KR102580329B1 - 차량용 도어 장치 및 자율주행 셔틀 버스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 도어 장치 및 자율주행 셔틀 버스에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 도어의 개폐동작에 필요한 구동력을 제공하는 구동모터와 도어의 상단이 안정될 수 있도록 지지하는 제2 안정레버 사이의 영역에 도어를 제외하고는 도어를 개폐하기 위한 구조물을 가지지 않는다.
본 발명에 따르면, 개폐영역을 최대화시키면서도 외부의 돌발 상황에서 안정적이고, 내부의 활용공간도 최대화시킬 수 있다.

Description

차량용 도어 장치 및 자율주행 셔틀 버스{DOOR APPARATUS OF VEHICLE AND AUTONOMOUS SHUTTLE BUS}

본 발명은 차량용 도어 개폐 기술에 관한 것으로, 특히 소형 전기차의 도어 개폐 기술과 관련된다.

근래, 전통적인 내연기관 차량의 구동 및 주행 시스템과는 다른 전기차나 자율주행차에 관한 기술적 진보가 큰 폭으로 이루어지고 있다.

전기차는 그 주행력을 배터리에 의존하고 있으며, 배터리의 용량이 전기차의 상품성을 결정하기도 한다. 그래서 차량의 저부에 배터리를 충분히 배치시켜서 전기차의 주행지속 성능을 최대한 확보할 필요가 있다.

또, 종래에는 운전자가 차량에 탑승하여 직접 구동장치를 조작함으로써 차량을 주행시키고 있으나, 근자에는 차량 스스로 판단하여 자율 주행을 하는 차량이 속속 개발되고 있다. 그런데, 이러한 자율주행차량은 탑승자의 안전과 관련하여 기술적 안정성이 완벽하게 검증되었다고 보기에는 이르다. 그래서 자율주행차량은 번잡한 도시나 고속도로와 같이 순간순간 도비정형적인 상황이 연출되는 곳에서의 주행보다는 도로 상황이 비교적 정적이어서 사고 위험성이 적은 로컬의 작은 영역 내에서 승객들을 이동시키는 셔틀버스로서 활용하려는 시도가 활발히 연구되고 있다.

자율주행 셔틀버스는 비교적 좁은 도로 구간을 지나가기도 해야 되는 점, 많은 승객들을 태울 필요가 없는 점, 자율주행에 적합한 전기차로 구비되는 점 등의 이유 때문에 상당히 소형으로 설계되고 있다. 그래서 소형이면서도 배터리의 용량은 크고, 가급적 최대한의 탑승공간을 확보시키기 위한 방향으로 자율주행 셔틀버스에 대한 연구가 진행되고 있다.

일반적으로 차량에는 탑승자가 승차 및 하차를 할 수 있도록 도어가 설치된다.

차량에 구비되는 도어는 수동으로 개폐되는 것이 일반적이나, 버스의 경우에는 운전사가 도어를 자동으로 개폐시키도록 구현되고 있다. 다만 버스의 경우에는 운전사가 도어의 개폐 조작을 담당하지만, 자율주행 셔틀버스의 경우에는 도어의 개폐 조작을 담당하는 담당자가 없기 때문에 도어 개폐시의 안정성이 문제될 수 있다.

대개의 경우 차량의 도어를 개폐하는 방식으로 여닫이 방식(공개 실용신안 20-1997-0030235호 참조), 접철 방식(실용신안 공개 20-1997-0029663호), 미닫이 방식(공개 실용신안20-1995-0008547호 참조) 등이 알려져 있다.

여닫이 방식은 자가용과 같은 소형 차량에 주로 적용되는 개폐 방식인데, 도어의 일 측을 기준으로 타 측이 회전하도록 되어 있어서 도어를 개폐하기 위한 외부 공간이 크게 소요되고, 이는 종종 예기치 못한 사고를 일으키기도 한다.

접철 방식은 상대적으로 대형인 버스의 앞 측 도어를 개폐하는 방식으로서, 도어를 개폐하기 위한 공간이 차량 내부에 확보되기 때문에 외부 상황과는 무관한 안정성을 가진다. 그런데, 접철 방식은 실내에 개폐를 위한 공간을 확보하기 곤란한 소형 차량에는 적용이 곤란한 단점이 있다. 더욱이 접철 방식을 위한 공간 확보 때문에, 전기차의 경우에는 배터리의 배치 공간이 축소되는 단점이 수반될 수 있다.

미닫이 방식은 차량의 도어가 외측으로 살짝 밀려진 상태에서 후방으로 직선 이동하는 방식으로서, 도어를 개폐하기 위한 공간이 차량의 외측에 있다는 점에서 실내 공간의 활용도가 높다. 또한, 도어를 개폐하기 위한 실외 공간이 최소화되기 때문에 안정성도 확보된다. 그러나 도어가 차량의 후방으로 이동되더라도 차량의 전후 폭 내에서 이루어져야 하기 때문에 그 전후 폭을 확보할 수 없을 정도의 소형 차량에는 적용이 곤란하다.

한편, 등록특허 10-1661525호(이하 '종래기술'이라 함)는 위와 같은 여러 방식의 단점들을 보완할 수 있는 도어 개폐 기술을 제시하고 있다.

그런데, 종래기술에 따르면, 제1구동바, 제2 구동바, 아치형 연결바 등이 실내 측 공간을 점유하고 있기 때문에 그 만큼 실내 공간의 손실을 발생시킨다.

본 발명은 실내 공간을 최대한 확보하되 도어를 개패하기 위한 외측의 공간 확보가 최소화될 수 있는 기술에 대한 고민으로부터 도출되었다.

본 발명에 따른 차량용 도어 장치는 개폐 가능하게 마련되는 도어; 상기 도어를 개폐시키기 위한 구동력을 제공하고, 수직선을 회전축으로 하여 회전하는 구동축을 가지며, 차체의 하부 프레임에 고정 결합되는 구동모터; 일 측은 상기 도어의 하단부 제1 지점에 힌지 결합되고, 타 측은 상기 구동축에 고정 결합되는 구동레버; 상기 구동레버와 일정 간격 이격되고, 일 측은 상기 도어의 하단부 제2 지점에 힌지 결합되며, 타 측은 상기 구동축으로부터 이격된 지점에서 차체의 하부 프레임에 힌지 결합됨으로 상기 구동레버의 작동 시에 상기 도어가 안정적으로 동작될 수 있게 하는 제1 안정레버; 및 일 측은 상기 도어의 상단부 일 지점에 힌지 결합되고, 타 측은 차체의 상부 프레임에 힌지 결합됨으로써 상기 구동레버의 작동 시에 상기 도어가 안정적으로 동작될 수 있게 하는 제2 안정레버; 를 포함하며, 상기 제1 지점과 상기 제2 지점의 높이는 동일하고, 상기 구동모터와 상기 제2 안정레버 사이의 영역에는 상기 도어를 제외하고는 상기 도어를 개폐하기 위한 구조물을 가지지 않는다.

상기 구동모터는 상기 구동축; 및 상기 구동축을 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터본체; 를 포함하고, 상기 구동레버는 상기 모터본체의 하방에서 상기 구동축과 결합된다.

상기 구동축에는 중심에서 바깥 방향으로 돌출된 키돌기가 구비되고, 상기 구동레버는 상방향으로 개구되어서 상기 구동축이 상측에서 하측 방향으로 삽입되어서 상호 결합되는 형태를 가지게 하는 삽입홈이 일 측에 형성되어 있으며, 상기 삽입홈은 중심에서 바깥 방향으로 더 패여서 상기 키돌기가 삽입되는 키홈부위가 있다.

구동모터는 상기 모터본체에서 수평선을 회전축하여 회전하도록 발생하는 구동력을 수직선을 회전축으로 하여 회전하도록 방향을 전환하여 상기 구동축에 전달하는 전환기를 더 포함한다.

상기 제1 안정레버는 직선 형태이고, 상기 구동레버는 타 기구물과의 간섭을 방지하기 위해 곡선형태를 가지는 곡선부분; 및 상기 곡선부분보다 더 큰 회전 반경으로 회전하도록 상기 곡선부분의 타 측에서 상기 제1 안정레버와 평행한 직선 형태로 연장되는 직선부분; 을 가지며, 상기 도어가 닫혔을 때 상기 직선부분이 상기 제1 안정레버보다 외측에 배치된다.

상기 도어, 상기 구동모터, 상기 구동레버, 상기 제1 안정레버 및 상기 제2 안정레버는 각각 상호 대칭되게 쌍으로 구비됨으로써 양문 도어형이다.

한편, 본 발명에 따른 자율주행 셔틀 버스에는 위의 차량용 도어 장치가 적용되어 있다.

본 발명에 따르면 도어가 바깥 측으로 밀어지면서 회전하는 구조를 가지면서도 도어를 개폐시키기 위한 구조물이 도어의 상단 부위와 하단 부위에만 있기 때문에 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 개폐영역의 상단과 하단 사이에 승하차자(이하 '탑승자')들과 간섭될 수 있는 도어의 개폐를 위한 구조물이 없어서 개폐영역을 최대화시킬 수 있고, 그 만큼 편리한 승하차가 가능해진다.

둘째, 차량 내부 공간이 최대화된다.

셋째, 배터리를 배치할 공간을 더 확보할 수 있어서 전기차의 배터리 용량을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 도어 장치가 적용된 자율주행 셔틀버스에 대한 외관도이다.
도 2는 도 1의 자율주행 셔틀버스에 적용된 본 발명의 일 실시예에 따른 도어 장치에 대한 사시도이다.
도 3은 도 2의 도어 장치에 적용된 구동모터에 대한 개략도이다.
도 4는 도 2의 도어 장치에 적용된 구동레버에 대한 발췌도이다.
도 5 내지 도 7은 도 2의 도어 장치의 작동 과정의 상태들을 예시하고 있다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 설명의 간결함을 위해 중복되는 구성에 대한 설명은 가급적 생략하거나 압축한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 도어 장치(100)가 적용된 자율주행 셔틀버스(SB)를 보여주고 있다.

자율주행 셔틀버스(SB)는 양문형 도어(110)를 가진다. 다만, 양문형 도어(110)는 서로 동일한 개폐 구조를 가지기 때문에 차량용 도어 장치(100)의 구체적인 설명에서는 일 측 도어(110)의 개폐 구조에 대한 설명으로 나 머지 타 측 도어(110)의 개폐 구조에 대한 설명을 갈음한다.

도 2는 자율주형 셔틀버스(SB)의 내부에서 바깥 측 방향으로 바라본 도어 장치(100)에 대한 사시도이다. 도 2는 현재 일 측의 도어(110)가 개방되는 과정에서 있고, 전(全) 측의 도어(110)가 개방되는 과정에 있고, 후(後) 측의 도어(110)는 폐쇄된 상태에 있다. 다만, 도어(110)가 개방되거나 폐쇄될 때에는 개폐영역이 최대화를 위해 양 측의 도어(110)가 함께 개방되거나 폐쇄되도록 구현되는 것이 바람직하지만, 실시하기에 따라서는 어느 일 측의 도어(110)만 개방되거나 폐쇄되도록 구현될 수도 있을 것이다.

계속하여 전 측의 도어(100) 부위에 대하여 더 구체적으로 설명한다.

도어 장치(100)는 도어(110), 구동모터(120), 구동레버(130), 제1 안정레버(140), 제2 안정레버(150)를 포함한다.

도어(110)는 개폐 가능하게 마련된다. 이러한 도어(110)는 종래 소형 차량의 도어처럼 어느 일 측이 고정된 상태로 회전 중심이 되고, 타 측이 열리거나 닫히는 여닫이식 개폐 구조를 가지지 않는다. 대신 본 발명에서의 도어(110)는 그 전체가 회전과 수평 이동을 수반하면서 궁극적으로 전방 이동 또는 후방 이동에 의해 개폐되는 구조를 가진다.

구동모터(120)는 도어(110)를 개폐시키기 위한 구동력을 제공하며, 차체의 하부 프레임(DF)에 고정 결합된다. 이러한 구동모터(120)는 도 3의 개략도에서와 같이 구동축(121), 모터본체(122) 및 감속기(123)를 포함한다.

구동축(121)은 수직선을 회전축으로 하여 회전하며, 중심에서 바깥 방향으로 돌출된 키돌기(121a)를 구비한다.

모터본체(122)는 구동축(121)을 회전시키기 위한 구동력을 발생시킨다.

감속기(123)는 일정한 기어비로 모터본체(122)에서 발생된 회전 구동력을 감속한다.

또한, 감속기(123)는 모터본체(122)에서 수평선을 회전축으로 하여 회전하도록 발생하는 구동력을 수직선을 회전축으로 하여 회전하도록 방향을 전환하여 구동축(121)에 전달하는 전환기로서의 기능도 담당한다. 이렇게 회전 구동력을 전환시키는 구조를 통해 구동모터(120)의 상하 높이를 줄임으로써 탑승객들과 구동모터(120) 간의 간섭을 최소화시키고 있다.

구동레버(130)는 일 측이 도어(110)의 하단부 제1 지점(P1)에 힌지 결합되고, 타 측은 구동축(121)에 고정 결합된다. 이러한 구동레버(130)는 도 4의 발췌도에서와 같이 결합부분(131), 곡선부분(132) 및 직선부분(133)을 가진다.

결합부분(131)은 구동레버(130)의 타 측 부위를 이루며, 삽입홈(131a)을 가진다.

삽입홈(131a)은 상방향으로 개구되어서 구동축(121)이 상측에서 하측 방향으로 꼽히도록 삽입될 수 있게 되어 있다. 그리고 구동축(121)이 삽입홈(131a)에 삽입됨으로써 구동모터(120)와 구동레버(130)가 상호 결합된다. 이를 위해 삽입홈(131a)은 중심에서 바깥 방향으로 더 패여서 키돌기(121a)가 삽입되는 키홈부위(KG)를 가진다. 따라서 키돌기(121a)가 키홈부위(kG)에 삽입됨으로써 구동축(121)의 회전에 연동하여 구동레버(130)가 회전될 수 있도록 되어 있다.

그리고 구동레버(130)와 구동축(121) 간의 결합 형태에 의해, 구동레버(130)는 모터본체(122) 및 감속기(123)의 하방에 위치한 상태에서 구동축(121)과 결합한다. 즉, 도어(110)의 개폐를 위한 일 구성인 구동레버(130)가 모터본체(122)보다 하방에 배치됨으로써 탑승객들과의 간섭이 배제되기 때문에 개폐영역을 최대화시킬 수 있는 것이다.

곡선부분(132)은 결합부분(131)의 일 측에서 일 측 방향으로 더 연장되며, 타 기구물(예를 들면 차체의 프레임 등)들과의 간섭을 방지하기 위해 곡선형태를 가진다.

직선부분(133)은 곡선부분(132)의 일 측에서 일 측 방향으로 더 연장되기 때문에 곡선부분(132)보다 더 큰 회전 반경으로 회전한다. 이러한 직선부분(133)은 직선 형태의 제1 안정레버(140)와 평행한 직선 형태로 연장된다. 그리고 도 2의 후 측 도어(110) 부위에서 보이는 바와 같이, 도어(110)가 닫혔을 때 직선부분(133)이 제1 안정레버(140)보다 외측(도면에서는 우측)에 배치되도록 되어 있으며, 그 일 측이 도어(110)의 제1 지점(P1)에 힌지 결합된다.

제1 안정레버(140)는 구동레버(130)와 일정 간격 이격되고, 일 측은 도어(110)의 하단부 제2 지점(P2)에 힌지 결합되며, 타 측은 구동축(121)으로부터 이격된 지점에서 차체의 하부 프레임(DF)에 힌지 결합된다. 이러한 제1 안정레버(140)는 직선 형태를 가지며, 구동레버(130)의 작동 시에 도어(110)가 안정적으로 동작될 수 있게 제2 지점(P2)을 지지하는 기능을 가진다.

제2 안정레버(150)는 일 측이 도어(110)의 상단부 일 지점에 힌지 결합되고, 타 측은 차체의 상부 프레임(UF)에 힌지 결합된다. 이러한 제2 안정레버(150)에 의해 구동레버(130)의 작동 시에 도어(110)의 상단 일 지점이 지지됨으로써, 도어(110)의 상단이 바깥으로 젖혀지지 않으면서 도어(110)가 안정적으로 회전 및 수평 이동을 수행할 수 있게 된다.

도 2를 포함하여, 도 5, 도 6 및 도 7은 순서적으로 도어(110)가 열리는 과정을 도시하고 있다. 도 7은 도어(110)가 최대로 개방된 상태를 보여주고 있다. 도 7을 통해 구동레버(130)의 곡선부분(132)이 차체의 측면 프레임 부위와 간섭되지 않는 것을 확인할 수 있다. 즉, 구동레버(130)의 곡선부분(132)에 의해 도어(110)가 최대로 개방될 수 있음을 알 수 있다.

위와 같은 구성을 가지는 도어 장치(100)를 좀 더 세밀하게 살펴보면, 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)의 높이가 동일함을 알 수 있다. 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)은 모두 도어(110)의 가장 하단 부위이기 때문에 구동레버(130)뿐만 아니라 제1 안정레버(140)도 모터본체(122) 및 감속기(123)의 하방에 위치되는 것이다. 그리고 이러한 배치에 의해 구동레버(130)와 함께 제1 안정레버(140)도 탐승객들과 간섭이 배제될 수 있기 때문에 개폐 영역이 최대화되는 것이다.

또, 제2 안정레버(150)도 도어(110)의 가장 상단 부위가 결합되기 때문에, 제2 안정레버(150) 또한 탑승객들과의 간섭이 배제된다. 즉, 본 발명에 따른 구동레버(130), 제1 안정레버(140) 및 제2 안정레버(150)의 배치로 인해 구동모터(120)와 제2 안정레버(140) 사이의 영역에는 도어(110)를 제외하고는 도어(110)를 개폐하기 위한 구조물을 가지지 않는다. 그로 인해 개폐 영역이 최대화된다.

한편, 도어(110)가 개방될 때, 도어(110)의 바깥 측(도면에서는 우측) 영역이 도어(110)의 작동 영역으로 확보되는 구조를 가지기 때문에 자율 주행 셔틀버스(SB)의 내부 공간을 최대화시키는 이점도 가진다.

물론, 도 1 및 도 2 등에서와 같이 본 발명에 따른 도어 장치(100)는 도어(110), 구동모터(120), 구동레버(130), 제1 안정레버(140) 및 제2 안정레버(150)가 전후 방향으로 상호 대칭되게 쌍으로 구비됨으로써 양문 도어형을 취한다.

이렇게 양문 도어형을 취하는 이유는 전후 길이가 매우 짧은 소형 차량을 고려했기 때문이다. 전후 길이가 짧은 소형 차량에서 하나의 도어(110)만을 구비한 경우 개폐 영역이 매우 좁아서 탑승자들의 탑승에 불편을 초래할 수 있다. 반대로 만일 하나의 도어(110)만을 구비하면서 개폐 영역을 넓게 취하게 되면, 도어(110)를 개방했을 시에 도어(110)의 일 측이 소형 차량의 전후 폭을 벗어나게 됨으로써 소형 차량의 전후 폭을 벗어나는 영역에서 발생하는 돌발 상황에 의해 예기치 못한 사고가 일어날 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 도어 장치(110)는 양문 도어 개방형으로 구성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예들에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등범위로 이해되어져야 할 것이다.

100 : 차량용 도어 장치
110 : 도어
120 : 구동모터
121 : 구동축
121a : 키돌기
122 : 모터본체
123 : 감속기
130 : 구동레버
131 : 결합부분
131a : 삽입홈
KG : 키홈부위
132 : 곡선부분
133 : 직선부분
140 : 제1 안정레버
150 : 제2 안정레버
UP : 상부 프레임
DF : 하부 프레임

Claims (7)

1. 개폐 가능하게 마련되는 도어;
   상기 도어를 개폐시키기 위한 구동력을 제공하고, 수직선을 회전축으로 하여 회전하는 구동축을 가지며, 차체의 하부 프레임에 고정 결합되는 구동모터;
   일 측은 상기 도어의 하단부 제1 지점에 힌지 결합되고, 타 측은 상기 구동축에 고정 결합되는 구동레버;
   상기 구동레버와 일정 간격 이격되고, 일 측은 상기 도어의 하단부 제2 지점에 힌지 결합되며, 타 측은 상기 구동축으로부터 이격된 지점에서 차체의 하부 프레임에 힌지 결합됨으로 상기 구동레버의 작동 시에 상기 도어가 안정적으로 동작될 수 있게 하는 제1 안정레버; 및
   일 측은 상기 도어의 상단부 일 지점에 힌지 결합되고, 타 측은 차체의 상부 프레임에 힌지 결합됨으로써 상기 구동레버의 작동 시에 상기 도어가 안정적으로 동작될 수 있게 하는 제2 안정레버; 를 포함하며,
   상기 제1 지점과 상기 제2 지점의 높이는 동일하고,
   상기 구동모터와 상기 제2 안정레버 사이의 영역에는 상기 도어를 제외하고는 상기 도어를 개폐하기 위한 구조물을 가지지 않는
   차량용 도어 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 구동모터는
   상기 구동축; 및
   상기 구동축을 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터본체; 를 포함하고,
   상기 구동레버는 상기 모터본체의 하방에서 상기 구동축과 결합되는
   차량용 도어 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 구동축에는 중심에서 바깥 방향으로 돌출된 키돌기가 구비되고,
   상기 구동레버는 상방향으로 개구되어서 상기 구동축이 상측에서 하측 방향으로 삽입되어서 상호 결합되는 형태를 가지게 하는 삽입홈이 일 측에 형성되어 있으며, 상기 삽입홈은 중심에서 바깥 방향으로 더 패여서 상기 키돌기가 삽입되는 키홈부위가 있는
   차량용 도어 장치.
4. 제2 항에 있어서,
   구동모터는 상기 모터본체에서 수평선을 회전축하여 회전하도록 발생하는 구동력을 수직선을 회전축으로 하여 회전하도록 방향을 전환하여 상기 구동축에 전달하는 전환기를 더 포함하는
   차량용 도어 장치
5. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 안정레버는 직선 형태이고,
   상기 구동레버는
   타 기구물과의 간섭을 방지하기 위해 곡선형태를 가지는 곡선부분; 및
   상기 곡선부분보다 더 큰 회전 반경으로 회전하도록 상기 곡선부분의 타 측에서 상기 제1 안정레버와 평행한 직선 형태로 연장되는 직선부분; 을 가지며,
   상기 도어가 닫혔을 때 상기 직선부분이 상기 제1 안정레버보다 외측에 배치되는
   차량용 도어 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 도어, 상기 구동모터, 상기 구동레버, 상기 제1 안정레버 및 상기 제2 안정레버는 각각 상호 대칭되게 쌍으로 구비됨으로써 양문 도어형인
   차량용 도어 장치.
7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 항에 따른 차량용 도어 장치를 가지는 자율주행 셔틀 버스.
   

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