JP6627155B2 - 入力合成装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力合成装置に関し、さらに詳しくは、入力のトルクや速度を選別的に合算して合成された出力を生成することができる入力合成装置を提供する。

一般に、ロボット、車、輸送機構または機械システムなどを制御するためにモータまたはエンジンなどの動力源が使用されるが、この時、要求された作業（作動、動作）のために、これを満足させる動力源の容量を選択しなければならない。たとえば、動力源がモータの場合、モータの容量は、モータの大きさ、重さ、費用と密接な関係を持っている。

ロボットまたは機械システムなどが大きいトルク、速い速度で駆動される必要性がある場合は、高い容量の動力源が必要となり、これにより、ロボットまたは機械システムなどの大きさ、重さ、費用が増加する。

自動車の場合、傾斜路での走行を円滑にするための高トルク出力、速い走行のための高速出力を全て得るために、エンジンの回転力をタイヤに伝達する過程でギヤ比を変化させるギヤ変速装置を使用する。しかし、ギヤ変速システムは、機構的な構成の複雑さ、価格、重さなどの問題により小型駆動システムへの使用が難しい。

一方、本出願人は、特許文献１にて２つの入力の特性を利用した遊星ギヤシステムを提案した。しかし、本出願人は、特許文献１にて入力速度を合成する技術のみを提供した。従って、より多様な特性を有する出力を生成するためには、入力の速度に共に入力のトルクも合わせて合成することができる入力合成装置の必要性がある。

韓国公開特許第１０−２０１２−００２８２３４号公報

したがって、本発明では、小型駆動システムに簡単に適用することができ、入力の速度とトルクを選別的に合成して多様な出力を生成することができる入力合成装置を提案する。

本発明は、前記のような問題点を解決すべく提案されたものであって、互いに異なるまたは同じ特性を有する多数個の入力を合成して多様な出力を生成することができる入力合成装置を提供する。

本発明は、入力のトルクと速度を区分して合成することによって、多様な出力を生成することができる入力合成装置を提供する。

本発明は、入力を生成する駆動源の作動中、入力の回転方向だけ変更し、入力の速度またはトルクを合成することができる入力合成装置を提供する。

前記のような課題を達成するための本発明による入力合成装置は、第１回転力を提供する第１入力部と、前記第１回転力と同一または異なる第２回転力を提供する第２入力部と、前記第１入力部及び前記第２入力部に噛み合って前記第１回転力と前記第２回転力を合成するギヤ部と、前記第１回転力と前記第２回転力との合成力が出力される出力部とを含み、前記ギヤ部は前記第１入力部の回転方向と前記第２入力部の回転方向が同じであるか否かに応じて前記第１回転力と前記第２回転力の速度またはトルクを合算することができる。

前記第１入力部及び前記第２入力部には、それぞれ前記ギヤ部と噛み合うギヤが形成され、前記第１入力部に形成されたギヤと前記第２入力部に形成されたギヤの個数は異なるように形成され得る。

前記第１入力部または前記第２入力部のいずれかには前記ギヤ部と噛み合う２つのギヤが形成され、前記２つのギヤには第１ワンウェイベアリング及び第２ワンウェイベアリングが形成され得る。

前記第１ワンウェイベアリングと前記第２ワンウェイベアリングの動力伝達遮断方向は互いに逆に形成され得る。

前記ギヤ部は、回転しない固定軸に形成された第３ワンウェイベアリングを含むことができる。

前記第３ワンウェイベアリングの動力伝達遮断方向は、前記第１ワンウェイベアリングまたは前記第２ワンウェイベアリングのいずれかの動力伝達遮断方向と同一に形成され得る。

前記第１ワンウェイベアリングまたは前記第２ワンウェイベアリングのうち、前記第３ワンウェイベアリングと同じ動力伝達遮断方向を有するワンウェイベアリングが形成されたギヤは、前記ギヤ部の遊星ギヤ部または差動ギヤ部と噛み合うように形成され得る。

前記第１ワンウェイベアリングまたは前記第２ワンウェイベアリングのうち、前記第３ワンウェイベアリングと異なる動力伝達遮断方向を有するワンウェイベアリングが形成されたギヤは、前記第３ワンウェイベアリングが形成されたギヤと噛み合うように形成され得る。

前記ギヤ部は、前記第１入力部に形成された第１入力ギヤ及び前記第２入力部に形成された第２入力ギヤと第３入力ギヤを含み、前記遊星ギヤ部または前記差動ギヤ部は、前記第１入力ギヤと噛み合い、前記第２入力ギヤまたは前記第３入力ギヤと噛み合うように形成され得る。

前記第１ワンウェイベアリング及び前記第２ワンウェイベアリングは、それぞれ前記第２入力ギヤ及び前記第３入力ギヤに形成され得る。

前記遊星ギヤ部は、前記第１入力ギヤと噛み合う第１中間ギヤと、該第１中間ギヤに形成され、前記第１中間ギヤの回転方向に公転する遊星ギヤと、該遊星ギヤの間に形成されて前記遊星ギヤの自転方向と反対方向に回転するサンギヤと、前記遊星ギヤと噛み合って前記遊星ギヤの自転方向と同一方向に回転するリングギヤと、該リングギヤが内部に形成され、前記リングギヤと同一方向に回転して前記出力部が連結される第２中間ギヤと、前記サンギヤと同一回転軸に連結形成された第３中間ギヤとを含み、該第３中間ギヤは、前記第２入力ギヤと噛み合い、前記第２中間ギヤは、前記第３入力ギヤと噛み合うように形成され得る。

前記差動ギヤ部は、前記第１入力ギヤと噛み合う第１中間ギヤと、前記第１中間ギヤの平面部に形成された第１べべルギヤと、該第１べべルギヤと噛み合うアイドルギヤと、該アイドルギヤが回転可能に形成された回転軸が連結され、前記アイドルギヤの公転方向と同一方向に回転する第２中間ギヤと、前記アイドルギヤと噛み合って前記第１べべルギヤと対向するように形成された第２べべルギヤと、該第２ギヤが平面部に形成される第３中間ギヤとを含み、前記アイドルギヤが形成された回転軸には、前記出力部が連結され、前記第３中間ギヤは前記第２入力ギヤと噛み合い、前記第２中間ギヤは前記第３入力ギヤと噛み合うように形成され得る。

前記第２中間ギヤと前記第３入力ギヤとの間には第４中間ギヤが噛み合うように形成され得る。

前記第３ワンウェイベアリングは、前記第３中間ギヤに形成され得る。

以上で説明したように、本発明による入力装置は、互いに同一または異なる特性を有する入力の合力を出力するが、入力のトルクまたは速度を区分して合成するため、多様な出力を生成することができる。

本発明による入力合成装置は、入力のトルクまたは速度を区分して合成することができるため、必要に応じて、多様な速度またはトルクを有する出力を提供することができ、これによりギヤ変速の効果を得ることができる。

本発明による入力合成装置は、入力のトルクと速度を個別に合成して、必要に応じて、高速−低トルクまたは低速−高トルクの出力を生成することができるため、小型ロボットなどの小型駆動システムも自由自在に出力特性を変化させることができる。また、小型システムにも効果的に採用され、費用削減及び大量生産が可能になるようモジュール化が容易である。

本発明による入力合成装置は、使用動力源の大きさまたは重さに比べて最大速度及び最大トルクを増加させることができ、出力軸の負荷に応じて多様な方法で動力源を駆動することができるため、エネルギー効率を向上させることができる。

本発明による入力合成装置の概念を説明するための図面である。 本発明による入力合成装置の概念を説明するための図面である。 本発明の一実施例による入力合成装置を示す斜視図である。 図３による入力合成装置の分解斜視図である。 図３による入力合成装置の入出力関係を説明するための図面である。 図３による入力合成装置の入出力関係を説明するための図面である。 図３による入力合成装置の入出力関係を説明するための図面である。 図３による入力合成装置の入出力関係を説明するための図面である。 本発明のもう一つの一実施例による入力合成装置を示す斜視図である。 図９による入力合成装置の分解斜視図である。 図９による入力合成装置の分解斜視図である。 図９による入力合成装置の入出力関係を説明するための図面である。 図９による入力合成装置の入出力関係を説明するための図面である。 図９による入力合成装置の入出力関係を説明するための図面である。

以下では添付の図面を参照して本発明による実施例を詳しく説明する。しかし、本発明が実施例によって制限されたり限定されるものではない。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。

図１及び図２は、本発明による入力合成装置の概念を説明するための図面であり、図３は、本発明の一実施例に係る入力合成装置を示す斜視図であり、図４は、図３による入力合成装置の分解斜視図であり、図５ないし８は、図３による入力合成装置の入出力関係を説明するための図面であり、図９は、本発明のもう一つの一実施例による入力合成装置を示す斜視図であり、図１０及び図１１は、図９による入力合成装置の分解斜視図であり、図１２ないし図１４は、図９による入力合成装置の入出力関係を説明するための図面である。

図１及び図２を参照すると、本発明による入力合成装置１００、２００は、図１に示すように、同じ容量（または特性）を有する入力２つを合成することができるが、トルクと速度を区分してそれぞれ合成することができる。合成の結果は、図２に示す通りである。入力のトルクと速度をそれぞれ区分して合成すれば、図２に示すように、低速−高トルクの出力と高速−低トルクの出力のいずれも生成することができる。低速−高トルクの出力は、２つの入力のトルクを合成した場合の出力であるが、トルクは２つの入力のトルクを合算した値を最大値として有し、速度は２つの入力の速度と同一の速度を有する出力が生成され得る。２つの駆動源を備えたハイブリッド自動車などが出発する場合、このようなトルクの合成が必要であることがある。また、自動車が上り坂を登るときにもトルクの合成が必要となる。

一方、高速−低トルクの出力は、２つの入力の速度を合成した場合の出力であるが、速度は２つの入力の速度を合算した値を最大値として有し、トルクは２つの入力のトルクと同一トルクを有する出力が生成され得る。前記の形態のハイブリッド車などが最高速度を出すときに、このような速度の合成が必要であることがある。

以下では、このように速度の合成またはトルク合成を可能にする入力合成装置についてより詳しく説明する。

図３及び図９を参照すると、本発明による入力合成装置１００、２００は、第１回転力を提供する第１入力部１１０、２１０と、前記第１回転力と同一または異なる第２回転力を提供する第２入力部１２０、２２０と、前記第１入力部１１０、２１０と、前記第２入力部１２０、２２０に噛み合って前記第１回転力と前記第２回転力を合成するギヤ部１５０、２５０と、前記第１回転力と前記第２回転力の合成力が出力される出力部１０１、２０１とを含み、前記ギヤ部１５０、２５０は、前記第１入力部１１０、２１０の回転方向と前記第２入力部１２０、２２０の回転方向が同じであるか否かに応じて前記第１回転力と前記第２回転力の速度またはトルクを合算することができる。

前記のように構成することにより、本発明による入力合成装置１００、２００は、入力の速度のみ合成したり、入力のトルクのみ合成することができ、第１入力部１１０、２１０と、第２入力部１２０、２２０の作動中、トルクを合成したり、速度を合成したりして、多様な特性の出力を生成することができる。

一方、前記第１入力部１１０、２１０及び前記第２入力部１２０、２２０には、それぞれ前記ギヤ部１５０、２５０と噛み合うギヤが形成され、前記第１入力部１１０、２１０に形成されたギヤと、前記第２入力部１２０、２２０に形成されたギヤの個数は異ならして形成され得る。

図３及び図９を参照すると、本発明による入力合成装置１００、２００は、第１入力部１１０、２１０には、１つのギヤ１１２、２１２が形成され、第２入力部１２０、２２０には、２つのギヤ１２２、１２３、２２２、２２３が形成され得る。

本発明による入力合成装置１００、２００は、２つの入力部１１０、１２０、２１０、２２０を含むが、入力部は電動機、モーター、エンジンなど、多様な動力源が用いられ得る。２つの入力部１１０、１２０、２１０、２２０は、支持板１０２、２０２に固定されることができ、第１／第２入力部１１０、１２０、２１０、２２０の回転力は、それぞれ動力軸１１１、１２１、２１１、２２１を介して伝達され得る。

第１入力部１１０、２１０の動力軸１１１、２１１には、第１入力ギヤ１１２、２１２が形成され、第２入力部１２０、２２０の動力軸１２１、２２１には、第２入力ギヤ１２２、２２２及び第３入力ギヤ１２３、２２３が形成され得る。即ち、２つの入力部には、互いに異なる個数のギヤが装着されたり形成され得る。本発明による入力合成装置１００、２００の場合には、第１入力部１１０、２１０には１つのギヤが形成され、第２入力部１２０、２２０には２つのギヤが形成される。

第１ないし第３入力ギヤ１１２、１２２、１２３、２１２、２２２、２２３は、ギヤ部１５０、２５０と噛み合って入力の速度またはトルクを合成することができる。ここで、ギヤ部１５０、２５０に第１ないし第３入力ギヤ１１２、１２２、１２３、２１２、２２２、２２３が含まれることもできる。以下では、第１ないし第３入力ギヤ１１２、１２２、１２３、２１２、２２２、２２３がギヤ部１５０、２５０に含まれる場合を例示として説明する。

このように、前記第１入力部１１０、２１０または前記第２入力部１２０、２２０のいずれかには、前記ギヤ部と噛み合う２つのギヤ１２２、１２３、２２２、２２３が形成され、前記２つのギヤ１２２、１２３、２２２、２２３には、第１ワンウェイベアリング１２４、２２４及び第２ワンウェイベアリング１２５、２２５が形成され得る。即ち、第２入力部１２０、２２０の動力軸１２１、２２１に装着された第２入力ギヤ１２２、２２２及び第３入力ギヤ１２３、２２３には、それぞれ第１ワンウェイベアリング１２４、２２４及び第２ワンウェイベアリング１２５、２２５が形成され得る。

ワンウェイベアリング（ｏｎｅ-ｗａｙ ｂｅａｒｉｎｇ)はクラッチベアリング（ｃｌｕｔｃｈ ｂｅａｒｉｎｇ)とも呼ばれ、ある一方向には回転力ないし動力を伝達するが、もう一つの方向には動力を伝達しない部材である。図５及び図１２を参照すると、第１ワンウェイベアリング１２４、２２４及び第２ワンウェイベアリング１２５、２２５の回転方向が示されている。

第１ワンウェイベアリング１２４、２２４と第２ワンウェイベアリング１２５、２２５の動力伝達遮断方向は、互いに逆に形成され得る。

一方、ギヤ部１５０、２５０は、回転しない固定軸１３８、２３６に形成された第３ワンウェイベアリング１３７、２３５を含むことができる。第３ワンウェイベアリング１３７、２３５は、第３ワンウェイベアリング１３７、２３５が取り付けられたギヤ部１５０、２５０のギヤが回転する方向を制御することができる。

第３ワンウェイベアリング１３７、２３５の動力伝達遮断方向は、第１ワンウェイベアリング１２４、２２４または第２ワンウェイベアリング１２５、２２５のいずれかの動力伝達遮断方向と同一に形成され得る。図５及び図１２を参照すると、本発明による入力合成装置１００、２００は、第３ワンウェイベアリング１３７、２３５と第２ワンウェイベアリング１２５、２２５の動力伝達遮断方向が同一であり、第１ワンウェイベアリング１２４、２２４の動力伝達遮断方向とは異なる。

第１ワンウェイベアリング１２４、２２４または第２ワンウェイベアリング１２５、２２５のうち、第３ワンウェイベアリング１３７、２３５と同じ動力伝達遮断方向を有するワンウェイベアリングが形成されたギヤ１２３、２２３は、ギヤ部１５０、２５０の遊星ギヤ部または差動ギヤ部と噛み合うように形成され得る。ここで、遊星ギヤ部または差動ギヤ部は、ワンウェイベアリングとともに入力のトルクまたは速度を合成する部分といえる。

第１ワンウェイベアリング１２４、２２４または第２ワンウェイベアリング１２５、２２５のうち、第３ワンウェイベアリング１３７、２３５と異なる動力伝達遮断方向を有するワンウェイベアリング１２４、２２４が形成されたギヤ１２２、２２２は、第３ワンウェイベアリング１３７、２３５が形成されたギヤ１３６、２３４と噛み合うように形成され得る。

ギヤ部１５０、２５０は、第１入力部１１０、２１０に形成された第１入力ギヤ１１２、２１２及び第２入力部１２０、２２０に形成された第２入力ギヤ１２２、２２２と、第３入力ギヤ１２３、２２３を含み、前記遊星ギヤ部または前記差動ギヤ部は第１入力ギヤ１１２、２１２と噛み合い、第２入力ギヤ１２２、２２２または第３入力ギヤ１２３、２２３と噛み合うように形成され得る。

図３ないし図８に示す本発明の一実施例に係る入力合成装置１００は、ギヤ部１５０に遊星ギヤ部が含まれており、図９ないし図１４に示す本発明のもう一つの一実施例による入力合成装置２００のギヤ部２５０には、差動ギヤ部が含まれている。

図３ないし図８を参照すると、本発明の一実施例に係る入力合成装置１００のギヤ部１５０に含まれた前記遊星ギヤ部は、第１入力ギヤ１１２と噛み合う第１中間ギヤ１３１と、第１中間ギヤ１３１に形成され、第１中間ギヤ１３１の回転方向に公転する遊星ギヤ１３２と、遊星ギヤ１３２との間に形成されて遊星ギヤ１３２の自転方向と反対方向に回転するサンギヤ１３４と、遊星ギヤ１３２と噛み合い、遊星ギヤ１３２の自転方向と同一方向に回転するリングギヤ１３３と、リングギヤ１３３が内部に形成されてリングギヤ１３３と同一方向に回転し、前記出力部１０１が連結される第２中間ギヤ１３５とサンギヤ１３４と同一回転軸に連結形成された第３中間ギヤ１３６を含むことができる。

ここで、第３中間ギヤ１３６は第２入力ギヤ１２２と噛み合い、第２中間ギヤ１３５は第３入力ギヤ１２３と噛み合うように形成され得る。

図３及び図４を参照すると、リングギヤ１３３と第２中間ギヤ１３５は、共に回転できるように形成される。例えば、図に示すようにリングギヤ１３３の外周面に第２中間ギヤ１３５が嵌入される形態などで結合され得る。第２中間ギヤ１３５の外周面に歯車が形成され得る。

第１中間ギヤ１３１は、キャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）である。遊星ギヤ１３２の回転軸は、第１中間ギヤ１３１の平面部に固定設置されるため、遊星ギヤ１３２の公転方向と第１中間ギヤ１３１の回転方向が一致するようになる。

出力軸ないし出力部１０１は、第２中間ギヤ１３５と共に回転できるように形成される。これのため、第２中間ギヤ１３５の平面部に円板プレート（不図示）が固定して締結され、前記円板プレートの中心に出力部１０１が結合され得る。

第２入力ギヤ１２２と動力軸１２１との間には第１ワンウェイベアリング１２４が装着され、第３入力ギヤ１２３と動力軸１２１との間には第２ワンウェイベアリング１２５が装着され得る。また、第３中間ギヤ１３６と固定軸１３８との間には、第３ワンウェイベアリング１３７が装着され得る。

図６ないし図８を参照して、本発明の一実施例に係る入力合成装置１００により入力のトルク及び速度が合成される原理について説明する。図６ないし図８において、○の中に点が表示された記号は、ギヤが平面から飛び出ることを意味して、○の中にＸが表示された記号は、ギヤが平面に入ることを意味する。即ち、ギヤの回転方向を意味する記号である。

図６は、入力のトルクを合成する原理を示すものである。即ち、第１入力部１１０から提供される第１回転力のトルクと、第２入力部１２０から提供される第２回転力のトルクとを合成する場合の動力伝達過程を示す。まず、第１入力部１１０で生成される第１回転力と、第２入力部１２０で生成される第２回転力の回転方向が同じ場合にトルクが合成され得る(図６の実線の矢印参照）。

第１入力部１１０の動力軸１１１が回転することにより、第１入力ギヤ１１２が回転するようになり、第１入力ギヤ１１２と噛み合った第１中間ギヤ１３１が回転するようになる。第１入力部１１０の第１回転力は、第１中間ギヤ１３１に伝達され得る。第１中間ギヤ１３１が回転すると、第１中間ギヤ１３１の平面部に装着された遊星ギヤ１３２が公転しながら自転するようになる。遊星ギヤ１３２の公転によってリングギヤ１３３が回転するようになるが、遊星ギヤ１３２の公転方向と同一方向に回転するようになる。リングギヤ１３３が回転すると、これと同一方向に第２中間ギヤ１３５が回転するようになり、第２中間ギヤ１３５に連結された出力部１０１も回転するようになる。このような過程を通して、第１入力部１１０の第１回転力が出力部１０１まで伝達される。

また、遊星ギヤ１３２が自転することによって遊星ギヤ１３２と噛み合ったサンギヤ１３４も回転しようとするが、リングギヤ１３３と同一方向にサンギヤ１３４は、回転しようとする。この時、サンギヤ１３４と連結された第３中間ギヤ１３６が回転しようとするが、第３ワンウェイベアリング１３７によって第３中間ギヤ１３６は、回転できずにリングギヤ１３３のみ回転するようになる。

一方、第２入力部１２０の動力軸１２１が回転することにより、第２入力ギヤ１２２及び第３入力ギヤ１２３が回転されるべきだが、第１ワンウェイベアリング１２４によって第２入力ギヤ１２２は回転せずに、第３入力ギヤ１２３が回転するようになる。第２ワンウェイベアリング１２５は、第２入力部１２０の回転力または駆動力を第３入力ギヤ１２３に伝達するようになる。

第３入力ギヤ１２３は、第２中間ギヤ１３５と噛み合うようになるが、第２回転力が第２中間ギヤ１３５に伝達され、最終的に出力部１０１まで伝達される。このように、第１入力部１１０と第２入力部１２０が同一方向に回転する場合、即ち、第１回転力と第２回転力の回転方向が同じ場合には、前記した遊星ギヤ部とワンウェイベアリングにより第１回転力と第２回転力が第２中間ギヤ１３５に直接伝達されるため、第１回転力と第２回転力のトルクが合成されて出力部１０１を介して生成され得る。

図７は、入力の速度を合成する原理を示すものである。即ち、第１入力部１１０から提供される第１回転力の速度と、第２入力部１２０から提供される第２回転力の速度を合成する場合の動力伝達過程を示す。まず、第１入力部１１０で生成される第１回転力と第２入力部１２０で生成される第２回転力の回転方向が異なる場合に速度が合成され得る（図７の実線の矢印参照）。

第１入力部１１０の第１回転力が第２中間ギヤ１３５を介して最終的に出力部１０１まで伝達される過程は、図６の場合と同様である。

一方、第２入力部１２０の動力軸１２１が回転することにより、第２入力ギヤ１２２及び第３入力ギヤ１２３が回転すべきであるが、第１ワンウェイベアリング１２４によって第２入力ギヤ１２２は回転するようになるが、第２ワンウェイベアリング１２５によって第３入力ギヤ１２３は、空回りするようになる。即ち、第３入力ギヤ１２３が回転するが、第２中間ギヤ１３５に回転力を伝達しない。

第２入力ギヤ１２２は、第３中間ギヤ１３６と噛み合って第３中間ギヤ１３６に回転力を伝達して、第３中間ギヤ１３６は連結されたサンギヤ１３４に回転力を伝達するようになる。このとき、第３中間ギヤ１３６によってサンギヤ１３４に伝達される回転力の回転方向と、第１入力ギヤ１１２によってサンギヤ１３４に伝達される回転力の回転方向は同じになる。これによって、第２中間ギヤ１３５の回転速度が増加することになり、最終的に第１回転力と第２回転力の速度が合成されて出力部１０１を介して生成され得る。

図８は、出力部１０１が入力である場合の動力伝達関係を示すものである。本発明の一実施例に係る入力合成装置１００が自転車のペダルと連結され、出力部１０１が自転車のタイヤと連結された場合、自転車を後ろに引く場合の動力伝達過程が、図８に示されたものと同じである。

出力部１０１が反時計回りに回転するようになると、これと連結された第２中間ギヤ１３５も同じ方向に回転するようになり、遊星ギヤ部によって順次に第１入力部１１０の動力軸１１１及び第２入力部１２０の動力軸１２１に回転力が伝達され得る。この過程で遊星ギヤ部とワンウェイベアリング１２４、１２５、１３７の動作によって動力軸１１１、１２１は、同一方向に回転するようになる。このとき、動力軸１１１、１２１は、空回りするのである。

一方、図９ないし図１４を参照すると、本発明のもう一つの一実施例に係る入力合成装置２００のギヤ部２５０に含まれた前記差動ギヤ部は、第１入力ギヤ２１２と噛み合う第１中間ギヤ２３１と、第１中間ギヤ２３１の平面部に形成された第１ベベルギヤ２３２と、第１ベベルギヤ２３２と噛み合うアイドルギヤ２４１、２４２と、アイドルギヤ２４１、２４２が回転可能に形成された回転軸２４３が連結されて、アイドルギヤ２４１、２４２の公転方向と同一方向に回転する第２中間ギヤ２４４と、アイドルギヤ２４１、２４２と噛み合い、第１ベベルギヤ２３２と対向するように形成された第２ベベルギヤ２３３及び第２ベベルギヤ２３３が平面部に形成される第３中間ギヤ２３４を含むことができる。

ここで、アイドルギヤ２４１、２４２が形成された回転軸２４３には、出力部２０１が連結されて、第３中間ギヤ２３４は第２入力ギヤ２２２と噛み合い、第２中間ギヤ２４４と第３入力ギヤ２２３との間には、第４中間ギヤ２４５が噛み合うように形成され得る。

図９ないし図１１を参照すると、第１ベベルギヤ２３２と第１中間ギヤ２３１は、一体に形成され、第２ベベルギヤ２３３と第３中間ギヤ２３４は、一体に形成されていることが好ましい。第１中間ギヤ２３１と第３中間ギヤ２３４との間にアイドルギヤ２４１、２４２と、第２中間ギヤ２４４が位置する。

アイドルギヤ２４１、２４２は、第２中間ギヤ２４４の中心を基準に公転可能であるが、これのために回転軸２４３の両端側に２つのアイドルギヤ２４１、２４２が回転可能に装着される。回転軸２４３の両端は、アイドルギヤ２４１、２４２を貫通して突出して、突出した両端は、それぞれ第２中間ギヤ２４４の内周面に形成された溝２４７に嵌められる。これにより、第２中間ギヤ２４４が回転すると、回転軸２４３も共に回転するようになり、回転軸２４３に装着されたアイドルギヤ２４１、２４２は、第２中間ギヤ２４４の回転方向と同一方向に公転するようになる。

一方、アイドルギヤ２４１、２４２は、第１及び第２ベベルギヤ２３２、２３３と噛み合って公転するため、自転しながら公転するようになる。アイドルギヤ２４１、２４２の公転によって回転軸２４３が回転するため、回転軸２４３に連結された出力部２０１が回転するようになる。

出力部２０１は、第１中間ギヤ２３１を通過して外部に露出されるため、第１中間ギヤ２３１の回転力が出力部２０１に伝達されるものではない。

一方、第３ワンウェイベアリング２３５は、第３中間ギヤ２３４に形成され得る。即ち、第３中間ギヤ２３４と、固定軸２３６との間に第３ワンウェイベアリング２３５が装着される。図１２において説明していない図面符号「２０３」は、ケースである。

図１３及び図１４を参照して、本発明のもう一つの一実施例に係る入力合成装置２００により入力のトルク及び速度が合成される原理について説明する。

図１３は、入力のトルクを合成する原理を示すものである。即ち、第１入力部２１０から提供される第１回転力のトルクと第２入力部２２０から提供される第２回転力のトルクを合成する場合の動力伝達過程を示す。まず、第１入力部２１０で生成される第１回転力と第２入力部２２０で生成される第２回転力の回転方向が異なる場合、第１入力部２１０が時計回りに回転し、第２入力部２２０が反時計回りに回転する場合にトルクが合成され得る（図１３の実線の矢印参照）。即ち、第２入力部２２０が逆方向に回転する場合にトルクが合成され得る。

第１入力部２１０の動力軸２１１が時計回りに回転すると、第１入力ギヤ２１２が同一方向に回転しながら第１回転力を生成させる。第１回転力は、第１入力ギヤ２１２と噛み合った第１中間ギヤ２３１に伝達される。第１中間ギヤ２３１が回転すると、第１ベベルギヤ２３２も同一方向に回転するようになる。第１ベベルギヤ２３２の回転によりアイドルギヤ２４１、２４２が自転しながら公転するようになる。アイドルギヤ２４１、２４２が自転するため、これと噛み合った第２ベベルギヤ２３３及び第３中間ギヤ２３４は、第１ベベルギヤ２３２とは反対方向に回転しようとするが、第３ワンウェイベアリング２３５が第３中間ギヤ２３４の回転を妨げるため、第２ベベルギヤ２３３も回転することができない状態になる。もし速度を合成する場合であれば、第２ベベルギヤ２３３が第１ベベルギヤ２３２と反対方向に回転することを妨げるために、入力部が駆動されるため出力が生成されるが、トルク合成の場合には、第２ベベルギヤ２３３が第１ベベルギヤ２３２と反対方向に回転することを防止できなければ、出力が全く生成されず、アイドルギヤ２４１、２４２は、自転と公転のみするようになる。したがって、トルク合成の場合に出力が生成されるようにするために、第３ワンウェイベアリング２３５が必要である。即ち、トルク合成の場合、第３ワンウェイベアリング２３５によって第３中間ギヤ２３４の回転が遮断されて、結果的に、第２ベベルギヤ２３３も回転しなくなる。

一方、アイドルギヤ２４１、２４２が、第１中間ギヤ２３１と同一方向に公転するので、回転軸２４３と連結された出力部２０１も同一方向（反時計回り）に回転するようになる。このような過程を介して、第１入力部２１０の第１回転力が出力部２０１に伝達される。

また、第２入力部２２０の動力軸２２１が反時計回りに回転すると、第２入力ギヤ２２２は回転せずに、第３入力ギヤ２２３のみが同じ反時計回りに回転するようになる。第２入力ギヤ２２２の回転力は、第４中間ギヤ２４５を経て、第２中間ギヤ２４４に伝達される。即ち、第１入力部２１０によって生成された第２中間ギヤ２４４のトルクと第２入力部２２０によって提供された第２中間ギヤ２４４のトルクは互いに合算されることになる。このように合算された第２中間ギヤ２４４のトルクは回転軸２４３を介して出力軸２０１に伝達されるようになる。このような原理で、第１入力部２１０のトルクと第２入力部２２０のトルクが合成される。

図１４は、入力の速度を合成する原理を示すものである。即ち、第１入力部２１０から提供される第１回転力の速度と第２入力部２２０から提供される第２回転力の速度を合成する場合の動力伝達過程を示す。まず、第１入力部２１０で生成される第１回転力と第２入力部２２０で生成される第２回転力の回転方向が同じ場合（図１４の場合、時計回り）に速度が合成され得る。即ち、第１入力部２１０の回転方向と同じ方向に（時計回り）第２入力部２２０が回転するとき、速度が合成され得る（図１４の実線の矢印参照）。

第１入力部２１０の第１回転力が第２中間ギヤ２４４を介して最終的に出力部２０１まで伝達される過程は、図１３の場合と同様である。

一方、第２入力部２２０の動力軸２２１が時計回りに回転することによって第２入力ギヤ２２２及び第３入力ギヤ２２３が回転されるべきであるが、第１ワンウェイベアリング２２４によって第２入力ギヤ２２２は回転するようになるが、第２ワンウェイベアリング２２５によって第３入力ギヤ２２３は空回りするようになる。即ち、第３入力ギヤ２２３は回転するものの、第２中間ギヤ２４４に回転力を伝達しない。

第２入力ギヤ２２２は、第３中間ギヤ２３４と噛み合って、第３中間ギヤ２３４に回転力を伝達して、第３中間ギヤ２３４は、第２ベベルギヤ２３３を介してアイドルギヤ２４１、２４２を公転させて回転軸２４３に連結された出力部２０１に回転力を伝達するようになる。このとき、第１入力部２１０と第２入力部２２０によって生成された第１ベベルギヤ２３２と第２ベベルギヤ２３３の速度が同じ場合には、アイドルギヤ２４１、２４２は、自転せずに公転のみするようになる。 もし、第１ベベルギヤ２３２と第２ベベルギヤ２３３の回転速度が異なれば、アイドルギヤ２４１、２４２は、特定の方向に自転するようになり、第１ベベルギヤ２３２及び第２ベベルギヤ２３３と同一方向に公転するようになる。

アイドルギヤ２４１、２４２の公転は、回転軸２４３を介して出力軸２０１を回転させるようになる。即ち、アイドルギヤ２４１、２４２のアイドリング速度が出力軸２０１の速度となる。このとき、第１入力部２１０によるアイドルギヤ２４１、２４２のアイドリング速度と第２入力部た２２０によるアイドルギヤ２４１、２４２のアイドリング速度が合算されるため、第１入力部２１０と第２入力部２２０の速度が合算される。

このように、速度合成では、第１ベベルギヤ２３２、第２ベベルギヤ２３３は、常に同一方向にのみ回転するようになる。また、アイドルギヤ２４１、２４２は、第１ベベルギヤ２３２と第２ベベルギヤ２３３の速度差によって自転方向が決定される。

このように、本発明による入力合成装置１００は、３つのワンウェイベアリングと遊星ギヤ部を備える場合、第１入力部から提供される第１回転力と第２入力部から提供される第２回転力の方向が互いに同一であればトルクを合成し、方向が互いに異なれば、速度を合成することによって多様な速度とトルクを有する出力を生成することができる。

以上のように、本発明の一実施例では、具体的な構成要素などのような特定の事項と限定された実施例及び図面によって説明されたが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものにすぎず、本発明は、前記の実施例に限定されるものではなく、本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。従って、本発明の思想は、説明された実施例に限定して決められてはならず、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等または価的変形がある全てのものは、本発明の思想の範疇に属するといえる。

本発明は、ロボット、輸送装置、移動手段など多数個の入力を合成して、多様な出力を生成する必要のある技術分野に利用することができる。

Claims (12)

1. 第１回転力を提供する第１入力部と、
   前記第１回転力と同一または異なる第２回転力を提供する第２入力部と、
   前記第１入力部及び前記第２入力部に噛み合って前記第１回転力と前記第２回転力を合成するギヤ部と、
   前記第１回転力と前記第２回転力との合成力が出力される出力部とを含み、
   前記ギヤ部は、前記第１入力部の回転方向と前記第２入力部の回転方向が同じであるか否かに応じて前記第１回転力と前記第２回転力の速度またはトルクを合算し、
   前記第１入力部または前記第２入力部のいずれかには前記ギヤ部と噛み合う２つのギヤが形成され、前記２つのギヤには、第１ワンウェイベアリング及び第２ワンウェイベアリングが形成され、
   前記第１ワンウェイベアリングと前記第２ワンウェイベアリングの動力伝達遮断方向は互いに反対であることを特徴とする入力合成装置。
2. 前記第１入力部及び前記第２入力部には、それぞれ前記ギヤ部と噛み合うギヤが形成され、前記第１入力部に形成されたギヤと前記第２入力部に形成されたギヤの個数は異なることを特徴とする請求項１に記載の入力合成装置。
3. 前記ギヤ部は回転しない固定軸に形成された第３ワンウェイベアリングを含むことを特徴とする請求項１に記載の入力合成装置。
4. 前記第３ワンウェイベアリングの動力伝達遮断方向は、前記第１ワンウェイベアリングまたは前記第２ワンウェイベアリングのいずれかの動力伝達遮断方向と同じであることを特徴とする請求項３に記載の入力合成装置。
5. 前記第１ワンウェイベアリングまたは前記第２ワンウェイベアリングのうち、前記第３ワンウェイベアリングと同じ動力伝達遮断方向を有するワンウェイベアリングが形成されたギヤは、前記ギヤ部の遊星ギヤ部または差動ギヤ部と噛み合うことを特徴とする請求項４に記載の入力合成装置。
6. 前記第１ワンウェイベアリングまたは前記第２ワンウェイベアリングのうち、前記第３ワンウェイベアリングと異なる動力伝達遮断方向を有するワンウェイベアリングが形成されたギヤは、前記第３ワンウェイベアリングが形成されたギヤと噛み合うことを特徴とする請求項５に記載の入力合成装置。
7. 前記ギヤ部は、前記第１入力部に形成された第１入力ギヤ及び前記第２入力部に形成された第２入力ギヤと第３入力ギヤを含み、
   前記遊星ギヤ部または前記差動ギヤ部は、前記第１入力ギヤと噛み合い、前記第２入力ギヤまたは前記第３入力ギヤと噛み合うように形成されたことを特徴とする請求項６に記載の入力合成装置。
8. 前記第１ワンウェイベアリング及び前記第２ワンウェイベアリングは、それぞれ前記第２入力ギヤ及び前記第３入力ギヤに形成されたことを特徴とする請求項７に記載の入力合成装置。
9. 前記遊星ギヤ部は、
   前記第１入力ギヤと噛み合う第１中間ギヤと、
   該第１中間ギヤに形成され、前記第１中間ギヤの回転方向に公転する遊星ギヤと、
   該遊星ギヤの間に形成されて前記遊星ギヤの自転方向と反対方向に回転するサンギヤと、
   前記遊星ギヤと噛み合って、前記遊星ギヤの自転方向と同一方向に回転するリングギヤと、
   該リングギヤが内部に形成され、前記リングギヤと同一方向に回転し、前記出力部が連結される第２中間ギヤと、
   前記サンギヤと同一回転軸に連結形成された第３中間ギヤとを含み、
   該第３中間ギヤは前記第２入力ギヤと噛み合い、前記第２中間ギヤは前記第３入力ギヤと噛み合うことを特徴とする請求項８に記載の入力合成装置。
10. 前記差動ギヤ部は、
    前記第１入力ギヤと噛み合う第１中間ギヤと、
    該第１中間ギヤの平面部に形成された第１べべルギヤと、
    該第１べべルギヤと噛み合うアイドルギヤと、
    該アイドルギヤが回転可能に形成された回転軸が連結され、前記アイドルギヤの公転方向と同一方向に回転する第２中間ギヤと、
    前記アイドルギヤと噛み合い、前記第１べべルギヤと向かい合うように形成された第２べべルギヤと、
    該第２ベベルギヤが平面部に形成される第３中間ギヤとを含み、
    前記アイドルギヤが形成された回転軸には、前記出力部が連結されて、
    前記第３中間ギヤは前記第２入力ギヤと噛み合い、前記第２中間ギヤは前記第３入力ギヤと噛み合うことを特徴とする請求項８記載の入力合成装置。
11. 前記第２中間ギヤと、前記第３入力ギヤとの間には、第４中間ギヤが噛み合うことを特徴とする請求項１０に記載の入力合成装置。
12. 前記第３ワンウェイベアリングは、前記第３中間ギヤに形成されたことを特徴とする請求項９に記載の入力合成装置。