KR20170063443A - 원형 파 드라이브 - Google Patents

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KR20170063443A
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wall
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KR1020167036927A
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유안 에프. 정
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오하이오 스테이트 이노베이션 파운데이션
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

원형 파 드라이브 시스템, 및 원형 파 드라이브의 사용을 위한 방법이 제공된다. 일 실시형태에서, 원형 파 드라이브가 제공되며, 원형 파 드라이브는 내부에 챔버를 갖는 실질적으로 에워싸인 하우징, 챔버에 거처하는 링-형상 휠, 링-형상 휠의 중공 중심 부분 내에서 배향되는 휠-구동 부분을 갖는 파 발생기, 및 파 발생기의 휠-구동 부분의 반대측에 링-형상 휠의 중공 중심 부분 내에서 배향되는 휠-피동 부분을 갖는 출력 요소를 포함한다.

Description

원형 파 드라이브{CIRCULAR WAVE DRIVE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 여기에 그 전체가 참조에 의해 편입되는, 2014년 5월 30일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제14/291,960호의 일부 계속 출원이다.
동력을 전달하고 모터 출력 속도를 감축하기 위한 여러 디바이스가 현재 공지되어 있다. 2개의 그러한 디바이스는 고조파 드라이브 및 사이클로이드 드라이브이다.
이들 디바이스 중 더 주지된 것은 고조파 드라이브로서, 1950년대에 소개되었고 현재 널리 보급되어 사용되고 있다. 그렇지만, 고조파 드라이브는 고조파 드라이브의 동작 동안 반복적으로 의도적으로 변형되는 플렉스스파인(flexspine)의 사용을 요구한다. 플렉스스파인의 이러한 변형은 플렉스스파인이 구성되는 재료를 피로하게 하며, 그 피로는 고조파 드라이브로 달성될 수 있는 속도 감축 및 토크 전달을 제한한다.
사이클로이드 드라이브의 전형적 버전은 비교적 복잡한 구성 및 동작이다. 사이클로이드 드라이브는 많은 가동부를 요구하며, 그 각각은 고장 지점일 수 있다. 복잡한 설계인 것에 부가하여, 사이클로이드 드라이브는 전형적으로는 역구동가능하지 않다. 사이클로이드 디스크의 편심 회전은 또한 보상되지 않으면 입력 및 출력 샤프트를 통해 전달될 수 있는 불요 진동을 산출한다. 마지막으로, 사이클로이드 디스크에서의 수용 홀과 출력 롤러 간 접촉은 또한 양 컴포넌트의 마모를 초래할 수 있다.
필요로 되는 것은 기지의 고조파 및 사이클로이드 드라이브의 기술된 결함으로 시달리지 않는 동력 전달/속도 감축 디바이스이다. 그러한 디바이스는 긴 수명뿐만 아니라, 더 단순한 구성도 제공할 수 있다.
일 실시형태에서, 원형 파 드라이브(circular wave drive)가 제공되며, 원형 파 드라이브는 내부에 챔버를 갖는 실질적으로 에워싸인 하우징으로서, 챔버의 주변은 원형 벽에 의해 획정되고, 원형 벽은 내측 직경을 포함하고, 그리고 원형 벽은 마찰 요소를 포함하는 하우징; 챔버에 거처하는 링-형상 휠로서, 링-형상 휠은 외부 마찰 요소도 그리고 내부 마찰 요소도 포함하고, 링-형상 휠은 내측 직경을 갖는 내측 벽을 포함하는 중공 중심 부분을 포함하고, 내측 벽은 내부 마찰 요소를 포함하고, 링-형상 휠은 외측 직경을 포함하고, 그리고 링-형상 휠의 외측 직경은 원형 벽의 내측 직경보다 더 작은 링-형상 휠; 링-형상 휠의 중공 중심 부분 내에서 배향되는 휠-구동 부분을 갖는 파 발생기로서, 파 발생기는 하우징을 통해 그리고 휠-구동 부분으로부터 뻗어있는 편심 장착된 입력 샤프트를 포함하는 파 발생기; 및 파 발생기의 휠-구동 부분의 반대측에 링-형상 휠의 중공 중심 부분 내에서 배향되는 휠-피동 부분을 갖는 출력 요소로서, 출력 요소는 파 발생기의 입력 샤프트의 반대 방향으로 하우징을 통해 그리고 휠-피동 부분으로부터 뻗어있는 출력 샤프트를 포함하고, 그리고 휠-피동 부분의 주변 면은 링-형상 휠의 내부 마찰 요소와 접촉하고 있는 마찰 요소를 포함하는 출력 요소를 포함한다.
다른 실시형태에서, 원형 파 드라이브가 제공되며, 원형 파 드라이브는 내부에 챔버를 갖는 실질적으로 에워싸인 하우징으로서, 챔버의 주변은 원형 벽에 의해 획정되고, 원형 벽은 내측 직경을 포함하고, 그리고 원형 벽은 마찰 요소를 포함하는 하우징; 챔버에 거처하는 링-형상 휠로서, 링-형상 휠은 외부 마찰 요소도 그리고 내부 마찰 요소도 포함하고, 링-형상 휠은 내측 직경을 갖는 내측 벽을 포함하는 중공 중심 부분을 포함하고, 내측 벽은 내부 마찰 요소를 포함하고, 링-형상 휠의 내측 벽은 비-마찰 요소 부분과 마찰 요소 부분으로 축방향으로 분할되고, 링-형상 휠은 외측 직경을 포함하고, 그리고 링-형상 휠의 외측 직경은 원형 벽의 내측 직경보다 더 작은 링-형상 휠; 링-형상 휠의 중공 중심 부분 내에서 배향되는 휠-구동 부분을 갖는 파 발생기로서, 파 발생기는 하우징을 통해 그리고 휠-구동 부분으로부터 뻗어있는 편심 장착된 입력 샤프트를 포함하는 파 발생기; 및 파 발생기의 휠-구동 부분의 반대측에 링-형상 휠의 중공 중심 부분 내에서 배향되는 휠-피동 부분을 갖는 출력 요소로서, 출력 요소는 파 발생기의 입력 샤프트의 반대 방향으로 하우징을 통해 그리고 휠-피동 부분으로부터 뻗어있는 출력 샤프트를 포함하고, 그리고 휠-피동 부분의 주변 면은 링-형상 휠의 내부 마찰 요소와 접촉하고 있는 마찰 요소를 포함하는 출력 요소를 포함한다.
본 명세서에 편입되어 그 일부분을 이루고 있는 수반 도면은 다양한 예의 시스템, 장치 및 방법을 예시하고, 그리고 단지 다양한 예의 실시형태를 예시하도록 사용된다. 도면에서, 유사한 요소는 유사한 숫자를 지닌다.
도 1a는 원형 파 드라이브의 일례의 실시형태의 하우징(10)의 일례의 실시형태의 정면 절단도;
도 1b는 하우징(10)의 측단면도;
도 2a는 원형 파 드라이브의 일례의 실시형태의 휠(100)의 일례의 실시형태의 정면도;
도 2b는 휠(100)의 측단면도;
도 3a는 원형 파 드라이브의 일례의 실시형태의 파 발생기(200)의 일례의 실시형태의 정면도;
도 3b는 파 발생기(200)의 측면도;
도 3c는 파 발생기(200)의 평면도;
도 4a는 원형 파 드라이브의 일례의 실시형태의 출력 요소(300)의 일례의 실시형태의 배면도;
도 4b는 출력 요소(300)의 측면도;
도 5는, 베어링(235)을 포함하는, 원형 파 드라이브의 일례의 실시형태의 조립 단면도;
도 6은 원형 파 드라이브의 일례의 실시형태의 다양한 컴포넌트의 관계 및 움직임 패턴의 도식도;
도 7은 원형 파 드라이브(700)의 일례의 실시형태의 다양한 컴포넌트의 관계 및 움직임 패턴의 도식도;
도 8은 원형 파 드라이브(800)의 일례의 실시형태의 도식도; 및
도 9는 원형 파 드라이브의 감축 비를 결정하기 위한 일례의 방법을 예시하는 순서도.
여기에서 개시되는 예의 원형 파 드라이브 실시형태는 기지의 고조파 및 사이클로이드 드라이브보다 더 단순한 구성일 수 있다. 여기에서 개시되는 예의 원형 파 드라이브 실시형태는 또한 콤팩트 크기이고, 더 큰 범위의 속도 감축 비를 제공하고, 그리고 백래시가 거의 내지 전혀 없이 동작할 수 있다.
일반적으로 말하면, 여기에서 개시되는 예의 원형 파 드라이브 실시형태는 내부에 원형 챔버를 갖는 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 에워싸인 원형 챔버를 형성하도록 하우징에서의 공동을 폐쇄하는 커버를 포함할 수 있다. 톱니는 챔버의 내부 원형 벽을 따라 배치될 수 있다. 중공 중심 부분을 갖는 링-형상 휠은 챔버 내에 거처할 수 있다. 휠은 하우징의 원형 내측 벽을 따라 위치한 톱니와 맞물리는 외부 톱니를 포함할 수 있다. 휠 직경은, 어느 주어진 시간에라도 휠 톱니의 일부만이 내부 하우징 톱니와 맞물리도록, 챔버 직경보다 더 작을 수 있다. 휠은 또한 그 내측 벽의 일부를 따라 배치되는 톱니를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서는, 챔버의 내부 원형 벽도 그리고 링-형상 휠도 톱니를 포함하지 않고, 그보다는, 챔버의 내부 원형 벽과 링-형상 휠 간 마찰력은 각각이 다른 것과 적어도 부분적으로 맞물리게 야기한다. 마찰력은 챔버의 내부 원형 벽과 링-형상 휠의 재료들 간 자연스럽게 존재할 수 있거나, 또는 마찰력은 챔버의 내부 원형 벽과 링-형상 휠 사이에 놓인 마찰 요소를 통하여 강화될 수 있다. 그러한 마찰 요소는 마찰력을 강화하도록, 예컨대, 마디 표면을 포함하여, 챔버의 내부 원형 벽과 링-형상 휠 중 적어도 하나에 표면 처리 또는 표면 특징을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 마찰 요소는 챔버의 내부 원형 벽과 링-형상 휠 사이에 놓인, 고무, 중합체 등과 같은, 별개의 재료를 포함할 수 있다.
여기에서 개시되는 예의 원형 파 드라이브 실시형태는 또한 파 발생기를 포함할 수 있다. 파 발생기는 입력 샤프트 부분 및 휠-구동 부분을 포함할 수 있다. 파 발생기의 휠-구동 부분은 단면이 원형 형상을 가질 수 있고, 그리고 입력 샤프트 부분은 회전될 때 거기에 편심 운동을 부여하도록 휠-구동 부분의 중심축으로부터 오프셋되어 있을 수 있다. 파 발생기의 휠-구동 부분의 장축은 휠의 내측 직경보다 더 작은 치수일 수 있다. 휠의 중공 중심 부분 및 파 발생기의 휠-구동 부분은, 파 발생기의 주변 표면이 휠 내측 벽의 비-톱니부 섹션과 정렬될 수 있고 그와 슬라이딩 접촉하고 있게 되도록, 베어링의 내측 및 외측 레이스 상에 압입될 수 있다. 파 발생기의 입력 샤프트 부분은 하우징에서의 개구부를 통해 뻗어있을 수 있다.
예시적 원형 파 드라이브 실시형태는 또한 출력 요소를 채용할 수 있다. 출력 요소는 외부 주변 톱니를 갖는 원형-형상 휠-피동 부분, 및 그로부터 뻗어있는 출력 샤프트 부분을 포함할 수 있다. 출력 요소의 휠-피동 부분은 하우징 챔버 내에 거처할 수 있고 그리고 파 발생기의 휠-구동 부분 반대측에 휠의 중공 중심 부분 내에 위치할 수 있다. 출력 요소의 휠-피동 부분의 직경은, 휠-피동 부분의 톱니부 주변 표면이 휠 내측 벽의 톱니부 섹션과 정렬되고 그와 부분적 접촉하고 있게 되도록, 휠의 내측 직경보다 더 작을 수 있다. 출력 요소의 출력 샤프트 부분은 하우징에서의 개구부를 통해 뻗어있을 수 있다. 출력 요소의 출력 샤프트 부분은 파 발생기의 입력 샤프트 부분과 동축으로 위치할 수 있지만 반대 방향으로 하우징으로부터 뻗어있을 수 있다. 파 발생기의 입력 샤프트 및 출력 요소의 출력 샤프트 양자는 베어링을 통과할 수 있다.
동작에 있어서, 파 발생기의 입력 샤프트는 전기 구동 모터와 같은 회전-부여 액추에이터에 연결될 수 있다. 액추에이터는 회전 운동을 파 발생기에 부여할 수 있어서, 그 휠 구동 부분이 휠 내에서 회전하게 야기할 수 있다. 파 발생기 휠-구동 부분의 회전은 (자가-회전이라고 지칭될 수 있는) 하우징의 내측 벽을 따른 휠의 회전을 야기할 수 있으며, 그 휠 회전은 유사한 회전 속도로 출력 요소의 회전을 야기할 수 있다.
파 발생기의 휠-구동 부분의 외부 주변 표면과 휠의 내측 벽의 짝결합 표면은 베어링에 의해 분리될 수 있기 때문에, 파 발생기의 휠-구동 부분과 휠의 내측 벽의 짝결합 표면 간 마찰 계수는 극히 낮을 수 있다. 그 결과, 휠은 파 발생기 휠 구동 부분과 순차로 회전하지 않을 수 있고, 그보다는, 파 발생기 휠-구동 부분의 주변 표면을 따라 슬라이딩할 수 있다. 이것은 파 발생기 및 연관된 액추에이터의 회전 속도보다 더 작은 휠 회전 속도를 초래할 수 있다. 원형 파 드라이브의 입력측과 출력측 간 전반적 속도 감축은 파 발생기의 직경, 휠의 외부 주변, 하우징의 내측 벽, 출력 요소의 외부 주변, 및 위 4개 표면의 각각 상의 톱니의 수 중 적어도 하나에 종속할 수 있다. 2개의 표면이 만날 때 큰 직경은 작은 직경보다 반드시 더 많은 톱니를 갖지는 않을 수 있다. 톱니의 수 및 직경의 다양한 조합으로, 속도 감축의 크기는, 기존 디바이스들의 사용을 통해서는 가능하지 않을 수 있는, 예컨대, 30:1 내지 10,000:1의 큰 범위를 망라할 수 있다.
도 5는 원형 파 드라이브(500)의 조립된 예의 실시형태를 예시한다. 도 1a 내지 도 4b는 원형 파 드라이브(500)를 구성하는 다양한 컴포넌트를 예시한다. 도 5에 예시된 바와 같이, 원형 파 드라이브(500)는 하우징(10), 휠(100), 파 발생기(200), 및 출력 요소(300)를 포함한다.
원형 파 드라이브(500)는 다양한 컴포넌트를 포함할 수 있으며, 그 중 어느 것이라도, 예컨대, 금속, 합금, 복합재, 중합체, 고무, 세라믹, 유기 재료 등을 포함하는 다양한 재료 중 어느 것이라도 포함할 수 있다.
도 1a는 하우징(10)의 일례의 실시형태의 정면 절단도이다. 도 1b는 하우징(10)의 측단면도이다. 하우징(10)은, 예컨대, 디스크 형상을 포함하는 다양한 형상 중 어느 것이라도 갖는 외부 형상을 포함할 수 있다. 하우징(10)은 원형 형상을 갖는 내부 주변 벽(15)을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 하우징(10)은 다양한 외부 형상 중 어느 것이라도 포함할 수 있지만, 내부 주변 벽(15)은 원형 형상을 가져야 한다. 하우징(10)은 실질적으로 중공일 수 있다.
하우징(10)은 본체 부분(20)을 포함할 수 있다. 본체 부분(20)은 공동(30)을 획정하는 적어도 하나의 측면 및 기부를 포함할 수 있다.
하우징(10)은 커버 요소(25)를 포함할 수 있다. 커버 요소(25)는 본체 부분(20)에서의 공동(30)을 선택적으로 폐쇄할 수 있다. 커버 요소(25)는 하우징(10) 내에 원형 챔버(35)를 형성하도록 본체 부분(20)에서의 공동(30)을 선택적으로 폐쇄할 수 있다.
커버 요소(25)는, 예컨대, 나사식 체결구(도시되지 않음)를 포함하는 다양한 체결구 중 어느 것이라도 사용하여 하우징(10)의 본체 부분(20)에 부착될 수 있다. 나사식 체결구는, 각각, 커버 요소(25) 및 본체 부분(20)에서의 정렬된 그리고 협력하는 홀(40, 45) 내로 통과할 수 있다. 커버 요소(25)를 본체 부분(20)과 접촉하여 선택적으로 또는 영구적으로 유지할 수 있는 어느 다른 체결구 디바이스라도 이용될 수 있다.
본체 부분(20)은 개구부(50)를 포함할 수 있다. 커버 요소(25)는 개구부(55)를 포함할 수 있다. 개구부(50, 55)는 동축 정렬될 수 있다. 동축 정렬된 개구부(50, 55)는, 각각, 파 발생기 및 출력 요소(도시되지 않음)의 부분들의 통과를 가능하게 하도록 하우징(10) 내에서 배향될 수 있다. 개구부(50, 55)는 내부 주변 벽(15)과 동심일 수 있다.
베어링(60, 65)은, 각각, 개구부(50, 55)의 각각 내에 보유될 수 있다. 베어링(60, 65)은 파 발생기 및 출력 요소(도시되지 않음)의 회전을 용이하게 할 수 있다. 베어링(60, 65)은 파 발생기 및 출력 요소(도시되지 않음)의 회전을 용이하게 하도록 하우징(10)의 각각의 반대 표면들에 부착될 수 있다. 베어링(60, 65)은 파 발생기 및 출력 요소(도시되지 않음)의 회전을 용이하게 할 어느 방식으로라도 하우징(10)에 동작가능하게 연결될 수 있다.
일 실시형태에서, 하우징(10)은 챔버(35)에서의 내부 주변 벽(15)을 따라 배향된 하나 이상의 마찰 요소(70)를 포함할 수 있다. 마찰 요소(70)는 대응하는 휠(도시되지 않음)과 맞물리도록 구성될 수 있다. 마찰 요소(70)는, 예컨대, 기어 톱니, 마디 표면, 융기 요소, 들쭉날쭉한 요소, 고무 요소, 중합체 요소 등을 포함하여, 내부 주변 벽(15)과 대응하는 휠 간 마찰력을 증가시키기 위한 다양한 요소 중 어느 것이라도 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 마찰 요소(70)는 내부 주변 벽(15)과 대응하는 휠 간 마찰력을 증가시키기 위한 고무 요소를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 하우징(10)은 내부 주변 벽(15)을 따라 배향된 마찰 요소(70)를 포함하지 않고, 그보다는 마찰 요소는 내부 주변 벽(15)에 대응하는 휠의 외측 주변을 따라 배향될 수 있다.
일 실시형태에서, 하나 이상의 마찰 요소(70)는 챔버(35)에서의 내부 주변 벽(15)을 따라 배향된 하나 이상의 톱니를 포함할 수 있다. 마찰 요소(70)는 대응하는-톱니부 휠(도시되지 않음)과 맞물리도록 구성될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는, 각각, 휠(100)의 일례의 실시형태의 정면도, 및 휠(100)의 측단면도를 예시한다. 휠(100)은 내측 벽(115)에 의해 획정된 중공 중심 부분을 갖는 실질적으로 링-형상 또는 환상 휠일 수 있다.
휠(100)은 원형 파 드라이브(500)가 조립될 때 하우징(10)에서의 챔버(35) 내에서 배향될 수 있다.
휠(100)은 휠(100)과 내부 주변 벽(15) 간 마찰력을 증가시키기 위한 외부 마찰 요소(105)를 포함할 수 있다. 외부 마찰 요소(105)는, 예컨대, 기어 톱니, 마디 표면, 융기 요소, 들쭉날쭉한 요소, 고무 요소, 중합체 요소 등을 포함하여, 내부 주변 벽(15)과 휠(100) 간 마찰력을 증가시키기 위한 다양한 요소 중 어느 것이라도 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 외부 마찰 요소(105)는 내부 주변 벽(15)과 휠(100) 간 마찰력을 증가시키기 위한 고무 요소를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 하우징(10)은 내부 주변 벽(15)을 따라 배향된 마찰 요소(70)를 포함하지 않고, 그보다는 휠(100)은 내부 주변 벽(15)에 대응하는 휠(100)의 외측 주변을 따라 배향된 외부 마찰 요소(105)를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 휠(100)은 외부 마찰 요소(105)를 포함하지 않고, 그보다는, 하우징(100)은 내부 주변 벽(15)을 따라 배향된 마찰 요소(70)를 포함한다.
일 실시형태에서, 외부 마찰 요소(105)는 휠(100)을 따라 배향된 하나 이상의 톱니를 포함할 수 있다. 외부 마찰 요소(105)는 챔버(35)에서의 주변 벽(15)의 마찰 요소(70)에서의 대응하는 톱니와 맞물리도록 구성될 수 있다.
마찰 요소(70) 및 외부 마찰 요소(105) 중 적어도 하나는 내부 주변 벽(15)과 휠(100) 간 미끄러짐을 감축, 경감 및 제거하는 것 중 적어도 하나를 하도록 구성될 수 있다.
휠(100)의 외측 직경은 내부 주변 벽(15)의 직경보다 더 작을 수 있다. 일 실시형태에서, 어느 주어진 시간에라도 휠(100)의 외부 마찰 요소(105)의 일부만이 내부 주변 벽(15) 및 마찰 요소(70)와 맞물린다. 일 실시형태에서, 휠(100)의 외측 직경은 내부 주변 벽(15)의 직경보다 더 작다.
휠(100)은 내측 벽(115)의 일부를 따라 배치된 내부 마찰 요소(110)를 포함할 수 있다. 내부 마찰 요소(110)는, 예컨대, 기어 톱니, 마디 표면, 융기 요소, 들쭉날쭉한 요소, 고무 요소, 중합체 요소 등을 포함하여, (도 4a 및 도 4b에서 (300)으로 예시된) 원형 파 드라이브 출력 요소와 내측 벽(115) 간 마찰력을 증가시키기 위한 다양한 요소 중 어느 것이라도 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 휠(100)의 내측 벽(115)은 마찰 요소 부분(120)과 비-마찰 요소 부분(125)으로 축방향으로 분할된다.
일 실시형태에서, 내측 벽(115)의 비-마찰 요소 부분(125)은 (도 5 및 도 6에서 (235)으로 예시된) 베어링의 외측 레이스 상에 압입될 수 있다.
일 실시형태에서, 베어링(235)의 내측 레이스는 파 발생기(200)의 (도 3a 내지 도 3c에서 (210)으로 예시된) 휠-구동 부분의 표면 상에 압입될 수 있다.
내측 벽(115)의 마찰 요소 부분(120)은 원형 파 드라이브 출력 요소(300)의 외부 마찰 요소(315)와 맞물리도록 적응될 수 있으며, 그 각각은 도 4a 및 도 4b에 예시된다.
도 3a 내지 도 3c는, 각각, 파 발생기(200)의 일례의 실시형태의 정면도, 파 발생기(200)의 측면도, 및 파 발생기(200)의 평면도를 예시한다.
파 발생기(200)는 입력 샤프트 부분(205) 및 휠-구동 부분(210)을 포함할 수 있다.
입력 샤프트 부분(205)은, 예컨대, 전기 구동 모터와 같은 회전-부여 액추에이터에 동작가능하게 연결될 수 있다. 입력 샤프트 부분(205)은 다양한 회전-부여 액추에이터 중 어느 것에라도 연결될 수 있다.
휠-구동 부분(210)은 휠(100)의 내측 벽(115)의 비-마찰 요소 부분(125)과 맞물릴 수 있다. 휠-구동 부분(210)은 (도 5 및 도 6에 예시된) 베어링(235)을 통하여 휠(100)의 비-마찰 요소 부분(125)과 맞물릴 수 있다. 일 실시형태에서, 휠-구동 부분(210)은 휠(100) 및 파 발생기가 원형 파 드라이브(500)로 조립될 때 휠(100)과 휠-구동 부분(210) 간 매우 낮은 마찰력 맞물림을 유지하도록 베어링(235)을 통하여 휠(100)의 비-마찰 요소 부분(125)과 맞물릴 수 있다.
휠-구동 부분(210)은, 예컨대, 원형 형상, 레이스트랙 형상 등을 포함하여, 다양한 단면 형상 중 어느 것이라도 포함할 수 있다.
입력 샤프트 부분(205)의 중심은 파 발생기(200)가 회전될 때 휠-구동 부분(210)에 편심 운동을 부여하도록 휠-구동 부분(210)의 중심축(AC)으로부터 오프셋되어 있을 수 있다.
휠-구동 부분(210)의 주변 면(215)은 마찰 요소가 전혀 없을 수 있다. 휠-구동 부분(210)의 주변 면(215)은 베어링(235)의 내측 레이스와 맞물릴 수 있다. 휠-구동 부분(210)의 주변 면(215)은 베어링(235)의 내측 레이스에 압입될 수 있다.
그 장축(AL)을 따른 휠-구동 부분(210)의 치수는 휠(100)의 내측 벽(115)의 내측 직경보다 더 작을 수 있다. 일 실시형태에서, 휠-구동 부분(210)은 내측 벽(115)의 내측 직경보다 더 작은 그 장축(AL)을 따른 치수를 포함한다.
원형 파 드라이브(500)가 조립될 때, 파 발생기(200)의 휠-구동 부분(210)은 하우징(10)의 챔버(35) 내에서 배향될 수 있다. 원형 파 드라이브(500)가 조립될 때, 휠-구동 부분(210)은 휠(100)의 중공 부분 내에 위치할 수 있다. 원형 파 드라이브(500)가 조립될 때, 휠-구동 부분(210)은 휠(100)의 내측 벽(115)의 비-마찰 요소 부분(125)으로부터 베어링(235)에 의해 분리될 수 있다.
베어링(235)이 이용되는 그들 실시형태에서는, 파 발생기(200)가 회전할 때 내측 벽(115)의 비-마찰 요소 부분(125)과 휠-구동 부분(210) 간 마찰력이 거의 없을 수 있다.
파 발생기(200)의 입력 샤프트 부분(205)은 하우징(10)에서의 개구부(55)를 통해 뻗어있을 수 있다. 파 발생기(200)의 입력 샤프트 부분(205)은 커버 요소(25)에서의 개구부(55)에 동작가능하게 연결되는 베어링(65)을 통해 뻗어있을 수 있다.
베어링(65)은 파 발생기(200)의 입력 샤프트 부분(205) 상에 압입될 수 있다. 베어링(65)은 파 발생기(200)의 입력 샤프트 부분(205)이 베어링(65)에 고정 보유될 수 있게 하는 세트 나사 또는 다른 보유 메커니즘을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 보유 메커니즘의 사용, 또는 압입은, 입력 샤프트 부분(205)이 베어링 내에서 회전하기보다는, 베어링(65)이 파 발생기(200)의 입력 샤프트 부분(205)과 회전함을 보장할 수 있다. 일 실시형태에서, 보유 메커니즘의 사용, 또는 압입은 베어링(65)과 입력 샤프트 부분(205)이 서로에 상대적으로 축방향으로 움직이지 않음을 보장할 수 있다.
다른 실시형태에서, 파 발생기(200)의 위치 및 배향은, 입력 샤프트 부분(205)이 하우징(10)의 본체 부분(20)에 위치하는 개구부(50) 및 베어링(60)을 통해 뻗어있게 되도록, 역으로 될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는, 각각, 출력 요소(300)의 일례의 실시형태의 배면도 및 출력 요소(300)의 측면도를 예시한다. 출력 요소(300)는 출력 샤프트 부분(305)을 포함할 수 있다. 출력 요소(300)는 휠-피동 부분(310)을 포함할 수 있다.
출력 샤프트 부분(305)은 원형 파 드라이브(500)에서의 부하에 연결되도록 구성될 수 있다. 부하는 사용자가 움직임을 야기하기를 바라거나, 또는 사용자가 힘을 가하기를 바라는 다양한 부하 중 어느 것이라도 될 수 있다.
휠-피동 부분(310)은 원형 파 드라이브(500)에서의 휠(100)의 내측 벽(115)의 마찰 요소 부분(120)과 접촉하고 맞물리도록 구성될 수 있다.
휠-피동 부분(310)은, 예컨대, 원형 단면 형상을 포함하여 다양한 단면 형상 중 어느 것이라도 가질 수 있다. 출력 샤프트 부분(305)의 중심은 휠-피동 부분(310)의 중심과 동축 정렬되어, 출력 샤프트 부분(305)과 휠-구동 부분(310)을 동심으로 할 수 있다. 휠-구동 부분(310)이 회전될 때 출력 샤프트 부분(305) 상에 원 운동이 부여될 수 있다. 마찰 요소(315)는 출력 요소 휠-피동 부분(310)의 외부 주변 면(320)으로부터 뻗어있을 수 있다.
마찰 요소(315)는, 예컨대, 기어 톱니, 마디 표면, 융기 요소, 들쭉날쭉한 요소, 고무 요소, 중합체 요소 등을 포함하여, 휠(100)의 내측 벽(115)과 휠-구동 부분(310) 간 마찰력을 증가시키기 위한 다양한 요소 중 어느 것이라도 포함할 수 있다.
휠-피동 부분(310)의 직경은 휠(100)의 내측 벽(115)의 내측 직경보다 더 작을 수 있다. 일 실시형태에서, 휠-피동 부분(310)의 직경은 휠(100)의 내측 벽(115)의 내측 직경보다 더 작다. 원형 파 드라이브(500)가 조립될 때, 출력 요소(300)의 휠-피동 부분(310)은 하우징 챔버(35) 내에 거처할 수 있고 그리고 파 발생기(200)의 휠-구동 부분(210) 반대측에 휠(100)의 중공 부분 내에 위치할 수 있다.
원형 파 드라이브(500)가 조립될 때, 주변 면(320) 상의 마찰 요소(315)는 휠(100)의 내측 벽(115)의 마찰 요소 부분(120)의 톱니 내부 마찰 요소(110)와 정렬될 수 있고 그리고 그와 일정한 부분적 맞물림 될 수 있다. 내측 벽(115)의 마찰 요소 부분(120)의 내부 마찰 요소(110)와 마찰 요소(315) 간 맞물림의 지점은 휠(100)이 회전함에 따라 변화할 수 있다.
출력 샤프트 부분(305)은 하우징(10)에서의 개구부(50)를 통해 뻗어있을 수 있다. 출력 샤프트 부분(305)은 하우징(10)의 본체 부분(20)에서의 개구부(50)에 동작가능하게 연결되는 베어링(60)을 통해 뻗어있을 수 있다. 베어링(60)은 출력 샤프트 부분(305) 상에 압입될 수 있다. 베어링(60)은 출력 샤프트 부분(305)이 베어링(60)에 고정 보유될 수 있게 하는 세트 나사 또는 다른 보유 메커니즘을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 베어링(60)에 출력 샤프트 부분(305)의, 보유 메커니즘의 사용, 또는 압입은, 출력 샤프트 부분(305)이 베어링 내에서 회전하기보다는, 베어링(60)이 출력 샤프트 부분(305)과 회전함을 보장할 수 있다. 일 실시형태에서, 베어링(60)에 출력 샤프트 부분(305)의, 보유 메커니즘의 사용, 또는 압입은 출력 샤프트 부분(305)과 베어링(60)이 서로에 상대적으로 축방향으로 움직이지 않음을 보장할 수 있다.
다른 실시형태에서, 출력 요소(300)의 위치 및 배향은, 출력 샤프트 부분(305)이 하우징(10)의 커버 요소(25)에 위치하는 개구부(55) 및 베어링(65)을 통해 뻗어있게 되도록, 역으로 될 수 있다. 다르게 말하면, 휠(100), 파 발생기(200) 및 출력 요소(300)의 배향은 하우징(10)에 대해 역으로 될 수 있다.
도 5는, 하우징(10), 휠(100), 파 발생기(200), 베어링(235), 및 출력 요소(300)의 가능한 조립된 관계를 포함하는, 원형 파 드라이브(500)의 조립된 예의 실시형태를 예시한다.
하우징(10)은 원형 내부 주변 벽(15)을 갖는 내부 챔버(35)를 형성하도록 커버 요소(25)에 의해 폐쇄될 수 있다. 휠(100)은 챔버(35)에 거처할 수 있고 그리고 휠(100)의 외부 마찰 요소(105)의 일부는 하우징(10)의 내부 주변 벽(15) 상의 마찰 요소(70)의 일부와 맞물려 있을 수 있다.
파 발생기(200) 및 출력 요소(300)는, 휠-구동 부분(210) 및 휠-피동 부분(310)이 휠(100)의 중공 부분 내에 거처하고 그리고 입력 샤프트 부분(205)과 출력 샤프트 부분(305)이 반대로 향하게 되도록, 위에서 기술된 바와 같이 하우징(10)에 설치될 수 있다.
휠-구동 부분(210)의 주변 면(215)은 베어링(235)의 내측 레이스 상에 (예컨대, 압입을 통해서를 포함하여) 배향될 수 있다. 휠 내측 벽(115)의 비-마찰 요소 부분(125)은 베어링(235)의 외측 레이스 상에 압입되어 (예컨대, 압입을 통해서를 포함하여) 배향될 수 있다.
출력 요소 휠-피동 부분(310) 상의 외부 마찰 요소(315)의 일부는 휠 내측 벽(115)의 마찰 요소 부분(120)의 내부 마찰 요소(110)의 일부와 맞물려 있을 수 있다.
파 발생기 휠-구동 부분(210) 및 출력 요소 휠-피동 부분(310)의 두께 (축방향) 치수는 파 발생기(200) 및 출력 요소(300)가 하우징(10)에 설치될 때 인접 면(220, 325)들 사이에 갭(505)이 존재하게 되는 그러한 것일 수 있다. 갭(505)은 원형 파 드라이브(500)의 동작 동안 파 발생기(200)와 출력 요소(300) 간 접촉, 마찰, 및 간섭 중 적어도 하나를 방지할 수 있다. 갭(505)은 각각의 베어링(65, 60)에 의한 파 발생기(200) 및 출력 요소(300)의 보유에 의해 유지될 수 있다.
일 실시형태에서, 베어링(235)은 휠(100)과 파 발생기(200) 사이에 배향될 수 있다. 베어링(235)은, 예컨대, 볼 베어링, 롤러 베어링, 니들 베어링 등을 포함하여, 다양한 베어링 중 어느 것이라도 될 수 있다. 베어링(235)은 내측 레이스 및 외측 레이스를 포함할 수 있다. 베어링(235)은 파 발생기(200)에 동작가능하게 연결된 내측 레이스를 포함할 수 있다. 베어링(235)은 휠(100)에 동작가능하게 연결된 외측 레이스를 포함할 수 있다. 베어링(235)은 파 발생기(200)에 연결된 내측 레이스를 포함할 수 있다. 베어링(235)은 휠(100)에 연결된 외측 레이스를 포함할 수 있다.
조립된 원형 파 드라이브(500)의 동작에 있어서, 파 발생기(200)의 입력 샤프트 부분(205)은 전기 구동 모터 또는 다른 회전-부여 액추에이터에 연결될 수 있다. 입력 샤프트 부분(205)은, 예컨대, 모터, 엔진, 풍력 터빈, 수차, 인간 입력, 동물 입력 등을 포함하여, 다양한 회전-부여 액추에이터 중 어느 것에라도 동작가능하게 연결될 수 있다.
액추에이터는 회전 운동을 파 발생기(200)에 부여할 수 있어서, 휠-구동 부분(210)이 휠(100) 내에서 편심 회전하게 야기할 수 있다. 휠-구동 부분(210)의 외부 주변 표면(215)과 휠(100)의 내측 벽(115)의 비-마찰 요소 부분(125)의 짝결합 표면 사이의 베어링(235)의 배향 때문에, 휠(100)은 파 발생기 휠-구동 부분(210)과 직접 회전하지 않을 수 있고, 그보다는, 외부 주변 표면(215)을 따라 슬라이딩할 수 있다. 이러한 동작은 파 발생기(200) 및 연관된 액추에이터의 회전 속도보다 더 작은 휠(100)의 회전 속도를 초래할 수 있다.
도 5 및 도 6에 예시된 바와 같이, 하우징(10)의 내측 벽(15)에 대한 휠(100)의 운동은 또한 휠-구동 부분(210)의 편심 운동의 결과로서 편심적일 수 있다. 파 발생기(200)에 의한 휠(100)의 회전은, 휠(100)의 움직임 동안 휠(100)의 외부 마찰 요소(105)의 변화 부분이 하우징(10)의 마찰 요소(70)의 변화 부분과 맞물려 있으면서, 휠(100)이 하우징(10)의 내측 벽(15)을 따라 주행하게 야기할 수 있다. 휠(100)은 하우징(10)과 휠(100)의 맞물림의 결과로서 자가-회전할 수 있다. 휠(100)은 파 발생기(200)와 휠(100)의 맞물림의 결과로서 롤링할 수 있다. 휠(100)은, 각각, 하우징(10) 및 파 발생기(200)와 휠(100)의 맞물림의 결과로서 자가-회전도 그리고 롤링도 할 수 있다.
휠-구동 부분(210)은 도 6에 예시된 회전축(RA) 둘레로 회전할 수 있다. 회전축(RA)은, 도 6에 또한 예시되어 있는, 휠-구동 부분(210)의 중심점(CP)으로부터 오프셋되어 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 회전축(RA) 둘레로 휠-구동 부분(210)의 회전은 파 발생기(200) 내에서의 편심 운동을 유발할 수 있다.
출력 요소(300) 상의 외부 마찰 요소(315)의 일부는 또한 휠 내측 벽(115)의 마찰 요소 부분(120)을 따라 배치된 내부 마찰 요소(110)의 일부와 맞물려 있을 수 있다. 내부 마찰 요소(110)와 외부 마찰 요소(315) 간 맞물림의 결과로서, 파 발생기(200)에 의한 휠(100)의 회전은 또한 출력 요소(300)의 회전을 야기할 수 있다. 출력 요소(300) 상의 외부 마찰 요소(315)의 변화 부분은 회전 동안 휠(100)의 내부 마찰 요소(110)의 변화 부분과 맞물림 및 맞물림해제되게 될 수 있다. 그렇지만, 휠(100)의 회전은 본질이 편심적이지만, 출력 요소(300)의 회전은 그렇지 않다. 즉, 출력 요소(300)의 회전은 출력 샤프트 부분(305) 및 휠-피동 부분(310)과 실질적으로 동축인 축 둘레로이다.
출력 요소(300)의 회전 속도는 휠(100)의 회전 속도보다 더 작거나, 더 크거나, 동일할 수 있다. 출력 요소(300)의 출력 샤프트 부분(305)과 파 발생기(200)의 입력 샤프트 부분(205)이 동축 정렬되기 때문에, 입력 샤프트 부분(205)과 출력 샤프트 부분(305)은 동일한 회전축을 갖는다.
출력 요소(300)의 회전 방향은 파 발생기(200)의 회전 방향과 반대일 수 있다.
일 실시형태에서, 원형 파 드라이브(500)의 입력측과 출력측 간 전반적 속도 감축은 하우징(10)의 내측 벽(15)의 직경, 휠(100)의 외부 주변 표면의 직경, 휠(100)의 내부 벽(115)의 직경, 및 휠-피동 부분(310)의 직경에 종속할 수 있다. 다른 실시형태에서, 원형 파 드라이브(500)의 입력측과 출력측 간 전반적 속도 감축은 하우징(10)의 내측 벽(15) 상의 마찰 요소(70)에서의 톱니의 수, 휠(100)의 외부 주변 표면 상의 외부 마찰 요소(105)에서의 톱니의 수, 휠(100)의 내측 벽(115) 상의 내부 마찰 요소(110)에서의 톱니의 수, 및 출력 요소 마찰 요소(315) 상의 톱니의 수에 종속할 수 있다.
일 실시형태에서, 하우징(10)의 내측 벽(15) 상의 마찰 요소(70)에서의 톱니의 수는, 내측 벽(15)의 직경이 휠(100)의 외부 주변 표면의 직경보다 더 클 수 있더라도, 휠(100)의 외부 주변 표면 상의 외부 마찰 요소(105)에서의 톱니의 수보다 더 작거나, 더 크거나, 동일할 수 있다. 일 실시형태에서, 휠(100)의 내측 벽(115) 상의 내부 마찰 요소(110)에서의 톱니의 수는, 휠(100)의 내측 벽(115)의 직경이 출력 요소(300)의 휠-피동 부분(310)의 직경보다 더 클 수 있더라도, 출력 요소 마찰 요소(315) 상의 톱니의 수보다 더 작거나, 더 크거나, 동일할 수 있다.
일 실시형태에서, 속도 감축은 톱니의 4개의 수 및 4개의 직경을 포함하는 8개의 파라미터에 의해 결정되기 때문에, 달성되는 속도 감축량은 고도로 조절가능하고 광범위하다고, 그리고 또한 속도 감축의 크기는 상당할 수 있다고 이해될 수 있다. 2개의 특징은 기존 디바이스 중 어떠한 것에 의해서도 달성될 수 없다.
원형 파 드라이브(500)가 기어 톱니를 포함하는 마찰 요소를 포함하고 거기서 기어 톱니의 각각은 동일한 원주 길이를 갖는 경우, 입력 대 출력의 감축 비는 다음의 등식을 통하여 계산될 수 있다:
감축 비 = (N1 - N3) / N3
여기서 N1 = 하우징(10)의 내측 벽(15) 상의 마찰 요소(70) 상의 톱니의 수이고, 그리고 N3 = 출력 요소 마찰 요소(315) 상의 톱니의 수이다.
도 7은 원형 파 드라이브(700)의 일례의 실시형태의 다양한 컴포넌트의 관계 및 움직임 패턴의 도식도를 예시한다. 원형 파 드라이브는 내측 반경(R1)을 갖는 하우징(10), 내측 반경(R2)을 갖고 파 발생기(200)를 포함하는 휠(100), 및 외측 반경(R3)을 갖는 출력 요소(300)를 포함한다.
파 발생기(200)는 회전축(RA) 둘레로 회전할 수 있다. 파 발생기(200)는 중심점(CP)을 가질 수 있다. 도 7에 예시된 바와 같이, 회전축(RA)은 중심점(CP)으로부터 오프셋되어 있고, 그리하여 파 발생기(200)가 회전축(RA) 둘레로 회전될 때 파 발생기(200) 및 휠(100)의 편심 회전을 야기할 수 있다.
원형 파 드라이브(700)가 기어 톱니를 포함하지 않는 마찰 요소를 포함하고 거기서 휠(100)과 하우징(10) 간 미끄러짐이 존재하지 않는 경우, 입력 대 출력의 감축 비는 다음의 등식을 통하여 계산될 수 있다:
감축 비 = (R1 - R3) / R3
여기서 R1 = 하우징(10)의 벽(15)의 내측 반경이고, 그리고
R3 = 출력 요소(300)의 외측 반경이다.
결과로서, 파 발생기(200)가 한 번 회전할 때, 출력 요소(300)는 감축 비로 회전한다. 예컨대, 감축 비가 1:100인 경우, 파 발생기(200)의 일 회전은 출력 요소(300)의 1/100 회전을 초래한다.
일 실시형태에서, 원형 파 드라이브(500, 700)는, 출력 요소(300)로의 힘 입력이 파 발생기(200) 및 그 입력 샤프트의 회전을 야기할 수 있게 되도록, 역구동가능하다. 결과로서, 원형 파 드라이브(500, 700)는 감축 비의 역수로 역구동가능할 수 있다. 예컨대, 감축 비가 1:100인 경우, 출력 요소(300)의 일 회전은 파 발생기(200) 및 그 입력 샤프트의 100 회전을 야기할 수 있다.
휠(100)과 하우징(10)이 미끄러짐 없이 서로 맞물려 있는 경우, 휠(100)은 (하우징(10)과 맞물림의 결과로서) 자가-회전도 하고 그리고 (파 발생기(200)와 맞물림의 결과로서) 롤링도 한다. 휠(100)과 하우징(10)이 미끄러짐 없이 서로 맞물려 있지 않은 경우, 휠(100)은 자가-회전 없이 (파 발생기(200)와 맞물림의 결과로서) 롤링한다.
도 8은 원형 파 드라이브(800)의 일례의 실시형태의 도식도를 예시한다. 원형 파 드라이브(800)는 내측 반경(R2)을 갖고 파 발생기(200)를 포함하는 휠(100), 및 외측 반경(R3)을 갖는 출력 요소(300)를 포함할 수 있다. 원형 파 드라이브(800)는 휠(100), 파 발생기(200), 및 출력 요소(300)의 일반적으로 방사상으로 바깥쪽으로 배향된 적어도 2개의 벽 요소(810)를 포함할 수 있다. 원형 파 드라이브(800)는 벽 요소(810)를 일반적으로 방사상으로 안쪽 방향으로 바이어싱하도록 구성된 바이어싱 요소(815)를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 하우징의 형상은, 정사각형, 직사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 타원형 등을 포함하여, 다양한 형상 중 어느 것이라도 될 수 있다. 하우징의 형상은 다양한 규칙적 형상 중 어느 것이라도 될 수 있다. 하우징의 형상은 다양한 불규칙적 형상 중 어느 것이라도 될 수 있다.
휠(100), 파 발생기(200), 및 출력 요소(300)는 여기 위에서 기술된 것들과 실질적으로 유사할 수 있다. 파 발생기(200)는 회전축(RA) 둘레로 회전할 수 있다. 파 발생기(200)는 회전축(RA)으로부터 오프셋된 중심점(CP)을 포함할 수 있다.
적어도 2개의 벽 요소(810)는 휠(100)에 대항하는 힘을 제공할 수 있는 다양한 요소 중 어느 것이라도 포함할 수 있다. 적어도 2개의 벽 요소(810)는 강성 요소, 탄성 요소, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 적어도 2개의 벽 요소(810)는 실질적 평면 요소를 포함할 수 있다.
적어도 2개의 벽 요소(810)는 적어도 3개의 벽 요소, 적어도 4개의 벽 요소, 적어도 5개의 벽 요소, 또는 5개보다 많은 벽 요소를 포함할 수 있다. 적어도 2개의 벽 요소(810)는 실질적으로 휠(100)을 포함할 수 있다.
바이어싱 요소(815)는 적어도 2개의 벽 요소(810)를 휠(100)과 맞물리게 바이어싱하도록 구성된 어느 요소라도 포함할 수 있다. 바이어싱 요소(815)는, 예컨대, 스프링, 쇼크, 고무 밴드 또는 스트랩과 같은 탄성 부재 등을 포함하여, 물체를 바이어싱하도록 구성된 다양한 요소 중 어느 것이라도 포함할 수 있다.
적어도 2개의 벽 요소(810)는 여기 위에서 개시된 하우징(10) 대신 역할할 수 있다. 벽 요소(810)는 휠(100) 상에 힘을 제공하도록 구성될 수 있다. 벽 요소(810)는 휠(100) 상에 마찰력을 제공하도록 구성될 수 있다. 휠(100)은 벽 요소(810)와 미끄러짐 있게 맞물릴 수 있고, 그렇게 될 때 자가-회전 없이 (원형 파 드라이브(200)와 맞물림에 기인하여) 롤링할 수 있다.
벽 요소(810)는 휠(100) 상의 마찰력을 감축 또는 제거하도록 구성된 미끄러짐 요소를 포함할 수 있다. 미끄러짐 요소는, 예컨대, 베어링, 윤활제, 베어링 표면, 강성 표면 등을 포함하여, 2개의 컴포넌트들 간 마찰력을 감축하기 위한 다양한 요소 중 어느 것이라도 포함할 수 있다.
원형 파 드라이브(800)가 기어 톱니를 포함하지 않는 마찰 요소를 포함하고 거기서 휠(100)과 적어도 하나의 벽 요소(810) 간 미끄러짐이 존재하는 경우, 입력 대 출력의 감축 비는 다음의 등식을 통하여 계산될 수 있다:
감축 비 = (R2 - R3) / R3
여기서 R2 = 휠(100)의 내측 반경이고, 그리고
R3 = 출력 요소(300)의 외측 반경이다.
원형 파 드라이브(500, 700, 800)는 톱니가 동작할 것을 요구하지 않고, 여기서 나타낸 경우 단순히 컴포넌트들 간 회전 마찰력을 통하여 동작할 수 있다고 이해된다. 대안으로, 마찰력은 기어 톱니를 사용하여 강화될 수 있다. 대안으로 원형 파 드라이브(500, 700, 800)는 일부 컴포넌트들 간 회전 마찰력, 그리고 다른 일부 컴포넌트들 간 기어 톱니를 통하여 동작할 수 있다고 생각된다.
원형 파 드라이브(500, 700, 800)는, 예컨대, 로봇 작동, 기계 작동, 우주 작동, 차량 변속 등을 포함하여, 다양한 작동 및/또는 기어 감축 애플리케이션 중 어느 것에서라도 사용될 수 있다고 생각된다.
원형 파 드라이브(500, 700, 800)는 다양한 감축 비 중 어느 것이라도 달성하도록 사용될 수 있다고 생각된다. 일 실시형태에서, 원형 파 드라이브(500, 700, 800)는 약 100:1의 감축 비를 생성하도록 사용된다. 다른 실시형태에서, 원형 파 드라이브(500, 700, 800)는 무한대 비의 감축 비를 생성하도록 사용된다. 다른 실시형태에서, 원형 파 드라이브(500, 700, 800)는, R3가 0의 값에 다가가고 있다고 가정할 때, 2(R2) = R1인 경우의 감축 비가 가장 낮은 가능한 감축 비가 되도록, 2(R2) = R1+R3의 등식에 의해 제한된, 더 작은 값의 감축 비를 생성하도록 사용된다.
도 9는 원형 파 드라이브의 감축 비를 결정하기 위한 일례의 방법(900)을 예시하는 순서도이다. 일 실시형태에서, 원형 파 드라이브의 설계를 위한 방법(900)이 제공되며, 그 방법은 원형 파 드라이브에 대한 소망 감축 비를 선택하는 단계(단계(910)); 하우징 내에서 배향된 휠, 휠의 제1 축 부분에 휠 내에서 배향된 파 발생기, 휠의 제2 축 부분에 휠 내에서 배향된 출력 요소를 포함하는 원형 파 드라이브를 제공하는 단계로서, 하우징은 내측 반경(R1)을 갖는 내측 벽을 포함하고, 출력 요소는 외측 반경(R3)을 포함하고, 원형 파 드라이브는 기어 톱니를 포함하지 않는 마찰 요소를 포함하고, 그리고 휠과 하우징 간 미끄러짐이 존재하지 않는 제공하는 단계(단계(920)); 및 감축 비 = (R1 - R3) / R3 등식을 사용하여 감축 비를 계산하는 단계(단계(930))를 포함한다.
본 명세서 또는 청구범위에서 용어 "포함한다" 또는 "포함하는(including)"이 사용되는 한, 그것은, 용어 "포함하는(comprising)"과, 그 용어가 청구범위에서 이행 단어로서 채용될 때 해석되는 바와 같이, 유사한 방식으로 포함적이도록 의도된다. 더욱, 용어 "또는"(예컨대, A 또는 B)이 채용되는 한, 그것은 "A 또는 B 또는 양자"를 의미하도록 의도된다. 출원인이 "양자가 아니라 A 또는 B만"을 나타내려고 의도할 때, 그때는 용어 "양자가 아니라 A 또는 B만"이 채용될 것이다. 그리하여, 여기서 용어 "또는"의 사용은 배타적이 아니라 포함적인 사용이다. Bryan A. Garner의 A Dictionary of Modern Legal Usage 624(제2판, 1995년)를 참조하라. 또한, 본 명세서 또는 청구범위에서 용어 "에" 또는 "내에"가 사용되는 한, 그것은 부가적으로 "상에" 또는 "상으로"를 의미하도록 의도된다. 본 명세서 또는 청구범위에서 용어 "실질적으로"가 사용되는 한, 그것은 제조시 상식적이거나 이용가능한 정밀도의 정도를 고려하도록 의도된다. 본 명세서 또는 청구범위에서 용어 "선택적으로"가 사용되는 한, 그것은 장치의 사용자가 장치의 사용시 필요 또는 소망에 따라 컴포넌트의 기능 또는 특징을 활성화 또는 비활성화할 수 있는 컴포넌트의 조건을 지칭하도록 의도된다. 본 명세서 또는 청구범위에서 용어 "동작가능하게 연결"이 사용되는 한, 그것은 식별된 컴포넌트가 지정된 기능을 수행하는 방식으로 연결됨을 의미하도록 의도된다. 본 명세서 및 청구범위에서 사용될 때, 단수형 부정관사 및 정관사는 복수형을 포함한다. 마지막으로, 용어 "약"이 수와 함께 사용되는 경우, 그것은 그 수의 ±10%를 포함하도록 의도된다. 환언하면, "약 10"은 9 내지 11을 의미할 수 있다.
위에서 서술된 바와 같이, 본 출원이 그 실시형태의 설명에 의해 예시되었지만, 그리고 그 실시형태가 상당히 상세히 설명되었지만, 그것은 첨부된 청구범위의 범위를 그러한 상세로 제한하거나 어느 방식으로 한정하려는 출원인의 의도는 아니다. 부가적 이점 및 수정은 본 출원이 유익한 당업자에게는 쉽게 떠오를 것이다. 그래서, 본 출원은, 그 더 넓은 태양에서, 특정 상세, 도시된 예시적 예, 또는 지칭된 어떠한 장치로도 한정되지 않는다. 본 발명의 일반적 개념의 취지 또는 범위로부터 벗어남이 없이 그러한 상세, 예, 및 장치로부터의 이탈이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 원형 파 드라이브(circular wave drive)로서,
    내부에 챔버를 갖는 실질적으로 에워싸인 하우징으로서,
    상기 챔버의 주변은 원형 벽에 의해 획정되고,
    상기 원형 벽은 내측 직경을 포함하고, 그리고
    상기 원형 벽은 마찰 요소를 포함하는, 상기 하우징;
    상기 챔버에 거처하는 링-형상 휠로서,
    상기 링-형상 휠은 외부 마찰 요소도 그리고 내부 마찰 요소도 포함하고,
    상기 링-형상 휠은 내측 직경을 갖는 내측 벽을 포함하는 중공 중심 부분을 포함하고, 상기 내측 벽은 상기 내부 마찰 요소를 포함하고,
    상기 링-형상 휠은 외측 직경을 포함하고, 그리고
    상기 링-형상 휠의 상기 외측 직경은 상기 원형 벽의 상기 내측 직경보다 더 작은, 상기 링-형상 휠;
    상기 링-형상 휠의 상기 중공 중심 부분 내에서 배향되는 휠-구동 부분을 갖는 파 발생기로서,
    상기 파 발생기는 상기 하우징을 통해 그리고 상기 휠-구동 부분으로부터 뻗어있는 편심 장착된 입력 샤프트를 포함하는, 상기 파 발생기; 및
    상기 파 발생기의 상기 휠-구동 부분의 반대측에 상기 링-형상 휠의 상기 중공 중심 부분 내에서 배향되는 휠-피동 부분을 갖는 출력 요소로서,
    상기 출력 요소는 상기 파 발생기의 상기 입력 샤프트의 반대 방향으로 상기 하우징을 통해 그리고 상기 휠-피동 부분으로부터 뻗어있는 출력 샤프트를 포함하고, 그리고
    상기 휠-피동 부분의 주변 면은 상기 링-형상 휠의 상기 내부 마찰 요소와 접촉하고 있는 마찰 요소를 포함하는, 상기 출력 요소를 포함하는, 원형 파 드라이브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 링-형상 휠의 상기 내측 벽은 비-마찰 요소 부분과 마찰 요소 부분으로 축방향으로 분할되는, 원형 파 드라이브.
  3. 제1항에 있어서, 내측 레이스 및 외측 레이스를 갖는 베어링으로서, 상기 파 발생기의 상기 휠-구동 부분의 주변 표면은 상기 베어링의 상기 내측 레이스에 연결되고, 그리고 상기 링-형상 휠의 상기 내측 벽의 상기 비-마찰 요소 부분은 상기 베어링의 상기 외측 레이스에 연결되는 상기 베어링을 더 포함하는, 원형 파 드라이브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 링-형상 휠의 상기 내측 벽과 상기 파 발생기 사이에 배향되어 있는 상기 베어링은 상기 파 발생기의 회전 동안 상기 파 발생기의 상기 휠-구동 부분의 상기 주변 표면을 따라 상기 링-형상 휠의 슬라이딩 모션을 제공하도록 구성되는, 원형 파 드라이브.
  5. 제4항에 있어서, 상기 링-형상 휠의 상기 슬라이딩 모션은 상기 링-형상 휠이 상기 파 발생기의 회전 속도보다 더 작은 회전 속도로 회전하게 야기하는, 원형 파 드라이브.
  6. 제1항에 있어서, 상기 입력 샤프트가 통과하는 상기 하우징에서의 개구부와 상기 파 발생기의 상기 입력 샤프트 사이에 개재된 베어링을 더 포함하는, 원형 파 드라이브.
  7. 제1항에 있어서, 상기 출력 샤프트가 통과하는 상기 하우징에서의 개구부와 상기 출력 요소의 상기 출력 샤프트 사이에 개재된 베어링을 더 포함하는, 원형 파 드라이브.
  8. 제1항에 있어서, 상기 파 발생기의 상기 입력 샤프트와 상기 출력 요소의 상기 출력 샤프트는 동축 정렬되는, 원형 파 드라이브.
  9. 제1항에 있어서, 상기 마찰 요소 중 어느 하나는 복수의 기어 톱니, 마디 표면, 융기 요소, 들쭉날쭉한 요소, 고무 요소, 및 중합체 요소 중 적어도 하나를 포함하는, 원형 파 드라이브.
  10. 제1항에 있어서, 상기 마찰 요소는 기어 톱니이고, 그리고 상기 파 발생기의 회전 속도 대비 상기 출력 요소의 상기 회전 속도에서의 조절가능한 감축을 산출하도록 상기 챔버의 상기 원형 벽을 따라 배치된 톱니의 수는 상기 링-형상 휠 상의 외부 톱니의 수보다 더 작거나, 더 크거나, 또는 동일하고, 그리고 상기 링-형상 휠 상의 내부 톱니의 수는 상기 출력 요소 상의 상기 톱니의 수보다 더 작거나, 더 크거나, 또는 동일한, 원형 파 드라이브.
  11. 원형 파 드라이브로서,
    내부에 챔버를 갖는 실질적으로 에워싸인 하우징으로서,
    상기 챔버의 주변은 원형 벽에 의해 획정되고,
    상기 원형 벽은 내측 직경을 포함하고, 그리고
    상기 원형 벽은 마찰 요소를 포함하는, 상기 하우징;
    상기 챔버에 거처하는 링-형상 휠로서,
    상기 링-형상 휠은 외부 마찰 요소도 그리고 내부 마찰 요소도 포함하고,
    상기 링-형상 휠은 내측 직경을 갖는 내측 벽을 포함하는 중공 중심 부분을 포함하고, 상기 내측 벽은 상기 내부 마찰 요소를 포함하고,
    상기 링-형상 휠의 상기 내측 벽은 비-마찰 요소 부분과 마찰 요소 부분으로 축방향으로 분할되고,
    상기 링-형상 휠은 외측 직경을 포함하고, 그리고
    상기 링-형상 휠의 상기 외측 직경은 상기 원형 벽의 상기 내측 직경보다 더 작은, 상기 링-형상 휠;
    상기 링-형상 휠의 상기 중공 중심 부분 내에서 배향되는 휠-구동 부분을 갖는 파 발생기로서,
    상기 파 발생기는 상기 하우징을 통해 그리고 상기 휠-구동 부분으로부터 뻗어있는 편심 장착된 입력 샤프트를 포함하는, 상기 파 발생기; 및
    상기 파 발생기의 상기 휠-구동 부분의 반대측에 상기 링-형상 휠의 상기 중공 중심 부분 내에서 배향되는 휠-피동 부분을 갖는 출력 요소로서,
    상기 출력 요소는 상기 파 발생기의 상기 입력 샤프트의 반대 방향으로 상기 하우징을 통해 그리고 상기 휠-피동 부분으로부터 뻗어있는 출력 샤프트를 포함하고, 그리고
    상기 휠-피동 부분의 주변 면은 상기 링-형상 휠의 상기 내부 마찰 요소와 접촉하고 있는 마찰 요소를 포함하는, 상기 출력 요소를 포함하는, 원형 파 드라이브.
  12. 제11항에 있어서, 상기 하우징은 본체 부분 및 상기 본체 부분에 고정가능한 커버 요소를 포함하는, 원형 파 드라이브.
  13. 제11항에 있어서, 상기 입력 샤프트가 통과하는 상기 하우징에서의 개구부와 상기 파 발생기의 상기 입력 샤프트 사이에 개재된 베어링을 더 포함하는, 원형 파 드라이브.
  14. 제11항에 있어서, 상기 출력 요소의 상기 출력 샤프트와 상기 하우징에서의 개구부 사이에 개재된 베어링을 더 포함하는, 원형 파 드라이브.
  15. 제11항에 있어서, 상기 파 발생기의 상기 입력 샤프트와 상기 출력 요소의 상기 출력 샤프트는 동축 정렬되는, 원형 파 드라이브.
  16. 제11항에 있어서, 내측 레이스 및 외측 레이스를 갖는 베어링으로서, 상기 파 발생기의 상기 휠-구동 부분의 주변 표면은 상기 베어링의 상기 내측 레이스에 연결되고, 그리고 상기 링-형상 휠의 상기 내측 벽의 상기 비-마찰 요소 부분은 상기 베어링의 상기 외측 레이스에 연결되는 상기 베어링을 더 포함하는, 원형 파 드라이브.
  17. 제16항에 있어서, 상기 링-형상 휠의 상기 내측 벽과 상기 파 발생기 사이에 배향되어 있는 상기 베어링은 상기 파 발생기의 회전 동안 상기 파 발생기의 상기 휠-구동 부분의 상기 주변 표면을 따라 상기 링-형상 휠의 슬라이딩 모션을 제공하도록 구성되는, 원형 파 드라이브.
  18. 제17항에 있어서, 상기 링-형상 휠의 상기 슬라이딩 모션은 상기 링-형상 휠이 상기 파 발생기의 회전 속도보다 더 작은 회전 속도로 회전하게 야기하는 원형 파 드라이브.
  19. 제11항에 있어서, 상기 마찰 요소 중 어느 하나는 복수의 기어 톱니, 마디 표면, 융기 요소, 들쭉날쭉한 요소, 고무 요소, 및 중합체 요소 중 적어도 하나를 포함하는, 원형 파 드라이브.
  20. 제11항에 있어서, 상기 마찰 요소는 기어 톱니이고, 그리고 상기 파 발생기의 회전 속도 대비 상기 출력 요소의 상기 회전 속도에서의 조절가능한 감축을 산출하도록, 상기 챔버의 상기 원형 벽을 따라 배치된 톱니의 수는 상기 휠 상의 외부 톱니의 수보다 더 작거나, 더 크거나, 또는 동일한, 원형 파 드라이브.
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