CN103119327B - 利用两个输出特性的行星齿轮系统、此系统的齿轮模具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

展示了利用两个马达特性，然后利用具有齿轮变速效果的两个输入特性的行星齿轮系统，具有此系统的齿轮模具及次系统思维控制方法。根据本发明的实施例，齿轮系统包含第1齿轮部，为了与上述第1齿轮部咬合运转而形成的第2齿轮部，为了与上述第1齿轮部或是第2齿轮部中至少一个咬合运转而形成的第3齿轮部，以及产生驱动力的驱动源，上述第1至第3齿轮部中的两个齿轮部成为输入单元，接收从上述驱动源中发出的不同驱动力，剩下的一个齿轮部成为输出单元，输出上述由不同的驱动力合成的合力。通过此构造，把两个输出特性组合后就可根据需要生产出高速-低扭转力或是低速-高扭转力的输出，即使是小型机器人也可改变其输出特性使其做出随意造型。

Description

利用两个输出特性的行星齿轮系统、此系统的齿轮模具及其控制方法

技术领域

展示了利用两个输入特性的行星齿轮系统，其齿轮模具及其控制方法，更为详细地说，是展示了利用两个马达特性，利用具有齿轮变速效果的两个输入特性的行星齿轮系统，其齿轮模具及控制方法。

背景技术

一般来说，在设计机器人及机械系统时，选择驱动马达及减速齿轮比是很重要的。即，为了操作机器人及机械系统而选定最大速度及最大扭转力后，必须选择与其相符合的马达。但是，对于大部分机械系统的情况是，大负荷（载重）下的驱动（高扭转力）用低速，小负荷（载重）下的驱动（低扭转力）用高速操作。例如，人胳膊的动作及模仿人的机器人的胳膊的情况，跳舞的动作（在不提着重物的情况下）快速地驱动关节，提上重物后的移动是以低速驱动。

在汽车行驶时也可观察到类似情况。从静止状态中加速或是行驶在上坡路等情况，由于需要高扭转力，作为高减速齿轮就以低速行驶，而加速后或是平地行驶时，就使用低减速齿轮以高速行驶。

因此，驱动机器人及机械系统的驱动器必须是能够做高速-低扭转力运动及低速-高扭转力运动的。如果使用在高速中能够产生高扭转力的驱动器，虽然可以满足与其相同的驱动条件，但缺点是必须使用大容量马达。大容量马达的使用可成为增加系统重量及大小的因素。而且会阻碍小型系统的制造。

因此，汽车的情况，在向行驶轮胎传送引擎的回转力时，正在使用变速齿轮系统使其能够满足高速-低扭转力，低速-高扭转力的特性。并且，由于变速齿轮系统的使用能使其以高效能引擎的回转数来驱动，因此效率非常高。

但是，对于需要频繁改变驱动方向及驱动速度的机器人，依靠机械性齿轮变换的变速系统的使用事实上是非常困难的。

因此，有必要向由马达驱动的小型机器人及机械系统提供这样的变速齿轮系统，由此，可提升机器人的最大驱动扭转力及最快驱动速度，从能量角度来讲，可达到有效的驱动。

发明内容

技术上的问题

根据本发明的实施例，提供了从具有不同特性的两个驱动单元中输入得到不同的驱动力后，利用把两个驱动力合力输出的两个输出特性的行星齿轮系统，其具有的齿轮模具以及其控制方法。

另外，提供了两个输出特性相互配合后根据需要可生成出高速-低扭转力或是低速-高扭转力的输出的利用两个输入特性的行星齿轮系统，此系统具有的齿轮模具及其控制方法。

另外，提供了用于小型马达，并在小型系统中被有效采用后，能够为了减少费用及大量生产而使其容易模具化的利用两个输入特性的行星齿轮系统，此系统具有的齿轮模具及其控制方法。

课题的解决手段

根据本发明实施例的齿轮系统包括第1齿轮部；为了与上述第1齿轮部咬合运转而形成的第2齿轮部；为了与上述第1齿轮部或是第2齿轮部中至少一个咬合运转而形成的第3齿轮部；及产生驱动力的驱动源；上述第1至第3齿轮部中的两个齿轮部成为输入单元接收从上述驱动源中（发出的）不同驱动力，剩下的一个齿轮部成为输出单元输出上述由不同驱动力合成的合力。

根据本发明实施例的齿轮模具包括了传送第1驱动力的第1齿轮部，传送第2驱动部的第2齿轮部，为了与上述第1齿轮部或是上述第2齿轮部中至少一个咬合运转而形成的输出在上述第1齿轮部及上述第2齿轮部中输入的驱动力合力的第3齿轮部的齿轮模具，通过上述第3齿轮部输出向上述第1齿轮部及第2齿轮部输出的驱动力的合力。

根据本发明实施例的齿轮系统的控制方法，当上述齿轮系统在低速-高扭转力驱动时，只能使用具有上述低速-高扭转力特性的马达驱动。上述齿轮系统在低速-低扭转力驱动时，只驱动具有上述低速-低扭转力特性的马达，或同时驱动具有上述低速-高扭转力特性的马达和具有高速-低扭转力特性的马达。另外，上述齿轮系统在上述高速-低扭转力马达的最大扭转力领域中驱动的时候，最好是上述具有低速-高扭转力特性的马达和具有高速-低扭转力特性的马达提供相同的电流后使其生成相同的扭转力。

发明效果

根据本发明的实施例，齿轮系统从具有相互不同特性的两个驱动单元中输入接收到驱动力，通过把其合力输出。可根据需要提供多样的速度、扭转力配合的输出。由此收到齿轮变速的效果。

另外，两个输入特性组合后就可根据需要生产出高速-低扭转力或是低速-高扭转力的输出，即使是小型机器人也可改变输出特性使其做出随意造型。

另外，用于小型马达并在小型系统中被有效采用后，为了减少费用及大量生产的模具化是比较容易的。

另外，根据使用马达的大小及重量可增加最大速度及最大扭转力，并且由于能够根据马达的负重来调节能量的使用，因此能源效率也将提高。

附图说明

图1图示的是根据本发明实施例的齿轮系统的概略外观，

图2图示的是图1齿轮系统的概略分解透视图，

图3至图5图示的是利用两个输出特性的行星齿轮系统的输出入关系的概略透视图，

图6及图7图示的是是为了解释说明根据本发明实施例的齿轮系统的力的合成原理的概略图面，及

图8是齿轮系统根据操作合成的扭转力-速度图表。

图9图示的是根据本发明的第2实施例，正在为齿轮系统的一个驱动单元安装为了防止反向驱动的构成的概略图面。

图10图示的是根据发明的第3实施例，正在为齿轮系统的一个驱动单元安装为了防止反向驱动的飞轮的概略图面。

图11图示的是根据本发明的第4实施例，在齿轮系统中，为了输入驱动力，适用的一个驱动源正在通过手动输入的图面。

图12图示的是根据本发明的第5实施例，适用于齿轮系统的差动齿轮的图面。

具体实施方式

以下，将参考附加图对本发明的实施例作更为详尽的解释说明。

根据本发明的第1实施例，齿轮系统（100）是把相互不同的两个驱动单元特性合成后产出多样输出的系统。这样的齿轮系统（100）可根据情况，把输出特性的变化活用到所需要的多种领域中。即，通过一个齿轮系统（100），高速-低扭转力输出或是低速-高扭转力的输出可变换随意的造型。

根据本发明的第1实施例，齿轮系统（100）包括第1齿轮部（110），第2齿轮部（120）和第3齿轮部（130）。特别是，其中两个齿轮部成为输出驱动力的输入单元，剩下的一个齿轮部成为输出驱动力合力的输出单元。

图1及图2的展示是为了更详细地进行说明。图1图示的是根据本发明第1实施例的齿轮系统的概略外观的透视图，图2是图1齿轮系统的概略分解透视图。

第1齿轮部（110）和第2齿轮部（120）为了能够相互咬合运转而被定位。并且第3齿轮部（130）是为了与第1齿轮部（110）或是第2齿轮部（120）中至少一个咬合运转而形成的。

以下，实施例中第1齿轮部至第3齿轮部（110,120,130）将通过行星齿轮的太阳齿轮，与载体相连的行星齿轮，还有环形齿轮来举例。即，根据本发明第1实施例的行星齿轮（100），将使用由太阳齿轮，载体，行星齿轮及环形齿轮构成的行星齿轮单元为例说明。但是，理所当然地，两个齿轮部可使用成为输入单元的不同形象的齿轮。以下，将使用行星齿轮单元来举例进行说明。

第1齿轮部（110）可包括太阳齿轮（111）及与太阳齿轮（111）相连接的向太阳齿轮（111）传送驱动力或从太阳齿轮（111）中接收驱动力的太阳齿轮轴（112）。第2齿轮部（120）可包括载体（122）和在载体一侧上安装的能够自转的至少一个以上的行星齿轮，及与载体（122）另一侧相连形成的、传送驱动力的载体轴（123）。

太阳齿轮（111）介于行星齿轮（121）间相互咬合运转。因此，一般来说，太阳（111）齿轮的回转方向与行星（121）齿轮的回转方向是相反的。并且第2齿轮部（120）通过载体（122）的回转使行星齿轮（121）的自转及公转成为可能。

第3齿轮部(130)成为环形齿轮。这样的环形齿轮最好在环状内部能够形成内部齿轮。以环形齿轮为例的第3齿轮部（130）被安置于与第2齿轮部（120）的行星齿轮外侧外接相咬合。因此，随着第2齿轮部（120）的互转第3齿轮部（130）也回转。

通过这样的相互咬合，不同齿轮部的回转受到相互之间的影响后，输入的力合成后被输出。

这时，第1齿轮部至第3齿轮部（110,120,130）中两个齿轮部成为输入单元。即，有两个从驱动单元中接收到驱动力的齿轮部。

图3至图5的展示是为了进行更为具体的解释说明。图3至图5图示的是利用两个输入特性的行星齿轮系统的输出入关系的概略透视图。

参考图3，第1齿轮部（110）及第2齿轮部（120）成为输入单元后，通过两个齿轮部（110,120）将驱动力输入(In1andIn2)。被输入的驱动力合力通过第3齿轮部（130）被输出（Out）。由此，通过调节第1齿轮部（110）及第2齿轮部（120）的齿轮特性或调节传送到这些齿轮部（110，120）上的驱动力特性可使不同的输出通过第3齿轮部产生。

参考图4，第1齿轮部（110）及第3齿轮部（130）成为输入单元，输入驱动力(In1，In2)后，第2齿轮部（120）成为输出单元输出（Out）合力。另外，参考图5，第2齿轮部（120）及第3齿轮部（130）成为输入单元输入驱动力(In1，In2)后，第1齿轮部（110）成为输出单元输出（Out）合力。担当输出入力单元的齿轮部可根据齿轮系统适用对象的特性及操作方法等进行变更，力的传送原理与上述相同。

以下，将以包括太阳齿轮（111）的第1齿轮部（110）及包括行星齿轮（121）及载体（122）的第2齿轮部（120）成为输入单元，以环形齿轮为例的第3齿轮部（130）成为输出单元为例作为基准解释说明。

第1齿轮部（110）及第2齿轮部（120）最好是从相互不同的驱动源（140）接收驱动力。这时，驱动源可包括第1驱动单元（141）及第2驱动单元（142）。这里的驱动源（140）可包括多种能够转送驱动力的驱动转送单元例如马达、泵、气缸等。以下，实施例中将使用马达为例。

第1驱动单元（141）向第1齿轮部（110）输入驱动力。这时，随着第1驱动单元的回转，第1连接齿轮（113）也跟着回转，由此，太阳齿轮轴（112）在回转时太阳齿轮（111）也回转。

与此相同，第2驱动单元（142）通过第2连接齿轮（124）向第2齿轮部（120）输入驱动力。

第1驱动单元（141）及第2驱动单元（142）最好是具有相互不同的输出。例如，以马达为例的第1驱动单元（141）及第2驱动单元（142）最好是具有相互不同的容量或是具有相互不同的减速比。

更为详细地说，设定第1驱动单元（141）具有最大驱动速度低或最大驱动扭转力高的特性（低速-高扭转力），设定第2驱动单元（142）具有最大驱动速度高或最大驱动扭转力低的特性（高速-低扭转力）。即，第1驱动单元（141）和第2驱动单元（142）的特性可以设定为相反的。由此，调节不同的驱动力的特性可以控制从第3齿轮部（130）输出的驱动合力的特性。

另一方面，第1驱动单元（141）或是第2驱动单元（142）中至少有一个可通过蜗轮齿轮（143,144）输入驱动力。这种蜗轮齿轮（143,144）分别取第1连接齿轮（113）及第2连接齿轮（124）相连接。通过这种蜗轮齿轮（143,144），由于两个输入之间的干涉可防止驱动单元的反向驱动。即，使用两个马达时，具有低减速传送比的马达可因着具有高减速传送比的马达的驱动而发生反向驱动。因此，当两个马达减速传送比相差较大时，增加蜗轮齿轮（143,144）是可以防止反向驱动的。

此外，在驱动力输入传送时，正齿轮，锥齿轮，皮带驱动等常见的所有动力传送系统都可以被使用。

从第1驱动单元（141)及第2驱动单元（142）中收到驱动力，第1齿轮部（110）及第2齿轮部（120）合成驱动力后，此合成驱动力通过第3齿轮部（130）本输出。随着第3齿轮部（130）的回转，第3连接齿轮（131）回转，与其咬合的输出齿轮（132）一边回转一边通过输出轴（133）输出驱动力。由此，可驱动与输出轴（133）相连接的多种机器人，机械系统等。

另一方面，虽然没有图示，但是为了测定驱动单元的驱动速度及角度，可在每一个驱动单元的输出轴上安装编码器。另外，每个齿轮与轴之间可具备轴承，行星齿轮单元的位置最好是固定好，可以自由的进行回转。

沿着一个方向，齿轮系统（100）可以是由传送第1驱动力的第1齿轮部（110），传送第2驱动力的第2齿轮部（120），以及输出上述第1驱动力及第2驱动力合成力的第3齿轮部（130）组成的齿轮模具形态。这时，第1驱动力及第2驱动力最好是具有相互不同的输出特征。

由于这样的模具化，大小，重量，生产费用可以减少，并且能够进行大量生产。这种齿轮模具也可根据需要与多种驱动单元（马达等）连接在一起使用。另外，包括具有特定齿轮比的马达也可模具化使其变为一个整体。齿轮模具也可为了防止连接的驱动单元发生反向驱动还可以包括蜗轮齿轮。

具有与上述构成相同的，利用两个输出特性的行星齿轮系统（100），为了解释说明其操作及控制方法而展示了图6至图8。

图6及图7图示的是为了解释说明根据本发明第1实施例的齿轮系统（100）的力的合成原理的概略图，图8是根据齿轮系统（100）的操作而合成的扭转力-速度图表。

参考图6，第1驱动单元（141）及第2驱动单元（142）分别具有第1回转角速度（）及第2回转角速度（），并具有第1齿轮比(r₁)及第2齿轮比(r₂)。这时，在第1驱动单元（141）或是第2驱动单元（142）中还可包括减速齿轮（145,146）。

第1齿轮部（110）中太阳齿轮（111）的齿数被称之为z_a，以环形齿轮为例的第3齿轮部（130）的齿数被称之为z_c。这时驱动单元（141,142）的回转力在向成为输入单元的齿轮部（110,120）输入（In1andIn2）的过程中，可调节齿轮比和齿数来生成不同的输出(Out)特性。

图7(a)展示的是只驱动第1驱动单元（141）而使第2驱动单元（142）处于静止状态的概略图。参考此图，第1驱动单元（141）回转一定的角度（Δθ₁）,而第2驱动单元并没有回转。根据第1驱动单元（141）的回转可使太阳齿轮（111）沿着特定的方向回转，由此第3齿轮部（130）就具有了特定的输出角度（Δθ_out）。

关于第1驱动单元（141）回转角度的第3齿轮部（130）的微小输出角度如下：

[方程式1]

${\mathrm{\Δ\θ}}_{\mathrm{out}}=\frac{1}{r_1}(-\frac{z_a}{z_c}){\mathrm{\Δ\θ}}_1$

上述方程式1的微小输出角度若被速度替换的话，可得到以下式子：

[方程式2]

${\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_{\mathrm{out}}=R_1{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_1,$ $\mathrm{where}{R}_1=\frac{1}{r_1}(-\frac{z_a}{z_c})$

因此，可根据第1驱动单元（141）的回转角速度和第1及第3齿轮部（110,130）的齿轮齿数来决定输出特性。

图7(b)展示的是只驱动第2驱动单元（142）而使第1驱动单元（141）处于静止状态的概略图。参考此图，第2驱动单元（142）回转一定的角度（Δθ₂）,而第1驱动单元并没有回转。根据第2驱动单元（142）的回转可使行星齿轮（121）沿着特定的方向回转，由此第3齿轮部（130）就具有了特定的输出角度（Δθ_out）。

关于第1驱动单元（141）回转角度的第3齿轮部（130）的微小输出角度如下：

（111）向特定的方向回转，由此第3齿轮部（130）就具有了特定的输出角度（Δθ_out）。

关于第2驱动单元（142）回转角度的第3齿轮部（130）的微小输出角度如下：

[方程式3]

${\mathrm{\Δ\θ}}_{\mathrm{out}}=\frac{1}{r_2}(\frac{z_a}{z_c}+1){\mathrm{\Δ\θ}}_2$

上述方程式3的微小输出角度若被速度替换的话，可得到以下式子：

[方程式4]

${\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_{\mathrm{out}}=R_2{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_2,$ $\mathrm{where}{R}_2=\frac{1}{r_2}(\frac{z_a}{z_c}+1)$

因此，可根据第2驱动单元（142）的回转角速度和第2及第3齿轮部（120,130）的齿轮齿数来决定输出特性。

图7（c）展示出了第1及第2驱动单元（141,142）都被驱动的情况。这时，关于两个驱动单元（141,142）输入的输出速度式如下。

[方程式5]

${\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_{\mathrm{out}}=R_1{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_1+R_2{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_2,$ $\mathrm{where}{R}_1=\frac{1}{r_1}(-\frac{z_a}{z_c}),$ $R_2=\frac{1}{r_2}(\frac{z_a}{z_c}+1)$

利用方程式5可得出两个马达的特性合成后的输出。与其相同的两个马达特性合成的图表可通过图8进行确认。

图8的图表（a）由于高减速比特性，所以是最大驱动速度低或最大驱动扭转力高的马达的扭转力-速度图表。图表（b）由于低减速比特性，所以是最大驱动速度高或最大驱动扭转力低的马达的扭转力-速度图表。

结果，当第1驱动单元（141）具有高减速比特性，第2驱动单元（142）具有低减速比特性时，两个输入合成后，如图表（c）中高速度-低扭转力或是低速度-高扭转力的输出都会生成。

即，在使用1个驱动单元（例如1个马达）时，只展示如图表（a）或是图表（b）中高速或高扭转力其中的某一个特性而已。但是通过两个驱动单元把两个相互不同的输出特性合成在一起后，具有高速或高扭转力的所有情况将变为可能。图表（c）展示的是与汽车之类使用变速齿轮的双速变速齿轮特性图表相似的形态。根据本发明的齿轮系统（100），仅使用两个小型马达就可得到这种特性结果。

由于一般的机器人驱动都是在低负荷下以快速（高速-低扭转力），高负荷下低速（低速-高扭转力）被驱动，因此只在如普通图表（c）中的领域里进行主要操作。像汽车的变速齿轮系统这种复杂大型的齿轮系统，或是没有必要使用高容量马达时，只利用两个小型马达，通过把它们的特性合理结合后，因为能够收到齿轮变速效果，因此可提供高效适用于小型机器人系统的齿轮系统。

由这两个输入特性合成的输出特性是，不同驱动单元的特性及回转力在向输入单元传送的过程中，根据齿轮比及齿轮齿数等可具有不同的特性。

另外，由于可以收到与双速变速齿轮相类似的效果和特性，按照负荷（或是驱动扭转力）以最适的（效率方面）速度被驱动，因此可减少电流的消耗。即，以高扭转力驱动时，仅驱动具有高齿轮减速效果（低速-高扭转力）的一个驱动单元然后仅通过第1驱动部（110）或是第2驱动部（120）中至少一个齿轮部通过输入驱动力的控制方法，可使用驱动扭转力对比较低的电流。不仅如此，在需要很快的速度时，可驱动只具有高速-低扭转力特性的驱动单元或是两个驱动单元一起驱动，通过第1齿轮部（110）及第2齿轮部（120）同时输入驱动力的控制方法，就可以提供具有较高速度的输出。

另一方面，齿轮系统由高速-中扭转力驱动时，即，在与具有高速-低扭转力驱动单元的最大扭转力相比较小的扭转力区域中驱动时，最好是控制两个驱动单元能够使用统一的电流。如此，两个驱动单元可同时产生统一的扭转力。使两个驱动单元（马达）生产出统一的扭转力，为了在可能的范围内提供统一的力，两个马达生产出一样的力，这在能量效率方面是非常理想的。

通过上述控制方法，可防止因马达的过负荷等引起的过多电流消耗。

此齿轮系统（100）或是齿轮模具可被适用于多种不同的小型机器人，装置，系统。另外，像回转型旋转驱动或关节驱动等以多种不同的力或速度回转的系统，还可适用于许多需要类似系统的领域。

以下，关于根据本发明实施例2的齿轮系统，与前述实施例1中的齿轮系统相同的部分将省略解释说明。

图9图示的是根据本发明第2实施例的齿轮系统的一个在驱动单元上安装为了防止反向驱动的构成的简略图。

如图所示，本实施例的齿轮系统（200）与前述的第1实施例的齿轮系统（100,参考图1）不同的是，并没有安装防止反向驱动的蜗轮齿轮（143,144，参考图2），安装了其他构成，因此能量效率相对被提高。

与前述相同，驱动能够输出高扭转力的第1驱动单元（241）的马达时，相对输出低扭转力的第2驱动单元（242）的马达可发生自行回转的反向驱动。那么，高扭转力特性可能就不会被输出。

为了防止发生上述现象，向第2驱动单元（242）的马达引入逆电流抑制反向驱动或如图9所示，可在第2驱动单元（242）的马达上安装其他的构件。

这里，作为能够安装在第2驱动单元（242）马达上的构件（243），制动器，电气制动器或是由机械操作制动的机械制动器都可适用，另外轴承型的单向（one-way）轴承或离合器轴承也可适用。

进一步说，电气制动器作为适用于利用电气力制动的方式，根据这样的操作可防止反向驱动。单向轴承及离合器轴承提供只朝向一个方向的回转力，沿其他方向的回转如一般轴承一样具有可自由回转的特性。由于固定单向轴承的部位（不发生回转的部位）安装在第2驱动单元(242)上，马达的回转力沿着一个方向向行星齿轮系统传送后，当不驱动第2驱动单元（242），只驱动第1驱动单元（241）时，可防止沿逆方向的回转（反向驱动）。

于此相同，本发明第2实施例中，在具有相对较低扭转力输出的第2驱动单元（242）上安装其他类似制动器或轴承的构件（243）可阻止反向驱动的发生，与其他齿轮（一般的直齿轮）相比，能够得到更优的能量效率。

以下，关于根据本发明实施例3的齿轮系统，与前述实施例中的齿轮系统相同的部分将省略解释说明。

图10图示的是根据本发明第3实施例的齿轮系统的一个在驱动单元上安装为了防止反向驱动的飞轮的简略图。

如图所示，本实施例中的齿轮系统（300）为防止反向驱动而在第2驱动单元（342）马达上安装回转惯性大的飞轮（343）。这种飞轮（343）由于具有维持现在运动现状的倾向，因此在具有高扭转力的第1驱动单元（341）马达的回转在向作为输出单元的第3齿轮部（330）传送的过程中，与具有低扭转力的第2驱动单元（342）连接的第2齿轮部（320）可减少或防止反向驱动现象。应用这种飞轮（343）时，即使没有其他制动器，通过引入逆电流也可防止反向驱动。

关于利用飞轮（343）的特性来阻止反向驱动的方法，进一步说明的话，一般的飞轮（343）由于具有很大的回转惯性，例如在汽车中，被用于维持引擎的回转力。一般的马达系统（通过一个马达来驱动驱动轴的系统）中，与飞轮结合后增加了同等程度的惯性可降低马达的速度转换特性。

但是，本实施例的马达系统，即齿轮系统（300）是利用两个马达产生一个输出，因此瞬时的加速及急剧的速度变化利用马达具有的优越减速性，即利用第1驱动单元（341）马达，加减速特性低的马达，即第2驱动单元（342）的马达在加速一回后，并不使速度急剧变化而是一边维持着一定的速度一边利用第1驱动单元（341）马达的速度变化来调节整体的输出速度，由此可减少高速运行中发生的高速马达急剧速度变化引起的能量损失。

另外，由于本实施例的齿轮系统（300）是两个输入一个输出的冗余系统，通过以特定的速度控制两个驱动单元（341,342）的马达也可不产生最终的输出。进一步说，使安装了飞轮（343）的第2驱动单元（342）的马达加速时，在实际的输出上不发生负荷而只使飞轮加速，由此安装了飞轮（343）的第2驱动单元马达的加速就可以相对容易地进行，利用加过一次速的飞轮（343）的回转力来驱动实际负荷时，与静止状态被驱动相比可减少电流的消耗。由类似电流引起的能量消耗变大，并且通过减少静止状态下为了加速所需的扭转力，因此还可适用于小容量的马达。

以下，关于根据本发明实施例4的齿轮系统，与前述实施例中的齿轮系统相同的部分将省略解释说明。

图11图示的是在根据本发明第4实施例的齿轮系统中，为了输入驱动力而应用的一个驱动源手动输入的状态。

如图所示，本实施例的情况中，并不是驱动单元与第2齿轮部（420）相结合，而是向第2齿轮部（420）输入由操作人员手动操作加上的驱动力。若以自行车的脚蹬构造为例进行说明，向第2齿轮部（420）提供上的驱动力可通过与自行车脚蹬类似的手动装置（442）来提供。

根据这种构造，可只通过手动装置（442）来驱动输出轴，第1驱动单元（441）的马达和手动装置（442）同时使用可驱动第3齿轮部（430），即可驱动输出轴。

这里，通过手动装置（442）输入驱动力时，第1驱动单元（441）的马达为了使输出轴沿相反的方向回转的方向回转的话，由于实际手动输入的输出轴的速度减少可产生齿轮比的变化效果。由此，特定领域中可发生类似无限变速齿轮相同的机能。

以下，关于根据本发明实施例5的齿轮系统，与前述实施例中的齿轮系统相同的部分将省略解释说明。

图12图示的是根据本发明实施例5的齿轮系统应用自动齿轮的图面。

如图所示，本实施例的齿轮系统（500），作为由两个齿轮部发生的2个输入通过一个齿轮部产生输出的自动齿轮系统，包括分别于第1齿轮部（510）及第2齿轮部（520）相对应的差动齿轮（511,521），第3齿轮部（530）包括与在第1齿轮部（510）及第2齿轮部（520）的差动齿轮之间结合的一对差动驱动齿轮（531）相结合的环形齿轮（532）。另外，环形齿轮（532）与驱动轴（550）的驱动齿轮（551）咬合结合后通过环形齿轮（532）的回转使驱动轴（550）回转。

这里，第1齿轮部（510）的差动齿轮（511），第2齿轮部（520）的自动差动齿轮（521）成为从驱动源中分别接收到驱动力的输入单元，第3齿轮部（530）成为把由不同的驱动力合成的合力输出出去的输出单元。但是，并不限定于此，可从3个齿轮部（510,520,530）随意挑选两个成为输入单元，一个成为输出单元。

此自动齿轮系统（500）与前述的第1实施例中的行星齿轮系统相同，由于具备3个回转轴及在内部具有1个轴，两个回转轴作为输入，一个回转轴作为输出的话，可合成两个输入一个输出。

相同地，上述实施例中展示的两个马达特性合成的方法可根据控制方法或是使用目的的不同适用于行星齿轮或是自动齿轮，但是并不仅限于此，具有三个驱动轴及内部一个驱动轴的所有齿轮系统皆是理所当然可以应用的。

另一方面，上述齿轮模具，即由两个输入一个输出生成的齿轮模具可安装在运送装置中被使用。更为具体地解释，运送装置包括具有可传送相互不同的输入特性的第1齿轮部及第2齿轮部还有通过输出它们的合力生成的第3齿轮部的齿轮模具，及选择性地控制第1齿轮部或是第2齿轮部传送的驱动力，控制由第3齿轮部输出的驱动力的控制部。

这种运送装置可以是至少有一个齿轮部是由电气驱动的电动自行车。这种电动自行车，由第1齿轮部输入的第1驱动力可以是使用者调节可输入的手动输入，由第2齿轮部输入的第2驱动力可以是通过电气的供给生成的驱动力。由此，根据是平地及丘陵等场所，可选择性地驱动第1齿轮部或是第2齿轮部由此提高能量效率。如果说，丘陵等上坡时，与使用通过手动输入的第1齿轮部相比，最好是使用通过电气供给驱动的第2齿轮部。这时，第2齿轮部可使用具有低速-高扭转力特性的马达。

但是，适用于齿轮模具的运送装置并不仅限于电动自行车，同样也适用于其他运送装置或是移动工具。另外，输入驱动力的两个齿轮部中的一个齿轮部是为了手动输入的齿轮部，另一个可被解释为是通过电气供给而输入驱动力的齿轮部，但是并不仅限于此，两个齿轮部全都是由通过手动输入驱动的齿轮部构成也无妨，两个齿轮部全都是由通过电气供给生成驱动力的齿轮部构成也可以。

另一方面，前述的齿轮系统，即第1齿轮部及第2齿轮部分别从驱动源中收到驱动力成为输入单元，第3齿轮部把不同的驱动力合成合力后输出成为输出单元的齿轮系统确实可在运送装置上安装并使用。进一步讲，运送装置，是包括了此类齿轮部的齿轮系统，并包括分别控制齿轮部中选择好的齿轮部传送驱动力，控制输出的控制部。

运送装置，举例来说，作为输入单元的第1齿轮部及第2齿轮部中至少一个齿轮部是由电气驱动的电动自行车。电动自行车，由第1齿轮部输入的驱动力可以是使用者能够调节的手动输入，由第2齿轮部输入的驱动力可以是根据电气供给生成的驱动力。由此，可选择性地驱动第1齿轮部或是第2齿轮部以此提高能量效率。例如，丘陵等上坡时，与使用手动输入的第1齿轮部相比，可使用通过电气供给驱动力的第2齿轮部，这时，第2齿轮部可使用具有低速-高扭转力特性的马达。

但是，这里同样也是，前述的齿轮系统可适用的运送工具并不仅限于电动自行车，其他运送装置也同样可以适用。而且，第1齿轮部及第2齿轮部中输入的驱动力也可以是不同的手动输入，也可以是全部通过电气供给产生的驱动力。

以上关于本发明的说明虽然仅限于实施例和图面，但是本发明却并不仅限于此，具有关于本发明相关领域基本知识的人都可以对此素材进行大量的修正和变型。

因此，本发明的范围并不是通过解释说明过的实施例来局限设定的，而必须是由通过下述的专利权利要求书以及与专利权利要求书具有同等效应的说明设定的。

Claims (11)

1.一种齿轮系统，包括：

第1齿轮部；

为了与上述第1齿轮部咬合运转而形成的第2齿轮部；

为了与上述第1齿轮部或是第2齿轮部中至少一个咬合运转而形成的第3齿轮部；

产生驱动力的驱动源，其包括具有相互不同输出的第1驱动单元及第2驱动单元；及

附接在一个驱动单元的反向驱动防止装置，其中上述驱动单元是在上述第1驱动单元及上述第2驱动单元中具有相对较低的扭转力或相对较低的减速传送比的驱动单元，

上述第1驱动单元或上述第2驱动单元包括减速齿轮，上述第1至第3齿轮部中的两个齿轮部成为输入单元，接收从上述第1驱动单元或上述第2驱动单元中发出的驱动力，剩下的一个齿轮部成为输出单元，输出由上述驱动力合成的合力，

并且由上述第1驱动单元或上述第2驱动单元的回转角速度及上述第3齿轮部和作为输入部分的上述第1齿轮部或上述第2齿轮部的齿数来决定输出特性，

在两个输入之间发生干涉或上述两个驱动单元的减速传送比相差大时，反向驱动防止装置防止具有相对较低的扭转力和相对较低的减速传送比的所述驱动单元的反向驱动。

2.根据权利要求1所述的齿轮系统，其中：

上述第1驱动单元及第2驱动分别具有马达，上述马达具有相互不同的容量。

3.根据权利要求1所述的齿轮系统，其中：

上述第1齿轮部包括太阳齿轮，

上述第2齿轮部包括行星齿轮及载体，

上述第3齿轮部包括环形齿轮，

上述太阳齿轮及载体成为输入单元，上述环形齿轮成为输出单元。

4.根据权利要求1所述的齿轮系统，其中：

上述第1齿轮部包括太阳齿轮，

上述第2齿轮部包括行星齿轮及载体，

上述第3齿轮部包括环形齿轮，

上述太阳齿轮及环形齿轮成为输入单元，上述载体成为输出单元。

5.根据权利要求1所述的齿轮系统，其中：

上述第1齿轮部包括太阳齿轮，

上述第2齿轮部包括行星齿轮及载体，

上述第3齿轮部包括环形齿轮，

上述环形齿轮及载体成为输入单元，上述太阳齿轮成为输出单元。

6.根据权利要求1所述的齿轮系统，其中：

上述反向驱动防止装置是一个蜗轮，上述第1驱动单元或是第2驱动单元中至少有一个是为了防止反向驱动而通过上述蜗轮传递驱动力。

7.根据权利要求1所述的齿轮系统，其中：

上述反向驱动防止装置是一个电子刹车或一个机械刹车，并且在上述第1驱动单元或是第2驱动单元上至少有一个是为了防止反向驱动而接合了上述电子刹车或上述机械刹车。

8.根据权利要求1所述的齿轮系统，其中：

上述反向驱动防止装置是一个单向轴承或一个离合器轴承，并且在上述第1驱动单元或是第2驱动单元中至少有一个接合了上述单向轴承或上述离合器轴承。

9.根据权利要求1所述的齿轮系统，其中：

在上述第1驱动单元或是第2驱动单元中至少有一个接合了具有惯性的飞轮。

10.根据权利要求1所述的齿轮系统，其中：

上述第1齿轮部至第3齿轮部中的一个通过上述具有马达的驱动源输入驱动力，上述第1至第3齿轮部中的另一个输入通过手动产生的驱动力。

11.根据权利要求1所述的齿轮系统，其中：

上述第1齿轮部及上述第3齿轮部分别包括相互对应的差动齿轮，

上述第3齿轮部包括与接合在上述第1齿轮部及上述第2齿轮部的上述差动齿轮之间的一对差动驱动齿轮接合的环形齿轮，

上述环形齿轮与一个驱动轴的一个驱动齿轮咬合结合，以通过上述环形齿轮的回转使上述驱动轴旋转，

上述第1齿轮部的上述差动齿轮，上述第2齿轮部的上述差动齿轮及上述第3齿轮部的上述环形齿轮中两个齿轮部成为输入单元接收从上述驱动源中发出的不同驱动力，剩下的一个齿轮部成为输出单元输出上述由不同驱动力合成的合力。