KR102562266B1 - 제동 모듈 및 이를 구비하는 부상 장치 - Google Patents

제동 모듈 및 이를 구비하는 부상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부상 장치에 관한 것으로, 지면으로부터 부상을 위한 장치를 이격된 상태로 지지하면서, 제동을 위한 수단으로 사용할 수 있는 제동 모듈 및 이를 구비하는 부상 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 부상 장치는 보드 상판, 보드 상판의 하부면에 배치되어, 보드 상판을 지면으로부터 부상시키는 부상 모듈, 보드 상판의 하부면에 배치되어, 부상 모듈을 지면으로부터 이격시킨 상태에서 보드 상판 및 부상 모듈을 지지하며, 보드 상판의 상부에서 가해지는 압력에 의해 지면과 맞닿아 제동력을 제공하는 제동 모듈을 포함한다.

Description

제동 모듈 및 이를 구비하는 부상 장치{Braking module and flotation device having the same}
본 발명은 부상 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지면으로부터 부상을 위한 장치를 이격된 상태로 지지하면서, 제동을 위한 수단으로 사용할 수 있는 제동 모듈 및 이를 구비하는 부상 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스케이트보드는 하부면에 바퀴가 달린 보드를 의미한다. 스케이트보드는 지면에 바퀴가 접촉한 상태에서 바퀴를 굴려 이동하는 수단이다.
호버보드(hover board)는 공중을 부양하는 보드를 의미한다. 즉 호버보드는 바퀴가 없는 스케이트보드라고 할 수 있다. 이러한 호버보드는 영화에서 특수효과를 이용하여 지면에서 호버하는 보드로 묘사되어 왔다.
한국공개특허 제10-2017-0015881호는 "호버보드"에 관한 내용을 개시하고 있다.
개시된 호버보드는 각각이 모터를 포함하는 4개의 호버 엔진을 포함하고, 모터가 와전류를 유도하여 공중에서 호버보드가 호버링하게 하는 자기 리프트를 발생하기 위해서 자석들의 배열을 회전시키고, 이를 특정 방향으로 추진하기 위해 호버보드가 틸트되며, 탑승자에 의해 유발된 힘을 통해 탑승자 플랫폼이 구부러졌을 때, 호버 엔진들이 개별적으로 틸트되는 내용을 개시하고 있습니다.
개시된 호버보드는 모터를 통해 공중을 부양하고, 방향을 변경하는 내용을 내용을 구체적으로 개시하고 있으나, 주행 중인 호버보드를 제동하기 위한 내용을 개시하고 있지 않는다.
또한 부상력에 의해 작동되는 호버보드의 경우, 초기의 부상력을 발생시키기 위하여 시간이 필요함으로 부상을 위한 장치를 보호하면서 바닥면에 지지하기 위한 메커니즘이 필요하며, 단순 지지 역할을 벗어나서 주행 중인 호버보드의 속도를 줄일 때 제동을 위한 수단으로 사용할 수 있는 메커니즘이 필요한 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은 지면으로부터 부상을 위한 장치를 이격된 상태로 지지하면서, 제동을 위한 수단으로 사용할 수 있는 제동 모듈 및 이를 구비하는 부상 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 부상 장치는 보드 상판, 상기 보드 상판의 하부면에 배치되어, 상기 보드 상판을 지면으로부터 부상시키는 부상 모듈, 상기 보드 상판의 하부면에 배치되어, 상기 부상 모듈을 지면으로부터 이격시킨 상태에서 상기 보드 상판 및 상기 부상 모듈을 지지하며, 상기 보드 상판의 상부에서 가해지는 압력에 의해 지면과 맞닿아 제동력을 제공하는 제동 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부상 장치에 있어서, 상기 부상 모듈은 상기 보드 상판의 하부면에 결합되는 본체, 상기 본체의 하부면에 구비되어 부상력을 제공하는 부상부, 상기 부상부에 전력을 공급하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부상 장치에 있어서, 상기 제동 모듈은 상기 본체의 하부면에 구비되어 상기 본체와 단차를 형성하는 댐퍼, 상기 댐퍼 내부에 수용되어 상기 보드 상판의 상부에 가해지는 압력에 따라 지면과 맞닿아 제동력을 제공하는 제동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부상 장치에 있어서, 상기 댐퍼는 상기 본체의 하부면에 구비되어 상기 제동부가 지면과 맞닿아 발생되는 충격을 완충시키는 완충부, 상기 완충부와 연결되어 상기 제동부를 수용하기 위한 공간을 형성하는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부상 장치에 있어서, 상기 제동부는 구형으로 형성되어 지면과 맞닿아 상기 프레임 내부에서 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부상 장치에 있어서, 상기 제동 모듈은 상기 프레임에 상기 제동부의 회전에 따라 회전하되, 상기 제동부에 마찰력을 발생시키는 적어도 하나의 마찰 디스크, 상기 마찰 디스크의 회전 속도를 센싱하는 엔코더, 상기 제동부를 하부로 노출시킨 상태에서 상기 댐퍼, 상기 마찰 디스크 및 상기 엔코더를 보호하는 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제동 모듈은 보드 상판의 하부면에 배치되어, 상기 보드 상판을 부상시키는 부상 모듈을 지면으로부터 이격시킨 상태에서 상기 보드 상판 및 상기 부상 모듈을 지지하며, 상기 보드 상판의 상부에서 가해지는 압력에 의해 지면과 맞닿아 제동력을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제동 모듈에 있어서, 상기 본체의 하부면에 구비되어 상기 본체와 단차를 형성하는 댐퍼, 상기 댐퍼 내부에 수용되어 상기 보드 상판의 상부에 가해지는 압력에 따라 지면과 맞닿아 제동력을 제공하는 제동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부상 장치는 보드 상판의 하부면에 배치되어, 부상 모듈을 지면으로부터 이격시킨 상태에서 보드 상판 및 부상 모듈을 지지하며, 보드 상판의 상부에서 가해지는 압력에 의해 지면과 맞닿아 제동력을 제공하는 제동 모듈을 포함하여, 부상을 위한 장치를 이격된 상태로 지지하면서, 제동을 위한 수단으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부상 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부상 장치를 나타낸 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부상 모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제동 모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부상 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부상 장치를 나타낸 저면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부상 모듈의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제동 모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부상 장치(100)는 보드 상판(10), 부상 모듈(20), 제동 모듈(30) 및 에너지 회수 모듈(40)을 포함한다.
보드 상판(10)은 평평한 판 형태로 형성되어, 탑승자가 탑승하는 공간을 형성한다. 이러한 보드 상판(10)은 평평한 판 형태로 도시되지만, 이에 한정된 것은 아니고, 탑승자가 상부면에 압력을 가해 제동 모듈(30)을 통해 제동할 수 있도록 양측부에 탑승자의 발이 안착될 수 있는 공간이 마련될 수 있다. 측 보드 상판(10)은 상부면이 오목한 형태로 형성될 수도 있다.
부상 모듈(20)은 보드 상판(10)의 하부면에 배치되어, 보드 상판(10)을 지면으로 부상시킬 수 있다. 예를 들어 부상 모듈(20)은 자기력을 이용하여 보드 상판(10)을 지면으로부터 부상시킬 수 있다.
이러한 부상 모듈(20)은 본체(21), 부상부(22) 및 배터리(23)를 포함하여 구성될 수 있다.
본체(21)는 보드 상판(10)의 하부면에 부착되어 부상부(22), 배터리(23), 발전기(24) 및 인버터(25)를 수용하기 위한 공간을 형성한다. 이러한 본체(21)는 보드 상판(10)과 대응되는 판 형태로 내부에 부상부(22), 배터리(23), 발전기(24) 및 인버터(25)를 수용하기 위한 공간을 형성한다.
부상부(22)는 본체(21)의 하부면에 구비되어 부상력을 제공한다. 예를 들어 부상부(22)는 본체의 양 끝단 밑 중심부에 일정 간격 이격된 상태로 6개가 배치될 수 있다.
이러한 부상부(22)는 어레이 된 자석을 회전시키는 전기 모터를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 회전하는 자석 어레이는 도전성 기판 내에 와전류를 유도하게 구성되며, 유도된 와전류는 자석 어레이를 밀어내어 보드 상판(10)이 공중에 부상하도록 하는 자기장을 형성한다.
여기서 부상부(22)에 의해 부상한 상태에서, 탑승자가 보드 상판(10)에 탑승하여 보드 상판(10)에 위치를 옮겨가면서 보드 상판(10)의 특정 위치에 압력을 가함에 따라, 보드 상판(10)을 틸트시켜 특정 방향으로 추진되도록 할 수 있다.
또한 부상부(22)에 의해 부상한 상태에서, 탑승자가 소지할 수 있는 별도의 컨트롤러를 통해 부상부(22) 각각의 동작을 제어하거나, 전기 모터의 속도를 제어하여 보드 상판(10)이 특정 방향으로 추진되도록 할 수 있다.
배터리(23)는 부상부(22)를 구동하기 위한 전원을 공급하며, 외부 전원을 공급받아 전원이 충전되거나, 충전된 전원을 방지하여 부상부(22)를 구동시킬 수 있다. 이러한 배터리(23)는 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battey), 리튬 이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정된 것은 아니고, 다양한 종류의 전지가 사용될 수 있다.
제동 모듈(30)은 부상 모듈(20)의 하부면에 배치되어, 부상 모듈(20)을 지면으로부터 이격시킨 상태에서 보드 상판(10) 및 부상 모듈(20)을 지지하며, 보드 상판(10)의 상부에서 가해지는 압력에 의해 지면과 맞닿아 제동력을 제공한다.
이러한 제동 모듈(30)은 댐퍼(31), 제동부(32), 마찰 디스크(33), 엔코더(미도시) 및 케이스(35)를 포함하여 구성될 수 있다.
댐퍼(31)는 본체(21)의 하부면에 구비되어 본체(21)와 단차를 형성한다.
이러한 댐퍼(31)는 본체(21)의 하부면에 구비되어 제동부(32)가 지면과 맞닿아 발생되는 충격을 완충시키는 완충부(31a) 및 완충부(31a)와 연결되어 제동부(32)를 수용하기 위한 공간을 형성하는 프레임(31b)으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 완충부(31a)는 본체(21)와 프레임(31b) 사이에서 실린더 형태로 구성되어 프레임(31b)에서 본체(21)로 향하는 충격을 흡수할 수 있다. 여기서 완충부(31a)는 유압 실린더 또는 공압 실린더가 적용될 수 있다.
또한 프레임(31b)은 각 면이 관통되어 있는 육면체 형상으로 형성되어, 제동부(32)의 일부가 관통된 면으로 일부 노출된 상태로 제동부(32)가 외부로 이탈되지 않도록 할 수 있다. 하지만 이에 한정된 것은 아니고, 프레임(31b)은 제동부(32)의 일부를 하부로 노출시키면서, 제동부(32)가 외부로 이탈하지 않도록 수용할 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있다.
제동부(32)는 구 형태로 형성되어, 댐퍼(31) 내부에 수용되어 보드 상판(10)의 상부에 가해지는 압력에 따라 지면과 맞닿아 제동력을 제공한다. 즉 제동부(32)는 구형으로 형성되어 프레임(31b)의 관통된 면으로부터 하부로 노출된 상태로 지면과 맞닿아 프레임(31b) 내부에서 회전할 수 있다.
즉 탑승자가 보드 상판(10)에 탑승하여 보드 상판(10)에 위치를 옮겨가면서 보드 상판(10)의 특정 위치에 압력을 가함에 따라, 해당 위치에 구비되는 제동부(32)가 지면과 맞닿으면서 제동될 수 있다.
이때, 제동부(32)는 회전에 따라 급제동을 제공하지는 않으나, 후술할 마찰 디스크(33)가 제공하는 마찰력에 의해 서서히 제동력을 제공할 수 있다.
마찰 디스크(33)는 프레임(31b)에 회전 가능하도록 결합되어, 제동부(32)의 회전에 따라 회전하되, 제동부(32)에 마찰력을 발생시킬 수 있다. 바람직하게 마찰 디스크(33)는 프레임(31b)의 각 모서리에 구비되어, 구 형상의 제동부(32)가 어떠한 방향으로 회전하더라도 마찰력을 발생시키도록 할 수 있다.
이러한 마찰 디스크(33)는 제동부(32)의 회전에 따라 같이 회전하되, 일부 회전력을 제안하여 제동부(32)에 소정의 마찰력을 제공할 수 있다.
엔코더는 마찰 디스크(33)의 회전 속도를 센싱할 수 있다. 여기서 엔코더는 마찰 디스크(33) 내부에 구비될 수 있으며, 회전 속도를 센싱하여 후술할 측정부가 발전기에 의해 발전되는 에너지의 양을 실시간 측정하도록 지원할 수 있다.
케이스(34)는 본체(21)에 결합되어, 제동부(32)를 하부로 노출시킨 상태에서 댐퍼(31), 마찰 디스크(33) 및 엔코더를 보호할 수 있다.
에너지 회수 모듈(40)은 제동 모듈(20)의 제동에 따른 마찰력을 이용하여 전력을 생성할 수 있다.
이러한 에너지 회수 모듈(40)은 발전기(24), 인버터(25) 및 측정부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
발전기(24)는 제동부(32)와 마찰 디스크(33) 사이에서 발생되는 마찰력 즉, 회전력을 이용하여 운동에너지를 생성할 수 있다. 즉 발전기(24)는 탑승자가 보드 상판을 압박하면, 제동부(32)가 지면가 맞닿아 회전하게 되고, 제동부(32)에 의해 마찰 디스크(33)가 회전하게 되면, 마찰 디스크(33)의 회전력을 전기에너지로 변환시킬 수 있다.
인버터(25)는 발전기(24)에 의해 발전된 교류의 전기에너지를 배터리(23)에 저장할 수 있는 직류 전기에너지로 변환하여 배터리(23)에 저장하는 역할을 수행한다.
측정부는 엔코더를 통해 측정된 마찰 디스크(33)의 속도를 센싱하여 발전기(24)에 의해 발전되는 에너지 양을 실시간 측정할 수 있다.
자기장을 이용하여 동작하는 부상 장치의 경우, 부상력을 얻기 위한 에너지 소모가 큰 반면에 배터리의 크기는 한계가 존재하게 되는데, 본 발명의 실시예에 따른 부상 장치(100)는 제동 시에 발생되는 에너지를 회수하여 배터리를 충전함으로써, 배터리의 용량 및 부상력을 확보할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 부상 장치(100)는 보드 상판(10)의 하부면에 배치되어, 부상 모듈(20)을 지면으로부터 이격시킨 상태에서 보드 상판(10) 및 부상 모듈(20)을 지지하며, 보드 상판(10)의 상부에서 가해지는 압력에 의해 지면과 맞닿아 제동력을 제공하는 제동 모듈(30)을 포함하여, 부상을 위한 장치를 이격된 상태로 지지하면서, 제동을 위한 수단으로 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 부상 장치(100)는 제동에 따른 마찰력을 이용하여 배터리를 충전하여 효율적으로 구동원을 생성할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 보드 상판 20 : 부상 모듈
21 : 본체 22 : 부상부
23 : 배터리 24 : 발전기
25 : 인버터 30 : 제동 모듈
31a : 완충부 31b : 프레임
31 : 댐퍼 32 : 제동부
33 : 마찰 디스크 40 : 에너지 회수 모듈
100 : 부상 장치

Claims (8)

  1. 보드 상판;
    상기 보드 상판의 하부면에 배치되어, 상기 보드 상판을 지면으로부터 부상시키는 부상 모듈; 및
    상기 부상 모듈의 하부면에 배치되어, 상기 부상 모듈을 지면으로부터 이격시킨 상태에서 상기 보드 상판 및 상기 부상 모듈을 지지하며, 상기 보드 상판의 상부에서 가해지는 압력에 의해 지면과 맞닿아 제동력을 제공하는 제동 모듈;을 포함하고,
    상기 제동 모듈은,
    상기 보드 상판의 하부면에 결합되는 본체의 하부면에 구비되어 상기 본체와 단차를 형성하는 댐퍼; 및 상기 댐퍼 내부에 수용되어 상기 보드 상판의 상부에 가해지는 압력에 따라 지면과 맞닿아 제동력을 제공하는 제동부;를 포함하며,
    상기 댐퍼는,
    상기 본체의 하부면에 구비되어 상기 제동부가 지면과 맞닿아 발생되는 충격을 완충시키는 완충부; 및 상기 완충부와 연결되어 상기 제동부를 수용하기 위한 공간을 형성하는 프레임;을 포함하고,
    상기 제동부는,
    구형으로 형성되어 지면과 맞닿아 상기 프레임 내부에서 회전하며,
    상기 제동 모듈은,
    상기 프레임에 회전 가능하도록 결합되어, 상기 제동부의 회전에 따라 회전하되, 상기 제동부에 마찰력을 발생시키는 적어도 하나의 마찰 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부상 모듈은,
    상기 보드 상판의 하부면에 결합되는 상기 본체;
    상기 본체의 하부면에 구비되어 부상력을 제공하는 부상부;
    상기 부상부에 전력을 공급하는 배터리;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제동 모듈은,
    상기 마찰 디스크의 회전 속도를 센싱하는 엔코더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제동 모듈은,
    상기 제동부를 하부로 노출시킨 상태에서 상기 댐퍼, 상기 마찰 디스크 및 상기 엔코더를 보호하는 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부상 장치.
  7. 보드 상판의 하부면에 배치되어, 상기 보드 상판을 부상시키는 부상 모듈을 지면으로부터 이격시킨 상태에서 상기 보드 상판 및 상기 부상 모듈을 지지하며, 상기 보드 상판의 상부에서 가해지는 압력에 의해 지면과 맞닿아 제동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 제동 모듈에 관한 것으로서,
    상기 보드 상판의 하부면에 결합되는 본체의 하부면에 구비되어 상기 본체와 단차를 형성하는 댐퍼; 및 상기 댐퍼 내부에 수용되어 상기 보드 상판의 상부에 가해지는 압력에 따라 지면과 맞닿아 제동력을 제공하는 제동부;를 포함하며,
    상기 댐퍼는,
    상기 본체의 하부면에 구비되어 상기 제동부가 지면과 맞닿아 발생되는 충격을 완충시키는 완충부; 및 상기 완충부와 연결되어 상기 제동부를 수용하기 위한 공간을 형성하는 프레임;을 포함하고,
    상기 제동부는,
    구형으로 형성되어 지면과 맞닿아 상기 프레임 내부에서 회전하며,
    상기 제동 모듈은,
    상기 프레임에 회전 가능하도록 결합되어, 상기 제동부의 회전에 따라 회전하되, 상기 제동부에 마찰력을 발생시키는 적어도 하나의 마찰 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 제동 모듈.
  8. 삭제
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