KR101299667B1

KR101299667B1 - 이물질 차단 가변구동바퀴

Info

Publication number: KR101299667B1
Application number: KR1020100137045A
Authority: KR
Inventors: 조자연
Original assignee: (주)아이엠테크놀로지
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2013-08-27
Also published as: KR20120075027A

Abstract

이물질 차단 가변구동바퀴가 제공된다. 본 발명에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴는 모터의 구동에 의해 회전가능한 구동축과, 상기 구동축과 맞물려 회전가능한 보조구동축과, 상기 구동축 및 보조구동축을 수용하여 외부와 단절시키는 하우징과, 상기 보조구동축으로부터 축방향으로 연장되어 상기 하우징을 관통하여 상기 하우징 외부로 회전력을 전달하는 조인트부재와, 상기 조인트부재에 삽입되어 상기 보조구동축의 회전에 따라 접철가능하게 구비되고, 상기 조인트부재에 삽입되는 머리부와 상기 머리부로부터 연장되어 뻗어있는 날개부로 구성되는 가변 구동체를 포함한다.

Description

이물질 차단 가변구동바퀴{ROAD SURFACE ADAPTIVE ADJUSTABLE DRIVING WHEEL HAVING FUNCTION OF BLOCKING FOREIGN SUBSTANCE}

본 발명은 이물질 차단 가변구동바퀴에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노면의 상태에 따라 바퀴의 형태가 가변될 수 있는 노면 순응형 구동바퀴에 이물질 차단 기능이 더 추가된 가변구동바퀴에 관한 것이다.

일반적으로 구동장치에 의해 구동하는 회전체는 빠른 구동 속도가 장점인 원형 바퀴를 많이 사용하고 있으나, 원형 바퀴의 회전체는 험로나 계단을 이동할 때 미끄러지는 어려움이 존재하기 때문에, 경사면이나 계단 등의 험로를 이동하는 구동 장치에 의해 구동하는 회전체로는 무한궤도(Caterpillar) 방식이 많이 사용되고 있다.

상기 무한궤도는 경사면이나 계단 등의 험로를 이동하는데에는 큰 어려움이 없지만 평지에서 회전할 때에는 원형 바퀴와 같은 회전체가 회전하는 방식보다 이동속도가 느리며 제작이 어렵다는 단점이 있기 때문에 정찰용 로봇과 같이 빠른 주행속도가 확보되어야 하는 구조체의 경우에는 이동속도가 느린 무한궤도 방식 보다는 형태가 가변될 수 있는 이물질 차단 가변구동바퀴가 요구된다.

즉, 정찰 로봇 등과 같은 구조체는 평지에서는 일반적인 바퀴 형태의 회전체를 이용하여 주행하다가, 경사면 또는 장애물이 놓여진 험지를 주행하는 경우에는 구조체가 원활하게 험지를 극복하도록 하기 위해서 바퀴의 형태를 일정하게 변화시키는 가변구동바퀴가 제안된 바 있다.

상기와 같이 이물질 차단 가변구동바퀴를 가지는 구조체의 바퀴는 일체로 이루어진 원형으로 구성되어 구동바퀴의 모드를 변경하거나 회전체의 직경이 가변된다. 그러나 회전체의 표면이 일체형이어서 표면에는 변화가 생기지 않고 원형을 유지하면서 구동하게 된다. 따라서 평지를 진행할 때는 아무런 문제가 없지만, 계단과 같은 경사면을 진행할 때 회전체의 표면이 미끄러워서 앞으로 진행하는데 용이하지 않다.

또한, 기존의 이물질 차단 가변구동바퀴의 경우에는 인위적인 가변명령을 내려서 바퀴의 형태를 바꾸는 방식을 사용하기 때문에, 추가적으로 지면의 상태를 감지할 수 있는 센서와 상기 센서로부터 신호를 감지하여 가변동작을 지시하는 제어부와 같은 구성이 추가로 필요하였다. 그러나, 이와 같은 감응식에 의한 인위적인 조작명령에 의한 이물질 차단 가변구동바퀴는 오작동이 빈번하며, 효율이 떨어지게 된다.

뿐만 아니라, 회전축의 회전 방향을 반대로 변환하여 이물질 차단 가변구동바퀴의 날개부를 접철하는 방식이 제안된 바 있으나, 이는 회전축을 변환하므로 진행방향으로 원활하게 진행할 수 없는 경우도 발생하게 된다.

본 발명은 이러한 점들에 근거해 착안된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 노면상태감지센서 및 제어부와 같은 별도의 바퀴가변에 필요한 구성요소가 필요없이, 노면상태에 따라 자동적으로 감응하여 험지에 도달한 경우 바퀴의 날개부가 자동적으로 펼쳐지는 이물질 차단 가변구동바퀴를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 구동 바퀴의 기어 부분이 하우징 내부에 완전히 수납되어 외부와 차단됨으로써, 기어에 이물질이 삽입 또는 개재되는 것을 방지할 수 있는 이물질 차단 가변구동바퀴를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이를 해결하기 위해 본 발명에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴는 모터의 구동에 의해 회전가능한 구동축과, 상기 구동축과 맞물려 회전가능한 보조구동축과, 상기 구동축 및 보조구동축을 수용하여 외부와 단절시키는 하우징과, 상기 보조구동축으로부터 축방향으로 연장되어 상기 하우징을 관통하여 상기 하우징 외부로 회전력을 전달하는 조인트부재와, 상기 조인트부재에 삽입되어 상기 보조구동축의 회전에 따라 접철가능하게 구비되고, 상기 조인트부재에 삽입되는 머리부와 상기 머리부로부터 연장되어 뻗어있는 날개부로 구성되는 가변 구동체를 포함한다.

본 발명에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴의 보다 상세한 예는 도면을 참조하여 실시예 부분에서 후술한다.

본 발명에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴는 무한궤도 방식과 마찬가지로 노면상태에 순응하면서도 이동속도가 일반 원형 바퀴와 동일하며, 노면상태감지센서 및 제어부와 같은 별도의 바퀴가변에 필요한 구성요소가 필요없기 때문에 생산비용이 감축되며, 노면상태에 따라 자동적으로 감응하여 험지에 도달한 경우 바퀴의 날개부가 자동적으로 펼쳐지기 때문에 센서 또는 제어부에 의한 오작동을 방지하여 보다 원활한 주행이 가능하다.

뿐만 아니라, 험지에 도착할 경우 기존 평지에서 회전하던 회전방향과 동일하게 회전하기 때문에 진행방향이 변경되지 않고 단시간 내에 원하는 목적지에 도달할 수 있게 된다.

또한, 복수의 기어로 구성되는 가변구동바퀴의 기어와 기어 사이에 외부로부터 이물질이 삽입되지 않도록 구동축 및 보조구동축이 하우징 내에 삽입되므로, 이물질 삽입에 의한 오동작 또는 안전사고 등을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴의 내부 구조가 투영된 사시도이다.
도 3은 도 2의 저면에서 내부 구조를 투영한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴가 원형의 회전체를 형성할 때의 구조를 도시한 저면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴의 보조구동축, 조인트 부재 및 가변 구동체의 결합구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴가 날개형의 회전체를 형성할 때의 구조를 도시한 저면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴가 적용된 구동수단을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴의 날개형의 회전체를 형성하는 원리를 설명하는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 8을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴의 내부 구조가 투영된 사시도이고, 도 3은 도 2의 저면에서 내부 구조를 투영한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴가 원형의 회전체를 형성할 때의 구조를 도시한 저면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴의 보조구동축, 조인트 부재 및 가변 구동체의 결합구조를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴가 날개형의 회전체를 형성할 때의 구조를 도시한 저면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴가 적용된 구동수단을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴의 날개형의 회전체를 형성하는 원리를 설명하는 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴는 모터의 구동에 의해 회전가능한 구동축(1)과, 상기 구동축(10)과 맞물려 회전가능한 보조구동축(20)과, 상기 구동축(10) 및 보조구동축(20)을 수용하여 외부와 단절시키는 하우징(30)과, 상기 보조구동축(20)으로부터 축방향으로 연장되어 상기 하우징(30)을 관통하여 상기 하우징(30) 외부로 회전력을 전달하는 조인트부재(40)와, 상기 조인트부재(40)에 삽입되어 상기 보조구동축(20)의 회전에 따라 접철가능하게 구비되고, 상기 조인트부재(40)에 삽입되는 머리부(52)와 상기 머리부(52)로부터 연장되어 뻗어있는 날개부(54)로 구성되는 가변 구동체(50)를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 모터(미도시)가 회전하게 되면, 모터에 의해 발생한 회전력이 구동축(10)에 전달되어 구동축(10)이 회전하게 된다. 구동축(10)이 회전하게 되면, 구동축(10)과 맞물려 회전하게 구비된 보조구동축(20)도 회전하게 된다. 회전력을 전달받기 위한 구동축(10) 및 보조구동축(20)의 종류에는 제한이 없다.

예를 들어, 구동축(10)과 보조구동축(20)은 각각 외주면에 기어이빨이 형성된 평기어 한 쌍으로 구성될 수 있으며, 구동축(10)이 선기어로 구성되고, 보조구동축(20)은 상기 선기어와 맞물려 회전하는 소직경의 복수의 유성기어로 구성될 수도 있다.

또는 상기 구동축(10)과 보조구동축(20)은 마찰드럼 방식에 의해 서로 회전력이 전달되는 방식일 수도 있다. 또한, 구동축(10)과 보조구동축(20)은 서로를 폐루프로 연결하는 벨트에 의해서 회전력을 전달받는 방식일 수도 있다. 이와 같이 회전력을 전달하는 방식에 따라 구동축(10)과 보조구동축(20)은 각각 외주면의 형상이나 직경 내지 단면형상이 상이할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 구동축(10)과 보조구동축(20)은 하우징(30) 내에 수용되어 있기 때문에, 외부와 단절되며 외부로부터 이물질 등이 구동축(10) 및/또는 보조구동축(20)에 개재 또는 삽입되지 않는다.

본 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴는 평지뿐만 아니라 자갈, 모래 등의 장애물이 많은 험로 상을 주행할 수 있다. 이러한 경우, 구동축(10)과 보조구동축(20)이 외부로 드러날 경우, 주행 중의 이물질 예를 들어, 모래, 암석 조각 등이 구동축(10) 및/또는 보조구동축(20)에 삽입될 수 있다. 이물질이 바퀴에 삽입되면, 가변구동바퀴의 구동이 원활하지 못하게 되며, 이물질의 크기가 클 경우 기어 이빨 사이에 맞물려서 구동축(10)과 보조구동축(20) 사이의 회전동력전달을 차단하여 오작동 내지 고장의 원인이 될 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴는 실제 동력을 전달하는 구동축(10)과 보조구동축(20)은 하우징(30) 내부에 수용되어 외부의 이물질 등으로부터 보호된다.

도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 모터로부터 구동축(10)으로 전달되고, 구동축(10)으로부터 보조구동축(20)으로 전달된 회전력은 조인트부재(40)에 의해 가변 구동체(50)로 전달된다.

앞서 설명한 바와 같이, 구동축(10)과 보조구동축(20)은 하우징(30) 내부에 수용되므로, 보조구동축(20)에 전달된 동력을 실제 노면과 접하는 가변 구동체(50)에 전달하기 위해, 본 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴는, 보조구동축(20)의 축방향으로 연장되고 하우징(30)을 관통하여 하우징(30)의 외면에 장착된 복수의 가변 구동체(50)의 머리부(52)와 회동가능하게 결합되는 조인트부재(40)를 더 포함한다.

조인트부재(40)의 종류 및 크기에는 제한이 없으며, 보조구동축(20)의 회전력을 가변 구동체(50)에 전달할 수 있는 구성이면 제한없이 본 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴에 적용될 수 있다.

즉, 조인트부재(40)는 회동가능하게 구비되며, 조인트부재(40)의 일측 단부는 가변 구동체(50)의 회전 중심축이 되는 머리부(52)와 결합되고, 조인트부재(40)의 회전방향에 따라 상기 머리부(52)를 포함하는 가변 구동체(50)의 회동이 제어된다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 보조구동축(20)이 연장되어 조인트부재(40)를 일체로 구성하거나, 복수의 보조구동축(20)에 별도의 조인트부재(40)가 결합될 수 있고, 상기 조인트부재(40)에 의해 보조구동축(20)과 가변 구동체(50)가 연결되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 가변 구동체(50)는 조인트부재(40)와 직접 결합되는 머리부(52)와 상기 머리부(52)로부터 연장되어 뻗어있는 날개부(54)로 구성된다. 가변 구동체(50)는 보조구동축(20)의 개수와 동일하게 구비될 수 있다.

가변 구동체(50)의 머리부(52)에는 조인트부재(40)가 삽입될 수 있도록 조인트부재(40)의 삽입단의 형상과 부합하는 홈이 형성되어 있다. 따라서, 가변 구동체(50)는 조인트부재(40)에 결합되어, 조인트부재(40)가 보조구동축(20)에 의해 회전할 경우, 이와 맞물려 있는 가변 구동체(50)에도 상기 회전력이 전달되어, 가변 구동체(50)의 머리부(52)와 날개부(54)도 보조구동축(20)의 회전축을 중심으로 함께 스윙하게 된다.

날개부(54)는 머리부(52)와 일체로 형성되되, 머리부(52)로부터 연장되어 뻗어있다. 조인트부재(40)에 의해 머리부(52)가 회전하게 되면, 그에 따라 날개부(54)는 소정의 방향으로 이동할 수 있다.

가변 구동체(50)의 형상에는 제한이 없으나, 가변 구동체(50)가 도 4와 같이 내측으로 모여 겹쳐진 상태에서 원형의 회전체(100)를 형성하여 평지를 용이하게 이동하도록, 가변 구동체(50)의 날개부(54)의 지면과 맞닿는 외주면이 원호형상으로 연장되어 뻗어있을 수 있다.

상기 날개부(54)의 원호형상의 곡률은 가변 구동체(50)의 개수에 따라 정해질 수 있다. 즉, 복수의 가변 구동체(50)의 외주면이 일체로 원형의 바퀴를 형성하는 것이므로, 가변 구동체(50)의 개수가 많을수록 날개부(54)의 연장된 길이는 짧아지고 곡률도 적어지게 된다.

이 때, 복수의 가변 구동체(50)는 도 1 및 도 2에서와 같이 인접한 다른 가변 구동체(50)의 단부와 인접하게 되는데, 원형의 회전체(100)가 굴곡없이 온전한 원형을 형성하도록 하게 위해서는 도 5에 도시된 바와 같이, 머리부(52)의 단부는 테이퍼 진 홈(33)을 가질 수 있다. 즉, 날개부(54)의 단부가 인접한 가변 구동체(50)의 머리부(52)에 형성된 홈(53)에 수용되어 전체적으로 도 4와 같이 외주면이 돌출없이 매끈한 원형의 회전체(100)를 형성할 수 있다.

도 4는 가변 구동체(50)가 보조구동축(20)의 외주면과 밀착되도록 내측으로 모여 겹쳐진 상태로 원형의 회전체(100)를 형성하는 모습을 도시하는데, 보다 구체적으로는 하나의 가변 구동체(50)의 날개부(54)가 인접한 가변 구동체(50)의 머리부(52)에 형성된 홈(53)에 수용되는 형태로 원형의 회전체(100)를 형성하게 된다.

본 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴는 평지에서는 원형의 회전체(100)를 형성하여 일반적인 원형 바퀴와 같이 노면에 밀착되어 회전에 의해 발생하는 반작용 및 마찰력에 의해 원하는 방향으로 주행할 수 있다. 마찰력을 높여 주행이 용이하도록 하거나 내구성을 높여서 제품 수명이 향상될 수 있도록, 필요에 따라 가변 구동체(50)의 외면에 특수코팅처리를 할 수 있다. 예를 들어, 가변 구동체(50)가 원형의 회전체(100)를 형성하는 경우 지면과 맞닿는 외주면에 고무코팅 처리를 하여 마찰력을 높여 이동속도를 향상시킬 수 있다.

한편, 평지가 아닌 노면상태 즉 장애물이 많은 산길 또는 노면이 불규칙한 경우에는 도 4와 같은 원형의 회전체(100)가 진행하기 곤란하다. 특히 단차가 형성되어 있는 경우 예를 들어 차도와 인도 사이의 블록을 주행하는 경우에는 순간적으로 지면으로부터 원형의 회전체(100)가 이격되어 주행을 위한 힘을 발휘할 수 없게 된다. 이러한 경우 가변 구동체(50)가 도 6과 같이 날개형의 회전체(200)를 형성하도록 펼쳐지게 된다.

즉, 가변 구동체(50)의 날개부(54)가 인접한 다른 가변 구동체(50)의 머리부(52)와 멀어지는 방향으로 펼쳐지면서 세워져 날개형의 회전체(200)를 형성한다. 날개형의 회전체(200)는 원형의 회전체(100)에 비해 바퀴의 직경이 크고 다수의 날개에 의해 장애물을 넘거나, 단차가 형성된 경로를 주행함에 있어서 안정적이다.

도 7와 같이, 본 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴가 적용된 이동체는 험지를 용이하게 극복하여 주행을 계속할 수 있게 된다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 실제 토크를 형성하는 구동축(10) 및 보조구동축(20)은 하우징(30)내에 수용되어 외부와 차단되기 때문에, 험지를 구동하면서 발생할 수 있는 구동축(10) 및/또는 보조구동축(20)의 이물질 끼임 현상을 방지하고, 안정된 주행이 가능하도록 할 수 있다.

본 실시예에 따른 이물질 차단 가변구동바퀴는 노면의 상태에 따라 원형의 회전체(100) 또는 날개형의 회전체(200)를 형성하여 가변적이며, 이와 같은 가변 과정에 있어서 별도의 노면 상태를 감지하는 센서나 센서에 의해 포착된 노면의 상태를 분석하여 가변 과정을 전자적으로 제어하는 제어부에 해당하는 구성이 불필요하다. 즉, 노면의 상태에 따라 자동적으로 원형의 회전체(100)에서 날개형의 회전체(200)로 변화하게 된다.

이와 같은 본 실시예의 이물질 차단 가변구동바퀴의 가변원리는 도 8에 개략적으로 도시되어 있으며, 도 8을 참조하여 자동가변원리를 설명하면 다음과 같다.

평지에서는 앞선 도 4에서와 같이 원형의 회전체(100) 상태로 주행을 하게 된다. 모터에 의해 회전(R)하는 구동축(10)으로 인해 맞물려 있는 복수의 보조구동축(20)도 함께 회전력(R’)을 받게 된다.

이 때, 평지의 경우에는 보조구동축(20)에 의해 가변 구동체(50)에 걸리는 토크의 수직성분(T)은 노면 순응형 이물질 차단 가변구동바퀴를 포함하는 차체 전체의 하중이 지면을 누르는 힘과 평행을 이루는 수직항력(N) 보다 작게 된다.

따라서, 토크에 의해 가변 구동체(50)의 날개부(54)가 펴지려고 하는 힘보다 수직항력(N)이 더 크기 때문에 날개부(54)가 내측으로 모여 겹쳐진 상태인 원형의 회전체(100)를 유지하면서 전체 가변구동바퀴가 주행을 계속하게 된다.

수직항력(N)에 의해 펼쳐지는 상태가 억제되는 것은 원형의 회전체(100)를 형성하는 다수의 가변 구동체(50) 중에서 일정한 시점에 지면과 맞닿아 있는 하나의 가변 구동체(50) 뿐이지만, 복수의 가변 구동체(50)는 모두 중심이 되는 구동축(10)에 의해 동일한 회전방향 및 회전수로 회전하는 보조구동축(20)에 의해 제어되므로, 하나의 가변 구동체(50)가 지면에 닿아있는 경우에도 모든 가변 구동체(50)가 내측으로 접힌 상태를 유지한다.

뿐만 아니라, 앞서 설명한 바와 같이 머리부(52)의 단부에 형성된 홈(53)을 더 구비함으로써 인접한 가변 구동체(50)가 서로를 가압하여 원형의 회전체(100) 상태를 보다 안정되게 유지하도록 하여 평지에서 날개부(54)가 펼쳐지는 것을 방지할 수 있다.

주행을 계속하다가 도 8의 상태와 같이 장애물(O)을 만나거나 단차가 형성된 단턱을 지나가게 되면, 순간적으로 가바퀴의 일부가 지면과 이격되게 된다.

이때, 구동축(10)에는 평소보다 큰 회전력이 가해지게 된다. 이로 인해 가변 구동체(50)의 회전에 의한 토크가 증가하게 되는데, 증가된 토크의 수직방향성분(T)이 수직항력(N) 보다 크게 되면, 수직항력(N)을 극복하고 토크에 의해 가변 구동체(50)는 날개부(54)가 인접한 다른 가변 구동체(50)의 머리부(52)와 멀어지는 방향으로 보조구동축(20)의 중심을 회전축으로 하여 펼쳐지면서 세워져서 날개형의 회전체(200)를 형성하게 된다.

따라서, 별도의 전자적인 제어 없이도 노면의 상태에 따라서 원형의 회전체(100) 상태에서 날개형의 회전체(200) 상태로 변이되어 험지를 극복하고 안정적인 주행을 계속 유지할 수 있다.

가변 구동체(50)가 위와 같이 날개형의 회전체(200)를 형성하는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 가변 구동체(50)의 머리부(52)는 보조구동축(20)의 회전방향(R’, 도면상으로 시계방향)을 따라 이동하다가 구동축(10)의 외주면과 맞닿아 더 이상 회전하지 못하게 된다. 이와 같이, 구동축(10)의 외주면에 의해 가변 구동체(50)의 날개형 회전체(200) 상태가 유지된 상태로 구동축(10)이 회전함으로써 본 실시예에 따른 가변구동바퀴 전체가 회전하여 험지를 극복할 수 있게 된다.

이상의 원리에 의해 별도의 센서 및 제어장치 없이도 노면의 상태에 따라 바퀴의 상태가 자동적으로 가변되는 노면 순응형태로 구동되는 이물질 차단 가변구동바퀴가 제공되게 되며, 특히 노면 순응형 이물질 차단 가변구동바퀴의 상태변화에도 불구하도 동일한 주행방향을 유지할 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 구동축과 보조구동축은 하우징에 의해 보호되므로, 구동에 의해 발생하는 이물질 끼임 등이 방지되어 지속적인 구동이 가능하며, 오작동 또는 고장을 방지할 수 있는 이물질 차단 가변구동바퀴를 제공할 수 있다.

이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 내에서 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것인바, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정된 형태에 국한되는 것은 아니다.

10: 구동축 20: 보조구동축
30: 하우징 40: 조인트부재
50: 가변 구동체 52: 머리부
53: 홈 54: 날개부
100: 원형의 회전체 200: 날개형의 회전체

Claims

모터의 구동에 의해 회전가능한 구동축;
상기 구동축과 맞물려 회전가능한 보조구동축;
상기 구동축 및 보조구동축을 수용하여 외부와 단절시키는 하우징;
상기 보조구동축으로부터 축방향으로 연장되어 상기 하우징을 관통하여 상기 하우징 외부로 회전력을 전달하는 조인트부재;
상기 조인트부재에 삽입되어 상기 보조구동축의 회전에 따라 접철가능하게 구비되고, 상기 조인트부재에 삽입되는 머리부와 상기 머리부로부터 연장되어 뻗어있는 날개부로 구성되는 가변 구동체를 포함하되,
상기 가변 구동체의 상기 머리부에는, 상기 가변 구동체에 인접한 다른 가변 구동체에 구비된 날개부의 단부를 수용할 수 있는 홈이 형성되고,
상기 단부는, 상기 홈에 수용되어 상기 가변 구동체의 상기 머리부에 의해 가압되는 이물질 차단 가변구동바퀴.
제1항에 있어서,
상기 가변 구동체의 상기 날개부는, 상기 다른 가변 구동체에 구비된 머리부에 인접하도록 내측으로 접혀서 원형의 회전체를 형성하는 이물질 차단 가변구동바퀴.
제1항에 있어서,
상기 보조구동축의 회전에 의해 발생한 토크의 수직방향 성분이 상기 가변구동바퀴의 수직항력보다 큰 경우, 상기 가변 구동체의 상기 날개부는, 상기 다른 가변 구동체에 구비된 머리부와 멀어지는 방향으로 펼쳐지면서 세워져 날개형의 회전체를 형성하는 이물질 차단 가변구동바퀴.
제1항에 있어서,
상기 구동축과 보조구동축은 각 외주면에 형성된 기어이빨이 맞물려 회전하는 기어로 구성된 이물질 차단 가변구동바퀴.
제1항에 있어서,
상기 구동축과 보조구동축은 마찰드럼에 의해 맞물리는 이물질 차단 가변구동바퀴.
제1항에 있어서,
상기 구동축과 보조구동축은 벨트에 의해 맞물리는 이물질 차단 가변구동바퀴.
제1항에 있어서,
상기 가변 구동체의 상기 날개부 및 상기 다른 가변 구동체의 상기 날개부는 , 원호형상으로 연장되어 뻗어있는 이물질 차단 가변구동바퀴.
삭제
제1항에 있어서,
상기 가변 구동체 및 상기 다른 가변 구동체는, 그 외면이 고무코팅처리된 이물질 차단 가변구동바퀴.