KR20190103853A - 차량용 가변휠 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 탄성변형 가능한 재질로 이루어지고 링(ring)형 단면을 갖는 타이어휠부; 타이어휠부에 장착되어 지면과 접촉하는 타이어부; 타이어휠부의 중심에 배치되고, 차량의 구동장치로부터 발생된 구동력을 전달하는 회전축에 결합되는 중심체부; 및 중심체와 타이어휠부의 내측면에 다수가 결합되는 완충부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변휠 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 장애물을 만났을 때 장애물을 통과하기 용이한 구조로 변형되어 장애물을 용이하게 통과할 수 있는 차량용 가변휠 장치가 제공될 수 있다.

Description

차량용 가변휠 장치{A CONVERTIBLE WHEEL DEVICE FOR VEHICLES}

본 발명은 차량에 적용될 수 있는 휠 장치(wheel device)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주행 중에 계단, 단턱 등의 장애물 통과 시 휠의 형태가 변형되어 충격 완화 및 주행을 원활하게 할 수 있는 차량용 가변휠 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 사용되는 타이어는 공기압 타이어이다. 이러한 내부 공기압 구조의 자동차용 타이어는 타이어의 구조가 복잡할 뿐만 아니라 주행중에 펑크가 발생하여 사고를 야기할 가능성이 있다는 것 등의 안전 문제가 있다.

또한, 종래 타이어가 적용되는 차량의 바퀴 및 휠은 그 형태가 항시 일정하게 유지되고 타이어 부분만 약간의 변형이 가능한 구조를 가지고 있는 관계로, 주행 중에 장애물을 지나게 될 경우에 장애물의 높이가 타이어의 반경 이상 정도만 되어도 해당 장애물을 넘어가기 곤란해지는 문제가 생긴다.

또한, 상술한 것보다 작은 정도의 장애물이라 해도 넘어갈 때의 충격 또는 장애물과 타이어의 접촉 및 마찰에 의해 타이어에 펑크가 유발되어 주행이 곤란해지는 등의 문제가 생기곤 하였다.

차량의 주행 중 장애물을 넘어갈 때 바퀴를 통하여 차체로 전달되는 충격량을 줄이기 위하여 차체에 구비되는 대표적인 구성요소로서는, 쇽업소버(shock absorber)를 예로 들 수 있으며, 쇽업소버를 이용하여 차체로 전달되는 충격량을 줄이는 것이 가장 일반적인 충격량 경감 방법이라 할 수 있다.

하지만, 차체에 쇽업소버를 구비함으로써 장애물 통과 시에 차체로 전달되는 충격량을 줄이는 방법은, 비교적 간편하게 구현될 수는 있으나 차량 구성요소의 수가 늘어나는 만큼 차량의 무게 증가 및 전체 차량 비용 증가 등의 문제를 포함하게 된다.

쇽업소버 등의 부품을 추가하여 차량의 바퀴 및 휠을 통하여 차체로 전달되는 충격량을 경감시키는 경우 상술한 바와 같은 문제가 생기게 되는 관계로, 바퀴 및 휠에 충격 흡수를 위한 구성을 포함시켜 차체로 전달되는 충격량을 경감시키기 위한 기술들도 쇽업소버 관련 기술보다 적은 수로나마 꾸준히 존재하여 왔다.

바퀴 자체에 충격 흡수 구조를 포함시키는 경우, 해당 구조에 구비되는 탄성체에 해당 탄성체의 탄성한계에 근접하거나 그 이상의 충격 또는 변형이 가해져 탄성체가 손상되어 변형 이전의 상태로 복원되지 못하게 되는 경우가 비교적 쉽게 발생될 수 있게 되므로, 이에 대한 대비책까지 강구된 기술도 나타났으며, 그 한 예로서 대한민국 등록특허 제10-0795892호를 들 수 있다.

대한민국 등록특허 제10-0795892호에는, 탄성한계 이상의 충격 또는 변형에 대한 대비책으로서, 충격 또는 변형이 가해질 때 탄성체가 구부러져 서로 맞닿게 되는 부분에 '스톱바(⑪,⑫)'라는 돌기형 구조를 더 형성하고, 탄성체의 변형량이 커지면 스톱바(⑪)와 스톱바(⑫)가 맞닿아 탄성체의 과도한 변형을 방지함으로써, 탄성체의 손상 및 복원력 상실 가능성을 줄이는 구조 및 방법이 개시되어 있다.

하지만, 상술한 바와 같이 '스톱바'와 같은 구조를 이용하여 탄성체의 손상을 방지하는 구조 역시 탄성체의 손상 및 복원력 상실에 대한 근본적인 해결책이 되지는 못한다.

본 발명은 상술한 바와 같이 장애물 상을 통과하는 주행시 차량에 전해지는 충격을 흡수할 수 있는 구조를 가지는 동시에, 주행중 장애물과 조우하였을 때 자체 형상이 변형되어 장애물을 타고 넘어가기 용이한 구조를 가지며, 바퀴에 구비되는 탄성체가 과도하게 변형되는 것을 방지하기 위한 수단이 구비되어 있는 차량용 가변휠 장치에 관한 것이다.

대한민국 등록특허 제10-0795892호 (2008년 1월 11일 등록, 발명의 명칭: 충격흡수바퀴)

본 발명의 일 목적은, 차량이 주행하는 중 계단이나 둔턱 등을 지나감으로 인한 충격을 완화시킬 수 있는, 차량용 가변휠 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 차량 주행 중 계단이나 둔턱 등의 장애물을 만났을 때 장애물을 통과하기 용이한 구조로 변형되는, 차량용 가변휠 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 차량 바퀴에 구비되는 탄성체가 과도하게 변형되는 것을 방지하기 위한 수단이 구비되어 있는, 차량용 가변휠 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명이 "해결하고자 하는 과제"는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 본 발명이 "해결하고자 하는 과제"의 해결 수단으로서,

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 차량용 가변휠 장치는, 탄성변형 가능한 재질로 이루어지고 링(ring)형 단면을 갖는 타이어휠부; 타이어휠부에 장착되어 지면과 접촉하는 타이어부; 타이어휠부의 중심에 배치되고, 차량의 구동장치로부터 발생된 구동력을 전달하는 회전축에 결합되는 중심체부; 및 중심체와 타이어휠부의 내측면에 다수가 결합되는 완충부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 포함한다.

또한, 다른 실시예로서, 완충부는 방사상으로 등간격이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.

또한, 다른 실시예로서, 완충부는, 일단이 중심체부에 결합되고 타단은 타이어휠부에 형성된 결합공과 연결되는 제1 완충부재; 및 제1 완충부재의 양측에 배치되고, 일단이 타이어휠부에 결합되는 제2 완충부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.

또한, 다른 실시예로서, 제1 완충부재는, 실린더를 포함하며, 지면 요철에 대응하여 변형되는 타이어휠부에 대한 지지력을 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.

또한, 다른 실시예로서, 제2 완충부재는, 굴곡을 포함하는 탄성체로 이루어지고, 외력에 의해 변형되는 타이어휠부를 지지하는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 차량 주행 중 계단이나 둔턱 등의 장애물을 지나감으로 인한 충격을 완화시켜 차체 및 타이어 파손을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 차량 주행 중 계단이나 둔턱 등의 장애물을 만났을 때 장애물을 통과하기 용이한 구조로 변형되어 장애물을 용이하게 통과할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 차량 바퀴에 구비되는 탄성체가 과도하게 변형되어 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른, 차량용 가변휠 장치의 측면을 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른, 차량용 가변휠 장치의 중심체부와 제1 완충부재가 결합되어 있는 상태를 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 따른, 차량용 가변휠 장치의 중심체부 및 그에 내장 설치되는 조정부를 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 따른, 차량용 가변휠 장치가 단턱 등의 장애물을 통과하는 과정을 나타낸 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른, 차량용 가변휠 장치의 측면을 나타낸 측면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른, 차량용 가변휠 장치는, 타이어휠부(11), 타이어부(13), 중심체부(31) 및 완충부(30)를 포함한다. 이하 각 구성요소에 대하여 상세히 설명한다.

타이어휠부(11)는, 탄성재질을 포함하는 재료로 이루어지고, 장착된 차량의 측면 방향에서 바라보았을 때, 링(ring) 형태로 형성된다.

탄성재질을 포함시켜 타이어휠부(11)를 형성하는 이유는 본 발명의 가변휠 장치를 장착한 차량이 주행할 때, 지면의 요철에 대응하여 타이어휠부(11)의 형태가 변형될 수 있도록 하기 위함이다.

타이어부(13)는, 타이어휠부(11)의 외주면 상에 장착되는 타이어를 가리키며, 지면에 접촉력을 차량이 주행하기 적합한 수준으로 유지하는 역할을 한다.

또한, 타이어휠부(11) 및 타이어부(13)를 함께 주행부(10)로 이를 수도 있다.

중심체부(31)는, 타이어휠부(11)로 동력을 전달하는 회전축에 타이어휠부(11)를 결합시키는 역할을 하는 동시에 완충부(30)에 포함되는 제1 완충부재(33)의 일단 및 제2 완충부재(38)의 일단을 고정하는 역할을 하며, 내부에 조정부(40)가 설치되는데 조정부(40)에 대해서는 도 3을 참조하여 설명할 것이다.

완충부(30)는, 지면의 요철에 의한 충격량이 타이어부(13) 및 타이어휠부(11)를 통하여 중심체부(31) 및 회전축을 거쳐 차량으로 전달되는 것을 방지하기 위한 구성으로서, 중심체부(31)와 제1 완충부재(33) 및 제2 완충부재(38)를 포함하고 있다.

여기에서, 제1 완충부재(33)는 중심체부(31)에 일단이 결합되고, 타단이 타이어휠부(11)의 내주면에 형성된 결합구(미도시)에 삽입되어 결합공(25)에 삽입되는 결합핀(26)에 의하여 타이어휠부(11)에 결합됨으로써, 중심체부(31)와 타이어휠부(11)를 연결시키도록 배치되며, 복수의 완충부(30)가 중심체부(31)를 중심으로 하여 방사상으로 서로 등간격을 이루도록 배치된다.

이때, 제1 완충부재(33)는 유압실린더 또는 공압실린더로 구성될 수 있다. 실시 목적 또는 환경에 따라서, 거론되지 않은 다른 신축 가능한 구성으로 대체하는 것도 가능하다.

또한, 제1 완충부재(33)는 타이어휠부(11)를 지지하는 역할도 하며, 타이어휠부(11)에 대한 지지력을 조정할 수 있도록 구성하는 것이 좋다.

또한, 도 1의 실시예에서는 완충부(30)가 8개 배치되어 있으나, 이는 완충부(30)의 개수가 반드시 8개여야만 하는 것으로 한정하기 위한 것은 아니며, 하나의 타이어휠부(11)에 구비되는 완충부(30)의 수는 적어도 3개 이상이기만 하면 된다.

이때, 타이어휠부(11)에 구비되는 완충부(30)의 개수는 타이어휠부(11)가 과도하게 변형되지 않을 정도가 되도록 결정되어야 한다.

여기에서, 과도한 정도란 타이어휠부(11)를 이루는 재질의 탄성한계에 근접하거나 그 이상을 의미하는 것으로, 탄성한계에 근접하거나 이를 초과하는 외력이 타이어휠부(11)에 반복적으로 작용하는 경우, 타이어휠부(11)에 소성변형이 유발되어 타이어휠부(11)가 탄성에 의한 복원력을 상실, 변형된 상태를 유지하게 되어 설계 시 의도된 기능을 상실하게 될 수도 있다.

또한, 완충부(30)에 포함되는 제2 완충부재(38)는 일단이 중심체부(31)에 고정되고, 타단은 제1 완충부재(33)가 삽입되어 있는 타이어휠부(11)의 결합구 주변에 고정되며, 굴곡을 포함하는 탄성체로 형성된다.

여기에서, 제2 완충부재(38)가 굴곡을 포함하도록 형성되는 이유는, 탄성력/복원력 배가와 과도하게 변형되는 것을 방지하고자 함에 있다. 타이어휠부(11)에 작용하는 외력이 커져서 타이어휠부(11)의 변형량이 점점 커진다면, 어느 시점부터는 서로 인접한 제2 완충부재(38)들이 접촉하게 되고 그 시점 이후에는 외력에 대한 제2 완충부재(38)의 반력이 배가되고, 이는 제1,제2 완충부재(33,38)의 파손을 방지하는 역할을 한다.

도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른, 차량용 가변휠 장치의 중심체부와 제1 완충부재가 결합되어 있는 상태를 나타낸 측면도이다.

도 2를 참조하면, 중심체부(31)의 외면에, 복수의 제1 완충부재(33)가 결합되며, 중심체부(31)에는 조정부(40)가 구성되게 된다.

조정부(40)는 지면의 요철에 의하여 타이어휠부(11)를 거쳐 제1 완충부재(33)에 작용하는 외력에 의한 하중에 대응하여 작용하는 제1 완충부재(33)의 지지력을 조정하는 기능을 수행할 수 있다.

조정부(40)의 구성에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 기술적 사상에 따른, 차량용 가변휠 장치의 중심체부 및 그에 내장 설치되는 조정부를 나타낸 측면도이다.

도 3을 참조하면, 조정부(40)는 감지부(42), 구동부(44), 전원부(46) 및 제어부(48)를 포함하는 구성을 갖는다. 이하 조정부(40)의 구성요소 각각에 대하여 상세히 설명한다.

감지부(42)는, 지면의 요철 위를 주행함에 의하여 발생되는 외력이 타이어휠부(11)를 거쳐 제1 완충부재(33)에 작용할 때의 하중을 감지하는 역할을 한다. 감지부(42)에서 감지된 외력 및 하중의 크기는 제어부(48)로 전달되게 된다.

구동부(44)는, 제1 완충부재(33)를 변위시켜 제1 완충부재(33)의 지지력을 조정하는 기능을 한다. 이때 변위량의 결정 및 그에 따라 제1 완충부재(33)를 제어하는 역할은 제어부(48)가 수행한다.

전원부(46)는, 조정부(40)에 포함되는 자신 이외의 구성요소(감지부(42), 구동부(44) 및 제어부(48))의 운용을 위하여 필요한 전력을 각 구성요소로 전달하는 기능을 가지며, 각 구성요소들에 전달되는 전력의 양은 제어부(48)를 통하여 결정될 수 있다.

제어부(48)는, 조정부(40)에 포함되는 자신 이외의 구성요소(감지부(42), 구동부(44), 전원부(46))를 제어하는 기능을 담당하며, 대표적 제어 기능으로서는, 감지부(42)를 통하여 계측되는 하중에 대응하여 구동부(44)를 통한 제1 완충부재(33) 일단의 변위량을 제어함으로써, 제1 완충부재(33)에 의한 지지력을 조정하는 것이다.

상술한 지지력 조정에 의하여, 외력에 의한 타이어휠부(11)의 변형량을 조정할 수 있고, 이는 궁극적으로 과도한 외력에 의한 제1,제2 완충부재(33,38)의 파손 및 기능 상실 가능성을 낮추기 위한 것이다.

도 4는 본 발명의 기술적 사상에 따른, 차량용 가변휠 장치가 단턱 등의 장애물을 통과하는 과정을 나타낸 측면도이다.

도 4를 참조하면, 도면의 좌측, 중앙, 우측에 각각 차량용 가변휠 장치가 도시되어 있다. 여기에서, 좌측은 장애물 통과 전으로 타이어휠부(31) 및 제1 완충부재(33)가 변형되지 않은 상태이고, 중앙은 장애물에 접촉하여 타이어휠부(31) 및 제1 완충부재(33)가 변형된 상태이며, 우측은 장애물 통과 후에 타이어휠부(31) 및 제1 완충부재(33)가 복원된 상태이다.

본 발명의 차량용 가변휠 장치가 포함된 차량이 장애물을 통과할 때에는, 도 4의 중앙에 도시된 것과 같이, 타이어휠부(31) 및 제1 완충부재(33)가 변형되어 장애물을 극복하기 용이하게 된다.

또한, 장애물 극복 후에는 도 4의 우측에 도시된 가변휠 장치와 같이 타이어휠부(31)의 탄성에 의하여 타이어휠부(31) 및 제1 완충부재(33)가 원래의 외형 상태와 같이 복원되게 된다.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.

10 : 주행부
11 : 타이어휠부
13 : 타이어부
25 : 결합공
26 : 결합핀
30 : 완충부
31 : 중심체부
33 : 제1 완충부재
38 : 제2 완충부재
40 : 조정부
42 : 감지부
44 : 구동부
46 : 전원부
48 : 제어부

Claims (5)

1. 탄성변형 가능한 재질로 이루어지고 링(ring)형 단면을 갖는 타이어휠부;
   상기 타이어휠부에 장착되어 지면과 접촉하는 타이어부;
   상기 타이어휠부의 중심에 배치되고, 차량의 구동장치로부터 발생된 구동력을 전달하는 회전축에 결합되는 중심체부; 및
   상기 중심체부와 상기 타이어휠부의 내측면에 다수 결합되는 완충부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변휠 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 완충부는 방사상으로 등간격이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 가변휠 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 완충부는,
   일단이 상기 중심체부에 결합되고 타단은 상기 타이어휠부에 형성된 결합공과 연결되는 제1 완충부재; 및
   상기 제1 완충부재의 양측에 배치되고, 일단이 상기 타이어휠부에 결합되는 제2 완충부재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변휠 장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1 완충부재는,
   실린더를 포함하며,
   지면 요철에 대응하여 변형되는 상기 타이어휠부에 대한 지지력을 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 가변휠 장치.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 제2 완충부재는,
   굴곡을 포함하는 탄성체로 이루어지고,
   외력에 의해 변형되는 상기 타이어휠부를 지지하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변휠 장치.
   

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