KR101937666B1 - 궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조 - Google Patents

궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조 Download PDF

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Abstract

궤도형 차량의 경우 조향을 위해서는 왼쪽 또는 오른쪽 바퀴의 회전을 정지하고, 한쪽의 궤도만을 주행상태로 두어 진행하게 된다. 따라서, 조향을 위해서는 좌우측에 동력을 단속하는 장치가 각각 구비되어야 하고, 차량궤도의 측면 저항이 심해 차량의 궤도이탈이나 동력이 손실되는 단점이 있다. 본 발명은 차동기어의 원리를 이용하여 상기 문제를 해결하고자 한다. 즉, 엔진의 동력을 동력전달축으로부터 전달받는 왼쪽 바퀴동력 전달기어(200) 및 오른쪽 바퀴 동력입력기어(210); 및 상기 왼쪽 및 오른쪽 바퀴동력 전달기어로부터 동력을 전달받는 왼쪽 바퀴 동력 입력클러치기어(320) 및 오른쪽 바퀴 동력 입력클러치기어(420); 및 상기 왼쪽 및 오른쪽 바퀴 동력 입력클러치기어로부터 각각 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)으로 동력을 단속하여 전달하는 왼쪽 바퀴 싱크로나이져(310) 및 오른쪽 바퀴 싱크로나이져(410); 및 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)과 각각 차동기어박스 내에 구비되는 왼쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어(330) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어(430); 및 상기 차동기어박스 내에서 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어(330) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어(430)와 전후방향에서 연결되는 베벨기어1(510) 및 베벨기어2(520); 및 상기 차동기어박스의 회전을 제어하는 차동기어박스 브레이크(530)를 구비하는 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조를 제공한다. 본 발명은 상기와 같은 구성에 의하여 하나의 동력원(엔진, 모터 등)으로부터 궤도륜에 동력을 전달하는 바퀴축에 좌우 동력을 단속하는 수단을 제공함으로써, 궤도형 차량의 조향을 쉽게하는 동력전달 구조를 제공한다.

Description

궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조{Tracked Transmission System of Vehicle}
본 발명은 궤도형 차량의 회전 성능을 향상시키기 위한 동력전달구조에 관한 발명이다.
본 발명 이전의 선행기술로 모터와 엔진을 구비한 하이브리드 전기차량에 관한 발명이 제시되어 있다. 연료의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 엔진; 상기 엔진의 출력이 발전기를 경유하여 선택적인 동력전달이 가능하도록 하는 클러치와; 상기 클러치를 통해 엔진의 출력이 전달되도록 구비되는 추진축과; 상기 추진축의 양쪽을 통해 동력 전달이 이루어지도록 구비되는 제 1, 2선기어와; 상기 제 1, 2선기어에 의해 동력을 전달받아 출력축으로 전달하는 제 1, 2유성기어단과; 상기 제 1, 2유성기어단의 사이에 위치하면서 상기 제 1, 2유성 기어단과 연결되어 동력 전달이 이루어지는 복합 유성기어단과; 상기 복합 유성기어단의 양쪽에 위치하면서 각각 제 1, 2선기어와 연결되어 구동시키는 제 1, 2견인모터와; 상기 복합 유성기어단과 한쪽 제 1견인모터와의 사이에 위치하면서 제 1유성기어단과 조향축으로 연결되는 조향모터와; 발전기와 접속되면서 상기 제 1,2견인모터와 조향모터를 제어하는 콘트롤러를 포함한 발명이 개시되어 있다.
또 다른 선행기술로는 다기능 농기계 동력차량에 관한 것으로, 동력을 제공하는 엔진부(10)와, 기어 변속을 용이하게 해 줄 수 있는 유압전동장치(HST;20)와, 변속이 이루어지는 트랜스밋션부(40)와, 무한궤도 방식의 주행부(30)와, 차체를 형성하는 메인프레임(60)과, 상기 메인프레임(60)의 상부에 위치되는 적재부(70)를 갖는 다기능 농기계 동력차량에 있어서, 상기 엔진부(10)와 유압전동장치(HST;20)가 프랜지 커플링 방식으로 직접 연결되고, 상기 유압전동장치(HST;20)의 후방에 트랜스밋션부(40)가 배치되며, 이 트랜스밋션부(40)에 유니버셜조인트(41)로 연결되는 후륜축(51)으로부터 동력을 전달받아 구동하는 기술이 제시되어 있다.
등록특허공보 10-1266632 등록특허공보 20-0445718
본 발명은 궤도형 차량의 경우 조향을 위해서는 왼쪽 또는 오른쪽 바퀴의 회전을 정지하고, 한쪽의 궤도만을 주행상태로 두어 진행하게 된다. 따라서, 조향을 위해서는 좌우측에 동력을 단속하는 장치가 구비되어야 하고, 회전반경도 크게 되고, 궤도의 측면에 지면의 마찰 저항이 증가하여 궤도 이탈되거나, 마찰에 의한 동력 손실이 증가되는 단점이 있다. 본 발명은 이러한 문제를 차동기어의 원리를 이용하여 해결하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여,
엔진의 동력을 동력전달축으로부터 전달받는 왼쪽 바퀴동력 전달기어(200) 및 오른쪽 바퀴 동력입력기어(210); 및 상기 왼쪽 및 오른쪽 바퀴동력 전달기어로부터 동력을 전달받는 왼쪽 바퀴 동력 입력클러치기어(320) 및 오른쪽 바퀴 동력 입력클러치기어(420); 및
상기 왼쪽 및 오른쪽 바퀴 동력 입력클러치기어로부터 각각 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)으로 동력을 단속하여 전달하는 왼쪽 바퀴 싱크로나이져(310) 및 오른쪽 바퀴 싱크로나이져(410); 및
상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)과 각각 차동기어박스 내에 구비되는 왼쪽 바퀴 동력출력축 연결 바벨기어(330) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축 연결 바벨기어(430); 및
상기 차동기어박스 내에서 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축 연결 바벨기어(330) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축 연결 바벨기어(430)와 전후방향에서 연결되는 바벨기어1(510) 및 바벨기어2(520); 및
상기 바벨기어박스의 회전을 제어하는 바벨기어박스 브레이크(530)를 구비하는 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)에 상기 싱크로나이져(310, 410)가 연결되지 않았을 때, 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)을 고정하기 위한 왼쪽 바퀴 동력출력축 브레이크(340) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축 브레이크(440)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)에 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)의 회전을 측정하기 위한 엔코더(350, 450)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조를 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의하여 하나의 동력원(엔진, 모터 등)으로부터 궤도륜에 동력을 전달하는 바퀴축에 좌우 동력을 단속하는 수단을 제공함으로써, 궤도형 차량의 조향을 쉽게하는 동력전달 구조를 제공한다.
도 1 본 발명의 동력전달장치 구성도
도 2 본 발명의 우회전 동력전달 연결도
도 3 본 발명의 좌회전 동력전달 연결도
도 4 본 발명의 우스핀 동력전달 연결도
도 5 본 발명의 좌스핀 동력전달 연결도
본 발명의 작용효과를 도면을 이용하여 설명하면 하기와 같다.
도 1로부터 본 발명의 엔진의 동력이 입력되면 왼쪽 바퀴동력 전달기어와 오른쪽 바퀴동력 전달기어에 동력이 전달되어 회전하고 상기 동력은 왼쪽 바퀴 싱크로나이져와 오른쪽 바퀴 싱크로나이져의 연결로 왼쪽 바퀴 동력출력축과 오른쪽 바퀴 동력출력축으로 동력이 전달되어 궤도차량이 전진 또는 후진하게 된다.
도 2은 우회전하는 구성으로 상기 전진 연결에서 오른쪽 바퀴 싱크로나이져 동력을 차단함으로써 오른쪽 바퀴 동력출력축으로 동력전달이 중단되어 궤도차량이 오른쪽으로 회전하게 된다.
이때, 오른쪽 바퀴의 중력에 의한 움직임을 완전히 정지시키기 위하여 오른쪽 바퀴 동력출력축 브레이크를 사용할 수 있다.
도 3은 상기의 구성과 같고 다만 왼쪽 바퀴 싱크로나이져의 동력을 차단하는 점에 차이가 있다.
도 4는 상기 도 2의 작용에서 차동기어박스(차동기어박스) 브레이크를 동작시켜 차동기어박스의 회전을 차단함으로써 상기 오른쪽 바퀴 동력출력축이 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축과 반대로 회전하여 궤도차량의 왼쪽과 오른쪽 궤도륜이 반대로 회전하여 작은 선회반경을 가지면서 선회할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 상기 도4와 반대로 회전하는 동작이다.
또한, 본 발명은 상기 왼쪽과 오른쪽에 바퀴 동력출력축 상에 엔코더를 각각 구비하고 있어,
사용자의 조향 신호에 의하여 상기 왼쪽 바퀴 싱크로나이져와 오른쪽 바퀴 싱크로나이져의 동력전달을 상기 엔코더의 회전비율로 조절함으로써 상기 왼쪽과 오른쪽에 바퀴 동력출력축의 회전속도를 조절한다.
이러한 구성에 의하여 기존의 궤도차량의 조향은 한쪽 궤도륜의 정지상태에서 조향을 하고, 다시 직선주행을하다. 조향신호에 의하여 다시 한쪽 궤도륜이 정지하여 회전하는 과정을 반복하였으나, 본 발명은 연속적으로 좌우의 궤도륜이 움직이는 상태에서 사용자의 조향 신호에 따라 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축 회전감지용 엔코더 및 오른쪽 바퀴 동력출력축 회전감지용 엔코더의 신호 비율을 상기 왼쪽 바퀴 싱크로나이져와 오른쪽 바퀴 싱크로나이져를 제어함으로써 구현된다.
이를 위하여 싱크로나이져 구성 이외에 도그 클러치 및 토크컨버터 등이 사용될 수 있으며, 동력이 작은 경우 전자클러치를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 궤도륜의 동력전달에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 세그웨이와 같이 수평으로 2개의 원형 차륜을 구비한 개인용 이동수단에도 사용될 수 있다.
이러한 구성의 경우 상기 싱크로나이져 대신 전자클러치 등을 사용하여 하나의 동력원을 이용하여 제자리 회전부터 조향정도에 따라 다양한 회전 반경을 가지는 주행이 가능함은 물론이다.
즉. 사용자에 의하여 입력되는 조향각(미도시)을 입력받은 제어기(미도시); 및 상기 제어기의 조향각은 로터리 엔코더, 가속도센서, 리니어 엔코더 등이 될 수 있다.
상기 제어기의 또 다른 입력으로 왼쪽과 오른쪽의 동력출력축 회전감지용 엔코더 신호이다.
상기 제어기는 상기 로터리 엔코더로 입력받은 조향각으로부터 상기 왼쪽과 오른쪽의 동력출력축 회전감지용 엔코더의 회전비율을 계산하고, 상기 회전비율로 상기 왼쪽과 오른쪽 바퀴 동력출력축이 회전할 수 있도록 상기 도 1의 왼쪽 및 오른쪽 바퀴 싱크로나이져 대신에 설치된 왼쪽 및 오른쪽 전자클러치를 PWM(Pulse With Modulation) 단속 제어하는 단속제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달 제어방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 구성이외에 자이로센서(미도시) 또는 지자기센서(미도시)를 더 구비하여, 상기 엔코더의 회전비율을 계산하고 이를 이용하여, 왼쪽 및 오른쪽 바퀴 싱크로나이져 대신에 설치된 왼쪽 및 오른쪽 전자클러치를 PWM(Pulse With Modulation) 단속 제어하는 단속제어단계에서의 제어결과가 예상된 각도로 회전하는지 상기 자이로센서 또는 지자기센서에서 측정하여, 상기 궤도차량이 오버스티어되는지 언더스티어되는지 판단하여 상기 왼쪽과 오른쪽의 동력출력축 회전감지용 엔코더의 회전비율을 다시 수정하는 것을 특징으로 하는 동력전달 제어방법을 제공한다.
또한, 오버스티어 또는 언더스티어되는 각도가 10% 이상인 경우 지면이 미끄럽거나 마찰이 심한 상태이므로, 차량의 주행속도를 30Km/h 이하로 제한하는 것을 특징으로 하는 동력전달 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 가속도 센서에 의하여 차량의 바퀴의 구동력으로 움직이는 방향과 실제 가속도를 받는 방향이 동일한지 판단하고, 이를 이용하여 궤도차량의 슬립이 측방향으로 발생하는지 판단하여 측방향 슬립이 발생하는 경우 현재 주행속도의 70% 이하로 속도를 제한하는 것을 특징으로 하는 동력전달 제어방법을 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 작용효과를 하기의 구성에 의하여 해결하였다.
엔진의 동력을 동력전달축으로부터 전달받는 왼쪽 바퀴동력 전달기어(200) 및 오른쪽 바퀴 동력입력기어(210); 및 상기 왼쪽 및 오른쪽 바퀴동력 전달기어로부터 동력을 전달받는 왼쪽 바퀴 동력 입력클러치기어(320) 및 오른쪽 바퀴 동력 입력클러치기어(420); 및
상기 왼쪽 및 오른쪽 바퀴 동력 입력클러치기어로부터 각각 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)으로 동력을 단속하여 전달하는 왼쪽 바퀴 싱크로나이져(310) 및 오른쪽 바퀴 싱크로나이져(410); 및
상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)과 각각 차동기어박스 내에 구비되는 왼쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어(330) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어(430); 및
상기 차동기어박스 내에서 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어(330) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어(430)와 전후방향에서 연결되는 베벨기어1(510) 및 베벨기어2(520); 및
상기 차동기어박스의 회전을 제어하는 차동기어박스 브레이크(530)를 구비하는 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)에 상기 싱크로나이져(310, 410)가 연결되지 않았을 때, 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)을 고정하기 위한 왼쪽 바퀴 동력출력축 브레이크(340) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축 브레이크(440)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)에 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)의 회전을 측정하기 위한 엔코더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 차동기어박스(차동기어박스)외측에 자석을 N극과 S극을 교번하여 설치하고, 차동기어박스 둘레에 코일을 자석에 대응되는 위치에 간격을 두고 설치함으로써 상기 코일에 직류를 연결함으로써 상기 차동기어박스를 정지시킬 수 있고, 상기 차동기어박스의 회전에 의하여 상기 코일에서 전력을 얻을 수 있다.
또한, 상기 코일에 교류를 연결함으로써 상기 차동기어박스를 회전시킴으로써 차량을 이동할 수 있는 것을 특징으로 한다.
100 : 엔진동력
200 : 왼쪽 바퀴동력 전달기어
210 : 오른쪽 바퀴 동력입력기어
300 : 왼쪽 바퀴 동력출력축
310 : 왼쪽 바퀴 싱크로나이져 또는 도그 클러치
320 : 왼쪽 바퀴 동력 입력클러치기어
330 : 왼쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어
340 : 왼쪽 바퀴 동력출력축 브레이크
350 : 왼쪽 바퀴 동력출력축 회전감지용 엔코더
400 : 오른쪽 바퀴 동력출력축
410 : 오른쪽 바퀴 싱크로나이져 또는 도그 클러치
420 : 오른쪽 바퀴 동력 입력클러치기어
430 : 오른쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어
440 : 오른쪽 바퀴 동력출력축 브레이크
450 : 오른쪽 바퀴 동력출력축 회전감지용 엔코더
500 : 차동기어 박스
510 : 베벨기어1
520 : 베벨기어2
530 : 차동기어 박스 브레이크

Claims (3)

  1. 엔진의 동력을 동력전달축으로부터 전달받는 왼쪽 바퀴동력 전달기어(200) 및 오른쪽 바퀴 동력입력기어(210); 및 상기 왼쪽 및 오른쪽 바퀴동력 전달기어로부터 동력을 전달받는 왼쪽 바퀴 동력 입력클러치기어(320) 및 오른쪽 바퀴 동력 입력클러치기어(420); 및
    상기 왼쪽 및 오른쪽 바퀴 동력 입력클러치기어로부터 각각 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)으로 동력을 단속하여 전달하는 왼쪽 바퀴 싱크로나이져(310) 및 오른쪽 바퀴 싱크로나이져(410); 및
    상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)과 각각 차동기어박스 내에 구비되는 왼쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어(330) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어(430); 및
    상기 차동기어박스 내에서 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어(330) 및 상기 오른쪽 바퀴 동력출력축 연결 베벨기어(430)와 전후방향에서 연결되는 베벨기어1(510) 및 베벨기어2(520); 및
    상기 차동기어박스의 회전을 제어하는 차동기어박스 브레이크(530)를 구비하는 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)에 상기 왼쪽 및 오른쪽 바퀴 싱크로나이져(310, 410)가 연결되지 않았을 때, 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)을 고정하기 위한 왼쪽 바퀴 동력출력축 브레이크(340) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축 브레이크(440)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)에 상기 왼쪽 바퀴 동력출력축(300) 및 오른쪽 바퀴 동력출력축(400)의 회전을 측정하기 위한 엔코더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조.
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