KR100520272B1 - 전방향 이동 승용완구 - Google Patents

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Abstract

전방향 바퀴들을 장착하고 상기 바퀴들을 각각 수동으로 구동시킴으로서 상기 바퀴들 각각의 회전 조합에 의하여 전후, 좌우 및 회전의 전방향으로 이동이 가능한 전방향 이동 승용완구가 게시된다. 상기 승용완구는 프레임, 상기 프레임의 하부에 회전 가능하게 결합되는 적어도 3개 이상의 회전축, 상기 회전축에 결합되는 적어도 3개 이상의 전방향 바퀴, 상기 회전축과 각각 연결되어 상기 전방향 바퀴를 구동시키는 적어도 3개 이상의 구동 수단 및 상기 프레임의 상부에 결합되는 좌석부를 포함한다. 상기 승용완구는 전륜 및 후륜 바퀴 모두에 전방향 바퀴를 적용하고 상기 바퀴들을 각기 구동시킬 수 있도록 함으로써 각 바퀴들의 구동 조합에 의하여 전후, 좌우, 및 회전의 전방향에 대하여 이동을 할 수 있으며, 전방향 바퀴를 이용함으로써 별도의 조향장치가 없이 구동 및 조향을 동시에 할 수 있다.

Description

전방향 이동 승용 완구{OMNI-DIRECTIONAL TOY VEHICLE}
본 발명은 전방향(Omni-direction) 이동 승용 완구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 승용 완구에 전방향 이동이 가능하게 하는 바퀴들을 장착하고 상기 바퀴들을 각각 수동으로 구동시킴으로서 상기 바퀴들 각각의 회전방향 조합에 의하여 전진, 후진, 회전 및 좌우 이동 등 전방향으로 이동이 가능 할 수 있도록 하는 전방향 이동 승용 완구에 관한 것이다.
일반적인 차량 및 이동 로봇 등을 구동방식에 따라 구분하면, 대체로 독립적인 두 바퀴 구동방식(Independent Two Driving Wheel Mechanism)이나 조향 구동방식(Steering and Driving Mechanism)으로 구분된다. 상기와 같은 기존의 구동방식에는 움직임에 제약이 있다. 즉, 앞으로 움직이던 상태에서 차체를 직접 회전시키지 않고는 바로 옆으로 이동할 수 없게 된다. 이러한 움직임의 제약으로 협소한 공간에서의 움직임이 어렵고, 원하는 위치에 도달하기 위하여 복잡한 경로의 계산이 필요하게 된다.
상기와 같은 단점을 보완하기 위해서 개발된 것이 전방향 구동방식이다. 전방향 구동방식은 차량 및 이동 로봇 등의 운동능력을 향상시켜 2차원 평면에서 3자유도(전후, 좌우, 회전)의 운동이 가능 하도록 함으로써, 임의의 자세에서 임의의 방향으로 주행이 가능하다.
지금까지 이러한 전방향 구동을 위한 여러 종류의 전방향 메커니즘이 연구되었으며, 상기 전방향 메커니즘은 크게 종래의 일반적인 바퀴를 사용하는 방법과 전방향 구동을 위하여 특수하게 설계된 바퀴를 사용하는 방법으로 분류할 수 있다. 오프-센터 휠 메커니즘(Off-Centered Wheel Mechanism)은 종래의 바퀴를 사용하는 대표적인 메커니즘으로서 전방향 구동을 하기 위하여 각 바퀴에 바퀴의 중심과 일정한 거리가 있도록 조향축을 설치하고, 각 바퀴를 조향 및 구동하여 전방향 구동이 가능 하도록 한다. 이에 대하여 전방향 구동을 위하여 특수하게 설계된 바퀴들로는 유니버설 휠(Universal Wheel), 메카넘 휠(Mecanum Wheel), 더블 휠(Double Wheel), 얼터닛 휠(Alternate Wheel), 하프 휠(Half Wheel), 오쏘고날 휠(Orthogonal Wheel), 볼 휠(Ball Wheel) 등의 여러 방식이 있다. 이들의 형태는 다양하지만, 공통적으로는 바퀴의 회전을 통해서 구동력을 전달하는 능동 모드와 구동력을 전달하지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 수동 모드의 두 가지 모드를 갖는다. 상기와 같이 능동과 수동 모드를 갖고 전방향 구동에 이용될 수 있는 바퀴를 통칭하여 전방향 바퀴라고 칭한다.
도 1은 전방향 구동 바퀴들을 설명하기 위한 개략도를 도시한 것이다.
도 1의 (a)에 도시된 전방향 바퀴는 유니버설 휠이다. 상기 유니버설 휠은 전방향 바퀴 중 가장 고전적인 것으로서, 서로 다른 회전축을 자유롭게 회전할 수 있는 여러 개의 수동 롤러로 구성된다. 여기서, 각 수동 롤러의 회전축은 바퀴의 원주와 접하는 방향으로 구성된다. 그러나, 상기 유니버설 휠은 각 수동 롤러간의 간격으로 인해 지면과의 접촉이 불연속적으로 발생하게 되므로, 차량이 수직방향으로 진동을 하게 된다.
상기와 같은 수직방향의 진동을 제거하기 위하여 도 1의 (b) 및 (c)에 각각 도시된 메카넘 휠과 더블 휠이 제안되었다. 상기 메카넘 휠은 각 롤러를 바퀴 주위에 45도 기울여 배치한 것이고, 상기 더블 휠은 바퀴 2개를 겹쳐서 배치한 것이다. 그러나, 상기 메카넘 휠 및 더블 휠도 지면과 완전히 연속적으로 접촉되지 않기 때문에 차량의 병진 운동시에는 수평방향의 진동을 야기하게 된다. 또한, 회전운동을 할 때에는 차량 몸체의 중심에서 바퀴까지의 반지름이 불연속 접촉시마다 변화되기 때문에, 바퀴가 일정한 각속도로 운동하는 경우에도 몸체의 회전속도가 일정하지 않게 된다. 더욱이, 메카넘 휠은 바퀴가 감속기 역할을 수행하기 때문에, 바퀴의 관성모멘트를 증가시키는 것과 동일한 효과를 나타내므로 주행시 구동효율을 저하시키게 된다.
상기와 같은 수평 진동을 야기하지 않고 수직 진동을 줄이기 위한 방법으로 도 1의 (d) 및 (e)에 각각 도시된 얼터닛 휠 및 하프 휠이 제안되었다. 상기 얼터닛 휠은 작은 롤러와 큰 롤러를 번갈아 배치한 것이고, 상기 하프 휠은 기존 롤러의 절반을 절단한 형태의 롤러를 겹쳐서 배치한 것이다.
또한, 도 1의 (f)에 도시된 오쏘고날 휠은 롤러 2개의 회전축을 수직으로 배치한 것이며, 도 1의 (g)에 도시된 볼 휠은 구 형태의 바퀴를 사용하여 능동 모드와 수동 모드를 구현한 것이다.
상기와 같은 전방향 바퀴들은 각각 단점들을 가지고 있지만, 종래의 일반적인 바퀴와는 다르게 상술한 바와 같이 능동모드로 구동력을 전달하는 방향과 수동 모드로 외부의 힘에 의해 자유롭게 회전하여 진행하는 방향을 동시에 갖게 되므로, 2차원 평면에서 3자유도(전후, 좌우, 회전)의 운동이 가능하다는 장점이 있다.
이에 대하여, Roger F. Hiscock은 미합중국 특허 제 4,335,899호에서 상술한 전방향 바퀴를 이용한 승용 완구를 제시하고 있다.
도 2는 상기 미국 특허에 제시된 승용 완구의 사시도를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 상기 승용 완구(10)는 프레임(15) 및 상기 프레임(15)의 뒤쪽 상부에 장착되는 좌석(20)을 포함한다. 이 때, 후륜 바퀴(25)는 프레임(15)의 뒤쪽에 구동축(30)에 의하여 회전 가능하게 지지되며, 하우징(35)은 프레임(15)의 앞쪽에 결합된다. 상기 후륜 바퀴(25)의 외주면 상에는 후륜 바퀴(25)의 회전 방향에 수직한 방향으로 회전이 가능한 다수의 롤러(70)가 결합된다. 또한, 전륜 바퀴(40)는 프레임(15)의 앞쪽에 지지축(45)에 의하여 회전 가능하게 지지되며, 수직 핀(50)을 통하여 하우징(35)에 연결되어 승용 완구(10)를 조향할 수 있도록 한다. 즉, 핸들(55)에 의하여 전륜 바퀴(40)가 조향되며, 이 경우 핸들(55)에 연결된 조향축(60) 및 조향축(60)에 연동하는 조향 링크(도시되지 않음)에 의하여 전륜 바퀴(40)가 조향된다. 더욱이, 하우징(35)의 뒤쪽에는 페달(65)이 인접하게 장착된다. 이 때, 페달(65)과 구동축(30)은 체인 및 스프로켓(도시되지 않음)을 이용하여 연결되어, 페달(65)의 회전에 따라 후륜 바퀴(25)가 구동되도록 한다.
그러나, 전술한 구성을 갖는 승용 완구(10)는 후륜 바퀴(25)에 유니버설 휠 형태의 전방향 바퀴를 적용하였지만, 후륜 바퀴(25)의 좌우가 각기 개별적으로 구동되지 않음과 동시에 핸들(55)과 연결된 전륜 바퀴(40)의 조향에 의하여 승용 완구(10)가 조향되므로 완전한 전방향 이동을 할 수 없다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 일 목적은 전륜 및 후륜 바퀴 모두에 전방향 바퀴를 적용하고 상기 바퀴들을 각기 개별적으로 구동시킬 수 있도록 함으로써, 각 바퀴들의 구동 방향 조합에 의하여 전후, 좌우, 및 회전의 전방향에 대하여 이동이 가능한 승용 완구를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전방향 바퀴를 이용함으로써, 별도의 조향장치가 없이 상기 전방향 바퀴의 구동 조합에 의하여 구동 및 조향을 동시에 할 수 있도록 하며, 상기 전방향 바퀴의 구동을 수동으로 하게 함으로써 승용 완구의 운전에 재미를 느낄 수 있도록 하는 승용 완구를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 수동으로 구동되는 승용 완구에 있어서 상기 승용 완구의 몸체를 구성하는 프레임, 상기 프레임의 하부에 회전 가능하게 결합되는 적어도 3개 이상의 회전축, 상기 적어도 3개 이상의 회전축에 결합되는 적어도 3개 이상의 전방향 바퀴, 상기 적어도 3개 이상의 회전축과 각각 연결되어 상기 적어도 3개 이상의 전방향 바퀴를 구동시키는 적어도 3개 이상의 구동 수단 및 상기 프레임의 상부에 결합되는 좌석부를 포함하는 전방향 이동 승용 완구가 제공된다.
바람직하게는, 상기 적어도 3개 이상의 회전축은 제1 내지 제3 회전축으로 구성되고, 상기 제1 내지 제3 회전축 가운데 선택된 어느 1개는 다른 2개에 대하여 수직한 방향으로 결합되며, 상기 제1 내지 제3 회전축 가운데 선택된 어느 2개에는 차동기어가 각각 장착된다.
또한, 상기 적어도 3개 이상의 전방향 바퀴는 제1 내지 제3 전방향 바퀴로 구성되며, 이 경우 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴는 수동 롤러를 갖는 전방향 바퀴 가운데 선택된 어느 하나 또는 2개로 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴 가운데 선택된 어느 하나는 전륜 바퀴이고, 나머지 2개는 후륜 바퀴일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴 가운데 선택된 어느 2개는 전륜 바퀴이고, 나머지 1개는 후륜 바퀴일 수 있다.
또한, 상기 적어도 3개 이상의 구동 수단은 제1 내지 제3 구동 수단으로 구성되며, 이 때 상기 제1 내지 제3 구동 수단은 일측이 상기 프레임에 회전 가능하게 각각 결합되는 제1 내지 제3 구동 손잡이, 상기 제1 내지 제3 구동 손잡이의 일측에 각각 결합되는 제1 내지 제3 동력전달 수단 및 상기 제1 내지 제3 동력전달 수단과 각각 연결되는 제4 내지 제6 동력전달 수단을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 구동 손잡이에는 양측을 연결하는 제1 내지 제3 지지끈이 결합된다. 바람직하게는, 상기 제1 내지 제6 동력전달 수단은 기어 또는 풀리일 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 동력전달 수단 및 제4 내지 제6 동력전달 수단은 체인 또는 벨트로 각각 연결될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제3 구동 손잡이 가운데 선택된 어느 2개는 전륜 구동용이고, 나머지 1개는 후륜 구동용일 수 있다. 이 경우, 상기 전륜 구동용 구동 손잡이는 발로 구동되며, 상기 후륜 구동 손잡이는 손으로 구동될 수 있으며, 상기 전륜 구동용 구동 손잡이는 손으로 구동되며, 상기 후륜 구동 손잡이는 발로 구동될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제3 구동 손잡이 가운데 선택된 어느 2개는 후륜 구동용이고, 나머지 1개는 전륜 구동용일 수 있다. 이 때, 상기 전륜 구동용 구동 손잡이는 발로 구동되며, 상기 후륜 구동 손잡이는 손으로 구동될 수 있으며, 상기 전륜 구동용 구동 손잡이는 손으로 구동되며, 상기 후륜 구동 손잡이는 발로 구동될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴를 제동시키는 제동수단을 더 구비하며, 상기 제동수단은 상기 제1 내지 제3 구동 손잡이 가운데 선택된 어느 하나에 결합되는 제동 손잡이, 일측이 상기 제동 손잡이의 일측과 결합되며, 타측이 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴로 각기 연장되는 제1 내지 제3 제동 와이어 및 상기 제1 내지 제3 제동 와이어의 타측과 각각 결합되며, 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴의 외주면에 각각 인접하게 설치되는 제1 내지 제3 제동 부재를 포함한다. 이 때, 상기 제동수단은 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴를 동시에 제동시키게 된다.
바람직하게는, 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴로 전달되는 구동력을 선택적으로 단속시키는 클러치를 더 구비하며, 상기 클러치는 자동 클러치 또는 수동 클러치를 이용할 수 있다. 이 경우, 상기 수동 클러치는 상기 제1 내지 제3 구동 손잡이 가운데 선택된 어느 하나에 결합되는 클러치 손잡이, 일측이 상기 클러치 손잡이의 일측과 결합되며, 타측이 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴로 각기 연장되는 제1 내지 제3 클러치 와이어 및 상기 제1 내지 제3 클러치 와이어의 타측과 각각 결합되며, 상기 제4 내지 제6 동력전달 수단에 인접하게 각각 설치되는 제 1 내지 제3 클러치 부재를 포함하며, 상기 클러치는 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴로 전달되는 구동력을 동시에 단속시키게 된다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 프레임의 외부에 결합되는 하우징을 더 포함한다. 이 때, 상기 하우징은 자동차, 모터사이클 또는 캐릭터 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전방향 이동 승용 완구에 의하면, 상기 승용 완구는 전륜 및 후륜 바퀴 모두에 전방향 바퀴를 적용하고 상기 바퀴들을 각기 독립적으로 구동시킬 수 있도록 함으로써, 각 바퀴들의 구동 방향 조합에 의하여 전후, 좌우, 및 회전의 전방향에 대하여 이동을 할 수 있다. 또한, 전방향 바퀴를 이용함으로써, 별도의 조향장치가 없이 상기 전방향 바퀴의 구동 조합에 의하여 구동 및 조향을 동시에 할 수 있으며, 상기 전방향 바퀴의 구동을 수동으로 하게 함으로써 승용 완구의 운전에 재미를 느낄 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 전방향 이동 승용 완구를 상세하게 설명하지만 본 발명이 하기의 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전방향 이동 승용 완구의 평면도를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 승용 완구(100)는 프레임(105), 제1 내지 제3 회전축(111, 112, 113), 제1 내지 제3 전방향 바퀴(121, 122, 123), 제1 내지 제3 구동 수단(131, 132, 133) 및 좌석부(140)를 포함한다. 이 때, 프레임(105)의 외부에는 하우징(145)이 결합되며, 하우징(145)은 자동차, 모터사이클, 캐릭터 등의 형상으로 형성된다.
상기 제1 내지 제3 회전축(111, 112, 113)은 프레임(105)의 하부에 회전 가능하게 결합된다. 이 때, 제2 및 제3 회전축(112, 113)은 프레임(105)의 후방에서 동일 선상에 결합되며, 제1 회전축(111)은 프레임(105)의 전방에서 제2 및 제3 회전축(112, 113)에 수직한 방향으로 결합된다. 또한, 제1 내지 제3 전방향 바퀴(121, 122, 123)는 제1 내지 제3 회전축(111, 112, 113)의 일측에 각각 결합된다. 상기 제1 내지 제3 구동 수단(131, 132, 133)은 프레임(105)에 결합되며, 제1 내지 제3 회전축(111, 112, 113)과 동력 전달이 가능하게 연결됨으로써, 제1 내지 제3 전방향 바퀴(121, 122, 123)를 회전시킬 수 있도록 한다. 더욱이, 좌석부(140)가 프레임(105)의 상부에 결합되어 사용자가 승용 완구(100)에 탑승할 수 있도록 한다.
도 4는 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제1 전방향 바퀴를 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 제1 전방향 바퀴(121)는 더블 휠(Double Wheel)을 사용한다. 상기 더블 휠은 다수의 수동 롤러(150)가 바퀴의 외주면상에 원주 방향으로 배치되어 상기 바퀴가 회전축의 수직한 방향으로 이동이 가능하게 한다. 즉, 제1 회전축(111)에 결합된 제1 전방향 바퀴(121)는 제1 회전축(111)에 의하여 좌우 방향으로 회전이 가능함과 동시에 다수의 수동 롤러(150)에 의하여 전후 방향으로 이동이 가능하게 된다. 이 때, 제1 전방향 바퀴(121)는 전륜 바퀴로서 동작을 하게 된다.
도 5는 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제2 전방향 바퀴를 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 제2 전방향 바퀴(122)는 메카넘 휠(Mecanum Wheel)을 사용한다. 상기 메카넘 휠은 다수의 수동 롤러(155)가 바퀴의 외주면상에 회전 방향에 대하여 45°기울어져 배치된다. 즉, 제2 회전축(112)에 결합된 제2 전방향 바퀴(122)는 제2 회전축(112)에 의하여 전후 방향으로 회전이 가능함과 동시에 다수의 수동 롤러(155)에 의하여 제2 회전축(112)에 대하여 45°방향에 대하여 이동이 가능하게 된다. 이 때, 제2 전방향 바퀴(122)는 후륜 바퀴로서 동작을 하게 된다.
도 6은 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제3 전방향 바퀴를 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 제3 전방향 바퀴(123)는 메카넘 휠을 사용한다. 상기 메카넘 휠은 다수의 수동 롤러(160)가 바퀴의 외주면상에 회전 방향에 대하여 45°기울어져 배치된다. 즉, 제3 회전축(113)에 결합된 제3 전방향 바퀴(123)는 제3 회전축(113)에 의하여 전후 방향으로 회전이 가능함과 동시에 다수의 수동 롤러(160)에 의하여 제3 회전축(113)에 대하여 45°방향에 대하여 이동이 가능하게 된다. 이 때, 제3 전방향 바퀴(123)는 후륜 바퀴로서 동작을 하게 된다.
도 7은 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제1 구동 수단을 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 상기 제1 구동 수단(131)은 제1 구동 손잡이(171), 제1 동력전달 수단(181) 및 제4 동력전달 수단(184)을 포함하고, 이 경우 제1 구동 수단(131)은 제1 전방향 바퀴(121)를 구동시키기 위한 수단으로 사용되며, 발을 이용하여 구동하게 된다.
상기 제1 구동 손잡이(171)는 회전축에 대하여 양측이 서로 반대 방향으로 편심 되도록 형성되어, 제1 구동 수단(131)을 보다 용이하게 회전시킬 수 있도록 한다. 또한, 제1 구동 손잡이(171)의 양측에는 제1 및 제2 발판(201, 202)이 결합되며, 제1 및 제2 발판(201, 202)에는 양측을 연결하는 소정 길이의 제1 지지끈(191)이 각각 결합되어 발을 이용하여 제1 구동 수단(131)을 전후 방향으로 용이하게 회전시킬 수 있도록 한다.
상기 제1 동력전달 수단(181)은 풀리를 이용하게 되며, 제1 벨트(211)를 통하여 제4 동력전달 수단(184)과 연결된다. 이 때, 제4 동력전달 수단(184)은 베벨 기어부(165)를 포함하며, 베벨 기어부(165)의 일측은 제1 회전축(111)에 결합된다. 즉, 제1 구동 손잡이(171)에 의한 전후 방향의 회전이 베벨기어부(165)에 의하여 좌우 방향의 회전으로 변환되어 제1 회전축(111)을 좌우 방향으로 회전시킴으로써, 제1 전방향 바퀴(121)가 좌우 방향으로 회전할 수 있도록 한다.
도 8은 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제2 구동 수단을 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.
도 5 및 도 8을 참조하면, 상기 제2 구동 수단(132)은 제2 구동 손잡이(172), 제2 동력전달 수단(182) 및 제5 동력전달 수단(185)을 포함하고, 이 경우 제2 구동 수단(132)은 제2 전방향 바퀴(122)를 구동시키기 위한 수단으로 사용되며, 손을 이용하여 구동하게 된다.
상기 제2 구동 손잡이(172)는 회전축에 대하여 편심 되도록 형성되어, 제2 구동 수단(132)을 보다 용이하게 회전시킬 수 있도록 한다. 또한, 제2 구동 손잡이(172)의 일측에는 제1 파지부(221)가 결합되며, 제1 파지부(221)에는 양측을 연결하는 소정 길이의 제2 지지끈(192)이 결합되어 손을 이용하여 제2 구동 수단(132)을 전후 방향으로 용이하게 회전시킬 수 있도록 한다.
상기 제2 동력전달 수단(182)은 풀리를 이용하게 되며, 제2 벨트(212)를 통하여 제5 동력전달 수단(185)과 연결된다. 이 때, 제5 동력전달 수단(185)도 풀리를 이용하게 되며, 제2 회전축(112)에 결합된다. 즉, 제2 구동 손잡이(172)에 의한 전후 방향의 회전이 제2 회전축(112)으로 전달됨으로써, 제2 전방향 바퀴(122)가 전후 방향으로 회전할 수 있도록 한다.
도 9는 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제3 구동 수단을 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.
도 6 및 도 9를 참조하면, 상기 제3 구동 수단(133)은 제3 구동 손잡이(173), 제3 동력전달 수단(183) 및 제6 동력전달 수단(186)을 포함하고, 이 경우 제3 구동 수단(133)은 제3 전방향 바퀴(123)를 구동시키기 위한 수단으로 사용되며, 손을 이용하여 구동하게 된다.
상기 제3 구동 손잡이(173)는 회전축에 대하여 편심 되도록 형성되어, 제3 구동 수단(133)을 보다 용이하게 회전시킬 수 있도록 한다. 또한, 제3 구동 손잡이(173)의 일측에는 제2 파지부(222)가 결합되며, 제2 파지부(222)에는 양측을 연결하는 소정 길이의 제3 지지끈(193)이 결합되어 손을 이용하여 제3 구동 수단(133)을 전후 방향으로 용이하게 회전시킬 수 있도록 한다.
상기 제3 동력전달 수단(183)은 풀리를 이용하게 되며, 제3 벨트(213)를 통하여 제6 동력전달 수단(186)과 연결된다. 이 때, 제6 동력전달 수단(186)도 풀리를 이용하게 되며, 제3 회전축(113)에 결합된다. 즉, 제3 구동 손잡이(173)에 의한 전후 방향의 회전이 제3 회전축(113)으로 전달됨으로써, 제3 전방향 바퀴(123)가 전후 방향으로 회전할 수 있도록 한다.
도 10은 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제동수단을 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 상기 제동수단(205)은 제동 손잡이(225), 제1 내지 제3 제동 와이어(231, 232, 233) 및 제1 내지 제3 제동부재(241, 242, 243)를 포함한다.
상기 제동 손잡이(225)의 일측은 제2 구동 손잡이(172)의 제1 파지부(221)에 회전 가능하게 결합된다. 또한, 제동 손잡이(225)의 일측에는 제1 내지 제3 제동 와이어(231, 232, 233)의 일측이 각각 연결되며, 제1 내지 제3 제동 와이어(231, 232, 233)의 타측은 제1 내지 제3 전방향 바퀴(121, 122, 123)로 각각 연장된다. 이 때, 제1 내지 제3 제동 와이어(231, 232, 233)의 타측에는 제1 내지 제3 제동부재(241, 242, 243)가 각각 결합된다. 상기 제1 내지 제3 제동부재(241, 242, 243)는 제1 내지 제3 전방향 바퀴(121, 122, 123)의 외주면에 인접하게 각각 설치된다. 즉, 제동 손잡이(225)를 움켜쥐게 되면 지렛대의 원리에 의하여 제1 내지 제3 제동 와이어(231, 232, 233)가 당겨지게 되며, 제1 내지 제3 제동 와이어(231, 232, 233)의 타측에 각각 결합된 제1 내지 제3 제동부재(241, 242, 243)가 제1 내지 제3 전방향 바퀴(121, 122, 123)의 양측과 각각 접촉하게 됨으로서, 제1 내지 제3 전방향 바퀴(121, 122, 123)가 동시에 제동된다.
도 11은 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 클러치를 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 상기 클러치(250)는 일반적인 수동 클러치를 사용하게 되며, 클러치 손잡이(255), 제1 내지 제3 클러치 와이어(261, 262, 263) 및 제1 내지 제3 클러치 부재(271, 272, 273)를 포함한다.
상기 클러치 손잡이(255)의 일측은 제3 구동 손잡이(173)의 제2 파지부(222)에 회전 가능하게 결합된다. 또한, 클러치 손잡이(255)의 일측에는 제1 내지 제3 클러치 와이어(261, 262, 263)의 일측이 각각 연결되며, 제1 내지 제3 클러치 와이어(261, 262, 263)의 타측은 제4 내지 제6 동력전달 수단(184, 185, 186)으로 각각 연장된다. 이 때, 제1 내지 제3 클러치 와이어(261, 262, 263)의 타측에는 제1 내지 제3 클러치 부재(271, 272, 273)가 각각 결합된다. 상기 제1 내지 제3 클러치 부재(271, 272, 273)는 제4 내지 제6 동력전달 수단(184, 185, 186)과 동일 선상에 인접하게 각각 설치된다. 즉, 클러치 손잡이(255)를 움켜쥐게 되면 지렛대의 원리에 의하여 제1 내지 제3 클러치 와이어(261, 262, 263)가 당겨지게 되며, 제1 내지 제3 클러치 와이어(261, 262, 263)의 타측에 각각 결합된 제1 내지 제3 클러치 부재(271, 272, 273)가 동작하게 됨으로서, 제1 내지 제3 전방향 바퀴(121, 122, 123)로 전달되는 동력이 동시에 단속된다.
이하, 본 실시예에 따른 승용 완구(100)의 구동 방법을 설명한다.
도 12는 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구의 구동 방법을 설명하기 위한 개략도를 도시한 것이다.
도 3 및 도 12를 참조하면, 본 발명에서 승용 완구(100)의 속도는 X축으로의 속도 VX, Y축으로의 속도 VY, Z축으로의 각속도 WZ로 주어지며, 상기 V X, VY 및 WZ는 아래의 수학식으로 주어진다.
,
이며,
및
이다.
여기서, V1은 제1 전방향 바퀴(121)의 속도이고, V2는 제2 전방향 바퀴(122)의 속도이며, V3은 제3 전방향 바퀴(123)의 속도이다. 또한, J는 자코비안이고, θi는 승용완구 중심(280)을 기준한 XY평면상에서 X축으로부터 제1 전방향 바퀴(121), 제2 전방향 바퀴(122) 및 제3 전방향 바퀴(123)까지의 각도를 나타내며, Li는 승용완구 중심(280)으로부터 제1 전방향 바퀴(121), 제2 전방향 바퀴(122) 및 제3 전방향 바퀴(123)까지의 거리를 나타낸다.
이 때, 승용 완구(100)는 좌우가 대칭이므로 제1 전방향 바퀴(121), 제2 전방향 바퀴(122) 및 제3 전방향 바퀴(123)가 X축과 이루는 각도 θ1, θ2 및 θ 3이 각각 90°, 225°및 315°이고, 승용완구 중심(280)으로부터 제1 전방향 바퀴(121), 제2 전방향 바퀴(122) 및 제3 전방향 바퀴(123)까지의 거리 L1, L2 및 L3 이 같다고 가정하면, 승용 완구(100)의 X축으로의 속도 VX, Y축으로의 속도 VY, Z축으로의 각속도 WZ는 아래의 수학식으로 주어진다.
이고,
이다.
상술한 수학식에 의하면, 승용 완구(100)는 제1 내지 제3 전방향 바퀴(121, 122, 123)의 속도에 따라 X축 또는 Y축으로의 병진운동 및 Z축을 중심으로한 회전운동을 하게 된다. 즉, 제1 내지 제3 구동 수단(131, 132, 133)을 이용하여 제1 내지 제3 전방향 바퀴(121, 122, 123)를 구동시킬 경우에 구동력의 유무, 구동력의 크기 및 구동력의 방향에 따라 제1 내지 제3 전방향 바퀴(121, 122, 123)의 속도가 변하게 되고, 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴(121, 122, 123) 각각의 속도에 따라 승용 완구(100)는 2차원 평면상에서 3자유도(전후, 좌우, 회전)를 갖는 전방향 이동을 하게 된다.
실시예 2
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전방향 이동 승용 완구의 평면도를 도시한 것이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 승용 완구(300)는 프레임(305), 제1 내지 제3 회전축(311, 312, 313), 제1 내지 제3 전방향 바퀴(321, 322, 323), 제1 내지 제3 구동 수단(331, 332, 333) 및 좌석부(340)를 포함한다. 이 때, 프레임(305)의 외부에는 하우징(345)이 결합되며, 하우징(345)은 자동차, 모터사이클, 캐릭터 등의 형상으로 형성된다.
본 실시예에 따른 승용 완구(300)에 있어서, 제1 구동 수단(331)은 손을 이용하여 구동되고 제2 및 제3 구동 수단(332, 333)은 발을 이용하여 구동되며, 제동 손잡이(350) 및 클러치 손잡이(355)가 제1 구동 수단(331)의 양측에 각각 결합되는 것을 제외한 승용 완구(300)의 구성 및 형성은 전술한 실시예 1의 경우와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
이하, 본 실시예에 따른 승용 완구(300)의 구동 방법을 설명한다.
다시 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 승용 완구(300)에 있어서 제1 구동 수단(331)은 손을 이용하여 구동되며 제2 및 제3 구동 수단(332, 333)은 발을 이용하여 구동되는 것을 제외하면, 승용 완구(300)의 구동 방법은 전술한 실시예 1의 경우와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
실시예 3
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전방향 이동 승용 완구의 평면도를 도시한 것이다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 승용 완구(400)는 프레임(405), 제1 내지 제3 회전축(411, 412, 413), 제1 내지 제3 전방향 바퀴(421, 422, 423), 제1 내지 제3 구동 수단(431, 432, 433) 및 좌석부(440)를 포함한다. 이 때, 프레임(405)의 외부에는 하우징(445)이 결합되며, 하우징(445)은 자동차, 모터사이클, 캐릭터 등의 형상으로 형성된다.
본 실시예에 따른 승용 완구(400)에 있어서, 제1 전방향 바퀴(421)는 후륜 바퀴로서 동작을 하고 제2 및 제3 전방향 바퀴(422, 423)는 전륜 바퀴로서 동작을 하며, 제1 구동 수단(431)은 손을 이용하여 구동되고 제2 및 제3 구동 수단(432, 433)은 발을 이용하여 구동되며, 제동 손잡이(450) 및 클러치 손잡이(455)가 제1 구동 수단(431)의 양측에 각각 결합되는 것을 제외한 승용 완구(400)의 구성 및 형성은 전술한 실시예 1의 경우와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
이하, 본 실시예에 따른 승용 완구(400)의 구동 방법을 설명한다.
도 12 및 도 14를 참조하면, 본 발명에서 승용 완구(400)의 속도는 X축으로의 속도 VX, Y축으로의 속도 VY, Z축으로의 각속도 WZ로 주어지며, 상기 VX, VY 및 WZ는 아래의 수학식으로 주어진다.
,
이며,
및
이다.
여기서, V1은 제3 전방향 바퀴(423)의 속도이고, V2는 제2 전방향 바퀴(422)의 속도이며, V3은 제1 전방향 바퀴(421)의 속도이다. 또한, J는 자코비안이고, θi는 승용완구 중심(280)을 기준한 XY평면상에서 X축으로부터 제3 전방향 바퀴(423), 제2 전방향 바퀴(422) 및 제1 전방향 바퀴(421)까지의 각도를 나타내며, Li는 승용완구 중심(280)으로부터 제3 전방향 바퀴(423), 제2 전방향 바퀴(422) 및 제1 전방향 바퀴(421)까지의 거리를 나타낸다.
이 때, 승용 완구(400)는 좌우가 대칭이므로 제3 전방향 바퀴(423), 제2 전방향 바퀴(422) 및 제1 전방향 바퀴(421)가 X축과 이루는 각도 θ1, θ2 및 θ 3이 각각 45°, 135°및 270°이고, 승용완구 중심(280)으로부터 제3 전방향 바퀴(423), 제2 전방향 바퀴(422) 및 제1 전방향 바퀴(421)까지의 거리 L1, L2 및 L3 이 같다고 가정하면, 승용 완구(400)의 X축으로의 속도 VX, Y축으로의 속도 VY, Z축으로의 각속도 WZ는 아래의 수학식으로 주어진다.
이고,
이다.
상술한 수학식에 의하면, 승용 완구(400)는 제1 내지 제3 전방향 바퀴(421, 422, 423)의 속도에 따라 X축 또는 Y축으로의 병진운동 및 Z축을 중심으로한 회전운동을 하게 된다. 즉, 제1 내지 제3 구동 수단(431, 432, 433)을 이용하여 제1 내지 제3 전방향 바퀴(421, 422, 423)를 구동시킬 경우에 구동력의 유무, 구동력의 크기 및 구동력의 방향에 따라 제1 내지 제3 전방향 바퀴(421, 422, 423)의 속도가 변하게 되고, 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴(421, 422, 423) 각각의 속도에 따라 승용 완구(400)는 2차원 평면상에서 3자유도(전후, 좌우, 회전)를 갖는 전방향 이동을 하게 된다.
실시예 4
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전방향 이동 승용 완구의 평면도를 도시한 것이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 승용 완구(500)는 프레임(505), 제1 내지 제3 회전축(511, 512, 513), 제1 내지 제3 전방향 바퀴(521, 522, 523), 제1 내지 제3 구동 수단(531, 532, 533) 및 좌석부(540)를 포함한다. 이 때, 프레임(505)의 외부에는 하우징(545)이 결합되며, 하우징(545)은 자동차, 모터사이클, 캐릭터 등의 형상으로 형성된다.
본 실시예에 따른 승용 완구(500)에 있어서, 제1 전방향 바퀴(521)는 후륜 바퀴로서 동작을 하고 제2 및 제3 전방향 바퀴(522, 523)는 전륜 바퀴로서 동작을 하며, 제1 구동 수단(531)은 발을 이용하여 구동되고 제2 및 제3 구동 수단(532, 533)은 손을 이용하여 구동되며, 제동 손잡이(550) 및 클러치 손잡이(555)가 제2 및 제3 구동 수단(532, 533)의 일측에 각각 결합되는 것을 제외한 승용 완구(500)의 구성 및 형성은 전술한 실시예 1의 경우와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
이하, 본 실시예에 따른 승용 완구(500)의 구동 방법을 설명한다.
다시 도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 승용 완구(500)에 있어서 제1 구동 수단(531)은 발을 이용하여 구동되며 제2 및 제3 구동 수단(532, 533)은 손을 이용하여 구동되는 것을 제외하면, 승용 완구(500)의 구동 방법은 전술한 실시예 3의 경우와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
실시예 5
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 전방향 이동 승용 완구의 평면도를 도시한 것이다.
도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 승용 완구(600)는 프레임(605), 제1 내지 제3 회전축(611, 612, 613), 제1 내지 제3 전방향 바퀴(621, 622, 623), 제1 내지 제3 구동 수단(631, 632, 633), 제1 및 제2 차동기어(651, 652) 그리고 좌석부(640)를 포함한다. 이 때, 프레임(605)의 외부에는 하우징(645)이 결합되며, 하우징(645)은 자동차, 모터사이클, 캐릭터 등의 형상으로 형성된다.
상기 제1 내지 제3 회전축(611, 612, 613)은 프레임(605)의 하부에 회전 가능하게 결합된다. 이 때, 제2 및 제3 회전축(612, 613)은 프레임(605)의 전방에서 동일 선상에 결합되며, 제1 회전축(611)은 프레임(605)의 후방에서 제2 및 제3 회전축(612, 613)에 수직한 방향으로 결합된다. 이 경우, 제2 및 제3 회전축(612, 613)의 일측에는 제1 및 제2 차동기어(651, 652)가 각각 결합된다. 또한, 제1 내지 제3 전방향 바퀴(621, 622, 623)는 제1 내지 제3 회전축(611, 612, 613)의 타측에 각각 결합된다. 상기 제1 내지 제3 구동 수단(631, 632, 633)은 프레임(605)에 결합되며, 제1 내지 제3 회전축(611, 612, 613)과 동력 전달이 가능하게 연결됨으로써, 제1 내지 제3 전방향 바퀴(621, 622, 623)를 회전시킬 수 있도록 한다. 더욱이, 좌석부(640)가 프레임(605)의 상부에 결합되어 사용자가 승용 완구(600)에 탑승할 수 있도록 한다.
본 실시예에 따른 승용 완구(600)에 있어서, 제1 전방향 바퀴(621)는 후륜 바퀴로서 동작을 하며 제2 및 제3 전방향 바퀴(622, 623)는 전륜 바퀴로서 동작하는 것을 제외하면, 제1 내지 제3 전방향 바퀴(621, 622, 623)의 구성 및 형성은 전술한 실시예 1의 경우와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 17은 도 16에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제1 구동 수단을 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 상기 제1 구동 수단(631)은 제1 구동 손잡이(661), 제1 동력전달 수단(671) 및 제4 동력전달 수단(674)을 포함하고, 이 경우 제1 구동 수단(631)은 제2 및 제3 전방향 바퀴(622, 623)를 구동시키기 위한 수단으로 사용되며, 발을 이용하여 구동하게 된다.
상기 제1 구동 손잡이(661)는 회전축에 대하여 양측이 서로 반대 방향으로 편심 되도록 형성되어, 제1 구동 수단(631)을 보다 용이하게 회전시킬 수 있도록 한다. 또한, 제1 구동 손잡이(661)의 양측에는 제1 및 제2 발판(701, 702)이 결합되며, 제1 및 제2 발판(701, 702)에는 양측을 연결하는 소정 길이의 제1 지지끈(691)이 각각 결합되어 발을 이용하여 제1 구동 수단(631)을 전후 방향으로 용이하게 회전시킬 수 있도록 한다.
상기 제1 동력전달 수단(671)은 풀리를 이용하게 되며, 제1 벨트(681)를 통하여 제4 동력전달 수단(674)과 연결된다. 이 때, 제4 동력전달 수단(674)은 제1 차동기어(651)에 결합된다. 즉, 제1 구동 손잡이(661)에 의한 전후 방향의 회전에 따라 제1 차동기어(651)가 전후 방향으로 회전하게 된다.
도 18은 도 16에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제2 구동 수단을 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.
도 16 및 도 18을 참조하면, 상기 제2 구동 수단(632)은 제2 구동 손잡이(662), 제2 동력전달 수단(672) 및 제5 동력전달 수단(675)을 포함하고, 이 경우 제2 구동 수단(632)은 제1 전방향 바퀴(621)를 구동시키기 위한 수단으로 사용되며, 손을 이용하여 구동하게 된다.
상기 제2 구동 손잡이(662)는 회전축에 대하여 편심 되도록 형성되어, 제2 구동 수단(632)을 보다 용이하게 회전시킬 수 있도록 한다. 또한, 제2 구동 손잡이(662)의 일측에는 제1 파지부(711)가 결합되며, 제1 파지부(711)에는 양측을 연결하는 소정 길이의 제2 지지끈(692)이 결합되어 손을 이용하여 제2 구동 수단(632)을 전후 방향으로 용이하게 회전시킬 수 있도록 한다.
상기 제2 동력전달 수단(672)은 풀리를 이용하게 되며, 제2 벨트(682)를 통하여 제5 동력전달 수단(675)과 연결된다. 이 때, 제5 동력전달 수단(675)은 베벨 기어부(655)를 포함하며, 베벨 기어부(655)의 일측은 제1 회전축(611)에 결합된다. 즉, 제2 구동 손잡이(662)에 의한 전후 방향의 회전이 베벨기어부(655)에 의하여 좌우 방향의 회전으로 변환되어 제1 회전축(611)을 좌우 방향으로 회전시킴으로써, 제1 전방향 바퀴(621)가 좌우 방향으로 회전할 수 있도록 한다.
도 19는 도 16에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제3 구동 수단을 설명하기 위한 평면도를 도시한 것이다.
도 16 및 도 19를 참조하면, 상기 제3 구동 수단(633)은 제3 구동 손잡이(663), 제3 동력전달 수단(673) 및 제6 동력전달 수단(676)을 포함하고, 이 경우 제3 구동 수단(633)은 제2 및 제3 전방향 바퀴(622, 623)를 구동시키기 위한 수단으로 사용되며, 손을 이용하여 구동하게 된다.
상기 제3 구동 손잡이(663)는 회전축에 대하여 편심 되도록 형성되어, 제3 구동 수단(633)을 보다 용이하게 회전시킬 수 있도록 한다. 또한, 제3 구동 손잡이(663)의 일측에는 제2 파지부(712)가 결합되며, 제2 파지부(712)에는 양측을 연결하는 소정 길이의 제3 지지끈(693)이 결합되어 손을 이용하여 제3 구동 수단(633)을 전후 방향으로 용이하게 회전시킬 수 있도록 한다.
상기 제3 동력전달 수단(673)은 풀리를 이용하게 되며, 제3 벨트(683)를 통하여 제6 동력전달 수단(676)과 연결된다. 이 때, 제6 동력전달 수단(676)도 풀리를 이용하게 되며, 일측에는 기어부(705)를 포함하여 제1 및 제2 차동기어(651, 652)와 연결된다. 즉, 제3 구동 손잡이(663)에 의한 전후 방향의 회전에 따라 제1 및 제2 차동기어(651, 652)가 전후 방향으로 회전하게 된다.
본 실시예에 따른 승용 완구(600)에 있어서, 제동수단(715) 및 클러치(720)의 구성 및 동작 방법은 전술한 실시예 1의 경우와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 20은 도 16에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제1 및 제2 차동기어를 설명하기 위한 개략도를 도시한 것이다.
도 16 및 도 20을 참조하면, 상기 제1 및 제2 차동기어(651, 652)는 제2 및 제3 회전축(612, 613)을 통하여 제2 및 제3 전방향 바퀴(622, 623)와 연결된다. 상기 제1 차동기어(651)의 외부에는 제4 동력전달 수단(674)이 결합되어 제1 구동 수단(631)의 구동력에 의하여 제2 전방향 바퀴(622)가 회전하게 된다. 이 때, 제4 동력전달 수단(674)에는 연결축(725)의 일측이 결합되며, 연결축(725)의 타측은 제2 차동기어(652)에 결합되어 제1 구동 수단(631)의 구동력에 의하여 제3 전방향 바퀴(623)가 제2 전방향 바퀴(622)와 동시에 같은 방향으로 회전하도록 한다. 또한, 제1 및 제2 차동기어(651, 652)의 사이에는 기어부(705)가 연결됨으로서, 제3 구동 수단(633)에 의한 구동력이 기어부(705)를 통하여 제1 및 제2 차동기어(651, 652)로 전달된다. 즉, 제3 구동 수단(633)의 구동력이 제1 및 제2 차동기어(651, 652)를 통하여 제2 및 제3 전방향 바퀴(622, 623)로 전달되므로, 제2 및 제3 전방향 바퀴(622, 623) 사이에는 속도의 차이가 발생하게 된다. 따라서, 제1 및 제3 구동 수단(631, 633)의 회전 조합에 의하여 제2 및 제3 전방향 바퀴(622, 623)를 각각 독립적으로 구동시킬 경우와 같은 효과를 발생시킬 수 있게 된다.
이하, 본 실시예에 따른 승용 완구(600)의 구동 방법을 설명한다.
다시 도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 승용 완구(600)에 있어서 제2 및 제3 회전축(612, 613)에 결합된 제1 및 제2 차동기어(651, 652)를 이용하는 것을 제외하면, 승용 완구(600)의 구동 방법은 전술한 실시예 3의 경우와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전방향 이동 승용 완구에 의하면, 상기 승용 완구는 전륜 및 후륜 바퀴 모두에 전방향 바퀴를 적용하고 상기 바퀴들을 각기 독립적으로 구동시킬 수 있도록 함으로써, 각 바퀴들의 구동 방향 조합에 의하여 전후, 좌우, 및 회전의 전방향에 대하여 이동을 할 수 있다. 또한, 전방향 바퀴를 이용함으로써, 별도의 조향장치가 없이 상기 전방향 바퀴의 구동 조합에 의하여 구동 및 조향을 동시에 할 수 있으며, 상기 전방향 바퀴의 구동을 수동으로 하게 함으로써 승용 완구의 운전에 재미를 느낄 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 전방향 이동 승용 완구에 대해 설명 및 도시하였으나, 본 발명은 전술한 실시예들에 의해 한정되지 않고 하기의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경 실시함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 전방향 구동 바퀴들을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 종래 승용 완구의 일 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 이동 승용 완구의 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제1 전방향 바퀴를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제2 전방향 바퀴를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제3 전방향 바퀴를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제1 구동 수단을 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제2 구동 수단을 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제3 구동 수단을 설명하기 위한 평면도이다.
도 10은 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제동수단을 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 클러치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 12는 도 3에 도시한 전방향 이동 승용 완구의 구동 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 이동 승용 완구의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전방향 이동 승용 완구의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전방향 이동 승용 완구의 평면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전방향 이동 승용 완구의 평면도이다.
도 17은 도 16에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제1 구동 수단을 설명하기 위한 평면도이다.
도 18은 도 16에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제2 구동 수단을 설명하기 위한 평면도이다.
도 19는 도 16에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제3 구동 수단을 설명하기 위한 평면도이다.
도 20은 도 16에 도시한 전방향 이동 승용 완구 가운데 제1 및 제2 차동기어를 설명하기 위한 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 300, 400, 500, 600：승용 완구
105, 305, 405, 505, 605：프레임
105, 305, 405, 505, 605：프레임
111, 112, 113：제1 내지 제3 회전축
121, 122, 123：제1 내지 제3 전방향 바퀴
131, 132, 133：제1 내지 제3 구동 수단
140, 340, 440, 540, 640：좌석부
145, 345, 445, 545, 645：하우징 150, 155, 160：수동 롤러
165, 655：베벨 기어부
171, 172, 173：제1 내지 제3 구동 손잡이
181, 182, 183, 184, 185, 186：제1 내지 제6 동력전달 수단
191, 192, 193：제1 내지 제3 지지끈 201, 202：제1 및 제2 발판
205：제동수단
211, 212, 213：제1 내지 제3 벨트 221, 222：제1 및 제2 파지부
225, 350, 450, 550, 715：제동 손잡이
231, 232, 233：제1 내지 제3 제동 와이어
241, 242, 243：제1 내지 제3 제동부재 250：클러치
255, 355, 455, 555, 720：클러치 손잡이
261, 262, 263：제1 내지 제3 클러치 와이어
271, 272, 273：제1 내지 제3 클러치 부재 280：승용완구 중심
311, 312, 313：제1 내지 제3 회전축
321, 322, 323：제1 내지 제3 전방향 바퀴
331, 332, 333：제1 내지 제3 구동 수단
411, 412, 413：제1 내지 제3 회전축
421, 422, 423：제1 내지 제3 전방향 바퀴
431, 432, 433：제1 내지 제3 구동 수단
511, 512, 513：제1 내지 제3 회전축
521, 522, 523：제1 내지 제3 전방향 바퀴
531, 532, 533：제1 내지 제3 구동 수단
611, 612, 613：제1 내지 제3 회전축
621, 622, 623：제1 내지 제3 전방향 바퀴
631, 632, 633：제1 내지 제3 구동 수단 651, 652：제1 및 제2 차동기어
661, 662, 663：제1 내지 제3 구동 손잡이
671, 672, 673, 674, 675, 676：제1 내지 제6 동력전달 수단
681, 682, 683：제1 내지 제3 벨트
691, 692, 693：제1 내지 제3 지지끈 701, 702：제1 및 제2 발판
705：기어부 711, 712：제1 및 제2 파지부
725：연결축

Claims (27)

  1. 수동으로 구동되는 승용완구에 있어서,
    상기 승용완구의 몸체를 구성하는 프레임;
    상기 프레임의 상부에 결합되는 좌석부;
    상기 프레임의 하부에 회전 가능하게 결합되며, 축 방향이 서로 평행하지 않게 배치되는 제1 내지 제3 회전축;
    상기 제1 내지 제3 회전축의 일측에 각기 결합되어 상기 제1 내지 제3 회전축의 회전에 따른 구동력에 의하여 회전하는 능동 구름 모드와, 상기 제1 내지 제3 회전축의 회전과 관계없이 자유롭게 회전할 수 있는 다수의 수동롤러를 구비하여 회전축의 축 방향으로 이동이 가능한 수동 구름 모드를 갖는 제1 내지 제3 전방향 바퀴; 및
    상기 제1 내지 제3 회전축의 타측에 각기 연결되어 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴를 상기 능동 구름 모드로 각기 독립적인 구동을 발생시켜 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴의 구동여부, 구동방향 및/또는 구동속도에 따라 상기 승용완구가 평면상에서 전후, 좌우 및 회전의 3자유도를 갖고 이동할 수 있는 구동력을 제공하는 제1 내지 제3 구동수단을 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 구동수단은
    사용자가 상기 좌석부에 착석시 사용자의 팔 또는 다리의 위치에 배치되고 일측이 상기 프레임에 회전 가능하게 각기 결합되는 제1 내지 제3 구동 손잡이;
    상기 제1 내지 제3 구동 손잡이의 일측에 각기 결합되는 제1 내지 제3 동력전달수단; 및
    상기 제1 내지 제3 회전축의 타측에 결합되고, 사용자의 팔 또는 다리에 의한 구동 방식에 따라 상기 제1 내지 제3 동력전달수단과 연동되는 동력 전달비가 결정되는 제4 내지 제6 동력전달수단을 포함하는 전방향 이동 승용완구.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 회전축에는 제1 및 제2 차동기어가 각기 장착되는 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용완구.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 구동수단 가운데 선택된 어느 하나는 상기 제1 및 제2 차동기어의 캐리어와 연결되어 상기 제2 및 제3 회전축을 동일한 방향으로 회전시키고, 상기 제1 내지 제3 구동수단 가운데 선택된 다른 하나는 상기 제1 및 제2 차동기어의 외측 베벨과 연결되어 상기 제2 및 제3 회전축을 서로 반대 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용완구.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴는 수동 롤러를 갖는 전방향 바퀴들 가운데 선택된 어느 한가지 또는 두가지 종류로 구성되는 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용완구.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 회전축과 결합된 제1 전방향 바퀴는 전륜 바퀴이고, 상기 제2 및 제3 회전축과 각기 결합된 제2 및 제3 전방향 바퀴는 후륜 바퀴인 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용완구.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 회전축과 결합된 제1 전방향 바퀴는 후륜 바퀴이고, 상기 제2 및 제3 회전축과 각기 결합된 제2 및 제3 전방향 바퀴는 전륜 바퀴인 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용완구.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 구동 손잡이에는 손잡이의 양측을 연결하여 상기 제1 내지 제3 구동 손잡이로부터 사용자의 손 또는 발이 이탈되지 않도록 하는 제1 내지 제3 지지끈이 결합되는 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용완구.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 동력전달수단과 제4 내지 제6 동력전달수단은 체인 또는 벨트로 각기 연결되는 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용완구.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴를 제동시키는 제동수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용완구.
  20. 제 1 항 또는 19 항에 있어서,
    상기 제동수단은
    상기 제1 내지 제3 구동 손잡이 가운데 선택된 어느 하나에 결합되는 제동 손잡이;
    일측이 상기 제동 손잡이의 일측과 결합되며, 타측이 상기 제1 내지 제3 회전축으로 각기 연장되는 제1 내지 제3 제동 와이어; 및
    상기 제1 내지 제3 제동 와이어의 타측과 결합되며, 상기 제1 내지 제3 회전축의 외주면에 각각 인접하게 설치되는 제1 내지 제3 제동 부재를 포함하여 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴의 능동 구름 모드 및 수동 구름 모드의 회전을 동시에 구속시키는 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용완구.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제동수단은 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴를 동시에 제동시키는 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용 완구.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 구동수단으로부터 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴로 전달되는 구동력을 선택적으로 단속시키는 클러치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용완구.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 클러치는 자동 클러치 또는 수동 클러치인 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용 완구.
  24. 제 1 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 수동 클러치는
    상기 제1 내지 제3 구동 손잡이 가운데 선택된 어는 하나에 결합되는 클러치 손잡이;
    일측이 상기 클러치 손잡이의 일측과 결합되며, 타측이 상기 제1 내지 제3 회전축으로 각기 연장되는 제1 내지 제3 클러치 와이어; 및
    상기 제1 내지 제3 클러치 와이어의 타측과 각기 결합되며, 상기 제4 내지 제6 동력전달수단에 인접하게 각기 설치되는 제1 내지 제3 클러치 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용완구.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 클러치는 상기 제1 내지 제3 전방향 바퀴로 전달되는 구동력을 동시에 단속시키는 것을 특징으로 하는 전방향 이동 승용 완구.
  26. 삭제
  27. 삭제
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