KR102395796B1 - 동력 전달 모듈 및 이를 포함하는 운동 보조 장치 - Google Patents

동력 전달 모듈 및 이를 포함하는 운동 보조 장치 Download PDF

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김정훈
노세곤
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Abstract

일 실시 예에 따른 동력 전달 모듈은, 입력부와 연결되어 동력을 전달받는 제 1동력 전달 유닛, 상기 동력을 출력부로 전달하는 제 2동력 전달 유닛 및 상기 제 1동력 전달 유닛 및 상기 제 2동력 전달 유닛을 연결하고, 상기 제 1동력 전달 유닛에 의하여 발생된 전달 유체의 압력을 상기 제 2동력 전달 유닛에 전달하는 연결 유닛을 포함할 수 있다.

Description

동력 전달 모듈 및 이를 포함하는 운동 보조 장치{A POWER TRANSMITTING MODULE AND A MOTION ASSIST APPARATUS COMPRISING THEREOF}
아래의 설명은 동력 전달 모듈 및 이를 포함하는 운동 보조 장치에 관한 것이다.
최근 고령화 사회가 심화됨에 따라서 관절에 문제가 있어서 이에 대한 고통과 불편을 호소하는 사람들이 증가하고 있으며, 관절이 불편한 노인이나 환자들이 보행을 원활하게 할 수 있는 운동 보조 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 군사용 등의 목적으로 인체의 근력을 강화시키기 위한 운동 보조 장치들이 개발되고 있다.
상기와 같은 일 실시 예에 따른 목적은 하기와 같은 동력 전달 모듈 및 이를 포함하는 운동 보조 장치를 제공함으로써 달성된다.
일 실시 예에 따른 동력 전달 모듈은, 입력부와 연결되어 동력을 전달받는 제 1동력 전달 유닛, 출력부로 동력을 전달하는 제 2동력 전달 유닛 및 상기 제 1동력 전달 유닛 및 상기 제 2동력 전달 유닛을 연결하고, 상기 제 1동력 전달 유닛에 의하여 발생된 전달 유체의 압력을 상기 제 2동력 전달 유닛에 전달하는 연결 유닛을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 동력 전달 모듈은, 상기 입력부 및 상기 제 1동력 전달 유닛을 연결하고, 상기 입력부의 회전 동력을 직선 동력으로 변환하여 상기 제 1동력 전달 유닛에 전달하는 입력 동력 변환 유닛을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 입력 동력 변환 유닛은, 상기 입력부와 연결되는 입력 피니언 기어 및 상기 입력 피니언 기어와 맞물리고 상기 제 1동력 전달 유닛과 연결되는 입력 랙 기어를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1동력 전달 유닛은 제 1입력 실린더 및 제 2입력 실린더를 포함하고, 상기 입력 랙 기어는 상기 제 1입력 실린더의 길이 방향으로 형성된 제 1입력 랙 기어 및 상기 제 2입력 실린더의 길이 방향으로 형성된 제 2입력 랙 기어를 포함하며, 상기 제 1입력 랙 기어 및 상기 제 2입력 랙 기어는 각각 상기 제 1입력 실린더 및 제 2입력 실린더에 연결될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 2입력 랙 기어는, 상기 입력 피니언 기어의 위치를 기준으로 상기 제 1입력 랙 기어의 반대측에 배치될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1동력 전달 유닛 및 상기 제 2동력 전달 유닛 중 적어도 어느 하나의 동력 전달 유닛은, 실린더 몸체, 상기 실린더 몸체의 내부에 수용된 전달 유체 및 상기 실린더 몸체의 길이 방향으로 이동하여 상기 전달 유체를 가압하는 가압 로드를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 실린더 몸체의 내부공간을 구획하고, 상기 전달 유체가 상기 가압 로드로 유출되는 것을 방지하는 다이어프램을 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 다이어프램은, 상기 실린더 몸체의 내부공간을 상기 실린더 몸체의 내면을 따라 형성되는 측면부 및 상기 측면부의 일측으로 돌출되어 상기 실린더 몸체의 길이 방향으로 형성된 돌출부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 돌출부는 상기 가압 로드의 가압에 의하여 상기 전달 유체가 배출되는 방향으로 만입되고, 가압이 해제되면 원 상태로 복원될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 실린더 몸체는 제 1실린더 몸체 및 상기 제 1실린더 몸체의 외면의 일부를 감싸면서 상기 제 1실린더 몸체와 체결 가능한 제 2실린더 몸체를 포함하고, 상기 제 1실린더 몸체 및 상기 제 2실린더 몸체의 사이에 상기 다이어프램의 일부가 위치할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 동력 전달 유닛은, 일 측은 상기 실린더 몸체 내면의 일측에 위치하고 타측은 상기 가압 로드와 연결되는 탄성체를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 동력 전달 모듈은, 상기 제 2동력 전달 유닛과 상기 출력부를 연결하고, 상기 제 2동력 전달 유닛으로부터 전달된 직선 동력을 회전 동력으로 변환하여 상기 출력부에 전달하는 출력 동력 변환 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 출력 동력 변환 유닛은, 상기 제 2동력 전달 유닛과 연결되는 출력 랙 기어 및 상기 출력 랙 기어와 맞물리고 상기 출력부와 연결되는 출력 피니언 기어를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 2동력 전달 유닛은 제 1출력 실린더 및 제 2출력 실린더를 포함하고, 상기 출력 랙 기어는 상기 제 1출력 실린더의 길이 방향으로 형성된 제 1출력 랙 기어 및 상기 제 2출력 실린더의 길이 방향으로 형성된 제 2출력 랙 기어를 포함하며, 상기 제 1출력 실린더 및 상기 제 2출력 실린더는 각각 상기 제 2출력 랙 기어 및 상기 제 2출력 랙 기어와 연결될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 2출력 랙 기어는, 상기 출력 피니언 기어의 위치를 기준으로 상기 제 1출력 랙 기어의 반대측에 배치될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 동력 전달 모듈은, 상기 출력 동력 변환 유닛 및 상기 출력부와 연결되고, 상기 출력 동력 변환 유닛으로부터 전달된 동력의 크기를 조절할 수 있는 출력 증감기를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 출력 동력 변환 유닛은 출력 피니언 기어를 포함하고, 상기 출력 증감기는, 회전 풀리 및 상기 출력 피니언 기어와 상기 회전 풀리를 연결하는 케이블을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 출력 동력 변환 유닛은 출력 랙 기어를 포함하고, 상기 회전 풀리는 상기 출력 랙 기어의 일측에 연결될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 케이블은 상기 회전 풀리의 일측으로부터 상기 출력 피니언 기어의 일부를 감싸도록 연장되고, 연장된 상기 케이블은 상기 회전 풀리의 일부를 감싼 다음 상기 출력 피니언 기어의 일부를 재차 감싸도록 연장될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 출력 동력 변환 유닛은 출력 피니언 기어를 포함하고, 상기 출력 증감기는 상기 출력 피니언 기어와 연결되는 변환 기어를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 운동 보조 장치는, 사용자의 기부(proximal part)에 대응되는 위치에 장착되고, 동력을 발생시키는 구동 모듈, 사용자의 말부(distal part)에 대응되는 위치에 장착되고, 상기 동력을 전달받아 사용자의 일부 운동에 보조력을 제공하는 조인트 모듈 및 상기 구동 모듈 및 상기 조인트 모듈을 연결하고, 상기 구동 모듈의 동력에 의하여 발생된 전달 유체의 압력을 통하여 상기 동력을 상기 조인트 모듈에 전달하는 동력 전달 모듈을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 동력 전달 모듈은, 상기 구동 모듈과 연결되는 제 1동력 전달 유닛, 상기 조인트 모듈과 연결되는 제 2동력 전달 유닛 및 상기 제 1동력 전달 유닛 및 상기 제 2동력 전달 유닛을 연결하고 상기 전달 유체의 통로가 되는 연결 유닛을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 구동 모듈은 사용자의 몸통에 대응되는 위치에 장착될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 조인트 모듈은 사용자의 무릎, 발목 또는 고관절에 대응되는 위치에 장착될 수 있다.
일 측에 있어서, 운동 보조 장치는, 상기 제 2동력 전달 유닛과 상기 조인트 모듈을 연결하고, 상기 제 2동력 전달 유닛으로부터 전달된 직선 동력을 회전 동력으로 변환하여 상기 조인트 모듈에 전달하는 출력 동력 변환 유닛 및 상기 출력 동력 변환 유닛 및 상기 조인트 모듈과 연결되고, 상기 출력 동력 변환 유닛으로부터 전달된 동력의 크기를 조절할 수 있는 출력 증감기를 더 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 동력 전달 모듈의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 동력 전달 모듈의 전달 유체가 전달되는 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4은 일 실시 예에 따른 입력 동력 변환 유닛의 작동 형태를 도시하는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 제 1입력 실린더의 내부 구조를 도시하는 단면도이다.
도 6는 일 실시 예에 따른 출력 동력 변환 유닛의 작동 형태를 도시하는 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 출력 증감기의 형태를 도시하는 도면이다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 출력 증감기의 형태를 도시하는 도면이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 1을 참고하면, 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치(10)는, 사용자에 착용되어 사용자의 운동을 보조할 수 있다. 사용자는 사람, 동물 또는 로봇 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 도 1은 운동 보조 장치(10)가, 사용자의 발목 부분의 운동을 보조하는 경우에 대하여 도시하고 있으나, 운동 보조 장치(10)는 대상체의 손, 상박, 하박 등 상체의 다른 부분이나, 엉덩이, 무릎, 발, 종아리 등의 하체의 다른 부위를 보조하는 것도 가능하다. 다시 말하면, 운동 보조 장치(10)는, 사용자의 일 부분의 운동을 보조할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여 운동 보조 장치(10)가 사람의 발목 부분의 운동을 보조하는 경우를 예시적으로 설명하기로 한다.
고정 모듈(300)은 사용자에 부착될 수 있다. 고정 모듈(300)은 사용자의 외면의 적어도 일부에 접촉할 수 있다. 고정 모듈(300)은 사용자의 후면을 지지하고, 고정 모듈(300)의 일부는 사용자의 외면을 따라서 감싸는 형상일 수 있다. 예를 들어, 고정 모듈(300)은 사용자의 등에 고정되고, 일부는 허리를 감싸도록 구성될 수 있다.
고정 모듈(300)은 길이 조절 수단을 포함하고, 길이 조절 수단은 사용자에 맞게 고정 모듈(300)의 길이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 길이 조절 수단은 버클 구조, 랙 앤 피니언(Rack and pinion) 구조, 벨크로(Velcro) 구조 또는 탄성체 구조를 포함할 수 있다.
랙 앤 피니언 구조를 채용하는 경우, 고정 모듈(300)은 복수 개의 프레임으로 구성되고, 각각의 프레임이 형성된 랙(Rack) 기어와 피니언(Pinion)기어가 맞물려 서로 슬라이딩 되면서 고정 모듈(300)의 길이가 조절될 수 있다. 또는, 벨크로(Velcro) 구조를 포함하는 경우 밸크로 부재의 접착 위치를 변경함으로써 고정 모듈(300)의 길이를 조절할 수 있다. 또 다른 예시로서, 탄성체 구조를 포함하는 경우, 사용자의 착용부위의 둘레에 대응하여 탄성체의 길이가 신장됨으로써 고정 모듈(300)이 길이가 조절될 수 있다.
구동 모듈(200)은 후술되는 조인트 모듈(500)로 전달되는 동력을 제공할 수 있다. 구동 모듈(200)은 고정 모듈(300)의 일 부분에 장착될 수 있다. 구동 모듈(200)은 전압 또는 전류를 제공받아 동력을 생성하는 액츄에이터를 포함할 수 있고, 구동 모듈(200)의 적어도 일부는 박스체에 수용되어 고정 모듈(300)에 장착될 수 있다.
구동 모듈(200)은 사용자의 기부(Proximal Part)에 대응되는 위치에 장착될 수 있다. 사용자의 기부는, 등, 허리 또는 몸통과 같은 사용자의 중심부를 의미할 수 있다. 예를 들어, 고정 모듈(300)은 사용자의 허리를 감싸도록 구성되고, 구동 모듈(200)은 고정 모듈(300)에 장착됨으로써 사용자의 기부에 대응되는 위치에 장착될 수 있다.
구동 모듈(200)이 발목, 손 등의 인체의 말단 부에 장착되는 것과 비교하여, 구동 모듈(200)이 사용자의 기부에 장착되면 구동 모듈(200)의 장착으로 인한 사용자의 에너지 소모를 감소시킬 수 있다.
즉, 구동 모듈(200)을 사용자의 기부에 장착함으로써, 구동 모듈(200)의 무게로 인하여 사용자에게 가해지는 부담을 감소시킬 수 있다.
또한, 두께가 있는 구동 모듈(200)을 인체의 기부에 장착함으로써, 조인트 모듈(500)의 두께를 감소 시킬 수 있다. 예를 들어, 사람이 운동 보조 장치(10)를 사용하는 경우 사용자의 옷 안에 입을 수 있는 슬림한 구조의 운동 보조 장치(10)를 구성할 수 있다.
측면 모듈(400)은, 운동 보조 장치(10)의 몸체를 구성할 수 있고, 사용자의 측면을 지지할 수 있다. 예를 들어, 측면 모듈(400)은 고정 모듈(300)의 측면으로부터 사용자의 허벅지, 다리를 따라 연장될 수 있다.
측면 모듈(400)은 복수 개의 측면 지지체(410)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 측면 지지체(410)는 각각 허벅지 및 종아리에 배치되고 측면 지지체(410)는 조인트(420)로 연결될 수 있다. 즉, 조인트(420)는 허벅지 및 종아리 사이의 관절부에 인접하게 위치하고, 측면 모듈(400)은 인체와 유사한 움직임을 할 수 있다.
그리고, 전면 지지체(430)는 측면 지지체(410)의 일측으로부터 연장되어 사용자의 신체의 일부를 감쌀 수 있다. 예를 들어, 전면 지지체(430)는 사용자의 허벅지, 종아리를 감싸도록 구성될 수 있다.
조인트 모듈(500)은 구동 모듈(200)로부터 동력을 전달받아 사용자의 운동 일부에 보조력을 제공할 수 있다. 조인트 모듈(500)은 사용자의 말부(distal part)에 대응되는 위치에 장착될 수 있다. 예를 들어, 조인트 모듈(500)은 사용자의 발목, 무릎, 고관절 또는 대퇴부와 같은 관절부에 대응되는 위치에 장착되어 사용자의 운동을 보조할 수 있다.
조인트 모듈(500)은 측면 지지체(410)와 연결될 수 있다. 조인트 모듈(500)은 복수 개의 측면 지지체(410)를 연결하거나, 측면 지지체(410) 및 후술되는 지지 모듈(600)을 연결할 수 있다.
조인트 모듈(500)은 회동 가능한 회동 부재를 포함하여 사용자의 움직임 또는 외부로부터 공급되는 동력에 의하여 회전 구동될 수 있다.
지지 모듈(600)은 사용자의 일부를 지지하고, 사용자의 일부의 운동을 보조할 수 있다. 지지 모듈(600)은 조인트 모듈(500)과 연결되어 회동하는 지지 프레임(620)과, 사용자의 일부를 감싸는 지지 부재(610)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 지지 부재(610)는 사용자의 발의 일부를 감싸도록 구성되고, 지지 부재(610)는 지지 프레임(620)과 연결되어 구동됨으로써 발의 움직임을 보조할 수 있다. 다만, 지지 모듈(600)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 상술한 바와 같이 지지 모듈(600)은 사용자의 허벅지, 종아리 등을 지지할 수 있다.
조인트 모듈(500)은 지지 모듈(600)에 동력을 전달할 수 있다. 동력 전달 모듈(100)은 구동 모듈(200) 및 조인트 모듈(500)을 연결하고, 구동 모듈(200)에서 발생된 동력을 조인트 모듈(500)로 전달할 수 있다. 조인트 모듈(500)로 전달된 동력은 지지 모듈(600)로 전달되어 사용자의 운동을 보조할 수 있다.
동력 전달 모듈(100)은, 이격되어 배치된 구동 모듈(200)과 조인트 모듈(500)을 연결할 수 있다.
예를 들어, 구동 모듈(200)은 제 1동력 전달 유닛(110)과 연결되고, 조인트 모듈(500)은 제 2동력 전달 유닛(130)과 연결될 수 있다.
구동 모듈(200)에서 발생된 동력은 제 1동력 전달 유닛(110) 내의 전달 유체를 가압하고, 가압된 전달 유체는 연결 유닛(120)을 통하여 제 2동력 전달 유닛(130)으로 전달될 수 있다. 다시 말하면, 제 1동력 전달 유닛(110)에 의하여 발생한 전달 유체의 압력이 제 2동력 전달 유닛(130)에 전달됨으로써 동력이 전달될 수 있다.
이하, 동력 전달 모듈(100)에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 동력 전달 모듈의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 동력 전달 모듈의 전달 유체가 전달되는 형태를 도시하는 도면이다.
도 2및 도 3을 참고하면, 동력 전달 모듈(100)은, 입력부(200)로부터 입력된 동력을, 입력부(200)와 이격되어 위치한 출력부(500)로 전달할 수 있다.
동력 전달 모듈(100)은 전달 유체를 포함할 수 있다. 전달 유체는 물이나 작동유(hydraulic oil)과 같은 유체 또는 압축 공기와 같은 기체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 동력 전달 모듈(100)은 유압(oil pressure, hydraulic pressure) 또는 공압(hydraulic pneumatic)을 사용하여 동력을 전달할 수 있다.
제 1동력 전달 유닛(110)은 동력이 발생되는 입력부(200)와 연결되어, 외부 동력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 입력부(200)는 도 1의 구동 모듈(200)을 의미할 수 있다.
수신된 외부 동력은 제 1동력 전달 유닛(110)에 포함된 전달 유체를 가압할 수 있다. 가압된 전달 유체는, 제 1동력 전달 유닛(110)의 일측에 연결된 연결 유닛(120)으로 전달될 수 있다.
연결 유닛(120)은 전달 유체가 통과할 수 있는 튜브를 포함할 수 있다. 연결 유닛(120)은 측면 지지체(410)를 따라 연장될 수 있다.
연결 유닛(120)은 유연성 있는 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 측면 지지체(410)가 곡선 또는 절곡된 마디를 포함하여도, 연결 유닛(120)은 측면 지지체(410)를 따라 연장될 수 있다. 또는, 측면 지지체(410)가 사용자의 보행에 따라 회동되면 연결 유닛(120)의 일부가 구부러짐으로써, 측면 지지체(410)의 측면에 위치한 상태가 유지될 수 있다.
연결 유닛(120)은 나선형으로 감기면서 연장될 수 있다. 구체적으로, 연결 유닛(120)은, 연결 유닛(120)의 길이 방향을 중심 축으로 하여 나선형으로 감기면서 연장될 수 있다.
예를 들어, 연결 유닛(120)은 조인트(420) 근방에서 나선형으로 형성될 수 있다. 사용자의 보행에 따라 조인트(420)가 회동하면서 연결 유닛(120)에 굴절 구간이 발생할 수 있고, 연결 유닛(120)의 굴절 구간을 나선형으로 감기도록 형성함으로써 굴절 구간에서도 동력의 전달 효율을 유지할 수 있다.
연결 유닛(120)의 일측은 제 1동력 전달 유닛(110)과 연결되고, 타측은 제 2동력 전달 유닛(130)과 연결될 수 있다.
제 2동력 전달 유닛(130)은, 연결 유닛(120)을 통하여, 제 1동력 전달 유닛(110)으로부터 전달 유체를 전달 받을 수 있다. 전달 유체는, 후술되는 제 2동력 전달 유닛(130)의 가압 로드(114)를 가압하여 동력을 발생시킬 수 있다.
제 2동력 전달 유닛(130)은 동력에 의하여 구동되는 출력부(500)와 연결되어, 외부로 동력을 전달할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 출력부(500)는 동력에 의하여 구동되는 조인트 모듈(500)을 의미할 수 있다.
이러한 구조의 동력 전달 모듈(100)은, 연결 유닛(120)의 내부를 통하여 전달 유체가 전달됨에 따라 동력이 전달되므로, 연결 유닛(120)의 이동에 따른 연결 유닛(120)의 마찰 문제를 방지할 수 있다.
예를 들어, 운동 보조 장치(10)에 절곡 구간이 발생하면 연결 유닛(120)은 측면 모듈(400)의 일측에 접촉할 수 있으나, 연결 유닛(120)의 접촉 여부와 무관하게 유체의 압력은 연결 유닛(120)의 내부를 통하여 전달되므로, 연결 유닛(120)의 마찰로 인한 동력 손실이 발생하지 않을 수 있다.
그리고, 동력의 전달과 무관하게 연결 유닛(120)의 장력이 일정하게 유지되므로, 연결 유닛(120)은 유연한 상태를 유지할 수 있으며, 이로 인하여 사용자의 착용감 및 사용성을 향상시킬 수 있다.
이하, 동력 전달 유닛(100)의 구성요소를 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 입력 동력 변환 유닛의 작동 형태를 도시하는 도면이다.
도 4를 참고하면, 입력 동력 변환 유닛(140)은, 입력부(200) 및 제 1동력 전달 유닛(110)을 연결할 수 있다. 입력 동력 변환 유닛(140)은 입력부(200)의 회전 동력을 직선 동력으로 변환하여, 제 1동력 전달 유닛(110)에 전달할 수 있다. 전달된 직선 동력은, 제 1동력 전달 유닛(110)의 내부 공간(118)을 가압할 수 있다.
입력 동력 변환 유닛(140)은, 랙 앤 피니언 구조로 동력을 변환할 수 있다. 입력 동력 변환 유닛(140)은 입력 피니언 기어(141) 및 입력 랙 기어(142)를 포함할 수 있다. 입력 피니언 기어(141)는 입력부(200)와 되고, 예를 들어, 입력 피니언 기어(141)와 입력부(200)는 벨트로 연결될 수 있다.
입력 랙 기어(142)는 제 1동력 전달 유닛(110)의 길이 방향으로 형성될 수 있다. 입력 랙 기어(142)는 입력 피니언 기어(141)와 맞물리도록 구성되고, 입력 랙 기어(142)는 입력 피니언 기어(141)의 구동에 따라 제 1동력 전달 유닛(110)의 길이 방향으로 직선 구동될 수 있다.
입력 랙 기어(142)는 제 1동력 전달 유닛(110)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 입력 랙 기어(142)의 일부는 제 1동력 전달 유닛(110)의 내측으로 연장되거나, 후술되는 가압 로드(114)와 연결될 수 있다.
제 1동력 전달 유닛(110)은 복수 개의 실린더를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1동력 전달 유닛(110)은 제 1입력 실린더(110a) 및 제 2입력 실린더(110b)를 포함할 수 있다.
그리고, 입력 랙 기어(142)는 제 1입력 랙 기어(142a) 및 제 2입력 랙 기어(142b)를 포함할 수 있다.
제 1입력 랙 기어(142a) 및 제 2입력 랙 기어(142b)는 각각 제 1입력 실린더(110a) 및 제 2입력 실린더(110b)의 길이 방향으로 형성되고, 각각 제 1입력 실린더(110a) 및 제 2입력 실린더(110b)와 연결될 수 있다.
제 1입력 랙 기어(142a) 및 제 2입력 랙 기어(142b)는 입력 피니언 기어(141)와 상응하는 형상으로 형성될 수 있다. 제 1입력 랙 기어(142a) 및 제 2입력 랙 기어(142b)는 입력 피니언 기어(141)의 양측에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 제 2입력 랙 기어(142)는 입력 피니언 기어(141)의 위치를 기준으로 제 1입력 랙 기어(142a)의 반대측에 배치될 수 있다.
제 1입력 랙 기어(142a) 및 제 2입력 랙 기어(142b)는, 입력 피니언 기어(141)의 구동에 의하여 서로 반대 방향으로 구동될 수 있다. 예를 들어, 제 1입력 랙 기어(142a)가 하강하면 제 2입력 랙 기어(142b)는 상승하고, 제 1입력 랙 기어(142a)가 상승하면 제 2입력 랙 기어(142b)는 하강할 수 있다.
여기에서, 제 1입력 랙 기어(142a)가 하강하면 제 1입력 랙 기어(142a)는 제 1입력 실린더(110a)의 내측으로 이동하여 전달 유체를 토출시킬 수 있다. 그리고, 제 1입력 랙 기어(142a)가 상승하면 제 2입력 랙 기어(142b)는 제 2입력 실린더(110b)의 내측으로 이동하면서 전달 유체를 토출 시킬 수 있다.
즉, 제 1입력 랙 기어(142a) 및 제 2입력 랙 기어(142b)는 번갈아 가면서 전달 유체를 토출시켜 후술되는 제 2동력 전달 유닛으로 동력을 전달하므로, 동력 전달 효율을 향상시킬 수 있다.
제 2동력 전달 유닛(130)은 하기에서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 제 1입력 실린더의 내부 구조를 도시하는 단면도이다.
도 5a는 제 1입력 실린더의 내부 공간(118)이 가압되지 않은 상태를 도시하고, 도 5b는 제 1입력 실린더의 내부 공간(118)이 가압된 상태를 도시한다.
도 5a를 참고하면, 제 1동력 전달 유닛은 제 1입력 실린더 및 제 2입력 실린더를 포함할 수 있고, 후술되는 제 2동력 전달 유닛은 제 1출력 실린더 및 제 2출력 실린더를 포함할 수 있다.
제 1동력 전달 유닛 및 제 2동력 전달 유닛은 동일한 구성을 포함할 수 있고, 다시 말하면, 제 1입력 실린더, 제 2입력 실린더, 제 1출력 실린더 및 제 2출력 실린더는 동일한 구성을 포함할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여 제 1입력 실린더(110a)의 내부구조를 설명하기로 한다. 특별한 기재가 없는 한, 하기 설명은 제 2입력 실린더, 제 1출력 실린더 및 제 2출력 실린더에 적용될 수 있다.
제 1입력 실린더(110a)는 제 1실린더 몸체(111a) 및 제 2실린더 몸체(111b)를 포함하고, 제 1실린더 몸체(111a) 및 제 2실린더 몸체(111b)는 상호 체결되어 실린더 몸체(111)를 구성할 수 있다. 다시 말하면, 제 1실린더 몸체(111a)와 제 2실린더 몸체(111b)는 각각 실린더 몸체의 양 측을 구성할 수 있다.
예를 들어, 제 1실린더 몸체(111a) 및 제 2실린더 몸체(111b)는 슬라이딩되어 강제 결합될 수 있다. 또는, 제 1실린더 몸체(111a)의 외측에 수나사산이 형성되고, 제 2실린더 몸체(111b)의 내측에 암나사산이 형성되어, 제 2실린더 몸체(111b)가 제 1실린더 몸체(111a)의 외측 일부를 감싸면서 체결될 수 있다.
실린더 몸체(111)에는 내부 공간(118)이 형성될 수 있다. 내부 공간(118)의 일측에는 토출부(116)가 형성되고, 내부 공간(118)의 타측에는 가압 로드(114)가 위치할 수 있다.
전달 유체는, 실린더 몸체(111)의 내부에 수용될 수 있다. 전달 유체는, 상기 설명한 바와 같이 오일, 물 등을 포함하는 유체 또는 압축 공기와 같은 기체를 포함할 수 있다.
토출부(116)는 연결 유닛(미도시)과 연결되고, 가압 로드(114)는 구동 모듈(미도시) 또는 입력 동력 변환 유닛(미도시)과 연결될 수 있다. 가압 로드(114)가 실린더 몸체의 내측으로 이동되면, 가압 로드(114)는 내부 공간(118)을 가압하고, 전달 유체는 토출부(116)를 통하여 토출될 수 있다.
가압 로드(114)는 실린더 몸체(111)의 길이 방향으로 형성될 수 있다. 가압 로드(114)는 랙 기어(미도시)와 연결되거나, 랙 기어와 일체로 형성될 수 있다. 가압 로드(114)는 실린더 몸체(111)의 길이 방향으로 이동하면서 내부 공간(118)의 크기를 조절할 수 있다.
마찰 저감 부재(115)는 가압 로드(114)의 일부를 감싸도록 구성될 수 있다. 마찰 저감 부재(115)는 가압 로드(114)와 실린더 몸체(111)의 내면 사이에 위치하여, 가압 로드(114)와 실린더 몸체(111)의 내면 사이에 발생하는 마찰을 감소시킬 수 있다. 마찰 저감 부재(115)는 로드 부싱(rod bushing)을 포함할 수 있다.
동력 전달 유닛(110)은 다이어프램(112)을 포함할 수 있다. 다이어프램(112)는 내부 공간(118)을 구획할 수 있다.
예를 들어, 전달 유체는 다이어프램(112)을 중심으로 구분된 내부 공간(118)의 일측에 수용될 수 있다. 내부 공간(118)의 일측은 토출부와 연결될 수 있다.
그리고, 가압 로드(114)는 다이어프램(112)을 중심으로 구분된 내부 공간(118)의 타측에 수용될 수 있다. 가압 로드(114)는 내부 공간(118)의 타측에서 다이어프램(112)을 가압하고, 가압된 다이어프램(112)은 내부 공간(118)의 일측을 가압할 수 있다.
다이어프램(112)은 전달 유체가 가압 로드(114)로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 내부 공간(118)의 일측에 수용된 전달 유체는 내부 공간(118)의 타측으로 전달되지 않아, 전달 유체가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 유체의 추가적인 공급을 위한 펌프 또는 전달 유체의 공급 수단을 구비하지 않고도 동력 전달 모듈이 지속적으로 작동될 수 있다.
다이어프램(112)의 밀봉 효과를 향상 시키기 위하여, 다이어프램(112)의 일부는 제 1실린더 몸체(111a) 및 제 2실린더 몸체(111b)의 사이에 수용될 수 있다.
예를 들어, 상기 예시한 바와 같이 제 2실린더 몸체(111b)는 제 1실린더 몸체(111a)의 외면의 일부를 감싸면서 제 1실린더 몸체(111a)와 체결될 수 있다.
다이어프램(112)의 일부는 제 1실린더 몸체(111a) 및 제 2실린더 몸체(111b) 사이에 위치할 수 있다
예를 들어, 다이어프램(112)의 일부는 제 1실린더 몸체(111a)의 외면에 접하도록 배치되고, 제 2실린더 몸체(111b)가 체결될 수 있다. 제 1실린더 몸체(111a) 및 제 2실린더 몸체(111b)가 체결되면, 제 1실린더 몸체(111a)의 일부와, 다이어프램(112)의 일부와, 제 2실린더 몸체(111b)의 일부는 서로 오버랩되도록 배치될 수 있다.
다이어프램(112)은 측면부(112a) 및 돌출부(112b)를 포함할 수 있다. 측면부(112a)는 실린더 몸체의 내면을 따라 형성되고 돌출부(112b)는 측면부(112a)의 일측으로부터 실린더 몸체(111)의 길이 방향으로 형성될 수 있다.
측면부(112a)는 제 1실린더 몸체(111a) 및 제 2실린더 몸체(111b)가 체결되어 형성되는 수용공간에 수용될 수 있다.
측면부(112a)의 양 측면은 제 1실린더 몸체(111a) 및 제 2실린더 몸체(111b)와 간섭되어, 측면부(112a)는 실린더 몸체(111)의 길이방향으로의 이동이 제한될 수 있다.
다시 말하면, 측면부(112a)의 일측은 실린더 몸체(111)에 고정되므로, 가압 로드(114)의 이동에 따라 다이어프램(112)이 가압될 때 측면부(112a)가 제 1실린더 몸체(111a) 및 제 2실린더 몸체(111b) 사이로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
다이어프램(112)은 탄성 있는 재질로 형성되고 중공 형상일 수 있다. 특히 돌출부(112b)는 중공 형상으로서, 가압에 의하여 형태가 쉽게 변형될 수 있다.
돌출부(112b)의 측면은 실린더 몸체(111)의 내면을 따라서 형성되고, 돌출부(112b)의 정면은 실린더 몸체(111)의 단면 형상으로 형성되어 실린더 몸체(111) 내에 수용될 수 있다. 돌출부(112b)는, 후술되는 가압 로드(114)가 내부 공간(118)을 가압하지 않은 상태에서, 측면부(112a)를 기준으로 가압 로드(114) 방향으로 돌출 형성될 수 있다.
구체적으로, 돌출부(112b)의 측면 일부는 제 1실린더 몸체(111a)의 외면 및 제 2실린더 몸체(111b)의 내면과 접하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 돌출부(112b)는 내부공간(118)에 상응하게 형성되고, 내부 공간(118)을 밀봉할 수 있다.
피스톤(113)은 가압 로드(114) 및 다이어프램(112) 사이에 배치될 수 있다. 가압 로드(114)는 다이어프램(112)를 직접 가압하거나, 피스톤(113)을 통하여 다이어프램(112)을 가압할 수 있다.
그리고, 탄성체(117)는 가압 로드(114)에 탄성력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 탄성체(117)의 일측은 실린더 몸체(111)의 내면에 위치하고, 타측은 가압 로드(114)와 연결될 수 있다. 탄성체(117)는 가압 로드(114)에 보조력을 제공할 수 있고, 가압 로드(114)가 내부 공간(118)을 가압하지 않은 상태에서 압축될 수 있다.
도 5b를 참고하면, 가압 로드(114)가 내부 공간(118)을 가압하면 돌출부(112b)가 변형될 수 있다.
예를 들어, 가압 로드(114)는 피스톤(113)을 가압하고, 피스톤(113)은 돌출부(112b)와 접촉한 상태에서 돌출부(112b)를 가압할 수 있다. 이에 따라, 돌출부(112b)는 전달 유체가 배출되는 방향, 즉, 토출부(116) 방향으로 만입될 수 있다.
가압 로드(114)의 직경은, 제 2실린더 몸체(111b)의 직경과 상응하게 형성될 수 있다.
피스톤(113)은 제 1실린더 몸체(111a)의 직경과 상응하게 구성될 수 있다.
피스톤(113)의 직경은 가압 로드(114) 일 단부의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 다시 말하면, 피스톤(113) 및 가압 로드(114)가 접하는 부분에서, 가압 로드(114)의 직경이 피스톤(113)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 그리고, 피스톤(113)은 가압 로드(114)에 부착 또는 체결되어 실린더 몸체(111)의 중심부에 위치할 수 있다.
피스톤(113)이 돌출부(112b)를 가압하면, 돌출부(112b)가 만입되면서 피스톤(113)은 제 1실린더 몸체(111b)로 삽입될 수 있다. 다시 말하면, 돌출부(112b)는, 도 5a에 도시된 최초 상태에서 측면부(112a)를 기준으로 가압 로드(114)를 향하여 돌출되고, 피스톤(113)의 가압에 의하여 도 5b에 도시된 바와 같이 토출부(116)를 향하여 돌출되도록 변형될 수 있다.
이 때, 돌출부(112b)가 변형되면서, 돌출부(112b)의 일부는 제 1실린더 몸체(111a)의 내면을 따라 연장될 수 있다.
예를 들어, 돌출부(112b)가 변형되면서 돌출부(112b)의 일부가 제 1실린더 몸체(111a)의 내부로 만입되고, 만입된 일면은 제 1실린더 몸체(111a)의 내면과 접할 수 있다.
제 1실린더 몸체(111a)의 직경은 제 2실린더 몸체(111b)의 직경보다 작게 구성되고, 돌출부(112b)가 만입되면서 제 1실린더 몸체(111a)의 일부를 둘러싸게 되어, 돌출부(112b)의 만입이 제한될 수 있다. 따라서, 다이어프램(112)의 변형 정도를 제한할 수 있고, 돌출부(112b)가 과도하게 만입되어 다이어프램(112)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이 때, 탄성체(117)는 신장되어 가압 로드(114)에 보조력을 제공할 수 있다.
그리고 나서, 가압 로드(114)가 내부 공간(118)의 반대 방향으로 이동하거나, 전달 유체가 다이어프램(112)을 가압하면, 다이어프램(112)는 도 5a의 원상태로 복원될 수 있다. 즉, 돌출부(112b)는 다시 가압 로드(114) 측으로 돌출되어 내부 공간(118)이 확장될 수 있다.
도 6는 일 실시 예에 따른 출력 동력 변환 유닛(150)의 작동 형태를 도시하는 도면이다.
도 6를 참고하면, 출력 동력 변환 유닛(150)은 제 2동력 전달 유닛(130) 및 출력부(500)을 연결할 수 있다. 출력 동력 변환 유닛(150)은 제 2동력 전달 유닛(130)으로부터 전달된 직선 동력을 회전 동력으로 변환하여 출력부(500)에 전달할 수 있다.
이에 앞서, 출력 동력 변환 유닛(150)을 설명하면, 위에서 설명한 바와 같이, 제 1동력 전달 유닛(110)이 전달 유체를 가압하면, 전달 유체는 연결 유닛(120)을 통하여 제 2동력 전달 유닛(130)으로 전달될 수 있다. 전달 유체는 제 2동력 전달 유닛(130)의 가압 로드(114)를 가압하고, 이와 연결된 출력 랙 기어(152)를 제 2동력 전달 유닛의 외측으로 이동시킴으로써 출력 피니언 기어(151)를 구동시킬 수 있다.
제 2동력 전달 유닛(130)은 제 1동력 전달 유닛(110)과 상응하게 구성될 수 있다.
예를 들어, 제 1동력 전달 유닛(110)은 제 1입력 실린더(110a) 및 제 2입력 실린더(110b)를 포함하고, 제 2동력 전달 유닛(130)은 제 1출력 실린더(130a) 및 제 2출력 실린더(130b)를 포함할 수 있다. 제 1입력 실린더(110a)는 제 1출력 실린더(130a)와 연결되고, 제 2입력 실린더(110b)는 제 2출력 실린더(130b)와 연결될 수 있다.
다만, 제 1동력 전달 유닛 및 제 2동력 전달 유닛(130)의 구성은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제 1동력 전달 유닛의 복수 개의 실린더가, 제 2동력 전달 유닛의 하나의 실린더와 연결될 수 있다. 또는, 제 1동력 전달 유닛 및 제 2동력 전달 유닛은 각각 복수 개의 단위 실린더를 포함하고, 복수 개의 실린더가 서로 연결되어 전체로서 폐회로를 구성하는 것도 가능할 수 있다.
출력 동력 변환 유닛(150)은, 기 설명된 입력 동력 변환 유닛(140)과 유사한 구성을 포함할 수 있고, 특별한 설명이 없는 한 상기 입력 동력 변환 유닛(140)에 대한 설명은 출력 동력 변환 유닛(150)에 적용될 수 있다.
출력 동력 변환 유닛(150)은 랙 앤 피니언 구조로 동력을 변환할 수 있다. 예를 들어, 출력 동력 변환 유닛(150)은, 출력 랙 기어(152) 및 출력 피니언 기어(151)를 포함할 수 있다.
출력 랙 기어(152)는 기 설명된 입력 랙 기어(142)와 유사한 구성으로서 제 2동력 전달 유닛(130)과 연결될 수 있고, 예를 들어, 제 2동력 전달 유닛(130)의 가압 로드(114)와 연결될 수 있다.
출력 랙 기어(152)는 제 2동력 전달 유닛(130)의 길이 방향으로 형성되고, 제 2동력 전달 유닛(130)으로 전달된 유체의 압력에 의하여 구동될 수 있다.
동력 전달의 효율성을 향상 시키기 위하여, 제 2동력 전달 유닛(130)은 제 1출력 실린더(130a) 및 제 2출력(130b) 실린더를 포함할 수 있다. 제 1출력 실린더(130a)는 기 설명된 제 1입력 실린더(110a)와 유사하고, 제 2출력 실린더(130b)는 기 설명된 제 2입력 실린더(110b)와 유사한 구성을 포함할 수 있다.
그리고, 출력 랙 기어(152)는 제 1출력 랙 기어(152a) 및 제 2출력 랙 기어(152b)를 포함할 수 있다. 제 1출력 랙 기어(152a) 및 제 2출력 랙 기어(152b)는 각각 제 1출력 실린더(130a) 및 제 2출력 실린더(130b)의 길이 방향으로 형성될 수 있고, 각각 제 1출력 실린더(130a) 및 제 2출력 실린더(130b)와 연결될 수 있다. 또는 제 1출력 랙 기어(152a) 및 제 2출력 랙 기어(152b)는 각각 제 1출력 실린더(130a) 및 제 2출력 실린더(130b)의 가압 로드(114)와 일체로 형성될 수 있다.
제 1출력 랙 기어(152a) 및 제 2출력 랙 기어(152b)는 출력 피니언 기어(151)와 상응하는 형상으로 형성될 수 있다. 제 1출력 랙 기어(152a) 및 제 2출력 랙 기어(152b)는 출력 피니언 기어(151)의 양측에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 제 2출력 랙 기어(152b)는 출력 피니언 기어(151)의 위치를 기준으로, 제 1출력 랙 기어(152a)의 반대측에 배치될 수 있다.
연결 유닛(120)을 기준으로, 입력 랙 기어(142)와 출력 랙 기어(152)는 반대로 구동될 수 있다.
예를 들어, 제 1입력 랙 기어가 제 1입력 실린더의 내측으로 이동하고, 제 1입력 실린더의 내부 공간이 축소되면서 전달 유체가 연결 유닛으로 공급될 수 있다.
연결 유닛으로 공급된 전달 유체는 제 1출력 실린더(130a)로 공급되면서 제 1출력 랙 기어(152a)를 제 1출력 실린더(130a)의 외측으로 이동시킬 수 있다.
제 1동력 전달 유닛(110)은 출력 피니언 기어(151)를 구동시킬 수 있다.
이에 따라, 제 2출력 랙 기어(152b)는 제 2출력 실린더(130b)의 내측으로 이동하고, 제 2출력 실린더(130b)의 내부 공간이 축소되면서 전달 유체가 연결 유닛으로 공급될 수 있다.
연결 유닛으로 공급된 전달 유체는 제 2입력 실린더(130b)로 공급되면서 제 1입력 랙 기어(152)를 제 1출력 실린더(130a)의 외측으로 이동시킬 수 있다.
이러한 작동이 반복되면서, 출력 피니언 기어(151)를 구동시킬 수 있다.
출력 피니언 기어(151)는 출력부(500)과 연결되어, 출력부(500)에 동력을 제공할 수 있다. 출력 피니언 기어(151)와 출력부(500)는 벨트로 연결될 수 있으며, 그 연결 방법은 한정되지 않는다.
구체적으로, 출력부(500)는 도 1의 조인트 모듈(500)을 포함할 수 있고, 출력 피니언 기어(151)는 조인트 모듈(500)에 회전 동력을 전달할 수 있다.
이처럼, 제 1동력 전달 유닛으로 전달된 외부 동력은, 제 1동력 전달 유닛이, 연결 유닛을 통하여 제 2동력 전달 유닛(130)으로 유체의 압력을 전달함에 따라 출력부(500)로 전달될 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 출력 증감기의 형태를 도시하고, 도 8은 다른 실시 예에 따른 출력 증감기의 형태를 도시하는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 출력 증감기는 출력 동력 변환 유닛으로부터 출력부(500)로 전달되는 동력의 크기를 조절할 수 있다.
출력부(500)는, 예를 들어, 출력부(500)가 배치되는 위치 또는 출력부(500)의 종류에 따라 다른 크기의 동력이 요구될 수 있다. 예를 들어, 출력부(500)가 대퇴부에 인접하여 위치하는 조인트 모듈인 경우, 발목부에 인접하여 위치하는 조인트 모듈보다 큰 동력을 요구할 수 있고, 이에 따른 출력 증감기를 부가하여 요구되는 동력을 제공할 수 있다.
도 7을 참고하면, 출력 증감기는 회전 풀리(161a) 및 케이블(161b)를 포함하고, 도르레 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 케이블(161b)은 회전 풀리(161a)의 일측으로부터 연장되고, 연장된 케이블(161b)는 출력 피니언 기어(151)의 일부를 감싸면서 연장될 수 있다.
그리고 나서, 케이블(161b)는 회전 풀리(161a)의 일부를 감싸고, 재차 출력 피니언 기어(151)의 일부를 감싸면서 연장되어 도르레 구조를 구성할 수 있다.연장된 케이블(161b)는 출력부(미도시)와 연결되고, 증감된 동력이 출력부에 전달될 수 있다. 여기에서, 회전 풀리(161a)는 출력 랙 기어(152)의 일측에 연결되어, 회전 풀리(161a)는 출력 랙 기어(152)와 함께 이동될 수 있다.
다만, 이는 예시적인 형태로서, 출력 증감기가 복수 개의 회전 풀리(161a)를 포함하고, 케이블(161b)가 복수 개의 케이블을 감싸면서 연장되는 구조도 가능할 수 있다.
또는, 회전 풀리(161a)는 출력 랙 기어(152)의 일측에 고정되지 않고자유 이동하는 구성도 가능할 수 있다.
도 8을 참고하면, 출력 증감기는 변환 기어(162)를 포함할 수 있다.
출력 피니언 기어(151)는 기어비가 다른 변환 기어(162)와 연결되어 출력되는 동력의 크기를 변환할 수 있다. 예를 들어, 출력 피니언 기어(151)는, 출력 피니언 기어(151)와 기어비가 다른 변환 기어(162)와 연결되고, 변환 기어(162)는 출력부(500)와 연결될 수 있다.
다만, 이는 예시적인 형태로서, 변환 기어(162)는 복수 개의 기어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 변환 기어(162)는 선기어, 유성기어 또는 링 기어를 포함할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (25)

  1. 입력부와 연결되어 동력을 전달받는 제 1동력 전달 유닛;
    출력부로 동력을 전달하는 제 2동력 전달 유닛; 및
    상기 제 1동력 전달 유닛 및 상기 제 2동력 전달 유닛을 연결하고, 상기 제 1동력 전달 유닛에 의하여 발생된 전달 유체의 압력을 상기 제 2동력 전달 유닛에 전달하는 연결 유닛을 포함하고,
    상기 제 1동력 전달 유닛 및 상기 제 2동력 전달 유닛 중 적어도 어느 하나의 동력 전달 유닛은,
    실린더 몸체;
    상기 실린더 몸체의 내부에 수용된 전달 유체;
    상기 실린더 몸체의 길이 방향으로 이동하여 상기 전달 유체를 가압하는 가압 로드; 및
    상기 실린더 몸체의 내부공간을 구획하며, 상기 전달 유체가 상기 가압 로드로 유출되는 것을 방지하는 다이어프램을 포함하고,
    상기 실린더 몸체는,
    제 1실린더 몸체; 및
    상기 제 1실린더 몸체의 외면의 일부를 감싸면서 상기 제 1실린더 몸체와 체결 가능한 제 2실린더 몸체를 포함하고,
    상기 제 1실린더 몸체 및 상기 제 2실린더 몸체의 사이에 상기 다이어프램의 일부가 위치할 수 있는 동력 전달 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 입력부 및 상기 제 1동력 전달 유닛을 연결하고,
    상기 입력부의 회전 동력을 직선 동력으로 변환하여 상기 제 1동력 전달 유닛에 전달하는 입력 동력 변환 유닛을 더 포함하는 동력 전달 모듈.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 입력 동력 변환 유닛은,
    상기 입력부와 연결되는 입력 피니언 기어; 및
    상기 입력 피니언 기어와 맞물리고 상기 제 1동력 전달 유닛과 연결되는 입력 랙 기어를 포함하는 동력 전달 모듈.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1동력 전달 유닛은 제 1입력 실린더 및 제 2입력 실린더를 포함하고,
    상기 입력 랙 기어는 상기 제 1입력 실린더의 길이 방향으로 형성된 제 1입력 랙 기어 및 상기 제 2입력 실린더의 길이 방향으로 형성된 제 2입력 랙 기어를 포함하며,
    상기 제 1입력 랙 기어 및 상기 제 2입력 랙 기어는 각각 상기 제 1입력 실린더 및 제 2입력 실린더에 연결되는 동력 전달 모듈.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2입력 랙 기어는, 상기 입력 피니언 기어의 위치를 기준으로 상기 제 1입력 랙 기어의 반대측에 배치되는 동력 전달 모듈.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 다이어프램은,
    상기 실린더 몸체의 내면을 따라 형성되는 측면부; 및
    상기 측면부의 일측으로 돌출되어 상기 실린더 몸체의 길이 방향으로 형성된 돌출부를 포함하는 동력 전달 모듈.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 가압 로드의 가압에 의하여 상기 전달 유체가 배출되는 방향으로 만입되고, 가압이 해제되면 원 상태로 복원될 수 있는 동력 전달 모듈.
  10. 삭제
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 동력 전달 유닛은,
    일 측은 상기 실린더 몸체 내면의 일측에 위치하고 타측은 상기 가압 로드와 연결되는 탄성체를 더 포함하는 동력 전달 모듈.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2동력 전달 유닛과 상기 출력부를 연결하고,
    상기 제 2동력 전달 유닛으로부터 전달된 직선 동력을 회전 동력으로 변환하여 상기 출력부에 전달하는 출력 동력 변환 유닛을 더 포함하는 동력 전달 모듈.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 출력 동력 변환 유닛은,
    상기 제 2동력 전달 유닛과 연결되는 출력 랙 기어; 및
    상기 출력 랙 기어와 맞물리고 상기 출력부와 연결되는 출력 피니언 기어를 포함하는 동력 전달 모듈.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2동력 전달 유닛은 제 1출력 실린더 및 제 2출력 실린더를 포함하고,
    상기 출력 랙 기어는 상기 제 1출력 실린더의 길이 방향으로 형성된 제 1출력 랙 기어 및 상기 제 2출력 실린더의 길이 방향으로 형성된 제 2출력 랙 기어를 포함하며,
    상기 제 1출력 실린더 및 상기 제 2출력 실린더는 각각 상기 제 2출력 랙 기어 및 상기 제 2출력 랙 기어와 연결되는 동력 전달 모듈.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2출력 랙 기어는, 상기 출력 피니언 기어의 위치를 기준으로 상기 제 1출력 랙 기어의 반대측에 배치되는 동력 전달 모듈.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 출력 동력 변환 유닛 및 상기 출력부와 연결되고, 상기 출력 동력 변환 유닛으로부터 전달된 동력의 크기를 조절할 수 있는 출력 증감기를 더 포함하는 동력 전달 모듈.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 출력 동력 변환 유닛은 출력 피니언 기어를 포함하고,
    상기 출력 증감기는,
    회전 풀리; 및
    상기 출력 피니언 기어와 상기 회전 풀리를 연결하는 케이블을 포함하는 동력 전달 모듈.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 출력 동력 변환 유닛은 출력 랙 기어를 포함하고,
    상기 회전 풀리는 상기 출력 랙 기어의 일측에 연결되는 동력 전달 모듈.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 17항에 있어서,
    상기 케이블은 상기 회전 풀리의 일측으로부터 상기 출력 피니언 기어의 일부를 감싸도록 연장되고,
    연장된 상기 케이블은 상기 회전 풀리의 일부를 감싼 다음 상기 출력 피니언 기어의 일부를 재차 감싸도록 연장되는 동력 전달 모듈.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 출력 동력 변환 유닛은 출력 피니언 기어를 포함하고,
    상기 출력 증감기는 상기 출력 피니언 기어와 연결되는 변환 기어를 포함하는 동력 전달 모듈.
  21. 사용자의 기부(proximal part)에 대응되는 위치에 장착되고, 동력을 발생시키는 구동 모듈;
    사용자의 말부(distal part)에 대응되는 위치에 장착되고, 상기 동력을 전달받아 사용자의 일부 운동에 보조력을 제공하는 조인트 모듈; 및
    상기 구동 모듈 및 상기 조인트 모듈을 연결하고, 상기 구동 모듈의 동력에 의하여 발생된 전달 유체의 압력을 통하여 상기 동력을 상기 조인트 모듈에 전달하는 동력 전달 모듈을 포함하고,
    상기 동력 전달 모듈은,
    상기 구동 모듈과 연결되는 제 1동력 전달 유닛;
    상기 조인트 모듈과 연결되는 제 2동력 전달 유닛; 및
    상기 제 1동력 전달 유닛 및 상기 제 2동력 전달 유닛을 연결하고 상기 전달 유체의 통로가 되는 연결 유닛을 포함하고,
    상기 제 1동력 전달 유닛 및 상기 제 2동력 전달 유닛 중 적어도 어느 하나의 동력 전달 유닛은,
    실린더 몸체;
    상기 실린더 몸체의 내부에 수용된 전달 유체;
    상기 실린더 몸체의 길이 방향으로 이동하여 상기 전달 유체를 가압하는 가압 로드; 및
    상기 실린더 몸체의 내부공간을 구획하며, 상기 전달 유체가 상기 가압 로드로 유출되는 것을 방지하는 다이어프램을 포함하고,
    상기 실린더 몸체는,
    제 1실린더 몸체; 및
    상기 제 1실린더 몸체의 외면의 일부를 감싸면서 상기 제 1실린더 몸체와 체결 가능한 제 2실린더 몸체를 포함하고,
    상기 제 1실린더 몸체 및 상기 제 2실린더 몸체의 사이에 상기 다이어프램의 일부가 위치할 수 있는 운동 보조 장치.
  22. 삭제
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 구동 모듈은 사용자의 몸통에 대응되는 위치에 장착되는 운동 보조 장치.
  24. 제 21항에 있어서,
    상기 조인트 모듈은 사용자의 무릎, 발목 또는 고관절에 대응되는 위치에 장착되는 운동 보조 장치.
  25. 제 21항에 있어서,
    상기 제 2동력 전달 유닛과 상기 조인트 모듈을 연결하고, 상기 제 2동력 전달 유닛으로부터 전달된 직선 동력을 회전 동력으로 변환하여 상기 조인트 모듈에 전달하는 출력 동력 변환 유닛; 및
    상기 출력 동력 변환 유닛 및 상기 조인트 모듈과 연결되고, 상기 출력 동력 변환 유닛으로부터 전달된 동력의 크기를 조절할 수 있는 출력 증감기를 더 포함하는 운동 보조 장치.
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