KR20100068257A - 수륙양용차 - Google Patents

Abstract

육상 및 수상에서 운행가능한 수륙양용차(10)는 몸체, 활수용 선체(planing hull; 12), 도로에서의 이용을 위하여 내밀어지거나 수상에서의 이용을 위하여 들여질 수 있는 들임가능한 현가장치(retractable suspension; 22, 26) 상에 장착된 세 개의 도로용 바퀴들(20, 24)을 구비하고, 적어도 한 명의 운전자가 몸체에 걸터앉을 수 있도록 올라타기용 좌석부(ride-on seating; 40; 도 2 참조)를 더 포함한다. 수상 추진력은 적어도 두 개의 제트 구동부(30)들에 의하여 제공되는데, 이들은 흡입부(32)들 및 노즐(34)들을 구비한다. 도 3 에는 파워 트레인(power train) 및 들임가능한 후방 바퀴 현가장치가 도시되어 있다. 조향 제어부는 핸들바아(42; 도 2 참조)이거나 또는 스티어링 휠(steering wheel)(미도시)일 수 있다. 제트는 벨트 및/또는 구동 샤프트에 의하여 구동될 수 있다. 수상에서의 이용을 위하여 별도의 동력원이 제공될 수 있다. 바람막이(44; 도 2 참조)가 구비될 수 있다.

Description

수륙양용차{Amphibian}

본 발명은 수상 및 육상에서 운행가능한 수륙양용차에 관한 것이다.

수륙양용차는 다양한 형태로 제안 및 생산되어 왔다. 수륙양용 이륜차도 제안된바 있지만, 최소형의 엔진 구동식 수륙양용차는 모터사이클(motorcycle)이었다. 레흐르베르게르(Lehrberger)의 독일 특허 DE 19831324C2, 공(Gong)의 미국특허 US 6,540,569, 및 부차난(Buchanan)의 영국특허 GB 2,254,831 모두에는 수륙양용 모터사이클에 관한 설계안이 기재되어 있다.

수륙양용차는 이중 목적의 차량이고, 따라서 수상에서와 같이 육상에서도 동등하게 이용가능한 것이어야 한다. 상이한 부류(class)의 차량들은 상이한 핸들링 특성(handling characteristics)을 갖는다. 모터사이클은 고속 가속, 및 신속하고 급격하게 기울어진 코너링(fast steeply leaning cornering)을 수행할 수 있다. 그러나, 위에서 언급된 세가지의 기계들은 무겁고, 폭이 넓으며, 뭉툭한 형상을 갖는다.

수상에서의 운행(travel)을 위하여 필요한 장비를 모터사이클에 부가하는 것은 중량의 큰 증가로 이어진다. 이 부가적인 중량은 도로 상에서의 성능을 둔하게 할 것이고, 코너에서의 도로 접지 능력(roadholding capability)을 저감시킬 것이다. 또한, 단순히 도로에서 이용되는 모터사이클에 비하면, 수륙양용 모터사이클의 폭은 더 커질 것인데, 이것은 수상에서의 안정성 및 부력 둘 다를 제공하기 위한 것이다. 이 증가된 폭은 모터사이클이 도로 상에서의 코너에 대해 기울어질 수 있는 각도를 제한한다. 부가적인 중량 및 폭은 그 모터사이클의 도로 상에서의 느낌이 불편하게 되도록 할 것이다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점이 해결된 수륙양용차를 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로 본 발명은, 소형의 크기(compact size)를 가지며, 수상에서 평면 상으로 신속히 올라올 수 있고, 또한 수상에서의 핸들링이 용이한 수륙양용차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 청구범위 제1항에 따른 수륙양용차를 제공한다. 따라서, 그 수륙양용차는 소형의 크기를 가지며, 수상에서 평면 상으로 신속히 올라올 수 있고 또한 수상에서의 핸들링이 용이하다.

본 발명에 의하여, 상기 종래 기술의 문제점이 해결된 수륙양용차가 제공된다. 구체적으로 본 발명에 의하여, 소형의 크기를 가지며, 수상에서 평면 상으로 신속히 올라올 수 있고, 또한 수상에서의 핸들링이 용이한 수륙양용차가 제공된다.

이하에서는, 본 발명의 실시예들이 하기의 첨부 도면들을 참조로 하여 예시적으로서만 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예의 수륙양용차의 개략적 저면도이고;
도 2 는 본 발명의 제1 실시예의 수륙양용차의 측면도이고;
도 3 은 본 발명의 제1 실시예의 절개사시도이다.

도 1, 2, 및 3 에는 본 발명에 따른 수륙양용차(10)의 실시예가 도시되어 있다. 수륙양용차(10)는 부력이 있는 "V"자 형상의 선체(hull; 12)를 포함한다. 선체(12)는 뱃머리(bow; 14) 및 선미(stern; 16)를 구비한다. 몸체(body; 11)는 선체(12)에 부착되어 있다.

한 쌍의 전방 바퀴(front wheel; 20)들이 전방 현가장치(front suspension; 22)에 의하여 뱃머리에 인접하여 연결된다. 전방 현가장치(22)는 더블 위시본 현가장치(double wishbone suspension)의 형태인 것이 바람직하고, 대안적으로는 임의의 공지된 형태의 현가장치일 수 있다.

단일의 후방 바퀴(rear wheel; 24)가 후방 현가장치(rear suspension; 26)에 의하여 선미에 인접하여 연결된다. 바람직하게는, 후방 현가장치(26)가 한 쌍의 후방에서 끌려오는 트레일링 아암(trailing arm; 28)들의 형태를 갖는바, 이들 사이에서 바퀴(24)가 회전가능하게 지지된다. 아암(28)들은 그들의 전방 단부에서 피봇부(pivot; 35)들에 의하여 차대(chassis)에 회전가능하게 부착된다. 후방의 트레일링 아암들은 A-프레임(A-frame)을 형성하는 것이 바람직하다. 측방향으로 연장된 버팀대(strut; 29)는 아암(28)들을 연결하고 또한 A-프레임의 정점(apex)을 형성한다. 충격 흡수 유니트(shock absorber unit; 31)에 걸친 코일 스프링(coil spring)은 버팀대(29)에 연결되어서, 아암(28)들의 댐핑(damping)된 현가 움직임(suspension movement)을 허용한다. 대안적으로는, 후방 현가장치가 바퀴(24)를 지지하는 단일의 트레일링 아암을 포함할 수 있다.

전방 현가장치(22) 및 후방 현가장치(26)는 수상에서의 수륙양용차의 이용을 위하여 들여질 수 있다(retractable). 현가 장치(22,26)는 차량이 수상에 있을 때에 차량의 흘수선(waterline) 위로 들여지는 것이 바람직하다. 현가 장치(22,26)는 육상에서의 이용을 위하여 내밀어(protracted)질 수 있다.

전방 바퀴(20)들은 임의의 알려진 수단에 의하여 들여질 수 있다. 예를 들어, 유압식 현가장치용 버팀대는 바퀴들의 들임과 함께 바퀴 움직임의 댐핑(damping)을 제공할 수 있다. 그러한 버팀대들은 본 출원인의 미국특허 출원 US 2003/0047899에 기재되어 있다. 대안적으로, 바퀴의 들임은, 예를 들어 로이크로프트(Roycroft)의 미국특허 US 5,531,179에 기재된, 현가장치 조립체의 액츄에이터 회전 부품에 의하여 이루어질 수 있다. 대안적으로는, 바퀴(20)들이 바퀴 또는 현가장치의 회전에 의해서 국부적인 회전축 주위로 수직으로 회전됨에 의하여 들여져서, 육상에 있을 때의 바퀴들의 외부 하측부가 물 위에서 하방향을 대면하도록 지향될 수 있다.

후방 바퀴(24)는, 바람직하게는 충격 흡수 유니트(31)에 걸쳐서 코일 스프링에 부착된, 예를 들어 유압식 액츄에이터 또는 공압식 액츄에이터와 같은 액츄에이터(actuator; 33)에 의하여 들여질 수 있다. 트레일링 아암(28)들은 액츄에이터(33)에 의하여 피봇부(35) 주위로 회전되어 상방향을 향하도록 될 수 있다.

수륙양용차(10)는 수상에서 물 제트 구동부들에 의하여 추진된다. 수륙양용차는 두 개의 물 제트 구동부(water jet drive; 30)들을 포함한다. 각 물 제트 구동부(30)는 제트 유입부(jet inlet; 32)를 포함하는데, 물 제트 유입부(32)는 제트 구동부(30) 안으로 취수하기 위하여 선체의 저부 표면으로 개방되는 것이 바람직하다. 각 제트 구동부(30)는 후방으로 개방된 제트 노즐(jet nozzle; 34)을 더 포함한다. 물은 임펠러(impeller)에 의하여 제트 노즐들을 통하여 배출되어서 수륙양용차(10)를 수상에서 추진시킨다.

두 개의 물 제트 구동부(30)들은 수륙양용차(10)의 중심선(X-X)으로부터 측방향으로 이격된다. 물 제트 구동부(30)들은 중심선(X-X) 주위로 대칭적으로 배치된다. 물 제트 구동부(30)들은 후방 바퀴(24)의 외측에 배치되어서, 후방 바퀴(24)가 내밀어진 때에 물 제트 구동부(30)들로부터 배출되는 물이 후방 바퀴(24)의 양 측을 지나간다.

물 제트 구동부(30)들은 수륙양용차 내의 동력원에 의하여, 바람직하게는 예를 들어 내부 연소 엔진인 엔진(37)에 의하여 동력을 공급받는다. 엔진(37)의 출력부는 기어박스(gearbox; 46)에 연결된다. 기어박스(46)는 연속 가변 트랜스미션(continuously variable transmission; CVT)일 수 있다. 기어박스(46)는 구동 샤프트(driveshaft; 39)에 작동가능하게 연결되고, 구동 샤프트(39)는 후방 바퀴를 구동하기 위하여 후방 바퀴에 연결된다. 기어박스(46)의 출력부는 수륙양용차의 종축에 또는 그 가까이에 위치되는 것이 바람직하다.

또한, 엔진은 두 개의 벨트 구동부(belt drive; 48)들을 구동하는데, 각 벨트 구동부(48)는 차량의 중심선으로부터 측방향 외향으로 연장된다. 각 벨트 구동부는 두 개의 떨어져 이격된 지지 바퀴(supporting wheel)들 둘레로 루프(loop)를 이루는 무한 벨트(endless belt)를 포함한다. 각 벨트 구동부(48)는 구동 샤프트(50)를 구동하는데, 구동 샤프트(50)들은 수륙양용차의 종축에 대해 실질적으로 평행하게 그리고 후방으로 연장된다. 각 구동 샤프트(50)는 물 제트 구동부(30)들 중의 하나의 임펠러에 연결되어 그 임펠러를 구동한다. 그러므로 각 물 제트는 독립적으로, 즉 개별적으로 제어된다. 각 물 제트는 공통의 동력원으로부터 동력을 받아 구동된다.

대안적으로는, 구동 샤프트들이 기어, 특히 베벨 기어(bevel gear)에 의하여 기어박스에 연결될 수 있다.

수륙양용차(10)가 육상에 있는 때에는 전방 바퀴(20)들이 구동되지 않는 것이 바람직하다. 대안적으로는, 전방 바퀴(20)들이 물 제트 구동부(30)들과 동일한 동력원에 의하여 구동될 수 있다. 대안적으로는, 전방 바퀴(20)들이 물 제트 구동부(30)들을 구동하는 동력원과 별도인 동력원에 의하여 구동될 수 있다. 별도의 동력원은 제2의 엔진(예를 들어, 내부 연소 엔진) 또는 전기 모터일 수 있다. 후방 바퀴는, 전방 바퀴(20)들에 부가하여, 물 제트 구동부(30)들과 동일한 동력원에 의하여 또는 별도의 동력원에 의하여 구동될 수 있다.

트윈 제트(twin jets)가 단일의 제트 구동부보다 더 무거울 것으로 생각될 수 있지만, 두 개의 설계안들을 비교하면 놀라운 결과가 도출된다. 트윈 제트에 의하여 하나의 제트와 동급의 성능을 제공하기 위하여는, 트윈 제트가 동급의 단일 제트보다 더 작은 직경을 갖도록 구체화될 것이다. 이것은 단일 제트 구동부에 비하여 제트 블레이드(jet blade)들의 말단부 속력(tip speed)을 저감시키는바, 이것은 속력을 낼 때에 트윈 제트가 캐비테이션(cavitation)을 일으킬 가능성이 낮게 되도록 한다. 또한, 그 블레이드들의 말단부에서의 힘이 회전 속력의 제곱에 비례하여 상승하기 때문에, 작은 직경으로 인하여, 단일의 제트에 비하여 더 작은 제트가 더 가볍게 제작될 수 있다. 그러므로, 트윈 제트 자테는 단일의 제트 구동부보다 더 가볍고, 단일의 제트 구동부에 비하여 더 복잡한 트랜스미션(transmission)이 필연적으로 구현되더라도 전체적으로는 더 가볍게 될 수 있다.

트윈 제트의 장점은, 수륙양용차가 수상의 평면으로 신속하게 올라갈 수 있다는 것인데, 대략적으로 단일 제트 구동부를 구비한 동급의 수륙양용차에 비하여 1 내지 2 초 정도 더 신속하다. 트윈 제트의 단점은 비용, 패키징(packaging), 및 부가적인 제트 구동부를 통하여 증가된 펌프 손실(pumping losses)에 기인하는 수상에서의 최고 속력 감소이다. 예를 들어 소형 수륙양용차에 관하여, 최고 속력은 4 노트(knot) 정도 감소된다.

트윈 제트의 수륙양용차는 타기에 용이하고, 최고 속력은 덜 하지만 보다 편안할 것이다.

수륙양용차(10)는 올라타는 형태의 수륙양용차인데, 여기에서 운전자는 수륙양용차의 몸체(11)에 걸터앉는다. 좌석부(40)는 몸체(11) 상에 배치되는바, 그 위에 운전자가 앉을 수 있다. 좌석부(40)는 운전자 뒤에 승객이 앉을 수 있을 정도로 충분히 크다. 운전자 및/또는 승객이 "단차부(step)를 밟아 바로타는 (step through) 방식"으로 좌석부에 앉는 것을 가능하게 하기 위하여, 좌석부(40)에는 하나 이상의 요부(recess)(미도시)들이 제공될 수 있다.

운전자는 핸들바아(handlebar; 42)를 통하여 수륙양용차를 조향(steer)한다. 핸들바아는 육상에서의 수륙양용차의 조향을 위하여 전방 바퀴(20)들에 연결되고, 또한 수상에서의 수륙양용차의 조향을 위한 키(rudder) 또는 다른 조향 수단에 연결된다. 대안적으로는, 육상 및 수상에서 수륙양용차(10)를 조향하기 위하여, 핸들바아 대신에 조향 휠(steering wheel)이 이용될 수 있다.

좌석부(40)는 물 제트 구동부들 및/또는 바퀴들에 동력을 제공하는 동력원 위에 배치된다. 바람막이(windscreen; 44)는 분무 및 기상상태로부터의 보호를 위하여 몸체(11)의 상향으로 연장되어 있을 수 있다.

수륙양용차(10)는 두 개의 제트 구동부들을 갖는 것으로 설명되었다. 대안적으로는, 수륙양용차(10)가 세 개 이상의 제트 구동부들을 가질 수 있다. 각 제트 구동부는 전술된 바와 같이 구동 샤프트에 의하여 구동되는 것이 바람직하다.

부차난, 공, 레흐르베르게르, 및 그르체흐(Grzech)(US 5 690 046)에 의한 종래 기술과는 달리, 본 발명에 따른 수륙양용차는 수륙양용차가 육상으로부터 해상으로 또는 그 역으로 모드(mode)를 변화할 때에 움직이는 몸체 부분(예를 들어, 바퀴 커버(wheel cover))을 구비하지 않는다는 점이 상기의 설명으로부터 이해될 것이다. 그러한 움직이는 몸체 부분들은 많은 선행 특허들에서 - 윌리암슨(Williamson)의 미국특허 US 4,958,584 에서와 같이 네 개의 바퀴들을 갖는 것에서도 - 제안되었으나, 양산 차량에서는 이와 같은 것들을 보기 어렵다. 그들은 중량, 비용, 및 복잡성을 증가시키고, 모래, 유목지대와 같이 실제 세상에서의 진행 장애물과 맞닥뜨리는 때에 곤란하게 될 가능성이 높으며 부식에 취약하다. 본 출원인은 원형(prototype) 수륙양용차를 시험할 때에, 놀랍게도 단일의 후방 바퀴에 관하여 바퀴의 공간을 개방된 채 남겨둠에 의하여 유발되는 활수 면적(planing area)의 감소는, 움직임 가능한 바퀴 커버들과 이들의 관련된 구동 메카니즘의 중량이 활수 평면에서 들려져야 할 필요가 없기 때문에, 수륙양용차가 활수평면 상으로 훨씬 용이하게 오를 수 있고, 이것은 단순한 보상(compensation) 이상의 것이라는 것을 알게 되었다.

"움직이는 몸체 부분이 없는" 이와 같은 구성을 다른 방식으로 표현한다면, 모든 도로용 바퀴들이 들임가능한 현가장치에 의하여 들여진 때에 물에 대해 노출된다는 것으로 표현될 수 있을 것이다.

트윈 제트 수상 구동부들, 그리고 두 개의 전방 도로용 바퀴 및 하나의 후방 도로용 바퀴의 조합은, 양호한 수상 성능, 오작동이 적은 도로 안정성, 및 운반 용량의 이상적인 조합을 제공하는 것으로 생각된다. 이와 같은 특성은 좌석부에의 착석(ride)과 조합될 수 있는데, 그 좌석부에의 착석은 모든 방향으로의 최선의 가시성(visibility)을 제공하고, 차량의 길이방향 중심선과 정렬되어 있기 때문에 차량에 운전자만이 있는 때에도 우수한 측방향의 중량 배분을 제공한다.

두 개의 전방 바퀴들을 이용하는 것은 도로 상에서의 우수한 안정성을 제공하고, 트윈 제트 구동부들은 단일의 후방 바퀴의 양 측부에서 용이하게 패키징될 수 있다. 이것은 그르체츠의 미국특허 US 5,690,046 와 대조적인 것인바, 거기에서는 단일의 전방 바퀴가 복잡한 들임용 구성을 필요로 하고, 또한 트윈의 후방 바퀴들은 단일의 제트 구동부의 이용만을 허용한다. 나아가, 하나의 전방 바퀴 및 두 개의 후방 바퀴를 갖는 그르체츠의 설계안은 육상에서 충분히 안정적이지 못하다는 것에 많은 사람들이 동의한다.

설명된 사항들 중 임의의 것은 실시예들 중 임의의 것으로부터의 다른 사항과 조합될 수 있다.

10: 수륙양용차
12: 선체
14: 뱃머리
16: 선미
20: 전방 바퀴
22: 전방 현가장치
24: 후방 바퀴
26: 후방 현가장치
28: 트레일링 아암
29: 버팀대
31: 충격 흡수 유니트

Claims (18)

1. 육상 및 수상에서 운행할 수 있는 수륙양용차(amphibian)로서, 이 수륙양용차는 몸체, 활수용 선체(planing hull), 두 개의 도로용 전방 바퀴들, 도로에서의 이용을 위하여 내밀어지거나 수상에서의 이용을 위하여 들여질 수 있는 들임가능한 현가장치(retractable suspension) 상에 장착된 단일의 도로용 후방 바퀴를 구비하고,
   적어도 한 명의 운전자가 몸체에 걸터앉을 수 있도록 올라타기용 좌석부(ride-on seating)를 더 포함하며,
   수상 추진력은 적어도 두 개의 제트 구동부들에 의하여 제공되는, 수륙양용차.
2. 제 1 항에 있어서,
   들임가능한 현가장치의 내밈 또는 들임 시에 몸체 또는 선체의 어떤 부분도 위치가 변화되지 않는, 수륙양용차.
3. 제 1 항에 있어서,
   수륙양용차는 육상 모드 및 수상 모드를 가지고, 육상 모드로부터 수상 모드로 또는 그 역으로의 변화시에 몸체 또는 선체의 어떤 부분도 위치가 변화되지 않는, 수륙양용차.
4. 제 1 항에 있어서,
   들임가능한 현가장치가 들여진 때에 모든 도로용 바퀴들이 물에 대해 노출되는, 수륙양용차.
5. 제 1 항에 있어서,
   수륙양용차는 두 개의 떨어져 이격된 제트 구동부들을 포함하고, 각 제트 구동부는 수륙양용차의 중심선으로부터 측방향으로 이격된, 수륙양용차.
6. 제 5 항에 있어서,
   수륙양용차는 동력원을 포함하고, 각 제트 구동부는 그 동력원에 연결된 벨트 구동부에 의해 구동되는, 수륙양용차.
7. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   각 제트 구동부는 수륙양용차의 중심선에 대해 실질적으로 평행하게 연장된 구동 샤프트에 의해 구동되는, 수륙양용차.
8. 제 7 항에 있어서,
   수륙양용차는 동력원을 포함하고, 각 구동 샤프트는 그 동력원에 연결된 벨트 구동부에 의해 구동되는, 수륙양용차.
9. 제 8 항에 있어서,
   동력원은 실질적으로 수륙양용차의 중심선에서 각 벨트 구동부에 연결되고, 벨트 구동부들은 중심선으로부터 구동 샤프트들로 대향된 방향들로 측방향 외측으로 연장된, 수륙양용차.
10. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각 제트 구동부의 흡입부는 선체의 하측부에 있는, 수륙양용차.
11. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    육상 및 수상 둘 다에서의 운행을 위한 동력을 제공하는 제1 동력원을 포함하는, 수륙양용차.
12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    육상에서의 운행을 위한 동력을 제공하는 제1 동력원 및 수상에서의 운행을 위한 동력을 제공하는 제2 동력원을 포함하는, 수륙양용차.
13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    적어도 한 사람을 위한 좌석부는 제1 동력원 위에 배치된, 수륙양용차.
14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 동력원은 엔진인, 수륙양용차.
15. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    수륙양용차의 조향 제어(steering control)를 제공하기 위한 핸들바아(handlebar)를 포함하는, 수륙양용차.
16. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수륙양용차의 조향 제어를 제공하기 위한 스티어링 휠(steering wheel)을 포함하는, 수륙양용차.
17. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    바람막이(windscreen)를 포함하는, 수륙양용차.
18. 첨부 도면들 중 하나 이상에 도시된 바와 같고 첨부 도면을 참조하여 앞서 설명된 것과 실질적으로 같은, 수륙양용차.

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