KR101856249B1 - 1인승 4륜 컴팩트카 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4륜을 구동시키고 운전자의 무게중심을 좌우로 이동시켜 차량을 조향가능함으로써, 자동차의 안정성과 오토바이의 민첩성을 가지면서 운전의 재미를 느낄 수 있는 운전자 모션을 통해 조향가능한 1인승 4륜 자동차를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 1인승 4륜 자동차는 자동차의 안정성과 오토바이의 민첩성을 접목시킨 자동차로서, 운전자의 좌우 하중 이동으로 회전가능하게 장착되는 시트부; 상기 시트부의 전단 양쪽 측면에 설치되어 운전자가 손으로 잡고 운전자를 지지할 수 있도록 된 핸들; 및 상기 시트부와 차축 사이에 연결되며, 운전자의 좌우 하중 이동을 차축에 전달하여 차축의 회전을 유도할 수 있도록 된 링크 어셈블리;를 포함하여 링크를 통해 운전자의 모션으로 차량을 조향할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

1인승 4륜 컴팩트카{1 person 4 wheel compact car}

본 발명은 어떠한 공간이든지 쉽게 움직일 수 있는 신개념의 1인승 4륜 컴팩트카에 관한 것이다.

최근 매년 마다 열리는 세계 유명 모터쇼에서는 미래형 자동차로서 1인승 자동차를 선보여 사람들의 이목을 끌고 있다.

미래형 1인승 자동차는 전기자동차 등과 같은 친환경 차량의 개발과 맞물려 주로 배터리를 이용하여 모터를 구동시키는 방식으로 움직이도록 개발되고 있다.

이러한 1인승 자동차는 미래형 디자인에 전기충전과 스마트폰 활용 같은 친환경 첨단 기능을 갖추고 있으며, 마을과 마을을 오가는 근거리 교통수단, 소규모 택배 운송수단 등으로 사용될 수 있다.

한편, 현재 국내에서 사용되고 있는 1인승 4륜 자동차는 관광지 등에서 비포장도로를 저속으로 달리면서 운전의 재미를 느낄 수 있어 관광객들에게 각광을 받고 있다.

그런데, 기존에는 자동차의 안정성과 오토바이의 민첩성을 가지면서 운전의 재미를 느낄 수 있는 1인승 4륜 자동차가 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명한 것으로서, 4륜을 구동시키고 운전자의 무게중심을 좌우로 이동시켜 차량을 조향가능함으로써, 자동차의 안정성과 오토바이의 민첩성을 가지면서 운전의 재미를 느낄 수 있는 운전자 모션을 통해 조향가능한 1인승 4륜 자동차를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 1인승 4륜 자동차는 자동차의 안정성과 오토바이의 민첩성을 접목시킨 자동차로서, 운전자의 좌우 하중 이동으로 회전가능하게 장착되는 시트부; 상기 시트부의 전단 양쪽 측면에 설치되어 운전자가 손으로 잡고 운전자를 지지할 수 있도록 된 핸들; 및 상기 시트부와 차축 사이에 연결되며, 운전자의 좌우 하중 이동을 차축에 전달하여 차축의 회전을 유도할 수 있도록 된 링크 어셈블리;를 포함하여 링크를 통해 운전자의 모션으로 차량을 조향할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 링크 어셈블리는 조향 링크로 상단부가 시트부의 각 모서리에 연결되어 시트부의 좌우 회전시 상하방향으로 당겨지고, 하단부가 차축의 양단에 각각 결합되어 차축의 단부를 전후방향으로 이동시키는 제1링크를 포함하여, 차축을 회전시키는 방식으로 차량을 조향할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 링크 어셈블리는 앞차축과 뒤차축을 모두 회전시키는 방식으로 차량을 조향하여 선회시 회전반경을 축소할 수 있도록 된 제1링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 1인승 4륜 컴팩트카의 앞바퀴와 뒤바퀴 사이에 배치되고, 앞쪽과 뒤쪽 보조차축에 의해 연결되는 4개의 보조바퀴를 포함하여, 장애물 통과 시 무게중심을 용이하게 지지할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 링크 어셈블리는 시트부와 차축 사이에 연결되는 제1링크; 하측 전단부와 후단부가 각각 앞차축과 뒤쪽 보조차축에 연결되고, 중간 상단부가 제4링크의 전단부에 힌지구조로 결합되어 하측 전단부와 후단부가 앞바퀴와 뒤쪽 보조바퀴를 회전시킬 수 있도록 된 제2링크; 앞쪽 보조차축과 뒤쪽 보조차축을 연결하는 제3링크; 제2링크의 중간부와 제5링크의 중간부를 연결하는 제4링크; 및 하측 전단부와 후단부가 각각 앞쪽 보조차축과 뒤차축에 연결되고, 중간 상단부가 제4링크의 후단부에 힌지구조로 결합되어 하측 전단부와 후단부가 뒤바퀴와 앞쪽 보조바퀴를 회전시킬 수 있도록 된 제5링크;를 포함하여, 운전자의 무게중심을 뒤쪽으로 옮기면서 시트부의 핸들을 잡아 당김에 따라 장애물을 용이하게 통과할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 1인승 4륜 컴패트카의 장점을 설명하면 다음과 같다.

첫째로, 회전 반경 축소를 통해 좁은 구역에서 주행을 자유롭게 할 수 있다.

둘째로, 전후륜 서스펜션 연결 링크로 다양한 차량 자세를 구현할 수 있다.

셋째로, 기구학적 링크 구조를 통해 전륜 리프팅 기술로 장애물을 용이하게 통과할 수 있다.

넷째로, 운전자의 무게중심을 좌우로 기울이는 등의 모션을 통해 조향가능함으로써 운전의 재미를 느낄 수 있다.

다섯째로, 미래형 1인승 컴팩트카를 위한 기반 기술을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 1인승 컴팩트카에 운전자가 탑승한 상태를 보여주는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 1인승 컴팩트카의 사시도
도 3은 도 2의 측면도
도 4는 도 2에서 주행시 조향에 따른 작동상태도
도 5는 도 2에 따른 4WS 차량의 선회시 회전반경을 설명하기 위한 평면도
도 6은 도 2에 따른 컴팩트카가 장애물 통과 시 상태도
도 7은 도 2에 따른 컴팩트카의 회전부에 베어링이 장착된 모습을 보여주는 사시도
도 8은 도 2에 따른 컴팩트카에 장착된 유니버설 조인트의 사시도
도 9는 도 2에 따른 컴팩트카에 장착된 볼조인트의 사시도
도 10은 도 2에 따른 컴팩트카에 장착된 감속기의 사시도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 1인승 컴팩트카에 운전자가 탑승한 상태를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 1인승 컴팩트카의 사시도이고, 도 3은 도 2의 측면도이다.

본 발명은 운전자의 좌우 하중 이동을 통한 조향 기술 구현과 회전 반경 축소를 통해 좁은 구역에서 주행을 자유롭게 할 수 있는 운전자 모션을 통해 조향가능한 1인승 4륜 컴팩트카에 관한 것이다.

상기 1인승 4륜 컴팩트카는 앞차축과 뒷차축의 양단에 각각 회전가능하게 결합되는 4륜과, 앞차축과 뒷차축을 연결하는 링크 어셈블리(10)와, 운전자가 탑승할 수 있는 시트부(2)와, 앞차축과 뒷차축에 각각 장착되어 차륜을 구동시킬 수 있도록 구동부를 포함하여 구성된다.

상기 4륜 및 차축의 구성은 일반 차량과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

시트부(2)는 운전자가 탑승할 수 있도록 전후방향으로 길이가 길게 형성되고, 장시간 앉아서 운전가능하도록 쿠션을 가진다.

상기 시트부(2)는 차체부(3)에 의해 수평한 상태로 유지되고, 차체부(3)의 전단에 디스플레이(4)가 설치되어 운전자에게 차속, 조향각 및 주행상태 등의 정보를 알려줄 수 있다.

상기 시트부(2)를 탑승 시 인체밀착형으로 디자인하고, 용의 몸통을 형상화한 디자인으로 한다.

상기 차체부(3)의 전단부에는 용머리를 형상화한 헤드라이트(5)가 장착되어 야간 주행 시 전방을 조명함으로써 전방 시야를 확보할 수 있고, 또한 시트부(2)의 전단 양측면에 용수염을 형상화한 핸들(6)이 설치되어 조향 시 핸들(6)을 잡은 상태에서 안정적으로 운전자의 무게중심을 좌우로 이동시킬 수 있다.

그리고, 시트부(2) 양쪽 측면 아래에 발 지지대(7)가 설치되어 운전자가 탑승 시 발을 지지대에 거치시킴으로써 안정된 탑승감을 유지할 수 있다.

본 발명은 운전자의 무게중심을 좌우로 이동시킴으로써 차량을 조향할 수 있고, 이러한 조향 기술을 구현하기 위해 링크 어셈블리(10)를 제공한다.

상기 링크 어셈블리(10)는 시트부(2)를 지지하는 차체부(3)의 사각 모서리에 힌지구조로 결합되는 제1링크(11)와, 앞차축과 연결되는 V자 형상의 제2링크(12)와, 보조차축을 연결하는 제3링크(13)와, 제2 및 제5링크(15)를 연결하는 제4링크(14)와, 뒷차축을 연결하는 제5링크(15)로 구성된다.

본 발명에 따른 1인승 4륜 컴팩트카는 기존의 차량에서 달리 조향을 위해 스팅어링 휠을 회전시켜 차륜을 좌우로 회전시키는 것이 아니라 오로지 운전자의 모션, 즉 운전자의 하중 이동을 통해서만 가능하다.

여기서, 시트부(2)를 지지하는 차체부(3)는 제4링크(14)의 상부에 좌우회전 및 전후슬라이드 가능하게 설치되어 운전자의 하중을 좌우로 자유롭게 회전할 수 있다.

제1링크(11)는 운전자의 하중을 차축에 전달하여, 상기 운전자의 하중이 좌우회전됨에 따라 차축의 양단부가 좌우로 회전함으로써 차량 운행 시 조향할 수 있도록 한다.

제1링크(11)의 구조를 구체적으로 살펴보면, 제1링크(11)는 바퀴(1) 1개당 하나씩 총 4개 사용되며, 각 제1링크(11)의 상단부는 차체부(3)의 앞쪽 측면 양단부와 뒤쪽 측면 양단부에 각각 연결되고, 제1링크(11)의 하단부는 앞차축과 뒤차축의 양단부에 바퀴(1) 안쪽으로 각각 연결된다.

첨부한 도 4는 도 2에서 주행시 조향에 따른 작동상태도이고, 도 5는 도 2에 따른 4WS 차량의 선회시 회전반경을 설명하기 위한 평면도이다.

예를 들어, 직진 주행 시 운전자는 시트부(2)에 앉은 상태에서 운전자의 무게 중심을 좌우방향의 중심부에 두면 시트부(2) 및 차체부(3)는 좌우 수평을 그대로 유지하고, 앞차축과 차체부(3) 사이에 상하방향으로 좌우로 약간 경사지면서 대칭된 자세로 세워지게 위치한다.

그리고, 우측 선회시 운전자는 시트부(2)에 앉은 상태에서 운전자의 무게 중심을 좌측으로 기울이면 좌측 제1링크(11)의 상단부는 아래방향으로 눌리면서 좌측 제1링크(11)의 하단부가 앞쪽으로 밀리게 되고, 우측 제1링크(11)의 상단부는 반대로 위쪽으로 당겨지면서 우측 제1링크(11)의 하단부는 뒤쪽으로 당겨지게 됨으로써 앞차축은 오른쪽(시계방향)으로 회전하고 뒤차축은 왼쪽(반시계방향)으로 회전한다.

또한, 좌측 선회시 운전자는 시트부(2)에 앉은 상태에서 운전자의 무게 중심을 우측으로 기울이면 우측 제1링크(11)의 상단부는 아래방향으로 눌리면서 우측 제1링크(11)의 하단부가 앞쪽으로 밀리게 되고, 좌측 제1링크(11)의 상단부는 반대로 위쪽으로 당겨지면서 좌측 제1링크(11)의 하단부는 앞쪽으로 당겨지게 됨으로써 앞차축은 왼쪽(반시계방향)으로 회전하고 뒤차축은 오른쪽(시계방향)으로 회전한다.

이와 같이 운전자의 좌우 모션으로 발생하는 회전력이 제1링크(11)를 통해 차축으로 전달되어 앞차축과 뒤차축을 동시에 좌우로 회전시킴에 따라 기존의 스티어링 휠에 의한 조향 시 앞바퀴(1)만 좌우로 회전하는 구조에 비해 차량의 회전반경을 줄여 좁은 도로 조건에서 자유로운 주행을 할 수 있다.

예를 들면 2WS(2 Wheel Steer;조향에 참가하는 바퀴가 2개)의 경우 앞바퀴만 일정한 곡률로 회전하고 뒤바퀴(1)는 직진 주행하므로 앞차축의 연장선과 뒤차축의 연장선이 교차하는 점을 중심으로 기존의 2WS 차량이 회전하여 회전반경이 상대적으로 2배 더 길다.

반면에 4WS(조향에 참가하는 바퀴(1)가 4개)의 경우 앞바퀴(1)와 뒤바퀴(1) 모두 일정한 곡률로 회전하므로 앞차축의 연장선과 뒤차축의 연장선이 교차하는 점을 중심으로 본 발명의 4WS 차랑이 회전하여 회전반경이 2WS 차량 대비 반으로 축소된다.

이로 인해, 기존의 2WS 차량은 편도 2차선 도로 폭에서 후진 없이 유턴이 불가능했지만, 본 발명의 4WS 차량은 편도 2차선 도로 폭에서 후진 없이 유턴이 가능하다.

첨부한 도 6은 도 2에 따른 컴팩트카가 장애물 통과 시 상태도이다.

또한, 본 발명에 따른 링크 어셈블리(10)는 운전자의 무게중심을 뒤쪽으로 옮기면서 시트부(2)의 손잡이를 들어올림으로써 장애물을 통과할 수 있다.

이를 위해, 앞바퀴(1)와 뒤바퀴(1) 사이에 앞뒤로 한쌍씩 보조차축에 의해 연결된 보조바퀴(16)를 제공한다.

제2링크(12)는 V를 거꾸로 뒤집어 놓은 형태로 상하방향 수직선에 대하여 전후 대칭으로 경사지게 형성되어 있으며, 제2링크(12)의 하측 전단부는 앞차축에 결합되고, 제2링크(12)의 하측 후단부는 뒤쪽 보조차축에 결합된다.

제3링크(13)는 일자형으로 보조차축 사이에 전후방향으로 연결되고, 제4링크(14)는 제2링크(12)의 상측 중간부와 제5링크(15)의 상측 중간부는 전후방향으로 연결된다.

이때, 상기 제2 및 제5링크(15)의 상측 중간부는 제4링크(14)의 전단샤프트와 후단 샤프트에 각각 힌지결합되어 제2링크(12)는 제4링크(14)의 전단샤프트를 중심으로 회전가능하고, 제5링크(15)는 제4링크(14)의 후단샤프트를 중심으로 회전가능하다.

예를 들어, 장애물 통과 메커니즘을 설명하면 운전자의 무게중심을 뒤쪽으로 이동시키면서 시트부(2)의 손잡이를 잡고 운전자의 몸체쪽으로 잡아당기면 무게중심이 뒤쪽으로 이동함으로 인해 제1링크(11)는 차체부(3)의 힌지점을 중심으로 제1링크(11)의 하단부가 회전하고, 제2링크(12)와 제5링크(15)의 하단부는 제4링크(14)의 전후단샤프트를 중심으로 회전한다.

여기서, 차량 뒤바퀴(1)와 뒤쪽 보조바퀴(16)는 지면에 접촉하여 차량 전체의 무게 중심을 지탱하고, 앞바퀴(1)와 앞쪽 보조바퀴(16)는 지면에서 들리면서 장애물을 용이하게 넘을 수 있게 된다.

상기한 장애물 통과 메커니즘을 통해 계단이나 둔턱을 자유자재로 넘을 수 있어서 도로 조건에 구애받지 않고 주행할 수 있으며, 모터나 외부 동력 없이 기구학적으로 구조를 단순하게 구현하여 장애물을 통과할 수 있다.

상기와 같이 조향 기술 및 장애물 통과 메카니즘 기술 외에도 다음과 같은 특징들이 있다.

첨부한 도 7은 도 2에 따른 컴팩트카의 회전부에 베어링이 장착된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 8은 도 2에 따른 컴팩트카에 장착된 유니버설 조인트의 사시도이고, 도 9는 도 2에 따른 컴팩트카에 장착된 볼조인트의 사시도이고, 도 10은 도 2에 따른 컴팩트카에 장착된 감속기의 사시도이다.

첫째로, 메커니즘의 회전부에 베어링(21)을 장착하여 구동시 마찰력을 저감하고 하중을 용이하게 지지할 수 있고, 예를 들면 롤러베어링 26개소, 스러스트 베어링을 2개소 설치할 수 있다.

둘째로, 메인휠 메커니즘부에 유니버설 조인트(17)를 적용하여 회전자유도를 증대시킬 수 있다.

셋째로, 조향링크에 볼조인트(18)를 적용하여 조향시 휠 회전각을 용이하게 흡수할 수 있다.

넷째로, 바퀴(1)를 구동시키기 위해 구동부는 동력원으로 차체부(3) 뒤쪽에 장착된 배터리(19)와, 배터리(19)로부터 전원을 인가받아 구동되는 모터(22)와, 모터(22)의 회전수를 감속시켜 모터(22)동력을 바퀴(1)에 효율적으로 전달하기 위해 차축에 장착된 감속기(20)를 포함한다.

다섯째로, 보조바퀴(16)를 적용하여 장애물 통과시 무게 중심을 용이하게 지지하여 균형을 유지할 수 있다.

여섯째로, 제작성을 고려하여 상용 소재인 각재 및 봉 파이프를 적용할 수 있다.

1 : 바퀴(차륜) 2 : 시트부
3 : 차체부 4 : 디스플레이
5 : 헤드라이트 6 : 핸들
7 : 발 지지대 10 : 링크 어셈블리
11 : 제1링크 12 : 제2링크
13 : 제3링크 14 : 제4링크
15 : 제5링크 16 : 보조바퀴
17 : 유니버설 조인트 18 : 볼조인트
19 : 배터리 20 : 감속기
21 : 베어링 22 : 모터

Claims (5)

1. 자동차의 안정성과 오토바이의 민첩성을 접목시킨 1인승 4륜 컴팩트카에 있어서,
   운전자의 좌우 하중 이동으로 회전가능하게 장착되는 시트부(2);
   상기 시트부(2)의 전단 양쪽 측면에 설치되어 운전자가 손으로 잡고 운전자를 지지할 수 있도록 된 핸들(6); 및
   상기 시트부(2)와 차축 사이에 연결되며, 운전자의 좌우 하중 이동을 차축에 전달하여 차축의 회전을 유도할 수 있도록 된 링크 어셈블리(10);
   를 포함하고,
   상기 링크 어셈블리(10)는 조향 링크로 상단부가 시트부(2)의 각 모서리에 연결되어 시트부(2)의 좌우 회전시 상하방향으로 당겨지고, 하단부가 차축의 양단에 각각 결합되어 차축의 단부를 전후방향으로 이동시키는 제1링크(11)를 포함하여, 차축을 회전시키는 방식으로 차량을 조향할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 1인승 4륜 컴팩트카.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 링크 어셈블리(10)는 앞차축과 뒤차축을 모두 회전시키는 방식으로 차량을 조향하여 선회시 회전반경을 축소할 수 있도록 된 제1링크(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 1인승 4륜 컴팩트카.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   앞바퀴(1)와 뒤바퀴(1) 사이에 배치되고, 앞쪽과 뒤쪽 보조차축에 의해 연결되는 4개의 보조바퀴(16)를 포함하여, 장애물 통과 시 무게중심을 용이하게 지지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 1인승 4륜 컴팩트카.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 링크 어셈블리(10)는 시트부(2)와 차축 사이에 연결되는 제1링크(11);
   하측 전단부와 후단부가 각각 앞차축과 뒤쪽 보조차축에 연결되고, 중간 상단부가 제4링크(14)의 전단부에 힌지구조로 결합되어 하측 전단부와 후단부가 앞바퀴(1)와 뒤쪽 보조바퀴(16)를 회전시킬 수 있도록 된 제2링크(12);
   앞쪽 보조차축과 뒤쪽 보조차축을 연결하는 제3링크(13);
   제2링크(12)의 중간부와 제5링크(15)의 중간부를 연결하는 제4링크(14); 및
   하측 전단부와 후단부가 각각 앞쪽 보조차축과 뒤차축에 연결되고, 중간 상단부가 제4링크(14)의 후단부에 힌지구조로 결합되어 하측 전단부와 후단부가 뒤바퀴(1)와 앞쪽 보조바퀴(16)를 회전시킬 수 있도록 된 제5링크(15);
   를 포함하여, 운전자의 무게중심을 뒤쪽으로 옮기면서 시트부(2)의 핸들(6)을 잡아 당김에 따라 장애물을 용이하게 통과할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 1인승 4륜 컴팩트카.

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