KR20130039558A - 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 두 개의 전륜과 한 개의 후륜으로 구성되는 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조에 있어서, 차체의 후방 끝단에 장착되는 부시부재;와 바(bar) 형상으로써 일측 끝단이 상기 부시부재에 결합되는 로드부; 및 상기 로드부의 타측 끝단에 결합되어 후륜의 회전축에 장착되는 힌지부;로 구성된 마운팅암을 포함하고, 상기 후륜은 양측에서 각각 결합된 두 개의 마운팅암들에 의해 차체에 연결되되, 상기 부시부재는 로드부의 상하방향 및 좌우방향 회동을 허용하며 상기 힌지부는 로드부의 좌우방향 회동을 허용한다.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명의 후륜서스펜션 구조는 차량 선회에 따라 후륜의 토우인(toe-in)이 유도되는 구조로서 선회 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

삼륜차량의 후륜서스펜션 구조{Structure of rear suspension for three-wheeled car}

본 발명은 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전륜이 두 개이고 후륜이 한 개로 구성되는 삼륜차량에 있어 후륜에 작용하는 충격을 더욱 효율적으로 완충시킬뿐만 아니라 선회 안정성을 향상시키기 위해 차량의 선회방향에 따라 후륜의 조향이 조절되는 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조에 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 1a 을 참조하면, 종래의 서스펜션 구조는 차체의 후방끝단(또는 차체에 장착된 서브프레임의 끝단)으로 포크암이 상하로 힌지회동(상하 피벗운동)하며 댐핑스트럿에 의해 충격을 완충시키도록 구성된다. 상기 포크암은 후륜의 회전축(axis of rotation)이 후방 끝단에 결합되고 전방 끝단은 베어링축을 통하여 결합되되 지면의 요철에 따라 상하회전을 하도록 구성되었다.

하지만, 후륜이 하나인 삼륜차의 경우 (4륜차량과 동일한 타이어가 장착됐을 때를 기준으로) 코너링시 (지면과의 접지력과 비례하는) 코너링력이 절반 수준으로 저하된다. 따라서, 동일한 코스의 선회 시 4륜차량에 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 서스펜션 구조는 도 1b 에 도시된 바와 같이 차량의 선회시 발생하는 원심력과 횡력에 의해 (오버스티어 모멘트를 유발되어) 차량의 선회 안정성이 저하되었다. 이에 따라, 후륜이 정상 괘도를 이탈하여 차량의 주행 안정성이 감소되는 문제점이 있었다.

그러므로, 본 발명은 상기와 같은 문제점이 해소되도록 선회 안정성이 향상된 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 두 개의 전륜과 한 개의 후륜으로 구성되는 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조에 있어서, 차체의 후방 끝단에 장착되는 부시부재;와 바(bar) 형상으로써 일측 끝단이 상기 부시부재에 결합되는 로드부; 및 상기 로드부의 타측 끝단에 결합되어 후륜의 회전축에 장착되는 힌지부;로 구성된 마운팅암을 포함하고, 상기 후륜은 양측에서 각각 결합된 두 개의 마운팅암들에 의해 차체에 연결되되, 상기 부시부재는 로드부의 상하방향 및 좌우방향 회동을 허용하며 상기 힌지부는 로드부의 좌우방향 회동을 허용하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 마운팅암들은 차체와 후륜 사이에서 상기 후륜에 작용하는 횡력에 의해 후륜의 토우인을 유도하는 4절링크 구조를 형성하되, (순간중심이 후륜의 후방측에 형성되도록) 상기 마운팅암들의 부시부재들 사이의 간격은 힌지부들 사이의 간격보다 더 크게 형성된다.

아울러, 상기 로드부가 부시부재의 탄성력에 따라 전후방향 요동(搖動) 및 비틀림이 허용되도록 상기 부시부재는 탄성을 갖는 재질로 제조된다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명의 후륜서스펜션 구조는 차량 선회에 따라 후륜의 토우인(toe-in)이 유도되는 구조로서 선회 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 상기 마운팅암은 사다리꼴 모양을 이루는 4절링크를 형성하도록 장착되되 부시부재들 사이의 간격은 힌지부재들 사이의 간격보다 더 크게 형성되므로 순간중심(instantaneous center)이 후방측에 형성되는 효과가 있다. 즉, 순간중심이 후륜의 후방측에 형성되어 차량의 직진주행시 후륜은 주행방향과 일렬로 정렬되고 차량의 선회시 후륜은 토우인을 형성하도록 조향되는 효과가 있다.

아울러, 상기 부시부재는 탄성을 갖는 고무 및/또는 합성수지 재질로 제조되어 로드부의 3방향(전후방향, 좌후방향, 상하방향) 요동을 허용하므로 마운팅암의 4절링크 운동은 (노면 및 주행 상황에 따라) 더 효율적으로 수행될 수 있다.

도 1a 는 종래의 스윙암 서스펜션이 장착된 삼륜차량의 모습 및 상기 종래의 스윙암 서스펜션을 단순화하여 도시한 도면,
도 1b 는 종래의 스윙암 서스펜션 구조를 갖는 삼륜차량이 선회하는 모습을 단순화하여 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조가 적용된 모습을 단순화하여 도시한 사시도,
도 3 은 본 발명의 로드부가 상하방향으로 회동하는 모습을 도시한 측면도,
도 4 는 삼륜차량의 주행 상황에 따라 본 발명의 로드부 및 후륜이 회전운동하는 모습을 도시한 평면도 및 개념도,
도 5 는 본 발명에 따른 서스펜션 구조를 갖는 삼륜차량이 선회하는 모습을 단순화하여 도시한 도면.

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

본 발명은 두 개의 전륜과 한 개의 후륜으로 구성되는 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조에 관한 것으로서, 도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마운팅암(10)은 후륜(20)을 차체에 연결하되 부시부재(11)와 로드부(12) 및 힌지부(13)로 구성된다.

상기 부시부재(11)는 탄성을 갖는 고무부재 또는 합성수지재로 제조되며 차체의 후방 끝단에 장착된다. 상기 부시부재(11)에는 소정의 길이를 갖는 로드부(12)의 일측 끝단과 결합되되, 상기 로드부(12)가 상하방향회전축(A)와 좌우방향회전축(B)을 따라 회동가능하도록 결합된다.

상기 부시부재(11)와 로드부(12)는 다양한 공지의 기술로 결합될 수 있다. 가령, 볼 조인트 방식으로서 끝단에 구형의 볼(ball)이 형성된 볼스터드(ball stud)를 로드부(12)의 끝단에 장착하고 상기 부시부재(11)를 볼의 자유 거동을 허용하되 이탈을 구속하는 볼하우징로 형성하여 결합시킬 수 있다.

아울러, 상기 로드부(12)의 타측 끝단으로는 힌지부(13)가 결합된다. 상기 힌지부(13)는 후륜(20)의 회전 중심축이 되는 허브 또는 휠에 결합되되 상기 로드부(13)의 좌우방향 회동을 허용하도록 구성된다. 즉, 후륜(20)이 (차량선회시 발생하는 횡력에 의해) 좌우방향회전축(C)을 따라 회전될 수 있도록 결합되며 일방향 회전을 허용하는 베어링이나 힌지장치로 실시될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 마운팅암(10)은 도 3 에 도시된 바와 같이 후륜(20)의 상하 거동을 허용하도록 회전할 수 있을 뿐만 아니라 도 4 에 도시된 바와 같이 후륜(20)의 선회(좌우방향 회전)가 이뤄지도록 회동한다.

즉, 후륜(20)의 양측에 각각 결합되는 상기 마운팅암들(10)은 차체(30)와 후륜(20) 사이에서 상기 후륜(20)에 작용하는 횡력에 의해 어느 하나가 주동절이 되고 다른 하나는 종동절이 되는(또는 둘 다 주동절이 되는) 4절링크를 형성한다. 그리고, 상기 마운팅암들(10)의 순간중심(instantaneous center)이 후륜(20)의 후방측에 위치하도록(차량의 직진주행시 후륜이 선회하지 않고 정위치에 놓이도록) 상기 마운팅암들(10)의 부시부재들(11a, 11b) 사이의 간격은 힌지부들(13a, 13b) 사이의 간격보다 더 크게 형성된다.

따라서, 예를 들어 차량이 좌회전하게 되면 (지면의 마찰력과 원심력에 의해) 후륜(20)에는 (도면상에서) 오른쪽에서 왼쪽으로 가압하는 횡력이 작용하게 된다. 이와 같은 횡력에 따라 후륜(20)은 토우인을 형성하는 방향으로 토우각이 가변된다. 이와 동시에 후륜(20)과 결합된 힌지부들(13a, 13b)의 이동에 따라 로드부들(12a, 12b)은 좌측(도면상 시계방향)으로 회전하게 되고 부시부재들(11a, 11b)에는 좌우방향회전(비틀림)이 발생 된다. 즉, 상기 마운팅암들(10)은 횡력에 의해 4절링크 기구운동을 하며 후륜(20)을 회동을 허용한다.

그러므로, 상기와 같이 4절링크 기구운동을 수행하는 마운팅암(10)은 도 5 에 도시된 바와 같이 차량의 선회시 선회안정성이 향상되도록 후륜(20)의 토우인 형성을 허용한다.

더 상세하게는, 종래의 서스펜션 구조의 경우, 기구학적 관점에서 차체에 고정되는 베어링축를 중심으로 상하 회전만 가능한 자유도를 가지고 있었다. 즉, 후륜의 상하운동만을 구현할 수 있는 구조로서 후륜의 토우각 조절이 고정되므로 차량의 선회안정성 측면에서 상당히 불리했었다.

반면, 본 발명에 따른 후륜서스펜션 구조는 상하방향뿐만 아니라 좌우방향 회전이 가능한 마운팅암(10)의 연결 구조에 의해 기구학적 자유도를 증대되며 차량 선회에 따라 토우각이 자동적으로 조절되는 장점을 갖는다.

아울러, 상기 부시부재들(11)은 로드부(12)의 전후방향 거동 및 비틀림에 따라 탄성변형되는 탄성재질로 제조되어 선회시 외에도 (불균일한 요철구간 통과 또는 타이어의 편마모 발생 등과 같이) 후륜의 토우각이 조절이 필요한 상황에서 외부에서 가해지는 힘에 따라 자동적으로 후륜의 토우각이 조절되어 선회 안정성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 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 : 마운팅암
11 : 부시부재
12 : 로드부
13 : 힌지부
20 : 후륜

Claims (3)

1. 두 개의 전륜과 한 개의 후륜으로 구성되는 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조에 있어서,
   차체의 후방 끝단에 장착되는 부시부재;와 바(bar) 형상으로써 일측 끝단이 상기 부시부재에 결합되는 로드부; 및 상기 로드부의 타측 끝단에 결합되어 후륜의 회전축에 장착되는 힌지부;로 구성된 마운팅암을 포함하고,
   상기 후륜은 양측에서 각각 결합된 두 개의 마운팅암들에 의해 차체에 연결되되, 상기 부시부재는 로드부의 상하방향 및 좌우방향 회동을 허용하며 상기 힌지부는 로드부의 좌우방향 회동을 허용하는 것을 특징으로 하는 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 마운팅암들의 부시부재들 사이의 간격은 힌지부들 사이의 간격보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조.
   
3. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로드부가 부시부재의 탄성력에 따라 전후방향 요동(搖動)이 허용되도록 상기 부시부재는 탄성을 갖는 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 삼륜차량의 후륜서스펜션 구조.

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