KR20220158757A

KR20220158757A - 원형파 드라이브

Info

Publication number: KR20220158757A
Application number: KR1020227036156A
Authority: KR
Inventors: 샨 구안; 룩 티오
Original assignee: 서큘러 웨이브 드라이브 파트너스 인크.; 샨 구안; 룩 티오
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-06-14
Publication date: 2022-12-01
Also published as: WO2021201898A1; JP2023526882A; US11125301B1; US20230193987A1; US20210301903A1; EP4100664A1; CN115443388A

Abstract

원형파 드라이브 시스템이 제공된다. 일 양태에서, 상기 드라이브는 순응성내부 입력 링 기어 치형부를 포함하는 순응성 입력 링 기어; 외부 표면을 갖는 입력 사이클로이드 디스크로서, 입력 사이클로이드 디스크가 외부 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부를 포함하며, 상기 외부 기어 치형부가 상기 내부 기어 치형부와 맞물리는 것인, 입력 사이클로이드 디스크; 외부 표면을 갖는 순응성 1차 구동 기어로서, 외부 1차 구동 기어 치형부를 포함하는 1차 구동 기어; 편심 부분과 비편심 부분을 구비한 편심 운동 발생기로서, 상기 편심 부분의 중심선과 상기 비편심 부분의 중심선이 서로 오프셋되며, 중공형 중심 보어를 포함하는 편심 운동 발생기; 및 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부를 포함하는 출력 사이클로이드 디스크로서, 상기 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부가 상기 외부 1차 구동 기어 치형부와 맞물리는 것인, 출력 사이클로이드 디스크를 포함한다.

Description

원형파 드라이브

관련 출원의 교차 참조

본 출원은 2020년 3월 31일에 출원된 미국 특허 가출원 제 63/002,596 호 및 2020년 4월 9일에 출원된 미국 특허 가출원 제 63/007,556 호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 각각의 출원이 전체적으로 본원에 참조로서 인용된다.

현재, 동력을 전달하며 모터 출력 속도를 감소시키기 위한 다수의 장치가 알려져 있다. 이러한 두 가지 장치로서 하모닉 드라이브(harmonic drive)와 사이클로이드 드라이브(cycloidal drive)가 있다.

이들 장치 중 더 잘 알려진 것은 1950년대에 도입되어 현재 널리 사용되고 있는 하모닉 드라이브이다. 그러나, 하모닉 드라이브는 하모닉 드라이브의 작동 동안 의도적으로 반복적으로 변형되는 플렉스스파인(flexspine)의 사용을 필요로 한다. 플렉스스파인의 이러한 변형은 플렉스스파인을 구성하는 재료의 피로를 야기하며, 이러한 피로는 하모닉 드라이브로 달성될 수도 있는 감속 및 토크 전달을 제한한다.

전형적인 버전의 사이클로이드 드라이브는 구성과 작동이 비교적 복잡하다. 사이클로이드 드라이브는 각각 고장 지점이 될 수도 있는 다수의 가동부를 필요로 한다. 사이클로이드 디스크의 편심 회전은 또한, 보상되지 않으면 입력 샤프트와 출력 샤프트를 통해 전달될 수도 있는 바람직하지 않은 진동을 생성한다. 마지막으로, 사이클로이드 디스크의 수용 홀과 출력 롤러 사이의 접촉으로 인해 또한, 이들 구성 요소 모두 마모될 수도 있다.

추가적으로, 원하는 감속비를 달성하기 위해 시스템에 치형 기어가 활용되는 경우, 기어 백래시(gear backlash)를 적절하게 설정하기 어려울 수도 있다. 이와 같이, 순응성(즉, 탄성적으로 변형 가능한) 기어 부분을 갖는 치형 요소가 포함됨으로써, 최적의 기능을 위해 필요한 백래시를 획득하기 위해 기어 치형부 계면이 약간 편향되는 것을 허용할 수도 있다.

알려진 하모닉 드라이브와 사이클로이드 드라이브의 전술한 단점이 없는 동력 전달/감속 장치가 요구되고 있다. 이러한 장치는 또한, 보다 간단한 구성 뿐만 아니라 긴 수명을 제공할 수도 있다.

일 양태에서, 원형파 드라이브가 제공되며, 상기 원형파 드라이브는, 내부 표면을 갖는 순응성 입력 링 기어로서, 상기 내부 표면 상에 배향된 내부 입력 링 기어 치형부를 포함하는 순응성 입력 링 기어; 외부 표면을 갖는 입력 사이클로이드 디스크로서, 입력 사이클로이드 디스크가 상기 외부 표면 상에 배향된 외부 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부를 포함하며, 상기 외부 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부가 상기 내부 입력 링 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 것인, 입력 사이클로이드 디스크; 외부 표면을 갖는 순응성 1차 구동 기어로서, 상기 외부 표면 상에 배향된 외부 1차 구동 기어 치형부를 포함하는 1차 구동 기어; 편심 부분과 비편심 부분을 포함하는 편심 운동 발생기로서, 상기 편심 부분의 중심선과 상기 비편심 부분의 중심선이 서로 오프셋되며, 상기 편심 운동 발생기는 중공형 중심 보어를 포함하는 것인 편심 운동 발생기; 및 내부 표면을 갖는 출력 사이클로이드 디스크로서, 출력 사이클로이드 디스크가 상기 내부 표면 상에 배향된 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부를 포함하며, 상기 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부가 상기 외부 1차 구동 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 것인, 출력 사이클로이드 디스크를 포함한다.

다른 양태에서, 원형파 드라이브가 제공되며, 상기 원형파 드라이브는, 내부 표면을 갖는 순응성 입력 링 기어로서, 순응성 입력 링 기어가 상기 내부 표면 상에 배향된 내부 입력 링 기어 치형부를 포함하며, 순응성 입력 링 기어가 상기 입력 링 기어 치형부를 포함하는 비순응성 부분 및 입력 링 기어 장착 플랜지를 포함하며, 상기 비순응성 부분과 상기 입력 링 기어 장착 플랜지가 순응성 벽에 의해 연결되는 것인, 순응성 입력 링 기어; 외부 표면을 갖는 입력 사이클로이드 디스크로서, 입력 사이클로이드 디스크가 상기 외부 표면 상에 배향된 외부 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부를 포함하며, 상기 외부 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부가 상기 내부 입력 링 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 것인, 입력 사이클로이드 디스크; 외부 표면을 갖는 순응성 1차 구동 기어로서, 1차 구동 기어가 상기 외부 표면 상에 배향된 외부 1차 구동 기어 치형부를 포함하며, 1차 구동 기어가 허브, 상기 허브로부터 축방향 및 반경방향 외측으로 연장되는 순응성 벽, 및 릴리프 홈을 포함하며, 상기 릴리프 홈에 의해 상기 순응성 벽으로부터 상기 외부 1차 구동 기어 치형부가 떨어져 있는 것인, 순응성 1차 구동 기어; 편심 부분과 비편심 부분을 포함하는 편심 운동 발생기로서, 상기 편심 부분의 중심선과 상기 비편심 부분의 중심선이 서로 오프셋되며, 상기 편심 운동 발생기는 중공형 중심 보어를 포함하는 것인 편심 운동 발생기; 및 내부 표면을 갖는 출력 사이클로이드 디스크로서, 출력 사이클로이드 디스크가 상기 내부 표면 상에 배향된 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부를 포함하며, 상기 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부가 상기 외부 1차 구동 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 것인, 출력 사이클로이드 디스크를 포함한다.

일 양태에서, 원형파 드라이브가 제공되며, 상기 원형파 드라이브는, 내부 표면을 갖는 입력 링 기어로서, 상기 내부 표면 상에 배향된 내부 입력 링 기어 치형부를 포함하는 입력 링 기어; 상기 내부 입력 링 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 외부 입력 사이클로이드 기어 치형부, 내부 출력 사이클로이드 기어 치형부, 내부 플랜지를 포함하는 반경방향 내부 표면에 의해 획정된 중공형 중심 부분, 및 상기 반경방향 내부 표면으로부터 반경방향 내측으로 연장되는 반경방향 내부 벽을 포함하며, 상기 내부 플랜지가 상기 내부 출력 사이클로이드 기어 치형부와 반경방향 내측으로 및 축방향으로 중첩되는 것인, 모놀리식의 조합된 입력 사이클로이드 디스크와 출력 사이클로이드 디스크; 외부 표면을 갖는 1차 구동 기어로서, 상기 외부 표면 상에 배향되며 상기 내부 출력 사이클로이드 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 외부 1차 구동 기어 치형부를 포함하는 1차 구동 기어; 편심 부분과 비편심 부분을 포함하는 편심 운동 발생기로서, 상기 편심 부분의 중심선과 상기 비편심 부분의 중심선이 서로 오프셋되는 것인, 편심 운동 발생기를 포함한다.

본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면에는 다양한 예시적인 시스템, 장치, 및 방법이 도시되어 있으며, 단지 다양한 예시적인 양태를 도시하기 위해 사용된다. 도면에서, 유사한 요소는 유사한 도면 부호를 갖는다.
도 1은 원형파 드라이브(100)의 예시적인 일 양태의 입력 단부의 사시도이다.
도 2는 원형파 드라이브(200)의 예시적인 일 양태의 단면도이다.
도 3a는 입력 링 기어(202)의 예시적인 일 양태의 정면도이다.
도 3b는 입력 링 기어(202)의 예시적인 일 양태의 측면도이다.
도 3c는 입력 링 기어(202)의 예시적인 일 양태의 측면 사시도이다.
도 3d는 입력 링 기어(202)의 예시적인 일 양태의 측단면도이다.
도 4a는 1차 구동 기어(220)의 예시적인 일 양태의 제 1 측면도이다.
도 4b는 1차 구동 기어(220)의 예시적인 일 양태의 제 1 측면 사시도이다.
도 4c는 1차 구동 기어(220)의 예시적인 일 양태의 제 2 측면 사시도이다.
도 4d는 1차 구동 기어(220)의 예시적인 일 양태의 단면 사시도이다.
도 5a는 편심 운동 발생기(506)의 예시적인 일 양태의 측단면도이다.
도 5b는 편심 운동 발생기(506)의 예시적인 일 양태의 정면도이다.
도 6은 원형파 드라이브의 감속비를 결정하기 위한 예시적인 방법이 도시된 흐름도이다.
도 7a는 입력 사이클로이드 디스크(218)의 예시적인 일 양태의 전방 사시도이다.
도 7b는 입력 사이클로이드 디스크(218)의 예시적인 일 양태의 단면 사시도이다.
도 8a는 출력 사이클로이드 디스크(224)의 예시적인 일 양태의 정면 사시도이다.
도 8b는 출력 사이클로이드 디스크(224)의 예시적인 일 양태의 단면 사시도이다.
도 9a는 출력 구동 요소(204)의 예시적인 일 양태의 정면 사시도이다.
도 9b는 출력 구동 요소(204)의 예시적인 일 양태의 단면 사시도이다.
도 10a는 앵글 링(285)의 예시적인 일 양태의 단면 사시도이다.
도 10b는 편심 운동 발생기(206) 및 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(226)과 조립된 앵글 링(285)의 예시적인 일 양태의 단면 사시도이다.
도 11은 샤프트 립 시일(286)의 예시적인 일 양태의 단면 사시도이다.
도 12a는 편심 운동 발생기(206)의 예시적인 일 양태의 정면 사시도이다.
도 12b는 편심 운동 발생기(206)의 예시적인 일 양태의 단면 사시도이다.
도 13a는 입력 사이클로이드 디스크(1318)와 출력 사이클로이드 디스크(1324)의 조립체(1300)의 분해도이다.
도 13b는 입력 사이클로이드 디스크(1318)와 출력 사이클로이드 디스크(1324)의 조립체(1300)의 단면 사시도이다.
도 13c는 입력 사이클로이드 디스크(1318)와 출력 사이클로이드 디스크(1324)의 조립체(1300)의 부분 단면 사시도이다.
도 14a는 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)의 측면도이다.
도 14b는 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)의 출력측 입면도이다.
도 14c는 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)의 입력측 입면도이다.
도 14d는 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)의 측면 사시도이다.
도 14e는 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)의 단면 사시도이다.
도 14f는 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)의 부분 단면 사시도이다.
도 15는 조립체(1300)와 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)의 비교 단면도이다.
도 16은 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)를 포함하는 원형파 드라이브(1600)의 부분 단면도이다.
도 17은 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)를 포함하는 원형파 드라이브(1700)의 단면도이다.

본원에 개시된 예시적인 양태의 원형파 드라이브는 알려진 하모닉 드라이브와 사이클로이드 드라이브보다 구성이 간단할 수도 있다. 본원에 개시된 예시적인 양태의 원형파 드라이브는 또한, 소형이며, 광범위한 감속비를 제공할 수도 있으며, 가역 구동이 가능하지 않으며, 백래시가 거의 또는 전혀 없는 상태로 작동한다. 본원에 개시된 예시적인 양태의 원형파 드라이브에는 사이클로이드 드라이브에서 일반적으로 볼 수 있는 롤러가 없다.

일반적으로 말하자면, 본원에 개시된 예시적인 양태의 원형파 드라이브는 내부에 원형 챔버를 구비한 하우징을 포함할 수도 있다. 하우징은 밀폐된 원형 챔버를 형성하도록 하우징 내의 공동을 폐쇄하는 커버를 포함할 수도 있다. 하우징이 선택적으로 함께 끼워지는 2 개 이상의 요소로 형성될 수도 있다. 치형부가 챔버(입력 링 기어)의 내부 원형 벽을 따라 배치될 수도 있다. 링 형상의 휠(입력 사이클로이드 디스크)이 챔버 내부에 있을 수도 있다. 링 형상의 휠은 하우징에 통합되거나 제거 가능하게 부착될 수도 있다. 휠은 하우징의 원형 내부 벽을 따라 위치된 치형부와 맞물리는 외부 치형부를 포함할 수도 있다. 휠 직경이 챔버 직경보다 작을 수도 있으므로, 임의의 주어진 시간에 휠 치형부의 일부만이 내부 하우징 치형부와 맞물린다. 상기 휠이, 외부 치형부를 또한 포함할 수도 있는, 제 2 휠(1차 구동 기어)에 적층될 수도 있다. 제 2 휠 외부 치형부가 출력 기어 요소(출력 사이클로이드 디스크)의 내부 벽의 일부를 따라 배치된 내부 치형부와 맞물릴 수도 있다.

본원에 개시된 예시적인 양태의 원형파 드라이브는 또한, 파동 발생기(편심 운동 발생기)를 포함할 수도 있다. 파동 발생기는 편심 운동 발생기의 회전 동안 하나 이상의 요소(예를 들어, 입력 사이클로이드 디스크 및 1차 구동 기어)의 병진 운동을 야기하도록 구성된 편심 부분을 구비한 편심 운동 발생기를 포함할 수도 있다. 편심 부분을 포함하는 편심 운동 발생기가 원형 단면을 가질 수도 있다. 편심 부분은, 편심 운동 발생기가 회전될 때 편심 운동 발생기와 접촉하고 있는 요소에 편심 운동을 부여하도록, 편심 운동 발생기의 나머지 부분의 중심 축선으로부터 오프셋될 수도 있다. 파동 발생기의 비편심 부분이 하우징의 개구를 통해 연장될 수도 있으며, 하우징에 제거 가능하게 또는 일체형으로 부착된 입력 링 기어를 포함할 수도 있다.

예시적인 양태의 원형파 드라이브는 또한, 출력 구동 요소를 채용할 수도 있다. 출력 구동 요소가 원형 디스크를 포함할 수도 있다. 출력 구동 요소가 편심 운동 발생기와 동축일 수도 있다. 출력 요소 부분이 원형파 드라이브의 편심 운동 발생기 반대측 측면 상에 배향될 수도 있으며, 또는 대안으로서, 출력 요소 부분이 원형파 드라이브의 편심 운동 발생기와 동일한 측면 상에 배향될 수도 있다. 편심 운동 발생기와 출력 구동 요소의 출력 요소 부분이 모두 베어링을 통과할 수도 있다.

작동 시에, 파동 발생기의 편심 운동 발생기가 전기 구동 모터와 같은 회전 부여 액츄에이터에 연결될 수도 있다. 액츄에이터는 파동 발생기가 회전 운동하도록 할 수도 있어, 파동 발생기의 편심 부분이 입력 사이클로이드 디스크 및 1차 구동 기어의 내부에서 회전하도록 할 수도 있다. 편심 부분의 회전에 의해 입력 사이클로이드 디스크가 입력 링 기어의 내부 벽을 따라 회전될 수도 있다. 편심 부분과 입력 사이클로이드 디스크가 회전하면 출력 사이클로이드 디스크가 회전될 수도 있어, 1차 구동 기어의 회전이 야기될 수도 있으며, 이에 의해 편심 운동 발생기의 회전 속도에 비해 감소된(감속비만큼 감소된) 속도로 출력 구동 요소가 회전될 수도 있다.

편심 운동 발생기의 편심 부분의 외부 둘레면과 입력 사이클로이드 디스크의 내부 벽의 짝을 이루는 표면이 베어링에 의해 분리될 수도 있기 때문에, 편심 운동 발생기의 편심 부분과 입력 사이클로이드 디스크의 내부 벽의 짝을 이루는 표면 사이의 마찰 계수가 매우 낮을 수도 있다. 결과적으로, 입력 사이클로이드 디스크가 편심 운동 발생기 편심 부분과 차례로 회전하는 것이 아니라, 오히려 편심 운동 발생기 편심 부분의 둘레면을 따라 활주 이동할 수도 있다. 이로 인해, 입력 사이클로이드 디스크의 회전 속도가 편심 운동 발생기 및 관련 액츄에이터의 회전 속도보다 작을 수도 있다. 원형파 드라이브의 입력측과 출력측 간의 전체적인 감속은 파동 발생기의 직경, 입력 사이클로이드 디스크의 기어 치형부의 수, 입력 링 기어의 기어 치형부의 수, 1차 구동 기어의 기어 치형부의 수, 및 출력 사이클로이드 디스크의 기어 치형부의 수 중 적어도 하나에 따라 달라질 수도 있다. 추가적으로, 전체적인 감속이 바로 위에 언급된 다양한 요소의 직경에 따라 달라질 수도 있다. 2 개의 표면이 만나는 경우 큰 직경이 작은 직경보다 반드시 더 많은 치형부를 갖는 것은 아닐 수도 있다. 직경과 치형부의 수의 다양한 조합에 의해, 감속의 크기가 기존의 장치를 사용하여서는 불가능할 수도 있는 광범위한 범위, 예를 들어, 8:1 내지 10,000:1에 이를 수도 있다.

도 1에는 원형파 드라이브(100)의 예시적인 일 양태가 도시되어 있다. 원형파 드라이브(100)가 하우징(101) 및 출력 구동 요소(104)를 포함할 수도 있다. 원형파 드라이브(100)가 편심 운동 발생기(106)를 포함할 수도 있다.

원형파 드라이브(100)는 회전 입력을 수신하며, 다양한 요소들 간의 상호 작용을 통해, 본원에 추가로 설명되는 바와 같이 감속비만큼 감소된 회전 출력을 출력하도록 구성될 수도 있다. 원형파 드라이브(100)는, 예를 들어, 강철 또는 합금과 같은 금속; 중합체; 또는 유기 재료를 포함한 다양한 재료 중 어느 하나로 형성될 수도 있다. 원형파 드라이브(100)는 원하는 의도한 사용 기간 동안 회전 감소를 수행하기에 충분한 강도, 경도, 또는 내구성을 갖는 임의의 재료로 형성될 수도 있다. 원형파 드라이브(100)의 다양한 요소 중 어느 하나가, 예를 들어, 기계 가공, 3D 프린팅/적층 제조, 또는 단조를 포함한 다양한 방법 중 어느 하나를 통해 형성될 수도 있다.

하우징(101) 및 출력 구동 요소(104)는 하나가 다른 하나에 대해 회전할 수도 있도록 서로 회전 가능하게 연결될 수도 있다. 하우징(101) 및 출력 구동 요소(104)가, 그 사이에 배향된 1차 구동 기어/하우징 베어링(도 2에 요소(268)로 도시됨)으로, 서로 회전 가능하게 연결될 수도 있다.

하우징(101)이 적어도 하나의 포트(188)를 포함할 수도 있다. 포트(188)가 플러그에 의해 선택적으로 밀봉되는 하우징(101)의 개구일 수도 있다. 포트(188)는 원형파 드라이브(100)의 적어도 일부 이동 구성 요소의 윤활을 위해 하우징(101)의 내부에 윤활제를 첨가하는 데 사용될 수도 있다. 포트(188)가 하우징(101)의 내부로부터의 압력 방출을 허용하기 위한 환기 목적으로 사용될 수도 있다.

원형파 드라이브(100)가 하우징(101)에 연결된 단부 플레이트(103)를 포함할 수도 있다. 단부 플레이트(103)가 하나 이상의 체결구(110)를 통해 하우징(101)에 연결될 수도 있다. 원형파 드라이브(100)가 편심 운동 발생기(106)를 에워싸는 플랜지 플레이트(105)를 포함할 수도 있다. 플랜지 플레이트(105)가 하나 이상의 체결구(109)를 통해 단부 플레이트(103)에 연결될 수도 있다.

샤프트 립 시일(shaft lip seal)(186)이 편심 운동 발생기(106)를 에워쌀 수도 있으며, 편심 운동 발생기(106)와 플랜지 플레이트(105)의 사이에 배향될 수도 있다. 샤프트 립 시일(186)이, 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 하우징(101)의 내부에 윤활제를 유지하는 역할을 할 수도 있다.

편심 운동 발생기(106)가, 중공형 중심 보어(아래에 추가로 설명됨)가 있는, 실질적으로 환형 단면을 갖는 샤프트일 수도 있다. 편심 운동 발생기(106)는 아래에 보다 완전히 설명되는 바와 같은 편심 부분(도 2에 요소(207A)로 도시됨)을 포함할 수도 있다. 편심 운동 발생기(106)가, 예를 들어, 편심 운동 발생기(106)에 회전을 부여하도록 구성된 회전 액츄에이터 샤프트(아래에 추가로 설명됨)를 포함하는 회전 유도 요소에 작동 가능하게 연결될 수도 있다.

편심 운동 발생기(106)는 출력 구동 요소(104)에 직접 연결되어 있지 않다. 즉, 편심 운동 발생기(106) 및 출력 구동 요소(104)가 단지 중간 기어 트레인 요소를 통해 서로 연결된다. 편심 운동 발생기(106) 및 출력 구동 요소(104)는, 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 감속비에 따라 서로에 대해 회전한다. 이러한 방식으로, 입력 회전 속도가 원형파 드라이브(100)에 의해 감소되며, 출력 구동 요소(104)를 통해 출력된다.

하우징(101)이나 단부 플레이트(103)가 기계적 구성 요소의 구조적 요소, 지면, 기계 등과 같은 다른 물체에 대한 하우징(101) 및/또는 단부 플레이트(103)의 장착 또는 그 외 다른 방식의 고정을 허용하는 다양한 요소 중 어느 하나를 포함할 수도 있다. 하우징(101)은 원형파 드라이브(100)의 입력 단부 부근의 플랜지 상에 배향된 하나 이상의 장착 구멍(190)을 포함할 수도 있다. 구멍(190)은 하우징(101) 및 원형파 드라이브(100)를 다른 물체 및/또는 정지 물체에 고정하는 데 사용될 수도 있다. 구멍(190)은 하나 이상의 체결구를 수용하도록 구성될 수도 있다.

출력 구동 요소(104)는 적어도 하나의 출력 구동 요소 장착 요소(108)를 포함할 수도 있다. 출력 구동 요소 장착 요소(108)는 구멍, 천공부, 보스(boss), 나사산이 형성된 블라인드 홀(blind hole), 나사산이 형성되지 않은 블라인드 홀, 탭(tab) 등을 포함할 수도 있다. 출력 구동 요소 장착 요소(108)는 기계적 구성 요소의 구조적 요소, 지면, 기계 등과 같은 다른 물체에 대한 출력 구동 요소(104)의 장착 또는 그 외 다른 방식의 고정을 허용하는 다양한 요소 중 어느 하나를 포함할 수도 있다. 출력 구동 요소(104)는 하나 이상의 장착 구멍(191)을 포함할 수도 있다. 구멍(191)은 출력 구동 요소(104)를 다른 물체 및/또는 정지 물체에 고정하는 데 사용될 수도 있다. 구멍(191)은 하나 이상의 체결구를 수용하도록 구성될 수도 있다.

도 2에는 원형파 드라이브(200)의 예시적인 일 양태가 도시되어 있다. 원형파 드라이브(200)는 하우징(201), 편심 부분(207A) 및 비편심 부분(207B)을 구비한 편심 운동 발생기(206), 입력 사이클로이드 디스크(218), 타이 플레이트(219), 1차 구동 기어(220), 출력 사이클로이드 디스크(224), 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(226), 및 편심 운동 발생기/출력 구동 요소 베어링(230)을 포함할 수도 있다. 원형파 드라이브(200)는 입력 링 기어(202)를 포함할 수도 있다.

조립된 원형파 드라이브(200)는 적어도 하나의 체결구(209)를 통해 단부 플레이트(203)에 연결된 플랜지 플레이트(205)를 추가로 포함할 수도 있다. 단부 플레이트(203)는 적어도 하나의 체결구(210)를 통해 하우징(201)에 연결될 수도 있다. 적어도 하나의 체결구(210)가 나사산이 형성된 체결구일 수도 있다.

입력 링 기어(202)가 하우징(201)에 장착될 수도 있다. 단부 플레이트(203)가 입력 링 기어(202)에 장착되어, 단부 플레이트(203)와 하우징(201)의 사이에 입력 링 기어(202)가 끼워질 수도 있다.

원형파 드라이브(200)는 적어도 하나의 체결구(280)를 통해 1차 구동 기어(220)에 직접 연결된 출력 구동 요소(204)를 포함할 수도 있다. 출력 구동 요소(204)는 하나 이상의 장착 구멍(291)을 포함할 수도 있다. 구멍(291)은 출력 구동 요소(204)를 다른 물체에 고정하는 데 사용될 수도 있다. 구멍(291)은 하나 이상의 체결구를 수용하도록 구성될 수도 있다.

하우징(201)은 전술한 요소 모두를 수용하도록 구성된 실질적으로 중공형의 내부를 포함할 수도 있다. 편심 운동 발생기(206)가 실질적으로 하우징(201)을 통해 그리고 전술한 요소 각각을 통해 연장될 수도 있다.

하우징(201)은 원형파 드라이브(200)의 입력 단부 부근의 플랜지 상에 배향된 하나 이상의 장착 구멍(290)을 포함할 수도 있다. 구멍(290)은 하우징(201) 및 원형파 드라이브(200)를 다른 물체에 고정하는 데 사용될 수도 있다. 구멍(290)은 하나 이상의 체결구를 수용하도록 구성될 수도 있다.

하우징(201)이 적어도 하나의 포트(288)를 포함할 수도 있다. 포트(288)가 플러그에 의해 선택적으로 밀봉되는 하우징(201)의 개구일 수도 있다. 포트(288)는 원형파 드라이브(200)의 적어도 일부 이동 구성 요소의 윤활을 위해 하우징(201)의 내부에 윤활제를 첨가하는 데 사용될 수도 있다. 포트(288)가 하우징(201)의 내부로부터의 압력 방출을 허용하기 위한 환기 목적으로 사용될 수도 있다.

편심 운동 발생기(206)는 편심 운동 발생기(206)의 나머지 비편심 부분(207B)으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 편심 부분(207A)을 포함할 수도 있다. 편심 부분(207A)이 편심 운동 발생기(206)의 비편심 부분(207B)의 중심선으로부터 오프셋된 중심선을 가질 수도 있다. 즉, 편심 부분(207A)의 중심선이 편심 운동 발생기(206)의 비편심 부분(207B)의 중심선에 평행하며 그 중심선으로부터 오프셋된다. 편심 운동 발생기(206)의 비편심 부분(207B)의 중심선이 편심 운동 발생기(206)의 회전 축선과 동일선상에 있다.

편심 운동 발생기(206)는 중공형 중심 보어(211)를 포함할 수도 있다. 중심 보어(211)는 편심 운동 발생기(206)의 길이의 일부 또는 전체에 걸쳐 연장되는 공극일 수도 있다.

입력 링 기어(202)는 입력 링 기어 치형부(232)를 포함할 수도 있다. 입력 사이클로이드 디스크(218)는 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부(234)를 포함할 수도 있다. 출력 사이클로이드 디스크(224)는 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부(238)를 포함할 수도 있다. 1차 구동 기어(220)는 외부 1차 구동 기어 치형부(236)를 포함할 수도 있다.

입력 링 기어 치형부(232), 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부(234), 외부 1차 구동 기어 치형부(236), 및 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부(238)가 각각, 치형부 높이를 갖는다.

입력 사이클로이드 디스크(218)가 중공형 중심 부분을 포함할 수도 있어, 디스크(218)가 고리 형상이다. 입력 사이클로이드 디스크(218)는 그 반경 방향 외부 가장자리를 중심으로 외부 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부(234)일 수도 있는 마찰 요소를 포함할 수도 있다.

출력 사이클로이드 디스크(224)가 중공형 중심 부분을 포함할 수도 있어, 기어(224)가 고리 형상이다. 출력 사이클로이드 디스크(224)는 그 반경 방향 내부 가장자리를 중심으로 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부(238)일 수도 있는 마찰 요소를 포함할 수도 있다.

입력 사이클로이드 디스크(218) 및 출력 사이클로이드 디스크(224)는 동심 구성으로 서로 직접 연결되며, 따라서 1:1의 비율로 함께 회전할 수도 있다. 입력 사이클로이드 디스크(218) 및 출력 사이클로이드 디스크(224)는 동심 구성으로 타이 플레이트(219)를 통해 서로 연결되며, 따라서 1:1의 비율로 함께 회전할 수도 있다. 나사, 볼트, 핀, 또는 리벳과 같은 체결구(282, 283)가 직접 또는 타이 플레이트(219)를 통해 입력 사이클로이드 디스크(218)를 출력 사이클로이드 디스크(224)에 연결할 수도 있다.

원형파 드라이브(200)는 적어도 하나의 1차 구동 기어/하우징 베어링(268)을 포함할 수도 있다. 원형파 드라이브(200)는 복수의, 예를 들어, 2 개의 1차 구동 기어/하우징 베어링(268)을 포함할 수도 있다. 1차 구동 기어/하우징 베어링(268)은 1차 구동 기어(220)와 하우징(201)의 사이에 배향될 수도 있다. 편심 운동 발생기 베어링(216), 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(226), 편심 운동 발생기/출력 구동 요소 베어링(230), 및 1차 구동 기어/하우징 베어링(268) 중 하나 이상이 구름 요소 베어링일 수도 있다. 편심 운동 발생기 베어링(216)의 내륜은 편심 운동 발생기(206)에 직접 연결되어 이를 둘러쌀 수도 있는 반면, 편심 운동 발생기 베어링(216)의 외륜은 단부 플레이트(203)에 직접 연결되어 이를 둘러쌀 수도 있다. 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(226)의 내륜은 편심 운동 발생기(206)의 편심 부분(207A)에 직접 연결되어 이를 둘러쌀 수도 있는 반면, 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(226)의 외륜은 입력 사이클로이드 디스크(218)에 직접 연결되어 이를 둘러쌀 수도 있다. 편심 운동 발생기/출력 구동 요소 베어링(230)의 내륜은 편심 운동 발생기(206)에 직접 연결되어 이를 둘러쌀 수도 있는 반면, 편심 운동 발생기/출력 구동 요소 베어링(230)의 외륜은 1차 구동 기어(220)에 직접 연결되어 이를 둘러쌀 수도 있다. 1차 구동 기어/하우징 베어링(268)의 내륜은 1차 구동 기어(220)에 직접 연결되어 이를 둘러쌀 수도 있는 반면, 1차 구동 기어/하우징 베어링(268)의 외륜은 하우징(201)에 직접 연결되어 이를 둘러쌀 수도 있다.

편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(226)이 앵글 링(285)과 맞물릴 수도 있다. 앵글 링(285)이, 최소 축방향 배치 및 최소 마찰로, 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(226)의 내부에 롤러를 유지하는 데 활용될 수도 있다.

전술한 베어링 각각은 베어링의 내륜에 연결된 요소와 베어링의 외륜에 연결된 요소가 서로에 대해 회전하는 것을 허용하는 것으로 이해된다.

1차 구동 기어(220)가 중공형 중심 부분을 포함할 수도 있어, 1차 구동 기어(220)가 고리 형상이다. 1차 구동 기어(220)는 그 반경 방향 외부 가장자리를 중심으로 외부 1차 구동 기어 치형부(236)일 수도 있는 마찰 요소를 포함할 수도 있다. 1차 구동 기어(220)는 출력 구동 요소(204)의 내부 스플라인(271)과 짝을 이루어 결합되도록 구성된 외부 스플라인(269)을 포함할 수도 있다. 스플라인(269, 271)이 서로 맞물려 출력 구동 요소(204)가 1차 구동 기어(220)에 대해 회전하는 것을 방지할 수도 있다. 달리 말하자면, 출력 구동 요소(204)가 1차 구동 기어(220)에 직접 연결되어 이들 2 개가 1:1의 비율로 함께 회전한다.

원형파 드라이브(200)로 조립 시에, 입력 링 기어 치형부(232)가 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부(234)와 맞물리며, 이 치형부 맞물림 및 입력 사이클로이드 디스크(218)의 편심 운동(편심 부분(207A)과의 맞물림을 통해 부여됨)을 통해, 입력 링 기어(202) 및 입력 사이클로이드 디스크(218)가 편심 운동 발생기(206)의 회전 축선에 평행한 축선을 중심으로 서로에 대해 회전한다.

원형파 드라이브(200)로 조립 시에, 외부 1차 구동 기어 치형부(236)가 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부(238)와 맞물리며, 이 치형부 맞물림 및 출력 사이클로이드 디스크(224)의 편심 운동(편심 부분(207A)과의 맞물림을 통해 부여됨)을 통해, 출력 사이클로이드 드라이브(220)가 편심 운동 발생기(206)의 회전 축선에 평행한 축선을 중심으로 출력 사이클로이드 디스크(224)에 대해 회전한다.

전술한 치형부 맞물림을 통해, 편심 운동 발생기(206)의 회전이 편심 부분(207A)의 회전을 야기하여, 이에 의해 입력 사이클로이드 디스크를(218) 및 따라서 출력 사이클로이드 디스크(224)(서로 연결되어 있음)가 회전된다. 출력 사이클로이드 디스크(224)의 회전에 의해 1차 구동 기어(220)가 회전되며, 1차 구동 기어(220)의 이러한 회전에 의해 출력 구동 요소(204)가, 이들 2 개가 적어도 하나의 체결구(280)를 통해 서로 직접 연결됨에 따라, 회전된다.

달리 말하자면, 실제로, 회전력이 편심 운동 발생기(206)에 입력될 수도 있어, 이에 의해 편심 운동 발생기(206)와 편심 부분(207A)의 회전이 유발될 수도 있다. 편심 운동 발생기(206)가 편심 운동 발생기 베어링(216)을 통해 단부 플레이트(203)의 내부에서 회전하도록 허용될 수도 있다. 편심 운동 발생기(206)의 편심 부분(207A)이 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(226)을 통해 입력 사이클로이드 디스크(218)와 맞물릴 수도 있으며, 이 편심 회전으로 인해 입력 사이클로이드 디스크(218)가 입력 링 기어 치형부(232)와 맞물려 이를 따라 회전될 수도 있다. 입력 사이클로이드 디스크(218)의 회전에 의해 출력 사이클로이드 디스크(224)의 동일한 편심 회전이 유발될 수도 있다. 출력 사이클로이드 디스크(224)의 편심 회전에 의해 1차 구동 기어(220)가 출력 사이클로이드 디스크(224)와 맞물려 이를 따라 회전될 수도 있다. 1차 구동 기어(220)의 회전이 출력 구동 요소(204)의 회전을 유발할 수도 있으며, 이들 2 개가 1차 구동 기어/하우징 베어링(268)을 통해 하우징(201)에 대해 회전하도록 구성될 수도 있다. 출력 구동 요소(204)의 회전 속도가 감속비에 따라 편심 운동 발생기(206)의 회전 속도에 비해 감소될 수도 있다.

원형파 드라이브(200)는 오일과 같은 윤활제가 그 내부에 포함되어 작동 및 마모 감소를 돕도록 다양한 시일을 포함할 수도 있다. 원형파 드라이브(200)는 편심 운동 발생기(206)의 입력 단부와 출력 단부 중 하나 또는 모두에 샤프트 립 시일(286)을 포함할 수도 있다. 원형파 드라이브(200)는 출력 구동 요소/하우징 립 시일(287)을 포함할 수도 있다. 시일(286, 287)은, 원형파 드라이브(200)의 내부에서 윤활을 유지하기 위해 전술한 요소 사이의 밀봉 폐쇄를 유지하며 이물질, 먼지 및 파편을 원형파 드라이브(200)의 외부에 유지하면서, 시일의 내부 및 외부에 접촉하고 있는 요소가 서로에 대해 회전하는 것을 허용하도록 구성된다.

편심 운동 발생기(206)의 비편심 부분(207B)이 입력 링 기어(202), 1차 구동 기어(220), 및 출력 구동 요소(204)와 동심일 수도 있다. 편심 부분(207A)이 입력 사이클로이드 디스크(218), 출력 사이클로이드 디스크(224), 및 타이 플레이트(219)와 동심일 수도 있다.

원형파 드라이브(100, 200)가, 예를 들어, 로봇 작동, 기계 작동, 항공 우주 작동, 또는 차량 변속기를 포함한 다양한 작동 및/또는 기어 감속 용례 중 어느 하나에 사용될 수도 있다.

예를 들어, 원형파 드라이브(100, 200)를 포함하는 본원에 설명된 원형파 드라이브는 2단 이상의 사이클로이드 기어를 포함할 수도 있다. 일 양태에서, 원형파 드라이브는 2단 사이클로이드 기어를 포함할 수도 있다. 다른 양태에서는, 원형파 드라이브가 3단 사이클로이드 기어를 포함할 수도 있다. 다른 양태에서는, 원형파 드라이브가 2단을 초과하는 사이클로이드 기어를 포함할 수도 있다. 일 양태에서, 원형파 드라이브가 2단 이상의 사이클로이드 기어를 포함할 수도 있으며, 여기서 2단 이상의 사이클로이드 기어는 감산식이다. 원형파 드라이브는 2단 사이클로이드 기어를 포함할 수도 있으며, 2단이 감산식일 수도 있다. 일 양태에서, 다단 사이클로이드 기어를 포함하면 원형파 드라이브가 높은 감속비를 갖는 것을 허용할 수도 있다. 일 양태에서, 감산식 다단 사이클로이드 기어를 포함하면 원형파 드라이브가 높은 감속비를 갖는 것을 허용할 수도 있다.

편심 운동 발생기(206)의 회전 속도 대 출력 구동 요소(204)의 회전 속도의 감속비가 위에서 설명한 공식을 통해 계산될 수도 있다.

이에 따라, 특정 감속비를 원하는 경우, 입력 링 기어(202), 입력 사이클로이드 디스크(218), 출력 사이클로이드 디스크(224), 및 1차 구동 기어(220) 각각의 기어 치형부의 수가 원하는 감속비에 영향을 미치도록 원형파 드라이브(200)를 설계할 수도 있다.

전술한 치형부 중 어느 하나가, 예를 들어, 사인파형 치형부 프로파일을 포함하는 다양한 기어 치형부 프로파일 중 어느 하나를 가질 수도 있다.

일 양태에서, 원형파 드라이브(200)는 가역 구동 가능하지 않아, 일 회전 방향으로만 작동될 수 있다. 다른 양태에서는, 원형파 드라이브(200)가 가역 구동 가능하여, 하나보다 많은 회전 방향으로 작동될 수 있다.

편심 운동 발생기(206) 및 출력 구동 요소(204)가 원형파 드라이브(200)의 반대측에 배향될 수도 있다. 대안으로서, 편심 운동 발생기(206) 및 출력 구동 요소(204)가 원형파 드라이브(200)의 동일측에 배향될 수도 있다.

도 3a 내지 도 3d에는 입력 링 기어(202)의 예시적인 일 양태가 도시되어 있다. 입력 링 기어는 비순응성 부분(250) 상에 포함된 입력 링 기어 치형부(232), 순응성 벽(252), 및 적어도 하나의 장착 구멍(284)을 포함한 입력 링 기어 장착 플랜지(254)를 포함할 수도 있다.

순응성 벽(252)이 비순응성 부분(250)과 입력 링 기어 장착 플랜지(254)의 사이에서 연장되어 이들을 연결한다. 순응성 벽(252)과 비순응성 부분(250)의 사이에 릴리프 홈(relief groove)(253)이 배향될 수도 있다. 릴리프 홈(253)은 순응성 벽(252)과 비순응성 부분(250) 사이의 탄성체 변형을 허용할 수도 있다.

예를 들어, 링 기어(202) 및 입력 사이클로드 디스크(218)의 내부에서를 포함하여 본원에 개시된 원형파 드라이브의 생산에 필요한 공차를 획득하여 유지하는 것이 어렵기 때문에, 입력 링 기어 치형부(232)와 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부(234) 사이의 적절한 백래쉬를 획득 및 유지하기가 매우 어려울 수 있다. 이러한 어려움을 완화하기 위해, 입력 링 기어(202)가 순응성 요소로서 설계될 수도 있다.

본원에서 사용되는 바와 같은 용어 순응성 요소는 탄성체 변형을 통해 하나의 지점에서의 입력 힘과 변위를 다른 지점에서의 출력 힘과 변위로 전달하는 가요성 기구를 의미한다.

따라서, 순응성 벽(252)과 릴리프 홈(253)은, 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부(234)와 맞물릴 때 유닛으로서 비순응성 부분(250)과 입력 링 기어 치형부(232)가 변위되어 원하는 백래시를 달성하도록, 입력 링 기어(202)의 탄성 변형을 허용한다. 일 양태에서, 순응성 벽(252)이 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부(234)와 원하는 상대적인 맞물림 상태로 입력 링 기어 치형부(232)를 편향시킨다.

비순응성 부분(250)은 입력 링 기어 치형부(232)를 포함하며, 입력 링 기어 치형부(232)의 구조적 무결성을 유지하는 데 필요한 강성을 갖는다. 즉, 순응성 벽(252)이 가요성으로 탄성적으로 변형되도록 의도된다는 점에서, 비순응성 부분(250) 및 입력 링 기어 치형부(232)가 가요성이거나, 탄성적으로 변형되도록 의도되는 것은 아니다.

입력 링 기어(202)의 순응성 및 순응성 벽(252)의 탄성체 변형이, 예를 들어, 다양한 재료 강도, 기하학적 형상, 두께 뿐만 아니라 릴리프 홈(253)의 배향 및 크기를 포함한 다양한 방식으로 달성될 수도 있다.

즉, 순응성 벽(252)이 비순응성 부분(250) 또는 장착 플랜지(254) 중 하나 또는 둘 모두와 별도의 재료일 수 있으며, 여기서 순응성 벽(252)의 재료가 비순응성 부분(250) 또는 장착 플랜지(254)의 재료와 비교할 때 증가된 가요성을 갖는다.

대안으로서, 순응성 벽(252)이 원하는 탄성 변형을 달성하기 위해 특정 치수로 설계될 수도 있다. 순응성 벽(252)과 릴리프 홈(253)의 치수는 입력 링 기어 치형부(232)의 병진 운동/편향을 초래하는 순응성 벽(252)의 굽힘 모멘트를 허용할 수도 있다.

이러한 상대적인 치수는 상이한 재료로 이루어지며 따라서 상이한 재료 특성을 갖는 입력 링 기어(202) 간에 다를 수도 있다.

도 4a 내지 도 4d에는 1차 구동 기어(220)의 예시적인 양태가 도시되어 있다. 1차 구동 기어(220)는 외부 1차 구동 기어 치형부(236), 순응성 벽(260), 릴리프 홈(261), 적어도 하나의 장착 구멍(263), 중심 보어(264), 및 허브(267)를 포함할 수도 있다. 허브(267)가 외부 스플라인(269)을 포함할 수도 있다.

도 2의 조립된 원형파 드라이브(200)에 도시된 바와 같이, 허브(267)가 1차 구동 기어/하우징 베어링(268)으로 둘러싸일 수도 있다. 허브(267)는 1차 구동 기어(220)를 출력 구동 요소(204)에 연결하기 위해 적어도 하나의 체결구(280)를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 장착 구멍(263)을 포함할 수도 있다. 편심 운동 발생기(206)는 조립된 원형파 드라이브(200)에서 중심 보어(264)를 통해 연장될 수도 있다. 외부 스플라인(269)이 출력 구동 요소(204)의 내부 스플라인(271)과 짝을 이루어 결합되어 1차 구동 기어(220)를 출력 구동 요소(204)에 추가로 연결할 수도 있다.

순응성 벽(260)이 허브(267)로부터 축방향 및 반경방향 외측으로 연장될 수도 있다. 추가적으로, 외부 1차 구동 기어 치형부(236)가 순응성 벽(260)에 대해 적어도 다소 외팔보형일(즉, 축방향으로 오프셋될) 수도 있으며, 릴리프 홈(261)을 갖는 순응성 벽(260)에 연결되어 외팔보형 배향을 야기할 수도 있다.

예를 들어, 1차 구동 기어(220) 및 출력 사이클로드 디스크(224)의 내부에서를 포함하여 본원에 개시된 원형파 드라이브의 생산에 필요한 공차를 획득하여 유지하는 것이 어렵기 때문에, 외부 1차 구동 기어 치형부(236)와 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부(238) 사이의 적절한 백래쉬를 획득 및 유지하기가 매우 어려울 수 있다. 이러한 어려움을 완화하기 위해, 1차 구동 기어(220)가 순응성 요소로서 설계될 수도 있다.

순응성 벽(260)은 순응성 벽(260)의 재료 특성, 재료 두께, 및 기하학적 형상 뿐만 아니라 릴리프 홈(261)의 크기 및 배향을 통해 외부 1차 구동 기어 치형부(236)의 탄성 변형을 허용할 수도 있다. 일 양태에서, 순응성 벽(260)이 출력 사이클로이드 디스크 치형부(238)와 원하는 상대적인 맞물림 상태로 외부 1차 구동 기어 치형부(236)가 편향되도록 한다.

순응성 벽(260)은 순응성 벽(260)의 굽힘 모멘트를 허용하기 위해 감소된 두께(축방향으로)를 가질 수도 있으며, 이것은 외부 1차 구동 기어 치형부(236)의 병진 운동/편향을 허용한다.

전술한 바와 같은 감소된 재료 두께는 감소된 두께 영역 내부에서 감소된 강도를 초래하는 것으로 이해된다.

도 5a 및 도 5b에는 편심 운동 발생기(506)의 예시적인 일 양태가 도시되어 있다. 편심 운동 발생기(506)는 중공형 중심 보어(511)를 포함할 수도 있다. 편심 운동 발생기(506)는 편심 부분(507A) 및 비편심 부분(507B)을 포함한다. 편심 부분(507A)은 중심선(CLA)을 구비하는 반면, 비편심 부분(507B)은 중심선(CLB)을 구비한다. 중심선(CLA)과 중심선(CLB)은 서로 평행하며 오프셋될 수도 있다.

일 양태에서, 편심 운동 발생기(506)는 비편심 부분(507B)의 중심선(CLB)을 중심으로 회전할 수 있도록 제한될 수도 있다. 이 양태에서는, 편심 부분(507A)이 비편심 부분(507B)과 회전하지만, 편심 부분(507A)의 회전이 편심적이다. 이러한 방식으로, 편심 운동 발생기(506)는 회전 입력을 편심 운동으로 변환할 수도 있다.

도 6에는 원형파 드라이브의 감속비를 결정하기 위한 예시적인 방법(600)이 도시된 흐름도이다. 방법(600)은 원형파 드라이브에 대해 원하는 감속비를 선택하는 단계를 포함한다(단계(610)). 방법(600)은, 내부 기어 치형부(a)를 구비한 입력 링 기어; 외부 기어 치형부(b)를 구비한 입력 사이클로이드 디스크로서, 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부가 입력 링 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 것인, 입력 사이클로이드 디스크; 외부 기어 치형부(d)를 구비한 1차 구동 기어로서, 상기 입력 사이클로이드 디스크에 고정된 1차 구동 기어; 내부 기어 치형부(c)를 구비한 출력 사이클로이드 디스크로서, 출력 사이클로이드 디스크 치형부가 상기 1차 구동 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 것인, 출력 사이클로이드 디스크를 포함하는 원형파 드라이브를 제공하는 단계(단계(620))를 추가로 포함한다. 방법(600)은 아래의 수학식을 사용하여 감속비를 계산하는 단계(단계(530))를 추가로 포함한다:

여기서, a = 입력 링 기어(102; 202)의 기어 치형부의 수이며;

b = 입력 사이클로이드 디스크(118; 218)의 기어 치형부의 수이며;

c = 출력 사이클로이드 디스크(124; 224)의 기어 치형부의 수이며; 및

d = 1차 구동 기어(120; 220)의 기어 치형부의 수이다.

도 7a 및 도 7b에는 입력 사이클로이드 디스크(218)의 예시적인 일 양태가 도시되어 있다. 입력 사이클로이드 디스크(218)는 외부 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부(234) 및 적어도 하나의 장착 구멍(292)을 포함할 수도 있다.

도 8a 및 도 8b에는 출력 사이클로이드 디스크(224)의 예시적인 일 양태가 도시되어 있다. 출력 사이클로이드 디스크(224)는 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부(238) 및 적어도 하나의 장착 구멍(293)을 포함할 수도 있다.

도 9a 및 도 9b에는 출력 구동 요소(204)의 예시적인 일 양태가 도시되어 있다. 출력 구동 요소(204)는 내부 스플라인(271), 적어도 하나의 장착 구멍(291), 및 적어도 하나의 장착 구멍(294)을 포함할 수도 있다. 장착 구멍(294)은, 스플라인(269, 271) 외에도, 출력 구동 요소(204)를 1차 구동 기어(220)에 연결하는 체결구(280)를 수용하도록 구성될 수도 있다.

도 10a 및 도 10b에는 앵글 링(285)의 예시적인 일 양태가 도시되어 있다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 앵글 링(285)은 편심 운동 발생기(206)의 편심 부분(207A) 상의 제자리에서 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(226)과 맞물릴 수도 있다. 편심 운동 발생기(206)는 비편심 부분(207B) 및 중공형 중심 보어(211)를 포함할 수도 있다.

도 11에는 샤프트 립 시일(286)의 예시적인 일 양태가 도시되어 있다. 시일(286)은 시일(286)을 강화하며 뻣뻣하게 만들도록 작용하는 내부 프레임 부재(296)를 포함할 수도 있다. 프레임 부재(296)는, 예를 들어, 고무 재료를 포함한 중합체성 코팅(297)에서 오버 몰딩될 수도 있다.

시일(286)은 밀봉 립(270)의 반경방향 외측으로 배향된 편향 요소(298)를 포함할 수도 있다. 편향 요소(298)는 편심 운동 발생기(206)와 접촉하여 밀봉 립(270)을 반경방향 내측으로 편향시키도록 구성될 수도 있다. 밀봉 립(270)이 편심 운동 발생기(206)의 반경방향 외부면(예를 들어, 비편심 부분(207B)을 포함)과 맞물리면 윤활제를 내부에 밀봉하며 원형파 드라이브(200)의 작동에 지장을 줄 수 있는 이물질이나 파편으로부터 밀봉하도록 작용한다.

도 12a 및 도 12b에는 편심 운동 발생기(206)의 예시적인 일 양태가 도시되어 있다. 편심 운동 발생기(206)는 중공형 중심 보어(211), 편심 부분(207A), 및 비편심 부분(207B)을 포함할 수도 있다. 편심 운동 발생기(206)는 중공형 중심 보어(211)로부터 연장되며 키(1295)(예를 들어, 우드러프(Woodruff) 키)를 수용하여 맞물리도록 구성됨 키홈(299)을 포함할 수도 있다.

입력 회전 액츄에이터 샤프트(1213)가 중심 보어(211)에 맞는 크기와 형상으로 형성될 수도 있다. 샤프트(1213)가 키홈(299)의 내부에 키(1295)를 수용하기 위해 슬롯(1215)을 포함할 수도 있다. 이러한 방식으로, 샤프트(1213)는 샤프트(1213)의 회전에 의해 편심 운동 발생기(206)의 회전이 야기되도록 편심 운동 발생기(206)에 연결되어 짝을 이루어 결합될 수도 있다.

도 13a 내지 도 13c에는 입력 사이클로이드 디스크(1318)와 출력 사이클로이드 디스크(1324)의 조립체(1300)의 예시적인 일 양태가 도시되어 있다.

조립체(1300)는 입력 사이클로이드 디스크(1318)를 포함할 수도 있다. 입력 사이클로이드 디스크(1318)는 그 반경 방향 외부 가장자리를 중심으로 한, 외부 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부(1334)일 수도 있는, 마찰 요소를 포함할 수도 있다. 입력 사이클로이드 디스크(1318)는 적어도 하나의 장착 구멍(1392)을 포함할 수도 있다. 입력 사이클로이드 디스크(1318)가 중공형 중심 부분을 포함할 수도 있어, 디스크(1318)가 고리 형상이다.

조립체(1300)는 출력 사이클로이드 디스크(1324)를 포함할 수도 있다. 출력 사이클로이드 디스크(1324)는 그 반경 방향 내부 가장자리를 중심으로 한, 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부(1338)일 수도 있는, 마찰 요소를 포함할 수도 있다. 출력 사이클로이드 디스크(1324)는 적어도 하나의 장착 구멍(1393)을 포함할 수도 있다. 출력 사이클로이드 디스크(1324)가 중공형 중심 부분을 포함할 수도 있어, 기어(1324)가 고리 형상이다.

조립체(1300)는 타이 플레이트(1319)를 포함할 수도 있다. 입력 사이클로이드 디스크(1318) 및 출력 사이클로이드 디스크(1324)는 동심 구성으로 타이 플레이트(1319)를 통해 서로 연결되며, 따라서 1:1의 비율로 함께 회전할 수도 있다. 타이 플레이트(1319)는 적어도 하나의 장착 구멍(1393)으로 연장되어 타이 플레이트(1319)를 출력 사이클로이드 디스크(1324)에 연결하는 체결구를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 체결구 구멍(1383A)을 포함할 수도 있다. 타이 플레이트(1319)는 적어도 하나의 장착 구멍(1392)으로 연장되어 타이 플레이트(1319)를 입력 사이클로이드 디스크(1318)에 연결하는 체결구를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 체결구 구멍(1382A)을 포함할 수도 있다. 체결구는 타이 플레이트(1319)를 통해 입력 사이클로이드 디스크(1318)를 출력 사이클로이드 디스크(1324)에 연결하도록 구성된, 예를 들어, 나사, 볼트, 핀, 또는 리벳을 포함할 수도 있다.

입력 사이클로이드 디스크(1318), 출력 사이클로이드 디스크(1324), 및 타이 플레이트(1319)의 중공형 중심 부분이 중공형 중심 보어(1369)를 형성한다. 중심 보어(1369)는 원형파 드라이브(도시하지 않음)의 다른 요소가 중심 보어를 통과하거나 중심 보어에 배향되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 중심 보어(1369)가 편심 운동 발생기 및/또는 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링을 포함할 수도 있다.

원형파 드라이브(도시하지 않음)로 조립 시에, 입력 링 기어의 치형부가 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부(1334)와 맞물리며, 이 치형부 맞물림 및 입력 사이클로이드 디스크(1318)의 편심 운동(편심 운동 발생기와의 맞물림을 통해 부여됨)을 통해, 입력 링 기어 및 입력 사이클로이드 디스크(1318)가 편심 운동 발생기의 회전 축선에 평행한 축선을 중심으로 서로에 대해 회전한다.

원형파 드라이브(도시하지 않음)로 조립 시에, 1차 구동 기어의 외부 1차 구동 기어 치형부가 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부(1338)와 맞물리며, 이 치형부 맞물림 및 출력 사이클로이드 디스크(1324)의 편심 운동(편심 운동 발생기와의 맞물림을 통해 부여됨)을 통해, 출력 사이클로이드 드라이브가 편심 운동 발생기의 회전 축선에 평행한 축선을 중심으로 출력 사이클로이드 디스크(1324)에 대해 회전한다.

전술한 치형부 맞물림을 통해, 편심 운동 발생기의 회전에 의해 입력 사이클로이드 디스크(1318) 및 따라서 출력 사이클로이드 디스크(1324)(서로 연결되어 있음)가 회전된다. 출력 사이클로이드 디스크(1324)의 회전에 의해 1차 구동 기어가 회전되며, 1차 구동 기어의 이러한 회전에 의해 출력 구동 요소가, 이들 2 개가 적어도 하나의 체결구를 통해 서로 직접 연결됨에 따라, 회전된다.

도 14a 내지 도 14f에는 조합된 입력 사이클로이드 디스크와 출력 사이클로이드 디스크(1400)가 도시되어 있다. 디스크(1400)는 입력 사이클로이드 디스크(1318)와 출력 사이클로이드 디스크(1324)의 일체형 조합일 수도 있다. 즉, 타이 플레이트(1319)를 통해 연결된 독립적인 별개의 입력 사이클로이드 디스크(1318)와 출력 사이클로이드 디스크(1324)가 아니라, 디스크(1400)가 단일 재료 조각으로 형성된 단일, 모놀리식 유닛일 수도 있다. 디스크(1400)가, 예를 들어, 강철 또는 합금과 같은 금속; 중합체; 또는 유기 재료를 포함한 다양한 재료 중 어느 하나로 형성될 수도 있다. 디스크(1400)가 원하는 의도한 사용 기간 동안 회전 감소를 수행하기에 충분한 강도, 경도, 또는 내구성을 갖는 임의의 재료로 형성될 수도 있다. 디스크(1400)의 다양한 요소 중 어느 하나가, 예를 들어, 기계 가공, 3D 프린팅/적층 제조, 또는 단조를 포함한 다양한 방법 중 어느 하나를 통해 형성될 수도 있다.

디스크(1400)는 외부 입력 사이클로이드 기어 치형부(1434) 및 내부 출력 사이클로이드 치형부(1438)를 포함할 수도 있다. 입력 사이클로이드 기어 치형부(1434)는 전술한 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부(1334)와 실질적으로 유사할 수도 있다. 출력 사이클로이드 디스크 치형부(1438)는 전술한 출력 사이클로이드 디스크 기어 치형부(1338)와 실질적으로 유사할 수도 있다.

디스크(1400)는 중공형 중심 부분(1474)을 포함할 수도 있어, 디스크(1400)가 고리 형상이다. 디스크(1400)는 외경(OD1)을 형성하는 반경방향 외부 표면(1472), 내경을 형성하는 반경방향 내부 벽(1478), 및 내부 플랜지(1476)를 포함할 수도 있다.

플랜지(1476)가 출력 사이클로이드 치형부(1438)와 축방향으로 중첩될 수도 있다. 플랜지(1476)는, 디스크(1400)가 원형파 드라이브(도시하지 않음)로 조립될 때, 중심 부분(1474)의 내부에 배향된 요소와의 맞물림을 위해 디스크(1400)에 더 큰(예를 들어, 축방향 길이가 더 긴) 내부 표면을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 편심 운동 발생기 및/또는 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링이 중심 부분(1474)의 내부에 배향될 수도 있으며, 디스크(1400)의 축방향으로 더 긴 내부 표면이 디스크(1400)와 중심 부분(1474)의 내부의 전술한 요소 사이의 더 안정적이고 균형 잡힌 및/또는 감소된 압력의 맞물림을 허용할 수도 있다. 플랜지(1476)의 반경 방향 내부 표면(내부 표면)이 홈(1482)을 포함할 수도 있다.

홈(1482)은 중심 부분(1474)의 내부에 요소(예를 들어, 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(도시하지 않음))를 유지하기 위한 유지 장치와 맞물리는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 홈(1482)이 유지 링을 수용하여 이와 맞물릴 수도 있다. 디스크(1400)의 내부 표면이 이로부터 반경방향 내측으로 연장되는 반경방향 내부 벽(1478)을 추가로 포함할 수도 있다. 마찬가지로, 반경방향 내부 벽(1478)은 중심 부분(1474)의 내부에 요소(예를 들어, 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(도시하지 않음))를 유지하는 데 사용될 수도 있다.

디스크(1400)는 외부 입력 사이클로이드 기어 치형부(1434)의 축방향 내측으로 간격 간극(1470)을 포함할 수도 있다. 간격 간극(1470)이 입력 사이클로이드 기어 치형부(1434)의 반경방향 외측 높이로부터 디스크(1400)로 반경방향 내측으로 연장될 수도 있으며, 입력 사이클로이드 기어 치형부(1434)의 축방향 최내측 부분으로부터 축방향 내측으로 연장될 수도 있다. 간격 간극(1470)이 디스크(1400)의 기계 가공 동안 입력 사이클로이드 기어 치형부(1434)의 절단을 허용하는 데 사용될 수도 있다. 간격 간극(1470)은 간격 간극(1470)의 영역의 응력을 감소시키기 위해 둥근 모서리를 포함할 수도 있다.

디스크(1400)는 내부 출력 사이클로이드 치형부(1438)의 축방향 내측으로 간격 간극(1480)을 포함할 수도 있다. 간격 간극(1480)이 출력 사이클로이드 치형부(1438)의 반경방향 내측 높이로부터 디스크(1400)로 반경방향 외측으로 연장될 수도 있으며, 출력 사이클로이드 치형부(1438)의 축방향 최내측 부분으로부터 축방향 내측으로 연장될 수도 있다. 간격 간극(1480)이 디스크(1400)의 기계 가공 동안 출력 사이클로이드 치형부(1438)의 절단을 허용하는 데 사용될 수도 있다. 간격 간극(1480)은 간격 간극(1480)의 영역의 응력을 감소시키기 위해 둥근 모서리를 포함할 수도 있다.

원형파 드라이브(도시하지 않음)로 조립 시에, 입력 링 기어의 치형부가 입력 사이클로이드 기어 치형부(1434)와 맞물리며, 이 치형부 맞물림 및 디스크(1400)의 편심 운동(편심 운동 발생기와의 맞물림을 통해 부여됨)을 통해, 입력 링 기어 및 디스크(1400)가 편심 운동 발생기의 회전 축선에 평행한 축선을 중심으로 서로에 대해 회전한다.

원형파 드라이브(도시하지 않음)로 조립 시에, 1차 구동 기어의 외부 1차 구동 기어 치형부가 내부 출력 사이클로이드 치형부(1438)와 맞물리며, 이 치형부 맞물림 및 디스크(1400)의 편심 운동(편심 운동 발생기와의 맞물림을 통해 부여됨)을 통해, 1차 구동 기어가 편심 운동 발생기의 회전 축선에 평행한 축선을 중심으로 디스크(1400)에 대해 회전한다.

전술한 치형부 맞물림을 통해, 편심 운동 발생기의 회전에 의해 디스크(1400)가 회전된다. 디스크(1400)의 회전에 의해 1차 구동 기어가 회전되며, 1차 구동 기어의 이러한 회전에 의해 출력 구동 요소가, 이들 2 개가 적어도 하나의 체결구를 통해 서로 직접 연결됨에 따라, 회전된다.

도 15에는 조립체(1300)와 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)가 비교 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 디스크(1400)는 외경(OD1)을 포함하는 반면, 조립체(1300)는 외경(OD2)을 포함한다. 디스크(1400)의 한 가지 장점으로서, 외경(OD1)이 외경(OD2)보다 작을 수도 있다. 이와 같이 외경(OD2)과 비교하여 외경(OD1)이 감소되는 것은, 디스크(1400)에는 구멍(1393)이 불필요하기 때문에, 디스크(1400)로부터 장착 구멍(1393)을 제거한 결과일 수도 있다.

추가적으로, 조립체(1300)와 관련하여, 타이 플레이트(1319)가 박형 다이어프램일 수도 있다. 타이 플레이트(1319)가 박형으로 넓게(반경방향으로) 형성됨으로써 중량을 감소시키며, 토크를 불균형하게 만들며, 타이 플레이트(1319)를 입력 사이클로이드 디스크(1318)와 출력 사이클로이드 디스크(1324)에 연결하는 체결구를 설치하기 위한 공간을 생성할 수도 있다.

그러나, 입력 사이클로이드 디스크(1318)(입력 단부 상의) 및 출력 사이클로이드 디스크(1324)(출력 단부 상의)와 타이 플레이트(1319)의 표면 마찰이 높은 토크 부하(높은 퍼센테이지의 부하가 소형 체결구에 의해 전달됨)를 전달하기에 충분히 크지 않을 수도 있다. 이 높은 토크 부하는 적어도 하나의 체결구 구멍(1382A) 및 적어도 하나의 체결구 구멍(1383A)에서 이들 위치에서 변형을 야기할 수도 있는데, 이러한 위치에 국부 응력이 상당히 집중되기 때문이다.

추가적으로, 원형파 드라이브(도시하지 않음)로 조립 시에, 조립체(1300)가 편심 이동, 주기적인 하중, 및 진동을 겪게 되며, 이들 모두는 타이 플레이트(1319)를 입력 사이클로이드 디스크(1318)와 출력 사이클로이드 디스크(1324)에 연결하는 체결구가 헐거워지도록 할 수도 있다. 이와 같이 체결구가 헐거워지면, 입력 사이클로이드 디스크(1318)와 출력 사이클로이드 디스크(1324) 사이의 상대 이동으로 인해 및/또는 체결구가 헐거워지거나 전체적으로 제자리를 벗어남으로써 기어의 이동을 방해함으로 인해 원형파 드라이브의 운동 손실을 초래할 수도 있다.

디스크(1400)와 관련하여, 디스크(1400)는 모놀리식일 수도 있으며 따라서 조립이 필요하지 않을 수도 있다. 체결구가 디스크(1400)로부터 제거되어, 체결구가 헐거워짐으로써 디스크(1400)를 사용하는 원형파 드라이브의 운동 손실 위험이 발생하지 않는다.

타이 플레이트를 제거함으로써, 디스크(1400)가 조립체(1300)보다 더 견고하게 형성될 수도 있어, 결과적으로 디스크(1400)의 더 긴 디스크 수명이 가능하게 된다.

디스크(1400)의 감소된 외경(OD1)은 조립체(1300)와 비교하여 디스크(1400)의 관성 모멘트가 더 작아지도록 할 수도 있다.

도 16에는 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)를 포함하는 원형파 드라이브(1600)가 도시되어 있다. 원형파 드라이브(1600)는 편심 운동 발생기(1406)의 중심 축선(CA)에서 종결되는 부분 단면도로 도시되어 있다. 도시하지 않은 원형파 드라이브(1600)의 절반부는 도시된 원형파 드라이브(1600)의 절반부와 실질적으로 유사한 것으로 이해된다. 원형파 드라이브(1600)는 하우징(1401), 하우징(1401)에 장착된 입력 링 기어(1402)(입력 링 기어(1402)는 그 내부 둘레를 중심으로 입력 링 기어 치형부(1432)를 포함할 수도 있음), 편심 부분(1407A)과 비편심 부분(1407B)을 구비한 편심 운동 발생기(1406), 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400), 1차 구동 기어(1420), 편심 운동 발생기 베어링(1416), 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(1426), 및 편심 운동 발생기/출력 구동 요소 베어링(1430)을 포함할 수도 있다. 원형파 드라이브(1600)는 단부 플레이(1403), 및 단부 플레이트(1403)에 연결된 플랜지 플레이트(1405)를 포함할 수도 있다.

원형파 드라이브(1600)는 1차 구동 기어(1420)에 직접 연결된 출력 구동 요소(1404)를 포함할 수도 있다. 1차 구동 기어(1420)의 회전이 출력 구동 요소(1404)의 회전을 유발할 수도 있으며, 이들 2 개가 1차 구동 기어/하우징 베어링(1468)을 통해 하우징(1401)에 대해 회전하도록 구성될 수도 있다. 1차 구동 기어(1420)는 그 외부 둘레를 중심으로 외부 1차 구동 기어 치형부(1436)를 포함할 수도 있다.

조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)는 외부 입력 사이클로이드 기어 치형부(1434) 및 내부 출력 사이클로이드 치형부(1438)를 포함할 수도 있다. 디스크(1400)가 중공형 중심 부분(1474)을 포함할 수도 있어, 디스크(1400)가 고리 형상이다. 편심 운동 발생기(1406)는 중공형 중심 보어(1474)를 통해 연장될 수도 있다.

원형파 드라이브(1600)로 조립 시에, 입력 링 기어 치형부(1432)가 입력 사이클로이드 기어 치형부(1434)와 맞물리며, 이 치형부 맞물림 및 디스크(1400)의 편심 운동(편심 운동 발생기(1406)의 편심 부분(1407A)과의 맞물림을 통해 부여됨)을 통해, 입력 링 기어(1402) 및 디스크(1400)가 편심 운동 발생기(1406)의 회전 축선(구체적으로, 비편심 부분(1407B)의 회전 축선)에 평행한 축선을 중심으로 서로에 대해 회전한다.

원형파 드라이브(1600)로 조립 시에, 1차 구동 기어(1420)의 외부 1차 구동 기어 치형부(1436)가 출력 사이클로이드 치형부(1438)와 맞물리며, 이 치형부 맞물림 및 디스크(1400)의 편심 운동(편심 운동 발생기(1406)의 편심 부분(1407A)과의 맞물림을 통해 부여됨)을 통해, 1차 구동 기어(1420)가 편심 운동 발생기(1406)의 회전 축선(구체적으로, 비편심 부분(1407B)의 회전 축선)에 평행한 축선을 중심으로 디스크(1400)에 대해 회전한다.

전술한 치형부 맞물림을 통해, 편심 운동 발생기(1406)의 회전으로 인해 디스크(1400)가 회전된다. 디스크(1400)의 회전에 의해 1차 구동 기어(1420)가 회전되며, 1차 구동 기어(1420)의 이러한 회전에 의해 출력 구동 요소(1404)가, 이들 2 개가 적어도 하나의 체결구를 통해 서로 직접 연결됨에 따라, 회전된다.

달리 말하자면, 실제로, 회전력이 편심 운동 발생기(1406)에 입력될 수도 있어, 이에 의해 편심 운동 발생기(1406)와 편심 부분(1407A)의 회전이 유발될 수도 있다. 편심 운동 발생기(1406)가 편심 운동 발생기 베어링(1416)을 통해 단부 플레이트(1403)의 내부에서 회전하도록 허용될 수도 있다. 편심 운동 발생기(1406)의 편심 부분(1407A)이 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(1426)을 통해 디스크(1400)와 맞물릴 수도 있으며, 이 편심 회전으로 인해 디스크(1400)가 입력 링 기어 치형부(1432)와 맞물려 이를 따라 회전될 수도 있다. 편심 회전 디스크(1400)에 의해 1차 구동 기어(1420)가 디스크(1400)와 맞물려 이를 따라 회전될 수도 있다. 1차 구동 기어(1420)의 회전이 출력 구동 요소(1404)의 회전을 유발할 수도 있으며, 이들 2 개가 1차 구동 기어/하우징 베어링(1468)을 통해 하우징(1401)에 대해 회전하도록 구성될 수도 있다. 출력 구동 요소(1404)의 회전 속도가 감속비에 따라 편심 운동 발생기(1406)의 회전 속도에 비해 감소될 수도 있다.

원형파 드라이브(1600)는 오일과 같은 윤활제가 그 내부에 포함되어 작동 및 마모 감소를 돕도록 다양한 시일을 포함할 수도 있다.

편심 운동 발생기(1406)의 비편심 부분(1407B)이 입력 링 기어(1402), 1차 구동 기어(1420), 및 출력 구동 요소(1404)와 동심일 수도 있다. 편심 부분(1407A)이 디스크(1400)와 동심일 수도 있다.

도 17에는 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)를 포함하는 원형파 드라이브(1700)가 도시되어 있다. 원형파 드라이브(1700)는 하우징(1401), 하우징(1401)에 장착된 입력 링 기어(1402)(입력 링 기어(1402)는 그 내부 둘레를 중심으로 입력 링 기어 치형부(1432)를 포함할 수도 있음), 편심 부분(1407A)과 비편심 부분(1407B)을 구비한 편심 운동 발생기(1406), 조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400), 1차 구동 기어(1420), 편심 운동 발생기 베어링(1416), 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(1426), 및 편심 운동 발생기/출력 구동 요소 베어링(1430)을 포함할 수도 있다. 원형파 드라이브(1700)는 단부 플레이(1403), 및 단부 플레이트(1403)에 연결된 플랜지 플레이트(1405)를 포함할 수도 있다.

원형파 드라이브(1700)는 1차 구동 기어(1420)에 직접 연결된 출력 구동 요소(1404)를 포함할 수도 있다. 1차 구동 기어(1420)의 회전이 출력 구동 요소(1404)의 회전을 유발할 수도 있으며, 이들 2 개가 1차 구동 기어/하우징 베어링(1468)을 통해 하우징(1401)에 대해 회전하도록 구성될 수도 있다. 1차 구동 기어(1420)는 그 외부 둘레를 중심으로 외부 1차 구동 기어 치형부(1436)를 포함할 수도 있다.

조합된 입력 및 출력 사이클로이드 디스크(1400)는 외부 입력 사이클로이드 기어 치형부(1434) 및 내부 출력 사이클로이드 치형부(1438)를 포함할 수도 있다. 디스크(1400)가 중공형 중심 부분(1474)을 포함할 수도 있어, 디스크(1400)가 고리 형상이다. 편심 운동 발생기(1406)가 중공형 중심 보어를 통해 연장될 수도 있다.

원형파 드라이브(1700)로 조립 시에, 입력 링 기어 치형부(1432)가 입력 사이클로이드 기어 치형부(1434)와 맞물리며, 이 치형부 맞물림 및 디스크(1400)의 편심 운동(편심 운동 발생기(1406)의 편심 부분(1407A)과의 맞물림을 통해 부여됨)을 통해, 입력 링 기어(1402) 및 디스크(1400)가 편심 운동 발생기(1406)의 회전 축선(구체적으로, 비편심 부분(1407B)의 회전 축선)에 평행한 축선을 중심으로 서로에 대해 회전한다.

원형파 드라이브(1700)로 조립 시에, 1차 구동 기어(1420)의 외부 1차 구동 기어 치형부(1436)가 출력 사이클로이드 치형부(1438)와 맞물리며, 이 치형부 맞물림 및 디스크(1400)의 편심 운동(편심 운동 발생기(1406)의 편심 부분(1407A)과의 맞물림을 통해 부여됨)을 통해, 1차 구동 기어(1420)가 편심 운동 발생기(1406)의 회전 축선(구체적으로, 비편심 부분(1407B)의 회전 축선)에 평행한 축선을 중심으로 디스크(1400)에 대해 회전한다.

달리 말하자면, 실제로, 회전력이 편심 운동 발생기(1406)에 입력될 수도 있어, 이에 의해 편심 운동 발생기(1406)와 편심 부분(1407A)의 회전이 유발될 수도 있다. 편심 운동 발생기(1406)가 편심 운동 발생기 베어링(1416)을 통해 단부 플레이트(1403)의 내부에서 회전하도록 허용될 수도 있다. 편심 운동 발생기(1406)의 편심 부분(1407A)이 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링(1426)을 통해 디스크(1400)와 맞물릴 수도 있으며, 이 편심 회전으로 인해 디스크(1400)가 입력 링 기어 치형부(1432)와 맞물려 이를 따라 회전할 수도 있다. 편심 회전 디스크(1400)에 의해 1차 구동 기어(1420)가 디스크(1400)와 맞물려 이를 따라 회전할 수도 있다. 1차 구동 기어(1420)의 회전이 출력 구동 요소(1404)의 회전을 유발할 수도 있으며, 이들 2 개가 1차 구동 기어/하우징 베어링(1468)을 통해 하우징(1401)에 대해 회전하도록 구성될 수도 있다. 출력 구동 요소(1404)의 회전 속도가 감속비에 따라 편심 운동 발생기(1406)의 회전 속도에 비해 감소될 수도 있다.

원형파 드라이브(1700)는 오일과 같은 윤활제가 그 내부에 포함되어 작동 및 마모 감소를 돕도록 다양한 시일을 포함할 수도 있다.

원형파 드라이브(1600, 1700)가, 예를 들어, 로봇 작동, 기계 작동, 항공 우주 작동, 또는 차량 변속기를 포함한 다양한 작동 및/또는 기어 감속 용례 중 어느 하나에 사용될 수도 있다.

예를 들어, 원형파 드라이브(1600, 1700)를 포함하는 본원에 설명된 원형파 드라이브가 2단 이상의 사이클로이드 기어를 포함할 수도 있다. 일 양태에서, 원형파 드라이브가 2단 사이클로이드 기어를 포함할 수도 있다. 다른 양태에서는, 원형파 드라이브가 3단 사이클로이드 기어를 포함할 수도 있다. 다른 양태에서는, 원형파 드라이브가 2단을 초과하는 사이클로이드 기어를 포함할 수도 있다. 일 양태에서, 원형파 드라이브가 2단 이상의 사이클로이드 기어를 포함할 수도 있으며, 여기서 2단 이상의 사이클로이드 기어는 감산식이다. 원형파 드라이브는 2단 사이클로이드 기어를 포함할 수도 있으며, 2단은 감산식일 수도 있다. 일 양태에서, 다단 사이클로이드 기어를 포함하면 원형파 드라이브가 높은 감속비를 갖는 것을 허용할 수도 있다. 일 양태에서, 감산식 다단 사이클로이드 기어를 포함하면 원형파 드라이브가 높은 감속비를 갖는 것을 허용할 수도 있다.

편심 운동 발생기(1406)의 회전 속도 대 출력 구동 요소(1404)의 회전 속도의 감속비가 아래의 공식을 통해 계산될 수도 있다:

여기서, a = 입력 링 기어(1402)의 기어 치형부(1432)의 수이며;

b = 디스크(1400)의 기어 치형부(1434)의 수이며;

c = 디스크(1400)의 기어 치형부(1438)의 수이며; 및

d = 1차 구동 기어(1420)의 기어 치형부(1436)의 수이다.

이에 따라, 특정 감속비를 원하는 경우, 입력 링 기어(1402), 디스크(1400), 1차 구동 기어(1420) 각각의 기어 치형부의 수가 원하는 감속비에 영향을 미치도록 원형파 드라이브(1600/1700)를 설계할 수도 있다.

일 양태에서, 원형파 드라이브(1600, 1700)는 가역 구동 가능하지 않아, 일 회전 방향으로만 작동될 수 있다. 다른 양태에서는, 원형파 드라이브(1600/1700)가 가역 구동 가능하여, 하나보다 많은 회전 방향으로 작동될 수 있다.

"포함한다(includes)" 또는 "포함하는(including)"이라는 용어가 명세서 또는 청구범위에서 사용되는 한, 해당 용어가 채용되는 경우 청구항에서 과도기적인 단어로서 해석됨에 따라 "포함하는(comprising)"이라는 용어와 유사한 방식으로 포함되는 것으로 의도된다. 또한, "또는(or)"이라는 용어가 채용되는 한(예를 들어, A 또는 B), 이것은 "A 또는 B 또는 둘 다"를 의미하도록 의도된다. 출원인이 "단지 A 또는 B이며 둘 다는 아님"을 지시하려는 경우에는 "단지 A 또는 B이며 둘 다는 아님(only A or B but not both)"이라는 용어를 사용할 것이다. 따라서, 본원에서 "또는"이라는 용어의 사용은 배타적인 의미의 사용이 아니라 포괄적인 의미이다. 브라이언 에이. 가너(Bryan A. Garner)의 현대 법률 어법 사전(A Dictionary of Modern Legal Usage) 624(제 2 판)(1995)를 참조한다. 또한, 명세서 또는 청구범위에서 "내의(in)" 또는 "내로(into)"라는 용어가 사용되는 한, 이것은 추가적으로 "상에(on)" 또는 "상으로(onto)"를 의미하는 것으로 의도된다. 명세서 또는 청구범위에서 "실질적으로(substantially)"라는 용어가 사용되는 한, 이것은 제조에 이용 가능한 또는 신중한 정밀도를 고려하도록 의도된다. 명세서 또는 청구범위에서 "선택적으로(selectively)"라는 용어가 사용되는 한, 이것은 장치의 사용자가 필요에 따라 또는 장치의 원하는 용도에 따라 구성 요소의 특징 또는 기능을 활성화 또는 비활성화할 수도 있는 구성 요소의 조건을 지칭하도록 의도된다. 명세서 또는 청구범위에서 "작동 가능하게 연결된(operatively connected)"이라는 용어가 사용되는 한, 이것은 식별된 구성 요소가 지정된 기능을 수행하는 방식으로 연결된다는 것을 의미하도록 의도된다. 명세서 및 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태 및 "상기"는 복수를 포함한다. 마지막으로, "약(about)"이라는 용어가 숫자와 함께 사용되는 경우, 이것은 숫자의 ±10%를 포함하도록 의도된다. 다시 말해, "약 10"은 9에서 11까지를 의미할 수도 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 본 출원이 그 양태의 설명에 의해 예시되었으며 양태가 상당히 상세하게 설명되었지만, 출원인이 이러한 세부 사항으로 첨부된 청구범위의 범위를 구속하거나 어떠한 방식으로든 제한하려는 의도가 있는 것은 아니다. 본 출원의 이점을 갖는 당업자라면 추가적인 이점 및 변형을 즉각적으로 알 수 있을 것이다. 따라서, 더 넓은 양태에서 본 출원은 특정 세부 사항, 도시된 예시적인 예, 또는 언급된 임의의 장치로 제한되지 않는다. 발명의 개괄적인 개념의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 이러한 세부 사항, 예 및 장치로부터 출발할 수도 있다.

Claims

내부 표면을 갖는 순응성(compliant) 입력 링 기어로서, 상기 내부 표면 상에 배향된 내부 입력 링 기어 치형부를 포함하는 순응성 입력 링 기어;
외부 표면을 갖는 입력 사이클로이드 디스크(input cycloidal disc)로서, 상기 입력 사이클로이드 디스크는 상기 외부 표면 상에 배향된 외부 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부를 포함하며, 상기 외부 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부는 상기 내부 입력 링 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 것인, 입력 사이클로이드 디스크;
외부 표면을 갖는 순응성 1차 구동 기어로서, 상기 외부 표면 상에 배향된 외부 1차 구동 기어 치형부를 포함하는 1차 구동 기어;
편심 부분과 비편심 부분을 포함하는 편심 운동 발생기로서, 상기 편심 부분의 중심선과 상기 비편심 부분의 중심선이 서로 오프셋되며, 상기 편심 운동 발생기는 중공형 중심 보어를 포함하는 것인 편심 운동 발생기;
내부 표면을 갖는 출력 사이클로이드 디스크로서, 상기 출력 사이클로이드 디스크는 상기 내부 표면 상에 배향된 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부를 포함하며, 상기 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부는 상기 외부 1차 구동 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 것인, 출력 사이클로이드 디스크
를 포함하는 원형파 드라이브(circular wave drive).
제 1 항에 있어서,
상기 1차 구동 기어에 연결된 출력 구동 요소
를 추가로 포함하는 원형파 드라이브.
제 1 항에 있어서,
상기 입력 사이클로이드 디스크는 상기 출력 사이클로이드 디스크에 연결되는 것인, 원형파 드라이브.
제 1 항에 있어서,
상기 편심 운동 발생기는 상기 중공형 중심 보어로부터 연장되는 키홈을 포함하는 것인, 원형파 드라이브.
제 1 항에 있어서,
상기 중공형 중심 보어 내로 연장되는 입력 회전 액츄에이터 샤프트
를 추가로 포함하는 원형파 드라이브.
제 1 항에 있어서,
상기 편심 운동 발생기는 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링을 통해 상기 입력 사이클로이드 디스크에 회전 가능하게 연결되는 것인, 원형파 드라이브.
제 1 항에 있어서,
상기 순응성 입력 링 기어는 상기 내부 입력 링 기어 치형부를 포함하는 비순응성 부분, 및 입력 링 기어 장착 플랜지를 포함하며,
상기 비순응성 부분과 상기 입력 링 기어 장착 플랜지가 순응성 벽에 의해 연결되는 것인, 원형파 드라이브.
제 7 항에 있어서,
상기 순응성 벽은 릴리프 홈(relief groove)에 의해 상기 비순응성 부분으로부터 떨어져 있는 것인, 원형파 드라이브.
제 1 항에 있어서,
상기 1차 구동 기어는 허브, 이 허브로부터 축방향 및 반경방향 외측으로 연장되는 순응성 벽을 포함하며,
상기 외부 1차 구동 기어 치형부는 릴리프 홈에 의해 순응성 반경방향 벽으로부터 떨어져 있는 것인, 원형파 드라이브.
제 2 항에 있어서,
상기 1차 구동 기어는 외부 스플라인을 포함하는 허브를 포함하며,
상기 출력 구동 요소는 내부 스플라인을 포함하며,
상기 외부 스플라인은 상기 내부 스플라인과 짝을 이루어 결합되어 상기 1차 구동 기어를 상기 출력 구동 요소에 연결하는 것인, 원형파 드라이브.
내부 표면을 갖는 순응성 입력 링 기어로서, 상기 순응성 입력 링 기어는 상기 내부 표면 상에 배향된 내부 입력 링 기어 치형부를 포함하며, 상기 순응성 입력 링 기어는 상기 내부 입력 링 기어 치형부를 포함하는 비순응성 부분, 및 입력 링 기어 장착 플랜지를 포함하며, 상기 비순응성 부분과 상기 입력 링 기어 장착 플랜지는 순응성 벽에 의해 연결되는 것인, 순응성 입력 링 기어;
외부 표면을 갖는 입력 사이클로이드 디스크로서, 상기 입력 사이클로이드 디스크는 상기 외부 표면 상에 배향된 외부 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부를 포함하며, 상기 외부 입력 사이클로이드 디스크 기어 치형부는 상기 내부 입력 링 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 것인, 입력 사이클로이드 디스크;
외부 표면을 갖는 순응성 1차 구동 기어로서, 상기 순응성 1차 구동 기어는 상기 외부 표면 상에 배향된 외부 1차 구동 기어 치형부를 포함하며, 상기 순응성 1차 구동 기어는 허브, 이 허브로부터 축방향 및 반경방향 외측으로 연장되는 순응성 벽, 및 릴리프 홈을 포함하며, 상기 외부 1차 구동 기어 치형부는 상기 릴리프 홈에 의해 상기 순응성 벽으로부터 떨어져 있는 것인, 순응성 1차 구동 기어;
편심 부분과 비편심 부분을 포함하는 편심 운동 발생기로서, 상기 편심 부분의 중심선과 상기 비편심 부분의 중심선이 서로 오프셋되며, 상기 편심 운동 발생기는 중공형 중심 보어를 포함하는 것인 편심 운동 발생기;
내부 표면을 갖는 출력 사이클로이드 디스크로서, 상기 출력 사이클로이드 디스크는 상기 내부 표면 상에 배향된 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부를 포함하며, 상기 내부 출력 사이클로이드 디스크 치형부는 상기 외부 1차 구동 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 것인, 출력 사이클로이드 디스크
를 포함하는 원형파 드라이브.
제 11 항에 있어서,
상기 1차 구동 기어에 연결된 출력 구동 요소
를 추가로 포함하는 원형파 드라이브.
제 11 항에 있어서,
상기 입력 사이클로이드 디스크는 상기 출력 사이클로이드 디스크에 연결되는 것인, 원형파 드라이브.
제 11 항에 있어서,
상기 편심 운동 발생기는 상기 중공형 중심 보어로부터 연장되는 키홈을 포함하는 것인, 원형파 드라이브.
제 11 항에 있어서,
상기 중공형 중심 보어 내로 연장되는 입력 회전 액츄에이터 샤프트
를 추가로 포함하는 원형파 드라이브.
제 11 항에 있어서,
상기 편심 운동 발생기는 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링을 통해 상기 입력 사이클로이드 디스크에 회전 가능하게 연결되는 것인, 원형파 드라이브.
제 11 항에 있어서,
상기 순응성 입력 링 기어의 순응성 벽은 릴리프 홈에 의해 상기 비순응성 부분으로부터 떨어져 있는 것인, 원형파 드라이브.
제 12 항에 있어서,
상기 1차 구동 기어의 허브는 외부 스플라인을 포함하며,
상기 출력 구동 요소는 내부 스플라인을 포함하며,
상기 외부 스플라인이 상기 내부 스플라인과 짝을 이루어 결합되어 상기 1차 구동 기어를 상기 출력 구동 요소에 연결하는 것인, 원형파 드라이브.
내부 표면을 갖는 입력 링 기어로서, 상기 내부 표면 상에 배향된 내부 입력 링 기어 치형부를 포함하는 입력 링 기어;
모놀리식의 조합된 입력 사이클로이드 디스크와 출력 사이클로이드 디스크로서,
상기 내부 입력 링 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 외부 입력 사이클로이드 기어 치형부,
내부 출력 사이클로이드 기어 치형부,
내부 플랜지를 포함하는 반경방향 내부 표면에 의해 획정된 중공형 중심 부분, 및
상기 반경방향 내부 표면으로부터 반경방향 내측으로 연장되는 반경방향 내부 벽
을 포함하며, 상기 내부 플랜지는 상기 내부 출력 사이클로이드 기어 치형부의 반경방향 내측에 있으며 상기 내부 출력 사이클로이드 기어 치형부와 축방향으로 중첩되는 것인, 모놀리식의 조합된 입력 사이클로이드 디스크와 출력 사이클로이드 디스크;
외부 표면을 갖는 1차 구동 기어로서, 상기 외부 표면 상에 배향되며 상기 내부 출력 사이클로이드 기어 치형부와 적어도 부분적으로 맞물리는 외부 1차 구동 기어 치형부를 포함하는 1차 구동 기어;
편심 부분과 비편심 부분을 포함하는 편심 운동 발생기로서, 상기 편심 부분의 중심선과 상기 비편심 부분의 중심선이 서로 오프셋되는 것인, 편심 운동 발생기
를 포함하는 원형파 드라이브.
제 19 항에 있어서,
상기 편심 운동 발생기는 중공형 중심 보어를 포함하는 것인, 원형파 드라이브.
제 19 항에 있어서,
상기 내부 플랜지는 그 반경방향 내부 표면 상에 홈을 포함하며,
상기 홈은 유지 장치와 맞물리도록 구성되는 것인, 원형파 드라이브.
제 19 항에 있어서,
상기 조합된 입력 사이클로이드 디스크와 출력 사이클로이드 디스크는 상기 외부 입력 사이클로이드 기어 치형부의 축방향 내측에 있는 간격 간극(clearance gap)을 추가로 포함하는 것인, 원형파 드라이브.
제 22 항에 있어서,
상기 간격 간극은 둥근 모서리를 포함하는 것인, 원형파 드라이브.
제 19 항에 있어서,
상기 조합된 입력 사이클로이드 디스크와 출력 사이클로이드 디스크는 상기 내부 출력 사이클로이드 기어 치형부의 축방향 내측에 있는 간격 간극을 추가로 포함하는 것인, 원형파 드라이브.
제 24 항에 있어서,
상기 간격 간극은 둥근 모서리를 포함하는 것인, 원형파 드라이브.
제 19 항에 있어서,
상기 1차 구동 기어에 연결된 출력 구동 요소
를 추가로 포함하는 원형파 드라이브.
제 20 항에 있어서,
상기 편심 운동 발생기는 상기 중공형 중심 보어로부터 연장되는 키홈을 포함하는 것인, 원형파 드라이브.
제 20 항에 있어서,
상기 중공형 중심 보어 내로 연장되는 입력 회전 액츄에이터 샤프트
를 추가로 포함하는 원형파 드라이브.
제 19 항에 있어서,
상기 편심 운동 발생기는 편심 운동 발생기/입력 사이클로이드 디스크 베어링을 통해 상기 조합된 입력 사이클로이드 디스크와 출력 사이클로이드 디스크에 회전 가능하게 연결되는 것인, 원형파 드라이브.