KR101543987B1 - 유아용 전동차의 제동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유아용 전동차의 제동장치에 관한 것으로, 차체에 장착된 구동모터에 의하여 바퀴가 구동되고 구동모터와 바퀴는 감속기에 의하여 기어비를 갖도록 연결되어 구동모터의 회전수를 바퀴의 회전력으로 전환하여 바퀴구동이 이루어지도록 되는 것에 있어서, 상기 구동모터와 연동하여 회전작동하는 금속재의 디스크를 장착하고, 상기 디스크에 연접하게 제어유닛을 장착하며, 상기 제어유닛에는 전원의 인가 여부에 따라 자력을 발생하는 전자석을 내장함으로써 제어유닛에 전원을 인가하면 전자석에 자력이 발생하면서 디스크와 제어유닛 간에 인력이 발생하고, 디스크가 제어유닛에 인력에 의하여 부착된 상태에서 구동모터의 구동축이 공회전하는 것을 차단하여 전동차의 제동이 이루어지도록 한 것이다.

Description

유아용 전동차의 제동장치{VEHICLE FOR CHILDREN}

본 발명은 유아용 전동차의 제동장치에 관한 것으로, 전자석을 활용하여 구동모터의 공회전을 즉시 차단함으로써 주행시 제동력을 향상시키고 정차된 상태에서의 제동 안정성을 확보할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 유아용 전동차는 유아가 직접 핸들을 조작하면서 운전할 수 있는 완구의 일종으로, 배터리에 의해 동작하는 모터의 구동력에 의해 바퀴가 회전하면서 차체가 주행하고 조향 핸들의 조작에 의하여 방향 전환이 이루어질 수 있도록 만들어진 자동차를 일컫는다.

이러한 유아용 전동차는 차체에 탑승한 아이들의 수동 조작이나 보호자가 무선 컨트롤러를 조작하여 구동하며, 차체에 탑승한 아이들이 차체 내에 구비된 가속 페달을 밟거나 보호자가 무선 컨트롤러로 주행버튼을 누르면 속도가 올라가고 가속 페달을 놓거나 주행 버튼을 누르지 않으면 속도가 내려가게 된다.

즉, 유아용 전동차는 유아나 어린이가 탑승하는 것이기 때문에 저속(10km 이내)으로 설정되는데, 이 때문에 대부분의 유아용 전동차는 별도의 브레이크(이하 '제동장치'라 함)가 구비되지 않고 구동모터로 인가되는 전기을 차단함으로서 차체의 무게와 탑승자의 무게에 의하여 자연 감속이 이루어지게 설계된다.

그런데 이렇게 자연감속에 의한 제동방식은 유아용 전동차의 제동거리에 대한 안전기준을 충족할 수 없으며, 안전사고의 위험이 상존하고 사용상 보호자의 주의가 요구된다.

예를 들면, 어린이가 비탈길에서 전동차를 주행할 경우, 제동을 위하여 구동모터에 전원인가를 차단하더라도, 전동차의 관성력에 의하여 제동위치에서 벗어나거나 느리게 제동되며, 특히 비탈길의 경사도가 높은 경우에는 제동되지 않고 오히려 밀려나가게 되는 문제가 있어서 매우 위험하다.

따라서 최근에는 이러한 위험사고를 대비하여 브레이크 패드를 장착하여 유사시 패드의 마찰력에 의하여 제동이 이루어지도록 한 긴급 제동장치를 장착한 유아용 전동차가 제안되었다.

그러나 이러한 긴급 제동장치와 같은 추가적인 보조장치는 실사용자인 유아나 어린이가 가속 페달과 개별적으로 조작하기에 많은 어려움이 있으며, 보호자가 무선 컨트롤러로 전동차를 주행하는 경우에도 위험 사고 등의 불안요소에 대한 대응을 항상 준비하고 있어야 하기 때문에 사용상 피로감이 동반되는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 상술한 바와 같이 패드의 마찰력에 의하여 바퀴 구동을 중지하는 방식은 장기적으로 사용할 경우 패드의 마찰력이 저하되어 제동성능이 떨어지거나 또는 경사도가 높아서 관성력이 많이 작용하는 환경에서는 제동이 안정적으로 이루어지지 않고 차체가 밀리면서 제동거리가 증가하게 되는 문제가 여전히 남아 있다.

또한, 전동차를 일시 정차하거나 주차한 상태에서도 긴급 제동장치를 지속적으로 사용하지 않는 이상, 제동상태를 주시하고 있어야 하기 때문에 사용이 매우 불편하다는 단점도 있으며, 실사용자인 유아나 어린이의 경우 경사진 장소에서 긴급 제동장치를 잘못 조작하여 사고를 일으킬 수 있는 불안요소가 있다.

KR 101028834 B1 KR 1020150017042 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자가 가속 페달을 밟거나 주행버튼을 눌러서 전동차를 주행하다가 페달을 떼거나 주행버튼에서 손을 떼어서 구동모터의 작동을 중지시키면 즉시 제동장치가 작동하여 제동 안정성을 확보할 수 있도록 하고, 어린이용 전동차가 일시적으로 정지한 상태 또는 완전히 정차한 상태에서 차량을 출발하기 위한 조작이 없는 한 제동상태를 안정적으로 유지할 수 있도록 함에 본 발명의 목적이 있다.

또한, 제동장치의 구조가 간단한 구조로 이루어지도록 하여 어린이용 전동차의 내부구조에 손쉽게 적용하여 장착할 수 있도록 하고, 저렴한 비용으로 제작가능하도록 하며, 오작동이 발생하지 않고 안정적인 작동이 가능하도록 함에 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명은, 차체에 장착된 구동모터에 의하여 바퀴가 구동되고 구동모터와 바퀴는 감속기에 의하여 기어비를 갖도록 연결되어 구동모터의 회전수를 바퀴의 회전력으로 전환하여 바퀴구동이 이루어지도록 되는 것에 있어서, 상기 구동모터와 연동하여 회전작동하는 금속재의 디스크를 장착하고, 상기 디스크에 연접하게 제어유닛을 장착하며, 상기 제어유닛에는 전원의 인가 여부에 따라 자력을 발생하는 전자석을 내장함으로써 제어유닛에 전원을 인가하면 전자석에 자력이 발생하면서 디스크와 제어유닛 간에 인력이 발생하여 디스크가 제어유닛에 인력에 의하여 부착된 상태에서 구동모터의 구동축이 공회전하는 것을 차단하여 전동차의 제동이 이루어지도록 하고, 상기 제어유닛은 구동모터의 작동여부에 따라서 제어유닛에 전원을 인가하거나 차단하는 제어부에 의하여 작동제어가 이루어지도록 하며, 상기 디스크가 장착되는 위치를 구동축과 동일 축 선상에 배치함으로써 감속기에 내장된 복수의 감속기어의 기어비를 통하여 제동력을 확보할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 유아용 전동차의 제동장치에 의하면, 구동모터와 제동장치가 연동되어 구동모터의 작동이 중지되면 제동장치가 작동하고, 구동모터의 작동이 재개되면 제동장치의 작동이 중지되기 때문에 별도의 조작이 필요없이 사용자가 가속페달을 떼거나 주행버튼을 누르지 않으면 자동으로 제동상태로 전환되므로 조작이 매우 편리하다.

또한, 주행에서 제동으로의 전환 동작이 시간차 없이 즉시 이루어지므로 제동시간 및 제동거리를 현저히 단축할 수 있음은 물론, 차량이 정차되거나, 주차된 상태에서 제동상태가 지속적으로 유지되므로 제동의 안전성을 확보하고 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 구동모터에 연결되는 제동장치의 구조가 간단하기 때문에 설계 및 조립이 용이하여 저렴한 비용으로 제작할 수 있고, 장기간 지속적으로 사용하는 경우에도 제동기능이 저하되지 않기 때문에 반영구적인 사용이 가능하다.

또한, 패드의 마찰에 의한 제동방식이 아닌 자력에 의하여 구동축의 공회전을 차단하는 구조이기 때문에 제동시 소음이 전혀 없다.

도 1은 본 발명의 유아용 전동차의 구조를 나타낸 외관도
도 2는 본 발명의 제어장치의 구조를 나타낸 부분확대도
도 3은 본 발명의 제어장치가 장착된 상태의 유아용 전동차의 평면구조도
도 4는 본 발명의 구동모터 또는 제어유닛으로의 전원 전환구조를 나타낸 블럭도
도 5는 본 발명의 제어장치의 작동상태도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 유아용 전동차는 전동차의 골격과 외관을 구성하는 차체(10)에 구동모터(20)가 장착되고, 구동모터(20)에 바퀴(30)가 회전작동하면서 주행이 이루어지도록 되며, 구동모터(20)와 바퀴(30)는 감속기(40)로 연결되어 구동모터의 회전수를 바퀴의 회전력으로 전환하여 바퀴구동이 이루어지도록 되는 것으로, 제어장치의 구조는 상기 구동모터(20)와 연동하게 디스크(100)를 장착하고, 디스크(100)는 제어유닛(200)에 자력으로 탈착되도록 함으로서 구동모터(20)의 작동이 중지된 상태에서 디스크(100)가 제어유닛(200)에 자력으로 부착되어 구동모터(20)의 공회전을 방지하고 전동차의 제동이 이루어지도록 할 수 있다.

디스크(100)는 축 샤프트(110)에 장착되어 회전 작동이 이루어지며, 디스크의 형상은 제어유닛(200)에 접촉하기 위한 판상의 금속재로 제작될 수 있다.

제어유닛(200)은 전원을 인가받아 작동 여부가 결정되는 것으로, 차체(10)에 고정된 상태에서 그 내부에는 전원의 인가 여부에 따라 자력이 발생하는 전자석(210)이 내장되며, 제어유닛(200)에 전원이 인가되면 전자석(210)에 자력이 발생하여 디스크(100)가 인력에 의하여 부착되고, 제어유닛(200)에 인가된 전원을 차단하면 전자석(210)의 자력이 소멸되면서 디스크(100)가 떨어지게 된다.

한편, 디스크(100)가 장착되는 위치는 구동모터(20)의 구동축(21) 또는 감속기(40)에 내장된 감속기어 중 어느 하나에 선택적으로 장착되어 구동모터(20)가 작동함에 따라 디스크(100)가 연동되어 회전하도록 할 수 있지만, 가장 바람직하게는 구동모터(20)의 구동축(21)과 디스크(100)의 축 샤프트(110)가 동일 축 상에 형성되도록 함이 바람직하다.

즉, 구동모터(20)에서 발생하는 회전력을 바퀴(30)로 전달할 때 구동모터(20)의 회전수을 바퀴(30)의 회전력으로 전환한 힘(토크:Torqe)을 얻기 위하여 구동모터(20)와 바퀴(30)는 복수의 감속기어(41)가 내장된 감속기(40)가 장착되는데, 그 감속기(40)의 감속기어(41) 중 어느 하나의 축에 디스크(100)의 축 샤프트(110)를 연결하여 디스크(100)가 연동되도록 형성할 수 있으나, 더욱 바람직하게는 디스크(100)의 축 샤프트(110)를 전동차를 제동할 때 바퀴(30)가 회전하는데 부하가 가장 높게 걸리는 구동모터(20)의 구동축(21)과 동일 축 선상에 배치함으로서 자력이 미약하더라도 제동을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.

즉, 감속기(40)에 내장된 여러 개의 감속기어 중 바퀴(30)를 구동하기 위한 피동기어(41a)에 외력이 작용할 경우에도 복수의 감속기어를 경유하여 구동모터(20)의 모터축(21)에 연결되어 있는 구동기어(41b)로 동력이 전달되기 때문에 구동기어의 회전력(토크)가 매우 미약하며, 이 미약한 회전력을 디스크(100)와 제어유닛(200)이 자력으로 고정된 상태로 유지되므로 전동차의 제동이 이루어지게 되므로 제동효율이 향상된다.

또한, 상기 제어유닛(200)은 구동모터(20)의 작동 여부에 대응하여 전원을 인가하거나 차단하기 위한 제어부(300)에 연결되도록 하면, 구동모터(20) 또는 제어유닛(200)에 전원을 선택적으로 인가함으로서 주행에서 제동으로 또는 제동에서 주행으로의 전환이 즉시 이루어질 수 있다.

즉, 제어부(300)의 신호에 따라 구동모터(20)에 전원을 인가하여 구동모터(20)가 작동하면 제어유닛에 공급되는 전원을 차단하여 전동차의 주행이 이루어지도록 하고, 반대로 제어부(300)의 신호에 따라 구동모터(20)에 인가된 전원을 차단하면 구동모터의 작동이 중지됨과 동시에 제어유닛(200)에 전원이 인가되어 디스크(100)가 제어유닛(200)에 인력으로 부착되어 회전이 이루어지지 않게 되면서 이와 함께 구동모터(20)의 구동축(21)이 공회전하는 것을 차단하여 전동차를 제동할 수 있게 된다.

이때, 제어부(300)를 이용하여 구동모터(20)를 작동하는 작동제어는 가동요소, 즉 가속페달 또는 무선컨트롤러의 주행버튼으로 조작할 수 있는 것으로, 차체에 탑승한 아이들이 가속페달을 밟아서 수동 조작으로 구동되도록 하거나, 또는 보호자가 무선 컨트롤러의 주행버튼을 눌러서 구동모터의 작동 여부를 제어할 수 있다.

한편, 상기 디스크(100)는 상술한 바와 같이 바퀴(30)가 구동모터(20)의 구동축(21)을 회전하는데 필요한 부하가 전동차를 제동하는 힘으로 작용하도록 하기 위하여 구동모터(20)의 구동축(21)과 디스크(100)의 축 샤프트(110)가 동일 축 상에 일체로 형성되도록 함이 바람직한 것으로, 축 샤프트(110)는 유동범위 내에서 슬라이드 작동 가능하게 장착되어 제어유닛(200)에 부착되거나 또는 부착상태가 해제되도록 할 수 있다.

이때, 상기 축 샤프트(110)는 탄성요소(120)에 의하여 탄성 고정되도록 장착하면 제어유닛(200)에 인가된 전원이 차단될 경우 디스크(100)가 제어유닛(200)으로부터 이격되게 떨어지게 작동하게 되며, 이에 따라 전동차가 주행시 디스크(100)가 공회전 할 경우에도 디스크(100)와 제어유닛(200)이 마찰되지 않고 부속이 마모되는 것을 방지할 수 있다.

10: 차체
20: 구동모터 21: 구동축
30: 바퀴
40: 감속기 41: 감속기어
41a: 피동기어 41b: 구동기어
100: 디스크 100: 샤프트
120: 탄성요소
200: 제어유닛 210: 전자석
300: 제어부

Claims (5)

1. 차체(10)에 장착된 구동모터(20)에 의하여 바퀴(30)가 구동되고, 구동모터(20)와 바퀴(30)가 감속기(40)에 의하여 기어비를 갖도록 연결되어 구동모터의 회전수를 바퀴의 회전력으로 전환하여 바퀴구동이 이루어지도록 되는 유아용 전동차에 있어서,
   상기 구동모터(20)의 구동축(21)과 연동되게 장착되어 구동축이 회전하면 함께 회전되는 금속재의 디스크(100)가 구비되고,
   상기 디스크(100)와 마주보게 전자석(210)이 내장된 제어유닛(200)이 장착되며,
   상기 제어유닛(200)은 구동모터(20)의 작동이 중지되면 제어유닛(200)에 전원이 인가되고, 구동모터(20)의 작동이 개시되면 제어유닛(200)에 인가된 전원을 차단하는 제어부(300)와 연결되어 구동모터의 작동여부에 따라서 주행 또는 제동이 자동 전환되며,
   상기 감속기(40)에는 구동모터(20)의 회전력을 바퀴(30)의 회전력으로 전환하기 위하여 바퀴축에 연결되는 피동기어(41a)와 모터축에 연결되는 구동기어(41b)를 포함하는 복수의 감속기어(41)가 내장되고,
   상기 디스크(100)는 복수의 감속기어(41) 중 바퀴(30)가 회전할 때 부하가 가장 높게 걸리는 구동기어(41b)의 구동축(21)과 동일 축 선상에 배치되어 감속기의 기어비를 통하여 제동력을 확보할 수 있게 됨을 특징으로 하는 유아용 전동차의 제동장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 디스크(100)는 구동모터(20)의 구동축(21)과 연동하여 작동하기 위한 축 샤프트(110)가 유동범위 내에서 슬라이드 작동 가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 유아용 전동차의 제동장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 디스크(100)는 축 샤프트(110)가 탄성요소(120)에 의하여 탄성 고정되어 제어유닛(200)에 인가된 전원이 차단될 경우 디스크(100)가 제어유닛(200)으로부터 이격되게 작동함을 특징으로 유아용 전동차의 제동장치.
5. 삭제

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