遊星ギアを用いた動力伝達装置
本発明は、遊星キャリアの一側を延ば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、上記遊星ギアセットの１つの作動手段に入力し、変速動力源の回転速度を上記遊星ギアセットの他の作動手段に入力することで、複数個の変速段を具現することができ、出力軸で発電動力源を得て、電気を蓄電し、その蓄電された電気エネルギーで変速動力源の制御エネルギーに活用して変速入力軸を容易に制御できるようにした動力伝達装置に関するものである。本発明の実施形態に係る動力伝達装置は、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、上記駆動ギアに結合し、上記入力軸の回転速度を減速する減速ユニットと、上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作動手段、変速のための動力の伝達を受ける第２作動手段、及び出力速度が生成される第３作動手段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、上記変速のための動力を上記第２作動手段に伝達するように上記第２作動手段と結合する変速ユニットと、上記遊星ギアセットの第３作動手段に固定されて出力速度を伝達する出力軸とを含み、かつ、上記第２作動手段の回転軸と上記変速ユニットの回転軸とは互いに垂直であり、上記第２作動手段には動力伝達手段を通じて第２作動手段の回転力の伝達を受けるトルク制御軸が連結され、上記トルク制御軸には電気を発生させる発電機が設置され、上記発電機には上記変速動力源に電源を供給する蓄電池が連結されたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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動力伝達装置に関し、特に遊星キャリアの一側を延ば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、上記遊星ギアセットの１つの作動手段に入力し、変速動力源の回転速度を上記遊星ギアセットの他の作動手段に入力することで、複数個の変速段を具現することができ、出力軸で発電動力源を得て、電気を蓄電し、その蓄電された電気エネルギーを変速動力源の制御エネルギーに活用して変速入力軸を容易に制御できるようにした遊星ギアを用いた動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、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合致する回転速度に変化させて、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所望の変速段を具現する手動変速機と、車両速度とスロットル弁の開閉程度に基づいて変速段を自動に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り、自動変速機は操作が便利であるが、具現される燃費が低いという短所がある。
【０００３】
変速機が具現する変速段の数が増えるほど、車両の燃費が高まる。しかしながら、自動変速機は複数個の遊星ギアセットと上記複数個の遊星ギアセットの各作動手段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加するようになり、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、具現される変速段の数は、通常手動変速機より少ない。
【０００４】
一方、車両などに使われる付加装置は車両が止め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ー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、付加装置が取り付けられる空間が足りなかった。
【０００５】
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手段のうちの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手段のうちのもう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。
【０００６】
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上記変速動力源に加えられるようになって、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ていないままに遊星ギアセットに入力されるようになって、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な問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決するために案出したものであって、本発明の目的は遊星ギアセットの遊星キャリアから変速入力軸の制御に必要とされる変速動力源の電気エネルギーが得られるようにした遊星ギアを用いた動力伝達装置を提供することをその目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、上記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とを具現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。
【０００９】
本発明の更なる他の目的は、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、上記遊星ギアセットを使用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。
【００１０】
本発明の更なる他の目的は、上記遊星ギアセットの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であるように遊星ギアを用いた動力伝達装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の更なる他の目的は、変速動力源と上記遊星ギアセットの作動手段を連結する部位で発生できるスリップを最小化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。
【００１２】
本発明の更なる他の目的は、アクセルペダルとブレーキペダルとを用いて出力軸の回転数が制御できるように遊星ギアを用いた動力伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の実施形態に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置は、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、上記駆動ギアに結合し、上記入力軸の回転速度を減速する減速ユニットと、上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作動手段、変速のための動力の伝達を受ける第２作動手段、及び出力速度が生成される第３作動手段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、上記変速のための動力を上記第２作動手段に伝達するように上記第２作動手段と結合する変速ユニット、及び上記遊星ギアセットの第３作動手段に固定されて出力速度を伝達する出力軸を含み、かつ上記第２作動手段の回転軸と上記変速ユニットの回転軸とは互いに垂直であり、上記第２作動手段には動力伝達手段を通じて第２作動手段の回転力の伝達を受けるトルク制御軸が連結され、上記トルク制御軸には電気を発生させる発電機が設置され、上記発電機には上記変速動力源に電源を供給する蓄電池が連結されたことを特徴とする。
【００１４】
上記遊星ギアセットは、サンギア、遊星キャリア、及びリングギアをその作動手段として含むシングルピニオン遊星ギアセットで、かつ上記リングギアは上記第１作動手段として作用し、上記遊星キャリアは上記第２作動手段として作用し、上記サンギアは上記第３作動手段として作用することができる。
【００１５】
上記遊星ギアを用いた動力伝達装置は制御部をさらに含み、かつ上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。
【００１６】
上記制御部は変速動力源の回転速度を変化させることで、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。
【００１７】
上記変速動力源はモータでありうる。
【００１８】
本発明の第１実施形態に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置であって、上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、上記減速軸に固定付着されており、上記駆動ギアにギア結合する減速ギアと、上記減速軸を基準に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、上記前進ギアと後進ギアとを上記減速軸に選択的に固定させて一体回転するようにするシンクロナイザーを含み、かつ上記前進ギアは常時上記第１作動手段にギア結合することを特徴とする。
【００１９】
上記減速ユニットは、上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、上記アイドル軸に固定取付けされ、上記第１作動手段にギア結合する第１媒介ギアと、上記アイドル軸に固定取付けされ、上記後進ギアにギア結合する第２媒介ギアと、を更に含むことができる。
【００２０】
上記シンクロナイザーは、作動レバーの位置によって動作できる。
【００２１】
上記入力軸の他端と上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る。
【００２２】
上記変速ユニットは、一端が上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、上記変速入力軸の他端に形成されており、上記第２作動手段とギア結合するウォームギアと、を含むことができる。
【００２３】
本発明の第２実施形態に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置であって、上記減速ユニットは上記入力軸と平行に配置されている複数個の軸と上記複数個の軸に取り付けられている複数個のギアを含み、かつ上記複数個の軸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、上記複数個のギアのうちの１つは上記駆動ギアにギア結合し、上記複数個のギアのうちのもう１つは上記第１作動手段にギア結合することを特徴とする。
【００２４】
上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。
【００２５】
上記変速ユニットは互いに各々直角に配置されており、上記出力軸にも直角に配置された複数個の変速入力軸と、上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に回転し、上記第２作動手段とギア結合する第２ギアと、上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に回転する第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、上記変速入力軸のうちの１つは変速入力軸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。
【００２６】
上記第１ギアはウォームギアであり、上記第２ギアはヘリカルギアでありうる。
【００２７】
本発明に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置は、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たり、回転軸に動力を伝達するサンギアと、上記サンギアを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、上記サンギアの外周面のギア歯と上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、上記複数個のピニオンギアが回転可能に取り付けられて上記ピニオンギアの回転に従って回転する遊星キャリアとを含み、かつ上記遊星キャリア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、上記延長部の外周面にはウォームギアまたはヘリカルギアが結合されるように上記回転軸に対して斜めにギア歯が形成され、付加的に遊星キャリアの回転力の一部を取り出すために上記延長部に第２ヘリカルギアまたは第２ベベルギアが噛合い結合されるように第２ギア歯がさらに形成されたことを特徴とする。
【００２８】
上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。
【００２９】
本発明の実施形態に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置は、一側外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、上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、上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、上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、上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、上記ピニオンギアの中心軸と連結され、かつ上記ピニオンギアの回転に従って上記出力軸を中心として回転する遊星キャリアと、上記遊星キャリアから上記出力軸の軸方向に延びる延長部と、上記延長部の外周面に形成されたウォームギア及び駆動ヘリカルギアと、上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、上記出力軸と垂直に配置されて変速動力源によって回転する変速入力軸と、上記変速入力軸の回転速度を制御する制御部と、上記延長部の駆動ヘリカルギアに外接する被動ヘリカルギアを有するトルク制御軸と、上記トルク制御軸に駆動される発電機、減速装置、油圧ポンプのうち、１つ以上選択されたトルク減速手段と、を含む。
【００３０】
上記減速ユニットは、上記減速軸に形成される第１減速ギアと、上記第１減速ギアと離隔して上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。
【００３１】
上記第１減速ギアは上記駆動ギアと連結され、上記第２減速ギアは上記リングギアの外周面に形成されたギアと連結できる。
【００３２】
本発明の実施形態に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置は、一側外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、上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、上記減速軸の一端部に形成された駆動ベベルギアと、一側に上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、上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、上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、上記ピニオンギアの中心軸と連結され、かつ上記ピニオンギアの回転に従って上記出力軸を中心として回転する遊星キャリアと、上記遊星キャリアから上記出力軸の軸方向に延びる延長部と、上記延長部の外周面に形成されたウォームギア及び駆動ベベルギアと、上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、上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、上記出力軸の回転速度とブレーキの作動によって上記変速入力軸の回転速度を制御する制御部と、上記延長部の駆動ヘリカルギアに外接する被動ヘリカルギアを有するトルク制御軸と、上記トルク制御軸に連結されて電気を発生させる発電機と、上記発電機に電気的に連結されて上記変速動力源に電源を供給する蓄電池と、を含む。
【００３３】
上記リングギアの一側面に上記被動ベベルギアが形成され、反対側面に上記延長部が延びて形成されることが好ましい。
【００３４】
また、本発明に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置は、一側外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、上記駆動ギアに外周面の歯形と噛合したリングギアと、上記リングギアの内周面の歯形と噛合した多数のピニオンギアを円周上に備え、一側端にウォームホイールと他側端にベベル歯形を有する第２ギア歯が形成されている遊星キャリアと、上記多数のピニオンギアと歯形に外接されて噛合したサンギアと、上記遊星キャリアに挿入されると共に、上記サンギアに軸設されてサンギアと一体回転されるアイドル軸と、上記ウォームホイールに噛合したウォームギアを有する変速入力軸と、上記第２ギア歯と噛合して回転するベベル歯形を有するトルク制御軸と、を含む。
【００３５】
また、本発明の遊星ギアを用いた動力伝達装置は、上記入力軸を回転させるメインモータと、上記変速入力軸の回転駆動を制御するためのサブモータを更に含む。
【００３６】
また、本発明の遊星ギアを用いた動力伝達装置は、上記メインモータと上記サブモータの駆動を制御するためのモータ制御部と、上記制御部に電気的に連結されたアクセルペダル及びブレーキペダルがさらに含まれ、上記モータ制御部は、アクセルペダルを踏む場合、メインモータの回転数を増加させると共に、サブモータの回転数を減少させて出力軸の回転速度を増加させ、ブレーキペダルを踏む場合、サブモータの回転数を増加させて出力軸の回転数を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
前述したように、本発明に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置によれば、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ことができる。特に、後進変速段を具現するためにアイドラ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することができる。
【００３８】
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する多様な回転速度が制動できる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、遊星ギアセットの遊星キャリアに発生した回転力の一部を取り出して発電機を通じて発電がなされるようにすることで、遊星キャリアのトルクが小さくなって出力軸の回転制御を容易にすることができる。
【００４４】
また、遊星キャリアに連結された発電機から発電された電気エネルギーで蓄電器に蓄電し、その蓄電された電気エネルギーを変速動力源に供給することで、変速入力軸を制御するために必要な電源供給が自ら解決される利点を提供する。
【００４５】
また、アクセルペダルとブレーキペダルに連動して出力端の回転及びトルクを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本明細書に添付する図面は本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、後述する発明の詳細な説明と共に本発明の技術事象をより理解させる役割をするものであるので、本発明はそのような図面に記載された事項のみに限定して解析されてはならない。
【００４７】
【図１】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２】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３】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４】本発明の第１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す速度線図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】本発明の第３実施形態に係る動力伝達装置の全体的な斜視図である。
【図９】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１０】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。
【図１１】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１２】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。
【図１３】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。
【図１４】図１２及び図１３に適用された遊星キャリアの部分切欠斜視図である。
【図１５】本発明の第７実施形態に係る動力伝達装置の斜視図である。
【図１６】本発明の第８実施形態に係る動力伝達装置の部分切欠斜視図である。
【図１７】本発明に係る動力伝達装置における出力端の変速を制御するためのブロック図である。
【図１８】本発明に係る動力伝達装置における加速時、アクセルペダル出力電圧に従うメインモータとコントロールモータの回転速度グラフである。
【図１９】本発明に係る動力伝達装置における制動時、ブレーキペダル出力電圧に従うメインモータとコントロールモータの回転速度グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００４９】
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。
【００５０】
図１乃至図３に示すように、本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置は、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。
【００５１】
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。上記入力軸２０には駆動ギア３０が固定的に取り付けられて上記入力軸２０と駆動ギア３０とは同一な回転速度で回転する。上記駆動動力源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、風力または潮力を受けて回転するタービンなどでありうる。
【００５２】
減速ユニット１９０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。
【００５３】
上記減速軸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。
【００５４】
減速ギア５０は上記減速軸４０に固定的に取り付けられており、上記駆動ギア３０に歯形結合される。上記減速ギア５０のギア歯の個数は上記駆動ギア３０のギア歯の個数より多くて入力軸２０の回転速度は減速されて上記減速軸４０に伝達される。
【００５５】
前進ギア６０及び後進ギア８０は、上記減速軸４０を基準に回転可能に取り付けられている。
【００５６】
シンクロナイザー７０は図面の左側または右側に動き、上記前進ギア６０または後進ギア８０を上記減速軸４０に選択的に固定させる。即ち、上記シンクロナイザー７０が図面の左側に動けば、上記前進ギア６０が上記減速軸４０に固定されて共に回転し、上記シンクロナイザー７０が図面の右側に動けば、上記後進ギア８０が上記減速軸４０に固定されて共に回転する。万一、シンクロナイザー７０が中心位置にあれば、アイドル状態となる。上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）によりその作動が調節されるが、電子式シンクロナイザー７０の場合は、上記制御部１６０の信号に従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。
【００５７】
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。上記第２媒介ギア１１０は上記後進ギア８０にギア結合する。
【００５８】
上記遊星ギアセットＰＧ１は、図７に示すように、サンギアＳ１、遊星キャリアＰＣ１、及びリングギアＲ１をその作動手段に含む。上記遊星キャリアＰＣ１には、上記リングギアＲ１とサンギアＳ１に歯形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。上記各作動手段Ｓ１、ＰＣ１、Ｒ１は互いに相対回転する。
【００５９】
また、上記遊星ギアセット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及びハブ３４５、３５０が各々取り付けられている。
【００６０】
上記リングギアＲ１はその内周面と外周面にギア歯が形成されており、上記内周面のギア歯には上記ピニオンギアＰ１とスリーブ３３５がギア結合する。また、上記リングギアＲ１は第１作動手段として作用して上記リングギアＲ１の外周面のギア歯には上記前進ギア６０と第１媒介ギア１００が噛合い結合される。したがって、上記シンクロナイザー７０が上記前進ギア６０と減速軸４０を固定すれば、駆動動力源１００の動力は上記前進ギア６０を介して上記リングギアＲ１に入力され、上記シンクロナイザー７０が上記後進ギア８０と減速軸４０を固定して駆動動力源１０の動力は上記後進ギア８０、第２媒介ギア１１０、及び第１媒介ギア１００を順次に介して上記リングギアＲ１に入力される。
【００６１】
上記遊星キャリアＰＣ１は互いに固定的に付着されたキャリアカップ３２０とキャリアカバー３１５とを含む。上記キャリアカップ３２０とキャリアカバー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、上記ピニオンギアＰ１の回転に従って遊星キャリアＰＣ１が回転する。また、上記キャリアカバー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にベアリング３３０が介される。上記キャリアカップ３２０は上記キャリアカバー３１５の反対側の回転軸３１０方向に延びた延長部が備えられており、上記延長部の外周面にはギア歯が形成されている。上記延長部の外周面のギア歯はウォームギアまたはヘリカルギアと歯形結合して逆転を防止するよう回転軸に対して斜めに形成されている。したがって、上記遊星キャリアＰＣ１は第２作動手段として作用して上記変速入力軸１３０から変速のための動力の伝達を受ける。上記変速のための動力はウォームギアまたはヘリカルギアによって上記延長部の外周面のウォームホイール３０２に伝達される。
【００６２】
上記サンギアＳ１は外周面にギア歯が形成されており、第３作動手段として作用して上記出力軸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、上記サンギアＳ１は回転軸３１０から動力の伝達を受けたり、回転軸３１０に動力を伝達することができる。
【００６３】
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の回転速度を用いて出力軸の回転速度を変化させる。
【００６４】
上記出力軸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。
【００６５】
変速ユニット２００は、変速入力軸１３０及びウォームギア１４０を含む。
【００６６】
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。上記ウォームギア１４０は、上記遊星キャリア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を通じて減速された後、遊星ギアセットＰＧ１に入力されるので、目標にする出力軸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。上記ウォームギア１４０を使用する代わり、遊星キャリアＰＣ１のギア歯をヘリカル形態に形成してヘリカルギア（図示せず）を使用することもできる。
【００６７】
また、上記遊星キャリアＰＣ１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、上記一対の変速入力軸１３０のベルトまたはチェーンなどの動力伝達手段により連結が可能である。
【００６８】
上記変速動力源１５０には、ＤＣモータ、油圧モータなど、多様な種類の回転速度生成手段が連結されていることができ、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。
【００６９】
制御部１６０は、上記変速動力源１５０の作動を制御する目標変速段への変速を制御する。上記制御部１６０は、ブレーキ位置センサー１７０、出力軸速度センサー１８０、及び作動レバー位置センサー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で具現できる。
【００７０】
ブレーキ位置センサー１７０はブレーキペダルの作動程度を検出し、出力軸速度センサー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ー１８１は作動レバー（図示せず）の位置を検出する。
【００７１】
したがって、上記制御部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制動力を計算し、これによって上記変速動力源１５０の回転速度を調節する。
【００７２】
図４は、本発明の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。図４で、サンギアＳ１の回転速度は水平軸の下が陽であり、水平軸の上が陰であるとする。
【００７３】
シンクロナイザー７０が減速軸４０と前進ギア６０を固定結合する前進変速段の場合は、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から遊星キャリア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に伝達される回転速度は第１出力速度（Ｙ１）となる。このような状態で、制御部１５０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から遊星キャリア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から遊星キャリアＰＣ１に入力される回転速度を変化させることで、目標変速段を具現することができる。
【００７４】
後進変速段は上記変速動力源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が無理な回転速度で回転することがある。したがって、本発明の実施形態に係る動力伝達装置は、アイドル軸９０と第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に伝達される代わり、アイドル軸９０を通じて間接的に伝えられる。この過程で、リングギアＲ１に伝達される回転速度はその方向が反対に逆転されるようになる。したがって、上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。
【００７５】
後進変速段を具現する他の方法は、遊星キャリアＰＣ１に入力される回転速度を増加させればよい。
【００７６】
一方、本発明の実施形態に係る動力伝達装置は、輪にブレーキを設置し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。
【００７７】
例えば、万一、車両が前進変速段で運行する状態で制動が必要な場合、変速動力源１５０の回転速度を増加させれば、出力軸６０に逆回転力が作用するようになる。したがって、制動に対する応答性が速くなる。
【００７８】
以下、図５及び図６を参考に、本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置を詳細に説明する。
【００７９】
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。
【００８０】
本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置は、本発明の第１実施形態に係る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て詳細な説明は省略する。
【００８１】
図５及び図６に示すように、本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置は、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。
【００８２】
入力軸２０、遊星ギアセットＰＧ１、出力軸１２０、及び制御部１６０についての詳細な説明は省略する。
【００８３】
本発明の第２実施形態に係る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、上記各軸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。
【００８４】
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、上記第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。
【００８５】
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、上記第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。
【００８６】
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、上記第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。
【００８７】
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、上記第７ギア１９７は第３軸２１３の第６ギア１９６とギア結合し、上記第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。
【００８８】
また、上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で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作動手段Ｒ１に伝達される。
【００８９】
本発明の第２実施形態では４個の軸と８個のギア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。
【００９０】
変速ユニット２００は、変速入力軸１３０、第１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。
【００９１】
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、上記出力軸１２０にも直角に配置されている。
【００９２】
第１ギア１４０は各々の変速入力軸１３０に取り付けられて変速入力軸１３０を基準に回転し、遊星ギアセットＰＧ１の第２作動手段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作動手段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ヘリカルギアが使用できる。
【００９３】
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を基準に回転する。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、もう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で、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１４０にはウォームギアまたはヘリカルギアが使用できる。
【００９４】
また、複数個の第１ギア１４０が第２作動手段ＰＣ１にギア結合して変速動力を伝達するので、変速動力源１５０と第２作動手段ＰＣ１を連結する部位で発生できるスリップを最小化することができる。
【００９５】
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的な斜視図であり、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。
【００９６】
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３０５、出力軸３１０、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、及びキャリア延長部９００を含む。
【００９７】
上記入力軸２０は動力源１０（図１）により回転し、その一側外周面には上記駆動ギア３０が形成される。上記減速軸４０は、上記入力軸２０と距離を置いて平行に配置され、その一側には上記駆動ギア３０と外接する上記第１減速ギア８００が形成される。併せて、上記減速軸４０には第１減速ギア８００と離隔して上記第２減速ギア８０５が更に形成される。
【００９８】
上記第１減速ギア８００の半径は上記駆動ギア３０のそれより大きくて、上記入力軸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、上記第２減速ギア８０５の半径は上記第１減速ギア８００の半径より小さい。
【００９９】
上記出力軸３１０は上記減速軸４０と離隔して平行に上記減速軸４０の下部に配置され、上記出力軸３１０には、サンギアＳ１（図７）が取り付けられる。上記出力軸３１０の一側には上記サンギアＳ１が内部に設置される上記リングギアＲ１が配置され、上記リングギアＲ１の外周面に形成されたギアは上記第２減速ギア８０５と外接する。
【０１００】
上記第２減速ギア８０５の半径は上記第１減速ギア８００及び上記リングギアＲ１の半径より小さくて、上記入力軸２０の回転速度を効果的に減速させ、トルクを増加させる。
【０１０１】
上記リングギアＲ１の内側空間に、サンギアＳ１（図７）と遊星ギアＰ１（図７）が配置されて遊星ギアセット構造を形成する。
【０１０２】
併せて、上記遊星ギアＰ１の回転軸を連結する遊星キャリアＣ１（図７）には上記出力軸３１０の長手方向に延びた延長部９００（図９）が形成され、上記延長部９００の外周面には上記ウォームホイール３０２が形成される。
【０１０３】
上記出力軸３１０とは垂直に上記変速入力軸１３０が配置され、上記変速入力軸１３０には上記ウォームホイール３０２に対応して上記ウォームギア１４０が形成される。また、上記変速入力軸１３０の一端には上記変速入力軸ギア８１０が形成される。
【０１０４】
上記変速入力軸ギア８１０は、変速動力源１５０（図１）から動力の伝達を受けて上記ウォームギア１４０、上記ウォームホイール３０２、及び遊星キャリアＣ１（図７）を回転させる。
【０１０５】
前述したように、上記変速入力軸１３０の回転速度、停止、正回転及び逆回転に従って、上記サンギアＳ１と連結された上記出力軸３１０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上記変速入力軸１３０の回転が調節される。
【０１０６】
上記リングギア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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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、キャリア延長部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。
【０１０９】
上記入力軸２０の一端部には上記駆動ギア３０が形成され、上記駆動ギア３０は上記減速ギア５０と外接している。
【０１１０】
上記減速ギア５０の側面には上記駆動ベベルギア１０００が形成され、上記リングギアＲ１の一側面には上記駆動ベベルギア１０００に対応して上記被動ベベルギア１００５が形成される。
【０１１１】
上記駆動ベベルギア１０００と上記被動ベベルギア１００５によって、上記入力軸２０の回転が上記減速ギア５０及び上記リングギアＲ１が回転するようになる。
【０１１２】
上記リングギア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。
【０１１３】
キャリアＣ１（図７）の一側面には上記キャリア延長部１０１０が上記出力軸３１０の長手方向に延びて形成され、上記延長部１０１０の外周面には上記ウォームホイール３０２が形成される。
【０１１４】
上記ウォームホイール３０２に対応して外周面に上記ウォームギア１４０が形成された上記変速入力軸１３０が配置され、上記変速入力軸１３０の一側には上記変速入力軸ギア１４０が形成される。
【０１１５】
本発明の第４実施形態に係る動力伝達装置において、上記入力軸２０と上記出力軸３１０とは互いに垂直に配置され、上記変速入力軸１３０と上記入力軸２０とは互いに平行に配置される。
【０１１６】
上記キャリアＣ１から上記出力軸３１０の一方向に延びた上記キャリア延長部１０１０と上記出力軸３１０との間にはベアリングが介されることが好ましい。
【０１１７】
前述したように、上記入力軸２０から上記リングギア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。
【０１１８】
併せて、上記キャリア延長部１０１０に形成された上記ウォームホイール３０２と上記変速入力軸１３０に形成された上記ウォームギア１４０とを用いて、上記キャリア延長部１０１０の回転特性（速度及び方向）を調節することで、上記出力軸３１０の回転速度を容易に調節することができる。
【０１１９】
図１２は本発明の第５実施形態に係る動力伝達装置の斜視図であり、図１３は本発明の第６実施形態に係る動力伝達装置の斜視図であり、図１４は図１２及び図１３に適用された遊星キャリアの部分切欠斜視図であり、図１５は本発明の第７実施形態に係る動力伝達装置の斜視図である。
【０１２０】
図１、図１２乃至図１５のように、上記遊星ギアセットＰＧ１の第２作動手段には歯形結合により第２作動手段の回転力の伝達を受けるトルク制御軸２０１０が連結され、上記トルク制御軸２０１０には電気を発生させる発電機２０２０が設置され、上記発電機２０２０には上記変速動力源１５０に電源を供給する蓄電池２０３０が連結される。発電機２０２０は、周知したように、誘導起電力を用いたものであって、固定子、回転子、及び励磁機を含んだものとなる。蓄電池２０３０は、例えば、通常の車両用バッテリーでありうる。
【０１２１】
第２作動手段となる遊星キャリアＰＣ１には遊星キャリアＰＣ１の回転力の一部を取り出すために、上記延長部に第２ヘリカルギア２０１１が噛合うように第２ギア歯１４４が形成されており、第２ギア歯１４４は図１２及び図１３のように、遊星キャリアＰＣ１のウォームホイール１４２と隣り合うように配置されたり、図１５の実施形態のように、リングギアＲ１を中央に置いてウォームホイール１４２の反対側に配置させることができ、第２ヘリカルギア２０１１はトルク制御軸２０１０に固定取付けされている。
【０１２２】
この際、トルク制御軸２０１０は変速入力軸１３０と平行に配置され、図１２のようにウォームギア１４０と第２ヘリカルギア２０１１は、全て上方または全て下方の同一平面上に配置されたり、図１３のように、同一平面でない、上、下に各々配置できる。
【０１２３】
図１３及び図１５の実施形態において、図示してはいないが、発電機２０２０及び蓄電池２０３０が図１２の実施形態のように同一に構成されることは勿論である。また、図１２乃至図１５において、入力軸２０は上記減速軸４０または出力軸１２０に代置されることもできる。
【０１２４】
このように構成された図１２乃至図１５の動力伝達装置の作用を図１２を参考にして説明する。
【０１２５】
まず、前述したように、入力軸２０の回転力の伝達を受ける遊星ギアセットＰＧ１の作動により遊星キャリアＰＣ１が回転して回転トルクが発生する。この際、遊星キャリアＰＣ１の延長部に形成された第２ギア歯１４４に噛合した第２ヘリカルギア２１００（図１６では従動ベベルギアである）を介してトルク制御軸２０１０が回転する。
【０１２６】
したがって、トルク制御軸２０１０に直結された発電機２０２０で発電をするようになり、発電機２０２０で発電された電気エネルギーは蓄電池２０３０に供給されて蓄電が起こる。
【０１２７】
このように、遊星ギアセットＰＧ１では遊星キャリアＰＣ１の回転トルクがトルク制御軸２０１０を駆動させることに消耗されるので、遊星キャリアＰＣ１の回転トルクを減少させるようになる。
【０１２８】
上記制御部１６０の駆動制御を受ける変速動力源１５０は、蓄電器２０３０で蓄電された電気エネルギーで駆動して変速入力軸１３０を制御する。
【０１２９】
このように、変速動力源１５０が遊星キャリアＰＣ１から動力を得て発生した発電エネルギーで動作するので、別途の外部電源供給を必要としない利点を有する。
【０１３０】
一方、図１６のように、上記第２ヘリカルギア２０１１に代置して第２ベベルギアで構成できる。したがって、遊星キャリアＰＣ１の延長部に形成された第２ギア歯１４４もベベルギア歯の形態に構成できる。
【０１３１】
また、トルク制御軸２０１０と発電機２０２０との間には減速装置（ｇｅａｒ ｂｏｘ）２０１５がさらに設置できる。減速装置２０１５は基本的に多数の軸と各軸に回転数を減速させるギアの噛合いにより減速された回転出力を得るように構成されたものである。したがって、減速装置２０１５は減速する過程で遊星キャリアＰＣ１の回転トルクを減少させるようになる。
【０１３２】
また、トルク制御軸２０１０には油圧ポンプ（図示せず）を追加連結したり、独立的に連結して遊星キャリアＰＣ１の回転トルクを減少させるように構成することもできる。この際、油圧ポンプから出る油圧は、例として、車両の操向を駆動させる油圧源として使用できる。
【０１３３】
また、本発明は図１６及び図１７のように、上記入力軸２０を回転させるメインモータＭ１と、上記変速入力軸１３０の回転駆動を制御するためのコントロールモータＭ２を備え、上記メインモータＭ１と上記コントロールモータＭ２の駆動を制御するためのモータ制御部１７０が含まれることができる。上記モータ制御部１７０には電気的にアクセルペダル１７２及びブレーキペダル１７４が連結される。
【０１３４】
上記モータ制御部１７０は、アクセルペダル１７２を踏む場合、図１８のようにメインモータＭ１の回転数を増加させると共に、コントロールモータＭ２の回転数を減少させて出力軸１２０の回転速度を増加させるようになっている。
【０１３５】
また、モータ制御部１７０は、図１９のように、ブレーキペダル１７４を踏む場合、メインモータＭ１の回転数が減少すると共に、コントロールモータＭ２の回転数を増加させて出力軸１２０の回転数を減少させるようになっている。
【０１３６】
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る、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。
【技術分野】
【０００１】
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動力伝達装置に関し、特に遊星キャリアの一側を延ば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、上記遊星ギアセットの１つの作動手段に入力し、変速動力源の回転速度を上記遊星ギアセットの他の作動手段に入力することで、複数個の変速段を具現することができ、出力軸で発電動力源を得て、電気を蓄電し、その蓄電された電気エネルギーを変速動力源の制御エネルギーに活用して変速入力軸を容易に制御できるようにした遊星ギアを用いた動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、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合致する回転速度に変化させて、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所望の変速段を具現する手動変速機と、車両速度とスロットル弁の開閉程度に基づいて変速段を自動に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り、自動変速機は操作が便利であるが、具現される燃費が低いという短所がある。
【０００３】
変速機が具現する変速段の数が増えるほど、車両の燃費が高まる。しかしながら、自動変速機は複数個の遊星ギアセットと上記複数個の遊星ギアセットの各作動手段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加するようになり、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、具現される変速段の数は、通常手動変速機より少ない。
【０００４】
一方、車両などに使われる付加装置は車両が止め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ー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、付加装置が取り付けられる空間が足りなかった。
【０００５】
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手段のうちの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手段のうちのもう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。
【０００６】
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上記変速動力源に加えられるようになって、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ていないままに遊星ギアセットに入力されるようになって、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な問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決するために案出したものであって、本発明の目的は遊星ギアセットの遊星キャリアから変速入力軸の制御に必要とされる変速動力源の電気エネルギーが得られるようにした遊星ギアを用いた動力伝達装置を提供することをその目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、上記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とを具現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。
【０００９】
本発明の更なる他の目的は、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、上記遊星ギアセットを使用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。
【００１０】
本発明の更なる他の目的は、上記遊星ギアセットの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であるように遊星ギアを用いた動力伝達装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の更なる他の目的は、変速動力源と上記遊星ギアセットの作動手段を連結する部位で発生できるスリップを最小化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。
【００１２】
本発明の更なる他の目的は、アクセルペダルとブレーキペダルとを用いて出力軸の回転数が制御できるように遊星ギアを用いた動力伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の実施形態に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置は、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、上記駆動ギアに結合し、上記入力軸の回転速度を減速する減速ユニットと、上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作動手段、変速のための動力の伝達を受ける第２作動手段、及び出力速度が生成される第３作動手段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、上記変速のための動力を上記第２作動手段に伝達するように上記第２作動手段と結合する変速ユニット、及び上記遊星ギアセットの第３作動手段に固定されて出力速度を伝達する出力軸を含み、かつ上記第２作動手段の回転軸と上記変速ユニットの回転軸とは互いに垂直であり、上記第２作動手段には動力伝達手段を通じて第２作動手段の回転力の伝達を受けるトルク制御軸が連結され、上記トルク制御軸には電気を発生させる発電機が設置され、上記発電機には上記変速動力源に電源を供給する蓄電池が連結されたことを特徴とする。
【００１４】
上記遊星ギアセットは、サンギア、遊星キャリア、及びリングギアをその作動手段として含むシングルピニオン遊星ギアセットで、かつ上記リングギアは上記第１作動手段として作用し、上記遊星キャリアは上記第２作動手段として作用し、上記サンギアは上記第３作動手段として作用することができる。
【００１５】
上記遊星ギアを用いた動力伝達装置は制御部をさらに含み、かつ上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。
【００１６】
上記制御部は変速動力源の回転速度を変化させることで、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。
【００１７】
上記変速動力源はモータでありうる。
【００１８】
本発明の第１実施形態に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置であって、上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、上記減速軸に固定付着されており、上記駆動ギアにギア結合する減速ギアと、上記減速軸を基準に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、上記前進ギアと後進ギアとを上記減速軸に選択的に固定させて一体回転するようにするシンクロナイザーを含み、かつ上記前進ギアは常時上記第１作動手段にギア結合することを特徴とする。
【００１９】
上記減速ユニットは、上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、上記アイドル軸に固定取付けされ、上記第１作動手段にギア結合する第１媒介ギアと、上記アイドル軸に固定取付けされ、上記後進ギアにギア結合する第２媒介ギアと、を更に含むことができる。
【００２０】
上記シンクロナイザーは、作動レバーの位置によって動作できる。
【００２１】
上記入力軸の他端と上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る。
【００２２】
上記変速ユニットは、一端が上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、上記変速入力軸の他端に形成されており、上記第２作動手段とギア結合するウォームギアと、を含むことができる。
【００２３】
本発明の第２実施形態に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置であって、上記減速ユニットは上記入力軸と平行に配置されている複数個の軸と上記複数個の軸に取り付けられている複数個のギアを含み、かつ上記複数個の軸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、上記複数個のギアのうちの１つは上記駆動ギアにギア結合し、上記複数個のギアのうちのもう１つは上記第１作動手段にギア結合することを特徴とする。
【００２４】
上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。
【００２５】
上記変速ユニットは互いに各々直角に配置されており、上記出力軸にも直角に配置された複数個の変速入力軸と、上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に回転し、上記第２作動手段とギア結合する第２ギアと、上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に回転する第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、上記変速入力軸のうちの１つは変速入力軸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。
【００２６】
上記第１ギアはウォームギアであり、上記第２ギアはヘリカルギアでありうる。
【００２７】
本発明に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置は、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たり、回転軸に動力を伝達するサンギアと、上記サンギアを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、上記サンギアの外周面のギア歯と上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、上記複数個のピニオンギアが回転可能に取り付けられて上記ピニオンギアの回転に従って回転する遊星キャリアとを含み、かつ上記遊星キャリア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、上記延長部の外周面にはウォームギアまたはヘリカルギアが結合されるように上記回転軸に対して斜めにギア歯が形成され、付加的に遊星キャリアの回転力の一部を取り出すために上記延長部に第２ヘリカルギアまたは第２ベベルギアが噛合い結合されるように第２ギア歯がさらに形成されたことを特徴とする。
【００２８】
上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。
【００２９】
本発明の実施形態に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置は、一側外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、上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、上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、上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、上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、上記ピニオンギアの中心軸と連結され、かつ上記ピニオンギアの回転に従って上記出力軸を中心として回転する遊星キャリアと、上記遊星キャリアから上記出力軸の軸方向に延びる延長部と、上記延長部の外周面に形成されたウォームギア及び駆動ヘリカルギアと、上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、上記出力軸と垂直に配置されて変速動力源によって回転する変速入力軸と、上記変速入力軸の回転速度を制御する制御部と、上記延長部の駆動ヘリカルギアに外接する被動ヘリカルギアを有するトルク制御軸と、上記トルク制御軸に駆動される発電機、減速装置、油圧ポンプのうち、１つ以上選択されたトルク減速手段と、を含む。
【００３０】
上記減速ユニットは、上記減速軸に形成される第１減速ギアと、上記第１減速ギアと離隔して上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。
【００３１】
上記第１減速ギアは上記駆動ギアと連結され、上記第２減速ギアは上記リングギアの外周面に形成されたギアと連結できる。
【００３２】
本発明の実施形態に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置は、一側外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、上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、上記減速軸の一端部に形成された駆動ベベルギアと、一側に上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、上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、上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、上記ピニオンギアの中心軸と連結され、かつ上記ピニオンギアの回転に従って上記出力軸を中心として回転する遊星キャリアと、上記遊星キャリアから上記出力軸の軸方向に延びる延長部と、上記延長部の外周面に形成されたウォームギア及び駆動ベベルギアと、上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、上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、上記出力軸の回転速度とブレーキの作動によって上記変速入力軸の回転速度を制御する制御部と、上記延長部の駆動ヘリカルギアに外接する被動ヘリカルギアを有するトルク制御軸と、上記トルク制御軸に連結されて電気を発生させる発電機と、上記発電機に電気的に連結されて上記変速動力源に電源を供給する蓄電池と、を含む。
【００３３】
上記リングギアの一側面に上記被動ベベルギアが形成され、反対側面に上記延長部が延びて形成されることが好ましい。
【００３４】
また、本発明に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置は、一側外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、上記駆動ギアに外周面の歯形と噛合したリングギアと、上記リングギアの内周面の歯形と噛合した多数のピニオンギアを円周上に備え、一側端にウォームホイールと他側端にベベル歯形を有する第２ギア歯が形成されている遊星キャリアと、上記多数のピニオンギアと歯形に外接されて噛合したサンギアと、上記遊星キャリアに挿入されると共に、上記サンギアに軸設されてサンギアと一体回転されるアイドル軸と、上記ウォームホイールに噛合したウォームギアを有する変速入力軸と、上記第２ギア歯と噛合して回転するベベル歯形を有するトルク制御軸と、を含む。
【００３５】
また、本発明の遊星ギアを用いた動力伝達装置は、上記入力軸を回転させるメインモータと、上記変速入力軸の回転駆動を制御するためのサブモータを更に含む。
【００３６】
また、本発明の遊星ギアを用いた動力伝達装置は、上記メインモータと上記サブモータの駆動を制御するためのモータ制御部と、上記制御部に電気的に連結されたアクセルペダル及びブレーキペダルがさらに含まれ、上記モータ制御部は、アクセルペダルを踏む場合、メインモータの回転数を増加させると共に、サブモータの回転数を減少させて出力軸の回転速度を増加させ、ブレーキペダルを踏む場合、サブモータの回転数を増加させて出力軸の回転数を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
前述したように、本発明に係る遊星ギアを用いた動力伝達装置によれば、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ことができる。特に、後進変速段を具現するためにアイドラ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することができる。
【００３８】
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する多様な回転速度が制動できる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、遊星ギアセットの遊星キャリアに発生した回転力の一部を取り出して発電機を通じて発電がなされるようにすることで、遊星キャリアのトルクが小さくなって出力軸の回転制御を容易にすることができる。
【００４４】
また、遊星キャリアに連結された発電機から発電された電気エネルギーで蓄電器に蓄電し、その蓄電された電気エネルギーを変速動力源に供給することで、変速入力軸を制御するために必要な電源供給が自ら解決される利点を提供する。
【００４５】
また、アクセルペダルとブレーキペダルに連動して出力端の回転及びトルクを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本明細書に添付する図面は本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、後述する発明の詳細な説明と共に本発明の技術事象をより理解させる役割をするものであるので、本発明はそのような図面に記載された事項のみに限定して解析されてはならない。
【００４７】
【図１】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２】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３】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４】本発明の第１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す速度線図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】本発明の第３実施形態に係る動力伝達装置の全体的な斜視図である。
【図９】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１０】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。
【図１１】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１２】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。
【図１３】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。
【図１４】図１２及び図１３に適用された遊星キャリアの部分切欠斜視図である。
【図１５】本発明の第７実施形態に係る動力伝達装置の斜視図である。
【図１６】本発明の第８実施形態に係る動力伝達装置の部分切欠斜視図である。
【図１７】本発明に係る動力伝達装置における出力端の変速を制御するためのブロック図である。
【図１８】本発明に係る動力伝達装置における加速時、アクセルペダル出力電圧に従うメインモータとコントロールモータの回転速度グラフである。
【図１９】本発明に係る動力伝達装置における制動時、ブレーキペダル出力電圧に従うメインモータとコントロールモータの回転速度グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００４９】
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。
【００５０】
図１乃至図３に示すように、本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置は、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。
【００５１】
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。上記入力軸２０には駆動ギア３０が固定的に取り付けられて上記入力軸２０と駆動ギア３０とは同一な回転速度で回転する。上記駆動動力源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、風力または潮力を受けて回転するタービンなどでありうる。
【００５２】
減速ユニット１９０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。
【００５３】
上記減速軸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。
【００５４】
減速ギア５０は上記減速軸４０に固定的に取り付けられており、上記駆動ギア３０に歯形結合される。上記減速ギア５０のギア歯の個数は上記駆動ギア３０のギア歯の個数より多くて入力軸２０の回転速度は減速されて上記減速軸４０に伝達される。
【００５５】
前進ギア６０及び後進ギア８０は、上記減速軸４０を基準に回転可能に取り付けられている。
【００５６】
シンクロナイザー７０は図面の左側または右側に動き、上記前進ギア６０または後進ギア８０を上記減速軸４０に選択的に固定させる。即ち、上記シンクロナイザー７０が図面の左側に動けば、上記前進ギア６０が上記減速軸４０に固定されて共に回転し、上記シンクロナイザー７０が図面の右側に動けば、上記後進ギア８０が上記減速軸４０に固定されて共に回転する。万一、シンクロナイザー７０が中心位置にあれば、アイドル状態となる。上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）によりその作動が調節されるが、電子式シンクロナイザー７０の場合は、上記制御部１６０の信号に従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。
【００５７】
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。上記第２媒介ギア１１０は上記後進ギア８０にギア結合する。
【００５８】
上記遊星ギアセットＰＧ１は、図７に示すように、サンギアＳ１、遊星キャリアＰＣ１、及びリングギアＲ１をその作動手段に含む。上記遊星キャリアＰＣ１には、上記リングギアＲ１とサンギアＳ１に歯形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。上記各作動手段Ｓ１、ＰＣ１、Ｒ１は互いに相対回転する。
【００５９】
また、上記遊星ギアセット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及びハブ３４５、３５０が各々取り付けられている。
【００６０】
上記リングギアＲ１はその内周面と外周面にギア歯が形成されており、上記内周面のギア歯には上記ピニオンギアＰ１とスリーブ３３５がギア結合する。また、上記リングギアＲ１は第１作動手段として作用して上記リングギアＲ１の外周面のギア歯には上記前進ギア６０と第１媒介ギア１００が噛合い結合される。したがって、上記シンクロナイザー７０が上記前進ギア６０と減速軸４０を固定すれば、駆動動力源１００の動力は上記前進ギア６０を介して上記リングギアＲ１に入力され、上記シンクロナイザー７０が上記後進ギア８０と減速軸４０を固定して駆動動力源１０の動力は上記後進ギア８０、第２媒介ギア１１０、及び第１媒介ギア１００を順次に介して上記リングギアＲ１に入力される。
【００６１】
上記遊星キャリアＰＣ１は互いに固定的に付着されたキャリアカップ３２０とキャリアカバー３１５とを含む。上記キャリアカップ３２０とキャリアカバー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、上記ピニオンギアＰ１の回転に従って遊星キャリアＰＣ１が回転する。また、上記キャリアカバー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にベアリング３３０が介される。上記キャリアカップ３２０は上記キャリアカバー３１５の反対側の回転軸３１０方向に延びた延長部が備えられており、上記延長部の外周面にはギア歯が形成されている。上記延長部の外周面のギア歯はウォームギアまたはヘリカルギアと歯形結合して逆転を防止するよう回転軸に対して斜めに形成されている。したがって、上記遊星キャリアＰＣ１は第２作動手段として作用して上記変速入力軸１３０から変速のための動力の伝達を受ける。上記変速のための動力はウォームギアまたはヘリカルギアによって上記延長部の外周面のウォームホイール３０２に伝達される。
【００６２】
上記サンギアＳ１は外周面にギア歯が形成されており、第３作動手段として作用して上記出力軸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、上記サンギアＳ１は回転軸３１０から動力の伝達を受けたり、回転軸３１０に動力を伝達することができる。
【００６３】
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の回転速度を用いて出力軸の回転速度を変化させる。
【００６４】
上記出力軸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。
【００６５】
変速ユニット２００は、変速入力軸１３０及びウォームギア１４０を含む。
【００６６】
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。上記ウォームギア１４０は、上記遊星キャリア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を通じて減速された後、遊星ギアセットＰＧ１に入力されるので、目標にする出力軸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。上記ウォームギア１４０を使用する代わり、遊星キャリアＰＣ１のギア歯をヘリカル形態に形成してヘリカルギア（図示せず）を使用することもできる。
【００６７】
また、上記遊星キャリアＰＣ１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、上記一対の変速入力軸１３０のベルトまたはチェーンなどの動力伝達手段により連結が可能である。
【００６８】
上記変速動力源１５０には、ＤＣモータ、油圧モータなど、多様な種類の回転速度生成手段が連結されていることができ、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。
【００６９】
制御部１６０は、上記変速動力源１５０の作動を制御する目標変速段への変速を制御する。上記制御部１６０は、ブレーキ位置センサー１７０、出力軸速度センサー１８０、及び作動レバー位置センサー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で具現できる。
【００７０】
ブレーキ位置センサー１７０はブレーキペダルの作動程度を検出し、出力軸速度センサー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ー１８１は作動レバー（図示せず）の位置を検出する。
【００７１】
したがって、上記制御部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制動力を計算し、これによって上記変速動力源１５０の回転速度を調節する。
【００７２】
図４は、本発明の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。図４で、サンギアＳ１の回転速度は水平軸の下が陽であり、水平軸の上が陰であるとする。
【００７３】
シンクロナイザー７０が減速軸４０と前進ギア６０を固定結合する前進変速段の場合は、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から遊星キャリア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に伝達される回転速度は第１出力速度（Ｙ１）となる。このような状態で、制御部１５０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から遊星キャリア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から遊星キャリアＰＣ１に入力される回転速度を変化させることで、目標変速段を具現することができる。
【００７４】
後進変速段は上記変速動力源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が無理な回転速度で回転することがある。したがって、本発明の実施形態に係る動力伝達装置は、アイドル軸９０と第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に伝達される代わり、アイドル軸９０を通じて間接的に伝えられる。この過程で、リングギアＲ１に伝達される回転速度はその方向が反対に逆転されるようになる。したがって、上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。
【００７５】
後進変速段を具現する他の方法は、遊星キャリアＰＣ１に入力される回転速度を増加させればよい。
【００７６】
一方、本発明の実施形態に係る動力伝達装置は、輪にブレーキを設置し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。
【００７７】
例えば、万一、車両が前進変速段で運行する状態で制動が必要な場合、変速動力源１５０の回転速度を増加させれば、出力軸６０に逆回転力が作用するようになる。したがって、制動に対する応答性が速くなる。
【００７８】
以下、図５及び図６を参考に、本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置を詳細に説明する。
【００７９】
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。
【００８０】
本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置は、本発明の第１実施形態に係る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て詳細な説明は省略する。
【００８１】
図５及び図６に示すように、本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置は、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。
【００８２】
入力軸２０、遊星ギアセットＰＧ１、出力軸１２０、及び制御部１６０についての詳細な説明は省略する。
【００８３】
本発明の第２実施形態に係る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、上記各軸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。
【００８４】
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、上記第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。
【００８５】
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、上記第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。
【００８６】
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、上記第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。
【００８７】
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、上記第７ギア１９７は第３軸２１３の第６ギア１９６とギア結合し、上記第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。
【００８８】
また、上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で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作動手段Ｒ１に伝達される。
【００８９】
本発明の第２実施形態では４個の軸と８個のギア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。
【００９０】
変速ユニット２００は、変速入力軸１３０、第１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。
【００９１】
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、上記出力軸１２０にも直角に配置されている。
【００９２】
第１ギア１４０は各々の変速入力軸１３０に取り付けられて変速入力軸１３０を基準に回転し、遊星ギアセットＰＧ１の第２作動手段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作動手段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ヘリカルギアが使用できる。
【００９３】
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を基準に回転する。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、もう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で、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１４０にはウォームギアまたはヘリカルギアが使用できる。
【００９４】
また、複数個の第１ギア１４０が第２作動手段ＰＣ１にギア結合して変速動力を伝達するので、変速動力源１５０と第２作動手段ＰＣ１を連結する部位で発生できるスリップを最小化することができる。
【００９５】
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的な斜視図であり、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。
【００９６】
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３０５、出力軸３１０、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、及びキャリア延長部９００を含む。
【００９７】
上記入力軸２０は動力源１０（図１）により回転し、その一側外周面には上記駆動ギア３０が形成される。上記減速軸４０は、上記入力軸２０と距離を置いて平行に配置され、その一側には上記駆動ギア３０と外接する上記第１減速ギア８００が形成される。併せて、上記減速軸４０には第１減速ギア８００と離隔して上記第２減速ギア８０５が更に形成される。
【００９８】
上記第１減速ギア８００の半径は上記駆動ギア３０のそれより大きくて、上記入力軸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、上記第２減速ギア８０５の半径は上記第１減速ギア８００の半径より小さい。
【００９９】
上記出力軸３１０は上記減速軸４０と離隔して平行に上記減速軸４０の下部に配置され、上記出力軸３１０には、サンギアＳ１（図７）が取り付けられる。上記出力軸３１０の一側には上記サンギアＳ１が内部に設置される上記リングギアＲ１が配置され、上記リングギアＲ１の外周面に形成されたギアは上記第２減速ギア８０５と外接する。
【０１００】
上記第２減速ギア８０５の半径は上記第１減速ギア８００及び上記リングギアＲ１の半径より小さくて、上記入力軸２０の回転速度を効果的に減速させ、トルクを増加させる。
【０１０１】
上記リングギアＲ１の内側空間に、サンギアＳ１（図７）と遊星ギアＰ１（図７）が配置されて遊星ギアセット構造を形成する。
【０１０２】
併せて、上記遊星ギアＰ１の回転軸を連結する遊星キャリアＣ１（図７）には上記出力軸３１０の長手方向に延びた延長部９００（図９）が形成され、上記延長部９００の外周面には上記ウォームホイール３０２が形成される。
【０１０３】
上記出力軸３１０とは垂直に上記変速入力軸１３０が配置され、上記変速入力軸１３０には上記ウォームホイール３０２に対応して上記ウォームギア１４０が形成される。また、上記変速入力軸１３０の一端には上記変速入力軸ギア８１０が形成される。
【０１０４】
上記変速入力軸ギア８１０は、変速動力源１５０（図１）から動力の伝達を受けて上記ウォームギア１４０、上記ウォームホイール３０２、及び遊星キャリアＣ１（図７）を回転させる。
【０１０５】
前述したように、上記変速入力軸１３０の回転速度、停止、正回転及び逆回転に従って、上記サンギアＳ１と連結された上記出力軸３１０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上記変速入力軸１３０の回転が調節される。
【０１０６】
上記リングギア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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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、キャリア延長部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。
【０１０９】
上記入力軸２０の一端部には上記駆動ギア３０が形成され、上記駆動ギア３０は上記減速ギア５０と外接している。
【０１１０】
上記減速ギア５０の側面には上記駆動ベベルギア１０００が形成され、上記リングギアＲ１の一側面には上記駆動ベベルギア１０００に対応して上記被動ベベルギア１００５が形成される。
【０１１１】
上記駆動ベベルギア１０００と上記被動ベベルギア１００５によって、上記入力軸２０の回転が上記減速ギア５０及び上記リングギアＲ１が回転するようになる。
【０１１２】
上記リングギア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。
【０１１３】
キャリアＣ１（図７）の一側面には上記キャリア延長部１０１０が上記出力軸３１０の長手方向に延びて形成され、上記延長部１０１０の外周面には上記ウォームホイール３０２が形成される。
【０１１４】
上記ウォームホイール３０２に対応して外周面に上記ウォームギア１４０が形成された上記変速入力軸１３０が配置され、上記変速入力軸１３０の一側には上記変速入力軸ギア１４０が形成される。
【０１１５】
本発明の第４実施形態に係る動力伝達装置において、上記入力軸２０と上記出力軸３１０とは互いに垂直に配置され、上記変速入力軸１３０と上記入力軸２０とは互いに平行に配置される。
【０１１６】
上記キャリアＣ１から上記出力軸３１０の一方向に延びた上記キャリア延長部１０１０と上記出力軸３１０との間にはベアリングが介されることが好ましい。
【０１１７】
前述したように、上記入力軸２０から上記リングギア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。
【０１１８】
併せて、上記キャリア延長部１０１０に形成された上記ウォームホイール３０２と上記変速入力軸１３０に形成された上記ウォームギア１４０とを用いて、上記キャリア延長部１０１０の回転特性（速度及び方向）を調節することで、上記出力軸３１０の回転速度を容易に調節することができる。
【０１１９】
図１２は本発明の第５実施形態に係る動力伝達装置の斜視図であり、図１３は本発明の第６実施形態に係る動力伝達装置の斜視図であり、図１４は図１２及び図１３に適用された遊星キャリアの部分切欠斜視図であり、図１５は本発明の第７実施形態に係る動力伝達装置の斜視図である。
【０１２０】
図１、図１２乃至図１５のように、上記遊星ギアセットＰＧ１の第２作動手段には歯形結合により第２作動手段の回転力の伝達を受けるトルク制御軸２０１０が連結され、上記トルク制御軸２０１０には電気を発生させる発電機２０２０が設置され、上記発電機２０２０には上記変速動力源１５０に電源を供給する蓄電池２０３０が連結される。発電機２０２０は、周知したように、誘導起電力を用いたものであって、固定子、回転子、及び励磁機を含んだものとなる。蓄電池２０３０は、例えば、通常の車両用バッテリーでありうる。
【０１２１】
第２作動手段となる遊星キャリアＰＣ１には遊星キャリアＰＣ１の回転力の一部を取り出すために、上記延長部に第２ヘリカルギア２０１１が噛合うように第２ギア歯１４４が形成されており、第２ギア歯１４４は図１２及び図１３のように、遊星キャリアＰＣ１のウォームホイール１４２と隣り合うように配置されたり、図１５の実施形態のように、リングギアＲ１を中央に置いてウォームホイール１４２の反対側に配置させることができ、第２ヘリカルギア２０１１はトルク制御軸２０１０に固定取付けされている。
【０１２２】
この際、トルク制御軸２０１０は変速入力軸１３０と平行に配置され、図１２のようにウォームギア１４０と第２ヘリカルギア２０１１は、全て上方または全て下方の同一平面上に配置されたり、図１３のように、同一平面でない、上、下に各々配置できる。
【０１２３】
図１３及び図１５の実施形態において、図示してはいないが、発電機２０２０及び蓄電池２０３０が図１２の実施形態のように同一に構成されることは勿論である。また、図１２乃至図１５において、入力軸２０は上記減速軸４０または出力軸１２０に代置されることもできる。
【０１２４】
このように構成された図１２乃至図１５の動力伝達装置の作用を図１２を参考にして説明する。
【０１２５】
まず、前述したように、入力軸２０の回転力の伝達を受ける遊星ギアセットＰＧ１の作動により遊星キャリアＰＣ１が回転して回転トルクが発生する。この際、遊星キャリアＰＣ１の延長部に形成された第２ギア歯１４４に噛合した第２ヘリカルギア２１００（図１６では従動ベベルギアである）を介してトルク制御軸２０１０が回転する。
【０１２６】
したがって、トルク制御軸２０１０に直結された発電機２０２０で発電をするようになり、発電機２０２０で発電された電気エネルギーは蓄電池２０３０に供給されて蓄電が起こる。
【０１２７】
このように、遊星ギアセットＰＧ１では遊星キャリアＰＣ１の回転トルクがトルク制御軸２０１０を駆動させることに消耗されるので、遊星キャリアＰＣ１の回転トルクを減少させるようになる。
【０１２８】
上記制御部１６０の駆動制御を受ける変速動力源１５０は、蓄電器２０３０で蓄電された電気エネルギーで駆動して変速入力軸１３０を制御する。
【０１２９】
このように、変速動力源１５０が遊星キャリアＰＣ１から動力を得て発生した発電エネルギーで動作するので、別途の外部電源供給を必要としない利点を有する。
【０１３０】
一方、図１６のように、上記第２ヘリカルギア２０１１に代置して第２ベベルギアで構成できる。したがって、遊星キャリアＰＣ１の延長部に形成された第２ギア歯１４４もベベルギア歯の形態に構成できる。
【０１３１】
また、トルク制御軸２０１０と発電機２０２０との間には減速装置（ｇｅａｒ ｂｏｘ）２０１５がさらに設置できる。減速装置２０１５は基本的に多数の軸と各軸に回転数を減速させるギアの噛合いにより減速された回転出力を得るように構成されたものである。したがって、減速装置２０１５は減速する過程で遊星キャリアＰＣ１の回転トルクを減少させるようになる。
【０１３２】
また、トルク制御軸２０１０には油圧ポンプ（図示せず）を追加連結したり、独立的に連結して遊星キャリアＰＣ１の回転トルクを減少させるように構成することもできる。この際、油圧ポンプから出る油圧は、例として、車両の操向を駆動させる油圧源として使用できる。
【０１３３】
また、本発明は図１６及び図１７のように、上記入力軸２０を回転させるメインモータＭ１と、上記変速入力軸１３０の回転駆動を制御するためのコントロールモータＭ２を備え、上記メインモータＭ１と上記コントロールモータＭ２の駆動を制御するためのモータ制御部１７０が含まれることができる。上記モータ制御部１７０には電気的にアクセルペダル１７２及びブレーキペダル１７４が連結される。
【０１３４】
上記モータ制御部１７０は、アクセルペダル１７２を踏む場合、図１８のようにメインモータＭ１の回転数を増加させると共に、コントロールモータＭ２の回転数を減少させて出力軸１２０の回転速度を増加させるようになっている。
【０１３５】
また、モータ制御部１７０は、図１９のように、ブレーキペダル１７４を踏む場合、メインモータＭ１の回転数が減少すると共に、コントロールモータＭ２の回転数を増加させて出力軸１２０の回転数を減少させるようになっている。
【０１３６】
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る、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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記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作動手段、変速のための動力の伝達を受ける第２作動手段、及び出力速度が生成される第３作動手段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作動手段に伝達するように前記第２作動手段と結合する変速ユニットと、
前記遊星ギアセットの第３作動手段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作動手段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り、
前記第２作動手段には動力伝達手段を通じて第２作動手段の回転力の伝達を受けるトルク制御軸が連結され、前記トルク制御軸には前記第２作動手段の回転トルクを減少させるトルク減少手段として発電機、減速装置、油圧ポンプのうちの１つ以上が設置されたことを特徴とする、動力伝達装置。
【請求項２】
前記遊星ギアセットは、サンギア、遊星キャリア、及びリングギアをその作動手段に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作動手段として作用し、前記遊星キャリアは前記第２作動手段として作用し、そして前記サンギアは前記第３作動手段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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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のうち、いずれか１項に記載の動力伝達装置。
【請求項６】
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、
前記減速軸を基準に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作動手段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。
【請求項７】
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けされ、前記第１作動手段にギア結合する第１媒介ギアと、
前記アイドル軸に固定取付けされ、前記後進ギアにギア結合する第２媒介ギアと、
を更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。
【請求項８】
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することを特徴とする、請求項６に記載の動力伝達装置。
【請求項９】
前記入力軸の他端と前記減速ユニットのうちの少なくとも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。
【請求項１０】
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作動手段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。
【請求項１１】
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を含み、かつ、
前記複数個の軸１つ当たりの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もう１つは前記第１作動手段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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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に回転し、前記第２作動手段とギア結合する第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に回転する第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。
【請求項１４】
前記第１ギアはウォームギアであり、前記第２ギアはヘリカル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。
【請求項１５】
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たり、回転軸に動力を伝達するサンギアと、
前記サンギアを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よって回転する遊星キャリアとを含み、かつ、
前記遊星キャリア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ヘリカル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、
付加的に遊星キャリアの回転力の一部を取り出すために前記延長部に第２ヘリカルギアまたは第２ベベルギアが噛合い結合されるように第２ギア歯が更に形成されたことを特徴とする、遊星ギアセット。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
一側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に回転する遊星キャリアと、
前記遊星キャリア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及び駆動ヘリカルギアと、
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変速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、
前記延長部の駆動ヘリカルギアに外接する被動ヘリカルギアを有するトルク制御軸と、
前記トルク制御軸に駆動される発電機、減速装置、油圧ポンプのうち、１つ以上選択されたトルク減速手段と、
を含むことを特徴とする、動力伝達装置。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
一側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に回転する遊星キャリアと、
前記遊星キャリア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及び駆動ベベルギアと、
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よって前記変速入力軸の回転速度を制御する制御部と、
前記延長部の駆動ヘリカルギアに外接する被動ヘリカルギアを有するトルク制御軸と、
前記トルク制御軸に連結されて電気を発生させる発電機と、
前記発電機に電気的に連結されて前記変速動力源に電源を供給する蓄電池と、
を含むことを特徴とする、動力伝達装置。
【請求項２１】
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２０に記載の動力伝達装置。
【請求項２２】
一側外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、
前記駆動ギアに外周面の歯形と噛合したリングギアと、
前記リングギアの内周面の歯形と噛合した多数のピニオンギアを円周上に備え、一側端にウォームホイールと他側端にベベル歯形を有する第２ギア歯が形成されている遊星キャリアと、
前記多数のピニオンギアと歯形により外接されて噛合したサンギアと、
前記遊星キャリアに挿入されると共に、前記サンギアに軸設されてサンギアと一体回転する出力軸と、
前記ウォームホイールに噛合したウォームギアを有する変速入力軸と、
前記第２ギア歯と噛合して回転するベベル歯形を有するトルク制御軸と、
を含むことを特徴とする、動力伝達装置。
【請求項２３】
前記入力軸を回転させるメインモータと、
前記変速入力軸の回転駆動を制御するためのコントロールモータをさらに含むことを特徴とする、請求項２１に記載の動力伝達装置。
【請求項２４】
前記メインモータと前記サブモータの駆動を制御するためのモータ制御部と、
前記モータ制御部に電気的に連結されたアクセルペダル及びブレーキペダルがさらに含まれ、
前記モータ制御部は、
アクセルペダルを踏む場合、メインモータの回転数を増加させると共に、コントロールモータの回転数を減少させて出力軸の回転速度を増加させ、
ブレーキペダルを踏む場合、メインモータの回転数は減少させると共に、コントロールモータの回転数を増加させて出力軸の回転数を減少させることを特徴とする、請求項２３に記載の動力伝達装置。
【請求項１】
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、前記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作動手段、変速のための動力の伝達を受ける第２作動手段、及び出力速度が生成される第３作動手段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作動手段に伝達するように前記第２作動手段と結合する変速ユニットと、
前記遊星ギアセットの第３作動手段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作動手段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り、
前記第２作動手段には動力伝達手段を通じて第２作動手段の回転力の伝達を受けるトルク制御軸が連結され、前記トルク制御軸には前記第２作動手段の回転トルクを減少させるトルク減少手段として発電機、減速装置、油圧ポンプのうちの１つ以上が設置されたことを特徴とする、動力伝達装置。
【請求項２】
前記遊星ギアセットは、サンギア、遊星キャリア、及びリングギアをその作動手段に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作動手段として作用し、前記遊星キャリアは前記第２作動手段として作用し、そして前記サンギアは前記第３作動手段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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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のうち、いずれか１項に記載の動力伝達装置。
【請求項６】
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、
前記減速軸を基準に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作動手段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。
【請求項７】
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けされ、前記第１作動手段にギア結合する第１媒介ギアと、
前記アイドル軸に固定取付けされ、前記後進ギアにギア結合する第２媒介ギアと、
を更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。
【請求項８】
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することを特徴とする、請求項６に記載の動力伝達装置。
【請求項９】
前記入力軸の他端と前記減速ユニットのうちの少なくとも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。
【請求項１０】
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作動手段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。
【請求項１１】
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を含み、かつ、
前記複数個の軸１つ当たりの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もう１つは前記第１作動手段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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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に回転し、前記第２作動手段とギア結合する第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に回転する第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。
【請求項１４】
前記第１ギアはウォームギアであり、前記第２ギアはヘリカル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。
【請求項１５】
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たり、回転軸に動力を伝達するサンギアと、
前記サンギアを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よって回転する遊星キャリアとを含み、かつ、
前記遊星キャリア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ヘリカル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、
付加的に遊星キャリアの回転力の一部を取り出すために前記延長部に第２ヘリカルギアまたは第２ベベルギアが噛合い結合されるように第２ギア歯が更に形成されたことを特徴とする、遊星ギアセット。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
一側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に回転する遊星キャリアと、
前記遊星キャリア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及び駆動ヘリカルギアと、
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変速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、
前記延長部の駆動ヘリカルギアに外接する被動ヘリカルギアを有するトルク制御軸と、
前記トルク制御軸に駆動される発電機、減速装置、油圧ポンプのうち、１つ以上選択されたトルク減速手段と、
を含むことを特徴とする、動力伝達装置。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
一側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に回転する遊星キャリアと、
前記遊星キャリア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及び駆動ベベルギアと、
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よって前記変速入力軸の回転速度を制御する制御部と、
前記延長部の駆動ヘリカルギアに外接する被動ヘリカルギアを有するトルク制御軸と、
前記トルク制御軸に連結されて電気を発生させる発電機と、
前記発電機に電気的に連結されて前記変速動力源に電源を供給する蓄電池と、
を含むことを特徴とする、動力伝達装置。
【請求項２１】
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２０に記載の動力伝達装置。
【請求項２２】
一側外周面に駆動ギアが形成された入力軸と、
前記駆動ギアに外周面の歯形と噛合したリングギアと、
前記リングギアの内周面の歯形と噛合した多数のピニオンギアを円周上に備え、一側端にウォームホイールと他側端にベベル歯形を有する第２ギア歯が形成されている遊星キャリアと、
前記多数のピニオンギアと歯形により外接されて噛合したサンギアと、
前記遊星キャリアに挿入されると共に、前記サンギアに軸設されてサンギアと一体回転する出力軸と、
前記ウォームホイールに噛合したウォームギアを有する変速入力軸と、
前記第２ギア歯と噛合して回転するベベル歯形を有するトルク制御軸と、
を含むことを特徴とする、動力伝達装置。
【請求項２３】
前記入力軸を回転させるメインモータと、
前記変速入力軸の回転駆動を制御するためのコントロールモータをさらに含むことを特徴とする、請求項２１に記載の動力伝達装置。
【請求項２４】
前記メインモータと前記サブモータの駆動を制御するためのモータ制御部と、
前記モータ制御部に電気的に連結されたアクセルペダル及びブレーキペダルがさらに含まれ、
前記モータ制御部は、
アクセルペダルを踏む場合、メインモータの回転数を増加させると共に、コントロールモータの回転数を減少させて出力軸の回転速度を増加させ、
ブレーキペダルを踏む場合、メインモータの回転数は減少させると共に、コントロールモータの回転数を増加させて出力軸の回転数を減少させることを特徴とする、請求項２３に記載の動力伝達装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公表番号】特表２０１２−５１９８２０（Ｐ２０１２−５１９８２０Ａ）
【公表日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５３９４７（Ｐ２０１１−５５３９４７）
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００１４７２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０４３２０
【国際公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（５１１２１４０２６）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００１４７２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０４３２０
【国際公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（５１１２１４０２６）
【Ｆターム（参考）】
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