JP2011509379A

JP2011509379A - 遊星ギアセット及びこれを用いた動力伝達装置

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Publication number: JP2011509379A
Application number: JP2010541407A
Authority: JP
Inventors: ハ，テ−ファン
Original assignee: ハ，テ−ファン
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2009-01-08
Publication date: 2011-03-24
Also published as: WO2009088232A2; KR20090076837A; KR101132753B1; AU2009203285A1; US20100279812A1; BRPI0906427A2; CN101918734A; WO2009088232A3; EP2230421A4; EP2230421A2; RU2010133240A

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

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。

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る。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る。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。本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置における前進変速段が形成されることを示す速度線図である。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る。本発明の第２実施形態に従う動力伝達装置の構成を示す後面図である。本発明の実施形態に使われる遊星ギアセットの分解組立図である。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る。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。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る。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。本発明の第５実施形態に係る動力伝達装置の斜視図である。本発明の第６実施形態に係る動力伝達装置の斜視図である。

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

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。