KR100318890B1 - Integrated steering/driving mechanism for motor-driven wheeled vehicles - Google Patents

Abstract

조종성을 극대화하여 3자유도의 완전한 평면운동을 할 수 있는 전방향성 바퀴식 운행 시스템의 효과적인 구현을 가능하게 하는 고효율의 조향/구동 일체식 바퀴 메커니즘을 제공코자 한다.To provide a highly efficient steering / drive integrated wheel mechanism that maximizes maneuverability and enables the effective implementation of an omni-directional wheeled drive system capable of three plane motions.

조향/구동 일체식 바퀴 메커니즘은 2개의 전기 또는 유압식 서보 모터를 동력원으로 사용하며, 이들 2개의 모터의 회전력은 차동기어 장치를 통하여 항상 협력적인 방식으로 바퀴의 조향력과 구동력으로 변환된다.The steering / drive integral wheel mechanism uses two electric or hydraulic servo motors as the power source, and the rotational forces of these two motors are always converted to the steering and driving forces of the wheels in a cooperative manner by means of a differential gear arrangement.

이러한 조향/구동 일체식 바퀴 메커니즘을 최소 2개 사용함으로써 바퀴식 운행 시스템의 조종성 극대화가 가능해 진다.The use of at least two steering / drive integral wheel mechanisms maximizes the maneuverability of the wheeled drive system.

Description

모터에 의해 구동되는 바퀴식 운행 시스템을 위한 조향/구동 일체식 메커니즘 {Integrated steering/driving mechanism for motor-driven wheeled vehicles}Integrated steering / driving mechanism for motor-driven wheeled vehicles}

본 발명은 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3개의 자유도를 갖고 완전 평면운동이 이루어질 수 있도록 하여 바퀴식 운행 시스템의 조종성(maneuverability)을 크게 향상시킬 수 있는 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor driven steering / drive integrated mechanism for a wheeled driving system, and more particularly to three-degrees of freedom, allowing complete planar motion to be achieved, which greatly increases the maneuverability of the wheeled driving system. A motor driven steering / drive integral mechanism that can be improved.

바퀴식 운행 시스템은 전륜 구동형이나 후륜 구동형 또는 전후륜 구동형중 어느 하나와 전륜 조향형, 후륜 조향형 또는 4-WHEEL STEERING type이 조합된 구조를 갖추고 있다.The wheel drive system has a combination of front wheel drive, rear wheel drive or front wheel drive type and front wheel steering type, rear wheel steering type or 4-WHEEL STEERING type.

그러나 어떠한 방식의 바퀴식 운행 시스템도 3개의 자유도를 갖고 병진운동과 회전운동을 자유롭게 할 수 있는 메커니즘을 제시하고 있지는 않다.However, no wheel drive system of any type provides a mechanism to freely translate and rotate with three degrees of freedom.

이론적으로 평면에서 움직이는 물체의 병진운동은 평면상에서의 물체의 고정된 한점의 좌표(x,y)의 시간에 대한 변화율로 나타낼 수 있고, 물체의 회전운동은 물체가 향하고 있는 방위각의 시간에 대한 변화율로 나타내어진다.Theoretically, the translational motion of a moving object in a plane can be expressed as the rate of change in time of a fixed point (x, y) of the object on the plane, and the rotational motion of the object is the rate of change in time of the azimuth to which the object is facing. It is represented by

따라서 물체의 일반적인 평면운동을 표현하기 위해서는 평면상에서의 운행체상의 임의의 고정된 한 점의 좌표를 나타내는 두 변수와, 방위각을 나타내는 한 개의 변수를 고려한 세 변수가 필요하다.Therefore, in order to express the general plane motion of an object, three variables are required considering two variables representing the coordinates of an arbitrary fixed point on the moving object on the plane and one variable representing the azimuth.

이들 세 변수를 각각 독립적으로 자유롭게 제어할 수 있을 때 운동학적으로 3개의 자유도를 갖는 완전한 평면운동을 하는 운행 시스템을 구현할 수 있다.When these three variables can be freely controlled independently of each other, it is possible to realize a driving system that performs a completely planar motion with kinematic three degrees of freedom.

다양한 바퀴식 운행 시스템의 조종성을 극대화할 수 있는 가장 효율적이고 실용적인 방법은 잘 알려진 바와 같이 다륜 조향/구동 방식이다. 다륜 조향/구동 방식이란 운행체에 조향과 구동이 동시에 가능한 여러개의 바퀴를 장착하고 이들을 운행목적에 적합하도록 조화적으로 제어하여 조향과 구동을 시킴으로서 평면 3자유도의 가장 자유로운 조종을 가능하게 하는 방식이다.The most efficient and practical way to maximize the maneuverability of various wheeled driving systems is, as is well known, multi-wheel steering / drive. Multi-wheel steering / driving system is the method that enables the most free control of 3 degree of freedom by installing steering and driving by equipping several wheels that can steer and drive at the same time and controlling them harmoniously for the purpose of driving. .

다륜 조향/구동 방식을 실현하기 위하여 종래에는 각 바퀴의 조향과 구동을 위하여 조향용 모터와 구동용 모터를 별도로 사용하는 메커니즘이 사용되었다.In order to realize a multi-wheel steering / drive method, a mechanism using a steering motor and a driving motor separately for steering and driving each wheel has been conventionally used.

이러한 메커니즘은 특히 조향을 위한 모터가 바퀴축에 직접 설치되거나 이와 인접하여 설치되어야 하므로 이 모터로 연결되는 모든 제어선들로 인하여 바퀴를 회전시키는데 제한을 받는다.This mechanism is particularly limited in rotating the wheels due to all the control lines leading to this motor since the motor for steering must be installed directly on or adjacent to the wheel axle.

게다가 각각의 기능을 갖는 모터를 사용하게 되므로 고용량의 모터를 사용해야 하며 결과적으로 메커니즘의 사이즈가 커지고 하중이 증가하는 한 요인이 된다.In addition, the use of motors with their respective functions requires the use of high-capacity motors, which results in a larger mechanism and increased load.

그리고 이러한 시스템의 조향용 모터는 일반적인 운행상황에서 구동용 모터에 비하여 그 작동시간이 극히 짧은데도 불구하고 고용량의 모터를 사용하여야 하므로 비효율적인 문제점들을 갖는다.In addition, the steering motor of such a system has inefficient problems because a high capacity motor must be used even though its operating time is extremely short compared to the driving motor in a general driving situation.

이러한 모든 문제점들은 구동용 모터와 조향용 모터를 구분하여 사용하기 때문이다.All these problems are due to the use of the driving motor and the steering motor separately.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술들이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 2개의 모터를 상호 협력적으로 사용하여 저용량의 모터로도 고효율을 얻을 수 있으며 연속적인 평면 3자유도 운동을 할 수 있도록 하여 조종성을 크게 향상시킬 수 있는 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘을 제공하는데 있다.The present invention has been invented to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to achieve a high efficiency even with a low capacity motor by using two motors in cooperation with each other and the planar three free The present invention provides a motor-driven steering / drive integrated mechanism for a wheeled driving system that can greatly improve maneuverability by allowing a degree of movement.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 상호 협력적으로 회전속도가 제어되는 1쌍의 모터와;In order to realize the object of the present invention as described above, a pair of motors of which the rotational speed is cooperatively controlled;

상기 모터들로부터 회전력을 각각 전달받아 회전하는 첫번째 기어요소들 및 이 기어요소들의 회전작용에 의해 자전과 공전을 행하는 두번째 기어요소들을 갖는 차동기어장치와;A differential gear device having first gear elements that receive rotational force from the motors and rotate, respectively, and second gear elements that rotate and revolve by rotation of the gear elements;

상기 차동기어 장치의 두번째 기어요소들의 자전력을 전달받아 구동함과 아울러 공전력을 전달받아 조향되는 바퀴를 포함하는 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘을 제안하다.A motor driven steering / drive integrated mechanism is proposed for a wheeled driving system including a wheel that is driven by receiving magnetic force of the second gear elements of the differential gear device and driven by receiving electric power.

도1은 본 발명에 관련하는 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘의 기본 개념도를 보여준다.1 shows a basic conceptual view of a motor driven steering / drive integral mechanism according to the present invention.

도2는 본 발명에 관련하는 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘의 기본 개념도를 변형하여 바퀴로부터의 하중 및 모멘트의 차체로의 전달을 용이하게 하는 구조로 설계된 예이다.FIG. 2 is an example designed to modify the basic conceptual diagram of the motor-driven steering / drive integral mechanism according to the present invention to facilitate the transfer of loads and moments from the wheels to the vehicle body.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명에 관련하는 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘의 다이어 그램으로서, 차체(2)에 구동원으로 작용하는 2개의 회전력 발생수단(4)(6)이 제공되며, 이들 회전력 발생수단은 차동기어 장치(8)의 각각의 요소로 회전력을 전달할 수 있는 기어 트레인 구성을 갖는다.1 is a diagram of a motor-driven steering / drive integrated mechanism according to the present invention, in which two rotational force generating means 4 and 6 acting as a drive source are provided on the vehicle body 2, and these rotational force generating means Has a gear train configuration capable of transmitting rotational force to each element of the differential gear arrangement 8.

본 실시예에서 회전력 발생수단(4)(6)은 전기식 또는 유압식 서보모터가 사용될 수 있으며, 이들 구동축에는 각각 구동기어(10)(12)가 장착되어 있다.In this embodiment, the rotational force generating means (4) and (6) can be used an electric or hydraulic servo motor, these drive shafts are each equipped with drive gears (10) (12).

상기 차동기어 장치(8)는, 첫번째 베벨기어(14)와, 두번째 베벨기어(16)와, 세번째 베벨기어(18) 및 네번째 베벨기어(20)들이 서로의 회전에 관련하는 상태로 치차결합을 이루고 있다.The differential gear device 8 performs gear engagement in a state where the first bevel gear 14, the second bevel gear 16, the third bevel gear 18 and the fourth bevel gear 20 are related to rotation of each other. It is coming true.

그리고 상기 첫번째 베벨기어(14)에는 첫번째 입력기어(22)가 일체로 제공되어 상기 구동기어(10)와 치차결합을 이루고 있음으로써 회전력 발생수단(4)의 회전력을 전달받을 수 있도록 되어 있다.The first bevel gear 14 is provided with a first input gear 22 integrally with the drive gear 10 so as to receive the rotational force of the rotational force generating means 4.

상기 차동기어 장치(8)의 첫번째 베벨기어(14)의 중심에는 베어링을 통하여 축(24)이 회전가능하게 관통하면서 그 상단부가 차체(2)에 대하여 회전가능하게 설치되며, 이 축의 하단부는 상기 세번째 베벨기어(18)에 고정되어 항시 함께 회전할 수 있는 구조로 되어 있다.In the center of the first bevel gear 14 of the differential gear device 8, the shaft 24 is rotatably penetrated through the bearing, the upper end of which is rotatably installed with respect to the vehicle body 2, and the lower end of the shaft It is fixed to the third bevel gear 18 has a structure that can always rotate together.

상기 축(24)에는 두번째 입력기어(26)가 고정설치되어 상기 구동기어(12)와 치차결합됨으로써 상기 회전력 발생수단(6)의 회전력을 세번째 베벨기어(18)로 전달할 수 있도록 되어 있다.The second input gear 26 is fixedly installed on the shaft 24 so that the rotational force of the rotational force generating means 6 can be transmitted to the third bevel gear 18 by gear coupling with the driving gear 12.

상기 차동기어 장치(8)의 두번째 및 네번째 베벨기어(16)(20)의 중심을 회전가능하게 관통하는 수평축(28)은 상기 축(24)의 주위를 회전할 수 있는 상태로 베어링으로 결합되어 있다.A horizontal shaft 28 rotatably penetrating the centers of the second and fourth bevel gears 16, 20 of the differential gear device 8 is coupled to the bearing in a state capable of rotating around the shaft 24. have.

상기 네번째 베벨기어(20)는 두번째 베벨기어(16)와 대칭적으로 회전력을 전달하기 위한 것이므로 필요에 따라 사용하지 않을 수도 있다.The fourth bevel gear 20 is to transmit the rotational force symmetrically with the second bevel gear 16 may not be used if necessary.

상기 수평축(28)의 양 끝단에는 포크부재(30)(32)가 직교하는 상태로 고정되어 이 수평축과 함께 축(24)의 주위를 회전할 수 있도록 이루어져 있으며, 이들 포크부재(30)(32)의 하단부에는 바퀴(34)가 설치된 차축(36)이 회전가능하게 설치되어 있다.Both ends of the horizontal shaft 28 are fixed in the orthogonal state of the fork members 30 and 32 so as to rotate around the shaft 24 together with the horizontal axis, these fork members 30 and 32 At the lower end of the axle (36), the axle (36) provided with the wheel (34) is rotatably installed.

상기 두번째 베벨기어(16)에는 상기 수평축(28)을 관통하는 상태로 바퀴 구동용 기어(38)가 일체로 형성되어 있으며, 이 구동용 기어(38)는 포크부재(30)에 회전가능하게 설치된 아이들 기어(40)와 치차물림되어 있다.The second bevel gear 16 is integrally formed with a wheel driving gear 38 in a state penetrating the horizontal shaft 28, the driving gear 38 is rotatably installed on the fork member 30. It is geared with the idle gear 40.

상기 차축(36)에는 피동기어(42)가 고정되어 차축과 함께 회전할 수 있는 상태로 있으며, 이 피동기어는 상기 아이들 기어(40)와 치차물림되어 상기 바퀴 구동용기어(38)로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 구성된다.The driven gear 42 is fixed to the axle 36 so that the driven gear 42 can rotate together with the axle. The driven gear is geared with the idle gear 40 to generate rotational force from the wheel drive gear 38. It is configured to receive.

상기 차축(36)까지의 동력전달방식은 도면1에서와 같이 일측에만 설치하거나 양측에 모두 설치할 수 있다. 차축까지의 동력전달 구조를 양측에 모두 설치할 경우에는 동일한 기어비의 동일한 방향의 구동운동이 될 수 있도록 설계되어야 한다.The power transmission method up to the axle 36 may be installed on only one side or both sides as shown in FIG. If the power transmission structure up to the axle is installed on both sides, it should be designed to be the driving motion in the same direction with the same gear ratio.

이와 같은 구성의 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘은, 회전력 발생수단(4)의 회전수를 ω1이라 하고, 다른 회전력 발생수단(6)의 회전수 ω2라 할때, ω2=0인 상태에서는 구동기어(12)가 회전을 하지 않게 된다.The motor-driven steering / drive integrated mechanism for the wheeled driving system having such a configuration, when the rotational speed of the rotational force generating means 4 is ω1, and the rotational speed ω2 of the other rotational force generating means 6, In the state of ω 2 = 0, the drive gear 12 does not rotate.

따라서 회전력 발생수단(4)으로부터 전달되는 회전력만이 구동기어(10)을 통하여 첫번째 입력기어(22)로 전달되고 이 회전력은 이와 일체로 형성된 차동기어 장치(8)의 첫번째 베벨기어(14)를 회전시키게 된다.Therefore, only the rotational force transmitted from the rotational force generating means 4 is transmitted to the first input gear 22 through the drive gear 10, and this rotational force is applied to the first bevel gear 14 of the differential gear device 8 integrally formed therewith. Rotated.

이러한 회전력 전달로 인하여 첫번째 베벨기어(14)에 치차물림되어 있는 두번째 베벨기어(16)와 네번째 베벨기어(20)는 서로 반대 방향으로 회전(자전)하면서 동시에 세번째 베벨기어(18) 위에서 선회(공전)하게 된다. 이 세번째 베벨기어(18)는 회전수가 0인 회전력 발생수단(6)과 동력전달 트레인을 이루고 있으므로 상기 작용이 이루어질 수 있다.Due to this rotational force transmission, the second bevel gear 16 and the fourth bevel gear 20, which are geared to the first bevel gear 14, rotate (rotate) in opposite directions and rotate on the third bevel gear 18 at the same time. ) Since the third bevel gear 18 forms a power transmission train with a rotational force generating means 6 having a rotational speed of zero, the above operation can be achieved.

이와 같이 두번째 및 네번째 베벨기어(16)(20)가 공전과 자전을 하게 되면 이들 베벨기어가 설치된 수평축(28)이 축(24)의 주위를 회전하게 되므로 이것에 고정된 포크부재(30)(32)도 함께 회전하게 된다.As such, when the second and fourth bevel gears 16 and 20 rotate and rotate, the horizontal shaft 28 in which these bevel gears are installed rotates around the shaft 24, and thus the fork member 30 fixed thereto. 32) will also rotate together.

따라서 이들 포크부재(30)(32)에 차축(36)을 통하여 결합된 바퀴(34)도 회전하게 되어 바퀴의 조향이 이루어지게 된다.Therefore, the wheels 34 coupled to the fork members 30 and 32 through the axle 36 are also rotated, thereby making steering of the wheels possible.

이와 동시에 두번째 베벨기어(16)의 자전으로 인하여 바퀴 구동기어(38)가 회전을 하게 되므로 이 회전력은 아이들 기어(40)와 피동기어(42)를 통하여차축(36)을 회전시키게 되고 결국 이 차축에 결합된 바퀴(34)를 회전시켜 구동력을 얻게 된다.At the same time, since the wheel drive gear 38 rotates due to the rotation of the second bevel gear 16, the rotational force rotates the axle 36 through the idle gear 40 and the driven gear 42, and eventually the axle 36. The driving force is obtained by rotating the wheel 34 coupled to.

반대로 회전력 발생수단(4)이 회전을 발생시키지 않는 상태라면, 구동기어(10)가 회전을 하지 않게 되므로 회전력 발생수단(6)으로부터 전달되는 회전력은 구동기어(12)를 통하여 두번째 입력기어(26)로 전달되어 축(24)을 회전시키게 된다.On the contrary, if the rotational force generating means 4 does not generate rotation, the driving gear 10 does not rotate, and thus the rotational force transmitted from the rotational force generating means 6 is transmitted to the second input gear 26 through the driving gear 12. ) To rotate shaft 24.

이러한 동력전달로 축(24)에 고정된 세번째 베벨기어(18)가 회전을 하면서 두번째 및 네번째 베벨기어(16)(20)를 첫번째 베벨기어(14) 위에서 자전 및 공전을 시키게 되므로 위의 작동과 마찬가지로 바퀴(34)는 구동력과 조향력을 갖게 된다.This power transmission causes the third and fourth bevel gears 16 and 20 to rotate and rotate on the first bevel gear 14 while rotating the third bevel gear 18 fixed to the shaft 24. Similarly, the wheel 34 has a driving force and a steering force.

2개의 회전력 발생수단(모터)을 동시에 ω1과 ω2의 회전속도로 작동시키는 경우에는 바퀴의 구동속도 Ω1과 조향속도 Ω2는 다음과 같이 2개의 모터의 회전속도에 대한 선형 관계식으로 결정된다.When two rotational force generating means (motors) are operated simultaneously at the rotational speeds of ω1 and ω2, the driving speed Ω1 and the steering speed Ω2 of the wheels are determined by the linear relationship to the rotational speeds of the two motors as follows.

Ω1 = a1 ω1 - a2 ω2 식(1)Ω1 = a1 ω1-a2 ω2 Equation (1)

Ω2 = b1 ω1 + b2 ω2 식(2)Ω2 = b1 ω1 + b2 ω2 Equation (2)

여기서 a1,a2,b1 및 b2는 기어비들에 의해서 결정되어지는 상수들이다.Where a1, a2, b1 and b2 are constants determined by the gear ratios.

상기 식(1)과 식(2)에서 ω1 또는 ω2를 0으로 가정하면, 위에서 언급한 2가지의 특수한 경우의 조향 및 구동운동에 대한 관계식이 얻어진다.Assuming ω1 or ω2 as 0 in Equations (1) and (2) above, relations for steering and driving motions in the two special cases mentioned above are obtained.

도면1은 회전력 발생수단 즉 차체에 고정된 2개의 모터를 사용하여 조향과 구동을 항상 협력적으로 제어할 수 있다는 사실을 보여주고 있는데, 실질적으로 2개의 모터의 협력을 제어적인 측면에서 효과적으로 얻어내기 위해서는 두 모터의조향과 구동에 대한 전기 및 기계적 특성이 동일하도록 설계되는 것이 바람직하다.Fig. 1 shows that the steering and driving can be cooperatively controlled at all times by using the rotational force generating means, that is, two motors fixed to the vehicle body. In order to achieve this, the motor and the motor are preferably designed to have the same electrical and mechanical characteristics.

이 조건을 만족시키는 가장 간단한 설계방법은 우선 두 개의 동일한 모터를 적절히 선정하여 전기적인 특성을 일치시키고 각 모터의 조향 및 구동에 대한 기어비가 같도록 설계하여 기계적 특성을 일치시키는 것이라고 할 수 있다.The simplest design method that satisfies this condition is to first select two identical motors properly to match their electrical characteristics and to design the same gear ratios for steering and driving of each motor to match their mechanical characteristics.

두 모터의 회전속도에 대한 바퀴의 구동속도의 기어비를 a, 두 모터의 회전속도에 대한 바퀴의 조향속도의 기어비를 b 즉, a = a1 = a2, b = b1 = b2의 관계가 만족되도록 기어비를 선정한다면 구동 및 조향속도의 두 모터의 회전속도와의 관계식은 다음과 같다.Gear ratio of the driving speed of the wheel to the rotational speed of the two motors a, gear ratio of the steering speed of the wheel to the rotational speed of the two motors b, i.e. the gear ratio is satisfied so that a = a1 = a2, b = b1 = b2 If is selected, the relationship between the rotational speed of two motors, drive and steering speed, is as follows.

Ω1 = a(ω1 - ω2) 식(3)Ω1 = a (ω1-ω2) Equation (3)

Ω2 = b(ω1 + ω2) 식(4)Ω2 = b (ω1 + ω2) Equation (4)

상기 식(3)과 상기 식(4)는 두 개의 모터의 속도 ω1과 ω2를 적절하게 조절함으로써 바퀴의 구동운동과 조향운동을 자유롭게 만들어 낼 수 있다는 것을 보여준다. 예로서, 두 개의 모터의 회전속도가 ω = ω1 = ω2의 조건을 만족하도록 제어한다면, Ω1 = 0가 되고, Ω2 = 2bω가 되어 순수한 조향 운동만 일어나게 되며, 반대로 두 개의 모터의 회전속도가 ω = ω1 = -ω2의 조건을 만족하도록 제어하면 Ω1 = 2aω가 되고 Ω2 = 0이 되어 순수한 구동만 이루어지게 된다.Equations (3) and (4) show that the drive and steering motions of the wheels can be freely adjusted by appropriately adjusting the speeds ω1 and ω2 of the two motors. For example, if the rotational speed of two motors is controlled to satisfy the condition of ω = ω1 = ω2, Ω1 = 0 and Ω2 = 2bω, so that only pure steering motion occurs, whereas the rotational speed of two motors is ω When the control is satisfied to satisfy the condition of ω1 = -ω2, Ω1 = 2aω and Ω2 = 0 so that only pure driving is performed.

따라서 본 발명에 첫번째 실시예로 제시한 도1과 같은 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘은 2개의 회전력 발생수단의 회전속도를 제어하는 것에 의하여 바퀴(34)의 구동과 조향이 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있다.Therefore, the motor-driven steering / drive integrated mechanism for the wheeled driving system as shown in FIG. 1 as the first embodiment of the present invention is driven by driving the wheel 34 by controlling the rotational speed of the two rotational force generating means. It can be seen that steering can be made.

도2는 실제적으로 하중이 큰 차량등에 도1과 같은 메커니즘을 적용한 예를 나타내고 있다.FIG. 2 shows an example in which the mechanism shown in FIG. 1 is applied to a vehicle with a substantially high load.

도2가 나타내는 메커니즘이 도1이 나타내는 메커니즘과 가장 큰 구조적인 차이점은 다음과 같다. 도1의 경우는 바퀴로 부터의 하중과 모멘트가 포크부재(30)(32)를 통하여 축(28) 양단에 전달되어 다시 차동장치 장치 안에서 축(24)에 모아져 이 축을 따라 차체(2)에 전달되는 구조를 가지고 있다.The biggest structural difference between the mechanism shown in FIG. 2 and the mechanism shown in FIG. 1 is as follows. In the case of Fig. 1, the load and moment from the wheels are transmitted to both ends of the shaft 28 via the fork members 30 and 32, which are then collected in the shaft 24 in the differential arrangement and along the shaft to the vehicle body 2 along. It has a structure to be delivered.

따라서 이 경우 하중 및 모멘트 전달 경로에 있는 부재들(30)(32)(28)(24)과 이들의 연결부들이 충분한 기계적 강도를 갖도록 설계하여야 한다.In this case, therefore, the members 30, 32, 28, 24 and their connections in the load and moment transfer path must be designed to have sufficient mechanical strength.

특히 포크부재(30)(32)와 축(28)과의 결합방법, 축(28)과 축(24) 사이의 베어링 설치방법, 그리고 축(24)와 차체(2) 사이의 베어링 설치방법 등이 요구되는 기계적 강도를 고려하여 적절하게 설계되어야 한다.In particular, the fork member 30, 32 and the shaft 28, the coupling method, the bearing installation method between the shaft 28 and the shaft 24, and the bearing installation method between the shaft 24 and the vehicle body (2), etc. It must be properly designed in consideration of the required mechanical strength.

도2의 경우는 바퀴(34)로부터 전달되는 하중과 모멘트가 원통부재(50)를 통하여 직접 차체(2)로 전달될 수 있는 구조이므로 하중 및 모멘트가 축(28)과 축(24)에 전달되지 않기 때문에 모든 동력전달 트레인의 소형 경량화가 가능한 구조이다.In the case of Figure 2, the load and moment transmitted from the wheel 34 can be transferred directly to the vehicle body 2 through the cylindrical member 50, so the load and moment are transmitted to the shaft 28 and the shaft 24 Because of this, all the power trains are compact and lightweight.

도1과 비교하여 동력전달 트레인은 동일하거나 유사하므로 상이한 부분에 대해서만 설명을 한다.Compared to FIG. 1, the power train is the same or similar, and therefore only different parts will be described.

상기 원통부재(50)의 하단부는 차축(36)이 관통하며 상단부는 차체(2)에 스러스트 베어링(52)과 이 스러스트 베어링의 상하에 위치하는 볼 베어링(54)(56)을 통하여 지지되어 있다.The lower end of the cylindrical member 50 passes through the axle 36, and the upper end is supported by the thrust bearing 52 and ball bearings 54 and 56 positioned above and below the thrust bearing. .

즉 원통부재(50)의 외측에 상하로 분할되어 베어링 하우징(58)(60)이 위치하며, 이들 베어링 하우징은 차체에 볼트(62)에 의해 고정되어 있고, 이 베어링 하우징과 원통부재 사이에 상기 베어링들이 위치하는 구조이다.That is, the bearing housings 58 and 60 are located on the outer side of the cylindrical member 50 up and down, and these bearing housings are fixed to the vehicle body by bolts 62. The bearings are located.

또한 상기 원통부재(50)의 상부 내측에는 차동기어 장치(8)가 위치하여 고정수단에 의해 지지되어 있다. 이 지지수단은 차동기어 장치(8)의 4개의 베벨기어(14)(16)(18)(20)의 내측으로 위치하는 수평축(28)으로 원통부재(50)의 외측에서 볼트조임되는 것이다.In addition, a differential gear device 8 is positioned inside the upper portion of the cylindrical member 50 and is supported by the fixing means. This support means is bolted on the outside of the cylindrical member 50 with a horizontal axis 28 positioned inward of the four bevel gears 14, 16, 18, 20 of the differential gear arrangement 8.

상기 첫번째 베벨기어(14)에는 타이밍 벨트 풀리(64)가 고정되어 있으며, 두번째 베벨기어(16)에는 다른 타이밍 벨트 풀리(66)가 고정되어 있고, 수평축(28)과 직교하는 방향으로 설치되는 축(24)에는 또다른 타이밍 벨트 풀리(68)가 각각 고정되어 있다.The timing belt pulley 64 is fixed to the first bevel gear 14, and the other timing belt pulley 66 is fixed to the second bevel gear 16, and the shaft is installed in a direction perpendicular to the horizontal axis 28. Another timing belt pulley 68 is fixed to 24, respectively.

상기 타이밍 벨트 풀리(64)(68)는 각각 도1에 나타낸 바와 같은 회전력 발생수단으로부터 타이밍 벨트(70)(72)를 통하여 회전력을 전달받을 수 있도록 구성된다.The timing belt pulleys 64 and 68 are each configured to receive the rotational force from the rotational force generating means as shown in FIG. 1 through the timing belts 70 and 72.

그리고 상기 타이밍 벨트 풀리(66)는 차축(36)에 고정된 타이밍 벨트 풀리(74)와 타이밍 벨트(76)로 연결되어 있다.The timing belt pulley 66 is connected to the timing belt pulley 74 and the timing belt 76 fixed to the axle 36.

이 구조에서도 회전력 발생수단으로부터 전달되는 회전속도를 제어하는 것에 의하여 바퀴의 구동과 조향을 실현할 수 있다는 것을 알 수 있다.It can be seen that even in this structure, driving and steering of the wheel can be realized by controlling the rotational speed transmitted from the rotational force generating means.

그리고 바퀴로 부터의 하중과 모멘트가 원통부재, 스러스트 베어링, 볼 베어링들을 통하여 차체로 전달되는 구조이므로, 도1과 같은 구조에 비하여 차동기어장치는 바퀴로 부터의 하중 및 모멘트는 고려하지 않고 설계될 수 있기 때문에 소형 경량화가 가능하다.In addition, since the load and moment from the wheel are transmitted to the vehicle body through the cylindrical member, thrust bearing, and ball bearing, the differential gear device is designed without considering the load and the moment from the wheel, as compared with the structure shown in FIG. Because it can be reduced in size and light weight.

이상 설명한 바와 같이 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 바퀴 메커니즘은, 바퀴의 구동과 조향이 차체에 고정된 2개의 모터에 의해서 항상 협력적으로 이루어지는 구조이므로, 종래에 제안된 것과 비교할때 저용량 고효율 모터를 사용할 수 있어 높은 에너지 효율을 얻을 수 있다.As described above, the motor-driven steering / drive integral wheel mechanism for the wheeled driving system is a structure in which the driving and steering of the wheel are always cooperatively made by two motors fixed to the vehicle body. In comparison, low-capacity, high-efficiency motors can be used, resulting in high energy efficiency.

게다가 조향각도가 어느 방향으로든 요구되는 각도만큼 무제한적이며 연속적으로 변화될 수 있어 임의의 방향으로 움직이면서 동시에 회전할 수 있는 조종성이 뛰어난 메커니즘이라 할 수 있다.In addition, the steering angle can be changed as unlimitedly and continuously as the required angle in any direction, which is a highly maneuverable mechanism that can rotate simultaneously in any direction.

Claims (8)

상호 협력적으로 회전속도가 제어되는 1쌍의 모터와;A pair of motors whose rotational speed is controlled cooperatively; 상기 모터들로부터 회전력을 각각 전달받아 회전하는 첫번째 기어요소들 및 이 기어요소들의 회전작용에 의해 자전과 공전을 행하는 두번째 기어요소들을 갖는 차동기어 장치와;A differential gear device having first gear elements that receive rotational force from the motors respectively and rotate, and second gear elements that rotate and revolve by rotation of the gear elements; 상기 차동기어 장치의 두번째 기어요소들의 자전력을 전달받아 구동함과 아울러 공전력을 전달받아 조향되는 바퀴를 포함하는 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘.And a motor-driven steering / drive integrated mechanism for a wheeled driving system including a wheel which receives and drives the magnetic force of the second gear elements of the differential gear device and is driven by the electric power. 청구항 1에 있어서, 차동기어 장치의 첫번째 기어요소들은, 어느 하나의 모터에 의해 회전하는 베벨기어와 다른 하나의 모터에 의해 회전하는 다른 베벨기어이며, 이들 베벨기어는 동시에 회전하거나 선택적으로 회전하는 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘.The method of claim 1, wherein the first gear elements of the differential gear arrangement are bevel gears rotating by one motor and other bevel gears rotating by another motor, these bevel gears simultaneously rotating or selectively rotating wheels. Integrated motorized steering / drive mechanism for drive system. 청구항 1에 있어서, 차동기어 장치의 두번째 기어요소들은, 상기 첫번째 기어요소들의 베벨기어들과 치차물림되는 1개 또는 2개의 베벨기어이며, 조향과 구동을 위하여 첫 번째 기어요소들에 상대적으로 자전 및 공전을 하는 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘.The gear unit of claim 1, wherein the second gear elements of the differential gear arrangement are one or two bevel gears geared to the bevel gears of the first gear elements, and which rotate and rotate relative to the first gear elements for steering and driving. Integrated motorized steering / drive mechanism for wheeled running systems with idle. 청구항 1에 있어서, 차동기어 장치의 두번째 기어요소들의 중심을 관통하여 수평축이 설치되며, 이 수평축과 바퀴가 설치된 차축이 기어 또는 벨트에 의해 회전력이 전달될 수 있는 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘.The motor drive type for a wheeled driving system according to claim 1, wherein a horizontal axis is installed through the center of the second gear elements of the differential gear device, and the horizontal axis and the wheeled axle are capable of transmitting rotational force by a gear or a belt. Steering / drive integral mechanism. 청구항 1에 있어서, 차동기어 장치와 모터들은 기어전동이나 벨트전동에 의해 회전력을 전달하는 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘.The motorized steering / drive integral mechanism for a wheeled drive system according to claim 1, wherein the differential gear device and the motors transmit rotational force by gear transmission or belt transmission. 청구항 4에 있어서, 차동기어 장치의 수평축과 차축 사이의 동력전달은 1개 또는 2개의 동력전달 구조가 제공되는 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘.5. The motorized steering / drive integral mechanism for wheeled drive systems according to claim 4, wherein power transmission between the horizontal and axle shafts of the differential gear arrangement is provided with one or two power transmission structures. 청구항 1에 있어서, 모터는 전기/유압식 서보모터인 것을 특징으로 하는 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘.The motorized steering / drive integral mechanism for wheeled driving systems according to claim 1, wherein the motor is an electric / hydraulic servomotor. 청구항 1에 있어서, 차축은 원통부재에 결합되고, 이 원통부재는 차체에 스러스트 베어링과 볼 베어링을 통하여 회전가능하게 지지되어 바퀴로부터의 하중 및 모멘트를 차체로 전달하도록 한 바퀴식 운행 시스템을 위한 모터 구동식 조향/구동 일체식 메커니즘.The motor of claim 1, wherein the axle is coupled to a cylindrical member, the cylindrical member being rotatably supported by the thrust bearing and the ball bearing on the vehicle body to transfer loads and moments from the wheels to the vehicle body. Drive Steering / Drive Integrated Mechanism.