CN104822968A - 合成输入齿轮系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种合成输入齿轮系统，其中，包括：第一动力源，用于产生旋转力；第二动力源，用于产生与所述第一动力源相同或不同特性的旋转力；第三动力源，用于产生与所述第一动力源及所述第二动力源相同或不同特性的旋转力；以及齿轮部，以所述第一动力源至第三动力源的旋转力作为输入产生合成输出，所述齿轮部合成所述第一动力源至第三动力源中的2个动力源之间的转矩，并合成剩下一个动力源的速度来产生合成输出。通过如上所述构成，可从特性相同或不同的动力源产生多样的输出。

Description

合成输入齿轮系统

技术领域

本发明涉及一种合成输入齿轮系统，更详细而言，涉及一种合成输入齿轮系统，该系统合成在特性或容量相同或不同的多个动力源产生的输入，并输出各动力源原来的特性或合成的特性等能产生多样的输出。

背景技术

一般，为了控制机器人、汽车、运输工具或机械系统等使用马达或引擎等动力源。此时，为了执行所要求的工作(操作、动作)，需选择满足工作要求容量的动力源。例如，动力源为马达时，马达的容量与马达的大小、重量及费用有密切的关系。

机器人或机械系统等需要用大转矩、快速度驱动时，需要容量大的动力源，随之机器人或机械系统等的大小、重量及费用增加。

汽车要在倾斜的道路上顺利行驶需要输出高转矩，快速行驶时需要输出高速度，为此，将引擎的旋转力传送至轮胎的过程中，使用变换齿轮比的齿轮变速装置。但是，齿轮变速系统因其机构复杂、价格高、重量重等问题而难以使用于小型驱动系统。

本申请人曾提出过利用两个输入特性的行星齿轮系统(韩国公开专利第10-2012-0028234号)。但是，本申请人在该韩国公开专利中只提出了合成输入速度的技术。为了产生具有更多样的特性的输出，需要能合成所输入速度和转矩的齿轮系统。

因此，在本发明中提出组合不同马达的特性而使用的技术，该技术是无需使用如电动车变速齿轮系统的复杂的机械系统，也能得到与电动车类似的特性，简单适用于小型马达系统。

并且，本发明中提出能简单适用于小型驱动系统，合成3个以上输入来产生多样的输出的齿轮系统。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种合成输入齿轮系统，该系统合成相同或不同特性的动力源的输入而产生新输出，即结合多个动力源的输入，更详细而言，提供一种合成输入齿轮系统，该系统个别地输出各动力源的特性而使用，或者根据需要合成各动力源的特性产生一个输出，或者分别改变各动力源的特性或分别改变各动力源的减速比来产生动力源多样特性的输出，从而，可根据需要以最佳的速度及转矩驱动马达。

本发明提供一种合成具有相同或不同特性的多个动力源，能产生多样的输出的合成输入齿轮系统。

本发明提供一种通过区分合成动力源的转矩和速度，能产生多样的输出的合成输入齿轮系统。

本发明提供一种通过依次合成动力源的转矩和速度，可以产生多样的输出的合成输入齿轮系统。

本发明提供一种在至少3个动力源作为输入作用的系统中，可以合成所有动力源或者选择性地合成2个动力源的合成输入齿轮系统。

本发明是为解决所述问题点而提出的，根据本发明的一实施例的合成输入齿轮系统，包括：第一齿轮部；第二齿轮部，形成为与所述第一齿轮部相啮合转动；第三齿轮部，形成为与所述第一齿轮部或第二齿轮部中的至少一个相啮合转动；以及动力源，用于产生驱动力，所述第一齿轮部至第三齿轮部中的2个齿轮部成为从所述各动力源接收各驱动力的输入部，剩下一个齿轮部成为输出合成所述各动力源的合力的输出部，所述动力源包括具备相同或不同的输出的第一动力源及第二动力源，所述第一动力源及第二动力源中的至少一个包括第四齿轮部，所述第四齿轮部根据动力源的旋转方向改变减速比，但保持输出的驱动方向相同。

所述第一动力源及第二动力源分别包括马达，所述马达可具备不同的容量或不同的减速比。

所述马达中的一个可具备低速-高转矩特性，另一个可具备高速-低转矩特性。

所述第四齿轮部，包括：正旋转齿轮及逆旋转齿轮，在马达进行正旋转及逆旋转时分别进行正旋转及逆旋转；第一输入齿轮及第二输入齿轮，分别与所述正旋转齿轮及逆旋转齿轮连动，对相应输入部输入驱动力；以及中间齿轮，形成为啮合于所述正旋转齿轮与第一输入齿轮之间或者所述逆旋转齿轮与第二输入齿轮之间而转动。

所述正旋转齿轮及逆旋转齿轮分别包括离合器轴承或单向轴承。

为达成所述目的，根据本发明的其他实施例的合成输入齿轮系统，包括：第一动力源，用于产生旋转力；第二动力源，用于产生与所述第一动力源相同或不同特性的旋转力；第三动力源，用于产生与所述第一动力源及所述第二动力源相同或不同特性的旋转力；以及齿轮部，以所述第一动力源至第三动力源的旋转力作为输入产生合成输出，所述齿轮部可合成所述第一动力源至第三动力源中2个动力源之间的转矩，并合成剩下一个动力源的速度来产生合成输出。

通过如上所述构成，可以从特性相同或不同的动力源产生多样的输出。

所述齿轮部包括：第一主齿轮至第三主齿轮，分别直接连接于所述第一动力源至第三动力源的旋转轴；以及连接齿轮部，接收或传送所述第一主齿轮至第三主齿轮中2个主齿轮间的旋转力。

所述连接齿轮部包括至少一个直接连接齿轮，所述直接连接齿轮的旋转中心与所述第一主齿轮至第三主齿轮的旋转中心位于相同直线上。

所述直接连接齿轮具备第一直接连接齿轮及第二直接连接齿轮，所述第一直接连接齿轮啮合于所述第一主齿轮与所述第三主齿轮之间，所述第二直接连接齿轮啮合于第二主齿轮。

若在所述第一直接连接齿轮啮合于所述第一主齿轮与所述第三主齿轮之间的状态下，所述第一主齿轮及第三主齿轮都旋转，则可通过所述第一直接连接齿轮合成所述第一动力源及第三动力源的转矩。

所述连接齿轮部具备惰轮，所述惰轮用于合成所述第一动力源与第二动力源的速度，或者合成所述第二动力源与所述第三动力源的速度。

所述直接连接齿轮啮合于所述第一主齿轮与所述第二主齿轮之间，所述连接齿轮部具备与所述直接连接齿轮内接相啮合的惰轮。

所述连接齿轮部包括直接连接齿轮及惰轮，所述直接连接齿轮啮合于所述第一主齿轮至所述第三主齿轮中2个主齿轮之间，所述惰轮通过所述直接连接齿轮的旋转力被动旋转。

所述第一动力源至第三动力源配置成所述第一主齿轮至所述第三主齿轮中的2个主齿轮共同啮合于所述直接连接齿轮，剩下一个主齿轮啮合于所述惰轮。

所述第一动力源至所述第三动力源中，可合成与所述直接连接齿轮啮合的动力源的转矩，合成与所述惰轮啮合的动力源的速度。

所述惰轮将通过所述直接连接齿轮合成转矩的2个主齿轮的旋转力和剩下一个主齿轮的旋转力作为输入合成速度。

发明效果

本发明具有如下效果。

如上所述，根据本发明的合成输入齿轮系统，从具有相同或不同特性的多个或至少3个动力源接收驱动力并输出这些驱动力的合力，此时，由于区分转矩或速度进行合成，因此可以产生多样的输出。

根据本发明的合成输入齿轮系统，由于区分动力源的转矩或速度合成或按顺序进行合成，因此，可根据需要提供多样的速度、转矩配合的输出，由此，能得到齿轮变速效果。

根据本发明的合成输入齿轮系统，通过组合多个或至少3个动力源的输入特性，可根据需要产生高速-低转矩或低速-高转矩的输出，因此，小型机器人等小型驱动系统也能自如改变输出特性。而且，能有效采用于小型系统，容易模块化，所以节约费用，能大量生产。

根据本发明的合成输入齿轮系统，相较于所使用动力源的大小或重量，可以增加最大速度及最大转矩，根据输出轴的负荷，可通过多种方法驱动动力源，因此能改善能量效率。

根据本发明的合成输入齿轮系统，从特性相同或不同的2个动力源接收驱动力并输出这些驱动力的合力，尤其，从相同的动力源也能获得根据马达的旋转方向使减速比不同但输出的驱动方向相同的驱动力，从而，可根据需要提供多样的速度、转矩配合的输出，能得到齿轮变速效果。

附图说明

图1及图2是示出根据本发明的一实施例的用于结合多个动力源的齿轮系统的图。

图3及图4是示出图1的行星齿轮单元的图。

图5至图7是说明在图3的行星齿轮单元中利用2个输入特性的多样的输出入关系的示例图。

图8a至图8c以及图10是说明图2的齿轮系统的输出入关系的示例图。

图11a至图11d是根据图8至图10的单独操作的输出(转矩-速度)图表的示例图。

图12a至图12c是根据图8至图10的结合动作的输出(转矩-速度)图表的示例图。

图13是示出图1的齿轮系统的适用例的图。

图14是根据本发明的其他一实施例的合成输入齿轮系统的概念图。

图15是示出在图14的合成输入齿轮系统适用电动自行车的例的图。

图16是示出根据图15的合成输入齿轮系统的分解立体图。

图17至图21是用于说明根据图16的合成输入齿轮系统的输出入关系的示例图。

图22a至图22d是示出根据图16的合成输入齿轮系统的动力源的输出特性的图表。

图23a至图23d是示出根据图16的合成输入齿轮系统的动力源的合成输出特性的图表。

图24是示出根据图16的合成输入齿轮系统的变形例的分解立体图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例，参照附图进行说明时，即便是在不同的图面，对相同的构成要素标注相同的符号。另外，若判断为对相关公知构成或功能的具体说明使本发明的要旨不明确，则省略其详细说明。

图1及图2是示出用于结合根据本发明的一实施例的多个动力源的齿轮系统100的图，图1是齿轮系统100的概略分解立体图，图2是以图表示图1的齿轮系统100的结合状态的图。

为了方便说明使用2个动力源，举例说明以马达作为动力源的例。若利用使用2个动力源合成的输出与其他动力源结合的方法，则可以合成多个动力源的特性。

根据本发明的一实施例的齿轮系统100合成相互不同的2个动力源的特性可以多样的输出。根据情况，所述齿轮系统100可利用于需要改变输出特性的多样的领域。即通过一个齿轮系统100可自如变换高速-低转矩的输出或低速-高转矩的输出。

齿轮系统100包括第一齿轮部110、第二齿轮部120、第三齿轮部130以及第四齿轮部140。尤其，第一齿轮部110、第二齿轮部120、第三齿轮部130中，2个齿轮部成为输入驱动力的输入部，剩下一个齿轮部成为输出驱动力的合力的输出部，本实施例中将第一齿轮部110及第三齿轮部130作为输入部，第二齿轮部120作为输出部进行说明。

第四齿轮部140，根据动力源(例如马达)的旋转方向改变减速比，但保持输出的驱动方向相同，在作为向输入部传送驱动力的驱动源的所谓第一动力源150及第二动力源160中的至少一个包括第四齿轮部140，本发明的一实施例中以在第一动力源150包括第四齿轮部140为例进行说明。

第一齿轮部110与第二齿轮部120以相啮合转动的方式配置。并且，第三齿轮部130形成为与第一齿轮部110或第二齿轮部120中的至少一个相啮合转动。

以下实施例中，第一齿轮部110、第二齿轮部120及第三齿轮部130将通过行星齿轮系统的太阳齿轮、与载体连接的行星齿轮及环形齿轮来举例。即根据本发明一实施例的齿轮系统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。当然2个齿轮部还可以使用成为输入部的其他形状的齿轮。下面，将使用行星齿轮单元来举例进行说明。

第一齿轮部110可具备：太阳齿轮111；以及太阳齿轮轴112，连接于所述太阳齿轮111，用于向所述太阳齿轮111传送驱动力，或从太阳齿轮111接收驱动力。第二齿轮部120可具备：载体122；一个以上行星齿轮121，以安装在所述载体122的一侧上的状态进行自转；以及载体轴123，连接于所述载体的另一侧，用于传送驱动力。

太阳齿轮111设置于行星齿轮121之间，相啮合转动。因此，一般，太阳齿轮111的旋转方向与行星齿轮121的旋转方向相反。并且，第二齿轮部120可通过载体122的旋转使行星齿轮121自转及公转。

第三齿轮部130成为环形齿轮。所述环形齿轮一般在环形的内部形成内接齿轮而形成。以环形齿轮为例的第三齿轮部130与第二齿轮部120的行星齿轮121的外侧外接相啮合。从而，第三齿轮部130随着第二齿轮部120的旋转而旋转。

通过这些齿轮部相互啮合，各齿轮部的旋转互相受影响合成力后输出。此时，第一齿轮部110、第二齿轮部120及第三齿轮部130中的2个齿轮部成为输入部。即从动力源受驱动力的齿轮部为2个。

第四齿轮部140可具备：正旋转齿轮141及逆旋转齿轮142，作为动力源使用的马达进行正旋转及逆旋转时分别进行正旋转及逆旋转；第一输入齿轮144，形成为与正旋转齿轮141相啮合转动，向对应输入部即太阳齿轮轴112输入驱动力；中间齿轮145，形成为与逆旋转齿轮相啮合转动；第二输入齿轮146，形成为与中间齿轮145相啮合转动，向对应输入部的太阳齿轮轴112输入驱动力。

正旋转齿轮141及逆旋转齿轮142可具备离合器轴承141a、142a或单向轴承，使得根据马达的旋转方向仅向一侧方向旋转。

图3及图4是示出图1的行星齿轮单元的图，图3是行星齿轮单元的结合立体图，图4是用图表示图3的动力传送的图。

一般，行星齿轮单元由太阳齿轮、环形齿轮及连接于行星齿轮的载体构成。一般，用作减速齿轮系统的行星齿轮单元作为输入轴使用太阳齿轮、环形齿轮、载体中的一个并连接于马达，然后将另外一个固定后将另外一个作为输出轴使用。本实施例中，不使用固定轴，2个为输入，1个为输出，在行星齿轮单元内合成2个输入。

图3的行星齿轮单元以将太阳齿轮111的轴112及环形齿轮130的轴133作为输入，将载体122的轴123作为输出的系统为例进行说明。图4是用图表示图3的动力传送的图，为了各齿轮顺利旋转可以使用轴承170。

图5至图7是用于说明图3的行星齿轮单元利用2个输入特性的多样的输出入关系的示例图。

根据图5，第一齿轮部110及第二齿轮部120成为输入部，通过所述2个齿轮部110、120输入(In1、In2)驱动力。如此输入的驱动力的合力通过第三齿轮部130输出(Out)。由此，调整第一齿轮部110及第二齿轮部120的齿轮特性或者调整传到第一齿轮部110及第二齿轮部120的驱动力的特性的同时，可通过第三齿轮部130产生多样的输出。

根据图6，第一齿轮部110及第三齿轮部130成为输入部输入(In1、In2)驱动力，第二齿轮部120成为输出部输出(Out)合力。根据图7，第二齿轮部120及第三齿轮部130成为输入部输入(In1、In2)驱动力，第一齿轮部110成为输出部输出(Out)合力。如此，对应于输出入部的齿轮部可根据适用齿轮系统的对象的特性及制作方法改变，传送力的原理如上所述。

下面，包括太阳齿轮111的第一齿轮部110及以环形齿轮130为例的第三齿轮部130成为输入部，包括行星齿轮121及载体122的第二齿轮部120成为输出部，以此例为准进行说明。

第一齿轮部110及第三齿轮部130优选分别从不同的动力源接收驱动力。此时，动力源可包括第一动力源150及第二动力源160。第一动力源150及第二动力源160可使用能传送驱动力的马达、泵、气缸等各种驱动力传送单元，下面的实施例中说明使用马达的例。

第一动力源150向第一齿轮部110输入驱动力。

作为一例，当第一动力源150的马达151朝右方向正旋转时，正旋转齿轮141随之一起旋转，并与该正旋转齿轮141相啮合的第一输入齿轮144旋转，随此，太阳齿轮轴112旋转的同时，太阳齿轮111进行旋转。作为其他例，第一动力源150的马达151朝左方向逆旋转时，逆旋转齿轮142随之一起旋转，并与逆旋转齿轮142相啮合的中间齿轮145与第二输入齿轮146旋转，随此，太阳齿轮轴112旋转的同时，太阳齿轮111进行旋转。

如上述两种驱动例所示，通过本发明的一实施例的第一动力源150的第四齿轮部140，可以从一个马达131向第一齿轮部提供根据马达的旋转方向减速比不同但输出的驱动方向相同的驱动力。

作为其他另一例，第二动力源160通过马达161、环形齿轮轴133及连接齿轮131、132向第三齿轮部130输入驱动力。

第一动力源150及第二动力源160优选具备相互不同的输出。例如，第一动力源150的马达151及第二动力源160的马达161优选具备不同的容量或不同的减速比。

更详细而言，设定第一动力源150具有最大驱动速度低，而最大驱动转矩高的特性(低速-高转矩)，设定第二动力源160具有最大驱动速度低，而最大驱动转矩低的特性(高速-低转矩)。即第一动力源150与第二动力源160的特性可以设定为相反。

因此，通过调节各驱动力的特性，可以控制输出到第二齿轮部120的驱动合力的特性。

另外，虽未图示，为了测定动力源的驱动速度及角度，在各动力源的输出轴可以安装编码器。并且，在各齿轮和轴之间可以具备轴承，此时，行星齿轮单元的位置最好是固定的，但可自如旋转。

根据一侧面，齿轮系统100可以是由传送第一驱动力的第一齿轮部110、传送第二驱动力的第三齿轮部130、以及输出第一驱动力及第二驱动力的合成力的第二齿轮部120组成的齿轮模块形态构成。此时，第一驱动力与第二驱动力优选具备不同的输出特性。

通过如上述模块化，不仅可以减小大小、重量、生产费用，而且，还能大量生产。这些齿轮模块，可根据需要连接多样的动力源(马达等)使用。或者，包含具有特定齿轮比的马达也可模块化使其成为一个整体。为了防止连接的动力源反向驱动，齿轮模块可进一步包括蜗轮传动装置。

图8a至图8c及图10是说明图2的齿轮系统100的输出入关系的示例图。

图8b及图8c示出本发明的实施例中使用的离合器轴承(或者单向轴承或固定轴承(lock bearing))的驱动例。图8b表示马达的输入通过离合器轴承作为输出传送的情况，马达与图8b相反方向旋转时，如图8c所示，旋转力不会传送至输出轴。

图8a中，第二动力源160的马达161以速度V1朝正方向驱动时，将最终输出轴123的驱动速度设为O1，如图9所示，第一动力源150的马达151以速度V2a朝正方向旋转时，将最终输出轴123的驱动速度设为O2a，如图10所示，第一动力源150的马达151以速度V2b朝图9的V2a的相反方向即反方向旋转(驱动)时，将最终输出轴123的驱动速度设为O2b。此时，图9和图10的马达151的V2a，V2b的旋转方向互相相反，但是，设置于内部的第一齿轮110、第二齿轮120、第三齿轮130，尤其通过第四齿轮部140，输出O2a、O2b具有相同的输出方向。

图11a至图11d是示出如图8至图10所示马达单独工作时的输出(转矩-速度)图表的示例图，图12a至图12c是根据图8至图10的马达的结合动作的输出(转矩-速度)图表的示例图。

例如，假设2个马达151、161使用图11a所示的转矩-速度(Torque-RPM)特性的马达时，如图8a所示，当马达161单独驱动时，由于齿轮系统100的内部减速齿轮比，最终输出轴123的输出特性O1成为图11b所示，如图9及图10所示，通过马达151的正旋转或逆旋转驱动产生的最终输出轴123的输出特性O2a及O2b成为图11c及图11d所示。

此时，如图3、6具有2个输入部的行星齿轮单元中相加各输入速度而输出，因此，当2个马达151、161同时驱动时，如图12c所示，可进一步具备2个输出特性O1+O2a，O1+O2b。

即，图12a表示如图8及9所示2个马达161、151同时驱动而向太阳齿轮轴112及环形齿轮轴133输入驱动力V1、V2a时，作为最终输出的载体123的输出特性O1+O2b，图12b表示如图8a及图10所示2个马达161、151同时驱动而向太阳齿轮轴112及环形齿轮轴133输入驱动力V1、V2b时，作为最终输出的载体123的输出特性O1+O2b。

根据本发明的实施例的图1及图2的齿轮系统100产生的最终输出特性，如图12c所示，可根据马达151的驱动方向(正方向或反方向)具有O1+O2a或O1+O2b的输出特性。

图13是示出适用图1的齿轮系统100的一例的图。

举例说明驱动围绕马达的旋转体840的方法以便利用包含伞齿轮820的旋转体840将合成输入齿轮系统100的输出容易适用于驱动轮胎的系统，虽未图示，在旋转体840可进一步安装轮胎、驱动滑轮、自行车的车条等使用。

如此，根据本发明的一实施例的合成输入齿轮系统100产生的最终输出以具有相互不同的减速比的方式合成2个小型马达的特性，从而，如图12c所示提高最大驱动速度-最大驱动转矩，而且，根据需要可在耗电量少的特性(效率最佳的特性)下驱动马达。如上所述，将2个马达使用相互不同的马达，或者分别调整各马达的减速比时，可利用小型马达形成机器人或机械系统所需的特性。

下面，说明起输入作用的动力源至少有3个时合成输入的齿轮系统200。

参照图14，根据本发明的其他实施例的合成输入齿轮系统200合成至少3个动力源210、220、230的输入来产生多样特性的输出。下面，为了方便说明，使用3个动力源，即第一动力源210、第二动力源220及第三动力源230，3个动力源中的1个是手动输入(例如，电动自行车的踏板)，剩下2个动力源为马达。此处，动力源并不限定于马达、踏板等，只要是发动机等能产生旋转力的驱动源皆可使用。

图14的各个动力源，作为动力源可使用马达、内燃机构(汽车的发动机)、手动输入(自行车的踏板、能用手转动的连杆等)等产生旋转力的所有驱动单元。

图14的合成输入齿轮系统200通过齿轮相啮合，并利用动力传送系统来合成多个输入后产生多样的特性的输出。此处，根据本发明的合成输入齿轮系统，在合成3个动力源210、220、230的输入时，区分转矩及速度(旋转速度或旋转角速度，以下统称为速度)进行合成，从而可产生多样特性的输出。还可以依次合成转矩与速度。

参照图14，合成动力源B与动力源C的转矩(图14中(+)是指转矩合成)，然后合成经转矩合成的输出与动力源A的速度(图14中+是指速度合成)。此处，先合成动力源B与动力源C的转矩后，可以合成剩下动力源A的速度。如此，根据本发明的其他实施例的合成输入齿轮系统200，如图14所示，合成相互不同的3个动力源A、B、C的转矩(加2个输入的转矩)及速度(加2个输入的速度)，从而，可以产生多样的输出。

图15是根据本发明的合成输入齿轮系统200适用于电动自行车的情况的示例图。适用于电动自行车时，合成输入齿轮系统200优选安装于电动自行车的踏板所处的部分。适用于电动自行车时，第一动力源210成为踏板，第二动力源220及第三动力源230成为马达。适用于电动自行车时，合成输入齿轮系统需固定于链轮(sprocket，未图示)的一侧，为此，齿轮系统200可固定于外壳201，其中外壳201安装于卷绕有自行车链条的链轮一侧。

图16示出根据图15的合成输入齿轮系统200被分解的状态。如图16所示，合成输入齿轮系统200可包括第一动力源210、第二动力源220、第三动力源230及多个齿轮而构成。

第一动力源210是踏板，第二动力源220及第三动力源230是马达。在第一动力源210的一侧配置耦合有链条的链轮271，链轮271结合于第一输出齿轮252。在外壳201可固定第二动力源220及第三动力源230。为此，在外壳201可形成动力源固定部203，在外壳201还可以形成离合器固定部202用以固定后述的离合器轴承223。此处，外壳201的结构或形态并不限定于图16所示的结构或形态。

根据图16及图17，根据本发明的合成输入齿轮系统200，可包括：第一动力源210，用于产生旋转力；第二动力源安220，用于产生与第一动力源210相同或不同特性的旋转力；第三动力源230，用于产生与第一动力源210及第二动力源220相同或不同特性的旋转力；齿轮部，将第一动力源210、第二动力源220及第三动力源230的旋转力作为输入产生合成输出。此处，所述齿轮部合成第一动力源210、第二动力源220及第三动力源230中的2个动力源之间的转矩，合成剩下一个动力源的速度来产生合成输出。

通过如上述构成，可从特性相同或不同的多样的动力源产生多样的输出。即通过合成第一动力源210、第二动力源220及第三动力源230的转矩或速度，可以产生具有多样特性的输出。

所述齿轮部可包括第一主齿轮212、第二主齿轮222、第三主齿轮232，分别直接连接于第一动力源210的旋转轴211、第二动力源220的旋转轴221、第三动力源230的旋转轴231；连接齿轮部260，在第一主齿轮212、第二主齿轮222及第三主齿轮232中的至少2个主齿轮之间接收或传送旋转力。连接齿轮部260接收第一动力源210及第二动力源220的旋转力，并将旋转力合成传送给链轮271，或者接收第二动力源220及第三动力源230的旋转力，并合成该旋转力传送给链轮271。此时，连接齿轮部260并不单纯合成旋转力，而是合成第一动力源210、第二动力源220及第三动力源230的转矩或速度。此处，合成转矩或者速度取决于连接齿轮部如何通过齿轮连接于第一动力源210、第二动力源220及第三动力源230。

第一动力源210包括与第一主齿轮212一同旋转的旋转轴211。在第一主齿轮212还可安装第一离合器轴承213。第一离合器轴承213是一种单向轴承用于使第一主齿轮212仅朝一方向旋转。旋转轴211贯穿第一主齿轮212也耦合于第一输出齿轮252。第一输出齿轮252可向链轮271传送旋转力或者输出(合成的输出)。

第一输出齿轮252与第二输出齿轮263相啮合，可从第二输出齿轮263接收旋转力。另外，第二输出齿轮263通过连接齿轮部260接收旋转力。

连接齿轮部260可以说是合成第一动力源210、第二动力源220及第三动力源230的旋转力的齿轮模块。可通过连接齿轮部260的结构或形态合成第一动力源210、第二动力源220及第三动力源230的转矩或速度。图16及图24中的连接齿轮部260、360的结构或形态是一种示例而已，并不限定连接齿轮部的结构或形态。

根据图16及图17，连接齿轮部260可以包括一个以上直接连接齿轮241、261，直接连接齿轮241、261的旋转中心与第一主齿轮212、第二主齿轮222及第三主齿轮232的旋转中心位于同一直线上。

直接连接齿轮241、261可以说是从第一主齿轮212、第二主齿轮222、第三主齿轮232接收旋转力来旋转连接齿轮部260的其他齿轮的齿轮。连接齿轮部260可包括通过直接连接齿轮241、261的旋转被动旋转的惰轮251。

图16是惰轮251为差动齿轮形态时的示例图。惰轮251可形成为与2个直接连接齿轮241、261相啮合旋转。在直接连接齿轮241、261的平面部可分别形成第一伞齿轮242及第二伞齿轮262使得与惰轮251相啮合。惰轮可向第二输出齿轮263传送旋转力。

另外，直接连接齿轮241、261可包括：第一直接连接齿轮241，啮合于第一主齿轮212与第三主齿轮232之间；第二直接连接齿轮261，与第二主齿轮222相啮合。

第二主齿轮222可耦合固定于第二动力源220的旋转轴221。在第二主齿轮222可安装第二离合器轴承223。第二离合器轴承223可限制第二主齿轮222仅向一个方向旋转。

第三主齿轮232可耦合固定于第三动力源230的旋转轴231。在第三主齿轮232可安装第三离合器轴承233。第三离合器轴承233可限制第三主齿轮232仅向一个方向旋转。

此处，第一离合器轴承212、第二离合器轴承222及第三离合器轴承233可安装或不安装于第一主齿轮212、第三主齿轮222及第三主齿轮232。第一离合器轴承212及第三离合器轴承233的目的与第二离合器轴承223的目的有所不同。即第一离合器轴承213及第三离合器轴承233，在第一动力源210及第三动力源230的输入中只驱动一个或者2个动力源的驱动速度不同时，进行控制一侧动力源作负荷作用(干扰现象)。第二离合器轴承233用于防止因相啮合旋转的齿轮的旋转力进行空转的现象。

根据图17，第二动力源220及第三动力源230可固定安装于外壳201。并且，与第一离合器轴承213及第三离合器轴承233不同，第二离合器轴承223优选固定安装于外壳201。

图17中未说明符号280是轴承。

下面，参照附图说明通过连接齿轮部260合成第一动力源210、第二动力源220、第三动力源230的转矩或速度(旋转速度)的原理。

图18至图21中⊙表示齿轮从平面凸出，表示齿轮凹陷于平面。即表示齿轮的旋转方向的符号。

图18是示出第一动力源210及第三动力源230同时驱动，即旋转时传送动力的图。即第一动力源210及第三动力源230作为输入作用的情况。V_p是第一动力源210的旋转速度，V_out是合成输出，即链轮271的旋转速度。

第一动力源210的驱动力通过第一主齿轮212传送至第一直接连接齿轮241，第三动力源230的驱动力通过第三主齿轮232传送至第一直接连接齿轮241。如此，若在第一主齿轮212与第三主齿轮232之间共同啮合第一直接连接齿轮241的状态下，第一主齿轮212及第三主齿轮232都旋转，则可通过第一直接连接齿轮241合成第一动力源210及第三动力源230的转矩(驱动转矩)。当第一直接连接齿轮241旋转时，与第一直接连接齿轮241具有同一旋转轴的第二输出齿轮263也随之进行旋转。随此，与第二输出齿轮263啮合的第一输出齿轮252旋转的同时，最终链轮271以V_out的速度旋转。

假设将第一动力源设为自行车的踏板，将第三动力源230设为马达时，踏板210的驱动转矩与马达230的驱动转矩被相加。由于驱动转矩被合成，因此，当驱动马达230时，踏板210能以低转矩驱动。由此，自行车的骑乘者能以少力行驶。从其他观点，在相同的负荷条件下驱动马达230时，若骑乘者驱动踏板210，则可在低电流下驱动马达230。此时，由于能够减低施加于马达230的负荷，因此，能以低电流驱动马达230，提高能量效率。

图19是同时驱动(旋转)第一动力源210与第二动力源220时动力传送的示意图。第一动力源210的驱动力以第一主齿轮212、第一直接连接齿轮241、第一伞齿轮242的顺序传送。第二动力源220的驱动力以第二主齿轮222、第二直接连接齿轮261、第二伞齿轮262的顺序传送。

连接齿轮部260分别包括与第一直接连接齿轮241及第二直接连接齿轮261形成为一体的第一伞齿轮242及第二伞齿轮262，在第一伞齿轮242及第二伞齿轮262之间可啮合惰轮251。由于惰轮251同时啮合于第一伞齿轮242及第二伞齿轮262，因此，可通过惰轮231合成第一动力源210和第二动力源220的速度。通过第一动力源220，当第一伞齿轮242旋转时，与此相啮合的惰轮251也进行旋转。在通过第一伞齿轮242惰轮251旋转的状态下，通过由第二动力源220旋转的第三伞齿轮262，惰轮251进行旋转。由此，通过第一伞齿轮242及第二伞齿轮262合成惰轮251的旋转速度。

当惰轮251旋转时，最终以第二输出齿轮263、第一输出齿轮252、链轮271的顺序旋转。第二输出齿轮263的旋转速度成为第一伞齿轮242的旋转速度/2+第二伞齿轮262的旋转速度/2。因此，第一动力源210与第二动力源220的速度被相加以第二输出齿轮263、第一输出齿轮252、链轮271的顺序驱动而驱动自行车。假设将第一动力源设为电动自行车的踏板，将第二动力源220设为马达时，即便骑乘者慢慢驱动踏板210，也通过马达220的速度自行车能快速行驶。

图19中第三动力源230的第三主齿轮232啮合于第一直接连接齿轮241，但是，由于安装于第三主齿轮232的第三离合器轴承233旋转力不会传送至旋转轴231，因此可以防止第三动力源230(马达)妨碍驱动。

图20示出同时驱动第二动力源220与第三动力源230时传送动力的图。第二动力源220的旋转力以第二主齿轮222、第二直接连接齿轮261、第二伞齿轮262的顺序传送。第三动力源230的旋转力以第三主齿轮232、第一直接连接齿轮241及第一伞齿轮242的顺序传送。惰轮251也通过第一伞齿轮242及第二伞齿轮262的旋转进行旋转，惰轮251合成第一伞齿轮242及第二伞齿轮262的旋转速度进行旋转。通过惰轮251旋转，以第二输出齿轮263、第一输出齿轮252、链轮271的顺序旋转。此时，第二输出齿轮263的驱动速度成为第一伞齿轮242的旋转速度/2+第二伞齿轮262的旋转速度/2。由此合成2个动力源220、230的速度驱动自行车。因此，即便骑乘者不驱动踏板210，也能通过离合器轴承213行驶自行车。

图21示出同时驱动第一动力源210、第二动力源220及第三动力源230时传送动力的图。与图18相同，第一动力源210与第三动力源230利用合成的转矩驱动惰轮251。第二动力源220驱动第二伞齿轮262对惰轮251合成速度。当动力源适用于电动自行车时，第二动力源220，即马达与踏板210合成转矩(减低施加于踏板的力的功能)，第二动力源220，即马达与踏板210合成速度(减低踏板驱动速度的功能)。

如此，惰轮251可以合成第一动力源210与第二动力源220的速度，或者合成第二动力源220与第三动力源230的速度。即连接齿轮部260可包括惰轮251用于合成第一动力源210与第二动力源220的速度，或者第二动力源220与第三动力源230的速度。

根据本发明的合成输入齿轮系统200通过具备直接连接齿轮241、261以惰轮251来可合成动力源之间的速度。并且，可通过直接连接齿轮241合成转矩。此处，直接连接齿轮241、261不仅合成转矩，还有助于合成速度，但是，惰轮251只合成速度。

而且，转矩与速度都合成时，可以先合成转矩，然后合成速度。

根据本发明的合成输入齿轮系统200形成为在连接齿轮部260的第一直接连接齿轮241及第二直接连接齿轮261中的一个直接连接齿轮241同时啮合2个主齿轮212、232，其他一个直接连接齿轮261啮合剩下一个主齿轮222，惰轮251形成为全部接收第一直接连接齿轮241及第二直接连接齿轮261的旋转力，从而可以合成动力源(即输入)的转矩或速度。

连接齿轮部260可包括：直接连接齿轮241，啮合于第一主齿轮210、第二主齿轮220及第三主齿轮230中的2个主齿轮212、232之间；惰轮251，通过直接连接齿轮241的旋转力被动地旋转。惰轮251无法接收直接连接齿轮241、261的转矩进行合成，而可接收速度进行合成。

根据本发明的合成输入齿轮系统200形成为第一主齿轮212、第二主齿轮222及第三主齿轮232中的2个主齿轮212、232与直接连接齿轮241共同啮合，并将第一动力源210、第二动力源220及第三动力源230配置成剩下一个主齿轮222与惰轮251啮合。通过如上所述配置，在第一动力源210、第二动力源220及第三动力源230中与直接连接齿轮241相啮合的动力源210、230合成转矩，与惰轮251相啮合的动力源220合成速度。

将3个动力源210、220、230的输入都合成时，利用直接连接齿轮241先合成转矩后，通过惰轮251合成速度。惰轮251可将通过直接连接齿轮241合成转矩的2个主齿轮212、232的旋转力与剩下一个主齿轮222的旋转力作为输入合成速度。

图22a至图22d是示出根据第一动力源至第三动力源的驱动的输出的速度-转矩特性的图表。例如，假设图22a表示第二动力源(例如马达)及第三动力源(例如马达)的特性，图22b表示第一动力源(例如骑乘者踏踏板)的速度-转矩特性，可获得以下特性。图22b是只驱动第一动力源210(踏板)时的自行车的速度–转矩特性图表。假设将第一动力源210(踏板)的驱动速度设为V_p，将第一动力源210的驱动转矩设为T_p时，如数学式1及数学式2，可分别计算出自行车的最终速度V_out，最终输出转矩T_out。

【数学式1】

$V\_\mathrm{out}=\frac{Z2}{Z4}\×\frac{1}{2}\×\frac{Z3}{Z1}\×\frac{C1}{C2}\×V\_p$

【数学式2】

$T\_\mathrm{out}=1/(\frac{Z2}{Z4}\×\frac{1}{2}\×\frac{Z3}{Z1}\×\frac{C1}{C2})\×T\_p$

式1及式2中，Z1、Z2、Z3、Z4、C1分别是第二输出齿轮252、第一主齿轮212、第一输出齿轮263、第一直接连接齿轮241、链轮271的齿数，C2是挂于链轮271的链条的齿数。接着说明的式3至式6的Z5、Z6、Z7分别是第三主齿轮232、直接连接齿轮261及第二主齿轮222。为了方便理解，设为Z1＝35，Z2＝50，Z3＝50，Z4＝35，C1＝40，C2＝20。

图22d是只驱动第三动力源230(马达)时的最终输出速度-转矩图表。将输入即第三动力源230的转矩设为T_b，将第三动力源230的速度设为V_b时，如式3及式4可计算出最终输出的速度及转矩。

【数学式3】

$V\_\mathrm{out}=\frac{Z5}{Z4}\×\frac{1}{2}\×\frac{Z3}{Z1}\×\frac{C1}{C2}\×V\_b$

【数学式4】

$T\_\mathrm{out}=1/(\frac{Z5}{Z4}\×\frac{1}{2}\×\frac{Z3}{Z1}\×\frac{C1}{C2})\×T\_b$

图22c是仅驱动第二动力源220(马达)时最终输出的速度＝转矩图表。将输入即第二动力源220的转矩设为T_a，将第二动力源220的速度设为V_a时，最终输出的速度、转矩可如以下式5及式6计算。

【数学式5】

$V\_\mathrm{out}=\frac{Z7}{Z6}\×\frac{1}{2}\×\frac{Z3}{Z1}\×\frac{C1}{C2}\×V\_a$

【数学式6】

$T\_\mathrm{out}=1/(\frac{Z7}{Z6}\×\frac{1}{2}\×\frac{Z3}{Z1}\×\frac{C1}{C2})\×T\_a$

图23a至图23c是同时驱动2个动力源或3个动力源时的最终输出的速度-转矩图表。图23a是同时驱动第一动力源210(马达)与第三动力源230(马达)时的输出图表(图18的动力系统图)。由于合成第一动力源210与第三动力源230的转矩，因此最终输出转矩成为加式2与式4的转矩。图23b是同时驱动第一动力源210与第二动力源220(马达)时的输出图表(图19的动力系统图)。由于合成第一动力源210与第二动力源220的速度，因此最终输出速度成为加式1与式5的速度。图23c是驱动第二动力源220(马达)与第三动力源230(马达)时的图表(图20的动力系统图)。由于合成第二动力源220与第三动力源230的速度，因此，最终输出速度成为加式3与式5的速度。图23d是都驱动第一动力源210、第二动力源220及第三动力源230时的输出图表(图21的动力系统图)。

根据本发明的合成输入齿轮系统200，如图22a-22d，图23a-23c，以及式1至式6所示，至少可以合成3个动力源210、220、230的速度、转矩来产生多样的输出特性。更详细而言，可以输出各动力源的固有特性，根据需要，可以对2个以上动力源的特性分别合成速度、转矩，根据需要，还可以合成3个以上动力源的所有特性。

图24是示出根据本发明的合成输入齿轮系统的变形例的分解立体图。相比较图24的合成输入齿轮系统300与图16的合成输入齿轮系统200时，区别在于第二动力源320或第三动力源330的形态不同，连接齿轮部360的结构也不同。

若将图24的合成输入齿轮系统300适用于电动自行车，则第一动力源310成为踏板、第二动力源320及第三动力源330成为马达。从图24可知，第二动力源320及第三动力源330为不同形态的马达。与图16不同，根据需要在一个马达320上可使用伞齿轮322。

连接齿轮部360可包括直接连接齿轮341及惰轮351。此处，直接连接齿轮341啮合于第一主齿轮312与第二主齿轮332之间，连接齿轮部360可包括惰轮351，惰轮351与直接连接齿轮341内接相啮合。

惰轮351可包括行星齿轮351以及太阳齿轮352，所述行星齿轮与直接连接齿轮341内接相啮合，所述太阳齿轮与行星齿轮351相啮合。此时，直接连接齿轮341可为环形齿轮(ring gear)。

图24中，驱动第一动力源310(踏板)时，通过第一动力源310的驱动力连接于第一动力源310的旋转轴311被驱动，从而依次驱动结合于旋转轴311并安装有第一离合器轴承313的第一主齿轮312、与行星齿轮系统的环形齿轮结合的直接连接齿轮341，从而驱动与行星齿轮的载体制成为一体的第一输出齿轮363、第二输出齿轮352，最终通过驱动结合于第二输出齿轮352的链轮371而驱动自行车。此时，通过结合于离合器轴承的第三主齿轮332自如旋转(空转，free旋转)，驱动第一动力源310时不会影响第三动力源330。

虽构成图24的合成输出齿轮系统300的齿轮的种类、马达的种类(类型)不同，但与图16的驱动原理相同，合成第一动力源310与第三动力源330的转矩被合成特性可与第二动力源320的速度合成。图中虽未详细说明，如图18至图20，驱动2个动力源时也能分别合成。

以上是对本发明的技术思想的举例说明而已，本领域的技术人员在不脱离本发明的本质特性的范围内可以进行各种修改及变更。以上所述实施例是用来说明本发明而已，并不限定本发明的技术思想及技术思想的范围。应理解本发明的保护范围由权利要求范围而定，与其同等范围内的所有技术思想皆属于本发明的权利要求范围内。

【工业利用可能性】

本发明可利用于机器人、运输装置、移动工具等各种需要驱动力的技术领域。

Claims (16)

1.一种合成输入齿轮系统，其中，包括：

第一齿轮部；

第二齿轮部，形成为与所述第一齿轮部相啮合转动；

第三齿轮部，形成为与所述第一齿轮部或第二齿轮部中的至少一个相啮合转动；以及

动力源，用于产生驱动力，

所述第一齿轮部至第三齿轮部中的2个齿轮部成为从所述各动力源接收驱动力的输入部，剩下一个齿轮部成为用于输出合成所述各动力源的合力的输出部，

所述动力源包括具备相同或不同的输出的第一动力源及第二动力源，

所述第一动力源及第二动力源中的至少一个包括第四齿轮部，所述第四齿轮部，根据动力源的旋转方向改变减速比，但保持输出的驱动方向相同。

2.根据权利要求1所述的合成输入齿轮系统，其中，所述第一动力源及第二动力源分别包括马达，所述马达具有相互不同的容量或不同的减速比。

3.根据权利要求2所述的合成输入齿轮系统，其中，所述马达中的一个具有低速-高转矩特性，另一个具有高速-低转矩特性。

4.根据权利要求2所述的合成输入齿轮系统，其中，所述第四齿轮部，包括：

正旋转齿轮及逆旋转齿轮，在马达进行正旋转及逆旋转时分别进行正旋转及逆旋转；

第一输入齿轮及第二输入齿轮，分别与所述正旋转齿轮及逆旋转齿轮连动，对相应输入部输入驱动力；以及

中间齿轮，形成为啮合于所述正旋转齿轮与第一输入齿轮之间或者所述逆旋转齿轮与第二输入齿轮之间而转动。

5.根据权利要求4所述的合成输入齿轮系统，其中，所述正旋转齿轮及逆旋转齿轮分别包括离合器轴承或单向轴承。

6.一种合成输入齿轮系统，其中，包括：

第一动力源，用于产生旋转力；

第二动力源，用于产生与所述第一动力源相同或不同特性的旋转力；

第三动力源，用于产生与所述第一动力源及所述第二动力源相同或不同特性的旋转力；以及

齿轮部，以所述第一动力源至第三动力源的旋转力作为输入产生合成输出，

所述齿轮部合成所述第一动力源至第三动力源中2个动力源之间的转矩，并合成剩下一个动力源的速度来产生合成输出。

7.根据权利要求6所述的合成输入齿轮系统，其中，所述齿轮部包括：

第一主齿轮至第三主齿轮，分别直接连接于所述第一动力源至第三动力源的旋转轴；以及

连接齿轮部，接收或传送所述第一主齿轮至第三主齿轮中2个主齿轮间的旋转力。

8.根据权利要求7所述的合成输入齿轮系统，其中，所述连接齿轮部包括至少一个直接连接齿轮，所述直接连接齿轮的旋转中心与所述第一主齿轮至第三主齿轮的旋转中心位于相同直线上。

9.根据权利要求8所述的合成输入齿轮系统，其中，所述直接连接齿轮具备第一直接连接齿轮及第二直接连接齿轮，所述第一直接连接齿轮啮合于所述第一主齿轮与第三主齿轮之间，所述第二直接连接齿轮啮合于第二主齿轮。

10.根据权利要求9所述的合成输入齿轮系统，其中，若在所述第一直接连接齿轮啮合于所述第一主齿轮与所述第三主齿轮之间的状态下，所述第一主齿轮及第三主齿轮都旋转，则通过所述第一直接连接齿轮合成所述第一动力源及第三动力源的转矩。

11.根据权利要求10所述的合成输入齿轮系统，其中，所述连接齿轮部具备惰轮，所述惰轮用于合成所述第一动力源与第二动力源的速度，或者合成所述第二动力源与所述第三动力源的速度。

12.根据权利要求8所述的合成输入齿轮系统，其中，所述直接连接齿轮啮合于所述第一主齿轮与所述第二主齿轮之间，所述连接齿轮部具备与所述直接连接齿轮内接相啮合的惰轮。

13.根据权利要求7所述的合成输入齿轮系统，其中，所述连接齿轮部包括直接连接齿轮及惰轮，所述直接连接齿轮啮合于所述第一主齿轮至所述第三主齿轮中的2个主齿轮之间，所述惰轮通过所述直接连接齿轮的旋转力被动旋转。

14.根据权利要求13所述的合成输入齿轮系统，其中，所述第一动力源至第三动力源配置成所述第一主齿轮至所述第三主齿轮中的2个主齿轮共同啮合于所述直接连接齿轮，剩下一个主齿轮啮合于所述惰轮。

15.根据权利要求14所述的合成输入齿轮系统，其中，所述第一动力源至所述第三动力源中，合成与所述直接连接齿轮啮合的动力源的转矩，并合成与所述惰轮啮合的动力源的速度。

16.根据权利要求15所述的合成输入齿轮系统，其中，所述惰轮将通过所述直接连接齿轮合成转矩的2个主齿轮的旋转力和剩下一个主齿轮的旋转力作为输入合成速度。