KR102559710B1

KR102559710B1 - 트랙구동장치

Info

Publication number: KR102559710B1
Application number: KR1020220125620A
Authority: KR
Inventors: 정희종; 이충열
Original assignee: 주식회사 한국쓰리축
Priority date: 2022-09-30
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2023-07-27

Abstract

본 발명은 독립적인 작동이 가능하고 무한궤도 형상의 트랙을 회전시켜 전후 이동할 수 있으며, 농업용이나 이동용으로 사용할 수 있도록 이동 플랫폼을 구성하여 자동 또는 수동 운전이 가능하게 한 트랙구동장치에 관한 것으로,
감속기를 포함하는 구동모터; 상부에 구동모터가 안착되고 하부에 복수의 하부가이드롤러가 회전 가능하게 설치되는 구동프레임; 구동모터에 의해 회전 작동되며 노면에 밀착되어 전후 이동되는 트랙; 구동모터의 동력을 트랙의 회전력으로 변환시키도록 구동프레임에 수직하게 배치되는 구동기어부; 구동프레임의 전방과 후방에 각각 배치되어 트랙의 이동을 안내하는 전방가이드롤러 및 후방가이드롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

트랙구동장치{TRACK DRIVING APPARATUS}

본 발명은 트랙구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 독립적인 작동이 가능하고 무한궤도 형상의 트랙을 회전시켜 전후 이동할 수 있으며, 농업용이나 이동용으로 사용할 수 있도록 이동 플랫폼을 구성하여 자동 또는 수동 운전이 가능하게 한 트랙구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 모터나 엔진 등의 회전동력을 이용하여 지면을 이동하도록 이루어지는 주행장치는 크게 무한궤도(track)를 이용하는 방식과 바퀴(wheel)를 이용하는 방식으로 나눈다.

여기에서 무한궤도(일부에서는 캐터필러(Caterpillar)라고 함)를 이용하는 방식은 바퀴를 이용하는 방식에 비하여 주행속도는 느리지만, 지면에 접촉하는 면적이 넓어 요철이 심한 도로나 진흙바닥에서도 자유롭게 주행하는 것이 가능하며, 좌우의 회전속도를 조정하는 것에 의하여 자유롭게 주행방향을 변경하는 것이 가능한 이점이 있다.

따라서 탱크나 트랙터, 중장비 등의 주행상황이 좋지 않은 상태에서 사용하는 차량에 주로 사용된다.

최근에는 화재현장의 상황파악, 건물 내부의 무인감시, 원자로나 위험물이 존재하는 위험지역의 탐사 및 자료수집 등의 민간용, 적지 탐사나 지뢰탐지 및 제거 등의 군사용으로 사용되는 원격제어가 가능한 무인로봇(또는 자주식 로봇)에도 무한궤도가 많이 이용되고 있다

그러나 종래의 무한궤도를 이용한 주행장치는 자주식이 아닌 경우가 많고 무한궤도가 다른 구성요소들의 결합에 의해 회전되는 것이어서 독립적으로 작동하지 못하는 문제점이 있다.

한편, 국내 공개특허 제10-2010-0037293호에는, 양측에 홈부를 구비하는 동체프레임과, 동체프레임의 양쪽 전단 및 후단에 평행하게 배치되어 각각 설치되는 두쌍의 전/후단 구동트랙부와, 동체프레임내에 설치되어 한쌍의 전/후단 구동트랙부를 동시에 구동시키는 주행모터부와, 전단 구동트랙부와 후단 구동트랙부 사이에 위치하도록 동체프레임의 설치되어 전단 구동트랙부와 일체로 작동되는 프리휠부와, 동체프레임내에 설치되어 두쌍의 전/후단 구동트랙부 및 프리휠부를 동시에 회전시키되, 전단 구동트랙부와 후단 구동트랙부를 서로 대칭되도록 회전시키는 변형모터부를 포함하여 구성되어, 주행로봇의 동체프레임 전/후단에 설치된 구동트랙부가 서로 대칭되는 각도로 변형동작되어 장애물 승월 및 주행성을 향상시키고, 전단 및 후단 구동트랙부 사이에 전단 구동트랙부와 동기 작동되는 프리휠부가 설치되어 전단 및 후단 구동트랙부 사이로의 장애물 삽입을 방지시킨 이중 트랙 주행 로봇이 제안 및 게시되어 있고,

국내 공개특허 제10-2012-0099964호에는, 지지프레임과, 상기 지지프레임의 중앙에 위치하도록 설치되어 동력수단과 연결되는 주축과, 상기 지지프레임의 일측단에 설치되고 주축과 벨트 또는 체인에 의해 연결되어 구동되는 구동축과, 상기 구동축에 연결설치되는 구동바퀴와, 상기 구동바퀴의 양측면에 원주방향으로 또한 측방향으로 돌출형성된 톱니부와, 상기 구동바퀴와 이격되도록 지지프레임의 타측단에 설치되는 프리휠을 포함하며, 무한궤도 타입 트랙벨트의 설치 및 분리가 가능하고, 이동수단으로 사용되어 트랙벨트의 설치 또는 미설치시에도 안정적인 주행이 가능한, 무한궤도 타입 트랙벨트 설치가 가능한 멀티 구동트랙부 및 이를 구비한 탱크로봇이 제안 및 개시되어 있으며,

국내 등록특허 제10-1109545호에는, 프레임에 일정거리만큼 이격되어 회전가능하게 설치되는 주축과 부축 및 회전력을 발생하는 주행모터와 변형모터를 구비하는 가변트랙형 이동시스템에 있어서, 상기 주축의 양측에 설치되어 상기 주행모터의 회전력에 의해 회전하는 제 1바퀴와 제 1스프로킷, 상기 부축의 양측에 설치되는 제 2바퀴와 제 2스프로킷, 상기 제 1 및 제 2스프로킷에 설치되는 무한궤도, 상기 변형모터의 회전력에 의해 회전하여 상기 무한궤도의 형상을 변형시키는 변형수단 및 주행경로의 상태에 기초하여 상기 주행모터 및 변형모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하며, 평지 주행시 바퀴를 이용하여 신속하게 주행하고, 계단이나 장애물이 있는 험지 주행시에는 무한궤도를 이용하여 장애물을 등반할 수 있도록 한 가변트랙형 이동시스템이 제안 및 개시되어 있고,

국내 공개특허 제10-2006-0032373호에는, 뼈대를 이루며 강체로 형성되는 프레임과, 프레임에 설치되는 주행모터와, 프레임에 설치되는 변형모터와, 소정의 간격을 두고 프레임의 양쪽 옆에 평행하게 배치되는 한쌍의 무한궤도와, 무한궤도의 내면을 지지하는 다수의 롤러와, 롤러 중에서 일부를 2개 이상씩 서로간의 위치가 고정된 상태로 지지하고 변형모터의 회전력을 전달받아 회전하며 무한궤도에 평행한 방향으로 길게 형성되고 프레임에 회전가능하게 좌우 한쌍으로 설치되는 복수의 변형블럭과, 프레임에 회전가능하게 설치되고 주행모터의 회전력을 하나이상의 롤러에 전달하는 주축을 포함하며, 무한궤도를 지지하는 롤러의 상대적 위치를 변경시키는 것에 의하여 계단과 접하는 앞쪽의 무한궤도를 경사면으로 형성하여 최초 계단의 등반성능이 우수하고 최소한의 높이로 시스템을 구성하는 것이 가능하고 무한궤도의 상하 형상을 대칭적으로 변형시키는 것이 가능한 가변 트랙형 이동시스템이 제안 및 개시되어 있다.

공개특허공보 제10-2010-0037293호 공개특허공보 제10-2012-0099964호 등록특허공보 제10-1109545호 공개특허공보 제10-2006-0032373호

본 발명은 상술한 문제점들 및 이를 감안하여 안출한 것으로서, 독립적인 작동이 가능하고 무한궤도 형상의 트랙을 회전시켜 전후 이동할 수 있으며, 농업용이나 이동용으로 사용할 수 있도록 이동 플랫폼을 구성하여 자동 또는 수동 운전이 가능하게 한 트랙구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트랙구동장치는, 감속기를 포함하는 구동모터; 상부에 구동모터가 안착되고 하부에 복수의 하부가이드롤러가 회전 가능하게 설치되는 구동프레임; 구동모터에 의해 회전 작동되며 노면에 밀착되어 전후 이동되는 트랙; 구동모터의 동력을 트랙의 회전력으로 변환시키도록 구동프레임에 수직하게 배치되는 구동기어부; 구동프레임의 전방과 후방에 각각 배치되어 트랙의 이동을 안내하는 전방가이드롤러 및 후방가이드롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 전방가이드롤러와 후방가이드롤러 중 적어도 어느 하나는 구동프레임에 설치되는 주행텐셔너에 의해 탄성 지지되어 트랙에 텐션을 부여할 수 있다.

여기에서, 구동프레임의 전방 상측에 경사지게 설치되어 트랙의 이동을 안내하는 트랙가이드를 더 포함할 수 있다.

여기에서, 구동기어부는 구동모터에 의해 회전하면서 트랙에 대한 구동력을 발생시키는 체인과, 구동모터에 의해 회전되어 체인을 구동하는 체인구동스프로킷과, 트랙을 회전시키는 트랙구동기어와 일체로 연결되며 체인이 결합되는 체인종동스프로킷을 포함할 수 있다.

여기에서, 구동기어부는 체인의 외측에 결합되는 체인텐션스프로킷을 이용하여 체인에 텐션을 부여하는 체인텐셔너를 더 포함할 수 있다.

여기에서, 하나 이상의 배터리가 구비된 배터리프레임을 지지하는 베어섀시의 양측에 각각 배치되어 이동플랫폼을 구성할 수 있다.

본 발명의 트랙구동장치는 구동모터에 의해 트랙이 회전되도록 함에 따라 독립적인 작동이 가능하게 구동모터의 동력을 트랙으로 전달하는 구동기어부의 배치 변화를 통해 다양한 구조로 변형할 수 있게 되는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 구동프레임에 설치된 주행텐셔너가 전방가이드롤러 또는 후방가이드롤러를 탄성 지지함에 따라 트랙의 텐션이 일정하게 유지되는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 구동프레임의 상측에 트랙가이드가 설치됨에 따라 트랙의 처짐이 발생하지 않게 되는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 구동기어부가 체인을 이용하여 구동모터의 동력을 트랙구동기어로 전달함에 따라 트랙구동기어의 위치를 자유롭게 조절하여 구조를 다양화할 수 있게 되는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 구동기어부에 체인의 텐션을 조정하기 위한 체인텐셔너가 구비됨에 따라 체인의 텐션을 일정하게 유지할 수 있게 되는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 배터리프레임이 구비된 베어섀시에 연결하여 이동플랫폼을 구성할 수 있게 되는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 트랙구동장치가 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 크랙구동장치가 도시된 측면도이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 트랙구동장치의 구동부가 도시된 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 트랙구동장치를 이용하여 이동플랫폼을 구성하는 것을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명에 따른 트랙구동장치를 이용한 이동플랫폼이 도시된 참고도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 고안의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

첨부도면의 도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 트랙구동장치를 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.

본 발명의 실시예에 따른 트랙구동장치는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 구동모터(11)와, 구동프레임(12), 구동기어부(13), 하부가이드롤러(14), 트랙(15), 주행텐셔너(16), 전방가이드롤러(17) 및 후방가이드롤러(18)을 포함하여 이루어진다. 그리고, 트랙(15)의 이동을 안내하는 트랙가이드(19)를 더 포함할 수 있다.

구동모터(11)는 트랙(15)을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 것으로, 감속기 일체형 구조로 이루어진다. 그리고 후술하는 배터리프레임(30)에 연결된 하네스가 구비되어 배터리(35)로부터 전원을 공급받게 된다.

이와 같이, 구동모터(11)가 장착됨에 따라 기체의 구동에 필요한 동력전달방식이 단순화되고, 서브유닛화를 통해 구조를 다양하게 구성할 수 있게 된다.

구동프레임(12)은 트랙구동장치(10)의 중심이 되는 부분으로, 상부에는 구동모터(11)가 안착되고 하부에는 복수의 하부가이드롤러(14)가 회전 가능하게 설치된다.

구동기어부(13)는 구동모터(11)의 동력을 트랙(15)의 회전력으로 변환시키기 위한 것으로, 구동프레임(12)에 수직하게 배치된다.

구체적으로, 구동기어부(13)는 구동모터(11)에 의해 회전하면서 트랙(15)에 대한 구동력을 발생시키는 체인(13b)과, 구동모터(11)에 의해 회전되어 체인(13b)을 구동하는 체인구동스프로킷(13a)과, 트랙(15)을 회전시키는 트랙구동기어(13d)와 일체로 연결되며 체인(13b)이 결합되는 체인종동스프로킷(13c) 및 체인(13b)의 외측에 결합되는 체인텐션스프로킷(13e)을 이용하여 체인(13b)에 텐션을 부여하는 체인텐셔너(13f)를 포함하여 이루어진다.

구동모터(11)와 체인구동스프로킷(13a)은 베벨기어 등의 직교형 전동장치로 연결되고, 체인(13b)은 체인구동스프로킷(13a)과 체인종동스프로킷(13c) 사이를 순환하도록 배치된다.

그런데, 체인구동스프로킷(13a)이 회전될 때 구동모터(11)의 회전방향에 따라 체인(13b)에 수축과 이완현상이 발생할 수 있으므로, 체인(13b)의 장력을 일정하게 유지시키기 위하여 체인텐셔너(13f)를 사용한다.

체인(13b)의 장력을 일정하게 유지시키기 위해서는 체인(13b)의 양쪽에 텐션장치를 모두 구성하는 것이 이상적이나, 체인텐션스프로킷(13e)의 양단에 서로 반대되는 체인텐셔너(13f)를 장착할 수도 있다.

이는 체인텐션스프로킷(13e)이 결합된 체인(13b)쪽에 대한 과도한 인장 및 수축에 대한 과도한 동작을 구속하기 위한 것이다.
여기서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 체인텐셔너(13f)는 "ㄱ"자로 절곡된 힌지체(13f-1)의 잘곡부가 구동기어부(13)가 형성된 측판프레임(13')에 힌지결합되고, 그 일측은 체인텐션스프로킷(13e)에 연결되고, 타측은 구동프레임(12)에 형성된 탄성스프링(13f-2)에 연결된다.

이와 같이, 체인텐션스프로킷(13e)의 변위를 한정하고 일정 범위 내에서의 텐션작용을 유도함으로써 체인(13b)의 이탈 및 비정상적인 파손을 억제할 수 있게 된다.

하부가이드롤러(14)는 구동프레임(12)의 하부에 회전가능하게 설치되는 것으로, 트랙의 길이 등에 따라 설치 개수가 달라진다. 참고로, 실시예에서는 4개의 하부가이드롤러가 구동프레임(12)에 설치된다.

트랙(15)은 구동모터(11)에 의해 회전 작동되는 것으로, 노면에 밀착되어 기체가 전후 이동되도록 하게 된다. 구체적으로, 트랙(15)은 내측 중앙부를 따라 트랙구동기어(13d)가 치합되는 기어부가 형성되고, 동시에 하부가이드롤러(14)와 전방가이드롤러(17) 및 후방가이드롤러(18)가 결합되는 부분 역시 내측면에 구비된다.

그리고 트랙(15)은 대략 삼각 형태로 배치되는데, 전면은 낮은 경사각으로 배치되고 후면은 높은 경사각으로 배치될 수 있다.

이때, 전면부에서의 트랙 처짐을 방지하고 트랙(15)의 이동을 안내하기 위한 트랙가이드(19)가 구비될 수 있다. 트랙가이드(19)는 구동프레임(12)의 전방 상측에 경사지게 설치되는 것이 바람직하다.
여기서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 트랙가이드(19)는 주행프레임(12) 상측에 수직하게 간격 돌출된 장수직브라켓(19-1), 단수직브라켓(19-2) 및 이들을 연결하는 직선형상의 가드체(19-3)으로 구성되고, 장수직브라켓(19-1) 및 단수직브라켓(19-2)의 높이차를 이용하여 가드체(19-3)의 경사가 결정된다.

그리고 트랙(15)의 장력을 일정하게 유지시키기 위해서 전방가이드롤러(17)와 후방가이드롤러(18) 중 적어도 어느 하나는 구동프레임(12)에 설치되는 주행텐셔너(16)에 의해 탄성 지지되는 것이 바람직하다.

참고로 본 발명의 실시예에서는 전방가이드롤러(17)가 주행텐셔너(16)에 의해 지지되도록 하고 있으며, 전방가이드롤러(17) 대신 후방가이드롤러(18)가 주행텐셔너(16)에 의해 탄성 지지되거나 양측 모두 주행텐셔너(16)에 의해 탄성 지지될 수도 있다.

주행텐셔너(16)는 실린더의 인장과 수축 원리를 이용하여 트랙(15)의 텐션을 유지시키는 것으로, 실린더의 인장과 수축라인을 릴리프밸브와 어큐물레이터로 연결하고, 실린더의 인장 방향에 유압유를 공급하되, 분지부에 체크밸브를 장착하여 유압유의 역류에 따른 오동작을 방지하는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같이 구성된 본 발명의 트랙구동장치(10)는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 배터리(35)가 구비된 배터리프레임(30)을 지지하는 베어섀시(20)의 양측에 각각 배치되어 이동플랫폼을 구성할 수도 있다.

이에 따라, 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 트랙구동장치의 작동에 대하여 다음과 같이 설명한다.

구동모터(11)가 작동되면 구동기어부(13)에 동력이 전달되어, 체인구동스프로킷(13a)이 회전된다.

이에 따라, 체인구동스프로킷(13a)에 결합된 체인(13b)이 회전하면서 체인종동스프로킷(13c)을 회전시키게 되고, 체인종동스프로킷(13c)과 일체로 연결된 트랙구동기어(13d)가 회전하게 된다.

이때, 체인(13b)의 외측에 구비된 체인텐션스프로킷(14e)과 체인텐셔너(14f)에 의해 체인(13b)에 장력이 강해지게 되고, 체인(13b)의 장력이 일정하게 유지된다.

트랙구동기어(13d)가 회전되면 이에 맞물린 트랙(15)이 트랙구동기어(13d)와 전방가이드롤러(17) 및 후방가이드롤러(18)를 따라 회전하게 된다.

이때, 구동모터(11)의 회전방향에 따라 트랙(15)의 회전방향도 변화하므로, 구동모터(11)의 회전방향을 조절하여 트랙구동장치(10)를 전후 이동시킬 수 있게 된다. 이때, 주행텐셔너(16)가 트랙(15)에 텐션을 제공할 수 있다.

그리고, 베어섀시(20)의 양측에 각각 트랙구동장치(10)를 연결하여 이동플랫폼을 구성할 경우, 무선 조종이나 유선 조정을 통해 트랙구동장치(10)의 회전방향을 조절하여 기체를 전진이나 후진시킬 수 있음은 물론 일측 트랙구동장치(10)를 정지시키는 방식을 통해 기체를 선회시킬 수도 있다.

이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 범위에 속한다 할 것이다.

10 : 트랙구동장치 11 : 구동모터
12 : 구동프레임 13 : 구동기어부
13a : 체인구동스프로킷 13b : 구동체인
13c : 체인종동스프로킷 13d : 트랙구동기어
13e : 체인텐션스프로킷 13f : 체인텐셔너
14 : 하부가이드롤러 15 : 트랙
16 : 주행텐셔너 17 : 전방가이드롤러
18 : 후방가이드롤러 19 : 트랙가이드
20 : 베어섀시 30 : 배터리프레임

Claims

감속기를 포함하는 구동모터;
상부에 구동모터가 안착되고 하부에 복수의 하부가이드롤러가 회전 가능하게 설치되는 구동프레임;
구동모터에 의해 회전 작동되며 노면에 밀착되어 전후 이동되는 트랙;
구동모터의 동력을 트랙의 회전력으로 변환시키도록 구동프레임에 수직하게 배치되는 구동기어부;
구동프레임의 전방과 후방에 각각 배치되어 트랙의 이동을 안내하는 전방가이드롤러 및 후방가이드롤러;
구동프레임의 전방 상측에 경사지게 설치되어 트랙의 이동을 안내하는 트랙가이드;를 포함하되,
트랙가이드는 주행프레임 상측에 수직하게 간격 돌출된 장수직브라켓, 단수직브라켓 및 이들을 연결하는 직선형상의 가드체로 구성되고,
구동기어부는 구동모터에 의해 회전하면서 트랙에 대한 구동력을 발생시키는 체인과, 구동모터에 의해 회전되어 체인을 구동하는 체인구동스프로킷과, 트랙을 회전시키는 트랙구동기어와 일체로 연결되며 체인이 결합되는 체인종동스프로킷과, 체인의 외측에 결합되는 체인텐션스프로킷을 이용하여 체인에 텐션을 부여하는 체인텐셔너를 더 포함하고,
체인텐셔너는 "ㄱ"자로 절곡된 힌지체의 절곡부가 구동기어부가 형성된 측판프레임에 힌지결합되고, 그 일측은 체인텐션스프로킷에 연결되고, 타측은 구동프레임에 형성된 탄성스프링에 연결되는 것을 특징으로 하는 트랙구동장치.
청구항 1에 있어서,
전방가이드롤러와 후방가이드롤러 중 적어도 어느 하나는 구동프레임에 설치되는 주행텐셔너에 의해 탄성 지지되어 트랙에 텐션을 부여하는 것을 특징으로 하는 트랙구동장치.
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