KR20230087259A - 중력 레이싱 차량용 구동 장치 - Google Patents

중력 레이싱 차량용 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중력을 이용한 무동력 주행 및 동력을 이용한 회수 주행을 수행하는 중력 레이싱 차량용 구동 장치에 관한 것으로서, 제1모터의 구동축에 결합된 구동기어와 치합되어 회전되는 제1중계기어와, 제1중계기어에 대해 상대 회전가능하게 동축상으로 연장된 중간축과, 중간축에 동심상으로 제1중계기어와 연동되어 회전되게 장착된 카운터기어와, 중간축에 동심상으로 결합되며 중간축에 연동되어 회전되는 연동허브와, 연동허브와 카운터 기어 상호간을 슬라이딩 이동에 의해 상호 결합 또는 분리되는 슬리브와, 슬리브를 진퇴시켜 제1중계기어의 회전력을 중간축으로 전달 또는 차단하는 진퇴바디와, 진퇴바디를 진퇴되게 구동하는 진퇴 구동부와, 중간축의 회전에 의해 인가되는 회전동력을 바퀴로 전달하는 종동축과, 중간축의 회전수를 검출하는 제1엔코더와, 제1엔코더의 회전수로부터 속도정보를 산출하여 출력부를 통해 출력하는 제어부를 구비한다. 이러한 중력 레이싱 차량용 구동 장치에 의하면, 경사로를 중력에 의해 무동력 상태로 주행을 지원함과 아울러 회차경로에서는 경사와 관계없이 동력에 의해 자동회차를 지원하면서도 구조가 단순화되는 장점을 제공한다.

Description

중력 레이싱 차량용 구동 장치{driving unit of racing car performing non-powered driving using gravity}
본 발명은 중력 레이싱 차량용 구동 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 내리막길에서는 무동력으로 주행하고, 회수경로에서는 동력으로 주행할 수 있도록 지원하는 중력 레이싱 차량용 구동 장치에 관한 것이다.
일반적으로 레저용으로 사용되는 카트는 대부분 동력에 의해 주행될 수 있도록 되어 있고, 최근에는 경사로를 무동력으로 주행할 수 있는 것도 이용되고 있다.
이러한 카트는 국내 등록특허 제10-1458855호 등 다양하게 제안되어 있다.
한편, 무동력으로 중력에 의해 경사로를 주행하도록 구축된 레저시설에 적용되는 중력 레이싱 차량의 경우 경사로 주행 후 탑승자가 레이싱 차량으로부터 하차 한 이후에는 동력을 적용하여 무인으로 회수경로를 따라 주행할 수 있는 방식이 적용되고 있다.
이러한 중력을 이용한 경주용 차량 구동방식에 대해 국내 등록특허 제10-1680785에 본 출원인에 의해 제안된 바 있다. 그런데, 원웨이 클러치 방식의 경우 회수경로에 내리막길이 있는 경우 자동회차시 동력에 반하여 차량이 내려가는 경우가 발생할 수 있는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 자동 회차시 무인 회수 제어가 용이하면서도 무동력에 의해 경사로 주행시 속도측정을 지원할 수 있는 중력 레이싱 차량용 구동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 중력 레이싱 차량용 구동 장치는 중력을 이용한 무동력 주행 및 동력을 이용한 회수 주행을 수행하는 중력 레이싱 차량에 있어서, 회수 주행을 위해 상기 중력 레이싱 차량에 동력을 공급하는 제1모터와; 상기 제1모터의 구동축에 결합된 구동기어와 치합되어 회전되는 제1중계기어와; 상기 제1중계기어의 중앙에 상기 제1중계기어에 대해 상대 회전가능하게 상기 제1중계기어에 동축상으로 연장된 중간축과; 상기 중간축에 동심상으로 상기 제1중계기어와 연동되어 회전되게 장착된 카운터기어와; 상기 중간축에 동심상으로 결합되며 상기 중간축에 연동되어 회전되는 연동허브와; 상기 연동허브와 상기 카운터 기어 상호간을 슬라이딩 이동에 의해 상호 결합 또는 분리되는 슬리브와; 상기 슬리브와 결합되며 상기 슬리브를 진퇴시켜 상기 제1중계기어의 회전력을 상기 중간축으로 전달 또는 차단하는 진퇴바디와; 상기 진퇴바디를 진퇴되게 구동하는 진퇴 구동부와; 상기 중간축에 형성된 제2중계기어와 치합되는 종동기어와 동심상으로 결합되어 상기 중간축의 회전에 의해 인가되는 회전동력을 바퀴로 전달하는 종동축과; 상기 중간축의 회전수를 검출하는 제1엔코더와; 상기 제1엔코더의 회전수로부터 속도정보를 산출하여 출력부를 통해 출력하는 제어부;를 구비한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 진퇴 구동부는 제2모터와; 상기 제2모터의 구동축에 회전가능하게 장착된 크랭크와; 상기 크랭크에 일단이 접속되고 타단은 상기 진퇴바디에 접속되어 상기 크랭크의 회전에 대응되어 상기 진퇴바디를 진퇴시키는 진퇴로드;를 구비한다.
또한, 상기 진퇴바디의 진퇴 위치를 검출하는 센서;를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 센서에서 출력되는 진퇴바디의 진퇴 위치 정보를 이용하여 상기 제2모터의 구동 오프 시기를 제어한다.
바람직하게는 상기 제1모터의 구동축의 회전수를 검출하는 제2엔코더와; 회수모드 설정신호를 무선으로 수신하여 상기 제어부에 제공하는는 통신부;를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 통신부로부터 상기 회수모드 설정신호가 수신되면 상기 제1엔코더로부터 수신된 상기 중간축의 회전속도에 대응되는 속도에 도달하도록 상기 제1모터의 구동을 제어하고, 상기 제2엔코더로부터 검출된 상기 제1모터의 구동축의 회전속도가 상기 중간축의 회전속도에 대응되는 범위에 도달하면 상기 제2모터를 제어하여 상기 제1중계기어와 상기 중간축이 상호 연동되어 회전되게 처리한다.
본 발명에 따른 중력 레이싱 차량용 구동 장치에 의하면, 경사로를 중력에 의해 무동력 상태로 주행을 지원함과 아울러 회차경로에서는 경사와 관계없이 동력에 의해 자동회차를 지원하면서도 구조가 단순화되는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 구동장치가 적용된 중력 레이싱 차량을 개략적으로 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 구동장치가 장착된 구동 박스의 외형을 나타내 보인 사시도이고,
도 3은 도 2의 구동 박스를 일부 발췌하여 도시한 평면도이고,
도 4는 도 2의 구동박스를 도 3과는 다른 방향에서 일부 절개하여 도시한 단면도이고,
도 5는 도 2의 구동박스를 분해하여 도시한 분해도이고,
도 6는 도 1의 구동장치의 제어계통을 나타내 보인 블록도이고,
도 7은 도 3을 기준으로 진퇴바디가 분리상태로 이동한 상태를 나타내 보인 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중력 레이싱 차량용 구동 장치를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 구동장치가 적용된 중력 레이싱 차량을 개략적으로 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 구동장치가 장착된 구동 박스의 외형을 나타내 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 구동 박스를 일부 발췌하여 도시한 평면도이고, 도 4는 도 2의 구동박스를 도 3과는 다른 방향에서 일부 절개하여 도시한 단면도이고, 도 5는 도 2의 구동박스를 분해하여 도시한 분해도이고, 도 6는 도 1의 구동장치의 제어계통을 나타내 보인 블록도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 중력 레이싱 차량용 구동 장치(100)는 제1모터(120), 구동축(121), 구동기어(122), 제1중계기어(131), 중간축(140), 종동축(155), 카운터 기어(132), 연동허브(141), 슬리브(142), 진퇴바디(145), 진퇴 구동부(160), 제1엔코더(181), 제2엔코더(182), 통신부(184), 제어부(185)를 구비한다.
중력 레이싱 차량(10)은 중력을 이용한 무동력 주행 및 동력을 이용한 회수 주행을 수행할 수 있도록 되어 있다.
중력 레이싱 차량(10)의 본체(12)에는 4개의 바퀴(20)가 적용되어 있고, 주행방향에 대해 나란하게 위치한 2개의 바퀴(20)가 종동축(155)을 통해 회전되게 장착되어 있고, 동력원으로 장착된 제1모터(120)의 동력을 클러치를 통해 종동축(155)에 전달 또는 차단할 수 있도록 되어 있다. 여기서, 클러치는 후술되는 제1중계기어(131)의 회전력을 중간축(140)에 전달 또는 차단할 수 있는 구조로 되어 있다.
제1모터(120)는 회수 주행을 지원하기 위해 중력 레이싱 차량(10)의 본체(12)에 장착되어 동력을 공급하며 제어부(185)에 의해 구동이 제어된다.
제1모터(120)의 구동축(121)에는 구동기어(122)가 장착되어 있다. 참조부호 102는 제1모터(120)에서 발생된 동력을 전달 또는 차단을 수행하는 요소들의 장착을 지원하고 외부에 대해 보호하는 구동박스이다.
제1중계기어(131)는 중간축(140)이 중앙에 관통되게 삽입되어 회전가능하게 설치되어 있고, 제1모터(120)의 구동축(121)에 결합된 구동기어(122)와 치합되어 회전된다.
중간축(140)은 제1중계기어(131)의 중앙에 제1중계기어(131)에 대해 상대 회전가능하게 제1중계기어(131)에 동축상으로 연장되게 설치되어 있다.
중간축(140)에는 동축상으로 일체로 결합되어 연동되어 회전되는 연동허브(141) 및 제2중계기어(147)가 장착되어 있다.
카운터 기어(132)는 중간축(140)에 동심상으로 제1중계기어(131)와 연동되어 회전되게 장착되어 있다. 카운터기어(132)는 제1중계기어(131)와 결합부재를 통해 상호 결합되어 있다.
연동허브(141)는 중간축(140)에 동심상으로 결합되며 중간축(140)에 연동되어 회전되게 결합되어 있다.
슬리브(142)는 연동허브(141)와 카운터 기어(132) 상호간을 슬라이딩 이동에 의해 외측에서 상호 결합 또는 분리되게 형성되어 있다. 슬리브(142)는 내주면이 연동허브(141)와 카운터 기어(132)의 외주면과 상호 치합 또는 분리될 수 있게 형성되어 있다. 슬리브(142)는 후술되는 진퇴바디(145)에 구속상태로 상태 회전될 수 있게 장착되어 있다.
진퇴바디(145)는 슬리브(142)가 구속상태로 상대 회전가능하게 슬리브(142)아 결합되며 슬리브(142)를 연동허브(141)와 카운터 기어(132) 상호간을 결합시키는 위치 또는 연동허브(141)와 카운터 기어(132) 상호간을 분리하는 위치로 진퇴시켜 제1중계기어(131)의 회전력을 중간축(140)으로 전달 또는 차단한다.
진퇴 구동부(160)는 진퇴바디(145)를 진퇴되게 구동한다.
진퇴 구동부(160)는 제2모터(162)와, 제2모터(162)의 구동축(163)에 회전가능하게 장착된 크랭크(165) 및 크랭크(165)에 일단이 접속되고 타단은 진퇴바디(145)에 접속되어 크랭크(165)의 회전에 대응되어 진퇴바디(145)를 진퇴시키는 진퇴로드(167)로 구축되어 있다.
종동축(155)은 중간축(140)에 형성된 제2중계기어(147)와 치합되는 종동기어(153)와 동심상으로 결합되어 중간축(140)의 회전에 의해 인가되는 회전동력을 바퀴(20)로 전달한다.
참조부호 158은 양방향으로 연장된 종동축(155)의 차동 회전을 지원하는 차동기어유니트이다.
센서(170)는 진퇴바디(145)의 진퇴 위치를 검출하여 제어부(185)에 제공한다.
센서(170)는 광원과, 광원으로부터 출사된 광을 검출하는 광검출기가 일체로 된 제1 및 제2포토 인터럽터(170a)(170b)가 상호 이격되게 배치된 구조로 구축되어 있고, 진퇴바디(145)에 일체로 장착되어 진퇴바디(145)의 진퇴방향을 따라 이동되는 간섭바(175)에 의해 제1 및 제2포토 인터럽터(170a)(170b)의 수광경로가 각각 차단 또는 해제되게 설치되어 있다.
여기서, 간섭바(175)는 진퇴바디(145)가 제1중계기어(131)와 중간축(140)의 동력결합 해제 위치에 도달하면 제1포토 인터럽터(170a)의 광검출기로의 수광의 차단되고, 동력결합 위치에 도달하면 제2포토 인터럽터(170b)의 광검출기로의 수광의 차단되게 구축되면 된다.
제1엔코더(181)는 중간축(140)의 회전수를 검출하여 제어부(185)에 제공한다.
제2엔코더(182)는 제1모터(120)의 구동축(121)의 회전수를 검출하여 제어부(185)에 제공한다.
통신부(184)는 무선으로 수신된 신호를 제어부(185)에 제공하고, 송출대상 정보를 무선으로 송출한다. 통신부(184)는 회수모드 설정신호를 무선으로 수신하여 제어부(185)에 제공한다. 여기서, 회수모드 설정신호는 경사로를 중력에 의해 무동력으로 주행한 후 탑승자가 하차하면 회수경로를 따라 회수하도록 지시하는 신호로서 시스템을 전체적으로 관리하는 원격제어서버(200)에서 송출하도록 구축될 수 있다.
제어부(185)는 제1엔코더(181)의 회전수로부터 속도정보를 산출하여 출력부를 통해 출력한다. 일 예로서, 제어부(185)는 제1엔코더(181)의 회전수로부터 산출된 속도정보를 차량(10)에 장착된 표시장치를 통해 출력하도록 구축될 수 있고, 이 경우 표시장치가 출력부에 해당한다. 이와는 다르게, 제어부(185)는 제1엔코더(181)의 회전수로부터 산출된 속도정보를 통신부(184)를 통해 원격제어서버(200)로 전송하도록 구축될 수 있다. 이 경우 통신부(184)가 출력부가 된다.
또한, 제어부(185)는 통신부(184)로부터 회수모드 설정신호가 수신되면 제1엔코더(182)로부터 수신된 중간축(140)의 회전속도에 대응되는 속도에 도달하도록 제1모터(120)의 구동을 제어하고, 제2엔코더(182)로부터 검출된 제1모터(120)의 구동축(121)의 회전속도가 중간축(140)의 회전속도에 대응되는 범위에 도달하면 제2모터(162)를 제어하여 제1중계기어(131)와 중간축(140)이 상호 연동되어 회전되게 처리한다. 이 과정에서 제어부(185)는 센서(170)에서 출력되는 진퇴바디(145)의 진퇴 위치 정보를 이용하여 제2모터(162)의 구동 오프 시기를 제어한다. 즉, 제어부(185)는 센서(170)의 제2포터인터럽터(170b)로부터 광차단에 대응되는 신호가 수신되면 결합위치에 진퇴바디(145)가 도달하여 동력전달상태가 된 것으로 판단하여 진퇴바디(145)의 진퇴 위치 정보를 이용하여 제2모터(162)의 구동 오프 시기를 제어한다.
마찬가지로, 제어부(185)는 통신부(184)로부터 회수모드 해체신호가 수신되면 제2모터(162)를 역회전되게 구동하여 도 7에 도시된 바와 같이 슬리브(142)가 카운터 기어(132)로부터 분리되게 하고, 센서(170)의 제1포터인터럽터(170a)로부터 광차단에 대응되는 신호가 수신되면 결합 해제 위치에 진퇴바디(145)가 도달하여 동력전달 해제 상태가 된 것으로 판단하여 제2모터(162)를 구동 오프시키고, 이와 함께 제1모터(120)도 구동오프되게 제어한다.
이러한 중력 레이싱 차량용 구동 장치에 의하면, 경사로를 중력에 의해 무동력 상태로 주행을 지원함과 아울러 회차경로에서는 경사와 관계없이 동력에 의해 자동회차를 지원하면서도 구조가 단순화되는 장점을 제공한다.
120: 제1모터 121: 구동축
122: 구동기어 131: 제1중계기어
132: 카운터 기어 140: 중간축
141: 연동허브 142: 슬리브
145: 진퇴바디 155: 종동축
160: 진퇴 구동부 181: 제1엔코더
182: 제2엔코더 184: 통신부
185: 제어부

Claims (4)

  1. 중력을 이용한 무동력 주행 및 동력을 이용한 회수 주행을 수행하는 중력 레이싱 차량에 있어서,
    회수 주행을 위해 상기 중력 레이싱 차량에 동력을 공급하는 제1모터와;
    상기 제1모터의 구동축에 결합된 구동기어와 치합되어 회전되는 제1중계기어와;
    상기 제1중계기어의 중앙에 상기 제1중계기어에 대해 상대 회전가능하게 상기 제1중계기어에 동축상으로 연장된 중간축과;
    상기 중간축에 동심상으로 상기 제1중계기어와 연동되어 회전되게 장착된 카운터기어와;
    상기 중간축에 동심상으로 결합되며 상기 중간축에 연동되어 회전되는 연동허브와;
    상기 연동허브와 상기 카운터 기어 상호간을 슬라이딩 이동에 의해 상호 결합 또는 분리되는 슬리브와;
    상기 슬리브와 결합되며 상기 슬리브를 진퇴시켜 상기 제1중계기어의 회전력을 상기 중간축으로 전달 또는 차단하는 진퇴바디와;
    상기 진퇴바디를 진퇴되게 구동하는 진퇴 구동부와;
    상기 중간축에 형성된 제2중계기어와 치합되는 종동기어와 동심상으로 결합되어 상기 중간축의 회전에 의해 인가되는 회전동력을 바퀴로 전달하는 종동축과;
    상기 중간축의 회전수를 검출하는 제1엔코더와;
    상기 제1엔코더의 회전수로부터 속도정보를 산출하여 출력부를 통해 출력하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 중력 레이싱 차량용 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 진퇴 구동부는
    제2모터와;
    상기 제2모터의 구동축에 회전가능하게 장착된 크랭크와;
    상기 크랭크에 일단이 접속되고 타단은 상기 진퇴바디에 접속되어 상기 크랭크의 회전에 대응되어 상기 진퇴바디를 진퇴시키는 진퇴로드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 중력 레이싱 차량용 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진퇴바디의 진퇴 위치를 검출하는 센서;를 더 구비하고,
    상기 제어부는 상기 센서에서 출력되는 진퇴바디의 진퇴 위치 정보를 이용하여 상기 제2모터의 구동 오프 시기를 제어하는 것을 특징으로 하는 중력 레이싱 차량용 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1모터의 구동축의 회전수를 검출하는 제2엔코더와;
    회수모드 설정신호를 무선으로 수신하여 상기 제어부에 제공하는는 통신부;를 더 구비하고,
    상기 제어부는 상기 통신부로부터 상기 회수모드 설정신호가 수신되면 상기 제1엔코더로부터 수신된 상기 중간축의 회전속도에 대응되는 속도에 도달하도록 상기 제1모터의 구동을 제어하고, 상기 제2엔코더로부터 검출된 상기 제1모터의 구동축의 회전속도가 상기 중간축의 회전속도에 대응되는 범위에 도달하면 상기 제2모터를 제어하여 상기 제1중계기어와 상기 중간축이 상호 연동되어 회전되게 처리하는 것을 특징으로 하는 중력 레이싱 차량용 구동 장치.


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