KR20160105841A

KR20160105841A - 변속 장치 및 변속 장치의 구성 요소들

Info

Publication number: KR20160105841A
Application number: KR1020167020639A
Authority: KR
Inventors: 아담 찰스 엘리슨
Original assignee: 모드보트 피티와이 엘티디; 모드보트, 인코포레이티드
Priority date: 2014-01-07
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2016-09-07
Also published as: EP3092423A4; EP3092423A1; US20170023109A1; WO2015105914A1; JP2017501360A; CN105899851A

Abstract

변속 장치 및 변속 장치의 구성 요소들이 제공된다. 일 양태에서, 변속 장치 구성 요소는 하나 이상의 구성물이 실질적으로 신장되고 구성 요소의 계합면을 따라 이어지며, 구성물(들)이 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 리세스와 마찰 계합 가능하도록 구성되는 하나 이상의 구성물; 및/또는 (ii) 하나 이상의 리세스가 실질적으로 신장되고 구성 요소의 계합면을 따라 이어지며, 리세스(들)가 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 구성물과 마찰 계합 가능하도록 구성되는 하나 이상의 리세스를 갖는다. 제2 양태에서, 변속 장치는 제1 변속 장치 구성 요소 및 하나 이상의 실질적으로 신장된 리세스를 갖는 제2 변속 장치 구성 요소를 가지며, 제1 변속 장치 구성 요소의 구성물(들)은 제2 변속 장치 구성 요소의 리세스(들)와 마찰 계합 가능하여, 사용 중에 제1 변속 장치 구성 요소는 제2 변속 장치 구성 요소를 구동시킬 수 있다. 제3 양태에서, 변속 장치의 토크 밀도를 개선하는 방법은 변속 장치를 통한 토크 흐름에 관련되는 2개의 구성 요소 사이의 마찰 계합의 양을 설정하거나 조정함으로써 제공된다.

Description

변속 장치 및 변속 장치의 구성 요소들{TRANSMISSION AND COMPONENTS THEREOF}

관련 출원

본 출원은 35 USC 119(e) 및 120 하에서 2014년 1월 7일자로 출원되고 “변속 장치 및 변속 장치의 구성 요소들"이라는 명칭의 미국 가출원 일련 번호 제 61/924,346호의 이익 및 우선권을 주장하며, 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.

기술 분야

본 발명은 동력 변속 장치 디바이스에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 토크 밀도를 개선하는 정지 마찰력을 생성하는데 필요한 예압력을 감소시키고, 또한 백래시를 피하는 정지 마찰력 기반 기계 변속 장치 및 변속 장치 구성 요소를 제공한다. 주어진 정지 마찰력을 생성하는데 필요한 예압력을 감소시키는 것은 기존 설계를 통해 1.1 내지 10배만큼 유효 정지 마찰 계수를 개선한다. 개선은 주어진 응용에서의 허용할 수 있는 스핀 손실들 그리고 사용되는 재료들 및 윤활유의 선택에 의해서만 실제로 제한된다.

동력 변속 장치 디바이스는 제1 속도로 회전하는 입력 샤프트로부터 제1 속도에 상이한 속도로의 출력 샤프트로 전형적으로 회전 모션을 전달하기 위해 많은 설정에 사용된다. 예를 들어, 속도 감소 기어링은 차량 휠을 조절하는데 적절한 더 느린 속도로 빠른 회전 엔진 출력을 감소시키도록 차량 변속 장치에 사용된다. 다른 예로서, 전기 서보 모터의 회전 출력은 출력을 보다 유용하게 하도록 전형적으로 늦추어진다.

종래 기술의 기계 변속 장치들은 전형적으로 톱니 기어로 구성되며, 기어들의 맞물리는 구성은 하나의 기어가 다른 기어를 구동시키는 것을 가능하게 한다. 상이한 반경 (그리고 그러므로 상이한 수의 톱니)를 갖는 기어들을 맞물리게 함으로써, 회전 속도는 입력에 비해 증가되거나 감소될 수 있다.

(또한 “래시(lash)” 또는 “공극”으로 칭해지는) 백래시는 톱니 기어의 사용에서 널리 알려진 문제이다. 백래시는 기어의 톱니 공간의 폭이 기어의 피치원에서 측정되는 계합하는 톱니의 두께를 초과하는 양이다. 백래시는 톱니 기어에 의존하는 모든 변속 장치에 대한 문제이지만, 로봇 공학과 같은 정밀 위치 선정 응용에서 특히 바람직하지 않다. 예를 들어, 로봇식 아암에서 통상적인 서보 기계 변속 장치에서, 서보 기구의 회전 방향은 빈번히 반전시키는 것이 필요하다. 서보 기계 변속 장치의 백래시는 기어 톱니들 사이의 간격을 줄이는데 필요한 시간에 의해, 출력 샤프트의 반전의 시간 지연을 야기한다.

변속 장치에서 백래시의 문제에 대한 종래 기술 접근법들은 스트레인 파 기어링, 사이클로이드 변속 장치 및 스프링이 달린 예압 시스템에 의존하였다. 부분적으로 효과적이지만, 이러한 종래 기술 해결법은 변속 장치로 추가의 복잡성을 도입시키고, 어떤 경우에도 백래시를 완전히 제거하지 않는다.

바람직하지 않지만, 백래시가 제조 오류에 대응하고, 윤활을 위한 공간을 제공하고, 구성 요소들의 열 팽창을 가능하게 하는데 필요하다는 것은 기계 공학의 정설이다.

정지 마찰력 기반 변속 장치는 백래시를 거치지 않지만, 이러한 시스템에서, 큰 예압은 작동에 필요하다. 큰 예압을 유지하는 것은 변속 장치의 효율을 감소시키고 시간이 지남에 따라 계합면을 손상시킬 수 있다. 더욱이, 정지 마찰력 기반 변속 장치는 토크를 전달시키는데 필요한 큰 예압을 지탱하는데 필요한 구성 요소의 크기 및 강도로 인해 비교적 낮은 토크 밀도를 나타낸다.

정지 마찰력 기반 변속 장치의 차선의 내부 힘 경로가 변속 장치 전체의 상당한 동력 손실을 야기할 수 있는 것이 관련 분야의 추가의 문제이다. 예를 들어, 정지 마찰력 기반 변속 장치는 전형적으로 정지 마찰력을 생성하는데 필요한 예압력을 회전 베어링을 통과시키며, 이는 기생 동력 손실을 만들어낸다. 회전 베어링을 통과하지 않는 더 짧은 힘 경로는 주어진 토크 출력 및 토크비를 지탱하는데 필요한 구성 요소의 크기를 감소시키고 기생 동력 손실을 감소시킬 것이다.

실질적으로 백래시가 없고/없거나 변속 장치의 힘 경로를 개선하거나 최적화하는 능력을 제공하는 높은 출력 토크들 및 큰 토크비들이 가능한 변속 장치들 및 변속 장치 구성 요소들을 제공함으로써 종래 기술의 문제를 극복하거나 경감하는 것이 본 발명의 일 양태이다. 종래 기술 변속 장치 구성 요소들 및 종래 기술 변속 장치들에 대한 대안을 제공하는 것이 추가의 양태이다.

제1 양태에서, 본 발명은: (i) 하나 이상의 구성물이 실질적으로 신장되고 구성 요소의 계합면을 따라 이어지며, 구성물(들)이 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 리세스와 마찰 계합 가능하도록 구성되는 하나 이상의 구성물; 및/또는 (ii) 하나 이상의 리세스가 실질적으로 신장되고 구성 요소의 계합면을 따라 이어지며, 리세스(들)가 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 구성물과 마찰 계합 가능하도록 구성되는 하나 이상의 리세스를 포함하는 변속 장치 구성 요소를 제공한다.

일 실시예에서, 구성 요소가 실질적으로 원형인 경우, 실질적으로 신장된 구성물(들)은 구성 요소 주변에 실질적으로 원주로 이어진다. 예를 들어, 구성 요소는 원형, 스트레인 파 변속 장치 실시예에서 변형된 원형 또는 일 실시예에서 비원형 기어일 수 있다. 일 실시예에서, 구성물(들)은 단면 윤곽이 실질적으로 톱니 형상이고, 2개의 각을 이룬 표면을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 2개의 인접한 구성물의 각을 이룬 표면들은 리세스를 형성하며, 리세스는 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 구성물과 마찰 계합 가능하도록 구성된다.

일 실시예에서, 구성물(들)은 실질적으로 웨지 형상일 수 있다. 일 실시예에서, 변속 장치 구성 요소는 복수의 구성물 및/또는 리세스를 포함한다. 일 실시예에서, 변속 장치 구성 요소의 구성물들은 실질적 지그재그 단면 윤곽을 형성할 수 있다.

일 실시예에서, 변속 장치 구성 요소는 회전 가능하게 장착 가능하도록 구성되고, 변속 장치, 및 특히 유성 변속 장치 또는 스트레인 파 변속 장치의 기어형 구성 요소이도록 구성될 수 있다. 유성 변속 장치는 복합 유성 변속 장치일 수 있으며, 구성 요소는 태양 기어형 구성 요소, 또는 유성 기어형 구성 요소, 또는 환형 기어형 구성 요소이도록 구성된다.

본 발명의 제2 양태에서, 본원에 설명하는 바와 같은 제1 변속 장치 구성 요소, 및 하나 이상의 실질적으로 신장된 리세스를 갖는 제2 변속 장치 구성 요소를 포함하는 변속 장치가 제공되며, 제1 변속 장치 구성 요소의 구성물(들)은 제2 변속 장치 구성 요소의 리세스(들)와 마찰 계합 가능하여, 사용 중에 제1 변속 장치 구성 요소는 제2 변속 장치 구성 요소를 구동시킬 수 있다.

일 실시예에서, 제2 변속 장치 구성 요소의 리세스(들)는 제1 변속 장치 구성 요소의 구성물(들)의 실질적으로 쌍 또는 역이다. 리세스들은 제1 변속 장치 구성 요소의 구성물(들)에 상호 보완적일 수도 있다.

일 실시예에서, 구성물(들) 및 리세스(들)는 사용 중에 변속 장치가 실질적으로 자유 공극이 없도록 형상화되고 치수화된다. 상세하게는, 변속 장치는 구성물(들) 및 리세스(들)의 표면이 구성물(들)과 리세스(들) 사이의 인터페이스에서 쿨롱 마찰을 겪으므로, 측정 불가능한 백래시를 갖는다. 결과적으로, 변속 장치는 거의 어떤 자유 공극 또는 백래시도 갖지 않는다.

일 실시예에서, 변속 장치는 제2 변속 장치 구성 요소에 대하여 제1 변속 장치 구성 요소의 위치를 바꾸도록 구성되는 조정 메커니즘을 포함한다. 조정 메커니즘은 제2 변속 장치 구성 요소의 리세스(들) 상에 제1 변속 장치 구성 요소의 구성물(들)에 의해 가해지는 힘을 조정하도록 구성될 수 있다. 힘은 변속 장치의 손실들을 최적화하기 위해 변속 장치에 의해 전달되는 토크에 비례하여 조정될 수 있거나, 힘은 일부 외부 메커니즘에 의해 바뀌어질 수 있다.

일 실시예에서, 조정 메커니즘은 경사면을 포함하며, 경사면은 변속 장치 구성 요소를 측면으로 변위시키도록 변속 장치 구성 요소에 대하여 슬라이딩 가능하다.

일 실시예에서, 변속 장치는 유성 변속 장치 또는 스트레인 파 변속 장치이고, 복합 유성 변속 장치일 수 있다.

일 실시예에서, 변속 장치는 속도 승수 변속 장치이다.

일 실시예에서, 변속 장치는 속도 감소 변속 장치이다.

일 실시예에서, 변속 장치는 서보 모터와 작동 가능 결합된다.

제3 양태에서, 본 발명은 변속 장치의 토크 밀도를 개선하는 방법을 제공하며, 방법은 변속 장치를 통한 토크 흐름에 관련되는 2개의 구성 요소 사이의 마찰 계합의 양을 설정하거나 조정하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 2개의 구성 요소는 본원에 설명하는 바와 같은 임의의 2개의 변속 장치 구성 요소이다.

도 1a 및 도 1b는 단순한 변속 장치를 형성하도록 마찰 계합되는 2개의 변속 장치 구성 요소를 도시하며, 도 1a는 2개의 계합된 구성 요소의 사시도이고 도 1b는 구성 요소들의 교호의 구성물들 및 리세스들을 보다 분명히 도시하는 (B-B 평면을 통한) 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 단순한 변속 장치의 측면도를 도시하지만, 도 2a에서 측면도인 반면에 도 2b는 2개의 구성 요소 사이의 상호 작용의 영역을 도시하는 변속 장치의 단면도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3d는 계합면들 상의 곡률들이 과장된 구성물 및 리세스 윤곽들의 다수의 대안을 도해하여 그리고 단면도로 도시한다.
도 4a는 내부 계합면 상의 구성물들 및 리세스들을 갖는 링 기어의 사시도를 도시하고 상호 보완적인 구성물 및 리세스들을 갖는 피니언 기어는 링 기어와 마찰 계합된다.
도 4b는 도 4c에 정의된 바와 같은 C-C 평면을 통한 도 4a의 구성의 단면도이다.
도 4c는 도 4a의 구성의 다른 도면이다.
도 5a는 고정 비 차동 장치 유성 구성을 갖는 변속 장치의 사시도를 도시한다.
도 5b는 도 5c에 정의된 바와 같은 D-D 평면을 통한 도 5a의 변속 장치의 단면도이다.
도 5c는 도 5a의 구성의 다른 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 (i) 마찰 계합된 구성 요소들 사이에서 예압을 다르게 하는 조정 메커니즘의 부가, 및 (ii) 더 크고 더 작은 환형 기어의 위치의 반전을 갖는 도 5의 변속 장치를 사시도로 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 변속 장치의 예압 조정 메커니즘의 더 높은 레벨의 상세를 단면도로 도시한다.
도 8은 도 5 및 6의 변속 장치들의 위상적 배치를 도시한다.
도 9a는 스트레인 파 변속 장치를 사시도로 도시한다.
도 9b는 도 9c에 정의된 바와 같은 H-H 평면을 통한 도 9a의 변속 장치의 단면도이다.
도 9c는 도 9a의 변속 장치의 정면도이다.
도 9d는 도 9a의 변속 장치의 추가 상세들을 도시한다.
도 10a는 2개의 변속 장치 구성 요소의 마찰 계합된 구성물 및 리세스를 단면도로 도시한다.
도 10b는 도 10a의 원형 영역의 벡터량도이다.
도 11은 구성물들 및 리세스들을 갖는 랙 및 피니언 변속 장치이다.
도 12a 및 도 12b는 구성물들 및 리세스들을 갖는 베벨 변속 장치의 각각 사시도 및 평면도이다.
도 13a 및 도 13b는 구성물들 및 리세스들을 갖는 크라운 및 피니언 변속 장치의 각각 사시도 및 평면도이다.

본 설명을 고려한 후에, 본 발명이 다양한 대안적인 실시예 및 대안적인 응용으로 어떻게 구현되는지가 당업자에게 명백할 것이다. 그러나, 본 발명의 다양한 실시예를 본원에 설명할 것이지만, 이러한 실시예들이 제한이 아닌, 예로서만 제공된다는 점이 이해된다. 이에 따라, 다양한 대안적인 실시예의 본 설명은 본 발명의 범위 또는 폭을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 더욱이, 이점들 또는 다른 양태들의 진술들은 특정 예시적인 실시예들에 적용되고, 청구항들에 의해 포함되는 모든 실시예에 반드시 적용되지 않는다.

본 명세서의 설명 및 청구항들 전체에 걸쳐, “포함하다”란 단어 및 “포함하는” 및 “포함한다”와 같은 그 단어의 변형들은 다른 부가물들, 구성 요소들, 정수들 또는 단계들을 배제하는 것으로 의도되지 않는다.

"하나의 실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 본 명세서 전체에 걸친 참조는 실시예와 관련되어 설명하는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 일 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 장소에서의 "하나의 실시예에서" 또는 "일 실시예에서"란 어구들의 출현들은 반드시는 아니지만, 모두 동일한 실시예를 언급할 수 있다.

“제1”, “제2”란 용어들 및 변속 장치 구성 요소들을 설명하는데 사용되는 다른 서수 용어들은 구성 요소들의 별도의 본질을 나타내는데만 사용된다. 용어들은 의도가 달리 분명히 진술되지 않는다면, 중요성, 크기, 타이밍 또는 임의의 다른 고려 사항을 나타내는 것으로 해석되지 않아야 한다.

따라서 반드시 가장 넓은 양태는 아니지만 제1 양태에서, 본 발명은: (i) 하나 이상의 구성물이 실질적으로 신장되고 구성 요소의 계합면을 따라 이어지며, 구성물(들)이 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 리세스와 마찰 계합 가능하도록 구성되는 하나 이상의 구성물; 및/또는 (ii) 하나 이상의 리세스가 실질적으로 신장되고 구성 요소의 계합면을 따라 이어지며, 리세스(들)가 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 구성물과 마찰 계합 가능하도록 구성되는 하나 이상의 리세스를 포함하는 변속 장치 구성 요소를 제공한다.

본 발명은 톱니들의 맞물리는 구성이 하나의 기어로부터 다른 기어로의 회전 모션의 전달을 가져오는 종래 기술 변속 장치들의 톱니 기어들에서 상당한 벗어남을 나타낸다. 본 발명에서, 제1 구성 요소의 계합면 상의 신장된 구성물은 회전 모션이 제1 구성 요소로부터 제2 구성 요소로 전달되도록 변속 장치에서 제2 구성 요소의 계합면 상의 리세스와 마찰 계합한다.

맞물리는 톱니들에 대한 필요성을 없앰으로써, 백래시가 변속 장치에서 본 구성 요소들의 사용에 의해 완전히 배제된다는 점이 이해될 것이다. 회전 모션은 구성 요소들 사이에서, 그리고 무엇이든 임의의 지체 시간 없이 즉시 전달된다. 이는 특히, 로봇 아암이 예를 들어, 방향을 반전시킬 수 있는 속도에 백래시가 극적으로 영향을 줄 수 있는 경우, 서보 기계 응용들에서의 분명한 이점이다. 더욱이 정밀 위치 선정 응용들에서, 3차원 공간 상의 일부의 위치를 결정하는 것을 시도할 때, 백래시를 처리할 필요가 없다.

본원에 사용되는, “구성물”이란 용어는 제2 변속 장치 구성 요소에서 리세스와 마찰 계합할 수 있는 임의의 구조체를 의미하는 것으로 의도된다.

구성 요소가 원형인 경우, 계합면은 원주면이다. 그러한 경우에, 구성물(들)은 구성 요소를 둘러싸고 인접한 구성 요소의 리세스와의 접촉을 용이하게 하도록 외측으로 그리고 방사상으로 연장된다. 구성 요소가 회전 가능하게 장착 가능한 경우, 구성물(들)의 종축들은 구성 요소의 회전축에 전형적으로 수직이다. 구성 요소는 구성물(들)이 구성 요소를 둘러싸고 인접한 구성 요소의 리세스와의 접촉을 용이하게 하도록 외측으로 그리고 방사상으로 연장되는 (변형된 원형의) 스트레인 파 실시예 또는 비원형 기어 실시예에서 실질적으로 원형일 수도 있다.

본 발명의 구성 요소가 전형적으로 원형이고 회전 가능하게 장착 가능할 것이지만 (그리고 그러므로 기어형 구성 요소로서 고려될 수 있지만), 다른 구성들이 고려된다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 본 발명의 구성 요소는 랙형 구성 요소일 수 있으며, 이로써 구성물들은 랙의 종축을 따라 이어진다. 그러한 랙형 구성 요소는 상호 보완적인 리세스들을 갖는 기어형 구성 요소와 마찰 계합하도록 구성될 수 있어, 기어형 구성 요소의 회전이 랙형 구성 요소의 종 변위를 야기한다.

본 구성 요소들의 구성물(들)은 본 구성 요소들의 길이를 따라 전형적으로 균일한 단면 윤곽이고, 필요한 마찰 계합 기능에 적절한 임의의 윤곽을 가질 수 있다. 단면 윤곽은 예를 들어, 핑거 형상, 톱니 형상, 아치 형상, 웨지 형상, 3각형, 직사각형, 사다리꼴, 또는 반원형일 수 있다.

바람직하게는, 구성물(들)은 2개의 각을 이룬 표면을 포함하며, 2개의 각을 이룬 표면은 정점을 형성할 수 있다. 2개의 표면은 (실질적으로 평면인 경우) 적어도 대략 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 또는 85 도를 포함하여, 서로에 대하여 임의의 각도로 배치될 수 있다.

2개의 각을 이룬 표면(82 및 84)을 갖는 구성물(80)을 도시하는 도 10a에 대한 참조가 행해지며, 구성물(80)은 인접한 구성 요소(88)의 리세스(86)와 계합된다. 2개의 각을 이룬 표면(82 및 84)에 의해 이루어지는 각도가 (정지 마찰력을 부여하는 것이 바람직한) 면에 수직의 힘 대 (예압력이 전체 변속 장치 시스템을 통해 통과되어야 하므로, 전형적으로 바람직하지 않은) 예압력의 비율을 결정하며, 이는 결과로서 생기는 국부적 반력을 제공한다는 점이 도 10b의 벡터도로부터 주목될 것이다.

회전축으로부터 90 도에 접근하는 (그러나 도달하지 않는) 접촉각을 갖는 것이 바람직하다. 실제로, 매우 예리한 밸리들 및 피크들을 이루는 것의 제조 한계들은 이것을 방해하고, 그러므로 축에서 45와 85 도 사이의 면각이 전형적으로 사용된다.

일 실시예에서, 구성물(들)은 실질적으로 웨지 형상이다. 웨지 형상은 구성물이 제2 구성 요소의 리세스로 삽입되는 정도에 의해 마찰 계합의 양이 바뀌어질 수 있다는 이점을 제공한다. 구성물을 리세스로 보다 충분히 배치시키는 것은 더 큰 힘이 리세스면에 인가되는 것을 야기하여 (그리고 그 반대도 그래서), 구성 요소들 사이의 마찰 계합을 증가시킨다. 종래 기술 톱니 기어들은 고정된 방식으로 회전 모션을 전달시키며, 제1 기어의 톱니는 기어들이 맞물려지는 것이 중단될 때까지, 제2 기어의 맞물려진 톱니를 단순히 변위시킨다.

웨지 형상의 구성물은 로그 스플리터(log splitter)의 방식과 유사한 방식으로 힘 승수로서의 역할을 한다. 웨지 형상의 구성물을 상호 보완적인 리세스로 보다 충분히 밀어냄으로써, 웨지의 더 넓은 부분은 리세스벽에 대하여 횡력 벡터를 증가시키도록 리세스벽에 대하여 재촉되어, 2개의 구성 요소 사이의 마찰 계합을 증가시킨다. 웨지의 기하학적 구조 (및 특히 웨지 경사도)를 바꾸는 것은 웨지가 삽입되는 거리와 마찰 계합의 증가 사이의 필요한 관계가 확립되는 것을 가능하게 한다. 본 명세서의 이익이 제공되면, 당업자는 주어진 응용에 적절한 웨지 경사도에 이를 수 있다.

본 구성 요소들 사이의 마찰 계합의 양을 달리하는 능력은 종래 기술의 상당한 이점이고, 하나의 구성 요소로부터 다른 구성 요소로 전달되는 동력의 양이 연속체에 걸쳐 달라지는 것을 가능하게 한다. 따라서, 더 높은 레벨의 토크가 2개의 구성 요소를 통해 이동하는 것이 필요한 경우, 2개의 구성 요소는 구성물이 리세스로 더 깊게 연장되는 것을 보장하도록 함께 근접하게 유지되어 마찰 계합을 증가시킨다. 대안적으로, 더 작은 토크 이동이 필요한 경우, 2개의 구성 요소는 마찰 계합이 줄어지도록 약간 분리된다. 이는 스핀 손실과 같은 기생 손실들 및 헤르츠 접촉 응력들의 이력 현상에 대하여 피크 토크 용량의 균형을 이루는 것을 가능하게 한다.

일부 실시예들의 다른 이점은 기어형 구성 요소들을 포함하는 변속 장치의 감소된 스핀 손실이다. 스핀 손실은 2개의 계합면 사이의 접촉 영역 내의 반경의 차이들에 의해 야기되는 마찰 손실들에 주어지는 용어이다. 스핀 손실은 접촉 영역 내의 가장 외측의 접촉점과 가장 내측의 접촉점 사이의 반경의 차이의 함수이다. 본 발명은 비교적 작은 구성물 크기의 다수의 사례를 사용함으로써 평균 접촉 반경차를 감소시키므로, 스핀 손실들을 최소화하면서 연장된 접촉 라인의 이점들을 유지한다.

본 기어형 구성 요소들의 추가 이점은 토크를 전달할 뿐만 아니라, 변속 장치의 외부 베어링들에 의해 정상적으로 지탱될 반경 방향력들을 지탱하는 본 기어형 구성 요소들의 능력이다. 이는 로봇 아암 조인트들과 같은 체적 또는 크기 제약 구성들에 특정 이점을 제공한다. 특히, (본 문서에서 예압력으로 지칭되는) 맞물리는 표면의 원주에 수직인 힘은 토크를 전달하는데 충분한 예압을 여전히 제공하면서 외부 부하들을 지탱할 수 있다. 예를 들어, 도 5, 도 6 및 도 9a 내지 도 9d에 도시된 스트레인 파 또는 유성 실시예에서, 유성형 구성 요소들은 태양형 구성 요소와 환형 구성 요소들 사이에서 방사상이고 작은 축 부하들을 지탱할 수 있다. 스트레인 파 실시예에서, 추가 축방향력들은 일부 실시예들에서 스트레인 파 구성 요소와 환형 구성 요소 사이에서 지탱될 수 있다. 복합 유성 실시예에서, 다양한 힘이 상술한 힘들에 더하여 2개의 환형 구성 요소 사이에서 지탱될 수 있다. 이러한 변속 장치를 사용하는 전기 구동 응용의 경우, 모터는 로터가 태양 어셈블리로 통합될 수 있으므로, (모터가 메커니즘에 대략 중심이 되는 한) 모터 자체의 베어링들을 필요로 하지 않을 수 있다.

본 구성 요소들은 2개의 구성 요소 사이의 마찰 계합의 레벨이 바뀌어지는 것을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 구성 요소가 회전 가능하게 장착되는 경우, 구성 요소/마운팅 조합은 인접한 구성 요소와의 계합의 양을 증가시키거나 감소시키도록 측면으로 변위 가능할 수 있다.

일부 실시예들에서, 구성 요소는 마찰 계합의 변경을 용이하게 하기 위해 어떤 연관된 하드웨어도 갖지 않는다. 예를 들어, 구성 요소가 2개의 다른 구성 요소 사이에 장착되는 경우, (예를 들어, 유성 기어형 구성 요소가 유성 구성으로 태양 기어형 구성 요소와 환형 기어형 구성 요소 사이에 장착되는 경우,) 그 때 유성 기어형 구성 요소는 환형 기어형 구성 요소와 태양 기어형 구성 요소 사이에서 단단히 압착될 수 있다. (유성 변속 장치의 유성 구성 요소들과 같은) 중공의 구성 요소들은 구성 요소들 사이에 예압력을 균등하게 인가하는 스프링으로서 활용될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 중공의 구성 요소는 복원력 있게 변형 가능하고 그러므로 원형이 완전치 않게 약간 편향되도록 구성될 수 있다. 기어형 구성 요소들(태양, 유성 또는 환형) 중 임의의 것의 직경들은 기어형 구성 요소들 사이의 마찰 계합의 레벨을 증가시키거나 감소시키도록 구성될 수 있다. 중공의 구성 요소들은 또한 예를 들어, 유성 구성에서 설계들을 다르게 개입하는 조립을 가능하게 한다. 중공의 구성 요소들은 맞물리는 구성물들의 피크들을 제거하기에 충분할 정도로 일시적으로 변형되고 그 다음 메커니즘에 필요한 예압력을 제공하도록 해제될 수 있다.

각각의 구성 요소는 하나의 구성물을 가질 수 있다. 전술한 것으로부터 분명할 것인 바와 같이, 구성 요소들은 또한 다수의 구성물/리세스 상호 작용을 통하여 계합할 수 있다. 따라서, 각각의 구성 요소는 그러한 실시예들에서, 적어도 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 11개, 12개, 13개, 14개, 15개, 16개, 17개, 18개, 19개 또는 복수의 구성물, 그리고 전형적으로 실질적으로 동일한 수의 리세스를 갖는다. 예를 들어, 제1 구성 요소는 10개의 구성물 및 10개의 리세스를 가질 수 있고; 제2 구성 요소는 (각각 제1 구성 요소의 리세스들과 계합할 수 있는) 10개 구성물 및 (각각 제1 구성 요소의 구성물들과 계합할 수 있는) 10개의 리세스를 갖는다. 각각의 구성 요소는 100개의 구성물 및 100개의 리세스까지 가질 수도 있다.

본 명세서의 이익이 제공되면, 임의의 주어진 구성물의 경우, 당업자는 그러한 구성물과 마찰 계합할 수 있는 리세스에 이르는 것이 가능해진다. 예를 들어, 구성물이 웨지 형상인 경우, 리세스는 V 형상일 수 있다. 리세스가 구성물의 실질적 쌍 또는 역인 것은 필요하지 않다 (그리고 일부 경우에 바람직하지 않다). 예를 들어, 리세스는 구성물이 (물론 구성 요소들의 사용 가능한 강성을 가정하여) 리세스로 결코 완전히 착석될 수 없도록 구성물의 높이보다 더 깊거나, 구성물의 너비보다 더 좁을 수 있다.

구성 요소의 일 실시예에서, 구성물들이 웨지 형상인 경우, 2개의 인접한 구성물의 각을 이룬 표면들은 리세스를 형성하며, 리세스는 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 구성물과 마찰 계합 가능하도록 구성된다. 따라서, 구성물의 표면들은 구성물 및 리세스 둘 다를 한정하도록 구성되어, 제1 구성 요소가 제2 구성 요소의 리세스와 계합하고, 제2 구성 요소의 구성물이 제1 구성 요소의 리세스와 계합하는 것을 가능하게 한다.

구성물의 2개의 각을 이룬 표면이 웨지를 형성하도록 결합되는 정점은 뾰족하지 않을 수 있고, 둥글거나 심지어 정사각형이 될 수 있다. 마찬가지로, 리세스가 인접한 구성물들의 2개의 각을 이룬 표면을 결합함으로써 형성되는 경우, 저면은 둥글거나 정사각형이 될 수 있다.

일 실시예에서, 구성물들은 실질적 지그재그 단면 윤곽을 형성하며, 각을 이룬 표면들은 연속적으로 교호의 구성물들 및 리세스들을 형성한다. 이러한 실시예는 구성 요소의 거의 모든 원주면이 마찰 계합에 참여하는 것을 가능하게 하여, 구성 요소의 크기에 대해 동력 변속 장치를 최적화한다.

계합면이 (예를 들어, 상술한 지그재그 구성에서) 구성물(들) 및/또는 리세스(들)의 제공에 완전히 전용일 수 있지만, 일부 실시예들에서, 마찰 계합에 포함되지 않는 구성물(들)과 리세스(들) 사이에 배치되는 영역(들)이 있다.

유리하게는, 지그재그 형상의 마찰 계합면의 사용은 2개의 기어형 구성 요소 사이에 연장된 접촉 라인을 산출하며, 연장된 접촉 라인은 주어진 수직력과 결합될 때, 전달될 수 있는 가능한 전단력, 그리고 그러므로 주어진 '기어' 반경 및 폭에 의해 전달될 수 있는 토크를 결정한다.

일 실시예에서, 구성물(들)은 실질적으로 연속적이고, 구성 요소가 원형인 경우, 구성 요소의 원주 주변에서 끝없이 연장될 수 있다.

구성 요소들은 일반적인 톱니 기어들에 대한 대체물들인 것으로 고려되고, 그러므로 변속 장치의 기어형 구성 요소이도록 구성될 수 있다. 그것들은 전형적으로 회전 가능하게 장착 가능하지만, (예를 들어, 구성물들 및 리세스들이 유성 변속 장치의 환형 기어 내주면 상에 제공되는 경우) 고정될 수 있다. 구성 요소들은 유성 변속 장치 (또는 심지어 복합 유성 변속 장치)의 맥락 내에서 작동 가능하도록 구성되고, 태양, 유성 또는 환형 기어형 구성 요소로서 구성될 수도 있다.

본 구성 요소들은 본 명세서의 이익을 갖는 당업자에 의해 적절한 것으로 여겨지는 재료로 제작될 수 있다. 물론, 재료는 리세스들 상에서 구성물들에 의해 가해지는 힘의 양을 고려하여 구성 요소들 사이에서 회전 모션의 전달을 야기하는 충분한 마찰 특성들을 가져야 한다. 따라서, 구성 요소들이 더 적은 마찰 특성들을 갖는 경우, 구성물에 의해 리세스 상에 놓여지는 힘의 양은 더 큰 마찰 특성들을 갖는 구성 요소들과 비교하여 더 클 것이다. 추가 고려 사항은 재료가 구성물/리세스 상호 작용에 관련되는 큰 힘들에 저항하기 위한 최소 강성을 필요로 한다는 것이다. 충분히 강성이 아닌 재료들은 변형되어, 구성 요소들 사이에 필요한 마찰 계합의 진전을 가능하게 하지 않을 것이다. 재료가 순환 응력들 및 피로에의 일부 저항력을 갖는 것이 또한 바람직하다. AISI/SAE 52100 및 440C 스테인리스 스틸과 같은 통상의 베어링 스틸들은 이러한 특성을 갖는다.

본 기어형 구성 요소들은 종래 기술 톱니 기어들의 경우와 실질적으로 동일한 재료들로 제조될 수 있다. 그러나, 톱니 기어 시스템들에 내재하는 충격 응력이 없는 것으로 인해, 본 구성 요소들은 실리콘 질화물 및 지르코늄 질화물과 같은 세라믹으로 제작될 수도 있다.

본 기어형 구성 요소들의 이점은 원주 구성물들 및 리세스들이 호빙(hobbing)되거나, 스크래핑(scraping)되거나, 밀링되는 종래 기술 톱니 기어들과 대조적으로 선반에서 돌려지거나 압연 성형될 수 있다는 것이다. 따라서, 본 구성 요소들은 종래 기술 기어들보다 더 비용 효율적으로 그리고 더 짧은 시간에 제조될 수 있다.

구성물들 및 리세스들은 거시 규모이고, 그러므로 통상적 도구들로 확실히 제작되는 것이 가능할 수 있다. 거시 규모에서, 구성물들 및 리세스들은 적어도 대략 0.1 ㎜, 0.2 ㎜, 0.3 ㎜, 0.4 ㎜, 0.5 ㎜, 0.6 ㎜, 0.7 ㎜, 0.8 ㎜, 0.9 ㎜, 1 ㎜, 2 ㎜, 3 ㎜, 4 ㎜, 5 ㎜, 6 ㎜, 7 ㎜, 8 ㎜, 9 ㎜, 10 ㎜ 또는 그 이상의 높이 또는 깊이를 가질 수 있다. 거시 규모에서, 본 구성 요소들은 주조되거나, 소결되거나, 압연 성형되거나, 연삭되거나, 단조되거나, CNC 또는 당업자에게 널리 알려진 수작업 기계 가공 기법들에 의해 생산될 수 있다. 구성물들 및 리세스들이 하위 한도 거시 규모 또는 (즉, 대략 100 ㎚에 이르기까지의) 미시 규모로 치수화되는 경우, 화학 에칭, 압연 성형, 레이저 에칭 및 전극 방전 기계 가공(EDM) 기법들이 활용될 수 있다는 점이 추가로 고려된다.

나노 규모로의 구성물들 및 리세스들의 구현은 윤활 없이 작동하도록 설계되는 매우 작은 전동 요소들 또는 매우 정밀한 구성들에 대해 실용적일 수 있다. 나노 규모로, 가능한 제조 기법들은 집속 이온 빔 기계 가공, 나노임프린트 리소그래피, 광 리소그래피, 엑스레이 리소그래피, 딥 펜 나노리소그래피, 전자 빔 리소그래피, 원자층 증착, 분자 기상 증착 및 분자 자가 조립 기법들을 포함한다.

본 변속 장치 구성 요소들이 단순한 것에서 보다 복잡한 것까지 다양한 변속 장치 타입에 사용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 당업자는 본 명세서의 이익을 고려해 볼 때, 본 구성 요소들의 적합성 및 임의의 기존 변속 장치 타입의 종래 기술 톱니 구성 요소들로의 대체를 평가하는 것이 가능해진다.

제2 양태에서, 본 발명은 본원에 설명하는 바와 같은 제1 변속 장치 구성 요소, 및 하나 이상의 실질적으로 신장된 리세스를 갖는 본원에 설명하는 바와 같은 제2 변속 장치 구성 요소를 포함하는 변속 장치를 제공하며, 제1 변속 장치 구성 요소의 구성물(들)은 제2 변속 장치 구성 요소의 리세스(들)와 마찰 계합 가능하여, 사용 중에 제1 변속 장치 구성 요소는 제2 변속 장치 구성 요소를 구동시킬 수 있다.

위의 변속 장치 구성 요소들에 대해 열거된 특징들 중 임의의 것은 본 변속 장치들의 구성 요소로서 선택 가능한 것으로 의도된다. 이러한 특징들은 간결성 및 명확성을 위해서만, 그리고 주요 본 발명 개념들을 모호하게 하지 않도록 참조로 본원에 포함된다.

본원에 사용되는, “변속 장치”란 용어는 입력으로부터 출력으로 회전 모션을 전달하는데 필요한 최소 구성 요소들만을 의미하도록 폭넓게 해석되는 것으로 의도된다. 본 발명의 변속 장치가 이하의 구성 요소들 중 임의의 하나 이상을 가질 수 있지만, 이러한 구성 요소들: 클러치, 하우징 또는 케이싱, 마운팅, 입력 샤프트, 출력 샤프트, 토크 컨버터, 윤활유, 밸브, 솔레노이드, 플라이휠, 터빈 또는 조속기는 본 발명의 필연적 특징들이 아니다.

임의의 변속 장치는 본 구성 요소들 중 적어도 2개를 가져야 하며, 제1 구성 요소는 적어도 하나의 구성물 (및 선택적으로 적어도 하나의 리세스)를 포함하고 제2 구성 요소는 적어도 하나의 리세스 (및 선택적으로 적어도 하나의 구성물)을 포함한다.

충분한 마찰 계합을 보장하기 위해, 일부 실시예들에서, 리세스는 구성물이 계합하는 것으로 의도되는 구성물의 쌍 또는 역 또는 구성물에 상호 보완적인 것일 수 있다. 예를 들어, 구성물이 웨지 형상인 경우, 리세스는 계합을 용이하게 하기 위해 웨지의 벽들과 동일하거나 유사한 각도로 배치되는 벽들을 가질 수 있다.

그러나, 비미러 이미지 관계를 갖는 구성물들 및 윤곽들이 그럼에도 불구하고 유용하다는 점이 이해될 것이다. 도 3은 다양한 윤곽 조합이 다양한 응용에서 유용할 수 있다는 것을 도시한다. 예를 들어, 볼록한 윤곽을 갖는 구성물들은 직선 윤곽을 갖는 리세스들과 마찰 계합할 수 있다(도 3a 참조; 곡률들이 구성을 보다 분명히 나타내도록 과장됨). 이는 구성물의 팁이 리세스벽들과 마찰 계합할 수 없는 것을 고려해 볼 때 접촉 면적을 제한하고, 변속 장치가 비교적 가벼운 부하들 하에 있을 때, 유용할 수 있으므로, 효율을 개선한다. 변속 장치가 적재될 때, 접촉 면적은 스틸이 약간 변형됨에 따라 확장된다.

바람직하게는, 구성물(들) 및 리세스(들)는 사용 중에 구성 요소들 사이에서 실질적으로 어떤 자유 공극도 없도록 형상화되고 치수화된다.

일 실시예에서, 변속 장치는 유성 변속 장치이다. 마찰 계합 기어형 구성 요소들의 사용은 동력이 디바이스를 통해 이동할 수 있는 다수의 기어링 구성 요소, 그리고 기어형 구성 요소들의 가변의 마찰 계합을 사용하여 힘 경로를 개선하거나 최적화하는 능력을 고려해 볼 때 유성 변속 장치들에서 특히 유리하다.

특정 타입의 유성 변속 장치는 직경이 다른 2개의 환형 기어를 포함한다. 더 크거나 더 작은 직경 환형은 다른 환형이 반작용 토크를 제공하는 동안, 높은 토크 출력에 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 변속 장치는 제2 변속 장치 구성 요소에 대하여 제1 변속 장치 구성 요소의 위치를 바꾸도록 구성되는 조정 메커니즘을 포함한다. 이는 앞서 논의된 바와 같이, 예압의 설정, 그리고 그러므로 2개의 구성 요소 사이의 마찰 계합의 양의 변경을 가능하게 한다.

본 명세서의 이익을 고려해 볼 때, 당업자는 사용될 수 있는 다양한 조정 메커니즘을 창안하는 것이 가능해질 것이다. 예를 들어, 하나의 구성 요소의 마운팅이 트랙 상에 배치될 수 있어, 구성 요소가 회전 가능하게 장착되게 유지되면서 트랙을 따라 이동하는 것을 가능하게 한다. 마운팅은 주어진 응용에 유리한 고정된 레벨의 마찰 계합을 제공하도록 트랙을 따라 원하는 위치에서 (가역으로, 반영속적으로 또는 영속적으로) 잠겨질 수 있다.

일 실시예에서, 조정 메커니즘은 시스템의 토크에 기반하여 예압을 동적으로 인가하도록 구성된다. 그러한 메커니즘들이 당업자에게 알려져 있다. 동적 예압 메커니즘들은 변속 장치의 주기능이 예를 들어, 자동차 변속 장치 또는 풍력 터빈 변속 장치에서 필요로 되는 바와 같이, 달라지는 부하로 동력을 효율적으로 전달하는 것인 더 큰 시스템들에서 유용한 것으로 고려된다.

필연적인 것은 아니지만, 수명 및/또는 토크를 개선하기 위해, 본 변속 장치들은 접촉점에서 가압될 때, 큰 전단 저항을 제공하는 정지 마찰력 유체로 윤활될 수 있어, 윤활유의 박막이 토크를 전달하는 것을 가능하게 한다. 유체는 다른 변속 장치 구성 요소들에 윤활을 제공할 수도 있다. 액체 윤활유가 사용되는 경우, 흘려지거나, 김이 덮히거나, 가압된 전달 시스템이 구현될 수 있다.

비액체(그리스형) 윤활유들이 사용 가능할 수도 있어, 전달 시스템에 대한 필요를 부인한다. 구성 요소들을 제작할 공학 세라믹들 또는 금속 코팅들과 같은 진보된 재료들 및 표면 처리들의 사용은 본 변속 장치가 임의의 어떠한 윤활 없이 효율적으로 작동하는 것을 가능하게 할 수 있다.

윤활유들이 변속 장치와 함께 사용될 수 있는 위의 실시예들에 더하여, 변속 장치 및 변속 장치의 구성 요소들은 전형적 톱니 기어들과 비교하여 훨씬 감소된 표면 슬라이딩으로 인해 마모로부터 표면들을 보호하기 위한 통상적 액체 윤활유 없이 작동될 수 있다. 따라서, 변속 장치 및 변속 장치의 구성 요소들은 코팅들이 (예를 들어, 참조로 본원에 포함되는 http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/653974.pdf에 나타내어진 바와 같이) 처리되지 않은 표면과 비교하여 130까지의 인수만큼 슬라이딩 마찰로부터의 표면 손상을 감소시키는 것으로 나타내어졌던 크롬 스틸 또는 스테인리스 스틸 기판 상의 코팅형 금을 사용할 수 있다. 대안적으로, 변속 장치 및 변속 장치의 구성 요소들은 압력 하에서 일부 전단 강도를 유지하는 특수 목적 윤활유들을 사용할 수 있다. 그러한 정지 마찰력 유체의 일 예는 http://www.idemitsu.com/products/lubricants/tdf/에서 보다 상세히 설명하고 참조로 본원에 포함되는 이데미츠(Idemitsu)의 TDF(정지 마찰력 구동 유체)이다.

본 명세서의 이익을 고려해 볼 때, 당업자는 본 발명에 따른 변속 장치 시스템을 설계하는 것이 가능해진다. 유리하게는, 톱니들이 없는 것을 고려해 볼 때, 어떤 설계도 (톱니 기어들에 대해서는) 정수 배수인 피치원 직경에 대한 통상적 요건에 의해 제약되지 않는다. 따라서, 많은 더 가능한 비가 생성될 수 있다.

기어링 비들을 계산하기 위해, 기어형 구성 요소의 유효 반경은 회전축과 중간 (또는 평균) 접촉점 사이의 가장 짧은 거리로서 취해진다. 대칭적 구성물들의 경우, 이는 가장 외측의 접촉 반경과 가장 내측의 접촉 반경 사이의 중간 지점일 것이다. 2개의 반경에 기반한 정확한 기어비의 계산은 부하 하에서 작은 손실의 가능성을 고려해 볼 때, 가능하지 않을 수 있다는 점이 이해될 것이다.

정지 마찰력 기반 설계들이 이러한 반경들에 기반하여 정확한 기어비를 반드시 제공하지 않는다는 것은 주목할 가치가 있다. 차이는 부하 하에서의 손실로 인한다. 그것은 2%까지의 손실을 예상하는 것이 통상적일 것이다.

다른 양태에서, 본 발명은 변속 장치의 토크 밀도를 개선하는 방법을 제공하며, 방법은 변속 장치의 2개의 구성 요소 사이의 마찰 계합의 양을 설정하거나 조정하는 단계를 포함한다.

이해될 것인 바와 같이, 2개의 구성 요소 사이의 마찰 계합의 양은 이론적이고/이거나 경험적인 기반 상에서 고안되고, 제조에서 설정될 수 있다. 예를 들어, 2개의 기어형 구성 요소의 회전축들은 2개 사이에 미리 결정된 레벨의 마찰 계합을 제공하는 그것들 사이의 고정된, 미리 결정된 거리로 설정될 수 있다. 대안적으로, 회전축들 사이의 거리는 조정 메커니즘에 의해 가변일 수 있다. 조정은 변속 장치 토크 경로를 개선하는 목적으로 구성 요소들 사이에 바람직한 레벨들의 마찰 계합을 결정하고, (토크, 또는 rpm과 같은) 개선된 출력 파라미터 또는 (동력 손실, 또는 효율과 같은) 전체 변속 장치 파라미터를 궁극적으로 야기하는 경험적 수단을 가능하게 할 것이다.

본 방법들을 거치는 변속 장치들 및 변속 장치들의 구성 요소들은 앞서 열거된 특징들 중 임의의 것을 가질 수 있다. 이러한 특징들은 간결성 및 명확성을 위해서만, 그리고 주요 본 발명 개념들을 모호하게 하지 않도록 참조로 본원에 포함된다.

본 발명은 첨부 도면들 중 임의의 것을 참조하여 본원에 설명하는 바와 같은 변속 장치 구성 요소를 추가로 제공한다.

본 발명은 첨부 도면들 중 임의의 것을 참조하여 본원에 설명하는 바와 같은 변속 장치를 또 추가로 제공한다.

본 발명을 유성 및 스트레인 파 변속 장치들을 참조하여 주로 설명하지만, 본원에 설명하는 기어형 구성 요소들이 다른 타입들의 변속 장치에서 유용할 것이라는 점이 이해될 것이다. 본 명세서의 이익을 고려해 볼 때, 당업자는 임의의 변속 장치의 임의의 톱니 기어 맞물림을 본 발명의 구성 요소로 거의 대체할 수 있다.

예를 들어, 스트레인 파 변속 장치는 원형 스플라인 및 플렉스 스플라인의 톱니들을 마찰로 계합하는 구성물들 및 리세스들로 대체함으로써 구성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 계합면 상의 지점은 다른 계합면과의 접촉 내외로 굴곡될 수 있다. 스트레인 파 변속 장치는 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개의 또는 더 많은 유성 롤러를 가질 수 있다. 유성 롤러들이 도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같이 태양 롤러에 의해 구동되는 경우, 변속 장치의 전체비는 2:1과 9:1 사이의 추가 비 승수에 의해 바뀌어질 수 있다. 이는 스트레인 파 설계가 소형 형태 인자의 매우 높은 토크비들 또는 승수비들을 달성하는 것을 가능하게 한다. 실질적 변속 장치 비들은 9:1과 2000:1 사이에서 또는 더 높게 달성될 수 있다. 스트레인 파 실시예는 파 발생기로서 관련 분야에 알려진 비원형 전동 요소 베어링에 의해 구동될 수도 있다. 상기 파 발생기 베어링 내륜은 환형 주변에 이격되는 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 9개, 10개의 또는 더 많은 지점에서 환형의 구성물에 대하여 플렉스 스플라인형 구성 요소의 구성물을 힘으로 밀어내도록 타원형이거나, 편심이거나, 오브라운드(obround)이거나, 활차형이거나, 사이클로이드이거나, 달리 유사하게 형상화될 수 있다. 파 발생기 베어링의 외륜은 환형 주변의 계합 지점을 구동시키도록 플렉스 스플라인형 구성 요소 내부에 맞추어지는 전형적으로 별도의 방사상으로 가요성의 구성 요소이다.

본 발명은 베벨링된 기어, 크라운 및 피니언형 시스템, 랙 및 피니언형 시스템, 또는 편심 시스템에 순응할 수도 있다.

본원의 본 발명의 예시적인 실시예들의 설명에서, 본 발명의 다양한 특징이 본 발명을 간소화하고 다양한 본 발명의 양태 중 하나 이상의 이해를 돕기 위해 단일 실시예, 도면 또는 본 발명의 설명에서 때때로 함께 모인다는 점이 이해되어야 한다. 그러나, 발명의 이러한 방법은 청구된 발명이 각각의 청구항에서 명확히 열거된 것보다 더 많은 특징을 필요로 하는 의도를 반영하는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이하의 청구항들이 반영하는 바에 따라, 본 발명의 양태들은 단일의 전술한 개시된 실시예의 모든 특징들 이내에 놓인다. 따라서, 상세한 설명을 뒤따르는 청구항들은 이로써 각각의 청구항이 본 발명의 별개의 실시예로서 각각의 청구항의 자체에 기초한 상태로, 이러한 상세한 설명으로 명확히 포함된다.

더욱이, 본원에 설명하는 일부 실시예들이 다른 실시예들에 포함되는 다른 특징들이 아닌 일부 특징을 포함하지만, 상이한 실시예들의 특징들의 조합들은 당업자에 의해 이해될 것인 바에 따라, 본 발명의 범위 내에 있고, 상이한 실시예들을 형성하는 것으로 의미된다. 예를 들어, 이하의 청구항들에서, 청구된 실시예들 중 임의의 것은 임의의 조합에 사용될 수 있다.

본원에 제공되는 설명에서, 많은 구체적 상세가 제시된다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 이러한 구체적 상세들 없이 실행될 수 있다는 점이 이해된다. 다른 경우들에서, 널리 알려진 방법들, 구조들 및 기법들은 이러한 설명의 이해를 모호하게 하지 않기 위해 상세히 도시되지 않았다.

따라서, 거기에 본 발명의 다양한 실시예들인 것으로 신뢰되는 것을 설명하였지만, 당업자는 다른 그리고 추가의 변경들이 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 거기에 행해질 수 있고, 모든 그러한 변화 및 변경을 본 발명의 범위에 포함되는 것으로서 청구하는 것이 의도된다는 점을 인지할 것이다. 이제, 본 발명을 이하의 비제한적인 예시적인 실시예들을 참조하여 보다 충분히 설명할 것이다.

각각의 구성 요소(12, 14)의 교호의 웨지 형상의 구성물들(24) 및 리세스들(26)을 통하여 상호간에 마찰 계합되는 2개의 변속 장치 구성 요소(12 및 14)를 포함하는 단순한 변속 장치(10)를 도시하는 도 1a에 대해 참조가 행해진다.

이러한 예에서, 구성 요소들(12 및 14)은 동일한 반경이고, 따라서 어떤 기계적 이점도 얻어지지 않는다. 그러나, 변속 장치는 기계적 이점이 얻어지도록 상이한 반경들의 구성 요소들을 가질 수도 있다. 변속 장치 구성 요소들은 회전축들(16 및 18)을 한정하는 샤프트 마운트들(20 및 22, 샤프트들은 도시되지 않음)을 포함한다.

교호의 웨지 형상의 구성물들(24) 및 리세스들(26)이 도 1b의 단면도에 보다 분명히 도시된다. 지그재그 윤곽은 단일 계합면 상의 일련의 교호의 구성물들 및 리세스들을 한정한다. 구성 요소들(12 및 14) 둘 다는 (서로와 비교될 때) 실질적으로 동일하게 형상화되고 치수화된 구성물들, 및 또한 실질적으로 동일하게 형상화되고 치수화된 리세스들을 갖는다. 리세스들은 구성물들이 리세스들로 삽입될 수 있으며, 구성물들의 각을 이룬 표면들이 리세스들의 각을 이룬 벽들과 접촉하도록 구성되도록 구성물들의 쌍들, 구성물들의 역들 또는 구성물들에 상호 보완적인 것이다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 구성에 더하여, 구성물들(24)은 제1 구성 요소(12) 상에 있을 수 있고 리세스들(26)는 제2 구성 요소(14) 상에 있을 수 있거나 그 반대이다. 작동 중에, 구성물들(24) 및 리세스들(26)은 제1 구성 요소와 제2 구성 요소 사이에서 토크를 전달하도록 서로와 마찰 계합할 수 있다. 게다가, 구성물들 및 리세스들이 서로와 마찰 계합하므로, 변속 장치는 어떤 백래시도 갖지 않는다.

나머지 도면들에서 구성 요소들의 번호 매김은 도 1의 번호 매김과 일반적으로 일치한다.

도 2a는 도 1의 변속 장치(10)의 개략 측면도를 도시한다. 구성 요소들(12 및 14)은 종래 기술 변속 장치들의 톱니 기어들 같이 구성 요소들 사이에서 토크를 전달하도록 작동하고, 이뿌리원(32)의 동등물을 갖는 것으로 고려될 수 있다. 하나의 구성 요소로부터 다른 구성 요소로의 회전 모션의 전달의 원인이 되는 구성 요소들(12, 14)의 마찰 계합 영역(30)이 특히 관심 있다. 이러한 실시예에서, 구성물들은 웨지 형상이고 리세스들은 웨지 형상에 실질적으로 상호 보완적인 것이다. 원주 계합면의 전체는 구성물 표면 및 리세스벽을 한정하는 것에 전용이며, 마찰 계합에 대해 관여할 수 없는 계합면의 어떤 영역도 없으며, 이는 도 2b에 도시된 바와 같이 기준 영역(30)에 의해 분명하다.

도 3은 본 발명의 맥락에서 사용 가능한 다수의 다른 바람직한 구성물 및 리세스 조합을 도해하여 도시한다. 도 3a에서, 상부 구성 요소의 구성물들 및 리세스들은 직선 윤곽을 가지며, 구성물들의 각을 이룬 표면들은 엄밀히 평면이다. 도 3a의 하부 구성 요소는 볼록한 윤곽을 갖는 구성물들을 가지며, 구성물들의 각을 이룬 표면들은 약간 외측으로 휘어진다. 도 3b는 볼록한 윤곽을 갖는 구성물들을 갖는 상부 구성 요소 및 직선 윤곽들을 갖는 구성물들을 갖는 하부 구성 요소를 갖는 그러한 상황의 반대를 도시한다. 도 3c는 볼록한 윤곽의 구성물들을 갖는 구성 요소들 둘 다를 도시하는 반면에, 도 3d는 상부 구성 요소 및 하부 구성 요소 둘 다에서의 매우 미세한 볼록한 윤곽들을 도시한다.

링 기어형 구성 요소(42) 및 피니언 기어형 구성 요소(44)를 갖는 대안적인 변속 장치(40)가 도 4a 내지 도 4c에 도시된다. 링 구성 요소의 내부면은 내주 주변에서 이어지는 일련의 신장된 구성물들 및 리세스들을 갖는다. 피니언 구성 요소의 외주는 링 구성 요소의 구성물들 및 리세스들에 상호 보완적인 구성물들 및 리세스들을 갖는다. 링 구성 요소의 회전시에, 마찰 계합이 피니언의 회전을 야기하거나, 그 반대이다. 도 4c는 교호 변속 장치의 마찰 계합의 영역을 점선으로 도시한다.

도 5a 내지 도 5c는 본 구성 요소들을 활용하고, 고정 비 차동 장치를 갖는 복합 유성 변속 장치(50)를 도시한다. 변속 장치(50)는 더 큰 내부 직경부(52) 및 더 작은 내부 직경부(54)를 포함하는 환형 기어형 구성 요소, 태양 기어형 구성 요소(56), 및 5 x 유성 기어형 구성 요소들(58)을 갖는다. 유성 구성 요소들(58) 각각은 환형부(52, 54)의 더 크고 더 작은 내부 직경부들 내에 수용되도록 구성되는 더 크고 더 작은 직경부를 갖는다. 마찬가지로, 태양 구성 요소들(56)은 유성 구성 요소들(58)의 더 크고 더 작은 직경들을 수용하도록 구성되는 더 크고 더 작은 직경부를 갖는다.

환형 구성 요소(52, 54)는 유성 구성 요소들(58)의 외부 계합면들 상의 상호 보완적인 구성물들 및 리세스들과 마찰 계합하도록 구성되는 환형 구성 요소(52, 54)의 내부면 상의 구성물들 및 리세스들을 갖는다. 태양 구성 요소(56)의 외부 계합면은 유성 기어들의 구성물들 및 리세스들에 상호 보완적인 구성물들 및 리세스들을 갖는다.

도 6a 내지 도 6c의 유성 변속 장치는 예압이 태양 기어 및 유성 기어들의 계합면들 상에 놓여지는 것을 가능하게 하는 조정 메커니즘(59)을 포함한다. 조정 메커니즘의 일 예는 필요한 바에 따라 예압을 증가시키도록 내측으로 돌려지고 예압을 감소시키도록 외측으로 돌려질 수 있는 그러브 스크류들(60)의 세트일 수 있다. 예압 (및 그러므로 변속 장치가 작동 중일 때, 태양 기어와 유성 기어들 사이의 마찰 계합의 양)을 증가시키는 것은 변속 장치의 토크 밀도를 개선한다. 이는 도 8에 도시된 바와 같은 위상적 배치를 특히 유념하여, 변속 장치의 성능을 조절하고 마모를 보상하는 능력을 제공한다. 조정 메커니즘(59)은 본원에 설명하는 변속 장치들의 다른 예들에 사용될 수도 있다.

도 6a 내지 도 6c에서의 실시예는 작은 규모 로봇 아암에 대한 변속 장치로서 제작되고, 서보 모터에 의해 구동되도록 구성될 수 있다. 변속 장치의 웨지 형상의 구성물들은 0.2 ㎜의 높이를 가졌다.

도 7은 예압 조정 메커니즘(59) 및 특히 그러브 스크류들(60)을 보다 상세히 도시한다. 그러브 스크류(60)는 중심 샤프트와 태양 구성 요소(56) 사이의 홀로 맞추어진다. 홀(70)의 중심측만이 나사산이 있는 반면에, 외부측(72)은 억지 끼워맞춤(interference fit)을 갖는 막힌 홀이다. 그러브 스크류(60)가 조여질 때, 그러브 스크류(60)는 동시에 키 홈으로서의 역할을 하면서, 2개의 태양 구성 요소를 서로를 향해 재촉하여, 다른 구성 요소에 관하여 하나의 구성 요소의 회전을 방지한다.

도 5 및 도 6의 실시예들을 참조하면, 유성 캐리어 어셈블리, 전동 요소 케이지, 입력 및 출력 샤프트들, 시일들 및 하우징과 같은 추가 구성 요소들이 운전 가능 변속 장치를 제공하는데 전형적으로 필요할 것이라는 점이 이해된다. 당업자는 정례적인 방법들에 의해서만 그러한 부가 구성 요소들을 제공하는 것이 가능해진다.

본 발명은 또한 도 9에 도시된 바와 같이 (또한 하모닉 구동 시스템으로 알려진) 스트레인 파 변속 장치에 적응 가능하다. 도 5, 도 6 및 도 9의 변속 장치는 백래시 및 유용한 토크 출력이 없는 것을 고려해 볼 때 서보 기계 응용들에 특히 유용한 것으로 나타났다.

도 9a 내지 도 9d는 도 9a에서 사시도로 도시되는 스트레인 파 변속 장치 실시예(100)를 도시한다. 변속 장치는 내부 계합면을 둘러싸는 구성물들 및 리세스들을 갖는 고정된 원형 스플라인형 구성 요소(102)를 포함한다. 플렉스 스플라인형 구성 요소(104)는 원형 스플라인(102) 내부에 있다. 플렉스 스플라인형 구성 요소(104)는 외부 계합면을 둘러싸는 구성물들 및 리세스들을 갖고, 출력 샤프트(미도시)에 작동 가능하게 연결된다. 플렉스 스플라인형 구성 요소(104) 및 원형 스플라인형 구성 요소(102)의 구성물들 및 리세스들은 상호 보완적이고 마찰 계합한다. (입력 샤프트(108)에 작동 가능하게 연결되는) 중심 허브(106) 및 허브(106) 주변에 등거리로 배치되는 3개의 롤러(110)를 포함하는 파 발생기는 플렉스 스플라인형 구성 요소(104) 내부에 있다. 각각의 롤러(100)는 플렉스 스플라인형 구성 요소(104)의 내부면, 및 허브(106)의 외부면과 접촉한다. 변속 장치로의 회전 입력 시에, 허브(106)가 회전하여, 롤러들(100)이 반대 회전하여 허브를 중심으로 유성 방식으로 궤도 선회하게 한다. 궤도 선회 롤러들(110)은 플렉스 스플라인형 구성 요소(104)의 변형을 야기하여, 스트레인 파를 제공한다.

변속 장치(100)의 단면도가 도 9b에 도시되며, 구획은 도 9c에 도시된 바와 같은 H-H 평면을 통해 취해진다. 도 9b의 원형 영역의 상세가 플렉스 스플라인형 구성 요소(104)의 외부 계합면이 롤러(110)에 의해 고정된 스플라인형 구성 요소(102)의 내부 계합면에 대하여 재촉되는 것을 보다 분명히 도시하는 도 9d에 도시된다.

이제 다시 도 9b를 참조하면, 변속 장치의 가장 하부의 영역에서, 플렉스 스플라인형 구성 요소(104)가 영역(104a)에서 내측으로 휘어진다는 점이 주목될 것이다. 이는 롤러(110)에 의해 고정된 스플라인형 구성 요소(102)의 내부 계합면에 대하여 재촉되지 않을 때의 플렉스 스플라인형 구성 요소(104)의 구성이다. 종래 기술 스트레인 파 변속 장치들에 대해서는, 플렉스 스플라인형 구성 요소는 가요성 재료를 사용하여 제작된다. 종래 기술 변속 장치들에 사용되는 임의의 재료가 본 스트레인 파 변속 장치에 적용 가능할 것인 점이 고려된다.

이러한 바람직한 실시예의 변형예로서, 파 발생기 허브는 (앞서 도시되고 설명한 바와 같이) 파형을 형성하도록 회전 유성들을 사용하여 원형일 수 있거나, 톱니 스플라인들을 갖는 종래 기술의 스트레인 파 변속 장치들의 작동에 따라 플렉스 스플라인형 구성 요소로 형상의 변화를 단순히 전달하는 롤러들로 파 발생기 허브의 윤곽의 파형을 포함하도록 구성될 수 있다.

스트레인 파 실시예들의 이점들은 태양/유성 관계를 통한 더 높은 토크비와 함께 제조의 단순함 및 용이함을 포함한다.

변속 장치에 대한 대안적 구성들

앞서 제시된 변속 장치의 예들에 더하여, 변속 장치 및 변속 장치의 구성 요소들은 다른 구성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 변속 장치는 (위의 도 9a 내지 도 9d에 도시된 일 예를 갖는) 하모닉 기어/스트레인 파 구성, 베벨 구성, 랙 및 피니언 구성, 및 크라운 및 피니언 구성을 가질 수 있다.

도 11은 변속 장치가 랙 구성 요소(1101) 및 피니언 구성 요소(1100)를 갖는 구성물들 및 리세스들을 갖는 랙 및 피니언형 변속 장치이다. 랙 및 피니언형 구성(기어들 및 정지 마찰력 휠들)은 회전 모션을 선형 모션으로 변환하는데 사용될 수 있고 그 반대도 그렇다. 랙 및 피니언형 구성은 차량 조종 메커니즘들 및 데카르트 모션 제어 메커니즘들에 통상적으로 사용된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 랙 및 피니언(1100, 1001)은 이미 상술한 바와 같이 연동하는 하나 이상의 구성물(24) 및 하나 이상의 리세스(26)를 각각 가질 수 있다.

도 12a 및 도 12b는 제1 구성 요소(1200) 및 제2 구성 요소(1202)를 갖는 구성물들 및 리세스들을 갖는 베벨형 변속 장치의 각각 사시도 및 평면도이다. 베벨형 구성에서, (도 12a 및 도 12b에 점선으로 도시된 바와 같은) 2개의 샤프트의 축은 토크의 전달을 가능하게 하는 2개의 구성 요소/휠(1200, 1202) 사이의 맞물리는 표면과 전형적으로 1 도와 90 도 사이의 각도로 교차한다. 2개의 구성 요소/휠은 동일한 크기이어서, 토크 베어링 샤프트의 재지향을 가능하게 할 수 있거나, 2개의 구성 요소/휠은 상이한 크기들이어서 토크의 감소 또는 증가 뿐만 아니라 방향의 변경을 가능하게 할 수 있다. 도시된 바와 같이, 구성 요소들 각각은 이미 상술한 바와 같이 연동하는 하나 이상의 구성물(24) 및 하나 이상의 리세스를 가질 수 있다.

도 13a 및 도 13b는 구성물들 및 리세스들을 갖는 크라운 및 피니언형 변속 장치의 각각 사시도 및 평면도이다. 이러한 변속 장치는 도시된 바와 같이 하나 이상의 구성물(24) 및 하나 이상의 리세스(26)를 사용하여 서로와 상호 작용하는 크라운 구성 요소(1300) 및 피니언 구성 요소(1302)를 가질 수 있다. 이러한 변속 장치에서, (도 13a 및 도 13b에 점선으로 도시된) 2개의 구성 요소의 축은 토크의 전달을 가능하게 하는 2개의 구성 요소/휠(1300, 1302) 사이의 맞물리는 표면과 거의 90 도일 수 있다.

전술한 것이 본 발명의 특정 실시예를 참조하였지만, 이러한 실시예의 변경들이 범위가 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 원리들 및 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 이루어질 수 있다는 점이 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims

계합면을 갖는 구성 요소;
각각의 구성물이 실질적으로 신장되며, 하나 이상의 구성물은 상기 구성 요소의 상기 계합면을 따라 이어지며, 상기 하나 이상의 구성물은 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 리세스와 마찰 계합 가능하도록 구성되는 하나 이상의 구성물; 또는
각각의 리세스가 실질적으로 신장되며, 하나 이상의 리세스는 상기 구성 요소의 상기 계합면을 따라 이어지며, 상기 하나 이상의 리세스는 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 구성물과 마찰 계합 가능하도록 구성되는 하나 이상의 리세스를 포함하는, 변속 장치 구성 요소.
제1항에 있어서,
상기 구성 요소는 원형이고 상기 하나 이상의 구성물은 상기 구성 요소 주변에 실질적으로 원주로 이어지는, 변속 장치 구성 요소.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 구성물 중 적어도 하나는 단면 윤곽이 실질적으로 톱니 형상인, 변속 장치 구성 요소.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 구성물 중 적어도 하나의 구성물은 2개의 각을 이룬 표면을 갖는, 변속 장치 구성 요소.
제4항에 있어서,
2개의 인접한 구성물의 상기 각을 이룬 표면들은 리세스를 형성하며, 상기 리세스는 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 구성물과 마찰 계합 가능하도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 구성물 중 상기 적어도 하나는 실질적으로 웨지 형상인, 변속 장치 구성 요소.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 구성물 및 복수의 리세스를 포함하는, 변속 장치 구성 요소.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 구성물은 실질적 지그재그 단면 윤곽을 형성하는, 변속 장치 구성 요소.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
회전 가능하게 장착 가능하도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
변속 장치의 기어형 구성 요소이도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
유성 변속 장치 및 스트레인 파 변속 장치 중 하나의 기어형 구성 요소이도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
제11항에 있어서,
상기 유성 변속 장치는 복합 유성 변속 장치인, 변속 장치 구성 요소.
제11항 또는 제12항에 있어서,
태양 기어형 구성 요소, 또는 유성 기어형 구성 요소, 또는 환형 기어형 구성 요소이도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 제1 변속 장치 구성 요소로서, 하나 이상의 신장된 구성물을 갖는 제1 변속 장치 구성 요소; 및
하나 이상의 실질적으로 신장된 리세스를 갖는 제2 변속 장치 구성 요소를 포함하며,
상기 제1 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 구성물은 상기 제2 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 리세스와 마찰 계합 가능하여, 사용 중에 상기 제1 변속 장치 구성 요소는 상기 제2 변속 장치 구성 요소를 구동시킬 수 있는, 변속 장치.
제14항에 있어서,
상기 제2 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 리세스는 상기 제1 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 구성물의 실질적으로 상호 보완적인 것인, 변속 장치.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 하나 이상의 구성물 및 상기 하나 이상의 리세스는 사용 중에 상기 변속 장치가 실질적으로 자유 공극이 없도록 형상화되고 치수화되는, 변속 장치.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 변속 장치 구성 요소에 대하여 상기 제1 변속 장치 구성 요소의 위치를 바꾸도록 구성되는 조정 메커니즘을 더 포함하는, 변속 장치.
제17항에 있어서,
상기 조정 메커니즘은 상기 제2 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 리세스 상에 상기 제1 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 구성물에 의해 가해지는 힘을 조정하도록 구성되는, 변속 장치.
제17항 또는 제18항에 있어서,
상기 조정 메커니즘은 경사면을 포함하며, 상기 경사면은 상기 제1 변속 장치 구성 요소를 측면으로 변위시키도록 상기 변속 장치 구성 요소에 대하여 슬라이딩 가능한, 변속 장치.
제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변속 장치는 유성 변속 장치 및 스트레인 파 변속 장치 중 하나인, 변속 장치.
제20항에 있어서,
상기 유성 변속 장치는 복합 유성 변속 장치인, 변속 장치.
제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변속 장치는 속도 감소 변속 장치인, 변속 장치.
제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
서보 모터와 작동 가능 결합되는, 변속 장치.
변속 장치의 토크 밀도를 개선하는 방법으로서:
하나 이상의 신장된 구성물을 갖는 제1 변속 장치 구성 요소 및 하나 이상의 신장된 리세스를 갖는 제2 변속 장치 구성 요소를 제공하는 단계;
상기 제1 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 구성물 및 상기 제2 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 리세스를 마찰 계합시키는 단계; 및
상기 변속 장치의 상기 토크 밀도를 개선하기 위해 상기 변속 장치의 2개의 구성 요소 사이의 마찰 계합의 양을 설정하는 단계를 포함하는, 방법.
제24항에 있어서,
상기 2개의 변속 장치 구성 요소는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 임의의 2개의 구성 요소인, 방법.
제24항 또는 제25항에 있어서,
상기 변속 장치는 제14항 내지 제23항 중 어느 한 항의 변속 장치인, 방법.
제24항에 있어서,
상기 변속 장치의 2개의 구성 요소 사이의 마찰 계합의 양을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
계합면을 갖는 구성 요소; 및
각각의 구성물이 실질적으로 신장되며, 하나 이상의 구성물은 상기 구성 요소의 상기 계합면을 따라 이어지며, 상기 하나 이상의 구성물은 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 리세스와 마찰 계합 가능하도록 구성되는 하나 이상의 구성물을 포함하는, 변속 장치 구성 요소.
제28항에 있어서,
상기 구성 요소는 원형이고 상기 하나 이상의 구성물은 상기 구성 요소 주변에 실질적으로 원주로 이어지는, 변속 장치 구성 요소.
제28항에 있어서,
상기 하나 이상의 구성물 중 적어도 하나는 단면 윤곽이 실질적으로 톱니 형상인, 변속 장치 구성 요소.
제28항에 있어서,
상기 하나 이상의 구성물 중 적어도 하나의 구성물은 2개의 각을 이룬 표면을 갖는, 변속 장치 구성 요소.
제31항에 있어서,
2개의 인접한 구성물의 상기 각을 이룬 표면들은 리세스를 형성하며, 상기 리세스는 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 구성물과 마찰 계합 가능하도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
제28항에 있어서,
상기 하나 이상의 구성물 중 적어도 하나는 실질적으로 웨지 형상인, 변속 장치 구성 요소.
제28항에 있어서,
복수의 구성물 및 복수의 리세스를 더 포함하는, 변속 장치 구성 요소.
제28항에 있어서,
상기 하나 이상의 구성물은 실질적 지그재그 단면 윤곽을 형성하는, 변속 장치 구성 요소.
제28항에 있어서,
회전 가능하게 장착 가능하도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
제28항에 있어서,
변속 장치의 기어형 구성 요소이도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
제28항에 있어서,
유성 변속 장치 및 스트레인 파 변속 장치 중 하나의 기어형 구성 요소이도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
제38항에 있어서,
상기 유성 변속 장치는 복합 유성 변속 장치인, 변속 장치 구성 요소.
제28항에 있어서,
태양 기어형 구성 요소, 또는 유성 기어형 구성 요소, 또는 환형 기어형 구성 요소이도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
계합면을 갖는 구성 요소;
각각의 리세스가 실질적으로 신장되며, 하나 이상의 리세스는 상기 구성 요소의 상기 계합면을 따라 이어지며, 상기 하나 이상의 리세스는 제2 변속 장치 구성 요소의 실질적으로 신장된 구성물과 마찰 계합 가능하도록 구성되는 하나 이상의 리세스를 포함하는, 변속 장치 구성 요소.
제41항에 있어서,
상기 구성 요소는 원형이고 상기 하나 이상의 리세스는 상기 구성 요소 주변에 실질적으로 원주로 이어지는, 변속 장치 구성 요소.
제41항에 있어서,
각각의 리세스는 상기 구성 요소의 상기 계합면을 따라 이어지는 2개의 인접한 구성물에 의해 형성되는 제1 및 제2 각을 이룬 표면을 더 포함하는, 변속 장치 구성 요소.
제43항에 있어서,
상기 구성물 중 적어도 하나는 실질적으로 웨지 형상인, 변속 장치 구성 요소.
제41항에 있어서,
복수의 구성물 및 복수의 리세스를 더 포함하며 각각의 리세스는 인접한 2개의 구성물인, 변속 장치 구성 요소.
제43항에 있어서,
상기 구성물들은 실질적 지그재그 단면 윤곽을 형성하는, 변속 장치 구성 요소.
제41항에 있어서,
회전 가능하게 장착 가능하도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
제41항에 있어서,
변속 장치의 기어형 구성 요소이도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
제41항에 있어서,
유성 변속 장치 및 스트레인 파 변속 장치 중 하나의 기어형 구성 요소이도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
제49항에 있어서,
상기 유성 변속 장치는 복합 유성 변속 장치인, 변속 장치 구성 요소.
제41항에 있어서,
태양 기어형 구성 요소, 또는 유성 기어형 구성 요소, 또는 환형 기어형 구성 요소이도록 구성되는, 변속 장치 구성 요소.
하나 이상의 신장된 구성물을 갖는 제1 변속 장치 구성 요소; 및
하나 이상의 실질적으로 신장된 리세스를 갖는 제2 변속 장치 구성 요소를 포함하며,
상기 제1 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 구성물은 상기 제2 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 리세스와 마찰 계합 가능하여, 사용 중에 상기 제1 변속 장치 구성 요소는 상기 제2 변속 장치 구성 요소를 구동시킬 수 있는, 변속 장치.
제52항에 있어서,
상기 제2 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 리세스는 상기 제1 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 구성물의 실질적으로 상호 보완적인 것인, 변속 장치.
제52항에 있어서,
상기 하나 이상의 구성물 및 상기 하나 이상의 리세스는 사용 중에 상기 변속 장치가 실질적으로 자유 공극이 없도록 형상화되고 치수화되는, 변속 장치.
제52항에 있어서,
상기 제2 변속 장치 구성 요소에 대하여 상기 제1 변속 장치 구성 요소의 위치를 바꾸도록 구성되는 조정 메커니즘을 더 포함하는, 변속 장치.
제55항에 있어서,
상기 조정 메커니즘은 상기 제2 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 리세스 상에 상기 제1 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 구성물에 의해 가해지는 힘을 조정하도록 구성되는, 변속 장치.
제55항에 있어서,
상기 조정 메커니즘은 경사면을 포함하며, 상기 경사면은 상기 제1 변속 장치 구성 요소를 측면으로 변위시키도록 상기 변속 장치 구성 요소에 대하여 슬라이딩 가능한, 변속 장치.
제52항에 있어서,
상기 변속 장치는 유성 변속 장치 및 스트레인 파 변속 장치 중 하나인, 변속 장치.
제58항에 있어서,
상기 유성 변속 장치는 복합 유성 변속 장치인, 변속 장치.
제52항에 있어서,
상기 변속 장치는 속도 감소 변속 장치인, 변속 장치.
제52항에 있어서,
서보 모터와 작동 가능 결합되는, 변속 장치.
변속 장치의 토크 밀도를 개선하는 방법으로서:
하나 이상의 신장된 구성물을 갖는 제1 변속 장치 구성 요소 및 하나 이상의 신장된 리세스를 갖는 제2 변속 장치 구성 요소를 제공하는 단계;
상기 제1 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 구성물 및 상기 제2 변속 장치 구성 요소의 상기 하나 이상의 리세스를 마찰 계합시키는 단계; 및
상기 변속 장치의 상기 토크 밀도를 개선하기 위해 상기 변속 장치의 2개의 구성 요소 사이의 마찰 계합의 양을 설정하는 단계를 포함하는, 방법.
제62항에 있어서,
상기 변속 장치의 2개의 구성 요소 사이의 마찰 계합의 양을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.