KR100408310B1 - 구동휠 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휠의 구조에 관한 것으로서 일반적인 베어링의 센터부에 축이 삽입되어 결합되어 바퀴가 회전되는 구조와 달리 원동축을 휠의 센터부로 부터 이격되게 설치하고 응력분포에 따라 롤러를 설치하여 하중이 많이 걸리는 부에는 상기 롤러를 조밀하게 배치하고 일체로 성형되는 외륜링이 상기 롤러를 궤도로 하여 회전되도록 하는 구동휠의 구조에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명은 응력분포에 따라 상이한 갯수의 롤러(120)가 전주에 걸쳐 결합되어져 고정설치되는 내륜부(100)와; 상기 내륜부(100)에 형성되는 롤러(120)의 궤도부에 결합되어져 회전하게 되는 외륜링(200)과; 상기 내륜부(100)와 동일한 센터축으로 하여 결합되며 상기 외륜링(200)과 연결되어 상기 외륜링(200)을 회전시키게 되는 동력전달부(300); 상기 동력전달부(300)의 센터축과 평행하게 이격되어 하측으로 설치되며 전동기구로서 결합되어 상기 동력전달부(300)에 회전력을 발생시키는 원동축(400);을 포함하여 구성되어 상기 외륜링을 회전시키고 휠의 센터보다 하측에 하중점이 형성되어져 상기 휠이 자동적으로 정립되어짐을 기술적 요지로 하는 구동휠에 관한 것이다.

Description

구동휠 구조{driving wheel structure}

본 발명은 구동휠의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휠에 작용되는 하중이 일반적인 1세대 혹은 2세대 베어링의 내외륜부에 작용하는 것과 달리 다수의 롤러를 프레임에 부착하고 그 외측에 일체로 형성되는 외륜링을 장착한 구조로서 휠의 회전축과 수평으로 이격된 원동축으로부터 동력을 받아 회전하게 되는 구동휠에 관한 것이다.

일반적인 휠의 구조로서는 휠의 센터축에 베어링이 삽입되고 상기 베어링의 내륜 내경부에 드라이브 샤프트가 장착되어지는 구조를 이루고 있다.

첨부되는 도 1은 일반적으로 사용되는 자동차의 전륜구동방식에 있어서의 구동방식을 나타내는 개략도이다. 보다 구체적인 동력전달은 하기의 표 1과 같다.

상기 표 1에서와 같이 일반적인 동력전달방식은 엔진, 클러치, 트랜스엑셜, 디퍼렌셜을 거쳐 휠의 센터축과 연결되는 드라이브 샤프트(50)가 상기 휠(60)을 회전시키게 된다.

상기와 같은 구조에서는 고정되는 너클에 베어링이 삽입되고 상기 베어링에 휠의 샤프트가 결합되어지게 됨에 따라 상기 베어링에는 국부적으로 응력집중이 발생하게 되어 조기에 베어링 내외륜의 손상, 즉 박리현상이 발생하게 되는 문제점이 있게된다.

휠베어링의 손상은 주행중 소음의 원인이 되며 승차감을 저하시키게 되어 교체가 불가피하게 된다.

또한, 상기와 같은 구조에 의한 휠의 구동에 있어서는 드라이브샤프트와 휠의 센터축을 결합시켜야 함에 따라 휠의 센터축과 원동축이 이격되어야 하는 경우에는 적용할 수가 없다는 문제점도 있다.

그리고 휠에 작용하는 하중점이 휠의 센터부에 형성됨에 따라 상기 휠은 롤링

따라서, 상기한 문제점을 해결하고 새로운 개념의 구동휠을 제공하고자 하는 본 발명은 휠에 작용되는 하중분포에 따라 롤러를 배치함으로서 조기에 응력집중부에서 발생되는 손상을 방지시킬 수 있는 구동휠을 제공함을 목적으로 한다.

그리고, 휠의 센터축과 원동축이 일치되지 않고도 정확한 회전력을 전달할 수 있도록 하고 동력을 전달하기 위한 기어기구가 휠의 내부에 설치되도록 하여 불필요한 공간점유를 줄일 수 있도록 하는 구동휠을 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

도 1 - 일반적인 자동차의 전륜구동방식을 나타내는 개략도.

도 2 - 본 발명의 일 실시예에 의한 구동휠 구조의 조립사시도.

도 3 - 도 2에 대한 분해사시도.

도 4 - 도 2에 대한 결합단면도.

도 5 - 본 발명의 일 실시예에 의한 외륜링에 타이어가 장착될 시의 예시도.

도 6 - 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 구동휠 구조에 있어서의 프레임의 측면도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

100 : 내륜부 110 : 프레임

120 : 롤러 130 : 체결핀

140 : 부싱 200 : 외륜링

300 : 동력전달부 310 : 회전판

320 : 지지베어링 330 : 종동기어

340 : 연결부재 400 : 원동축

410 : 구동기어

상기한 목적달성을 위한 본 발명은, 응력분포에 따라 상이한 갯수의 롤러가 전주에 걸쳐 결합되어져 고정설치되는 내륜부와; 상기 내륜부에 형성되는 롤러의 궤도부에 결합되어져 회전하게 되는 외륜링과; 상기 내륜부와 동일한 센터축으로 하여 결합되며 상기 외륜링과 연결되어 상기 외륜링을 회전시키게 되는 동력전달부; 상기 동력전달부의 센터축과 평행하게 그 하측으로 이격되어 설치되며 전동기구로서 결합되어 상기 동력전달부에 회전력을 발생시키는 원동축;을 포함하여 구성되어 상기 외륜링을 회전시키고 집중응력에 대처할 수 있도록 함을 기술적 요지로 하는 구동휠 구조에 관한 것이다.

본 발명에 의한 구동휠 구조에서는 휠에 작용되는 집중하중에 대해 대응할 수 있게되어 특정부위의 손상에 의한 교체등을 줄일 수 있는 이점이 있게된다.

그리고, 본 발명에 의하게 되면 지면과 직접 접촉하게 되는 타이어의 결합도 다양한 형태로 장착할 수 있다는 이점도 있게된다.

이하에서는 본 발명에 의한 구동휠의 구조에 대해 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하고자 하며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 구동휠 구조에 대한 조립사시도를 나타내고 있으며 도 3은 도 2에 대한 분해사시도이다.

도시된 것처럼, 본 발명은 내륜부(100), 외륜링(200), 동력전달부(300) 및 원동축(400)으로 구성되어지며 상기 내륜부(100)는 고정설치되는 판상의프레임(110)과 다수의 롤러(120), 체결핀(130) 및 부싱(140)으로 구성되어진다. 상기 내륜부(100)의 롤러(120) 외주면에는 일체로 형성되는 외륜링(200)이 결합되어지며 상기 롤러(120)는 내륜의 역할을 하게된다.

상기 외륜링(200)은 동력전달부(300)와 결합되어져 상기 원동축(400)으로부터 발생되는 회전력에 의해 상기 외륜링(200)은 회전하게된다. 상기 동력전달부(300)는 회전판(310)의 중앙에 돌설되는 회전축(311)이 상기 프레임(110)과 외륜링(200)의 센터축과 동일한 축으로하여 결합되어지게 되고 상기 회전축(311)은 상기 프레임(110)에 삽설되는 지지베어링(320)에 의해 지지되고 그 사이에는 종동기어(330)가 설치되어 그 하부에 형성되는 원동축(400)의 구동기어(410)와 결합되어진다.

그리고 상기 외륜링(200)은 상기 회전판(310)과 절곡성형되는 연결부재(340)에 의해 결합되어짐에 의해 일체로 회전하게 된다.

본 발명에 의한 구동휠 구조에서는 상기 원동축(400)이 휠의 센터에 대해 하측에 형성되어짐에 의해 상기 휠에 발생되는 하중점이 센터에 대해 하부에 위치하게 되는 바, 상기 휠이 자동적으로 바로 설수 있게되고 또한 롤링이 방지될 수 있다.

하기 표 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 구동휠 구조에 있어서의 동력전달흐름을 나타내고 있다.

상기의 흐름도에 보이는 것과 같이, 상기 구동휠 구조에서는 구동기어(410)가 단부에 형성되는 원동축(400)이 회전하게 되고 상기 구동기어(410)와 맞물려있는 종동기어(330)는 연동되어 상기 종동기어(330)와 결합되는 회전판(310)이 회전하게 된다. 다음으로는 상기 회전판(310)과 연결부재(340)에 의해 결합되는 외륜링(200)이 회전하게 되어 휠은 상기 프레임(110)에 형성되는 롤러(120)를 궤도로하여 회전하게 되는 것이다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예를 참고로 하여 본 발명의 전체적인 구성과 작용에 대해 설명하였으며, 이하에서는 이들 구성요소에 대해 보다 상세히 설명하고자 한다.

상기 도 2 및 도 3 그리고 도 2에 대한 결합단면도를 나타내는 도 4를 참고하여 각 구성요소에 대해 설명한다.

먼저, 내륜부(100)는 프레임(110), 롤러(120), 체결핀(130) 및 부싱(140)으로 이루어지고 상기 프레임(110)은 원형의 판상으로서 그 중앙부에는 관통되는 센터홀(111)이 형성되어진다. 그리고 상기 프레임 원주상의 가장자리에 다수의결합홀(112)이 구비되며, 상기 결합홀(112)에는 상기 롤러(120)를 지지하여 회전토록 하는 체결핀(130)이 너트(131)에 의해 고정되어진다. 상기 결합홀(112)의 배치는 하부측은 조밀하게 이루어지고 상부측에는 그 간격을 넓게 형성시켜 휠에 발생되는 하중에 적절히 대처토록 하고 있다.

이어서 상기 프레임(110)에 부싱(140)과 체결핀(130)에 의해 구속되어지는 롤러(120)에 대해 설명하면 다음과 같다. 상기 롤러(120)는 상기 도 3에 도시된 바와 같이 장구형상을 이루고 있어 중앙부가 오목하게 함몰되어져 있다. 상기 롤러(120)는 휠의 내륜 역할을 하게 되는 부위로서 외륜링(200)과 직접적인 접촉을 하면서 자전된다.

롤러(120)에는 높은 하중이 작용되고 외륜링(200)의 궤도가 되는 바 정밀한 표면연마가 이루어져야 하고 충분한 내구성이 나올 수 있도록 고주파 열처리등으로 표면처리를 행해야 한다. 한편, 상기 롤러(120)와 외륜링(200)은 직접적인 접촉을 이루게 되는데 원활한 회전을 위해서는 충분한 윤활이 이루어지도록 하여 금속간의 접촉이 방지될 수 있도록 함이 바람직하다. 상기 롤러(120)의 내부에는 부싱(140)이 삽입되고 상기 부싱(140)의 내부로는 체결핀(130)이 관통설치되어져 상기 프레임(110)의 외측에서 너트(131)로 조립이 이루어지도록 한다.

이어서, 외륜링에 대해 설명하기로 하며 상기 도 3에 보이는 것처럼 상기 외륜링은 도우넛형상을 이루게된다. 상기 외륜링은 상기 롤러에 형성되는 오목하게 성형된 부위를 궤도로 하여 회전이 이루어지게 된다.

한편, 첨부되는 도 5는 상기 외륜링(200)에 타이어(205)가 장착될 시에 있어서의 예시도를 나타내는 것으로서 에이(a)에 도시된 바와 같이, 상기 외륜링(200)의 외측, 즉 상기 롤러(120)와의 비접촉부에 타이어 림(201)을 부착시키고 상기 타이어 림(201)에 타이어(205)를 장착하도록 한다. 그리고 도 5의 비이(b)는 상기 타이어림(201)에 다수개의 타이어(205)를 장착할 수 있도록 타이어 결합홈을 다수개 형성시킨 경우를 보여주고 있다. 비이(b)에 보이는 것처럼 타이어(205)를 두개 장착함으로서 보다 안정적인 구조를 이루게 되고 2륜차인 자전거등에 있어서는 보다 쉽게 균형을 유지할 수 있게 된다.

다음으로는 동력전달부(300)에 대해 설명하기로 하며, 크게 회전판(310), 지지베어링(320) ,종동기어(330), 연결부재(340)로 구성되어진다. 상기 회전판(310)은 원형판으로서 그 일측면 중앙부에 회전축(311)이 돌설되어져 있고 가장자리부에는 상기 연결부재(340)를 체결시키기 위한 체결홀(315)이 형성된다.

상기 회전판(310)에 형성되는 회전축(311)의 끝단부에는 체결을 위한 나사부(312)가 형성되며 상기 프레임(110)의 센터홀(111)에 설치되는 지지베어링(320)에 의해 지지된다. 한편, 상기 회전축(311)에는 종동기어(330)가 체결되고 그 좌우측 단부측에 상기 지지베어링(320)이 삽입되어지는 구조를 이루게 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 종동기어(330)와 회전축(311)의 결합은 키를 사용하여 결합되도록 하고 있으나 타 부재로서 결합되도록 할 수 도 있다.

다음으로는 상기 회전판(310)과 외륜링(200)을 상호 결합시켜주어 상기 외륜링(200)에 회전력이 전달되도록 하는 연결부재(340)에 대해 설명하기로 한다.본 발명의 일 실시예에서는 상기 연결부재(340)로서 ㄱ 자형으로 절곡성형되는 부재를 사용하여 일측은 상기 회전판(310)과 볼트로 체결시키고 타측부는 상기 외륜링(200)과 용접시켜 조립되도록 하고 있다.

다음으로 상기 동력전달부(300)의 종동기어(330)와 맞물려 회전하게 되는 구동기어(410)가 단부에 형성되는 원동축(400)에 대해 설명하고자 하며 상기 원동축(400)은 엔진이나 모터와 연결되어져 상기 외륜링(200)을 회전시킬 수 있는 구동력을 제공하게 된다. 상기 원동축(400)은 상기 프레임(110)의 하측에 형성되는 가이드홀(113)을 통해 삽입 설치된다.

이어서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구동휠 구조에 대해 첨부되는 도 6을 참조하여 설명하고자 한다. 상기 도 6은 프레임의 측면도를 나타내는 것으로 에이(a)와 같이 구성할 수 있으며, 비이(b)는 상기 에이(a)의 프레임에 결합되는 커버(117)를 나타내고 있다.

상기 도 6의 에이(a)는 상기 프레임(110)의 4개소에 대칭으로 천공부(114)를 형성시킨 경우로서 전체적인 중량을 줄일 수 있게되고 내부 수리 및 윤활을 위해 그리스등을 상기 종동기어(330)와 구동기어(410)에 주입할 수 있도록 하며 상기 천공부(114)를 밀폐시키기 위한 커버(117)로서 비이(b) 형상의 얇은 판을 부착시킴과 동시에 차체와 결합될 수 있도록 상기 프레임상에 볼트홀(116)을 4개소에 형성시키도록 한다.

상기 커버(117)에는 한개소에 상기 천공부(114)와 동일한 형상으로 급유를 위한 빈 공간부(118)가 형성되어져 있으며 바람직하게는 그리스등이 외부로 누출되는 것과 이물침입을 방지하기 위해 상기 빈 공간부(118)에 별도의 덮개를 부착하도록 한다.

본 발명에 의한 구동휠 구조는 저속으로 회전되는 운송수단등에 적용함이 바람직하며 그 예로서는 휠체어, 2륜전동운송수단에 적용할 수 있게된다.

본 발명에 따른 구동휠 구조에서는 고정되는 프레임에 의해 지지되는 롤러의 외면에 회전되는 외륜링이 장착되는 구조인 바 휠의 변형발생이 방지되며 내구성을 높일 수 있게된다.

상기한 구성에 의한 본 발명은 휠에 작용하는 응력분포에 따라 롤러의 설치간격을 조정함으로서 높은 하중에도 견딜 수 있는 구동휠을 제공할 수 있다는 효과가 있다.

그리고 구동휠의 축보다 낮은곳에 원동축이 설치되어 동력이 전달됨으로서 상기 구동휠의 센터축을 통해서 동력을 전달할 수 없는 개소에도 적용할 수 있다는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 따른 구동휠 구조에서는 휠에 작용되는 하중점이 휠 센터의 하측에 형성됨에 따라 상기 휠이 자동적으로 정립되어질 수 있어 보다 안정적인 구조를 이루게 되고 상기 휠의 롤링이 방지될 수 도 있는 효과도 있게된다.

Claims (4)

1. 응력분포에 따라 상이한 갯수의 롤러가 전주에 걸쳐 결합되어져 고정설치되는 내륜부와;

   상기 내륜부에 형성되는 롤러의 궤도부에 결합되어져 회전하게 되는 외륜링과;

   상기 내륜부와 동일한 센터축으로 하여 결합되며 상기 외륜링과 연결되어 상기 외륜링을 회전시키게 되는 동력전달부;

   상기 동력전달부의 센터축과 평행하게 이격되어 하측으로 설치되며 전동기구로서 결합되어 상기 동력전달부에 회전력을 발생시키는 원동축;을 포함하여 구성되어 상기 외륜링이 회전되고 휠의 센터보다 하측에 하중점을 형성시킴으로서 상기 휠이 자동적으로 정립되도록 함을 특징으로 하는 구동휠 구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 내륜부는,

   원판의 가장자리에 전주에 걸쳐 다수의 결합홀과 센터부에 지지베어링이 삽입되는 센터홀 및 상기 원동축의 샤프트가 관통되는 샤프트홀이 구비되는 프레임과;

   상기 프레임의 각 결합홀에 체결핀과 부싱에 의해 결합되어 상기 외륜링의 궤도부가 되는 롤러;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 구동휠 구조.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 동력전달부는,

   상기 프레임의 센터홀에 강제삽입되는 지지베어링과;

   일측 중앙부에 상기 지지베어링에 삽입되는 회전축이 돌설되는 원형판상의 회전판과;

   상기 회전판의 회전축에 고정결합되어 상기 원동축의 원동기어와 결합되어 회전되는 종동기어와;

   상기 회전판의 가장자리에 등간격으로 형성된 다수개의 고정홀에 결합되어 상기 외륜링을 구속시키는 연결부재;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 구동휠 구조.
4. 제 3항에 있어서, 상기 외륜링은,

   상기 롤러와의 비접촉부에 고무타이어가 형성되어짐을 특징으로 하는 구동휠 구조.