KR20200105131A - 플렉시블 바퀴 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플렉시블 바퀴에 관한 것으로, 원주에서 중심방향으로 변형 가능한 플렉시블 타이어부와, 플렉시블 타이어부와 결합된 안티밴딩가이드부를 포함하며, 안티밴딩가이드부는, 구동축과 연결되고, 플렉시블 타이어부와 안티밴딩가이드부는 동심을 이루며, 계단과 같이 연속된 장애물 상부에서 구동하더라도 플렉시블 타이어부가 장애물 상면 형태에 따라 원주에서 중심방향으로 형태 변형함과 동시에, 안티밴딩가이드부에 의해 폭방향 변형은 방지되므로, 회전 중심이 유지되고, 상하 요동 발생이 방지되는 플렉시블 바퀴를 제공한다.

Description

플렉시블 바퀴{flexible wheel}
본 발명은 플렉시블 바퀴에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 형태가 변형됨으로써, 계단을 우회하지 않고 오르내릴 수 있는 플렉시블 바퀴에 관한 것이다.
사람과 물건을 이동하는 이동 수단에는 지면과의 마찰을 통해 회전하는 바퀴가 장착된다. 바퀴는 형상을 유지하고 강성이 높은 철 재질의 림과, 지면과 실질적으로 마찰하는 고무 소재의 타이어를 포함한다. 타이어는 탄성이 있지만 이동 수단의 무게를 지탱하기 위해서 공기가 가득 채워지는 바, 형태 변형이 극히 제한적이다.
타이어의 형태 변형이 제한적인 바, 계단과 같이 연속된 장애물이 존재할 경우, 장애물 표면 형태에 따라 바퀴의 회전중심이 시시각각 변동하게 된다. 바퀴의 회전 중심이 변동됨에 따라, 이동 수단에 탑승하거나 적재된 사람과 물건은 상하 요동치게 된다. 요동이 극심할 경우, 이동 수단은 전복될 여지가 높고, 사람과 물건이 손상될 여지도 있다.
따라서, 이동 수단 구동 중 계단과 같은 연속된 장애물이 나타날 경우, 이동 수단은 장애물을 우회하거나, 구동을 중단할 수밖에 없었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0129656호(2014.11.07.)
위와 같은 점을 감안해 발명된 본 발명의 목적은, 계단과 같이 연속된 장애물 상부에서 구동하더라도 회전 중심이 유지됨으로써, 상하 요동 발생이 방지되는 플렉시블 바퀴를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예의 플렉시블 바퀴는, 원주로부터 중심방향으로 변형 가능한 플렉시블 타이어부와, 플렉시블타이어부와 결합된 안티밴딩가이드부를 포함하며, 안티밴딩가이드부는 구동축과 연결되고, 플렉시블 타이어부와 안티밴딩가이드부는 동심을 이룬다.
또한, 플렉시블 타이어부는, 구동면과 접하는 링 형태의 외부 레이어와, 외부 레이어 보다 작은 내경을 가지며 외부 레이어와 동심을 이루는 1개 이상의 내부 레이어와, 외부 레이어의 내주면으로부터 내부 레이어의 외주면으로 연장 형성되거나, 내부 레이어의 내주면으로부터 다른 내부 레이어의 외주면을 향해 연장 형성된 복수개의 스포크를 포함할 수 있다.
또한, 복수개의 스포크는 플렉시블 타이어부의 회전 방향을 향해 라운드진 유선형으로 형성될 수 있다.
또한, 스포크는, 계단 등판 시에 지지력과 등반력을 발생할 수 있다.
또한, 복수개의 스포크는, 1개 이상의 내부 레이어 중 내경이 가장 작은 내부 레이어로부터 다른 내부 레이어를 관통하며 외부 레이어를 향해 변형 곡률을 가지며 연장될 수 있다.
또한, 안티밴딩가이드부는, 플렉시블 타이어부의 내부 레이어와 일체화되는 플레이트와, 플레이트 및 내부 레이어를 관통하는 관통힌지가 복수개 구비된 허브와, 폭을 갖는 바 형태이고, 플렉시블 타이어부의 외부 레이어에 일단이 힌지 고정되고, 관통힌지가 길이방향을 따라 유동하는 슬릿이 형성된 복수개의 가이드를 포함할 수 있다.
또한, 허브는, 복수개의 관통힌지가 수직하게 고정되는 허브바디를 포함할 수 있다.
또한, 허브바디 중심에 구동축이 관통하는 체결구가 형성되고, 구동축이 체결구를 관통한 상태에서 구동축에 고정너트가 장착돼 플렉시블 타이어부와 안티밴딩가이드부가 구동축에 종속될 수 있다.
또한, 플레이트는, 내부 레이어와 접촉하는 제1 플레이트와, 제1 플레이트의 일면에 배열된 1개 이상의 가이드를 커버하도록 제1 플레이트와 중첩되는 제2 플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 제2 플레이트의 일면에 가이드가 1개 이상 배열되고, 플레이트는, 제2 플레이트의 일면에 배열된 1개 이상의 가이드를 커버하도록 제2 플레이트와 중첩되는 제3 플레이트를 더 포함하며, 제1 플레이트와 접촉하는 1개 이상의 가이드와, 제3 플레이트와 접촉하는 1개 이상의 가이드는 중첩되지 않도록 서로 소정 각도를 이룰 수 있다.
또한, 플레이트는, 플렉시블 타이어부를 중심으로 제1 플레이트와 대칭을 이루는 고정플레이트를 더 포함하며, 고정플레이트를 관통한 복수개의 관통힌지에 고정구가 장착돼 플렉시블 타이어부와 안티밴딩가이드부가 일체화될 수 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예의 플렉시블 바퀴는, 장애물 제약 없이 이동하는 기구에 장착될 수 있다.
위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 플렉시블 바퀴에 따르면, 계단과 같이 연속된 장애물 상부에서 구동하더라도 플렉시블 타이어부가 장애물 상면 형태에 따라 원주에서 중심방향으로 형태 변형함과 동시에, 안티밴딩가이드부에 의해 폭방향 변형은 방지되므로, 회전 중심이 유지되고, 상하 요동 발생이 방지된다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 플렉시블 바퀴의 정면도이다.
도 2는 도 1의 플렉시블 바퀴의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 플렉시블 바퀴의 계단 상부 구동시 회전 중심을 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 5는 도 1의 플렉시블 바퀴가 장착된 기구 또는 휠체어의 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 일실시예의 플렉시블 바퀴를 자세히 설명한다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 플렉시블 바퀴는, 구동하는 장애물 형태에 따라 원주에서 중심방향으로 변형 가능한 플렉시블 타이어부(100)와, 플렉시블타이어부(100)와 결합된 안티밴딩가이드부(200)를 포함한다. 안티밴딩가이드부(200)는 구동축과 연결된다. 플렉시블 타이어부(100)와 안티밴딩가이드부(200)는 동심을 이룬다.
플렉시블 타이어부(100)는, 장애물의 표면인 구동면과 접하는 링 형태의 외부 레이어(110)와, 외부 레이어(110) 보다 작은 내경을 가지며 외부 레이어(110)와 동심을 이루는 1개 이상의 내부 레이어(120)와, 외부 레이어(110)의 내주면으로부터 내부 레이어(120)의 외주면으로 연장 형성되거나, 내부 레이어(120)의 내주면으로부터 다른 내부 레이어(120)의 외주면을 향해 연장 형성된 복수개의 스포크(130)를 포함한다.
복수개의 스포크(130)는 플렉시블 타이어부(100)의 회전 방향을 향해 라운드진 유선형으로 형성된다. 스포크(130)가 유선형으로 형성됨에 따라, 계단과 같은 장애물 상면을 구동할 때, 플렉시블 타이어부(100)가 형태 변형함에 따라, 스포크(13)는 상측에 위치된 다른 층의 윗면에 단부가 위치된다. 플렉시블 타이어부(100) 및 안티밴딩가이드부(200)가 회전됨에 따라, 상대적으로 높은 위치의 층에 위치된 스포크(130) 단부를 기준으로 모멘트가 발생된다. 발생된 모멘트는 플렉시블 타이어부(100)를 계단 상면에 있도록 하는 지지력과 더 높은 위치의 층으로 다른 스포크(130)를 이동시키는 등반력으로 작용된다.
일예에 따르면, 복수개의 스포크(130)는, 1개 이상의 내부 레이어(120) 중 내경이 가장 작은 내부 레이어로부터 다른 내부 레이어를 관통하며 외부 레이어(110)를 향해 변형 곡률을 가지며 연장된다. 변형곡률은, 아래 수학식 1로부터 산출된다. 이때, a는 플렉시블 타이어부(100)의 반지름, α는 계단 상면과 플렉시블 타이어부(100)의 회전 중심이 이동하는 궤적이 이루는 각도이다.
Figure pat00001
복수개의 내부 레이어(120)의 내경은 필요에 따라 선택된다. 복수개의 내부 레이어(120) 중 내경이 가장 작은 내부 레이어(120)의 내경은 구동축의 외경에 비해 크다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는, 외부 레이어(110) 내측에 내부 레이어(120)가 총 2개 형성된다. 외부 레이어(110)에 가까운 제1 내부 레이어(120)의 두께는 외부 레이어(110)와 동일하다. 외부 레이어(110)와 먼 제2 내부 레이어(120)의 두께는 외부 레이어(110) 및 제1 내부 레이어(120)에 비해 두껍다.
안티밴딩가이드부(200)는, 플렉시블 타이어부(100)의 내부 레이어(120)와 일체화되는 플레이트(210)와, 플레이트(210) 및 내부 레이어(120)를 관통하는 관통힌지(221)가 복수개 구비된 허브(220)와, 폭을 갖는 바 형태이고, 플렉시블 타이어부(100)의 외부 레이어(110)에 일단이 힌지 고정되고, 관통힌지(221)가 길이방향을 따라 유동하는 슬릿(231)이 형성된 복수개의 가이드(230)를 포함한다.
복수개의 가이드(230)는, 플렉시블 타이어부(100)의 중심을 기준으로 서로 특정 각도를 이루도록 배열된다. 허브(220)는, 복수개의 관통힌지(221)가 수직하게 고정되는 허브바디(222)를 포함한다. 허브바디(222) 중심에 구동축이 관통하는 체결구(223)가 형성된다. 구동축이 체결구(223)를 관통한 상태에서 구동축에 고정너트가 장착돼 플렉시블 타이어부(100)와 안티밴딩가이드부(200)가 구동축에 종속된다.
플레이트(210)는, 내부 레이어(120)와 접촉하는 제1 플레이트(211)와, 제1 플레이트(211)의 일면에 배열된 1개 이상의 가이드(230)를 커버하도록 제1 플레이트(211)와 중첩되는 제2 플레이트(212)와, 제2 플레이트(212)의 일면에 배열된 1개 이상의 가이드(230)를 커버하도록 제2 플레이트(212)와 중첩되는 제3 플레이트(213)를 포함한다. 제1 플레이트(211)와 접촉하는 1개 이상의 가이드(230)와, 제3 플레이트(213)와 접촉하는 1개 이상의 가이드(230)는 중첩되지 않도록 서로 소정 각도를 이룬다. 플렉시블 타이어부(100)가 형태 변형할 경우, 가이드(230)는 플레이트(210)의 중심을 향해 이동하게 된다. 제1 플레이트(211)와 접촉하는 1개 이상의 가이드(230)와, 제3 플레이트(213)와 접촉하는 1개 이상의 가이드(230)는 중첩되지 않게 됨에 따라, 가이드(230)가 플레이트(210) 중심을 향해 이동할 때 다른 가이드(230)와 마찰되는 것이 방지된다.
플레이트(210)는, 플렉시블 타이어부(100)를 중심으로 제1 플레이트(211)와 대칭을 이루는 고정플레이트(240)를 더 포함한다. 고정플레이트(240)를 관통한 복수개의 관통힌지(221)에 고정구가 장착돼 플렉시블 타이어부(100)와 안티밴딩가이드부(200)가 일체화된다. 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 플렉시블 바퀴에 따르면, 계단과 같이 연속된 장애물 상부에서 구동하더라도 플렉시블 타이어부(100)가 장애물 상면 형태에 따라 원주에서 중심방향으로 형태 변형함과 동시에, 안티밴딩가이드부(200)에 의해 폭방향 변형은 방지되므로, 회전 중심이 유지되고, 상하 요동 발생이 방지된다.
도 4 및 도 5에는 위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 플렉시블 바퀴가 장착된 기구 및 휠체어가 도시되었다. 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 플렉시블 바퀴가 사용될 경우, 도심 어디에서든 계단 및 장애물을 쉽게 오르내릴 수 있다. 특히, 휠체어에 제공될 경우, 크루즈 제어장치와 유무선 컨트롤러가 조합적용됨으로써 휠체어 이용자에게 이동의 자유를 선물할 수 있을 것이다.
100: 플렉시블 타이어부 110: 외부 레이어
120: 내부 레이어 130: 스포크
200: 안티밴딩가이드부 210: 플레이트
211: 제1 플레이트 212: 제2 플레이트
213: 제3 플레이트 220: 허브
221: 관통힌지 222: 허브바디
223: 체결구 231: 슬릿
230: 가이드 240: 고정플레이트

Claims (12)

  1. 원주로부터 중심방향으로 변형 가능한 플렉시블 타이어부;
    상기 플렉시블타이어부와 결합된 안티밴딩가이드부를 포함하며,
    상기 안티밴딩가이드부는 구동축과 연결되고, 상기 플렉시블 타이어부와 상기 안티밴딩가이드부는 동심을 이루는 플렉시블 바퀴.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플렉시블 타이어부는,
    구동면과 접하는 링 형태의 외부 레이어;
    상기 외부 레이어 보다 작은 내경을 가지며 상기 외부 레이어와 동심을 이루는 1개 이상의 내부 레이어;
    상기 외부 레이어의 내주면으로부터 상기 내부 레이어의 외주면으로 연장 형성되거나, 상기 내부 레이어의 내주면으로부터 다른 내부 레이어의 외주면을 향해 연장 형성된 복수개의 스포크를 포함하는 플렉시블 바퀴.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 스포크는 상기 플렉시블 타이어부의 회전 방향을 향해 라운드진 유선형으로 형성된 플렉시블 바퀴.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스포크는,
    계단 등판 시에 지지력과 등반력을 발생하는 플렉시블 바퀴.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 스포크는, 상기 1개 이상의 내부 레이어 중 내경이 가장 작은 내부 레이어로부터 다른 내부 레이어를 관통하며 상기 외부 레이어를 향해 변형 곡률을 가지며 연장된 플렉시블 바퀴.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 안티밴딩가이드부는,
    상기 플렉시블 타이어부의 내부 레이어와 일체화되는 플레이트;
    상기 플레이트 및 상기 내부 레이어를 관통하는 관통힌지가 복수개 구비된 허브;
    폭을 갖는 바 형태이고, 상기 플렉시블 타이어부의 외부 레이어에 일단이 힌지 고정되고, 상기 관통힌지가 길이방향을 따라 유동하는 슬릿이 형성된 복수개의 가이드를 포함하는 플렉시블 바퀴.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 허브는,
    상기 복수개의 관통힌지가 수직하게 고정되는 허브바디를 포함하는 플렉시블 바퀴.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 허브바디 중심에 상기 구동축이 관통하는 체결구가 형성되고,
    상기 구동축이 상기 체결구를 관통한 상태에서 상기 구동축에 고정너트가 장착돼 상기 플렉시블 타이어부와 상기 안티밴딩가이드부가 상기 구동축에 종속되는 플렉시블 바퀴.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 플레이트는,
    상기 내부 레이어와 접촉하는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트의 일면에 배열된 상기 1개 이상의 가이드를 커버하도록 상기 제1 플레이트와 중첩되는 제2 플레이트를 포함하는 플렉시블 바퀴.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 플레이트의 일면에 상기 가이드가 1개 이상 배열되고,
    상기 플레이트는,
    상기 제2 플레이트의 일면에 배열된 상기 1개 이상의 가이드를 커버하도록 상기 제2 플레이트와 중첩되는 제3 플레이트를 더 포함하며,
    상기 제1 플레이트와 접촉하는 상기 1개 이상의 가이드와, 상기 제3 플레이트와 접촉하는 상기 1개 이상의 가이드는 중첩되지 않도록 서로 소정 각도를 이루는 플렉시블 바퀴.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 플레이트는,
    상기 플렉시블 타이어부를 중심으로 상기 제1 플레이트와 대칭을 이루는 고정플레이트를 더 포함하며,
    상기 고정플레이트를 관통한 상기 복수개의 관통힌지에 고정구가 장착돼 상기 플렉시블 타이어부와 상기 안티밴딩가이드부가 일체화되는 플렉시블 바퀴.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 플렉시블 바퀴가 적용된 제약 없이 이동하는 기구.
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