РЕДУКТОР С ЭЛЛИПТИЧЕСКИМ СОПРЯЖЕНИЕМ
REDUCTION GEAR WITH ELLIPTICAL COUPLING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение в целом относится к редукторам. В частности, варианты реализации настоящего изобретения относятся к редуктору с эллиптическим сопряжением, включающему в себя качающуюся шайбу.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Редукторы могут быть использованы для увеличения крутящего момента при одновременном уменьшении скорости вращения вала. Например, выходной вал может совершать поворот с меньшей скоростью, чем входной вал. Это снижение скорости может зависеть от взаимодействия двух или более зубчатых колес с разным числом зубьев и может обеспечить механический выигрыш.
[003] Существует много способов размещения зубчатых колес таким образом, что один оборот первого зубчатого колеса приведет к тому, что второе зубчатое колесо выполнит больше или меньше, чем один оборот за то же время. Передаточное отношение является отношением этих двух поворотов. В случае, когда поворот второго зубчатого колеса меньше, чем поворот первого зубчатого колеса, можно говорить об обеспечении понижающей передачи. В некоторых случаях применения желательно иметь редуктор с относительно высоким передаточным отношением, понижающая передача которого реализована в минимально возможном объеме. Например, приводной механизм, который преобразует множество оборотов входного вала в один оборот выходного вала.
[004] С момента своего возникновения механизмы привода с качающейся шайбой представлялись многообещающим решением на пути создания устройства, имеющего высокое передаточное отношение в небольшом объеме. Известные примеры таких механизмов привода с качающейся шайбой раскрыты в патентных публикациях США US 20140285072 и US 20150015174. Известные примеры более ранних систем раскрыты в US 2275827 и US 3249776.
[005] В механизме с качающейся шайбой одно из зубчатых колес, качающаяся шайба, совершает нутацию вокруг другого зубчатого колеса, например статорного зубчатого колеса. Если число зубьев зацепления на качающейся шайбе и статорном зубчатом колесе отличается на один, такая система будет иметь передаточное отношение, равное числу зубьев на статорном зубчатом колесе.
[006] В принципе, передаточные отношения в механизмах привода с качающейся шайбой могут быть довольно высокими. Теоретически механизм привода с качающейся шайбой, в котором используется только два зубчатых колеса, может достичь относительно высокого передаточного отношения в небольшом объеме. Однако получить на практике эффективные и действенные системы привода с качающейся шайбой оказалось весьма затруднительным, поскольку задействованные при этом силы часто приводят к выходу механизма из зацепления, неприемлемым уровням вибрации и/или низкому кпд вследствие трения.
[007] Именно в связи с этими и другими соображениями представлено изобретение, раскрытое в настоящем документе.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[008] Редукторная система с эллиптическим сопряжением может включать в себя входную шайбу, имеющую ось вращения и множество входных зубьев. Редукторная система может включать в себя качающуюся шайбу, имеющую ось качания, расположенную под ненулевым углом относительно оси вращения, заднюю поверхность и множество лицевых зубьев, расположенных на задней поверхности. Качающаяся шайба также может включать в себя первое множество зубьев качания, расположенных в первой плоскости, перпендикулярной оси качания, и второе множество зубьев качания, расположенных во второй плоскости, перпендикулярной оси качания. Вторая плоскость может быть расположена на расстоянии от первой плоскости вдоль оси качания. Редукторная система может включать в себя статорное зубчатое колесо, имеющее множество зубьев статора, и выходную шайбу, имеющую выходную ось, по существу выровненную с осью вращения, и множество выходных зубьев. Множество входных зубьев может быть выполнено с возможностью зацепления с множеством лицевых зубьев, первое множество зубьев качания может быть выполнено с возможностью зацепления с множеством зубьев статора, и второе множество зубьев качания может быть выполнено с возможностью зацепления с множеством выходных зубьев при нутации качающейся шайбы вокруг статорного зубчатого колеса.
[009] Качающаяся шайба для использования в редукторной системе с эллиптическим сопряжением может включать в себя ось качания, первое множество зубьев качания, второе множество зубьев качания и множество лицевых зубьев. Первое множество зубьев качания могут быть расположены в первой плоскости, перпендикулярной оси качания. Второе множество зубьев качания могут быть расположены во второй плоскости, перпендикулярной оси качания, а вторая плоскость может быть расположена на расстоянии вдоль оси качания от первой плоскости. Множество лицевых зубьев могут быть расположены в третьей плоскости, перпендикулярной оси качания, при этом третья плоскость может быть расположена на расстоянии вдоль оси качания от первой плоскости и второй плоскости. Зубья по меньшей мере одного из первого множества зубьев качания и второго множества зубьев качания могут иметь форму поперечного сечения, по меньшей мере частично заданную составной эвольвентой окружности и эллипса.
[0010] Способ работы редукторного механизма с эллиптическим сопряжением может включать поворот входной шайбы, включающей в себя множество входных зубьев. Способ может включать зацепление множества входных зубьев с множеством лицевых зубьев качающейся шайбы с вызыванием нутации качающейся шайбы вокруг точки опоры. Способ также может включать зацепление первого множества зубьев качания качающейся шайбы с множеством зубьев статора статорного зубчатого колеса при нутации качающейся шайбы. Способ может включать зацепление второго множества зубьев качания качающейся шайбы с множеством выходных зубьев выходной шайбы при нутации качающейся шайбы.
[0011] Настоящее изобретение обеспечивает разработку различных устройств и способов их применения. В некоторых вариантах реализации устройство может включать в себя входную шайбу, качающуюся шайбу, статорное зубчатое колесо и выходную шайбу. В некоторых вариантах реализации качающаяся шайба может совершать нутацию вокруг статора, входной шайбы и выходной шайбы по мере вращения входной шайбы. В некоторых вариантах реализации выходная шайба может совершать поворот при нутации качающейся шайбы. В некоторых вариантах реализации каждая качающаяся шайба, каждое статорное зубчатое колесо и каждая выходная шайба может включать в себя группу зубьев, имеющих формы, выполненные для ограничения внецентренных сил. В некоторых вариантах реализации зубья качающейся шайбы, зубья статорного зубчатого колеса и зубья выходной шайбы могут быть выполнены с возможностью зацепления посредством контакта качения, который может ограничить потери на трение. Особенности, функции и преимущества могут быть реализованы независимо в различных вариантах реализации настоящего изобретения или могут быть объединены в других вариантах реализации, подробные сведения о которых можно получить со ссылкой на последующее описание и чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0012] На ФИГ. 1 схематически представлено сечение варианта реализации редукторной системы.
[0013] На ФИГ. 2 схематически представлено сечение еще одного варианта реализации редукторной системы.
[0014] На ФИГ. 3 схематически представлено сечение еще одного варианта реализации редукторной системы.
[0015] На ФИГ. 4 схематически представлен изометрический вид еще одного варианта реализации редукторной системы.
[0016] На ФИГ. 5 схематически представлен изометрический покомпонентный вид спереди редукторной системы по ФИГ. 4.
[0017] На ФИГ. 6 схематически представлен изометрический покомпонентный вид сзади редукторной системы по ФИГ. 4.
[0018] На ФИГ. 7 схематически представлен изометрический вид сзади, входной шайбы редукторной системы по ФИГ. 4, показывающий входной вал.
[0019] На ФИГ. 8 схематически представлен изометрический вид спереди, входной шайбы по ФИГ. 4, показывающий множество входных зубьев.
[0020] На ФИГ. 9 схематически представлен укрупненный вид по ФИГ. 8, показывающий несколько входных зубьев входной шайбы по ФИГ. 4.
[0021] На ФИГ. 10 схематически представлен вид сверху входной шайбы по ФИГ. 4, показывающий подгруппу входных зубьев.
[0022] На ФИГ. 11 схематически представлено сечение одного входного зуба, выполненное в плоскости 11-11 по ФИГ. 10.
[0023] На ФИГ. 12 схематически представлен изометрический вид сзади, качающейся шайбы редукторной системы по ФИГ. 4, показывающий множество лицевых зубьев.
[0024] На ФИГ. 13 схематически представлен укрупненный вид по ФИГ. 12 показывающий несколько лицевых зубьев качающейся шайбы по ФИГ. 4.
[0025] На ФИГ. 14 схематически представлен вид снизу качающейся шайбы по ФИГ. 4, показывающий подгруппу лицевых зубьев.
[0026] На ФИГ. 15 схематически представлено сечение одного зуба качания, выполненное в плоскости 15-15 по ФИГ. 14.
[0027] На ФИГ. 16 схематически представлен изометрический вид спереди качающейся шайбы по ФИГ. 4, показывающий первое множество зубьев качания и второе множество зубьев качания.
[0028] На ФИГ. 17 схематически представлен укрупненный вид по ФИГ. 16, показывающий подгруппы первого множества зубьев качания и второго множества зубьев качания качающейся шайбы по ФИГ. 4.
[0029] На ФИГ. 18 схематически представлен вид сверху качающейся шайбы по ФИГ. 4, показывающий подгруппы первого множества зубьев качания и второго множества зубьев качания.
[0030] На ФИГ. 19 схематически представлено сечение одного зуба качания, выполненное в плоскости 19-19 по ФИГ. 18.
[0031] На ФИГ. 20 схематически представлен изометрический вид спереди статорного зубчатого колеса редукторной системы по ФИГ. 4, показывающий множество зубьев статора.
[0032] На ФИГ. 21 схематически представлен укрупненный вид по ФИГ. 20, показывающий несколько зубьев статора статорного зубчатого колеса по ФИГ. 4.
[0033] На ФИГ. 22 схематически представлен вид сверху статорного зубчатого колеса по ФИГ. 4, показывающий подгруппу зубьев статора.
[0034] На ФИГ. 23 схематически представлено сечение одного зуба статора, выполненное в плоскости 23-23 по ФИГ. 22.
[0035] На ФИГ. 24 схематически представлен изометрический вид сзади выходной шайбы редукторной системы по ФИГ. 4, показывающий множество выходных зубьев.
[0036] На ФИГ. 25 схематически представлен укрупненный вид по ФИГ. 24, показывающий несколько выходных зубьев выходной шайбы по ФИГ. 4.
[0037] На ФИГ. 26 схематически представлен вид снизу выходной шайбы по ФИГ. 4, показывающий подгруппу выходных зубьев.
[0038] На ФИГ. 27 схематически представлено сечение одного выходного зуба, выполненное в плоскости 27-27 по ФИГ. 26.
[0039] На ФИГ. 28 схематически представлен изометрический вид спереди вала редукторной системы по ФИГ. 4, показывающий множество выходных зубьев.
[0040] На ФИГ. 29 схематически представлено сечение редукторной системы по ФИГ. 4.
[0041] На ФИГ. 30 схематически представлен один зуб первой подгруппы эллиптических зубьев и два зуба второй подгруппы эллиптических зубьев, показывающий один указанный зуб в пяти положениях в течение одной полной нутации качающейся шайбы.
[0042] На ФИГ. 31 схематически представлены подгруппа первого множества зубьев качания, подгруппа множества зубьев статора, подгруппа второго множества зубьев качания и подгруппа множества выходных зубьев возле положения 0-градусов качающейся шайбы.
[0043] На ФИГ. 32 схематически представлена блок-схема, иллюстрирующая способ работы редукторного механизма с эллиптическим сопряжением.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обзор
[0044] Различные варианты реализации устройств и способов, относящихся к редуктору, имеющему качающуюся шайбу, описаны ниже и проиллюстрированы на соответствующих фигурах чертежей. Если иное не оговорено, устройство или способы и/или их различные компоненты могут, но не обязательно, содержать по меньшей мере одно из следующего: конструкция, компоненты, функциональность и/или описанные варианты, проиллюстрированные и/или включенные в настоящий документ. Кроме того, указанные конструкции, компоненты, функциональности и/или их описанные варианты, проиллюстрированные и/или включенные в настоящий документ в связи с идеями настоящего изобретения, могут, но не обязательно, быть включены в другие аналогичные устройства или способы. Последующее описание различных вариантов реализации является лишь примерным и ни в коей мере не ограничивается раскрытием, его применением или вариантами использования. Кроме того, преимущества, обеспечиваемые вариантами реализации, как описано ниже, являются иллюстративными по своей сути, и не все варианты реализации обеспечивают одинаковые преимущества или одинаковый уровень преимуществ.
Примеры, компоненты и альтернативы
[0045] Последующие разделы описывают избранные аспекты примеров редукторных систем, а также связанных систем и/или способов. Примеры в указанных разделах предназначены для иллюстрации и не должны рассматриваться в качестве ограничения объема охраны настоящего изобретения. Каждый раздел может включать одно или более отличающихся изобретений и/или приведенную в данном контексте или связанную с ними информацию, функцию и/или конструкцию.
Пример 1
[0046] Этот пример описывает иллюстративную редукторную систему, см. ФИГ. 1.
[0047] На ФИГ. 1 схематически представлено сечение редукторной системы или редуктора, в целом обозначенной или обозначенного 10. Редукторная система 10 может включать в себя входную шайбу 12, качающуюся шайбу 14, статорное зубчатое колесо 16 и выходную шайбу 18.
[0048] Входная шайба 12 может быть соединена с входным валом 20 и может быть выполнена с возможностью поворота вокруг оси A1 вращения. Входная шайба 12 может совершать поворот вокруг оси A1 вращения при приложении крутящего момента к входной шайбе, например, входным валом 20. Входная шайба может иметь множество входных зубьев 22, расположенных на кольцевой входной поверхности 24 входной шайбы.
[0049] Качающаяся шайба 14 может иметь ось A2 качания, расположенную под ненулевым углом Q1 относительно оси A1 вращения. Угол Q1 может быть увеличен на ФИГ. 1. Качающаяся шайба 14 может иметь заднюю поверхность 26 и множество лицевых зубьев 28, расположенных на задней поверхности. Качающаяся шайба 14 может включать в себя первое множество зубьев 30 качания, расположенных в первой плоскости P1, которая может быть перпендикулярна оси А2 качания, и второе множество зубьев 32 качания, расположенных во второй плоскости Р2, которая может быть перпендикулярна оси А2 качания. Вторая плоскость P2 может быть расположена на расстоянии вдоль оси качания от первой плоскости Р1. Можно сказать, что указанное множество лицевых зубьев 28 расположены в третьей плоскости P3, перпендикулярной оси A2 качания. Третья плоскость может быть расположена на расстоянии вдоль оси качания от первой плоскости P1 и второй плоскости Р2.
[0050] Качающаяся шайба 14 может быть выполнена с возможностью зацепления с входной шайбой 12 и поворота при повороте входной шайбы. Зацепление качающейся шайбы и входной шайбы может включать в себя зацепление между множеством лицевых зубьев 28 и множеством входных зубьев 22. Поворот качающейся шайбы может выполняться согласно первому передаточному отношению между входной шайбой и качающейся шайбой.
[0051] Первое передаточное отношение может зависеть от числа зубьев в указанном множестве входных зубьев 22 и числа зубьев в указанном множестве лицевых зубьев 28 качающейся шайбы. В некоторых вариантах реализации первое передаточное отношение может составлять 1:1. Иными словами, качающаяся шайба может совершать один оборот на каждый полный оборот входной шайбы. Возможны также другие значения первого передаточного отношения, включая варианты реализации, в которых качающаяся шайба совершает поворот быстрее или медленнее, чем входная шайба.
[0052] Статор 16 может быть неподвижным в контексте устройства, компонентом которого является редуктор 10. Статор 16 может включать в себя множество зубьев 34 статора. Качающаяся шайба 14 может быть выполнена с возможностью зацепления со статором и нутации при указанном повороте качающейся шайбы. Иными словами, при повороте входной шайбы качающаяся шайба может одновременно выполнять поворот и нутацию вокруг статора. Когда качающаяся шайба 14 совершает нутацию, ось A2 качания может выполнять прецессию вокруг оси А1 вращения с поддержанием углового разнесения Q1 между осями качания и вращения. Зацепление качающейся шайбы и статора может включать в себя зацепление между первым множеством зубьев 30 качания и указанным множеством зубьев 34 статора.
[0053] Нутация качающейся шайбы 14 может выполняться согласно второму передаточному отношению между качающейся шайбой и статором 16. Иными словами, качающаяся шайба может совершать определенное количество нутаций на каждый полный поворот качающейся шайбы. Второе передаточное отношение может представлять собой отношение числа нутаций, совершенных качающейся шайбой, и числа соответствующих оборотов качающейся шайбы. Второе передаточное отношение может зависеть от числа зубьев первого множества зубьев 30 качания и числа зубьев в указанном множестве зубьев 34 статора. Например, может использоваться девяносто один зуб статора, взаимодействующий с девятьюдесятью зубьями качания. В этом случае качающаяся шайба может совершать девяносто одну нутацию на каждый полный оборот качающейся шайбы, согласно второму передаточному отношению 91:1.
[0054] Выходная шайба 18 может иметь выходную ось A3, которая может быть по существу выровнена с осью А1 вращения. Выходная шайба 18 может иметь множество выходных зубьев 36. Выходная шайба может быть выполнена с возможностью зацепления с качающейся шайбой 14 и может совершать поворот вокруг выходной оси A3 при указанной нутации качающейся шайбы. Зацепление выходной шайбы с качающейся шайбой может включать в себя зацепление между указанным множеством выходных зубьев 36 и вторым множеством зубьев 32 качания. Вращение выходной шайбы относительно качающейся шайбы может выполняться согласно третьему передаточному отношению между качающейся шайбой и выходной шайбой.
[0055] Третье передаточное отношение может представлять собой отношение числа нутаций, совершенных качающейся шайбой, и числа соответствующих оборотов выходной шайбы относительно качающейся шайбы. Третье передаточное отношение может зависеть от числа зубьев второго множества зубьев 32 качания и числа зубьев в указанном множестве выходных зубьев 36. Например, может использоваться восемьдесят шесть выходных зубьев, взаимодействующих с восмьюдесятью пятью зубьями качания. В этом случае качающаяся шайба может совершать восемьдесят шесть нутаций на каждый полный оборот выходной шайбы относительно качающейся шайбы, согласно третьему передаточному отношению 86:1.
[0056] Редукторная система 10 может иметь общее передаточное отношение, которое зависит от первого передаточного отношения, второго передаточного отношения и третьего передаточного отношения. Общее передаточное отношение может представлять собой отношение между числом оборотов входной шайбы и соответствующим числом оборотов выходной шайбы. Общее передаточное отношение может зависеть от числа множества входных зубьев, множества лицевых зубьев, первого множества зубьев качания, второго множества зубьев качания, множества зубьев статора и множества выходных зубьев. В случае, когда используется равное число входных зубьев и лицевых зубьев, используется на один зуб статора больше, чем первых зубьев качания, используется на один выходной зуб больше, чем вторых зубьев качания, общее передаточное отношение редукторной системы может представлять собой произведение числа зубьев статора и выходных зубьев, разделенное на разность между числом зубьев статора и выходных зубьев. Общее передаточное отношение может составлять более 100:1, более 1000:1 или более 10000:1.
[0057] Редукторная система 10 может быть выполнена таким образом, что каждый зуб из первого множества зубьев качания зацеплен с зубом множества зубьев статора посредством контакта качения при нутации качающейся шайбы вокруг статорного зубчатого колеса. Каждый зуб из второго множества зубьев качания может быть выполнен с возможностью зацепления с зубом из множества выходных зубьев посредством контакта качения при нутации качающейся шайбы вокруг статорного зубчатого колеса. Указанное может считаться отличием от большинства редукторных систем, в которых зубья различных зубчатых колес взаимодействуют посредством контакта скольжения. Зацепление посредством контакта качения может привести к снижению сил трения в редукторе по сравнению с контактом скольжения, так как коэффициент трения качения, как правило, меньше, чем коэффициент трения скольжения для пары объектов или материалов.
[0058] Зацепление посредством контакта качения может повышать коэффициент полезного действия редукторной системы 10. Коэффициент полезного действия редукторной системы может быть мерой того, какой процент энергии вращения входной шайбы преобразуется в энергию вращения выходной шайбы. Энергия в редукторной системе может быть потеряна на нагрев вследствие сил трения. Редукторная система 10 может работать с коэффициентом полезного действия больше чем восемьдесят процентов.
[0059] Выходная шайба 18 может быть соединена с выходным валом 38. Выходной вал 38 может совершать поворот вокруг выходной оси A3 вдоль выходной шайбы 18.
Пример 2
[0060] Данный пример описывает иллюстративную редукторную систему, см. ФИГ. 2.
[0061] На ФИГ. 2 схематически представлено сечение редукторной системы, в целом обозначенной 100. Редукторная система 100 может включать в себя первую копию редукторной системы согласно примеру 1, обозначенную 10, и вторую копию редукторной системы согласно примеру 1, обозначенную 10'. Ссылочные номера со штрихом будут использоваться в качестве ссылки на компоненты второй редукторной системы 10', а ссылочные номера без штриха будут использоваться в качестве ссылки на компоненты первой редукторной системы 10. Редуктор 10 и редуктор 10' могут быть соединены последовательно.
[0062] Редукторная система 100 может иметь выходную шайбу 18 редуктора 10, соединенную с входной шайбой 12' редуктора 10'. Выходная шайба 18 может быть соединена с входной шайбой 12' посредством соединения выходного вала 38 с входным валом 20', так что выходная шайба 18, выходной вал 38, входной вал 20' и входная шайба 12' работают как единый жесткий узел. Передаточное отношение для редукторной системы 100 может представлять собой квадрат общего передаточного отношения редуктора 10. Например, если общее передаточное отношение редуктора 10 составляет 1000:1, а общее передаточное отношение редуктора 10' также составляет 1000:1, передаточное отношение редукторной системы 100 может составлять 1000000:1. Редукторная система может иметь только пять движущихся частей: входную шайбу 12, качающуюся шайбу 14, выходную шайбу 18 вместе с входной шайбой 12', качающуюся шайбу 14' и выходную шайбу 18'.
Пример 3
[0063] Данный пример описывает иллюстративную редукторную систему, см. ФИГ. 3.
[0064] На ФИГ. 3 схематически представлено сечение редукторной системы, в целом обозначенной 200. Редукторная система 200 может быть сходной по концепции с редукторной системой 100, описанной в Примере 2. Однако вместо соединения выходной шайбы 18 с входной шайбой 12' посредством выходного вала 38 и входного вала 20', как в Примере 2, редукторная система 200 может быть выполнена без выходного вала, второго входного вала и даже входной шайбы, и использовать прямое зацепление качающейся шайбы 14' с выходной шайбой 18.
[0065] Редукторная система 200 может иметь входную шайбу 12, которая зацеплена с качающейся шайбой 14 и вызывает поворот качающейся шайбы 14. Качающаяся шайба 14 может иметь зацепление со статором 16 и выполнять нутацию вокруг статора 16 при выполнении ею поворота. Качающаяся шайба 14 может иметь зацепление с выходной шайбой 18 и вызывать поворот выходной шайбы 18, когда качающаяся шайба 14 совершает нутацию вокруг статора 16. Выходная шайба 18 может иметь зацепление с качающейся шайбой 14' и вызывать поворот качающейся шайбы 14. Выходная шайба 18 может иметь зацепление с качающейся шайбой 14' через второе множество входных зубьев 22', расположенных на кольцевой входной поверхности 24' выходной шайбы 18, и множество лицевых зубьев 28', расположенных на задней поверхности 26' качающейся шайбы 14'. Качающаяся шайба 14' может иметь зацепление со статором 16 и выполнять нутацию вокруг статора 16 при выполнении ею поворота. Качающаяся шайба 14 может иметь зацепление с выходной шайбой 18 и вызывать поворот выходной шайбы 18, когда качающаяся шайба 14 совершает нутацию вокруг статора 16.
[0066] Передаточное отношение редукторной системы 200 может быть сходным с передаточным отношением редукторной системы 100. Аналогично, редукторная система 200 может иметь передаточное отношение величиной 1000000:1 или более только с пятью движущимися частями: входной шайбой 12, качающейся шайбой 14, выходной шайбой 18, качающейся шайбой 14 и выходной шайбой 18.
Пример 4
[0067] Этот пример описывает иллюстративную редукторную систему, см. ФИГ. 4-31.
[0068] На ФИГ. 4 представлен изометрический вид приведенного в качестве примера варианта реализации редукторной системы или редуктора с эллиптическим сопряжением, в целом обозначенной 300. На ФИГ. 5 представлен изометрический покомпонентный вид спереди редуктора 300. На ФИГ. 6 представлен изометрический покомпонентный вид сзади редуктора 300. ФИГ. 4-6 описаны в настоящем документе как группа. Редуктор 300 может быть сходным с редуктором 10, описанным в Примере 1. Иными словами, аналогично названные элементы вариантов реализации в редукторной системе 300 могут быть аналогичными элементами в редукторной системе 10. Например, входная шайба 302, описанная ниже, может быть сходной с входной шайбой 12, описанной выше, и т.д.
[0069] Редуктор 300 может включать в себя входную шайбу 302, качающуюся шайбу 304, статорное зубчатое колесо 306, выходную шайбу 308 и опорный вал 310. Входная шайба 302 может иметь ось А5 вращения. Качающаяся шайба 304 может иметь ось качания, расположенную под ненулевым углом относительно оси вращения. Угол между осью качания и осью А5 вращения может быть небольшим и трудно различимым на ФИГ. 4-6. Ось качания может быть видна, например, на ФИГ. 16, а угол между осью качания и осью А5 вращения может быть виден, например, на ФИГ. 29.
[0070] Входная шайба 302 может включать в себя множество входных зубьев 312. Качающаяся шайба 304 может включать в себя множество лицевых зубьев 314, первое множество зубьев 316 качания и второе множество зубьев 318 качания. Статор 306 может включать в себя множество зубьев 320 статора. Выходная шайба 308 может включать в себя множество выходных зубьев 322.
[0071] Входная шайба 302 может быть соединена с входным валом 324, а выходная шайба 308 может быть соединена с выходным валом 326. Входной вал, выходной вал и опорный вал 310 могут быть выровнены вдоль оси А5 вращения.
[0072] На ФИГ. 7 представлен изометрический вид сзади входной шайбы 302. Входной вал 324 может быть соединен непосредственно с входной шайбой 302, так что угол поворота входного вала может приводить к полному обороту входной шайбы.
[0073] На ФИГ. 8 представлен изометрический вид спереди входной шайбы 302 показывающий множество входных зубьев 312. Множество входных зубьев 312 могут быть расположены на кольцевой входной поверхности 328, как лучше всего видно из ФИГ. 9 и 10. Кольцевая входная поверхность 328 может иметь внутренний радиус R1 и внешний радиус R2 при измерении от оси А5 вращения. Каждый из множества входных зубьев может иметь ближний конец 330 вблизи внутреннего радиуса R1 и дальний конец 332 вблизи внешнего радиуса R2.
[0074] Кольцевая входная поверхность 328 может быть поверхностью, выполненной в виде усеченного конуса. Иными словами, кольцевая входная поверхность может быть выполнена под углом относительно плоскости, перпендикулярной оси А5 вращения, так что каждая точка на кольцевой входной поверхности является частью линии 334 усеченного конуса, которая может быть продолжена до вершины 336 усеченного конуса, расположенной на оси вращения и над входной шайбой 302. При сборке с остальной частью редукторной системы 300, вершина 336 усеченного конуса кольцевой входной поверхности может находиться возле центра масс качающейся шайбы 304.
[0075] Число зубьев в указанном множестве входных зубьев 312 может быть любым подходящим числом. Число входных зубьев может быть больше, меньше или таким же по сравнению с числом зубьев в указанном множестве лицевых зубьев. В приведенном в качестве примера варианте реализации, изображенном на ФИГ. 8, используется 135 входных зубьев.
[0076] На ФИГ. 9 представлен укрупненный вид входной шайбы 302, показывающий несколько входных зубьев 312, расположенных на кольцевой входной поверхности 328. Каждый входной зуб может включать в себя первую приводную поверхность 338. Первая приводная поверхность 338 может быть видна более отчетливо из ФИГ. 8. Первая приводная поверхность может проходить от ближнего конца 330 до дальнего конца 332 входного зуба. Первая приводная поверхность может быть плоской, образована более чем одной плоскостью или может быть образована одной или более поверхностями, имеющими кривизну.
[0077] На противоположной стороне входного зуба 312 от первой приводной поверхности 338 может находиться вторая приводная поверхность 340. Вторая приводная поверхность может проходить от ближнего конца 330 до дальнего конца 332 входного зуба. Вторая приводная поверхность 340 может быть плоской, образована более чем одной плоскостью или может быть образована одной или более поверхностями, имеющими кривизну.
[0078] Каждый входной зуб 312 может иметь верхнюю поверхность 342, проходящую от первой приводной поверхности 338 ко второй приводной поверхности 340. Верхняя поверхность 342 может задавать высоту H1 входного зуба как расстояние между кольцевой входной поверхностью 328 и верхней поверхностью 342 входного зуба, измеряемое вдоль направления, параллельного оси вращения. Высота Н1 входного зуба может быть постоянной или не постоянной вдоль входного зуба. Высота H1 входного зуба может иметь минимальное значение ближе к ближнему концу 330 входного зуба.
[0079] На ФИГ. 10 схематически представлен вид сверху входной шайбы 302, показывающий подгруппу входных зубьев 312. Каждый входной зуб может иметь может иметь клиновидное основание, размещенное на кольцевой входной поверхности 328. Иными словами, линия 344, образованная соединением первой приводной поверхности 338 с кольцевой входной поверхностью 328, может проходить через ось вращения. Еще одна линия 346, образованная соединением второй приводной поверхности 340 с кольцевой входной поверхностью, может проходить через ось вращения.
[0080] На ФИГ. 11 представлено сечение, выполненное в плоскости 11-11 по ФИГ. 10, приведенного в качестве примера одного входного зуба 312. Одна или обе из первой приводной поверхности 338 и второй приводной поверхности 340 могут быть по существу плоскими. Верхняя поверхность 342 каждого входного зуба может иметь ширину W1. Ширина верхней поверхности вдоль входного зуба может отличаться, см., например, ФИГ. 10. Ширина W1 может иметь максимальное значение ближе к ближнему концу 330 входного зуба, см. ФИГ. 10. Ширина W1 вдоль входного зуба может изменяться по мере изменения высоты H1.
[0081] На ФИГ. 12 представлен изометрический вид сзади качающейся шайбы 304. Качающаяся шайба 304 может включать в себя гнездо 348, которое может быть выполнено с возможностью приема шаровой части опорного вала, см., например, ФИГ. 29. Качающаяся шайба 304 может иметь ось А6 качания.
[0082] Множество лицевых зубьев 314 могут быть расположены на задней поверхности 350 качающейся шайбы 304. В частности, множество лицевых зубьев 314 могут быть расположены на кольцевой поверхности 352 качания, которая может образовывать часть задней поверхности качающейся шайбы 304. Кольцевая поверхность 352 качания лучше всего показана на ФИГ. 13 и 14. Кольцевая поверхность 352 качания может иметь внутренний радиус R3 и внешний радиус R4 при измерении от оси А6 качания. Каждый из множества лицевых зубьев 314 может иметь ближний конец 354 возле внутреннего радиуса R3 и дальний конец 356 возле внешнего радиуса R4.
[0083] Кольцевая поверхность 352 качания может быть поверхностью, выполненной в виде усеченного конуса. Иными словами, кольцевая поверхность качания может быть выполнена под углом относительно плоскости, перпендикулярной оси A6 качания, так что каждая точка на кольцевой поверхности качания является частью линии 358 усеченного конуса, которая может быть продолжена до вершины 360 усеченного конуса, расположенной на оси качания и внутри гнезда 348. Вершина 360 усеченного конуса кольцевой поверхности качания может находиться возле центра масс качающейся шайбы 304.
[0084] Число зубьев в указанном множестве лицевых зубьев 314 может быть любым подходящим числом. Число лицевых зубьев может быть больше, меньше или таким же по сравнению с числом зубьев в указанном множестве входных зубьев. В приведенном в качестве примера варианте реализации, изображенном на ФИГ. 12, используется 135 лицевых зубьев.
[0085] На ФИГ. 13 представлен укрупненный вид качающейся шайбы 304, показывающий несколько лицевых зубьев 314, расположенных на кольцевой поверхности 352 качания задней поверхности 350 качающейся шайбы. Каждый лицевой зуб может иметь первую ведомую поверхность 362. Первая ведомая поверхность может проходить от ближнего конца 354 до дальнего конца 356 лицевого зуба. Первая ведомая поверхность 362 может быть плоской, образована более чем одной плоскостью или может быть образована одной или более поверхностями, имеющими кривизну.
[0086] Качающаяся шайба 304 может иметь зацепление с входной шайбой 302. Зацепление может иметь место между множеством лицевых зубьев и входных зубьев. В случае, когда входная шайба совершает поворот в первом направлении вращения, первая приводная поверхность входного зуба может иметь зацепление с первой ведомой поверхностью лицевого зуба. Иными словами, может существовать контактное усилие, прикладываемое к качающейся шайбе входной шайбой посредством взаимодействия между первыми приводными поверхностями множества входных зубьев и первыми ведомыми поверхностями множества лицевых зубьев. Эти контактные усилия могут заставлять качающуюся шайбу совершать поворот в первом направлении вращения.
[0087] В приведенном в качестве примера варианте реализации редуктора 300, входная шайба имеет 135 входных зубьев, и качающаяся шайба имеет 135 лицевых зубьев. Иными словами, входная шайба и качающаяся шайба взаимодействуют и выполняют поворот согласно первому передаточному отношению 1:1. Иными словами, на каждый полный оборот входной шайбы, качающаяся шайба также совершает точно один полный оборот. Возможно также выбрать другое число входных и лицевых зубьев, что приведет к другим значениям первого передаточного отношения.
[0088] На противоположной стороне лицевого зуба 314 от первой ведомой поверхности 362 может находиться вторая ведомая поверхность 364. Вторая ведомая поверхность может проходить от ближнего конца 354 до дальнего конца 356 лицевого зуба. Вторая ведомая поверхность 364 может быть плоской, образована более чем одной плоскостью или может быть образована одной или более поверхностями, имеющими кривизну. В случае, когда входная шайба совершает поворот во втором направлении вращения, контактные усилия между вторыми приводными поверхностями входных зубьев и вторыми ведомыми поверхностями лицевых зубьев могут вынуждать качающуюся шайбу совершать поворот во втором направлении вращения.
[0089] Качающаяся шайба и входная шайба могут быть выполнены таким образом, что любые контактные усилия, прикладываемые между ними, будут проходить в направлениях, проходящих по касательной к окружностям, лежащим в плоскостях, перпендикулярных оси вращения. Например, контактные усилия, прикладываемые к множеству входных зубьев множеством лицевых зубьев, могут проходить по касательной к окружности C1, см. ФИГ. 8. Еще в одном примере, контактное усилие может быть приложено к лицевому зубу 314 качающейся шайбы входным зубом входной шайбы в точке 366 контакта, при этом контактное усилие обозначено стрелкой F1 на ФИГ. 12. Контактное усилие F1 может быть направлено по существу перпендикулярно оси A6 качания и радиальной линии 358, проходящей от точки 366 контакта к оси A6 качания.
[0090] Благодаря выполнению качающейся шайбы и входной шайбы таким образом, что контактные усилия между ними направлены в указанных направлениях, можно избежать внецентренных сил. Внецентренные силы могут вынуждать указанное множество лицевых зубьев выходить из зацепления с указанным множеством входных зубьев или могут вынуждать центр масс качающейся шайбы выполнять колебания, вызывая, таким образом, нежелательные вибрации в редукторной системе.
[0091] Каждый лицевой зуб 314 может иметь нижнюю поверхность 368, проходящую от первой ведомой поверхности 362 ко второй ведомой поверхности 364. Нижняя поверхность 368 может задавать высоту H2 выходного зуба как расстояние между кольцевой поверхностью 352 качания и нижней поверхностью 368 лицевого зуба, измеряемое вдоль направления, параллельного оси качания. Высота Н2 лицевого зуба может быть постоянной или не постоянной вдоль лицевого зуба. Высота Н2 лицевого зуба может иметь минимальное значение ближе к ближнему концу 354 входного зуба.
[0092] На ФИГ. 14 представлен вид снизу качающейся шайбы 304, показывающий подгруппу лицевых зубьев 314. Каждый лицевой зуб может иметь может иметь клиновидное основание, размещенное на кольцевой поверхности 352 качания. Иными словами, линия 370, образованная соединением первой ведомой поверхности 362 с кольцевой поверхностью 352 качания, может проходить через ось качания. Еще одна линия 372, образованная соединением второй ведомой поверхности 364 с кольцевой поверхностью качания может проходить через ось качания.
[0093] На ФИГ. 15 представлено сечение, выполненное в плоскости 15-15 по ФИГ. 10, приведенного в качестве примера одного лицевого зуба 314. Одна или обе из первой ведомой поверхности 362 и второй ведомой поверхности 364 могут быть по существу плоскими. Нижняя поверхность 368 каждого лицевого зуба может иметь ширину W2. Ширина нижней поверхности может отличаться вдоль лицевого зуба, см., например, ФИГ. 14. Ширина W2 может иметь максимальное значение ближе к ближнему концу 354 лицевого зуба, см. ФИГ. 14. Ширина W2 может изменяться вдоль лицевого зуба по мере изменения высоты H2.
[0094] На ФИГ. 16 представлен изометрический вид спереди качающейся шайбы 304. Качающаяся шайба 304 может включать в себя отверстие 374 опорного вала, которое может быть выполнено с возможностью приема части опорного вала 310, см., например, ФИГ. 29.
[0095] Первое множество зубьев 316 качания могут быть расположены в первой плоскости P4, перпендикулярной оси А6 качания. Первое множество зубьев качания могут проходить от первой цилиндрической поверхности 376 качающейся шайбы в радиальном направлении от оси качания. Первое множество зубьев качания могут проходить от основания 378 первого зуба качания в осевом направлении вдоль оси качания. Основание первого зуба качания может представлять собой приблизительно кольцевой элемент, соединенный с качающейся шайбой. Первое множество зубьев качания могут проходить от первой цилиндрической поверхности 376 и от основания 378 первого зуба качания. Соединение с первой цилиндрической поверхностью и/или основанием первого зуба качания может обеспечить физическую поддержку или степень жесткости для первого множества зубьев качания.
[0096] Второе множество зубьев 318 качания могут быть расположены во второй плоскости Р5, перпендикулярной оси A6 качания. Второе множество зубьев качания могут проходить от второй цилиндрической поверхности 380 качающейся шайбы в радиальном направлении от оси качания. Второе множество зубьев качания могут проходить от основания 382 второго зуба качания в осевом направлении вдоль оси качания. Основание второго зуба качания может быть приблизительно кольцевым элементом, соединенным с качающейся шайбой. Второе множество зубьев качания могут проходить от второй цилиндрической поверхности 380 и от основания 382 второго зуба качания. Соединение со второй цилиндрической поверхностью и/или основанием второго зуба качания может обеспечить физическую поддержку или степень жесткости для второго множества зубьев качания.
[0097] Число зубьев первого множества зубьев 316 качания может быть любым подходящим числом. Число зубьев первого множества зубьев качания может быть больше, меньше или таким же по сравнению с числом зубьев в указанном множестве зубьев статора. В приведенном в качестве примера варианте реализации, изображенном на ФИГ. 16, используется девяносто зубьев первого множества зубьев качания.
[0098] Число зубьев второго множества зубьев 318 качания может быть любым подходящим числом. Число зубьев второго множества зубьев качания может быть больше, меньше или таким же по сравнению с числом зубьев в указанном множестве выходных зубьев. В приведенном в качестве примера варианте реализации, изображенном на ФИГ. 16, используется восемьдесят пять зубьев второго множества зубьев качания.
[0099] На ФИГ. 17 представлен укрупненный вид качающейся шайбы 304, показывающий несколько зубьев из первого множества зубьев 316 качания и второго множества зубьев 318 качания. Каждый зуб из первого множества зубьев 316 качания может иметь ближний конец 384 и дальний конец 386, относительно оси А6 качания. Каждый зуб второго множества зубьев 318 качания может иметь ближний конец 388 и дальний конец 390, относительно оси качания.
[00100] Первое множество зубьев 316 качания могут быть расположены первым кольцом, имеющим первый внутренний диаметр. Первый внутренний диаметр может быть измерен между ближними концами 384 двух зубьев качания из первого множества зубьев качания, при этом эти два зуба качания расположены на противоположных друг другу сторонах качающейся шайбы.
[00101] Второе множество зубьев 318 качания могут быть расположены вторым кольцом, имеющим второй внутренний диаметр. Второй внутренний диаметр может быть измерен между ближними концами 388 двух зубьев качания из второго множества зубьев качания, при этом эти два зуба качания расположены на противоположных друг другу сторонах качающейся шайбы. Второй внутренний диаметр может быть меньше, чем первый внутренний диаметр. Второе кольцо может быть расположено на расстоянии вдоль оси качания от первого кольца.
[00102] Каждый зуб из первого множества зубьев 316 качания может включать в себя первую поверхность 392 зацепления. Первая поверхность 392 зацепления лучше всего показана на ФИГ. 16. Первая поверхность зацепления может проходить от ближнего конца 384 до дальнего конца 386. Первая поверхность 392 зацепления может быть плоской, образована более чем одной плоскостью или может быть образована одной или более поверхностями, имеющими кривизну.
[00103] На противоположной стороне зуба из первого множества зубьев 316 качания может находиться вторая поверхность 394 зацепления. Вторая поверхность зацепления может проходить от ближнего конца 384 до дальнего конца 386. Вторая поверхность 394 зацепления может быть плоской, образована более чем одной плоскостью или может быть образована одной или более поверхностями, имеющими кривизну.
[00104] Каждый зуб из второго множества зубьев 318 качания может включать в себя первую поверхность 396 зацепления. Первая поверхность 396 зацепления лучше всего показана на ФИГ. 16. Первая поверхность зацепления может проходить от ближнего конца 388 до дальнего конца 390. Первая поверхность 396 зацепления может быть плоской, образована более чем одной плоскостью или может быть образована одной или более поверхностями, имеющими кривизну.
[00105] На противоположной стороне зуба из второго множества зубьев 318 качания может находиться вторая поверхность 398 зацепления. Вторая поверхность зацепления может проходить от ближнего конца 388 до дальнего конца 390. Вторая поверхность 398 зацепления может быть плоской, образована более чем одной плоскостью или может быть образована одной или более поверхностями, имеющими кривизну.
[00106] Каждый зуб из первого множества зубьев качания и второго множества зубьев качания может включать в себя часть 400 для зацепления и опорное основание 402. Часть 400 для зацепления может включать в себя первую поверхность зацепления и вторую поверхность зацепления. Опорное основание 402 может соединять часть для зацепления от основания 378 первого зуба качания или основания 382 второго зуба качания.
[00107] На ФИГ. 18 схематически представлен вид сверху качающейся шайбы 304, показывающий подгруппу первого множества зубьев 316 качания и подгруппу второго множества зубьев 318 качания. Каждый из первого множества зубьев качания и второго множества зубьев качания может быть выполнен клинообразным. Иными словами, первые поверхности 392 и 396 зацепления могут включать в себя по меньшей мере одну линию 404, которая может быть продолжена через ось качания. Линия 404 может проходить через центр масс качающейся шайбы. Вторые поверхности 394 и 398 зацепления могут включать в себя по меньшей мере одну линию 406, которая может быть продолжена через ось качания. Линия 406 может проходить через центр масс качающейся шайбы.
[00108] Каждый зуб из первого множества зубьев 316 качания может иметь угловую ширину Q2, которая составляет меньше половины углового шага Q3 между смежными зубьями первого множества зубьев качания, при измерении в угловом направлении вокруг оси качания. Аналогично, каждый зуб второго множества зубьев 318 качания может иметь угловую ширину Q4, которая составляет меньше половины углового шага Q5 между смежными зубьями второго множества зубьев качания, при измерении в угловом направлении вокруг оси качания. Угловой шаг между смежными зубьями первого множества зубьев качания не обязательно должен быть таким же, как угловой шаг между смежными зубьями второго множества зубьев качания, хотя, конечно, угловые шаги Q3 и Q5 могут быть одинаковыми.
[00109] Между первым множеством зубьев 316 качания и вторым множеством зубьев 318 качания может быть радиальное покрытие, хотя оно не обязательно. В приведенном в качестве примера варианте реализации, изображенном на ФИГ. 12-19, второе множество зубьев качания имеет некоторое перекрытие с первым множеством зубьев качания в радиальном направлении от оси качания. Иными словами, движение наружу от оси качания может иметь такой порядок: ближние концы 388 второго множества зубьев качания, ближние концы 384 первого множества зубьев качания, дальние концы 390 второго множества зубьев качания и, наконец, дальние концы 386 первого множества зубьев качания. Конечно, ближние концы 384 первого множества зубьев качания могут быть расположены любым подходящим образом относительно дальних концов 390 второго множества зубьев качания и оси качания.
[00110] На ФИГ. 19 представлено сечение приведенной в качестве примера части 408 для зацепления одного зуба 410 качания. Зуб 410 качания может быть из первого множества зубьев качания или второго множества зубьев качания. Иными словами, форма сечения зубьев первого множества зубьев качания может быть такой же, как форма сечения зубьев второго множества зубьев качания, в пределах походящего масштаба. По существу, сечение, показанное на ФИГ. 19 может быть выполнено в плоскости 19-19 через зуб 316 качания по ФИГ. 18, или в плоскости 19-19 через зуб 318 качания по ФИГ. 18.
[00111] Одна или обе из первой поверхности 412 зацепления и второй поверхности 414 зацепления может быть задана или могут быть заданы составной эвольвентой окружности и эллипса. Иными словами, кривая второй поверхности 414 зацепления, показанная на ФИГ. 19, может быть задана первым уравнением:
D
y=C(tg(ϕ)-(ϕ),
где
C является постоянной, которая может быть пропорциональна радиусу качающейся шайбы,
ϕ может принимать значения от 0 до π/2 радиан, и
D может быть положительной постоянной меньше 1. D может иметь значение приблизительно 0,65, хотя возможны также другие значения. Первое уравнение может быть нормировано на единицу.
[00112] В альтернативных вариантах реализации кривая второй поверхности 414 зацепления, показанная на ФИГ. 19, может быть задана вторым уравнением:
D
y=C(sin(ϕ)-ϕcos(ϕ)),
где
C является постоянной, которая может быть пропорциональна радиусу качающейся шайбы,
ϕ может принимать значения от 0 до π/2 радиан, и
D может быть положительной постоянной меньше 1. D может иметь значение приблизительно 0,65, хотя возможны также другие значения. Второе уравнение может быть нормировано относительно радиуса качающейся шайбы. Кривая второй поверхности 414 зацепления, показанная на ФИГ. 19, может представлять собой проекцию виртуального эллипса на участок зуба для всех углов между 0 и 2π радиан.
[00113] Кривая первой поверхности 412 зацепления может быть зеркальным отображением кривой второй поверхности 414 зацепления, с отражением в плоскости, которая показана вертикальной на ФИГ. 19 и перпендикулярна плоскости по ФИГ. 19. Иными словами, первая поверхность зацепления может быть задана составной эвольвентой окружности и эллипса. Первая поверхность 412 зацепления и вторая поверхность 414 зацепления могут быть выполнены плавно встречающимися в вершине 416 каждого зуба качания.
[00114] Соединительная поверхность 418 может соединять часть 408 для зацепления зуба 410 качания с опорным основанием зуба качания, при этом опорное основание лучше всего видно из ФИГ. 17. Толщина T1 соединительной поверхности 418, измеряемая в направлении вокруг оси качания качающейся шайбы, может возрастать линейно с радиальным расстоянием от оси качания.
[00115] На ФИГ. 20 представлен вид в изометрии статорного зубчатого колеса или статора 306. Статорное зубчатое колесо 306 может иметь основание 420, которое может иметь внутреннюю цилиндрическую поверхность 422 и основание 424 зуба статора. Основание 420 может включать в себя точки крепления, выполненные с возможностью оперативного присоединения статора 306 к остальной части какого-либо устройства, используемого в редукторной системе 300. Статор 306 может быть неподвижным в контексте этого устройства. Статорное зубчатое колесо может быть по существу выровнено по оси А5 вращения.
[00116] Статор 306 может иметь внутренний объем 426, который может быть частично задан внутренней цилиндрической поверхностью 422. Внутренний объем 426, может обеспечивать возможность размещения в нем части или всей качающейся шайбы, как лучше всего видно из ФИГ. 29, описанной ниже.
[00117] Множество зубьев 320 статора могут быть расположены на внутренней цилиндрической поверхности 422 и/или основании 424 зуба статора. Указанное множество зубьев статора могут выступать из внутренней цилиндрической поверхности во внутренний объем 426 в радиальном направлении к оси вращения. Указанное множество зубьев статора могут выступать от основания 424 зуба статора в осевом направлении по оси вращения. Число зубьев в указанном множестве зубьев статора может быть любым подходящим числом. В приведенном в качестве примера варианте реализации, изображенном на ФИГ. 20, используется девяносто один зуб статора.
[00118] На ФИГ. 21 представлен укрупненный вид статорного зубчатого колеса 306 показывающий несколько зубьев 320 статора. Каждый из множества зубьев статора может иметь ближний конец 428 и дальний конец 430, относительно оси вращения. Дальний конец 430 зуба статора может быть соединен с внутренней цилиндрической поверхностью 422.
[00119] Каждый из множества зубьев 320 статора может включать в себя третью поверхность 432 зацепления. Третья поверхность зацепления лучше всего показана на ФИГ. 20. Третья поверхность зацепления может проходить от ближнего конца 428 до дальнего конца 430 зуба статора. Третья поверхность 432 зацепления может быть плоской, образована более чем одной плоскостью или может быть образована одной или более поверхностями, имеющими кривизну.
[00120] На противоположной стороне зуба статора может находиться четвертая поверхностью 434 зацепления. Четвертая поверхность зацепления может проходить от ближнего конца 428 до дальнего конца 430. Четвертая поверхность 434 зацепления может быть плоской, образована более чем одной плоскостью или может быть образована одной или более поверхностями, имеющими кривизну.
[00121] Каждый из множества зубьев 320 статора может включать в себя часть 436 для зацепления и опорное основание 438. Часть 436 для зацепления может включать в себя третью поверхность зацепления и четвертую поверхность зацепления. Опорное основание 438 может соединять часть для зацепления с основанием 424 зуба статора.
[00122] Статорное зубчатое колесо 306 может иметь зацепление с качающейся шайбой. Зацепление может иметь место между множеством зубьев статора и первым множеством зубьев качания. В случае, когда входная шайба совершает поворот в первом направлении вращения, первая поверхность зацепления зуба качания из первого множества зубьев качания может иметь зацепление с третьей поверхностью зацепления зуба статора. Иными словами, может существовать контактное усилие, прикладываемое к качающейся шайбе статорным зубчатым колесом посредством взаимодействия между третьими поверхностями зацепления множества зубьев статора и первыми поверхностями зацепления первого множества зубьев качания. Эти контактные усилия могут заставлять качающуюся шайбу совершать поворот в первом направлении вращения и выполнять нутацию в первом направлении нутации.
[00123] В приведенном в качестве примера варианте реализации редуктора 300, статорное зубчатое колесо имеет девяносто один зуб статора, а качающаяся шайба имеет девяносто зубьев первого множества зубьев качания. Когда качающаяся шайба совершает нутацию вокруг статорного зубчатого колеса, каждый зуб первого множества зубьев качания может иметь зацепление с одним зубом из указанного множества зубьев статора во время единичной нутации. Поскольку зубьев статора может быть на один больше, чем зубьев качания, качающаяся шайба может совершать небольшой поворот во время единичной нутации. В приведенном в качестве примера варианте реализации редуктора 300, качающаяся шайба может совершать поворот величиной 1/91 от полного оборота во время единичной нутации качающейся шайбы. Иначе говоря, если качающаяся шайба выполняет поворот 1/91 от полного оборота, возможно, вследствие взаимодействия с входной шайбой, качающаяся шайба может совершать одну полную нутацию. Таким образом, качающаяся шайба и статорное зубчатое колесо могут взаимодействовать согласно второму передаточному отношению 91:1. На каждую девяносто одну нутацию качающейся шайбы, качающаяся шайба может совершать точно один оборот. Может быть выбрано другое количество зубьев статора и первого множества зубьев качания, что приведет к другим значениям второго передаточного отношения.
[00124] На ФИГ. 22 представлен вид снизу статорного зубчатого колеса 306, показывающий подгруппу множества зубьев 320 статора. Каждый из множества зубьев статора может иметь клиновидную форму. Иными словами, третья поверхность 432 зацепления может включать в себя по меньшей мере одну линию 440, которая может быть продолжена через ось вращения. Линия 440 может проходить через центр масс качающейся шайбы, когда качающаяся шайба и статорное зубчатое колесо соединены друг с другом внутри редукторной системы. Четвертая поверхность 434 зацепления может включать в себя по меньшей мере одну линию 442, которая может быть продолжена через ось качания. Линия 442 может проходить через центр масс качающейся шайбы, когда качающаяся шайба и статорное зубчатое колесо соединены друг с другом внутри редукторной системы.
[00125] Качающаяся шайба и статорное зубчатое колесо могут быть выполнены таким образом, что любые контактные усилия, прикладываемые между ними, будут проходить в направлениях, касательных к окружностям, лежащим в плоскостях, перпендикулярных оси вращения. Например, контактные усилия, прикладываемые к множеству зубьев статора первым множеством зубьев качания могут быть касательными к окружности C2, см. ФИГ. 20. Еще в одном примере, контактное усилие может быть приложено к зубу качания из первого множества зубьев качания зубом статора к точке контакта 444, см. ФИГ. 16, при этом контактное усилие обозначено стрелкой F2 на ФИГ. 16. Контактное усилие F2 может быть направлено по существу перпендикулярно оси A6 качания и радиальной линии, проходящей от точки контакта 444 к оси А6 качания.
[00126] Благодаря выполнению качающейся шайбы и статорного зубчатого колеса таким образом, что контактные усилия между ними направлены в таких направлениях, можно избежать внецентренных сил. Внецентренные силы могут вынуждать первое множество зубьев качания выходить из зацепления с указанным множеством зубьев статора или могут вынуждать центр масс качающейся шайбы выполнять колебания, вызывая, таким образом, нежелательные вибрации в редукторной системе.
[00127] Каждый из множества зубьев 320 статора может иметь угловую ширину Q6, которая составляет меньше половины углового шага Q7 между смежными зубьями множества зубьев статора, измеряемую в направлении вокруг оси вращения. Со ссылкой на ФИГ. 18, угловая ширина Q2 зуба качания из первого множества зубьев качания может быть меньше половины углового шага Q7 между смежными зубьями статора.
[00128] На ФИГ. 23 представлено сечение приведенной в качестве примера части 436 для зацепления одного зуба 320 статора, выполненное в плоскости 23-23 по ФИГ. 22. Одна или обе из третьей поверхности 432 зацепления и четвертой поверхности 434 зацепления могут быть заданы составной эвольвентой окружности и эллипса, как описано в отношении ФИГ. 19.
[00129] Третья поверхность 432 зацепления и четвертая поверхность 434 зацепления могут быть выполнены плавно встречающимися в вершине 446 каждого зуба статора. Кривая третьей поверхности зацепления может быть зеркальным отображением четвертой поверхности зацепления, с отражением в плоскости, которая показана вертикальной на ФИГ. 23, перпендикулярно плоскости по ФИГ. 23, и проходит через вершину 446.
[00130] Соединительная поверхность 448 может соединять часть 436 для зацепления зуба 320 статора с опорным основанием зуба статора, опорное основание лучше всего видно из ФИГ. 21. Толщина Т2 соединительной поверхности 448, измеряемая в направлении вокруг оси вращения, может возрастать линейно с радиальным расстоянием от оси вращения.
[00131] На ФИГ. 24 представлен изометрический вид сзади выходной шайбы 308. Выходная шайба 308 может иметь отверстие 450 опорного вала, выполненное с возможностью приема части опорного вала, см., например, ФИГ. 29. Выходная шайба 308 и выходной вал 326 могут быть выровнены вдоль оси А5 вращения.
[00132] Указанное множество выходных зубьев 322 могут быть расположены на задней поверхности 452 выходной шайбы 308. В частности, указанное множество выходных зубьев могут быть расположены на кольцевой выходной поверхности 454, которая может формировать часть задней поверхности выходной шайбы. Кольцевая выходная поверхность 454 может иметь внутренний радиус R5 и внешний радиус R6 при измерении от оси вращения. Каждый из множества выходных зубьев может иметь ближний конец 456 ближнего внутреннего радиуса R5 и дальний конец 458 ближнего внешнего радиуса R4. Число зубьев в указанном множестве выходных зубьев может быть любым подходящим числом. В приведенном в качестве примера варианте реализации, изображенном на ФИГ. 24, используется восемьдесят шесть выходных зубьев.
[00133] Кольцевая выходная поверхность 454 может быть поверхностью, выполненной в виде усеченного конуса. Иными словами, кольцевая выходная поверхность может быть выполнена под углом, относительно плоскости, перпендикулярной оси А5 вращения, так что каждая точка на кольцевой выходной поверхности является частью линии 460 усеченного конуса, которая может быть продолжена до вершины 462 усеченного конуса, расположенной на оси вращения. Вершина 462 усеченного конуса может находиться возле центра масс качающейся шайбы, когда качающаяся шайба и выходная шайба содержатся в редукторной системе 300.
[00134] На ФИГ. 25 представлен укрупненный вид выходной шайбы 308, показывающий несколько выходных зубьев 322. Каждый из множества выходных зубьев может включать в себя третью поверхность 464 зацепления. Третья поверхность зацепления может проходить от ближнего конца 456 до дальнего конца 458 выходного зуба. Третья поверхность 464 зацепления может быть плоской, образована более чем одной плоскостью или может быть образована одной или более поверхностями, имеющими кривизну.
[00135] На противоположной стороне выходного зуба может находиться четвертая поверхность 466 зацепления. Четвертая поверхность 466 зацепления лучше всего показана на ФИГ. 24. Четвертая поверхность зацепления может проходить от ближнего конца 456 до дальнего конца 458. Четвертая поверхность 466 зацепления может быть плоской, образована более чем одной плоскостью или может быть образована одной или более поверхностями, имеющими кривизну.
[00136] Каждый из множества выходных зубьев 322 может включать в себя часть 468 для зацепления и опорное основание 470. Часть 468 для зацепления может включать в себя третью поверхность зацепления и четвертую поверхность зацепления. Опорное основание 470 может соединять часть для зацепления с кольцевой выходной поверхностью 454.
[00137] Выходная шайба 308 может иметь зацепление с качающейся шайбой. Зацепление может иметь место между множеством выходных зубьев и вторым множеством зубьев качания. В случае, когда качающаяся шайба совершает нутацию в первом направлении нутации, первая поверхность зацепления зуба качания из второго множества зубьев качания может иметь зацепление с третьей поверхностью зацепления выходного зуба. Иными словами, может существовать контактное усилие, прикладываемое к выходной шайбе качающейся шайбой посредством взаимодействия между третьими поверхностями зацепления множества выходных зубьев и первыми поверхностями зацепления второго множества зубьев качания. Эти контактные усилия могут заставлять выходную шайбу совершать поворот в первом направлении вращения при нутации качающейся шайбы вокруг статора.
[00138] В приведенном в качестве примера варианте реализации редуктора 300, выходная шайба имеет восемьдесят шесть выходных зубьев, а качающаяся шайба имеет восемьдесят пять зубьев второго множества зубьев качания. Когда качающаяся шайба совершает нутацию вокруг статорного зубчатого колеса и выходной шайбы, каждый зуб второго множества зубьев качания может иметь зацепление с одним зубом из указанного множества выходных зубьев во время единичной нутации. Поскольку выходных зубьев может быть на один больше, чем зубьев качания, качающаяся шайба может совершать небольшой поворот относительно выходной шайбы во время единичной нутации. Вращение качающейся шайбы может быть определено взаимодействием с входной шайбой.
[00139] В приведенном в качестве примера варианте реализации редуктора 300, выходная шайба может совершать поворот 1/86 от полного оборота относительно качающейся шайбы во время единичной нутации качающейся шайбы. Таким образом, качающаяся шайба и выходная шайба могут взаимодействовать согласно второму передаточному отношению 86:1. На каждые 86 нутаций качающейся шайбы, выходная шайба может совершать точно один оборот относительно качающейся шайбы.
[00140] Возможна ситуация, при которой, когда качающаяся шайба совершает нутацию вокруг статора, качающаяся шайба выполняет поворот в первом направлении относительно статора, а выходная шайба выполняет поворот во втором направлении относительно качающейся шайбы. Первое направление вращения и второе направление вращения могут быть противоположными, а число оборотов в первом направлении вращения и втором направлении могут быть разными. Иными словами, во время единичной нутации, качающаяся шайба может совершать поворот относительно статора в первом направлении вращения на величину 1/91 от полного оборота, а выходная шайба может совершать поворот относительно качающейся шайбы во втором направлении на величину 1/86 от полного оборота. Таким образом, выходная шайба может совершать поворот относительно статора на величину (1/86-1/91) от полного оборота на каждую нутацию качающейся шайбы. При такой конфигурации на один оборот выходной шайбы может приходиться приблизительно 1565 нутаций качающейся шайбы, с общим передаточным отношением редукторной системы 1565:1.
[00141] На ФИГ. 26 представлен вид снизу выходной шайбы 308, показывающий подгруппу множества выходных зубьев 322. Каждый из множества выходных зубьев может иметь клиновидную форму. Иными словами, третья поверхность 464 зацепления может включать в себя по меньшей мере одну линию 472, которая может быть продолжена через ось вращения. Линия 472 может проходить через центр масс качающейся шайбы, когда качающаяся шайба и выходная шайба соединены друг с другом внутри редукторной системы. Четвертая поверхность 466 зацепления может включать в себя по меньшей мере одну линию 474, которая может быть продолжена через ось качания. Линия 474 может проходить через центр масс качающейся шайбы, когда качающаяся шайба и выходная шайба соединены друг с другом внутри редукторной системы.
[00142] Качающаяся шайба и выходная шайба могут быть выполнены таким образом, что любые контактные усилия, прикладываемые между ними, будут проходить в направлениях, касательных к окружностям, лежащим в плоскостях, перпендикулярных оси вращения. Например, контактные усилия, прикладываемые к множеству выходных зубьев вторым множеством зубьев качания, могут быть касательными к окружности C3, см. ФИГ. 24. Еще в одном примере, контактное усилие может быть приложено к зубу качания второго множества зубьев качания выходным зубом к точке контакта 476, см. ФИГ. 16, при этом контактное усилие обозначено стрелкой F3 по ФИГ. 16. Контактное усилие F2 может быть направлено по существу перпендикулярно оси A6 качания и радиальной линии, проходящей от точки контакта 476 к оси A6 качания.
[00143] Благодаря выполнению качающейся шайбы и выходной шайбы таким образом, что контактные усилия между ними направлены в таких направлениях, можно избежать внецентренных сил. Внецентренные силы могут вынуждать второе множество зубьев качания выходить из зацепления с указанным множеством выходных зубьев или могут вынуждать центр масс качающейся шайбы выполнять колебания, вызывая, таким образом, нежелательные вибрации в редукторной системе.
[00144] Каждый из множества выходных зубьев 322 может иметь угловую ширину Q8, которая составляет меньше половины углового шага Q8 между смежными зубьями множества выходных зубьев, измеряемую в направлении вокруг оси вращения. Со ссылкой на ФИГ. 18, угловая ширина Q4 зуба качания из второго множества зубьев качания может составлять меньше половины углового шага Q9 между смежными выходными зубьями.
[00145] На ФИГ. 27 представлено сечение приведенной в качестве примера части 468 для зацепления одного выходного зуба 322, выполненное в плоскости 27-27 по ФИГ. 26. Одна или обе из третьей поверхности 464 зацепления и четвертой поверхности 466 зацепления могут быть заданы составной эвольвентой окружности и эллипса, как описано в отношении ФИГ. 19.
[00146] Третья поверхность 464 зацепления и четвертая поверхность 466 зацепления могут быть выполнены плавно встречающимися в вершине 478 каждого зуба статора. Кривая третьей поверхности зацепления может быть зеркальным отображением четвертой поверхности зацепления, с отражением в плоскости, которая показана вертикальной на ФИГ. 27, перпендикулярно плоскости по ФИГ. 27, и проходит через вершину 478.
[00147] Соединительная поверхность 480 может соединять часть 468 для зацепления выходного зуба 322 с опорным основанием выходного зуба, опорное основание лучше всего видно из ФИГ. 25. Толщина ТЗ соединительной поверхности 480, измеряемая в направлении вокруг оси вращения, может возрастать линейно с радиальным расстоянием от оси вращения.
[00148] На ФИГ. 28 представлен изометрический вид спереди опорного вала 310. Опорный вал 310 может быть выровнен с осью А5 вращения. Опорный вал 310 может включать в себя шаровую часть 482, удлиненную часть 484 и шеечную часть 486, расположенную между шаровой частью и удлиненной частью.
[00149] Шаровая часть 482 опорного вала 310 может быть выполнена с возможностью размещения в гнезде 348 качающейся шайбы 304, см. ФИГ. 12 и ФИГ. 29. Шеечная часть 486 опорного вала может быть выполнена с возможностью размещения в отверстии 374 для опорного вала качающейся шайбы 304, см. ФИГ. 16 и ФИГ. 29. Удлиненная часть 484 опорного вала может быть выполнена с возможностью размещения в отверстии 450 для опорного вала выходной шайбы 308, см. ФИГ. 24 и ФИГ. 29.
[00150] На ФИГ. 29 представлено сечение редукторной системы 300, показывающее входную шайбу 302, качающуюся шайбу 304, статорное зубчатое колесо 306, выходную шайбу 308 и опорный вал 310 в собранной конфигурации. Входная шайба, статор, выходная шайба и опорный вал могут быть выровнены по оси А5 вращения. Качающаяся шайба может быть выровнена с осью А6 качания, которая может быть расположена под ненулевым углом Q10 относительно оси вращения.
[00151] Кольцевая входная поверхность 328 входной шайбы может содержать линию 334 усеченного конуса, которая может быть продолжена через центр масс 488 качающейся шайбы 304. Кольцевая поверхность 352 качания может содержать линию 358 усеченного конуса, которая может быть продолжена через центр масс качающейся шайбы. Кольцевая выходная поверхность 454 может содержать линию 460 усеченного конуса, которая может быть продолжена через центр масс качающейся шайбы.
[00152] Когда качающаяся шайба 304 совершает нутацию вокруг статора 306, входной шайбы 302 и выходной шайбы 308, центр масс 488 качающейся шайбы может быть по существу неподвижным.
[00153] Качающаяся шайба 304 может иметь положение 500 0-градусов или точку 0-градусов, которое или которая может быть положением или точкой на качающейся шайбе, находящимся или находящейся дальше всего выходной шайбы, при измерении в направлении, параллельном оси А5 вращения. В положении 0-градусов качающаяся шайба 304 может находиться ближе всего к входной шайбе 302. Качающаяся шайба 304 может иметь положение или точку 90-градусов, которое или которая может находиться на четверти пути перемещения вокруг качающейся шайбы от положения 0-градусов в первом направлении нутации. Например, как лучше всего видно от точки выше качающейся шайбы возле выходной шайбы, положение 90-градусов может находиться на девяносто градусов вокруг периметра качающейся шайбы в направлении против часовой стрелки. Далее вокруг периметра качающейся шайбы положение 502 или точка 180-градусов может находиться на противоположной стороне качающейся шайбы, как положение 500 в 0-градусов. Положение 180-градусов может обозначать максимальное приближение качающейся шайбы к выходной шайбе и точку максимального расстояния от входной шайбы. Положение или точка 270-градусов может находиться на противоположной стороне качающейся шайбы, как и положение 90-градусов.
[00154] Качающаяся шайба 304 может совершать нутацию и поворот. Качающаяся шайба 304 может быть описана как выполненная с возможностью совершения нутации вокруг статора, вокруг входной шайбы, вокруг выходной шайбы и/или вокруг части опорного вала 310. В случае, когда качающаяся шайба совершает нутацию в первом направлении нутации, положение 0-градусов качающейся шайбы может перемещаться в направлении текущего положения 90-градусов, так что после одной четверти полной нутации, положение 90-градусов становится положением 0-градусов, положение 180-градусов становится положением 90-градусов и т.д. Следует отметить, что качающаяся шайба может выполнять поворот не с такой же скоростью, с которой она совершает нутацию. Иными словами, когда качающаяся шайба совершает одну полную нутацию, положение 0-градусов может пройти полный периметр качающейся шайбы. В это время качающаяся шайба может совершать меньше, чем один полный оборот.
[00155] На ФИГ. 30 схематически представлен вид одного зуба 504а качания в пяти последовательных положениях 506, 508, 510, 512 и 514 в течение одной полной нутации качающейся шайбы в первом направлении 516 нутации, как лучше всего видно от точки выше внешней части редукторной системы. Зуб 504а качания может быть из первого множества зубьев качания или второго множества зубьев качания. Иными словами, зуб 504а качания может быть выполнен с возможностью взаимодействия и зацепления с множеством зубьев статора или множеством выходных зубьев. Поскольку взаимодействия между первым множеством зубьев качания с зубьями статора и вторым множеством зубьев качания с выходными зубьями могут быть по существу аналогичными, указанное взаимодействие будет описано со ссылкой на ФИГ. 30, и взятая пара ответных зубьев 518а и 518b может быть парой смежных зубьев статора или парой смежных выходных зубьев.
[00156] Когда качающаяся шайба совершает нутацию в первом направлении 516 нутации, положение 0-градусов качающейся шайбы может перемещаться в направлении 516. Когда качающаяся шайба совершает нутацию в первом направлении нутации, качающаяся шайба может совершать поворот в первом направлении 520 вращения относительно ответных зубьев 518.
[00157] Зуб 504а качания может принимать первое положение 506 в первый момент времени, когда зуб 504а находится возле положения 0-градусов качающейся шайбы. Зуб 504а качания может принимать второе положение 508 во второй момент времени, когда зуб 504а находится возле положения 270-градусов качающейся шайбы. Зуб 504а качания может принимать третье положение 510 в третий момент времени, когда зуб 504а качания находится возле положения 180-градусов качающейся шайбы. Зуб 504а качания может принимать четвертое положение 512 в четвертый момент времени, когда зуб 504а находится возле положения 90-градусов качающейся шайбы. Зуб 504а качания может принимать пятое положение 514 в пятый момент времени, когда зуб 504а находится возле положения 0-градусов качающейся шайбы. Между первым моментом времени и пятым моментом времени качающаяся шайба может совершить одну полную нутацию. Необходимо отметить, что угол зуба 504а качания в положениях 508 и 512 может быть преувеличен с целью различения пяти положений.
[00158] Ответные зубья 518а и 518b могут задавать плоскость, показанную сечением 522 по ФИГ. 25. В случае, когда ответные зубья 518а и 518b представляют пару смежных зубьев статора, указанная плоскость может быть задана множеством зубьев статора. Плоскость 522 может быть перпендикулярна оси вращения и может пересекать каждый из ответных зубьев на общем участке. Например, плоскость 522 может пересекать каждый ответный зуб в любой общей точке, такой как вершина 524, или соединительной поверхности 526 между частью 528 для зацепления ответного зуба и опорным основанием 530 ответного зуба.
[00159] Первое положение 506 и пятое положение 514 могут находиться ниже ответных зубьев 518а и 518b и плоскости 522. Третье положение 510 может находиться выше ответных зубьев и плоскости 522. Зуб 504а качания во время единичной нутации качающейся шайбы может перемещаться из первого положения 506 ниже ответных зубьев, через плоскость 522, заданную ответными зубьями, в третье положение 510 выше ответных зубьев, назад через плоскость 522, заданную ответными зубьями, и в пятое положение 514 ниже ответных зубьев. Для целей настоящего документа «выше и ниже» может рассматриваться относительно плоскости 522 и вдоль оси вращения.
[00160] По мере перемещения зуба 504а качания между первым положением 506 и вторым положением 508, первая поверхность 532а зацепления зуба 504а качания может иметь зацепление с третьей поверхностью 534а зацепления ответного зуба 518а. Это зацепление может происходить в форме контакта качения, при котором первая поверхность зацепления прокатывается по третьей поверхности зацепления. Этот контакт качения может отличаться от сопряжений во многих известных зубчатых передачах, в которых противоположные поверхности зубьев шестерни взаимодействуют посредством контакта скольжения. В общем случае, для двух одних и тех же поверхностей контакт качения приводит к гораздо меньшему трению, чем контакт скольжения между этими двумя поверхностями.
[00161] Зуб 504а качания может иметь зацепление с ответными зубьями вдоль одной четверти статорного зубчатого колеса или выходной шайбы в любой момент при нутации качающейся шайбы в первом направлении 516 нутации. Иными словами, зуб 504а качания может иметь зацепление с ответным зубом 518а, когда зуб качания выполняет четверть нутации между положением 0-градусов и положением 270-градусов, между положениями 506 и 508, но не тогда, когда зуб качания выполняет третью четверть нутации между положением 270-градусов и положением 0-градусов, между положениями 508 и 514. Зуб 504а качания не обязательно должен иметь зацепление с ответным зубом 518 на каждом участке между положением 0-градусов и положением 270-градусов, например один зуб качания может иметь зацепление с ответным зубом в течение приблизительно 20% одной нутации. Когда зуб 504а качания достигает положения 514, он может иметь зацепление с ответным зубом 518b, и начинается вторая нутация.
[00162] Зуб качания может только входить в контакт с ответными зубьями между положением 0-градусов и положением 270-градусов при выполнении нутации в первом направлении нутации, и этот контакт может быть ограничен контактом качения между подгруппами множества зубьев качания и зубьями статора или выходными зубьями. Таким образом, качающаяся шайба может совершать нутацию вокруг статора с меньшим трением, чем в случае контакта скольжения. Такая конфигурация может обеспечить эффективное преобразование нутационного движения в поворотное движение.
[00163] Поскольку каждый из зубьев качания, зубьев статора и выходных зубьев может быть выполнен клинообразным, контактные усилия между ответным зубом 518а и зубом 504а качания могут быть приложены к точке контакта между зубьями, и указанные контактные усилия могут быть по существу перпендикулярны линии, параллельной оси вращения и радиальной линии, проходящей от точки контакта к оси вращения. Зацепление ответного зуба 518а и зуба 504а качания может иметь место вдоль линии контакта, перпендикулярной на схематическом виде по ФИГ. 30 и проходящей через центр масс качающейся шайбы.
[00164] Когда качающаяся шайба совершает нутацию во втором направлении 536 нутации, каждый зуб первого множества зубьев качания и второго множества зубьев качания может совершать поворот во втором направлении 538 вращения. Как показано на ФИГ. 30, один зуб 504а качания может последовательно занимать положения 514, 512, 510, 508 и 506 в обратном порядке по сравнению с ситуацией, когда качающаяся шайба совершает нутацию в первом направлении нутации. Иными словами, зуб 504а качания сначала может вступать в контакт с ответным зубом в пятом положении 514. Зуб 504а качания может затем вступать в контакт качения с ответным зубом 518b вдоль второй поверхности 540а зацепления зуба 504а качания и четвертой поверхности 542b зацепления ответного зуба 518b между пятым положением 514 и четвертым положением 512. Зуб 504а качания может почти не иметь контакта с ответными зубьями, когда он перемещается из четвертого положения 512 в третье положение 510, второе положение 508 и первое положение 506. После достижения первого положения 506 зуб 504а качания может вступать в контакт с ответным зубом 518а, когда начинается следующая нутация.
[00165] На ФИГ. 31 схематически представлен увеличенный вид, показывающий подгруппу первого множества зубьев 316 качания, подгруппу зубьев 320 статора, подгруппу второго множества зубьев 318 качания и подгруппу множества выходных зубьев 322. На виде по ФИГ. 31 первое множество зубьев качания и второе множество зубьев качания показаны на расстоянии друг от друга в целях иллюстрации расположения первого множества зубьев качания и второго множества зубьев качания относительно зубьев статора и выходных зубьев. Схематический вид по ФИГ. 31 может быть получен возле положения 500 в 0-градусов качающейся шайбы и может быть получен для указания временной отметки начала первой нутации в первом направлении 516 нутации.
[00166] В начале первой нутации первое множество зубьев качания может иметь зацепление только с множеством зубьев статора возле положения 500 в 0-градусов. Со ссылкой конкретно на зубья по ФИГ. 31, зуб 316c качания из первого множества может вступать в контакт с зубом 320c статора, когда зуб 316c качания находится близко к нижнему положению. Зуб 316c качания и зуб статора могут последовательно иметь зацепление в виде контакта качения при нутации качающейся шайбы вокруг статора в первом направлении нутации, как описано в отношении ФИГ. 30.
[00167] Когда качающаяся шайба совершает нутацию, зубья 320 статора могут оставаться неподвижными в контексте редукторной системы и вида по ФИГ. 31. В приведенном в качестве примера варианте реализации, когда первое множество зубьев 316 качания имеет девяносто зубьев качания, а множество зубьев 320 статора имеет девяносто один зуб статора, в конце первой нутации зуб 316c качания может занимать то же положение, что и смежный зуб 316d качания в начале первой нутации. Иными словами, качающаяся шайба может быть повернута на 1/91-ую от полного оборота, как показано угловым смещением Q11 между опорной линией L1, обозначающей положение зуба 320c статора, и опорной линией L2, обозначающей положение смежного зуба 320d статора.
[00168] Поскольку зубьев качания первого множества может быть на один меньше, чем зубьев статора, качающаяся шайба может перемещаться влево, то есть в первом направлении 520 вращения при нутации качающейся шайбы направо, то есть в первом направлении 516 нутации, относительно статорного зубчатого колеса. Аналогичным образом, когда второе множество зубьев 318 качания могут включать в себя восемьдесят пять зубьев качания, а множество выходных зубьев могут включать в себя восемьдесят шесть зубьев качания, качающаяся шайба может перемещаться влево относительно выходной шайбы при нутации качающейся шайбы направо вокруг выходной шайбы.
[00169] Таким образом, если в начале первой нутации зуб 318c качания из второго множества зубьев качания начинает зацепление с выходным зубом 322c, то в конце первой нутации зуб 318c качания может начинать зацепление со смежными выходным зубьями 322d. Поскольку и первое множество зубьев качания, и второе множество зубьев качания могут быть прикреплены к качающейся шайбе, жесткому объекту, поворот, выполненный во время единичной нутации, может быть одинаковым для первого множества зубьев качания и второго множества зубьев качания. Иными словами, после первой нутации, если зуб 316c качания переместился влево на величину, равную угловому смещению Q11, зуб 318c качания также может переместиться влево с угловым смещением Q11 в место, обозначенное на ФИГ. 31 опорной линией L2.
[00170] Поскольку зуб 318c качания может начинать зацепление с выходным зубом 322d в конце первой нутации, выходная шайба может уже повернуться вправо с угловым смещением Q12 во время первой нутации. Угловое смещение Q12 может обозначать угловое смещение выходного зуба 322d во время первой нутации качающейся шайбы при измерении между опорной линией L3, обозначающей положение выходного зуба 322d в начале первой нутации, и опорной линией L2. Угловой шаг между смежными выходными зубьями может составлять 1/86-ую от полного оборота, как обозначено между опорной линией L1 и опорной линией L3. В результате этого угловое смещение Q12 выходной шайбы во время единичной нутации может составлять (1/86-1/91) или приблизительно 0,64% от полного оборота.
[00171] В таком случае может иметь место 1565 полных нутаций качающейся шайбы при одном обороте выходной шайбы. Поскольку входная шайба может иметь столько же входных зубьев, сколько качающаяся шайба имеет лицевых зубьев, входная шайба может совершать поворот с той же скоростью, что и входная шайба. Таким образом, 1565 оборотов входной шайбы могут соответствовать одному обороту выходной шайбы при общем передаточном отношении редукторной системы 1565:1.
[00172] Поскольку каждый из множества входных зубьев, множества лицевых зубьев, первого множества зубьев качания, множества зубьев статора, второго множества зубьев качания и множества выходных зубьев может быть симметричным, приведенное выше описание может быть применимо, когда качающаяся шайба совершает нутацию во втором направлении 536 нутации, а выходная шайба совершает поворот во втором направлении 538 вращения.
[00173] Множество поверхностей в различных вариантах реализации, описанных в настоящем документе, имеет точно выполненные криволинейные поверхности, которые взаимодействуют с другими поверхностями на других частях описанных вариантов реализации. Соответственно, когда используются такие выражения, как "плоский", "перпендикулярный" или "выровненный", следует понимать, что эти выражения могут представлять собой приближения в рамках каких-либо производственных допусков или допусков при использовании, существующих для различных вариантов реализации. Например, поверхность, названная "параллельной" оси, может быть по существу параллельной или почти параллельной указанной оси, при этом любые отклонения от точной параллели связаны с реальными ограничениями создания физических устройств, и эти отклонения могут быть достаточно малы, чтобы не мешать описанной функции вариантов реализации.
Пример 5
[00174] Данный пример описывает иллюстративный способ работы редукторного механизма с эллиптическим сопряжением, который может быть использован в связи с любыми устройствами или системами, описанными в настоящем документе; см. ФИГ. 32.
[00175] На ФИГ. 32 показано множество этапов способа, в целом обозначенного 600, работы редукторной системы с эллиптическим сопряжением. Способ 600 может быть использован в связи с любыми из редукторов или редукторных систем, описанными со ссылкой на ФИГ. 1-31. Хотя различные этапы способа 600 описаны ниже и показаны на ФИГ. 32, не все эти этапы обязательно должны быть выполнены, в некоторых случаях они могут быть выполнены в другом порядке, отличном от показанного, а в некоторых случаях они могут быть выполнены одновременно.
[00176] Способ 600 может включать этап 602 поворота входной шайбы, включающей в себя множество входных зубьев. Поворот входной шайбы может включать соединение входной шайбы с входным валом и поворот входного вала. Указанное множество входных зубьев могут быть расположены на кольцевой входной поверхности или другой поверхности входной шайбы.
[00177] Способ 600 может включать этап 604 зацепления множества входных зубьев с множеством лицевых зубьев качающейся шайбы с вызыванием нутации качающейся шайбы вокруг точки опоры. Зацепление множества входных зубьев с множеством лицевых зубьев может заставить качающуюся шайбу совершить поворот, когда входная шайба выполняет поворот. Качающаяся шайба может совершать поворот согласно первому передаточному отношению между входной шайбой и качающейся шайбой. Первое передаточное отношение может составлять 1:1, хотя возможно множество других вариантов. Качающаяся шайба может совершать нутацию при выполнении ею поворота. Качающаяся шайба может совершать нутацию вокруг точки опоры, например, шаровая часть 482 опорного вала 310 может служить в качестве точки опоры, вокруг которой качающаяся шайба может совершать нутацию, см. ФИГ. 28 и 29.
[00178] Способ 600 может включать этап 606 зацепления первого множества зубьев качания качающейся шайбы с множеством зубьев статора статорного зубчатого колеса при нутации качающейся шайбы. Каждый зуб из первого множества зубьев качания и множества зубьев статора может иметь поверхность, заданную составной эвольвентой окружности и эллипса. Зацепление первого множества зубьев качания с множеством зубьев статора может происходить в виде контакта качения между зубьями вдоль поверхностей, заданных составной эвольвентой окружности и эллипса.
[00179] Пара смежных зубьев статора может задавать шаг зубьев как угловой шаг между соответствующими участками на каждом зубе из этой пары смежных зубьев статора. Например, шаг зубьев может быть суммой угловых шагов Q6 и Q7, показанных на ФИГ. 22. Каждый зуб статора может иметь форму поперечного сечения, имеющую угловую ширину, которая составляет меньше половины шага зубьев. Такой шаг между смежными зубьями статора может обеспечивать образование промежутка для зубьев качания из первого множества зубьев качания для перемещения выше, ниже и через плоскость, заданную этим множеством зубьев статора при нутации качающейся шайбы.
[00180] Каждый зуба статора из множества зубьев статора может иметь вершину зуба статора, причем вершины множества зубьев статора могут задавать плоскость статора. Во время единичной нутации качающейся шайбы, по меньшей мере часть зуба из указанного множества зубьев качания может быть выполнена с возможностью перемещения из первого положения ниже плоскости статора, через плоскость статора во второе положение выше плоскости статора и назад через плоскость статора в третье положение ниже плоскости статора, см. ФИГ. 30.
[00181] Способ 600 может включать этап 608 зацепления второго множества зубьев качания качающейся шайбы с множеством выходных зубьев выходной шайбы при нутации качающейся шайбы. Каждый зуб из второго множества зубьев качания и множества выходных зубьев может иметь поверхность, заданную составной эвольвентой окружности и эллипса. Зацепление второго множества зубьев качания с множеством выходных зубьев может происходить в виде контакта качения между зубьями вдоль поверхностей, заданных составной эвольвентой окружности и эллипса.
[00182] Зацепление второго множества зубьев качания качающейся шайбы с множеством выходных зубьев выходной шайбы может вынуждать выходную шайбу совершать поворот. Частота вращения входной шайбы может отличаться от частоты вращения выходной шайбы. Выходная шайба может совершать поворот согласно общему передаточному отношению между входной шайбой и выходной шайбой. Общее передаточное отношение может составлять 1000:1 или более.
[00183] Все этапы 602, 604, 606 и 608 могут осуществляться одновременно. Иными словами, поворот входной шайбы может вызывать поворот качающейся шайбы, зацепление между входными зубьями и лицевыми зубьями, зацепление первого множества зубьев качания с зубьями статора, нутацию качающейся шайбы, зацепление второго множества зубьев качания с выходными зубьями и поворот выходной шайбы.
[00184] Статорное зубчатое колесо может задавать плоскость статора, входная шайба может быть выполнена параллельной плоскости статора, выходная шайба может быть выполнена параллельной плоскости статора, а качающаяся шайба может быть выполнена наклонной под углом относительно плоскости статора и размещена между входной шайбой и выходной шайбой, см., например, ФИГ. 29.
Пример 6
[00185] Данный раздел описывает дополнительные аспекты и признаки вариантов реализации, представленные без ограничения как ряд параграфов, некоторые или все из которых могут быть обозначены буквенно-цифровым обозначениями для ясности и эффективности. Каждый из этих параграфов может быть скомбинирован с одним или более других параграфов и/или раскрытием из любого другого параграфа настоящей заявки любым подходящим образом. Некоторые из указанных ниже параграфов явным образом относятся к другим параграфам и дополнительно их ограничивают, предоставляя, без ограничения, примеры некоторых из подходящих комбинаций.
A1. Редукторная система с эллиптическим сопряжением, содержащая:
входную шайбу, имеющую ось вращения и множество входных зубьев;
качающуюся шайбу, имеющую ось качания, расположенную под ненулевым углом относительно оси вращения, заднюю поверхность, множество лицевых зубьев, расположенных на задней поверхности, первое множество зубьев качания, расположенных в первой плоскости, перпендикулярной оси качания, и второе множество зубьев качания, расположенных во второй плоскости, перпендикулярной оси качания, при этом вторая плоскость расположена на расстоянии от первой плоскости вдоль оси качания;
статорное зубчатое колесо, имеющее множество зубьев статора;
выходную шайбу, имеющую выходную ось, по существу выровненную с осью вращения, и множество выходных зубьев; причем
множество входных зубьев выполнено с возможностью зацепления с множеством лицевых зубьев, первое множество зубьев качания выполнено с возможностью зацепления с множеством зубьев статора, а второе множество зубьев качания выполнено с возможностью зацепления с множеством выходных зубьев при нутации качающейся шайбы вокруг статорного зубчатого колеса.
A2. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу A1, в которой каждый зуб из первого множества зубьев качания выполнен с возможностью зацепления с зубом из множества зубьев статора посредством контакта качения при нутации качающейся шайбы вокруг статорного зубчатого колеса.
A3. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу A1, в которой каждый зуб из второго множества зубьев качания выполнен с возможностью зацепления с зубом из множества выходных зубьев посредством контакта качения при нутации качающейся шайбы вокруг статорного зубчатого колеса.
A4. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу A1, в которой первое множество зубьев качания имеют зацепление с множеством зубьев статора вдоль одной четверти статорного зубчатого колеса в любой момент при нутации качающейся шайбы вокруг статорного зубчатого колеса.
А5. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу A1, в которой второе множество зубьев качания имеют зацепление с множеством выходных зубьев вдоль одной четверти выходной шайбы в любой момент при нутации качающейся шайбы вокруг статорного зубчатого колеса.
A6. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу A1, в которой каждый зуб из первого множества зубьев качания и второго множества зубьев качания имеет форму поперечного сечения зуба качания,
каждый из множества зубьев статора имеет форму поперечного сечения зуба статора,
каждый из множества выходных зубьев имеет форму поперечного сечения выходного зуба, а
форма поперечного сечения каждого зуба качания, форма поперечного сечения каждого зуба статора и форма поперечного сечения каждого выходного зуба по меньшей мере частично задана составной эвольвентой окружности и эллипса.
A7. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу A1, в которой качающаяся шайба выполнена таким образом, что контактные усилия, прикладываемые к качающейся шайбе входной шайбой, статором или выходной шайбой, будут проходить в направлениях, касательных к окружностям, лежащим в плоскостях, перпендикулярных оси вращения.
А8. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу A1, в которой каждый из первого множества зубьев качания имеет измеряемую в угловом направлении вокруг оси качания угловую ширину, которая составляет меньше половины измеряемого в угловом направлении вокруг оси вращения углового шага между смежными зубьями статора из множества зубьев статора.
A9. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу A1, в которой каждый из второго множества зубьев качания имеет измеряемую в угловом направлении вокруг оси качания угловую ширину, которая составляет меньше половины измеряемого в угловом направлении вокруг оси вращения углового шага между смежными выходными зубьями из множества выходных зубьев.
A10. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу A1, в которой во время единичной нутации качающейся шайбы, по меньшей мере один из первого множества зубьев качания выполнен с возможностью перемещения из первого положения ниже указанного множества зубьев статора, через плоскость, заданную этим множеством зубьев статора, во второе положение выше плоскости, заданной указанным множеством зубьев статора, назад через плоскость, заданную этим множеством зубьев статора, и в третье положение ниже указанного множества зубьев статора, при этом понятия ниже и выше заданы относительно плоскости, заданной указанным множеством зубьев статора.
А11. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу A1, в которой качающаяся шайба выполнена с возможностью:
a) поворота, согласно первому передаточному отношению между входной шайбой и качающейся шайбой, при повороте входной шайбы,
b) нутации, согласно второму передаточному отношению между качающейся шайбой и статорным зубчатым колесом, при указанном повороте качающейся шайбы, и
c) вызова поворота выходной шайбы, согласно третьему передаточному отношению между качающейся шайбой и выходной шайбой, при указанной нутации качающейся шайбы.
А12. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу А11, в которой общее передаточное отношение редукторной системы с эллиптическим сопряжением, которое зависит от первого передаточного отношения, второго передаточного отношения и третьего передаточного отношения, составляет по меньшей мере 1000:1.
А13. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу A1, в которой входная шайба является первой входной шайбой, ось вращения является первой осью вращения, качающаяся шайба является первой качающейся шайбой, статорное зубчатое колесо является первым статорным зубчатым колесом, а выходная шайба является первой выходной шайбой, и которая также содержит:
вторую входную шайбу, выполненную с возможностью поворота с первой выходной шайбой и выполненную с возможностью поворота вокруг второй оси вращения;
вторую качающуюся шайбу, имеющую вторую ось качания, расположенную под ненулевым углом относительно второй оси вращения;
второе статорное зубчатое колесо и
вторую выходную шайбу, причем
вторая качающаяся шайба выполнена с возможностью зацепления со второй входной шайбой и поворота при повороте второй входной шайбы, зацепления со вторым статорным зубчатым колесом и нутации при указанном повороте второй качающейся шайбы, зацепления со второй выходной шайбой и вызова поворота второй выходной шайбы при указанной нутации второй качающейся шайбы.
А14. Редукторная система с эллиптическим сопряжением по параграфу A1, в которой входная шайба является первой входной шайбой, ось вращения является первой осью вращения, качающаяся шайба является первой качающейся шайбой, статорное зубчатое колесо является первым статорным зубчатым колесом, а выходная шайба является первой выходной шайбой, и которая также содержит:
вторую качающуюся шайбу, имеющую вторую ось качания, расположенную под ненулевым углом относительно второй оси вращения;
второе статорное зубчатое колесо и
вторую выходную шайбу, причем
вторая качающаяся шайба выполнена с возможностью зацепления с первой выходной шайбой и поворота при повороте первой выходной шайбы, зацепления со вторым статорным зубчатым колесом и нутации при указанном повороте второй качающейся шайбы, зацепления со второй выходной шайбой и вызова поворота второй выходной шайбы при указанной нутации второй качающейся шайбы.
B1. Качающаяся шайба для использования в редукторной системе с эллиптическим сопряжением, содержащая:
ось качания;
первое множество зубьев качания, расположенных в первой плоскости, перпендикулярной оси качания;
второе множество зубьев качания, расположенных во второй плоскости, перпендикулярной оси качания, при этом вторая плоскость расположена на расстоянии вдоль оси качания от первой плоскости; и
множество лицевых зубьев, расположенных в третьей плоскости, перпендикулярной оси качания и расположенной на расстоянии вдоль оси качания от первой плоскости и второй плоскости, причем
по меньшей мере один из первого множества зубьев качания и второго множества зубьев качания имеет форму поперечного сечения, по меньшей мере частично заданную составной эвольвентой окружности и эллипса.
B2. Качающаяся шайба по параграфу B1, в которой качающаяся шайба выполнена таким образом, что контактные усилия, прикладываемые к качающейся шайбе другим зубчатым колесом или шайбой в редукторной системе с эллиптическим сопряжением, будут проходить в направлениях, которые по существу перпендикулярны линии, параллельной оси качания и радиальным линиям, проходящим от точек контакта к оси качания.
B3. Качающаяся шайба по параграфу B1, в которой каждый зуб из первого множества зубьев качания имеет угловую ширину, которая составляет меньше половины углового шага между смежными зубьями из первого множества зубьев качания, при измерении в угловом направлении вокруг оси качания.
B4. Качающаяся шайба по параграфу B3, в которой каждый зуб из второго множества зубьев качания имеет угловую ширину, которая составляет меньше половины углового шага между смежными зубьями из второго множества зубьев качания, при измерении в угловом направлении вокруг оси качания.
B5. Качающаяся шайба по параграфу B1, в которой каждый зуб из первого множества зубьев качания имеет две поверхности зацепления с каждой их двух поверхностей зацепления, заданных составной эвольвентой окружности и эллипса, причем указанные две поверхности зацепления образованы противоположными сторонами указанного зуба.
B6. Качающаяся шайба по параграфу В5, в которой каждый зуб из второго множества зубьев качания имеет две поверхности зацепления с каждой из двух поверхностей зацепления, заданных составной эвольвентой окружности и эллипса, причем указанные две поверхности зацепления задают противоположные стороны указанного зуба.
B7. Качающаяся шайба по параграфу B1, в которой множество лицевых зубьев расположены на поверхности качающейся шайбы, выполненной в виде усеченного конуса, причем эта поверхность выполнена так, что центр масс качающейся шайбы является вершиной поверхности, выполненной в виде усеченного конуса.
C1. Способ работы редукторного механизма с эллиптическим сопряжением, включающий:
поворот входной шайбы, включающей в себя множество входных зубьев;
зацепление множества входных зубьев с множеством лицевых зубьев качающейся шайбы с вызыванием нутации качающейся шайбы вокруг точки опоры;
зацепление первого множества зубьев качания качающейся шайбы с множеством зубьев статора статорного зубчатого колеса при нутации качающейся шайбы;
зацепление второго множества зубьев качания качающейся шайбы с множеством выходных зубьев выходной шайбы при нутации качающейся шайбы.
C2. Способ по параграфу C1, согласно которому каждый зуб из первого множества зубьев качания, второго множества зубьев качания, множества зубьев статора и множества выходных зубьев имеет поверхность, заданную составной эвольвентой окружности и эллипса.
C3. Способ по параграфу C1, согласно которому пара смежных зубьев статора задает шаг зубьев как угловой шаг между соответствующими участками на каждом зубе из этой пары смежных зубьев статора, и каждый зуб статора имеет форму поперечного сечения, имеющую угловую ширину, которая составляет меньше половины шага зубьев.
С4. Способ по параграфу C1, согласно которому статорное зубчатое колесо задает плоскость статора,
входная шайба выполнена параллельной плоскости статора, выходная шайба выполнена параллельной плоскости статора, а качающаяся шайба выполнена наклонной под углом относительно плоскости статора и размещена между входной шайбой и выходной шайбой.
С5. Способ по параграфу C1, согласно которому каждый зуба статора из множества зубьев статора имеет вершину зуба статора, причем вершины множества зубьев статора задают плоскость статора, и во время единичной нутации качающейся шайбы, по меньшей мере часть зуба из указанного множества зубьев качания выполнена с возможностью перемещения из первого положения ниже плоскости статора, через плоскость статора во второе положение выше плоскости статора и назад через плоскость статора в третье положение ниже плоскости статора.
C6. Способ по параграфу C1, согласно которому поворот входной шайбы включает соединение входной шайбы с входным валом и поворот входного вала.
C7. Способ по параграфу C1, согласно которому зацепление второго множества зубьев качания качающейся шайбы с множеством выходных зубьев выходной шайбы вызывает поворот выходной шайбы, причем частота вращения входной шайбы отличается от частоты вращения выходной шайбы.
D1. Редукторная система, содержащая:
входную шайбу, качающуюся шайбу, статор и выходную шайбу, причем
качающаяся шайба выполнена с возможностью:
a) зацепления с входной шайбой и поворота, согласно первому передаточному отношению между входной шайбой и качающейся шайбой, при повороте входной шайбы,
b) зацепления со статором и нутации, согласно второму передаточному отношению между качающейся шайбой и статором, при указанном повороте качающейся шайбы и
c) зацепления с выходной шайбой и вызова поворота выходной шайбы, согласно третьему передаточному отношению между качающейся шайбой и выходной шайбой, при указанной нутации качающейся шайбы.
D2. Редукторная система по параграфу D1, в которой общее передаточное отношение редуктора, которое зависит от первого, второго и третьего передаточных отношений, составляет по меньшей мере 1000:1.
D3. Редукторная система по параграфу D2, в которой качающаяся шайба включает в себя первое множество зубьев качания и второе множество зубьев качания, статор включает в себя множество зубьев статора, а качающаяся шайба выполнена с возможностью зацепления со статором посредством контакта качения между первым множеством зубьев качания и указанным множеством зубьев статора.
D4. Редукторная система по параграфу D3, в которой выходная шайба включает в себя множество выходных зубьев, а качающаяся шайба выполнена с возможностью зацепления с выходной шайбой посредством контакта качения между вторым множеством зубьев качания и указанным множеством выходных зубьев.
D5. Редукторная система по параграфу D4, в которой редукторная система выполнена с возможностью работы с коэффициентом полезного действия больше чем 80%.
D6. Редукторная система по параграфу D5, в которой каждый из первого множества зубьев качания, второго множества зубьев качания, указанного множества зубьев статора и указанного множества выходных зубьев имеют форму поперечного сечения, которая по меньшей мере частично задана составной эвольвентой окружности и эллипса.
E1. Редукторная система, содержащая:
статор, входную шайбу, качающуюся шайбу и выходную шайбу, причем
качающаяся шайба выполнена с возможностью зацепления с входной шайбой, статором и выходной шайбой, а также выполнена с возможностью нутации и поворота при повороте входной шайбы, и выходная шайба выполнена с возможностью поворота при указанном повороте качающейся шайбы; а
отношение вращения входной шайбы к вращению выходной шайбы составляет по меньшей мере 1000:1.
F1. Редукторная система, содержащая:
статор, входную шайбу, качающуюся шайбу и выходную шайбу, причем
качающаяся шайба выполнена с возможностью зацепления с входной шайбой, статором и выходной шайбой, а также выполнена с возможностью нутации и поворота при повороте входной шайбы, а выходная шайба выполнена с возможностью поворота при указанном повороте качающейся шайбы;
отношение вращения входной шайбы к вращению выходной шайбы составляет по меньшей мере 1000:1; а
редукторная система выполнена с возможностью работы с коэффициентом полезного действия больше чем 80%.
G1. Качающаяся шайба для использования в редукторной системе с эллиптическим сопряжением, содержащая:
ось качания;
первое множество зубьев качания, расположенных первым кольцом, имеющим первый внутренний диаметр;
второе множество зубьев качания, расположенных вторым кольцом, имеющим второй внутренний диаметр, при этом второе кольцо размещено на расстоянии вдоль оси качания от первого кольца, а второй внутренний диаметр меньше, чем первый внутренний диаметр; и
множество лицевых зубьев, расположенных в третьей плоскости, перпендикулярной оси качания и расположенной на расстоянии вдоль оси качания от первой плоскости и второй плоскости.
Преимущества, особенности, достигаемые технические результаты
Различные варианты реализации редукторных систем, описанные в настоящем документе, обеспечивают несколько преимуществ по сравнению с известными решениями в отношении разработки редукторов с высокими передаточными отношениями, которые при этом занимают небольшой объем. Согласно настоящему изобретению возможны передаточные отношения со значениями в несколько сотен или даже тысяч с использованием только входной шайбы, статора, качающейся шайбы и выходной шайбы. Например, иллюстративные варианты реализации, описанные в настоящем документе обеспечивают высоко эффективное неэксцентрическое движение нутации качающейся шайбы. Ни одна из известных систем или ни одно из известных устройств не может выполнять эти функции, в частности, в таком небольшом объеме. Таким образом, иллюстративные варианты реализации, описанные в настоящем документе, являются особенно выгодными при создании редукторов с высокими передаточными отношениями и высоким коэффициентом полезного действия в небольшом объеме с небольшим количеством движущихся частей. Однако не все варианты реализации, описанные в настоящем документе, обеспечивают одни и те же преимущества или один и тот же уровень преимущества.
Вывод
Раскрытие, изложенное выше, может включать в себя несколько различных вариантов раскрытия с независимой эффективностью. Хотя каждый из вариантов раскрытия был описан в отношении предпочтительной формы (предпочтительных форм) реализации, конкретные варианты его реализации, представленные и проиллюстрированные в настоящем документе, не должны рассматриваться в ограничивающем смысле, поскольку возможны различные многочисленные его варианты. В той степени, в которой заголовки разделов используются в данном описании, они служат в целях систематизации материала и не представляют собой характеристику каких-либо пунктов раскрытия. Объект настоящего раскрытия (раскрытий) включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных указанных элементов, признаков, функциональностей и/или характеристик, раскрытых в настоящем документе. Следующая далее формула изобретения в частности указывает на определенные комбинации и подкомбинации, рассматриваемые как новые и неочевидные. Раскрытие (раскрытия), реализованное (реализованные) в других комбинациях и подкомбинациях признаков, функций, элементов и/или свойств, могут быть заявлены в приложениях, претендующих на приоритет этого или связанного с ним применения.
Такая формула изобретения, будь то рассматриваемая с другим раскрытием или с этим же раскрытием и являющаяся более широкой, более узкой, равной по объему первоначальной формуле изобретения, также считается включенной в объект раскрытия (раскрытия) настоящего изобретения.