多级变速器的制作方法

本发明涉及一种多级变速器，尤其本发明涉及一种可以广泛地适用于超大型船舶、军事用大型车辆、火车、机器人手臂、传送带、电动汽车、风力发电机等各种产业的多级变速器。

背景技术：

通常，变速器(transmission)定义为根据要求的速度将从动力源产生的动力变更为需要的旋转力而输出的装置。

例如，车辆所使用的变速器在车辆从静止状态出发时使得旋转数减少、扭矩增大，从而产生用于使得车辆出发的大的扭矩。另外，为了使得车辆高速行驶，变速器使得旋转数增加，而不是使得扭矩减少。

就变速器而言，开发了手动变速器、液压式自动变速器等，使用者通过操作手动变速器的离合器直接进行变速操作，液压式自动变速器利用液压使得对应于速度自动进行变速。

此外，韩国登记专利第10-1158341号利用行星齿轮的动力传递装置(2012年6月4日登记)中公开了利用行星齿轮组及变速动力源实现前进变速及后退变速的技术。

但是，利用所述行星齿轮的动力传递装置的情况，在约3,000rpm程度的高的每分钟转数的情况下，难以使得超大型船舶、军事用大型车辆、火车、机器人手臂、传送带、电动汽车、风力发电机的旋转体旋转，存在由行星齿轮组导致的变速限制。

技术实现要素：

本发明提供一种多级变速器，在超大型船舶、军事用大型车辆、火车、机器人手臂、传送带、电动汽车、风力发电机等动力源下，在不使得输出的高转数减速的情况下可以在高转数下出发，出发后达到一次最高速度后可以另外达到二次最高速度。

作为一个实施例，多级变速器包括：环形齿轮，其内侧面形成有内侧齿列；第一变速模块，其包括第一轴、第一行星齿轮及第一变速单元，第一轴配置于所述环形齿轮内侧，在外周面形成有第一太阳齿轮，第一行星齿轮与所述第一太阳齿轮及所述内侧齿列齿轮结合，第一变速单元使得所述第一行星齿轮在所述环形齿轮内部自转及空转；以及第二变速模块，其包括第二轴、第二行星齿轮及第二变速单元，第二轴配置于所述环形齿轮内侧，在外周面形成有第二太阳齿轮，第二行星齿轮与所述第二太阳齿轮及所述内侧齿列齿轮结合，第二变速单元使得所述第二行星齿轮在所述环形齿轮内部自转及空转。

所述第一轴及所述第二轴在多级变速器的所述环形齿轮内部相互隔开，所述第一轴及所述第二轴配置于所述环形齿轮的旋转中心。

多级变速器，还包括：支撑板，其对相互面对面配置的所述第一轴及所述第二轴的端部进行支撑；以及轴承，其结合于所述支撑板并以使得所述第一轴及所述第二轴的所述端部能够旋转的形式进行支撑。

多级变速器的所述支撑板固定于所述环形齿轮的内侧并和所述环形齿轮一起旋转。

多级变速器的多个所述第一行星齿轮及所述第二行星齿轮以等角度的形式结合于所述环形齿轮的内侧齿列。

多级变速器的所述第一变速单元包括：第一载体，其以使得所述第一行星齿轮能够进行自转的形式对所述第一行星齿轮进行固定；第一驱动齿轮，其通过使所述第一载体旋转而使所述第一行星齿轮针对所述第一轴进行空转；以及第一旋转单元，其使得所述第一驱动齿轮正向或逆向旋转。

多级变速器的所述第一载体包括包围所述第一轴的第一载体主体部以及从所述第一载体主体部扩张的第二载体主体部，在所述第二载体主体部形成有使得所述第一行星齿轮露出的第一开口，所述第一驱动齿轮齿轮结合于所述第一载体主体中所述环形齿轮的外部。

多级变速器的所述第二变速单元包括：第二载体，其以使得所述第二行星齿轮能够进行自转的形式对所述第二行星齿轮进行固定；第二驱动齿轮，其通过使所述第二载体旋转而使所述第二行星齿轮针对所述第二轴进行空转；以及第二旋转单元，其使得所述第二驱动齿轮正向或逆向旋转。

多级变速器的所述第二载体包括包围所述第二轴的第三载体主体部以及从所述第三载体主体部扩张的第四载体主体部，在所述第三载体主体部形成有使得所述第二行星齿轮露出的第二开口，所述第二驱动齿轮齿轮结合于所述第三载体主体中所述环形齿轮的外部。

多级变速器的所述第一变速单元及所述第二变速单元使得所述第一行星齿轮及所述第二行星齿轮以互不相同的速度自转及空转。

多级变速器的所述环形齿轮的所述内侧齿列局部地形成于和所述第一及第二行星齿轮相对应的部分。

多级变速器的所述环形齿轮形成为容纳所述第一及第二行星齿轮的桶状。

包括盖，盖包围多级变速器的所述环形齿轮、所述第一变速模块及所述第二变速模块，使得所述第一轴及所述第二轴露出。

多级变速器的所述第一轴是施加动力的输入轴，所述第二轴是提取动力的输出轴。

在多级变速器的所述环形齿轮的外侧面形成有外侧齿列，外侧齿列与形成于从外部施加旋转力的动力源的齿轮进行齿轮结合。

多级变速器还包括：控制模块，为了对第一行星齿轮的空转数及旋转方向、第二行星齿轮的空转数及旋转方向进行控制，向所述第一及第二变速模块施加控制信号。

多级变速器的所述控制模块向所述第一变速模块提供用于使得所述第一行星齿轮空转和所述第一轴的旋转数相同的转数的控制信号。

根据本发明的多级变速器在超大型船舶、军事用大型车辆、火车、机器人手臂、传送带、电动汽车、风力发电机等动力源下，在不使输出的高转数减速的情况下，使得一次变速后变速的转数再次二次变速，从而能够变速为高段数。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的多级变速器的外观立体图。

图2是图1的分解立体图。

图3是沿着图2的i-i'线截断的截面图。

图4是沿着图3的ii-ii'线截断的截面图。

图5是示出现有车辆用发动机中使用的多级变速器的发动机每分钟转数及速度的关系的图表。

图6是示出根据本发明的一个实施例的多级变速器的发动机每分钟转数、第一变速模块及车辆的速度的图表。

图7是示出利用第二变速模块使得车辆从第一速度(fa)增速或减速的图表。

具体实施方式

以下说明的本发明可以进行多种变化，可以具有多种实施例，将特定实施例示例于附图中，在详细说明中进行详细地说明。

但是，应理解为，这不是要将本发明限定于特定的实施形态，而是包括本发明的思想及技术范围内的所有变化、均等物乃至代替物。在说明本发明时，判断对相关公知技术的具体说明可能会模糊本发明的要旨的情况，省略详细说明。

本申请中使用的术语只是用于说明特定的实施例，并非想限定本发明的意图。单数的表达只要没有在语句上明确表示不同的意思就包括复数的表达。本申请中，“包括”或“具有”等术语只是想指定存在说明书中记载的特征、数字、步骤、操作、构成要素、零件或它们的组合，应理解为，不事先排除一个或以上的其他特征或数字、步骤、操作、构成要素、零件或其组合的存在或附加可能性。

另外，第一、第二等术语虽然是为了区分说明多个构成要素而使用，但是，所述构成要素被所述术语限定。所述术语只用作将一个构成要素与其他构成要素区分开。

图1是根据本发明的一个实施例的多级变速器的外观立体图。图2是图1的分解立体图。图3是沿着图2的i-i'线截断的截面图。

参照图1至图3，多级变速器800包括环形齿轮100、第一轴200、第一变速模块300、第二轴400、第二变速模块500。另外，多级变速器800还可以包括支撑板600以及第一及第二轴承710、720。

环形齿轮100，例如，形成为桶装。在本发明的一个实施例中，形成为桶装的环形齿轮100的长度形成为收容后述的第一变速单元的第一行星齿轮及第二变速单元的第二行星齿轮的长度。

在本发明的一个实施例中，环形齿轮100内部形成为圆筒形状，在环形齿轮100的内侧面110形成有内侧齿列120。

形成于环形齿轮100的内侧面110的内侧齿列120可以形成为一个。不同地，形成于环形齿轮100的内侧面110的内侧齿列120也可以形成为两个。

在发明的一个实施例中，在和环形齿轮100的内侧面110相对向的外侧面可以配置外侧齿列130，外侧齿列130可以和外部动力源的轴齿轮结合。

配置于环形齿轮100的外侧的外侧齿列130结合于外部动力源的旋转轴，使得环形齿轮100旋转，从而可以使得第一轴200及第二轴400通过第一及第二变速模块300、500以互不相同的转数旋转。

在本发明的一个实施例中，内侧齿列120形成为两个，内侧齿列120包括第一内侧齿列123以及第二内侧齿列126。

第一内侧齿列123形成于与环形齿轮100的一侧端邻接的位置，第二内侧齿列126形成于与和环形齿轮100的所述第一侧端相对向的另一侧端相邻接的位置。

在本发明的一个实施例中，形成于第一内侧齿列123的齿列的个数及形成于第二内侧齿列126的齿列的个数可以形成得相同或不同。

环形齿轮100可以由不会因从外部施加的应力而产生破损或形状变形的经过热处理的合金钢、经过热处理的碳素钢材质形成。

第一轴200配置于环形齿轮100的内部，第一轴200的一部分配置于环形齿轮100的内部，第一轴200的一部分配置于环形齿轮100的外部。

第一轴200配置于环形齿轮100的旋转中心，第一轴200中配置于环形齿轮100的内部的部分形成有第一太阳齿轮部210。第一太阳齿轮部210沿着第一轴200的外周面形成。

在本发明的一个实施例中，第一轴200可以和输出旋转力的多种动力源直接连接。

例如，可以在不使得旋转力减速的情况下直接向第一轴200施加如下旋转力：从超大型船舶的发动机输出的旋转力，从军事用大型车辆的发动机输出的旋转力，从火车的驱动源输出的旋转力，从机器人手臂所使用的马达输出的旋转力，从驱动传送带的马达输出的旋转力，从电动汽车的电动马达输出的旋转力，从风力发电机的转子输出的旋转力，从一般车辆的发动机及马达等输出的具有约3,000rpm以上的旋转数的旋转力。

尽管在本发明的一个实施例中说明了在不使得旋转力减速的情况下从多种动力源直接施加具有约3,000rpm以上的旋转数的旋转力，但是在不使得旋转力减速的情况下直接向第一轴200施加具有约3,000rpm以下的旋转数的旋转力也无妨。

第一轴承710结合于第一轴200中配置于环形齿轮100的内部的端部，第一轴承710与配置于环形齿轮100的内部的支撑板600结合。

利用第一轴承710将第一轴200中配置于环形齿轮100的内部的端部结合于支撑板600，据此可以将第一轴200更加稳定地固定于环形齿轮100的内部。

图4是沿着图3的ii-ii'线截断的截面图。

参照图1至图4，第一变速模块300包括第一行星齿轮310及第一变速单元350。

第一行星齿轮310配置于环形齿轮100的内部，在环形齿轮100的内部配置有多个第一行星齿轮310。

在本发明的一个实施例中，可以在环形齿轮100的内部配置3个或4个第一行星齿轮310，在第一行星齿轮310的中心形成有贯通孔，第一行星齿轮轴312结合于贯通第一行星齿轮310的贯通孔。

在本发明的一个实施例中，4个第一行星齿轮310配置于环形齿轮100的内部。

形成于各个第一行星齿轮310的外周面的齿列与第一内侧齿列123及第一太阳齿轮部210齿轮结合，所述第一内侧齿列123配置于环形齿轮100的内部，所述第一太阳齿轮部210形成于第一轴200。

各个第一行星齿轮310借助于第一变速单元350在环形齿轮100的内部以被固定的状态自转或在环形齿轮100的内部以第一轴200为基准相对于第一轴200进行空转。

第一变速单元350包括第一载体320、第一驱动齿轮330及第一旋转单元340。

第一载体320以使得第一行星齿轮310在环形齿轮100内部能够进行自转或空转的形式对第一行星齿轮310进行固定。

第一载体320包括第一载体主体部322及第二载体主体部324。

第一载体主体部322形成为圆桶状，第一轴200插入至第一载体主体部322的内部。

第一载体主体部322的一部分配置于环形齿轮100的内部，第一载体主体部322的一部分配置于环形齿轮100的外部。

在配置于环形齿轮100的外部的第一载体主体部322形成有齿列323。

对第一载体主体部322的一部分进行扩张而形成第二载体主体部324，第二载体主体部324形成于与形成于第一轴200的第一太阳齿轮部210相对应的位置。

在从第一载体主体部322扩张的第二载体主体部324形成有第一开口325，第一开口325形成于与第一行星齿轮310相对应的位置。

在第二载体主体部324形成有第一轴孔326，第一轴孔326供第一行星齿轮轴312结合，第一行星齿轮轴312结合于各个第一行星齿轮310的旋转中心。

在第一行星齿轮310结合于第一轴孔326的状态下，第一行星齿轮310的齿列的一部分从第二载体主体部324的第一开口325露出，第一行星齿轮310的齿列分别与形成于第一轴200的第一太阳齿轮部210及环形齿轮100的第一内侧齿列123齿轮结合。

第一驱动齿轮330使得第一载体320静止或旋转，第一驱动齿轮330可使得第一载体320向与第一轴200的旋转方向相同的方向或与第一轴200的旋转方向相反的方向旋转。

第一驱动齿轮330，例如，可以沿相对于第二载体主体部324垂直的方向进行结合，第一驱动齿轮330，例如，可以使用蜗轮或变更旋转方向的各种齿轮。

第一旋转单元340和第一驱动齿轮330结合，第一旋转单元340使得第一驱动齿轮330旋转。第一旋转单元340，例如，可以包括马达。

在本发明的一个实施例中，第一旋转单元340可以使用马达，马达在没有减速器的情况下可以根据电流量调节第一驱动齿轮330的旋转速度。

以下，参照图1至图4对第二轴及第二变速单元进行说明。

第二轴400配置于环形齿轮100的内部，第二轴400的一部分配置于环形齿轮100的内部，第二轴400的一部分配置于环形齿轮100的外部。

第二轴400与第一轴200一样，配置于环形齿轮100的旋转中心，第二轴400中配置于环形齿轮100的内部的部分形成有第二太阳齿轮部410。第二太阳齿轮部410沿着第二轴400的外周面形成。

第二轴承720结合于第二轴400中配置于环形齿轮100的内部的端部，第二轴承720与配置于环形齿轮100的内部的支撑板600结合。

利用第二轴承720将第二轴400中配置于环形齿轮100的内部的端部结合于支撑板600，据此可以将第二轴400更加稳定地固定于环形齿轮100的内部。

第二变速模块500包括第二行星齿轮510及第二变速单元550。

第二行星齿轮510和第一行星齿轮310一起配置于环形齿轮100的内部，在环形齿轮100的内部配置有多个第二行星齿轮510。

在本发明的一个实施例中，可以在环形齿轮100的内部配置3个或4个第二行星齿轮510，在第二行星齿轮510的中心形成有贯通孔，第二行星齿轮轴512结合于贯通第二行星齿轮510的贯通孔。

在本发明的一个实施例中，3个第二行星齿轮510配置于环形齿轮100的内部。

形成于各个第二行星齿轮510的外周面的齿列与第二内侧齿列126及第二太阳齿轮部410齿轮结合，所述第二内侧齿列126配置于环形齿轮100的内部，所述第二太阳齿轮部410形成于第二轴400。

各个第二行星齿轮510借助于第二变速单元550在环形齿轮100的内部以被固定的状态自转或在环形齿轮100的内部以第二轴400为基准相对于第二轴400进行空转。

第二变速单元550包括第二载体520、第二驱动齿轮530及第二旋转单元540。

第二载体520以使得第二行星齿轮510在环形齿轮100内部能够进行自转或空转的形式对第二行星齿轮510进行固定。

第二载体520包括第三载体主体部522及第四载体主体部524。

第三载体主体部522形成为圆桶状，第二轴400插入至第三载体主体部522的内部。

第三载体主体部522的一部分配置于环形齿轮100的内部，第三载体主体部522的一部分配置于环形齿轮100的外部。

在配置于环形齿轮100的外部的第三载体主体部522形成有齿列523。

对第三载体主体部522的一部分进行扩张而形成第四载体主体部524，第四载体主体部524形成于与形成于第二轴400的第二太阳齿轮部410相对应的位置。

在从第三载体主体部522扩张的第四载体主体部524形成有第二开口525，第二开口525形成于与第二行星齿轮510相对应的位置。

在第四载体主体部524形成有第二轴孔526，第二轴孔526供第二行星齿轮轴512结合，第二行星齿轮轴512结合于各个第二行星齿轮510的旋转中心。

在第二行星齿轮510结合于第二轴孔526的状态下，第二行星齿轮510的齿列的一部分从第四载体主体部524的第二开口525露出，第二行星齿轮510的齿列分别与形成于第二轴400的第二太阳齿轮部410及环形齿轮100的第二内侧齿列126齿轮结合。

第二驱动齿轮530使得第二载体520静止或旋转。

第二驱动齿轮530，例如，可以沿相对于第四载体主体部524垂直的方向进行结合，第二驱动齿轮530，例如，可以使用蜗轮或变更旋转方向的各种齿轮。

第二旋转单元540和第二驱动齿轮530结合，第二旋转单元540使得第二驱动齿轮530旋转。第二旋转单元540，例如，可以包括马达。

在本发明的一个实施例中，第二旋转单元540可以使用马达，马达在没有减速器的情况下可以根据电流量调节第二驱动齿轮530的旋转速度。

在本发明的一个实施例中，第二驱动齿轮530正向或逆向旋转，因此，第二载体520也可以正向或逆向旋转。

因为第二载体520正向或逆向旋转，第二行星齿轮510也相对于第二轴400正向或逆向空转。

第二行星齿轮510和环形齿轮100向相同的方向空转时，第二轴400的旋转数减少，第二行星齿轮510和环形齿轮100向相反方向空转时，第二轴400的旋转数增加。

在本发明的一个实施例中，环形齿轮100、第一轴200、第一变速模块300、第二轴400及第二变速模块500被壳体包围，第一轴200、第二轴400的一部分可以额外地利用轴承坚固地固定于壳体。

同时，第一变速模块300的第一驱动齿轮330以及第二变速模块500的第二驱动齿轮530一起旋转的构成部件也利用轴承坚固地固定于壳体。

在本发明的一个实施例中，多级变速器800还可以包括控制模块，控制模块通过对第一变速模块300的第一变速单元350的第一旋转单元340的转数、第二变速模块500的第二变速单元550的第二旋转单元540的转数以及旋转方向进行控制，由此可以使得第二轴500的转数连续增加及连续减少。

以下对根据本发明的一个实施例的多级变速器的操作进行说明。

图5是示出现有车辆用发动机中使用的多级变速器的发动机每分钟转数及速度的关系的图表。

图5中曲线a表示车辆的发动机每分钟转数，曲线b表示车辆的速度。

参照图5，车辆的发动机每分钟转数从0rpm增加至约3,000rpm后，进行了2级至6级的变速，为了进行变速，发动机每分钟转数在变速节点反复减少及增加，因此，车辆的速度对应于车辆的变速不连续地逐渐增加。

图6是示出根据本发明的一个实施例的多级变速器的发动机每分钟转数、第一变速模块及车辆的速度的图表。

图6中，横轴表示时间，纵轴表示发动机每分钟转数及速度，曲线1表示第一轴的每分钟转数，曲线2表示第一变速模块350的第一行星齿轮的空转数，曲线3表示根据借助于第二轴400输出的转数的车辆的速度。

参照图3及图6，随着从发动机或马达等以第一转数施加旋转力，第一轴200以第一转数旋转。在本发明的一个实施例中，第一转数在时间轴为0时可以大约为3000rpm。

在本发明的一个实施例中，在时间轴为0时，如果向第一轴200提供具有第一转数的旋转力，则控制模块感知施加至第一轴200的转数并向第一变速模块300的第一旋转单元340施加以第一转数进行旋转的控制信号。

随着控制模块向第一旋转单元340施加控制信号，第一旋转单元340以第一转数旋转，其结果，第一驱动齿轮330旋转的同时，第一载体320以及结合于第一载体320的第一行星齿轮310也以第一转数旋转。

换句话说，在时间轴为0时，第一轴200及第一行星齿轮310在第一轴200的周围以第一转数空转，因此环形齿轮100不旋转，所以时间轴为0时车辆的速度为0。

换句话说，第一轴200的转数及第一行星齿轮310的空转数实质上相同时，即使第一轴200旋转，环形齿轮100也不进行旋转。

之后，使用者想要增加车辆的速度而进行增速操作时，控制模块在将第一轴200的转数保持在第一转数的状态下向第一旋转单元340施加使得转数连续减少的控制信号。

根据控制模块的控制信号，第一旋转单元340的转数随着时间的流逝连续减少，如图6所示，第一驱动齿轮330、第一载体320的转数也一起减少，同时第一行星齿轮310针对第一轴200的空转数减少。

第二变速模块500的第二驱动齿轮530不旋转时，第一行星齿轮310的空转数减少，由此环形齿轮100的转数增加。

在第二变速模块500的第二驱动齿轮530不旋转的状态下，环形齿轮100的转数增加时，结合于环形齿轮100的第二行星齿轮510不进行空转，而是自转，同时使得第二轴400进行旋转，由此第二轴400的转数以与环形齿轮100的转数成比例的形式增加，车辆的速度也曾加。

图6中，时间到达a第一变速模块300的第一旋转单元340静止、第一驱动齿轮330不旋转时，第一行星齿轮310不空转而只自转，因此，在第二变速模块500的第二驱动齿轮530不旋转的状态下，车辆达到第一速度fa。在第二变速模块500的第二驱动齿轮530不旋转、第一转数施加于第一轴200的状态下，第一变速模块300的第一行星齿轮310不空转只自转时，旋转车辆达到第一速度fa。

图7是示出利用第二变速模块使得车辆从第一速度(fa)增速或减速的图表。

如图6所示，在第二变速模块500的第二驱动齿轮530不旋转、第一转数施加于第一轴200的状态下，第一变速模块300的第一行星齿轮310不空转只自转时，旋转车辆达到第一速度fa。

图7中，曲线4表示第二变速模块500的第二旋转单元540向第一方向旋转时的转数。曲线5示出第二旋转单元540向第一方向旋转时车辆的第二速度sa。

使用者进行用于使得车辆速度达到比第一速度fa高的第二速度sa的操作时，控制模块向第二旋转单元540施加控制信号，从而从时间a至时间b利用第二变速模块530的第二驱动齿轮530使得第二行星齿轮510向与第二轴500的旋转方向相反的方向旋转，由此使得第二轴400更快地旋转，其结果车辆增速至比第一速度fa快的第二速度sa。

之后，使用者为了使得车辆增加到比第二速度sa快的速度，向第一轴200施加比输入的第一转数高的第二转数，由此可以实现比第二速度sa快的第三速度。

虽然在本发明的一个实施例中图示及说明了第一轴200以每分钟一定的转数进行旋转，但是第一轴200也可以以连续增加或减少的每分钟转数进行旋转。

在本发明的一个实施例中，控制模块通过对第一变速模块300的第一旋转单元340的转数及旋转方向、第二变速模块500的第二旋转单元540的转数以及旋转方向进行控制，由此不仅可以使得车辆前进及后退，而且使得车辆的速度增加及减少。

根据以上的详细说明，本发明在没有对从超大型船舶、军事用大型车辆、火车、机器人手臂、传送带、电动汽车、风力发电机等动力源直接输出的高转数进行减速的过程的情况下，在高转数下可以直接启动超大型船舶、军事用大型车辆、火车、机器人手臂、传送带、电动汽车、风力发电机。

此外，本附图中公开的实施例只是为了帮助理解而提出的特例，不是对本发明的范围进行限定。除了在此公开的实施例之外，可以实施以本发明的技术思想为基础的其他变形例，这对于在本发明所属技术领域具有一般知识的技术人员来说是显而易见的。产业上的可利用性

本发明的多级变速器可以广泛地利用于超大型船舶、军事用大型车辆、火车、机器人手臂、传送带、电动汽车、风力发电机等各种产业。