(57)【要約】      （修正有）【課題】可変有効径ローラを伴う純回転サイクロイドに関係するシステム及び装置を提供する。【解決手段】装置は、開放環状空間を有する第１のリング２００であって、第１のリングの内側周囲面上に設けられた一連の可変幅溝を有する第１のリングと、第１のリングの開放環状空間内で回転可能な第２のリング２０８であって、第２のリングの外側周囲面上に設けられた対応する一連の可変幅溝を有する第２のリングと、第１のリングの内側周囲面と第２のリングの外側周囲面との間に設けられ、第１のリングの内側周囲面上で及び第２のリングの外側周囲面上で転がるように、かつそれらの間で回転可能であるように構成された複数のローラＡ〜Ｅとを含む。【選択図】図２Ｄ
2020034159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
開放環状空間を有する第１のリングであって、前記第１のリングの内側周囲面上に設けられた一連の可変幅切り抜きを有する第１のリングと、
前記第１のリングの前記開放環状空間内で回転可能な第２のリングであって、前記第２のリングの外側周囲面上に設けられた対応する一連の可変幅切り抜きを有する第２のリングと、
前記第１のリングの前記内側周囲面と前記第２のリングの前記外側周囲面との間に設けられ、前記第１のリングの前記内側周囲面上で及び前記第２のリングの前記外側周囲面上で転がるように、かつそれらの間で回転可能であるように構成された複数のローラと、
を備え、
前記第１のリングは、可変幅切り抜きの総数を有し、前記第２のリングは、可変幅切り抜きの総数を有し、前記第２のリングの前記可変幅切り抜きの総数は、前記第１のリングの前記可変幅切り抜きの総数よりも小さく、前記複数のローラの総数は、前記第１のリングの前記可変幅切り抜きの総数よりも小さく、かつ前記第２のリングの前記可変幅切り抜きの総数よりも大きい、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記複数のローラのうちのあらかじめ定められたローラが、前記第１のリングの前記可変幅切り抜き又は前記第２のリングの前記可変幅切り抜きのいずれかの可変幅切り抜きを横断するのに伴って、前記第１のリングの中心と前記あらかじめ定められたローラとの間の半径方向の距離が変化する、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記可変幅切り抜きのうちの少なくとも１つの切り抜きは、前記切り抜きの第１の端において第１の幅から始まり、増加して前記切り抜きの中心において前記第１の幅よりも広い第２の幅になり、狭まって前記切り抜きの第２の端において前記第１の幅に戻る、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、更に、
前記第１のリングと前記第２のリングとの間に設けられ、前記複数のローラを互いに結合するように構成されたローラケージであって、前記複数のローラが前記第１のリングの前記内側周囲面と前記第２のリングの前記外側周囲面との間で転がるのに伴って、前記第１のリングの前記開放環状空間内で回転可能であるローラケージを備える装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、
前記ローラケージは、前記複数のローラをそれらが互いから等距離であるように結合する、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
前記複数のローラは、球形である、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、
前記複数のローラは、それぞれ、前記第２のリングの回転軸に平行な面内においてひし形の断面を及び前記第２のリングの前記回転軸に垂直な面内において円形の断面を有する、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１のリングの前記内側周囲面は、その中に設けられた可変幅溝を有し、前記可変幅溝の幅は、第１の幅と、前記第１の幅よりも広い第２の幅との間で変化し、前記可変幅切り抜きは、前記第１の幅から前記第２の幅に増加して前記第１の幅に戻る前記可変幅溝の領域を含み、前記可変幅切り抜きは、前記第１の幅を有する前記可変幅溝の部分によって隔てられる、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１のリングは、固定されている、装置。
【請求項１０】
装置であって、
開放環状空間を有する第１のリングであって、前記第１のリングの内側周囲面に沿って空間的に順次配置された複数の凹みを有し、前記複数の凹みを含む前記内側周囲面内に溝が設けられる第１のリングと、
前記第１のリングの前記開放環状空間内で回転可能な第２のリングであって、前記第２のリングの外側周囲面に沿って空間的に順次配置された対応する複数の凹みを有し、前記複数の凹みを含む前記外側周囲面内に対応する溝が設けられる、第２のリングと、
前記第２のリングが前記第１のリングの前記開放環状空間内で回転するのに伴って、前記内側周囲面内に設けられた前記溝及び前記外側周囲面内に設けられた前記対応する溝に係合してこれらの溝内で転がるように構成された複数のローラと、
を備える装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、
前記第１のリングは、凹みの総数を有し、前記第２のリングは、凹みの総数を有し、前記第２のリングの前記凹みの総数は、前記第１のリングの前記凹みの総数よりも小さく、前記複数のローラの総数は、前記第１のリングの前記凹みの総数よりも小さく、かつ前記第２のリングの前記凹みの総数よりも大きい、装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置であって、更に、
前記第１のリングと前記第２のリングとの間に設けられ、前記複数のローラを互いに結合するように構成されたローラケージであって、前記複数のローラが前記第１のリングの前記内側周囲面と前記第２のリングの前記外側周囲面との間で転がるのに伴って、前記開放環状空間内で回転可能であるローラケージを備える装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の装置であって、
前記第１のリング又は前記第２のリングのいずれかは、固定されている、装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の装置であって、
前記複数のローラのうちのあらかじめ定められたローラが、前記第１のリングの前記溝及び前記複数の凹み、並びに第２のリングの前記対応する溝及び前記対応する複数の凹みを横断するのに伴って、前記第１のリングの中心と前記あらかじめ定められたローラとの間の半径方向の距離が変化する、装置。
【請求項１５】
装置であって、
開放環状空間を有する第１のリングであって、前記第１のリングの内側周囲面上に設けられた可変幅溝を有する第１のリングと、
前記第１のリングの前記開放環状空間内で回転可能な第２のリングであって、前記第２のリングの外側周囲面上に設けられた対応する可変幅溝を有する第２のリングと、
前記第１のリングの前記内部周囲面と前記第２のリングの前記外側周囲面との間に設けられ、前記第１のリングの前記可変幅溝及び前記第２のリングの前記対応する可変幅溝に係合しつつ前記第１のリングの前記内側周囲面上で及び前記第２のリングの前記外側周囲面上で転がるように、かつそれらの間で回転可能であるように構成された複数のローラと、
を備える装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置であって、
前記第１のリングの前記可変幅溝は、複数の領域を、前記複数の領域のうちの少なくとも１つの領域が前記領域の第１の端において第１の幅から始まり、増加して前記領域の中心において前記第１の幅よりも広い第２の幅になり、狭まって前記領域の第２の端において前記第１の幅に戻るように、画定し、
前記第２のリングの前記対応する可変幅溝は、対応する複数の領域を、前記対応する複数の領域のうちの少なくとも１つの対応する領域が前記対応する領域の対応する第１の端において前記第１の幅から始まり、増加して前記対応する領域の対応する中心において前記第２の幅になり、狭まって前記対応する領域の対応する第２の端において前記第１の端に戻るように、画定する、装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、
前記第１のリングの前記可変幅溝によって画定される領域の総数は、前記第２のリングの前記対応する可変幅溝によって画定される領域の総数よりも小さく、
前記複数のローラの総数は、前記第１のリングの前記可変幅溝によって画定される前記領域の総数よりも小さく、かつ前記第２のリングの前記対応する可変幅溝によって画定される前記領域の総数よりも大きい、装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の装置であって、
前記複数のローラのうちのあらかじめ定められたローラが、前記第１のリングの前記可変幅溝及び前記第２のリングの前記対応する可変幅溝を横断するのに伴って、前記第２のリングの中心と前記あらかじめ定められたローラとの間の半径方向の距離が変化する、装置。
【請求項１９】
請求項１５に記載の装置であって、
前記可変幅溝は、第１の可変幅溝であり、前記対応する可変幅溝は、第１の対応する可変幅溝であり、前記第１のリングは、前記第１の可変幅溝に平行に設けられた第２の可変幅溝を有し、前記第２のリングは、前記第１の対応する可変幅溝に平行に設けられた第２の対応する可変幅溝を有する、装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置であって、
前記複数のローラのうちの少なくとも１つのローラは、互いに結合され前記第１のリングの前記第１の及び第２の可変幅溝並びに前記第２のリングの前記第１の及び第２の対応する可変幅溝を横断するように構成された２つの隣り合うローラを含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１５年６月２６日に出願され「Ｐｕｒｅ  Ｒｏｌｌｉｎｇ  Ｃｙｃｌｏｉｄ（純回転サイクロイド）」と題された米国仮特許出願第６２／１８５，５０２号の優先権を主張する。該出願は、あたかもその全文が本説明に記載されるかのように、参照によって本書に組み込まれる。
【０００２】
［政府への許諾権］
本発明は、米国陸軍によって授与された契約第Ｗ３１Ｐ４Ｑ−１３−Ｃ−００４６号下で米国政府支援によってなされた。米国政府は、本発明において特定の権利を保有しえる。
【背景技術】
【０００３】
「トランスミッション」という用語は、総じて、回転する動力源から別の機器への速度・トルク変換を提供するシステムを指してよい。産業機械、医療ロボット工学、及び家庭用電子機器が、このようなトランスミッションを利用しえる。トランスミッションの選択又は設計は、複数の要因の検討を伴う。要因の例として、負荷容量、効率、及びコストが挙げられる。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、可変有効径ローラを伴う純回転サイクロイドに関係するシステム及び装置に関する実施形態を説明する。
【０００５】
一態様では、本開示は、装置を説明する。該装置は、開放環状空間を有する第１のリングを含み、該第１のリングは、第１のリングの内側周囲面上に設けられた一連の可変幅切り抜きを有する。装置は、また、第１のリングの開放環状空間内で回転可能な第２のリングも含み、該第２のリングは、第２のリングの外側周囲面上に設けられた対応する一連の可変幅切り抜きを有する。装置は、更に、第１のリングの内側周囲面と第２のリングの外側周囲面との間に設けられ、第１のリングの内側周囲面上で及び第２のリングの外側周囲面上で転がるように、かつそれらの間で回転可能であるように構成された複数のローラを含む。第１のリングは、可変幅切り抜きの総数を有し、第２のリングは、可変幅切り抜きの総数を有し、第２のリングの可変幅切り抜きの総数は、第１のリングの可変幅切り抜きの総数よりも小さく、複数のローラの総数は、第１のリングの可変幅切り抜きの総数よりも小さく、かつ第２のリングの可変幅切り抜きの総数よりも大きい。
【０００６】
別の一態様では、本開示は、装置を説明する。該装置は、開放環状空間を有する第１のリングを含み、該第１のリングは、第１のリングの内側周囲面に沿って空間的に順次配置された複数の凹みを有し、これらの複数の凹みを含む内側周囲面内に、溝が設けられる。装置は、また、第１のリングの開放環状空間内で回転可能な第２のリングも含み、該第２のリングは、第２のリングの外側周囲面に沿って空間的に順次配置された対応する複数の凹みを有し、これらの対応する複数の凹みを含む外側周囲面内に、対応する溝が設けられる。装置は、更に、第１のリングの開放環状空間内で第２のリングが回転するのに伴って、内部周囲面内に設けられた溝及び外側周囲面内に設けられた対応する溝に係合してこれらの溝内で転がるように構成された複数のローラを含む。
【０００７】
尚も別の一態様では、本開示は、装置を説明する。装置は、開放環状空間を有する第１のリングを含み、該第１のリングは、第１のリングの内側周囲面上に設けられた可変幅溝を有する。装置は、また、第１のリングの開放環状空間内で回転可能な第２のリングも含み、第２のリングは、第２のリングの外側周囲面上に設けられた対応する可変幅溝を有する。装置は、更に、第１のリングの内部周囲面と第２のリングの外側周囲面との間に設けられ、第１のリングの可変幅溝及び第２のリングの対応する可変幅溝に係合しつつ第１のリングの内側周囲面上で及び第２のリングの外側周囲面上で転がるように、かつそれらの間で回転可能であるように構成された複数のローラを含む。
【０００８】
以上の概要は、例示に過ぎず、いかなる形であれ制限することを意図しない。上述された例示的な態様、実施形態、及び特徴に加えて、更なる態様、実施形態、及び特徴が、図面及び以下の詳細な説明を参照にすることによって明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】一実装形態例にしたがった、リング内で転がる円を示した図である。
【００１０】
【図１Ｂ】一実装形態例にしたがった、リング内で円を転がした結果として生じるサイクロイド曲線を示した図である。
【００１１】
【図２Ａ】一実装形態例にしたがった、第１のリングを示した図である。
【００１２】
【図２Ｂ】一実装形態例にしたがった、図２Ａに示された第１のリングの開放環状空間内で回転可能な第２のリングを示した図である。
【００１３】
【図２Ｃ】一実装形態例にしたがった、図２Ａの第１のリング内で図２Ｂの第２のリングが回転可能であるサイクロイド駆動装置を示した図である。
【００１４】
【図２Ｄ】一実装形態例にしたがった、図２Ｃに示された装置の簡易図である。
【００１５】
【図２Ｅ】一実装形態例にしたがった、ピッチ円と偏心性との間の関係を示した図である。
【００１６】
【図２Ｆ】一実装形態例にしたがった、回転の瞬間中心をピッチ円中心及び接触点とつなぐ三角形の相似性を示した図である。
【００１７】
【図３Ａ】一実装形態例にしたがった、非球形ローラを有する図２Ｃの装置の部分分解組み立て図である。
【００１８】
【図３Ｂ】一実装形態例にしたがった、図３Ａに示された複数のローラのうちの１つのローラの断面図である。
【００１９】
【図４Ａ】一実装形態例にしたがった、代替の第２のリングを示した図である。
【００２０】
【図４Ｂ】一実装形態例にしたがった、図４Ａの第２のリングに対応するローラを示した図である。
【００２１】
【図５Ａ】一実装形態例にしたがった、代替の第２のリングを示した図である。
【００２２】
【図５Ｂ】一実装形態例にしたがった、図５Ａの第２のリングに対応するローラを示した図である。
【００２３】
【図６Ａ】一実装形態例にしたがった、２本の隣り合う溝を有する代替の第２のリングを示した図である。
【００２４】
【図６Ｂ】一実装形態例にしたがった、図６Ａの第２のリングに対応するローラを示した図である。
【００２５】
【図７Ａ】一実装形態例にしたがった、ナイフの刃型のローラ−溝構成を示した図である。
【００２６】
【図７Ｂ】一実装形態例にしたがった、滑り嵌め型のローラ−溝構成を示した図である。
【００２７】
【図７Ｃ】一実装形態例にしたがった、面取り型のローラ−溝構成を示した図である。
【００２８】
【図７Ｄ】一実装形態例にしたがった、ゴシックアーチ型のローラ−溝構成を示した図である。
【００２９】
【図８】一実装形態例にしたがった、差動サイクロイド駆動の斜視断面図である。
【００３０】
【図９Ａ】一実装形態例にしたがった、並列に接続された２つのサイクロイド駆動を示した図である。
【００３１】
【図９Ｂ】一実装形態例にしたがった、並列に接続され互いにずらされた２つのサイクロイド駆動を示した図である。
【００３２】
【図１０】一実装形態例にしたがった、緩みを低減するように構成されたサイクロイド駆動の一例を示した図である。
【００３３】
【図１１】一実装形態例にしたがった、同軸に合されていない２本のシャフトを接続するために使用される結合部を示した図である。
【００３４】
【図１２Ａ】一実装形態例にしたがった、サイクロイド駆動の出力における偏心性を相殺するための結合構成の分解組み立て図である。
【００３５】
【図１２Ｂ】一実装形態例にしたがった、図１２Ａの結合構成の別の視角からの分解組み立て図である。
【００３６】
【図１３Ａ】一実装形態例にしたがった、サイクロイド駆動の出力における偏心性を相殺するための構成の分解組み立て図である。
【００３７】
【図１３Ｂ】一実装形態例にしたがった、図１３Ａの構成の別の視角からの分解組み立て図である。
【００３８】
【図１４】一実装形態例にしたがった、サイクロイド駆動の偏心性を相殺するための別の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下の詳細な説明は、添付の図面を参照にして、開示されたシステム及び方法の様々な特徴と機能とを説明している。本明細書で説明される例示のシステム及び方法の実施形態は、制限することを意味しない。開示されたシステム及び方法の特定の態様が、いずれも本明細書で検討される多岐にわたる様々な構成で配置及び組み合わせできることが、容易に理解されるだろう。
【００４０】
更に、文脈で別途提案されない限り、各図面に例示される特徴は、互いに組み合わせて使用されてよい。したがって、図面は、例示された全ての特徴が必ずしも各実装形態に必要ではないという理解をもって、総じて、１つ以上の全体実装形態のコンポーネント態様と見なされるべきである。
【００４１】
また、本明細書又は特許請求の範囲における要素、ブロック、又はステップの列挙は、いずれも、明瞭化を目的としている。したがって、このような列挙は、これらの要素、ブロック、又はステップが、特定の配置を忠実に守ること又は特定の順序で行われることを必要とする又は示唆しているとは解釈されないべきである。
【００４２】
「実質的に」という用語は、記載された特性、パラメータ、又は値が、厳密に達成される必要はなく、例えば、公差、測定誤差、測定精度制限、及び当該分野で知られるその他の要因を含む偏差又はばらつきが、特性が提供することを意図していた効果を排除しない量で生じてよいことを意味する。
【００４３】
Ｉ．  概要
特定の用途のためのトランスミッションの選択又は設計は、複数の要因を検討することを伴う。要因の例として、負荷容量、効率、及びコストが挙げられる。トランスミッションシステムは、もし大負荷容量に合わせて設計されると重くなりえる。他方、小さいトランスミッションシステムは、負荷容量が小さい傾向がある。更に、トランスミッションシステムは、効率や緩みなどのパラメータによって定義される性能の高さが所望される場合に高価になる傾向がある。したがって、所定のサイズに対して負荷容量を増加できる及び製造コストを削減できるトランスミッションシステムが、有益であることができる。
【００４４】
一部の例では、トランスミッションは、他を犠牲にして何らかの目標を達成するように設計される。例えば、高効率を実現するために、玉軸受け又はころ軸受けが、トランスミッションシステムに使用されえる。しかしながら、これらの軸受けは、そのローラのサイズの小ささゆえに、応力集中に見舞われる。応力集中を軽減するために、代わりに、固定された滑り接触が使用されえるが、しかしながら、滑り接触は、通常は低効率である。
【００４５】
本書で開示されるのは、ころ軸受よりも大きくそれゆえに所定のトランスミッション重量に対して大きいトルク容量を提供しえる純回転コンポーネントを利用するサイクロイド駆動装置及びサイクロイド駆動システムを伴うトランスミッションである。更に、開示されるシステムは、サイクロイド駆動の出力を収集するための及びサイクロイド駆動の固有な偏心性を相殺するための構成を利用する。
【００４６】
II．  サイクロイド運動
本書で使用される「サイクロイド」という用語は、円形ホイールが直線状の又は円状の経路のいずれかに沿って滑ることなく転がるのに伴って、上記ホイールの縁上の点がたどる曲線を言う。一例では、サイクロイド運動は、円形ホイールが主要な円又はリングの内側で転がるときに生じる。図１Ａは、一実装形態例にしたがった、リング１０２内で転がる円１００を例示している。円１００がリング１０２の内表面に沿って移動するのに伴って、円１００の縁上の点１０４がサイクロイド曲線をたどる。
【００４７】
図１Ｂは、一実装形態例にしたがった、リング１０２内で円１００を転がす結果として生じるサイクロイド曲線１０６を例示している。サイクロイド曲線１０６は、円１００がリング１０２内で転がるのに伴って、点１０４によってたどられる。リング１０２が静止している間における円１００の運動は、サイクロイド運動と呼ばれることがある。
【００４８】
本書で開示されるのは、このサイクロイド運動を利用するトランスミッションシステム及びトランスミッション装置の例である。これらのシステム及び装置は、高効率と、軽量又は小フォームファクタとを実現しえる有利な構成を提供することができる。これらのトランスミッションシステムは、モータ及びトランスミッションがロボットの本体から距離をおいて搭載されえるロボット工学用途に使用されえる。他の用途のなかでも特に、自動車工業、重工業、及びエネルギ生成も、やはり、本書で説明されるトランスミッションの利用から恩恵を受けえる。
【００４９】
III.  サイクロイド駆動装置の例
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅ、及び図２Ｆは、一実装形態例にしたがった、サイクロイド駆動装置の一例を例示している。具体的には、図２Ａは、一実装形態例にしたがった、第１のリング２００を例示している。第１のリング２００は、開放環状空間２０２と、第１のリング２００の内側周囲面２０６上に設けられた一連の可変幅切り抜き２０４Ａ、２０４Ｂ、２０４Ｃ、２０４Ｄ、２０４Ｅ、及び２０４Ｆとを有する。
【００５０】
図２Ｂは、一実装形態例にしたがった、第１のリング２００の開放環状空間２０２内で回転可能な第２のリング２０８を例示している。第２のリング２０８は、第２のリング２０８の外側周囲面２１２上に設けられた切り抜き２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、及び２１０Ｄなどの、対応する一連の可変幅切り抜きを有する。
【００５１】
第１のリング２００の一連の可変幅切り抜き２０４Ａ〜Ｆ及び第２のリング２０８の一連の可変幅切り抜き２１０Ａ〜Ｄの各切り抜きは、それぞれ、切り抜きの第１の端において第１の幅から始まる。幅は、次いで、増加して切り抜きの中心において第１の幅よりも広い第２の幅になり、次いで、狭まって切り抜きの第２の端において第１の幅に戻る。例を示すと、第２のリング２０８の切り抜き２１０Ａは、第１の端２１４Ａと第２の端２１４Ｂとを有する。第１の端２１４Ａにおける切り抜き２１０Ａの幅は、小さい。幅は、次いで、切り抜き２１０Ａの中心における幅「ｄ」まで徐々に増加し、次いで、第１の端２１４Ａにおける幅と同様な幅である第２の端２１４Ｂまで徐々に減少する。
【００５２】
図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、内側周囲面２０６及び外側周囲面２１２の空白領域によって隔てられた個々の切り抜き２０４Ａ〜Ｆ及び２１０Ａ〜Ｄを例示している。例えば、図２Ａに例示された第１のリング２００に言及すると、切り抜き２０４Ａ〜Ｆは、互いに区別され別々であり、内側周囲面２０６上の空白領域によって隔てられる。
【００５３】
しかしながら、その他の実装形態例では、表面２０６及び２１２は、対応する連続する可変幅通路又は可変幅溝をその中に設けられてよい。各連続する可変幅通路又は可変幅溝は、軸受けの軌道に類似してよい。この類似性のもとで、リング２００及び２０８は、軸受けの案内溝と同様に動作する。可変幅溝の幅は、第１の幅と、該第１の幅よりも大きい第２の幅との間で徐々に変化してよい。例えば、第１の幅は、切り抜き２１０Ａの第１の端２１４Ａにおける幅と同様であってよく、第２の幅は、切り抜き２１０Ａの中心における幅「ｄ」と同様であってよい。可変幅切り抜き２０４Ａ〜Ｆ及び２１０Ａ〜Ｄは、第１の幅から第２の幅に増加し次いで第１の幅に戻る可変幅溝の領域を表してよい。可変幅切り抜き２０４Ａ〜Ｆ及び２１０Ａ〜Ｄは、したがって、第１の幅又はその他の何らかの幅を有する可変幅溝の一部分などの部分によって隔てられてよい（例えば、図５Ａを参照）。このように、可変幅切り抜き２０４Ａ〜Ｆ及び２１０Ａ〜Ｄは、対応する連続する可変幅溝又は可変幅軌道の部分であってよい。
【００５４】
図２Ｃは、一実装形態例にしたがった、第１のリング２００内で第２のリング２０８が回転可能であるサイクロイド駆動装置２１６を例示している。装置２１６は、第１のリング２００と第２のリング２０８との間に設けられ複数のローラ２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ，２２０Ｄ、及び２２０Ｅを互いに結合するように構成されたローラケージ２１８を含む。ローラケージ２１８は、複数のローラ２２０Ａ〜Ｅが第１のリング２００の内側周囲面２０６上及び第２のリング２０８の外側周囲面２１２上でそれらの間で転がるのに伴って、第１のリング２００の開放環状空間２０２内で回転可能である。ローラケージ２１８は、ローラ２２０Ａ〜Ｅを、それらが互いから等距離であるように結合する。
【００５５】
ローラ２２０Ａ〜Ｅの各ローラは、内側周囲面２０６上及び第２のリング２０８の外側周囲面２１２上で転がるのに伴って、切り抜き２０４Ａ〜Ｆ及び２１０Ａ〜Ｄを横断していく。ローラ２２０Ａ〜Ｅのうちの１つのローラが、切り抜き２０４Ａ〜Ｆ及び２１０Ａ〜Ｄのうちの１つの切り抜きを横断するのに伴って、そのローラは、その切り抜きの、幅が狭い区域から広めの区域（すなわち、その切り抜きの、中央領域の近く）に移動する。したがって、ローラは、切り抜きを通過するのに伴って、切り抜きへのその嵌り込みを増減させる。具体的には、切り抜きの、幅が広めの区域では、ローラは、その切り抜きを設けられた表面、すなわち内側周囲面２０６及び外側周囲面２１２の、中の深いところを通過する。したがって、ローラが切り抜きを横断するのに伴って、第１のリング２００の中心とローラとの間の半径方向距離が変化する。
【００５６】
例を示すと、図２Ｃに示されるように、ローラ２２０Ｅは、切り抜き２０４Ｂの一端の近くにあるゆえに、切り抜き２０４Ｂへの嵌りが少ない。他方、ローラ２２０Ｄは、切り抜き２０４Ｃの中心に近いゆえに、切り抜き２０４Ｃへの嵌りが多い、すなわち、ローラ２２０Ｄは、切り抜き２０４Ｃの中の深くに配されている。ローラ２２０Ｃが実質的に切り抜き２０４Ｄの中心にあるゆえに、
ローラ２２０Ｃは、ローラ２２０Ｄの切り抜き２０４Ｃへの嵌りよりも更に、切り抜き２０４Ｄへの嵌りが多い。ローラ２２０Ａ〜Ｅは、切り抜き２１０Ａ〜Ｄを横断するのに伴って、同様に振る舞い、第２のリング２０８の切り抜き２０４Ａ〜Ｄに多く又は少なく嵌り込む。切り抜き又は切り抜きを画定している溝の可変幅は、ローラが切り抜き又は溝を横断するのに伴ってローラの可変有効径を生じさせる手段である。これらの可変有効径ローラは、装置２１６における純回転運動の維持を可能にする。
【００５７】
上記のように、切り抜き２０４Ａ〜Ｆ及び２１０Ａ〜Ｄは、軸受けの軌道と類似に動作する対応する可変幅溝の一部になりえる。したがって、原則では、ローラ２２０Ａ〜Ｅの各ローラは、一点において各軌道に接触する。しかしながら、無限に小さい点にかかる負荷は、無限に高い接触圧を引き起こすだろう。実際は、ローラは、各軌道に接触するところで、タイヤが路面に触れるところで平らになるのと同じように僅かに変形する（平らになる）。軌道は、また、各ローラが軌道を圧迫するところで僅かに凹む。したがって、ローラと軌道との間の接触は、大きさが有限であり、有限の圧力を有する。
【００５８】
一例では、装置２１６は、入力シャフトの速度を特定の比率で低減するように構成されたサイクロイド減速器として動作しえる。例えば、第２のリング２０８が、軸受けを通じて入力シャフト（不図示）に偏心して装着されえる。この構成では、入力シャフトは、第１のリング２００の開放環状空間２０２内で第２のリング２０８を湾曲経路に沿って駆動する。更に、一例では、第１のリング２００が、サイクロイド減速器の固定子として構成されえる（すなわち、第１のリング２００が、固定されえる）。次いで、出力シャフトが、第２のリング２０８に結合されえて、入力シャフトと比べて低減された速度を有する。別の一例では、第１のリング２００が、出力シャフトに結合されて回転可能でありえて、それに対して、第２のリング２０８は、固定されてサイクロイド減速器の固定子として動作するように構成されえる。したがって、入力、出力、及び固定子の表示は、置き換え可能である。
【００５９】
装置２１６がサイクロイド減速器として動作するためには、第２のリング２０８の可変幅切り抜き２１０Ａ〜Ｄの総数が、第１のリング２００の可変幅切り抜き２０４Ａ〜Ｆの総数よりも小さい。更に、ローラ２２０Ａ〜Ｅの総数は、第１のリング２００の可変幅切り抜き２０４Ａ〜Ｆの総数よりも小さく、かつ第２のリング２０８の可変幅切り抜き２１０Ａ〜Ｄの総数よりも大きい。上述された装置２１６では、第１のリング２００は、６つの切り抜きを有し、第２のリング２０８は、４つの切り抜きを有し、第１のリング２００と第２のリング２０８との間には、５つのローラ２２０Ａ〜Ｅが設けられる。
【００６０】
サイクロイド減速器の減速比は、ローラ２２０Ａ〜Ｅの総数に基づいて決定される。具体的には、減速比は、次式を使用して計算されえる。
【数１】
2020034159.tif 000003
ここで、Ｒは、減速比であり、Ｎrは、ローラの数である。
【００６１】
装置２１６の利点は、１つには、式（１）に基づくと、装置２１６が非整数の減速比を提供できることである。一例として、もし、第１のリング２００が７つの切り抜きを有し、第２のリング２０８が５つの切り抜きを有し、第１のリング２００と第２のリング２０８との間に６つのローラが設けられるならば、減速比Ｒは、式（１）によって、２．５：１であると計算できる。
【００６２】
例では、切り抜き及びローラの数が、３つの連続する整数であり、例えば、図２Ａ〜２Ｃに例示されるように、第２のリング２０８用に４４つの切り抜き、ローラケージ２１８内に５つのローラ、第１のリング２００内に６つの切り抜きがある。しかしながら、例えば、第２のリング２０８用に４つの切り抜き、ローラケージ２１８内に６つのローラ、第１のリング２００内に８つの切り抜きがあるなどの、その他のパターンによるサイクロイド駆動も可能である。
【００６３】
IV．  回転挙動
純回転は、剛体の、それらの接触点における直線速度の大きさ及び方向の両方が一致するときに起きる。図２Ｄは、一実装形態例にしたがった、装置２１６の簡易図を例示している。以下の解析は、任意のローラ数又は減速比に対して成り立つ。図２Ｄは、装置２１６、及びローラ２２０Ａ〜Ｅの純回転を実現するパラメータ間の関係の解析を促す。
【００６４】
図２Ｄは、第１のリング２００、第２のリング２０８、及びローラケージ２１８を円又は円柱として例示している。第１のリング２００及び第２のリング２０８の円柱は、ローラ２２０Ａ〜Ｅが接触する表面を画定している。したがって、これらの円柱は、第１のリング２００及び第２のリング２０８の溝内又は軌道内にある。第１のリング２００、第２のリング２０８、及びローラケージ２１８は、それぞれ、堅く、かつ同心円状にそれぞれ取り付けられた対応するピッチ円を有する。図２Ｄでは、ピッチ円２２２は、第１のリング２００に相当し、ピッチ円２２４は、第２のリング２０８に相当し、ピッチ円２２６は、ローラケージ２１８に相当する。
【００６５】
リング２００及び２０８を画定する表面は、ここでは円柱として説明されているが、しかしながら、円錐状の断面であることも可能であり、この場合、各断面は円である。この実装形態は、ベベルギアタイプの配置と類似しているだろう。
【００６６】
３つのピッチ円２２２、２２４、及び２２６は、装置２１６によって実現される所望の減速比、及び入力シャフトと第２のリング２０８との間の偏心性の大きさによって定義されえる。具体的には、ピッチ円直径間の比率、並びに第１のリング２００、第２のリング２０８、及びローラケージ２１８の直径間の比率は、各コンポーネントが有する切り抜き又はローラの整数間の比率に等しい。例えば、ピッチ円２２２の直径と、ピッチ円２２４の直径との間の比率は、第１のリング２００内の切り抜きの数と、第２のリング２０８内の切り抜きの数との間の比率に等しい。同様に、第１のリング２００の直径と、第２のリング２０８の直径との間の比率も、第１のリング２００内の切り抜きの数と、第２のリング２０８内の切り抜きの数との間の比率に等しい。別の一例として、ピッチ円２２２の直径と、ピッチ円２２６の直径との間の比率は、第１のリング２００内の切り抜きの数と、ローラケージ２１８に結合されるローラの数との間の比率に等しい。同様に、第１のリング２００の直径と、ローラ２１８の直径との間の比率も、第１のリング２００内の切り抜きの数と、ローラケージ２１８に結合されるローラの数との間の比率に等しい。
【００６７】
ピッチ円２２２、２２４、２２６の画定を促す別の制約は、入力シャフトと第２のリング２０８との間の偏心性の大きさである。図２Ｅは、一実装形態例にしたがった、ピッチ円２２２、２２４、及び２２６と偏心性の大きさとの間の関係を例示している。具体的には、ピッチ円２２２の半径とピッチ円２２６の半径との間の差２２７Ａが、偏心性の大きさの半分である。更に、ピッチ円２２２の半径とピッチ円２２４の半径との間の差２２７Ｂが、偏心性の大きさに等しい。例示のための一例として、前掲の数の切り抜き及びローラを伴う装置２１６の場合、偏心性の大きさは、２０ミリメートルでありえる。この例では、ピッチ円２２２の半径は、６０ｍｍでありえて、ピッチ円２２６の半径は、５０ｍｍでありえて、ピッチ円２２４の半径は、４０ｍｍでありえる。
【００６８】
上記のような、装置２１６によって実現される所望の減速比、及び偏心性の大きさの両方に基づいて画定されるピッチ円は、共通する瞬間回転中心２２８で交わるだろう。瞬間回転中心２２８は、瞬間的な速度中心とも呼ばれることもあり、平面運動を経ているボディに固定された点であり、該点は、特定の瞬間にゼロ速度を有する。この瞬間に、ボディ内のその他の点の軌跡の速度ベクトルは、この点の周りに、同点を中心とした純回転によって生じるものと同一の円形場を生成する。
【００６９】
第１のリング２００、第２のリング２０８、及びローラケージ２１８は、瞬間回転中心２２８を共有するので、第１のリング２００及び第２のリング２０８にローラが接触する点が、ローラの中心を通るとともに瞬間回転中心２２８も通る線に沿って存在する。例えば、ローラ２２０Ｄの場合、その線は、図２Ｅにおける線２３０によって表わされる。
【００７０】
この構成の結果として、装置２１６における剛体間の接触点における速度の方向が、（例えば、ローラ２２０Ｄと、第１のリング２００と、第２のリング２０８との間で）一致する。別の言い方をすると、剛体は、次の瞬間には交わらない、すなわち断たれる。これは、純回転のための非干渉条件と呼ぶことができる。しかしながら、純回転が起きるためには、その他の条件が少なくとも１つ満たされる。具体的には、純回転が起きるためには、速度の方向を一致させることに加えて、対をなす剛体の、それらの接触点における絶対速度（すなわち、速度のスカラー量の大きさ）も一致するべきである。各接触点は、その点でつながる剛体の大集合の運動に対する別の制約である。
【００７１】
剛体上における任意の点の絶対速度は、剛体の角速度を上記点と剛体の瞬間回転中心との間の距離で乗じることによって見いだせる。したがって、既知の剛体角速度集合のもとで絶対速度が一致するためには、これらの接触点は、滑りを排除できるように、瞬間回転中心から特定の距離に位置付けられるべきである。
【００７２】
装置２１６の場合、ローラ２２０Ａ〜Ｅの各ローラは、第１のリング２００と第２のリング２０８との間で転がるのに伴って、これらの両リングに接触する。結果として生じるローラと第１の及び第２のリング２００及び２０８との間の２つの接触点は、滑りを排除するために、それぞれ同じ角速度を有するべきである。
【００７３】
総じて、物体の瞬間回転中心は、その固定の基準枠に依存する。３つのピッチ円２２２、２２４、及び２２６は、全て、共通の瞬間回転中心を共有するので、任意のピッチ円が、基準枠として選択できる。ローラケージ２１８を表すピッチ円２２６を固定の基準枠として選択すると、本書で提起される解析にとって、更なる利点がある。ピッチ円２２６を固定の基準枠として扱うことは、各ローラのその中心が固定され、その瞬間回転中心がその幾何学的中心に一致することを示す。例えば、ローラ２２０Ｄの幾何学的中心２３１は、その瞬間回転中心に一致する。しかしながら、結果は、例えばピッチ円２２２が固定されるなどの他の構成の場合と同じだろう。
【００７４】
したがって、この解析の目的のためには、ローラケージ２１８を固定して、第１のリング２００及び第２のリング２０８が回転することを許すと好都合である。図２Ｅに示されるように、２つの接触点２３２Ａ及び２３２Ｂは、ローラ２２０Ｄの、幾何学的中心２３１に一致する瞬間回転中心から等距離にある。したがって、図２Ｅのローラ２２０Ｄについて言及すると、２つの接触点２３２Ａ及び２３２Ｂにおける絶対速度は、ローラ２２０Ｄの滑りを排除するために、互いに等しく、かつ反対であるべきである。
【００７５】
３つのピッチ円２２２、２２４、及び２２６の中心は、互いから一定の距離だけ離れている。したがって、ピッチ円２２２の中心２３４Ａと、ピッチ円２２４の中心２３４Ｂとの間の距離は、偏心性の大きさ（すなわち、２２７Ｂ）に等しく、これらは、固定の基準枠の中心、すなわちピッチ円２２６の中心２３５から等距離にある。滑りを排除するためには、中心２３４Ｂ及び２３４Ａにおける絶対速度が等しいべきである。中心２３４Ａ及び２３４Ｂは、ピッチ円２２２及び２２４の中心であるので、それらの速度を記述するために、別の式が書ける。
【数２】
2020034159.tif 000004
ここで、「Ｂ」は、ピッチ円２２２の半径であり、「Ａ」は、ピッチ円２２４の半径であり、「ｗ1」は、ピッチ円２２２及び第１のリング２００の角速度であり、「ｗ3」は、ピッチ円２２４及び第２のリング２０８の角速度である。各速度「ｗ1」及び「ｗ3」は、所望の減速比から決定でき、しかしながら、以下の解析で示されるように、これらの角速度は、この解析からこぼれ落ちており、純回転を示すようには決定されないかもしれない。
【００７６】
図２Ｅに例示されるように、「Ｂ」と「Ａ」は、同一線上にある、すなわち、瞬間回転中心２２８から伸びてピッチ円２２２及び２２４の中心２３４Ａ及び２３４Ｂとそれぞれ交わる線２３３が存在する。式（２）に基づくと、
【数３】
2020034159.tif 000005
である。
【００７７】
図２Ｆは、一実装形態例にしたがった、瞬間回転中心２２８をピッチ円２２２及び２２４の中心２３４Ａ及び２３４Ｂ並びに接触点２３２Ａ及び２３２Ｂとつなぐ三角形２３６Ａ及び２３６Ｂの相似性を例示している。三角形２３６Ａ及び２３６Ｂは、図２Ｆに示されるように、角度θ及びφを共有する。例示された三角形２３６Ａと２３６Ｂとの相似性に基づくと、
【数４】
2020034159.tif 000006
である。ここで、「Ｄ」は、接触点２３２Ａと瞬間回転中心２２８との間の距離であり、「Ｃ」は、接触点２３２Ｂと瞬間回転中心２２８との間の距離である。したがって、
【数５】
2020034159.tif 000007
【数６】
2020034159.tif 000008
である。
【００７８】
再び図２Ｄを参照すると、
【数７】
2020034159.tif 000009
であり、ここで、「Ｖ3」及び「Ｖ1」は、それぞれ、接触点２３２Ａ及び２３２Ｂにおける直線スカラー速度である。式（６）及び（７）に基づくと、
【数８】
2020034159.tif 000010
である。
【００７９】
式（８）にしたがうと、接触点２３２Ａ及び２３２Ｂにおける速度「Ｖ3」及び「Ｖ1」は、それぞれ、大きさが等しく、したがって、ローラ２０Ｄによって与えられる制約との間に整合性があり、それゆえに、滑りは起きないだろう。
【００８０】
図２Ｄ及び図２Ｅは、サイクロイド減速器に結合された入力シャフトの各回転の軌道を瞬間回転中心２２８が一周したときの動的幾何学構成のスナップショットを表している。ローラ２２０Ａ〜Ｅの有効径は、軌道を経て絶えず変化している。それにも関わらず、上記解析は、不変パラメータに依存しており、それゆえに、サイクルを通じて全ての構成に及びしたがって全てのローラ接触点に対して成り立つ。
【００８１】
したがって、装置２１６のローラ２２０Ａ〜Ｅは、もし、例えば式（２）〜（８）によって記述されて図２Ｄ、図２Ｅ、及び図２Ｆに例示された上記の次元的関係を装置２１６が有するならば、滑りを伴うことなく転がるだろう。
【００８２】
図２Ｄ〜２Ｆに言及すると、ローラ２２０Ａ〜Ｅと第１のリング２００及び第２のリング２０８との間には、干渉があるように見える。例えば、図２Ｆに示された領域２３８は、ローラ２２０Ｂと第１のリング２００との間の干渉であるように見える。しかしながら、領域２３８は、干渉ではない。領域２３８は、ローラ２２０Ｂが第１のリング２００の中の対応する溝又は切り抜き（例えば、切り抜き２０４Ａ〜Ｆのうちの１つの切り抜き）の中の深くに着座していることを例示している。別の言い方をすると、ローラ２２０Ｂは、溝又は切り抜きの中の、ローラ２２０Ｂを第１のリング２００内に深く沈ませるのに十分な広さの地点にきている。
【００８３】
Ｖ．  サイクロイド駆動装置のための代替構成の例
次に、図２Ａ〜２Ｆで説明された装置２１６の幾つかの代替構成の例が説明される。上述された構成では、ローラ２２０Ａ〜Ｅは、球形で示されている。図３Ａ〜３Ｂは、一実装形態にしたがった、非球形ローラの使用を例示している。
【００８４】
具体的には、図３Ａは、一実装形態例にしたがった、非球形ローラ３００を示す装置２１６の部分分解組み立て図を例示している。ローラ３００は、ローラ２２０Ａ〜Ｅに取って代わり、第１のリング２００と第２のリング２０８との間で転がるように構成される。
【００８５】
図３Ｂは、一実装形態例にしたがった、ローラ３００のうちの１つのローラの断面を例示している。図に示されるように、断面Ａ−Ａ’は、第２のリング２０８の回転軸に平行な面内において、すなわち矢印３０２に平行な面内において、ひし形である。第２のリング２０８の回転軸に垂直な、すなわち矢印３０２に垂直な面内における断面は、ローラ２２０Ａ〜Ｅの断面と同様な円形断面である。第１のリング２００及び第２のリング２００の溝又は切り抜きも、ローラ３００の形状に一致するように変更されえる。その他の形状のローラ及び溝もまた、可能である。ただし、ローラの形状に対する制約は、１つには、ローラがその回転軸に対して対称的であるべきことである。
【００８６】
一実装形態例にしたがって、図４Ａは、代替の第２のリング４００を例示しており、図４Ｂは、対応するローラ４０２を示している。第２のリング２０８のような可変幅切り抜きを有する代わりに、第２のリング４００は、第２のリング４００の外側周囲面４０６に沿って空間的に順次配置された凹み４０４などの複数の凹みを有する。溝又は通路４０８が、外側周囲面４０６に沿って配置される。通路４０８は、図４Ａに示されるように、凹み４０４とともに沈み込む。対応する第１のリング（不図示）が、第２のリング４００及びローラ４０２に一致させるために同様な凹みと通路とを有するだろう。
【００８７】
一実装形態例にしたがって、図５Ａは、代替の第２のリング５００を例示しており、図５Ｂは、対応するローラ５０２を例示している。第２のリング５００は、第２のリング５００の外側周囲面５０６上に配置された可変幅溝５０４を有する。可変幅溝５０４の幅は、第１の幅「ｄ1」と、第１の幅「ｄ1」よりも大きい第２の幅「ｄ2」との間で空間周期的に変化する。対応する第１のリング（不図示）が、第２のリング５００及びローラ５０２に一致させるために同様な溝を有するだろう。
【００８８】
ローラ５０２は、可変幅溝５０４の輪郭に一致する形状を有する。ローラ３００と同様に、ローラ５０２は、第２のリング５００の回転軸に平行な面内において、ひし形の断面を有してよい。しかしながら、ローラ５０２は、ローラ３００と比べて長めの円錐状部分５０８Ａ〜５０８Ｂを有する。長めの円錐状部分５０８Ａ〜５０８Ｂは、ローラ５０２が可変幅溝５０４に沿って転がる際に、より一貫した剛性をローラ５０２に与えるだろう。
【００８９】
一実装形態例にしたがって、図６Ａは、２本の隣り合う溝６０２Ａ及び６０２Ｂを有する代替の第２のリング６００を例示しており、図６Ｂは、対応するローラ６０４を例示している。溝６０２Ａ及び６０２Ｂは、第２のリング５００の外側周囲面６０６上に設けられる。溝５０４のように、溝６０２Ａ及び６０２Ｂのそれぞれの幅は、第１の幅「ｄ3」と、第１の幅「ｄ3」よりも大きい第２の幅「ｄ4」との間で空間周期的に変化する。対応する第１のリング（不図示）が、第２のリング６００及びローラ６０２に一致させるために同様な並行溝を有するだろう。
【００９０】
ローラ６０４は、溝６０２Ａ及び６０２Ｂのそれぞれの輪郭に一致する形状を有する。具体的には、ローラ６０４は、隣り合って設けられた２つのローラ６０８Ａ及び６０８Ｂで構成されてよい。例では、ローラ６０８Ａ及び６０８Ｂは、互いに結合されてよく、しかしながら、その他の例では、互いに結合されなくてもよいかもしれない。
【００９１】
例では、３本以上の溝及び３つ以上のローラが、隣り合って積み重ねられてよい。このローラ６０４構成は、より多くの接触点に負荷が分散されるゆえに、サイクロイド駆動の負荷容量を増加させる。
【００９２】
更に、隣り合うローラ６０８Ａ〜６０８Ｂを使用すると、所定の負荷容量に対してローラの直径を低減させやすくなる。より小直径のローラを使用すると、結果として、第２のリング６００に対する入力シャフトの偏心性が低減できる。偏心性は、出力ステージ（図１１〜１４を参照）で取り除けるが、偏心性が小さい方が、低減させる又は取り除くことがより容易であって、サイクロイド駆動が受ける振動が少なくなるだろう。
【００９３】
図２Ａ〜６Ｂで説明された実装形態は、例示のための例であり、その他の実装形態例も考えられる。例えば、装置は、第１のリング２００を伴わずに第２のリング２０８を有するだろうことが考えられる。この例では、第２のリング２０８は、可変幅溝を有してよく、ローラ２２０Ａ〜Ｅは、可変幅溝を横切ってよく、そうしてローラ２２０Ａ〜Ｅの有効径を変化させる。その他の例では、リング２００及び２０８は、形状が円形でないかもしれず、ただし、その他の非円形の形状を有してよい。例えば、リング２００及び２０８を画定する表面は、円錐状の断面でありえる。この実装形態は、ベベルギアタイプの配置と類似するだろう。別の一例では、可変幅溝は、リングの周囲面の周りで、円形経路の代わりにらせん形経路をたどってよい。この例では、ローラは、上述された図に示された円形経路の代わりに、らせん状の経路を進むだろう。その他の実装形態も同様に、可能である。
【００９４】
ＶＩ．  ローラ−溝構成の例
図２Ａ〜２Ｃ、図３Ａ〜３Ｂ、図４Ａ〜４Ｂ、図５Ａ〜５Ｂ、及び図６Ａ〜６Ｂに関連して上述された構成は、可変有効径ローラによるサイクロイド駆動の様々な実装形態例を例示している。様々なその他のタイプの溝、切り抜き、又は通路が、対応するローラ構成及び形状とともに使用されえる。更に、ローラの軸対称性を維持するその他のローラ断面が使用されえる。
【００９５】
ローラの構成、形状、及び輪郭、並びに対応する溝の構成は、サイクロイド駆動の負荷容量、負荷共有、剛性、効率及び摩擦、接触応力、トルク出力、並びにサイクロイド駆動の運動学的制約に影響する。したがって、ローラの構成は、サイクロイド駆動の負荷容量及び効率などの様々な要件の均衡をとるために調整されえる設計パラメータと見なされてよい。
【００９６】
図７Ａ〜７Ｄは、ローラ−溝構成の例を例示している。「溝」という用語は、図７Ａ〜７Ｄに関連したこの章では、溝に加えて「切り抜き」、「通路」、及び「軌道」を範囲に含むものとして使用される。上記のように、溝は、軸受けの軌道に類似し、リングは、軸受けの案内溝に類似する。
【００９７】
図７Ａ〜７Ｄは、外側の、すなわち第１のリング７０４の外側溝７０２と、内側の、すなわち第２のリング７０８の内側溝７０６との間にあるローラ７００の断面図を例示している。図７Ａ〜７Ｄは、４つの異なるローラ溝設計の例を例示している。ローラ７００は、球形ローラとして示されているが、その他の形状も使用されえる。ローラ７００は、上述されたうちの任意のローラを表してよい。また、第１のリング７０４は、上述されたうちの任意の第１のリングを表してよく、第２のリング７０８は、上述されたうちの任意の第２のリングを表してよい。
【００９８】
ローラ７００は、４つの場所７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ、及び７１０Ｄにおいて溝７０２及び７０６とインターフェイスする（境界を接する）。このインターフェイスは、効率、負荷容量、摩耗などの幾つかの性質に合わせて最適化できる。
【００９９】
図７Ａは、一実装形態例にしたがった、ナイフの刃型のローラ−溝構成を例示している。図７Ａに示されたナイフの刃型の構成は、インターフェイス場所７１０Ａ〜７１０Ｄが実質的に単点接触であること、又は高負荷下で広がって短い線接触を形成する接触パッチであることによって特徴付けられる。このスタイルは、全ての負荷において高い効率を提供しえるが、しかしながら、摩耗の増加に関係する恐れがある。
【０１００】
図７Ｂは、一実装形態例にしたがった、ポケット型、すなわち滑り嵌め型のローラ−溝構成を例示している。この滑り嵌め型の構成では、各場所７１０Ａ〜７１０Ｄは、長さが「ｗ」である長めの線接触パッチを有する。この構成は、高い負荷容量を有することができる。高い負荷では、インターフェイス場所７１０Ａ〜７１０Ｄにおける線接触パッチが僅かに厚くなり、そうして負荷容量を増加させる。しかしながら、このインターフェイス構成は、ローラ７００とリング７０４及び７０８との間における僅かな擦れが原因で、効率の低下を招く。
【０１０１】
図７Ｃは、一実装形態例にしたがった、面取り型のローラ−溝構成を例示している。このインターフェイスは、低圧下における点接触から始まり、負荷下で成長して楕円形になる。このインターフェイスは、ローラ形状次第では、幾何学形状が単純化されるゆえに、より製造が容易だろう。
【０１０２】
図７Ｄは、一実装形態例にしたがった、ゴシックアーチ型のローラ−溝構成を例示している。図７Ｄに示された構成では、溝７０２及び７０６は、高効率を維持しつつも場所７１０Ａ〜７１０Ｄにおける接触パッチが負荷下で迅速に成長するように、ローラ７００の曲率よりも小さい曲率を有してよい。
【０１０３】
例では、図７Ａ〜７Ｄに示された構成は、サイクロイド駆動内で個別に、かつ一貫性をもって使用されえる。しかしながら、これらの構成は、最適な効果を得るために、溝（例えば、溝７０２及び／又は溝７０６）の長さに沿ってサイクロイド駆動内で組み合わされてよい。例えば、溝の最大幅部分は、図７Ｃに示された面取り型のインターフェイス構成を有してよく、その一方で、溝の最高負荷容量部分は、図７Ｂに示された滑り嵌め型の構成を有することがありえる。例では、ローラ７００との接触を一時的に緩めるために、溝の一部が緩和されえる。これは、パーツの再位置合わせ又は摩耗の軽減を許すために成されえる。
【０１０４】
VII.  並行・差動サイクロイド駆動構成
図８は、一実装形態例にしたがった、差動サイクロイド駆動８００の斜視断面図を例示している。差動サイクロイド駆動８００は、図８に示されるように差動的に接続された２つのサイクロイド駆動８０２及び８０４を含む。サイクロイド駆動８０２及び８０４は、上述されたうちの任意の構成を有してよく、互いに異なる減速比を有しえる。
【０１０５】
第１のサイクロイド駆動８０２の第２のリング８０６が、結合部材８１０を通じて第２のサイクロイド駆動８０４の第２のリング８０８に結合又は接続される。入力シャフト（不図示）が、軸受け又は駆動部材８１２Ａ及び８１２Ｂに偏心して結合されるように構成される。入力シャフト及び駆動部材８１２Ａは、第１のサイクロイド駆動８０２の、固定された又は静止した第１のリング８１４内で、第２のリング８０６を駆動する。別の言い方をすると、第１のリング８１４は、差動サイクロイド駆動８００のための機械的土台であると見なされる。反対に、第２のサイクロイド駆動８０４の第１のリング８１６は、自由に回転可能である。
【０１０６】
この構成は、大きな減速比を許容する。具体的には、第１のサイクロイド駆動８０２が減速比「Ｒ1」を有し、第２のサイクロイド駆動８０４が減速比「Ｒ2」を有すると想定すると、結果として得られる差動サイクロイド駆動８００の減速比Ｒdは、次式によって決定できる。
【数９】
2020034159.tif 000011
例えば、もし、「Ｒ1」が２：１（すなわち、Ｒ1＝１／２）であり、「Ｒ2」が２．５：１（すなわち、Ｒ2＝１／２．５）であるならば、Ｒdは、式（９）によって１／１４であると計算できる。このように、大きい減速比が、差動サイクロイド駆動８００によって実現可能である。
【０１０７】
差動サイクロイド駆動８００による別の利点は、対応する第２のサイクロイド駆動８０４の偏心性によって第１のサイクロイド駆動８０２の偏心性が打ち消される、すなわち相殺されることである。このようにすれば、第１のリング８１６における出力を修正するために（すなわち、偏心性を相殺する）ために追加のメカニズムが差動サイクロイド駆動８００に結合されなくてすむ。
【０１０８】
差動サイクロイド駆動８００などの差動サイクロイドは、差動的に接続された２つのサイクロイド駆動８０２及び８０４を含む。サイクロイド駆動８０２及び８０４は、並列に接続される又は１つに積み重ねられることもありえる。図９Ａは、一実装形態例にしたがった、並列に接続された２つのサイクロイド駆動８０２及び８０４を例示している。図９Ａに示された構成は、図６Ａ〜６Ｂに示された構成と同様である。駆動部材８１２Ａ及び８１２Ｂは、入力シャフト９０２に偏心して装着され、それぞれの第２のリング８０６及び８０８を駆動するように構成される。
【０１０９】
同じ向きに互いに積み重ねられた、すなわち並列に積み重ねられたサイクロイド駆動８０２及び８０４などの複数の純回転サイクロイドの使用は、パーツ数を大幅に増やすことなく複数のサイクロイド駆動に負荷が分散されるゆえに、より大きい負荷容量を許容する。一例では、この構成の製造を容易にするために、各サイクロイドからの整合するコンポーネントが１つのパーツとして製造されえる。例えば、２本の第１のリング８１４及び８１６に取って代わらせるために、１本の外部リングが製造されえる。同様に、２つの第２のリング８０６及び８０８に取って代わらせるために、図６Ａに例示されたリング６００などの１本の内部リングが製造されえる。
【０１１０】
例では、複数の純回転サイクロイドが、互いにずらされた状態で互いに積み重ねられてよい。図９Ｂは、一実装形態例にしたがった、並列に接続され一方のサイクロイド駆動８０２がもう一方のサイクロイド駆動８０４からずらされた２つのサイクロイド駆動８０２及び８０４を例示している。図９Ｂに示されるように、サイクロイド駆動８０２の駆動部材８１２Ａ及び第２のリング８０６は、サイクロイド駆動８０４の駆動部材８１２Ｂ及び第２のリング８０８から上向きにシフトしている。この構成は、より大きい負荷容量、及び尚も更には負荷伝達も許容する。しかしながら、第２のリング８０６及び８０８に接続された出力は、１つの出力に合流されず、個別に収集されるかもしれない。
【０１１１】
VIII.  バックラッシュ軽減を伴う実装形態の例
機械システムにおけるバックラッシュを軽減又は排除することが所望される。上述された装置及びシステムにおけるバックラッシュの源は、１つには、ローラと通路、溝、又は切り抜きとの間の製造公差である。
【０１１２】
図１０は、一実装形態例にしたがった、バックラッシュを軽減するように構成されたサイクロイド駆動の例１０００を例示している。サイクロイド駆動１０００の第１の（外側）リング１００２が、２つの半パーツ１００４Ａ及び１００４Ｂに分けられてよい。半パーツ１００４Ａ〜１００４Ｂは、剛性のバネ又はネジ１００６などのネジによって１つに結合されえる。（１本又は複数本の）ネジ１００６を締めることによって、溝（通路又は切り抜き）１００８及び１０１０の幅が狭められてよく、そうして、溝１００８及び１０１０と（１つ又は複数の）ローラ１０１２との間に干渉が生じる。（１本又は複数本の）ネジがきつく締められるほど、より多くのバックラッシュの軽減が実現される。しかしながら、（１つ又は複数の）ローラ１０１２と溝１００８及び１０１０との間の摩擦が増すゆえに、効率は低下する。
【０１１３】
サイクロイド駆動１０００は、一体型の最優先クラッチとして使用されえる。入力トルクが閾値を超えると、出力は、入力トルクに対して滑りを生じる。サイクロイド駆動１０００を一体型の最優先クラッチとして使用するためには、２つの半パーツ１００４Ａ〜１００４Ｂをつなぐネジ１００６が、大幅に変位可能な剛性バネで置き換えられてよい。入力トルクが閾値を超えると、２つの半パーツ１００４Ａ及び１００４Ｂは、互いから遠ざかってよく、これは、そうでなければ通過するには小さすぎるだろう溝（例えば、溝１００８及び１０１０）を（１つ又は複数の）ローラ１０１２が通過することを許す。（１つ又は複数の）ローラ１０１２は、溝を横断するのに伴って、入力トルクが未だ閾値を超えているのでなければ溝の中の次の部分に捉えられるだろう。このクラッチの利点は、それが、幾つかのパーツを追加するだけでトランスミッションに直接的に統合されえることである。
【０１１４】
サイクロイド駆動１０００は、図１０に示されるように外側リング１００２を、又は内側リング１０１４を、又は両リングを分けることによって構成されえる。
【０１１５】
IX.  偏心性の相殺
上記のように、サイクロイド駆動の第２の（内部）リング（例えば、第２のリング２０８、４００、５００、６００、及び８０６のうちの任意）は、軸受け又は駆動部材を通じて入力シャフトに偏心して装着される。サイクロイド駆動の第２のリングには、サイクロイド駆動の出力シャフトが結合され、したがって、出力シャフトは、偏心運動を有し、第２のリングの回転軸に対して垂直な方向に変位する。同心角回転を伝達するためには、変位が排除できる。
【０１１６】
図１１は、一実装形態例にしたがった、同軸に合されていない２本のシャフトを接続するために使用される結合部１１００を例示している。結合部１１００は、３枚のディスク１１０２、１１０４、及び１１０６を含む。ディスク１１０２などの一方の外側ディスクが、入力シャフトに結合されてよい一方で、もう一方の外側ディスク１１０６は、出力シャフトに結合されてよい。
【０１１７】
中間ディスク１１０４は、図に示されるように、舌（すなわち鍵）と溝（すなわち鍵穴）との構成によって、両外側ディスクに結合される。「舌」及び「鍵」という用語は、本書において区別なく使用される。同様に、「溝」及び「鍵穴」という用語も、本書において区別なく使用される。
【０１１８】
具体的には、外側ディスク１１０２は、溝１１０８を有し、中間ディスク１１０４は、外側ディスク１１０２に面する側に舌１１１０を有し、そうして溝１１０８に対応する及び係合する。同様に、中間ディスク１１０４は、外側ディスク１１０６に面する側に溝１１１２を有し、外側ディスク１１０６は、溝１１１２に対応する及び係合する舌１１１４を有する。舌１１１０は、溝１１１２に垂直である。したがって、中間ディスク１１０４は、ディスク１１０２、１１０４、及び１１０６が回転するのに伴って、外側ディスク１１０２及び１１０６に対して半径方向に滑るように構成される。
【０１１９】
軸合わせされていない入力シャフト及び出力シャフトが外側ディスク１１０２及び１１０６に結合され、中間ディスク１１０４は、入力シャフトの回転を出力シャフトに伝える。中間ディスク１１０４は、外側ディスク１１０２及び１１０６に対して半径方向に滑るように構成されるので、入力シャフトと出力シャフトとが軸合わせされていないことによる影響は排除される。
【０１２０】
結合部１１００は、上述されたサイクロイド駆動の偏心性を排除するために使用されえる。一例として、図２Ｃに戻ると、結合部１１００の外側ディスク１１０２及び１１０６のうちの一方が、第２のリング２０８に結合されてよい。次いで、出力シャフトが、もう一方の外側ディスクに結合されてよい。したがって、第２のリング２０８が偏心方式で回転するのに伴って、外側ディスク１１０２及び１１０６に対して半径方向に滑る中間ディスク１１０４の能力は、出力シャフトにおける偏心性による影響を相殺する。
【０１２１】
図１２Ａ〜１２Ｂは、一実装形態例にしたがった、サイクロイド駆動の出力における偏心性を相殺するための結合構成１２００を例示している。図１２Ａ〜１２Ｂに例示されたサイクロイド駆動は、第１のリング及び第２のリングを伴うサイクロイド駆動装置２１６と同様である。図１２Ａ〜１２Ｂでは、視覚的な混乱を減らすために、ローラ及びローラケージが省略されている。
【０１２２】
構成１２００では、図１１で例示された比較的大きな舌・溝配置とは対照的に、サイクロイド駆動は、より小さい舌・溝配列を有する。平行な複数の小さめの舌及び溝を使用することによって、所定の容積に対する結合の負荷容量が増し、そうして、所定の負荷容量に対して構成１２００をよりコンパクトにすることが可能になる。
【０１２３】
コンポーネントの両側が図に例示されえるように、図１２Ａは、１つの視角からサイクロイド駆動の分解組み立て図を例示しており、図１２Ｂは、別の視角からサイクロイド駆動の分解組み立て図を例示している。入力シャフトは、コンポーネント１２０１に、コンポーネント１２０１の中心で結合されてよい（すなわち、入力シャフトとコンポーネント１２０１とは同心である）。軸受け１２０２が、入力コンポーネント１２０１に偏心して装着される。偏心して装着された軸受け１２０２は、サイクロイド駆動の第１のリング１２０４に結合される。（装置２１６における第２のリング２０８及び第１のリング２００の構成と同様に、）第２のリング１２０４は、第１のリング１２０６内に配されえる。
【０１２４】
更に、図１２Ｂに示されるように、第２のリング１２０４は、出力ディスク１１０２及び１１０６のうちの１つとして動作するように構成される。第２のリング１２０４は、入力シャフトの方を向く第１の側と、第１の側とは反対側の第２の側とを有する。第２の側は、単一の舌（例えば舌１１１４）又は単一の溝（例えば溝１１０８）とは対照的に、複数の舌及び溝１２０８を含む。
【０１２５】
構成１２００は、図１１における中間ディスク１１０４と同等な中間ディスク１２１０を含む。ディスク１１０４の単一の舌１１１０及び単一の溝１１１２に代わって、ディスク１２１０は、ディスクの両側に複数の舌及び溝１２１２及び１２１４を有する。具体的には、ディスク１２１０の第１の側が、第１のリング１２０４の方を向き、舌及び溝１２１２を有するのに対し、第１の側とは反対側の第２の側は、舌及び溝１２１４を有する。舌及び溝１２１２は、舌及び溝１２１４に垂直である。
【０１２６】
ディスク１２１６は、外側ディスク１１０２及び１１０６のいずれかと同様な出力ディスクである。ディスク１２１６は、ディスク１２１０の舌又は溝１２１４に係合するように構成された複数の舌又は溝１２１８を有する。動作時には、第２のリング１２０４が偏心方式で動くのに伴って、ディスク１２１０は、第２のリング１２０４及び出力ディスク１２１６の両方に対して半径方向に滑り、そうして出力の偏心性が排除される。
【０１２７】
図１３Ａ〜１３Ｂは、一実装形態例にしたがった、サイクロイド駆動の出力における偏心性を相殺するための別の構成１３００の分解組み立て図を例示している。構成１３００は、偏心性を相殺するために、リンクを使用する。
【０１２８】
入力シャフトが、偏心して装着された軸受け１３０２に結合されてよい。軸受け１３０２は、前述の構成で説明されたように、入力シャフトに対して偏心している。構成１３００は、第１のリング１３０６内で回転可能である第２の（内部）リング１３０４を含む。第２のリング１３０４は、入力シャフトの方を向く第１の側と、第１の側とは反対側の第２の側とを有する。
【０１２９】
構成１３００は、４つのリンク１３０８Ａ、１３０８Ｂ、１３０８Ｃ、及び１３０８Ｄを含み、各リンクは、２つの小杭を有する。更に多くの又は少ないリンクが使用されえて、各リンクは、更に多くの又は少ない小杭を有することがありえる。リンク１３０８Ａ、１３０８Ｂ、１３０８Ｃ、及び１３０８Ｄは、互いに接続又は結合され、第２のリング１３０４の対応面に平行な面内に配される。リンク１３０８Ａ、１３０８Ｂ、１３０８Ｃ、及び１３０８Ｄの小杭は、面に垂直な方向に突き出す。
【０１３０】
構成１３００は、図に示されるように４つの穴を有する中間部材１３１０も有する。構成１３００は、穴１３１４などの穴を２つ有する出力部材１３１２も有する。リンク１３０８Ａ、１３０８Ｂ、１３０８Ｃ、及び１３０８Ｄの小杭の部分集合が、中間部材１３１０及び出力部材１３１２の方を向きそれらに結合されるのに対し、小杭の別の部分集合は、第２のリング１３０４の方を向きそれに結合される。
【０１３１】
図１３Ｂにおける破線は、リンク１３０８Ａ、１３０８Ｂ、１３０８Ｃ、及び１３０８Ｄの小杭の半分がどのようにしてその他の部材の穴に結合されるかを例示している。例えば、リンク１３０８Ｄの少杭１３１６は、中間部材１３１０を超えて伸び、出力部材１３１２の穴１３１４に結合される。リンク１３０８Ｄの小杭１３１８は、中間部材１３１０の穴１３２０に結合される。リンク１３０８Ｂの小杭１３２０は、中間部材１３１０の穴１３２２に結合される。リンク１３０８Ｂの小杭１３２４は、第２のリング１３０４の穴１３２６に結合される。図における視覚的な混乱を減らすために、小杭とそれぞれの穴との接続のうちの半分のみが示されている。
【０１３２】
各小杭は、該小杭が受けられる又は結合される対応する穴内で自由に回転可能である。前述の構成で説明されたように、第２のリング１３０４は、偏心方式で動き回る。リンク１３０８Ａ、１３０８Ｂ、１３０８Ｃ、及び１３０８Ｄの長さは、偏心性を相殺できるように、第２のリング１３０４の偏心の量を大幅に上回るべきである。第２のリング１３０４は、それに結合された小杭を通じて、偏心運動を排除又は低減する方式でリンク１３０８Ａ〜Ｄ及び中間部材１３１０の動きを引き起こす。したがって、出力部材１３１２も、偏心性を伴うことなく動き回る。出力部材に結合されたシャフトは、したがって、偏心運動を伴うことなく回転するだろう。
【０１３３】
図１４は、一実装形態例にしたがった、サイクロイド駆動の偏心性を相殺するための別の構成１４００を例示している。先に示された構成が、単一の第２のリングを含む一方で、構成１４００は、２本の第２のリング１４０２及び１４０４を有する複合型の第２のリング１４０１を含む。２本の第２のリング１４０２及び１４０４は、互いに固着され、したがって、同じ速度で一体として回転する。
【０１３４】
構成１４００は、第２のリング１４０２が第１のリング１４０６内で回転し、第２のリング１４０４が第１のリング１４０８内で回転するように、２本の対応する第１のリング１４０６及び１４０８も含む。一方の第１のリングが、接地される、すなわち固定される一方で、もう一方の第１のリングは、自由に回転可能である、すなわち浮遊している。
【０１３５】
２本の第２のリング１４０２及び１４０４のピッチ円直径は、少量又は閾値だけ異なる。例えば、第２のリング１４０２のピッチ円直径は、５５ｍｍでありえて、第２のリング１４０４のピッチ円直径は、５０ｍｍでありえる。同様に、２本の第１のリング１４０６及び１４０８のピッチ円直径は、少量又は閾値だけ異なり、ただし、第１のリング１４０６のピッチ円直径と第１のリング１４０８のピッチ円直径との差は、第２のリング１４０２のピッチ円直径と第２のリング１４０４のピッチ円直径との差に等しい。例えば、第１のリング１４０６のピッチ円直径は、６０ｍｍでありえて、第１のリング１４０８のピッチ円直径は、５５ｍｍでありえる。
【０１３６】
図１４は、偏心コンポーネント１４１２に結合された入力シャフト１４１０も示している。第２のリング１４０２及び１４０４は、偏心コンポーネント１４１２を包囲するように構成されたころ軸受け１４１４に装着される。動作時には、入力シャフト１４１０が回転するのに伴って、第２のリング１４０２及び１４０４は、ともに、対応するそれらの第１のリング１４０６及び１４０８内で偏心方式でそれぞれ動く。
【０１３７】
もし、第１のリング１４０６が「接地」リング（すなわち、動かない第１のリング）であると見なされるならば、出力は、自由に回転可能である、すなわち浮遊している第１のリング１４０８から収集されてよい。第２のリング１４０４及び第１のリング１４０８の配置は、第１のリング１４０６内における第２のリング１４０２の回転の偏心性を打ち消す。したがって、出力は、偏心性を有さない。この構成では、構成１４００の減速比が、第１のリングと第２のリングとの各対間の２つの減速比の積であるゆえに、大きな減速比が得られるだろう。
【０１３８】
Ｘ．  結論
本書で説明される配置は、例示目的に過ぎないことが理解されるべきである。しかるがゆえに、当業者ならば、その他の配置及びその他の要素（例えば、機械、界面、順番、動作群など）が代わりに使用できること、並びに所望の結果にしたがって一部の要素が完全に省略されてよいことがわかる。
【０１３９】
本書では、様々な態様及び実装形態が開示されてきたが、当業者にならば、その他の態様及び実施形態が明らかである。本書で開示された態様及び実装形態は、例示目的であり、制限することを意図しておらず、真の範囲は、添付の特許請求の範囲によって、そのような特許請求の範囲によって権利を与えられる全範囲の等価物とともに示される。本書で使用される用語は、特定の実装形態を説明する目的のために過ぎず、制限することを意図しない。
【図１Ａ】
2020034159.tif 000012
【図１Ｂ】
2020034159.tif 000013
【図２Ａ】
2020034159.tif 000014
【図２Ｂ】
2020034159.tif 000015
【図２Ｃ】
2020034159.tif 000016
【図２Ｄ】
2020034159.tif 000017
【図２Ｅ】
2020034159.tif 000018
【図２Ｆ】
2020034159.tif 000019
【図３Ａ】
2020034159.tif 000020
【図３Ｂ】
2020034159.tif 000021
【図４Ａ】
2020034159.tif 000022
【図４Ｂ】
2020034159.tif 000023
【図５Ａ】
2020034159.tif 000024
【図５Ｂ】
2020034159.tif 000025
【図６Ａ】
2020034159.tif 000026
【図６Ｂ】
2020034159.tif 000027
【図７Ａ】
2020034159.tif 000028
【図７Ｂ】
2020034159.tif 000029
【図７Ｃ】
2020034159.tif 000030
【図７Ｄ】
2020034159.tif 000031
【図８】
2020034159.tif 000032
【図９Ａ】
2020034159.tif 000033
【図９Ｂ】
2020034159.tif 000034
【図１０】
2020034159.tif 000035
【図１１】
2020034159.tif 000036
【図１２Ａ】
2020034159.tif 000037
【図１２Ｂ】
2020034159.tif 000038
【図１３Ａ】
2020034159.tif 000039
【図１３Ｂ】
2020034159.tif 000040
【図１４】
2020034159.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月21日(2019.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
開放環状空間を有する第１の外側リングであって、前記第１の外側リングの内側周囲面上に設けられた第１外側リング可変幅溝を有する第１の外側リングと、
前記第１の外側リングの前記開放環状空間内で回転可能な第１の内側リングであって、前記第１の内側リングの外側周囲面上に設けられた第１内側リング可変幅溝を有する第１の内側リングと、
前記第１の外側リングの前記内側周囲面と前記第１の内側リングの前記外側周囲面との間に設けられ、前記第１外側リング可変幅溝および前記第１内側リング可変幅溝に係合しつつ前記第１の外側リングの前記内側周囲面上で及び前記第１の内側リングの前記外側周囲面上で転がるように、かつそれらの間で回転可能であるように構成された第１の複数のローラと、
開放環状空間を有する第２の外側リングであって、前記第２の外側リングの内側周囲面上に設けられた第２外側リング可変幅溝を有する第２の外側リングと、
前記第２の外側リングの前記開放環状空間内で回転可能な第２の内側リングであって、前記第２の内側リングの外側周囲面上に設けられた第２内側リング可変幅溝を有する第２の内側リングと、
前記第２の外側リングの前記内側周囲面と前記第２の内側リングの前記外側周囲面との間に設けられ、前記第２外側リング可変幅溝および前記第２内側リング可変幅溝に係合しつつ前記第２の外側リングの前記内側周囲面上で及び前記第２の内側リングの前記外側周囲面上で転がるように、かつそれらの間で回転可能であるように構成された第２の複数のローラと、
を備え、
前記第１の外側リングは、前記第２の外側リングに結合され、前記第１の内側リングは、前記第２の内側リングに結合される、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１の外側リングの前記内側周囲面は、前記第２の外側リングの前記内側周囲面とそろえられている、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、
前記第１の内側リングの前記外側周囲面は、前記第２の内側リングの前記外側周囲面とそろえられている、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、
前記第２の複数のローラの前記ローラは、前記第１の複数のローラの前記ローラとそろえられている、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記第２の複数のローラの前記ローラは、前記第１の複数のローラの前記ローラとそろえられていない、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１外側リング可変幅溝は、複数の領域を、前記複数の領域の各領域が前記領域の第１の端において第１の幅から始まり、増加して前記領域の中心において前記第１の幅よりも広い第２の幅になり、狭まって前記領域の第２の端において前記第１の幅に戻るように、画定し、
前記第１内側リング可変幅溝は、対応する複数の領域を、前記対応する複数の領域の各対応する領域が前記対応する領域の対応する第１の端において前記第１の幅から始まり、増加して前記対応する領域の対応する中心において前記第２の幅になり、狭まって前記対応する領域の対応する第２の端において前記第１の端に戻るように、画定する、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、
前記第１内側リング可変幅溝によって画定される領域の総数は、前記第１外側リング可変幅溝によって画定される領域の総数よりも小さく、
前記第１の複数のローラの総数は、前記第１外側リング可変幅溝によって画定される前記領域の総数よりも小さく、かつ前記第１内側リング可変幅溝によって画定される前記領域の総数よりも大きい、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記第２外側リング可変幅溝は、複数の領域を、前記複数の領域の各領域が前記領域の第１の端において第１の幅から始まり、増加して前記領域の中心において前記第１の幅よりも広い第２の幅になり、狭まって前記領域の第２の端において前記第１の幅に戻るように、画定し、
前記第２内側リング可変幅溝は、対応する複数の領域を、前記対応する複数の領域の各対応する領域が前記対応する領域の対応する第１の端において前記第１の幅から始まり、増加して前記対応する領域の対応する中心において前記第２の幅になり、狭まって前記対応する領域の対応する第２の端において前記第１の端に戻るように、画定する、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、
前記第２内側リング可変幅溝によって画定される領域の総数は、前記第２外側リング可変幅溝によって画定される領域の総数よりも小さく、
前記第２の複数のローラの総数は、前記第２外側リング可変幅溝によって画定される前記領域の総数よりも小さく、かつ前記第２内側リング可変幅溝によって画定される前記領域の総数よりも大きい、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、更に、
前記第１の内側リングおよび前記第２の内側リングに結合された入力シャフトを備える、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、
前記第１の内側リングおよび前記第２の内側リングは、前記第１の内側リングおよび前記第２の内側リングが前記入力シャフトから同じ方向にずれるように前記入力シャフトに偏心して結合される、装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置であって、
前記第１の内側リングおよび前記第２の内側リングは、前記第１の内側リングおよび前記第２の内側リングが前記入力シャフトから異なる方向にずれるように前記入力シャフトに偏心して結合される、装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の装置であって、更に、
前記入力シャフトに偏心して装着され、前記第１の内側リングに偏心して結合された第１の駆動部材と、
前記入力シャフトに偏心して装着され、前記第２の内側リングに偏心して結合された第２の駆動部材と、
を備える、装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置であって、更に、
前記第１の内側リングおよび前記第２の内側リングのうちの少なくとも１つに結合された出力を備える、装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置であって、更に、
前記第１の内側リングに結合された第１の出力と、
前記第２の内側リングに結合された第２の出力と、
を備える、装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
図３Ｂは、一実装形態例にしたがった、ローラ３００のうちの１つのローラの断面を例示している。図に示されるように、断面Ａ−Ａ’は、第２のリング２０８の回転軸に平行な面内において、すなわち矢印３０２に平行な面内において、ひし形である。第２のリング２０８の回転軸に垂直な、すなわち矢印３０２に垂直な面内における断面は、ローラ２２０Ａ〜Ｅの断面と同様な円形断面である。第１のリング２００及び第２のリング２０８の溝又は切り抜きも、ローラ３００の形状に一致するように変更されえる。その他の形状のローラ及び溝もまた、可能である。ただし、ローラの形状に対する制約は、１つには、ローラがその回転軸に対して対称的であるべきことである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
一実装形態例にしたがって、図６Ａは、２本の隣り合う溝６０２Ａ及び６０２Ｂを有する代替の第２のリング６００を例示しており、図６Ｂは、対応するローラ６０４を例示している。溝６０２Ａ及び６０２Ｂは、第２のリング６００の外側周囲面６０６上に設けられる。溝５０４のように、溝６０２Ａ及び６０２Ｂのそれぞれの幅は、第１の幅「ｄ3」と、第１の幅「ｄ3」よりも大きい第２の幅「ｄ4」との間で空間周期的に変化する。対応する第１のリング（不図示）が、第２のリング６００及びローラ６０２に一致させるために同様な並行溝を有するだろう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３１】
図１３Ｂにおける破線は、リンク１３０８Ａ、１３０８Ｂ、１３０８Ｃ、及び１３０８Ｄの小杭の半分がどのようにしてその他の部材の穴に結合されるかを例示している。例えば、リンク１３０８Ｄの少杭１３１６は、中間部材１３１０を超えて伸び、出力部材１３１２の穴１３１４に結合される。リンク１３０８Ｄの小杭１３１８は、中間部材１３１０の穴１３１９に結合される。リンク１３０８Ｂの小杭１３２０は、中間部材１３１０の穴１３２２に結合される。リンク１３０８Ｂの小杭１３２４は、第２のリング１３０４の穴１３２６に結合される。図における視覚的な混乱を減らすために、小杭とそれぞれの穴との接続のうちの半分のみが示されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３９】
本書では、様々な態様及び実装形態が開示されてきたが、当業者にならば、その他の態様及び実施形態が明らかである。本書で開示された態様及び実装形態は、例示目的であり、制限することを意図しておらず、真の範囲は、添付の特許請求の範囲によって、そのような特許請求の範囲によって権利を与えられる全範囲の等価物とともに示される。本書で使用される用語は、特定の実装形態を説明する目的のために過ぎず、制限することを意図しない。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１：
装置であって、
開放環状空間を有する第１のリングであって、前記第１のリングの内側周囲面上に設けられた一連の可変幅切り抜きを有する第１のリングと、
前記第１のリングの前記開放環状空間内で回転可能な第２のリングであって、前記第２のリングの外側周囲面上に設けられた対応する一連の可変幅切り抜きを有する第２のリングと、
前記第１のリングの前記内側周囲面と前記第２のリングの前記外側周囲面との間に設けられ、前記第１のリングの前記内側周囲面上で及び前記第２のリングの前記外側周囲面上で転がるように、かつそれらの間で回転可能であるように構成された複数のローラと、
を備え、
前記第１のリングは、可変幅切り抜きの総数を有し、前記第２のリングは、可変幅切り抜きの総数を有し、前記第２のリングの前記可変幅切り抜きの総数は、前記第１のリングの前記可変幅切り抜きの総数よりも小さく、前記複数のローラの総数は、前記第１のリングの前記可変幅切り抜きの総数よりも小さく、かつ前記第２のリングの前記可変幅切り抜きの総数よりも大きい、装置。
適用例２：
適用例１の装置であって、
前記複数のローラのうちのあらかじめ定められたローラが、前記第１のリングの前記可変幅切り抜き又は前記第２のリングの前記可変幅切り抜きのいずれかの可変幅切り抜きを横断するのに伴って、前記第１のリングの中心と前記あらかじめ定められたローラとの間の半径方向の距離が変化する、装置。
適用例３：
適用例１の装置であって、
前記可変幅切り抜きのうちの少なくとも１つの切り抜きは、前記切り抜きの第１の端において第１の幅から始まり、増加して前記切り抜きの中心において前記第１の幅よりも広い第２の幅になり、狭まって前記切り抜きの第２の端において前記第１の幅に戻る、装置。
適用例４：
適用例１の装置であって、更に、
前記第１のリングと前記第２のリングとの間に設けられ、前記複数のローラを互いに結合するように構成されたローラケージであって、前記複数のローラが前記第１のリングの前記内側周囲面と前記第２のリングの前記外側周囲面との間で転がるのに伴って、前記第１のリングの前記開放環状空間内で回転可能であるローラケージを備える装置。
適用例５：
適用例４の装置であって、
前記ローラケージは、前記複数のローラをそれらが互いから等距離であるように結合する、装置。
適用例６：
適用例１の装置であって、
前記複数のローラは、球形である、装置。
適用例７：
適用例１の装置であって、
前記複数のローラは、それぞれ、前記第２のリングの回転軸に平行な面内においてひし形の断面を及び前記第２のリングの前記回転軸に垂直な面内において円形の断面を有する、装置。
適用例８：
適用例１の装置であって、
前記第１のリングの前記内側周囲面は、その中に設けられた可変幅溝を有し、前記可変幅溝の幅は、第１の幅と、前記第１の幅よりも広い第２の幅との間で変化し、前記可変幅切り抜きは、前記第１の幅から前記第２の幅に増加して前記第１の幅に戻る前記可変幅溝の領域を含み、前記可変幅切り抜きは、前記第１の幅を有する前記可変幅溝の部分によって隔てられる、装置。
適用例９：
適用例１の装置であって、
前記第１のリングは、固定されている、装置。
適用例１０：
装置であって、
開放環状空間を有する第１のリングであって、前記第１のリングの内側周囲面に沿って空間的に順次配置された複数の凹みを有し、前記複数の凹みを含む前記内側周囲面内に溝が設けられる第１のリングと、
前記第１のリングの前記開放環状空間内で回転可能な第２のリングであって、前記第２のリングの外側周囲面に沿って空間的に順次配置された対応する複数の凹みを有し、前記複数の凹みを含む前記外側周囲面内に対応する溝が設けられる、第２のリングと、
前記第２のリングが前記第１のリングの前記開放環状空間内で回転するのに伴って、前記内側周囲面内に設けられた前記溝及び前記外側周囲面内に設けられた前記対応する溝に係合してこれらの溝内で転がるように構成された複数のローラと、
を備える装置。
適用例１１：
適用例１０の装置であって、
前記第１のリングは、凹みの総数を有し、前記第２のリングは、凹みの総数を有し、前記第２のリングの前記凹みの総数は、前記第１のリングの前記凹みの総数よりも小さく、前記複数のローラの総数は、前記第１のリングの前記凹みの総数よりも小さく、かつ前記第２のリングの前記凹みの総数よりも大きい、装置。
適用例１２：
適用例１０の装置であって、更に、
前記第１のリングと前記第２のリングとの間に設けられ、前記複数のローラを互いに結合するように構成されたローラケージであって、前記複数のローラが前記第１のリングの前記内側周囲面と前記第２のリングの前記外側周囲面との間で転がるのに伴って、前記開放環状空間内で回転可能であるローラケージを備える装置。
適用例１３：
適用例１０の装置であって、
前記第１のリング又は前記第２のリングのいずれかは、固定されている、装置。
適用例１４：
適用例１０の装置であって、
前記複数のローラのうちのあらかじめ定められたローラが、前記第１のリングの前記溝及び前記複数の凹み、並びに第２のリングの前記対応する溝及び前記対応する複数の凹みを横断するのに伴って、前記第１のリングの中心と前記あらかじめ定められたローラとの間の半径方向の距離が変化する、装置。
適用例１５：
装置であって、
開放環状空間を有する第１のリングであって、前記第１のリングの内側周囲面上に設けられた可変幅溝を有する第１のリングと、
前記第１のリングの前記開放環状空間内で回転可能な第２のリングであって、前記第２のリングの外側周囲面上に設けられた対応する可変幅溝を有する第２のリングと、
前記第１のリングの前記内部周囲面と前記第２のリングの前記外側周囲面との間に設けられ、前記第１のリングの前記可変幅溝及び前記第２のリングの前記対応する可変幅溝に係合しつつ前記第１のリングの前記内側周囲面上で及び前記第２のリングの前記外側周囲面上で転がるように、かつそれらの間で回転可能であるように構成された複数のローラと、
を備える装置。
適用例１６：
適用例１５の装置であって、
前記第１のリングの前記可変幅溝は、複数の領域を、前記複数の領域のうちの少なくとも１つの領域が前記領域の第１の端において第１の幅から始まり、増加して前記領域の中心において前記第１の幅よりも広い第２の幅になり、狭まって前記領域の第２の端において前記第１の幅に戻るように、画定し、
前記第２のリングの前記対応する可変幅溝は、対応する複数の領域を、前記対応する複数の領域のうちの少なくとも１つの対応する領域が前記対応する領域の対応する第１の端において前記第１の幅から始まり、増加して前記対応する領域の対応する中心において前記第２の幅になり、狭まって前記対応する領域の対応する第２の端において前記第１の端に戻るように、画定する、装置。
適用例１７：
適用例１６の装置であって、
前記第１のリングの前記可変幅溝によって画定される領域の総数は、前記第２のリングの前記対応する可変幅溝によって画定される領域の総数よりも小さく、
前記複数のローラの総数は、前記第１のリングの前記可変幅溝によって画定される前記領域の総数よりも小さく、かつ前記第２のリングの前記対応する可変幅溝によって画定される前記領域の総数よりも大きい、装置。
適用例１８：
適用例１５の装置であって、
前記複数のローラのうちのあらかじめ定められたローラが、前記第１のリングの前記可変幅溝及び前記第２のリングの前記対応する可変幅溝を横断するのに伴って、前記第２のリングの中心と前記あらかじめ定められたローラとの間の半径方向の距離が変化する、装置。
適用例１９：
適用例１５の装置であって、
前記可変幅溝は、第１の可変幅溝であり、前記対応する可変幅溝は、第１の対応する可変幅溝であり、前記第１のリングは、前記第１の可変幅溝に平行に設けられた第２の可変幅溝を有し、前記第２のリングは、前記第１の対応する可変幅溝に平行に設けられた第２の対応する可変幅溝を有する、装置。
適用例２０：
適用例１９の装置であって、
前記複数のローラのうちの少なくとも１つのローラは、互いに結合され前記第１のリングの前記第１の及び第２の可変幅溝並びに前記第２のリングの前記第１の及び第２の対応する可変幅溝を横断するように構成された２つの隣り合うローラを含む、装置。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３Ｂ】
2020034159.tif 000042
【外国語明細書】
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2020034159000002.pdf
2020034159000003.pdf
2020034159000004.pdf