均衡化的偏心齿轮设计和方法技术

本发明专利技术涉及均衡化的偏心齿轮设计和方法。一种摆动板驱动系统可包括定子，所述定子具有中央轴线、垂直于所述中央轴线的上表面以及布置在所述上表面上的多个定子齿。所述系统可进一步包括摆动板，所述摆动板具有相对于所述中央轴线以非零角度布置的摆动轴线、垂直于所述摆动轴线的下摆动表面以及垂直于所述摆动轴线的上摆动表面。多个下摆动齿可布置在所述下摆动表面上，并且多个上摆动齿可布置在所述上摆动表面上。所述系统可包括输出齿轮，所述输出齿轮具有基本与所述中央轴线对准的输出轴线和垂直于所述输出轴线的下表面。多个输出齿可布置在所述下表面上。所述摆动板可被构造成随着该摆动板绕着所述定子章动而旋转。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体涉及电动马达。更具体地，本公开的实施方式涉及一种摆动板齿轮接口。
技术介绍
电动马达从电磁能量中产生机械能。交流(AC)马达一般包括转子和固定不动的定子。固定不动的定子通常具有电线绕组，该绕组承载产生旋转磁场的交流电流。一些转子由对由定子生成的旋转磁场作出响应的铁磁材料制成，并且随着定子的磁场旋转，转子将物理地旋转。通过将转子联接到输出轴，AC电流的电磁能量被转换为输出轴的旋转机械能。两个或更多个齿轮可以用于经由齿轮比来产生机械优势。存在许多种方式来布置齿轮，使得单次旋转第一齿轮将导致第二齿轮在相同的时间量里旋转多于或少于一次。齿轮比是这两个旋转之比。在第二齿轮的旋转少于第一齿轮的情况下，齿轮组合可以认为是提供齿轮减速。在某些应用中，期望使AC马达具有很高的齿轮比，其中齿轮减速发生在尽可能小的空间中。例如，将许多电流振荡转换为输出轴的单次旋转的致动器可以实现非常精细的控制。从历史上看，摆动板驱动机构似乎对于在小空间内具有高齿轮比的马达是一个有希望的途径。在美国专利公布US20140285072和US20150015174中公开了这样的摆动板驱动机构的示例。在US2275827和US3249776中公开了更老的系统。在摆动板机构中，齿轮中的一个(例如转子齿轮)绕着另一个齿轮(例如定子齿轮)章动。如果转子齿轮和定子齿轮的齿轮齿数相差一个，则这样的系统将具有等于定子齿轮的齿数的齿轮比。原则上，摆动板驱动机构的齿轮比可能相当高。仅使用两个齿轮的理论摆动板驱动机构可在小空间中实现很高的比率。然而，在实践中，高效且有效的摆动板驱动系统已被证明难以实现，这是因为涉及的力往往致使机构断开接合或不可接受的振动水平。本文提出的公开内容涉及这些及其它考虑。
技术实现思路
在各个实施方式中公开了一种改进的摆动板驱动系统。这些摆动板驱动系统可包括定子，所述定子具有中央轴线、垂直于所述中央轴线的上表面以及布置在所述上表面上的多个定子齿。所述系统可进一步包括摆动板，所述摆动板具有相对于所述中央轴线以非零角度布置的摆动轴线、垂直于所述摆动轴线的下摆动表面以及垂直于所述摆动轴线的上摆动表面。多个下摆动齿可布置在所述下摆动表面上，并且多个上摆动齿可布置在所述上摆动表面上。所述系统可包括输出齿轮，所述输出齿轮具有基本与所述中央轴线对准的输出轴线和垂直于所述输出轴线的下表面。多个输出齿可布置在所述下表面上。所述摆动板可被构造成随着该摆动板绕着所述定子章动而旋转。一种用于操作摆动板驱动机构的方法可包括：使转子围绕支点章动。所述转子可包括多个下转子齿和多个上转子齿。所述方法可进一步包括：将所述转子的第一侧推动成在第一位置处压靠在固定不动的定子上。所述定子可包括多个定子齿。所述方法可进一步包括：将所述转子的第二侧推动成在第二位置处压靠在输出板上。所述第二位置可以在所述转子的与所述第一位置对置的那一侧上，并且所述输出板可包括多个输出齿。所述方法可包括：当所述转子围绕所述支点章动时，使所述下转子齿与所述定子齿并使所述上转子齿与所述输出齿接合。一种供章动摆动板使用的齿轮可包括中央轴线、垂直于所述中央轴线的表面、内径以及外径。一组齿可布置在所述内径和所述外径之间的表面上。所述一组齿中的至少一个可具有从所述内径延伸到所述外径的第一驱动面。所述第一驱动面可由圆和椭圆的复合渐开线限定。所述一组齿中的所述至少一个可布置在所述内径和所述外径之间的所述表面上。本公开提供了各种设备及其使用方法。在一些实施方式中，一种装置可包括定子、摆动板/转子以及输出板/输出齿轮。在一些实施方式中，所述摆动板/转子可随着所述输出板/输出齿轮的旋转而绕着所述定子和所述输出板/输出齿轮章动。在一些实施方式中，所述定子、所述摆动板/转子以及所述输出板/输出齿轮均可包括具有设计成限制偏心力的形状的一组齿。特征、功能及优点可在本公开的各个实施方式中独立地实现，或者可与其它实施方式组合，其进一步细节可以参考以下描述和附图看出。附图说明图1是摆动板驱动系统的实施方式的等距视图的图形表示。图2是图1的驱动系统的等距分解视图的图形表示。图3是图1的驱动系统的定子齿轮的等距视图的图形表示，示出了多个定子齿。图4是图3的详细视图的图形表示，示出了图4的定子齿轮的若干定子齿。图5是图4的定子齿轮的俯视平面图的图形表示，示出了定子齿的子组。图6A是沿着图5中的平面6-6截取的单个定子齿的横截面视图的图形表示，水平尺度被夸大以示出曲率。图6B是沿着图5中的平面6-6截取的单个定子齿的横截面视图的图形表示，水平尺度和竖直尺度是相同的。图7是图1的驱动系统的摆动板的等距视图的图形表示，示出了多个下摆动齿和多个上摆动齿。图8是图7的详细视图的图形表示，示出了图7的摆动板的若干上摆动齿和下摆动齿。图9是单个下摆动齿的俯视平面图的图形表示。图10A是沿着图9中的平面10-10截取的单个下摆动齿的横截面视图的图形表示，水平尺度被夸大以示出曲率。图10B是沿着图9中的平面10-10截取的单个下摆动齿的横截面视图的图形表示，水平尺度和竖直尺度是相同的。图11是图1的驱动系统的输出齿轮的等距视图的图形表示，示出了多个输出齿，输出齿轮处于与图1比较的倒置位置中。图12是图11的详细视图的图形表示，示出了若干输出齿。图13是单个输出齿的仰视平面图的图形表示。图14A是沿着图13中的平面14-14截取的单个输出齿的横截面视图的图形表示，水平尺度被夸大以示出曲率。图14B是沿着图13中的平面14-14截取的单个定子齿的横截面视图的图形表示，水平尺度和竖直尺度是相同的。图15是在图1中的A处截取的图1的驱动系统的侧视平面图的图形表示，示出了摆动板的下位。图16是在图1中的B处截取的图1的驱动系统的侧视平面图的图形表示，示出了从下位起绕着驱动系统的四分之一路程的90度位置。图17是在图1中的C处截取的图1的驱动系统的侧视平面图的图形表示，示出了从下位起绕着驱动系统的一半路程的180度位置。图18是在图1中的D处截取的图1的驱动系统的侧视平面图的图形表示，示出了从下位起绕着驱动系统的四分之三路程的270度位置。图19是图15的放大视图的图形表示，示出了摆动板的下位。图20是图16的放大视图的图形表示，示出了摆动板的90度位置、定子齿与下摆动齿之间的接触以及上摆动齿与输出齿之间的接触。图21是图17的放大视图的图形表示，示出了180度位置。图22是图18的放大视图的图形表示，示出了270度位置。图23是图示用于操作摆动板驱动机构的方法的流程图的图形表示。具体实施方式与摆动板齿轮接口相关的设备和方法的各个实施方式在下面进行描述，并在关联的图中加以图示。除非另有规定，否则设备或方法和/或其各种部件或步骤可以但不需要包含本文描述、图示和/或并入的结构、部件、功能性和/或变型中的至少一个。此外，本文结合设备和方法描述、图示和/或并入的结构、部件、功能性和/或变型可以但不需要被包括在其它类似的设备或方法中。各个实施方式的以下描述在本质上仅仅是示例性的，并且绝不意图限制本公开、其应用或用途。另外，由实施方式提供的如下面描述的优点在本质上是说明性的，并非所有实施方式都提供了相同的优点或相同程度的优点。图1是一般指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摆动板驱动系统(10)，所述摆动板驱动系统(10)包括：定子(12)，所述定子(12)具有中央轴线(18)、垂直于所述中央轴线的上表面(20)和布置在所述上表面上的多个定子齿(22)；摆动板(14)，所述摆动板(14)具有相对于所述中央轴线以非零角度布置的摆动轴线(24)、垂直于所述摆动轴线的下摆动表面(26)、垂直于所述摆动轴线的上摆动表面(28)、布置在所述下摆动表面上的多个下摆动齿(30)和布置在所述上摆动表面上的多个上摆动齿(32)；以及输出齿轮(16)，所述输出齿轮(16)具有与所述中央轴线基本上对准的输出轴线(34)、垂直于所述输出轴线的下表面(36)和布置在所述下表面上的多个输出齿(38)；其中，所述摆动板被构造成随着该摆动板绕着所述定子章动而旋转。

【技术特征摘要】
2015.05.21 US 14/719,2571.一种摆动板驱动系统(10)，所述摆动板驱动系统(10)包括：定子(12)，所述定子(12)具有中央轴线(18)、垂直于所述中央轴线的上表面(20)和布置在所述上表面上的多个定子齿(22)；摆动板(14)，所述摆动板(14)具有相对于所述中央轴线以非零角度布置的摆动轴线(24)、垂直于所述摆动轴线的下摆动表面(26)、垂直于所述摆动轴线的上摆动表面(28)、布置在所述下摆动表面上的多个下摆动齿(30)和布置在所述上摆动表面上的多个上摆动齿(32)；以及输出齿轮(16)，所述输出齿轮(16)具有与所述中央轴线基本上对准的输出轴线(34)、垂直于所述输出轴线的下表面(36)和布置在所述下表面上的多个输出齿(38)；其中，所述摆动板被构造成随着该摆动板绕着所述定子章动而旋转。2.根据权利要求1所述的摆动板驱动系统(10)，其中，所述摆动板(14)具有下位(70)，所述摆动板在所述下位(70)最接近所述定子(12)，进一步地，所述多个下摆动齿(30)和所述多个定子齿(22)被构造成使得所述多个下摆动齿在沿着章动方向距离所述下位90度的位置处首次接合所述定子齿。3.根据权利要求1所述的摆动板驱动系统(10)，其中，所述多个定子齿(22)、所述多个下摆动齿(30)、所述多个上摆动齿(32)和所述多个输出齿(38)中的每个齿均具有由圆和椭圆的复合渐开线限定的面。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的摆动板驱动系统(10)，其中，所述定子(12)包括内径(D1)、外径(D2)和节圆(P1)，所述多个定子齿(22)被布置在所述内径和外径之间，并且所述节圆被布置在所述内径和外径之间，进一步地，所述多个定子齿和所述多个下摆动齿(30)被构造成使得由所述多个定子齿和下摆动齿施加在彼此之上的一组接触力基本上切向于所述节圆。5.根据权利要求4所述的摆动板驱动系统(10)，其中，所述多个定子齿(22)中的每个齿均具有齿高(H1)，并且所述齿高在所述内径(D1)和所述外径(D2)之间具有最大值并在所述内径和所述外径之一处具有最小值。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的摆动板驱动系统(10)，其中，所述多个定子齿(22)中的每个齿均在所述上表面(20)上具有矩形覆盖区，所述多个下摆动齿(30)中的每个齿均在所述下摆动表面(26)上具有矩形覆盖区，所述多个上摆动齿(32)中的每个齿均在所述上摆动表面(28)上具有矩形覆盖区，并且所述多个输出齿(38)中的每个齿均在所述下表面(36)上具有矩形覆盖区。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·阿特穆尔，W·P·萨金特，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US