KR20180122547A

KR20180122547A - 자동 조심 가상 타원형 구동 장치

Info

Publication number: KR20180122547A
Application number: KR1020180026281A
Authority: KR
Inventors: 제이. 아트무르 로버트; 패트릭 사전트 윌리엄
Original assignee: 더 보잉 컴파니
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2018-11-13
Also published as: EP3399212B1; RU2753017C1; AU2018202183B2; US20190249753A1; CA2996123C; JP7455914B2; US10267383B2; AU2018202183A1; US20180320760A1; JP2018189234A; JP7126853B2; EP3399212A1; US10612626B2; CN108799433B; CA2996123A1; CN108799433A; KR102555630B1; JP2022166208A

Abstract

자동 조심 워블 플레이트 구동 장치(10, 110, 210)로서, 스테이터 기어(16, 116), 워블 플레이트(14, 114, 214), 아웃풋 플레이트(118)를 포함하는 것. 스테이터 기어는 중심 스테이터 축(54, 154)과 복수의 스테이터 톱니(32, 132)를 가진다. 워블 플레이트는 워블 축(22, 122, 222)과, 복수의 표면 톱니(28, 128)와, 복수의 워블 톱니(30, 130)를 가지며, 워블 축이 스테이터 축에 대해 영이 아닌 워블 각에 있게 배치된다. 아웃풋 플레이트는 복수의 아웃풋 톱니(134)를 포함하며 스테이터 축과 실질적으로 정렬된다. 복수의 톱니의 적어도 두 개는, 워블 플레이트가 스테이터 기어에 대해 장동할 때 워블 각이 일정하게 유지되도록, 자동 조심 방식으로 서로에 연동하게 구성된다.

Description

자동 조심 가상 타원형 구동 장치{SELF-ALIGNING VIRTUAL ELLIPTICAL DRIVE}

본 발명은 워블 플레이트 구동 장치(wobble plate drives)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 공개된 실시예는 타원 인터페이스 기어 시스템(an elliptically interfacing gear system)을 가진 토크(torque)를 수정하는 시스템 및 장치에 관한 것이다.

두 개 또는 그 이상의 기어는 기어 비율(a gear ratio)를 통해 기계적인 장점(a mechanical advantage)을 창출하는데 사용될 수 있다. 제1 기어의 일회전(a single rotation of a first gear)가 같은 시간에 제 2 기어의 일회전 이상 또는 이하(more or less than one rotation of a second gear)를 야기하도록 기어를 배열하는 많은 방법이 있다. 어떤 적용에서, 기어 감속(the gear reduction)이 가능한 가장 작은 부피로 일어날 때 매우 높은 기어 비율을 가진 모터를 가지는 것이 요구된다.

역사적으로, 워블 플레이트 구동 메커니즘(wobble plate drive mechanisms)은 작은 부피 내에 높은 기어 비율을 가진 구동 장치를 향한 유망한 경로로 보였다. 워블 플레이트 구동 장치에서, 기어 중 하나는, 예를 들어 로터 기어(a rotor gear)는, 다른 기어 주위로 장동(nutates)한다. 본 발명에서 사용되는 바와 같이, "장동하다(nutate)" 또는 "장동(nutation)"은 워블(a wobble), 흔들림(a sway), 또는 원형 요동 운동(a circular rocking motion)을 의미한다. 로터 기어는 일반적으로 기어 톱니(the gear teeth)를 직선으로(in alignment) 유지시키는 샤프트(a shaft) 또는 버팀대(fulcrum)에 의해 지지된다. 로터 기어와 스테이터 기어(the stator gear)에 기어 톱니의 개수가 하나 만큼 다르다면, 그러한 시스템은 스테이터 기어에 톱니 개수와 같은 기어 비율을 가질 것이다.

실제로, 효율적이고 효과적인 워블 플레이트 구동 시스템(efficient and effective wobble plate drive systems)는 찾기 힘든 것으로 밝혀졌으며, 이는 연관된 힘이 일반적으로 다른 것들을 비롯해, 메커니즘의 분리(disengagement of the mechanism)와, 결합(binding)과, 버팀대에 의한 과다 제약(over-constraint)나, 또는 마찰에 의한 비효율성을 야기하기 때문이다.

두 개 또는 그 이상의 기어는 기어 비율(a gear ratio)를 통해 기계적인 이점(a mechanical advantage)을 만드는데 사용될 수 있다. 제1 기어의 일회전(a single rotation of a first gear)가 같은 시간에 제 2 기어의 일회전 이상 또는 이하(more or less than one rotation of a second gear)를 야기하도록 기어를 배열하는 많은 방법이 있다. 어떤 적용에서, 기어 감속(the gear reduction)이 가능한 가장 작은 부피로 일어날 때 매우 높은 기어 비율을 가진 모터를 가지는 것이 요구된다.

실제로, 효율적이고 효과적인 워블 플레이트 구동 시스템(efficient and effective wobble plate drive systems)는 찾기 힘든 것으로 밝혀졌으며, 이는 연관된 힘이 일반적으로 다른 것들을 비롯해, 메커니즘의 분리(disengagement of the mechanism)과, 결합(binding)과, 버팀대에 의한 과다 제약(over-constraint)나, 또는 마찰에 의한 비효율성을 야기하기 때문이다.

자동 조심 워블 플레이트 구동 장치(a self-aligning wobble plate drive)는 스테이터 기어와, 워블 플레이트와, 아웃풋 플레이트(an outputplate)를 포함한다. 스테이터 기어는 중앙 스테이터 축(a central stator axis)과 내측 실린더 표면(an inner cylindrical surface)에 배치된 복수의 스테이터 톱니(a plurality of stator teeth)를 가진다. 워블 플레이트는 워블 축(a wobble axis)과, 워블 축에 수직한 연동 표면(an engaging face)과, 연동 표면에 배치된 복수의 표면 톱니(a plurality of face teeth)와, 워블 플레이트 둘레(a perimeter of the wobble plate)의 주위에 배치되며 표면 톱니와 연동하도록 구성된 복수의 워블 톱니(a plurality of wobble teeth)를 가진다. 아웃풋 플레이트는 표면 톱니와 연동하도록 구성된 복수의 아웃풋 톱니(a plurality of outputteeth)를 포함한다.

워블 플레이트는, 워블 축이 스테이터 축에 대한 영이 아닌 워블 각(a non-zero wobble angle)에 있도록 배치되며, 아웃풋 플레이트는 실질적으로 스테이터 축과 배치된다. 적어도 두 개의 복수의 톱니는 자동 조심 방식으로 서로에 대해 연동하도록 구성되어, 워블 플레이트가 스테이터 기어 주위에서 장동할 때 워블 각이 일정하게 유지된다.

자동 조심 워블 플레이트 구동 장치(a self-aligning wobble plate drive)를 위한 방법은 스테이터 기어와, 워블 플레이트와, 아웃풋 플레이트를 제공하는 것을 포함한다. 방법은 추가로 자동 조심 방식으로 워블 플레이트의 복수의 워블 톱니를 가진 스테이터 기어의 복수의 스테이터 톱니를 연동시키는 것을 포함한다. 방법은 자동 조심 방식으로 아웃풋 플레이트의 복수의 아웃풋 톱니를 가진 워블 플레이트의 복수의 표면 톱니를 연동시키는 것을 포함한다. 마지막으로 방법은 스테이터 기어에 대한 워블 플레이트의 장동을 일으키는 것을 포함한다.

본 발명은 다양한 장치 및 사용 방법을 제공한다. 일부 실시예에서, 워블 플레이트 구동 장치는 인풋 플레이트(an input plate)와, 워블 플레이트와, 스테이터(a stator)를 포함한다. 일부 실시예에서, 구동 장치(a drive)는 모터(a motor)와, 워블 플레이트와, 스테이터와, 아웃풋 플레이트를 포함한다. 일부 실시예에서, 워블 플레이트와, 스테이터 기어와, 인풋 기어 또는 아웃풋 기어의 각각은 자동 조심 방식으로 서로에 대해 연동하도록 구성된 톱니의 세트를 포함한다.

특징과, 기능과, 이점은 본 발명의 다양한 실시예에서 독립적으로 달성되거나, 또 다른 실시예에서 결합될 수 있으며, 그 외에 세부 사항은 아래의 설명과 도면을 참조하여 보여진다.

도 1은 본 발명의 측면에 따른, 예시적인 워블 플레이트 구동 장치의 분해 투영도이다.
도 2는 도 1의 워블 플레이트 구동 장치의 인풋 플레이트의 한 부분의 확대된 밑면 평면도이다.
도 3은 도 1의 워블 플레이트 구동 장치의 스테이터 기어의 한 부분의 확대된 윗면 평면도이다.
도 4는 본 발명의 측면에 따른, 또 다른 예시적인 워블 플레이트 구동 장치의 분해 앞면 투영도이다.
도 5는 도 4의 워블 플레이트 구동 장치의 분해 뒷면 투영도이다.
도 6은 도 4의 워블 플레이트 구동 장치의 워블 플레이트 구동 장치의 투영도이다.
도 7은 구동 장치의 회전 축에 수평한 면을 따라 얻은, 도 4의 워블 플레이트의 횡단면도이다.
도 8은 도 7의 면으로부터 45도 회전된 면을 따라 얻은, 도 4의 워블 플레이트 구동 장치의 또 다른 횡단면도이다.
도 9는 본 발명의 측면에 따른, 워블 플레이트와 모터의 개략도(a schematic representation)이다.
도 10은 도 9의 모터의 투영 분해도의 윤곽도(a diagrammatic representation)이다.
도 11은 본 발명의 측면에 따른, 워블 플레이트 구동 장치의 예시적인 사용 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 측면에 따른, 워블 플레이트 구동 장치의 또 다른 예시적인 사용방법을 나타낸 흐름도이다.

개요

워블 플레이트와 스테이터를 가진 자동 조심 워블 플레이트 구동 장치의 다양한 실시예는 아래에 기술되고 관련 도면에 도시된다. 다르게 명시되지 않는 한, 워블 플레이트 구동 장치 및/또는 다양한 구성 요소(its components)는 본 발명에서 기술, 도시, 및/또는 포함되는 구조(structure)나, 기능성(functionality)이나, 및/또는 변형(variations)을, 꼭 포함하기를 요구되지 않지만, 포함할 수 있다. 추가로, 본 가르침과 연결되어 본 발명에 기술, 도시, 및/또는 포함되는 구조, 구성 요소, 기능성, 및/또는 변형은 다른 워블 플레이트 구동 장치에, 꼭 포함되기를 요구되지 않지만, 포함될 수 있다. 다양한 실시예의 아래의 설명은 본질적으로 예시적일 뿐이며 발명과, 적용과, 또는 사용을 어떤 방법으로도 제한하도록 의도하지 않는다. 추가로, 아래에 기술되는 바와 같이, 실시예에 의해 제공되는 이점은 본질적으로 예시적이며 모든 실시예가 같은 이점이나 같은 정도의 이점을 제공하지 않는다.

예, 구성 요소 및 대안

아래의 섹션은 예시적인 워블 플레이트 구동 장치뿐만 아니라 관련된 시스템 및/또는 방법의 선택된 측면을 기술한다. 이러한 섹션에서 예는 예시를 위한 것으로 의도되고 본 발명의 전체 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 각 섹션은 하나 이상의 개별 발명(distinct inventions), 및/또는 맥락상 또는 관련된 정보, 기능, 및/또는 구조를 포함할 수 있다.

예 1:

자동 조심 가상 타원형 구동 장치, 또는 워블 플레이트 구동 장치의 실시예는 도 1에 보여질 수 있고, 일반적으로 (10)으로 표시된다. 구동 장치(drive, 10)는 인풋 플레이트(an input plate, 12), 워블 플레이트(a wobble plate, 14), 그리고 스테이터 기어(a stator gear, 16)를 포함한다. 워블 플레이트 구동 장치의 의도된 사용에 따라 아웃풋 플레이트라 지칭될 수 있는 인풋 플레이트(12)는 스테이터 기어(16)의 중심이되는 회전 축(a rotation angle, 20)을 정의한다. 워블 플레이트(14)는, 워블 각(a wobble angle)으로 지칭될 수 있는 회전 축에 대한 영이 아닌 각(a non-zero angle)에 배치된 워블 축(a wobble axis, 22)을 가진다.

워블 플레이트(14)는 더 낮고 실질적으로 평평한 표면(a lower, substantiallyflatface, 24)과 복수의 표면 톱니(a plurality of face teeth, 28)를 가진 상측 연동 표면(an upper engaging face, 26)을 가진다. 표면 톱니(28)는 앞 표면(front face, 26)에 배치되며 복수의 워블 톱니(a plurality of wobble teeth, 30)는 워블 축에 수직한 평면에서 표면(24, 26) 사이 워블 플레이트의 둘레에 주위에 배치된다. 워블 톱니는 워블 축에 수평하고 표면(26)에서 표면(24)으로 연장된다.

워블 플레이트(14)는 인풋 플레이트(12)와 스테이터(16) 사이에 배치된다. 더 낮은 표면(24)은 워블 축에 수직하며 일반적으로 스테이터(16)를 향하며, 연동하는 동안 표면(26)이 더 낮은 표면에 수평한 평면을 정의하지만 일반적으로 인풋 플레이트(12)를 향한다. 워블 톱니(wobble teeth, 30)와 표면 톱니(face teeth, 28)는 워블 축(22)에 수평한 반대 방향으로 연장된다.

인풋 플레이트(12)는 도 2에 잘 보여지는 바와 같이, 인풋 플레이트의 외측 부분에 환형 인풋 표면(annular input surface,36)을 포함한다. 인풋 표면(36)은 절두 원추형(frustoconical)일 수 있다. 즉, 환형 인풋 표면(36)은 회전 축(20)에 수직한 평면에 대해 각져있어서, 환형 인풋 표면에 모든 지점이 회전 축과 인풋 플레이트(12) 아래에 위치한 볼텍스(a vertex)로 연장될 수 있는 절두 원추형 선(a frustoconical line, 38)을 포함한다. 언급된 요소가 워블 플레이트 구동 장치로 조립될 때, 환형 인풋 표면(36)의 절두 원추형 볼텍스는 워블 플레이트(14)의 중량의 중심에 인접한다.

복수 또는 한 세트의 인풋 톱니(a plurality or set of input teeth, 34)는 환형 인풋 표면(36)에 배치된다. 어떤 적절한 수의 인풋 톱니(34)도 사용될 수 있다. 각 인풋 톱니(34)는 두 개의 구동 표면(two driving faces, 40, 42)를 포함하고 각 구동 표면 평면적으로, 하나 이상의 평면으로 구성되거나, 곡률을 가진 하나 이상의 표면으로 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 워블 플레이트(14)의 앞 표면(front face, 26)은 도 2에 도시된 환형 인풋 표면(36)과 유사하게, 앞 표면의 외측 부분에 환형 워블 표면(64)를 포함한다. 다르게 말하면, 환형 워블 표면(64)은 워블 축(22)에 수직한 평면에 대해 각져있어서, 환형 워블 표면에 모든 지점은 워블 축에 위치한 절두 원추형 볼텍스(a frustoconical vertex)에 연장될 수 있는 절두 원추선을 포함한다. 환형 워블 표면(64)의 절두 원추형 볼텍스는 워블 플레이트(14)의 중량 중심과 만난다. 다른 실시예에서, 워블 표면은 다른 형태를 가진다.

복수 또는 한 세트의 표면 톱니(a plurality or set of face teeth, 28)는 환형 워블 표면(64)에 배치된다. 어떤 적절한 수의 표면 톱니(28)도 선택될 수 있으며, 표면 톱니의 수는 인풋 톱니(34)의 수 이상, 이하 또는 그와 같을 수 있다. 도시된 실시예에서, 같은 수의 표면 톱니(28)와 인풋 톱니(34)가 있다. 각 표면 톱니는 평면적으로, 하나 이상의 평면으로 구성되거나, 곡률을 가진 하나 이상의 표면으로 구성되는 두 개의 구동 표면을 포함한다.

워블 플레이트(14)는 인풋 플레이트(12)와 연동하도록 구성된다. 더 구체적으로, 표면 톱니(28)는 인풋 톱니(34)와 연동하도록 구성된다. 인풋 플레이트가 주어진 회전 방향으로 회전할 때 인풋 톱니의 구동 표면은 표면 톱니의 구동 표면에 연동할 수 있다. 즉, 복수의 인풋 톱니의 구동 표면과 복수의 표면 톱니의 구동 표면 사이 상호 작용(an interaction)을 통해 인풋 플레이트에 의해 워블 플레이트에 가해지는 접촉력(a contact force)이 있을 수 있다. 이러한 접촉력은 워블 플레이트가 같은 주어진 회전 방향으로 회전하도록 야기한다.

구동 장치(10)의 예에서, 인풋 플레이트(12)와 워블 플레이트(14)는 1:1 기어 비율에 따라 상호작용하며 회전한다. 즉, 인풋 플레이트의 모든 단일 완전 회전(every single complete rotation)에 대해, 워블 플레이트는 또한 정확히 하나의 완전한 회전을 완료한다. 기어 비율의 다른 선택이 가능하며, 이는 다른 비의 회전(differing rates of rotation)을 야기할 것이다.

워블 플레이트(14)와 인풋 플레이트(12)는 워블 플레이트와 인풋 플레이트 사이 가해지는 어떤 접촉력도 회전 축에 수직한 평면에 놓이는 원(circles)에 접하는 방향을 향하도록 구성될 수 있다. 워블 플레이트와 인풋 플레이트 사이 접촉력이 그러한 방향을 향하도록 구성시킴으로써, 편심력(eccentric forces)를 피할 수 있다. 편심력은 복수의 표면 톱니(28)가 복수의 인풋 톱니(34)에서 분리하도록 야기하거나 워블 플레이트의 중량 중심을 진동하게 야기하여, 구동 장치에 원치 않는 진동이 시작될 수 있다.

절두 원추형 인풋 표면(36)과 워블 표면(64)의 상호보완적 형태는 인풋 톱니(34)와 표면 톱니(28)가 각지게 연동하여 구동 장치(10)에 진동(vibration) 또는 변위(displacement)가 일어나면, 톱니 사이 접촉력은 인풋 플레이트(12)와 워블 플레이트(14)가 다시 정렬되도록 강제(urge)한다. 인풋 톱니(34)와 표면 톱니(28)는 따라서 자동 조심 방식으로 연동되어서, 워블 각이 인풋 플레이트와 워블 플레이트와 회전할 때 일정하게 유지되도록 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 스테이터 기어(16)는 베이스(a base, 48)을 가지고 있으며, 베이스는 내측 실린더 표면(an inner cylindrical surface,50)과 스테이터 톱니 베이스(a stator tooth base, 52)를 포함한다. 베이스(48)는 구동 장치(10)를 사용하여 스테이터(16)를 디바이스(a device)의 나머지에(예를 들어 구동 장치(10)가 포함되는 디바이스 내에) 결합되도록 설정된 접합 지점(attachment points)을 포함할 수 있다. 스테이터(16)는 그 디바이스에 대해 정적일 수 있다. 스테이터 기어(the stator gear)는 실질적으로 회전 축(20)에 정렬되는 스테이터 축(a stator axis, 54)를 정의한다.

스테이터(16)는 내측 실린더 표면(50)에 의해 부분적으로 정의되는 내부 부피(an interior volume, 56)를 가진다. 내부 부피(56)는, 아래에 더 자세히 기술되는 바와 같이, 워블 플레이트(14)의 일부 또는 전부를 수용하도록 구성될 수 있다.

스테이터 톱니(stator teeth, 32)는 내측 실린더 표면(50)과 스테이터 톱니 베이스(52) 중 어느 쪽 하나나 양쪽에 배치될 수 있다. 도 1의 실시예에서, 스테이터 톱니는 내측 실린더 표면에서 내부 표면(56)으로 방사상 방향으로 회전 축을 향해 연장된다. 스테이터 톱니는 또한 회전 축에 수평한 축 방향으로 스테이터 톱니 베이스(52)에서 연장된다. 어떤 적절한 수의 스테이터 톱니도, 적용과 요구되는 기어 비율에 따라서 선택될 수 있다.

도 3은 하위 세트(a subset)의 복수의 스테이터 톱니(32)를 도시하는 스테이터 기어(16)의 윗면 평면도이다. 복수의 스테이터 톱니의 각 톱니는 축(20)에 대해 근위 단부(a proximal end)와 원위 단부(a distal end)를 가진다. 스테이터 톱니의 원위 단부는 내측 실린더 표면(50)에 결합될 수 있다. 각 톱니는 또한 제1 연동 표면(a first engaging surface,66)과 톱니의 반대면에 제2 연동 표면(a second engaging surface,68)을 포함한다. 각 연동 표면은 평면적으로, 하나 이상의 평면으로 구성되거나, 곡률을 가진 하나 이상의 표면으로 구성될 수 있다. 스테이터 톱니(32)의 하나 또는 양쪽 연동 표면(66, 68)은 원과 타원의 혼합 인벌루트(a compound involute)에 의해 정의될 수 있다. 대안으로, 곡선(the curve)은 가상 타원(a virtual ellipse)의 라디안(radians) 0과 2π 사이 모든 각에 대한 이발 위치에 투영(the projection)일 수 있다.

복수의 스테이터 톱니(32)의 각각은 쐐기 모양(wedge-shaped)이다. 즉, 제1 연동 표면(66)은 회전 축을 통해 연장가능한 선(70)을 정의한다. 선(70)은 워블 플레이트와 스테이터 기어 양쪽이 구동 장치 내에 함께 결합될 때 워블 플레이트의 중량 중심을 통과한다. 제2 연동 표면(68)은 워블 축을 통해 또한 연장가능한 선(72)을 정의한다. 선(72)은 또한 워블 플레이트와 스테이터 기어 양쪽이 기어박스 시스템(the gearbox system) 내에 함께 결합될 때 워블 플레이트의 중량 중심을 또한 통과한다.

복수의 스테이터 톱니(32)의 각각은 연동 부분(an engaging portion)과 지지 베이스(a supportingbase)를 포함한다. 연동 부분은 제1 연동 표면과 제2 연동 표면을 포함한다. 지지 베이스는 연동 부분을 스테이터 톱니 베이스(stator tooth base, 52)에 결합시킨다. 스테이터 톱니는 또한 다른 구조에 의해 지지되거나, 어떤 적절한 방식으로 스테이터 톱니에 결합될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 워블 톱니(30)는 더 낮은 표면(lower face, 24)과 연동 표면(26) 사이와 워블 축(22)에 수직한 평면에 워블 플레이트(14)의 둘레 주위에 배치된다. 워블 톱니는 워블 축에서 이격된 방사상 방향에서 워블 플레이트의 외측 실린더 표면(58)에서 연장된다. 워블 톱니는 워블 축을 따른 축 방향에서 워블 톱니 베이스(a wobble tooth base, 60)에서 또한 연장된다. 워블 톱니 베이스는 워블 플레이트에 결합되거나 결합되는 대략적으로 환형 부재(an approximately annular member)일 수 있다. 워블 톱니를 실린더 표면 또는 워블 톱니 베이스 중 하나나 양쪽에 연결하는 것은 물리적 지지 도는 일정 강도를 복수의 워블 톱니에 줄 수 있다. 어떤 적절한 수의 워블 톱니(30)도 선택될 수 있으며, 워블 톱니의 수는 스테이터 톱니(32)의 수 이상, 이하, 또는 그와 같을 수 있다.

도 3에 도시된 스테이터 톱니(32)와 유사하게, 각 워블 톱니(30)는 제1 연동 표면과 톱니의 반대면에 제2 연동 표면을 포함한다. 각 표면은 평면적으로, 하나 이상의 평면으로 구성되거나, 곡률을 가진 하나 이상의 표면으로 구성될 수 있다. 워블 톱니(30)의 연동 표면의 하나 또는 양쪽은 원과 타원의 복합 인벌루트에 의해 정의될 수 있다. 대안적으로, 곡선은 가상 타원의 0에서 2π 라디안(radians) 사이 모든 각에 대한 톱니 위치에 투영일 수 있다.

복수의 워블 톱니의 각각은 쐐기형이다. 즉, 제1 연동 표면은 워블 축을 통해 연장가능한 제1 선(a first line)을 정의한다. 제2 연동 표면은 워블 축을 통해 연장가능한 제2 선(a second line)을 정의한다. 제1 및 제2 선은 양쪽 모두 워블 플레이트의 중량 중심을 통과한다.

추가로, 각 워블 톱니(30)는 연동 부분 및 지지 베이스를 포함한다. 연동 부분은 제1 연동 표면과 제2 연동 표면을 포함한다. 지지 베이스는 연동 부분을 워블 톱니 베이스(60)에 연결시킨다. 워블 톱니는 또한 다른 구조에 의해 지지되거나 어떤 다른 적절한 방식으로 워블 톱니 베이스에 결합될 수 있다.

워블 플레이트(14)는 스테이터 기어(16)와 연동하도록 구성된다. 더 구체적으로, 워블 톱니(30)는 스테이터 톱니(32)와 연동하도록 구성된다. 인풋 플레이트(12)가 제1 회전 방향으로 회전할 때, 워블 톱니의 제1 연동 표면은 스테이터 톱니의 제1 연동 표면과 연동할 수 있다. 즉, 복수의 스테이터 톱니의 제1 연동 표면과 제1 복수의 워블 톱니(the first plurality of wobble teeth)의 제1 연동 표면 사이 상호작용을 통해 스테이터 기어에 의해 워블 플레이트에 가해지는 접촉력일 수 있다. 이러한 접촉력은 워블 플레이트가 제1 회전 방향으로 회전하도록 야기하고 제1 장동 방향(a first nutationdirection)으로 장동하도록 야기할 수 있다.

일반적으로, 스테이터 기어는 n 스테이터 톱니를 가지며 워블 플레이트는 m 워블 톱니를 가지며, n과 m은 1 이상의 차이가 나는 정수로서, 일반적으로 1의 차이를 갖는다. 워블 플레이트가 스테이터 기어 주위로 장동할 때, 복수의 워블 톱니에 각 톱니는 단일 장동 동안 복수의 스테이터 톱니에 한 톱니에 연동할 수 있다. 스테이터 톱니가 워블 톱니보다 하나 더 있을 수 있기 때문에, 워블 플레이트는 단일 장동 동안 약간 회전할 수 있다.

구체적으로, 워블 플레이트는 워블 플레이트의 일회전 동안 완전한 회전의 1/m만큼 회전한다. 다시 말해서, 예를 들어 인풋 플레이트와의 상호작용에 의해, 워블 플레이트가 완전한 회전의 1/m만큼 회전한다면, 워블 플레이트는 하나의 완전 장동(one fullnutation)을 완료할 수 있다. 따라서, 워블 플레이트와 스테이터 기어는 m:1의 기어 비율에 따라 상호작용할 수 있다. 워블 플레이트의 모든 m 장동에 대해, 워블 플레이트는 정확히 한번 회전한다. 따라서, 공개된 시스템의 기어 비율은 각각 워블 플레이트와 스테이터 기어의 톱니 수 m과 n에 의해 결정될 수 있다.

워블 플레이트와 스테이터 기어는 사이에 가해지는 어떤 접촉력도 회전 축에 수직한 평면에 놓이는 원에 접하는 방향으로 향하도록 구성된다. 접촉력은 워블 축(22)에 실질적으로 수직하며 워블 톱니(30)와 스테이터 톱니(32) 사이 접촉 지점(a point of contact)에서 워블 축(22)으로 연장되는 방사상 선(a radial line)에 실질적으로 수직하는 방향으로 향할 수 있다.

스테이터 톱니(32) 및 워블 톱니(30)의 쐐기 형태(the wedge shapes)는 상호보환적 원추형 표면(complementary conical surfaces)을 정의하며 구동 장치(10)에 진동 또는 변위가 일어나면, 연동에서 야기되는 접촉력이 워블 플레이트(14)를 스테이터 기어(16)와 다시 정렬되도록 강제하도록 각지게(at an angle)연동하도록 야기한다. 톱니는 따라서, 워블 각(the wobble angle)이 워블 플레이트가 스테이터에 대해 장동하는 동안 접촉을 유지하도록, 자동 조심 방식으로 연동한다.

워블 플레이트(14)와 스테이터 기어(16)는, 스테이터로의 워블 플레이트의 투영이 다른 방향(orientations)에 의해 타원형일 때, 실질적으로 형태상 원형이다. 복수의 워블 톱니(30) 및 스테이터 톱니(32)는 이 가상 타원을 톱니 위치에 투영함으로써 윤곽화(contoured)될 수 있다. 워블 플레이트(14)의 스테이터(16)에 타원형 투영은 따라서 비편심적 회전(non-eccentric rotation)으로 제한될 수 있다. 편심적 운동은, 가능하다면, 허용불가한 시스템 성능(unacceptablesystem performance)을 만드는 큰 불균형힘(large imbalance forces)를 만들 수 있다.

워블 플레이트 구동 장치는 회전 관성 기준 좌표계(a rotating inertial reference frame)을 만드는 워블 플레이트의 오일러 방정식(Euler's equations)에 의해 지배되는 기계적으로 제한된 시스템(a mechanically constrained system)으로서 이해될 수 있다.

가 토크(torque)이며,

는 관성모멘트(moment of inertia)이며,

가 각속도(angular velocity)일 때 오일러 z축 방정식을 고려한다:

이 방정식은 토크의 방향에 따라서, 축에 대항하는 회전(an opposing rotation)이 일어난다는 것을 나타낸다. 토크, 또는 운동 에너지는 시스템에 들어가며 대항하는 회전으로서 허용될 수 있다. 인풋 에너지(input energy)는 워블 플레이트(14)의 모멘텀 벡터(a momentum vector)를 변화시키는데에 사용될 수 있다.

워블 톱니(30)와 스테이터 톱니(32)는 워블 플레이트(14)의 운동에 기계적 제한을 제공하도록 구성될 수 있고, 예를 들어 톱니의 연동 표면은 원과 타원의 복합 인벌루트에 의해 정의된다. 그러한 구성에서, 워블 플레이트의 최대 가능 회전 속도는 오일러 방정식의 해(the solutioin)을 만족하는데 필요한 속도 이하거나 그와 같다. 워블 플레이트에 가속이 가해질 때, 이는 워블 각을 증가하도록 동작하는 힘을 야기한다. 힘은 인풋 플레이트(12)와 접촉에 의해 균형잡히며, 워블 각을 일정하게 유지한다.

다시 말하면, 장동 워블 플레이트가 인풋 플레이트와의 연동에 의해 토크를 경험할 때, 워블 각은 증가하는 경향이 있다. 인풋 플레이트는, 스테이터 기어에 대해 워블 플레이트를 제한하도록, 소정 거리(a predetermined distance)에 스테이터에서 이격된다. 워블 각은 따라서 일정하게 유지되며 워블 플레이트의 어떤 부분도, 워블 플레이트가 스테이터에 대해 장동할 때, 스테이터 기어에서 소정 거리 이상이 되지 않는다.

본 가르침에서 기술된 예시적인 워블 플레이트 구동 장치는 인풋 토크(input torque)를 저장하고 흡수하거나, 제한된 양의 저장된 토크를 아웃풋할 수 있다. 첫번째 경우에서, 인풋 플레이트(12)의 인풋 톱니(34)는 워블 플레이트(14)의 표면 톱니(28)에 연동하여 플레이트가 회전하도록 야기한다. 워블 플레이트의 워블 톱니(30)은 스테이터 기어(16)의 스테이터 톱니(32)에 연동하여 워블 플레이트의 장동을 일으킨다. 워블 플레이트는 인풋 토크를 장동으로서 저장하고 흡수한다.

워블 플레이트 구동 장치는 워블 플레이트를 스테이터에 투영함으로써 형성되는 가상 타원(the virtual ellipse)의 측면으로 고려될 수 있다. 워블 플레이트(14)와 스테이터(16)는 일반적으로 하나의 접촉점(one point of contact)를 갖는다. 가상 타원의 가장자리는 타원형으로 인터페이스되는(interfacing) 워블 플레이트와 스테이터의 연속적인 접촉선(a continuous line of contact)를 3차원에서 정의할 수 있다. 가장 타원의 형태는 워블 축(22)과 회전 축(20) 사이 각의 4배를 아우르는(encompasses) 워블 플레이트의 장동 하에 변하지 않게 유지될 수 있다. 오일러 방정식에 의해 정의되는 접촉선의 회전 좌표계(the rotational frame) 만이 장동이 일어날 때 진행(advance)할 수 있다. 접촉선에 각 지점은 복합 기하 변형 인벌루트 함수(a compound geometrically distorted involute function)에 놓일 수(fall on) 있고, 함수는 회전과 장동 하에 대칭적이어서, 가상 타원 간에 연속적인 에너지 이송을 가능하게 한다.

가상 타원은, 접촉선의 모든 지점이 일정 각 비(a constant angular rate)로 자기 자신의 수평 평면에서 회전할 때, 기준 좌표계가 회전할 때 고정될 수 있다. 장동 동안 보이는 워블 플레이트(14)의 방사상 가장자리에 지점은 계속적으로 변화하는 속도의 수직 운동을 보일 수 있다. 속도에 있어서 이러한 변화는 워블 플레이트의 관성의 계속적인 가속을 요구하며, 시스템에 운동 에너지 인풋(kinetic energy input)을 흡수할 수 있다.

두 번째 경우에서, 워블 플레이트 구동 장치가 저장된 토크를 아웃풋할 때, 워블 플레이트의 회전은 인풋 플레이트가 회전하도록 야기할 수 있다. 이 경우, 워블 플레이트(14)는 회전하며 장동하지만, 인풋 플레이트(12)는 외부 토크(external torque)를 받지 않는다.

워블 플레이트가 제1 방향으로 회전할 때, 워블 톱니의 제1 구동되는 표면(the first driven face of a wobble tooth)은 인풋 톱니의 제1 구동하는 표면(the first driving face of an input tooth)와 연동할 수 있다. 즉, 복수의 표면 톱니의 제1 구동되는 표면과 복수의 인풋 톱니의 제1 구동하는 표면 사이 상호작용을 통해 워블 플레이트에 의해 인풋 플레이트에 가해지는 접촉력이 존재할 수 있다. 이 접촉력은 인풋 플레이트가 제1 방향으로 회전하도록 야기할 수 있다. 다시 말해서, 인풋 플레이트는 아웃풋 플레이트로서 고려될 수 있다.

예 2

또 다른 실시예의 자동 조심 가상 타원형 구동 장치는 도 4와 도 5에서 다른 관점(different angles)으로 볼 수 있으며, 일반적으로 (110)으로 지칭된다. 구동 장치(110)는 인풋 모터(an input motor, 112), 워블 플레이트(a wobble plate, 114), 스테이터 기어(a stator gear, 116), 그리고 아웃풋 플레이트(output plate, 118)를 포함한다. 모터(112)는, 스테이터 기어(116)와 아웃풋 플레이트(118)의 중심이 되는, 회전 축(a rotation axis, 120)을 정의한다. 워블 플레이트(114)는 회전 축에 대한 영이 아닌 각으로 배치된다.

워블 플레이트(114)는 뒤에, 실질적으로 평평한 표면(a rear, substantiallyflat face, 124)과 복수의 표면 톱니(a plurality of face teeth, 128)와 복수의 워블 톱니(a plurality of wobble teeth, 130)를 가진 앞 표면(a front face, 126)을 가진다. 표면 톱니(128)는 앞 표면(126)에 배치되고, 워블 톱니(130)는 워블 축에 수직한 평면에 표면(124, 126) 사이 워블 플레이트의 둘레 주위에 배치된다. 워블 톱니(130)와 표면 톱니(128)는 워블 축(122)에 수평한 같은 방향으로 연장된다(도 6에 도시.)

구동 장치(110)는 조립되며, 모터(112)는 워블 플레이트(114)의 뒤 표면(124)과 연동하여 워블 플레이트가 스테이터(116)에 대해 장동하도록 야기한다. 스테이터 기어로도 지칭되는 스테이터는 워블 톱니(130)와 연동하도록 구성된 복수의 스테이터 톱니(stator teeth, 132)를 포함하며, 따라서 워블 플레이트가 회전하도록 야기한다. 아웃풋 플레이트(118)은 표면 톱니(128)와 연동하도록 구성된 복수의 아웃풋 톱니(134)를 포함하며, 워블 플레이트는 따라서 아웃풋 플레이트 또한 회전하도록 야기한다. 이 방식에서 모터(112)는 워블 플레이트(114)와 스테이터(116) 사이 제1 기어 비율과, 워블 플레이트(114)와 아웃풋 플레이트(118) 사이 제2 기어 비율에 의해 결정되는 토크를 가진 아웃풋 플레이트(118)를 회전시킬 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 워블 플레이트(114)는, 뒤 표면(124)과 앞 표면(126)과 중심 축(a central axis) 또는 워블 축(122)을 가진, 디스크(a disc)와 유사한 형태이다. 워블 플레이트(114)는 워블 축(122)이 회전 축(120)과 영이 아닌 각을 형성하도록 배치된다. 뒤 표면(124)는 회전 축과 수직하며, 반면에 앞 표면(126) 은 뒤 표면에 수평한 평면을 정의한다. 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 뒤 표면(124)는 일반적으로 인풋 모터(112)를 향하고 앞 표면(126)은 일반적으로 모터와 반대 방향을 향한다.

베어링(138, 140)은 베어링(138, 140) 중 어느 하나가 워블 플레이트의 뒤 표면(124)와 접촉을 이루도록 표면(136)에서 연장된다. 이 접촉은, 모터와 워블 플레이트 사이 가장 가까운 접근 지검에서, 회전 축에 대해 측정했을 때, 45도만큼 각상 이격된 지점에 있다. 베어링은 워블 플레이트(114)의 뒤 표면(124)와 둥근 접촉을 이루도록 구성되며, 따라서 워블 플레이트와 연동되어 장동을 야기한다.

도시되지 않은 다른 실시예에서, 단일 둥근 돌기(두 개의 돌기 보다는)는 모터(112)의 평평한 표면(136)에 형성될 수 있다. 둥근 돌기는, 회전 축에 대해 측정될 때, 가장 가까운 접근 지점에서 45도만큼 각상 이격된 지점에 워블 플레이트(114)와 접촉을 이룰 수 있다. 다른 실시예는 80과 100도 사이이되 반드시 정확히 89도는 아닌 각만큼 이격된 두 개의 돌기를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예는 평평한 표면(136)에서 연장되는 3개 이상의 투영(projections)을 포함할 수 있다.

둥근 돌기의 수와 관계없이, 윤활제는 모터(112)와 워블 플레이트(114) 사이에 위치되어 둥근 돌기와 워블 플레이트의 뒤 표면(124) 사이 마찰을 감소시킬 수 있다. 추가로, 돌기는 어떤 형태도 띌 수 있고, 워블 플레이트(114)와 돌기(들)의 저마찰 둥근 연동을 제공하는 경향이 있는 어떤 메커니즘도 포함할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 워블 플레이트(114)는, 뒤 표면(124), 앞 표면(126)과 중심 축, 또는 워블 축(122)을 가진, 디스크(a disc)와 유사한 형태이다. 워블 플레이트(114)는 워블 축(122)이 회전 축(120)과 영이 아닌 각을 형성하도록 배치된다. 뒤 표면(124)는 회전 축과 수직하고, 반면에 앞 표면(126)은 뒤 표면과 수평한 평면을 정의한다. 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 뒤 표면(124)은 일반적으로 인풋 모터(112)를 향하고 앞 표면(126)은 일반적으로 모터에서 떨어지는 방향을 향한다.

도 4와 도5로 돌아가서, 복수의 워블 톱니(130)는 뒷 표면(124)과 앞 표면(126) 사이 워블 플레이트(114)의 둘레 주위와 워블 축(122)에 수직한 평면에 배치될 수 있다. 워블 톱니는 워블 축에 이격되는 방사상 위치에 워블 플레이트의 외측 실린더 표면(158)에서 연장된다. 워블 톱니는 또한 워블 축을 따른 축 방향에 워블 톱니 베이스(a wobble tooth base, 160)에서 연장된다. 워블 톱니 베이스는 워블 플레이트에 결합되거나 포함되는(integral) 대략적으로 환형인 부재일 수 있다. 복수의 워블 톱니는 실린더 표면(cylindrical surface,158)과 워블 톱니 베이스(wobble tooth base, 160) 양쪽에서 연장될 수 있다. 실린더 표면 또는 워블 톱니 베이스 중 하나나 양쪽에 워블 톱니를 연결하는 것은 물리적 지지(physical support)나 일정 강도를 복수의 워블 톱니에 줄 수 있다. 어떤 적절한 수의 워블 톱니(130)도 선택될 수 있다.

각 워블 톱니(130)는 제1 연동 표면과 톱니의 반대편에 제2 연동 표면을 포함한다. 각 표면은 평면으로, 하나 이상의 평면으로 구성되거나, 곡률을 가진 하나 이상의 평면으로 구성될 수 있다. 워블 톱니(130)의 연동 표면 중 하나나 양쪽은, 아래에 더 구체적으로 기술되듯이, 원과 타원의 복합 인벌루트로 정의될 수 있다. 대안적으로, 곡선은 0에서 2π 라디안 사이 모든 각의 톱니 위치에 가상 타원의 투영일 수 있다.

추가로, 각 워블 톱니(130)는 연동 부분과 지지 베이스를 포함한다. 연동 부분은 제1 연동 표면과 제2 연동 표면을 포함한다. 지지 베이스는 연동 부분을 워블 톱니 베이스(160)로 연결시킨다.

복수의 워블 톱니(130)와 스테이터 톱니(132)의 각각에 대해, 제1 연동 표면과 제2 연동 표면 중 하나나 양쪽은 원과 타원의 복합 인벌루트에 의해 정의된다. 즉, 제2 연동 표면의 곡선은,

가 워블 플레이트의 반경에 비례할 수 있는 정수(a constant)이며,

가 0에서

라디안의 값을 취하고,

가 1 이하의 양수의 정수일 때, 제1 방정식에 의해 정의될 수 있다:

식 (1)

는 대략적으로 0.65의 값을 가지지만, 다른 값 또한 가능하다. 위에 식 (1)은 유니티(unity)로 정규화(normalized)될 수 있다.

대안적으로, 제2 연동 표면의 곡선은

가 워블 플레이트의 반경에 비례하는 정수이며, 가

에서

의 값을 가질 때, 제2 방정식에 의해 정의된다.

식 (2)

가 1 이하의 양수인 정수를 가지고,

가 대략적으로 0.65의 값을 가지지만 다른 값 또한 가능하다.

위에 식 (2)는 워블 플레이트의 반경으로 정규화될 수 있다. 제2 연동 표면의 곡선은 0에서 2π 라디안 사이 모든 각의 톱니 위치에 가상 타원의 투영일 수 있다. 제1 연동 표면의 곡선은, 톱니의 꼭대기(the apex)를 통한 평면에 걸쳐 반사되고 회전 축을 포함하는 제2 연동 표면의 곡선의 거울상(a mirror image)일 수 있다. 또한, 제1 연동 표면과 제2연동 표면은 각 톱니의 꼭대기에서 부드럽게 만날 수 있다. 톱니의 횡단면 형태는 따라서 원과 타원의 복합 인벌루트에 의해 정의될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 워블 플레이트(114)의 앞 표면(126)은 도시된 실시예에서 절두 원추형 표면인 환형 워블 표면(164)을 포함한다. 즉, 환형 워블 표면(164)은 워블 축(122)에 수직한 평면에 대해 각져있어서, 환형 워블 표면에 모든 지점이 워블 축에 위치하는 절두 원추형 볼텍스(a frustoconical vertex)에 연장될 수 있는 절두 원추선(a frustoconical line)을 포함한다. 환형 워블 표면(164)의 절두 원추형 볼텍스는 워블 플레이트(114)의 중량 중심과 겹친다. 다른 실시예에서, 워블 표면은 다른 형태일 수 있다.

복수 또는 한 세트의 표면 톱니(a plurality or set of face teeth, 128)는 환형 워블 표면(164)에 배치된다. 어떤 적절한 수의 표면 톱니(128)도 선택될 수 있고, 표면 톱니의 수는 아웃풋 톱니(134)의 수 이상, 이하, 도는 같을 수 있다. 도시된 실시예에서, 같은 수의 표면 톱니(128)와 아웃풋 톱니(134)가 있다. 각 표면 톱니는 평면으로, 하나 이상의 평면으로 구성되는 두 개의 구동하는 표면을 포함하며, 곡률을 가진 하나 이상의 표면으로 구성될 수 있다.

도 4와 도 5를 다시 참조하여, 스테이터 기어(116)는 베이스(148)를 가지고 베이스는 내측 실린더 표면(an inner cylindrical surface,150)과 스테이터 톱니 베이스(a stator tooth base, 152)를 포함한다. 베이스(148)는 구동 장치(110)를 사용하는 어떤 디바이스의 나머지에 스테이터(116)를 구동적으로 결합시키도록 구성된 접합 지점(attachment points)를 포함할 수 있다. 스테이터(116)는 그러한 디바이스의 맥락 내에 정적일 수 있다. 스테이터 기어는 회전 축(120)에 실질적으로 정렬되며, 따라서 또한 아웃풋 축(the outputaxis)과도 정렬되는 스테이터 축(154)을 정의한다. 스테이터는 워블 플레이트(114)와 아웃풋 플레이트(118) 사이에 배치된다.

스테이터(116)는 내측 실린더 표면(150)에 의해 부분적으로 정의되는 내부 부피(an interior volume, 156)을 가진다. 내부 부피(156)는 아래에 더 구체적으로 기술되는 바와 같이 워블 플레이트(114)의 일부 또는 전부를 수용하도록 구성될 수 있다.

스테이터 톱니(132)는 내측 실린더 표면(150)과 스테이터 톱니 베이스(152) 중 하나나 양쪽에 배치될 수 있다. 스테이터 톱니는 회전 축을 향한 방사상 방향에서 내측 실린더 표면에서 내부 부피(156)로 연장된다. 스테이터 톱니는 또한 회전 축을 따른 축 방향에서 스테이터 톱니 베이스(152)에서 연장된다. 어떤 적절한 수의 스테이터 톱니도, 적용과 요구되는 기어 비율에 따라 선택될 수 있다. 스테이터 톱니의 수는 워블 톱니(130)의 수 이상, 이하거나 같을 수 있다.

복수의 스테이터 톱니의 각 톱니는 회전 축(120)에 대해 근위 단부(a proximal end)와 원위 단부(a distal end)를 가질 수 있다. 스테이터 톱니의 원위 단부는 내측 실린더 표면(150)에 결합될 수 있따. 각 톱니는 제1 연동 표면과 톱니의 반대면에 제2 연동 표면을 포함한다. 각 연동 표면은 평면으로, 하나 이상의 평면으로 구성되거나, 곡률을 가진 하나 이상의 표면으로 구성될 수 있다.

스테이터 톱니(132)의 연동 표면 중 하나 또는 양쪽은 위에 기술된 바와 같이 원과 타원의 복합 인벌루트에 의해 정의될 수 있다. 대안적으로, 곡선은 0과 2π 라디안 사이 모든 각에 대해 톱니 위치에 가상 타원의 투영일 수 있다.

복수의 스테이터 톱니(132)의 각 톱니는 연동 부분(an engaging portion)과 지지 베이스를 포함한다. 연동 부분은 제1 연동 표면과 제2 연동 표면을 포함한다. 지지 베이스는 연동 부분을 스테이터 톱니 베이스(152)에 결합시킨다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 아웃풋 플레이트(118)는 환형 아웃풋 표면(162)에 배치된 복수의 아웃풋 톱니(134)를 포함한다. 아웃풋 플레이트(118)는 또한 회전 축(120)과 실질적으로 정렬되는 아웃풋 축을 가진다.

도 5에 가장 잘 보여지는 아웃풋 표면(162)은 절두 원추형이다. 즉, 환형 아웃풋 표면(162)은 회전 축(120)에 수직한 평면에 대해 각져있어서, 환형 아웃풋 표면에 모든 지점이 회전 축에 위치된 절두 원추형 볼텍스와 아웃풋 플레이트(118)의 앞으로 연장될 수 있는 절두 원추선을 포함한다. 언급된 요소가 구동 장치(110)로 조립될 때, 환형 아웃풋 표면(162)의 절두 원추형 볼텍스는 워블 플레이트(114)의 중량 중심과 겹친다. 다른 실시예에서, 아웃풋 표면은, 다른 볼텍스의 실린더형 또는 절두 원추형과 같은 다른 형태를 가질 수 있다.

어떤 적절한 수의 아웃풋 톱니(134)도 선택될 수 있고, 아웃풋 톱니의 수는 표면 톱니(128)의 수 이상, 이하, 또는 그와 같을 수 있다. 각 아웃풋 톱니는 두 개의 구동되는 표면을 포함할 수 있고 각 구동되는 표면은 평면으로, 하나 이상의 평면으로 구성되거나, 곡률을 가진 하나 이상의 표면으로 구성될 수 있다.

도 7과 도 8은 모터(112), 워블 플레이트(114), 스테이터 기어(116), 그리고 아웃풋 플레이트(118)를 조립된 구성으로 도시하는 구동 장치(110)의 횡단면 관점이다. 모터와 아웃풋 플레이트는 스테이터 축(154)을 따라 정렬된다. 즉, 회전 축, 아웃풋 축, 그리고 스테이터 축은 실질적으로 정렬된다. 워블 플레이트와 워블 축(122)은 스테이터 축에 대한 어떤 요구된 그리고 적절한 영이 아닌 각으로도 배치될 수 있다. 워블 플레이트(114)가 스테이터(116)와 아웃풋 플레이트(118) 주위로 장동할 때, 워블 플레이트의 중량 중심은 실질적으로 정적이다.

도 8은 스테이터 축(154)에 대해 도 7의 횡단면의 평면에서 45도 회전된 평면에 횡단면이며, 각각에 각은 구성 요소 사이 관계를 더 명확히 보이기 위해 과장되었다.

워블 플레이트(114)는 스테이터 기어(116)과 연동하도록 구성된다. 더 구체적으로, 워블 톱니(130)는 스테이터 톱니(132)에 연동하도록 구성된다. 모터(112)가 제1 회전 방향으로 회전하는 경우에서, 워블 톱니의 제1 연동 표면은 스테이터 톱니의 제1 연동 표면과 연동할 수 있다. 즉, 복수의 스테이터 톱니의 제1 연동 표면과 제1 복수의 워블 톱니의 제1 연동 표면 사이 상호작용을 통해 스테이터 기서에 의해 워블 플레이트에 가해지는 접촉력이 있을 수 있다. 이러한 접촉력은 워블 플레이트가 제1 회전 방향으로 회전하고 제1 장동 방향(a first nutationdirection)으로 장동하게 야기할 수 있다.

일반적으로, 스테이터 기어는 n 스테이터 톱니를 가지고 워블 플레이트는 m 워블 톱니를 가지며, n과 m은 1 이상 다른 정수이나 일반적으로 1만큼 다르다. 워블 플레이트가 스테이터 기어 주위로 장동할 때, 복수의 워블 톱니에 각 톱니는 단일 장동 동안 복수의 스테이터 톱니에 한 톱니와 연동할 수 있다. 스테이터 톱니가 워블 톱니보다 하나 더 있을 수 있을 때, 워블 플레이트는 단일 장동 동안 약간 회전할 수 있다.

구체적으로, 워블 플레이트는 워블 플레이트의 단일 장동 동안 완전 회전의 1/m만큼 회전할 수 있다. 다시 말해서, 워블 플레이트가 예를 들어 모터와의 상호작용에 의해 완전 회전의 1/m만큼 회전한다면, 워블 플레이트는 하나의 완전 장동(one fullnutation)을 완료할 수 있다. 따라서, 워블 플레이트와 스테이터 기어는 m:1의 기어 비율에 따라 상호작용할 수 있다. 워블 플레이트의 매 m 장동에 대해, 워블 플레이트는 정확히 한번 회전할 수 있다. 따라서, 공개된 시스템의 기어 비율은 워블 플레이트와 스테이터 기어의 톱니의 수 m과 n에 의해 각각 결정될 수 있다.

워블 플레이트와 스테이터 기어는 사이에 가해지는 어떤 접촉력도 회전 축에 수직하는 평면에 놓이는 원에 접하는 방향으로 향하도록 구성될 수 있다. 접촉력은 워블 축(122)과 워블 톱니(130)와 스테이터 톱니(132) 사이 접촉점(a point of contact)에서 워블 축(122)으로 연장되는 방사상 선(a radial line)에 실질적으로 수직하는 방향으로 향할 수 있다.

워블 플레이트(114)와 스테이터 기어(116)는, 워블 플레이트의 스테이터에 투영이 다른 방향(different orientations)에 의해 타원형일 때, 실질적으로 원형이다. 복수의 워블 톱니(130)와 스테이터 톱니(132)는 이 가상 타원을 톱니 위치에 투영함으로써 윤곽화될 수 있다. 워블 플레이트(114)의 스테이터(116)로의 타원 투영은 따라서 비편심성 회전에 제한될 수 있다. 편심적 운동은, 가능하면, 허용불가 시스템 성능을 만드는 큰 불균형 힘을 만들 수 있다.

워블 플레이트(114)는 또한 표면 톱니(128)와 아웃풋 톱니(134)의 연동을 통해 아웃풋 플레이트(118)과 연동하도록 구성된다. 워블 플레이트가 제1 회전 방향으로 회전할 때, 워블 톱니의 제1 구동하는 표면(the first driving face)는 아웃풋 톱니의 제1 구동되는 표면(the first driven face)와 연동될 수 있다. 즉, 복수의 표면 톱니의 제1 구동하는 표면과 복수의 아웃풋 톱니의 제1 구동되는 표면 사이 상호작용을 통한 워블 플레이트에 의한 아웃풋 플레이트에 가해지는 접촉력이 있을 수 있다. 이러한 접촉력은 아웃풋 플레이트가 제1 회전 방향으로 회전하도록 야기할 수 있다. 워블 플레이트가 제2 회전 방향으로 회전할 때, 워블 톱니의 제2 구동하는 표면과 아웃풋 톱니의 제2 구동되는 표면 사이 접촉력은 아웃풋 플레이트가 제2 회전 방향으로 회전하도록 야기할 수 있다.

예시적인 워블 플레이트 구동 장치(110)에서, 아웃풋 플레이트와 워블 플레이트는 같은 수의 톱니를 가진다, 예를 들어, 아웃풋 톱니의 수는 표면 톱니의 수와 같다. 따라서, 도시된 실시예에서, 아웃풋 플레이트와 워블 플레이트는 기어 비율 1:1에 따라 상호작용하며 회전한다. 즉, 워블 플레이트의 모든 완전한 회전에 대해, 아웃풋 플레이트는 또한 정확히 한 완전한 회전을 완료한다. 아웃풋과 표면 톱니의 다른 선택이 가능하며 이는 아웃풋 기어 비율에 대해 다른 값을 야기할 것이다.

워블 플레이트(114)와 아웃풋 플레이트(118)는 사이에 가해지는 어떤 접촉힘도 회전 축에 수직한 평면에 놓이는 원에 접하는 방향을 향하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 접촉힘은 워블 축(122)과 표면 톱니(128)와 아웃풋 톱니(134) 사이 접촉 지점에서 워블 축(122)으로 연장되는 방사상 선에 실질적으로 수직하는 방향을 향할 수 있다.

워블 플레이트와 아웃풋 플레이트를 그 사이 접촉력이 그러한 방향을 향하도록 구성함으로써, 편심력을 피할 수 있다. 편심력은 복수의 표면 톱니를 복수의 아웃풋 톱니에서 분리하도록 야기하거나 워블 플레이트의 중량 중심을 진동(oscillate)하도록 야기할 수 있고, 따라서 원치 않는 진동을 구동 시스템(the drive system)으로 시작시킨다.

워블 플레이트(114)는, 회전 축(120)에 수평한 방향에서 측정될 때, 아웃풋 플레이트(118)에서 가장 먼 워블 플레이트에 위치 또는 지점(point)일 수 있는 0도 위치(a 0-degree position) 또는 지점(point, 142)을 가질 수 있다. 도 7에 도시된 0도 위치에서, 워블 플레이트(114)는 모터(112)와 가장 가까울 수 있다. 워블 플레이트(114)는 제1 장동 방향(a first nutationdirection)에서 워블 플레이트 주위의 1/4(one fourth of the way around the wobble plate)일 수 있는 90도 위치 또는 지점을 가질 수 있다. 예를 들어, 아웃풋 플레이트 근처 워블 플레이트 위에 좋은 시점(a vantage point)에서 바라본 바와 같이, 90도 위치는 반시계 방향으로 워블 플레이트의 둘레 주위로 90도일 수 있다. 워블 플레이트의 둘레 주위로 계속해서, 180도 위치 또는 지점(a 180-degree position or point, 144)은 0도 위치(142)로서 워블 플레이트의 반대면에 위치될 수 있다. 180도 위치는 아웃풋 플레이트와 스테이터 기어에 대한 워블 플레이트의 가장 가까운 접근 및 모터로부터 가장 먼 거리의 지점을 표시 할 수 있다. 270도 위치 또는 지점(a 270-degree position or point)은 90도 위치로서 워블 플레이트의 반대면에 위치될 수 있다.

모터(112)는 0도 지점(142)이 도 7에 도시된 바와 같이 주어진 즉각적인 시간(a given instant of time)에 베어링(138, 140) 사이 모터의 평평한 표면(136)와 접촉을 이루도록 배치될 수 있다(도시되지 않음). 그러한 같은 즉각적인 시간에서, 베어링(138, 140) 중 어느 하나만이 도 8에 도시된 바와 같이 지점(146)에서 워블 플레이트(114)의 뒤 표면(124)과 접촉을 이룰 수 있다. 모터는 베어링을 스테이터 축(154) 주위로 회전시키도록 구성될 수 있고 따라서 워블 플레이트(114)를 스테이터 기어(116) 주위로 장동하도록 야기할 수 있고, 스테이터 축 주위를 세차(precessing)한다. 베어링과 워블 플레이트(114) 사이 접촉 지점(146)은 따라서 180도 지점(144) 앞으로 이동할 수 있다.

모터가 제1 방향으로 회전하는 경우에서, 베어링(138)은 0도 위치(142)와 270도 위치 사이 지점에 워블 플레이트의 뒤 표면(124)와 접촉할 수 있으며 워블 플레이트와 연동하여 워블 플레이트가 제1 방향으로 장동하도록 야기할 수 있다. 도 8은 그러한 경우에 베어링(138)을 도시한다. 모터가 제2 방향으로 회전하는 경우에, 베어링(140)은 0도 위치(142)와 90도 위치 사이에 지점에 워블 플레이트의 뒤 표면(124)과 접촉할 수 있으며 워블 플레이트와 연동하여 워블 플레이트가 제2 방향으로 장동하도록 야기할 수 있다.

구동 장치(110)가 사용 중일 때, 워블 플레이트(114)는 일반적으로 장동하며 또한 회전할 것이다. 워블 플레이트는 스테이터 기어(116) 주위와, 모터(112) 주위와, 및/또는 아웃풋 플레이트(118) 주위로 장동하도록 구성되는 것으로 기술될 수 있다. 워블 플레이트가 제1 장동 방향으로 장동하는 경우에서, 워블 플레이트의 0도 위치는 90도 위치의 현재 위치를 향해 이동하여, 완전 장동의 1/4 후에(after one quarterof a full nutation),90도 위치가 0도 위치가 되고, 180도 위치가 90도 위치가 되는 것 등의 일이 일어날 수 있게 된다. 추가로, 워블 플레이트는 장동하는 것과 같은 비율로 회전하지 않을 수 있다. 즉, 워블 플레이트가 단일 완전 장동을 완료할 때, 0도 위치는 워블 플레이트의 전체 둘레를 이동할 수 있다. 이와 동시에, 워블 플레이트는 한번의 완전 회전 이하로 회전할 수 있다. 회전 비(the rate of rotation)는 워블 톱니(130)와 스테이터 기어(116) 사이 장동 비(the rate of nutation)와 기어 비율(the gear ratio)에 의해 결정될 수 있다.

워블 톱니(130)는 워블 플레이트가 장동할 때 어떤 순간에 스테이터 기어의 1/4(one-fourth of the stator gear)에 따라 스테이터 톱니(132)와 연동할 수 있다. 이 연동은 제1 연동 표면이 서로에 걸쳐 구를 때(roll) 굴림 접촉의 형태(the form of a rolling contact)일 수 있다. 이 굴림 접촉은 기어 톱니의 대항하는 표면(opposing faces of gear teeth)이 슬라이딩 접촉(a sliding contact)을 통해 상호작용할 때 많은 표준 기어 인터페이스(many standard gear interfaces)에 대조(in contrast to)될 수 있다. 일반적으로, 두 개의 표면이 관여한다고 가정할 때, 굴림 접촉은 두 개의 표면 사이 슬라이딩 접촉보다 훨씬 낮은 마찰을 가진다.

워블 톱니(130)는 단지 제1 장동 방향으로 장동할 때 0도 위치와 270도 위치 사이 스테이터 톱니(132)와 접촉할 수 있고, 이 접촉은 복수의 워블 및 스테이터 톱니의 하위 세트 사이 굴림 접촉에 제한될 수 있다. 따라서, 워블 플레이트는 슬라이딩 접촉의 경우보다 더 낮은 마찰로 스테이터 주위를 장동할 수 있다. 그러한 구성은 장동 운동 또는 에너지의 회전 운동 또는 에너지에 효율적인 이송을 야기할 수 있다.

유사하게, 표면 톱니(128)는 워블 플레이트가 장동할 때 어떤 순간에 아웃풋 플레이트의 1/4(one-fourth of the outputplate)를 따라 단지 아웃풋 톱니(134)와 연동할 수 있다. 워블 플레이트가 제1 방향으로 장동할 때, 표면 톱니와 아웃풋 톱니는 180도 위치(144)와 90도 위치 사이로 연동할 수 있다. 이 연동에 의해, 워블 플레이트(114)는 아웃풋 플레이트(118)가 워블 플레이트와 같은 방향으로 회전하도록 야기할 수 있다. 도시된 실시예에서, 표면 톱니(128)와 아웃풋 톱니(134) 사이 기어 비율이 1일 때, 아웃풋 플레이트(118)은 또한 워블 플레이트(114)와 같은 비로 회전할 수 있다. 모터(112)의 회전은 따라서 더 높은 토크로 아웃풋 플레이트(118)에 전이(transferred)될 수 있다.

예 3

도 9는 일반적으로 (210)로 표시되는 자동 조심 가상 타원형 구동 장치의 또 다른 실시예의 모터(212)와 워블 플레이트(214)의 개략도이다. 도 9의 실시예는 예 2에 기술된 워블 플레이트 구동 장치(110)와 유사할 수 있으며, 구동 장치(110)의 다양한 특징과 이점에 대한 논의는 구동 장치(210)에 대해 전부 반복되지 않을 것이다. 유사한 구성 요소는 유사하게 부호가 매겨지나, 200대로 올라갈 수 있다(incremented by 200).

워블 플레이트(214)는 워블 축(222)과, 실질적으로 평평한 뒤 표면과, 복수의 표면 톱니를 가진 앞 표면과, 평평한 표면과 앞 표면 사이 워블 플레이트의 둘레 주위에 배치된 복수의 워블 톱니를 가진다. 표면 톱니와 워블 톱니는 도 9에 표시되지 않으나, 예를 들어 도 6에 도시된다. 워블 플레이트 구동 장치는 도시되지 않은 아웃풋 톱니를 가진 아웃풋 플레이트와 스테이터 톱니를 가진 스테이터를 추가로 포함하지만, 이는 앞에 예 2에서 기술되었다(도 4 및 도 5 참조).

모터(212)는 모터 축(220)을 가진다. 워블 플레이트는 모터에 주위로 장동하도록 구성되며, 워블 축은 모터 축을 주위로 세차한다. 즉, 워블 플레이트(214)는 모터에 대해 가장 가까운 접근의 유동 지점(a mobile point of closest approach, 242)를 가진다. 가장 가까운 접근의 유동 지점(242)은 장동 방향으로 이동할 수 으며, 이는 모터 축(220) 주위에 화살(243)로 표시되었다.

예시적인 구동 장치(210)에서, 모터(212) 주위 워블 플레이트(214)의 장동은 워블 플레이트에 가해지는 전자기력(electromagnetic forces)에 의해 구동된다. 이러한 힘은 모터에서 근원되며 장동 방향(243)에 가장 가까운 접근의 유동 지점(242)의 앞인 위치에 워블 플레이트에 가해진다.

도 9에 화살(245)로 표시된 힘은 가장 가까운 접근의 유동 지점(242)에서 90도인 리딩 지점(a leading point, 246)에 워블 플레이트(214)에 가해진다. 힘(245)은 인력(an attractive force)이며 모터(212)를 향하거나 모터 축(220)에 수평인 방향에 걸쳐 향할 수 있다. 워블 플레이트가 장동하며 0도 위치(242)와 리딩 지점(246) 양쪽이 워블 플레이트에 대해 이동할 때, 힘(245)은 또한 워블 플레이트에 대해 이동하여 힘(245)이 근위 리딩 지점에 인접한 워블 플레이트에 항상 가해질 수 있도록 한다. 즉, 가해지는 힘(the applied force, 245)은 장동 방향(243)으로 가장 가까운 접근의 유동 지점 앞에 있다고 말할 수 있다. 워블 플레이트의 가장 가까운 접근의 유동 지점 앞에 가해지는 힘은 워블 플레이트의 장동을 야기한다.

힘(245)은 워블 플레이트(214)의 재료의 모터(212)에 의해 만들어진 전자기장(electromagnetic fields)에 대한 반응(a response)의 결과이다. 모터는 영구 자석(a permanent magnet)과 전자기 코일 세트(a set of electromagnetic coils)를 포함한다. 영구 자석과 전자기 코일 세트는 모터와 워블 플레이트 사이 자기장(a magnetic field)을 만들기 위해 집단으로(collectively) 구성된다. 즉, 자기장은 모터(212)와 워블 플레이트(214) 사이 갭(a gap, 266)에 만들어진다. 워블 플레이트는 자기장에 반응하도록 구성된 자화 재료(a magnetically susceptiblematerial)로 만들어진다. 자화 재료는 자기장 하에 스스로 자화(magnetized)될 수 있다. 워블 플레이트는 힘(245)과 같은 힘을 받아서 반응한다.

워블 플레이트에 가해지는 힘은 워블 플레이트와 모터 사이 자속 밀도(the flux density of the magnetic field)에 비례할 수 있다. 가장 가까운 접근의 유동 지점(242) 앞에 유동 위치(a mobile location)에 가해지는 힘에 영향을 주기 위해, 영구 자석과 전자기 코일 세트는 장동 방향(243)으로 가장 가까운 접근의 유동 지점 앞에 유동 위치에 가장 높은 자속 밀도를 가진 자기장을 만들도록 구성될 수 있다. 전자기 코일은 워블 플레이트가 장동할 때, 자기장의 자속 밀도가 가장 가까운 접근의 유동 지점 앞에 유지되도록 구성될 수 있다.

도 10은 모터(212)의 등축도의 도해이다. 모터는 영구 자석(268), 모터 코어(a motor core, 270), 자화 자극편(magnetically susceptiblepole pieces, 272) 세트, 그리고 전자기 코일 세트(274)를 포함한다. 모터의 구성 요소의 상대적인 배치 및 방향은 모터 축에 대해 기술될 수 있다. "축상(axially)"은 모터 축(220)과 수평한 선 방향(linear directions)를 지칭할 것이다. "방사상으로(radially)"는 모터 축(220)과 수직한 선 방향을 지칭할 것이다. "circumferentially(원주상)"은 모터 축 주위의, 그러나 그에 걸쳐서나 그에 이격되지는 않는, 각 방향(angular directions)을 지칭할 것이다.

영구 자석(268)은 어떤 적절한 형태도 될 수 있으며 어떤 적절한 자기장도 발생시키도록 구성될 수 있다. 도시된 예에서, 영구 자석은 모터 축(220)이 대칭 축(a symmetry axis)로써 실린더형이며, 모터 축을 따라 영구 자석에 걸쳐 통로(a passage, 276)를 포함한다. 영구 자석(268)은 어떤 적절한 강자성 재료(any appropriate ferromagnetic material)로 제작될 수 있다. 영구 자석은 모터 축(220)과 실질적으로 정렬된 N과 S자극(north and south magnetic poles)을 가진다. 영구 자석에 의해 만들어진 자기장은 주요 자기장(a primary magnetic field)로 지칭될 수 있다.

모터 코어(270)는 영구 자석(268) 아래에 배치된다. 모터 코어(270)는 자기장에 놓일 때 자기 모멘트(a magnetic moment)를 얻을 수 있는 자화 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 모터 코어(270)는 전기강판(electrical steel)이나 철(iron)로 만들어 질 수 있다. 모터 코어(270)는 어떤 적절한 형태도 가질 수 있다. 도시된 예에서, 모터 코어는, 모터 축(220)이 대칭 축이며 반경이 영구 자석(268)의 반경과 일치할 때, 실린더형이다. 모터 코어는 영구 자석에 걸친 통로(276)와 정렬된 통로(278)를 포함한다.

모터(212)는 영구 자석(268)과 모터 코어(270) 사이 배치된 수평 스페이서(a horizontal spacer, 280)를 포함한다. 수평 스페이서(280)는 영구 자석에서 모터 코어로 이송되는 자기장을 제한할 수 있으며 모터(212)에 의해 만들어진 자기장의 크기의 조정을 도울 수 있다.

자화 자극편(272) 세트는 모터 코어(270) 주위 원주상 분배된다. 자극편(272)은 모터(212) 내에 모터의 한 구성 요소에서 또 다른 구성 요소로 자기장을 방향조정(direct)할 수 있다. 자극편은 전기강판과 같은 어떤 적절한 자화 재료로도 만들어 질 수 있다. 어떤 적절한 수의 자극편도 있을 수 있다. 도 10에 도시된 실시예는 20개의 자극편을 포함한다. 자극편은 어떤 적절한 형태를 가질 수 있다. 도 10에 도시된 20개의 자극편은 쐐기 형태이며 쐐기 조각(wedge pieces)으로도 기술될 수 있다. 자극편(272)은 수직 스페이서(vertical spacers, 282) 세트에 의해 분리되고, 이는 수직 스페이서 사이 자극편에 자기장을 고립하는 것을 돕는다.

자화 자극편(272) 세트는 상부 표면 영역(an upper surfacearea, 284)를 집단적으로 가진다. 자극편은 상부 표면 영역의 크기가 영구 자석(268)의 상부 표면 영역의 소정 다수배(a predetermined multiple)이도록 크기조정되며 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 자극편의 상부 표면 영역(284)은 영구 자석의 상부 표면의 3배일 수 있다.

전자기 코일(274) 세트는 모터 코어(270) 주위 원주상 그리고 모터 코어와 자화 자극편(272) 사이에 배치된다. 전자기 코일 세트는 전자기 코일 제1 세트(a first set of electromagnetic coils)와 전자기 코일 제2 세트(a second set of electromagnetic coils)를 포함한다. 도시된 예에서, 전자기 코일 제1 세트는 3개의 내측 전자기 코일(286)을 포함하며 전자기 코일 제2 세트는 3개의 바깥 전자기 코일(288)을 포함한다. 3개의 외측 전자기 코일(288)은 내측 전자기 코일(286)과 자화 자극편(272) 세트 사이에 배치된다. 전자기 코일 제1 및 제2 세트는 2, 3개, 그리고 3개 이상의 코일을 포함해 어떤 적절한 수의 코일을 포함할 수 있다. 전자기 코일 제1 및 제2 세트에서 코일의 수는 같을 필요가 없다.

전자기 코일(286) 제1 세트의 각각은 전자기 코일 제2 세트의 전자기 코일 인접 쌍(an adjacent pair)의 각각과 원주상 겹친다. 전자기 코일 제2 세트(288)의 각각은 전자기 코일 제1 세트(286)의 전자기 코일 인접 쌍의 각각과 원주상 겹친다. 전자기 코일 세트(274)의 각각은 모터 축(220)에 수직으로 정렬된 코일 축(a coil axis, 290)를 가진다. 각 전자기 코일은 코일 축(290) 주위 복수의 폐쇄 루프(a plurality of closed loops)를 형성하는 하나 이상의 전도체(conductors)를 포함한다. 전자기 코일 세트의 각각이 전류(an electrical current)를 운반할 때, 각 코일은 코일 축에 실질적으로 수직하게 정렬된 코일 내에 자기장을 만든다.

내측 및 외측 전자기 코일(286, 288)이 위에 기술한 바와 같이 윈주상 겹친다면, 전자기 코일 중 하나에 의해 만들어진 자기장선은 전자기 코일의 또 다른 하나에 의해 정의되는 하나 이상의 폐쇄 루프를 통과할 수 있다. 내측 전자기 코일(286) 중 하나에 의해 만들어지는 자기장의 부분은 외측 전자기 코일(288)의 인접쌍의 각각을 통과할 수 있다. 외측 전자기 코일의 인접쌍 사이에 각상 갭(292)이 있다면, 내측 전자기 코일에 의해 만들어지는 자기장의 부분은 외측 전자기 코일의 인접쌍의 어느 쪽에도 통과하지 않는다.

유사하게, 외측 전자기 코일(288) 중 하나에 의해 만들어지는 자기장의 부분은 내측 전자기 코일의 인접쌍의 각각을 통과할 수 있다. 내측 전자기 코일의 인접쌍 사이 각상 갭(294)이 있다면, 외측 전자기 코일에 의해 만들어지는 자기장의 부분은 내측 전자기 코일의 인접쌍의 어느 쪽도 통과하지 않는다.

모터(212)는 영구 자석과 자화 자극편(272)에 배치된 상측 부재(296)를 포함한다. 상측 부재는 자극편의 상측 표면과 영구 자석의 상측 표면을 덮을 수 있다. 상측 부재는 영구 자석을 통한 통로(276)과 실질적으로 정렬된 통로(298)를 포함한다. 상측 부재(296)는 전기강판과 같은 자화 재료와 같은 어떤 적절한 재료로도 만들어질 수 있다.

모터에 의해 만들어진 자기장은 축 방향에 상측 부재로 들어가고 나간다. 워블 플레이트(214)는 모터와 워블 플레이트 사이 갭을 가진 상측 부재(296)과 인접한 실질적으로 평평한 뒤 표면과 배치된다. 자기장선은 실질적으로 축 방향에 상측 부재를 통해 모터를 나가서, 모터와 워블 플레이트 사이 갭을 가로지르고(traverse), 워블 플레이트를 통해 이동하여, 다시 워블 플레이트와 모터 사이 갭을 가로지르고, 실질적으로 축 방향에 상측 부재를 통해 모터로 들어간다.

모터(212)가 워블 플레이트가 장동하도록 야기할 때, 워블 플레이트(214)의 워블 톱니와 스테이터의 스테이터 톱니는 연동하여 워블 플레이트가 회전하도록 야기할 수 있다.워블 플레이트(214)의 표면 톱니와 아웃풋 플레이트의 아웃풋 톱니는 연동하여 아웃풋 플레이트가 워블 플레이트와 같은 방향으로 회전하도록 야기할 수 있다. 모터(212)의 전자기 에너지는 따라서 아웃풋 플레이트의 회전으로 변환될 수 있다.

작동/사용 방법

도 11은 자동 조심 가상 타원형 구동 장치를 작동시키는, 일반적으로 (300)으로 표시되는, 방법을 도시한다. 단계(step, 302)에서, 방법(300)은 인풋 톱니를 가진 인풋 플레이트를 제공하는 것과, 워블 톱니와 표면 톱니를 가진 워블 플레이트를 제공하는 것과, 스테이터 톱니를 가진 스테이터 기어를 제공하는 것을 포함한다. 인풋 플레이트와, 워블 플레이트와, 스테이터 기어는, 예를 들어 도 1에 도시되고 위에 예 1에 기술되고 또는 본 가르침과 일관되는 어떤 다른 적절한 방식과 구성으로도 제작 및 조립될 수 있다.

단계(304)에서, 방법(300)은 회전 축에 대해 인풋 플레이트를 회전시키는 것을 포함한다. 단계(306)에서 방법(300)은 인풋 톱니를 표면 톱니와 연동하고, 그에 따라 워블 플레이트가 회전하도록 하는 것을 포함한다. 인풋 톱니와 표면 톱니는 두 개의 상호보환적인 원추(two complementary cones)를 형성하는 절두 원추형 표면에 배치되어, 톱니의 연동(engagement of the teeth)이 상호보환적인 원추가 다시 정렬되도록(return to alignment) 한다. 단계(308)에서, 방법(300)은 워블 톱니를 스테이터 톱니와 연동하여, 그에 따라 워블 플레이트가 장동하도록 하는 것을 포함한다. 워블 톱니와 스테이터 톱니는 쐐기 형태일 수 있고, 톱니는 두 개의 상호보환적인 원추를 형성하여, 톱니의 연동이 상호보환적 원추를 다시 정렬되도록 한다.

인풋 플레이트는 스테이터 기어에 대해 워블 플레이트를 제한(constrain)하기 위해 소정 거리로 스테이터에서 이격되어서, 워블 각(the wobble angle)이 일정하게 유지되며 워블 플레이트의 어떤 부분도 스테이터 기어에서 소정 거리 이상이 될 수 없게 할 수 있다.

일부 실시예에서, 방법은 워블 플레이트가 장동함으로써 회전 에너지를 소멸(dissipating)시키는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 방법은 인풋 플레이트의 회전을 정지시켜서, 워블 플레이트를 장동 및 회전시키는 관성 에너지(inertial energy)가 인풋 플레이트를 회전시키는 것을 가능하게 하는 것을 추가로 포함한다.

도 12는 자기 조심 가상 타원형 구동 장치를 작동시키는, 일반적으로 (400)로 표시되는, 또 다른 방법을 도시한다. 단계(402)에서, 방법(400)은 실질적으로 평평한 표면에 적어도 하나의 둥근 돌기를 포함하며 회전 축을 정의할 수 있는 모터를 제공하는 것과, 워블 톱니와 표면 톱니를 가진 워블 플레이트를 제공하는 것과, 스테이터 톱니를 가진 스테이터 기어를 제공하는 것과, 아웃풋 톱니를 가진 아웃풋 플레이트를 제공하는 것을 포함한다. 모터와, 워블 플레이트와, 스테이터 기어와 아웃풋 플레이트는 예를 들어 도 4 내지 도 8에 도시되고 위의 예 2에 기술되고, 또는 본 가르침과 일관되는 어떤 다른 적절한 방식과 구성으로도 제작 및 조립될 수 있다.

단계(404)에서, 방법(400)은 회전 축에 대해 회전하는 모터에 동력 공급하는 것(energizing)을 포함한다. 단계(406)에서, 방법(400)은 모터를 워블 플레이트에 연동하는 것을 포함한다. 연동은 워블 플레이트의 실질적으로 평평한 표면을 가진 모터의 하나 이상의 둥근 돌기를 연동하여, 그에 따라 워블 플레이트를 장동하게 야기하는 것으로 구성될 수 있다. 단계(408)에서, 방법(400)은 워블 톱니를 스테이터 톱니에 연동하여, 그에 따라 워블 플레이트가 회전하게 야기하는 것을 포함한다. 단계(410)에서, 방법(400)은 워블 플레이트의 표면 톱니를 아웃풋 플레이트의 아웃풋 톱니와 연동하여, 그에 따라 아웃풋 플레이트가 회전하게 야기하는 것을 포함한다.

인풋 톱니와 표면 톱니는 두 개의 상호보완적 원추를 형성하는 절두 원추형 표면에 배치되어, 톱니의 연동이 상호보환적인 원추가 다시 정렬되게 한다. 워블 톱니와 스테이터 톱니는 쐐기 형태일 수 있고, 톱니는 두 개의 상호보완적인 원추를 형성하여, 톱니의 연동이 상호보완적 원추가 다시 정렬되게 한다.

일부 실시예에서, 방법은 모터의 회전을 정지시키고 아웃풋 플레이트가 정지되는 것을 가능하게 하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 방법은 회전 축에 대해 제2 회전 방향으로 모터가 회전하도록 동력 공급하여, 그에 따라 제2 방향으로 아웃풋 플레이트를 회전시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.

방법(400)은 또한 예 3에 기술된 구성과 일관되는 자동 조심 가상 타원형 구동 장치 작동시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어 단계(402)에서, 방법(400)은 영구 자석과 중심 축(a central axis)을 정의하는 전자기 코일 세트를 가진 모터를 제공하는 것과, 워블 톱니와 표면 톱니를 가진 자화 재료의 워블 플레이트를 제공하는 것과, 스테이터 톱니를 가진 스테이터 기어를 제공하는 것과, 아웃풋 톱니를 가진 아웃풋 플레이트를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 모터와, 워블 플레이트와, 스테이터 기어와, 아웃풋 플레이트는 위에 예 3에 기술된 바와 같이, 또는 본 가르침과 일관된 어떤 다른 적절한 방식과 구성으로도 제작 및 조립될 수 있다.

방법(400)이 자기력(magnetic forces)과 함께 사용될 때, 단계(404)에서, 방법(400)은 모터를 동력 공급하는 것을 포함할 수 있고, 이는 모터와 유동 위치에서 가장 높은 자속 밀도를 가진 워블 플레이트 사이 자기장을 만든다. 단계(406)에서, 이 경우에 방법(400)은 모터의 자기장과 워블 플레이트의 자화 재료를 자화함으로써 모터를 워블 플레이트와 연동하여 그에 따라 워블 플레이트에 힘을 가하는 것을 포함한다. 힘은 가장 높은 자속 밀도의 유동 위치에 가해져서, 워블 플레이트와 모터 사이 가장 가까운 접근 지점을 유도(leading)하고, 워블 플레이트가 장동하게 야기할 수 있다.

단계(408)에서, 방법(400)은 워블 톱니를 스테이터 톱니와 연동하여, 그에 따라 워블 플레이트를 회전하게 야기하는 것을 포함한다. 단계(410)에서, 방법(400)은 워블 플레이트의 표면 톱니를 아웃풋 플레이트의 아웃풋 톱니와 연동하여, 그에 따라 아웃풋 플레이트가 회전하게 야기하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 모터의 회전을 정지시키는 것과 아웃풋 플레이트가 정지하는 것을 가능하게 하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 자기력과 함께 사용될 때, 방법은 모터에 동력 공급하여 가장 높은 자속 밀도의 유동 위치를 반대 방향으로 이동시켜서, 그에 따라 아웃풋 플레이트를 제2 방향으로 회전시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.

본 가르침에 따른 사용 방법은 위에 어떤 기술된 기계적인 가상 타원형 구동 장치 실시예(any of the mechanical virtual elliptical drive embodiments)와도 함께 사용될 수 있다. 방법(300, 400)의 다양한 단계가 기술되었고 도 11과 도 12에 도시되지만, 단계는 필연적으로 모두 수행될 필요는 없으며, 일부 경우에 도시된 순서(the order)와 다른 순서로 수행될 수 있으며, 일부 경우에 동시에 수행될 수 있다.

추가로, 발명은 아래에 조항에 따른 실시예로 구성된다.

조항 1: 워블 플레이트 구동 장치에 있어서,

중심 스테이터 축을 가진 스테이터 기어와 내측 실린더 표면에 배치된 복수의 스테이터 톱니와, 스테이터 축에 대한 영이 아닌 워블 각에 배치된 워블 축을 가진 워블 플레이트와, 워블 축과 수직하는 연동되는 표면과, 연동되는 표면에 배치된 복수의 표면 톱니와, 워블 플레이트의 둘레 주위에 배치되고 스테이터 톱니와 연동하도록 구성된 복수의 워블 톱니와, 스테이터 축과 실질적으로 정렬되고 표면 톱니와 연동되게 구성된 복수의 아웃풋 톱니를 가진 아웃풋 플레이트를 포함하며, 복수의 톱니 중 적어도 두 개는 자동 조심 방식으로 서로에 연동하여 워블 플레이트가 스테이터 기어 주위를 장동할 때 워블 각이 일정하게 유지되도록 구성되는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 2: 제1 조항에 있어서,

워블 톱니 중 적어도 하나는 쐐기 모양이며 이 때 적어도 하나의 워블 톱니의 표면이 워블 플레이트의 중량 중심에 걸쳐 연장가능한 제1 선(a first line)을 정의하고, 스테이터 톱니 중 적어도 하나가 쐐기 형태이며 스테이터 톱니 중 적어도 하나의 표면이 워블 플레이트의 중량 중심에 걸쳐 연장가능한 제2 선(a second line)을 정의하는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 3: 제1 조항에 있어서,

표면 톱니는 워블 플레이트의 중량 중심이 워블 플레이트의 절두 원추형 표면의 볼텍스와 겹치도록 워블 플레이트의 절두 원추형 표면에 배치되며, 아웃풋 톱니는 워블 플레이트의 중량 중심이 아웃풋 플레이트의 절두 원추형 표면의 볼텍스와 겹치도록 아웃풋 플레이트의 절두 원추형 표면에 배치되는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 4: 제1 조항에 있어서,

워블 플레이트가 장동 동안 워블 플레이트의 어떤 부분도 스테이터 기어에서 소정 거리 이상이 되지 않도록 제한되는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 5: 제1 조항에 있어서,

워블 톱니와 표면 톱니가 워블 축과 수평인 반대 방향으로 연장되고, 워블 플레이트가 스테이터 기어와 아웃풋 플레이트 사이에 배치되는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 6: 제1 조항에 있어서,

워블 톱니와 표면 톱니가 워블 축과 수평한 같은 방향으로 연장되고, 스테이터 기어가 워블 플레이트와 아웃풋 플레이트 사이에 배치되는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 7: 조항 6에 있어서,

스테이터 기어에 대해 워블 플레이트의 장동을 야기하게 구성된 모터를 추가로 포함하고, 스테이터 기어에 대한 워블 플레이트의 장동이 워블 플레이트가 회전하게 야기하며, 워블 플레이트의 회전이 아웃풋 플레이트가 회전하게 야기하는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 8: 제 7조항에 있어서,

모터는 실질적으로 평평한 표면과 실질적으로 평평한 표면에서 연장되는 적어도 하나의 둥근 돌기를 가진 전기 모터(an electric motor)이며, 워블 플레이트는 연동하는 표면에 반대인 실질적으로 평평한 표면을 가지며, 적어도 하나의 둥근 돌기는 워블 플레이트의 실질적으로 평평한 표면과 연동하도록 구성되는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 9: 제 7조항에 있어서,

모터는 영구 자석과 전자기 코일 세트를 포함하며, 워블 플레이트는 자화 재료로 만들어지며, 영구 자석과 전자기 코일 세트는 유동 위치에서 가장 높은 자속 밀도를 가진 모터와 워블 플레이트 사이 자기장을 만들도록 집단적으로 구성되는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 10: 워블 플레이트 구동 장치에 있어서,

중심 스테이터 축과 내측 실린더 표면에 배치된 복수의 스테이터 톱니를 가진 스테이터 기어와, 스테이터 축에 대한 영이 아닌 워블 각에 배치된 워블 축을 가진 워블 플레이트와, 워블 축과 수직하는 연동하는 표면과, 연동하는 표면에 배치된 복수의 표면 톱니와, 연동하는 표면과 워블 축 양쪽에 수직하는 평면에 워블 플레이트의 둘레 주위에 배치된느 복수의 워블 톱니와, 스테이터 축과 실질적으로 정렬되며 표면 톱니와 연동하게 구성된 복수의 아웃풋 톱니를 가지는 아웃풋 플레이트와, 워블 각이 워블 플레이트가 스테이터 기어 주위에 장동할 때 일정하게 유지되는 워블 톱니를 가진 스테이터 톱니의 자동 조심 연동 수단(means for self-aligning engagement)를 포함하는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 11: 제 10조항에 있어서,

워블 톱니의 적어도 하나가 쐐기 형태이며 이 때 워블 톱니의 적어도 하나의 표면이 워블 플레이트의 중량 중심을 통해 연장가능한 제1 선을 정의하며, 스테이터 톱니의 적어도 하나의 표면이 워블 플레이트의 중량 중심을 통해 연장가능한 제2 선을 정의하는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 12: 제10 조항에 있어서,

워블 톱니는 워블 플레이트의 중량 중심이 워블 플레이트의 절두 원추형 표면의 볼텍스와 겹치도록 워블 플레이트의 절두 원추형 표면에 배치되며, 아웃풋 톱니는 워블 플레이트의 중량 중심이 아웃풋 플레이트의 절두 원추형 볼텍스와 겹치도록 아웃풋 플레이트의 절두 원추형 표면에 배치되는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 13: 제10 조항에 있어서,

워블 플레이트가 장동 동안 워블 플레이트의 어떤 부분도 스테이터 기어에서 소정 거리 이상이 아니도록 제한되는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 14: 제10 조항에 있어서,

워블 톱니와 표면 톱니가 워블 축에 수평한 반대 방향으로 연장되고, 워블 플레이트가 스테이터 기어와 아웃풋 플레이트 사이에 배치되는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 15: 제10 조항에 있어서,

워블 톱니와 표면 톱니가 워블 축에 수평한 같은 방향으로 연장되고, 스테이터 기어가 워블 플레이트와 아웃풋 플레이트 사이에 배치되는 워블 플레이트 구동 장치.

조항 16:워블 플레이트 구동 장치를 작동하는 방법에 있어서,

스테이터 기어와 워블 플레이트와 아웃풋 플레이트를 제공하는 것과, 스테이터 기어의 복수의 스테이터 톱니를 자동 조심 방식으로 워블 플레이트의 복수의 워블 톱니와 연동하는 것과, 워블 플레이트의 복수의 표면 톱니를 자동 조심 방식으로 아웃풋 플레이트의 복수의 아웃풋 톱니와 연동하는 것과, 스테이터 기어에 대한 워블 플레이트의 장동을 유도하는 것을 포함하는 방법.

조항 17: 제16 조항에 있어서,

워블 플레이트의 장동을 유도하는 것이, 모터를 회전 축에 대해 동력 공급하는 것과, 이 때 모터는 실질적으로 평평한 표면과 실질적으로 평평한 표면에서 연장되는 적어도 하나의 둥근 돌기를 가지며, 적어도 하나의 둥근 돌기를 워블 플레이트의 실질적으로 평평한 표면과 연동하여, 그에 따라 워블 플레이트가 장동하게 야기하는 것을 포함하는 방법.

조항 18: 제16 조항에 있어서,

워블 플레이트의 장동을 유도하는 것이, 모터와 유동 위치에서 가장 높은 자속 밀도를 가진 워블 플레이트 사이에 자기장을 만드는 영구 자석과 전자기 코일 세트을 포함하는 모터를 동력 공급하여, 그에 따라 워블 플레이트 장동하는 것을 포함하는 방법.

조항 19: 제16 조항에 있어서,

워블 플레이트의 장동을 유도하는 것이 워블 플레이트를 회전시키는 것과, 아웃풋 톱니와 연동된 표면 톱니가 워블 플레이트가 회전하게 야기할 때 아웃풋 플레이트를 회전시키는 것과, 워블 톱니와 연동된 스테이터 톱니가 워블 플레이트가 장동하게 야기할 때 워블 플레이트의 회전을 포함하는 방법.

조항 20: 제16 조항에 있어서,

장동 동안 워블 플레이트의 어떤 부분도 스테이터 기어에서 소정 거리 이상이 아니도록 워블 플레이트를 제한하게 추가로 유도하는 방법.

장점, 특징, 이점

본 발명에 기술된 자동 조심 워블 플레이트 구동 장치의 다른 실시예는 소형이며 가성비가 좋은 워블 플레이트 가동 장치를 설계하기 위한 공지된 해결책보다 나은 복수의 장점을 제공한다. 예를 들어, 본 발명에 기술된 자동 조심 워블 플레이트 구동 장치의 예시적인 실시예는 지지 샤프트 또는 버팀대(a supportingshaft or fulcrum)없는 구동 장치를 가능하게 한다. 추가로, 그리고 다른 이점과 더불어, 본 발명에 기술된 자동 조심 워블 플레이트의 예시적인 실시예는 진동과, 마찰열과, 기어 톱니의 결합을 감소시킨다. 어떤 공지된 시스템이나 디바이스도 이러한 기능을, 특히 그와 같은 작은 부피로 수행할 수 없다. 그러나, 본 발명에 기술된 모든 실시예가 같은 장점이나 같은 정도의 장점을 제공하지는 않는다.

결론

위에 명시된 발명은 독립 유틸리티(independent utility)를 가진 다수의 개별 발명을 포함할 수 있다. 이러한 발명의 각각이 바람직한 형태(들)로 공개되었으나, 본 발명에 공개되고 도시되는 구체적인 실시예는 제한하는 맥락으로 고려되서난 안되며, 이는 다수의 변형이 가능하기 때문이다. 본 발명 내에 사용되는 섹션 제목(section headings)의 한도에서, 그러한 제목은 정리의 목적을 위한 것일뿐, 어떠한 청구된 발명의 특성도 이루지 않는다. 발명(들)의 주제는 본 발명에 공개된 다양한 요소, 특징, 기능, 및/또는 특성의 모두 새롭고 비명백한(nonobvious) 조합과 하위조합을 포함한다. 아래의 청구항은 특히 새롭고 비명백한 특정 조합과 하위조합을 지적한다. 특징, 기능, 요소, 및/또는 특성의 다른 조합과 하위조합에 실현되는 발명(들)은 이 출원 또는 관련된 출원에서 우선권을 주장하는 출원에 주장될 수 있다. 그러한 청구사항(claims)은, 다른 발명이나 같은 발명에 의도되든, 원 청구사항(original claims)에 대해 더 넓거나, 더 좁거나, 같거나, 또는 다른 범위를 가지든, 또한 본 발명(들)의 주제 내에 포함되는 것으로 간주된다.

10: 구동 장치
16: 스테이터
20: 회전 축
22: 워블 축
28: 표면 톱니
34: 인풋 톱니
48: 베이스

Claims

워블 플레이트 구동 장치(10, 110, 210)에 있어서,
중심 스테이터 축(54, 154)과 내측 실린더 표면(50, 150)에 배치된 복수의 스테이터 톱니(32, 132)를 가진 스테이터 기어(16, 116)와,
스테이터 축에 대한 영이 아닌 워블 각에 배치된 워블 축(22, 122, 222)과, 워블 축에 수직하는 연동하는 표면(26, 126)과, 연동하는 표면에 배치된 복수의 표면 톱니(28, 128)와, 워블 플레이트의 둘레 주위에 그리고 스테이터 톱니와 연동하게 구성된 복수의 워블 톱니(30, 130)와,
스테이터 축과 실질적으로 정렬되며 표면 톱니와 연동하게 구성된 복수의 아웃풋 톱니(134)를 가지는 아웃풋 플레이트(118)를 포함하며,
복수의 톱니 중 적어도 두 개가, 워블 플레이트가 스테이터 기어 주위로 장동할 때 워블 각이 일정하게 유지되도록, 자동 조심 방식으로 서로에게 연동하도록 구성되는 워블 플레이트 구동 장치.
제1 항에 있어서,
워블 톱니(30, 130) 중 적어도 하나가 쐐기 형태로 워블 톱니의 적어도 하나의 표면(64)이 워블 플레이트의 중량 중심을 통해 연장가능한 제1 선(70)을 정의하며,
스테이터 톱니(32, 132)의 적어도 하나가 쐐기 형태로 스테이터 톱니 중 적어도 하나의 표면(66, 68)이 워블 플레이트의 중량 중심을 통해 연장가능한 제2 선(72)을 정의하는 워블 플레이트 구동 장치.
제1 항에 있어서,
표면 톱니는 워블 플레이트의 중량 중심이 워블 플레이트의 절두 원추형 표면의 볼텍스와 겹치도록 워블 플레이트의 절두 원추형 표면(164)에 배치되며,
아웃풋 톱니가 워블 플레이트의 중량 중심이 아웃풋 플레이트의 절두 원추형 표면의 볼텍스에 겹치도록 아웃풋 플레이트의 절두 원추형 표면(162)에 배치되는 워블 플레이트 구동 장치.
제1 항에 있어서,
워블 플레이트가 장동 동안 워블 플레이트의 어떤 부분도 스테이터 기어에서 소정 거리 이상이 아니도록 제한되는 워블 플레이트 구동 장치.
제1 항에 있어서,
워블 톱니와 표면 톱니는 워블 축에 수평한 반대 방향으로 연장되며, 워블 플레이트는 스테이터 기어와 아웃풋 플레이트 사이에 배치되는 워블 플레이트 구동 장치.
제1 항에 있어서,
워블 톱니와 표면 톱니가 워블 축에 수평한 같은 방향으로 연장되며, 스테이터 기어가 워블 플레이트와 아웃풋 플레이트 사이에 배치되는 워블 플레이트 구동 장치.
제6 항에 있어서,
스테이터 기어에 대한 워블 플레이트의 장동을 유도하게 구성된 모터(112, 212)를 추가로 포함하며, 스테이터 기어에 대한 워블 플레이트의 장동이 워블 플레이트가 회전하게 야기하며, 워블 플레이트의 회전이 아웃풋 플레이트가 회전하게 야기하는 워블 플레이트 구동 장치.
제7 항에 있어서,
모터는 실질적으로 평평한 표면(136)과 실질적으로 평평한 표면에서 연장되는 적어도 하나의 둥근 돌기를 가지는 전기 모터이며,
워블 플레이트는 연동하는 표면에 반대되는 실질적으로 평평한 표면(24, 124)를 가지며,
적어도 하나의 둥근 돌기는 워블 플레이트의 실질적으로 평평한 표면과 연동하도록 구성되는 워블 플레이트 구동 장치.
제7 항에 있어서,
모터가 영구 자석(268)과 전자기 코일(274, 286, 290) 세트를 포함하며,
워블 플레이트가 자화 재료로 만들어지며,
영구 자석과 전자기 코일 세트가 모터와 유동 위치에 가장 높은 자속 밀도를 가진 워블 플레이트 사이 자기장을 만들도록 집단적으로 구성되는 워블 플레이트 구동 장치.
워블 플레이트 구동 장치(10, 110, 210)를 작동시키는 방법(400)에 있어서,
스테이터 기어(16, 116), 워블 플레이트(14, 114, 214), 그리고 아웃풋 플레이트(118)를 제공하는 것과,
스테이터 기어의 복수의 스테이터 톱니(32, 132)를 자동 조심 방식으로 워블 플레이트의 복수의 워블 톱니(30, 130)와 연동하는 것과,
워블 플레이트의 복수의 표면 톱니를 자동 조심 방식으로 아웃풋 플레이트의 복수의 아웃풋 톱니(134)와 연동하는 것과,
스테이터 기어에 대한 워블 플레이트의 장동을 유도하는 것을 포함하는 방법.
제10 항에 있어서,
워블 플레이트의 장동을 유도하는 것이,
회전 축(20, 120, 220)에 대해 모터(112, 212)에 동력 공급하는 것과, 이 때 모터는 실질적으로 평평한 표면(136)과 실질적으로 평평한 표면에서 연장되는 적어도 하나의 둥근 돌기를 가지며,
적어도 하나의 둥근 돌기를 워블 플레이트의 실질적으로 평평한 표면에 연동하여, 그에 따라 워블 플레이트가 장동하게 야기하는 것을 포함하는 방법.
제10 항에 있어서,
워블 플레이트의 장동을 유도하는 것이,
모터와 유동 위치에 가장 높은 자속 밀도를 가진 워블 플레이트 사이 자기장을 만드는 영구 자석(268)과 전자기 코일(274, 286, 290) 세트를 포함하는 모터(112, 212)를 동력 공급하여, 그에 따라 워블 플레이트가 장동하게 야기하는 것을 포함하는 방법.
제10 항에 있어서,
워블 플레이트의 장동을 유도하는 것이 아웃풋 플레이트를 회전시키는 것과,
아웃풋 톱니와 연동되는 표면 톱니가 워블 플레이트가 회전하게 야기할 때 아웃풋 플레이트를 회전시키는 것과,
워블 톱니와 연동되는 스테이터 톱니가 워블 플레이트가 장동하게 야기할 때 워블 플레이트의 회전을 포함하는 방법.
제10 항에 있어서,
장동 동안 워블 플레이트의 어떤 부분도 스테이터 기어에서 소정 거리 이상이 아니도록 워블 플레이트를 제한하는 것을 추가로 포함하는 방법.