JP5531349B2 - 多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置に関し、より詳しくは、惑星ギア及びリングギアを多重に配置して変速が容易であるだけでなく、確実な動力伝達が可能な本発明は、多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置に関する。

一般に、大きな動力伝達または正確な動力伝達を行なうための方法の１つとしてギアの歯結合を利用する。このような歯結合の代表的なものとして遊星ギア装置を例として挙げることができる。

通常の遊星ギア装置は、キャリヤと、キャリヤに少なくとも２対が備えられる惑星ギアと、この惑星ギアと内接して噛み合うリングギアと、惑星ギアと外接して噛み合う太陽ギアと、を含んでなされる。

このような遊星ギア装置は、入力軸と出力軸がどのギアに連結されるかによって、各ギアのギア比によって加減速及び出力軸が変わるようになる。

例えば、キャリヤを駆動軸に連結して回転させ、リングギアを固定させる場合に、太陽ギアを通じて出力がなされて、この時の回転は駆動軸と同一方向に増速するようになる。また、太陽ギアを駆動軸に連結して回転させ、キャリヤを固定させる場合に、リングギアを通じて出力がなされて、この時の回転は逆方向に減速してなされるようになる。

このように遊星ギア装置は、太陽ギア、リングギア、及びキャリヤの作動条件に従う回転特性が各々変わるようになって、多様な応用が可能であり、特にこれら各ギアのギア比によって増減速比の調節が可能である。

本発明の目的は、互いに異なるギア比を有する多数の惑星ギアからなる惑星ギア群に各々噛み合うリングギアから構成されたリングギア群を構成し、キャリヤを通じて入力された動力がリングギアの固定により太陽ギアを通じて多様な変速比に変速可能な多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置を提供することにある。

上記の目的を実現するための本発明に従う多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置は、開閉可能な蓋と、いずれか１つのリングギアを選択的に固定及び解除させる変速ロック手段とを含むハウジングと、ハウジングの内部に設置されるキャリヤと、キャリヤの一面に回転自在に少なくとも３対が設置され、サイズの異なる少なくとも３個の惑星ギアからなる惑星ギア群と、各惑星ギアと各々内接して噛み合うように互いに異なる直径で形成され、各々独立的に回転自在なリングギアからなるリングギア群と、各惑星ギアと各々外接して噛み合い、互いに異なる直径で一体形成された太陽ギアからなり、ハウジングの外部に出力される出力軸を有する太陽ギア群と、出力軸と同一線上に位置しながらハウジングの外部から伝えられる外力によりキャリヤを回転させる入力軸とを含み、各惑星ギア群は、キャリヤの内側から半径の大きい順に各惑星ギアが配置され、変速ロック手段は、ハウジングに形成されたガイド溝に沿って弾性支持を受けて動いて、いずれか１つの固定用溝に選択的にロッキングされるストッパと、ストッパの位置を調節するためのワイヤーと、ストッパが移動する軌跡を覆いかぶせるようにハウジングに形成され、開閉可能な蓋を有する胴体と、を含んでなることを特徴とする。

また、リングギア群は、各リングギアの外周面に各々固定用溝が等間隔で形成されていることを特徴とする。

また、各太陽ギアと各惑星ギアとのギア比は１：０．５〜１：３であることを特徴とする。

また、キャリヤは、各惑星ギア群の回転支持のための支持台、及び入力軸が取り付けられる延長線上に支持台と並んで軸延長部が形成されていることを特徴とする。

また、入力軸は、軸延長部を過ぎてハウジングの外部に延びて設置されることを特徴とする。

また、出力軸は、軸延長部の外周縁を覆いかぶせる中空管形態で形成されたことを特徴とする。

また、蓋は、ストッパに挿入されてストッパがスライディング可能に案内するガイドが更に構成されていることを特徴とする。

本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた次の詳細な説明により一層明白になる。これに先立って本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的で、かつ辞書的な意味と解釈されてはならず、発明者がその自身の発明を最も最善の方法により説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づいて本発明の技術的思想に符合する意味と概念と解釈されるべきである。

本発明に従う多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置は、次のような効果がある。

１）リングギア群の各リングギアを固定させることによって多様な変速比の出力値が得られる。
２）入力軸を出力側方向に延長して構成することが可能であるので、自転車のような二輪車にも適用可能である。
３）遊星ギアを用いて大きな動力伝達または正確な動力伝達が可能であるので、原動機装置自転車にも適用可能である。
４）惑星ギアと太陽ギア、そしてリングギアに形成される歯の個数を通じて変速比を調節することができる。

本発明に従う多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置の構成を示す分解斜視図である。 本発明に従うリングギア群の取付状態を示すための階段断面図である。 本発明に従うリングギア群の他の取付状態を示すための階段断面図である。 本発明に従う変速ロック手段の構成を示す分解斜視図である。 本発明に従う多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置の利用例を示す斜視図である。 本発明に従う多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置の他の利用例を示す斜視図である。

以下、添付された図面を参照しつつ本発明に従う多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置を説明すれば、次の通りである。

まず、図面のうち、同一な構成要素または部品は、できる限り同一な参照符号と表していることに留意しなければならない。本発明を説明するに当たって、関連した公知の機能または構成に対する具体的な説明は本発明の要旨を曖昧にすることがあるので省略する。

図１は本発明に従う多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置の構成を示す分解斜視図であり、図２及び図３はリングギア群の種々の取付状態を示すための階段断面図であり、図４は変速ロック手段の構成を示す分解斜視図である。そして、図５及び図６は本発明の多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置の各々異なる利用例を示す斜視図である。

まず、図１を参照すれば、本発明は、キャリヤ１０、惑星ギア群２０、リングギア群３０、太陽ギア群４０、入力軸５０、及びハウジング１００を含んでなされる。

キャリヤ１０は板状形態でなされて、一面の中央には軸延長部１２が突出成形されている。また、この軸延長部１２を中心とする仮想の円周上に惑星ギア群２０を設置するための支持台１１が等間隔で少なくとも３個形成される。

このようになされたキャリヤ１０は、他面に入力軸５０が連結されて回転できるようにハウジング１００の内部に設置される。この際、入力軸５０はハウジング１００に設置されたベアリング４０ａの支持を受ける。また、軸延長部１２は出力軸４１にベアリング４２の支持を受けて回転可能に設置される。

惑星ギア群２０は、少なくとも３個の惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃからなる。また、各惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、各々半径が互いに異なるもので構成される。特に、各惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃは各支持台１１への取付時、直径が大きいものから順次に挿入及び取り付けられる。

このような惑星ギア群２０は、キャリヤ１０の支持台１１に各々１対ずつ少なくとも３対が設置される。特に、各惑星ギア群２０を構成する第１乃至第３惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、各々独立的に回転可能に設置される。

本発明の好ましい実施形態において、惑星ギア群２０は３個の惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃから構成されたものを例として挙げているが、惑星ギアの個数を４個または５個で構成して変速段数を４段または５段で構成することもできる。

リングギア群３０は、少なくとも３個のリングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃからなる。この時の各リングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、支持台１１に設置された各惑星ギア群２０の各惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃと内接するように噛み合う。即ち、第１リングギア３０ａは第１惑星ギア２０ａに噛み合い、第２リングギア３０ｂは第２惑星ギア２０ｂに噛み合い、第３リングギア３０ｃは第３惑星ギア２０ｃに噛み合う。また、各リングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃは外周面に等間隔で各々固定用溝３１ａ、３１ｂ、３１ｃが形成されている。特に、各リングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、図２及び図３に示すように、外径を同一に形成したり、異なるように形成することができる。図２に示すように、各リングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃの外径が異なるように形成された場合、固定用溝３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、後述するストッパ１２１が段変速時にリングギアの間にかからないように傾斜するように形成することが好ましい。

このような各リングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、対応する惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃに各々独立的に回転できるように噛み合う。

太陽ギア群４０は、３対の惑星ギア群２０と噛み合いできるように、少なくとも３個の太陽ギア４０ａ、４０ｂ、４０ｃから構成される。特に、太陽ギア群４０には出力軸４１が備えられている。また、これら各太陽ギア４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、この出力軸４１に固定されて一体で回転するように設置される。

また、出力軸４１は中空軸形態で形成され、キャリヤ１０の軸延長部１２を覆いかぶせて互いに接触しないように設置される。この際、出力軸４１はハウジング１００の外部に突出するようになるが、図２及び図３に示すように、その外面と内面が各々蓋１１０と軸延長部１２に取り付けられたベアリング１３、４２の支持を受けるようになる。ハウジング１００の外部に突出した出力軸４１にはスプラケットまたはギアなどを取り付ける。

本発明の好ましい実施形態において、各太陽ギア４０ａ、４０ｂ、４０ｃとここに各々噛み合う惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、ギア比が各々１：０．５〜１：１．５で形成するようになる。このようなギア比は変速しようとする速度に従って選択的に決定する。

入力軸５０は支持台１１が設置されていないキャリヤ１０の一面に垂直に取り付けられる。この際、入力軸５０は図２及び図３に示すように、軸延長部１２と同一線上に設置し、ハウジング１００に設置されたベアリング５０ａの支持を受けてキャリヤ１０と共に回転するように設置する。図２及び図３では、入力軸５０がハウジング１００を貫通して取り付けられてハウジング１００の両側で動力伝達がなされる例を示している。

特に、入力軸５０は自転車のように両足を使用する装置に適用する場合、この入力軸５０を軸延長部１２を通じてハウジング１００の外側に延長する構成も可能である。勿論、延びた入力軸５０は出力軸４１とベアリング４２を媒介に回転可能に設置される。

ハウジング１００は開閉可能な蓋１１０が備えられており、前述した遊星ギアを収容するようになる。特に、ハウジング１００は円柱形状でなされて、縁部にはリングギア群３０の動作を断続させるための変速ロック手段１２０が備えられている。

変速ロック手段１２０は、図４に示すように、ハウジング１００の幅方向に沿って形成されたガイド溝１３０に沿って動くストッパ１２１と、このストッパ１２１の位置調節のためのワイヤー１２２と、ストッパ１２１の位置軌跡内に取り付けられる胴体１２３とを含んでなされる。

ストッパ１２１はガイド溝１３０に沿って動いて、第１乃至第３リングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃに形成されたいずれか１つの固定用溝３１ａ、３１ｂ、３１ｃに挟まれて該当リングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃが回転できないように固定させる。特に、ストッパ１２１は固定用溝３１に挿入されるチップ部１２６が弾性支持を受けて上下に動くように設置される。これは、図２に示すように、リングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃの直径が異なる場合、チップ部１２６が上下に動けるようにするためである。また、チップ部１２６は下段部が円錐形状である円柱形態で製作することが好ましい。これは、チップ部１２６が、例えば２つのリングギア３０ａ、３０ｂの間に位置しても、いずれか一側に容易に移動して、この２つのリングギア３０ａ、３０ｂが同時に固定されることを防ぐためである。

このようなストッパ１２１は、ガイド溝１３０に沿って動きながらチップ部１２６が固定用溝３１に選択的に嵌合できるように胴体１２３に設置される。図２及び図３において、ストッパ１２１は常にいずれか１つのリングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃに噛み合っている形態になるように構成された例を示している。しかしながら、このストッパ１２１はどのリングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃとも噛み合っていないアイドリング状態になるように構成することがより好ましい。この際、胴体１２３の内部でスプリング１２７の支持を受けて常にアイドリング状態の位置、即ち第１リングギア３０ａの固定用溝３１ａから外れた位置にあるようにする。

ワイヤー１２２は一端がストッパ１２１に固定され、他端が胴体１２３の外部に突出するようになる。このようなワイヤー１２２は、一種の変速手段、例えば、自転車の場合、変速レバーに連結される。このようなワイヤー１２２は変速レバーの操作に従ってストッパ１２１がスプリング１２７の支持を受けながら強制にガイド溝１３０に沿って動くようにしてくれる。

胴体１２３は、開閉可能な蓋１２４が備えられており、ストッパ１２１がガイド溝１３０に沿って動けるように空間部を形成させるようになる。特に、蓋１２４にはストッパ１２１が嵌合されて長手方向にスライディング可能に少なくとも１つのガイド１２５を構成して、ワイヤー１２２の操作によりストッパ１２１が円滑に動けるように構成する。

（動力伝達装置の実施形態）
本発明に従う多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置は、各ギアの歯によってその速度が変わる。また、本発明の動力伝達装置はリングギアを固定させるタイプであるので、前進のみ可能で、かつ加減速のみ可能な構造からなる。

また、この時のギアの変速比で、第１太陽ギア４０ａと第１惑星ギア２０ａとのギア比を１：１．５にし、第２太陽ギア４０ｂと第２惑星ギア２０ｂとのギア比を１：１にし、第３太陽ギア４０ｃと第３惑星ギア２０ｃとのギア比を１：０．５にした。このようなギア比を通じて３段変速が可能な動力伝達装置を得ることができ、太陽ギアと惑星ギアとのギア比によって、１：１．５の時に４倍速、１：１の時に３倍速、１：０．５の時に２倍速になる。

このようになされた本発明の動力伝達装置は、ストッパ１２１が無段の位置にあるようになれば、第１乃至第３リングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃは空回転状態にあるようになる。この際、ワイヤー１２２を引っ張ってストッパ１２１が第１リングギア３０ａの固定用溝３１ａにかかるようになれば、第１リングギア３０ａのみ固定され、残りの第２及び第３リングギア３０ｂ、３０ｃは空回転するようになる。これによって、キャリヤ１０を通じて伝えられた回転力は、第１惑星ギア２０ａを通じて第１太陽ギア４０ａを通じて変速がなされる。この時の回転は４倍速に変速されて出力軸４１に伝えられる。

２段変速及び３段変速は、１段変速と同一になされるので、ここではその説明を省略する。

このように、変速後またワイヤー１２２を解除すれば、ストッパ１２１は無段の位置に戻る。

（動力伝達装置の利用例１）
本発明に従う多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置は、自転車に適用して利用できる。

図５に示すように、自転車に適用する場合には入力軸５０に１つのペダル２００ａを設置する。特に、この時の入力軸５０は軸延長部１２を通じてハウジング１００の外部に延長して他のペダル２００ｂを取り付ける。勿論、ハウジング１００の外部に突出した出力軸４１に自転車チェーンのスプラケット３００ａや直接自転車ホイールなどに取り付けて使用することもできる。

（動力伝達装置の利用例２）
本発明に従う多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置は、図６に示すように、原動機装置自転車にも適用して利用できる。ここで、原動機装置自転車は大韓民国自動車管理法第３条の規定による二輪自動車のうち、排気量１２５ｃｃ以下の二輪自動車（例：オートバイ、スクーター等）、または排気量５０ｃｃ未満（電気を動力とする場合には定格出力０．５９未満）の原動機を取り付けた車をいう（大韓民国道路交通法第２条第１８号）。

原動機装置自転車の場合は、キャリヤ１０に取り付けられる入力軸５０に原動機装置自転車の原動機４００を連結し、出力軸４１に原動機装置自転車のリアハブに動力を伝達するために備えられたスプラケット３００ｂを連結する。

本発明は、図面に図示されている実施形態及び利用例を参考にして説明されたが、これは例示であり、本技術分野の通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解することができる。したがって、本発明の本当の技術的保護範囲は添付された特許請求範囲の技術的思想により定まるべきである。

１０ キャリヤ
１１ 支持台
１２ 軸延長部
１３ ベアリング
２０ 惑星ギア群
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 第１〜第３惑星ギア
３０ リングギア群
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 第１〜第３リングギア
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 固定用溝
４０ 太陽ギア群
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 太陽ギア
４１ 出力軸
４２ ベアリング
５０ 入力軸
５０ａ ベアリング
１００ ハウジング
１１０ 蓋
１２０ 変速ロック手段
１２１ ストッパ
１２２ ワイヤー
１２３ 胴体
１２４ 蓋
１２５ ガイド
１２６ チップ部
１２７ スプリング
１３０ ガイド溝
２００ａ、２００ｂ ペダル
３００ａ、３００ｂ スプラケット
４００ 原動機

Claims (6)

1. 開閉可能な蓋１１０と、いずれか１つのリングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃを選択的
   に固定及び解除させる変速ロック手段１２０とを含むハウジング１００と、
   前記ハウジング１００の内部に設置されるキャリヤ１０と、
   前記キャリヤ１０の一面に回転自在に少なくとも３対が設置され、サイズの異なる少な
   くとも３個の惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃからなる惑星ギア群２０と、
   前記各惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃと各々内接して噛み合うように互いに異なる直
   径で形成され、各々独立的に回転自在で、外周面に各々固定用溝３１ａ、３１ｂ、３
   １ｃが形成されているリングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃからなるリン
   グギア群３０と、
   前記各惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃと各々外接して噛み合い、互いに異なる直径で
   一体形成された太陽ギア４０ａ、４０ｂ、４０ｃからなり、前記ハウジング１００の外部
   に出力される出力軸４１を有する太陽ギア群４０と、
   前記出力軸４１と同一線上に位置しながら前記ハウジング１００の外部から伝えられる
   外力により前記キャリヤ１０を回転させる入力軸５０とを含み、
   前記各惑星ギア群２０は、
   前記キャリヤ１０の内側から半径の大きい順に前記各惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃ
   が配置され、
   前記変速ロック手段１２０は、
   前記ハウジング１００に形成されたガイド溝１３０に沿って弾性支持を受けて動いて、
   前記いずれか１つの固定用溝３１ａ、３１ｂ、３１ｃに選択的にロッキングされるストッ
   パ１２１と、
   前記ストッパ１２１の位置を調節するためのワイヤー１２２と、
   前記ストッパ１２１が移動する軌跡を覆いかぶせるように前記ハウジング１００に形成
   され、開閉可能な蓋１２４を有する胴体１２３と、
   を含んでなり、
   前記蓋１２４は、
   前記ストッパ１２１に挿入されて前記ストッパ１２１がスライディング可能に案内する
   ガイド１２５が更に構成されていることを特徴とする多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置。
2. 前記リングギア群３０は、
   前記各リングギア３０ａ、３０ｂ、３０ｃの外周面に各々固定用溝３１ａ、３１ｂ、３
   １ｃが等間隔で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の多重ギア列を有する遊
   星ギアを用いた動力伝達装置。
3. 前記各太陽ギア４０ａ、４０ｂ、４０ｃと前記各惑星ギア２０ａ、２０ｂ、２０ｃと
   のギア比は１：０．５〜１：３であることを特徴とする請求項１に記載の多重ギア列を有
   する遊星ギアを用いた動力伝達装置。
4. 前記キャリヤ１０は、
   前記各惑星ギア群２０の回転支持をのための支持台１１、及び前記入力軸５０が取り付
   けられる延長線上に前記支持台１１と並んで軸延長部１２が形成されていることを特徴と
   する請求項１に記載の多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置。
5. 前記入力軸５０は、
   軸延長部１２を過ぎて前記ハウジング１００の外部に延びて設置されることを特徴とす
   る請求項１に記載の多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置。
6. 前記出力軸４１は、
   軸延長部１２の外周縁を覆いかぶせる中空管形態で形成されたことを特徴とする請求項
   １に記載の多重ギア列を有する遊星ギアを用いた動力伝達装置。

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