KR102060420B1 - 충격 완화 바퀴구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조는 동력을 바퀴에 전달하는 구동축, 상기 구동축과 상기 바퀴를 고정시키며 상기 구동축의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 연결축, 상기 연결축과 이격되며 상기 연결축의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 림, 상기 림과 상기 연결축을 연결하도록 직경방향으로 연장 형성되고 상기 림의 둘레를 따라 배치되는 복수의 스포크, 상기 복수의 스포크의 일측 단부가 각각 삽입되는 스포크홈, 상기 복수의 스포크의 일측 단부에 각각 연결되며 상기 스포크홈의 내부에 위치되는 제1 탄성체를 포함하고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조는 동력을 바퀴에 전달하는 구동축, 상기 구동축과 상기 바퀴를 고정시키며 상기 구동축의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 연결축, 상기 연결축과 이격되며 상기 연결축의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 림, 상기 림과 상기 연결축에 각각 형성된 스포크홈 및
상기 스포크홈에 양 단부가 각각 삽입되는 다수의 스포크를 포함하고, 상기 다수의 스포크는, 외부하우징 및 상기 외부하우징의 내측에 구비되는 제1 탄성체를 포함한다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 실시예에 따르면 차량 바퀴의 동력 전달 메커니즘이 명확하고 효율적인 외부 충격의 완화가 가능하다.

Description

충격 완화 바퀴구조{IMPACT ABSORTION STRUCTURE OF WHEEL}
본 발명은 충격 완화 바퀴구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바퀴의 스포크에 탄성체를 결합하여 외부 충격을 완화하는 충격 완화 바퀴구조에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 바퀴는 타이어와 휠(Wheel)로 구성되고, 휠은 타이어에 밀착되어 공기압을 유지해주는 림(Rim)과 허브(Hub) 및 림과 허브를 연결하는 스포크(Spoke) 등을 포함한다.
이러한 차량의 바퀴는 노면의 요철 등에 따른 외부 충격을 타이어의 공기압으로 완화하는 구조를 갖는 것이 일반적이며, 바퀴 외부에 충격완화용 현가장치 등이 결합되기도 한다.
종래 차량의 바퀴는 타이어의 공기압만으로 노면의 요철 등에 따른 충격을 완화하는 구조이므로 차량의 주행 중 또는 노면의 둔턱 등을 넘어가는 경우 충격완화용 현가장치 등에 과도한 부담을 주고 현가장치 등의 수명을 감소시킬 수 있다. 이 경우 현가장치 등을 수리 또는 교체하기는 번거롭고 비경제적인 문제점이 있다.
또한, 특정 환경에서 상기 바퀴 외부에 충격완화용 현가장치의 결합이 어려울 수 있다. 특히, 수륙양용보트에 사용되는 바퀴의 경우 선체에 장착된 실린더 등으로 바퀴를 들거나 내리는 구성을 갖게 되어 일반적인 차량에 사용되는 현가장치를 설치하기 어렵고 설치하더라도 비용 및 공간상의 문제로 제작에 어려움이 있다. 이에 따라 수륙양용보트의 경우 바퀴 자체에 외부 충격을 완화할 수 있는 구성을 적용하는 것이 요구된다.
상기한 문제점으로 바퀴 자체에서 충격을 완화할 수 있는 구조의 개발이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 특2001-0079271호에서는 바퀴의 휠에 완충역할을 수행하는 만곡지지대 부분을 구성하여 충격을 완화시키는 충격흡수용 바퀴휠이 개시되어 있다. 상기 만곡지지대 부분은 곡면을 갖는 판스프링으로 구성되며 바퀴의 외부 충격에 따라 판스프링이 휘어지면서 충격을 흡수하는 구조를 갖는다. 그러나 상기 충격흡수용 바퀴휠은 바퀴의 구동축의 구동력 전달이 불명확하고 판스프링이 외부 온도의 변화에 따라 그 탄성 정도가 달라져 겨울철과 여름철의 충격완화 정도가 다르고, 특히 겨울철에는 원활한 충격완화 효과를 기대할 수 없다.
(문헌 0001) 대한민국공개특허 제10-2004-0041292호 (문헌 0002) 대한민국공개특허 특2001-0079271호
위와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은 구동력 전달메커니즘이 명확하고 외부 기온에 관계없는 바퀴의 충격 완화 바퀴구조를 제공하는 것이다.
또한, 수륙양용보트의 바퀴 등 특정 환경에서 충격완화 효과가 뛰어난 충격 완화 바퀴구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조는 동력을 바퀴에 전달하는 구동축, 구동축과 바퀴를 고정시키며 구동축의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 연결축, 연결축과 이격되며 연결축의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 림, 림과 연결축을 연결하도록 직경방향으로 연장 형성되고 림의 둘레를 따라 배치되는 복수의 스포크, 복수의 스포크의 일측 단부가 각각 삽입되는 스포크홈, 복수의 스포크의 일측 단부에 각각 연결되며 스포크홈의 내부에 위치되는 제1 탄성체를 포함한다.
또한, 복수의 스포크는 연결축에 연결되고, 스포크홈은 림에 고정된 판스프링이고 연결축의 방향으로 돌출 형성될 수 있다.
또한, 복수의 스포크는 림에 연결되고, 스포크홈은 상기 연결축에 고정된 판스프링이고 림의 방향으로 돌출 형성될 수 있다.
또한, 복수의 스포크를 서로 연결하는 탄성브릿지를 더 포함할 수 있다.
또한, 림은 내측벽과 외측벽으로 구성되고 림의 내측벽과 외측벽의 사이에는 림의 둘레를 따라 복수의 제2 탄성체이 구비될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조는 동력을 바퀴에 전달하는 구동축, 구동축과 바퀴를 고정시키며 구동축의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 연결축, 연결축과 이격되며 연결축의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 림, 림과 연결축에 각각 형성된 스포크홈 및 스포크홈에 양 단부가 각각 삽입되는 다수의 스포크를 포함하고, 다수의 스포크는, 외부하우징 및 외부하우징의 내측에 구비되는 제1 탄성체를 포함한다.
또한, 제1 탄성체는, 피스톤과 스프링이 구비되는 쇼크업소버(shock absorber)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조에 따르면 판스프링으로 형성되는 스포크홈 및 스포크에 결합되는 제1 탄성체가 구비되어 외부 기온에 관계없이 외부 충격의 완화가 가능하다.
또한, 복수의 스포크와 스포크홈이 구비되어 어느 하나의 방향에서 충격이 가해지더라도 복수의 스포크와 스포크홈에서 유기적으로 충격을 분산시켜 충격 완화 효과가 뛰어나다.
또한, 바퀴의 특정 지점에 하중이 집중되었을 때 바퀴의 탄성 변형으로 장애물 등을 넘어가는데 용이한 이점이 있다.
또한, 복수의 스포크 각각이 독립적으로 유동 가능하므로 스포크 각각의 개별 교체가 용이하며 경제적이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연결축 및 스포크를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조 중 다른 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조 중 다른 일 실시예의 연결축 및 스포크홈을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조를 나타낸 단면도이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연결축 및 스포크를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조 중 다른 일 실시예를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조 중 다른 일 실시예의 연결축 및 스포크홈을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 3을 참고하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조는 동력을 바퀴에 전달하는 구동축(100), 상기 구동축(100)과 상기 바퀴를 고정시키며 상기 구동축(100)의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 연결축(200), 상기 연결축(200)과 이격되며 상기 연결축(200)의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 림(300), 상기 림(300)과 상기 연결축(200)을 연결하도록 직경방향으로 연장 형성되고 상기 림(300)의 둘레를 따라 배치되는 복수의 스포크(400), 상기 복수의 스포크(400)의 일측 단부가 각각 삽입되는 스포크홈(500), 상기 복수의 스포크(400)의 일측 단부에 각각 연결되며 상기 스포크홈(500)의 내부에 위치되는 제1 탄성체(420)를 포함한다.
상기 구동축(100)은 바퀴의 중심축으로 바퀴에 동력을 전달한다.
상기 연결축(200)은 상기 구동축(100)과 같은 원의 중심을 갖고, 상기 구동축(100)과 고정결합된다. 상기 고정결합 수단은 다수의 볼트일 수 있다.
상기 림(300)은 원 형상으로 바퀴의 타이어(T)와 연결되어 바퀴의 외형을 유지하는 동시에 바퀴에 가해지는 하중을 지지한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 림(300)은 외측벽(310)과 내측벽(320)으로 구성될 수 있다. 상기 외측벽(310)과 내측벽(320)은 서로 갖은 원의 중심을 갖는 원 형상으로 서로 마주보도록 배치된다. 상기 림(300)의 외측벽(310)은 타이어(T)와 연결되고 상기 림(300)의 내측벽(320)은 스포크(400) 또는 스포크홈(500)과 연결될 수 있다.
상기 림(300)의 외측벽(310)과 내측벽(320)의 사이에는 복수의 제2 탄성체(330)이 구비될 수 있다.
상기 제2 탄성체(330)는 판스프링일 수 있고 상기 림(300)의 둘레를 따라 다수개가 배치될 수 있다. 상기 제2 탄성체(330)는 단면이 곡선인 곡면 형상의 판일 수 있다. 또한, 상기 제2 탄성체(330)는 단면이 원인 원통 또는 구 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 탄성체(330)는 판재를 사용하여 프레스 또는 Multi-forming 가공법으로 제작될 수 있으며 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 제2 탄성체(330)는 외부 충격에 대한 탄성을 갖고, 상기 바퀴의 외부에서 충격이 가해진 경우 상기 제2 탄성체(330)의 탄성에 의한 복원력으로 바퀴의 충격력을 완화한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 제2 탄성체(330)는 곡면 형상을 갖고 양 단부가 돌출 형성되어 상기 림(300)의 외측벽(310)과 내측벽(320)에 각각 체결되면서 상기 외측벽(310)과 내측벽(320)을 연결한다. 상기 제2 탄성체(330)는 복수개가 일정간격 이격되면서 상기 림(300)의 둘레를 따라 배치되며 외부 하중 또는 충격에 의해 상기 복수개의 제2 탄성체(330)가 서로 독립적으로 변형됨에 따라 바퀴의 일측에 외부 충격이 가해진 경우 상기 복수의 제2 탄성체(330) 중 일부가 탄성변형된다.
본 발명의 스포크(400)는 상기 림(300)과 상기 연결축(200)을 연결하도록 직경방향으로 연장 형성되며 상기 스포크(400)의 단부에는 제1 탄성체(420)가 결합된다. 상기 제1 탄성체(420)는 일정 강성을 갖는 스프링, 판스프링, 고무 등일 수 있다. 상기 스포크(400)는 차량 등의 하중을 지지하고 상기 제1 탄성체(420)는 외부에서 바퀴에 충격이 가해지는 경우 충격력을 완화한다.
상기 제1 탄성체(420)는 쇼크업소버(430)(Shock absorber)를 포함할 수 있다.
상기 쇼크업소버(430)는 밀폐된 실린더 내에서 상하 운동하는 피스톤을 포함하며 바퀴에 가해지는 외부 충격에 따른 상기 제1 탄성체(420)의 진동에너지를 열에너지로 변환시킨다. 상기 쇼크업소버(430)는 단동식 또는 복동식일 수 있다. 또한, 상기 쇼크업소버(430)는 가스식 또는 유압식일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 상기 쇼크업소버(430)는 상기 스포크(400)의 단부에 결합될 수 있고, 상기 스포크(400)의 내부에 수용공간이 구비되어 상기 스포크(400)의 수용공간에 삽입되는 구조를 가질 수 있다. 상기 스포크(400)의 단부 또는 스포크(400)의 내부에 쇼크업소버(430)를 결합함에 따라 차량의 주행 시 승차감을 더욱 편안하게 하며 바퀴에 외부 충격이 가해지는 경우 충격 완화를 더욱 효과적으로 할 수 있다.
상기 스포크(400)는 일정 강성이 확보되는 강체로 형성된 원통형상을 갖고 상기 스포크(400)의 단부에는 상기 제1 탄성체(420)가 결합되는 결합구(410)가 구비될 수 있다. 상기 결합구(410)에 결합되는 제1 탄성체(420)는 상기 스포크(400)의 내측으로 끼워지는 구조를 갖는다. 상기 제1 탄성체(420)의 직경은 상기 원통형상을 갖는 스포크(400)의 외부 직경보다 작은 직경을 갖는 것이 바람직하다.
상기 스포크(400)는 복수개이고 상기 스포크(400)의 개수는 바퀴의 크기와 사용 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서 복수개의 스포크(400)는 상기 림(300) 또는 상기 연결축(200)에 연결되어 상기 림(300) 또는 상기 연결축(200)을 등간격으로 분할할 수 있다.
본 발명의 스포크홈(500)은 상기 림(300) 또는 상기 연결축(200)에 연결된다. 상기 스포크홈(500)이 상기 림(300)에 연결되는 경우 상기 림(300)에서 상기 연결축(200)의 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있고, 상기 스포크홈(500)이 상기 연결축(200)에 연결되는 경우 상기 연결축(200)에서 상기 림(300)의 방향으로 돌출되도록 형성되거나 상기 림(300)에서 상기 연결축(200)의 방향으로 침강되도록 형성될 수 있다.
상기 스포크홈(500)의 내측으로 상기 스포크(400)가 삽입되며 이에 따라 상기 스포크(400)의 외측 면 일부와 상기 스포크홈(500)의 내측 면 일부는 서로 겹쳐지는 구조를 갖고, 상기 스포크(400)의 단부에 결합된 제1 탄성체(420)는 상기 스포크홈(500)의 내부에 구비된다.
본 발명에서 상기 스포크(400)가 상기 연결축(200)에 연결되는 경우 상기 스포크(400)와 연결축(200)은 고정되며 상기 구동축(100)에서 전달되는 구동력은 상기 연결축(200)을 회전시키고 상기 연결축(200)과 연결된 스포크(400)도 함께 회전하게 된다. 상기 스포크(400)가 회전함에 따라 상기 스포크(400)의 단부와 겹쳐진 스포크홈(500)은 상기 연결축(200)의 회전방향으로 회전하여 바퀴 전체를 회전시킨다. 상기 스포크(400)가 상기 림(300)에 연결되는 경우 상기 스포크(400)와 림(300)은 고정되며 상기 구동축(100)에서 전달되는 구동력은 상기 연결축(200)을 회전시키고 상기 연결축(200)과 연결된 스포크홈(500)도 함께 회전하게 된다. 상기 스포크홈(500)이 회전함에 따라 상기 스포크홈(500)과 겹쳐진 스포크(400)가 상기 연결축(200)의 회전방향으로 회전하여 바퀴 전체를 회전시킨다.
상기 스포크홈(500)은 판스프링으로 형성되어 탄성력을 가질 수 있고, 이 경우 상기 스포크(400)가 유동됨에 따라 상기 스포크(400)의 길이방향(수직)의 충격은 상기 제1 탄성체(420) 및 상기 제2 탄성체(330)에 의해 완화되고 상기 스포크(400)의 수평방향 충격은 상기 판스프링으로 형성된 스포크홈(500)에서 완화될 수 있다. 일예로서 상기 스포크(400)가 복수개인 경우 노면의 상태에 따라 바퀴에 외부 충격이 가해질 수 있는데, 상기 바퀴에 가해지는 외부 충격 중 수직방향의 충격은 복수개의 스포크(400) 중 노면과 가까운 거리에 위치하는 스포크(400)의 단부에 결합된 제1 탄성체(420)와 노면과 가까운 거리에 위치하는 제2 탄성체(330)에 의해 수직 충격이 완화되고 상기 외부충격 중 수평방향의 충격은 복수의 스포크(400)와 스포크홈(500)의 접촉면에서 상기 스포크홈(500)의 탄성력에 의해 완화될 수 있다. 상기와 같은 메커니즘을 원활히 수행하기 위하여 상기 스포크(400) 및 스포크홈(500)은 적어도 3개 이상 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서 상기 스포크(400)와 상기 스포크홈(500)은 서로 고정될 수 있다. 상기 스포크(400)의 외측과 상기 스포크홈(500)의 내측이 서로 접촉되면서 고정될 수 있으며, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일실시예에 따르면 차량의 하중을 상기 스포크(400) 및 스포크홈(500)이 지지한다. 상기 스포크홈(500)이 판스프링 등 탄성소재로 형성되는 경우 상기 스포크홈(500)의 탄성력과 상기 스포크(400)의 단부에 결합된 제1 탄성체(420)의 탄성력으로 외부 충격을 완화시킨다.
상기 스포크홈(500)과 제1 탄성체(420)의 탄성력은 차량의 중량 및 사용 목적에 따라 다를 수 있으나 상기 스포크홈(500)과 제1 탄성체(420)는 노면에서 주행 중 과도한 변형 없이 차량의 중량을 지탱하고 노면의 돌출턱이나 홈 등에서 상기 스포크홈(500)과 제1 탄성체(420)가 일정 비율로 변형되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서 상기와 같은 구성을 갖는 충격 완화 바퀴구조는 노면에서 받는 충격을 바퀴 자체에서 완화시키는 동시에 차량이 노면의 돌출턱이나 낮은 장애물 등을 넘어갈 경우 바퀴의 특정 지점에 하중이 작용하여 상기 스포크홈(500)과 제1 탄성체(420)가 탄성변형되어 바퀴의 형상이 변형된다. 이에 따라 노면의 돌출턱이나 낮은 장애물과 바퀴의 접촉면적이 증가하고 마찰력과 지지력이 확보되어 차량이 상기 돌출턱이나 장애물의 상부로 넘어가기 용이하다.
상기 스포크(400) 또는 스포크홈(500)은 상기 연결축(200)의 너비를 따라 복수개가 구비될 수 있다. 이 경우 상기 스포크(400) 또는 스포크홈(500)은 상기 연결축(200)의 둘레를 따라 복수개가 일정 간격 이격되어 구비되는 동시에 상기 연결축(200)의 너비를 따라 복수개가 병렬로 구비될 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하여 이를 더욱 자세히 설명하면 본 발명의 일 실시예에서 상기 스포크(400)는 연결축(200)의 둘레를 따라 복수개가 일정 간격 이격되어 구비되고 상기 연결축(200)의 둘레를 따라 구비되는 복수의 스포크(400)는 전체 형상이 원형을 이룰 수 있다. 그리고 상기 스포크(400)는 연결축(200)의 너비를 따라 복수개가 병렬로 구비되며 이 경우 상기 복수의 스포크(400)는 전체 형상이 원통 형상을 이룰 수 있다. 상기 병렬로 구비되는 복수의 스포크(400)는 서로 일정 간격 이격되어 구비될 수 있고 상기 연결축(200)의 둘레를 따라 구비되는 복수의 스포크(400)가 상기 연결축(200)의 너비를 따라 반복 배열될 수 있다. 또한, 상기 병렬로 구비되는 복수의 스포크(400)는 상기 연결축(200)에서 하나의 접선을 공유하면서 상기 접선에 수직인 방향으로 나란히 배열되거나 서로 다른 접선을 갖고 상기 접선에 수직인 방향으로 배열될 수 있다. 이 경우 상기 연결축(200)에 상기 스포크홈(500)이 구비되는 경우도 상응하는 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에서 상기 스포크(400)는 림(300)의 내측 둘레를 따라 복수개가 일정 간격 이격되어 구비되고 상기 림(300)의의 내측 둘레를 따라 구비되는 복수의 스포크(400)는 전체 형상이 내부가 중공된 원형 형상을 이룰 수 있다. 그리고 상기 스포크(400)는 림(300)의 너비를 따라 복수개가 병렬로 구비되며 이 경우 상기 복수의 스포크(400)는 전체 형상이 내부가 중공된 원통 형상을 이룰 수 있다. 상기 병렬로 구비되는 복수의 스포크(400)는 서로 일정 간격 이격되어 구비될 수 있고 상기 림(300)의 내측 둘레를 따라 구비되는 복수의 스포크(400)가 상기 림(300)의 너비를 따라 반복 배열될 수 있다. 또한, 상기 병렬로 구비되는 복수의 스포크(400)는 상기 림(300)의 내측 면에서 하나의 접선을 공유하면서 상기 접선에 수직인 방향으로 나란히 배열되거나 서로 다른 접선을 갖고 상기 접선에 수직인 방향으로 배열될 수 있다. 이 경우 상기 림(300)에 상기 스포크홈(500)이 구비되는 경우도 상응하는 구조를 가질 수 있다.
상기 복수의 스포크(400) 및 스포크홈(500)은 서로 독립적으로 유동되는 것이 바람직하다.
위와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따르면 외부 충격이나 하중이 바퀴의 특정 지점에 집중되는 경우 상기 복수의 스포크(400) 및 스포크홈(500)이 독립적으로 유동되어 상기 스포크홈(500) 및 제1 탄성체(420)의 변형이 바퀴의 특정 지점에서 독립적으로 진행되므로 바퀴의 구동력 손실을 감소시키고 차량의 승차감을 뛰어나게 한다.
본 발명에서 상기 복수의 스포크(400)를 서로 연결하는 탄성브릿지(600)를 더 포함할 수 있다. 상기 탄성브릿지(600)는 판스프링 또는 케이블 등의 탄성소재로 형성될 수 있고, 상기 복수의 스포크(400) 사이에서 인장 또는 압축력을 제공할 수 있다. 상기 탄성브릿지(600)를 통해 상기 복수의 스포크(400)가 서로 연결되므로 상기 스포크(400)에 작용하는 충격 또는 하중을 다른 스포크(400)에 분산할 수 있고 어느 하나의 스포크(400)에 작용할 수 있는 과도한 충격 또는 하중의 부담을 방지하여 스포크(400)의 수명을 연장시킬 수 있다. 나아가 상기 바퀴의 특정 지점에 충격 또는 하중이 작용하는 경우 상기 탄성브릿지(600)를 통해 상기 복수의 스포크(400)가 서로 유기적으로 하중을 분산하게 되어 충격 완화 효과를 보조할 수 있다.
상기 탄성브릿지(600)는 상기 림(300) 또는 연결축(200)의 둘레를 따라 구비되는 복수의 스포크(400)를 서로 연결할 수 있고, 상기 림(300) 또는 연결축(200)의 너비를 따라 구비되는 복수의 스포크(400)를 서로 연결할 수 있다. 상기 탄성브릿지(600)는 상기 바퀴의 내측으로 볼록하도록 곡면을 갖는 판 형상을 가질 수 있다.
제2 실시예
본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조는 동력을 바퀴에 전달하는 구동축(100), 상기 구동축(100)과 상기 바퀴를 고정시키며 상기 구동축(100)의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 연결축(200), 상기 연결축(200)과 이격되며 상기 연결축(200)의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 림(300), 상기 림(300)과 상기 연결축(200)에 각각 형성된 스포크홈(500) 및 상기 스포크홈(500)에 양 단부가 각각 삽입되는 다수의 스포크(400)를 포함하고, 상기 다수의 스포크(400)는, 외부하우징(440) 및 상기 외부하우징(440)의 내측에 구비되는 제1 탄성체(420)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조의 구동축(100), 연결축(200), 림(300) 및 제1 탄성체(420)는 상술한 제1 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조의 구동축(100), 연결축(200), 림(300) 및 제1 탄성체(420)와 구성 및 기능이 동일할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 스포크(400)는 상기 림(300)과 상기 연결축(200)을 연결하도록 직경방향으로 연장 형성되며 상기 스포크(400)의 내측에는 제1 탄성체(420)가 결합된다.
상기 스포크(400)는 외부하우징(440) 및 제1 탄성체(420)를 포함한다. 상기 외부하우징(440)은 원통형상을 갖고 상기 외부하우징(440)의 내측에는 상기 제1 탄성체(420)가 결합되는 결합구(410)가 구비될 수 있다. 상기 제1 탄성체(420)는 상기 외부하우징(440)의 내측 결합구(410)에 체결되며 상기 제1 탄성체(420)는 상기 원통형상을 갖는 외부하우징(440)의 외부 직경보다 작은 직경을 갖는 것이 바람직하다. 상기 제1 탄성체(420)는 일정 강성을 갖는 스프링, 판스프링, 고무 등일 수 있다. 상기 스포크(400)는 차량 등의 하중을 지지하고 상기 제1 탄성체(420)는 외부에서 바퀴에 충격이 가해지는 경우 충격력을 완화한다.
상기 제1 탄성체(420)는 일정 강성을 갖는 스프링, 판스프링, 고무 등일 수 있다. 상기 스포크(400)는 차량 등의 하중을 지지하고 상기 제1 탄성체(420)는 외부에서 바퀴에 충격이 가해지는 경우 충격력을 완화한다.
상기 제1 탄성체(420)는 쇼크업소버(430)(Shock absorber)를 포함할 수 있다.
상기 쇼크업소버(430)는 밀폐된 실린더 내에서 상하 운동하는 피스톤을 포함하며 바퀴에 가해지는 외부 충격에 따른 상기 제1 탄성체(420)의 진동에너지를 열에너지로 변환시킨다. 상기 쇼크업소버(430)는 단동식 또는 복동식일 수 있다. 또한, 상기 쇼크업소버(430)는 가스식 또는 유압식일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 상기 쇼크업소버(430)는 상기 스포크(400)의 내부에 수용공간이 구비되어 상기 스포크(400)의 수용공간에 삽입되는 구조를 가질 수 있다. 스포크(400)의 내부에 쇼크업소버(430)를 결합함에 따라 차량의 주행 시 승차감을 더욱 편안하게 하며 바퀴에 외부 충격이 가해지는 경우 충격 완화를 더욱 효과적으로 할 수 있다.
상기 외부하우징(440)은 일정 강성이 확보되는 강체로 형성된 원통형상을 갖고 상기 외부하우징(440)의 내부에는 상기 제1 탄성체(420)가 결합되는 결합구(410)가 구비될 수 있다. 상기 결합구(410)에 결합되는 제1 탄성체(420)는 상기 스포크(400)의 내측으로 끼워지는 구조를 갖는다. 상기 제1 탄성체(420)의 직경은 상기 원통형상을 갖는 스포크(400)의 외부 직경보다 작은 직경을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서 상기 스포크(400)의 외부하우징(440)은 판스프링으로 형성되어 상기 연결축(200) 및 상기 림(300)에 고정결합될 수 있다. 이 경우 상기 외부하우징(440)은 차량의 하중을 지지하는 한편 일정 탄성을 갖게 되어 외부 충격을 완화하게 된다. 상기 외부하우징(440)의 단부에는 돌출편이 형성될 수 있고 상기 돌출편이 각각 연결축(200) 및 림(300)에 고정되는 구조를 가질 수 있다.
상기 스포크(400)는 복수개이고 상기 스포크(400)의 개수는 바퀴의 크기와 사용 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서 복수개의 스포크(400)는 상기 림(300)과 상기 연결축(200)에 각각 연결되어 상기 림(300) 및 상기 연결축(200)을 등간격으로 분할할 수 있다.
본 발명의 스포크홈(500)은 상기 림(300) 및 상기 연결축(200)에 각각 연결된다. 상기 림(300)에 연결되는 스포크홈(500)은 상기 림(300)에서 상기 연결축(200)의 방향으로 돌출되도록 형성되거나 상기 연결축(200)에서 상기 림(300)의 방향으로 침강되도록 형성될 수 있고, 상기 연결축(200)에 연결되는 스포크홈(500)은 상기 연결축(200)에서 상기 림(300)의 방향으로 돌출되도록 형성되거나 상기 림(300)에서 상기 연결축(200)의 방향으로 침강되도록 형성될 수 있다.
상기 스포크홈(500)의 내측으로 상기 스포크(400)가 삽입되며 이에 따라 상기 스포크(400)의 외측 면 일부와 상기 스포크홈(500)의 내측 면 일부는 서로 겹쳐지는 구조를 가질 수 있다.
본 발명에서 상기 스포크(400)는 상기 연결축(200) 및/또는 상기 림(300)에 고정될 수 있으며 상기 구동축(100)에서 전달되는 구동력은 상기 연결축(200)을 회전시키고 상기 연결축(200)과 연결된 스포크(400)도 함께 회전하게 된다. 상기 스포크(400)가 회전함에 따라 상기 연결축(200)의 회전 방향으로 바퀴 전체를 회전시킨다.
상기 스포크홈(500)은 판스프링으로 형성되어 탄성력을 가질 수 있고, 이 경우 상기 스포크(400)가 유동됨에 따라 상기 스포크(400)의 길이방향(수직)의 충격은 상기 제1 탄성체(420)에 의해 완화되고 상기 스포크(400)의 수평방향 충격은 상기 판스프링으로 형성된 스포크홈(500)에서 완화될 수 있다. 또한 상기 외부하우징(440)이 판스프링으로 형성되는 경우 상기 수직 및 수평 방향의 충격의 완화를 더욱 보조할 수 있다. 일예로서 상기 스포크(400)가 복수개인 경우 노면의 상태에 따라 바퀴에 외부 충격이 가해질 수 있는데, 상기 바퀴에 가해지는 외부 충격 중 수직방향의 충격은 복수개의 스포크(400) 중 노면과 가장 가까운 거리에 위치하는 스포크(400)의 내측에 결합된 제1 탄성체(420)와 판스프링으로 형성되는 외부하우징(440)에 의해 수직 충격이 완화되고 상기 외부충격 중 수평방향의 충격은 복수의 스포크(400)와 스포크홈(500)의 접촉면에서 상기 스포크홈(500)과 판스프링으로 형성된 상기 외부하우징(440)의 탄성력에 의해 완화될 수 있다. 상기와 같은 메커니즘을 원활히 수행하기 위하여 상기 스포크(400) 및 스포크홈(500)은 적어도 4개 이상 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서 상기 스포크(400)와 상기 스포크홈(500)은 서로 고정될 수 있다. 상기 스포크(400)의 외측과 상기 스포크홈(500)의 내측이 서로 접촉되면서 고정될 수 있으며, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일실시예에 따르면 차량의 하중을 상기 스포크(400) 및 스포크홈(500)이 지지한다. 상기 스포크홈(500)이 판스프링 등 탄성소재로 형성되는 경우 상기 스포크홈(500)의 탄성력과 상기 스포크(400)의 내측에 결합된 제1 탄성체(420)의 탄성력으로 외부 충격을 완화시킨다.
상기 스포크홈(500)과 제1 탄성체(420)의 탄성력은 차량의 중량 및 사용 목적에 따라 다를 수 있으나 상기 스포크홈(500)과 제1 탄성체(420)는 노면에서 주행 중 과도한 변형 없이 차량의 중량을 지탱하고 노면의 돌출턱이나 홈 등에서 상기 스포크홈(500)과 제1 탄성체(420), 외부하우징(440)이 일정 비율로 변형되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서 상기와 같은 구성을 갖는 충격 완화 바퀴구조는 노면에서 받는 충격을 바퀴 자체에서 완화시키는 동시에 차량이 노면의 돌출턱이나 낮은 장애물 등을 넘어갈 경우 바퀴의 특정 지점에 하중이 작용하여 상기 외부하우징(440), 스포크홈(500)과 제1 탄성체(420)가 탄성변형되어 바퀴의 형상이 변형된다. 이에 따라 노면의 돌출턱이나 낮은 장애물과 바퀴의 접촉면적이 증가하고 마찰력과 지지력이 확보되어 차량이 상기 돌출턱이나 장애물의 상부로 넘어가기 용이하다.
상기 스포크(400) 또는 스포크홈(500)은 상기 연결축(200)의 너비를 따라 복수개가 구비될 수 있다. 이 경우 상기 스포크(400) 또는 스포크홈(500)은 상기 연결축(200)의 둘레를 따라 복수개가 일정 간격 이격되어 구비되는 동시에 상기 연결축(200)의 너비를 따라 복수개가 병렬로 구비될 수 있다.
이를 더욱 자세히 설명하면 본 발명의 일 실시예에서 상기 스포크(400)는 연결축(200)의 둘레를 따라 복수개가 일정 간격 이격되어 구비되고 상기 연결축(200)의 둘레를 따라 구비되는 복수의 스포크(400)는 전체 형상이 원형을 이룰 수 있다. 그리고 상기 스포크(400)는 연결축(200)의 너비를 따라 복수개가 병렬로 구비되며 이 경우 상기 복수의 스포크(400)는 전체 형상이 원통 형상을 이룰 수 있다. 상기 병렬로 구비되는 복수의 스포크(400)는 서로 일정 간격 이격되어 구비될 수 있고 상기 연결축(200)의 둘레를 따라 구비되는 복수의 스포크(400)가 상기 연결축(200)의 너비를 따라 반복 배열될 수 있다. 또한, 상기 병렬로 구비되는 복수의 스포크(400)는 상기 연결축(200)에서 하나의 접선을 공유하면서 상기 접선에 수직인 방향으로 나란히 배열되거나 서로 다른 접선을 갖고 상기 접선에 수직인 방향으로 배열될 수 있다.
상기 복수의 스포크(400) 및 스포크홈(500)은 서로 독립적으로 유동되는 것이 바람직하다.
위와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따르면 외부 충격이나 하중이 바퀴의 특정 지점에 집중되는 경우 상기 복수의 스포크(400) 및 스포크홈(500)이 독립적으로 유동되어 상기 외부하우징(440), 스포크홈(500) 및 제1 탄성체(420)의 변형이 바퀴의 특정 지점에서 독립적으로 진행되므로 바퀴의 구동력 손실을 감소시키고 차량의 승차감을 뛰어나게 한다.
본 발명에서 상기 복수의 스포크(400)를 서로 연결하는 탄성브릿지(600)를 더 포함할 수 있다. 상기 탄성브릿지(600)는 판스프링 또는 케이블 등의 탄성소재로 형성될 수 있고, 상기 복수의 스포크(400) 사이에서 인장 또는 압축력을 제공할 수 있다. 상기 탄성브릿지(600)를 통해 상기 복수의 스포크(400)가 서로 연결되므로 상기 스포크(400)에 작용하는 충격 또는 하중을 다른 스포크(400)에 분산할 수 있고 어느 하나의 스포크(400)에 작용할 수 있는 과도한 충격 또는 하중의 부담을 방지하여 스포크(400)의 수명을 연장시킬 수 있다. 나아가 상기 바퀴의 특정 지점에 충격 또는 하중이 작용하는 경우 상기 탄성브릿지(600)를 통해 상기 복수의 스포크(400)가 서로 유기적으로 하중을 분산하게 되어 충격 완화 효과를 보조할 수 있다.
상기 탄성브릿지(600)는 상기 림(300) 또는 연결축(200)의 둘레를 따라 구비되는 복수의 스포크(400)를 서로 연결할 수 있고, 상기 림(300) 또는 연결축(200)의 너비를 따라 구비되는 복수의 스포크(400)를 서로 연결할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 충격 완화 바퀴구조에 따르면 제1 탄성체(420), 제2 탄성체(330), 스포크홈(500) 및 탄성브릿지(600)에서 단계적으로 흡수될 수 있으며, 상기 제1 탄성체(420), 제2 탄성체(330), 스포크홈(500) 및 탄성브릿지(600)의 재질 또는 탄성계수를 서로 다르게 형성하여 외부 기온에 큰 영향이 없이 고른 충격 흡수가 가능한 장점이 있다.
100 : 구동축
200 : 연결축
300 : 림 310 : 외측벽
320 : 내측벽 330 : 제2 탄성체
400 : 스포크 410 : 결합구
420 : 제1 탄성체 430 : 쇼크업소버
440 : 외부하우징
500 : 스포크홈
600 : 탄성브릿지
T : 타이어

Claims (7)

  1. 동력을 바퀴에 전달하는 구동축;
    상기 구동축과 상기 바퀴를 고정시키며 상기 구동축의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 연결축;
    상기 연결축과 이격되며 상기 연결축의 외부 둘레를 감싸도록 형성되는 림;
    상기 림과 상기 연결축을 연결하도록 직경방향으로 연장 형성되고 상기 림의 둘레를 따라 배치되는 복수의 스포크;
    상기 복수의 스포크의 일측 단부가 각각 삽입되는 스포크홈; 및
    상기 복수의 스포크의 일측 단부에 각각 연결되며 상기 스포크홈의 내부에 위치되는 제1 탄성체;를 포함하고,
    상기 림은 내측벽과 외측벽으로 구성되고, 상기 림의 내측벽과 외측벽의 사이에는 상기 림의 둘레를 따라 배치되며 탄성에 의한 복원력으로 바퀴의 충격을 완화하는 복수의 제2 탄성체가 구비되며,
    상기 복수의 스포크는 상기 림에 연결되고,
    상기 스포크홈은 상기 연결축에 고정된 판스프링이고, 상기 림의 방향으로 돌출 형성되며,
    상기 복수의 스포크를 서로 연결하는 탄성브릿지를 더 포함하고,
    상기 탄성브릿지는 상기 바퀴의 내측으로 볼록하도록 곡면을 갖는 판 형상으로 형성되어, 상기 복수의 스포크 사이에서 인장 또는 압축력을 제공하는 것을 특징으로 하는 충격 완화 바퀴구조.
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