TWI673445B - 高扭矩的可瞬間加速的旋轉裝置 - Google Patents

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TWI673445B TW107119512A TW107119512A TWI673445B TW I673445 B TWI673445 B TW I673445B TW 107119512 A TW107119512 A TW 107119512A TW 107119512 A TW107119512 A TW 107119512A TW I673445 B TWI673445 B TW I673445B
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Abstract

本發明涉及旋轉裝置，該旋轉裝置正反旋轉的轉換高效、輸出強扭矩及可實現瞬間加速，其包括：具備第一齒輪的第一齒輪部；具備第二齒輪的第二齒輪部，該第二齒輪與所述第一齒輪連接並與所述第一齒輪相對旋轉；具備第三齒輪的第三齒輪部，該第三齒輪與所述第二齒輪連接並與所述第二齒輪相對旋轉；及第一及第二驅動部，向所述第一至第三齒輪部中的兩個齒輪部即第一及第二輸入齒輪部分別提供旋轉驅動力，以決定剩餘齒輪部即輸出齒輪部的輸出功率；所述第一及第二驅動部中至少一個變更所述第一及第二輸入齒輪部中的至少一個的旋轉速率，以改變所述輸出齒輪部的旋轉速度。

Description

高扭矩的可瞬間加速的旋轉裝置
本發明涉及旋轉裝置，該旋轉裝置的正/反旋轉的轉換高效，可以輸出強扭矩，並且可以實現瞬間加速。
對原動驅動裝置的精密控制的研究一直在繼續，所述原動驅動裝置是用於起動或控制系統的如促動器那樣的裝置。另外，需要通過較低費用或不複雜的裝置實現強力扭矩，並需要正反旋轉高效的裝置，而且需要瞬間加速率大的旋轉裝置。
有鑒於此，吾等發明人乃潛心進一步研究，並著手進行研發及改良，期以一較佳設作以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。
本發明的目的在於，提供一種裝置，該裝置提供穩定狀態的旋轉力，在停止狀態或以一定速度旋轉的運動狀態下穩定地維持強扭力。
另外，本發明提供一種旋轉裝置，可以從順時針方向朝逆時針或者其反方向穩定地變換旋轉方向。
另外，本發明提供一種裝置，其穩定地迅速變換所輸出的旋轉力。
根據本發明的一實施例，可實現瞬間加速的旋轉裝置包括：具備第一齒輪的第一齒輪部；具備第二齒輪的第二齒輪部，該第二齒輪與所述第一齒輪連接並與所述第一齒輪相對旋轉；具備第三齒輪的第三齒輪部，該第三齒輪與所述第二齒輪連接並與所述第二齒輪相對旋轉；及第一及第二驅動部，向所述第一至第三齒輪部中的兩個齒輪部即第一及第二輸入齒輪部分別提供旋轉驅動力，以決定剩餘齒輪部即輸出齒輪部的輸出功率；所述第一及第二驅動部中至少一個變更所述第一及第二輸入齒輪部中的至少一個的旋轉速率，以改變所述輸出功率的輸出旋轉速度及輸出扭矩中的至少一個；所述輸出功率變化前後的所述第一及第二輸入齒輪部的各自的旋轉方向與各自初始旋轉方向相同，即，在所述輸出功率的變化過程中，所述第一及第二驅動部的旋轉方向不發生逆轉，所述第一及第二驅動部繼續只向一個方向旋轉。
另外，還包括行星齒輪系，該行星齒輪系具備環形(ring)齒輪、恒星(sun)齒輪以及行星齒輪部，所述環形齒輪和所述恒星齒輪同軸排列，所述行星齒輪部通過齒輪托架(carrier)連接而將所述環形齒輪及恒星齒輪之間接續連接；所述第一齒輪部可以具備所述環形齒輪；所述第二齒輪部具備所述齒輪托架；所述第三齒輪部具備所述恒星齒輪。
另外，所述第二齒輪部具備差速箱，該差速箱可旋轉並收納主動齒輪；所述第一及第三齒輪部可以分別具備以傘齒輪方式嚙合在所述主動齒輪的第一及第二從動齒輪。
另外，所述第一齒輪部具備橢圓形的波凸輪；所述第二齒輪部具備柔性齒輪，該柔性齒輪安裝在所述波凸輪的外部，在外周面成型有多個齒形，通過所述波凸輪彈性變形；所述第三齒輪部具備圓形齒輪，所述圓形齒輪收納所述柔性齒輪(flex spline)，在與所述柔性齒輪嚙合的內部形成有齒形。
根據本發明的控制旋轉裝置的控制方法，所述旋轉裝置包括：具備第一齒輪的第一齒輪部；具備第二齒輪的第二齒輪部，該第二齒輪與所述第一齒輪連接並與所述第一齒輪相對旋轉；具備第三齒輪的第三齒輪部，該第三齒輪與所述第二齒輪連接並與所述第二齒輪相對旋轉；及第一及第二驅動部，所述第一及第二驅動部向所述第一至第三齒輪部中的兩個齒輪部即第一及第二輸入齒輪部分別提供旋轉驅動力，以決定剩餘齒輪部即輸出齒輪部的輸出功率；其中，所述方法包括如下步驟：所述第一及第二驅動部中至少一個變更所述第一及第二輸入齒輪部中的至少一個的旋轉速率，以變更所述輸出功率的輸出旋轉速度及輸出扭矩中的至少一個；所述輸出功率變化前後的所述第一及第二輸入齒輪部的各自的旋轉方向與各自初始旋轉方向相同，即，在所述輸出功率的變化過程中，所述第一及第二驅動部的旋轉方向不發生逆轉，所述第一及第二驅動部繼續只向一個方向旋轉。
根據本發明的另一實施例的可瞬間加速的旋轉裝置，包括：具備第一齒輪的第一齒輪部；具備第二齒輪的第二齒輪部，該第二齒輪與所述第一齒輪連接並與所述第一齒輪相對旋轉；具備第三齒輪的第三齒輪部，該第三齒 輪與所述第二齒輪連接並與所述第二齒輪相對旋轉；及第一及第二驅動部，所述第一及第二驅動部向所述第一至第三齒輪部中的兩個齒輪部即第一及第二輸入齒輪部分別提供旋轉驅動力，以決定剩餘齒輪部即輸出齒輪部的輸出功率；所述第一及第二驅動部中至少一個變更所述第一及第二輸入齒輪部中的至少一個的旋轉速率，以改變所述輸出齒輪部的旋轉速度，當所述輸出齒輪部以特定旋轉速度旋轉時，所述第一及第二輸入齒輪部各自的旋轉方向與所述第一及第二輸入齒輪部各自的初始旋轉方向相同，所述第一及第二輸入齒輪部的旋轉速率超過0，所述輸出齒輪部的所述特定旋轉速度可以是0。
根據本發明的旋轉裝置使得輸入部的驅動裝置繼續旋轉，從而旋轉裝置可以在停止狀態或旋轉狀態時具有高輸出的扭矩。
根據本發明的旋轉裝置可以具有高的加速性能、動力傳遞效率、能量效率，可產生低的振動。
〔本發明〕
100‧‧‧控制部
110‧‧‧環形齒輪部
112‧‧‧環形齒輪
115‧‧‧環形齒輪軸
120‧‧‧齒輪托架部
122‧‧‧齒輪托架
125‧‧‧齒輪托架軸
130‧‧‧恒星齒輪部
132‧‧‧恒星齒輪
135‧‧‧恒星齒輪軸
140‧‧‧行星齒輪部
142‧‧‧第一行星齒輪
144‧‧‧第二行星齒輪
152‧‧‧第一輸入驅動部
154‧‧‧飛輪
162‧‧‧第二輸入驅動部
164‧‧‧飛輪
210‧‧‧第一側齒輪部
212‧‧‧第一從動齒輪
215‧‧‧第一從動齒輪軸
220‧‧‧差速齒輪部
221‧‧‧差速箱
222‧‧‧主動齒輪
224‧‧‧環形齒輪
230‧‧‧第二側齒輪部
232‧‧‧第二從動齒輪
235‧‧‧第二從動齒輪軸
250、260、270‧‧‧驅動供給部
310、320、330‧‧‧齒輪部
a1‧‧‧第一旋轉軸
a2‧‧‧第二旋轉軸
a3‧‧‧第三旋轉軸
D1‧‧‧第一驅動供給部
D2‧‧‧第二驅動供給部
D3‧‧‧第三驅動供給部
G1‧‧‧第一齒輪部
G2‧‧‧第二齒輪部
G3‧‧‧第三齒輪部
g1‧‧‧第一齒輪
g2‧‧‧第二齒輪
g3‧‧‧第三齒輪
S410~S460‧‧‧步驟
第1圖係根據本發明的一實施例的旋轉裝置的結構框圖。
第2圖係表示第1圖的旋轉裝置的一實施例的圖。
第3圖及第4圖係基於第2圖所示的旋轉裝置的各實施例的齒輪系的截面圖。
第5圖係表示旋轉裝置的其它實施例的圖。
第6圖係表示旋轉裝置的另一實施例的圖。
第7圖係根據本旋轉裝置控制方法的一實施例的流程圖。
關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供 鈞上深入了解並認同本發明。
下面，參照附圖更詳細地說明本發明。
第一、第二等的用語可以使用於說明多種構成要素，但是上述構成要素不應受到上述用語的限制。使用上述用語的目的僅在於將一個構成要素區別於其它構成要素。例如，在不脫離本發明的權利範圍的情況下，第一構成要素可以命名為第二構成要素，類似地第二構成要素也可以命名為第一構成要素。及/或這樣的用語包括多個相關的記載的項目的組合或多個相關的記載的項目中的某一項目。
提及某個構成要素“連接”或“接續”在其它構成要素時，可能直接連接或接續在其它構成要素，但是應當理解中間可能存在其它構成要素。反之，某個構成要素“直接連接”或“直接接續”在其它構成要素時，應當理解為中間不存在其它構成要素。另外，網路上的第一構成要素和第二構成要素連接或接續，表示可以通過有線或無線在第一構成要素和第二構成要素之間收發數據。
另外，下面說明中使用的對構成要素的接尾詞“模塊”及“部”單純是考慮到撰寫本說明書的便利性所賦予的，不是對其本身賦予特別重要的意義或作用。因此，所述“模塊”及“部”可能相互混合使用。
這種構成要素，在實際應用中體現時，根據需要有可能2以上的構成要素合成為一個構成要素，或者一個構成要素細分為2以上的構成要素構成。在全體附圖上對相同或類似的構成要素賦予了相同的附圖符號，對具有相 同的附圖符號的構成要素的詳細的說明可以用對前述的構成要素的說明代替而省略。
第1圖是根據本發明的一實施例的旋轉裝置的結構框圖。
參照第1圖，根據本發明的旋轉裝置可以包括第一至第三齒輪部G1~G3及第一至第三驅動供給部D1~D3中至少兩個。
第一至第三齒輪部G1~G3可以分別具備作為輸入軸或輸出軸工作的第一至第三旋轉軸a1~a3。第一至第三齒輪部G1~G3中至少一個可以具備齒輪g1~g3中的一個，該齒輪g1~g3中的一個固定或連接在旋轉軸a1~a3中的一個。例如，第一旋轉軸a1可以具備第一齒輪g1，第一齒輪g1可以直接固定、或齒輪連接、或者通過齒輪托架等連接條連接成與第一旋轉軸a1具有同一軸。
第一至第三齒輪部G1~G3可以分別具備第一至第三齒輪g1~g3。第二齒輪g2可以與第一齒輪g1連接而與第一齒輪g1相對旋轉。第二齒輪g2可以與第三齒輪g3連接而與第三齒輪g3相對旋轉。各齒輪的旋轉基本為自轉，還可以公轉。第一至第三旋轉軸a1~a3中的某一軸的旋轉速度通過第一至第三齒輪g1~g3的連接可以從屬於第一至第三旋轉軸a1~a3中剩餘兩個的旋轉速度。
第一至第三驅動供給部D1~D3可以分別連接在第一至第三旋轉軸a1~a3。各驅動供給部可以供給驅動力而使被連接的各旋轉軸旋轉；可以具備制動器減少或停止旋轉軸的旋轉。各驅動供給部為了增大旋轉慣性可以具備飛輪。飛輪可以獨立於驅動供給部固定在齒輪部的旋轉軸。
本旋轉裝置的構成要素可以劃分為輸入部和輸出部。
輸入部可以具備第一至第三驅動供給部D1~D3中兩個驅動供給部(以下稱為“第一及第二驅動部”)。輸入部還可以具備分別連接於第一至第三 齒輪部G1~G3中第一及第二驅動部的齒輪部(以下稱為“第一及第二輸入齒輪部”)。第一及第二驅動部可以向第一及第二輸入齒輪部供給旋轉驅動力。
輸出部可以具備第一至第三齒輪部G1~G3中不是輸入部的齒輪部(以下稱為“輸出齒輪部”)。輸出部的輸出軸可以是輸出齒輪部的旋轉軸。
輸出部還可以具備第一至第三驅動供給部D1~D3中不是輸入部的驅動供給部(以下稱為“輸出驅動部”)。輸出驅動部可以向輸出軸附加供給動力(旋轉力)。
根據本發明的旋轉裝置還可以包括控制部(圖未繪示)。控制部一般可以控制第一及第二驅動部的動作而控制根據本發明的旋轉裝置的整體動作。控制部控制第一及第二驅動部中至少一個，控制第一及第二輸入齒輪部中至少一個的旋轉速率，最終可以決定輸出齒輪部的輸出功率。
輸出軸的輸出功率表示輸出軸的旋轉速度(以下稱為“輸出旋轉速度”)及扭矩(以下稱為輸出扭矩)。
第一及第二驅動部分別向第一及第二輸入齒輪部提供旋轉驅動力來決定輸出齒輪部的輸出功率。被決定的輸出功率可以是輸出旋轉速度及輸出扭矩，或者輸出旋轉速度及輸出扭矩中的某一個。優選在初始驅動時決定全部輸出旋轉速度及輸出扭矩。
輸出齒輪部以特定旋轉速度旋轉時，第一及第二輸入齒輪部各自的旋轉方向優選驅動為與第一及第二輸入齒輪部各自的初始旋轉方向相同。這表示不發生第一及第二驅動部的旋轉方向逆轉。例如，驅動部為電機時，不需要電機的正反旋轉，不產生基於正反旋轉的問題。第一及第二驅動部只要繼續朝一側方向旋轉即可，不受基於旋轉方向反轉的電機的機械或電問題的影響。 這表示在第一及第二驅動部可以採用多樣的電機。因為不發生第一及第二驅動部的旋轉方向逆轉，所以可以降低基於旋轉方向逆轉產生的電機等的機械性衝擊、振動、故障率等，可以預防供給到電機的能量源的電壓變更等造成的浪涌電壓等。
輸出旋轉速度及輸出扭矩中至少一個不是0的情況下，第一及第二輸入齒輪部的旋轉速率優選超過0。僅變更電機(第一及第二驅動部)的一個方向的旋轉速率而可以變動輸出功率，因此控制可以變容易。
控制部將第一及第二輸入齒輪部的旋轉速率多樣化，可以在特定輸出旋轉速度上具有多樣的輸出扭矩。例如，控制部可以在輸出旋轉速度為0的情況下改變輸出扭矩。這時，優選輸出扭矩不是0。
第一及第二驅動部中至少一個可以變更所連接的輸入齒輪部的旋轉速率來變更輸出齒輪部的旋轉輸出。旋轉輸出的變化可以是輸出旋轉速度一定且輸出扭矩變動的情況、輸出旋轉速度變化且輸出扭矩一定的情況、以及輸出旋轉速度及輸出扭矩全部變動的情況中的某一個。
旋轉輸出變化的情況下，優選第一及第二輸入齒輪部各自的旋轉方向與初始旋轉方向相同。這是因為電機只能朝一方向旋轉。另外，優選第一及第二輸入齒輪部的旋轉速率不超過0。這是因為即刻的輸出變動變得可能。
旋轉輸出中輸出旋轉速度可以從第一方向變化為第二方向。即，沒有第一及第二輸入齒輪部的方向逆轉，僅用各自的旋轉速率，輸出旋轉速度可以從正轉變化為反轉。
第一及第二驅動部中至少一個驅動部可以急停所連接的輸入齒輪部的旋轉並對應於輸入齒輪部的急停而迅速改變輸出齒輪部的旋轉速度。
優選輸入部中第一輸入齒輪部的旋轉慣性大於第二輸入齒輪部。其差異優選為2至10000的比率。第一輸入齒輪部的高的旋轉慣性可由前面提及的飛輪等實現。這時，通過前面提及的輸入部的急停變更輸出部的急劇的旋轉速度時，優選急停旋轉慣性小的第二輸入齒輪部的旋轉。此外，優選旋轉慣性更大的第一輸入齒輪部維持一定速度。這是因為在輸出部進行急加速時，若使旋轉慣性大的第一輸入齒輪部以特定速度旋轉，則能夠維持穩定且一貫的輸出部的急加速性能。
第2圖是表示第1圖的旋轉裝置的一實施例的圖，第3圖及第4圖是根據第2圖所示的旋轉裝置的各實施例的齒輪系的截面圖，第7圖是根據本旋轉裝置控制方法的一實施例的流程圖。
參照第2圖及第3圖，根據本發明的旋轉裝置可以包括多個齒輪部110、130、140、120、以及第一及第二驅動部152、162。根據本實施例的減速裝置可以是行星齒輪裝置。
多個齒輪部可以包括環形齒輪部110、齒輪托架部120及恒星齒輪部130。多個齒輪部可以分別對應於第1圖所示的第一至第三齒輪部G1~G3。即，第一齒輪部G1可以對應於環形齒輪部110，第二齒輪部G2對應於齒輪托架部120，第三齒輪部G3對應於恒星齒輪部130。
環形齒輪部110可以具備環形齒輪112及環形齒輪軸115。環形齒輪112及環形齒輪軸115可以分別對應於第1圖的第一齒輪g1及第一旋轉軸a1。
恒星齒輪130可以具備恒星齒輪132及恒星齒輪軸135。恒星齒輪132及恒星齒輪軸135可以分別對應於第1圖的第三齒輪g1及第三旋轉軸a3。
齒輪托架部120可以具備齒輪托架122及齒輪托架軸125。齒輪托架部120還可以具備行星齒輪部140。行星齒輪部140可以具備至少一個行星齒輪(142、144)。齒輪托架軸125及行星齒輪(142、144)可以分別對應於第1圖的第二旋轉軸g2及第二齒輪g2。
環形齒輪112和恒星齒輪132可以排列在相同的軸上。環形齒輪112和恒星齒輪132可以通過行星齒輪部140相互接續連接。行星齒輪部140通過齒輪托架122連接，可以由至少一個行星齒輪構成。在本實施例中，行星齒輪部140由第一及第二行星齒輪142、144實現，但是不限於此，可以由1個或3個以上實現。環形齒輪112、恒星齒輪132、行星齒輪部140及齒輪托架122可以構成行星齒輪系(planet gear train)。第3圖是表示行星齒輪系的各齒輪的配置狀態的一例，不限於此。例如，如第3圖所示，齒輪托架軸125形成為中空，恒星齒輪軸135凸出到外部，或者如第4圖所示，環形齒輪軸115形成為中空，恒星齒輪軸135可以通過環形齒輪軸的中空凸出到外部。第4圖的情況下，齒輪托架軸125可以製作成不是中空的形狀。
第一及第二驅動部152、162可以向環形齒輪部110、恒星齒輪部130及齒輪托架部120中的兩個供給驅動力。由此，多個齒輪部中兩個成為輸入端，剩餘一個成為輸出端。第一及第二驅動部152、162可以是提供旋轉力的所有裝置，在本實施例中表示為電機，但是不限於此。第一及第二驅動部152、162向環形齒輪部110、恒星齒輪部130及齒輪托架部120中要接受驅動力的輸入的組件的環形齒輪112、恒星齒輪130及齒輪托架122直接提供旋轉力，或向輸入組件的齒輪的各軸115、135、125直接提供旋轉力，或者利用齒輪火傳送帶、鏈條等提供旋轉力。
第一及第二驅動部152、162還可以具備制動器(圖未繪示)。制動器可以制動輸入組件的旋轉。制動器可以使用一般的制動結構。制動器可以包括空氣阻力、再生制動、AC電機的緊急停止裝置等。
根據本發明的旋轉裝置還可以包括控制部100。控制部100一般可以通過控制第一及第二驅動部152、162的動作，控制根據本發明的旋轉裝置的整體動作。
參照第3圖，示出了在本實施例中第一及第二驅動部152、162分別向環形齒輪部110及恒星齒輪部130提供驅動力。但是，不限於此，可以通過多樣的組合向環形齒輪部110、恒星齒輪部130及齒輪托架120中的兩個組件提供驅動力。
第一及第二驅動部152、162可以分別向環形齒輪部110及恒星齒輪部130提供驅動力來決定作為輸出部的齒輪托架部120的輸出功率。輸出功率可以由輸出旋轉速度及輸出扭矩構成。
控制部100可以控制第一及第二驅動部152、162的驅動力來決定齒輪托架部120的輸出功率。下面，混合使用控制部100的第一及第二驅動部152、162的驅動力控制和第一及第二驅動部152、162的驅動力提供。控制部100可以通過第一及第二驅動部152、162的驅動力控制來控制第一及第二輸入齒輪部即環形齒輪部110及恒星齒累部130的旋轉力。
參照第7圖，控制部100可以通過通信部(圖未繪示)或多樣的界面，從使用者接收第一功率命令P1(S410)。
控制部100可以設定環形齒輪部110的旋轉速率Vi1及恒星齒輪部130的旋轉速率Vi2(S420)，以使得齒輪托架部120的輸出功率與所接收的第一功率命令P1對應。
優選齒輪托架部120的輸出功率中輸出旋轉速度與第一功率命令P1的第一旋轉速度命令Vo1相同。這是因為旋轉裝置的控制中最重要的部分是旋轉速度。齒輪托架部120的輸出功率中輸出扭矩可以在第一功率命令P1的第一扭矩命令τ1的具有界值的範圍內決定。即，實際齒輪托架部120的輸出旋轉速度與控制命令相同，輸出扭矩可被控制為與控制命令具有既定的差異。齒輪托架部120的輸出扭矩可以與控制命令即第一功率命令P1的第一扭矩命令τ1存在少許差異也無妨，優選實際輸出扭矩大於控制命令上的第一扭矩命令τ1。這種控制還可以適用於後述的輸出功率變更階段。
控制部100可以多樣地決定環形齒輪部110及恒星齒輪部130各自的旋轉速率Vi1、Vi2。例如，控制部100可以決定變更環形齒輪部110及恒星齒輪部130全部的旋轉速率、或變更兩個中一個。另外，控制部100可以決定提高環形齒輪部110及恒星齒輪部130中某一個的旋轉速率、降低其餘的旋轉速率。另外，可以決定提高或降低環形齒輪部110及恒星齒輪部130全部的旋轉速率。
控制部100可以向第一及第二驅動部152、162傳送控制信號，以使環形齒輪部110及恒星齒輪部130對應於所決定的各旋轉速率Vi1、Vi2旋轉。
控制部100可以控制為環形齒輪部110及恒星齒輪部130的旋轉方向與初始旋轉方向相同。
齒輪托架部120的輸出旋轉速度及輸出扭矩中至少一個不是0時，優選控制部100控制為環形齒輪部110及恒星齒輪部130各自的旋轉速率超過0。
控制部100可以控制為齒輪托架120的輸出旋轉速度為0，輸出扭矩超過0。
參照第2圖及第3圖，控制部100可以通過變更環形齒輪部110及恒星齒輪部130中某一個或兩者的旋轉速率來變更齒輪托架部120的輸出旋轉速度及輸出扭矩中至少一個。齒輪托架部120的輸出旋轉速度變更可以包括旋轉速率的加減速及旋轉方向的變化等。
參照第7圖，控制部100可以接收第二功率命令P2(S430)。
控制部100可以判斷第二功率命令P2是否適當(S440)。例如，在第一及第二命令扭矩τ1、τ2彼此相同且第一及第二旋轉速度Vo1、Vo2彼此不同的情況、第一及第二命令扭矩τ1、τ2彼此不同且第一及第二旋轉速度Vo1、Vo2彼此相同的情況以及第一及第二命令扭矩τ1、τ2彼此相同且第一及第二旋轉速度Vo1、Vo2彼此不同的情況下，控制部100判斷為適當。若不如此，控制部100可以處理為錯誤(S460)。
第二功率命令P2適當時，控制部100可以重新設定環形齒輪110的旋轉速率Vi1及恒星齒輪部130的旋轉速率Vi2S(450)，以使輸出功率對應於第二功率命令P2。
控制部100可通過急停環形齒輪部110及恒星齒輪部130中某一個的旋轉，使齒輪托架120的旋轉速率急加速(包括急減速)。齒輪托架部120的 旋轉急加速時間可以對應於旋轉急停，由此，可以對應於制動時間進行輸出齒輪部的旋轉急加速。
控制部100為了使輸出齒輪部(齒輪托架部120)向順時針或逆時針方向以特定旋轉速率旋轉或處於停止狀態，可以調節第一及第二輸入齒輪部(環形齒輪部110、恒星齒輪部130)的旋轉速度。這時，優選第一及第二輸入齒輪部的旋轉速率恒定，大於0值。優選第一及第二輸入齒輪部的旋轉方向與初始驅動時旋轉方向相同。即，調節輸出齒輪部的輸出功率時，第一及第二驅動部的各自的旋轉方向應從開始就一以貫之。
第一及第二輸入齒輪部的旋轉速率可以根據環形齒輪112及恒星齒輪132的齒數和彼此的相對速度決定。例如，為了使得輸出齒輪部成為停止狀態，第一及第二輸入齒輪部的旋轉速度向彼此相反方向旋轉，反比於彼此的齒數維持各速率。
輸出齒輪部從停止狀態向特定方向成為特定旋轉速率時，控制部100可以加速或減速第一輸入齒輪部，或加速或減速第二輸入齒輪部，或加速第一及第二輸入齒輪部中的一個並減速另一個。根據需要，可以加速或減速第一及第二輸入齒輪部全部。在加/減速全部時，優選加速比率不同。在減速時，可以利用制動部(圖未繪示)減速第一及第二輸入齒輪部。制動部可以通過多樣的制動裝置實現。
作為急加速的例子，例如，根據各齒輪部110、120、130的減速比，控制部100以特定旋轉速度旋轉環形齒輪部110及恒星齒輪部130而使齒輪托架部120的旋轉速度成為0。然後，若緊急制動環形齒輪部110及恒星齒輪部130 中的某一個，則與緊急制動時間成正比地，齒輪托架部120的旋轉速度對應於各齒輪部的減速比被急加速。
在如促動器那樣的原動裝置的情況下，再原動裝置從停止狀態轉變為運動狀態時，初始時被加載強負載。但是，在本實施例的情況下，由於是第一及第二輸入齒輪部從運動狀態遷移到其它運動狀態，所以基於初始驅動的負載負擔顯著降低。
基於如上所述的原理，輸出齒輪部從正轉向反轉，例如從順時針方向向逆時針方向遷移的情況下，可以通過變更第一及第二輸入齒輪部的旋轉量來得到平滑自然的速度變化。
根據本控制，作為輸入的第一及第二輸入齒輪部不需要為了輸出齒輪部的旋轉速度控制而從停止狀態變為運動狀態或從正轉變為反轉。另外，為了輸出齒輪部的急劇的加速，可以全部減速第一及第二輸入齒輪部，這時，不受驅動裝置(第一及第二驅動部152、162)加速時發生的阻力的影響。隨之，輸出齒輪部可以具有高扭矩。
為了進一步增大第一及第二輸入驅動部152、162的轉動慣量，第一及第二輸入齒輪部中至少一個還可以包括飛輪154、164。優選只有第一及第二輸入齒輪部中的某一個具備飛輪，上面提及的制動器對第一及第二輸入齒輪部中未安裝飛輪的齒輪部的旋轉進行制動。
第5圖是表示旋轉裝置的另一實施例的附圖。參照第5圖，根據本發明的其它實施例的旋轉裝置可以包括多個齒輪部210、220、230及多個驅動供給部250、260、270。根據本實施例的減速裝置可以是差速齒輪裝置。
多個驅動供給部250、260、270可以對應於第1圖的第一至第三驅動供給部D1~D3，其中兩個驅動供給部可以對應於第2圖至第4圖的第一及第二驅動部152、162。省略對此詳細的說明。
多個齒輪部可以包括差速齒輪部220、第一及第二側齒輪部210、230。多個齒輪部210、220、230可以分別對應於第1圖所示的第一至第三齒輪部G1~G3。即，第一齒輪部G1可以對應於第一側齒輪部210、第二齒輪部G2對應於差速齒輪部220、第三齒輪部G3對應於第二側齒輪部230。
差速齒輪部220可以具備主動齒輪222及差速箱221。差速箱221可旋轉且可以收納主動齒輪222。主動齒輪222可以對應於第1圖的第一齒輪g1。可對應於第1圖的第一旋轉軸a1的旋轉軸圖未繪示，可以多樣地實現。差速齒輪部220還可以具備與差速箱221一體旋轉的環形齒輪224。
第一及第二側齒輪部210、230可以分別具備第一及第二從動齒輪212、232以及第一及第二從動齒輪軸215、235，它們可以分別對應於第1圖的第一及第三齒輪g1、g3以及第一及第三旋轉軸a1、a3。
第一及第二從動齒輪215、235能夠以傘齒輪方式嚙合在主動齒輪222。第一及第二從動齒輪215、235設置在差速箱221，可以分別連接在第一及第三從動齒輪軸215、235。
主動齒輪222還可以具備在固定於差速箱221的小齒輪軸上轉動的行星小齒輪。第一及第二從動齒輪215、235可以與主動齒輪222即行星小齒輪嚙合。
第6圖是表示旋轉裝置的另一實施例的圖。參照第6圖，根據本發明的另一實施例的旋轉裝置可以具備多個齒輪部310、320、330。多個驅動供給 部在附圖中省略。根據本實施例的減速裝置可以是諧波傳動裝置。圖未繪示分別連接在多個齒輪部310、320、330的旋轉軸，但是鑒於諧波傳動裝置，本發明所屬技術領域中具有通常知識者應該可以容易連接。
第一及第三齒輪部310、320、330可以分別對應於第1圖的第一至第三齒輪部G1~G3。
第一齒輪部310可以具備橢圓形的波凸輪310。波凸輪310還已知為波發生器。
第二齒輪部320還可以具備柔性齒輪320，該柔性齒輪320安裝在波凸輪310的外部，在外周面成型有多個齒形，通過波凸輪310彈性變形。第二齒輪部320還可以具備在波凸輪310和柔性齒輪320之間被支承的多個球軸承(圖未繪示)。
第三齒輪部330可以具備圓形齒輪330，該圓形齒輪330在收納柔性齒輪320且與柔性齒輪320嚙合的內部成型有齒形。優選圓形齒輪330上構成的齒比柔性齒輪320更多。
上述本發明可以在硬件或軟件上實現。本發明可以在計算機可讀取的記錄介質上實現為計算機可讀取的代碼。即，可以實現為包含可通過計算機執行的命令的記錄介質的形態。計算機可讀取介質包括用於存儲計算機系統可讀取的數據的所有種類的介質。計算機可讀取介質可以包括計算機存儲介質及通信存儲介質。計算機存儲介質包括通過用於存儲計算可讀取的命令、數據結構、程序模塊及其它數據等信息存儲的任意的方法或技術實現的所有可存儲介質，不限於易失性/非易失性/複合型存儲器與否、分離型/非分離型與否等。通信存儲介質包括載波等的諧調的數據信號或傳送機制、任意的信息傳遞介質。 並且，用於實現本發明的功能性程序、代碼及代碼分段等可以通過本發明所屬的技術領域的程序員容易推論。
綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈 鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。
惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (12)

  1. 一種可實現瞬間加速的旋轉裝置，其特徵在於，包括：具備第一齒輪的第一齒輪部；具備第二齒輪的第二齒輪部，該第二齒輪與所述第一齒輪連接並與所述第一齒輪相對旋轉；具備第三齒輪的第三齒輪部，該第三齒輪與所述第二齒輪連接並與所述第二齒輪相對旋轉；及第一及第二驅動部，向所述第一至第三齒輪部中的兩個齒輪部即第一及第二輸入齒輪部分別提供旋轉驅動力，以決定剩餘齒輪部即輸出齒輪部的輸出功率；所述第一及第二驅動部中至少一個變更所述第一及第二輸入齒輪部中的至少一個的旋轉速率，以改變所述輸出功率的輸出旋轉速度及輸出扭矩中的至少一個；所述輸出功率變化前後的所述第一及第二輸入齒輪部的各自的旋轉方向與各自初始旋轉方向相同，即，在所述輸出功率的變化過程中，所述第一及第二驅動部的旋轉方向不發生逆轉，所述第一及第二驅動部繼續只向一個方向旋轉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可實現瞬間加速的旋轉裝置，其中，所述輸出旋轉速度及輸出扭矩中至少一個不是0的情況下，所述第一及第二輸入齒輪部的旋轉速率超過0。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之可實現瞬間加速的旋轉裝置，其中，所述第一及第二驅動部驅動成所述輸出旋轉速度為0，所述輸出扭矩超過0。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之可實現瞬間加速的旋轉裝置，其中，所述輸出功率的變化是所述輸出旋轉速度一定而所述輸出扭矩變動的情況、所述輸出旋轉速度變動而所述輸出扭矩一定的情況、以及所述輸出旋轉速度及所述輸出扭矩變動的情況中的某一個。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之可實現瞬間加速的旋轉裝置，其中，所述第一及第二驅動部驅動成所述輸出旋轉速度從第一方向朝第二方向變動。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之可實現瞬間加速的旋轉裝置，其中，所述第一及第二驅動部中至少一個急停所述第一及第二輸入齒輪部中的至少一個的旋轉，以對應於所述急停迅速改變所述輸出齒輪部的旋轉速度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之可實現瞬間加速的旋轉裝置，其中，所述第一及第二輸入齒輪部中至少一個還包括維持旋轉慣性的飛輪。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之可實現瞬間加速的旋轉裝置，其中，所述兩個齒輪部中的某一個比另一個的旋轉慣性大，將所述兩個齒輪部中旋轉慣性更小的齒輪部的旋轉急停，以將剩餘齒輪部的旋轉速度對應於所述旋轉急停迅速改變。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之可實現瞬間加速的旋轉裝置，其中，還包括行星齒輪系，該行星齒輪系具備環形齒輪、恒星齒輪以及行星齒輪部，所述環形齒輪和所述恒星齒輪同軸排列，所述行星齒輪部通過齒輪托架連接而將所述環形齒輪及恒星齒輪之間接續連接；所述第一齒輪部具備所述環形齒輪；所述第二齒輪部具備所述齒輪托架； 所述第三齒輪部具備所述恒星齒輪。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之可實現瞬間加速的旋轉裝置，其中，所述第二齒輪部具備差速箱，該差速箱可旋轉並收納主動齒輪；所述第一及第三齒輪部分別具備以傘齒輪方式嚙合在所述主動齒輪的第一及第二從動齒輪。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之可實現瞬間加速的旋轉裝置，其中，所述第一齒輪部具備橢圓形的波凸輪；所述第二齒輪部具備柔性齒輪，該柔性齒輪安裝在所述波凸輪的外部，在外周面成型有多個齒形，通過所述波凸輪彈性變形；所述第三齒輪部具備圓形齒輪，所述圓形齒輪收納所述柔性齒輪，在與所述柔性齒輪嚙合的內部形成有齒形。
  12. 一種控制可實現瞬間加速的旋轉裝置的方法，所述旋轉裝置包括：具備第一齒輪的第一齒輪部；具備第二齒輪的第二齒輪部，該第二齒輪與所述第一齒輪連接並與所述第一齒輪相對旋轉；具備第三齒輪的第三齒輪部，該第三齒輪與所述第二齒輪連接並與所述第二齒輪相對旋轉；及第一及第二驅動部，所述第一及第二驅動部向所述第一至第三齒輪部中的兩個齒輪部即第一及第二輸入齒輪部分別提供旋轉驅動力，以決定剩餘齒輪部即輸出齒輪部的輸出功率；其特徵在於，所述方法包括如下步驟：所述第一及第二驅動部中至少一個變更所述第一及第二輸入齒輪部中的至少一個的旋轉速率，以改變所述輸出功率的輸出旋轉速度及輸出扭矩中的至少一個； 所述輸出功率變化前後的所述第一及第二輸入齒輪部的各自的旋轉方向與各自初始旋轉方向相同，即，在所述輸出功率的變化過程中，所述第一及第二驅動部的旋轉方向不發生逆轉，所述第一及第二驅動部繼續只向一個方向旋轉。
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