KR20110135231A - 패달 구동형 킥보드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발판에 한 발을 올려 놓고 다른 발을 구르면서 전방으로 이동할 수 있도록 되는 킥보드에 관한 것으로, 패달에 발을 올리고 발을 구르면 패달의 왕복운동이 바퀴의 회전운동으로 전환되면서 전방으로 추진력이 발생되도록 한 것이다.
현재 킥보드는 어린이나 청소년들에게 놀이기구로서 광범위하게 사용되는 것으로, 최근에는 기어와 체인구조로 이루어진 구동장치를 장착하여 발판의 상측으로 돌출되어진 패달을 누름에 따라 바퀴를 구동시켜 전방으로 주행가능토록 한 제안되었으나, 이러한 것의 문제가 작동구조가 복잡하여 제작에 어려움이 있을 뿐만 아니라, 기계적 요소가 많아서 마찰이나 부품마모 등의 문제가 발생하므로 스포츠 용품이나 놀이기구에 적용하기에는 무리가 따르고 제품가치를 현격히 떨어뜨리는 것이다.
따라서 본 발명은 후륜 바퀴가 장착되어지는 축샤프트에 축샤프트와 일체로 회전되어지는 권취드럼을 장착하고, 상기 권취드럼은 테엽이나 열처리에 의하여 복원력을 갖는 금속판재가 말려진 상태에서 금속판재의 타단이 작동바의 견인축에 연결되어 작동바의 왕복작동에 의하여 금속판재가 당겨져 직선운동이 회전운동으로 전환되면서 전방추진력을 갖도록 하여 부속품에 전달되는 부하를 줄이면서도 작동구조를 단순화하여 간단하면서도 효율적으로 운동에너지를 직선운동에서 회전에너지로 전환 시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

패달 구동형 킥보드{kickboard}

본 발명은 발판에 한 발을 올려 놓고 다른 발을 구르면서 전방으로 이동할 수 있도록 되는 킥보드에 관한 것으로, 패달에 발을 올리고 발을 구르면 패달의 왕복운동이 바퀴의 회전운동으로 전환되면서 전방으로 추진력이 발생되도록 한 것이다.

현재 어린이들에게 알려진 킥보드는 발판의 전.후방에 바퀴가 장착되고, 앞바퀴의 직상부로는 핸들이 장착되어 한발을 올려놓고 다른 한발로 지면을 박차면서 주행토록 하는 것으로, 이러한 것의 단점이 단조로움은 물론 다양한 놀이를 할 수 없고 흥미가 쉽게 떨어진다는 단점이 있어 현재에는 이러한 킥보드는 사라져가는 현실이다.

따라서 최근에는 스포츠 용품으로 사용하면서 놀이가 가능한 형태의 킥보드로 발판에 한쪽 발을 올려놓고 다른 한쪽 발로 패달을 밟으면 구동수단이 구동되어 전방으로 전진할 수 있는 킥보드가 제안되고 있는 것이다.

또한, 이러한 킥보드의 구동방식은 체인이나 기어 맞물림에 의하여 후륜을 회전시켜 킥보드가 추진력을 얻도록 하는 방식이 제안되고 있는데, 이러한 것들의 킥보드를 구동시키기 위한 연결구조 및 작동구조가 복잡하여 제조의 곤란성은 물론 구조의 복잡화에 따른 고장의 원인이 된다는 것이다.

또한, 부속품이 기계적 요소가 많아질수록 마찰, 부품마모 등의 기계적인 문제점이 발생하게 되는 것이고, 이러한 것이 결국에는 스포츠 용품이나 완구에서 치명적인 단점이 되는 것이고, 특히 킥보드는 대부분의 사용층이 유아나 어린이기 때문에 안전성이 더욱 요구되는데, 부품의 파손이나 마모 때문에 제품의 품질을 안정적으로 유지하지 못하고 안전성을 확보하기가 어려운 것이다.

따라서 본 발명은 킥보드에 장착된 패달을 누름에 따라 왕복 직선운동으로 바퀴가 장착되어있는 축을 당겨서 직접 회전시킴으로써 부속품에 전달되는 부하를 줄이면서도 작동구조를 단순화하여 간단하면서도 효율적으로 운동에너지를 직선운동에서 회전에너지로 전환 시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 킥보드의 발판 후방으로 바퀴가 축샤프트에 의하여 장착되어지도록 하고, 상기 축샤프트는 축샤프트와 일체로 회전되어지는 권취드럼을 장착하고, 상기 권취드럼은 테엽이나 열처리에 의하여 복원력을 갖는 금속판재가 말려진 상태에서 금속판재의 타단이 작동바의 견인축에 연결되어 작동바의 왕복작동에 의하여 금속판재가 당겨져 직선운동이 회전운동으로 전환되면서 바퀴가 회전되면서 킥보드가 전방추진력을 갖도록 하고, 작동바가 금속판재의 탄성력으로 복원되면서 패달이 상부로 다시 들어 올려지도록 한 것이다.

또한, 상기 견인축에는 이송롤러를 형성하고 금속판재가 이송롤러를 경유하여 권취드럼의 하단부에 연결되도록 하여 견인축의 왕복운동에 의하여 이송롤러의 회전작동이 이루어져 기어비를 향상시키고 전진거리를 더 벌려줄 수 있도록 한 것이다.

따라서 본 발명은 킥보드의 바퀴 축을 패달이 직접 당겨 회전시키는 구조이므로 구동부의 구조가 간소화되면서 소형화되는 것이고, 이에 따라 구동부의 부피를 많이 차지하지 않고 킥보드의 외관이 수려한 것이다.

또한, 킥보드의 작동구조가 간단하여 제작이 용이하고, 부속품을 많이 필요치 않으므로 제작단가를 절감할 수 있으며, 작동중에 부속품이 손상되거나, 마모가 발생하기 않으므로 반영구적으로 사용 가능한 것이다.

또한, 드럼의 직경 크기에 따라 바퀴에 걸리는 토크나 기어비를 설정할 수 있으므로 목표 사용자에 맞도록 간단하게 설계변경을 할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 킥보드의 일실시 예를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 킥보드의 전방주행을 위한 구동장치의 사시도
도 2a는 도 2의 구동장치의 작동상태 측면도
도 3 및 도 4는 본 발명의 구동장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 사시도
도 4a는 도 4의 작동상태 측면도
도 5는 본 발명의 풀리 직경을 이용한 기어비의 조절 예를 나타낸 측면도

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 킥보드의 발판(100)의 전,후방에 전륜(110)과 후륜(120)이 장착되어져 주행이 가능토록 되고, 상기 전륜(110)의 상측으로는 핸들(130)이 장착되어 좌,우 방향으로 조작함에 따라서 전륜(110)의 방향을 설정하여 주행 중 어느 일 방향으로 선회할 수 있도록 되면서, 상기 발판(100)의 일단에는 패달(200)이 장착되어 패달(200)을 누름에 따라 구동장치(1)로 동력이 전달되어 후륜(120)을 회전시켜 전방으로 추진력을 발생시키도록 한 것이다.

이때, 상기 구동장치(1)는 킥보드를 전방으로 구동시키기 위한 후륜(120)이 프레임(10)에 축샤프트(11)로 장착되어져 회전작동토록 된 상태에서 상기 축샤프트(11)의 전방으로는 패달(200)의 누름에 의하여 링크축(21)에 고정되어 절첩작동하는 작동바(20)가 형성되어 작동바(20) 하단의 전,후방 왕복운동에 의하여 축샤프트(11)에 형성된 권취드럼(12)의 금속판재(30)를 견인하여 바퀴가 회전작동이 이루어지게 되는 구성이다.

이때, 상기 권취드럼(12)은 축샤프트(11)와 일체로 회전작동을 하도록 되어 권취드럼(12)에 탄성 복원력을 갖는 금속판재(30)가 감겨진 상태에서 금속판재(30)의 인출되어진 타단이 작동바(20)의 견인축(22)에 고정되어 작동바(20) 하단의 전,후방 작동에 의하여 금속판재(30)가 당겨지면서 축샤프트(12)가 회전함과 동시에 후륜(120)이 회전하여 주행체가 전방추진력을 갖도록 되는 것이다.

즉, 작동바(20)의 상부에 형성된 패달(200)을 누르게 되면 작동바(20)의 상단이 눌려지면서 절첩되어 작동바(20) 하단에 형성된 견인축(22)이 전방으로 이동하게 되고, 이에 따라 견인축(22)에 고정된 금속판재(30)를 전방으로 당겨서 권취드럼(12)에 감겨진 금속판재(30)가 풀려지면서 권취드럼(12)을 회전시켜 축샤프트(11)가 회전되고, 이에 따라 후륜(120)이 회전하게 되어 주행체가 전방추진력을 갖도록 되는 것이다.

그리고 이 상태에서 패달(200)의 누름 상태를 해제하면 권취드럼(12)에 고정되어 있는 금속판재(30)가 탄성 복원력에 의하여 원상태로 복원되면서 감겨져 견인축(22)을 후방으로 당기게 되는 것이고, 이에 따라 작동바(20)가 다시 원상태로 복원되어 패달(200)이 상부로 들어올려지게 되는 것이다.

따라서 패달(200)을 반복적으로 누르게 되면 작동바(20)의 견인축(22)이 전,후방으로 왕복 직선운동을 하게 되고, 이에 따라 금속판재(30)가 축샤프트(11)를 당겨서 회전시킴으로써 직선운동을 회전운동으로 전화시켜 바퀴(100)를 굴려주면서 전방추진력이 발생되어 탑승자가 주행체에 탄 상태에서 주행할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 금속판재(30)는 금속판이 말려진 형태로 제작된 기성품인 테엽 스프링을 사용하거나, 금속판을 고주파 열처리로 꼬아서 제작할 수 있는 것으로, 이러한 금속판재(30)는 주행체의 특성에 따라 각 제품에 맞는 필요장력과 탄성한계에 맞도록 제작함이 바람직한 것이다.

즉, 말려진 형태의 금속판재(30)는 철판의 장력으로 당겨서 복원력을 갖도록 되는 것이므로 반복적으로 작동하는 과정에서 킥보드에 작용하는 하중이나 압력이 높으면 금속판재(30)의 탄성 한계를 넘어서게 되는 것이고, 이 경우 스프링의 복원력이 저하되거나 찢어지게 되는 문제가 발생하므로 금속판재(30)는 킥보드 사용자의 연령과 체중, 제품의 중량, 바퀴에 발생되는 토크 등을 감안하여 그에 적절한 내구성을 갖도록 제작함이 바람직한 것이다.

또한, 상기 축샤프트(11)에 장착된 권취드럼(12)은 원웨이 기어를 내장하여 권취드럼(12)이 정방향으로 회전할 경우에만 축샤프트(11)를 진행방향으로 회전시키고 권취드럼(12)이 복원되면서 역회전 할 경우에는 공회전을 하도록 함이 바람직한 것이다.

즉, 상기 축샤프트(11)와 권취드럼(12)의 내부 연결구조가 라체트 기어(미도시)에 의하여 일측으로만 걸림 되는 원웨이 회전수단을 형성하여 권취드럼(12)이 정방향으로 작동할 경우에만 동력이 축샤프트(11)와 후륜(120)에 전달되어지도록 한 것이다.

또한, 상기 작동바(20)의 견인축(22)에 이송롤러(23)를 장착하고, 금속판재(30)가 이송롤러(23)의 외주면을 경유하여 권취드럼의 하단부측 프레임(10)에 고정되어지도록 하면 작동바(20)에 걸리는 과부하를 줄이면서도 견인축(22)이 전방으로 작동하는 거리보다 더욱 길게 금속판재(30)를 전방으로 견인할 수 있게 되는 것이다.

즉, 금속판재(30)의 일단을 견인축(22)에 고정한 상태에서 전방으로 견인할 때는 도 4a에 도시된 바와 같이 견인축(22)이 전방으로 이동하는 거리(α)만큼 금속판재(30)를 당기게 되는 것이고, 이 길이와 동일한 길이만큼 권취드럼(12)의 원주길이가 회전하여 바퀴(100)가 회전반경(β)이 결정되는데, 이때 도 1a에 도시된 바와 같이 견인축(22)에 이송롤러(23)가 장착되면 도르레 원리에 의하여 이송롤러(23)의 전방으로 이동하는 거리(α)의 2배 길이만큼 금속판재(30)를 전방으로 당겨서 바퀴(100)의 회전반경(β) 또한 2배로 길어지게 되는 것이다.

이때, 상기 이송롤러(23)는 금속판재(30)가 장력을 가진 상태에서 장착되어 있으므로 마찰력에 의하여 회전하게 되는 것으로, 슬립현상이 미세하게 발생되는데, 이는 마찰을 제외하고라도 견인축(22)을 당기는 거리보다는 더욱 길게 당겨주며 이러한 함수관계로 상당한 기어비를 낼 수 있으므로 패달(200)을 밟는 회수가 적음에도 후륜(120)이 많이 회전하게 되어 효율적으로 킥보드를 주행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 이 경우 이송롤러(23)의 외주면에 요철면으로 이루어진 널링부(미도시)를 형성하거나, 고무 등의 탄성재를 도포하여 논슬립 수단을 형성하면 이송롤러(23)와 금속판재(30) 간에 발생되는 슬립현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 금속판재(30)는 권취드럼(12)에 장착시 압입이나 홈을 형성하여 축에 끼움하거나 금속판재(30)에 구멍을 뚫어서 고정하는 방식을 사용할 수 있으나, 이러한 경우에는 가공시 판재의 두께가 얇고 전단응력이 약하므로 찢어질 우려가 있으므로, 양산시에는 금속판재(30)의 단부를 스팟용접으로 접착함이 바람직한 것이다.

또한, 상기 이송롤러(23)는 도 5에 도시된 바와 같이 권취드럼(12)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 갖도록 하면 이송롤러(23)에 걸리는 과부하를 줄이면서도 기어비를 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.

즉, 권취드럼(12)과 이송롤러(23)의 직경으로 기어비(감속비)를 조절할 수 있으므로 본 발명의 주행장치가 장착되는 제품의 용도나 목적에 맞도록 제작자가 간편하게 기어비를 설정할 수 있는 것이다.

한편, 상기 주행장치는 보조수단을 이용하여 작동바(20)가 복원력을 갖도록 할 수 있는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 프레임(10)에 고정축(13)을 형성하고, 그 고정축(13)과 작동바(20)를 탄성스프링(14)으로 연결하면 탄성스프링(14)에 의하여 작동바(20)가 더욱 복원력을 갖도록 되면서 금속판재(30)에 가해지는 부하를 현저하게 줄이고 작동바(20)가 원활하게 왕복운동이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

또한, 이러한 보조수단은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 권취드럼(12)이 장착된 축샤프트(11)의 동일축 상에 보조풀리(12a)를 형성하여 탄성력을 갖는 보조금속판재(30a)를 장착하고, 상기 보조금속판재(30a)가 금속판재(30)와는 역방향으로 보조풀리(12a)에 감겨진 상태에서 인출되어진 단부가 본체틀(10)에 고정되어 축샤프트(11)의 정방향 회전시 역방향으로 복원력을 갖도록 하면 권취드럼(12)에 장착된 금속판재(30)의 부하를 줄이고, 작동바(20)가 원활하게 왕복운동이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

그리고 상기 작동바(20)는 하단에 걸림봉(24)을 형성하면 링크축(21)에 의하여 작동바(20)의 하단부가 전,후방으로 왕복운동을 할 경우 걸림봉(24)이 프레임(10)의 하단에 걸림되면서 작동바(20)의 절첩각도를 제한하고, 금속판재(30)가 필요 이상으로 당겨지게 되는 것을 방지면서도, 작동바(20)의 절첩 작동 중에 권취드럼(12)과 이송롤러(23)가 부딪히는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

1: 구동장치
10: 프레임 11: 축샤프트
12: 권취드럼 12a: 보조풀리
13: 고정축 14: 탄성스프링
20: 작동바 21: 링크축
22: 견인축 23: 이송롤러
24: 걸림봉
30: 금속판재 30a: 보조금속판재
100: 발판 110: 전륜
120: 후륜 130: 핸들
200: 패달

Claims (7)

1. 발판(100)의 전,후방에 전륜(110)과 후륜(120) 바퀴가 장착되어 발판에 형성된 패달(200)을 눌러 구동장치(1)를 가동시켜 킥보드가 전방추진력을 갖도록 된 것에 있어서,
   상기 구동장치(1)는 후륜(120)이 프레임(10)의 축샤프트(11)에 축결합되고, 패달(200)이 링크축(21)에 의하여 절첩되어지는 작동바(20)에 장착되며, 상기 축샤프트(11)는 축샤프트(11)와 일체로 회전작동하는 권취드럼(12)이 형성되어 복원력을 갖는 금속판재(30)가 권취드럼(12)에 감겨져 금속판재(30)의 타측이 작동바(20)의 견인축(22)에 의하여 견인되어 패달(200)의 누름에 따라 작동바(20)의 왕복작동에 의하여 금속판재(30)를 전방으로 당겨서 작동바(20)의 직선운동을 후륜(120)의 회전운동으로 전환토록 됨을 특징으로 하는 패달 구동형 킥보드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 작동바(20)는 견인축(22)에 이송롤러(23)가 장착되고, 금속판재(30)의 단부는 이송롤러(23)의 외주면을 따라 권취드럼(12)의 하단부 측으로 유도되어 프레임(10)에 고정되어짐을 특징으로 하는 패달 구동형 킥보드.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 프레임(10)은 작동바(20)가 절첩작동하는 후단부에 고정축(13)이 형성되고, 상기 작동바(20)의 후단과 고정축(13)이 탄성스프링(14)에 의하여 고정되어져 작동바(20)가 탄성 복원력을 갖도록 됨을 특징으로 하는 패달 구동형 킥보드.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 프레임(10)은 축샤프트(11)의 권취드럼(12)과 동일축 상에 보조풀리(12a)가 형성되고, 보조풀리(12a)에 탄성력을 갖는 보조금속판재(30a)가 금속판재(30)와 역방향으로 감겨져 인출되어지고, 그 인출되어진 단부가 프레임(10)에 고정되어 축샤프트(11)의 정방향 회전시 역방향으로 복원력을 갖도록 됨을 특징으로 하는 패달 구동형 킥보드.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 작동바(20)는 하단에 걸림봉(24)이 형성되어 링크축(21)에 의한 작동바(20)의 절첩시 걸림봉(24)이 프레임(10)의 하단에 걸림되며 작동바(20)의 절첩각도를 제한토록 됨을 특징으로 하는 패달 구동형 킥보드.
6. 제 2항에 있어서, 상기 이송롤러(23)는 권취드럼(12)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 갖도록 되어 이송롤러(23)에 걸리는 과부하를 줄이고, 기어 비를 향상토록 됨을 특징으로 하는 패달 구동형 킥보드.
7. 제 2항에 있어서, 상기 이송롤러(23)는 금속판재(30)가 감기는 외주면에 논슬립 수단이 더욱 포함된 것을 특징으로 하는 패달 구동형 킥보드.

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