스트(203)가 상기 원호 톱니들과 주기적으로 결속되고 분리되도록 설계되고;를 포함하고, 및
상기 내륜(108)은 인접한 톱니들을 연결하기 위한 복수의 톱니 링크들(201)을 더 갖는 인터메싱 변속 메커니즘.
제25항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 링크(201)는 곡선 또는 직선이고;
상기 톱니 탑(202)은 곡선 또는 직선이고; 및
상기 톱니 웨이스트는 곡선, 직선, 호 및 스플라인의 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어진 매끈한 복합 곡선인 인터메싱 변속 메커니즘.
제26항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 웨이스트(203)의 한 부분은 변속을 위해 상기 내륜(108)이 상기 외륜(102)과 결속될 때 지정된 결속 영역에서 상기 외륜(102) 상의 대응되는 원호 톱니 및 상기 내륜(108) 상의 대응되는 톱니 사이의 일련의 연속적인 맞물림 포인트들(meshing points)에 의해 엔빌로우프 곡선(envelope curve)으로 형성된 곡선(210)이고, 그리하여 상기 내륜(108) 상의 복수 개의 톱니들이 상기 지정된 결속 영역에서 상기 외륜(102) 상의 상기 롤러들과 간섭 없이 결속되고 상기 지정된 결속 영역 밖에서 접촉 또는 결속이 없는 인터메싱 변속 메커니즘.
제27항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 웨이스트(203) 상의 상기 엔빌로우프 곡선의 길이 및 위치는 맞물리는 톱니들의 개수 및 상기 내륜(108)과 상기 외륜(102)의 지정된 톱니 결속 간격에 따라 결정되는 인터메싱 변속 메커니즘.
제27항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 탑(202)을 형성하는 상기 곡선 또는 직선은 완화 곡선(212)에 의하여 상기 톱니 웨이스트(203)의 상기 엔빌로우프 곡선과 부드럽게 연결되는 인터메싱 변속 메커니즘.
제27항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 링크(201)를 형성하는 상기 곡선 또는 직선은 완화 곡선 및/또는 직선(214)에 의하여 상기 톱니 웨이스트(203)의 상기 엔빌로우프 곡선과 부드럽게 연결되고, 상기 톱니 링크(201)는 상기 외륜(102) 상의 어느 원호 톱니들(104)과도 접촉이 없는 인터메싱 변속 메커니즘.
제27항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 링크(201) 각각을 형성하는 상기 곡선은 상기 톱니 웨이스트(203) 상의 상기 엔빌로우프 곡선과 동일한 인터메싱 변속 메커니즘.
제24항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 m-n=a (aÅ 1, 2, 3 ... 자연수인 정수)이고;
상기 편심 회전 장치(116)가 한 사이클(360도) 회전할 때 상기 내륜(108)은 개수 'a'의 톱니 각도만큼 회전하고, 상기 내륜(108)은 상기 편심 회전 장치(116)에 대해 반대 방향으로 회전하는 인터메싱 변속 메커니즘.
제24항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 외륜(102) 내부의 상기 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), i = 1, 2, ..., m)은 롤러들인 인터메싱 변속 메커니즘.
제25항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 외륜(102) 내부의 상기 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), i = 1, 2, ..., m)은 롤러들이고;
상기 롤러 각각의 중심으로부터 대응되는 톱니 링크(201) 상의 임의의 지점까지의 거리는 상기 롤러들과 상기 내륜(108) 상의 상기 톱니 사이의 모든 맞물림 영역(meshing area)에서 상기 롤러의 반지름 이상인 인터메싱 변속 메커니즘.
제33항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 편심 회전 장치(116)의 편심도에 대한 변수 d의 값은 r/2보다 크고(d>r/2), r은 상기 롤러의 반지름인 인터메싱 변속 메커니즘.
제33항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 외륜(102)의 상기 내부 엣지(103)에는 롤러 홈들(301)이 제공되고, 상기 롤러 홈들(301)의 반지름은 상기 롤러들의 반지름과 동일한 인터메싱 변속 메커니즘.
제36항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 롤러들은 롤러 포지셔닝 링들(302, 304)에 의하여 상기 롤러 홈들(301) 내에 위치되거나 스페이서 링들에 의해 상기 롤러 홈들(301) 내에서 제오되는 인터메싱 변속 메커니즘.
제25항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 내륜(108)의 모든 상기 톱니 탑들(202)은 상기 내륜(108)이 변속을 위하여 상기 외륜(102)과 결속되었을 때, 상기 외륜(102)의 상기 원호 톱니들과 접촉이 없는 인터메싱 변속 메커니즘.
제30항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 내륜(108)의 모든 톱니 탑들(202)과 톱니 링크들(201)은 상기 내륜(108)이 변속을 위하여 상기 외륜(102)과 결속되었을 때, 상기 외륜(102)의 상기 원호 톱니들(104)과 접촉이 없는 인터메싱 변속 메커니즘.
제24항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 내륜(108)의 각각의 톱니들은 상기 편심 회전 장치(116)의 회전 사이클 동안에 상기 원호 톱니들(104)로부터 적어도 한번 분리되는 인터메싱 변속 메커니즘.
제24항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 인터메싱 변속 메커니즘은 적어도 4개의 내륜(108.1, 108.2, 108.3, 108.4)를 병렬로 갖는 인터메싱 변속 메커니즘.
제24항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 내륜(108)이 변속을 위해 상기 외륜(102)과 결속할 때 상기 제2 개수의 톱니들(110 (j), j = 1, 2, ..., n)과 동시에 맞물리는 상기 원호 톱니(104 (i), i = 1, 2, ..., m) 들의 수는 상기 원호 톱니들의 전체 수의 60% 미만인 인터메싱 변속 메커니즘.
제24항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
유성 캐리어(400)를 더 포함하고,
상기 내륜(108)은 상기 유성 캐리어(400)와 상기 내륜(108) 사이의 토크 및 회전 전달을 위해 상기 유성 캐리어(400) 내부에 위치하는 인터메싱 변속 메커니즘.
제43항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 편심 회전 장치(116)는 상기 외륜(102)의 내부에 설치된 상기 유성 캐리어(400) 내부에 배치되는 인터메싱 변속 메커니즘.
제26항의 인터메싱 변속 메커니즘에 있어서,
상기 톱니 탑(202)의 절반, 상기 톱니 탑(202)의 절반에 인접한 상기 톱니 웨이스트(203) 하나, 그리고 상기 하나의 톱니 웨이스트(203)에 인접한 상기 톱니 링크(201)의 절반은 하나의 곡선 또는 부드러운 연결점을 가진 일련의 곡선들로부터 형성되는 인터메싱 변속 메커니즘.
인터메싱 변속 메커니즘에서 외륜(102)과 결속하는 내륜(108)에 있어서, 상기 내륜(108)의 외부 림(109) 상에는 상기 외륜(102)의 내부 엣지(103) 상의 제1 개수의 원호 톱니들(104 (i), i = 1, 2, ..., m)과 결속하는 제2 개수의 톱니들(110 (j), j = 1, 2, ..., n)이 제공되고, 상기 제2 개수의 톱니들(110 (j), j = 1, 2, ..., n)은 상기 내륜(108)의 상기 외부 림(109)을 따라 배치되고,
각 톱니(110 (j), j = 1, 2, ..., n)는:
하나의 톱니 탑(202), 상기 톱니 탑(202)의 윤곽은 상기 내륜(108)이 변속을 위해 상기 외륜(102)과 결속되었을 때, 상기 톱니 탑(202)이 어느 시점에서도 상기 외륜(102) 상의 상기 원호 톱니들과 접촉이 없도록 설계되고;
상기 톱니 탑(202)의 양 측면에 각각 연결되는 두 개의 톱니 웨이스트들(203), 상기 톱니 웨이스트들(203) 각각의 윤곽은 상기 내륜(108)이 변속을 위해 상기 외륜(102)과 결속되었을 때, 상기 내륜(108)과 상기 외륜(102) 사이에 간섭 없이 다중-톱니 동시 맞물림이 달성되도록 상기 톱니 웨이스트(203)가 상기 외륜(102)과 주기적으로 결속되고 분리되도록 설계되고;를 포함하고, 및
상기 내륜(108)은 인접한 톱니들을 연결하는 복수 개의 톱니 링크들(201)을 더 갖는 내륜(108).
제46항의 내륜에 있어서,
상기 톱니 링크(201)는 곡선 또는 직선이고;
상기 톱니 탑(202)은 곡선 또는 직선이고; 및
상기 톱니 웨이스트(203)는 곡선, 직선, 호 및 스플라인의 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어진 매끄러운 복합 곡선인 내륜.
제46항의 내륜에 있어서,
상기 톱니 웨이스트(203)의 한 부분은 변속을 위해 상기 내륜(108)이 상기 외륜(102)과 결속할 때 지정된 결속 영역에서 상기 외륜(102) 상의 대응되는 원호 톱니 및 상기 내륜(108) 상의 대응되는 톱니 사이의 일련의 연속적인 맞물림 포인트들에 의해 형성되는 엔빌로우프로 형성된 곡선이고, 그리하여 상기 내륜(108) 상의 복수 개의 톱니들이 상기 지정된 결속 영역에서 간섭 없이 상기 외륜(102) 상의 상기 롤러들과 결속하고 상기 지정된 결속 영역 밖에서 접촉 또는 결속이 없는 내륜.
제48항의 내륜에 있어서,
상기 톱니 웨이스트(203) 상의 맞물림 곡선의 길이 및 위치는 맞물리는 톱니들의 개수 및 상기 내륜(108)과 상기 외륜(102)의 지정된 톱니 결속 간격에 따라 결정되는 내륜.
제48항의 내륜에 있어서,
상기 톱니 탑(202)을 형성하는 상기 곡선 또는 직선은 완화 곡선(212)에 의하여 상기 톱니 웨이스트(203)의 상기 엔빌로우프 곡선과 부드럽게 연결되는 내륜.
제48항의 내륜에 있어서,
상기 톱니 링크(201) 각각을 형성하는 상기 곡선 또는 직선은 완화 곡선 및/또는 직선(214)에 의해 상기 톱니 웨이스트(203)의 상기 엔빌로우프 곡선과 부드럽게 연결되고, 상기 톱니 링크(201)는 어느 시점에서도 상기 외륜(102) 상의 어느 원호 톱니들(104)과도 접촉이 없는 내륜.
제48항의 내륜에 있어서,
상기 톱이 링크(201) 각각을 형성하는 상기 곡선은 상기 톱니 웨이스트(203) 상의 상기 엔빌로우프 곡선과 동일한 내륜.
제47항의 내륜에 있어서,
상기 톱니 탑(202)의 절반, 상기 톱니 탑(202)의 절반에 인접한 상기 톱니 웨이스트(203) 하나, 그리고 상기 하나의 톱니 웨이스트(203)에 인접한 상기 톱니 링크(201)의 절반은 하나의 곡선 또는 부드러운 연결점들을 가진 일련의 곡선들로부터 형성되는 내륜.
제1항 내지 제23항의 기술적 특징 중 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 인터메싱 변속 메커니즘.
제24항 내지 제25항의 기술적 특징 중 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 인터메싱 변속 메커니즘.
제46항 내지 제53항의 기술적 특징 중 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 내륜.