(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
空いた環状空間と、内周面に配設された複数のギア歯とを有するリングギアであって、
前記リングギアの各ギア歯が部分サイクロイド輪郭を有し、
前記部分サイクロイド輪郭は、前記ギア歯の一方の側にある第１のサイクロイドのローブの第１セグメントと、前記ギア歯の他方の側にある前記第１のサイクロイドの前記ローブの第２セグメントと、を有し、
前記第１セグメントと前記第２セグメントとは、前記第１のサイクロイドの前記ローブの不連続なセグメントであり、
前記リングギアの複数のギア歯は、前記第１のサイクロイドの前記ローブに適合し、
前記リングギアが固定されている、リングギアと、
前記リングギアの前記空いた環状空間内で回転可能な遊星歯車であって、
前記遊星歯車がその外周に複数のギア歯を有し、
前記遊星歯車の各ギア歯が部分サイクロイド輪郭を有し、
前記遊星歯車の前記部分サイクロイド輪郭は、前記遊星歯車の前記ギア歯の一方の側にある第２のサイクロイドのローブの第１セグメントと、前記遊星歯車の前記ギア歯の他方の側にある前記第２のサイクロイドの前記ローブの第２セグメントと、を有し、
前記遊星歯車の前記第１セグメントと前記第２セグメントとは、前記第２のサイクロイドの前記ローブの不連続なセグメントであり、
前記遊星歯車の複数のギア歯は、前記第２のサイクロイドの前記ローブに適合する、遊星歯車と、を備える装置であって、
前記遊星歯車が、ある総数のギア歯を有し、前記リングギアが、ある総数のギア歯を有し、前記遊星歯車のギア歯の前記総数が、前記リングギアのギア歯の前記総数よりも小さく、
前記遊星歯車の前記ギア歯が、前記リングギアの対応するギア歯と動作可能に噛合し、
前記遊星歯車のギア歯の前記総数が、曲げ強さと圧縮強度とがあらかじめ定められた量未満だけ異なるように前記遊星歯車の各ギア歯に前記曲げ強さと前記圧縮強度とを与える、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、さらに、
入力シャフトと、
前記入力シャフトに偏心して取り付けられた軸受とを備え、前記遊星歯車が、前記偏心して取り付けられた軸受に取り付けられる、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記遊星歯車が、入力シャフトに対して偏心して取り付けられ、前記遊星歯車が、前記入力シャフトの回転に対して偏心して回転する装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、
溝を有する第１のディスクと、
前記第１のディスクに向いた第１の面を有し、前記第１の面に凸部を有する第２のディスクであって、前記凸部が、前記第１のディスクの前記溝に対応して係合するように構成され、前記第２のディスクが、前記第１の面とは反対側の前記第２のディスクの第２の面に設けられた溝を備え、前記第２のディスクの前記第２の面に設けられた前記溝が、前記第１の面の前記凸部に垂直である、第２のディスクと、
前記第２のディスクの前記第２の面に設けられた前記溝に対応して係合するように構成された凸部を有する第３のディスクであって、前記第２のディスクが前記第１のディスクおよび前記第３のディスクに対して半径方向に摺動するように構成された、第３のディスクと、
出力シャフトと、を備え、前記第１のディスクが、前記出力シャフトまたは前記遊星歯車の一方に連結され、前記第３のディスクが、前記出力シャフトまたは前記遊星歯車の他方に連結される、装置。
【請求項５】
請求項３に記載の装置であって、前記遊星歯車が、前記入力シャフトに向いた遊星歯車の第１の面と、前記遊星歯車の第１の面とは反対側の遊星歯車の第２の面とを有し、前記遊星歯車の第２の面が、複数の凸部および溝を備え、前記装置が、さらに、
前記遊星歯車に向いた第１の面を有し、前記第１の面に複数の溝および凸部を有する中間ディスクであって、前記中間ディスクの前記第１の面の前記複数の溝および凸部が、前記遊星歯車の第２の面の前記複数の溝および凸部に対応して係合するように構成され、前記中間ディスクが、前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられた複数の溝および凸部を備え、前記中間ディスクの前記第２の面に設けられた前記複数の溝および凸部が、前記第１の面にある前記複数の溝および凸部に垂直である、中間ディスクと、
前記中間ディスクが前記遊星歯車および出力ディスクに対して半径方向に摺動するように構成されるように、前記中間ディスクの前記第２の面に設けられた前記複数の溝および凸部に対応して係合するように構成された複数の溝および凸部を有する出力ディスクと、を備える装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、さらに、
前記出力ディスクに連結された出力シャフトを備える装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記遊星歯車が、入力シャフトに向いた遊星歯車の第１の面と、前記遊星歯車の第１の面とは反対側の遊星歯車の第２の面とを有し、前記遊星歯車の第２の面が複数の穴を備え、前記装置が、さらに、
互いに接続され、前記遊星歯車のそれぞれの平面に平行な平面に配設された複数の連係部であって、各連係部が、前記平面に垂直な方向に突出する１つまたは複数のペグを有し、前記複数の連係部のペグの第１のサブセットが、前記遊星歯車の第２の面の前記複数の穴のそれぞれの穴に向かって突出して受け入れられる、複数の連係部と、
複数の穴を有する中間部材と、
複数の穴を有する出力ディスクと、を備え、前記中間部材が、前記複数の連係部と前記出力ディスクとの間に配設され、
前記ペグの第２のサブセットが、前記中間部材に向かって突出しており、前記中間部材の前記複数の穴に受け入れられ、
前記ペグの第３のサブセットが、前記出力ディスクに向かって突出し、前記中間部材を越えて延び、前記出力ディスクの穴に受け入れられ、各ペグが、前記ペグが受け入れられる対応する穴内で自由に回転できる、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、
前記複数の連係部が４つの連係部を備え、各連係部が２つのペグを有し、
２つの向かい合う連係部の２つのペグが、前記遊星歯車の第２の面の前記複数の穴のうちの２つの穴に向かってそれぞれ突出して受け入れられ、
２つのペグが、前記出力ディスクに向かって突出し、前記中間部材を越えて延び、前記出力ディスクの２つの穴にそれぞれ受け入れられ、
４つのペグが、前記中間部材に向かって突出し、前記中間部材の前記複数の穴のうちの４つの穴にそれぞれ受け入れられる、装置。
【請求項９】
請求項３に記載の装置であって、前記遊星歯車が第１遊星歯車であり、前記リングギアが第１リングギアであり、前記装置が、さらに、
浮動しており、空いた環状空間を有する第２リングギアであって、前記第２リングギアの内周面に配設された複数のギア歯を備え、前記第２リングギアの前記複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有する、第２リングギアと、
前記第２リングギアの前記空いた環状空間内で回転可能な第２遊星歯車であって、前記第２遊星歯車が、その外周に複数のギア歯を有し、前記第２遊星歯車の前記複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有し、前記第２遊星歯車が、前記第１遊星歯車と比べて小さい直径を有し、前記第１遊星歯車に固着され、それにより、前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とが同じ速度で回転するように構成された複合歯車を形成する、第２遊星歯車と、
前記浮動する第２リングギアに連結された出力シャフトと、を備える装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、前記第１リングギアのピッチ直径と前記第２リングギアのピッチ直径との差が、前記第１遊星歯車のピッチ直径と前記第２遊星歯車のピッチ直径とのそれぞれの差に等しい、装置。
【請求項１１】
入力シャフトと、
前記入力シャフトに偏心して取り付けられた軸受と、
空いた環状空間と、内周面に配設された複数のギア歯とを有するリングギアであって、
前記リングギアの各ギア歯が部分サイクロイド輪郭を有し、
前記部分サイクロイド輪郭は、前記ギア歯の一方の側にある第１のサイクロイドのローブの第１セグメントと、前記ギア歯の他方の側にある前記第１のサイクロイドの前記ローブの第２セグメントと、を有し、
前記第１セグメントと前記第２セグメントとは、前記第１のサイクロイドの前記ローブの不連続なセグメントであり、
前記リングギアの複数のギア歯は、前記第１のサイクロイドの前記ローブに適合し、
前記リングギアが固定されている、リングギアと、
前記偏心して取り付けられた軸受に取り付けられ、前記リングギアの前記空いた環状空間内で回転可能な遊星歯車であって、
前記遊星歯車の外周に複数のギア歯を有し、
前記遊星歯車の各ギア歯が部分サイクロイド輪郭を有し、
前記遊星歯車の前記部分サイクロイド輪郭は、前記遊星歯車の前記ギア歯の一方の側にある第２のサイクロイドのローブの第１セグメントと、前記遊星歯車の前記ギア歯の他方の側にある前記第２のサイクロイドの前記ローブの第２セグメントと、を有し、
前記遊星歯車の前記第１セグメントと前記第２セグメントとは、前記第２のサイクロイドの前記ローブの不連続なセグメントであり、
前記遊星歯車の複数のギア歯は、前記第２のサイクロイドの前記ローブに適合する、遊星歯車と、を備える装置であって、
前記遊星歯車が、前記入力シャフトの回転に対して偏心して回転し、
前記遊星歯車が、ある総数のギア歯を有し、前記リングギアが、ある総数のギア歯を有し、前記遊星歯車のギア歯の前記総数が、前記リングギアのギア歯の前記総数よりも小さく、
前記遊星歯車の前記ギア歯が、前記リングギアの対応するギア歯と動作可能に噛合し、
前記遊星歯車のギア歯の前記総数が、曲げ強さと圧縮強度とがあらかじめ定められた量未満だけ異なるように前記遊星歯車の各ギア歯に前記曲げ強さと前記圧縮強度とを与える、サイクロイド駆動装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のサイクロイド駆動装置であって、
溝を有する第１のディスクと、
前記第１のディスクに向いた第１の面を有し、前記第１の面に凸部を有する第２のディスクであって、前記凸部が、前記第１のディスクの前記溝に対応して係合するように構成され、前記第２のディスクが、前記第１の面とは反対側の前記第２のディスクの第２の面に設けられた溝を備え、前記第２のディスクの前記第２の面に設けられた前記溝が、前記第１の面の前記凸部に垂直である、第２のディスクと、
前記第２のディスクの前記第２の面に設けられた前記溝に対応して係合するように構成された凸部を有する第３のディスクであって、前記第２のディスクが前記第１のディスクおよび前記第３のディスクに対して半径方向に摺動するように構成された、第３のディスクと、
出力シャフトと、を備え、前記第１のディスクが、前記出力シャフトまたは前記遊星歯車の一方に連結され、前記第３のディスクが、前記出力シャフトまたは前記遊星歯車の他方に連結される
サイクロイド駆動装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載のサイクロイド駆動装置であって、前記遊星歯車が、前記入力シャフトに向いた遊星歯車の第１の面と、前記遊星歯車の第１の面とは反対側の遊星歯車の第２の面とを有し、前記遊星歯車の第２の面が複数の凸部および溝を備え、前記サイクロイド駆動装置が、さらに、
前記遊星歯車に向いた第１の面を有し、前記第１の面に複数の溝および凸部を有する中間ディスクであって、前記中間ディスクの前記第１の面の前記複数の溝および凸部が、前記遊星歯車の第２の面の前記複数の溝および凸部に対応して係合するように構成され、前記中間ディスクが、前記中間ディスクの前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられた複数の溝および凸部を備え、前記中間ディスクの前記第２の面に設けられた前記複数の溝および凸部が、前記第１の面にある前記複数の溝および凸部に垂直である、中間ディスクと、
前記中間ディスクが前記遊星歯車および出力ディスクに対して半径方向に摺動するように構成されるように、前記中間ディスクの前記第２の面に設けられた前記複数の溝および凸部に対応して係合するように構成された複数の溝および凸部を有する出力ディスクと、を備えるサイクロイド駆動装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載のサイクロイド駆動装置であって、前記遊星歯車が、前記入力シャフトに向いた遊星歯車の第１の面と、前記遊星歯車の第１の面とは反対側の遊星歯車の第２の面とを有し、前記遊星歯車の第２の面が複数の穴を備え、前記サイクロイド駆動装置が、さらに、
互いに接続され、前記遊星歯車のそれぞれの平面に平行な平面に配設された複数の連係部であって、各連係部が、前記平面に垂直な方向に突出する１つまたは複数のペグを有し、前記複数の連係部のペグの第１のサブセットが、前記遊星歯車の第２の面の前記複数の穴のそれぞれの穴に向かって突出して受け入れられる、複数の連係部と、
複数の穴を有する中間部材と、
複数の穴を有する出力ディスクと、を備え、前記中間部材が、前記複数の連係部と前記出力ディスクとの間に配設され、
前記ペグの第２のサブセットが、前記中間部材に向かって突出しており、前記中間部材の前記複数の穴に受け入れられ、
前記ペグの第３のサブセットが、前記出力ディスクに向かって突出し、前記中間部材を越えて延び、前記出力ディスクの穴に受け入れられ、各ペグが、前記ペグが受け入れられる対応する穴内で自由に回転できる、サイクロイド駆動装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のサイクロイド駆動装置であって、
前記複数の連係部が４つの連係部を備え、各連係部が２つのペグを有し、
２つの向かい合う連係部の２つのペグが、前記遊星歯車の第２の面の前記複数の穴のうちの２つの穴に向かってそれぞれ突出して受け入れられ、
２つのペグが、前記出力ディスクに向かって突出し、前記中間部材を越えて延び、前記出力ディスクの２つの穴にそれぞれ受け入れられ、
４つのペグが、前記中間部材に向かって突出し、前記中間部材の前記複数の穴のうちの４つの穴にそれぞれ受け入れられる、サイクロイド駆動装置。
【請求項１６】
請求項１１に記載のサイクロイド駆動装置であって、前記遊星歯車が第１遊星歯車であり、前記リングギアが第１リングギアであり、前記サイクロイド駆動装置が、さらに、
浮動しており、空いた環状空間を有する第２リングギアであって、前記第２リングギアの内周面に配設された複数のギア歯を備え、前記第２リングギアの前記複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有する、第２リングギアと、
前記第２リングギアの前記空いた環状空間内で回転可能な第２遊星歯車であって、前記第２遊星歯車がその外周に複数のギア歯を有し、前記第２遊星歯車の前記複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有し、前記第２遊星歯車が、前記第１遊星歯車と比べて小さい直径を有し、前記第１遊星歯車に固着され、それにより、前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とが同じ速度で回転するように構成された複合歯車を形成する、第２遊星歯車と、
前記浮動する第２リングギアに連結された出力シャフトと、を備えるサイクロイド駆動装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のサイクロイド駆動装置であって、前記第１リングギアのピッチ直径と前記第２リングギアのピッチ直径との差が、前記第１遊星歯車のピッチ直径と前記第２遊星歯車のピッチ直径とのそれぞれの差に等しい、サイクロイド駆動装置。
【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４月２４日出願の「Ｄｒｉｖｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｐａｒｔｉａｌ  Ｃｙｃｌｏｉｄ  Ｔｅｅｔｈ  Ｐｒｏｆｉｌｅ」という名称の米国仮特許出願第６２／１５２，４８４号に対する優先権を主張するものである。上記仮特許出願は、本明細書に完全に記載されているかのように参照により本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
動力伝達装置とは、動力源からの速度およびトルクを、出力に提供される異なる速度およびトルクに変換する機械であり、ここで、入力における速度とトルクの積は、出力における速度とトルクの積に等しく、動力伝達装置での動力の非効率性は比較的低い。用語「動力伝達装置」は、一般に、速度およびトルクを回転動力源から別のデバイスに変換するために歯車および歯車列を使用する歯車箱を表すことがある。産業機械、医療ロボット、および家庭用電子機器は、このような動力伝達装置を利用することがある。動力伝達装置の選択または設計には、複数の因子を考慮に入れる必要がある。例示的な因子としては、負荷容量、歯車比、およびコストが挙げられる。
【０００３】
本開示は、部分サイクロイド歯輪郭を有する駆動装置に関連付けられるシステムおよび装置に関連する実施形態を述べる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様において、本開示は装置を述べる。この装置は、空いた環状空間と、内周面に配設された複数のギア歯とを有するリングギアを含む。遊星歯車の複数のギア歯がそれぞれ、部分サイクロイド輪郭を有し、リングギアは固定されている。装置はまた、リングギアの空いた環状空間内で回転可能な遊星歯車も含む。遊星歯車はその外周に複数のギア歯を有し、遊星歯車の複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有する。遊星歯車が、ある総数のギア歯を有し、リングギアが、ある総数のギア歯を有し、遊星歯車のギア歯の総数は、リングギアのギア歯の総数よりも小さい。遊星歯車のギア歯が、リングギアの対応するギア歯と動作可能に噛合する。遊星歯車のギア歯の総数が、曲げ強さと圧縮強度とが所定量未満だけ異なるように遊星歯車の各ギア歯に曲げ強さと圧縮強度とを提供する。
【０００５】
別の態様では、本開示はサイクロイド駆動装置を述べる。サイクロイド駆動装置は、入力シャフトと、入力シャフトに偏心して取り付けられた軸受とを含む。サイクロイド駆動装置はまた、空いた環状空間と、内周面に配設された複数のギア歯とを有するリングギアも含む。遊星歯車の複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有し、リングギアは固定されている。サイクロイド駆動装置はまた、偏心して取り付けられた軸受に取り付けられ、リングギアの空いた環状空間内で回転可能な遊星歯車も含む。遊星歯車は、遊星歯車の外周に複数のギア歯を有し、遊星歯車の複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有する。遊星歯車は、入力シャフトの回転に対して偏心して回転する。遊星歯車が、ある総数のギア歯を有し、リングギアが、ある総数のギア歯を有し、遊星歯車のギア歯の総数が、リングギアのギア歯の総数よりも小さい。遊星歯車のギア歯が、リングギアの対応するギア歯と動作可能に噛合する。遊星歯車のギア歯の総数が、曲げ強さと圧縮強度とが所定量未満だけ異なるように遊星歯車の各ギア歯に曲げ強さと圧縮強度とを提供する。
【０００６】
上記の概要は例示にすぎず、何ら限定を意図するものではない。図面および以下の詳細な説明を参照することによって、上述した例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴が明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一例示的実装形態による、転がり円によって生成されたサイクロイドを示す図である。
【０００８】
【図２Ａ】図２Ａは、一例示的実装形態による、小円をより大きな円の円周上で転がすことによって得られたエピサイクロイドおよびハイポサイクロイドを示す図である。
【０００９】
【図２Ｂ】図２Ｂは、一例示的実装形態による、図２Ａのエピサイクロイドを単独で示す図である。
【００１０】
【図２Ｃ】図２Ｃは、一例示的実装態様による図２Ａのハイポサイクロイドを単独で示す図である。
【００１１】
【図２Ｄ】図２Ｄは、一例示的実装形態による、完全サイクロイド輪郭を有する３つの歯を有するサイクロイド歯車を示す図である。
【００１２】
【図２Ｅ】図２Ｅは、一例示的実装形態による、部分サイクロイド輪郭を有するギア歯を示す図である。
【００１３】
【図３Ａ】図３Ａは、一例示的実装形態によるサイクロイド駆動装置の動作を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、一例示的実装形態によるサイクロイド駆動装置の動作を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、一例示的実装形態によるサイクロイド駆動装置の動作を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、一例示的実装形態によるサイクロイド駆動装置の動作を示す図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、一例示的実装形態によるサイクロイド駆動装置の動作を示す図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、一例示的実装形態によるサイクロイド駆動装置の動作を示す図である。
【００１４】
【図４Ａ】図４Ａは、一例示的実装形態による、部分サイクロイド歯を有するサイクロイド駆動装置を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、一例示的実装形態による、部分サイクロイド歯を有するサイクロイド駆動装置を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、一例示的実装形態による、部分サイクロイド歯を有するサイクロイド駆動装置を示す図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、一例示的実装形態による、部分サイクロイド歯を有するサイクロイド駆動装置を示す図である。
【００１５】
【図５】図５は、一例示的実装形態による、負荷容量に対する部分サイクロイド歯の使用の効果を示す図である。
【００１６】
【図６Ａ】図６Ａは、一例示的実装形態による転がり接触直径を示す図である。
【００１７】
【図６Ｂ】図６Ｂは、一例示的実装形態による、部分サイクロイド歯のサイクロイドセグメントの中点を通過する転がり接触直径を有するサイクロイド駆動装置を示す図である。
【００１８】
【図７】図７は、一例示的実装形態による、サイクロイド駆動装置の出力シャフトの偏心運動を補償するメカニズムを示す図である。
【００１９】
【図８】図８は、一例示的実装形態による、同軸に位置合わせされていない２つのシャフトを接続するために使用されるカップリングを示す図である。
【００２０】
【図９Ａ】図９Ａは、一例示的実装形態による、サイクロイド駆動装置の出力での偏心を補償するためのカップリング構成を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、一例示的実装形態による、サイクロイド駆動装置の出力での偏心を補償するためのカップリング構成を示す図である。
【００２１】
【図１０Ａ】図１０Ａは、一例示的実装形態による、サイクロイド駆動装置の出力での偏心を補償するための構成を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、一例示的実装形態による、サイクロイド駆動装置の出力での偏心を補償するための構成を示す図である。
【００２２】
【図１１】図１１は、一例示的実装形態による、サイクロイド駆動装置の偏心を補償する別の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の詳細な説明では、添付の図面を参照して、開示するシステムおよび方法の様々な特徴および機能を述べる。本明細書で述べる例示的なシステムおよび方法の実施形態は、限定を意図するものではない。開示するシステムおよび方法の特定の態様を多様な異なる構成で配置したり組み合わせたりすることができることは容易に理解されよう。それら全てを本明細書で企図する。
【００２４】
さらに、文脈上別段の定めがない限り、各図に示される特徴は、互いに組み合わせて使用されてもよい。したがって、各図は一般に、１つまたは複数の全体的な実装形態の構成要素態様と見なされるべきであり、各実装形態に関して、図示された全ての特徴が必要なわけではないことを理解されたい。
【００２５】
さらに、本明細書または特許請求の範囲における要素、ブロック、またはステップの列挙は、分かりやすくする目的のものである。したがって、そのような列挙は、これらの要素、ブロック、またはステップが特定の配置に従うことまたは特定の順序で実施されることを要求または示唆するものと解釈されるべきではない。
【００２６】
Ｉ．概要
特定の用途向けに動力伝達装置を選択または設計するには、複数の因子を考慮する必要がある。例示的な因子としては、負荷容量、歯車比、コストなどが挙げられる。大きな負荷容量が必要とされる場合、動力伝達システムが重くなることがある。一方、小型の動力伝達システムは、負荷容量が小さくなる傾向がある。さらに、動力伝達システムは、高い性能（これは、効率やバックラッシュなどのパラメータによって定義される）が必要な場合には、高価になりがちである。したがって、所与の体積に関して負荷容量を増加させると共に、製造コストを低減する動力伝達システムが望まれる。
【００２７】
サイクロイド駆動装置またはサイクロイド減速機は、入力シャフトの速度を特定の比で低下させるためのメカニズムである。他の同様の減速機と比べて、サイクロイド駆動装置は、小型でありながら減速比が比較的高い、剛性および負荷容量が高い、慣性が低い、ならびにバックラッシュが小さいまたはないものにすることができる。しかし、サイクロイド駆動装置の負荷容量は、摩耗や破断などの機械的因子によって制限されることがある。さらに、以下に述べるように、サイクロイド駆動装置は偏心歯車システムを含み、歯車システムの偏心の補償は、精密製造技法の必要性と共に多数の部品の使用に関わる。
【００２８】
本明細書では、部分サイクロイド輪郭を有するギア歯を使用することによってサイクロイド駆動装置の負荷容量を改良する歯車システムを開示する。さらに、開示するシステムは、サイクロイドの出力を回収し、サイクロイド駆動装置の固有の偏心を補償するために、部品数を減らした構成を利用する。
【００２９】
ＩＩ．サイクロイド歯車
サイクロイドは、円形ホイールが滑らずに直線に沿って転がるときに、そのホイールの周縁上の点によって描かれる曲線である。図１は、一例示的実装形態による、転がり円１０２によって生成されたサイクロイド１００を示す。円１０２が表面１０６に沿って矢印１０８の方向に移動するにつれて、円１０２の周縁上の点１０４が曲線、すなわちサイクロイド１００を描く。
【００３０】
サイクロイド歯車は、大抵の他の歯車に使用されるインボリュート歯車輪郭ではなく、サイクロイド輪郭を有する。サイクロイド歯車の歯は、主円の円周上で仮想の小円を（滑らせずに）転がすことによって得られるサイクロイドの形状を有する。小円上に固定された仮想点によって描かれる曲線が、サイクロイドを形成する。小円が主円の外側を転がる場合、その点はエピサイクロイドを描く。点が主円の内側を転がる場合、曲線はハイポサイクロイドになる。
【００３１】
図２Ａは、一例示的実装形態による、小円をより大きい円の円周上で転がすことによって得られるエピサイクロイド２００およびハイポサイクロイド２０２を示す。エピサイクロイド２００は実線で示され、ハイポサイクロイド２０２は破線で示されている。エピサイクロイド２００は、小円がより大きい円の外側を転がるときに小円の点によって描かれ、ハイポサイクロイド２０２は、小円がより大きい円の内側を転がるときに小円の点によって描かれる。図２Ｂは、一例示的実装形態によるエピサイクロイド２００を単独で示し、図２Ｃは、一例示的実装形態によるハイポサイクロイド２０２を単独で示す。
【００３２】
サイクロイド歯車は、エピサイクロイド２００とハイポサイクロイド２０２とを（主円上の）交点で交互配置することによって構成することができる。図２Ｄは、一例示的実装形態による、完全サイクロイド輪郭を有する３つの歯２０６Ａ、２０６Ｂ、および２０６Ｃを有するサイクロイド歯車２０４を示す。説明のための一例として、図２Ｄには３つの歯が示されているが、より少数またはより多数の歯を使用することもできる。
【００３３】
サイクロイド歯車２０４は、エピサイクロイド２００のいくつかの部分（部分２０８など）をハイポサイクロイド２０２のいくつかの部分（部分２１０など）とそれらの交点（点２１２など）で交互配置することによって構成される。結果として得られた歯２０６Ａ、２０６Ｂ、および２０６Ｃは、完全サイクロイド輪郭を有すると呼ばれる。なぜなら、エピサイクロイド２００およびハイポサイクロイド２０２から取られた部分が、エピサイクロイド２００とハイポサイクロイド２０２との複数の交点の間での完全なセグメントであるからである。例えば、部分２０８は、ハイポサイクロイド２０２との交点２１２と交点２１４の間でのエピサイクロイド２００の完全なセグメントである。
【００３４】
以下に述べるように、サイクロイド駆動装置の負荷容量は、部分サイクロイド輪郭を有する歯を有するサイクロイド歯車を使用することによって高められ得る。図２Ｅは、一例示的実装形態による、部分サイクロイド輪郭を有するギア歯２１６を示す。部分サイクロイド輪郭を有するギア歯２１６は、完全サイクロイド輪郭のセグメントを増強することによって構成することができる。例えば、図２Ｄで線２２０Ａと線２２０Ｂの間に示されるセグメント２１８を、線２２４Ａと線２２４Ｂの間のセグメント２２２と共に増強することができる。したがって、結果として得られる歯２１６は、歯２０６Ａ〜Ｃの完全サイクロイド輪郭ではなく、部分サイクロイド輪郭を有する。
【００３５】
歯２１６など、部分サイクロイド輪郭を有する歯の使用は、図４Ａ〜図４Ｄに関して以下に述べるように、より多数の、しかしより薄いギア歯を有するサイクロイド歯車を形成することを容易にする。そのような歯車を使用する利点は、図５に関して後述する。
【００３６】
ＩＩＩ．例示的なサイクロイド駆動システム
図３Ａ〜図３Ｆは、一例示的実装形態によるサイクロイド駆動装置３００の動作を示す。図３Ａに示されるように、サイクロイド駆動装置３００は、（ｉ）空いた環状空間３０３を有するリングギア３０２と、（ｉｉ）リングギア３０２の空いた環状空間３０３内部で回転可能な遊星歯車３０４と、（ｉｉｉ）リングギア３０２と同心の入力シャフト３０６と、（ｉｖ）入力シャフト３０６および遊星歯車３０４に連結された偏心駆動部材３０８とを含む。
【００３７】
図３Ａに示されるように、説明のための一例として、遊星歯車３０４は、遊星歯車３０４の外周に設けられた歯３１０など５つの歯またはローブを有し、リングギア３０２は、リングギア３０２の内周面に設けられた６つの歯またはローブを有する。したがって、遊星歯車３０４のギア歯の数は、リングギア３０２のギア歯の数よりも少なく、遊星歯車３０４のギア歯は、リングギア３０２の対応するギア歯と動作可能に噛合する。用語「ローブ」と「歯」は、本開示では交換可能に使用される。
【００３８】
入力シャフト３０６は、図３Ａに示される実線の矢印の方向（すなわち時計回り）に回転される。入力シャフト３０６は、偏心駆動部材３０８に連結され、したがって遊星歯車３０４に偏心運動を与える。これは、点印３１２および破線の矢印３１４によって示されている。図３Ｂ〜３Ｆは、入力シャフト３０６が回転するときに点印３１２がどのように動くかを示す。点印３１２の軌跡は、破線の矢印３１４によって示されている。この偏心運動は、出力を回収する前に出力メカニズムによって最小限に抑えられるか、またはなくされる。図３Ａ〜図３Ｆには出力メカニズムが示されていないが、例示的な出力メカニズムについては後述する。
【００３９】
一般に、サイクロイド駆動装置３００の負荷容量は、リングギア３０２のローブと噛合するときの遊星歯車３０４の各ローブの曲げ強さおよび圧縮強度に依存する。換言すると、サイクロイド駆動装置３００の負荷容量は、歯に作用する曲げ負荷によって誘発される応力によって制限される。また、負荷容量は、遊星歯車のローブがリングギアのローブに接触する場合のヘルツの接触応力によっても制限される。
【００４０】
サイクロイド駆動装置の負荷容量を改良するために、本明細書では、サイクロイド駆動装置３００の歯と比べてサイズが小さいが、サイクロイド駆動装置３００と同じ歯車比のより多数の歯を有するサイクロイド駆動装置を開示する。図２Ｅに関して上述したように、歯の数を増加して歯を小さくするために、完全サイクロイド輪郭のセグメントを使用して歯を作製することができる。換言すると、完全サイクロイド輪郭のセグメントを使用して、より小さい歯を作製することができる。完全サイクロイド輪郭のセグメントを使用するギア歯を、部分サイクロイド歯と呼ぶこともある。部分サイクロイド歯の高さは、望み通りに小さくされ得る。このタイプの歯輪郭は、圧縮時に負荷を受ける接触点の数を増加させ、それによりサイクロイド駆動装置の圧縮強度を増加させることによって、サイクロイド駆動装置の接触応力負荷容量を増加させるという利点を有する。
【００４１】
図４Ａ〜４Ｄは、一例示的実装形態による部分サイクロイド歯を有するサイクロイド駆動装置を示す。図４Ａは、遊星歯車３０４と同様の大きいローブまたは歯を有する遊星歯車４００を示す。１つのそのような歯は、歯４０２である。また、図４Ａには、歯４０６など、より小さい歯を有する別の遊星歯車４０４も示されている。遊星歯車４０４の歯の輪郭は、完全サイクロイド歯のセグメント、すなわち部分サイクロイド輪郭であり、したがって、遊星歯車４０４がより多数の歯を有することを可能にする。
【００４２】
図４Ａに示されるように、より小さい歯の輪郭の形状は、より大きい歯のセグメントの形状と一致する。例えば、参照番号４０８を付された部分は、より小さい歯４０６とより大きい歯４０２とに共通である。したがって、歯４０２は完全サイクロイド歯であり、歯４０６は、部分サイクロイド歯であり、その輪郭は歯４０２の輪郭のセグメント（例えば、セグメント２１８および２２２と同様）である。
【００４３】
リングギアの歯も同様に調節されてよい。図４Ｂは、遊星歯車４００の歯４０２などの完全サイクロイドギア歯と一致するようにギア歯４１２などの完全サイクロイドギア歯を有することができるリングギア４１０を示す。代替として、リングギア４１０は、遊星歯車４０４の歯４０６などの部分サイクロイドギア歯と一致するようにギア歯４１４などの部分サイクロイドギア歯を有することができる。
【００４４】
図４Ｃは、遊星歯車４００およびリングギア４１０を示し、ここで、各歯車は完全サイクロイド歯を有し、図４Ｄは、遊星歯車４０４およびリングギア４１０を示し、ここで、各歯車は部分サイクロイド歯を有する。歯は、完全サイクロイド輪郭ではなく部分サイクロイド輪郭を使用することによって、望み通りに小さくされ得る。部分サイクロイド歯の使用は、より多数のより小さい歯の使用を可能にし、これは、以下に述べるように、サイクロイド駆動装置の負荷容量を改良する。
【００４５】
サイクロイド駆動装置の負荷容量は、ギア歯の曲げ強さを圧縮強度と一致させることによって増加され得る。曲げ強さと圧縮強度とを一致させるために、歯の数を増加させながら歯の厚さを減少させてもよい。歯の厚さを減少させることで、駆動装置の曲げ強さの面で負荷容量が減少する。一方、歯の数を増加させることで、このとき負荷がより多数の歯にわたって分散されるので、駆動装置の圧縮強度の面で負荷容量が増加する。例えば、歯の厚さおよび数は、所定の量未満だけ異なる（例えば５％未満だけ異なる、１０％未満だけ異なる、または何らかの他の量未満だけ異なる）曲げ強さと圧縮強度とを各歯が有するように調節されてよい。このようにしてギア歯の曲げ強さと圧縮強度とを一致させることにより、サイクロイド駆動装置の負荷容量を最大化または増加し得る。
【００４６】
図５は、一例示的実装形態による、負荷容量に対する部分サイクロイド歯の使用の効果を示す。実線５００は、曲げ強さと圧縮強度との関係を示す。この関係は、単に説明のために線形として図示されているが、他の非線形の形状を取ることもある。
【００４７】
ギア歯の曲げ応力を決定する際、ギア歯をカンチレバービームとしてモデル化することができる。したがって、曲げ応力は、以下の簡略化された式によって決定することができる。
【数１】
0006568233.tif 000002
ここで、Ｗtは、歯の先端での接線荷重、Ｐdは、直径方向ピッチ、Ｆは、歯の面幅、Ｙは、無次元のルイス形状因子である。
【００４８】
したがって、式（１）によって示されるように、ギア歯の曲げ応力は、ルイス形状因子に反比例する。ルイス形状因子は、一般に、応力集中を含めたいくつかの幾何学的因子を考慮に入れ、歯の数が増えるにつれて増加する。したがって、歯がより厚くなって数が少なくなるほど、ルイス因子が低くなり、曲げ応力が低くなり、したがって歯の曲げ強さが高くなり、逆も成り立つ。
【００４９】
ギア歯での圧縮応力は、ヘルツの接触圧力に比例し、これは、以下の簡略化された式によって決定することができる。
【数２】
0006568233.tif 000003
ここで、ｐはヘルツの接触圧力、Ｅ*は実効弾性率、φは圧力角、ｒ1およびｒ2は、２つの噛合する歯車の各歯車のピッチ半径にｓｉｎ（φ）を掛けた値に等しい等価な半径である。圧力角φは、歯面とギアホイール接線との成す角度である。換言すれば、これは、圧力線（歯面に垂直である）とピッチ面に接する面とが成すピッチ点での角度である。圧力角は、歯輪郭に垂直な方向を示す。
【００５０】
式（２）によって示されるように、ギア歯に対する圧縮応力は、圧力角の余弦に反比例する。歯が大きく厚いほど圧力角が大きく、より小さい歯は、より小さい圧力角によって特徴付けられる。したがって、歯が厚いほど、圧力角が大きくなり、圧縮応力が高くなり、したがって歯の圧縮強度が低くなる。また、歯が厚く少数であるほど、負荷がより少数の歯にしか分散されないので圧縮強度が低くなる。
【００５１】
したがって、厚いまたは完全なサイクロイド歯（例えば歯４０２）は、図５の線５００上の点Ａなどの点によって表され得る。点Ａでは、圧縮強度は低く、曲げ強さは高い。一方、点Ｂなどの点は、曲げ強さが低く、圧縮強度が高いことを表す。これらの２つの動作点ＡとＢはどちらも、より小さい負荷容量を表す。駆動装置の負荷容量は、圧縮強度と曲げ強さとのいずれか低い方によって制限される。
【００５２】
サイクロイド駆動装置の負荷容量を改良するために、曲げ強さと圧縮強度は、等しくなるように、または互いの閾値以内にあるように、より良くバランスを取られるべきである。これは点Ｃによって示されている。点Ｃなどの点は、ギア歯４０６を有する遊星歯車４０４と、（歯４１２とは対照的に）歯４１４などのギア歯を有するリングギア４１０とによって示されるように、歯の厚さを減少させ、歯の数を増加させることによって実現される。遊星歯車４０４と、歯４１４などのギア歯を有するリングギア４１０とによって表される構成は、点Ｃなどの動作点を達成することを狙いとする。
【００５３】
駆動装置の負荷容量の改良に加えて、部分サイクロイド歯の別の利点は、滑り距離と同様に、遊星歯車とリングギアとが成す実効圧力角が減少されることである。滑り距離および圧力角の減少は、サイクロイド駆動の効率を高め得る。
【００５４】
歯車が滑る傾向は、「転がり接触直径」と呼ばれる想像線によって表され得る。図６Ａは、一例示的実装形態による転がり接触直径を示す。遊星歯車６００に関する転がり接触直径は線６０２によって示され、リングギア６０４に関する転がり接触直径は線６０６によって示される。歯車どうしの接点が転がり接触直径から離れるほど、噛合中に歯車が互いに対して滑る速度は大きくなる。歯が正確に転がり接触直径で接触すると、転がり接触のみが生じ、歯は互いに対して滑らない。
【００５５】
サイクロイド駆動装置が部分サイクロイド歯を有する場合、滑り損失量が減少され、転がり接触直径が、部分サイクロイド歯のサイクロイドセグメントを通過する。特に、転がり接触直径が部分サイクロイド歯のサイクロイドセグメントの中央に位置する場合またはサイクロイドセグメントの中点を通過する場合、滑り損失は最小限に抑えられる。したがって、滑り損失を減少させるためには、転がり接触直径がサイクロイドセグメントの中点を通過するように、またはサイクロイドセグメントの中点から閾値距離以内にあるようにギア歯の数を選択すべきである。閾値距離は、歯の大きさおよびサイクロイド駆動装置が使用される用途に依存し得る。
【００５６】
図６Ｂは、一例示的実装形態による、部分サイクロイド歯のサイクロイドセグメントの中点を通過する転がり接触直径を有するサイクロイド駆動装置を示す。図６Ｂで、遊星歯車６００およびリングギア６０４は、図６Ａに示されている完全サイクロイド歯とは対照的に、複数の部分サイクロイド歯を有して示されている。図６Ｂに示されるように、遊星歯車６００およびリングギア６０４の転がり接触直径６０８および６１０はそれぞれ、歯のサイクロイドセグメントの中点を通過する。したがって、噛合する歯はより滑りにくく、最小の圧力角を有する傾向がある。したがって、サイクロイド駆動装置の効率が高められる。
【００５７】
Ｖ．偏心の補償
上述したように、サイクロイド駆動装置の遊星歯車は、偏心シャフトに固定または連結される。サイクロイド駆動装置の出力シャフトがサイクロイド駆動装置の遊星歯車に連結されており、したがって、出力シャフトは、偏心運動を有し、歯車回転軸に垂直に変位する。同心の角度回転を伝達するためには、変位を除去しなければならない。
【００５８】
図７は、一例示的実装形態による、サイクロイド駆動装置の出力シャフトの偏心運動を補償するメカニズムを示す。入力シャフト７００は、偏心して取り付けられた軸受７０２に連結される。軸受７０２は、サイクロイドディスク（遊星歯車）７０４を駆動する。サイクロイドディスク７０４は、穴７０６など多数の穴を有する。これらの穴は、出力シャフトローラ７０８などの出力シャフトローラが転がるための表面を提供する。出力シャフトローラは、出力シャフト（図７には図示せず）に連結される。穴７０６などの穴の半径は、ローラ７０８などの対応する出力シャフトローラの半径よりも偏心量だけ大きい。
【００５９】
この構成では、入力シャフト７００が回転されるとき、軸受７０２の偏心により、サイクロイドディスク７０４が偏心回転する。サイクロイドディスク７０４は、回転するとき、出力シャフトローラ、例えば出力シャフトローラ７０８に力を加え、出力シャフトローラを回転させる。穴（例えば穴７０６）が出力シャフトローラ（例えば出力シャフトローラ７０８）よりも偏心量だけ大きいので偏心が除去され、出力シャフトは、非偏心の円形運動を与えられる。
【００６０】
しかし、図７に示されるメカニズムは、多数の精密部品を有することによって特徴付けられ得る。次に、図７に示されるメカニズムと比べて部品数が少ない代替メカニズムを開示する。
【００６１】
図８は、一例示的実施形態による、同軸に位置合わせされていない２つのシャフトを接続するために使用されるカップリング８００を示す。カップリング８００は、３つのディスク８０２、８０４、および８０６を含む。ディスク８０２などの外側ディスクの一方は入力シャフトに連結されてよく、他方の外側ディスク８０６は出力シャフトに連結されてよい。
【００６２】
中央ディスク８０４は、図示されるように凸部（すなわちキー）と溝（すなわちキー溝）の構成によって両方の外側ディスクに連結される。用語「凸部」と「キー」は、本明細書では交換可能に使用される。同様に、用語「溝」と「キー溝」は、本明細書では交換可能に使用される。
【００６３】
具体的には、外側ディスク８０２は溝８０８を有し、中央ディスク８０４は、外側ディスク８０２に向いた面に凸部８１０を有し、したがって溝８０８に対応して係合する。同様に、中央ディスク８０４は、外側ディスク８０６に向いた面に溝８１２を有し、外側ディスク８０６は、溝８１２に対応して係合する凸部８１４を有する。凸部８１０は、溝８１２に垂直である。したがって、中央ディスク８０４は、メカニズムが回転するにつれて外側ディスク８０２および８０６に対して半径方向に摺動するように構成される。
【００６４】
位置合わせされていない入力シャフトと出力シャフトが外側ディスク８０２と８０６に連結され、中央ディスク８０４は、入力シャフトの回転を出力シャフトに伝達する。中央ディスク８０４が外側ディスク８０２および８０６に対して半径方向に摺動するように構成されているので、入力シャフトと出力シャフトとの位置ずれの影響がなくされる。
【００６５】
このカップリング８００は、サイクロイド駆動装置の偏心をなくすために使用することができる。図７に関して述べたメカニズムと比べて、カップリング８００は部品数が少ない。
【００６６】
一例として、図４Ｄを再び参照すると、カップリング８００の外側ディスク８０２および８０６の一方は、遊星歯車４０４に連結されてよい。このとき、出力シャフトが他方の外側ディスクに連結されてよい。したがって、遊星歯車４０４が偏心回転するとき、中央ディスク８０４が外側ディスク８０２および８０６に対して半径方向に摺動できることにより、出力シャフトでの偏心の影響が補償される。
【００６７】
図９Ａ〜９Ｂは、一例示的実装形態による、サイクロイド駆動装置の出力で偏心を補償するためのカップリング構成９００を示す。この構成では、図８に示される比較的大きな凸部および溝の配置とは対照的に、より小さい凸部および溝のアレイが利用される。複数の平行なより小さい凸部および溝を使用することによって、所与の体積に関して、カップリングの負荷容量が増加し、したがって所与の負荷容量に関してメカニズムをより小型にすることが可能になる。
【００６８】
図９Ａ〜９Ｂは、図４Ａ〜４Ｄに関して上述したような、部分サイクロイド歯を有する遊星歯車およびリングギアを備えたサイクロイド駆動装置を示す。サイクロイド駆動装置はさらに、サイクロイド駆動装置の出力から偏心を除去するための複数の平行な凸部および溝を有する。
【００６９】
図面において構成要素の両側が図示され得るように、図９Ａは、１つの視野角でのサイクロイド駆動装置の分解図を示し、図９Ｂは、別の視野角からの分解図を示す。入力シャフトは、構成要素９０１の中心で構成要素９０１に連結されてもよい（すなわち、入力シャフトと構成要素９０１が同心である）。入力構成要素９０１には、軸受９０２が偏心して取り付けられる。偏心して取り付けられた軸受９０２は、遊星歯車９０４に連結される。遊星歯車９０４は、リングギア９１０の部分サイクロイド歯９０８と噛合する部分サイクロイド歯９０６を有する。
【００７０】
さらに、図９Ｂに示されるように、遊星歯車９０４は、出力ディスク８０２および８０６の一方として動作する。遊星歯車９０４は、入力シャフトに向いた第１の面と、第１の面とは反対側の第２の面とを有する。第２の面は、単一の凸部（例えば凸部８１４）または単一の溝（例えば溝８０８）とは対照的に、複数の凸部および溝９１１を含む。
【００７１】
構成９００は、図８での中央ディスク８０４と同等の中間ディスク９１２を含む。ディスク８０４の単一の凸部８１０および単一の溝８１２の代わりに、ディスク９１２は、ディスクの両側に複数の凸部および溝９１４および９１６を有する。ディスク９１２の第１の面は遊星歯車９０４に向き、凸部および溝９１４を有し、第１の面とは反対側の第２の面は、凸部および溝９１６を有する。凸部および溝９１４は、凸部および溝９１６に垂直である。
【００７２】
ディスク９１８は、外側ディスク８０２および８０６のいずれかと同様の出力ディスクである。ディスク９１８は、ディスク９１２の凸部または溝９１６と係合するように構成された複数の凸部または溝９２０を有する。動作中、遊星歯車９０４が偏心して動くと、ディスク９１２は、遊星歯車９０４と出力ディスク９１８との両方に対して半径方向に摺動し、それにより出力の偏心がなくされる。図９Ａ〜図９Ｂに示される構成９００は、図７に示されるメカニズムと比べて部品数が少なく、したがって費用対効果がより高い。
【００７３】
図１０Ａ〜１０Ｂは、一例示的実装形態による、サイクロイド駆動装置の出力で偏心を補償するための構成１０００を示す。構成１０００は、連係部を使用して偏心を補償する。
【００７４】
入力シャフトは、偏心して取り付けられた軸受１００２に連結されてよい。軸受１００２は、前の構成で述べたのと同様に入力シャフトに対して偏心である。構成１０００は、部分サイクロイド歯１００６を有する遊星歯車１００４を含む。リングギア１００８も、部分サイクロイド歯１０１０を有する。遊星歯車１００４は、入力シャフトに向いた第１の面と、第１の面とは反対側の第２の面とを有する。
【００７５】
構成１０００は、４つの連係部１０１２Ａ、１０１２Ｂ、１０１２Ｃ、および１０１２Ｄを含み、各連係部が２つのペグを有する。より多数またはより少数の連係部を使用することもでき、各連係部は、より多数またはより少数のペグを有することもできる。連係部１０１２Ａ、１０１２Ｂ、１０１２Ｃ、および１０１２Ｄは、互いに接続または連結され、遊星歯車１００４のそれぞれの平面に平行な平面内に配設される。連係部１０１２Ａ、１０１２Ｂ、１０１２Ｃ、および１０１２Ｄのペグは、平面に垂直な方向に突出している。
【００７６】
構成１０００は、図示されるように４つの穴を有する中間部材１０１４も有する。構成１０００は、穴１０１８など、２つの穴を有する出力部材１０１６も有する。
【００７７】
連係部１０１２Ａ、１０１２Ｂ、１０１２Ｃ、および１０１２Ｄのペグの１つのサブセットは、中間部材１０１４および出力部材１０１６に向いており、中間部材１０１４および出力部材１０１６に連結され、ペグの別のサブセットは、遊星歯車１００４に向いており、遊星歯車１００４に連結されている。
【００７８】
図１０Ｂでの破線は、連係部１０１２Ａ、１０１２Ｂ、１０１２Ｃ、および１０１２Ｄのペグの半分が、他の部材の穴にどのように連結されるかを示す。例えば、連係部１０１２Ｄのペグ１０２０は、中間部材１０１４を越えて延び、出力部材１０１６の穴１０１８に連結される。連係部１０１２Ｄのペグ１０２２は、中間部材１０１４の穴１０２４に連結される。連係部１０１２Ｂのペグ１０２６は、中間部材１０１４の穴１０２８に連結される。連係部１０１２Ｂのペグ１０３０は、遊星歯車１００４の穴１０３２に連結される。図面が見づらくならないように、ペグとそれぞれの穴との接続の半分のみが示されている。
【００７９】
各ペグは、そのペグが受け取られて連結される対応する穴内で自由に回転できる。前の構成で述べたように、遊星歯車１００４は偏心して動く。連係部１０１２Ａ、１０１２Ｂ、１０１２Ｃ、および１０１２Ｄの長さは、偏心を補償するために遊星歯車１００４の偏心量よりも実質的に大きくすべきである。遊星歯車１００４は、遊星歯車１００４に連結されたペグを介して、偏心運動をなくしてまたは減らして連係部１０１２Ａ〜Ｄおよび中間部材１０１４が動くようにする。したがって、出力部材１０１６も偏心なしに動く。したがって、出力部材に連結されたシャフトは、偏心運動なしで回転する。図９Ａ〜９Ｂに示される構成と同様に、図１０Ａ〜１０Ｂに示される構成は、図７に示されるメカニズムと比べて部品数が少なく、必要な精密加工操作の工数が少なく、したがって費用対効果をより高くすることができる。
【００８０】
図１１は、一例示的実装形態による、サイクロイド駆動装置の偏心を補償するための別の構成１１００を示す。前に示した構成はただ１つの遊星歯車を含むが、構成１１００は、２つの遊星歯車１１０２および１１０４を有する複合遊星歯車１１０１を含む。２つの遊星歯車１１０２と１１０４は互いに固定されており、したがって同じ速度で１つのユニットとして回転する。
【００８１】
構成１１００は、２つの対応するリングギア１１０６および１１０８も含み、遊星歯車１１０２がリングギア１１０６と噛合し、遊星歯車１１０４がリングギア１１０８と噛合する。リングギアの一方は据置され、すなわち固定され、他方のリングギアは自由に回転でき、すなわち浮動している。
【００８２】
２つの遊星歯車１１０２と１１０４のピッチ直径は、小さい量または閾値量だけ異なる。例えば、遊星歯車１１０２のピッチ直径を５５ミリメートル（ｍｍ）とすることができ、遊星歯車１１０４のピッチ直径を５０ｍｍとすることができる。同様に、２つのリングギア１１０６と１１０８のピッチ直径も小さい量または閾値量だけ異なるが、リングギアのピッチ直径の差は、遊星歯車のピッチ直径の差に等しい。例えば、リングギア１１０６のピッチ直径は６０ｍｍでよく、遊星歯車１１０８のピッチ直径は５５ｍｍでよい。
【００８３】
図１１は、偏心構成要素１１１２に連結された入力シャフト１１１０も示し、入力シャフト１１１０は、遊星歯車１１０２および１１０４に連結される。転がり軸受１１１４が、偏心構成要素１１１２を取り囲むように構成される。動作中、入力シャフト１１１０が回転するとき、遊星歯車１１０２と１１０４はどちらも、それぞれのリングギア１１０６と１１０８の中で偏心して動く。
【００８４】
リングギア１１０６が「据置」歯車（すなわち動かない歯車）と見なされる場合、出力は、リングギア１１０８から回収されてよく、リングギア１１０８は、自由に回転できるか、または浮動している。遊星歯車１１０４とリングギア１１０８の配置が、リングギア１１０６内での遊星歯車１１０２の回転の偏心を打ち消す。したがって、出力は偏心を伴わない。この構成では、歯車比はリングギアと遊星歯車の各対における２つの歯車比の積であるので、歯車比の大幅な減少が得られることがある。さらに、図９Ａ〜９Ｂおよび図１０Ａ〜１０Ｂに示す構成と同様に、図１１に示される構成は、図７に示されるメカニズムと比べて部品数が少なく、したがって費用対効果がより高い。
【００８５】
Ｖ．結論
ここで述べた構成は単なる例示の目的のものであることを理解されたい。したがって、他の構成および他の要素（例えば、操作のための機械およびインターフェース、操作の順序およびグループ化など）を代わりに使用することもでき、望みの結果に応じていくつかの要素が省かれてもさしつかえないことを当業者は理解されよう。
【００８６】
本明細書では様々な態様および実装形態を開示してきたが、他の態様および実装形態も当業者には明らかであろう。本明細書に開示した様々な態様および実装形態は、例示の目的のものであり、限定を意図したものではなく、真の範囲は、以下の特許請求の範囲によって示され、その特許請求の範囲に権利が付与される全等価範囲も含む。また、本明細書で使用する用語は、特定の実装形態のみを述べる目的のものであり、限定を意図するものではないことも理解されたい。
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：
空いた環状空間と、内周面に配設された複数のギア歯とを有するリングギアであって、遊星歯車の前記複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有し、前記リングギアが固定されている、リングギアと、
前記リングギアの前記空いた環状空間内で回転可能な遊星歯車であって、前記遊星歯車がその外周に複数のギア歯を有し、前記遊星歯車の前記複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有する、遊星歯車と、を備える装置であって、
前記遊星歯車が、ある総数のギア歯を有し、前記リングギアが、ある総数のギア歯を有し、前記遊星歯車のギア歯の前記総数が、前記リングギアのギア歯の前記総数よりも小さく、
前記遊星歯車の前記ギア歯が、前記リングギアの対応するギア歯と動作可能に噛合し、
前記遊星歯車のギア歯の前記総数が、曲げ強さと圧縮強度とが所定量未満だけ異なるように前記遊星歯車の各ギア歯に前記曲げ強さと前記圧縮強度とを与える、装置。
適用例２：
適用例１に記載の装置であって、さらに、
入力シャフトと、
前記入力シャフトに偏心して取り付けられた軸受とを備え、前記遊星歯車が、前記偏心して取り付けられた軸受に取り付けられる、装置。
適用例３：
適用例２に記載の装置であって、前記遊星歯車のギア歯の前記部分サイクロイド輪郭が、サイクロイドのセグメントを備え、前記遊星歯車の前記ギア歯が、前記サイクロイドの前記セグメントの中点から閾値距離以内の一点で、前記リングギアのそれぞれのギア歯と接触する装置。
適用例４：
適用例１に記載の装置であって、前記遊星歯車が、入力シャフトに対して偏心して取り付けられ、前記遊星歯車が、前記入力シャフトの回転に対して偏心して回転する装置。
適用例５：
適用例４に記載の装置であって、
溝を有する第１のディスクと、
前記第１のディスクに向いた第１の面を有し、前記第１の面に凸部を有する第２のディスクであって、前記凸部が、前記第１のディスクの前記溝に対応して係合するように構成され、前記第２のディスクが、前記第１の面とは反対側の前記第２のディスクの第２の面に設けられた溝を備え、前記第２のディスクの前記第２の面に設けられた前記溝が、前記第１の面の前記凸部に垂直である、第２のディスクと、
前記第２のディスクの前記第２の面に設けられた前記溝に対応して係合するように構成された凸部を有する第３のディスクであって、前記第２のディスクが前記第１のディスクおよび前記第２のディスクに対して半径方向に摺動するように構成された、第３のディスクと、
出力シャフトと、を備え、前記第１のディスクが、前記出力シャフトまたは前記遊星歯車の一方に連結され、前記第３のディスクが、前記出力シャフトまたは前記遊星歯車の他方に連結される、装置。
適用例６：
適用例４に記載の装置であって、前記遊星歯車が、前記入力シャフトに向いた遊星歯車の第１の面と、前記遊星歯車の第１の面とは反対側の遊星歯車の第２の面とを有し、前記遊星歯車の第２の面が、複数の凸部および溝を備え、前記装置が、さらに、
前記遊星歯車に向いた第１の面を有し、前記第１の面に複数の溝および凸部を有する中間ディスクであって、前記中間ディスクの前記第１の面の前記複数の溝および凸部が、前記遊星歯車の第２の面の前記複数の溝および凸部に対応して係合するように構成され、前記中間ディスクが、前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられた複数の溝および凸部を備え、前記中間ディスクの前記第２の面に設けられた前記複数の溝および凸部が、前記第１の面にある前記複数の溝および凸部に垂直である、中間ディスクと、
前記中間ディスクが前記遊星歯車および出力ディスクに対して半径方向に摺動するように構成されるように、前記中間ディスクの前記第２の面に設けられた前記複数の溝および凸部に対応して係合するように構成された複数の溝および凸部を有する出力ディスクと、を備える装置。
適用例７：
適用例６に記載の装置であって、さらに、
前記出力ディスクに連結された出力シャフトを備える装置。
適用例８：
適用例１に記載の装置であって、前記遊星歯車が、入力シャフトに向いた遊星歯車の第１の面と、前記遊星歯車の第１の面とは反対側の遊星歯車の第２の面とを有し、前記遊星歯車の第２の面が複数の穴を備え、前記装置が、さらに、
互いに接続され、前記遊星歯車のそれぞれの平面に平行な平面に配設された複数の連係部であって、各連係部が、前記平面に垂直な方向に突出する１つまたは複数のペグを有し、前記複数の連係部のペグの第１のサブセットが、前記遊星歯車の第２の面の前記複数の穴のそれぞれの穴に向かって突出して受け入れられる、複数の連係部と、
複数の穴を有する中間部材と、
複数の穴を有する出力ディスクと、を備え、前記中間部材が、前記複数の連係部と前記出力ディスクとの間に配設され、
前記ペグの第２のサブセットが、前記中間部材に向かって突出しており、前記中間部材の前記複数の穴に受け入れられ、
前記ペグの第３のサブセットが、前記出力ディスクに向かって突出し、前記中間部材を越えて延び、前記出力ディスクの穴に受け入れられ、各ペグが、前記ペグが受け入れられる対応する穴内で自由に回転できる、装置。
適用例９：
適用例８に記載の装置であって、
前記複数の連係部が４つの連係部を備え、各連係部が２つのペグを有し、
２つの向かい合う連係部の２つのペグが、前記遊星歯車の第２の面の前記複数の穴のうちの２つの穴に向かってそれぞれ突出して受け入れられ、
２つのペグが、前記出力ディスクに向かって突出し、前記中間部材を越えて延び、前記出力ディスクの２つの穴にそれぞれ受け入れられ、
４つのペグが、前記中間部材に向かって突出し、前記中間部材の前記複数の穴のうちの４つの穴にそれぞれ受け入れられる、装置。
適用例１０：
適用例４に記載の装置であって、前記遊星歯車が第１遊星歯車であり、前記リングギアが第１リングギアであり、前記装置が、さらに、
浮動しており、それぞれの空いた環状空間を有する第２リングギアであって、前記第２リングギアの内周面に複数のギア歯が配設され、前記第２リングギアの前記複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有する、第２リングギアと、
前記第２リングギアの前記空いた環状空間内で回転可能な第２遊星歯車であって、前記第２遊星歯車が、その外周に複数のギア歯を有し、前記第２遊星歯車の前記複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有し、前記第２遊星歯車が、前記第１遊星歯車と比べて小さい直径を有し、前記第１遊星歯車に固着され、それにより、前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とが同じ速度で回転するように構成された複合歯車を形成する、第２遊星歯車と、
前記浮動する第２リングギアに連結された出力シャフトと、を備える装置。
適用例１１：
適用例１０に記載の装置であって、前記第１リングギアのピッチ直径と前記第２リングギアのピッチ直径との差が、前記第１遊星歯車のピッチ直径と前記第２遊星歯車のピッチ直径とのそれぞれの差に等しい、装置。
適用例１２：
入力シャフトと、
前記入力シャフトに偏心して取り付けられた軸受と、
空いた環状空間と、内周面に配設された複数のギア歯とを有するリングギアであって、遊星歯車の前記複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有し、前記リングギアが固定されている、リングギアと、
前記偏心して取り付けられた軸受に取り付けられ、前記リングギアの前記空いた環状空間内で回転可能な遊星歯車であって、前記遊星歯車の外周に複数のギア歯を有し、前記遊星歯車の前記複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有する、遊星歯車と、を備える装置であって、
前記遊星歯車が、前記入力シャフトの回転に対して偏心して回転し、
前記遊星歯車が、ある総数のギア歯を有し、前記リングギアが、ある総数のギア歯を有し、前記遊星歯車のギア歯の前記総数が、前記リングギアのギア歯の前記総数よりも小さく、
前記遊星歯車の前記ギア歯が、前記リングギアの対応するギア歯と動作可能に噛合し、
前記遊星歯車のギア歯の前記総数が、曲げ強さと圧縮強度とが所定量未満だけ異なるように前記遊星歯車の各ギア歯に前記曲げ強さと前記圧縮強度とを与える、サイクロイド駆動装置。
適用例１３：
適用例１２に記載のサイクロイド駆動装置であって、前記遊星歯車のギア歯の前記部分サイクロイド輪郭が、サイクロイドのセグメントを備え、前記遊星歯車の前記ギア歯が、前記サイクロイドの前記セグメントの中点から閾値距離以内の一点で、前記リングギアのそれぞれのギア歯と接触する、サイクロイド駆動装置。
適用例１４：
適用例１２に記載のサイクロイド駆動装置であって、
溝を有する第１のディスクと、
前記第１のディスクに向いた第１の面を有し、前記第１の面に凸部を有する第２のディスクであって、前記凸部が、前記第１のディスクの前記溝に対応して係合するように構成され、前記第２のディスクが、前記第１の面とは反対側の前記第２のディスクの第２の面に設けられた溝を備え、前記第２のディスクの前記第２の面に設けられた前記溝が、前記第１の面の前記凸部に垂直である、第２のディスクと、
前記第２のディスクの前記第２の面に設けられた前記溝に対応して係合するように構成された凸部を有する第３のディスクであって、前記第２のディスクが前記第１のディスクおよび前記第２のディスクに対して半径方向に摺動するように構成された、第３のディスクと、
出力シャフトと、を備え、前記第１のディスクが、前記出力シャフトまたは前記遊星歯車の一方に連結され、前記第３のディスクが、前記出力シャフトまたは前記遊星歯車の他方に連結される
サイクロイド駆動装置。
適用例１５：
適用例１２に記載のサイクロイド駆動装置であって、前記遊星歯車が、前記入力シャフトに向いた遊星歯車の第１の面と、前記遊星歯車の第１の面とは反対側の遊星歯車の第２の面とを有し、前記遊星歯車の第２の面が複数の凸部および溝を備え、前記サイクロイド駆動装置が、さらに、
前記遊星歯車に向いた第１の面を有し、前記第１の面に複数の溝および凸部を有する中間ディスクであって、前記中間ディスクの前記第１の面の前記複数の溝および凸部が、前記遊星歯車の第２の面の前記複数の溝および凸部に対応して係合するように構成され、前記中間ディスクが、前記中間ディスクの前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられた複数の溝および凸部を備え、前記中間ディスクの前記第２の面に設けられた前記複数の溝および凸部が、前記第１の面にある前記複数の溝および凸部に垂直である、中間ディスクと、
前記中間ディスクが前記遊星歯車および出力ディスクに対して半径方向に摺動するように構成されるように、前記中間ディスクの前記第２の面に設けられた前記複数の溝および凸部に対応して係合するように構成された複数の溝および凸部を有する出力ディスクと、を備えるサイクロイド駆動装置。
適用例１６：
適用例１２に記載のサイクロイド駆動装置であって、前記遊星歯車が、前記入力シャフトに向いた遊星歯車の第１の面と、前記遊星歯車の第１の面とは反対側の遊星歯車の第２の面とを有し、前記遊星歯車の第２の面が複数の穴を備え、前記サイクロイド駆動装置が、さらに、
互いに接続され、前記遊星歯車のそれぞれの平面に平行な平面に配設された複数の連係部であって、各連係部が、前記平面に垂直な方向に突出する１つまたは複数のペグを有し、前記複数の連係部のペグの第１のサブセットが、前記遊星歯車の第２の面の前記複数の穴のそれぞれの穴に向かって突出して受け入れられる、複数の連係部と、
複数の穴を有する中間部材と、
複数の穴を有する出力ディスクと、を備え、前記中間部材が、前記複数の連係部と前記出力ディスクとの間に配設され、
前記ペグの第２のサブセットが、前記中間部材に向かって突出しており、前記中間部材の前記複数の穴に受け入れられ、
前記ペグの第３のサブセットが、前記出力ディスクに向かって突出し、前記中間部材を越えて延び、前記出力ディスクの穴に受け入れられ、各ペグが、前記ペグが受け入れられる対応する穴内で自由に回転できる、サイクロイド駆動装置。
適用例１７：
適用例１６に記載のサイクロイド駆動装置であって、
前記複数の連係部が４つの連係部を備え、各連係部が２つのペグを有し、
２つの向かい合う連係部の２つのペグが、前記遊星歯車の第２の面の前記複数の穴のうちの２つの穴に向かってそれぞれ突出して受け入れられ、
２つのペグが、前記出力ディスクに向かって突出し、前記中間部材を越えて延び、前記出力ディスクの２つの穴にそれぞれ受け入れられ、
４つのペグが、前記中間部材に向かって突出し、前記中間部材の前記複数の穴のうちの４つの穴にそれぞれ受け入れられる、サイクロイド駆動装置。
適用例１８：
適用例１２に記載のサイクロイド駆動装置であって、前記遊星歯車が第１遊星歯車であり、前記リングギアが第１リングギアであり、前記サイクロイド駆動装置が、さらに、
浮動しており、それぞれの空いた環状空間を有する第２リングギアであって、前記第２リングギアの内周面に複数のギア歯が配設され、前記第２リングギアの前記複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有する、第２リングギアと、
前記第２リングギアの前記空いた環状空間内で回転可能な第２遊星歯車であって、前記第２遊星歯車がその外周に複数のギア歯を有し、前記第２遊星歯車の前記複数のギア歯がそれぞれ部分サイクロイド輪郭を有し、前記第２遊星歯車が、前記第１遊星歯車と比べて小さい直径を有し、前記第１遊星歯車に固着され、それにより、前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とが同じ速度で回転するように構成された複合歯車を形成する、第２遊星歯車と、
前記浮動する第２リングギアに連結された出力シャフトと、を備えるサイクロイド駆動装置。
適用例１９：
適用例１８に記載のサイクロイド駆動装置であって、前記第１リングギアのピッチ直径と前記第２リングギアのピッチ直径との差が、前記第１遊星歯車のピッチ直径と前記第２遊星歯車のピッチ直径とのそれぞれの差に等しい、サイクロイド駆動装置。
【図１】
0006568233.tif 000004
【図２Ａ】
0006568233.tif 000005
【図２Ｂ】
0006568233.tif 000006
【図２Ｃ】
0006568233.tif 000007
【図２Ｄ】
0006568233.tif 000008
【図２Ｅ】
0006568233.tif 000009
【図３Ａ】
0006568233.tif 000010
【図３Ｂ】
0006568233.tif 000011
【図３Ｃ】
0006568233.tif 000012
【図３Ｄ】
0006568233.tif 000013
【図３Ｅ】
0006568233.tif 000014
【図３Ｆ】
0006568233.tif 000015
【図４Ａ】
0006568233.tif 000016
【図４Ｂ】
0006568233.tif 000017
【図４Ｃ】
0006568233.tif 000018
【図４Ｄ】
0006568233.tif 000019
【図５】
0006568233.tif 000020
【図６Ａ】
0006568233.tif 000021
【図６Ｂ】
0006568233.tif 000022
【図７】
0006568233.tif 000023
【図８】
0006568233.tif 000024
【図９Ａ】
0006568233.tif 000025
【図９Ｂ】
0006568233.tif 000026
【図１０Ａ】
0006568233.tif 000027
【図１０Ｂ】
0006568233.tif 000028
【図１１】
0006568233.tif 000029