KR20180118516A

KR20180118516A - 기계적 가상 타원형 드라이브

Info

Publication number: KR20180118516A
Application number: KR1020180026862A
Authority: KR
Inventors: 제이. 아트무르 로버트; 패트릭 사전트 윌리엄
Original assignee: 더 보잉 컴파니
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2018-10-31
Also published as: EP3393024B1; AU2018202722A1; BR102018005628A2; RU2018103210A; EP3393024A1; RU2018103210A3; CA2996118C; JP7182894B2; US20180306278A1; BR102018005628B1; CA2996118A1; CN108736642A; JP2018185042A; RU2753013C2; AU2018202722B2; US10520063B2; ES2828637T3; CN108736642B; KR102532941B1

Abstract

입력 모터(input motor)(12), 워블 플레이트(a wobble plate)(14), 스테이터 기어(a stator gear)(16) 및 출력 플레이트(an outputplate)(18)를 포함하는 기계적 가상 타원형 드라이브(a mechanical virtual elliptical drive)(10)이다. 입력 모터(12)는 회전 축(a rotation axis)(20), 상당히 평평한 플레이트(a substantiallyflatsurface)(36)그리고 평평한 표면으로부터 연장하는 둥근 돌출부(a rounded protrusion)(38, 40)를 가질 수도 있다. 워블 플레이트(14)는 회전 축에 관련된 0이 아닌 각도로 처리된 워블 축(a wobble axis)(22)을 가질 수도 있다. 모터의 둥근 돌출부는 워블 플레이트의 상당히 평평한 표면(24)과 맞물릴 수도 있고, 이로 인해 워블 플레이트가 스테이터 기어 주위로 장동(nutate)을 초래한다.

Description

기계적 가상 타원형 드라이브 {MECHANICAL VIRTUAL ELLIPTICAL DRIVE}

본 발명은 워블 플레이트 드라이브(wobble plate drives)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 개시된 실시 예는 타원형 인터페이스 기어 시스템(an elliptically interfacing gear system)의 토크(torque)를 증가시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

두 개 또는 그 이상의 기어들은 기어 비(a gear ratio)를 통해 기계적 이점을 창출하는 것에 사용될 수 있다. 제 1기어의 단일 회전(a single rotation of a first gear)이 같은 양의 시간에 제 2기어(a second gear)가 더 또는 덜 회전하는 결과를 내기 위해 기어들을 정렬시키는 많은 방법들이 있다. 특정 출원에서 가능한 가장 작은 부피에서 기어 감속이 발생하는 곳에서 매우 높은 기어 비를 가진 모터를 가지는 것은 바람직하다.

역사적으로, 워블 플레이트 드라이브 메커니즘(wobble plate drive mechanisms)은 작은 부피 내에서 높은 기어 (a high gear ratio)비를 가지는 드라이브(a drive)를 향해 회전하는 유망한 경로(promising route)를 보여왔다. 하지만, 실제로, 효율적이고 효과적인 워블 플레이트 드라이브 시스템은 포함된 힘이 종종 메커니즘의 이탈 (disengagement of mechanism), 허용할 수 없는 수준의 진동(unacceptablelevels of vibration), 또는 마찰로 인한 비효율성 (inefficiency dueto friction)으로 이어지기 때문에 파악하기 어렵다고 입증되어 왔다.

입력 모터(an input motor), 워블 플레이트(a wobble plate), 스테이터 기어(a stator gear) 및 출력 플레이트(an outplate)을포함하는 기계적 가상 타원형 드라이브 (a mechanical virtual elliptical drive)는 개시되어 있다. 입력 모터는 회전 축(a rotation axis), 회전 축에 직각인 상당히 평평한 표면(a substantiallyflat surface),그리고 플레이트 표면으로부터 연장하는 둥근 돌출부(a rounded protrusion)를 가질 수도 있다.

워블 플레이트(the wobble plate)은 워블 축(a wobble axis) 및 워블 축과 직각이고 일반적으로 입력 모터(the input motor)를 향하여 마주보는 상당히 평평한 제 1면(a first substantiallyflatface)을 가질 수도 있다. 워블 플레이트의 제 1면과 평행한 평면에서 제 2면(a second face)은 일반적으로 모터로부터 떨어져 마주보고 복수의 면 톱니(a plurality of face teeth)와 복수의 워블 톱니(a plurality of wobble teeth)를 포함한다. 워블 플레이트는 워블 축이 모터의 회전 축과 관련된 0이 아닌 각도로 배치 될 수도 있다.

스테이터 기어(the stator gear)는 스테이터 축(a stator axis) 및 워블 톱니(the wobble teeth)와 접촉하기 위해 구성된 복수의 스테이터 톱니(plurality of stator teeth)를 가질 수도 있다. 출력 플레이트(the outputplate)은면 톱니(the face teeth)와 맞물리기 위해 구성된 출력 축(an outputaxis)및 복수의 출력 톱니(plurality of outputteeth)를가질 수도 있다. 스테이터 기어는 스테이터 축이 회전 축과 정렬되도록 배치될 수도 있고, 유사하게 출력 플레이트는 출력 축이 회전 축과 정렬되도록 배치될 수도 있다.

입력 모터의 둥근 돌출부는 접촉 지점(a contact point)에서 워블 플레이트의 상당히 평평한 면과 접촉할 수도 있다. 입력 모터는 스테이터 축 주위로 돌출부를 회전할 수도 있으며 그로 인해, 워블 플레이트가 스테이터 축 주위로 선회(presessing)하는 워블 축과 스테이터 기어 주위로 장동(nutate)을 야기한다. 접촉 지점은 또한 워블 플레이트와 스테이터 기어 사이에서 최 접근의 점이 스테이터 축 주위를 이동하도록 최 접근의 지점의 앞으로 이동하는 것이 야기될 수도 있다.

복수의 워블 톱니는 워블 플레이트가 스테이터 기어 주위로 장동하도록 복수의 스테이터 톱니와 접촉하도록 구성될 수도 있고, 복수의 면 톱니는 복수의 출력 톱니와 접촉하도록 구성될 수도 있다.

기계적 가장 타원형 드라이브의 작동 방법은 모터가 회전 축에 대해 회전하도록 동력 공급 하는 것, 및 워블 플레이트의 상당히 평평한 표면과 둥근 돌출부가 접촉하는 것, 이로 인해 워블 플레이트가 장동을 야기하는 것을 포함 할 수도 있다. 방법은 워블 플레이트가 장동하도록 복수의 스테이터 톱니와 복수의 워블 톱니가 접촉하는 것, 이로 인해 워블 플레이트의 회전을 야기하는 것을 더 포함할 수도 있다. 방법은 워블 플레이트가 회전 및 장동하도록 복수의 출력 톱니와 복수의 면 톱니가 접촉하는 것, 이로 인해 출력 플레이트의 회전을 야기하는 것을 포함할 수도 있다.

현재 본 발명은 다양한 부가 가치 및 그것의 사용 방법을 제공한다. 몇몇 실시 예에서, 기계적 가상 타원형 드라이브는 모터, 워블 플레이트, 스테이터 기어, 및 출력 플레이트를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시 예에서, 모터는 90도 이하의 각도의 간격에서 두 카트리지 베어링(cartridge bearings)를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시 예에서, 각각의 워블 플레이트, 스테이터 기어, 및 출력 플레이트는 환형 힘(eccentric forces)을 제한하기 위해 설계된 형상을 가진 톱니의 세트(a set of teeth)를 포함할 수도 있다.

특징, 기능, 및 이점들은 현재 본 발명의 다양한 실시 예에서 독립적으로 달성될 수도 있으며, 또는 다른 실시 예로 통합될 수도 있으며, 이것의 추가 사항은 다음의 기술 및 도면을 참조하여 보여질 수 있다.

도 1은 현재 본 발명의 여러 양상에 따라, 예시적인 워블 플레이트 드라이브의 확대된 등축 정면도(an exploded isometric front view)이다.
도 2는 도 1의 워블 플레이트 드라이브의 개방된 등각 후면 투영도이다.
도 3은 도 1의 워블 플레이트 드라이브의 워블 플레이트의 등각 투영도이다.
도 4는 도 1의 워블 플레이트 드라이브의 단면도(a cross-sectional view)로 드라이브의 회전 축에 평행한 평면을 따라 취해진다.
도 5는 도 1의 워블 플레이트 드라이브의 또 다른 단면도로, 도 4의 평면으로부터 45도만큼 회전된 평면을 따라 취해진다.
도6은 현재 본 발명의 양상에 따라, 워블 플레이트 드라이브의 예시적인 사용법을 기술하는 흐름도(a flow chart)이다.

개요

모터, 워블 플레이트, 스테이터 기어 및 출력 플레이트를 가진 기계적 가상 타원형 드라이브의 다양한 실시 예는 아래 기술되어 있고 관련된 도면으로 도시(illustrated)되어 있다. 별도로 지정하지 않는 한, 기계적 가상 타원형 드라이브 및/또는 이것의 다양한 구성 요소는, 그러나 요구되진 않는, 적어도 하나의 구조, 구성 요소, 기능 및/또는 기술되고 도시된, 및/또는 여기에 포함된 변형들을 포함할 수도 있다.

더해, 구조, 구성 요소, 기능들, 및/또는 기술되고 도시된(illustrated), 및/또는 여기에 포함된 변화는 현재의 가르침(teaching)과 관련하여, 그러나 요구되진 않는, 다른 타원형 드라이브에서 포함될 수도 있다. 다양한 실시 예의 다음 설명은 단순히 사실상 모범적이고 본 발명, 이것의 출원, 또는 사용을 제한할 의도가 없다. 추가적으로, 아래에 기술된 실시 예에 의해 제공된 이점들은 본질적으로 도시(illustrative in nature)되고 모든 실시 예들이 동일한 이점 또는 동일한 이점의 정도를 제공하지 않는다.

가상 타원형 드라이브는 워블 플레이트 메커니즘을 포함할 수도 있다. 워블 플레이트 메커니즘에서, 하나의 기어, 예를 들어, 워블 플레이트는 또 다른 기어, 예를 들어, 스테이터 기어 주위로 장동 한다. 여기에 사용된 "장동하다(nutate)" 또는 "장동(nutation)" 용어는 워블(a wobble), 흔들림(a sway), 또는 원 워블 운동(a circular rocking motion)을 의미한다. 만약 워블 플레이트 위에서 기어 톱니의 수와 스테이터 기어가 하나씩 다르면, 이러한 시스템은 스테이터 기어 위에서 톱니의 수와 동일한 기어 비(a gear ratio)를 가진다. 단지 두 기어만 사용하는 워블 플레이트 메커니즘은 작은 부피에서 상대적으로 높은 기어 비가 달성될 수도 있다.

기계적 가상 타원형 드라이브의 실시 예는 도1 및 도2의 다른 각도로부터 보여질 수 있고, 일반적으로 10에서 나타낸다. 드라이브(10)는 입력 모터(12), 워블 플레이트(14), 스테이터 기어(16) 및 출력 플레이트(18)를 포함할 수도 있다. 모터(12)는 스테이터 기어(16)에 대한 회전 축(20)을 정의할 수도 있고, 출력 플레이트(18)는 중심에 있을 수도 있다. 워블 플레이트(14)는 회전 축과 관련된 0이 아닌 각도로 배치될 수도 있다.

워블 플레이트(14)는 후면(a rear), 상당히 평평한 면(24) 및 복수의 면 톱니(28)와 복수의 워블 톱니(30)와 함께 정면(a front face)(26)을 가질 수도 있다. 면 톱니(28)는 정면(26) 위에 배치될 수도 있고, 워블 톱니(30)는 면 (24)과 면(26) 사이에서, 워블 축과 직각인 평면에서 워블 플레이트의 둘레 주위로 배치될 수도 있다.

드라이브(10)가 조립될 때, 모터(12)는 워블 플레이트(14)의 후면(24)과 스테이터(16)에 대해 장동하기 위해 워블 플레이트를 포함하기 위해 맞물릴 수도 있다. 스테이터 기어와 같이 또한 참조될 수도 있는 스테이터는 워블 톱니(30)와 접촉하기 위해 구성된 복수의 스테이터 톱니(32)를 포함할 수도 있고, 이로 인해 회전하는 워블 플레이트를 포함한다. 출력 플레이트(18)는 면 톱니(28)와 접촉하기 위해 구성된 복수의 출력 톱니(34)를 포함할 수도 있고, 워블 플레이트는 이로 인해 회전하는 출력 플레이트 또한 포함할 수도 있다. 이런 식으로 모터(12)는 출력 플레이트(18)를 워블 플레이트(14)와 스테이터(16)사이의 제 1기어 비, 및 워블 플레이트(14)와 출력 플레이트(18) 사이의 제 2 기어 비에 의해 정의된 토크로 회전시킬 수도 있다.

도1 및 도2에 도시된 실시 예에서, 입력 모터(12)는 회전 축(20)에 직각으로 상당히 평평한 표면(36)을 가진 전기 모터이고, 평평한 표면에 결합된 제 1카트리지 베어링(a first cartridge bearing)(38) 및 제 2카트리지 베어링(a second cartridge bearing)(40)를 포함하고 있다. 베어링 (38, 40)는 도 1에서 가장 잘 보여질 수도 있다. 제 1 베어링은 제 2베어링으로부터 회전 축(20)에 대해 측정된 것과 같이 89도 각도로 간격을 둘 수도 있다. 베어링은 표면의 방사상의 가장자리와 가장 가까운 평평한 표면(36)에 결합될 수도 있다.

베어링(38, 40)는 드라이브(10)가 워블 플레이트의 후면(24)과 접촉되는 베어링(38) 또는 베어링(40) 중 하나가 조립될 때, 평평한 표면(36)으로부터 연장할 수도 있다. 이 접촉은 모터와 워블 플레이트 사이의 가장 가까운 지점으로부터 회전 축에 관하여 측정된 45도 각도로 간격을 둔 지점에 있을 수도 있다. 베어링은 워블 플레이트(14)의 후면(24)과 롤링 접촉(rolling contact)을 만들기 위해, 그리고 이로 인해 장동을 유도하기 위해 워블 플레이트와 접촉하도록 구성될 수도 있다.

또 다른 실시 예에서, 도시되지 않은, 하나의 둥근 돌출부(a single rounded protrusion)(두 돌출부라기 보다는)는 모터(12)의 평평한 표면(36) 위에 형성될 수도 있다. 둥근 돌출부는 워블 플레이트(14)와 회전 축에 관하여 측정된 지점(44)으로부터 45도 각도로 간격을 둔 지점에서 접촉할 수도 있다. 다른 실시 예는 80도와 100도 사이의 각도로 간격을 둔 두 돌출부를 포함할 수도 있지만, 정확한 89도일 필요는 없다. 여전히 다른 실시 예는 평평한 표면(36)으로부터 연장되는 3개 또는 그 이상의 돌출부를 포함할 수도 있다.

둥근 돌출부의 수에 상관없이, 윤활유는 둥근 돌출부와 워블 플레이트의 후면(24) 사이의 마찰력을 줄이기 위해 모터(12)와 워블 플레이트(14) 사이에 배치될 수도 있다. 더해, 돌출부는 어떠한 형태를 취할 수 있고 또는 워블 플레이트(14)와 돌출부의 낮은 마찰 회전 결합(low friction rolling engagement of the protrusion(s))을 제공하는 경향이 있는 어떠한 메커니즘을 포함할 수도 있다.

도 3에 도시된 것과 같이, 워블 플레이트(14)는 후면(24), 전면(26) 및 중심축 또는 워블 축(22)과 함께 디스크(a disc)와 유사한 모양을 할 수 있다. 워블 플레이트(14)는 워블 축(22)이 회전 축(20)과 0이 아닌 각도로 형성하도록 정렬될 수도 있다. 후면(24)은 전면(26)이 후면과 평행한 평면을 정의하는 동안 워블 축에 직각이 될 수도 있다. 도시된 도1-2와 같이, 후면(24)은 일반적으로 입력 모터(12)를 향하여 마주보고 전면(26)은 일반적으로 모터로부터 떨어져 마주본다.

도 3으로 돌아가, 복수의 워블 톱니(30)는 후면(24)과 전면(26) 사이 및 워블 축(22)과 직각인 평면에서 워블 플레이트(14)의 둘레 주위에서 배치될 수도 있다. 워블 톱니는 워블 축으로부터 떨어진 방사상 방향에서 워블 플레이트의 외부 원통형 표면(an outercylindricalsurface)(58)으로부터연장할 수도 있다. 워블 톱니는 또한 워블 축을 따라 축 방향에서 워블 톱니 베이스(a wobble tooth base)(60)로부터 연장할 수도 있다. 워블 톱니 베이스는 대략 조립하기 위한 환형 부재(annular member) 또는 워블 플레이트와 필수적일 수도 있다. 복수의 워블 톱니는 두 원통형 표면(58)과 워블 톱니 베이스(60) 전부로부터 연장할 수도 있다. 워블 톱니를 원통형 표면과 워블 톱니 베이스 둘 중 하나 또는 둘 다와 연결하는 것은 복수의 워블 톱니에 물리적 지지 또는 강성의 정도를 제공할 수도 있다. 워블 톱니의 적절한 30개의 수가 선택 될 수도 있다.

각 워블 톱니(30)는 제 1접촉 표면 및 톱니의 반대쪽 위에서 제 2 접촉 표면을 포함할 수도 있다. 각 표면은 하나 이상으로 구성된 평면, 또는 곡률을 가진 하나 또는 그 이상의 표면으로 구성된 평면일 수도 있다. 워블 톱니(30)의 접촉 표면 하나 또는 모두는 아래에 더 자세히 논의 될 원 및 타원의 복합 인벌류트(a compound involute)로 정의될 수도 있다. 번갈아(alternately), 곡선(the curve)은0과 2ð사이의 모든 각도에서 톱니의 방향 위로 가상 타원형의 돌출부일 수도 있다.

추가적으로, 각 워블 톱니(30)는 접촉 부위(an engaging portion) 및 지지 베이스(a supportingbase)를포함할 수도 있다. 접촉 부위는 제 1 접촉 표면 및 제 2 접촉 표면을 포함할 수도 있다. 지지 베이스는 접촉 부위가 워블 톱니 베이스(60)에 연결할 수도 있다.

복수의 워블 톱니(30)의 각 이에서, 제 1 접촉 표면 및 제 2 접촉 표면 중 하나 또는 모두는 원 및 타원의 복합 인벌류트(a compound involute)로 정의될 수도 있다. 이것은, 제 2 접촉 표면의 곡선이 제 1 방정식에 의해 정의될 수 도 있다.

는 워블 플레이트의 반경에 비례할 수도 있는 상수,

는 0으로부터

라디안까지의 값을 취할 수 있고,

는 1보다 작은 양의 상수를 가질 수도 있다.

는 다른 값도 가능하지만 약

의 값을 가질 수도 있다. 제 1 방정식은 통합(unity)으로 정규화 될 수도 있다.

번갈아, 제 2 접촉 표면의 곡선은 제 2 방정식에 의해 정의될 수도 있다.

는 반경에 비례할 수도 있는 상수,

는 0으로부터

라디안까지의 값을 취할 수 있고,

는 1보다 작은 양의 상수를 가질 수도 있다.

는 다른 값도 가능하지만 약

의 값을 가질 수도 있다.

제 2 방정식은 워블 플레이트의 반경으로 정규화될 수도 있다. 제 2 접촉 표면의 곡선은 0과 2ð사이의 모든 각도에서 톱니의 방향 위로 가상 타원형의 돌출부일 수도 있다. 제 1 접촉 표면의 곡선은 제 2 접촉 표면의 곡선의 대칭 이미지(a mirror image)일 수도 있고, 톱니의 정상 부(the apex)를 통하여 평면을 가로질러 반사될 수도 있으며, 회전 축을 포함할 수도 있다. 또한, 제 1 접촉 표면 및 제 2 접촉 표면은 각 톱니의 정상 부에서 매끄럽게 만날 수도 있다. 톱니의 단면 형상은 그러므로 원 및 타원의 복합 인벌류트로 정의될 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 워블 플레이트(14)의 전면(26)은 실시 예에 도시된 절두 원추형(frustoconical) 표면인 환영 워블 표면(an annular wobble surface)(64)을포함할 수도 있다. 이것은, 환형 워블 표면(64)이 환형 워블 표면 위의 모든 지점이 워블 축 위에 위치되어 있는 절두 원추형 꼭지점으로 연장될 수 있는 절두 원추형 선을 포함하기 위해 워블 축(22)직각인 평면과 관련된 각도를 이룰 수도 있다. 환형 워블 표면(64)의 절두 원추형 꼭지점은 워블 플레이트(14)의 무게 중심과 일치할 수도 있다. 다른 실시 예에서, 워블 표면은 다른 형상을 가질 수도 있다.

복수 또는 세트의 면 톱니(28)는 환형 워블 표면(64) 위에 배치된다. 면 톱니(28)의 어느 적절한 수가 선택될 수도 있고, 면 톱니의 수가 더 많이, 덜, 또는 출력 톱니(34)의 수와 동일할 수도 있다. 도시된 실시 예에서, 동일한 수의 면 톱니(28)과 출력 톱니(34)이 있다. 각 면 톱니는 둘 이상의 평면을 포함하고, 또는 곡률을 가진 하나 또는 둘 이상의 표면을 포함하는 두 구동 면(driving face)를 포함할 수도 있다.

도 1내지 도2로 다시 참조하여, 스테이터 기어(16)는 베이스(48)를 가질 수도 있고 베이스는 안쪽 원통형 표면(50) 및 스테이터 톱니 베이스(52)를 포함할 수도 있다. 베이스(48)는 드라이브(10)을 사용하는 모든 장치(device)에 스테이터(16)와 조작적으로 연결하도록 구성된 부착 지점들을 포함할 수도 있다. 스테이터(16)는 이 장치의 콘텍스트(context) 내에서 정지되어 있을 수도 있다. 스테이터 기어는 그러므로, 회전 축(20) 및 출력 축과 함께 상당히 정렬된 스테이터 축(54)을 정의할 수도 있다.

스테이터(16)는 안쪽 원통형 표면(50)에 의해 부분적으로 정의될 수도 있는 내부 부피(56)를 가질 수도 있다. 내부 부피(56)는 아래에 더 자세히 기술하는 것과 같이 워블 플레이트(14)의 일부 또는 모두를 수용하도록 구성될 수도 있다.

스테이터 톱니(32)는 안쪽 원통형 표면(50) 및 스테이터 톱니 베이스(52) 둘 중 하나 또는 모두 배치될 수도 있다. 스테이터 톱니는 안쪽 원통형 표면으로부터 회전 축을 향해 방사상 방향에서 내부 부피(56) 안으로 연장할 수도 있다. 스테이터 톱니는 스테이터 톱니 베이스(52)로부터 회전 축을 따라 축의 방향에서 연장할 수도 있다. 스테이터 톱니의 어느 적절한 수가 응용 및 요구되는 기어 비에 따라 선택될 수도 있다. 스테이터 톱니의 수는 더 많이, 덜, 또는 워블 톱니(30)과 동일한 수 일수도 있다.

복수의 스테이터 톱니의 각 톱니는 회전 축(20)과 관련된 근위 단부(a proximal end) 및 원위 단부(a distal end)를 가질 수도 있다. 스테이터 톱니의 후단부는 안쪽 원통형 표면(50)과 연결될 수도 있다. 각 톱니는 또한 제 1 접촉 표면을 포함할 수도 있고, 톱니의 반대편 위에서 제 2 접촉 표면일 수도 있다. 각 접촉 표면은 둘 이상의 평면을 포함하고, 또는 곡률을 가진 하나 또는 그 이상의 표면을 포함할 수도 있다.

하나 또는 모두의 스테이터 톱니(32)의 접촉 표면은 이 전에 기술한 것과 같이, 원 및 타원형의 복합 인벌류트에 의해 정의될 수도 있다. 번갈아, 곡선은 0과 2ð사이의 모든 각도에서 이의 방향 위로 가상 타원형의 돌출부일 수도 있다.

복수의 스테이터 톱니(32)의 각 톱니는 접촉 부위 및 지지 베이스를 포함할 수도 있다. 접촉 부위는 제 1 접촉 표면 및 제 2 접촉 표면을 포함할 수도 있다. 지지 베이스는 접촉 부위를 스테이터 톱니 베이스(52)에 연결할 수도 있다.

도 1 내지 도2에 도시된 것과 같이, 출력 플레이트(18)는 환형 출력 표면(62) 위에 배치된 복수의 출력 톱니(34)을 포함할 수도 있다. 출력 플레이트(18)는 또한 회전 축(20)과 상당히 정렬된 출력 축을 가진다.

도 2에서 가장 잘 보여지는 출력 표면(62)은 절두 원추형이다. 이것은, 환형 출력 표면(62)이 환형 출력 표면 위에 있는 모든 지점이 회전 축 위에 위치된 절두 원추형 꼭지점으로 연장할 수 있고 출력 플레이트(18)로 향하는 절두 원추형 선을 포함하기 위해, 회전 축(20)에 직각인 평면에 관련된 각도로 이루어져 있다. 상기 언급된 요소들이 드라이브(10)로 조립 될 때, 환형 출력 표면(62)의 절두 원추형 꼭지점은 워블 플레이트(14)의 무게중심과 일치할 수도 있다. 다른 실시 예에서, 출력 표면은 예를 들어, 다른 꼭지점을 가진 원통형 또는 절두 원추형과 같은 다른 형상을 가질 수도 있다.

출력 톱니의 어느 적절한 수가 선택될 수도 있고, 출력 톱니의 수가 더 많이, 덜, 또는 면 톱니(28)의 수와 동일할 수도 있다. 도시된 실시 예에서, 동일한 수의 출력 톱니(34)과 면 톱니(28)이 있다. 각 출력 톱니는 둘 이상의 피동면(driven face)을 포함할 수도 있고, 각 피동면은 둘 이상의 평면을 포함하는 평면일 수도 있고, 또는 곡률을 가진 하나 또는 둘 이상의 표면을 포함할 수도 있다.

도 4 내지 도 5는 드라이브(10)의 단면도로써 모터(12), 워블 플레이트(14), 스테이터 기어(16) 및 출력 플레이트(18)를 조립 배치에서 도시하고 있다. 모터 및 출력 플레이트는 스테이터 축(54)을 따라 정렬될 수도 있다. 이것은 회전축, 출력 축, 및 스테이터 축이 상당히 정렬될 수도 있다. 워블 플레이트 및 워블 축(22)은 요구되는 어느 곳 및 스테이터 축과 관련된 0이 아닌 적절한 각도로 배치될 수도 있다. 워블 플레이트(14)가 스테이터(16) 및 출력 플레이트(18) 주위로 장동하는 것과 같이, 워블 플레이트의 무게 중심은 상당히 고정되어 있을 수도 있다.

도 5는 스테이터 축(54)에 대한, 도 4의 단면도의 평면으로부터 45도 각도로 회전된 평면에서의 단면도이고, 각각의 각도는 구성 요소들 사이의 관계를 더 명확하게 도시하기 위해 과장되었다.

워블 플레이트는 스테이터 기어(16)와 접촉하도록 구성되어 있다. 더 구체적으로, 워블 톱니(30)는 스테이터 톱니(32)과 접촉하도록 구성되어 있다. 이 경우 모터(12)가 제 1 회전 방향으로 회전하는 곳에서, 워블 톱니의 제 1 접촉 표면은 스테이터 톱니의 제 1 접촉 표면과 접촉할 수도 있다. 이것은, 복수의 스테이터 톱니의 제 1 접촉 표면과 제 1 복수의 워블 톱니의 제 1 접촉 표면 사이의 상호작용을 통해 스테이터 기어에 의해 워블 플레이트 위에 가해진 접촉력이 있을 수도 있다. 이러한 접촉력은 워블 플레이트가 제 1 회전 방향으로 회전하는 것 및 제 1 장동 방향으로 장동하는 것을 야기할 수도 있다.

일반적으로, 스테이터 기어는 n 스테이터 톱니를 가지고, 워블 플레이트는 m 워블 톱니를 가진다. 여기서 n 및 m은 하나 또는 그 이상 차이가 나는 정수이지만, 일반적으로 하나이다. 워블 플레이트가 스테이터 기어 주위로 장동하는 것과 같이, 복수의 워블 톱니의 각 이는 단일 장동(a single nutation)동안복수의 스테이터 톱니에서 톱니 하나와 맞물린다. 스테이터 톱니가 워블 톱니보다 하나 이상 많을 수도 있기 때문에, 워블 플레이트는 단일 장동 동안 약간 회전할 수도 있다.

특히, 워블 플레이트가 단일 장동 동안, 워블 플레이트는 완전한 회전의 1/m을 회전할 수도 있다. 즉, 만약 워블 플레이트가 완전한 회전의 1/m을 회전하면, 어쩌면 모터와의 상호작용 때문에, 워블 플레이트는 완전한 장동 하나를 완성할 수도 있다. 따라서, 워블 플레이트 및 스테이터 기어는 m:1 의 기어 비에 따라 상호 작용할 수도 있다. 워블 플레이트의 모든 m 장동에서, 워블 플레이트는 정확히 한 번 회전 할 수도 있다. 따라서, 개시된 시스템의 기어 비는 워블 플레이트의 m 및 n 톱니의 수와 스테이터 기어에 의해 각각 결정될 수 있다.

워블 플레이트 및 스테이터 기어는 이들 사이에 가해지는 어느 접촉력이 회전 축에 직각인 평면에 누워 있는 원에 접하는 방향으로 가리키기 위해 구성될 수도 있다. 접촉력은 회전 축(22) 및 워블 톱니(30)과 스테이터 톱니(32) 사이의 접촉점으로부터 워블 축(22)까지 연장하는 방사상 선에 상당히 직각인 방향으로 가리킬 수도 있다.

워블 플레이트(14) 및 스테이터 기어(16)는 이들의 서로 다른 방향 때문에 타원 형태를 띄고 있는 스테이터 위로 워블 플레이트의 돌출부와 상당히 원형 형태일 수도 있다. 복수의 워블 톱니(30) 및 스테이터 톱니(32)은 이의 방향 위로 이 가상 타원형이 돌출하는 것으로 인해 굴곡(contoured)된다. 스테이터(16) 위로 워블 플레이트(14)의 타둥근 돌출부는 이로 인해 비 편심 회전(non-eccentric rotation)으로 제약을 받을 수도 있다. 만약 허용되면, 허용할 수 없는 시스템 성능을 야기하는 큰 불균형 힘을 유발할 수도 있다.

워블 플레이트(14)는 또한 면 톱니(28)과 출력 톱니(34)의 맞물림을 통해 출력 플레이트(18)와 접촉하도록 구성된다. 워블 플레이트가 제 1 회전 방향으로 회전 할 때, 워블 톱니의 제 1 구동 면(driving face)은 출력 톱니의 제 1 피동면(driven face)과 접촉할 수도 있다. 이것은, 접촉력이 복수의 면 톱니의 제 1 구동면과 복수의 출력 톱니의 제 1 피동면 사이의 상호작용을 통한 워블 플레이트에 의해 출력 플레이트 위에 가해질 수도 있다. 이러한 접촉력은 출력 플레이트가 제 1 방향으로 회전하도록 야기할 수도 있다. 워블 플레이트가 제 2 방향으로 회전 할 때, 워블이의 제 2 구동면과 출력 톱니의 제 2 피동면 사이의 접촉력은 출력 플레이트를 제 2 방향으로 회전하도록 야기할 수도 있다.

드라이브(10)의 예시적인 실시 예에서, 출력 플레이트 및 워블 플레이트는 동일한 수의 톱니, 즉, 출력 톱니의 수는 면 톱니의 수와 일치한다. 따라서, 기술된 실시 예에서, 출력 플레이트 및 워블 플레이트는 1:1의 기어 비에 따라 상호작용 및 회전한다. 이것은, 워블 플레이트의 모든 완전한 단일 회전을 위해, 출력 플레이트 또한 정확히 하나의 완전한 회전을 완성한다. 출력 및 면 톱니의 수의 다른 선택이 가능하고, 출력 기어 비의 다른 값으로 이어질 수 있다.

워블 플레이트(14) 및 출력 플레이트(18)는 이들 사이에 가해지는 어느 접촉점이 회전 축에 직각인 평면에 누워있는 원에 접하는 방향으로 가리키기 위해서 구성될 수도 있다. 예를 들어, 접촉력은 워블 축(22) 및 면 톱니(28)과 출력 톱니(34) 사이의 접촉점으로부터 워블 축(22)으로 연장하는 방사상 선에 충분이 직각인 방향으로 가리킬 수도 있다.

워블 플레이트와 출력 플레이트 사이의 접촉력이 이러한 방향로 가리키기 위해서 워블 플레이트 및 출력 플레이트를 구성하는 것에 의해, 편심력(eccentric forces)을 방지할 수도 있다. 편심력은 복수의 면 톱니가 복수의 출력 톱니로부터 이탈을 야기할 수도 있고, 워블 플레이트의 무게 중심이 워블하는 것으로 인해, 드라이브 시스템(the drive system) 안으로 바람직하지 않은 진동이 삽입(introducing)될 수도 있다.

워블 플레이트(14)는 회전 축에 평행한 방향에서 측정된 0도 위치 또는 출력 플레이트(18)로부터 가장 멀리 떨어진 워블 플레이트 위에 있는 위치 또는 지점인 지점(42)을 가질 수도 있다. 도 4에서, 0도 위치에서 워블 플레이트는 모터(12)와 가장 가까울 수도 있다. 워블 플레이트(14)는 90도 위치 또는 워블 플레이트 주위로 제 1 장동 방향에서 0도 위치로부터 1/4인 지점을 가질 수도 있다. 예를 들어, 출력 플레이트 근처의 워블 플레이트 위의 유리한 지점으로부터 보인 바와 같이, 90도 위치는 반 시계 방향에서 워블 플레이트의 둘레 주위로 90도일 수도 있다.

워블 플레이트의 둘레 주위를 계속 돌면서, 180도 위치 또는 지점(44)는 0도 위치(42)로 워블 플레이트의 반대쪽 위에 위치 될 수도 있다. 180도 위치는 워블 플레이트의 가장 가까운 접근을 출력 플레이트 및 스테이터 기어 및 모터로부터 가장 먼 거리의 지점으로 표시(mark)할 수도 있다. 270도 위치 또는 지점은 90도 위치와 같이 워블 플레이트의 반대쪽 위에 위치될 수도 있다.

모터(12)는 도시된 도 4와 같이, 0도 지점(42)이 주어진 순간 시간에 베어링(38)(40) 사이 평평한 표면(36)과 접촉하도록 배치될 수도 있다. 같은 순간 시간에 베어링(38)(40)중 단지 하나가 도시된 도 5와 같이, 지점(46)에 워블 플레이트(14)의 후면(24)과 접촉할 수도 있다. 모터는 베어링이 스테이터 축(54) 주위로 회전하도록 구성되어 있을 수도 있고 이로 인해, 워블 플레이트(14)가 스테이터 축 주위로 선회하는 워블 축(22)과 스테이터 기어(16) 주위로 장동하도록 야기된다. 베어링과 워블 플레이트(14) 사이의 접촉 지점(46)은 따라서 180도 지점(44) 앞으로 움직일 수도 있다.

모터가 제 1 방향으로 회전하는 경우, 베어링(38)는 0도 위치(42)와 270도 위치 사이의 한 지점에서 워블 플레이트의 후면(24)과 접촉할 수도 있고, 워블 플레이트가 제 1 방향으로 장동을 야기하도록 워블 플레이트와 접촉할 수도 있다. 도5는 이런 경우의 베어링 (38)을 도시한다. 모터가 제 2 방향으로 회전하는 경우, 베어링(40)는 0도 위치와 90도 위치 사이의 한 지점에서 워블 플레이트의 후면(24)과 접촉할 수도 있고, 워블 플레이트가 제 2 방향으로 장동을 야기하도록 워블 플레이트와 접촉할 수도 있다.

드라이브(10)가 사용될 때, 워블 플레이트(14)는 일반적으로 장동 및 또한 회전한다. 워블 플레이트는 스테이터 기어(16) 주위로, 모터(12)주위로, 및/또는 출력 플레이트(18) 주위로 장동하도록 구성된 것과 같이 기술될 수도 있다. 이러한 경우, 워블 플레이트가 제 1 장동 방향으로 장동하고 있으면, 워블 플레이트의 0도 위치는 완전한 단일 장동의 4분의 1 후에, 90도 위치는 0도 위치로 변하고, 180도 위치는 90도 위치 등으로 변하도록 90도 위치의 현재 위치를 향해 움직일 수도 있다. 더해, 워블 플레이트는 장동과 동일한 비율로 회전하지 않을 수도 있다. 이것은, 워블 플레이트가 완전한 단일 장동을 하기 때문에, 0도 위치는 워블 플레이트의 둘레 전체를 이동할 수도 있다. 동일한 시간 동안, 워블 플레이트는 하나의 완전한 회전보다 덜 회전 할 수도 있다. 회전의 비율은 장동의 비율로 인해 그리고 워블 톱니(30)과 스테이터 기어(16) 사이의 기어 비로 인해 결정될 수도 있다.

워블 톱니(30)는 워블 플레이트가 장동 하는 어느 순간에 스테이터 기어의 1/4을 따라 스테이터 톱니(32)과 맞물릴 수도 있다. 이 접촉은 제 1 접촉 표면이 또 다른 하나를 따라 굴리는(roll) 롤링 접촉(a rolling contact)의 형태일 수도 있다. 이 롤링 접촉은 기어 이의 반대되는 면이 슬라이딩 접촉(a sliding contact)을 통해 상호 작용하는 많은 표준 기어 인터페이스와 대조적일 수도 있다. 일반적으로, 동일한 두 표면이 관련된다고 가정하면, 롤링 접촉은 두 표면 사이에서 슬라이딩 접촉보다 훨씬 적은 마찰력을 가진다.

워블 톱니(30)는 제 1 장동 방향으로 장동 할 때, 0도 위치와 270도 위치 사이에서 스테이터 톱니(32)과 접촉을 만들 수도 있고, 이 접촉은 복수의 워블의 하위 집합과 스테이터 톱니 사이에서 롤링 접촉(rolling contact)이 제한될 수도 있다. 따라서, 워블 플레이트는 슬라이딩 접촉의 경우에서보다 더 작은 마찰력으로 스테이터 주위를 장동할 수도 있다. 이러한 구성은 장동 모션의 효율적인 이송 또는 회전 모션으로의 에너지 또는 에너지로 이어질 수도 있다.

유사하게, 면 톱니(28)는 단지 워블 플레이트가 장동하는 어느 순간에 출력 플레이트의 1/4을 따라 출력 톱니(34)과 맞물릴 수도 있다.

워블 플레이트가 제 1 방향에서 장동 할 때, 면 톱니 및 출력 톱니는 180도 위치(44) 및 90도 위치 사이에서 접촉할 수도 있다. 이 접촉으로 인해, 워블 플레이트(14)는 출력 플레이트(18)가 워블 플레이트와 동일한 방향으로 회전하도록 야기할 수도 있다. 도시된 실시 예에서, 면 톱니(28)과 출력 톱니(34) 사이의 기어 비가 1이면, 출력 플레이트(18)는 또한 워블 플레이트(14)와 동일한 비율로 회전할 수도 있다. 모터(12)의 회전은 그러므로, 출력 플레이트(18)로 높은 토크로 이송된다.

운영 방식/사용

도 6은 기계적 가상 타원형 드라이브를 작동시키기 위한 일반적으로 100에서 나타내는 방법을 도시한다. 102 단계에서, 방법(100)은 회전 축을 정의하는 상당히 평평한 표면 위에서 적어도 둥근 돌출부 하나와 함께 모터를 제공하는 것, 워블 톱니 및 면 톱니와 함께 워블 플레이트를 제공하는 것, 스테이터 기어와 함께 스테이터 기어를 제공하는 것 및 출력 톱니와 함께 출력 플레이트를 제공하는 것을 포함할 수도 있다. 모터, 워블 플레이트, 스테이터 기어 및 출력 플레이트는 예를 들어 도 1 내지 도5 및 위에서 기술된, 또는 현재 가르침(the present teaching)과 일치하는 기타 적절한 방법과 구성에 기술된 것과 같이 설치되고 조립될 수도 있다.

104단계에서, 방법(100)은 회전 축에 대해 모터를 회전시키도록 동력 공급(energizing) 하는 것을 포함할 수도 있다. 106단계에서, 방법(100)은 하나 또는 그 이상의 모터의 둥근 돌출부를 워블 플레이트의 상당히 평평한 표면과 접촉하는 것으로 인해 워블 플레이트가 장동 하는 것을 야기하는 것을 포함할 수도 있다. 108단계에서, 방법(100)은 워블 톱니와 스테이터 톱니가 접촉하는 것으로 인해 워블 플레이트가 회전하도록 야기하는 것을 포함할 수도 있다. 110단계에서, 방법(100)은 워블 플레이트의 면 톱니와 출력 플레이트의 출력 톱니와 접촉하는 것으로 인해 출력 플레이트가 회전하는 것을 야기하는 것을 포함할 수도 있다.

현재 가르침(teaching)에 따라 사용 방법은 이전에 기술된 어느 기계적 가상 타원형 드라이브 실시 예와 함께 사용(employed)될 수도 있다. 몇몇 실시 예에서, 방법은 모터의 회전을 정지 및 출력 플레이트가 정지하도록 하는 것을 추가로 포함할 수도 있다. 방법은 모터가 회전 축에 대해서 제 2 회전 방향으로 회전하도록 동력 공급하는 것으로 인해 출력 플레이트가 제 2 방향으로 회전하는 것을 추가로 포함할 수도 있다.

추가로, 본 발명은 다음 조항(the following clauses)에 따른 실시 예를 포함한다.

조항 1:

회전 축, 회전 축에 직각인 상당히 평평한 표면, 및 상당히 평평한 표면으로부터 연장 하는 적어도 하나의 둥근 돌출부를 가진 입력 모터;

상당히 평평한 워블 축과 직각이고 일반적으로 입력 모터를 향해 마주보는 제 1 면,

제 1면에 평행하고 일반적으로 입력 모터로부터 떨어져 마주보는 평면을 정의하는 제 2 면,

제 1 면 위에 배치된 복수의 면 톱니, 및 워블 축과 직각인 평면에서 제 1 및 제 2면 사이에 워블 플레이트의 둘레 주위로 배치된 워블 톱니;

복수의 워블 톱니와 접촉하도록 구성된 복수의 스테이터 톱니를 가진 스테이터 기어; 및

회전 축과 상당히 정렬된 출력 축 및 복수의 출력 톱니를 가진 출력 플레이트;

워블 플레이트가 스테이터 기어 주위로 장동하는 것과 같이 워블 플레이트의 제 1 면과 접촉하도록 구성되고, 복수의 면 톱니는 복수의 출력 톱니와 접촉하도록 구성된 적어도 하나의 둥근 돌출부를 포함하는 워블 플레이트 드라이브.

조항 2: 제 1항에 있어서,

적어도 하나의 둥근 돌출부는 두 개의 둥근 돌출부를 포함하고, 회전 축 주위로 측정된 80도 및 100도 사이의 각도 간격으로 배치된 워블 플레이트 드라이브.

조항 3: 제 2항에 있어서,

89도의 각도인 워블 플레이트 드라이브.

조항 4: 제 1항에 있어서,

적어도 하나의 둥근 돌출부가 카트리지 베어링(a cartridge bearing)인 워블 플레이트 드라이브.

조항 5: 제 1항에 있어서,

복수의 워블 톱니, 복수의 스테이터 톱니, 또는 모두는 원 및 타원형의 복합 인벌류트에 의해 정의되는 워블 플레이트 드라이브.

조항 6: 제 1항에 있어서,

복수의 면 톱니는 워블 플레이트의 절두 원추형 표면 위에 배치되고, 절두 원추형 표면이 워블 플레이트의 무게 중심과 절두 원추형 표면의 꼭지점과 일치하도록 구성된 워블 플레이트 드라이브.

조항 7:

상당히 평평한 표면으로부터 연장하는 둥근 돌출부를 포함하는 입력 모터;

스테이터 축을 가진 스테이터 기어;

스테이터 축 및 일반적으로 입력 모터를 향하고 상당히 평평한 면과 관련된 0이 아닌 각도로 배치된 워블 축을 가지고 접촉점에서 돌출부와 접촉하는 워블 플레이트; 및

스테이터 축과 상당히 정렬된 출력 축을 가진 출력 플레이트;

입력 모터는 스테이터 주위로 돌출부를 회전하도록 구성되어 있고, 이로 인해 워블 플레이트가 스테이터 축 주위로 선회(precessing)하는 워블 축과 기어 주위로 장동을 야기하고, 그리고 또한 이로 인해 스테이터 기어로 워블 플레이트의 가장 가까운 접근 지점이 스테이터 주위로 움직이는 것과 같이, 접촉점이 스테이터 기어로 워블 플레이트의 가장 가까운 접근 지점 앞으로 이동하는 것을 야기하는 워블 플레이트 드라이브.

조항 8: 제 7항에 있어서,

워블 플레이트는 일반적으로 입력 모터로부터 떨어져 있는 제 2 면을 가지고, 복수의 면 톱니는 제 2 면 위에 배치되고 출력 플레이트와 접촉하도록 구성되어 있고, 복수의 워블 톱니는 워블 축에 직각인 평면에 배치되고 스테이터 기어와 접촉하도록 구성된 워블 플레이트 드라이브.

조항 9: 제 8항에 있어서,

스테이터 기어는 복수의 스테이터 톱니를 가지고, 출력 플레이트는 복수의 출력 톱니를 가지고, 복수의 워블 톱니는 복수의 스테이터 톱니와 접촉하도록 구성되어 있고, 복수의 면 톱니는 워블 플레이트가 스테이터 기어 주위로 장동하는 것과 같이 복수의 출력 톱니와 접촉하도록 구성되어 있는 워블 플레이트 드라이브.

조항 10: 제 9항에 있어서,

복수의 워블 톱니 및 복수의 스테이터 톱니는 각각 적어도 부분적으로 원 및 타원형의 복합 인벌류트에 의해 정의되는 워블 플레이트 드라이브.

조항 11: 제 9항에 있어서,

조항 12: 제 7항에 있어서,

입력 모터가 입력 모터의 상당히 평평한 표면으로부터 연장하는 두 개의 둥근 돌출부를 포함하고, 입력 모터의 회전 축 주위로 측정된 89도 각도 간격으로 배치된 워블 플레이트 드라이브.

조항 13: 제 7항에 있어서,

둥근 돌출부가 카트리지 베어링(a cartridge bearing)인 워블 플레이트 드라이브.

조항 14: 제 7항에 있어서,

워블 플레이트가 어느 하나의 입력 모터, 스테이터 기어, 또는 출력 플레이트 지점에 의해 접촉력이 입력 모터의 회전 축에 직각인 평면에 누워있는 원에 접하는 방향으로 워블 플레이트 위에 가해지도록 구성된 워블 플레이트 드라이브.

조항 15:

*회전 축에 대한 모터를 회전시키기 위한 동력 공급, 상당히 평평한 표면 및 적어도 상당히 평평한 표면으로부터 연장하는 둥근 돌출부 하나를 가지는 모터;

워블 플레이트의 상당히 평평한 표면과 적어도 둥근 돌출부 하나에 접촉, 이로 인해 워블 플레이트가 장동을 야기하는 것;

워블 플레이트가 장동하는 것과 같이, 스테이터 기어의 복수의 스테이터 톱니와 워블 플레이트의 복수의 워블 톱니가 접촉, 이로 인해 워블 플레이트의 회전을 야기하는 것; 그리고

워블 플레이트가 장동하고 회전하는 것과 같이, 출력 플레이트의 복수의 출력 톱니와 워블 플레이트의 복수의 면 톱니가 접촉, 이로 인해 출력 플레이트의 회전을 야기하는 것을 포함하는 워블 플레이트 드라이브를 작동하기 위한 방법.

조항 16: 제 15항에 있어서,

모터는 모터의 상당히 평평한 표면에서부터 연장하는 두 개의 둥근 돌출부를 포함하고, 회전 축 주위로 측정된 89도 각도 간격으로 배치되고, 정확히 돌출부 중 하나는 매 순간마다 워블 플레이트에 접촉하도록 구성되어 있는 방법.

조항 17: 제 15항에 있어서,

적어도 하나의 둥근 돌출부가 카트리지 베어링인 방법.

조항 18: 제 15항에 있어서,

복수의 워블 톱니와 복수의 스테이터 톱니는 각각 적어도 부분적으로 원 및 타원형의 복합 인벌류트에 의해 정의되는 방법.

조항 19: 제 15항에 있어서,

복수의 면 톱니는 워블 플레이트의 절두 원추형 표면 위에 배치되고, 절두 원추형 표면이 워블 플레이트의 무게 중심과 절두 원추형 표면의 꼭지점과 일치하도록 구성되는 방법.

조항 20: 제 15항에 있어서,

워블 플레이트가 어느 하나의 모터, 스테이터 기어, 또는 출력 플레이트 지점에 의해 접촉력이 입력 모터의 회전 축에 직각인 평면에 누워있는 원에 접하는 방향으로 워블 플레이트 위에 가해지도록 구성되는 방법.

이점, 특징, 이익

여기서 기술된 기계적 가상 타원형 드라이브의 다른 실시 예는 작은 부피 또한 차지하는 높은 기어 비와 드라이브를 위한 알려진 솔루션을 넘어 몇몇의 이점을 제공한다. 현재 본 발명에 따라 수백 및 심지어 수천 개의 기어 비는 단지 하나의 스테이터, 워블 플레이트 및 출력 플레이트를 사용함으로 가능하다. 예를 들어, 여기에 기술된 구체적인(illustrative) 실시 예는 장동하는 워블 플레이트의 기이한 움직임 없이 높은 효율을 허용(allow)한다. 알려진 시스템 또는 장치는 이러한 기능들을 특히, 작은 부피에서 수행할 수 없다. 따라서, 여기에 기술된 구체적인 실시 예는 특히 작은 부피에서 작은 양의 움직임 부분들과 모터의 토크를 증가시키는 데에 유용하다. 하지만, 여기에 기술된 모든 실시 예가 동일한 이점 또는 동일한 이점의 정도를 제공하는 것은 아니다.

결론

위에 발표된 본 발명은 독립적인 유틸리티(independent utility)와 다수의 별개의 발명을 포함할 수도 있다. 이러한 각각의 발명들은 바람직한 형태에서 개시되어왔음에도 불구하고, 개시 및 여기에 도시된 (illustrated) 구체적인 그것의 실시 예는 다양한 변형이 가능하기 때문에 제한하는 의미로서 고려되지 않는다.

이 본 발명 내에서 섹션(section)표제가 사용되는 범위에서, 이 표제는 단지 구조적인 목적을 위한 것이며, 어느 청구된 발명의 특성화를 구성하지 않는다. 발명의 주제는 여기에 개시된 다양한 구성 요소, 특징, 기능, 및/또는 특성의 모든 신규성(novel)과 비자명(nonobvious) 결합 및 부분 결합을 포함한다.

아래의 청구 항들은 특히 신규 및 비자명으로 간주되는 특정 조합 및 부분 조합을 가리킨다. 특징, 기능, 구성 요소 및/또는 특성의 특정 조합 및 부분 조합에서 구체화된 발명은 이것 또는 관련 출원으로부터 우선권을 주장하고 있는 출원에서 청구될 수도 있다. 다른 발명 또는 동일한 발명으로 향하거나, 원래 청구 항 범위에서 더 넓은, 더 좁은, 동일한, 또는 다른 이러한 청구 항들은 현재 본 발명의 발명 주제 안에서 또한 포함하는 것으로 간주된다.

10: 워블 플레이트 드라이브
12: 입력 모터
14: 워블 플레이트
16: 스테이터 기어
18: 출력 플레이트
20: 회전 축
22: 워블 축
28: 면 톱니
30 워블 톱니
32: 스테이터 톱니
34: 출력 톱니
38, 40: 둥근 돌출부
52: 스테이터 톱니 베이스
54: 스테이터 축
60: 워블 톱니 베이스
62: 출력 표면
64: 워블 표면

Claims

회전 축(20), 회전 축에 직각으로 상당히 평평한 표면(36), 및 적어도 상당히 평평한 표면으로부터 연장하는 둥근 돌출부(rounded protrusion)(38, 40)를 가지는 입력 모터(an input motor)(12);
입력 모터의 회전 축(the rotation axis)에 관해 0이 아닌 각도로 배치 된 워블 축(a wobble axis)(22), 워블 축에 직각이고 일반적으로 입력 모터를 향해 마주보는 상당히 평평한 제 1 면(a first substantiallyflatface)(24), 일반적으로 입력 모터로부터 떨어져 있고 제 1 표면과 평행한 평면으로 정의되는 제 2면(a second face)(26), 워블 축에 직각인 평면에서 제 1 및 제 2 표면 사이에서 워블 플레이트의 둘레 주위로 배치된 복수의 워블 톱니(a plurality of wobble teeth)(30)을 가진 워블 플레이트(14);
복수의 워블 톱니와 접촉하도록 구성된 복수의 스테이터 톱니(a plurality of stator teeth) (32)을 가지는 스테이터 기어(a stator gear)(16); 및
회전축과 상당히 정렬된 출력 축과 복수의 출력 톱니(a plurality of outputteeth) (34)을 가지는 출력 플레이트(18);
스테이터 기어(a stator gear) 주위로 장동(nutates)함으로, 적어도 하나의 둥근 돌출부는 워블 플레이트의 제 1면과 접촉하도록 구성되고, 복수의 표면 톱니는 복수의 출력 톱니와 접촉하도록 구성되어 있는 워블 플레이트를 포함하는 워블 플레이트 드라이브(10).
제 1항에 있어서,
적어도 한 둥근 돌출부가 회전 축 주위를 80도 내지 100도 사이로 측정되는 각도의 간격으로 떨어진 두 개의 둥근 돌출부(38, 40)를 포함하는 워블 플레이트 드라이브(10).
제2항에 있어서,
89도의 각도인 워블 플레이트 드라이브(10).
제1항에 있어서,
한 둥근 돌출부가 적어도 카트리지 베어링(a cartrige bearing)(38, 40)인 워블 플레이트 드라이브(10).
제1항에 있어서,
복수의 워블 톱니, 다수의 스테이터 톱니, 또는 모두는 원과 타원의 복합 인벌류트(a compound involute)에 의해 정의되는 워블 플레이트 드라이브(10).
제1항에 있어서,
복수의 표면 톱니는 워블 플레이트의 절두 원추형(frustoconical) 표면 위에 배치되고, 절두 원추형 표면은 워블 플레이트의 무게 중심(a center of mass)이 절두 원추형 표면의 꼭지점(a vertex)과 일치하도록 구성 되는 워블 플레이트 드라이브(10).
모터(12)를 회전 축(20)에 대하여 회전시키기 위한 동력 공급(energizing)(104), 상당히 평평한 표면(36)과 적어도 상당히 평평한 표면으로부터 연장하는 하나의 둥근 돌출부(38, 40)를 가진 모터;
적어도 워블 플레이트(14)의 상당히 평평한 표면(24)으로 하나의 둥근 돌출부와 맞물리는 것(106), 이로 인해 워블 플레이트가 장동(nutate)하도록 야기하는 것;
워블 플레이트의 복수의 워블 톱니(30)과 스테이터 기어(16)의 복수의 스테이터 톱니(32)이 워블 플레이트가 장동 함에 따라 맞물리는 것(108), 이로 인해 워블 플레이트의 회전을 야기하는 것; 및
워블 플레이트의 북수의 면 톱니(28)과 출력 플레이트(18)의 복수의 출력 톱니(34)이 워블 플레이트가 장동하고 회전함에 따라 맞물리는 것(110), 이로 인해 출력 플레이트가 회전하는 것을 포함하는 워블 플레이트 드라이브(10)를 작동하는 방법(100).
제 7항에 있어서,
모터는 모터의 상당히 평평한 표면으로부터 연장하는 두 개의 둥근 돌출부(38, 40), 회전 축 주위로 측정된 89도의 각도의 간격을 포함하고, 정확히 돌출부 중 하나가 매 순간마다 워블 플레이트와 접촉하도록 구성되어 있는 워블 플레이트 드라이브(10)를 작동하는 방법(100).
제 7항에 있어서,
적어도 하나의 둥근 돌출부가 카트리지 베어링(38, 40)인 워블 플레이트 드라이브(10)를 작동하는 방법(100).
제 7항에 있어서,
북수의 워블 톱니 및 복수의 스테이터 톱니는 각각 적어도 부분적으로 원과 타원의 복합 인벌류트에 의해 정의되는 워블 플레이트 드라이브(10)를 작동하는 방법(100).
제 7항에 있어서,
복수의 면 톱니는 워블 플레이트의 절두 원추형 표면 위에 배치되고, 절두 원추형 표면은 워블 플레이트의 무게 중심이 절두 원추형 표면의 꼭지점과 일치하도록 구성되는 워블 플레이트 드라이브(10)를 작동하는 방법(100).
제 7항에 있어서,
워블 플레이트는 접촉력이 어느 한 모터, 스테이터 기어, 또는 회전 축에 수직인 평면에 놓인 원에 접하는 방향으로 가리키는 출력 플레이트에 의해 워블 플레이트 위에 가해지도록 구성되는 워블 플레이트 드라이브(10)를 작동하는 방법(100)