KR102173147B1 - Auxiliary wheel for driving equipment - Google Patents

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KR102173147B1
KR102173147B1 KR1020190118035A KR20190118035A KR102173147B1 KR 102173147 B1 KR102173147 B1 KR 102173147B1 KR 1020190118035 A KR1020190118035 A KR 1020190118035A KR 20190118035 A KR20190118035 A KR 20190118035A KR 102173147 B1 KR102173147 B1 KR 102173147B1
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wheel
shaft
rotation
driving
auxiliary wheel
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KR1020190118035A
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이후승
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충남대학교산학협력단
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Abstract

According to the present invention, provided is an auxiliary wheel capable of enabling an accurate and smooth turning motion during a direction change procedure as well as straight driving, and, in particular, satisfying an accurate and stable direction change without causing an unstable posture change of a driving apparatus during a 180-degree direction change. To achieve the purpose, the auxiliary wheel includes: a rotary frame combined to be rotatable around a rotary shaft with respect to the driving apparatus; and a wheel combined to be rotatable around a driving shaft with respect to the rotary frame. The rotary shaft and the driving shaft are placed to across each other, while having a cross point where the shafts meet each other. The wheel is combined with the rotary frame, while being able to be slid in a direction to the driving shaft between a first position where the gravity center of the wheel is placed on the cross point and a second position where the same is placed apart from the cross point. Thus, when the driving apparatus makes a 180-degree direction change, the direction change is made in a state in which the gravity center of the wheel is moved to the first position without the rotation of the rotary frame, and when the driving apparatus makes a non-180-degree direction change, the direction change is made in a state in which the gravity center of the wheel is moved to the second position due to a frictional force produced between the ground and the wheel during the rotation of the rotary frame.

Description

주행장치용 보조바퀴{AUXILIARY WHEEL FOR DRIVING EQUIPMENT}Auxiliary Wheel for Driving Equipment {AUXILIARY WHEEL FOR DRIVING EQUIPMENT}

본 발명은 주행장치용 보조바퀴에 관한 것으로, 상세하게는 직진 주행은 물론 방향 전환 성능이 개선된 주행장치용 보조바퀴에 관한 것이다.The present invention relates to an auxiliary wheel for a traveling device, and more particularly, to an auxiliary wheel for a traveling device with improved direction change performance as well as straight traveling.

이동성 가구, 휠체어 등의 주행 보조장치, 산업용 이송대차, 이송로봇 등을 포함하는 각종 주행장치에는 동력이 전달되는 주행바퀴 외 이른바 캐스터(Caster)라 불리는 보조바퀴가 추가적으로 구비될 수 있다.In addition to driving wheels to which power is transmitted, auxiliary wheels called casters may be additionally provided in various driving devices including mobile furniture, driving assistance devices such as wheelchairs, industrial transport trucks, and transport robots.

도 1은 일반적인 보조바퀴를 나타낸 예시도이다.1 is an exemplary view showing a general auxiliary wheel.

도 1을 참조하면, 흔히 보조바퀴는 회전축(Z)을 중심으로 주행장치(1)에 대해 회전 가능하게 결합되는 회전프레임(2)과, 주행축(R)을 중심으로 회전프레임(2)에 대해 회전 가능하게 결합되는 바퀴(3)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the auxiliary wheel is often attached to a rotation frame 2 that is rotatably coupled with respect to a traveling device 1 about a rotation axis Z, and a rotation frame 2 about a traveling axis R. It includes a wheel (3) rotatably coupled to the.

이때 회전축(Z)과 주행축(R)은 교차되도록 배치되되, 회전축(Z)으로부터 바퀴(3)의 주행축(R)이 이격된 편심 상태를 유지한다.At this time, the rotation shaft (Z) and the travel shaft (R) are disposed so as to intersect, and the driving shaft (R) of the wheel (3) is spaced apart from the rotation shaft (Z) to maintain an eccentric state.

이를 통해 주행장치(1)의 주행 과정에서 주행장치(1)와 회전축(Z)으로 연결된 회전프레임(2)의 이동에 이끌려 바퀴(3)가 추종하여 이동되면서 직진 주행 및 방향 전환이 가능하게 된다.Through this, in the driving process of the driving device 1, the wheel 3 is driven by the movement of the rotation frame 2 connected to the driving device 1 and the rotation axis Z, and the wheel 3 follows and moves, thereby enabling straight travel and direction change. .

하지만, 주행 중인 주행장치가 주행 방향과 반대되는 180도로 방향 전환 시에는, 바퀴(3)와 바닥 사이의 정지 마찰력에 의하여 바퀴(3)를 중심으로 회전프레임(2)이 회전축(Z)을 중심으로 돌아 나가게 되는데, 이 과정에서 주행장치가 일시적으로 휘청거리는 불안정한 주행 특성이 나타나는 문제가 있다.However, when the traveling device is turned 180 degrees opposite to the driving direction, the rotation frame 2 is centered around the wheel 3 due to the static friction force between the wheel 3 and the floor. In this process, there is a problem in which the driving device temporarily staggers and unstable driving characteristics appear.

따라서, 주행 중인 주행장치의 방향 전환 과정에서 정확하고 자연스러운 선회 동작이 구현되면서도, 180도 방향 전환 시 주행장치의 불안정한 자세 변화 없이 정확하고 안정된 방향 전환이 만족될 수 있는 보조바퀴가 요구된다.Accordingly, there is a need for an auxiliary wheel capable of satisfying an accurate and stable direction change without changing the unstable posture of the driving device when the driving device is changed 180 degrees while implementing an accurate and natural turning operation in the process of changing the direction of the driving device while driving.

대한민국 등록특허공보 제10-0853864호(2008.08.22. 공고)Korean Registered Patent Publication No. 10-0853864 (Announcement on August 22, 2008)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 직진 주행은 물론, 방향 전환 과정에서 정확하고 자연스러운 선회 동작이 구현되도록 하며, 특히 180도 방향 전환 시 주행장치의 불안정한 자세 변화 없이 정확하고 안정된 방향 전환이 만족될 수 있는 보조바퀴를 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and the present invention enables an accurate and natural turning operation to be implemented in the process of direction change as well as straight driving. And it is to provide an auxiliary wheel that can satisfy a stable change of direction.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 주행장치용 보조바퀴는, 회전축을 중심으로 주행장치에 대해 회전 가능하게 결합되는 회전프레임; 및 주행축을 중심으로 상기 회전프레임에 대해 회전 가능하게 결합되는 바퀴;를 포함하고, 상기 회전축과 상기 주행축은 서로 교차되도록 배치되되, 서로 마주치는 교차점이 구비되며, 상기 바퀴는 상기 회전프레임에 결합되되, 상기 바퀴의 무게중심이 상기 교차점에 배치되는 제1 위치와, 상기 교차점에서 이격되게 배치되는 제2 위치 사이에서 상기 주행축 방향을 따라 슬라이드 가능하게 결합되어, 상기 주행장치의 180도 방향 전환 시에는 상기 회전프레임의 회전 없이 상기 바퀴의 무게중심이 상기 제1 위치로 이동된 상태에서 방향 전환이 이루어지며, 상기 주행장치의 180도 이외의 각도로 방향 전환 시에는 상기 회전프레임의 회전 동작 과정에서 발생되는 상기 바퀴와 바닥 사이의 마찰력에 의해 상기 바퀴의 무게중심이 상기 제2 위치로 이동된 상태에서 방향 전환이 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention described above, the auxiliary wheel for a traveling device according to an embodiment of the present invention includes a rotation frame rotatably coupled to the traveling device about a rotation axis; And a wheel rotatably coupled with respect to the rotation frame about a driving axis, wherein the rotation axis and the driving axis are disposed to cross each other, and an intersection point facing each other is provided, and the wheel is coupled to the rotation frame. , When the center of gravity of the wheel is slidably coupled along the direction of the driving axis between a first position arranged at the intersection and a second position spaced apart from the intersection, when the driving device is changed in the direction of 180 degrees In the case where the center of gravity of the wheel is moved to the first position without rotation of the rotating frame, the direction is changed, and when the direction is changed to an angle other than 180 degrees of the driving device, during the rotation operation of the rotating frame It is characterized in that the direction change is made while the center of gravity of the wheel is moved to the second position by the generated frictional force between the wheel and the floor.

본 발명의 실시예에 따른 주행장치용 보조바퀴에 있어서, 상기 회전프레임은 상기 바퀴를 감싸도록 원통 형상으로 구비될 수 있고, 이때 상기 주행장치와 상기 회전프레임을 연결하며 상기 회전프레임이 상기 회전축을 중심으로 회전되도록 하는 베어링부재를 더 포함할 수 있다.In the auxiliary wheel for a driving device according to an embodiment of the present invention, the rotating frame may be provided in a cylindrical shape to surround the wheel, and at this time, the driving device and the rotating frame are connected, and the rotating frame connects the rotating shaft. It may further include a bearing member to rotate about the center.

본 발명의 실시예에 따른 주행장치용 보조바퀴에 있어서, 상기 회전프레임은 상기 회전프레임의 내측면으로부터 상기 주행축을 향해 돌출되게 형성되는 한 쌍의 샤프트지지부를 포함할 수 있고, 일단부는 상기 샤프트지지부에 결합되고 타단부는 상기 주행축에 결합되며, 상기 주행축 방향으로 상기 바퀴의 슬라이드 이동을 안내하기 위한 한 쌍의 연결샤프트를 더 포함할 수도 있다.In the auxiliary wheel for a traveling device according to an embodiment of the present invention, the rotary frame may include a pair of shaft support portions protruding from the inner side of the rotary frame toward the traveling shaft, and one end of the shaft support portion It is coupled to the other end is coupled to the driving shaft, it may further include a pair of connecting shafts for guiding the slide movement of the wheel in the direction of the driving axis.

본 발명의 실시예에 따른 주행장치용 보조바퀴에 있어서, 일단부는 상기 주행축에 결합되고 타단부는 상기 회전프레임에 결합되며, 상기 바퀴와 바닥 사이의 마찰력에 의하여 상기 주행축 방향으로 수축되거나 신장되는 한 쌍의 탄성지지부를 더 포함할 수 있다.In the auxiliary wheel for a traveling device according to an embodiment of the present invention, one end is coupled to the traveling shaft and the other end is coupled to the rotating frame, and contracted or elongated in the traveling shaft direction due to friction between the wheel and the floor. It may further include a pair of elastic support.

본 발명의 실시예에 따른 주행장치용 보조바퀴에 있어서, 상기 탄성지지부는 스프링부재 및 댐퍼부재를 포함하여 구성될 수 있다.In the auxiliary wheel for a traveling device according to an embodiment of the present invention, the elastic support portion may include a spring member and a damper member.

본 발명의 실시예에 따른 주행장치용 보조바퀴에 있어서, 상기 베어링부재는 상기 회전축 및 상기 주행축 방향으로 작용하는 하중을 동시에 부담하기 위한 테이퍼 롤러 베어링이 적용될 수 있다.In the auxiliary wheel for a traveling device according to an embodiment of the present invention, the bearing member may be applied with a tapered roller bearing for simultaneously bearing a load acting in the direction of the rotation shaft and the traveling shaft.

본 발명에 따른 보조바퀴는, 주행장치의 방향 전환 시 바퀴와 바닥 사이에서 발생되는 마찰력의 방향 및 크기에 따라, 회전프레임의 회전축과 바퀴의 무게중심이 편심되지 않고 하나의 교차점을 유지하거나 회전프레임의 회전축과 바퀴의 무게중심이 편심되도록 가변시킬 수 있기 때문에, 주행장치의 다양한 방향으로의 전환 동작을 정확하고 안정되게 구현할 수 있다.In the auxiliary wheel according to the present invention, depending on the direction and magnitude of the frictional force generated between the wheel and the floor when the driving device is changed, the rotation axis of the rotation frame and the center of gravity of the wheel are not eccentric and maintain one intersection point or the rotation frame Since the rotation axis of the wheel and the center of gravity of the wheel can be varied to be eccentric, it is possible to accurately and stably implement the switching operation of the driving device in various directions.

구체적으로, 본 발명에 따르면, 회전프레임의 회전축과 바퀴의 무게중심이 편심되지 않고 하나의 교차점을 유지할 수 있기 때문에, 180도 방향 전환 시 회전프레임의 회전 없이 방향 전환이 가능하고, 이로 인하여, 방향 전환 응답성이 향상되고, 방향 전환 과정에서 주행장치의 자세가 일시적으로 불안정해지는 것을 방지할 수 있다.Specifically, according to the present invention, since the rotation axis of the rotation frame and the center of gravity of the wheel are not eccentric and one intersection point can be maintained, it is possible to change the direction without rotation of the rotation frame when changing the direction of 180 degrees. Change responsiveness is improved, and it is possible to prevent the posture of the traveling device from being temporarily unstable in the process of changing direction.

또한 본 발명에 따르면, 주행장치의 방향 전환을 위한 선회 동작 시에는 회전프레임의 회전축과 바퀴의 무게중심이 편심 상태를 유지할 수 있기 때문에, 정확하고 자연스러운 선회 동작이 구현될 수 있다.In addition, according to the present invention, since the rotation axis of the rotating frame and the center of gravity of the wheel can maintain an eccentric state during the turning operation for changing the direction of the driving device, an accurate and natural turning operation can be implemented.

도 1은 일반적인 보조바퀴를 설명하기 위한 측면 및 평면 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보조바퀴를 설명하기 위한 측면 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보조바퀴를 설명하기 위한 평면 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보조바퀴의 180도 방향 전환 시 작동 상태를 설명하기 위한 평면 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보조바퀴의 180도 이외의 각도로 방향 전환 시 작동 상태를 설명하기 위한 평면 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 탄성지지부를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 베어링부재를 나타낸 도면이다.1 is a side view and a plan view illustrating a general auxiliary wheel.
2 is an exemplary side view for explaining an auxiliary wheel according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view illustrating an auxiliary wheel according to an embodiment of the present invention.
4 is a plan view illustrating an operation state of an auxiliary wheel when the direction of the auxiliary wheel is changed by 180 degrees according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view illustrating an operation state when the auxiliary wheel is turned to an angle other than 180 degrees according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing an elastic support according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a bearing member according to an embodiment of the present invention.

이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용될 수 있으며 이에 따른 부가적인 설명은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the above-described problem to be solved can be realized in detail will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiments, the same name and the same reference numeral may be used for the same configuration, and additional description accordingly may be omitted.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보조바퀴를 설명하기 위한 측면 예시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보조바퀴를 설명하기 위한 평면 예시도이다.2 is an exemplary side view for explaining an auxiliary wheel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a plan view illustrating an auxiliary wheel according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 주행장치용 보조바퀴는 회전프레임(20) 및 바퀴(30)를 포함할 수 있다.2 and 3, the auxiliary wheel for a driving device according to the present invention may include a rotating frame 20 and a wheel 30.

회전프레임(20)은 주행장치(10)에 대해 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 회전축(Z)을 중심으로 주행장치(10)에 대해 회전될 수 있다. 회전축(Z)은 바닥에 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.The rotation frame 20 may be rotatably coupled with respect to the driving device 10 and may be rotated with respect to the driving device 10 about the rotation axis Z. The rotation shaft Z may be disposed in a direction orthogonal to the floor.

실시예에 따른 회전프레임(20)은 바퀴(30)를 감싸도록 원통의 환 형상으로 구비될 수 있다. 이에 따라, 회전프레임(20)의 외주연에는 주행장치(10)와 회전프레임(20)을 연결하며 회전프레임(20)이 회전축(Z)을 중심으로 회전되도록 하는 베어링부재(40)를 더 포함할 수 있다. 이러한 베어링부재(15)를 통하여 회전프레임(20)은 회전축(Z)을 중심으로 안정적으로 회전될 수 있다.The rotation frame 20 according to the embodiment may be provided in a cylindrical annular shape to surround the wheel 30. Accordingly, the outer periphery of the rotating frame 20 further includes a bearing member 40 connecting the traveling device 10 and the rotating frame 20 and allowing the rotating frame 20 to rotate around the rotating shaft Z. can do. Through this bearing member 15, the rotation frame 20 can be stably rotated around the rotation axis Z.

도 7을 참조하면, 베어링부재(40)는 테이퍼 롤러 베어링이 적용될 수 있다. 즉, 주행장치(10)에 결합되며 제1 테이퍼면을 가지는 외륜(41)과, 회전프레임(20)에 결합되며 제1 테이퍼면을 마주하는 제2 테이퍼면을 가지는 내륜(42)과, 외륜(41)의 제1 테이퍼면과 내륜(42)의 제2 테이퍼면 사이에 배치되는 복수의 롤러(43)로 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링은 회전축(Z) 방향을 따라 상측 및 하측에서 가해지는 하중을 효과적으로 부담하기 위해 2열로 구비될 수 있다.Referring to FIG. 7, a tapered roller bearing may be applied to the bearing member 40. That is, the outer ring 41 coupled to the traveling device 10 and having a first tapered surface, the inner ring 42 coupled to the rotating frame 20 and having a second tapered surface facing the first tapered surface, and the outer ring It may be composed of a plurality of rollers 43 disposed between the first tapered surface of 41 and the second tapered surface of the inner ring 42. As shown, the tapered roller bearings according to the embodiment may be provided in two rows to effectively bear the load applied from the upper side and the lower side along the rotation axis (Z) direction.

이러한 베어링부재(40)를 통하여, 회전축(Z) 및 주행축(R) 방향으로 작용하는 하중으로부터 주행장치(10) 및 회전프레임(20)을 안정적으로 지지할 수 있다.Through this bearing member 40, it is possible to stably support the traveling device 10 and the rotary frame 20 from loads acting in the direction of the rotation axis Z and the running axis R.

계속해서 회전프레임(20)에는 내측면에서 바퀴(30)의 주행축(R)을 향해 돌출되게 형성되는 한 쌍의 샤프트지지부(21)가 구비될 수 있다. 한 쌍의 샤프트지지부(21)에는 후술되는 탄성지지부(60)를 매개로 바퀴(30)의 주행샤프트(31)가 연결될 수 있다.Subsequently, the rotation frame 20 may be provided with a pair of shaft support portions 21 formed to protrude from the inner surface toward the traveling shaft R of the wheel 30. The driving shaft 31 of the wheel 30 may be connected to the pair of shaft support parts 21 via an elastic support part 60 to be described later.

바퀴(30)는 회전프레임(20)에 대해 회전 가능하게 결합될 수 있고, 주행축(R)을 중심으로 회전프레임(20)에 대해 회전될 수 있다. 주행축(R)은 바닥과 나란하게 배치될 수 있다.The wheel 30 may be rotatably coupled with respect to the rotating frame 20, and may be rotated with respect to the rotating frame 20 about the traveling shaft R. The driving shaft R may be disposed parallel to the floor.

또한 바퀴(30)에는 주행축(R) 방향으로 구비되며 바퀴(30)의 주행축(R)을 형성하는 주행샤프트(31)가 구비될 수 있다. 바퀴(30)와 주행샤프트(31) 사이에는 바퀴(30)의 자유 회전을 가능하게 하는 베어링이 구비될 수 있다.In addition, the wheel 30 may be provided with a driving shaft 31 which is provided in the direction of the driving shaft R and forms the driving shaft R of the wheel 30. A bearing that enables free rotation of the wheel 30 may be provided between the wheel 30 and the driving shaft 31.

또한 바닥과 접촉되는 바퀴(30)의 외주연에는 마찰부재가 구비될 수 있으며, 마찰부재는 고무나 실리콘 소재로 이루어질 수 있다. 이러한 마찰부재는 바닥과의 충분한 마찰력을 발생시켜 바퀴(30)의 구름 동작을 원활히하고, 바닥에서 바퀴(30)로 전달되는 충격을 완화시킬 수 있다.In addition, a friction member may be provided on the outer periphery of the wheel 30 in contact with the floor, and the friction member may be made of a rubber or silicone material. Such a friction member may generate sufficient friction with the floor to smooth the rolling motion of the wheel 30 and to mitigate the impact transmitted from the floor to the wheel 30.

실시예에 따른 회전프레임(20)의 회전축(Z)과 바퀴(30)의 주행축(R)은 서로 교차되도록 배치될 수 있으며, 이때 회전축(Z)과 주행축(R)은 서로 마주치도록 하나의 교차점(C)을 통과하게 배치될 수 있다.The rotation axis Z of the rotation frame 20 according to the embodiment and the driving axis R of the wheel 30 may be disposed to cross each other, and at this time, the rotation axis Z and the driving axis R may face each other. It may be arranged to pass through one intersection point (C).

또한 바퀴(30)는 회전프레임(20)에 결합되되, 바퀴(30)의 무게중심(G)이 교차점(C)에 일치되는 제1 위치(P1)와, 교차점(C)에서 이격되게 배치되는 제2 위치(P2) 사이에서 주행축(R) 방향을 따라 슬라이드 가능하게 설치될 수 있다.In addition, the wheel 30 is coupled to the rotating frame 20, the center of gravity (G) of the wheel 30 is arranged to be spaced apart from the first position (P1) coinciding with the intersection (C) and the intersection (C) It may be installed to be slidable along the direction of the driving axis R between the second positions P2.

한편 본 발명에 따른 보조바퀴는 한 쌍의 연결샤프트(50)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the auxiliary wheel according to the present invention may further include a pair of connection shafts 50.

연결샤프트(50)는 회전프레임(20)과 바퀴(30)를 연결하도록 설치될 수 있으며, 연결샤프트(50)의 일단부는 샤프트지지부(21)에 결합되고 타단부는 주행샤프트(31)에 결합되어, 주행축(R) 방향으로 바퀴(30)의 슬라이드 이동을 안내할 수 있다. 이에 따라 바퀴(30)는 주행축(R) 방향을 따라 슬라이드 가능하다. 이러한 연결샤프트(50)는 리니어부시가 적용될 수 있다.The connection shaft 50 may be installed to connect the rotation frame 20 and the wheel 30, and one end of the connection shaft 50 is coupled to the shaft support part 21 and the other end is coupled to the driving shaft 31. As a result, it is possible to guide the slide movement of the wheel 30 in the direction of the driving axis R. Accordingly, the wheel 30 is slidable along the driving axis R direction. The connection shaft 50 may be applied with a linear bushing.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 탄성지지부를 나타낸 도면이다.6 is a view showing an elastic support according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 보조바퀴는 한 쌍의 탄성지지부(60)를 더 포함할 수 있다.The auxiliary wheel according to the present invention may further include a pair of elastic support parts 60.

탄성지지부(60) 역시 회전프레임(20)과 바퀴(30)를 연결하도록 설치될 수 있으며, 탄성지지부(60)의 일단부는 샤프트지지부(21)에 결합되고 타단부는 주행샤프트(31)에 결합될 수 있다. 이러한 탄성지지부(60)는 바퀴(30)와 바닥 사이의 마찰력에 의하여 주행축(R) 방향으로 수축되거나 신장되면서 바퀴(30)를 탄성 지지할 수 있다.The elastic support 60 may also be installed to connect the rotating frame 20 and the wheel 30, and one end of the elastic support 60 is coupled to the shaft support 21 and the other end is coupled to the driving shaft 31. Can be. The elastic support 60 may elastically support the wheel 30 while being contracted or elongated in the direction of the driving shaft R due to friction between the wheel 30 and the floor.

이러한 탄성지지부(60)는 외력이 인가되지 않는 상태에서는 교차점(C)에 일치되는 제1 위치(P1)에 바퀴(30)의 무게중심(G)을 유지시키고, 인가되는 외력에 의하여 수축되거나 신장되면서 교차점(C)에서 이격되게 배치되는 제2 위치(P2)에 바퀴(30)의 무게중심(G)을 이동되게 허용한다.When no external force is applied, the elastic support 60 maintains the center of gravity G of the wheel 30 at the first position P1 coinciding with the intersection point C, and contracts or expands by the applied external force. While allowing the center of gravity (G) of the wheel 30 to be moved to the second position (P2) arranged to be spaced apart from the intersection (C).

더불어 탄성지지부(60)는 미리 설정된 기준외력 보다 작은 크기의 외력이 인가되는 경우에는 교차점(C)에 일치되는 제1 위치(P1)에 바퀴(30)의 무게중심(G)을 유지시킬 수도 있고, 미리 설정된 기준외력 보다 큰 크기의 외력이 인가되는 경우에는 수축되거나 신장되면서 교차점(C)에서 이격되게 배치되는 제2 위치(P2)로 바퀴(30)의 무게중심(G)이 이동되게 할 수도 있다.In addition, the elastic support part 60 may maintain the center of gravity (G) of the wheel 30 at the first position (P1) coinciding with the crossing point (C) when an external force of a size smaller than the preset reference external force is applied. , When an external force larger than the preset reference external force is applied, the center of gravity (G) of the wheel 30 may be moved to a second position (P2) which is arranged to be spaced apart from the intersection point (C) while being contracted or elongated. have.

실시예에 따른 탄성지지부(60)는 스프링부재(61), 댐퍼부재(62) 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 혹은 도시된 바와 같이, 스프링부재(61) 및 댐퍼부재(62)의 조합으로 이루어질 수 있다. 뿐만 아니라, 탄성지지부(60)는 감쇠력이나 복원력이 조절 가능한 액티브 타입이 적용될 수도 있다. 예를 들면, 외부에서 인가되는 전기력에 의하여 감쇠력이나 복원력의 강성이 가변되는 유체가 적용될 수 있다.The elastic support part 60 according to the embodiment may be formed of any one of the spring member 61 and the damper member 62, or may be formed of a combination of the spring member 61 and the damper member 62 as shown. have. In addition, the elastic support part 60 may be of an active type in which a damping force or a restoring force is adjustable. For example, a fluid in which the stiffness of a damping force or a restoring force is varied by an external electric force may be applied.

이러한 탄성지지부(60)의 감쇠력이나 복원력은 주행장치(10) 및 보조바퀴의 사양에 따라 적절히 설계될 수 있다.The damping force or restoring force of the elastic support part 60 may be appropriately designed according to the specifications of the traveling device 10 and the auxiliary wheel.

이하 본 발명에 따른 보조바퀴의 작동을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the auxiliary wheel according to the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보조바퀴의 180도 방향 전환 시 작동 상태를 설명하기 위한 평면 예시도이다.FIG. 4 is a plan view illustrating an operation state when an auxiliary wheel is turned 180 degrees according to an embodiment of the present invention.

도 4 (a)를 참조하면, 주행장치(10)가 F1 방향으로 직진 이동하게 되면, 회전프레임(20)은 회전축(Z)을 중심으로 회전 없이 F1 방향으로 직진 이동되고, 바퀴(30) 역시 선회 동작 없이 구름 동작되면서 F1 방향으로 이동된다.Referring to Figure 4 (a), when the traveling device 10 moves straight in the F1 direction, the rotation frame 20 is moved straight in the F1 direction without rotation around the rotation axis Z, and the wheel 30 is also It moves in the F1 direction while rolling without turning.

이때 바퀴(30)와 바닥 사이의 마찰력(f1)은 바퀴(30)의 이동 방향과 반대 방향으로만 작용하고 주행축(R) 방향으로는 발생되지 않기 때문에, 탄성지지부(60)에 지지된 바퀴(30)는 주행축(R) 방향으로 이동됨이 없이 그 무게중심(G)이 교차점(C)에 정확히 일치된 제1 위치(P1)를 유지한다.At this time, since the frictional force f1 between the wheel 30 and the floor acts only in the direction opposite to the moving direction of the wheel 30 and does not occur in the direction of the driving axis R, the wheel supported by the elastic support part 60 (30) maintains the first position P1 in which the center of gravity G is exactly coincident with the intersection point C without moving in the direction of the driving axis R.

한편 도 4 (a)에서와 같이, 주행장치(10)가 F1 방향으로 직진 이동하는 중, 도 4 (b)에서와 같이, 주행 방향과 반대되는 180도 방향 전환 시에는 회전프레임(20)은 회전축(Z)을 중심으로 회전 없이 반대 방향으로 직진 이동되고, 바퀴(30) 역시 선회 동작 없이 반대 방향으로 구름 동작되면서 이동된다.On the other hand, as in FIG. 4 (a), while the traveling device 10 is moving straight in the F1 direction, as in FIG. 4 (b), when the direction of 180 degrees opposite to the driving direction is switched, the rotating frame 20 is The rotation axis (Z) is moved straight in the opposite direction without rotation, and the wheel 30 is also moved while rolling in the opposite direction without rotation.

이때에도 마찬가지 바퀴(30)와 바닥 사이의 마찰력(f1)은 바퀴(30)의 이동 방향과 반대 방향으로만 작용하고 주행축(R) 방향으로는 발생되지 않기 때문에, 탄성지지부(60)에 지지된 바퀴(30)는 주행축(R) 방향으로 이동됨이 없이 그 무게중심(G)이 교차점(C)에 정확히 일치된 제1 위치(P1)를 유지한다.Even at this time, the frictional force f1 between the wheel 30 and the floor acts only in the direction opposite to the moving direction of the wheel 30 and does not occur in the direction of the driving axis R, so it is supported by the elastic support part 60 The resulting wheel 30 maintains the first position P1 in which the center of gravity G is exactly matched to the intersection point C without moving in the direction of the driving axis R.

결과적으로, 종래와 비교하여 180도 방향 전환 시 회전프레임(20)의 회전 동작이 무시됨에 따라 응답성이 향상될 뿐만 아니라, 방향 전환 과정에서 주행장치(10)의 자세가 일시적으로 불안정해지는 현상을 방지할 수 있다.As a result, compared to the prior art, when the rotational motion of the rotating frame 20 is neglected when changing the direction of 180 degrees, not only the responsiveness is improved, but also the posture of the driving device 10 is temporarily unstable during the direction change Can be prevented.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보조바퀴의 180도 이외의 각도로 방향 전환 시 작동 상태를 설명하기 위한 평면 예시도이다.5 is a plan view illustrating an operation state when the auxiliary wheel is turned to an angle other than 180 degrees according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 직진 이동하는 주행장치(10)가 F2 방향으로 방향을 전환하기 위하여 회전프레임(20)에 F2 방향으로 하중이 전달되면, 회전프레임(20)은 회전축(Z)을 중심으로 도면 상에서 반시계방향으로 회전력이 인가되며, 이와 마찬가지로 회전프레임(20)과 연결된 바퀴(30)도 회전축(Z)을 중심으로 도면 상에서 반시계방향으로 회전력이 인가된다.Referring to FIG. 5, when a load is transmitted to the rotating frame 20 in the F2 direction in order to change the direction of the traveling device 10 moving in the F2 direction, the rotating frame 20 is rotated around the axis of rotation (Z). A rotational force is applied in a counterclockwise direction on the drawing, and similarly, a rotational force is applied in a counterclockwise direction on the drawing about the rotational shaft (Z) of the wheel 30 connected to the rotational frame 20.

이때 바퀴(30)와 바닥 사이에는 주행축(R) 방향으로 마찰력(f2)이 발생되기 때문에, 바퀴(30)는 주행축(R) 방향으로 이동된다.At this time, since friction force f2 is generated between the wheel 30 and the floor in the direction of the driving axis R, the wheel 30 is moved in the direction of the driving axis R.

즉, 바퀴(30)와 바닥 사이에서 발생되는 마찰력(f2)로 인하여, 한 쌍의 탄성지지부(60) 중 도면에서 좌측에 위치하는 탄성지지부는 수축되고, 도면에서 우측에 위치하는 탄성지지부는 신장된다. 이에 따라, 주행축(R) 방향을 따라 슬라이드 이동된 바퀴(30)의 무게중심(G)은 교차점(C)으로부터 벗어나 이격되어 제2 위치(P2)에 배치된다.That is, due to the frictional force (f2) generated between the wheel 30 and the floor, of the pair of elastic support parts 60, the elastic support part located on the left side of the drawing contracts, and the elastic support part located on the right side in the drawing is extended. do. Accordingly, the center of gravity (G) of the wheel 30 slid along the direction of the driving axis (R) is spaced apart from the intersection point (C) and is disposed at the second position (P2).

이와 같이, 교차점(C)으로부터 바퀴(30)의 무게중심(G)이 편심된 상태로 인하여, 주행장치(10)의 방향 전환에 따른 회전프레임(20)의 회전 동작과 연동하여 바퀴(30)의 자연스러운 구름 동작이 구현될 수 있다.In this way, due to the state where the center of gravity (G) of the wheel 30 is eccentric from the intersection point (C), the wheel 30 is interlocked with the rotational motion of the rotation frame 20 according to the direction change of the driving device 10. The natural cloud motion of can be implemented.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 보조바퀴는 회전프레임(20)의 회전축(Z)과 바퀴(30)의 무게중심(G)이 편심되지 않고 하나의 교차점(C)을 유지할 수 있기 때문에, 180도 방향 전환 시 회전프레임(20)의 회전 없이 방향 전환이 가능하고, 이로 인하여, 방향 전환 응답성이 향상되고, 방향 전환 과정에서 주행장치(10)의 자세가 일시적으로 불안정해지는 것을 방지할 수 있다.As described above, because the auxiliary wheel according to the present invention can maintain one intersection point (C) without being eccentric with the rotation axis (Z) of the rotation frame (20) and the center of gravity (G) of the wheel (30), 180 When changing the direction of the road, it is possible to change the direction without rotating the rotating frame 20, thereby improving the direction change responsiveness, and preventing the posture of the traveling device 10 from being temporarily unstable during the direction change process. .

또한 본 발명에 따른 보조바퀴는 주행장치(10)의 방향 전환을 위한 선회 동작 시에는 회전프레임(20)의 회전축(Z)과 바퀴(30)의 무게중심(G)이 편심 상태를 유지할 수 있기 때문에, 방향 전환을 위한 선회 동작 중에도 정확하고 자연스러운 동작이 구현될 수 있다.In addition, the auxiliary wheel according to the present invention can maintain the eccentric state of the rotation axis (Z) of the rotation frame (20) and the center of gravity (G) of the wheel (30) during the turning operation for direction change of the driving device (10). Therefore, an accurate and natural motion can be implemented even during the turning motion for direction change.

이러한 본 발명에 따른 보조바퀴는 이동성 가구뿐만 아니라, 휠체어 등의 주행 보조장치, 로봇청소기 등의 다양한 서비스 이송로봇, 및 산업용 주행대차 등의 다양한 분야에서 주행장치의 보조바퀴로 적용될 수 있다.The auxiliary wheel according to the present invention can be applied as an auxiliary wheel of a driving device in various fields such as a mobile furniture, a driving assistance device such as a wheelchair, a variety of service transfer robots such as a robot cleaner, and an industrial traveling cart.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.As described above, preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but those skilled in the art will variously modify the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. Can be modified or changed.

10: 주행장치
20: 회전프레임
30: 바퀴
Z: 회전축
R: 주행축
G: (바퀴의) 무게중심10: traveling device
20: rotating frame
30: wheels
Z: axis of rotation
R: travel axis
G: Center of gravity (of the wheel)

Claims (6)

회전축(Z)을 중심으로 주행장치에 대해 회전 가능하게 결합되는 회전프레임; 및
주행축(R)을 중심으로 상기 회전프레임에 대해 회전 가능하게 결합되는 바퀴;를 포함하고,
상기 회전축(Z)과 상기 주행축(R)은 서로 교차되도록 배치되되, 서로 마주치는 교차점(C)이 구비되며,
상기 바퀴는, 상기 회전프레임에 결합되되, 상기 바퀴의 무게중심이 상기 교차점(C)에 배치되는 제1 위치와, 상기 교차점(C)에서 이격되게 배치되는 제2 위치 사이에서 상기 주행축(R) 방향을 따라 슬라이드 가능하게 결합되고,
상기 주행장치의 180도 방향 전환 시에는, 상기 회전프레임의 회전 없이 상기 바퀴의 무게중심이 상기 제1 위치로 이동된 상태에서 방향 전환이 이루어지며,
상기 주행장치의 180도 이외의 각도로 방향 전환 시에는, 상기 회전프레임의 회전 동작 과정에서 발생되는 상기 바퀴와 바닥 사이의 마찰력에 의해 상기 바퀴의 무게중심이 상기 제2 위치로 이동된 상태에서 방향 전환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 주행장치용 보조바퀴.A rotation frame rotatably coupled to the traveling device about the rotation axis Z; And
Including; a wheel rotatably coupled with respect to the rotation frame about the driving shaft (R),
The rotation shaft (Z) and the driving shaft (R) are disposed to cross each other, and an intersection (C) facing each other is provided,
The wheel is coupled to the rotation frame, the driving shaft R ) Is slidably coupled along the direction,
When changing the direction of the traveling device by 180 degrees, the direction is changed while the center of gravity of the wheel is moved to the first position without rotation of the rotating frame,
When the direction of the driving device is changed to an angle other than 180 degrees, the direction in a state in which the center of gravity of the wheel is moved to the second position by the frictional force between the wheel and the floor generated during the rotation operation of the rotating frame. Auxiliary wheel for a driving device, characterized in that the conversion is made. 제1항에 있어서,
상기 회전프레임은 상기 바퀴를 감싸도록 원통 형상으로 구비되고,
상기 주행장치와 상기 회전프레임을 연결하며 상기 회전프레임이 상기 회전축(Z)을 중심으로 회전되도록 하는 베어링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주행장치용 보조바퀴.The method of claim 1,
The rotating frame is provided in a cylindrical shape to surround the wheel,
An auxiliary wheel for a traveling device, further comprising a bearing member connecting the traveling device and the rotating frame and allowing the rotating frame to rotate about the rotating shaft (Z). 제1항에 있어서,
상기 회전프레임은, 상기 회전프레임의 내측면으로부터 상기 주행축(R)을 향해 돌출되게 형성되는 한 쌍의 샤프트지지부를 포함하고,
일단부는 상기 샤프트지지부에 결합되고, 타단부는 상기 주행축(R)에 결합되며, 상기 주행축(R) 방향을 따라 상기 바퀴의 슬라이드 이동을 안내하기 위한 한 쌍의 연결샤프트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주행장치용 보조바퀴.The method of claim 1,
The rotation frame includes a pair of shaft support portions formed to protrude from the inner surface of the rotation frame toward the travel shaft (R),
One end is coupled to the shaft support, the other end is coupled to the driving shaft (R), further comprising a pair of connection shafts for guiding the slide movement of the wheel along the direction of the driving shaft (R). Auxiliary wheel for driving device characterized by. 제1항에 있어서,
일단부는 상기 주행축(R)에 결합되고, 타단부는 상기 회전프레임에 결합되며, 상기 바퀴와 바닥 사이의 마찰력에 의하여 상기 주행축(R) 방향으로 수축되거나 신장되는 한 쌍의 탄성지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주행장치용 보조바퀴.The method of claim 1,
One end is coupled to the driving shaft (R), the other end is coupled to the rotating frame, and a pair of elastic support units that are contracted or elongated in the direction of the driving axis (R) by a frictional force between the wheel and the floor. An auxiliary wheel for a traveling device, characterized in that it comprises. 제4항에 있어서,
상기 탄성지지부는 스프링부재 및 댐퍼부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행장치용 보조바퀴.The method of claim 4,
The auxiliary wheel for a traveling device, characterized in that the elastic support portion comprises a spring member and a damper member. 제2항에 있어서,
상기 베어링부재는 상기 회전축(Z) 및 상기 주행축(R) 방향으로 작용하는 하중을 동시에 부담하기 위한 테이퍼 롤러 베어링인 것을 특징으로 하는 주행장치용 보조바퀴.The method of claim 2,
The bearing member is an auxiliary wheel for a traveling device, characterized in that the bearing member is a tapered roller bearing for simultaneously bearing a load acting in the direction of the rotation shaft (Z) and the traveling shaft (R).
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0642305U (en) * 1992-11-16 1994-06-03 株式会社ダイフク Idle wheel
KR960007351U (en) * 1994-08-22 1996-03-13 이택현 Wheels to roll and slide at the same time
JPH11240304A (en) * 1998-02-23 1999-09-07 Keizo Nakayama Adjustable wheel in which wheel-mounted portion is slid
JP2006021677A (en) * 2004-07-08 2006-01-26 Koei:Kk Caster and mobile body provided with it
US20080011913A1 (en) * 2005-07-29 2008-01-17 Raymond Kaczorowski Rolling bracket assembly
KR100853864B1 (en) 2006-10-26 2008-08-22 지덕산업 주식회사 a caster
US20080276417A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Frame William F Caster with weight transferring tab

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0642305U (en) * 1992-11-16 1994-06-03 株式会社ダイフク Idle wheel
KR960007351U (en) * 1994-08-22 1996-03-13 이택현 Wheels to roll and slide at the same time
JPH11240304A (en) * 1998-02-23 1999-09-07 Keizo Nakayama Adjustable wheel in which wheel-mounted portion is slid
JP2006021677A (en) * 2004-07-08 2006-01-26 Koei:Kk Caster and mobile body provided with it
US20080011913A1 (en) * 2005-07-29 2008-01-17 Raymond Kaczorowski Rolling bracket assembly
KR100853864B1 (en) 2006-10-26 2008-08-22 지덕산업 주식회사 a caster
US20080276417A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Frame William F Caster with weight transferring tab

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