KR20130088349A - 능동형 속도 제한 바퀴 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 능동형 속도 제한 바퀴 조립체에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 능동형 속도 제한 바퀴 조립체는 일측면은 일부개방되어 중심으로부터 편심되는 원형의 수용홀을 형성하되, 타측면의 중심에는 회전공이 형성되는 케이싱; 상기 수용홀 내에 삽입되어 상기 케이싱의 회전중심으로부터 편심된 상태에서 상기 케이싱과 연동하여 회전하되, 내부에 회전공간을 형성하여 복수개의 내기어이가 상기 회전공간으로부터 방사형으로 함몰되게 형성되는 회전로터; 상기 회전공간 내에 수용되고, 상기 내기어이와 접촉하는 외기어이가 외측으로 복수개의 외기어이가 돌출되게 형성되며, 회전중심에 장착되는 축부재가 상기 회전공 내에 수용되는 선기어; 상기 외기어이와 상기 내기어이와의 사이 공간에 수용되며, 상기 회전로터의 회전에 따라 변형되는 상기 회전로터와 상기 선기어 사이의 공간에 따라 압축되는 저항유체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 운송수단에 장착되어 급격히 가속되는 것을 방지함으로써 안정성을 유지할 수 있는 능동형 속도 제한 바퀴 조립체가 제공된다.

Description

능동형 속도 제한 바퀴 조립체{ACTIVE SPEED RESTRICTING WHEEL ASSEMBLY}
본 발명은 능동형 속도 제한 바퀴 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일상생활에 사용되는 운송수단에 장착되어 급격히 가속되는 것을 방지할 수 있는 능동형 속도 제한 바퀴 조립체에 관한 것이다.
유모차, 보행보조차, 휠체어, 캐리어, 쇼핑카트 등의 운송수단에 사용되는 바퀴는 내리막길에서 과속 회전으로 인한 추락 사고와 미끌림에 의한 고속 회전으로 낙상 사고가 발생하여 인적, 물적손실이 발생하고 있다.
이를 해결하기 위하여 유성 기어를 이용하는 변속기와 그것을 이용한 차량(10-2006-0119401)이 개발, 출원되었다. 상술한 발명의 경우, 유성기어열을 두 개 조합하여, 한쪽 유성기어열의 캐리어와 다른쪽 유성기어열의 링기어를 각각 일체화시키고, 구동측과 출력측으로 나누어 작동하는 상기 두 캐리어가 협조하여 변속기의 하우징을 형성하고, 각각에 다수의 유성기어가 설치되는 두개의 캐리어와; 상기 유성기어의 각 단에 맞물리며 내주면에 홈캠과 결합하기 위한 다수의 오목부가 형성된 두 개 이상의 태양기어와; 상기 유성기어에 맞물리는 상기 두 개의 링기어;로 이루어지는 다단변속부와; 상기 다단변속부가 설치되는 중심축과; 상기 다수의 태양기어 중 하나를 선택적으로 중심축에 고정하고, 상기 다수의 태양기어 중 인접한 두 개를 선택적으로 일체화하는 것을 제어하는 변속제어부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 유성 기어식 변속기를 제안하였다.
또한, 속도를 제한하는 장치로는 인라인스케이트의 안전을 위한 보조기구(20-2007-0019331)로서, 인라인스케이팅의 안전을 위해 인라인스케이트 바퀴의 구름을 제한하는 안전장치에 있어서, 인라인스케이트 바퀴의 양 측면에 위치하는 측면지지대, 상기 측면지지대에 형성된 바퀴홈걸이, 상기 측면지지대에 결합되는 탄성폼, 상기 측면지지대의 간격을 조절하는 조임장치로 구성된 인라인스케이트의 안전을 위한 보조기구가 개발되었다.
다만, 상술한 종래에 개발된 속도 제한형 바퀴의 경우는 상대적으로 복잡한 구조로 구성되어, 고비용의 생산단가로 인하여 일상생활에 이용되는 운송수단에 광범위하게 적용하기에는 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 운송수단에 장착되어 급격히 가속되는 것을 방지함으로써 안정성을 유지할 수 있는 능동형 속도 제한 바퀴 조립체를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 일측면은 일부개방되어 중심으로부터 편심되는 원형의 수용홀을 형성하되, 타측면의 중심에는 회전공이 형성되는 케이싱; 상기 수용홀 내에 삽입되어 상기 케이싱의 회전중심으로부터 편심된 상태에서 상기 케이싱과 연동하여 회전하되, 내부에 회전공간을 형성하여 복수개의 내기어이가 상기 회전공간으로부터 방사형으로 함몰되게 형성되는 회전로터; 상기 회전공간 내에 수용되고, 상기 내기어이와 접촉하는 외기어이가 외측으로 복수개의 외기어이가 돌출되게 형성되며, 회전중심에 장착되는 축부재가 상기 회전공 내에 수용되는 선기어; 상기 외기어이와 상기 내기어이와의 사이 공간에 수용되며, 상기 회전로터의 회전에 따라 변형되는 상기 회전로터와 상기 선기어 사이의 공간에 따라 압축되는 저항유체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 속도 제한 바퀴 조립체에 의해 달성된다.
또한, 상기 내기어이는 상기 외기어이의 수보다 많을 수 있다.
또한, 상기 내기어이와 상기 외기어이는 트로코이드형 기어이일 수 있다.
상기 케이싱의 회전시에 고정된 상태의 상기 선기어를 중심으로 상기 회전로터가 회전할 수 있다.
또한, 상기 어느 하나의 외기어이를 중심으로 양측면의 저항유체가 서로 연통되도록 상기 선기어에는 유체 유동로가 관통되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 회전로터의 회전시 상기 회전로터의 회전중심은 상기 케이싱의 회전공을 중심으로 하는 원궤도를 따라 이동할 수 있다.
본 발명에 따르면, 트로코이드 형태의 기어를 이용하여 비교적 단순한 구조를 통하여 바퀴의 회전속도를 능동적으로 제한할 수 있는 능동형 속도 제한 바퀴 조립체가 제공된다.
또한, 회전로터와 선기어 사이의 공간에 고점도를 가지는 비압축성 저항유체를 충진함으로써 구동 정확성 및 안정성을 동시에 확보할 수 있다.
또한, 선기어 내부에 저항유체가 유동할 수 있는 유체 유동로를 설계함으로써, 전체적인 회전속도 및 속도제한의 정도를 용이하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 속도 제한 바퀴 조립체를 장착한 운송수단의 일례를 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 속도 제한 바퀴 조립체의 사시도이고,
도 3은 도 2의 능동형 속도 제한 바퀴 조립체의 분해사시도이고,
도 4는 도 2의 능동형 속도 제한 바퀴 조립체의 정면도이고,
도 5는 도 2의 능동형 속도 제한 바퀴 조립체 구동시의 동작을 개략적으로 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 능동형 속도 제한 바퀴 조립체의 분해사시도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 속도 제한 바퀴 조립체(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 속도 제한 바퀴 조립체를 장착한 운송수단의 일례를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 속도 제한 바퀴 조립체의 사시도이고, 도 3은 도 2의 능동형 속도 제한 바퀴 조립체의 분해사시도이고, 도 4는 도 2의 능동형 속도 제한 바퀴 조립체의 정면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 속도 제한 바퀴 조립체(100)는 소정의 운송수단(100)에 장착되어 급가속을 방지하고 안정적인 이동을 유도하기 위한 조립체로서, 케이싱(110)과 회전로터(120)와 선기어(130)와 저항유체(150)와 커버부재(160)와 바퀴부재(170)를 포함한다.
상기 케이싱(110)은 후술하는 바퀴부재(170)를 외주면에 장착함으로써 지면과 접촉하는 바퀴부재(170)와 동시에 회전하는 실린더형의 부재이다.
한편, 케이싱(110)의 일측면에는 원형의 수용홀(111)이 형성되도록 일부가 개방되며, 원형의 수용홀(111)은 중심(C2)이 케이싱(110)의 회전중심(C1)으로부터 이격되어 편심(偏心)된 상태로 형성된다. 다시 설명하면, 바퀴부재(170)와 함께 회전하는 케이싱(110)의 회전으로 인하여 수용홀(111)의 중심(C2)은 케이싱(110)의 회전중심(C1)으로부터 일정한 반지름을 가지며 회전운동을 하게 된다.
또한, 케이싱(110)의 타측면에는 후술하는 선기어(130)와 연결되는 축부재(140)가 수용될 수 있도록 케이싱(110)의 회전중심(C1) 상에 회전공(112)이 형성되고, 케이싱(110)은 회전공(112)을 중심으로 회전한다.
즉, 다시 설명하면, 케이싱(110)의 일측면은 원형으로 개방되어 수용홀(111)을 형성하고, 타측면은 마감된 상태에서 케이싱(110)의 회전중심(C1) 상에만 회전공이 형성된다. 또한, 케이싱(110)의 회전중심을 제1중심(C1)이라 정의하여 후술한다.
상기 회전로터(120)는 수용홀(111) 내에 회전가능하게 수용되는 것으로서, 수용홀(111)의 내경 밑 깊이에 대응되는 규격의 실린더형으로 형성된다. 회전로터(120)의 중심에는 회전공간(122)이 형성되고, 회전공간(122)에는 복수개의 내기어이(121)가 회전공간(122)으로부터 방사형으로 함몰되게 형성된다.
따라서, 회전로터(120)는 수용홀(111)의 내부에 수용되는 것이므로, 회전로터(120)의 회전중심(C2)은 케이싱(110)의 회전중심인 제1중심(C1)으로부터 이격되어 편심된 상태에서 수용홀(111)의 내주면과 접촉하며 회전한다. 한편, 회전로터(120)의 회전중심을 제2중심(C2)이라 정의하여 후술한다.
상기 선기어(130)는 회전로터(120)의 회전공간(122) 내에 수용되며, 다른 구성과는 달리 고정되어 정지된 상태를 유지하는 것으로서, 복수개의 외기어이(131)가 외측으로 돌출되게 형성된다.
한편, 상술한 회전로터(120)의 내기어이(121)와 선기어(130)의 외기어이(131)는 트로코이드(trochoide)형 기어로 구성되며, 회전공간(122)에 형성되는 내기어이(121)의 잇수가 선기어(130)의 외기어이(131)의 잇수보다 1개 더 많도록 구성되며, 제한되는 것은 아니나 본 실시예에서 내기어이(121)는 5개 외기어이(131)는 4개로 구성된다.
선기어(130)의 회전중심(C2)에 고정되는 축부재(140)는 케이싱(110)의 회전공(112) 내에 수용된 상태에서 케이싱(110)의 외부로 돌출되어 소정의 운송수단(10)에 장착, 고정된다. 따라서, 본 실시예의 능동형 속도 제한 바퀴 조립체(100)를 장착한 운송수단(10)의 이동시에, 운송수단(10)에 고정된 상태의 선기어(130)는 회전회동하지 않고 정지상태를 유지한다.
상기 저항유체(150)는 정지된 상태의 선기어(130)를 중심으로 회전하는 회전로터(120)의 속도가 급격하게 증가하는 것을 방지하는 오일소재의 유체로서, 회전로터(120)와 선기어(130) 사이의 공간, 즉, 선기어(130)가 수용되는 회전공간(122) 내에 충진되는 고점도의 오일이다.
따라서, 회전로터(120)의 회전으로부터 발생하는 회전공간(122) 내에서의 선기어(130)의 위치변화에 의하여 저항유체(150)가 압축됨에 따라, 회전로터(120)가 급격하게 회전하는 것을 방지하는 동시에 전체적으로 바퀴 조립체의 회전속도를 제어할 수 있게 되는 것이다.
상기 커버부재(160)는 케이싱(110)에 장착되어 수용홀(111)에 의하여 개방되는 케이싱(110)의 측면을 마감하는 판형태의 부재로서, 케이싱(110)의 회전중심(C1)에 대응되는 위치에 회전공(161)이 형성된다.
즉, 커버부재(160)는 케이싱(110)의 측면에 장착되어 내부에 회전로터(120)와 선기어(130)를 수용하고 있는 수용홀(111)을 마감하며, 커버부재(160)의 회전공(161)의 내부에는 선기어(130)에 장착되는 축부재(140)를 회전가능하게 수용함으로써, 선기어(130)를 지지한다.
이와 동시에, 커버부재(160)는 케이싱(110) 내부에 충진된 저항유체(150)가 외부로 흘러나오지 않도록 실링하는 역할을 동시에 수행한다. 또한, 저항유체(150)의 누유를 확실히 방지하기 위하여 수용홀(111)이 형성되는 케이싱(110)의 테두리와 커버부재(160)의 사이에 별도의 오링(o-ring)을 삽입할 수도 있다.
한편, 선기어(130)의 축부재(140)를 중심으로 하는 커버부재(160) 및 케이싱(110)의 회전이 원활할 수 있도록 선기어(130) 축부재(140)와 커버부재(160)의 사이 및 선기어(130) 축부재(140)와 케이싱(160)의 사이에는 별도의 베어링(B)이 설치되는 것이 바람직하다.
상기 바퀴부재(170)는 케이싱(110)의 외주면에 장착, 고정되는 것으로서, 지면과 직접적으로 접촉하여 마찰을 발생시키기 위한 부재이다. 바퀴부재(170)의 소재는 지면과의 접촉 마찰력을 증가시킬 수 있는 것이라면 제한되지 않고 이용될 수 있다.
지금부터는 상술한 능동형 속도 제한 바퀴 조립체(100)의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
도 5는 도 2의 능동형 속도 제한 바퀴 조립체 구동시의 동작을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 먼저, 소정의 운송수단(10)에 본 실시예의 능동형 속도 제한 바퀴 조립체(100)가 장착된 상태에서, 운송수단(10)에 운송력을 가하게 되면, 지면과 접촉한 상태에서 마찰력에 의하여 바퀴부재(170)가 회전한다.
선기어(130)가 운송수단(10)에 고정된 상태에서 바퀴부재(170)에 결합되는 케이싱(110)이 제1중심(C1)을 중심으로 하여 회전하면, 케이싱(110)의 수용홀(111)에 수용되는 회전로터(120)는 정지 상태의 선기어(130)와 접촉하며 회전한다. 즉, 케이싱(110)의 회전과 연동하여 동일한 회전방향을 따라서 회전로터(120)에 형성되는 각각의 내기어이(121)가 선기어(130)의 외기어이(131)에 하나씩 차례대로 맞물리며 회전하는 것이다.
다시 설명하면, 케이싱(110)은 제1중심(C1)을 기준으로 회전하고, 편심된 상태의 수용홀(111)에 수용되는 회전로터(120)는 케이싱(110)의 회전회동과 연동하여 제2중심(C2)을 기준으로 회전한다. 또한, 회전로터(120) 자체의 회전과 함께 회전로터(120)의 회전중심이 되는 제2중심(C2)도 제1중심(C1)을 기준으로 원궤도를 형성하며 회전하게 된다. 따라서, 케이싱(110)의 회전중심인 제1중심(C1)으로부터 편심된 제2중심(C2)은 케이싱(110)의 회전에 따라 정해진 궤도 상에서 위치 이동한다.
이때, 이송수단(10)에 과도한 힘이 가해지는 경우, 즉, 케이싱(110)을 급격히 가속시키는 경우에는, 회전하며 상호 접촉되는 내기어이(131)와 외기어이(121)의 순서가 바뀌며 어느 하나의 내기어이(131)의 내부로 외기어이(121)가 인입되는 과정에서 내기어이(131)에 충진되어 있던 저항유체(150)가 신속히 빠져나가지 못한다. 이러한 과정에서 저항유체(150)는 인입되는 외기어이(131)에 의한 압축력을 인가 받고 고점도의 액체상태인 저항유체(150) 내기어이(121)의 내부공간으로부터 이탈되는 시간이 지연됨에 따라 내기어이(121)의 내부로 외기어이(131)가 인입되는 속도가 감속되며, 케이싱(110) 및 바퀴부재(170)의 회전속도 역시 제한을 받게된다.
다만, 케이싱(110)의 회전속도가 느린 경우 또는 급격한 가속력이 발생하지 않는 경우에, 저항유체(150)는 회전로터(120)의 회전시에 내기어이(121)와 외기어이(131) 사이에 형성되는 미세한 틈으로 충분히 빠져나가 안정적인 유동을 형성함으로써, 안정적인 속도를 유지할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 능동형 속도 제한 바퀴 조립체(200)에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 능동형 속도 제한 바퀴 조립체의 분해사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 능동형 속도 제한 바퀴 조립체(200)는 케이싱(110)과 회전로터(120)와 선기어(230)와 저항유체(150)와 커버부재(160)와 바퀴부재(170)를 포함한다.
다만, 본 실시예의 케이싱(110)과 회전로터(120)와 저항유체(150)와 커버부재(160)와 바퀴부재(170)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략한다.
상기 선기어(230)는 제1실시예와 마찬가지로 회전로터(120)의 회전공간(122) 내에 수용되어 회전회동하지 않도록 고정되는 부재로서, 복수개의 외기어이(131)가 돌출되게 형성된다.
다만, 본 실시예에서의 선기어(230)에는 별도의 외기어이(231)의 일측면과 타측면을 연통시키는 유체 유동로(232)가 관통 형성되며, 회전로터(120)의 회전에 의하여 저항유체(150)가 선기어(230)의 외기어이(231)와 회전로터(120)의 내기어이(121)의 사이 틈새 공간뿐만 아니라 유체 유동로(232)의 내부로 유동할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 선기어(230)에 저항유체(150)가 유동할 수 있는 추가적인 유체 유동로(232)가 형성되므로, 회전로터(120)의 유연한 회전동작을 구현할 수 있다.
또한, 선기어(230) 상에 형성되는 유체 유동로(232)의 갯수, 내경 등을 조절하여 저항유체(150)의 유동량을 제어함으로써, 전체적인 케이싱(110)의 회전속도 제어효과를 제어할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 속도 제한 바퀴 조립체
110 : 케이싱 120 : 회전로터
130 : 선기어 140 : 축부재
150 : 저항유체 160 : 커버부재
170 : 바퀴부재

Claims (6)

  1. 일측면은 일부개방되어 중심으로부터 편심되는 원형의 수용홀을 형성하되, 타측면의 중심에는 회전공이 형성되는 케이싱;
    상기 수용홀 내에 삽입되어 상기 케이싱의 회전중심으로부터 편심된 상태에서 상기 케이싱과 연동하여 회전하되, 내부에 회전공간을 형성하여 복수개의 내기어이가 상기 회전공간으로부터 방사형으로 함몰되게 형성되는 회전로터;
    상기 회전공간 내에 수용되고, 상기 내기어이와 접촉하는 외기어이가 외측으로 복수개의 외기어이가 돌출되게 형성되며, 회전중심에 장착되는 축부재가 상기 회전공 내에 수용되는 선기어;
    상기 외기어이와 상기 내기어이와의 사이 공간에 수용되며, 상기 회전로터의 회전에 따라 변형되는 상기 회전로터와 상기 선기어 사이의 공간에 따라 압축되는 저항유체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 속도 제한 바퀴 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내기어이는 상기 외기어이의 수보다 많은 것을 특징으로 하는 능동형 속도 제한 바퀴 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내기어이와 상기 외기어이는 트로코이드(trochoid)형 기어이인 것을 특징으로 하는 능동형 속도 제한 바퀴 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 케이싱의 회전시에 고정된 상태의 상기 선기어를 중심으로 상기 회전로터가 회전하는 것을 특징으로 하는 능동형 속도 제한 바퀴 조립체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어느 하나의 외기어이를 중심으로 양측면의 저항유체가 서로 연통되도록 상기 선기어에는 유체 유동로가 관통되게 형성되는 것을 특징으로 하는 능동형 속도 제한 바퀴 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전로터의 회전시 상기 회전로터의 회전중심은 상기 케이싱의 회전공을 중심으로 하는 원궤도를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 능동형 속도 제한 바퀴 조립체.
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