KR101251054B1 - 삼륜차량의 후륜서스펜션 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차체프레임에 두 개의 전륜과 한 개의 후륜이 장착되는 삼륜차량의 후륜서스펜션에 있어서, 상기 전륜과 연결되어 차량의 선회에 따라 비틀림이 발생하는 롤링크;와 상기 롤링크의 비틀림에 의해 축 회전하는 롤커넥터; 및 후륜과 결합되어 차체프레임의 후방 끝단에 장착되되, 롤커넥터의 회전에 따라 좌우방향으로 선회하도록 상기 롤커넥터와 연결되는 너클조립체;를 포함하고, 상기 너클조립체는 전륜의 선회 방향과 동일한 방향으로 선회하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명의 후륜서스펜션은 차량의 선회 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

삼륜차량의 후륜서스펜션{Rear suspension for three-wheeled car}

본 발명은 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전륜이 두 개이고 후륜이 한 개로 구성되는 삼륜차량에 있어 선회 안정성을 향상시키기 위해 차량의 선회방향에 따라 후륜의 조향이 자동적으로 조절되는 삼륜차량의 후륜서스펜션에 관한 것이다.

현재 세계적으로 차량의 연비를 개선하기 위한 노력이 계속되고 있다. 이러한 노력의 일환으로써 파워트레인의 성능을 개선하거나 차량의 중량을 절감시키는 연구가 계속되고 있다.

이와 같은 취지에 부합하도록, 삼륜차량이 친환경 이동 수단으로서 그리고 보다 경량화된 운송수단으로서 새롭게 개발된 바 있다.

상기와 같이 경량화 및 친환경성을 컨셉으로 개발된 삼륜차량은 전륜이 하나로 구성(삼각형 구조)되거나 후륜이 하나로 구성(역삼각형 구조)되는 구조로서 사륜차량과 대비하여 경량화 및 연비 향상 측면에서 장점이 있으나 주행 안정성이 저하되는 단점이 있다.

이 중, 전륜이 두 개이고 후륜이 한 개인 삼륜차에 적용되는 종래의 후륜 서스펜션은 (오토바이의 후륜에 일반적으로 적용되던 방식으로서 상하운동만 가능한) 스윙암 타입이 주로 적용되었다.

도 1 을 참조하면, 전륜이 두 개이고 후륜이 한 개인 삼륜차에 있어 종래의 서스펜션 구조는 차체프레임의 후방끝단으로 "H" 모양의 암(arm)이 힌지핀을 통해 결합되어 상하로 힌지회동(상하 피벗운동)하며 댐핑스트럿(미도시)의 범프(bump) 및 리바운드(rebound) 운동에 의해 충격을 완충시키도록 구성된다. 즉, 상기 암은 후륜의 회전축(axis of rotation)이 후방 끝단에 결합되고 전방 끝단은 힌지핀을 통하여 차체프레임에 결합되되 지면의 요철에 따라 상하피벗운동을 하도록 구성되었다.

하지만, 후륜이 하나인 삼륜차의 경우 사륜차량과 동일한 성능의 타이어가 장착됐을 때를 기준으로 코너링력이 절반 수준으로 저하된다. 따라서, 동일한 코스의 선회 시 사륜차량에 비해 후륜의 횡력(차량 선회에 따라 횡측 방향으로 작용하는 힘을 지지하는 힘)이 작아 스핀아웃(spin-out)이 발생할 가능성이 증가되었다. 즉, 선회 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.

아울러, 전술한 바와 같은 스윙암 타입 서스펜션 구조는 횡력이 작용할 때, 컴플라이언스 효과(진동 및 변형을 흡수하기 위한 서스펜션용 고무재 부시들이 외력에 의해 변형되어 얼라이먼트가 변하고 핸들이 조향된 것과 같은 현상이 발생하는 효과)로 토우 아웃(toe-out)이 발생되는 경향이 있다.

즉, 이와 같이 구성된 스윙암 타입의 서스펜션은 차량의 선회시 발생하는 원심력과 횡력에 의해 (오버스티어 모멘트가 유발되어) 차량의 선회 안정성이 저하되었다. 이에 따라, 후륜이 정상 괘도를 이탈하여 차량의 주행 안정성이 감소되는 문제점이 있었다.

그러므로, 본 발명은 상기와 같은 문제점이 해소되도록 선회시 후륜의 토우 인(toe-in)을 강제적으로 유도함으로서 선회안정성을 증대시킨 삼륜차량의 후륜서스펜션을 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차체프레임에 두 개의 전륜과 한 개의 후륜이 장착되는 삼륜차량의 후륜서스펜션에 있어서, 상기 전륜과 연결되어 차량의 선회에 따라 상하로 비틀리는 롤링크;와 상기 롤링크의 비틀림에 의해 차체프레임의 길이방향을 따라 축 회전하는 롤커넥터; 및 후륜과 결합되어 차체프레임의 후방 끝단에 장착되되, 롤커넥터의 회전에 따라 좌우방향으로 선회하도록 상기 롤커넥터와 연결되는 너클조립체;를 포함하고, 상기 너클조립체는 전륜의 선회 방향과 동일한 방향으로 선회하는 것을 특징으로 한다.

상기 롤커넥터는 끝단에 제1베벨기어가 형성된 롤샤프트와 결합되고, 상기 너클조립체의 상단에는 제1베벨기어와 치합하는 제2베벨기어 장착된다.

그리고, 상기 너클조립체는, 일측 끝단에는 후륜의 회전축이 결합되는 포크암; 및 상기 차체프레임의 후방 끝단에서 좌우방향으로 회전가능하게 장착되되, 포크암의 타측 끝단이 힌지샤프트를 통해 상하방향으로 회동가능하게 결합되고 상단에 제2베벨기어가 장착된 회동지지부;를 포함하여 구성된다.

아울러, 상기 차체프레임의 후방 끝단은 상측으로 돌출되도록 절곡된 만곡부가 형성되고, 상기 회동지지부는 만곡부에 장착된다.

상기 롤링크는 두 개가 양측으로 대향하여 배치되되, 일측 끝단이 전륜의 선회에 따라 상승 또는 하강하는 드롭링크와 볼조인트결합을 통해 연결되며, 타측 끝단은 중앙에 배치된 롤커넥터로 연결된다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명의 후륜서스펜션 구조는 차량 선회에 따라 (차량의 언더스티어를 유발하도록) 후륜의 토우인(toe-in)이 유도되는 구조 즉, 전륜의 선회방향과 동일한 방향으로 후륜이 선회하는 구조로서 스핀아웃을 방지하며 선회 안정성을 향상시킬 수 있는 안티롤(anti-roll) 효과를 가져 올 수 있다.

그리고, 롤커넥터와 너클조립체는 롤샤프트를 통해 회전력이 전달되는 구조로서 차체프레임의 길이에 상관없이 본 발명의 구조를 적용할 수 있는 효과가 있다.

상기 너클조립체는 좌우방향 선회뿐만 아니라 상하방향으로 회전가능하므로 (미도시된 댐핑스트럿과 결합되어) 지면에서 전달되는 충격을 완충시킬 수 있으며, 차체프레임의 후방에 형성된 만곡부에 장착되어 지면에서부터 차체프레임의 높이를 낮출 수 있다.

아울러, 상기 롤링크는 차체프레임의 양측으로 두 개가 배치되고 볼조인트결합을 통해 연결되므로 롤커넥터를 더욱 효율적으로 축 회전시킬 수 있다.

도 1 는 종래의 스윙암 타입의 서스펜션이 장착된 삼륜차량의 모습 및 상기 종래의 스윙암 방식 서스펜션을 단순화하여 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼륜차량의 후륜서스펜션를 단순화하여 도시한 사시도,
도 3 은 도 2 의 분해 사시도,
도 4 는 본 발명에 따른 후륜서스펜션이 적용된 삼륜차량의 직진 주행시 동작 모습을 도시한 사시도,
도 5 는 본 발명에 따른 후륜서스펜션이 적용된 삼륜차량의 좌회전 시 동작 모습을 도시한 사시도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼륜차량의 후륜서스펜션을 더욱 상세히 설명한다.

도 2 와 도 3 을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차체프레임(10)은 소정의 넓이를 갖는 구조로서 전방측에는 양측으로 두 개의 전륜들(2a, 2b)이 장착된다. 각각의 전륜(2a, 2b)은 차량의 선회에 따라 상하로 회동하는 로워암(3)을 통해 차체프레임(10)에 연결된다.

그리고, 각각의 로워암(3)은 드롭링크(21)를 통하여 롤링크(20)와 연결된다. 상기 롤링크(20)는 "S" 형으로 절곡된 모양을 갖는 바(bar)이며 차체프레임(10)에 부설된 마운트부재(12)를 회전축으로 비틀릴 수 있도록 장착된다. 즉, 마운트부재(12)에 장착되어 드롭링크(21)를 통해 힘이 전달된 롤링크(20)는, 드롭링크(21)가 결합된 일측 끝단이 하강하면 타측 끝단은 상승하고 드롭링크(21)가 결합된 일측 끝단이 상승하면 타측 끝단은 하강하도록 비틀림 운동을 한다. 상기 드롭링크(21)와 로워암(20)은 볼조인트(ball joint) 결합방식으로 연결된다.

양측에서 서로 대향하여 배치된 롤링크들(20)의 끝단은 롤커넥터(30)로 연결된다. 상기 롤커넥터(30)는 원통형 모양을 갖되 차체프레임(10)의 길이방향을 따라 회전하도록 배치된다. 그리고, 상기 롤커넥터(30)는 롤링크들(20)의 양측 각 끝단들이 연결되도록 링크바(31)가 결합된다. 따라서, 롤링크들(20)의 비틀림에 따서 상기 롤커넥터(30)는 축 회전을 하게 된다.

아울러, 상기 롤커넥터(30)의 후방측으로는 롤샤프트(50)가 결합된다.

상기 롤샤프트(50)와 롤커넥터(30)는 회전력의 전달을 위해 세레이션(serration) 구조로 연결된다. 즉, 롤샤프트(50)의 일측 끝단에는 길이방향으로 돌출된 기어치들(gear teeth)이 둘레를 따라 배치되며, 롤커넥터(30)에는 상기 기어치들이 끼워져 맞물릴 수 있는 끼움홀(32)이 형성된다. 그리고, 상기 롤샤프트(50)의 타측 끝단에는 후륜(1)과 결합된 너클조립체(40)로 동력을 전달하도록 제1베벨기어(51)가 장착된다.

상기 너클조립체(40)는 포크암(41)과 회동지지부(42)가 결합되어 구성된다. 상기 포크암(41)은 "H" 자 모양으로서 후방측 끝단에 후륜(1)의 회전축이 결합된다. 그리고, 상기 포크암(41)의 전방측 끝단은 상하방향으로 회동가능하도록 힌지샤프트(44)를 통해 회동지지부(42)에는 결합된다.

상기 회동지지부(42)는 차체프레임(10)의 후방끝단에서 상측으로 돌출되도록 절곡형성된 만곡부(11) 아래에 장착되되, 상기 만곡부(11)를 관통하여 상측에서 제2베벨기어(43)가 결합된다. 상기 제2베벨기어(43)는 제1베빌기어(51)와 치합되어 롤샤프트(50)의 회전력을 회동지지부(42)로 전달한다.

따라서, 상기와 같은 구성의 너클조립체(40)는 전륜의 선회 방향과 동일한 방향으로 선회하게 된다(도 5 의 화살표 참조). 즉, 차량의 선회시 차체의 기울어짐은 롤링크(20)의 비틀림을 발생시키고, 상기 롤링크(20)의 비틀림은 롤커넥터(30)를 회전시키며, 상기 롤커넥터(30)의 회전력은 롤샤프트(50)를 통해 너클조립체(40)의 회동지지부(42)로 전달되어 후륜(1)을 선회시킨다.

따라서, 도 4 에 도시된 바와 같이 차량의 직진 시에는 롤링크(20)의 비틀림이 발생하지 않으므로 후륜(1)은 선회하지 않는다. 반면, 차량의 선회가 이뤄지면 차량의 무게중심 이동에 따라 초래된 롤링크(20)의 비틀림은 도 5 에서 화살표로 표시된 방향을 따라 회전력으로 변환된 후 너클조립체(40)로 전달되어 후륜(1)의 선회가 이뤄진다.

참고적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 베벨기어 및 세레이션 구조가 동력전달 장치로 예시되었으나 랙기어나 웜기어 그리고 다른 링크구조 등으로 변형되어 실시될 수 있다.

아울러, 후륜의 선회 정도는 제1베벨기어와 제2베벨기어의 기어비 조절을 통하여 차량의 설계조건에 따라 정해질 수 있으며, 롤링크의 비틀림에 따라 롤커넥터의 회전을 증가 또는 감소시킬 수 있는 별도의 링크장치 또는 기어장치가 사이에 추가될 수 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 차체프레임
20 : 롤링크
30 : 롤커넥터
40 : 너클조립체
50 : 롤샤프트

Claims (5)

1. 차체프레임에 두 개의 전륜과 한 개의 후륜이 장착되는 삼륜차량의 후륜서스펜션에 있어서,
   상기 전륜과 연결되어 차량의 선회에 따라 비틀림이 발생하는 롤링크;와
   상기 롤링크의 비틀림에 의해 축 회전하는 롤커넥터; 및
   후륜과 결합되어 차체프레임의 후방 끝단에 장착되되, 롤커넥터의 회전에 따라 좌우방향으로 선회하도록 상기 롤커넥터와 연결되는 너클조립체;를 포함하고,
   상기 너클조립체는 전륜의 선회 방향과 동일한 방향으로 선회하는 것을 특징으로 하는 삼륜차량의 후륜서스펜션.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 롤커넥터는 끝단에 제1베벨기어가 형성된 롤샤프트와 결합되고, 상기 너클조립체의 상단에는 제1베벨기어와 치합하는 제2베벨기어 장착된 것을 특징으로 하는 삼륜차량의 후륜서스펜션.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 너클조립체는, 일측 끝단에는 후륜의 회전축이 결합되는 포크암; 및 상기 차체프레임의 후방 끝단에서 좌우방향으로 회전가능하게 장착되되, 포크암의 타측 끝단이 힌지샤프트를 통해 상하방향으로 회동가능하게 결합되고 상단에 제2베벨기어가 장착된 회동지지부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 삼륜차량의 후륜서스펜션.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 차체프레임의 후방 끝단은 상측으로 돌출되도록 절곡된 만곡부가 형성되고, 상기 회동지지부는 만곡부에서 장착되는 것을 특징으로 하는 삼륜차량의 후륜서스펜션.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤링크는 두 개가 양측으로 대향하여 배치되되, 일측 끝단이 전륜의 선회에 따라 상승 또는 하강하는 드랍링크와 볼조인트결합을 통해 연결되며, 타측 끝단은 중앙에 배치된 롤커넥터로 연결되는 것을 특징으로 하는 삼륜차량의 후륜서스펜션.
   

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