WO2013018943A1 - 토크 구동 장치 - Google Patents

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WO2013018943A1
WO2013018943A1 PCT/KR2011/005670 KR2011005670W WO2013018943A1 WO 2013018943 A1 WO2013018943 A1 WO 2013018943A1 KR 2011005670 W KR2011005670 W KR 2011005670W WO 2013018943 A1 WO2013018943 A1 WO 2013018943A1
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WO
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drive
driving
torque
rotation
wheel
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PCT/KR2011/005670
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English (en)
French (fr)
Inventor
왕현민
Original Assignee
주식회사 나름
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
    • B60B19/14—Ball-type wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H29/00—Drive mechanisms for toys in general
    • A63H29/02—Clockwork mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K7/0007—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K2007/0038—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor moving together with the wheel axle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K2007/0092—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor axle being coaxial to the wheel axle

Definitions

  • the present invention relates to a torque drive device and in particular to a drive device driven by torque.
  • FIG. 1 is a perspective view of a torque drive device according to the prior art
  • FIG. 2 is a perspective view showing forward and backward movements of the torque drive device according to the prior art
  • FIG. 3 is a perspective view showing an in-situ rotation of the torque drive device according to the prior art. .
  • the prior art includes a driving unit 100, a body 400, and a driving unit fixing unit 320.
  • the driving unit 100 arranges two driving motors 110 symmetrically in different directions on a horizontal rotational axis R that is horizontal to the horizon, and the driving shafts 120 of each driving motor 110. ) Coincides with the horizontal rotation axis R, and drive wheels 130 are formed on each of the drive shafts 120 to generate torque.
  • the body 400 may be formed in a circular shape.
  • the driving unit 100 is installed inside the body 400.
  • the circular body 400 may be sealed in the form of a sphere (sphere) by forming a hemispherical cover 410 on the left and right.
  • the driving guide 320 may be formed in a bar shape.
  • the driving unit fixture 320 has a vertical center axis of the body 400 and the vertical center axis of the drive unit 100, the horizontal center axis of the body 400 and the horizontal axis of rotation (R) to match the driving unit ( 100) is fixed to the inside of the body (400).
  • the torque driving device shown in FIG. Reverse torque is generated based on the law so that the housing of the drive motor 110 rotates in the opposite direction to the direction in which the drive wheel 130 rotates, and thus the body 400 fixed to the drive motor 110 also rotates. It is possible to move forward and change the direction of rotation of the drive wheel 130 by the drive motor 110 is to be able to reverse.
  • a rotational resistor that inhibits rotation of the drive shaft 120 by the drive motor 110 is limited to the drive wheel 130 to increase the rotational force generated in the body 400 by the action reaction.
  • the present invention is to provide a torque drive device that can increase the rotational force generated in the body by the action reaction by additionally installing a rotational resistor that inhibits the rotation of the drive shaft by the drive motor.
  • the present invention is a torque drive device for driving with a rotational force by a torque
  • the two drive motors are arranged to be symmetrical in different directions on a horizontal axis of rotation horizontal to the horizon
  • the drive shaft of each drive motor is A driving unit disposed to coincide with the horizontal rotation axis and integrally formed with driving wheels symmetric with each other on the driving shafts;
  • a driving part holder for fixing the driving part inside the body such that a vertical center axis of the body and a vertical center axis of the driving unit coincide with each other, and the horizontal center axis of the body and the horizontal rotation axis coincide with each other;
  • a plurality of wheel vanes protruding in a radial direction at an angle to the outer circumferential surface of each of the driving wheels so as to prevent rotation of the driving wheels; It relates to a torque drive device comprising a.
  • the present invention includes a plurality of wheel blades rotatably included therein, the cylindrical wheel cap is fixed to the inside of the body so that the central axis passing through both ends is aligned with the horizontal rotation axis;
  • An anti-rotation material movably filled in the wheel cap to prevent rotation of the plurality of wheel vanes; It may include, wherein the rotation preventing material may be a fluid or sphere.
  • the rotation preventing material is a sphere, the gap formed by the inner surface of the wheel cap and the plurality of wheel blades and the gap formed by the side end of the wheel cap and the side of the driving wheel may be smaller than the size of the sphere. have.
  • an upper end is fixed to a housing of the driving motor and is positioned on a vertical central axis of the drive unit, and a central weight is connected to the central weight station and is located on a vertical central axis of the driving unit.
  • a balance comprising; A drive bearing in which an inner ring is fixed to the housing of the drive motor and an outer ring is fixed to the drive unit holder such that the drive unit does not rotate together with the body; It may include.
  • the present invention is driven by torque, so that smooth start, stop, and operation can be applied to a driving part of a photographing apparatus or a moving toy that is safe for children.
  • the present invention can generate a torque in the same direction to advance back or forth or generate a torque in a symmetrical direction can be rotated in place from side to side, even in a narrow passage is free to change direction, there is a useful effect that can be driven in all directions have.
  • the present invention is all the drive unit is inside and can seal the inside can be driven to cover the surface and the water, can be used alone, as each independent drive module combined by the connection of the bracket according to the application It is possible to manufacture an optimized moving object has the advantage of high utilization.
  • the present invention can interfere with the rotation of the drive wheel by the wheel blades or the rotation hinder material, so that the reverse torque that acts to hinder the rotation of the drive shaft, the greater torque acts on the housing of the drive motor, the greater the torque of the body There is an advantage that can rotate with.
  • FIG. 1 is a perspective view of a torque drive device according to the prior art.
  • FIG. 2 is a perspective view showing forward and backward movements of a torque drive device according to the prior art
  • Figure 3 is a perspective view showing the in-situ rotation of the torque drive device according to the prior art.
  • FIG. 4 is a perspective view of a torque drive device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing forward and backward movements of the torque drive device according to the first embodiment of the present invention.
  • Fig. 6 is a perspective view showing in situ rotation of the torque drive device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the torque drive device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view of a torque drive device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a control circuit diagram for controlling a drive unit of the torque drive device according to the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view showing an optical sensor for detecting the speed of the torque drive device according to the present invention.
  • Fig. 11 is a perspective view showing a stopper of the torque drive device according to the present invention.
  • Figure 12 is a perspective view showing the projection formed on the outer surface of the body of the torque drive device according to the present invention.
  • Figure 13 is a perspective view showing an air layer and a rubber layer formed on the outer surface of the body of the torque drive device according to the present invention.
  • Fig. 14 is a sectional view showing a drive part fixing stand of the torque drive device according to the present invention.
  • Fig. 15 is a sectional view showing a drive part fixing stand of the torque drive device according to the present invention.
  • Fig. 16 is a sectional view showing that the drive shaft of the torque drive device according to the present invention is fixed to the cover.
  • 17 and 18 are perspective and sectional views of a second embodiment of a torque drive device according to the present invention.
  • Fig. 19 is a perspective view of a third embodiment of a torque drive device according to the present invention.
  • drive unit 110 drive motor 120: drive shaft
  • center fixing station 230 control circuit 231: converter
  • inverter 233 microprocessor 234: communication module
  • 252 light receiving element 253: black band 254: white band
  • protrusion 441 rubber layer 442: air layer
  • FIG. 4 is a perspective view
  • FIG. 7 which is an exploded perspective view
  • FIG. 4 is a perspective view
  • FIG. 7 is an exploded perspective view
  • the present invention includes a driving unit 100, a balancing unit 200, a fixing unit 300, and a body 400.
  • the driving unit 100 is disposed so that the two driving motors 110 are symmetrically in different directions on a horizontal axis of rotation R parallel to the ground, and each of the driving motors 110
  • the driving shaft 120 coincides with the horizontal rotation shaft R, and the driving wheels 130 for generating torque are integrally formed on each of the driving shafts 120.
  • the balance part 200 includes a center weight 210 and a center weight holder 220.
  • the housings of the two drive motors 110 are fastened integrally with each other to be integrally rotatable.
  • the center weight holder 220 has an upper end fixed to the housing of the driving motor 110 and is positioned on a vertical center axis of the driving unit 100.
  • the center weight 210 is connected to the center weight holder 220 and positioned on a vertical center axis of the driving unit 100.
  • the center weight holder 220 may be formed in a bar shape, and the center weight 210 may be formed in a spherical shape.
  • the center weight holder 220 is preferably connected so that the center weight 210 is as far away from the driving unit 100 as possible. However, it is preferable that the central weight 210 is not in contact with the inner surface of the body 400 at all times.
  • the balance unit 200 is fixed to the housing of the drive motor 110 of the drive unit 100 to restore the left and right inclination by acting as a balancer and weight of the tower and the drive motor 110 by the rotation of the drive shaft 120 Hold the housing in motion.
  • the body 400 may be formed in a circular shape.
  • the drive unit 100 and the balance unit 200 are installed inside the body 400.
  • the hemispherical cover 410 may be coupled to the body 400.
  • the shape of the cover can be any shape that can be coupled to the body 400.
  • Other covers include discs and the like.
  • the fixing part 300 includes a driving part bearing 310 and a driving part fixing part 320.
  • the drive bearing 310 is installed so that the housing of the drive motor 110 is rotatable. That is, the housing of the drive motor 110 is fixed to the inner ring of the drive bearing 310.
  • the outer ring of the drive bearing 310 is fixed to the drive guide 320.
  • the upper and lower ends of the driving unit fixture 320 are fixed to the inner surface of the body 400, and the vertical center axis of the body 400 coincides with the vertical center axis of the driving unit 100, and the horizontal center of the body 400 is aligned.
  • the driving unit 100 is fixed inside the body 400 so that the shaft and the horizontal rotation axis R coincide with each other. Thus, the housing of the drive motor 110 may not rotate with the body 400.
  • the control circuit may include a converter 231, an inverter 232, a microprocessor 233, a communication module 234, and a battery 240 for supplying power.
  • the converter 231 boosts the voltage received from the battery 240 to a specific voltage according to the control signal of the microprocessor 233 so that the driving motor 110 can produce a high output.
  • the inverter 232 supplies power required for driving the driving motor 110.
  • the inverter 232 converts the power supplied from the converter 231 into AC power having an appropriate frequency and amplitude according to the control signal of the microprocessor 233 to control the speed and rotation direction of each driving motor 110.
  • the communication module 234 transmits and receives a signal to the outside by wire or wirelessly.
  • the communication module 234 may also control the driving of the main body wirelessly from the outside.
  • Elements constituting the control circuit according to FIG. 9 may function as the center weight 210.
  • elements constituting the control circuit may be included in the housing of the central weight 210.
  • the interior of the center pin 220 may be a passage of the power supply line for supplying power to the control line or the driving motor 110 by the control circuit 230.
  • an optical sensor 250 configured to include a light emitting element 251 and a light receiving element 252 toward the inner surface of the body 400 at the lower end of the central weight 210 of the balance part 200 to detect the reflected light.
  • 253 and the white band 254 are alternately installed to receive the reflected light from the light receiving element 252 of the optical sensor 250 as the body 400 rotates, thereby detecting the rotational speed of the body 400. It can control the forward and backward speeds, and can be controlled to stop or climb on the slope.
  • a stopper 260 may be formed at the bottom of the central weight 210 to move downward by contact with the inner surface of the body 400 by the control of the control circuit 230. As the stopper 260 contacts the inner surface of the body 400, the rotation of the body 400 may be slowed or stopped.
  • the inner surface of the body 400 may be formed with a protective belt 261 in contact with the stopper 260 when the stopper 260 is moved downward. Protective belt 261 is for protecting the inner surface of the body (400).
  • FIG. 5 is a perspective view showing forward and backward movements of the torque drive device according to the embodiment of the present invention.
  • the driving motor 110 of the driving unit 100 When the driving motor 110 of the driving unit 100 is driven, the driving wheel 130 connected to the motor rotates. Reverse torque, which is a reaction to the rotation of the drive wheel 130, is generated in the drive motor 110.
  • the drive motor 110 is bearing-coupled with the fixed part 300, and rotates in the opposite direction to the drive 130 130 by reverse torque. Rotation of the drive motor 110 causes the center weight 210 fixed to the drive motor 110 to be out of the center of gravity. Gravity generates the force to change the center of gravity. A force for repositioning the center of gravity acts on the body 400 through the holder 320 so that the body 400 rotates in the same direction as the driving wheel 130.
  • Figure 6 is a perspective view showing the in-situ rotation of the torque drive device according to another embodiment of the present invention.
  • the rotation directions of the driving wheels 130 are opposite to each other, the directions of reverse torques applied to both ends of the body 400 are opposite to each other. Therefore, the body 400 rotates using the vertical axis in the vertical direction of the body 400 as the rotation axis.
  • a protrusion 440 may be further formed on the outer surface of the body 400 to increase friction with the ground due to the rotation of the body 400. When the body 400 is on the surface, these protrusions 440 further increase the reaction with water.
  • the rubber layer 441 constituting the air layer 442 sealed on the front surface of the body 400 may be formed to absorb the external shock to protect the inside.
  • the fixing part 300 is composed of a driving part bearing 310 for fixing the housing of the driving motor 110 to the inner ring and a driving part fixing stand 320 for fixing the outer ring and the body 400 of the driving part bearing 310.
  • the driving unit fixing unit 320 fixes the driving unit 100 in three or four directions along the inner circumference of the body 400 based on the horizontal rotation axis R (see FIG. 13).
  • the driving shaft 120 of the driving unit 100 and the horizontal rotating shaft R (see FIG. 13) of the body 400 may be fixed so as not to be misaligned.
  • the drive shaft bearing 420 is formed on the inner surface of the left and right cover 410 of the body 400 positioned on the extension line of the drive shaft 120, the drive shaft 120 is fixed to the drive shaft bearing 420.
  • the driving unit 100 may be more firmly fixed.
  • 17 and 18 show a second embodiment of the torque drive device according to the present invention.
  • the present invention includes a driving unit 100, a body 400, and a driving unit fixing unit 320.
  • a plurality of wheel blades 140 are formed on the outer circumferential surface of each driving wheel 130 so as to conformally protrude in a radial direction.
  • the plurality of wheel vanes 140 is for preventing the rotation of each drive wheel 130.
  • the wheel cap 150 is fixed inside the body 400.
  • the wheel cap 150 includes a plurality of wheel blades 140 therein, such that the plurality of wheel blades 140 are rotatable with the driving wheel 130.
  • the wheel cap 150 is fixed to the inside of the body 400 so that the central axis passing through the closed both ends of the wheel cap 150 coincides with the horizontal rotation axis R.
  • the wheel cap 150 is filled with a rotation preventing material.
  • the rotation preventing material is to prevent rotation of the plurality of wheel blades 140 by colliding with the plurality of wheel blades 140 when the plurality of wheel blades 140 rotates. Therefore, compared with the first embodiment, when the torque applied to the drive shaft 120 by the drive motor 110 is the same, the reverse torque that hinders the rotation of the drive shaft 120 acts greatly, so that the drive motor 110 More torque acts on the housing, causing the body 400 to rotate with greater rotational force.
  • a starting torque which is a torque that must be generated to rotate the body 400 in a stationary state, is greatly increased, but is generated to maintain a constant rotation state.
  • the steady state torque does not increase significantly.
  • the starting torque and the steady state torque are greatly increased at the same time due to the plurality of wheel vanes 140 and the rotation preventing material.
  • the anti-rotation material may be fluid or sphere 160.
  • FIG. 19 shows a third embodiment of the torque drive device according to the present invention.
  • the present invention includes a driving part 100, a body 400, and a fixing part 300.
  • a plurality of wheel blades 140 are formed on the outer circumferential surface of each of the driving wheels 130 so as to conformally protrude in a radial direction.
  • the plurality of wheel vanes 140 is for preventing the rotation of each drive wheel 130.
  • the wheel cap 150 is fixed inside the body 400. Description of the wheel cap 150 is as described in the second embodiment.
  • a wheel hindering material is filled in the wheel cap 150.
  • Description of the rotation preventing material is as described in the second embodiment.

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Abstract

본 발명은 지평선과 수평인 수평 방향 회전축 상에 두 개의 구동모터가 서로 다른 방향으로 대칭을 이루도록 배치되고, 상기 각 구동모터의 구동축이 상기 수평 방향 회전축과 일치하도록 배치되며, 구동휠이 상기 각 구동축에 서로 대칭을 이루도록 일체로 형성된 구동부; 상기 구동부를 내부에 포함하는 원형의 몸체; 상기 몸체의 수직 방향 중심축과 상기 구동부의 수직 방향 중심축이 일치하고, 상기 몸체의 수평 방향 중심축과 상기 수평 방향 회전축이 일치하도록 상기 구동부를 상기 몸체 내부에 고정하는 구동부 고정대; 상기 각 구동휠의 회전을 방해하도록 상기 각 구동휠의 외주면에 등각을 이루며 방사 방향으로 돌출 형성되는 다수개의 휠 날개; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 구동 장치에 관한 것이다.

Description

토크 구동 장치
본 발명은 토크 구동 장치에 관한 것으로 특히 토크(torque)에 의해 구동하는 구동 장치에 관한 것이다.
도1은 종래기술에 의한 토크 구동 장치의 사시도를, 도2는 종래기술에 의한 토크 구동 장치의 전후진을 나타내는 사시도를, 도3은 종래기술에 의한 토크 구동 장치의 제자리 회전을 나타내는 사시도를 나타낸다.
도1을 참조하면 종래기술은 구동부(100), 몸체(400) 및 구동부 고정대(320)를 포함한다.
도1을 참조하면 구동부(100)는 지평선과 수평인 수평 방향 회전축(R) 상에 두 개의 구동모터(110)를 서로 다른 방향으로 대칭을 이루도록 배치하고, 각 구동모터(110)의 구동축(120)을 수평 방향 회전축(R)과 일치시키며, 구동축(120) 각각에 토크를 발생시키기 위한 구동휠(130)이 형성된다.
도1을 참조하면 몸체(400)는 원형으로 형성될 수 있다. 몸체(400)의 내부에는 구동부(100)가 설치된다. 한편, 원형의 몸체(400)는 좌우에 반구형의 커버(410)를 형성하여 구(sphere) 형태로 밀폐시킬 수 있다.
도1을 참조하면 구동부 고정대(320)는 바 형상으로 형성될 수 있다. 구동부 고정대(320)는 몸체(400)의 수직 방향 중심축과 구동부(100)의 수직 방향 중심축이 일치하고, 몸체(400)의 수평 방향 중심축과 수평 방향 회전축(R)이 일치하도록 구동부(100)를 몸체(400) 내부에 고정한다.
도1에 도시된 토크 구동 장치의 전후진은 도2에서 보는 바와 같이 두 개의 구동모터(110)가 구동축(120)을 통하여 각 구동휠(130)을 같은 방향으로 회전시키면 뉴턴의 작용과 반작용의 법칙에 근거한 역 토크가 발생하여 구동모터(110)의 하우징이 구동휠(130)이 회전하는 방향의 반대방향으로 회전하게 되고, 따라서 구동모터(110)에 고정된 몸체(400)도 회전하게 되어 전진을 할 수 있는 것이고 구동모터(110)에 의하여 구동휠(130)의 회전 방향을 바꾸면 후진을 할 수 있게 되는 것이다.
또한, 도3에서 보는 바와 같이 좌우 구동모터(110)가 각 구동휠(130)을 각각 다른 방향으로 회전시키면 좌우 구동모터(110) 각각에 방향이 서로 반대인 역 토크가 발생하므로, 몸체(400)는 전후진은 되지 않고 몸체(400)의 수직 방향 중심축을 기준으로 제자리에서 회전하게 되는 것이다.
그러나, 종래의 토크 구동 장치는 구동모터(110)에 의한 구동축(120)의 회전을 저해하는 회전 저항체가 구동휠(130)에 한정되어 작용 반작용에 의하여 몸체(400)에 발생하는 회전력을 높일 수 있는데 한계점이 있다.
본 발명은 구동모터에 의한 구동축의 회전을 저해하는 회전 저항체를 추가로 설치함으로써 작용 반작용에 의하여 몸체에 발생하는 회전력을 높일 수 있는 토크 구동 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 토크(torque)에 의한 회전력으로 구동하는 토크 구동 장치에 있어서, 지평선과 수평인 수평 방향 회전축 상에 두 개의 구동모터가 서로 다른 방향으로 대칭을 이루도록 배치되고, 상기 각 구동모터의 구동축이 상기 수평 방향 회전축과 일치하도록 배치되며, 구동휠이 상기 각 구동축에 서로 대칭을 이루도록 일체로 형성된 구동부; 상기 구동부를 내부에 포함하는 원형의 몸체; 상기 몸체의 수직 방향 중심축과 상기 구동부의 수직 방향 중심축이 일치하고, 상기 몸체의 수평 방향 중심축과 상기 수평 방향 회전축이 일치하도록 상기 구동부를 상기 몸체 내부에 고정하는 구동부 고정대; 상기 각 구동휠의 회전을 방해하도록 상기 각 구동휠의 외주면에 등각을 이루며 방사 방향으로 돌출 형성되는 다수개의 휠 날개; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 구동 장치에 관한 것이다.
본 발명은 상기 다수개의 휠 날개를 내부에 회전 가능하게 포함하며, 양측단을 통과하는 중심축이 상기 수평 방향 회전축과 일치하도록 상기 몸체의 내부에 고정되는 원통형의 휠캡; 상기 다수개의 휠 날개의 회전을 방해하도록 상기 휠 캡 내부에 움직임 가능하게 충전되는 회전 방해 물질; 을 포함할 수 있는데, 상기 회전 방해 물질은 유체 또는 구체일 수 있다. 상기 회전 방해 물질이 구체인 경우 상기 휠 캡의 내측면과 상기 다수개의 휠 날개가 형성하는 간극 및 상기 휠 캡의 측단과 상기 구동휠의 측단이 형성하는 간극은 상기 구체의 크기보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명은 상단이 상기 구동모터의 하우징에 고정되어 상기 구동부의 수직 방향 중심축 상에 위치하는 중심추 고정대와, 상기 중심추 고정대에 연결되어 상기 구동부의 수직 방향 중심축 상에 위치하는 중심추를 포함하는 균형부; 상기 구동부가 상기 몸체와 함께 회전하지 않도록, 내륜이 상기 구동모터의 하우징에 고정되고 외륜이 상기 구동부 고정대에 고정된 구동부 베어링; 을 포함할 수 있다.
이와 같이 하여 본 발명은 토크에 의하여 구동하므로 부드러운 출발, 정지 및 운행이 가능하여 자연스러운 영상촬영을 위한 촬영 장치의 구동부 또는 아이들에게 안전한 이동 완구에 적용 가능하다.
또한 본 발명은 동일한 방향으로 토크를 발생시켜 전후진을 하거나 서로 대칭되는 방향으로 토크를 발생시켜 제자리에서 좌우로 회전이 가능하여 좁은 통로에서도 방향전환이 자유롭고, 전 방향으로 구동할 수 있는 유용한 효과가 있다.
또한 본 발명은 모든 구동부가 내부에 있고 내부를 밀폐시킬 수 있어서 지면과 수면을 가리지 않고 구동할 수 있으며, 단독으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 각각을 독립 구동모듈로 하여 브라켓의 연결로 조합하여 용도에 따라 최적화된 이동체를 제작할 수 있어서 활용도가 높은 장점이 있다.
또한 본 발명은 휠 날개나 회전 방해 물질에 의하여 구동휠의 회전을 방해할 수 있어 구동축의 회전을 저해하는 역 토크가 크게 작용하므로, 구동모터의 하우징에 더 큰 토크가 작용하여 몸체가 더 큰 회전력을 가지고 회전할 수 있는 장점이 있다.
도1은 종래기술에 의한 토크 구동 장치의 사시도.
도2는 종래기술에 의한 토크 구동 장치의 전후진을 나타내는 사시도.
도3은 종래기술에 의한 토크 구동 장치의 제자리 회전을 나타내는 사시도.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 토크 구동 장치의 사시도.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 토크 구동 장치의 전후진을 나타내는 사시도.
도6은 본 발명의 제1 실시예에 의한 토크 구동 장치의 제자리 회전을 나타내는 사시도.
도7은 본 발명의 제1 실시예에 의한 토크 구동 장치의 분해사시도.
도8은 본 발명의 제1 실시예에 의한 토크 구동 장치의 단면도.
도9는 본 발명에 의한 토크 구동 장치의 구동부를 제어하는 제어회로도.
도10은 본 발명에 의한 토크 구동 장치의 속도를 감지하는 광센서를 나타내는 사시도.
도11은 본 발명에 의한 토크 구동 장치의 스토퍼를 나타내는 사시도.
도12는 본 발명에 의한 토크 구동 장치의 몸체 외부의 면에 형성된 돌기를 나타내는 사시도.
도13은 본 발명에 의한 토크 구동 장치의 몸체 외부의 면에 형성된 공기층과 고무층을 나타내는 사시도.
도14는 본 발명에 의한 토크 구동 장치의 구동부고정대를 나타내는 단면도.
도15는 본 발명에 의한 토크 구동 장치의 구동부고정대를 나타내는 단면도.
도16은 본 발명에 의한 토크 구동 장치의 구동축이 커버에 고정됨을 나타내는 단면도.
도17 및 도18은 본 발명에 의한 토크 구동 장치의 제2 실시예의 사시도 및 단면도.
도19는 본 발명에 의한 토크 구동 장치의 제3 실시예의 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100:구동부 110:구동모터 120:구동축
130:구동휠 140:휠 날개 150:휠 캡
160:구체 200:균형부 210:중심추
220:중심추고정대 230:제어회로 231:컨버터
232:인버터 233:마이크로프로세서 234:통신모듈
240:배터리 250:광센서 251:발광소자
252:수광소자 253:흑색띠 254:백색띠
260:스토퍼 261:보호띠 300:고정부
310:구동부베어링 320:구동부고정대 400:몸체
410:커버 420:구동축베어링 430:센서
440:돌기 441:고무층 442:공기층
이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 토크 구동 장치의 제1 실시예를 사시도인 도4와 분해 사시도인 도7과 단면도인 도8로 도시하였다.
도4, 도7 및 도8을 참조하면 본 발명은 구동부(100), 균형부(200), 고정부(300) 및 몸체(400)를 포함한다.
도4 및 도8을 참조하면 구동부(100)는 지면과 평행인 수평 방향 회전축(R) 상에 두 개의 구동모터(110)를 서로 다른 방향으로 대칭을 이루도록 배치하고, 각 구동모터(110)의 구동축(120)을 수평 방향 회전축(R)과 일치시키며, 구동축(120) 각각에 토크를 발생시키기 위한 구동휠(130)이 일체로 형성된다.
도4 및 도8을 참조하면 균형부(200)는 중심추(210)와 중심추 고정대(220)를 포함한다. 두 개의 구동모터(110)의 하우징은 일체로 회전 가능하도록 상호 일체로 체결된다. 중심추 고정대(220)는 상단이 구동모터(110)의 하우징에 고정되어 구동부(100)의 수직 방향 중심축 상에 위치한다. 중심추(210)는 중심추 고정대(220)에 연결되어 구동부(100)의 수직 방향 중심축 상에 위치한다. 중심추 고정대(220)는 바 형상으로 형성되고, 중심추(210)는 구 형상으로 형성될 수 있다. 중심추 고정대(220)는 중심추(210)가 구동부(100)에서 최대한 멀리 떨어지도록 연결하는 것이 바람직하다. 단 평상시 중심추(210)가 몸체(400)의 내면에 접촉되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
균형부(200)는 구동부(100)의 구동모터(110)의 하우징에 고정되어 오뚝이의 균형자와 무게추의 역할을 하여 좌우 기울어짐을 회복시키며 구동축(120)의 회전에 의한 구동모터(110) 하우징의 움직임을 잡아준다.
도4 및 도7을 참조하면 몸체(400)는 원형으로 형성될 수 있다. 몸체(400)의 내부에는 구동부(100) 및 균형부(200)가 설치된다. 몸체(400)에 반 구 형태의 커버(410)가 결합될 수도 있다. 커버의 형태는 몸체(400)에 결합될 수 있는 어떠한 형태라도 무관하다. 다른 커버의 형태로 원판 등이 있다.
도4 및 도7을 참조하면 고정부(300)는 구동부 베어링(310) 및 구동부 고정대(320)를 포함한다. 구동부 베어링(310)에는 구동모터(110)의 하우징이 회전 가능하도록 설치된다. 즉, 구동부 베어링(310)의 내륜에 구동모터(110)의 하우징이 고정된다. 구동부 베어링(310)의 외륜은 구동부 고정대(320)에 고정된다. 구동부 고정대(320)는 상하단이 몸체(400)의 내측면에 고정되는데, 몸체(400)의 수직 방향 중심축과 구동부(100)의 수직 방향 중심축이 일치하고, 몸체(400)의 수평 방향 중심축과 수평 방향 회전축(R)이 일치하도록 구동부(100)를 몸체(400) 내부에 고정한다. 따라서, 구동모터(110)의 하우징은 몸체(400)와 함께 회전하지 않을 수 있게 된다.
도9는 본 발명에 의한 토크 구동 장치의 구동부를 제어하는 제어회로도이다. 제어회로는 컨버터(231), 인버터(232), 마이크로프로세서(233), 통신모듈(234) 및 전력을 공급하는 배터리(240)을 포함할 수 있다.
컨버터(231)는 구동모터(110)가 고출력을 낼 수 있도록 배터리(240)로부터 입력 받은 전압을 마이크로프로세서(233)의 제어신호에 따라 특정 전압으로 승압한다. 인버터(232)는 구동모터(110)의 구동에 필요한 전력을 공급한다. 인버터(232)는 컨버터(231)으로부터 공급받은 전원을 마이크로프로세서(233)의 제어신호에 따라 적정 주파수 및 진폭을 갖는 교류 전원으로 바꾸어, 각 구동모터(110)의 속도와 회전 방향을 제어한다. 통신모듈(234)은 외부와 유선 또는 무선으로 신호를 송수신한다. 통신모듈(234)을 통해 외부에서 무선으로 본체의 구동 등을 조종할 수도 있다.
도 9에 따른 제어회로를 구성하는 요소들은 중심추(210)의 기능을 할 수 있다. 또는 중심추(210)의 하우징 안에 상기 제어회로를 구성하는 요소들이 포함될 수도 있다. 이때 중심추고정대(220)의 내부는 제어회로(230)이 제어선 또는 구동모터(110)에의 전원을 공급하는 전원공급선의 통로가 될 수 있다.
또한 도10에서 보는 바와 같이 균형부(200)의 중심추(210) 하단에 몸체(400)의 내부면 쪽으로 발광소자(251)와 수광소자(252)로 구성되어 반사광을 감지하는 광센서(250)를 마이크로프로세서(233)와 연결하여 설치하고, 중심추(210)의 하단과 인접한 몸체(400)의 내부 면에 몸체(400)의 회전 시 반사광이 변동 되도록 하기 위해 회전 방향과 수직한 흑색띠(253)와 백색띠(254)를 교대로 설치하여 몸체(400)가 회전함에 따라 변동되는 반사광을 광센서(250)의 수광소자(252)에서 수신하므로 몸체(400)의 회전 속도를 감지할 수 있고, 전진 및 후진 속도를 제어할 수 있으며, 경사면에서 정지하거나 올라갈 수 있도록 제어할 수 있다.
도11을 참조하면 중심추(210) 하단에는 제어회로(230)의 제어에 의하여 하부로 이동하여 몸체(400)의 내부 면에 접촉하는 스토퍼(260)가 형성될 수 있다. 스토퍼(260)가 몸체(400)의 내부 면에 접촉함에 따라 몸체(400)의 회전을 감속시키거나 정지시킬 수 있다. 한편, 몸체(400)의 내부 면에는 스토퍼(260)가 하부로 이동한 경우 스토퍼(260)에 접촉하는 보호띠(261)가 형성될 수 있다. 보호띠(261)는 몸체(400)의 내부 면을 보호하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 토크 구동 장치의 전후진을 나타내는 사시도이다. 구동부(100)의 구동모터(110)가 구동되면, 모터에 연결된 구동휠(130)이 회전한다. 구동휠(130)의 회전에 대한 반작용인 역토크가 구동모터(110)에 발생한다. 구동모터(110)는 고정부(300)와 베어링 결합되어 있어, 역토크에 의해 구동횔(130)과 반대방향으로 회전하게 된다. 구동모터(110)의 회전은 구동모터(110)에 고정된 중심추(210)를 무게중심에서 벗어나게 한다. 중력에 의해 무게중심을 원위치하려는 힘이 발생한다. 무게중심을 원위치하려는 힘이 고정대(320)을 통해 몸체(400)에 작용하여 몸체(400)가 구동휠(130)과 같은 방향으로 회전하게 된다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 토크 구동 장치의 제자리 회전을 나타내는 사시도이다. 도6에서 보는 바와 같이 양단 구동휠(130)의 회전 방향이 서로 반대로 회전하면, 몸체(400)의 양단에 걸리는 역 토크의 방향이 서로 반대가 된다. 따라서 몸체(400)의 수직 방향 중심축을 회전축으로 하여 몸체(400)가 회전하게 된다.
도 12에서 보는 바와 같이, 몸체(400)의 외부 표면에 몸체(400)의 회전에 의한 지면과의 마찰력을 높이기 위한 돌기(440)를 더 형성할 수도 있다. 몸체(400)가 수면에 있을 경우, 이러한 돌기(440)는 물과의 반작용을 더 높인다.
도13에서 보는 바와 같이, 몸체(400) 외부의 전면에 밀폐된 공기층(442)을 이루는 고무층(441)을 형성하여 외부의 충격을 흡수하여 내부를 보호하도록 할 수 있다.
전술한 고정부(300)는 구동모터(110)의 하우징을 내륜에 고정시킨 구동부베어링(310)과 구동부베어링(310)의 외륜과 몸체(400)를 고정시키는 구동부고정대(320)로 구성되며, 구동부고정대(320)는 도14와 도15에서 보는 바와 같이 수평 방향 회전축(R, 도13 참조)을 기준으로 몸체(400)의 내부 둘레를 따라 3방향 또는 4방향으로 구동부(100)를 고정하므로 어떠한 외부 충격에도 구동부(100)의 구동축(120)과 몸체(400)의 수평 방향 회전축(R, 도13 참조)이 틀려지지 않도록 고정할 수 있다. 또한 도16에서 보는 바와 같이 구동축(120)의 연장선상에 위치한 몸체(400) 좌우 커버(410)의 내부면에 구동축베어링(420)을 형성하고 구동축베어링(420)에 구동축(120)을 고정하므로 구동부(100)를 더욱 단단하게 고정할 수 있다.
본 발명에 의한 토크 구동 장치의 제2 실시예를 도17 및 도18에 도시하였다.
도17을 참조하면 본 발명은 구동부(100), 몸체(400) 및 구동부 고정대(320)를 포함한다.
도17 및 도18을 참조하면 각 구동휠(130)의 외주면에는 다수개의 휠 날개(140)가 등각을 이루며 방사 방향으로 돌출 형성된다. 다수개의 휠 날개(140)는 각 구동휠(130)의 회전을 방해하기 위한 것이다.
도17 및 도18을 참조하면 몸체(400)의 내부에는 휠캡(150)이 고정된다. 휠캡(150)은 다수개의 휠 날개(140)가 구동휠(130)과 함께 회전 가능하도록, 다수개의 휠 날개(140)를 그 내부에 포함한다. 휠캡(150)은 휠캡(150)의 밀폐된 양측단을 통과하는 중심축이 수평 방향 회전축(R)과 일치하도록, 몸체(400)의 내부에 고정된다.
도17 및 도18을 참조하면 휠캡(150)의 내부에는 회전 방해 물질이 충전된다. 회전 방해 물질은 다수개의 휠 날개(140)가 회전하는 경우 다수개의 휠 날개(140)와 충돌함으로써 다수개의 휠 날개(140)의 회전을 방해하기 위한 것이다. 따라서, 제1 실시예와 비교할 때, 구동모터(110)에 의하여 구동축(120)에 가하여지는 토크가 동일한 경우 구동축(120)의 회전을 저해하는 역 토크가 크게 작용하므로, 구동모터(110)의 하우징에 더 큰 토크가 작용하여 몸체(400)가 더 큰 회전력을 가지고 회전하게 된다. 또한, 제1 실시예의 경우 구동휠(130)의 지름과 무게를 증가시키면 정지상태에서 몸체(400)를 회전시키기 위하여 발생시켜야 하는 토크인 기동 토크는 크게 증가하지만, 일정한 회전상태를 유지하기 위하여 발생시켜야 하는 필요한 토크인 정상상태 토크는 크게 증가하지 않는다. 제2 실시예의 경우 다수개의 휠 날개(140) 및 회전 방해 물질로 인하여 상기 기동 토크 및 정상 상태 토크가 동시에 크게 증가한다. 상기 회전 방해 물질은 유체 또는 구체(160)일 수 있다.
도17 및 도18을 참조하면 상기 회전 방해 물질이 구체(160)인 경우 휠 캡(150)의 내측면과 다수개의 휠 날개(1410)가 형성하는 간극 및 휠 캡(150)의 측단과 구동휠(130)의 측단이 형성하는 간극은 구체(160)의 크기보다 작게 형성된다.
기타의 사항은 종래기술에서 설명한 바에 준한다.
본 발명에 의한 토크 구동 장치의 제3 실시예를 도19에 도시하였다.
도19를 참조하면 본 발명은 구동부(100), 몸체(400) 및 고정부(300)를 포함한다.
도19를 참조하면 각 구동휠(130)의 외주면에는 다수개의 휠 날개(140)가 등각을 이루며 방사 방향으로 돌출 형성된다. 다수개의 휠 날개(140)는 각 구동휠(130)의 회전을 방해하기 위한 것이다.
도19를 참조하면 몸체(400)의 내부에는 휠캡(150)이 고정된다. 휠캡(150)에 대한 설명은 제2 실시예에서 설명한 바에 준한다.
도19를 참조하면 휠캡(150)의 내부에는 회전 방해 물질이 충전된다. 회전 방해 물질에 대한 설명은 제2 실시예에서 설명한 바에 준한다.
기타의 사항은 제1 실시예 및 제2 실시예에서 설명한 바에 준한다.

Claims (5)

  1. 토크(torque)에 의한 회전력으로 구동하는 토크 구동 장치에 있어서,
    지평선과 수평인 수평 방향 회전축 상에 두 개의 구동모터가 서로 다른 방향으로 대칭을 이루도록 배치되고, 상기 각 구동모터의 구동축이 상기 수평 방향 회전축과 일치하도록 배치되며, 구동휠이 상기 각 구동축에 서로 대칭을 이루도록 일체로 형성된 구동부;
    상기 구동부를 내부에 포함하는 원형의 몸체;
    상기 몸체의 수직 방향 중심축과 상기 구동부의 수직 방향 중심축이 일치하고, 상기 몸체의 수평 방향 중심축과 상기 수평 방향 회전축이 일치하도록 상기 구동부를 상기 몸체 내부에 고정하는 구동부 고정대;
    상기 각 구동휠의 회전을 방해하도록 상기 각 구동휠의 외주면에 등각을 이루며 방사 방향으로 돌출 형성되는 다수개의 휠 날개;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수개의 휠 날개를 내부에 회전 가능하게 포함하며, 양측단을 통과하는 중심축이 상기 수평 방향 회전축과 일치하도록 상기 몸체의 내부에 고정되는 원통형의 휠캡;
    상기 다수개의 휠 날개의 회전을 방해하도록 상기 휠 캡 내부에 움직임 가능하게 충전되는 회전 방해 물질;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전 방해 물질은 유체 또는 구체인 것을 특징으로 하는 토크 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전 방해 물질이 구체인 경우 상기 휠 캡의 내측면과 상기 다수개의 휠 날개가 형성하는 간극 및 상기 휠 캡의 측단과 상기 구동휠의 측단이 형성하는 간극은 상기 구체의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 토크 구동 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상단이 상기 구동모터의 하우징에 고정되어 상기 구동부의 수직 방향 중심축 상에 위치하는 중심추 고정대와, 상기 중심추 고정대에 연결되어 상기 구동부의 수직 방향 중심축 상에 위치하는 중심추를 포함하는 균형부;
    상기 구동부가 상기 몸체와 함께 회전하지 않도록, 내륜이 상기 구동모터의 하우징에 고정되고 외륜이 상기 구동부 고정대에 고정된 구동부 베어링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 구동 장치.
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