KR101333716B1 - 삼륜차량의 후륜서스펜션 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차체에 두 개의 전륜과 한 개의 후륜이 장착되는 삼륜차량의 후륜서스펜션에 있어서, 후륜의 회전축이 연결된 휠센터;와 일측은 차체에 연결되고 타측은 휠센터에 연결된 어퍼링크; 및 일측은 상기 어퍼링크 아래로 차체에 연결되고 타측은 상기 어퍼링크 아래로 휠센터에 연결된 로워링크;를 포함하며, 상기 어퍼링크와 로워링크는 차체와의 결합지점이 휠센터와의 결합지점보다 더 높은 위치에 놓이도록 장착되되, 지면으로부터의 경사각은 어퍼링크 보다 로워링크가 더 크게 형성된다.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명의 후륜서스펜션 구조는 지면을 기준으로 로워링크의 각도가 어퍼링크의 각도 보다 더 크게 형성되도록 장착됨으로서 쇽업소버의 범프시 휠센터의 후방이동을 유도하여 승차감 성능을 더욱 향상시킬 수 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 토우각(및 캠버각)이 자동적으로 제어되는 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 후륜서스펜션 구조는 차체의 후방 끝단으로 "H" 모양의 스윙암이 힌지핀을 통해 결합되어 상하로 힌지회동(상하 피벗운동)하며 쇽업소버의 범프(bump) 및 리바운드(rebound) 운동에 의해 충격을 완충시키도록 구성된다.

즉, 상기 스윙암은 후륜의 회전축이 후방 끝단에 결합되고 전방 끝단은 차체에 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) 및 캠버각(camber angle)의 변화를 강제적으로 유도함으로서 선회안정성을 증대시킨 삼륜차량의 후륜서스펜션을 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차체에 두 개의 전륜과 한 개의 후륜이 장착되는 삼륜차량의 후륜서스펜션에 있어서, 후륜의 회전축이 연결된 휠센터;와 일측은 차체에 연결되고 타측은 휠센터에 연결된 어퍼링크; 및 일측은 상기 어퍼링크 아래로 차체에 연결되고 타측은 상기 어퍼링크 아래로 휠센터에 연결된 로워링크;를 포함하며, 상기 어퍼링크와 로워링크는 차체와의 결합지점이 휠센터와의 결합지점보다 더 높은 위치에 놓이도록 장착되되, 지면으로부터의 경사각은 어퍼링크 보다 로워링크가 더 크게 형성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 어퍼링크는, 휠센터의 일측에 부착되는 제1어퍼링크와 상기 제1어퍼링크와 대칭을 이루도록 휠센터의 타측에 부착되는 제2어퍼링크로 구성되며 상기 제1어퍼링크와 제2어퍼링크는 차량의 전폭방향으로 4절링크 운동을 하도록 장착된다. 그리고, 상기 로워링크 또한 휠센터의 일측에 부착되는 제1로워링크와 상기 제1로워링크와 대칭을 이루도록 휠센터의 타측에 부착되는 제2로워링크로 구성되며 상기 제1로워링크와 제2로워링크는 차량의 전폭방향으로 4절링크 운동을 하도록 장착된다.

상기 제1어퍼링크와 제2어퍼링크의 각 연장선 상의 교차점에 위치하는 어퍼링크의 순간중심; 및 제1로워링크와 제2로워링크의 각 연장선 상의 교차점에 위치하는 로워링크의 순간중심; 각각은 후륜의 회전축 보다 후방에 위치한다.

아울러, 상기 어퍼링크의 순간중심은 로워링크의 순간중심 보다 후방에 위치하도록 장착된다.

그리고, 상기 휠센터는 트레일링링크를 통해 차체에 회동가능하도록 장착되되, 상기 트레일링링크는 어퍼링크와 로워링크 사이에 위치하며 제1어퍼링크와 제2어퍼링크 및 제1로워링크와 제2로워링크의 대칭축이 되도록 장착된다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명의 후륜서스펜션 구조는 지면을 기준으로 로워링크의 각도(β)가 어퍼링크의 각도(α) 보다 더 크게 형성되도록 장착됨으로서 쇽업소버(미도시)의 범프시 휠센터의 후방이동을 유도하여 승차감 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

아울러, 상기 어퍼링크와 로워링크는 각각 4절링크 운동이 발생하도록 후륜에 두 개씩 배치되며, 각각의 순간중심은 후륜의 회전축 후방에 위치하게 되므로, 선회안정성을 향상시킬 수 있다.

더 상세하게는, 차량의 선회에 따라 (오버스티어모멘트를 상쇄하는 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.

아울러, 어퍼링크의 순간중심과 로워링크의 순간중심의 배치를 조절하여 선회시 캠버각의 조절 또한 유도할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래의 삼륜차량 후륜서스펜션 구조를 도시한 측면도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조가 적용된 모습을 투시하여 도시한 사시도,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조가 적용된 측면 모습 및 쇽업소버가 범프와 리바운드 운동을 할 때 상하운동을 하게되는 어퍼링크와 로워링크의 가상 피벗점을 표시한 도면,
도 4 는 본 발명의 어퍼링크와 로워링크가 4절링크의 운동하는 모습을 표시한 참고도,
도 5 는 어퍼링크의 순간중심(B)이 로워링크의 순간중심(A)의 후방에 형성된 모습을 도시한 평면도.

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

도 2 와 도 3 을 참조하면, 본 발명의 삼륜차량은 차체에 두 개의 전륜과 한 개의 후륜(1)이 장착된다. 상기 후륜(1)을 차체에 연결하는 본 발명의 후륜서스펜션은 휠센터(10), 어퍼링크(20: 20a, 20b), 로워링크(30: 30a, 30b) 및 트레일링링크(40)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 후륜(1)은 링크들(20, 30, 40)을 통해 차체에 연결될 수 있도록 휠센터(10)에 회전축이 연결되고, 상기 휠센터(10)는 차체의 전방을 향하도록 배치된다.

상기 휠센터(10)의 하측으로는 로워링크(30)가 장착되고 상측으로는 어퍼링크(20)가 장착되되, 상기 로워링크(30)와 어퍼링크(20) 각각은 휠센터(10)의 양측으로 각각 하나씩 장착된다. 그리고, 트레일링링크(40)는 로워링크(30)와 어퍼링크(20) 사이에 장착되어 휠센터(10)와 차체를 연결하되, 차체에는 상하 회동가능하게 결합되며 상측에는 쇽업소버(미도시)가 장착된다.

이때, 상기 어퍼링크(20)와 로워링크(30)는 차체와의 결합지점이 휠센터(10)와의 결합지점보다 더 높은 위치에 놓이도록 장착되되, 지면으로부터의 경사각은 어퍼링크 보다 로워링크가 더 크게 형성된다. 즉, 도 3 에 도시된 바와 같이, 지면을 기준으로 로워링크의 각도(β)가 어퍼링크의 각도(α) 보다 더 크게 형성되도록 장착된다.

따라서, 어퍼링크(20)와 로워링크(30)의 연장선 상에 놓이는 상하운동의 가상 피벗점은 후륜(1)의 회전축 보다 상측에 위치하게 되므로, 쇽업소버의 범프시 후륜(1)의 후방이동이 유도된다. 이러한 후륜의 후방이동은 전륜과 후륜 사이의 간격을 증가시켜 승차감 향상을 유도할 수 있다(쇽업소버의 상하 운동에 따른 출렁임을 감소시킬 수 있다). 이때, 상기 어퍼링크(20)와 로워링크(30)의 상하운동 시 간섭을 방지하도록 트레일링링크(40)의 상하 피벗점 또한 어퍼링크(20)와 로워링크(30)의 상하 피벗점을 지나도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 어퍼링크(20)는, 휠센터(10)의 일측에 부착되는 제1어퍼링크(20a)와 상기 제1어퍼링크(20a)와 대칭을 이루도록 휠센터(10)의 타측에 부착되는 제2어퍼링크(20b)로 구성된다. 그리고, 상기 제1어퍼링크(20a)와 제2어퍼링크(20b)는 차량의 전폭방향(좌우방향)으로 4절링크 운동을 하도록 장착된다.

아울러, 상기 로워링크(30) 또한 휠센터(10)의 일측에 부착되는 제1로워링크(30a)와 상기 제1로워링크(30a)와 대칭을 이루도록 휠센터(10)의 타측에 부착되는 제2로워링크(30b)로 구성된다. 마찬가지로 상기 제1로워링크(30a)와 제2로워링크(30b)는 차량의 전폭방향으로 4절링크 운동을 하도록 장착된다.

이때, 상기 제1어퍼링크(20a)와 제2어퍼링크(20b)가 형성하는 링크구조 및 상기 제1로워링크(30a)와 제2로워링크(30b)가 형성하는 링크구조에서 (짝을 이룬 링크들의 각 연장선 상의 교차점에 위치하는) 순간중심들은 후륜(1)의 회전축 후방에 위치하도록 장착된다. 즉, 각각의 링크들(20a, 20b, 20b, 30b)이 도 4 에 도시된 바와 같은 4절링크 운동이 이뤄질 수 있도록 상기 어퍼링크(20)와 로워링크(30)는 차체에 연결된 양측 결합지점들 사이의 간격(차체측 스팬[span])이 휠센터에 연결된 양측 결합지점들 사이의 간격(휠센터측 스팬[span]) 보다 더 크게 형성된다.

이에 따라, (도 4 에 도시된 바와 같이) 전륜이 직진인 경우 후륜(1)은 선회하지 않으나, 전륜이 좌회전하는 경우, (후륜에 작용하는 횡력에 의해) 후륜은 전륜과 동일한 방향으로 선회하여 토우인이 유도된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 어퍼링크의 순간중심(B)은 로워링크의 순간중심(A) 보다 후방에 위치하도록 장착될 수 있다. 즉, 도 5 에 도시된 바와 같이, 로워링크들(30a, 30b)의 순간중심(B)이 어퍼링크들(20a, 20b)의 순간중심(A)는 보다 후방측에 놓이게 됨으로서 (링크운동 시 운동량 차에 따라) 후륜(1)의 선회시 캠버각 변화를 유도해 낼 수 있으며, 이러한 캠버각 변화는 차량의 조향 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

아울러, 전술한 바와 같이 상기 휠센터(10)는 트레일링링크(40)를 통해 차체에 회동가능하도록 장착되어 지지되, 상기 트레일링링크(40)는 어퍼링크들(20a, 20b)과 로워링크들(30a, 30b)의 대칭점이 되는 위치에 장착되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 후륜(1)의 횡력 감소를 억제하여 선회 안정성을 향상시키며, 후륜(1)의 상하 운동시 후륜(1)이 후방이동하도록 구성됨으로서 승차감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러, 4절 링크구조를 가짐으로서 링크들의 길이 및 직경 등의 조절을 통해 튜닝 인자가 증가되어 설계 자유도가 향상되는 장점이 있으며, 전자적 제어 없이 기계적 구조 개선을 통해 성능이 향상된 만큼 기계적 신뢰성에 있어서도 더 향상된 효과를 얻을 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 : 휠센터
20 : 어퍼링크
30 : 로워링크
40 : 트레일링링크

Claims (5)

1. 차체에 두 개의 전륜과 한 개의 후륜이 장착되는 삼륜차량의 후륜서스펜션에 있어서,
   후륜의 회전축이 연결된 휠센터;와
   일측은 차체에 연결되고 타측은 휠센터에 연결된 어퍼링크; 및
   일측은 상기 어퍼링크 아래로 차체에 연결되고 타측은 상기 어퍼링크 아래로 휠센터에 연결된 로워링크;를 포함하며,
   상기 어퍼링크와 로워링크는 차체와의 결합지점이 휠센터와의 결합지점보다 더 높은 위치에 놓이도록 장착되되, 지면으로부터의 경사각은 어퍼링크 보다 로워링크가 더 크게 형성되고,
   상기 어퍼링크는, 휠센터의 일측에 부착되는 제1어퍼링크와 상기 제1어퍼링크와 대칭을 이루도록 휠센터의 타측에 부착되는 제2어퍼링크로 구성되며 상기 제1어퍼링크와 제2어퍼링크는 차량의 전폭방향으로 4절링크 운동을 하도록 장착되고, 상기 로워링크는 휠센터의 일측에 부착되는 제1로워링크와 상기 제1로워링크와 대칭을 이루도록 휠센터의 타측에 부착되는 제2로워링크로 구성되며 상기 제1로워링크와 제2로워링크는 차량의 전폭방향으로 4절링크 운동을 하도록 장착된 것을 특징으로 하는 삼륜차량의 후륜서스펜션.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1어퍼링크와 제2어퍼링크의 각 연장선 상의 교차점에 위치하는 어퍼링크의 순간중심; 및 제1로워링크와 제2로워링크의 각 연장선 상의 교차점에 위치하는 로워링크의 순간중심; 각각은 후륜의 회전축 보다 후방에 위치하는 것을 특징으로 하는 삼륜차량의 후륜서스펜션.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 어퍼링크의 순간중심은 로워링크의 순간중심 보다 후방에 위치하도록 장착된 것을 특징으로 하는 삼륜차량의 후륜서스펜션.
   
5. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휠센터는 트레일링링크를 통해 차체에 회동가능하도록 장착되되,
   상기 트레일링링크는 어퍼링크와 로워링크 사이에 위치하도록 장착된 것을 특징으로 하는 삼륜차량의 후륜서스펜션.

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