KR101031321B1

KR101031321B1 - 구동장치

Info

Publication number: KR101031321B1
Application number: KR1020060058177A
Authority: KR
Inventors: 김기수
Original assignee: 김기수
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2011-04-29
Also published as: WO2008002050A1; KR20080000392A; US8393420B2; US20090205881A1

Abstract

본 발명은 이동수단이 바퀴의 회전에 의해 구동하는 중 장애물 또는 계단에 의해 저지되면 스텝구동방식으로 장애물을 넘거나 계단을 오를 수 있는 구동장치를 제공한다.

그 구동장치는 차체에 설치되는 동력발생장치에 연결된 주축에 연결되는 동력전달장치; 그 동력전달장치에 각각 치합되며, 동력전달장치의 회전력에 의해 회전 구동되는 휠이 고정되는 복수의 종동장치; 및 동력전달장치 및 각각의 종동장치가 작동가능하게 고정되며, 장애물 출현에 의한 종동장치의 정지시 회전 구동되어 장애물을 넘어가는 캐리어로 구성된다.

구동장치, 동력전달장치, 유성기어, 링기어, 캐리어

Description

구동장치{DRIVING SYSTEM}

도 1은 종래의 일반적인 이동수단을 보여주는 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 구동장치의 적용상태를 개략적으로 보여주는 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 구동장치의 절반부 또는 일측의 구성을 상세히 보여주는 측면도.

도 4는 도 3의 구동장치의 구성상태를 상세히 보여주는 단면도.

도 5는 본 발명의 따른 구동장치의 구동상태를 보여주는 구성도.

도 6a 및 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구동장치의 외측구성을 보여주는 측면도.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 동력전달장치 20: 종동장치

30: 캐리어 M: 동력발생장치

본 발명은 다양한 이동수단에 적용될 수 있는 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동수단이 휠의 회전에 의해 구동하는 중 장애물 또는 계단에 의해 저지되는 경우 간단하게 장애물을 넘거나 계단을 오를 수 있는 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 운전자 또는 승객이 탑승하기 위한 승용차 또는 상용차와 같은 형태의 차량, 장애자 또는 환자가 이동을 위해 탑승하는 휠체어, 화물 또는 짐을 운반하기 위한 운반차량, 장갑차 또는 특장차와 같은 특수차량 등 다양한 이동수 단이 널리 개발되어 있어 편의성을 도모함은 물론 특수한 목적에 유용하게 이용되고 있다.

이와 같은 다양한 이동수단들은 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 사람 또는 화물이 적재될 수 있으며 다양한 형태를 취할 수 있는 차체(1)를 포함한다. 이 차체(1)의 소정의 위치에는 물론 엔진(2)이 탑재되어 있어 동력을 발생시킨다. 또한, 차체(1)에는 엔진(2)에 연계되어 그로부터 동력을 전달받아 휠(3)을 구동시키기 위한 구동장치가 설치되어 있다. 이에 따라 엔진을 작동시키면, 구동장치에 연결된 휠이 회전됨으로써 해당차량 또는 이동수단이 구동 또는 이동할 수 있는 것이다.

그러나 이와 같은 이동수단들은 대부분 휠이 액슬축 또는 구동축에 대해 회전구동만을 행함으로써 평지 또는 한정된 높이의 장애물이 있을 경우에는 무난하게 이동할 수 있지만, 이동중 모래밭, 진흙밭 또는 높은 장애물을 만나거나, 특히 계단에 이르게 되면 휠이 헛돌거나 또는 그 장애물들을 통과하지 못해 구동이 불가능하거나 이동할 수 없는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동수단의 구동 중 비교적 높은 장애물 또는 계단을 만나게 되는 경우 간단하게 장애물을 넘어 통과하거나, 계단을 오를 수 있는 구동장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 휠에 일정크기 이상의 부하가 걸리는 경우 캐리어가 회전 구동될 수 있는 구동장치를 제공하는데 있다.

이 같은 목적들은 장애물을 넘고 계단을 오를 수 있는 구동장치에 있어서, 차체에 설치되는 동력발생장치에 연결된 주축에 연결되는 동력전달장치; 그 동력전달장치에 각각 치합되며, 동력전달장치의 회전력에 의해 회전 구동되는 휠이 고정되는 복수의 종동장치; 및 동력전달장치 및 각각의 종동장치가 작동가능하게 고정되며, 장애물 출현에 의한 종동장치의 정지시 회전 구동되어 장애물을 넘어가는 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동장치에 의해 달성될 수 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 구동장치가 적용되는 이동수단을 개략적으로 보여주는 저면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 구동장치의 일측의 외관을 보여주는 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 구동장치의 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 구동장치의 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 구동장치의 작동예를 보여주는 개략도이다. 한편, 명확성을 위해 본 발명에 따른 구동장치의 절반부만을 상세하게 도시 하였다. 또한, 후술되는 설명에 표시된 방향성 용어들은 본 발명을 단지 예시적으로 보여주는 도면을 정면에서 투시할 때 설정된 용어일 뿐이며, 본 기술분야의 당업자라면, 이와 같은 방향성 용어에 의해 본 발명이 한정되지 않음을 자명하게 이해할 수 있을 것이다.

먼저, 도 2 내지 도 5에 있어서, 본 발명에 따른 구동장치는 승용차, 상용차, 운반수단, 휠체어 등과 같은 다양한 이동수단의 차체를 포함할 수 있는 차체(V)에 설치되며, 그 차체(V)에 설치되는 연소엔진 또는 전기모터 등과 같은 동력발생장치(M)에 구비된 액슬축과 같은 주축(S)에 연결되어 회전력과 같은 동력을 제공받는다. 본 실시예에서는 차체의 이동을 위한 휠들 중 제1휠(W1)에 관련된 구동부에 대해 상세히 설명할 것인 바, 제1휠을 제외한 다른 휠 즉, 제2휠(W2), 제3휠(W3) 및/또는 제4휠(W4)에 대해서도 동일하게 적용됨은 자명하다 할 것이다.

주축(S)에는 그것의 구동에 따라 회전 구동하여 동력을 전달하기 위한 제 1동력전달장치(10)를 포함한다. 제 1동력전달장치(10)는 유성기어(sun and planet gear)로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 동력전달장치(10)는 기본적으로 주축(S)에 고정되는 선기어(12)와, 그 선기어(12)둘레에 치차 결합되는 복수개의 유성기어(14)와, 그 유성기어(14)둘레에 치차 결합되며 유성기어(14)와 동일 방향으로 회전되는 링기어(16)를 구비한다. 여기서, 각각의 유성기어(14)는 선기어(12)의 회전에 따라 자전하거나 또는 부하에 따라 공전하도록 설치된다. 링기어(16)는 내면 및 외면 모두에 치가 형성되며, 그 링기어(16)에는 그 링기어를 주변으로부터 안정적으로 보호하고 원활한 구동을 위 해 커버(16a)를 구비하며, 그 커버(16a)는 로드(16b)에 의해 링기어(16)의 몸체에 연결되어 고정된다.

동력전달장치(10)에는 종동장치(20)가 설치된다. 그 종동장치(20)는 복수의 기어로 이루어진 기어 열로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 종동장치(20)는 동력전달장치(10)의 링기어(16)의 외부치에 치합되는 리드기어(22)와, 그 리드기어(22)에 치합되는 연결기어(24)와, 그 연결기어(24)에 치합되며 실제적으로 휠(W1)의 축이 고정되어 그 휠을 회전시키기 위한 구동기어(26)로 구성된다.

전술된 동력전달장치(10)와 종동장치(20)의 대부분은 캐리어(30)에 의해 차폐되는 것이 바람직하다.

특히, 캐리어(30)에는 동력전달장치(10)의 선기어(12) 및 각각의 유성기어(14)와, 종동장치(20)의 리드기어(22), 연결기어(24) 및 구동기어(26)는 샤프트(S) 및 베어링(B)에 의해 회전 가능하게 고정되는 것이 바람직하다.

또한, 캐리어(30)는 휠의 개수 및 각각의 기어들의 배열에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 선택적으로, 캐리어(30)는 휠 박스(wheel box)형상으로 형성될 수 있으며, 실제로 휠 박스 기능을 형성할 수 있다.

전술된 바와 같이 제1휠(W1)에 적용되는 동력전달장치(10) 및 종동장치(20)는 제2휠(W2), 제3휠 및/또는 제4휠(W4)에 대해서도 동일하게 적용할 수 있는 바, 2휠(W2)에 적용되는 동력전달장치 및 종동장치의 각각의 구성요소에는 그 도면부호에“ ’”를 부가하고, 제3휠(W3)에 적용되는 동력전달장치 및 종동장치의 각각의 구성요소에는 그 도면부호에“ ” ”를 부가하여 각각 구분되도록 표시하였다. 물론, 각각의 구성요소들 중 동일 구성요소들은 동일 기능을 수행함은 당연하다.

선택적으로, 본 발명의 하나의 실시예에서는 3개의 휠이 구비될 수 있는 구동장치에 대해 설명하였으나, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이 2개 또는 4개의 휠이 구비된 운송수단에도 동일한 구성요소들이 동일한 기능으로 적용될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 도 6b에 도시된 바와 같이 4개의 휠을 구비하는 경우 제4휠(W4) 또한 전술된 각각의 휠(W1;W2;W3)에 적용되는 구동장치의 각각의 구성요소들이 동일하게 적용될 것이다.

이하, 본 발명에 따른 구동장치의 작동 및 그 작용모드를 도 4와 도 2에 대해 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 구동장치가 설치된 차량이 평지 또는 낮은 장애물을 통과하는 경우, 예컨대 모터와 같은 동력발생장치(M)가 작동하면 주축(S)에 장착된 동력전달장치(10)의 선기어(12)가 반시계방향으로 회전하며, 그 선기어(12)에 치합된 각각의 유성기어(14;14’;14”)는 시계방향으로 자전하게 되며, 동시에 링기어(16)도 동일방향인 시계방향으로 회전하게 된다.

이와 같이 링기어(16)가 회전하게 되면, 그 링기어(16)에 치합된 종동장치(20;20’;20”)의 각각의 리드기어(22;22’;22”)는 반시계방향으로 회전하고, 동시에 연결기어(24;24’;24”)는 시계방향으로 회전하며, 동시에 구동기어(26;26’;26”)는 반시계 방향으로 회전하게 된다.

이에 따라, 종동장치(20;20”)의 구동기어(26;26”)에 연결된 제1휠(W1) 및 제3휠(W3)은 지면에서 화살표(A1)방향으로 전진하여 이동되는 것이다. 이와 같이 차량이 전방으로 이동하는 경우의 조건은 캐리어(30)의 공전의 부하량이 유성기어의 자전력 보다 크므로 유성기어가 충분히 자전할 수 있는 범위로 한정될 수 있는 것이다.

한편, 전술된 바와 같은 차량의 이동 중에 높이가 높은 장애물에 걸리거나 계단을 만나 휠(W1)이 걸려 정지하게 되면 제1휠(W1)이 지지점이 되어 제2휠(W2)이 제1휠(W1)을 타고 넘어 가는 방식으로 장애물을 넘어가거나, 이 같은 작동을 연속 반복적으로 행하면 계단을 오를 수 있는 것이다.

즉, 제1휠(W1)이 장애물 또는 계단에 걸리게 되면, 종동장치(20)의 구동기어(26)가 정지하게 되며, 그 구동기어(26)에 순차적으로 연결된 연결기어(24) 및 리드기어(22)가 동시에 정지하게 되며, 이때 링기어(16) 또한 순간적으로 정지하게 된다.

이와 같이 링기어(16)가 정지함에도 불구하고 동력발생장치(M)는 계속 작동되어 구동축(S)을 통해 동력전달장치(10)에 회전력이 전달되어 선기어(12)는 계속회전하게 된다. 이때 링기어(16)에 걸리는 부하력이 유성기어(14;14’;14”)가 자전하려는 힘보다 크게 됨에 따라 각각의 유성기어(14;14’;14”)는 공전하게 된다. 각각의 유성기어(14;14’;14”)가 공전하면, 그 유성기어들에 연결된 캐리어(30) 자체가 구동기어(26)의 축을 중심으로 반시계방향으로 공전하게 되는 것이다.

이와 같은 캐리어(30)의 회전이 계속되면, 제2휠( W2)이 제1휠(W1)의 전방에 배치되고 제3휠(W3)은 상부에 위치하게 되어 초기의 정상구동상태로 복귀하게 되는 것이다.

물론, 단순한 장애물은 경우에는 전술된 바와 같은 캐리어의 회전이 1회 또는 2회 실행되어 해당 장애물을 넘을 수 있는 반면, 계단의 경우에는 전술된 바와 같은 캐리어의 회전운동이 연속 반복적으로 실행됨으로서 계단을 오를 수 있는 것이다.

상술된 실시예에서는 차량이 전방으로 이동하는 경우에 대해서만 설명하였으나, 동력발생장치를 역작동시키거나 또는 차동장치를 이용하여 주축을 역회전시키면 상술된 바와 같은 작동이 역전되어 차량이 후진됨은 물론 후방으로의 스텝작동이 실행될 수 있는 것이다.

또한, 해당구동장치를 전륜의 구동축에 연계하여 설치하면 휠이 조향륜으로 사용될 수 있는 반면, 후륜의 구동축에 연계하여 설치하면 연료의 절약 및 주행의 신속성을 제공받을 수 있다. 물론, 전,후륜 구동축 모두에 구동장치를 연계하여 설치할 수 있다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따른 구동장치에 의하면, 차량의 이동중 장애물에 이르면 하나의 휠에 연결되는 구동기어를 지지축으로 하여 캐리어가 회전되어 후속되는 휠이 전방의 휠을 넘어가게 됨으로써 장애물을 통과하게 되며, 계단에 이르면 연속적인 캐리어의 회전 구동으로 인해 계단을 오르는 효과가 있는 것이다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims

장애물을 넘고 계단을 오를 수 있는 차체에 설치되는 구동장치에 있어서,

상기 차체에 설치되는 동력발생장치에 연결된 주축에 연결되는 동력전달장치;

상기 동력전달장치에 각각 치합되며, 상기 동력전달장치의 회전력에 의해 회전 구동되는 휠이 고정되는 복수의 종동장치; 및

상기 동력전달장치 및 각각의 종동장치가 작동가능하게 고정되며, 장애물 출현에 의한 종동장치의 정지시 회전 구동되어 장애물을 넘어가는 캐리어를 포함하며,

상기 동력전달장치는,

상기 동력발생장치의 주축에 고정되는 선기어;

상기 선기어 둘레에 치차 결합되는 복수개의 유성기어; 및

상기 각각의 유성기어에 치합되는 링기어로 구성되고,

상기 종동장치는,

상기 동력전달장치의 링기어에 치합되는 리드기어;

상기 리드기어에 치합되는 연결기어; 및

상기 연결기어에 치합되고, 휠의 축이 고정되며 휠을 회전시키기 위한 구동기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 링기어는 주변으로부터의 차폐 및 원활한 구동을 위해 커버를 구비하며, 상기 커버는 로드에 의해 상기 링기어의 몸체에 연결되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
삭제
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 캐리어는

상기 동력전달장치와 종동장치를 외부로부터 차폐하고;

상기 동력전달장치의 선기어 및 각각의 유성기어와, 상기 종동장치의 리드기어, 연결기어 및 구동기어가 샤프트 및 베어링에 의해 회전 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제5항에 있어서, 상기 캐리어는 휠 박스(wheel box)인 것을 특징으로 하는 구동장치.