KR101231956B1 - 패달 누름에 의하여 전방 추진력이 발생되는 주행모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어린이용 킥보드나 트라이더, 보행기 등의 주행기능을 갖는 주행체를 구동시키기 위한 장치에 관한 것으로, 패달에 발을 올리고 발을 구르면 패달의 직진운동이 바퀴의 회전운동으로 전환되면서 전방으로 추진력이 발생되어 주행할 수 있는 주행장치에 관한 것이다.
현재 스포츠 용품, 완구, 유아용품에서 바퀴가 장착되어 주행기능을 갖는 것들은 대부분 경우 발로 직접 땅을 굴러서 전방으로 추진력을 갖도록 하는 것이고, 이러한 것의 작동 상의 불편함으로 인하여 최근에는 패달을 밟아서 바퀴를 굴려주는 것들이 제안되었다.
그리고 이러한 제품의 주행장치 구조는 기어 맞물림에 의한 구동으로 체인방식, 벨트방식이 사용되는데, 이러한 작동구조는 부품에 기계적 요소가 많아서 마찰이나 부품마모 등의 문제를 발생시키고 제품가치를 현격하게 떨어뜨리게 되는 문제가 있는 것이다.
따라서 본 발명은 바퀴가 장착되어지는 축샤프트에 축샤프트와 일체로 회전되어지는 권취드럼을 장착하고, 상기 권취드럼은 테엽이나 열처리에 의하여 복원력을 갖는 금속판재가 말려진 상태에서 금속판재의 타단이 작동바의 견인축에 연결되어 작동바의 왕복작동에 의하여 금속판재가 당겨져 직선운동이 회전운동으로 전환되면서 전방추진력을 갖도록 하여 부속품에 전달되는 부하를 줄이면서도 작동구조를 단순화하여 간단하면서도 효율적으로 운동에너지를 직선운동에서 회전에너지로 전환 시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

패달 누름에 의하여 전방 추진력이 발생되는 주행모듈{Forward driving mechanism}

본 발명은 어린이용 킥보드나 트라이더, 보행기 등의 주행기능을 갖는 주행체를 구동시키기 위한 모듈에 관한 것으로, 특히 패달을 발로 누르면 전방으로 추진력이 발생되어 주행할 수 있는 주행모듈에 관한 것이다.
특히 이러한 추진력이 권취되어진 금속판재를 사용함으로서 소음이 없으면서도 작동이 원활하고 추진력을 우수하게 한 것이다.

현재 패달을 발로 누르면 전방으로 추진력이 발생되어 주행할 수 있는 주행장치로는 어린이들의 놀이수단으로 사용되는 킥보드와 트라이더가 대표적이고, 그 이외에도 보드 등이 있다.

그러나 이러한 것의 대표적인 구조는 기어 맞물림 구조나 레크와 피니언, 또는 기어에 체인을 사용하거나 또는 벨트로 연동되게 사용하여 회전운동으로 전환 시켜주는데, 이러한 것의 문제가 패달과 바퀴의 연동구조가 지나치게 복잡하여 제작 및 사용에 어려움이 있을 뿐만 아니라, 부속품이 기계적 요소가 많아질수록 마찰, 부품마모 등의 기계적인 문제점이 발생하게 되는 것이고, 이러한 것이 결국에는 완구형태의 스포츠 용품에서 범용적이지 못하다라는 치명적인 단점이 되는 것이다.

삭제

특히 이러한 것들의 사용층이 대부분 유아나 어린아이이기 때문에 조작의 용이성과 안전성이 더욱 요구되어지는데, 부품의 파손이나 마찰계수의 증가로 마모는 물론 많은 힘이 요구되기 때문에 제품의 품질을 안정적으로 유지하지 못하고 이로 인하여 조작의 용이성과 안전성을 확보하기가 어렵다는 단점이 있는 것이다.

따라서 본 발명은 유아나 어린아이들이 조작하기 용이하면서 고장이 없고 작동의 안정성을 제공하고자 하는 것이다.

이를 위하여 본 발명은 바퀴의 축에 권취되어진 금속판재를 패달을 밟으면 권취된 금속판재가 당겨지면서 바퀴가 회전토록 하고, 금속판재가 당김되어진 이후에는 복귀토록 함으로서 반복적인 작동이 가능토록 한 것이다.

또한, 패달의 작동각도가 0°∼30°의 범위에서 작동되는 점을 감안하면 패칼의 작동거리가 짧아 강한 힘을 얻지 못하게 되는 것을 보완하고자 바퀴의 축에 권취되어진 금속판재가 패달에 의하여 당김될 경우에 이송롤러를 경유하여 당김토록 함으로서 결국 회전비를 향상시켜 전진거리를 더 길게 해줄 수 있도록 한 것이다.

따라서 본 발명은 바퀴의 축에 권취되어진 금속판재를 당겨 금속판재가 풀리거나 권취되어지면서 회전시키는 구조이므로 주행장치를 장착하기 위한 별도의 공간을 확보할 필요가 없어서 제품을 소형으로 제작하면서도 미관을 향상시킬 수 있고, 또한 주행장치의 작동구조가 간단하여 제작이 용이할 뿐만 아니라, 제작단가를 절감할 수 있으며 작동중에 부속품이 손상되거나, 마모가 발생하기 않으므로 반영구적으로 사용 가능한 것이다.

또한, 바퀴의 축에 금속판재를 권취토록 하는 드럼의 직경 크기에 따라 바퀴에 걸리는 토크나 회전비를 설정할 수 있으므로 제품에 따라 간단한 설계변경만으로도 완구, 스포츠 용품 또는 유아용품 등의 다양한 군의 제품에 활용할 수 있게 되는 것이고 마찰력을 저감시킴으로서 조작의 용이성도 제공하게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 나타낸 사시도
도 1a는 도 1의 작동구조를 나타낸 측면도
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예를 나타낸 사시도
도 2a는 도 2의 작동구조를 나타낸 측면도
도 2b는 도 2의 작동바의 누름 상태를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 풀리 직경을 이용한 기어비의 조절 예를 나타낸 측면도
도 4는 본 발명의 작동바의 복원수단의 또 다른 실시 예를 나타낸 사시도

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 주행체를 전방으로 구동시켜주기 위한 바퀴(100)가 본체 틀(10)의 브라켓(11)에 장착된 바퀴의 축(12)에 장착되어 회전작동을 하고, 상기 바퀴의 축(12) 전방으로는 패달(미도시)이 장착되는 작동바(20)가 형성되어 작동바(20)의 전,후방 왕복운동에 의하여 축(12)에 형성된 권취드럼(13)에 권취되어진 금속판재(40)를 당김과 풀림에 의하여 바퀴(100)가 회전작동이 이루어지게 되는 구성이다.

이때, 상기 작동바(20)는 링크축(22)에 의하여 절첩가능토록 되면서 전,후방으로 왕복운동이 되는 것이고, 상기 권취드럼(13)은 바퀴 축(12)과 일체로 일방향으로만 회전작동을 하도록 된 상태에서 권취드럼(13)에 탄성 복원력을 갖는 금속판재(40)가 감겨진 상태에서 금속판재(40)의 인출되어진 타단이 작동바(20)의 견인축(21)에 고정되어 작동바(20)의 전,후방 작동에 의하여 권취드럼(13)에 권취되어진 금속판재(40)가 당겨지면서 바퀴 축(12)이 회전하며 주행체가 전방추진력을 갖도록 되는 것이다.

즉, 작동바(20)의 상부에 형성된 패달를 누르게 되면 작동바(20)가 절첩되면서 견인축(21)이 도1a에 도시된 바와 같이 전방으로 이동하게 되고, 이에 따라 견인축(21)에 고정된 금속판재(40)를 당겨서 권취드럼(13)에 감겨진 금속판재(40)가 풀려지면서 권취드럼(13)을 회전시켜 바퀴 축(12)이 회전되고, 이에 따라 바퀴(100)가 회전하게 되어 주행체가 전방추진력을 갖도록 되는 것이다.

그리고 이 상태에서 패달의 누름 상태를 해제하면 권취드럼(13)에 고정되어 있는 금속판재(40)가 탄성복원력에 의하여 원상태로 복원되면서 감겨져 견인축(21)을 후방으로 당기게 되는 것이고, 이에 따라 작동바(20)가 다시 원상태로 복원되어 패달이 상부로 들어올려지게 되는 것이다.

따라서 패달을 반복적으로 누르게 되면 작동바(20)의 견인축(21)이 전,후방으로 왕복 직선운동을 하게 되고, 이에 따라 금속판재(40)가 바퀴 축(12)에 권취된 상태에서 당김토록 됨으로서 바퀴 축(12)을 회전시킴으로써 직선운동을 회전운동으로 전화시켜 바퀴(100)를 굴려주면서 전방추진력이 발생되어 탑승자가 주행체에 탄 상태에서 주행할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 금속판재(40)는 금속판이 말려진 형태로 제작된 기성품인 테엽 스프링을 사용하거나, 금속판재(40)를 가공하여 사용토록 함으로서 반복적인 당김시에도 복원력이 우수하게 되면서 내구성이 향상토록 되는 것이다.
또한 이러한 정도는 주행체의 특성에 따라 각 제품에 맞는 필요장력과 탄성한계에 맞도록 제작함이 바람직한 것이다.
이때 제품의 사용자의 연령과 체중, 제품의 중량, 바퀴에 발생되는 토크 등을 감안하여 스프링의 복원력이 저하되거나 찢어지게 되는 문제가 발생하므로 금속판재(40)는 주행체가 적용되어지는 적절한 수준을 갖도록 제작함이 바람직한 것이다.

삭제

또한, 상기 바퀴 축(12)에 장착된 권취드럼(13)에는 원웨이 베어링을 내장하여 권취드럼(13)이 정방향(전진방향)으로 회전할 경우에만 바퀴 축(12)을 진행방향으로 회전시키고 권취드럼(13)이 복원되면서 역회전 할 경우에는 공회전을 하도록 함이 바람직한 것이다.

즉, 상기 바퀴 축(12)과 권취드럼(13)의 내부 연결구조가 라체트기어의 형태에 의하여 일측으로만 걸림 되는 원웨이 회전수단을 형성하여 권취드럼(13)이 정방향으로 작동할 경우에만 동력이 바퀴(100)에 전달되어지도록 한 것이다.

또한, 도2에 도시된 바와 같이 상기 작동바(20)의 견인축(21)에 이송롤러(23)를 장착하고, 금속판재(40)가 이송롤러(23)의 외주면을 경유하여 권취드럼의 하단부측 본체틀(10)에 고정되어지도록 하면 작동바(20)에 걸리는 과부하를 줄이면서도 견인축(21)이 전방으로 작동하는 거리보다 이송롤러의 원주에 해당되는 길이만큼 길게 금속판재(40)를 전방으로 견인할 수 있게 되는 것이다.

즉, 금속판재(40)의 일단을 견인축(21)에 고정한 상태에서 전방으로 견인할 때는 도 1a에 도시된 바와 같이 견인축(21)이 전방으로 이동하는 거리(α)만큼 금속판재(40)를 당기게 되는 것이고, 이 길이와 동일한 길이만큼 권취드럼(13)의 원주길이가 회전하여 바퀴(100)가 회전반경(β)이 결정되는데, 이때 도 2a에 도시된 바와 같이 이송롤러(23)가 장착되면 이송롤러(23)의 원주의 길이(α)만큼 전방으로 금속판재(40)를 당겨서 바퀴(100)의 회전반경(β) 또한 원주의 길이만큼 길어지게 되는 것이다.

이때, 상기 이송롤러(23)는 금속판재(40)가 일정한 장력을 가진 상태에서 장착되어 있으므로 마찰력에 의하여 회전하게 되는 것이고, 견인축(21)으로 직접 당기는 것보다는 더욱 길게 당겨주며 이러한 함수관계를 감안하여 이송롤러의 직경의 변화로 상당한 회전비를 낼 수 있으므로 적은 힘으로 효율적으로 주행체를 주행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 이 경우 이송롤러(23)의 외주면에 널링부를 형성하거나, 고무 등의 탄성재를 도포하여 논슬립 수단을 형성하면 이송롤러(23)와 금속판재(40) 간에 발생되는 슬립현상을 방지할 수 있게 되어 강한 힘의 전달이 가능하게 되는 것이다.

이때, 상기 금속판재(40)는 권취드럼(13)에 장착시 압입이나 홈을 형성하여 축에 끼움하거나 금속판재(40)에 구멍을 뚫어서 고정하는 방식을 사용할 수 있으나, 이러한 경우에는 가공시 판재의 두께가 얇고 전단응력이 약하므로 찢어질 우려가 있으므로, 양산시에는 금속판재(40)의 단부를 스팟용접으로 접착함이 바람직한 것이다.

또한, 상기 이송롤러(23)는 도 3에 도시된 바와 같이 권취드럼(13)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 갖도록 하면 이송롤러(23)에 걸리는 과부하를 줄이면서도 회전비를 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.

즉, 권취드럼(13)과 이송롤러(23)의 직경으로 회전감속비를 조절할 수 있으므로 본 발명의 주행장치가 장착되는 제품의 용도나 목적에 맞도록 제작자가 간편하게 회전비를 설정할 수 있는 것이다.

한편, 상기 주행장치는 보조수단을 이용하여 작동바(20)가 복원력을 갖도록 할 수 있는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 본체틀(10)의 브라켓(11)에 고정요소(14)를 구비하고 상기 고정요소(14)와 작동바(20)의 사이에 탄성스프링(30)을 연결하면 탄성스프링(30)에 의하여 작동바(20)가 더욱 복원력을 갖도록 되면서 금속판재(40)에 가해지는 부하를 현저하게 줄이고 작동바(20)가 원활하게 왕복운동이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

또한, 이러한 보조수단은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 권취드럼(13)이 장착된 바퀴 축(12)의 동일축 상에 보조풀리(13a)를 형성하여 탄성력을 갖는 보조금속판재(40a)를 장착하고, 상기 보조금속판재(40a)가 보조풀리(13a)에 감겨진 상태에서 인출되어진 단부가 본체틀(10)에 고정되어 바퀴 축(12)의 정방향 회전시 역방향으로 복원력을 갖도록 하면 권취드럼(13)에 권취되어진 금속판재(40)의 부하를 줄이고, 작동바(20)가 원활하게 왕복운동이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

그리고 상기 작동바(20)는 도 4와 같이 전,후방으로 작동하는 경로 상에 본체틀(10)에 걸림돌기(15)를 형성하면 작동바(20)의 전,후방 이동한계를 설정할 수 있도록 되는 것이고, 이에 따라 금속판재(40)가 끝까지 풀리지 않고 일정한 간격 내에서만 당김이 이루어지도록 되는 것이다.

10: 본체틀 11: 브라켓
12: 바퀴 축 13: 권취드럼
13a: 보조풀리
14: 고정요소 15: 걸림돌기
20: 작동바 21: 견인축
22: 링크축 23: 이송롤러
30: 탄성스프링
40: 금속판재 40a: 보조금속판재
100: 바퀴

Claims (7)

1. 본체틀에 형성된 패달의 반복적인 누름에 의하여 전방으로 추진력을 갖는 것에 있어서,
   상기 본체틀(10)에는 브라켓(11)을 형성하여 브러켓(11)에 바퀴 축(12)이 결합되어 바퀴(100)가 회전 가능한 구조를 갖도록 되고,
   상기 바퀴 축(12)에는 바퀴 축(12)과 일체로 회전시 원 웨이로 회전작동하는 권취드럼(13)이 장착되고,
   상기 권취드럼(13)에는 복원력을 갖는 금속판재(40)가 권취드럼(13)에 감겨져 금속판재(40)의 타측이 작동바(20)의 견인축(21)에 고정되며,
   상기 작동바(20)는 링크축(22)에 의하여 절첩되어 전,후방으로 왕복운동이 되어 금속판재(40)를 전방으로 당겨서 작동바(20)의 직선운동을 바퀴(100)의 회전운동으로 전환토록 됨을 특징으로 하는 패달 누름에 의하여 전방 추진력이 발생되는 주행모듈.
2. 본체틀에 형성된 패달의 반복적인 누름에 의하여 전방으로 추진력을 갖는 것에 있어서,
   상기 본체틀(10)에는 브라켓(11)을 형성하여 브러켓(11)에 바퀴 축(12)이 결합되어 바퀴(100)가 회전 가능한 구조를 갖도록 되고,
   상기 바퀴 축(12)에는 바퀴 축(12)과 일체로 회전시 원 웨이로 회전작동하는 권취드럼(13)이 장착되고,
   상기 권취드럼(13)에는 복원력을 갖는 금속판재(40)가 권취드럼(13)에 감겨져 금속판재(40)의 타측이 작동바(20)의 견인축(21)에 형성된 이송롤러(23)를 경유하여 권취드럼(13)의 하단부측으로 본체틀(10)에 고정되며,
   상기 작동바(20)는 링크축(22)에 의하여 절첩되어 전,후방으로 왕복운동이 되어 금속판재(40)를 전방으로 당겨서 작동바(20)의 직선운동을 바퀴(100)의 회전운동으로 전환토록 됨을 특징으로 하는 패달 누름에 의하여 전방 추진력이 발생되는 주행모듈.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 작동바(20)는 본체틀(10)의 브라켓(11)에 형성된 고정요소(14)와 작동바(20)사이를 탄성스프링(30)으로 연결하여 탄성스프링(30)에 의하여 작동바(20)가 복원력을 더 갖도록 됨을 특징으로 하는 패달 누름에 의하여 전방 추진력이 발생되는 주행모듈.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 바퀴 축(12)에는 권취드럼(13)이 장착된 상태에서의 동일축 상에 보조풀리(13a)가 더 형성되어 탄성력을 갖는 보조금속판재(40a)가 보조풀리(13a)에 감겨진 상태에서 인출되어진 단부가 본체틀(10)에 고정되어 바퀴 축(12)의 정방향 회전시 역방향으로 복원력을 갖도록 됨을 특징으로 하는 패달 누름에 의하여 전방 추진력이 발생되는 주행모듈.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 작동바(20)는 전,후방 작동경로 상에 걸림돌기가 형성되어 작동바(20)의 움직임이 제한되어짐을 특징으로 하는 패달 누름에 의하여 전방 추진력이 발생되는 주행모듈.
6. 제 2항에 있어서, 상기 이송롤러(23)는 권취드럼(13)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 갖도록 되어 이송롤러(23)에 걸리는 과부하를 줄이고, 바퀴 축(12)의 회전비를 향상토록 됨을 특징으로 하는 패달 누름에 의하여 전방 추진력이 발생되는 주행모듈.
7. 제 2항에 있어서, 상기 이송롤러(23)는 금속판재(40)가 감기는 외주면에 논슬립 수단이 더욱 포함된 것을 특징으로 하는 패달 누름에 의하여 전방 추진력이 발생되는 주행모듈.

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