JP2011509379A - 遊星ギアセット及びこれを用いた動力伝達装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は遊星ギアセットと動力伝達装置に関する。遊星ギアセットにおいて、遊星キャリヤの一側を延長してギア歯を形成する。動力伝達装置において、駆動動力源から入力される回転速度を減速した後、前記遊星ギアセットの1つの作動部材に入力し、変速動力源の回転速度を前記遊星ギアセットの他の作動部材に入力することによって、複数個の変速段を具現できる。本発明の実施形態に従う動力伝達装置は、一端が駆動動力源に常時連結されて動力の伝達を受けて、駆動ギアが固定的に取り付けられた入力軸と、前記駆動ギアに結合し、入力軸の回転速度を減速する減速ユニットと、前記減速ユニットに結合して入力軸からの回転速度の伝達を受ける第1作動部材、変速のための動力の伝達を受ける第2作動部材、及び出力速度が生成される第3作動部材を含む遊星ギアセットと、変速動力源に常時連結されて変速のための動力の伝達を受けて、前記変速のための動力を前記第2作動部材に伝達するように前記第2作動部材と結合する変速ユニットと、前記遊星ギアセットの第3作動部材に固定されて出力速度を伝達する出力軸と、を含み、かつ前記第2作動部材の作動軸と前記変速ユニットの回転軸とは互いに垂直であることができる。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
本発明は、車両、船舶、風車、そしてコンバータモータなどに使われる遊星ギアセット及びこれを用いた動力伝達装置に関し、より詳しくは、遊星キャリヤの一側を延長してギア歯を形成した遊星ギアセットと、駆動動力源から入力される回転速度を減速した後、前記遊星ギアセットの1つの作動部材に入力し、変速動力源の回転速度を前記遊星ギアセットの他の作動部材に入力することによって、複数個の変速段を具現できる動力伝達装置に関する。
周知のように、変速機は駆動動力源から動力の伝達を受けて運転条件に符合する回転速度に変化させ、これを出力軸に伝達する装置である。このような変速機には変速レバーの操作によって運転者が希望する変速段を具現する手動変速機と車速とスロットル開度に基づいて適切な変速段を自動で具現する自動変速機がある。手動変速機は、燃費が良いという長所があるが、操作が難しいという短所がある一方、自動変速機は操作が容易であるが、具現される燃費が低いという短所がある。
一般に、変速機が具現する変速段の数が増えるほど車両の燃費は高まる。しかしながら、自動変速機は複数個の遊星ギアセットと前記複数個の遊星ギアセットの各作動部材の作動を操作する摩擦要素を含んでおり、具現される変速段の数が増えるほど自動変速機で使われる遊星ギアセットと摩擦要素の個数が増えるようになる。また、遊星ギアセットと摩擦要素の個数が増えるほど自動変速機の重さが増えるようになり、これは燃費の低下をもたらす。したがって、自動変速機の場合、通常具現される変速段の数は手動変速機より少ない。
一方、車両などに使われる付加装置は車両が停止した状態でも作動しなければならず、これによって駆動動力源に直結されている。しかしながら、駆動動力源と入力軸との間にはダンパクラッチが取り付けられているので、付加装置は入力軸に連結して使用できなかった。したがって、付加装置が取付できる空間が足りなかった。
上記のような問題点を解決するために、遊星ギアセットの作動部材のうちの1つには、駆動動力源の回転速度を入力し、遊星ギアセットの作動部材のうちの他の1つには変速動力源から変速のための回転速度を入力して、複数個の変速段を具現する方法が提案されたことがある。
しかしながら、このような方法によれば、駆動動力源のトルクが前記変速動力源に加えられるようになり、トルクの損失が深刻に発生し、駆動動力源の回転速度が減速されないまま、遊星ギアセットに入力されるようになるので、強いトルクが提供できる変速動力源でなければ変速が困難であるという問題点があった。
本発明は前述したような問題点を解決するために案出したものであり、その目的は、遊星ギアセットの遊星キャリヤの一側を延長してギア歯を形成した遊星ギアセットを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、遊星ギアセットと変速動力源を用いて多様な前進変速段と後進変速段を具現する動力伝達装置を提供することにある。
また、本発明の更に他の目的は、入力軸を駆動動力源に直結させて付加装置を入力軸に連結して使用する動力伝達装置を提供することにある。
また、本発明の更なる他の目的は、変速過程でトルクの損失を最小化し、相対的に弱いトルクを提供する変速動力源を用いて多様な変速が可能な動力伝達装置を提供することにある。
また、本発明の更に他の目的は、変速動力源と遊星ギアセットの作動部材とを連結する部位で発生しうるスリップを最小化する動力伝達装置を提供することにある。
このような目的を達成するための本発明の実施形態に従う動力伝達装置は、一端が駆動動力源に常時連結されて動力の伝達を受けて、駆動ギアが固定的に取り付けられた入力軸と、前記駆動ギアに結合し、入力軸の回転速度を減速する減速ユニットと、前記減速ユニットに結合して減速ユニットの回転速度の伝達を受ける第1作動部材、変速のための動力の伝達を受ける第2作動部材、及び出力速度が生成される第3作動部材を含む遊星ギアセットと、変速動力源に常時連結されて変速のための動力の伝達を受けて、前記変速のための動力を前記第2作動部材に伝達するように前記第2作動部材と結合する変速ユニットと、前記遊星ギアセットの第3作動部材に固定されて出力速度を伝達する出力軸と、を含み、かつ前記第2作動部材の回転軸と前記変速ユニットの回転軸とは互いに垂直であることができる。
前記遊星ギアセットは、サンギア、遊星キャリヤ、及びリングギアをその作動部材として含むシングルピニオン遊星ギアセットで、かつ、前記リングギアは前記第1作動部材として作用し、前記遊星キャリヤは前記第2作動部材として作用し、そして、前記サンギアは前記第3作動部材として作用することができる。
前記動力伝達装置は、制御部をさらに含み、かつ、前記制御部は、出力軸の速度とブレーキの作動程度によって変速動力源の作動を制御することができる。
前記制御部は、変速動力源の回転速度を変化させることによって、出力軸の回転速度を制御し、制動を遂行することができる。
前記変速動力源は、モータであることができる。
前記入力軸の他端と前記減速ユニットのうち、少なくとも1個所には付加装置が連結されていることができる。
本発明の第1実施形態に従う動力伝達装置において、前記減速ユニットは、入力軸と平行に配置されている減速軸と、前記減速軸に固定付着されており、前記駆動ギアにギア結合する減速ギアと、前記減速軸を基準として回転可能に取り付けられている前進ギア及び後進ギアと、前記前進ギア及び後進ギアを前記減速軸に選択的に固定させて一体で回転するようにするシンクロナイザーと、を含み、かつ前記前進ギアは、常時前記第1作動部材にギア結合することができる。
前記減速ユニットは、前記後進ギアの回転速度の伝達を受けて回転するアイドル軸と、前記アイドル軸に固定取付され、前記第1作動部材にギア結合する第1媒介ギアと、前記アイドル軸に固定取付され、前記後進ギアにギア結合する第2媒介ギアと、をさらに含むことができる。
前記シンクロナイザーは、作動レバーの位置に従って動作できる。
前記変速ユニットは、一端が前記変速動力源に連結されて変速のための動力の伝達を受ける変速入力軸と、前記変速入力軸の他端に形成されており、前記第2作動部材とギア結合するウォームギアと、を含むことができる。
本発明の第2実施形態に従う動力伝達装置において、前記減速ユニットは、前記入力軸と平行に配置されている複数個の軸と前記複数個の軸に取り付けられている複数個のギアとを含み、かつ前記複数個の軸1つ当たりギア歯の個数が互いに異なる2つのギアが取り付けられており、1つの軸に形成された2つのギアのうちの1つは、他の軸に形成された2つのギアのうちの1つにギア結合することによって、動力が入力軸から遊星ギアセットまで伝えられるようになっており、前記複数個のギアのうちの1つは前記駆動ギアにギア結合し、前記複数個のギアのうちの他の1つは前記第1作動部材にギア結合することができる。
前記各々の軸に形成された2つのギアのうち、ギア歯の個数の少ないギアは動力伝達ライン上で駆動動力源に近い軸のギアとギア結合し、ギア歯の個数の多いギアは動力伝達ライン上で遊星ギアセットと近い軸のギアとギア結合することができる。
前記変速ユニットは、互いに各々直角に配置されており、前記出力軸にも直角に配置された複数個の変速入力軸と、前記各々の変速入力軸に取り付けられて変速入力軸を基準として回転し、前記第2作動部材とギア結合する第1ギアと、前記各々の変速入力軸に取り付けられて変速入力軸を基準として回転する第2ギアと、を含み、かつ、1つの変速入力軸に取り付けられた第2ギアは他の変速入力軸に取り付けられた第2ギアとギア結合し、前記変速入力軸のうちの1つは変速動力源に連結されて変速のための動力の伝達を受けることができる。
前記第1ギアはウォームギアであり、前記第2ギアは螺旋ギアであることができる。
本発明の実施形態に従う遊星ギアセットは、外周面にギア歯が形成されており、回転軸に付着されて回転軸から動力の伝達を受けるか、回転軸に動力を伝達するサンギアと、前記サンギアを取り囲んでサンギアと相対回転し、その内周面にギア歯が形成されているリングギアと、前記サンギアの外周面のギア歯と前記リングギアの内周面のギア歯にギア結合する複数個のピニオンギアと、前記複数個のピニオンギアが回転可能に取り付けられて前記ピニオンギアの回転に従って回転する遊星キャリヤと、を含み、かつ、前記遊星キャリヤの一側部には回転軸方向に延びた延長部が備えられており、前記延長部の外周面にはウォームギアまたは螺旋ギアが結合されるように前記回転軸に対して斜めにギア歯が形成されていることができる。
前記リングギアの外周面にもギア歯が形成されていることができる。
本発明の実施形態に従う遊星ギアセットは、一側の外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、前記駆動ギアとギア結合される減速ギアが形成された減速軸を含む減速ユニットと、前記減速ギアと外接するように外周面にギアが形成されたリングギアと、前記リングギアの内周面に形成されたギアと外接する複数個のピニオンギアと、前記ピニオンギアと外接する1つのサンギアが取り付けられる出力軸と、前記ピニオンギアの中心軸と連結され、かつ、前記ピニオンギアの回転に従って前記出力軸を中心として回転する遊星キャリヤと、前記遊星キャリヤから前記出力軸の軸方向に延びる延長部と、前記延長部の外周面に形成されたウォームギアと、前記ウォームギアに結合されるウォームホイールが外周面に形成され、前記出力軸と垂直に配置されて動力源によって回転する変速入力軸と、前記変速入力軸の回転速度を制御する制御部と、を含むことができる。
前記減速ユニットは、前記減速軸に形成される第1減速ギアと、前記第1減速ギアと離隔して前記減速軸に形成される第2減速ギアと、を含むことができる。
前記第1減速ギアは前記駆動ギアと連結され、前記第2減速ギアは前記リングギアの外周面に形成されたギアと連結できる。
前記減速軸は前記入力軸と平行に配置され、前記入力軸と前記出力軸とが同一な軸線上に配置できる。
本発明の実施形態に従う遊星ギアセットは、一側の外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、前記駆動ギアとギア結合される減速ギアが形成された減速軸と、前記減速軸の一端部に形成された駆動ベベルギアと、一側に前記駆動ベベルギアとギア結合される被動ベベルギアが形成されたリングギアと、前記リングギアの内周面に形成されたギアと外接する複数個のピニオンギアと、前記ピニオンギアと外接する1つのサンギアが取り付けられて共に回転する出力軸と、前記ピニオンギアの中心軸と連結され、かつ、前記ピニオンギアの回転に従って前記出力軸を中心として回転する遊星キャリヤと、前記遊星キャリヤから前記出力軸の軸方向に延びる延長部と、前記延長部の外周面に形成されたウォームギアと、前記ウォームギアに結合されるウォームホイールが外周面に形成され、前記出力軸と垂直に配置されて動力源によって回転する変速入力軸と、前記出力軸の回転速度とブレーキの作動に従って前記変速入力軸の回転速度を制御する制御部と、を含むことができる。
前記リングギアの一側面に前記被動ベベルギアが形成され、反対側面に前記延長部が延びて形成されることが好ましい。
本発明の実施形態に従う遊星ギアセットは、一側の外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、前記入力軸の端部に取り付けられて前記入力軸によって回転するリングギアと、前記リングギアの内周面に形成されたギアと外接する複数個のピニオンギアと、前記ピニオンギアと外接する1つのサンギアが取り付けられる出力軸と、前記ピニオンギアの中心軸と連結され、かつ前記ピニオンギアの回転に従って前記出力軸を中心として回転する遊星キャリヤと、前記遊星キャリヤから前記出力軸の軸方向に延びる延長部と、前記延長部の外周面に形成されたウォームギアと、前記ウォームギアに結合されるウォームホイールが外周面の一側に形成され、前記出力軸と垂直に配置されて動力源によって回転する変速入力軸と、加速ペダルとブレーキペダルの位置信号を感知して前記変速入力軸の回転速度を制御する制御部と、を含むことができる。
本発明に従う動力伝達装置によれば、遊星ギアセットと変速動力源とを用いて多様な前進変速段と後進変速段を具現できる。特に、後進変速段を具現するためにアイドル軸に取り付けられた第1及び第2媒介ギアを使用するので、前進変速段と同一な方法により後進変速段を具現できる。
入力軸だけでなく減速軸にも付加装置を連結して使用するので、各付加装置に必要とされる多様な回転速度が制動できる。
また、別途の制動システム無しで、変速のための変速動力源を用いて制動するので、その構成が単純になり、製作コストを減らすことができる。
また、変速動力源から入力される変速のための動力がウォームギアを介して遊星ギアセットに入力されるので、変速動力源へのトルクの損失が減る。
また、駆動動力源の回転速度が減速された後、遊星ギアセットに入力されるので、回転速度の低い変速動力源を使用しても変速が可能である。
また、複数個のウォームギアを用いて変速動力源の動力を遊星ギアセットに入力させるので、変速動力源と遊星ギアセットとの結合部位で発生できるスリップが最小化する。
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明すれば、次の通りである。
図1は本発明の第1実施形態に係る動力伝達装置の構成を示す概略図であり、図2は図1の動力伝達装置からアイドル軸を除去した状態を示す概略図であり、図3は図2の動力伝達装置から変速入力軸を除去した状態を示す概略図である。
図1乃至図3に示すように、本発明の第1実施形態に従う動力伝達装置は、入力軸20、減速ユニット190、遊星ギアセットPG1、出力軸120、変速ユニット200、及び制御部160を含む。
入力軸20は、その一端が駆動動力源10に直結されて駆動動力源10の回転速度の伝達を受ける。前記入力軸20には駆動ギア30が固定的に取り付けられて、前記入力軸20と駆動ギア30は同一な回転速力で回転する。前記駆動動力源10には、ガソリン、ディーゼル、LPG、水素エンジン、電気及び油圧/空圧モータ、風力または助力を受けて回転するタービンなどであることができる。
減速ユニット290は、減速軸40、減速ギア50、前進ギア60、後進ギア80、シンクロナイザー70、アイドル軸90、及び、第1及び第2媒介ギア100、110を含む。
前記減速軸40には、減速ギア50、前進ギア60、後進ギア80、及びシンクロナイザー70が取り付けられている。
減速ギア50は前記減速軸40に固定的に取り付けられており、前記駆動ギア30にギア結合する。前記減速ギア50のギア歯の個数は前記駆動ギア30のギア歯の個数より多いので、入力軸20の回転速度は減速されて前記減速軸40に伝達される。
前進ギア60及び後進ギア80は、前記減速軸40を基準として回転可能に取り付けられている。
シンクロナイザー70は図面において左側または右側へ動いて、前記前進ギア60または後進ギア80を前記減速軸40に選択的に固定させる。即ち、前記シンクロナイザー70が図面において左側へ動けば、前記前進ギア60が前記減速軸40に固定されて共に回転し、前記シンクロナイザー70が図面において右側へ動けば、前記後進ギア80が前記減速軸40に固定されて共に回転する。仮に、シンクロナイザー70が中心位置にあると、アイドル状態となる。前記シンクロナイザー70は電子式または機械式が使用できる。機械式シンクロナイザー70の場合には、作動レバー(図示せず)にケーブルにより連結されたフォーク(図示せず)によってその作動が調節されるが、電子式シンクロナイザー70の場合には、前記制御部160の信号によってその作動が制御される。このようなシンクロナイザー70は手動変速機に広く使われており、当業者によく知られているので、ここでは詳細な説明を省略する。
アイドル軸90には第1及び第2媒介ギア100、110が固定的に取り付けられている。前記第2媒介ギア110は前記後進ギア80にギア結合する。
前記遊星ギアセットPG1は、図7に示すように、サンギアS1、遊星キャリヤPC1、及びリングギアR1をその作動部材として含む。前記遊星キャリヤPC1には、前記リングギアR1とサンギアS1にギア結合するピニオンギアP1がピニオンシャフト325によって回転可能に取り付けられている。前記各作動部材S1、PC1、R1は互いに相対回転する。
また、前記遊星ギアセットPG1の両側には遊星ギアセットPG1の組立のための組立ディスク340及びハーブ345、350が各々取り付けられている。
前記リングギアR1はその内周面と外周面にギア歯が形成されており、前記内周面のギア歯には前記ピニオンギアP1とスリーブ335がギア結合する。また、前記リングギアR1は第1作動部材として作用して、前記リングギアR1の外周面のギア歯には前記前進ギア60がギア結合し、前記第1媒介ギア100もギア結合する。したがって、前記シンクロナイザー70が前記前進ギア60と減速軸40を固定すると、駆動動力源10の動力は前記前進ギア60を介して前記リングギアR1に入力され、前記シンクロナイザー70が前記後進ギア80と減速軸40を固定すると、駆動動力源10の動力は、前記後進ギア80、第2媒介ギア110、及び第1媒介ギア100を順次に介して前記リングギアR1に入力される。
前記遊星キャリヤPC1は、互いに固定的に付着されたキャリヤカップ320とキャリヤカバー315とを含む。前記キャリヤカップ320とキャリヤカバー315との間にはピニオンギアP1が回転可能に取り付けられているので、前記ピニオンギアP1の回転に従って遊星キャリヤPC1が回転する。また、前記キャリヤカバー315とスリーブ335との間には回転時に発生する摩擦を減らすためのベアリング330が介される。前記キャリヤカップ320は、前記キャリヤカバー315の反対側回転軸310方向に延びた延長部が備えられており、前記延長部の外周面にはギア歯が形成されている。前記延長部の外周面のギア歯は、ウォームギアまたは螺旋ギアとギア結合して逆転を防止するように回転軸に対して斜めに形成されている。したがって、前記遊星キャリヤPC1は、第2作動部材として作用して前記変速入力軸130から変速のための動力の伝達を受ける。前記変速のための動力は、ウォームギアまたは螺旋ギアによって前記延長部の外周面のウォームホイール302に伝えられる。
前記サンギアS1は外周面にギア歯が形成されており、第3作動部材として作用して前記出力軸120(ここでは、回転軸310)に固定的に取り付けられている。したがって、前記サンギアS1は、回転軸310から動力の伝達を受けるか、回転軸310に動力を伝達できる。
上記のような遊星ギアセットPG1は、減速軸40の回転速度と変速入力軸130の回転速度とを用いて出力軸の回転速度を変化させる。
前記出力軸120はディファレンシャル(図示せず)に連結されて輪(図示せず)を回転させる。
変速ユニット200は、変速入力軸130とウォームギア140とを含む。
変速入力軸130は、その一端が変速動力源150に連結されて変速のための動力の伝達を受けて、その中間部にウォームギア140が固定的に取り付けられている。前記ウォームギア140は、前記遊星キャリヤPC1にギア結合して変速のための動力を伝達する。上記のようにウォームギア140を遊星キャリヤPC1にギア結合して動力を伝達するので、変速入力軸130を通じた駆動動力源10のトルクの損失が減少するようになる。また、駆動動力源10の回転速度が減速ギア50を介して減速された後、遊星ギアセットPG1に入力されるので、目標とする出力軸120の回転速度を得るために変速入力軸130の回転速度を無理に上げる必要がない。前記ウォームギア140を使用する代わりに、遊星ギアセットPG1のギア歯を螺旋形態に形成し、螺旋ギア(図示せず)を使用することもできる。
また、前記遊星ギアセットPG1の上下に一対の変速入力軸130が取り付けられていることができ、前記一対の変速入力軸130はベルトまたはチェーンなどの動力伝達手段により連結されていることができる。
前記変速動力源150には、DCモータまたは油圧モータなど、多様な種類の回転速度生成手段が使われることができ、制御部160の制御によって回転速度を容易に調節できる回転速度生成手段が有利である。
制御部160は、前記変速動力源150の作動を制御して目標変速段への変速を制御する。前記制御部160は、ブレーキ位置センサ170、出力軸速度センサ180、及び作動レバー位置センサ181を含み、設定されたプログラムにより動作する1つ以上のプロセッサーで具現できる。
ブレーキ位置センサ170はブレーキペダルの作動程度を検出し、出力軸速度センサ180は出力軸120の回転速度を検出し、作動レバー位置センサ181は作動レバー(図示せず)の位置を検出する。
したがって、前記制御部160はブレーキの位置、出力軸120の速度、及び作動レバーの位置から目標変速段または目標制動力を計算し、これによって前記変速動力源150の回転速度を調節する。
図4は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置で前進変速段が形成されることを示した速度線図である。図4において、サンギアS1の回転速度は、水平軸の下を正とし、水平軸の上を負とする。
シンクロナイザー70が減速軸40と前進ギア60とを固定結合する前進変速段の場合には、入力軸20の回転速度が減速ギア50によって減速されてリングギアR1に入力される回転速度を1とし、変速動力源150から遊星キャリヤPC1に入力される回転速度を第1回転速度X1とすれば、サンギアS1を介して出力軸120に伝えられる回転速度は第1出力速度Y1となる。このような状態で、制御部160が第2出力速度Y2の回転速度が出力されなければならないと判断すれば、変速動力源150から遊星キャリヤPC1に入力される回転速度を第2回転速度X2に制御する。したがって、変速動力源150から遊星キャリヤPC1に入力される回転速度を変化させることによって、目標変速段を具現できる。
後進変速段は、前記変速動力源150の回転速度を上げることによって具現できるが、このような場合には変速動力源150が無理な回転速力で回転できる。したがって、本発明の実施形態に従う動力伝達装置は、アイドル軸90及び第1及び第2媒介ギア100、110を用いて後進変速段を具現する。即ち、シンクロナイザー70が減速軸40と後進ギア80とを固定結合すれば、減速軸40の回転速度が直接リングギアR1に伝えられる代わりに、アイドル軸90を介して間接的に伝えられる。この過程で、リングギアR1に伝えられる回転速度は、その方向が逆転される。したがって、前記前進変速段を具現する場合と同様に後進変速段が具現される。
後進変速段を具現する他の方法は、遊星キャリヤPC1に入力される回転速度を増加させればよい。
一方、本発明の実施形態に従う動力伝達装置は、輪にブレーキを設けて制動することもできるが、変速動力源150の回転速度を制御することによって制動を遂行することもできる。
例えば、仮に車両が前進変速段で運行する状態で制動を必要とする場合、変速動力源150の回転速度を増加させれば、出力軸120に逆回転力が作用するようになる。したがって、制動に対する応答が速くなる。
以下、図5及び図6を参考にして、本発明の第2実施形態に従う動力伝達装置を詳細に説明する。
図5は本発明の第2実施形態に係る動力伝達装置の構成を示す斜視図であり、図6は本発明の第2実施形態に係る動力伝達装置の構成を示す後面図である。
本発明の第2実施形態に従う動力伝達装置は、本発明の第1実施形態に従う動力伝達装置と類似している。したがって、同一な構成要素に同一な図面符号を使用し、詳細な説明は省略する。
図5及び図6に示すように、本発明の第2実施形態に従う動力伝達装置は、入力軸20、減速ユニット190、遊星ギアセットPG1、出力軸120、変速ユニット200、及び制御部160(図1及び図2参照)を含む。
入力軸20、遊星ギアセットPG1、出力軸120、及び制御部160に対する詳細な説明は省略する。
本発明の第2実施形態に従う動力伝達装置において、減速ユニット190は、入力軸20と平行に配置された4個の軸211、212、213、214と、前記各軸211、212、213、214に2つずつ取り付けられている8個のギア191、192、193、194、195、196、197、198と、を含む。
第1軸211にはギア歯の個数が互いに異なる第1及び第2ギア191、192が取り付けられており、前記第1ギア191は入力軸20の駆動ギア30とギア結合する。第1ギア191のギア歯の個数は第2ギア192のギア歯の個数より少ない。
第2軸212にはギア歯の個数が互いに異なる第3及び第4ギア193、194が取り付けられており、前記第3ギア193は第1軸211の第2ギア192とギア結合する。第3ギア193のギア歯の個数は第4ギア194のギア歯の個数より少ない。
第3軸213にはギア歯の個数が互いに異なる第5及び第6ギア195、196が取り付けられており、前記第5ギア195は第2軸212の第4ギア194とギア結合する。第5ギア195のギア歯の個数は第6ギア196のギア歯の個数より少ない。
第4軸214にはギア歯の個数が互いに異なる第7及び第8ギア197、198が取り付けられており、前記第7ギア197は第3軸213の第6ギア196とギア結合し、前記第8ギア198は遊星ギアセットPG1のリングギアR1とギア結合する。第7ギア197のギア歯の個数は第8ギア198のギア歯の個数より少ない。
また、前記各々の軸に形成された2つのギアのうち、ギア歯の個数の少ないギアは動力伝達ライン上で駆動動力源に近い軸のギアとギア結合し、ギア歯の個数の多いギアは動力伝達ライン上で遊星ギアセットと近い軸のギアとギア結合する。例えば、第2軸212において、ギア歯の個数の少ない第3ギア193は動力伝達ライン上で駆動動力源10に近い第1軸211の第2ギア192とギア結合する。したがって、入力軸20の回転速度は各々の軸を通過する度にその回転速度が減少し、最終的に減少した回転速度は遊星ギアセットPG1の第1作動部材R1に伝えられる。
本発明の第2実施形態では、4個の軸と8個のギアとを使用して減速することを例示したが、これに限定されず、減速のために少なくとも1つ以上の軸と少なくとも2つ以上のギアを使用すればよい。
変速ユニット200は、変速入力軸130、第1ギア(ウォームギア140)、及び第2ギア201を含む。ここでは、4個の変速入力軸130、4個の第1ギア140、及び8個の第2ギア201を使用することを例示したが、これに限定されるものではない。
複数個の変速入力軸130は互いに各々直角に配置されており、前記出力軸120にも直角に配置されている。
第1ギア140は、各々の変速入力軸130に取り付けられ変速入力軸130を基準として回転し、遊星ギアセットPG1の第2作動部材PC1にギア結合する。また、変速入力軸130と出力軸120が垂直に形成されているので、第1ギア140と第2作動部材PC1は、その回転軸が互いに垂直である。したがって、第1ギア140にはウォームギアまたは螺旋ギアが使用できる。
第2ギア201は、各々の変速入力軸130に取り付けられて変速入力軸130を基準として回転する。いずれか1つの変速入力軸130に取り付けられた第2ギア201は、他の1つの変速入力軸130に取り付けられた第2ギア201とギア結合することによって変速動力を伝達する。また、各々の変速入力軸130が互いに垂直であるので、第2ギア201の回転軸も互いに垂直である。したがって、第2ギア201にはウォームギアまたは螺旋ギアが使用できる。
また、複数個の第1ギア140が第2作動部材PC1にギア結合して変速動力を伝達するので、変速動力源10と第2作動部材PC1とを連結する部位で発生できるスリップを最小化できる。
図8は本発明の第3実施形態に係る動力伝達装置の全体斜視図であり、図9は本発明の第3実施形態に係る動力伝達装置の平面図である。
図8及び図9を参照すると、動力伝達装置は、入力軸20、駆動ギア30、減速軸40、第1減速ギア800、第2減速ギア805、リングギアR1、ウォームホイール302、出力軸120、第1出力ギア815、差動ギア820、変速入力軸130、ウォームギア140、変速入力軸ギア810、及びキャリヤ延長部900を含む。
前記入力軸20は動力源10(図1)により回転し、その一側の外周面には前記駆動ギア30が形成される。前記減速軸40は前記入力軸20と離れて平行に配置され、その一側には前記駆動ギア30と外接する前記第1減速ギア800が形成される。併せて、前記減速軸40には第1減速ギア800と離隔して前記第2減速ギア805がさらに形成される。
前記第1減速ギア800の半径は前記駆動ギア30のそれより大きく、前記入力軸20の回転速度を効果的に減速させ、トルクを増加させる。併せて、前記第2減速ギア805の半径は前記第1減速ギア800の半径より小さい。
前記出力軸120は、前記減速軸40と離隔して平行に前記減速軸40の下部に配置され、前記出力軸120にはサンギアS1(図7)が取り付けられる。前記出力軸120の一側には前記サンギアS1が内部に設置される前記リングギアR1が配置され、前記リングギアR1の外周面に形成されたギアは前記第2減速ギア805と外接する。
前記第2減速ギア805の半径は、前記第1減速ギア800及び前記リングギアR1の半径より小さいので、前記入力軸20の回転速度を効果的に減速させ、トルクを増加させる。
前記リングギアR1の内側空間にサンギアS1(図7)と遊星ギアP1(図7)とが配置されて遊星ギアセット構造を形成する。
併せて、前記遊星ギアP1の回転軸を連結する遊星キャリヤC1(図7)には、前記出力軸120の長手方向に延びた延長部900(図9)が形成され、前記延長部900の外周面には前記ウォームホイール302が形成される。
前記出力軸120とは垂直に前記変速入力軸130が配置され、前記変速入力軸130には前記ウォームホイール302に対応して前記ウォームギア140が形成される。また、前記変速入力軸130の一端には前記変速入力軸ギア810が形成される。
前記変速入力軸ギア810は、変速動力源150(図1)から動力の伝達を受けて、前記ウォームギア140、前記ウォームホイール302、及び遊星キャリヤC1(図7)を回転させる。
前述したように、前記変速入力軸130の回転速度、停止、正回転、及び逆回転に従って、前記サンギアS1と連結された前記出力軸120の回転速度が調節され、併せてブレーキが作動するか否かによって前記変速入力軸130の回転が調節される。
前記リングギアR1と、これと関連した遊星ギアセットの内部構造は、図7を参照し、その詳細な説明は省略する。
図10は本発明の第4実施形態に係る動力伝達装置の斜視図であり、図11は本発明の第4実施形態に係る動力伝達装置の平面図である。
図10及び図11を参照すると、動力伝達装置は、入力軸20、駆動ギア30、減速ギア50、駆動ベベルギア1000、被動ベベルギア1005、リングギアR1、キャリヤ延長部1010、ウォームホイール302、ウォームギア140、変速入力軸130、及び変速入力軸ギア810を含む。
前記入力軸20の一端部には前記駆動ギア30が形成され、前記駆動ギア30は前記減速ギア50と外接している。
前記減速ギア50の側面には前記駆動ベベルギア1000が形成され、前記リングギアR1の一側面には前記駆動ベベルギア1000に対応して前記被動ベベルギア1005が形成される。
前記駆動ベベルギア1000と前記被動ベベルギア1005によって、前記入力軸20の回転が前記減速ギア50及び前記リングギアR1が回転するようになる。
前記リングギアR1と、これと関連した遊星ギアセットの内部構造は図7を参照し、その詳細な説明は省略する。
キャリヤC1(図7)の一側面には前記キャリヤ延長部1010が前記出力軸120の長手方向に延びて形成され、前記延長部1010の外周面には前記ウォームホイール302が形成される。
前記ウォームホイール302に対応して外周面に前記ウォームギア140が形成された前記変速入力軸130が配置され、前記変速入力軸130の一側には前記変速入力軸ギア810が形成される。
本発明の第4実施形態に従う動力伝達装置において、前記入力軸20と前記出力軸120とは互いに垂直に配置され、前記変速入力軸130と前記入力軸20とは互いに平行に配置される。
前記キャリヤC1から前記出力軸120の一方向に延びた前記キャリヤ延長部1010と前記出力軸120との間にはベアリングが介されることが好ましい。
前述したように、前記入力軸20から前記リングギアR1に回転力を効果的に伝達するために、ベベルギア構造を用いる。
併せて、前記キャリヤ延長部1010に形成された前記ウォームホイール302と前記変速入力軸130に形成された前記ウォームギア140とを用いて、前記キャリヤ延長部1010の回転特性(速度及び方向)を調節することによって、前記出力軸120の回転速度を容易に調節できる。
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の実施形態から当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により容易に変更されて、均等であると認められる範囲の全ての変更を含む。
Claims (23)
- 一端が駆動動力源に常時連結されて動力の伝達を受けて、駆動ギアが固定的に取り付けられた入力軸と、
前記駆動ギアに結合し、入力軸の回転速度を減速する減速ユニットと、
前記減速ユニットに結合して減速ユニットの回転速度の伝達を受ける第1作動部材、変速のための動力の伝達を受ける第2作動部材、及び出力速度が生成される第3作動部材を含む遊星ギアセットと、
変速動力源に常時連結されて変速のための動力の伝達を受けて、前記変速のための動力を前記第2作動部材に伝達するように前記第2作動部材と結合する変速ユニットと、
前記遊星ギアセットの第3作動部材に固定されて出力速度を伝達する出力軸と、を含み、かつ、
前記第2作動部材の回転軸と前記変速ユニットの回転軸とは互いに垂直であることを特徴とする動力伝達装置。 - 前記遊星ギアセットは、サンギア、遊星キャリヤ、及びリングギアをその作動部材として含むシングルピニオン遊星ギアセットで、かつ、
前記リングギアは、前記第1作動部材として作用し、前記遊星キャリヤは前記第2作動部材として作用し、そして、前記サンギアは前記第3作動部材として作用することを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。 - 前記動力伝達装置は、制御部をさらに含み、かつ、
前記制御部は、出力軸の速度とブレーキの作動程度によって変速動力源の作動を制御することを特徴とする請求項2に記載の動力伝達装置。 - 前記制御部は、変速動力源の回転速度を変化させることによって、出力軸の回転速度を制御し、制動を遂行することを特徴とする請求項3に記載の動力伝達装置。
- 前記変速動力源は、モータであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
- 前記減速ユニットは、
入力軸と平行に配置されている減速軸と、
前記減速軸に固定付着されており、前記駆動ギアにギア結合する減速ギアと、
前記減速軸を基準として回転可能に取り付けられている前進ギア及び後進ギアと、
前記前進ギア及び後進ギアを前記減速軸に選択的に固定させて一体で回転するようにするシンクロナイザーと、を含み、かつ、
前記前進ギアは、常時前記第1作動部材にギア結合することを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。 - 前記減速ユニットは、
前記後進ギアの回転速度の伝達を受けて回転するアイドル軸と、
前記アイドル軸に固定取付され、前記第1作動部材にギア結合する第1媒介ギアと、
前記アイドル軸に固定取付され、前記後進ギアにギア結合する第2媒介ギアと、
をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の動力伝達装置。 - 前記シンクロナイザーは、作動レバーの位置によって動作されることを特徴とする請求項6に記載の動力伝達装置。
- 前記入力軸の他端と前記減速ユニットのうち、少なくとも1個所には付加装置が連結されていることを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。
- 前記変速ユニットは、
一端が前記変速動力源に連結されて変速のための動力の伝達を受ける変速入力軸と、
前記変速入力軸の他端に形成されており、前記第2作動部材とギア結合するウォームギアと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。 - 前記減速ユニットは、前記入力軸と平行に配置されている複数個の軸と前記複数個の軸に取り付けられている複数個のギアとを含み、かつ、
前記複数個の軸1つ当たりギア歯の個数が互いに異なる2つのギアが取り付けられており、1つの軸に形成された2つのギアのうちの1つは他の軸に形成された2つのギアのうちの1つにギア結合することによって、動力が入力軸から遊星ギアセットまで伝えられるようになっており、
前記複数個のギアのうちの1つは前記駆動ギアにギア結合し、前記複数個のギアのうちの他の1つは前記第1作動部材にギア結合することを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。 - 前記各々の軸に形成された2つのギアのうち、ギア歯の個数の少ないギアは動力伝達ライン上で駆動動力源に近い軸のギアとギア結合し、ギア歯の個数の多いギアは動力伝達ライン上で遊星ギアセットと近い軸のギアとギア結合することを特徴とする請求項11に記載の動力伝達装置。
- 前記変速ユニットは、
互いに各々直角に配置されており、前記出力軸にも直角に配置された複数個の変速入力軸と、
前記各々の変速入力軸に取り付けられて変速入力軸を基準として回転し、前記第2作動部材とギア結合する第1ギアと、
前記各々の変速入力軸に取り付けられて変速入力軸を基準として回転する第2ギアと、を含み、かつ、
1つの変速入力軸に取り付けられた第2ギアは他の変速入力軸に取り付けられた第2ギアとギア結合し、
前記変速入力軸のうちの1つは変速動力源に連結されて変速のための動力の伝達を受けることを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。 - 前記第1ギアはウォームギアであり、前記第2ギアは螺旋ギアであることを特徴とする請求項13に記載の動力伝達装置。
- 外周面にギア歯が形成されており、回転軸に付着されて回転軸から動力の伝達を受けるか、回転軸に動力を伝達するサンギアと、
前記サンギアを取り囲んでサンギアと相対回転し、その内周面にギア歯が形成されているリングギアと、
前記サンギアの外周面のギア歯と前記リングギアの内周面のギア歯にギア結合する複数個のピニオンギアと、
前記複数個のピニオンギアが回転可能に取り付けられて前記ピニオンギアの回転に従って回転する遊星キャリヤと、を含み、かつ、
前記遊星キャリヤの一側部には回転軸方向に延びた延長部が備えられており、
前記延長部の外周面にはウォームギアまたは螺旋ギアが結合されるように前記回転軸に対して斜めにギア歯が形成されていることを特徴とする遊星ギアセット。 - 前記リングギアの外周面にもギア歯が形成されていることを特徴とする請求項15に記載の遊星ギアセット。
- 一側の外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、
前記駆動ギアとギア結合される減速ギアが形成された減速軸を含む減速ユニットと、
前記減速ギアと外接するように外周面にギアが形成されたリングギアと、
前記リングギアの内周面に形成されたギアと外接する複数個のピニオンギアと、
前記ピニオンギアと外接する1つのサンギアが取り付けられる出力軸と、
前記ピニオンギアの中心軸と連結され、かつ前記ピニオンギアの回転に従って前記出力軸を中心として回転する遊星キャリヤと、
前記遊星キャリヤから前記出力軸の軸方向に延びる延長部と、
前記延長部の外周面に形成されたウォームギアと、
前記ウォームギアに結合されるウォームホイールが外周面に形成され、前記出力軸と垂直に配置されて動力源によって回転する変速入力軸と、
前記変速入力軸の回転速度を制御する制御部と、
を含むことを特徴とする動力伝達装置。 - 前記減速ユニットは、
前記減速軸に形成される第1減速ギアと、
前記第1減速ギアと離隔して前記減速軸に形成される第2減速ギアと、
を含むことを特徴とする請求項17に記載の動力伝達装置。 - 前記第1減速ギアは前記駆動ギアと連結され、前記第2減速ギアは前記リングギアの外周面に形成されたギアと連結されることを特徴とする請求項18に記載の動力伝達装置。
- 前記減速軸は前記入力軸と平行に配置され、前記入力軸と前記出力軸とが同一な軸線上に配置されることを特徴とする請求項17に記載の動力伝達装置。
- 一側の外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、
前記駆動ギアとギア結合される減速ギアが形成された減速軸と、
前記減速軸の一端部に形成された駆動ベベルギアと、
一側に前記駆動ベベルギアとギア結合される被動ベベルギアが形成されたリングギアと、
前記リングギアの内周面に形成されたギアと外接する複数個のピニオンギアと、
前記ピニオンギアと外接する1つのサンギアが取り付けられて共に回転する出力軸と、
前記ピニオンギアの中心軸と連結され、かつ前記ピニオンギアの回転に従って前記出力軸を中心として回転する遊星キャリヤと、
前記遊星キャリヤから前記出力軸の軸方向に延びる延長部と、
前記延長部の外周面に形成されたウォームギアと、
前記ウォームギアに結合されるウォームホイールが外周面に形成され、前記出力軸と垂直に配置されて動力源によって回転する変速入力軸と、
前記出力軸の回転速度とブレーキの作動に従って前記変速入力軸の回転速度を制御する制御部と、
を含むことを特徴とする動力伝達装置。 - 前記リングギアの一側面に前記被動ベベルギアが形成され、反対側面に前記延長部が延びて形成されることを特徴とする請求項21に記載の動力伝達装置。
- 一側の外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、
前記入力軸の端部に取り付けられて前記入力軸によって回転するリングギアと、
前記リングギアの内周面に形成されたギアと外接する複数個のピニオンギアと、
前記ピニオンギアと外接する1つのサンギアが取り付けられる出力軸と、
前記ピニオンギアの中心軸と連結され、かつ前記ピニオンギアの回転に従って前記出力軸を中心として回転する遊星キャリヤと、
前記遊星キャリヤから前記出力軸の軸方向に延びる延長部と、
前記延長部の外周面に形成されたウォームギアと、
前記ウォームギアに結合されるウォームホイールが外周面の一側に形成され、前記出力軸と垂直に配置されて動力源によって回転する変速入力軸と、
加速ペダルとブレーキペダルの位置信号を感知して前記変速入力軸の回転速度を制御する制御部と、
を含むことを特徴とする動力伝達装置。
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