KR100283116B1 - 이동과 작업의 기능전환이 용이한 전동차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기에너지에 의해 구동되는 차로서 이동과 작업의 기능 전환이 용이하도록 한 전동차에 관한 것이다.

본 발명은 차체를 지지하는 프레임과, 프레임의 일단에 장착된 조향 차륜의 방향을 조절하는 제1조향장치와, 프레임의 중간부에 위치한 좌석을 소정 위치까지 상/하로 이동시키는 승강장치와, 프레임의 타단에 장착된 복수의 구동차륜을 회전시키기 위한 회전력을 발생하는 모터 유니트와, 전기 에너지의 공급을 받아 모터유니트의 회전을 제어하는 구동회로기판과, 상기 구동회로기판과 연결되어 상기 복수의 구동차륜의 회전을 각각 단독으로 조정하는 제2조향장치로 구성하여 이동과 작업 기능 전환이 용이한 전동차를 제공함에 있다.

Description

이동과 작업의 기능전환이 용이한 전동차

본 발명은 이동과 작업의 기능전환이 용이한 전동차에 관한 것으로, 특히 차체를 지지하는 프레임의 일단에 조향용 차륜, 타단에 모터로 구동되는 복수의 구동륜을 구비한 전동차에서 이동과 작업의 기능을 용이하게 전환하여 사용할 수 있는 전동차에 관한 것이다.

모터에 의해 주행하는 전동차는 전기에너지를 동력원으로 사용한다. 전동차의 동력원으로 전기에너지를 사용함으로 인해 환경오염 발생을 제거할 수 있어 다양한 용도로 개발되고 있다. 예를 들어, 체력 감퇴자나 장애인의 이동용으로 이용되고 있고, 정숙과 청결이 요구되는 산업현장 또는 골프장 등에서는 이동 및 운반용으로서 이용되고 있다.

최근에는 농작물 등의 재배관리 작업용으로 이용이 시도되고 있지만 지나치게 작업성을 중시하여 전동차가 설계됨으로 인해 이동 주행시 안전성이 감소되는 점이 있다. 이로 인해 이동과 작업 기능을 겸하는 전동차의 이용 효율이 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은 전동차를 이동용으로 사용시 안전 주행이 가능하며 작업용으로 사용시에는 작업성을 향상시킬 수 있도록 기능전환이 가능하도록 하여 작업 능률이 뛰어난 전동차를 제공함을 목적으로 한다.

이러한 목적을 구현하기 위한 본 발명은 차체를 지지하는 프레임과, 프레임의 일단에 장착된 조향 차륜의 방향을 조절하는 제1조향장치와, 프레임의 중간부에 위치한 좌석을 소정 위치까지 상/하로 이동시키는 승강장치와, 프레임의 타단에 장착된 복수의 구동차륜을 회전시키기 위한 회전력을 발생하는 모터 유니트와, 전기 에너지의 공급을 받아 모터유니트의 회전을 제어하는 구동회로기판과, 상기 구동회로기판과 연결되어 상기 복수의 구동차륜의 회전을 각각 단독으로 조정하는 제2조향장치로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 전동차의 구조를 나타낸 평면도,

도 2는 도 1에 도시된 전동차의 측면도,

도 3은 도 2에 도시된 제1록장치의 확대 측면도,

도 4는 도 2에 도시된 제2록장치의 확대 측면도이다.

＊도면의 주요부분에 대한 부호 설명＊

10: 프레임 20: 제1조향장치

30: 좌석 40: 승강장치

51: 제1페달 52: 제2페달

60: 모터유니트 80:구동회로기판

90: 제1록장치 100:제2록장치

본 발명의 실시예의 구성을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 전동차의 구조를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전동차의 측면도이다. 도시된 바와 같이, 차체(1)를 지지하는 프레임(10)과, 프레임(10)의 일단(11)에 장착된 조향 차륜(2)의 방향을 조절하는 제1조향장치(20)와, 프레임(10)의 중간부(12)에 위치한 좌석(30)을 소정 위치까지 상/하로 이동시키는 승강장치(40)와, 프레임(10)의 타단(13)에 장착된 복수의 구동차륜(3)(4)을 회전시키기 위한 회전력을 발생하는 모터 유니트(unit)(60)와, 전기 에너지의 공급을 받아 모터유니트(60)의 회전을 제어하는 구동회로기판(80)과, 상기 구동회로기판(80)과 연결되어 상기 복수의 구동차륜(3)(4)의 회전을 각각 단독으로 조정하는 제2조향장치(51)(52)로 구성된다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도 3 내지 도 4를 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

프레임(10)은 차체(1) 및 모든 부품을 지지한다. 프레임(10)의 일단(11)에는 조향차륜(2)이 장착되며, 조향차륜(2)과 결합되어 방향을 조절하기 위해 제1조향장치(20)가 장착된다. 제1조향장치(20)는 조향핸들(21), 제1샤프트(shaft)(22), 제2샤프트(23) 및 캐스터부재(25)로 구성된다.

조향핸들(21)은 사용자가 방향을 조정하기 위해 사용되며, 조향핸들(21)은 고정부재(21a)에 의해 제1샤프트(shaft)(22)의 상단에 고정되어 도4에 도시된 바와 같이 베어링(11a)에 의해 회동자재로 지지되고 있다. 제1샤프트(22)의 하단에는 제2록장치(100)를 내장한 케이스(101)를 끼운 수직하향의 제2샤프트(23)가 설치된다. 제2샤프트(22)를 내장한 제2록장치(100)의 케이스(101) 내에는 차륜(2)을 지지하는 캐스터부재(25)와 일체화된 베어링 플랜져(24)가 회동자재 되도록 장착된다.

프레임(10)의 타단(13)은 복수의 구동차륜(3)(4)이 모터유니트(60)에 전동되도록 연결되어 장착된다. 복수의 구동차륜(3)(4)에 대하여 각각 모터(61)(62), 기어박스(71)(72), 체인스프라켓(71a)(72a), 전동체인(71b)(72b) 및 체인횔(3a)(4a)이 연결되도록 구성하여 모터 유니트(60)를 형성한다. 모터 유니트(60) 위로 차체(1)에서 약간 튀어나온 형상으로 제2조향장치(51)(52)인 제1페달(51)과 제2페달(52)이 장착되며, 제1페달(51)과 제2페달(52)은 가역조작페달로 구성하며 그 조작을 구동회로기판(80)에서 수신되도록 배선된다.

프레임(10)의 중간부(12)에는 사용자의 좌석(30)과 이를 상/하방향으로 이동시키기 위한 승강장치(40)가 장착되고, 좌석(30)의 양 외측으로는 구동회로기판(80)을 통해 모터 유니트(60)로 전기에너지를 공급하는 밧데리(5)(6)가 장착되어 있다.

승강장치(40)는 사무용 의자의 상/하 조절에 사용되는 가스 스프링(gas spring)을 이용하여 이동 주행시는 낮은 위치로, 작업운전시는 높은 위치로 이동되도록 설치된다.

프레임(10)에 장착된 제1조향장치(20), 승강장치(40) 및 제2조향장치(51)(52) 등은 이동 주행기능을 하는 경우와 농작물, 과수 등의 재배관리를 하는 작업 기능으로 사용하는 경우에 그 기대하는 성능이 다르기 때문에 그 기능에 따라 전동차의 기능전환이 가능하도록 구성된다. 기능전환을 위해 승강장치(40)의 하측 부분에 제1록장치(90)를, 제1조향장치(20)의 하측 부분에 제2록장치(100)가 구비되어 있다.

제1록장치(90)는 도 3에 상세히 도시되어 있으며, 도 3은 도 2에 도시된 제1록장치의 확대 측면도를 나타낸다. 도 3에서와 같이 제1록장치(90)는 중앙부가 수평한 축으로 회동자재로 연결된 승강링크(91)와 승강지지링크(92)가 설치되고, 승강지지링크(92)의 상단부에 베어링부(92a)를 구성하여 승강장치(40)의 일부를 이룬 승강지지대(41) 및 승강고정대(42)를 축지(軸支)한다. 승강지지대(41)의 타단측은 수평방향으로 안내홈이 설계되어 있고, 승강링크(91)의 상단부에 설계된 회전축(91a)이 접동자재로 결합되어 있다.

승강링크(91)의 하단부는 프레임 중간부에 축(91b)으로 지지되고, 승강지지링크(92)의 하단부에는 회전축(92b)이, 프레임(10) 중간부에는 수평접동자재로 결합되어 승강지지대(41)가 평행인 채로 유지할 수 있도록 되어 있다. 승강링크(91)의 하단부에는 록연동암(93)이 하측 방향으로 접속되며 선단부는 핀(93a)으로 고정되어 있다.

스톱퍼(94)는 승강링크(91)의 하측 부분에 설치되어 이들의 지축(91b)(92b)과 평행한 축(94a)에 회동자재 되도록 장착된다. 스톱퍼(94)는 승강지지링크(92)의 하단부의 회전축(92b)이 접동하는 부분의 중간부를 덮고, 회전축(92b)이 양단에 있을 때에는 그 이동을 저지할 수 있도록 중간부에 역U자형의 잘라낸 부분을 지니도록 형성되며 축(94b) 부근에서는 하측 방향으로 연장되도록 형성된다. 이와 같이 스톱퍼(94)가 형성됨에 따라 록(lock)시 안정됨과 동시에 록이 해제되면 리턴 스프링(95)의 힘으로 승강지지대(41)에 윗방향의 힘이 작용하여 가볍게 솟아오르도록 동작한다.

록해제암(96)은 스톱퍼(94)의 하측방향에 위치하여 일단이 스톱퍼(94)의 역 U자형의 잘라낸 부분과 축(94a)의 중간에 결합되며, 그 전방에는 프레임(10)의 중간부(12)에 지점축(96a)에서 회동자재로 지지되고 타단은 이를 조작하기 위한 페달부(96b)가 형성된다. 이 록해제암(96)에는 대기 위치를 유지하기 위한 리턴스프링(97)이 부착된다.

이러한 구성을 갖는 제1록장치(90)는 록연동암(93)의 선단부핀(93a)에 록연동스프링(98)이 접속되며, 록연동와이어(99)를 거쳐 제2록장치(100)를 연동시키게 된다.

제1록장치(90)에 연동되는 제2록장치(100)는 도 4에 상세히 도시되어 있으며, 도 3은 도 2에 도시된 제1록장치의 확대 측면도이다. 도 4에서와 같이 제2록장치(100)에는 케이스(101)의 횡방향의 축(102)에 관통된 록부재(103)가 축지된다.

제1록부재(103)는 축(102)을 중심으로 3방향의 암을 갖고 있으며, 그 중 하나의 암은 록연동와이어(99)와 접속되고 록연동와이어(99)의 잡아당기는 힘에 저항하여 원위치로 복귀하기 위한 스프링(104)이 부착된다. 상방향을 향한 다른 하나의 암은 케이스(101)에 형성되어 있는 홈을 통과하여 프레임(10)의 일단(11)에 형성되어 있는 홈(11b)과 동시에 삽입 동작된다.

하방향을 향한 나머지 하나의 암은 케이스(101)에 뚫어진 홈을 통과하여 차륜(2)을 지지하는 캐스터부재(25)와 일체화된 베어링플랜져(24)에 뚫어진 홈(24a)과 동시에 삽입 동작될 수 있도록 형성된다. 홈(24a)은 한 군데만 가공되어 있고 동시에 삽입될 수 있는 시점은 제1샤프트(22)의 축심선(22a)에 차륜(2)의 접지면 중심(2a)에 가장 접근했을 때 즉, 조향핸들(21)을 회전시키는 모멘트가 가장 작은 때이다.

이상과 같은 구성을 갖는 전동차의 작동을 기능별로 설명하면 다음과 같다.

먼저 이동주행 기능시 전동차의 작동을 설명하면 다음과 같다. 전동차는 고속에서의 안정성과 양호한 조작성을 얻기 위해 운전자의 좌석(30)은 제1조향장치(20)와 마주 보도록 낮은 위치로 설정된다. 이 상태에서 제1록장치(90)의 승강링크(91) 및 승강지지링크(92)는 낮게 닫힌 위치로 설정되며, 승강지지링크(92)의 하단부의 회전축(92b)은 스톱퍼(94)의 선단부에 의해 결합, 지지되어 록(lock) 상태로 되어 있다. 이 때 록연동암(93)은 록연동와이어(99)에서 가장 멀어지는 위치가 되어 록연동스프링(98)을 잡아늘이면서 록연동와이어(99)의 인너케이블(inner cable)(99a)을 당겨내고 있다.

인너케이블(99a)의 당기는 힘에 의해 제2록장치(100)의 록연동와이어(99)가 록부재(103)를 도 4에서와 같이 시계방향으로 회전시키고, 록부재(103)의 케이스(101)에 형성된 홈(101a)에 삽입된 암이 시계방향으로 회전하여 베어링플랜져(24)에 형성된 홈(24a)으로 이동된다. 록부재(103)의 암이 베어링플랜져(24)에 형성된 홈(24a)에 삽입될 때 조향핸들(21)과 차륜(2)이 연결된 상태가 된다. 이 상태에서 운전자가 주행스위치(도시 않음)를 조작하여 온(On)시키면 조향핸들(21)을 가벼운 힘으로 조작하여 조향차륜(2)의 방향을 조정할 수 있게 됨으로써 안전하게 주행할 수 있게 된다.

이동 주행 기능에서 농작물 또는 과수 재배등에 사용되는 작업기능시 전동차의 작동을 설명하면 다음과 같다.

작업 기능시 저속에 의한 빈번한 조향 조작과 양손을 이용하여 작업을 실시하기 위해 전동차는 간단한 조작성을 요구한다. 이를 위해 좌석(30)은 승강장치(40)에 의해 상단으로 이동된 상태에서 작업자의 다리는 제2조향장치(51)(52)에 얹도록 하여 전동차의 방향을 조정할 수 있도록 하였다.

제2조향장치(51)(52)를 이용하여 전동차의 방향을 조절하기 위해 먼저, 제1록장치(90)의 승강링크(91) 및 승강지지링크(92)는 높이 솟아 오른 위치로 이동되며 승강지지링크(92) 하단부의 회전축(92b)은 스톱퍼(94)의 역U자형 잘라낸 부분에 삽입,지지되어 로킹(locking) 상태로 된다. 이 때, 록연동암(93)은 록연동와이어(99)에 가장 가까이 접근한 위치로 되어 록연동스프링(98)이 줄어듬과 동시에 록연동와이어(99)의 인너케이블(99a)을 당기는 힘이 약해진다.

록연동와이어(99)의 당기는 힘이 약해짐으로 인해 제2록장치(100)의 스프링(104)이 록부재(103)를 도 3에서와 같이 반시계방향으로 회전시켜 록부재(103)의 아래암부가 케이스(101)에 뚫어진 홈과 베어링플랜져(24)에 뚫어진 홈(24a)으로부터 결합상태가 동시에 해제되어 그 결과 차륜(2)은 제2샤프트(23)를 중심으로 자유롭게 방향을 바꿀 수 있도록 된다.

또한, 록부재(103)의 윗부분의 암은 케이스(101)에 뚫어진 홈과 프레임(10)의 일단(11)에 뚫어진 홈(11b)에 동시에 결합되어 케이스(101)에 이어진 제1샤프트(22) 및 조향핸들(21)이 회동불능 상태가 된다. 즉, 전동차의 방향 조절은 제1조향장치(20)에서 제2조향장치(50)로 제어가 이행된 상태가 되며, 사용자가 이를 인지할 수 있게된다.

이 상태에서 사용자가 제2조향장치(51)(52)의 제1페달(51)과 제2페달(52)을 좌우의 발로 조작하면 구동회로기판(80)으로 조작 신호가 전달되고, 구동회로기판(80)은 조작 신호에 의해 모터유니트(60)의 구동을 제어하여 복수의 구동차륜(3)(4)의 회전을 동시 또는 각각 독립적으로 선택 회전시켜 방향을 조절하게 된다.

본 발명에서 방향을 조정하기 위해 제2조향장치(51)(52)는 가역 조작페달로 되어 있어 앞을 밟으면 전진하고 뒤를 밟으면 후진하도록 구성되며, 제1 및 제2페달(51)(52)의 조작이 좌우 같지 않을 경우 차체에 선회 모멘트가 발생하고 차륜(2)은 캐스터로 제2샤프트(23)를 중심으로 방향을 바꿀 수 있기 때문에 페달 조작만으로 자유 자재로 운전할 수 있다. 이 결과, 작업자의 손은 별도로 전동차의 주행에 사용될 필요가 없어져 작업을 손쉽게 진행할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 사용 목적에 따른 기능 전환이 가능하고, 이동주행 기능과 작업운전 기능에 있어서 우수한 조작성을 유지할 수 있게 되어 안전과 작업능률의 향상을 얻음과 동시에 기능 전환을 용이한 조작으로 행할 수 있어 넓은 작업장, 복수의 작업현장 및 원격지 등의 작업현장이라 하여도 그 이용효율을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (6)

1. 전기에너지를 이용하여 구동되는 전동차에 있어서,

   차체를 지지하는 프레임;

   상기 프레임의 일단에 장착된 조향 차륜의 방향을 조절하는 제1조향장치;

   상기 프레임의 중간부에 위치한 좌석을 소정 위치까지 상/하로 이동시키는 승강장치;

   상기 프레임의 타단에 장착된 복수의 구동차륜을 회전시키기 위한 회전력을 발생하는 모터 유니트;

   상기 전기 에너지의 공급을 받아 모터유니트의 회전을 제어하는 구동회로기판; 및

   상기 구동회로기판과 연결되어 상기 복수의 구동차륜의 회전을 각각 단독으로 조정하는 제2조향장치로 구성됨을 특징으로 하는 이동과 작업의 기능전환이 용이한 전동차.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1조향장치는 이동 주행기능시 조향차륜의 방향을 변경시키고, 상기 제2조향장치는 복수의 구동차륜에 대응하여 복수개의 조향장치를 갖추어 복수 구동차륜의 회전을 각각 단독으로 제어함을 특징으로 하는 이동과 작업의 기능전환이 용이한 전동차.
3. 제 1 항에 있어서,

   제1조향장치를 사용하여 주행할 때는 사용자가 조향차륜의 방향으로 향하고, 제2조향장치를 사용하여 주행할 때는 복수의 구동차륜쪽을 향하여 운전하는 것을 특징으로 하는 이동과 작업의 기능전환이 용이한 전동차.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1조향장치는 방향을 조절하는 조향핸들;

   고정부재에 의하여 상기 조향핸들에 결합된 제1샤프트;

   록부재를 내장하는 케이스를 끼워 상기 제1샤프트와 연결된 수직하향의 제2샤프트; 및

   상기 제2샤프트에 대하여 베어링을 끼워 회동자재로 지지된 조향차륜 지지용 캐스터부재의 베어링플랜져로 구성하여 상기 제1조향장치를 사용할 때는 제1샤프트와 제2샤프트를 연결하여 상기 조향핸들의 조작에 의해 조향차륜의 방향이 조절되며 상기 제2조향장치를 사용할 때는 상기 연결이 풀려 상기 제2샤프트에 대해 조향차륜의 방향이 구속되지 않도록 동작됨을 특징으로 하는 이동과 작업의 기능전환이 용이한 전동차.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1샤프트의 축심연장선에 조향차륜의 접지면 중심이 가장 접근했을 때에 상기 조향핸들과 상기 제1샤프트와 상기 제2샤프트가 연결되며, 조향핸들을 회전시킬 때 그 모멘트가 가장 작아지게 설정된 것을 특징으로 하는 이동과 작업의 기능전환이 용이한 전동차.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 승강장치는 좌석을 상/하 이동시킴과 동시에 좌석의 위치에 따라 상기 제1조향장치와 제2조향장치으로 록동작이 연결 운동되도록 구성됨을 특징으로 하는 이동과 작업의 기능전환이 용이한 전동차.