KR102313311B1 - 샤시와 진자 나셀을 갖는 차량 - Google Patents

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Abstract

차량(1)이 전방 크로스 멤버(2)와 후방 크로스 멤버(3)를 구비하는 샤시; 사람과 화물을 수용하고, 실질적으로 종방향인 힌지축(6)에 대하여 크로스 멤버들(2, 3)의 중심부에 대하여 피봇하게 장착되고, 그 무게 중심이 힌지축(6)의 하부에 배치되는 나셀(10); 및 두 개의 이동 지지부들(4, 5)을 갖는 전방 및 후방 트레인을 포함하되, 각각의 이동 지지부는 링크 시스템(17)에 의해 대응하는 크로스 멤버의 단부에 연결되고, 나셀의 상부에 위치한 크로스 멤버들은 별도의 부분들로써, 힌지축(6)에 대하여 서로 독립적으로 피봇이 가능하도록 힌지축을 경유하여 나셀에 의해서만 서로 연결된다.

Description

샤시와 진자 나셀을 갖는 차량{VEHICLE HAVING A CHASSIS AND A PENDULUM NACELLE}
본 발명은 샤시와 진자 나셀(nacelle)을 갖는 차량에 관한 것이다.
국제 출원 문헌 WO 2006/129020에는 전륜 트레인과 후륜 트레인에 장착되는 샤시 및 실질적인 중심 장방향 힌지축에 대하여 샤시에 상대적으로 피봇하게 장착되는 나셀을 포함하여 나셀의 무게 중심이 상기 힌지축 아래에 위치하도록 하는 타입의 차량을 기술한다.
이러한 차량에서는 턴(turn) 시, 나셀이 원심력의 영향 하에서 이에 비례하여 내측으로 기울어진다. 따라서, 탑승자는 측방향 가속을 느끼지 못하거나 - 또는 하중(load)이 측방향 응력을 받지 않고 - 나셀도 비틀림 모멘트를 받지 않는다.
이로부터 얻어지는 이점들은 다음과 같다:
- 차량 탑승자들의 편안함과 균형감이 향상되거나 나셀 내의 운송 화물(load)들에 대한 안정성이 증가됨;
- 가해지는 응력들의 영향도가 낮아 안정적이고 절감된 부품 사용에 의해 기존 차량들과는 상대적으로 차량 부품의 치수 측면에서 이익을 얻을 수 있음.
- 턴 시, 자동으로 기울어짐에 의하여, 동작 중인 차량의 데이터들을(가속도, 턴 반경 등) 분석하는 전자 장치 또는 컴퓨터 수단에 의지할 필요가 없고, 이러한 데이터들에 대한 차량 제어가 불필요 하기 때문에 가격, 무게 및 신뢰성에서 이익을 얻을 수 있음.
미국 특허 문헌 US 2007/0267883에는 이러한 타입의 다른 차량이 기술되어 있다.
그러나, 이러한 타입의 차량은 일반적으로는 만족스럽지만, 조작성(maneuverability)의 관점에서는 여전히 완성도를 높일 필요가 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술과 비교하여 향상된 조작성을 갖는 차량을 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은
- 전방 크로스 멤버 (front cross-member) 와 후방 크로스 멤버(rear cross-member)를 포함하는 샤시;
- 샤시에 장착되며, 각각이 지면 상에 적어도 두 개의 이동 지지부들을 포함하는 적어도 하나의 전방 트레인과 하나의 후방 트레인; 및
적어도 한 명의 탑승자 또는 화물을 수용하고, 실질적으로 종방향인 힌지축에 대하여 샤시에 대해 피봇하게 장착되고, 실질적으로 차량의 중앙 종단면에 위치하며, 나셀의 무게 중심이 상기 힌지축의 아래에 위치하도록 배열된 나셀을 포함하되,
상기 전방 크로스 멤버 및 후방 크로스 멤버는 별도의 부분들로써, 상기 힌지축에 대하여 서로 독립적으로 피봇이 가능하도록 상기 힌지축을 경유하여 단지 상기 나셀에 의해서만 서로 연결된다.
본 발명의 일반적인 정의에 따르면, 상기 전방 및 후방 크로스 멤버는 상기 나셀의 상부에 위치한다. 또한, 상기 전방 및 후방 크로스 멤버 각각은:
-상기 힌지축이 지나가고, 상기 나셀의 전방부 및 후방부 각각이 힌지축에 대하여 피봇하게 장착되는 중심부; 및
- 각각이 링크 시스템에 의해 해당 이동 지지부에 연결되는 두 개의 단부들을 제공한다.
서로 독립적으로 피봇할 수 있는 크로스 멤버들을 구비한 차량을 제공함으로써, 본 발명은 어떠한 지형에서도 네 개의 이동 지지부 각각이 지면과의 완벽하게 접촉하도록 할 수 있다. 실제로, 크로스 멤버는 크로스 멤버에 연결되어 있는 이동 지지부들에 가해진 응력들에 따라 피봇할 수 있고, 특히 임의의 충격이 인가된 다른 크로스 멤버와 연결된 이동 지지부들에 가해지는 응력없이도 각각의 이동 지지부들에서 지형의 형상(profile)을 따라 피봇할 수 있다. 따라서, 차량의 안정성 및 거친 지형 상에서 이동하는 능력이 향상된다.
특히, 본 발명에 따른 차량은 비탈이나 둑 지형에 잘 적응되고 수직 교정될 수 있다. 실제로, 크로스 멤버들이 지면과 평행하면서, 나셀은 수평을 유지하게 된다. 이동 지지부들에 관해 말하자면, 만일 이동 지지부들이 기울어질 수 있는 경우, 이동 지지부들의 중심면은-중립 상태에서는 수직- 실질적으로 수직을 유지하고, 그렇지 않다면, 이 중심면은 지면에 실질적으로 수직을 유지한다. 본 발명에 따른 차량은, 힌지축에 대하여 서로 독립적으로 회전하는 크로스 멤버들 각각이 차량에 장착된 바퀴 부근에 위치한 지형부와 평행하게 놓일 수 있기 때문에, 차량의 전방 또는 후방 사이의 서로 반대 방향의 비탈 또는 경사에서 특별한 장점을 갖는다.
더욱이, 구체적으로, 크로스 멤버들은 서로 연결되지 않은 별도의 부분들로써 (나셀과 힌지축을 통하는 경우를 제외), 특히 크로스 멤버들을 연결하는 사이드 멤버들(side members) 들이 존재하지 않는다. 따라서, 샤시는 프레임 형태로 존재하는 것이 아니라, 단지 두 개의 크로스 멤버들에 의해서 구성된다. 그 결과, 샤시는 더 가벼워진다. 또한, 사이드 멤버들이 존재하지 않기 때문에, 특히 장애인들을 위한 측방향으로의 나셀의 접근성을 향상시킨다.
실제로, 차량이 중립 위치일 때, 크로스 멤버들 각각은 일반적으로 가로로 연장된다. 그러나, 크로스 멤버들은 직선일 필요는 없으며, 곡선부들 또는 상대적으로 서로 기울어진 직선부들을 가질 수 있다.
중립 위치는 차량이 평평하고 수평인 면 상에 있고 정지해 있을 때 점하는 차량의 위치이고, 이동 지지부들은 차량이 직선을 따라 이동할 수 있도록 지향되어 있다.
크로스 멤버들이, 예를 들어 이동 지지부들을 구성하는 바퀴의 중심 높이에 배열되지 않고, 나셀의 상부에 배열된다는 사실은 많은 장점들을 갖는다.
먼저, 차량의 지상고(ground clearance)가 크게 증가되어, 모든 지형에서의 차량 적용에 특히 유용하다.
또한, 관련된 트레인의 이동 지지부들, 심지어 관련된 전체의 전방 및/또는 후방 트레인의 이동 지지부들은 해당 크로스 멤버에 의해 방해받지 않고 큰 진폭으로 회전할 수 있다. 이처럼 큰 자유도를 갖는 회전은 차량을 조작하는데 우수한 능력을 나타내고, 지형이 거칠수록 보다 큰 장점을 갖는다.
특히, 이동 지지부들은 바퀴, 스키, 또는 트랙(track) 등이 될 수 있으며, 이처럼 서로 다른 이동 지지부들은 반드시 같은 특성을 가질 필요는 없다.
가능한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 트레인의 상기 이동 지지부들은 조향되는 것들이며, 해당 크로스 멤버의 이동 지지부들 각각의 링크 시스템은 조향축을 갖는 조향 피봇을 포함하고 상기 이동 지지부들을 조향한다.
가능한 실시예에 따르면, 트레인의 조향되는 이동 지지부들 각각 및 해당 크로스 멤버 사이의 링크 시스템은 상기 크로스 멤버의 일단에 연결되는 제1 단부 및 상기 크로스 멤버의 상기 일단과 조향 피봇을 형성하며, 상기 이동 지지부와 연결되는 제2 단부를 갖는 힌지 암을 포함한다.
상기 크로스 멤버와 상기 조향 피봇은 상기 이동 지지부의 상측에 위치한다.
조향 피봇을 이동 지지부 또는 그의 중심과 근접하게 배치하지 않고, 크로스 멤버의 일단, 바람직하게는 높은 곳에 위치하게 함으로써, 많은 이점을 갖게 된다.
트레인의 이동 지지부들과 두 개의 힌지 암들을 포함하는 어셈블리는 조향 피봇에 대하여 큰 진폭을 가지고 회전할 수 있다. 이는 조작성을 보다 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 특히 장애인들이 넓은 측면 공간을 통해 차량에 접근할 수 있도록 해준다.
이에 더하여, 운송을 위해 조향 피봇에서 차량 분해가 가능하도록 한다. 상기 구성에도 불구하고, 분해 후 얻어지는 서브 어셈블리들(subassemblies)은 사이즈가 줄어들고 제한된 중량을 갖게 된다.
더욱이, 조향 피봇의 축은 바람직하게 차량의 횡단면에 위치하고 차량의 중앙 종방향 대칭면 방향으로 상측으로 기울어져 있으며, 이는 조향복원 효과를 갖게하여 차량의 안정성을 향상시킨다. 이러한 배열로부터 그리고 차량의 크로스 멤버와 조향 피봇이 차량의 상부에 배치된다는 사실로부터, 크로스 멤버는 차량 트랙의 폭, 즉 동일 트레인의 두 개의 이동 지지부들 사이의 횡방향 거리 보다 더욱 좁아질 수 있다. 이는 조향 피봇에서 차량 분해 시 치수들을 줄일 수 있다는 중요한 장점이 된다. 지시된 바에 의하면, 크로스 멤버들의 폭은 차량 폭의 절반범위가 될 수 있다.
조향 피봇이 어디에 위치하든(특히 이동 지지부들 상측에), 피봇 각도 및 캐스터(caster) 각도와 같은 일반적인 기하학적 변수들은 완벽하게 제어된다는 점에 주목해야 한다. 따라서, 조향 피봇 축의 각도는 요구되는 셀프 안정성과 조향복원 효과들에 따라 그 축의 연장선이 바퀴와 지면의 접점을 지나거나 또는 다른 위치를 지날 수 있도록 조절될 수 있다.
차량은, 예를 들면, 두 개의 이동 지지부들의 두 개의 트레인들을 포함하며, 이동 지지부들 각각은 조향될 수 있다.
반대로, 차량은 조향되지 않는 이동 지지부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 눈 덮인 표면 상에서 미끄러질 수 있고 스노우모빌(snowmobile)과 같은 장치에 그가 따라갈 경로를 따라 견인될 수 있는 지지부들을 구비한 썰매일 수 있다.
차량은 전달 수단을 통해 이동 지지부들을 조향시킬 수 있는 나셀에 장착된 스티어링 휠(steering wheel)을 더 포함할 수 있다.
가능한 실시예에 따르면, 이동 지지부들 각각은 조향되는 것이고, 스티어링 휠과 전달 수단은 제1 트레인의 이동 지지부들을 조향할 수 있도록 배열되며, 상기 차량은 전달 수단 및 제2 트레인의 이동 지지부들의 조향 제어 수단을 연결하는 전달 기구를 더 포함할 수 있다.
차량의 중앙 횡단면에 대하여 제 1 트레인 기구 - 일반적으로 전방 트레인- 와 대칭일 수 있는 - 일반적으로 후방 트레인- 제2 트레인 기구는:
- 크로스 멤버와 이동 지지부들 사이의 링크 시스템; 및
- 제어 수단 및 전달 수단의 일부 부품들(스티어링 휠과 직접 연결되는 전송 수단의 부품들은 제외)과 관련된다.
제1 실시예에 따르면, 이동 지지부들은 바퀴들이며, 차량은 도로 위나 눈이 덮이지 않은 일반 지형 위를 이동할 수 있다. 이동 지지부들은 트랙들이 될 수도 있다.
제2 실시예에 따르면, 이동 지지부들은 눈 덮인 표면 위를 미끄러져 이동할 수 있는 관 또는 스키 형상의 요소들의 일부와 같은 슬라이딩 지지부들이다. 상기 차량은 상기 슬라이딩 지지부들로부터 하측으로 돌출된 부착 부재를 더 포함할 수 있으며, 상기 부착 부재들은 눈 속에 박힐 수 있어 차량의 측방향 미끄러짐을 방지할 수 있도록 설계되어 있다. 차량은 장치 또는 사람에 의해 견인되는 용도의 썰매이거나 또는 운전자가 탑승되는 비견인 차량일 수도 있다.
본 발명의 일 실시에 따르면, 나셀과 같이, 차량의 이동 지지부들은 원심력에 비례하여 자동으로 턴의 내측으로 기울어지게 된다.
따라서, 이러한 차량은, 턴 시, 특히 접촉력을 잃은 경우에 대해서도 안정적인 셀프 안정성을 유지하면서 전장품에 대한 의존 없이 자동으로 완벽한 동력학적 균형을 이룰 수 있다. 또한, 이러한 특성은 샤시 및 이동 지지부 트렌인들의 부품들을 경량화 하도록 하고, 이러한 지지부들에 가해진 합력에 대한 영향에 대하여 비틀림 모멘트나 측면 굴곡을 유발시키지 않는다. 결과적으로, 제조비 절감과 구동력의 소비를 줄일 수 있다.
기구의 동작을 위해, 나셀에 의해 형성된 진자 모멘트는 이동 지지부들에 대한 지면으로부터의 반력 모멘트에 의해 영향을 받지 않도록 하는 것이 필수적이다.
링크 시스템의 설계에 의해 이러한 반력 모멘트가 존재하게 되면, 나셀에 의한 진자 모멘트 보다 덜 중요해야 한다. 또한, 나셀의 기울어짐은 이동 지지부들에게 전달되어만 한다. 반력 모멘트에도 불구하고, 나셀의 경사에 따라 이동 지지부들의 경사가 형성된다.
이동 지지부들이 슬라이딩 지지부들인 경우에는, 링크 시스템은 상기 슬라이딩 지지부와 지면과의 접촉면과 근접하게 위치한 실직적인 종방향 경사축을 포함하고, 상기 차량은 나셀과 각각의 슬라이딩 지지부들 사이에 결합 장치를 구비하며, 상기 결합 장치는 나셀의 피봇에 의해 슬라이딩 이동 지지부들이 기울어지도록 배열되는 것으로 예상될 수 있다.
경사축을 지면과의 접촉면에 되도록 근접하게 배열됨으로써, 슬라이딩 지지부들에 가해지는 역방향 모멘트를 감소시킬 수 있다.
더욱이, 이동 지지부들이 바퀴들, 트랙들, 또는 슬라이딩 지지부들인 경우에 대해서, 이동 지지부들 각각을 위하여 링크 시스템은 경사축을 구비하는 경사 피봇을 포함하되:
- 상기 경사축은, 상기 이동 지지부들과 지면사이의 접점(P)에 근접하게 이동될 때, 차량의 종축에 대하여 5내지 45 사이의 각도(α)를 갖고 하측으로 기울어져 상기 차량의 중앙 종단면과 평행하게 연장되고;
- 상기 이동 지지부와 지면 사이의 상기 접점을 통과하는 지면의 수선과 교차점은 상기 접점과 일치하거나 상기 접점 아래에 위치하게 되고;
상기 차량은 기하학적 형상 및/또는 상기 나셀 및 상기 이동 지지부들과 연관된 기계적 수단의 존재 여부에 의해서 설계되는데:
- 상기 차량이 턴을 하며 이동할 때, 각각의 이동 지지부들을 원심력의 영향 하에서 턴의 내측으로 기울어지도록 하며, 상기 크로스 멤버들은 실질적으로 지면에 평행하게 하고;
- 그리고 상기 차량이 비탈 및 둑 지형을 이동할 때, 수직 교정을 하여, 상기 나셀은 수평을 유지하고, 중립 위치에서 실질적으로 수직인 상기 이동 지지부들의 중심면은 실질적으로 수직을 유지하는 것으로 예상될 수 있다.
경사축의 이러한 배열은, 피봇 경사축에 대하여 지면의 반력이 경사축에 대한 진자 모멘트에 대항하는 모멘트를 갖지 않게 한다. 달리 말하면, 이동 지지부들의 기하학적 구조는 이러한 경사와 아주 다르지 않다.
스키 또는 트랙의 경우, 이동 지지부와 지면과의 단일 접점이 없다. “접점”에 따르면, 이동 지지부와 지면 사이의 접촉 영역의 중앙에 실질적으로 위치된 점을 의미하였다.
제1 변형 예에 따르면, 차량은 상기 나셀과 각각의 이동 지지부부들 사이의 결합 장치를 포함하고, 상기 결합 장치는 상기 나셀의 피봇이 상기 이동 지지부들을 기울어지게 하고, 그 반대도 가능하도록 배열된다.
경사 피봇축과 지면의 교차점이 바퀴와 지면 사이의 접점과 실질적으로 일치하게 되면, 경사 피봇 축에 대한 지면의 반력 모멘트가 0이 된다. 따라서, 힌지축에 대해 나셀의 기울어지는 운동이 이동 지지부들에 전달된다면, 이동 지지부들은 기울어질 수 있으므로, 이러한 구조에서는 결합 장치가 필요하게 된다.
반대로, 이동 지지부와 지면 사이의 접점을 통과하는 지면의 수선과 경사 피봇축의 교차점이 상기 접점의 하부에 위치하게 되면, 경사 피봇축에 대하여 지면과의 반력 모멘트는 원심력의 영향하에서 이동 지지부들의 자동적인 기울어짐을 야기하게 된다. 따라서, 턴 시에:
- 한편으로, 나셀은 힌지축에 대하여 피봇하고;
- 그리고, 다른 한편으로는, 이동 지지부들은 경사축들에 피봇함으로써 기울어지게 된다.
이 경우, 이동 지지부들과 나셀 사이에 기울임을 전달할 수 있는 결합 장치가 제공된다. 나셀은 진자 효과에 의해 기울어질 뿐만 아니라 경사 피봇축에 대하여 지면의 반력이 갖는 모멘트로부터 얻어진 이동 지지부들의 경사에 의해 구동되어 기울어지게 된다. 유사하게, 이동 지지부들은 스스로 기울어질 뿐만 아니라 결합 장치들을 통한 나셀의 기울임에 의해 구동되어 기울어지게 된다.
그러나, 나셀 및 이동 지지부들의 기울임 운동들이 원심력의 영향 하에서 서로 독립적이고 자동적으로 얻어지기 때문에 이러한 결합 장치들이 반드시 필요한 것은 아니다.
대안적으로, 만일 이동 지지부와 지면 사이의 접점을 통과하는 지면의 수선과 경사 피봇축의 교차점이 상기 접점 위에 위치하게 되면, 이동 지지부들이 턴의 외측으로 기울어지는 경향이 있을 수도 있다. 이는 나셀에 의해 형성된 진자 모멘트가 보다 중요하고 나셀의 기울어짐이 결합 장치에 의해 이동 지지부들에 전달되도록 요구한다.
또한, 경사 피봇축이 차량의 종축에 대하여 α의 각도로 기울어진 경우에 있어서, 가능한 실시예에 따르면, 스티어링 휠과 조향되는 이동 지지부들 사이의 전달 수단과 상기 제2 트레인의 이동 지지부들의 조향에 대한 조절 수단이 존재한다면, 그 수단들은:
- 나셀의 상기 힌지축에 대하여 자유롭게 회전하도록 상기 나셀에 장착되며, 상기 스티어링 휠에 연결되고 상기 나셀의 상기 힌지축에 대하여 오프셋(offset)된 축을 갖는 스티어링 칼럼(steering column)에 의해 회전 구동하는 회전부; 및
조향되는 이동 지지부 각각에 대하여, 힌지축으로부터 떨어져 있는 상기 회전부와 연결되는 제1 단과 상기 이동 지지부와 상기 해당 크로스 멤버 사이의 상기 링크 시스템과 연결되는 제2 단을 갖는 스티어링 커넥팅 로드를 포함하되;
동일한 트레인의 상기 스티어링 커넥팅 로드들은 상기 차량이 중립위치에 있을 때 상기 차량의 상기 중앙 종단면(P1)에 대해 실질적으로 대칭되게 배치되고;
상기 스티어링 휠의 회전 방향과 상기 스티어링 커넥팅 로드들의 위치 선정에 대한 상기 회전부의 회전 방향이 제공되어, 상기 전달 수단과 제어 수단은 이동 지지부들의 기울어짐에 의해 유도된 조향의 역조향을 발생시켜 실질적으로 정확하게 보상할 수 있다.
보다 상세하게, 경사 피봇이 휠베이스(wheelbase) 내에 위치하게 되면, 회전부는 스티어링 휠의 반대 방향으로 회전해야 한다(예를 들면, 스티어링 휠에 의해 구동하고 회전부를 구성하는 치형 링과 맞물리는 피니언(pinion)을 포함하는 기계장치 수단에 의해서). 이 경우, 경사 피봇의 기울임에 의해 유도된 오버 스티어링(over-steering)은 나셀 즉 회전부의 피봇으로부터 유도된 언더 스티어링(under-steering)에 의해 보상된다.
반대로, 경사 피봇이 휠베이스의 외측에 위치하게 되면, 회전부는 스티어링 휠과 동일한 방향으로 회전해야 한다(예를 들면, 회전을 전달하는 체인 수단에 의해서). 이 경우, 경사 피폿의 기울임에 의해 유도된 언더 스티어링은 나셀, 즉 회전부의 피봇으로부터 유도된 오버 스티어링에 의해 보상된다.
적어도 하나의 이동 지지부에 대해서, 스티어링 휠과 상기 이동 지지부 사이에 상기 전달 수단 및 상기 나셀과 상기 이동 지지부 사이에 결합 장치가 존재한다면, 상기 이동 지지부와 일시적으로 분리되어 조향축에 대해 충분한 진폭으로 상기 이동 지지부를 회전시킴으로써 상기 나셀로의 측방향 접근을 허용되도록 이들은 상기 이동 지지부에 분리 가능하게 조립될 수 있다.
전달 수단과 결합 장치가 상기 이동 지지부와 결합되었을 때, 이러한 “충분한 진폭”은 일반적인 운행 중의 가능한 운동 진폭보다 크다. 이러한 특성은 장애인들이 나셀에 용이하게 접근는데 목적이 있다. 따라서, 유리하게도, 본 발명으로부터 차량의 동일 측면에 위치한 이동 지지부들 각각을 분리하는 것이 접근성을 보다 향상시킬 수 있다고 추측할 수 있다.
더욱이, 적어도 하나의 크로스 멤버와 대응하는 각각의 이동 지지부들 사이의 상기 링크 시스템은 상기 차량이 중립 위치에 있을 때 실질적으로 횡방향인 현가축을 갖는 현가 장치(suspension device)를 포함할 수 있다.
가능한 실시예에 따르면, 상기 링크 시스템은 상기 나셀의 상기 힌지축으로부터 이동 지지부 방향으로 상기 조향 피봇, 상기 경사 피봇, 및 상기 현가 장치 순으로 포함한다. 그리나, 이러한 배열에 제한되지 않는다.
적어도 하나의 링크 시스템은 상기 경사 및 현가축들을 형성하는 유니버셜 조인트(universal joint)를 포함하거나, 대안적으로 적어도 하나의 링크 시스템의 경사 및 현가축들은 연관되지 않을 수 있는데, 즉 유니버셜 조인트와 같이 동일한 부분으로 결합되지 않을 수 있다.
더욱이, 차량은 적어도 하나의 전기 모터(50)와 상기 전기 모터(50)를 제공할 수 있도록 전지(battery)를 포함할 수 있다.
가능한 실시예에 따르면, 상기 나셀은 프레임과 프레임에 장착되는 시트를 포함하고, 상기 프레임은 전방부 및 후방부에 의해 연결되는 두 개의 측부들을 포함하며, 상기 전방 및 후방부들은 상기 측부들에 대하여 상측으로 연장되고, 상기 나셀의 힌지축은 측부들 상측에 배치된다.
샤시가 나셀의 상부에 위치한 크로스 멤버들로 구성된다는 특징은 차량의 지상고를 증가시키고 이는 모든 지형에서 매우 유리해진다.
본 발명의 다양하고 가능한 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 한정하지 않는 예들을 통해 이하 설명하면:
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중립 위치에서의 차량의 사시도;
도 1b, 1c, 1d, 1e 및 1f는 각각 도 1a의 차량의 후방 사시도, 다른 후방 사시도, 정면도, 측면도 및 평면도;
도 2a, 2b 및 2c는 각각, 원심력 없이 턴(turn) 할 때, 평평한 면을 이동하는 도 1a의 차량의 사시도, 정면도 및 평면도;
도 3a, 3b 및 3c는 각각, 원심력이 존재하며 턴할 때, 평평한 면을 이동하는 도 1a의 차량의 사시도, 정면도 및 평면도;
도 4a 및 4b는 각각, 비탈에서 직선 구간 이동시, 도 1a의 차량의 사시도 및 정면도;
도 5a 및 5b는 각각, 비탈에서 턴 시, 도 1a의 차량의 사시도 및 정면도;
도 6a 및 6b는 각각, 전방과 후방 사이가 반대로 기울어진 지형에서 직선 구간을 이동시, 도 1a의 차량의 사시도 및 정면도;
도 7은 스티어링 휠의 전달 수단 및 나셀의 결합 장치가 측면 바퀴들로부터 분리된 상태에서의 도 1a의 차량의 사시도;
도 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f 및 8g는 각각, 경사 피봇 축의 기울어짐에 의해 유도된 조향을 보상하기 위해, 직선 구간, 원심력 없이 턴, 원심력이 존재하면서 턴, 비탈에서 직선 구간, 경사에서의 직선 구간, 비탈에서 상부로 턴 및 비탈에서 하부로 턴할 때, 도 1의 차량의 정면도 및 평평한 지형을 보여주는 도;
도 9a 내지 9d는 조향 피봇, 경사 피봇 및 현가 장치의 몇몇 가능한 상대적인 위치를 보여주는 도 1a의 차량의 부분 개략도;
도 10a 및 10b, 도 11a 및 11b는 경사 피봇과 현가 장치의 몇몇 가능한 변형들을 보여주는 도 1a의 차량의 상세도;
도 12a 및 12b는 몇몇 가능한 변형예들에 따른 모터를 구비한 도 1a의 차량의 상세도;
도 13a 및 13b는 각각, 본 발명의 제2 실시예에 따른 비탈의 직선 구간 및 원심력을 받으며 평지에서 턴 할 때, 차량의 사시도;
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 중립 위치에서의 차량의 사시도;
도 15는 크로스 멤버와 슬라이딩 지지부 사이의 연결을 보여주는 도 14의 차량의 상세도; 및
도 16a 내지 16d는 각각 원심력 없이 평평한 지면을 턴 하는 경우, 원심력이 존재하는 상태에서 평평한 지면을 턴 하는 경우, 직선 구간의 비탈에서 우측 전방의 스키가 고르지 않는 지면을 따라가는 경우, 직선 구간에서 전방은 비탈지고 후방은 평평한 지형인 경우에서의 도 14의 차량의 사시도들이다.
도 1a는 차량(1)의 제1 실시예를 보여준다. 차량(1)은:
- 예를 들어 여기서 정사각 단면을 갖는 금속관으로 형성된 전방 크로스 멤버(front cross-member)(2)와 후방 크로스 멤버(rear cross-member)(3)를 포함하는 샤시;
- 크로스 멤버들(2, 3) 각각에 조립된 바퀴 형상을 갖는 지면상의 두 개의 이동 지지부들, 즉, 두 개의 전륜들(4)과 두 개의 후륜들(5);
- 그리고, 사람 또는 화물을 수용하는 샤시 위에 장착된 나셀(nacelle)(10)을 포함한다.
도 1a에서는 차량(1)이 중립 위치에 있을 때를 보여준다. 즉, 차량이 평평하고 수평인 면 위에 세워져 있을 때를 보여주고 있으며, 차량이 정지된 상태에서 바퀴들(4, 5)은 차량이 직선을 따라 이동 할 수 있도록 지향되어 있다.
우선, 차량(1)이 이러한 중립 위치에 있을 때를 참조하여 설명한다.
종방향 X는 차량(1)의 일반적인 종축 방향으로 정의되며, 따라서 중립 위치에서는 실질적으로 수평이 된다. 용어들 “전(front)” 및 “후(rear)”는 X 방향 및 전진하는 차량의 운동을 참조하여 사용될 것이다. 횡방향 Y는 X 방향과 직교하는 방향으로 정의되며, 중립 위치에서는 실질적으로 수평이 된다. 용어들 “좌(left)”, “우(right)”, “측(lateral)” 및 “횡(transverse)”은 Y 방향을 참조하여 사용될 것이다. 용어 “내측(inside)”은 차량(1)이 턴(turn)할 때에 대하여 정의된다. 마지막으로, Z 방향은 X 방향 및 Y 방향과 직교하는 방향으로 정의되며, 중립 위치에서 실질적으로 수직이 된다. 용어들 “높이”, “높은” 및 “낮은”은 Z 방향을 참조하여 사용될 것이다.
차량(1)은 도1f에 도시되어 있는 바와 같이 X 및 Z 방향(X, Z)에 평행하는 대칭 중앙 종단면(P1) 및 중앙 횡단면(P2)을 제공한다.
나셀(10)은 중앙 종단면(P3)을 갖는데, 중립 위치에서는 실질적으로 차량(1)의 종단면(P1)과 일치한다.
나셀(10)은, 여기서는 금속관으로 형성되고 실질적으로 평면(P1)에 대하여 대칭을 이루는 프레임(11)을 포함한다. 전방에서 후방을 향해, 프레임(11)은 상승 전방부(12a), 하강 중앙부(12b) 및 상승 후방부(12c)를 가지는 파선(broken line) 모양의 두 개의 측부들(12)을 포함한다(도 1e 참조). 두 개의 측부들(12)은 측부들(12)에 대하여 상측으로 연장된, 예를 들어 역 V자 형상을 갖는 전방부(13) 및 후방부(14)에 의해 연결되며, 여기서 후방부(14)는 전방부(13)보다 더 높은 위치를 갖는다.
나셀(10)은 또한 프레임(11) 상에 장착된 시트(15)를 포함한다. 도 1e의 실시예에 도시되어 있는 바와 같이, 시트(15)의 쿠션부는 실질적으로 측부들(12)의 중앙부와 동일 평면에 위치하고, 반면에 시트(15)의 등받이부는 실질적으로 측부들(12)의 후방부와 동일 평면에 위치한다. 운전자가 시트(15)에 앉을 때에는, 운전자 다리들은 실질적으로 수평되게 위치되고, 운전자의 등부분은 뒤로 기울어지게 된다. 그러나, 다른 실시예들도 고려될 수 있다.
나셀(10)은 힌지축(6)을 기준으로 크로스 멤버들(2, 3)에 대하여 피봇하게 장착되는데, 실질적으로 평면(P1)에 위치한다. 또한, 나셀(10)의 무게 중심은 힌지축(6) 아래에 위치한다. 따라서, 특히 원심력을 받으며 경사면에서, 차량(1)의 이동에 따라 나셀(10)은 상기 축(6)에 대하여 진자(pendulum)와 같이 흔들릴 수 있다. 나셀(10)은 어떠한 중력과 원심력이 그들에 작용하더라도 자연스럽고 즉각적으로 균형을 찾을 수 있다.
보다 구체적으로, 제시된 실시예에서, 힌지축(6)은 실질적으로 나셀(10)의 전방부(13)의 V자 형상 끝단에서 크로스 멤버들(2, 3) 각각의 중앙을 실질적으로 지나가게 된다. 따라서 나셀(10)의 힌지축(6)은 프레임(12)의 측부들(12) 위에 위치하게 된다.
크로스 멤버들(2, 3)은 별도의 부분들로써, 힌지축(6)을 통해 나셀(10)에 의해서만 연결된다. 따라서, 크로스 멤버들(2, 3)은 힌지축(6)에 대하여 서로 독립적으로 피봇할 수 있다.
또한, 크로스 멤버들(2, 3) 각각은 두 개의 단부를 가지며, 각 단부는 링크 시스템에 의해 대응하는 바퀴들(4, 5)에 연결된다.
링크 시스템은 힌지 암(hinged arm)(17)을 갖는데, 제1 단부는 크로스 멤버들(2, 3)의 단부와 연결되고 제2 단부는 대응하는 바퀴들(4, 5)의 중심과 연결된다. 상기 암(17)은 아래에서 설명에서와 같이 일련의 금속관들로 형성되는데 - 여기서는 정사각형 단면을 갖음 - 어느 정도는 자유도를 가지고 연결되어 있다.
한정적이지 않게 나타내어지는 실시예에서, 상기 암(17)은, 크로스 멤버(2, 3)로부터 바퀴(4, 5)의 방향으로, 상기 평면(P2)을 향하고 절곡부에 의해 상기 평면(P2)을 향해 하측으로 연장되는 제2 부분(17b)과 연결되는 전반적으로 수평인 제1 수평 부분(17a)과 상기 평면(P2)로부터 상기 중심 방향을 향해 실질적으로 수평으로 연장된 제3 부분(17c)을 포함한다.
크로스 멤버(2, 3)와 조향된 바퀴(4, 5) 사이의 링크 시스템은 조향축(19)을 갖고 상기 바퀴(4, 5)의 조향을 허용하는 조향 피봇(18)을 포함한다. 조향축(19)는 실질적으로 Y 방향과 Z 방향의 평면(Y, Z)에 위치하게 되는데, 수직과 β 각도를 이루며 상기 평면(P1)을 향해 상측으로 기울어져 있다 (도 1d 참조). 각도 β 는 일 예로 10 내지 30° 사이이다. 이러한 형상은 차량(1)의 안정성을 양호하게 보장해준다. 실제로, 조향 피봇(18)은 상기 암(17)의 제1 부분(17a)의 단부에 고정된 관의 형태로 형성되고, 크로스 멤버(2, 3)의 단부에 결합된 요오크(yoke)에 힌지된다.
도 1a의 실시예에는, 각각의 네 개의 바퀴들(4, 5)은 조향되고, 따라서 차량(1)은 네 개의 조향 피봇들(18)을 갖는다. 그러나, 본 실시예는 이에 한정되지 않는다. 따라서, 두 개의 전륜들(4)만 조향되는 경우도 예상될 수 있다.
크로스 멤버(2, 3)와 각각의 바퀴들(4, 5) 사이의 링크 시스β템은 경사축(21)을 갖는 경사 피봇(20)을 더 포함하여, 차량(1)이 턴(turn)을 하며 이동시 각 바퀴들(4, 5)은 원심력의 영향 하에 턴의 내측으로 기울어짐이 발생한다. 또한, 경사축(20)의 구성으로 인해 경사 또는 비탈진 지형에서 중력의 영향하에서도 수직상태를 유지할 수 있게 된다.
바퀴(4, 5)와 지면 사이의 접점 P 부근을 보면(도 1e 참조), 경사축(21)은 평면 P1과 실질적으로 평행한 면 상에서 수평에 대하여 5 내지 45°의 α각을 이루며 하측으로 기울어져 있음을 알 수 있다. 가능한 실시예에 따라면, 경사축의 경사각 α는 예를 들어 약 30°인 20° 내지 40° 사이에 있을 수 있다. 또한, 지면과 수직인 상태로 바퀴들(4, 5)과 지면 사이의 상기 접점을 통과하는 지면의 수선과의 교차점 A는 상기 접점 P의 하측에 위치한다.
이는 바퀴들(4, 5)이 원심력에 비례하여 자동적으로 턴의 내측으로 기울어지도록 한다. 실제로, 이러한 형상을 가지게 되면, 경사 피봇에 대한 지면의 반력 모멘트가 이러한 기울임 운동에 영향을 주지 않게 할 뿐만 아니라, 원심력 영향 하에 있도록 유도한다.
제시된 실시예에서, 경사축(20)은 휠베이스(wheelbase) 내측에 위치하게 되는데, 즉 전륜(4)의 후방 후륜(5)의 전방이라고 할 수 있다. 따라서, 경사축(21)은 후방으로부터 전륜(4)의 전방을 향해 하측으로 기울어져 있으며, 전방으로부터 후륜(5)의 후방을 향해 하측으로 기울어져 있다.
실제로, 경사 피봇(20)은 상기 암(17)의 제3 부분(17c)의 단부에 장착된 관부 상에 피봇하게 맞물리는 상기 암(17)의 제2 부분(17b)의 단부에 고정된 슬리브(sleeve)에 의해 형성될 수 있다.
따라서, 나셀(10)의 힌지축(6)에 대한 피봇은 바퀴들(4, 5)을 기울어 지도록 하며, 그 반대도 성립한다. 차량(1)은 나셀(10)과 각 바퀴들(4, 5)의 사이에 결합 장치(25)를 포함한다.
여기서, 결합 장치(25)는 그들의 단부들에서 볼조인트를 구비하는 강봉(27)에 연계된 “푸시풀(push-pull)" 케이블(26) 타입의 연성 수단을 포함한다.
따라서, 하나의 강봉(27)의 볼조인트는, 예를 들면, 상기 암(17)의 제2 부분(17b)의 일단에 고정된 슬리브에 결합된 탭부에 고정됨으로써 경사축(20)과 연계된다. 또한, 다른 하나의 봉(27)의 볼조인트는 평면 P1에서 나셀(10)과 연계된다 (도 1d 참조). 도면들이 복잡하게 표기되지 않도록, 케이블들(26)은 도 1b만 - 단지 일측 상에 - 그리고 도 1d 및 도 1f 에만 도시되었고, 또 다른 부분들은 상기 봉들(27) 만을 보여준다는 것에 유의해야 한다.
이러한 결합 장치는 서로 떨어져 있는 부품들 간의 직선 운동의 전달을, 그들의 상대적 방향이 어떻든지 간에, 용이하게 수행될 수 있도록 한다.
한편, 결합 장치(25)는 볼조인트, 커넥팅 로드 및 로커(rocker)와 같은 강성을 갖는 부품들을 갖는 힌지 수단을 포함한다.
크로스 멤버(2, 3)와 각 바퀴들(4, 5) 사이의 링크 시스템은, 차량(1)이 중립 위치에 있을 때, 실질적인 횡방향의 현가축(23)을 갖는 현가 장치(22)를 포함한다. 현가 장치(22)의 존재는 차량(1)의 바퀴들(4, 5)이 지형과 접촉을 유지할 수 있게 하고, 이에 따라 특히 고르지 않은 지형에서 노면 유지 성능, 안정성 그리고 운전자와 잠재적 탑승자들의 편안함을 향상시킨다.
도 1a에 제시된 실시예에서, 현가 장치(22)는 상기 암(17)의 제3 부분(17c) 및 경사 피봇(20) 사이에 배치된다. 그러나, 다른 실시예들도 가능할 수 있다.
차량(1)은 나셀(10) 위에 장착된 스티어링 휠(steering wheel)(30)을 더 포함한다. 따라서, 운전자는 상기 휠을 작동함으로써 전달 수단을 통해 바퀴들(4, 5)의 조향을 이끌어낼 수 있다.
제시된 실시예에서, 네 개의 바퀴들(4, 5)은 조향되는 것들인데, 스티어링 휠(30)과 전달 수단에 의해 전륜(4)의 조향이 얻어지고, 전달 수단 및 후륜(5)의 조향 제어 수단을 연결하는 전달 기구를 통해 후륜(5)의 조향이 얻어진다.
더욱이, 경사 피봇들(20)은 수평이 아니기 때문에(중립 위치에서), 특히 원심력을 가지고 턴할 때의 바퀴들(4, 5)의 피봇 또한 바퀴들의 조향을 야기시킬 수 있다. 그러나, 스티어링 휠의 회전 각도가 바퀴의 유효 조향 각도와 대응하지 않는 한 운전감은 종래 차량에 대하여 바뀌어질 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
따라서, 차량(1)은 바퀴들(4, 5)의 기울어짐에 의해 유도된 이러한 조향을, 전방에서는 스티어링 휠(30)과 전륜(4)사이의 전달 수단 및 후방에서는 후륜(5)의 조향 제어 수단의 높이에서 자동적으로 교정할 수 있는 기구를 포함한다. 후륜(5)이 조향되지 않더라도, 이러한 메커니즘은 후방에 구성되는 것이 바람직하다.
따라서, 한편, 전달 수단은 후방 단부가 스티어링 휠(31)을 운반하고 전방 단부는 나셀(10)의 프레임(11)에 결합된 종축 방향의 관부(32)에 회전되게 장착되는 스티어링 칼럼(31)을 포함한다. 스티어링 컬럼(31) 상에서는 힌지축(6)에 대하여 나셀(10) 상에서 자유롭게 회전하도록 장착되는 치륜(34)과 맞물리는 피니언(33)이 장착된다.
따라서, 치륜(34)은 스티어링 컬럼(31)에 의해 스티어링 휠(30)과는 반대 방향으로 회전 구동한다. 이는 스티어링 휠(30)의 회전 운동을 증대시키고, 아래의 설명에서와 같이 유도된 조향을 교정 가능하도록 한다.
또한, 전달 수단은 각 전륜(4)에 대하여 스티어링 커넥팅 로드(35)를 포함하는데, 제1 단부는 힌지축(6)에서 멀어지도록 치륜(34)에 연결되고, 제2 단부는 바퀴(4)와 크로스 멤버(2) 사이의 링크 시스템에 연결된다. 보다 구체적으로, 스티어링 커넥팅 로드(35)의 제2 단부는 조향 피봇(18)과 근접한 상기 암(17)의 상기 제1 부분(17a)에 고정된 탭부와 연결될 수 있다. 차량(1)의 중립 위치에서, 스티어링 커넥팅 로드들(35)은 평면 P1에 대하여 대칭적으로 배치된다.
실제로:
- 도 1a 및 7에 도시된 바와 같이, 치륜(34)의 축, 즉 나셀(10)의 힌지축(6)은 스티어링 커넥팅 로드(35)의 제1 단부와 L1 거리 만큼 떨어져 있는데, 나셀(10)의 기울어짐에 의해 조절되는 레버 암(lever arm)에 대응된다.
- 그리고, 도 1f에 도시된 바와 같이, 스티어링 커넥팅 로드(35)의 제2 단부와 대응하는 조향 피봇(18)의 상기 축(19)은 L2만큼 이격되어 있는데, 이는 관련된 바퀴(4)의 조향을 조절하는 레버 암에 대응된다.
반면, 후륜(5)의 조향 제어 수단은 힌지축에 대하여 나셀(10)에서 자유롭게 회전되게 장착되는 디스크(36)를 포함한다. 디스크(36)는 전달 기구를 경유하여 스티어링 컬럼(31)에 의해 스티어링 휠(30)과 반대 방향으로 회전 구동된다. 또한, 디스크(36)는 단순 레버로 교체될 수 있다.
후륜(5) 조향의 제어 수단은 각 후륜(5)에 대하여 스티어링 커넥팅 로드(37)를 포함하는데, 제1 단부는 힌지축(6)으로부터 멀어지도록 상기 디스크(36)에 연결되고, 제2 단부는 바퀴(5)와 크로스 멤버(3) 사이의 링크 시스템에 연결된다. 예를 들면, 스티어링 커넥팅 로드(37)의 제2 단부는 조향 피봇(18)과 근접한 상기 암(17)의 상기 제1 부분(17a)에 고정된 탭부와 연결될 수 있다. 차량(1)의 중립 위치에서, 스티어링 커넥팅 로드들(37)은 평면 P1에 대하여 대칭적으로 배치된다. 실제로, 도1 f에 도시된 바와 같이, 스티어링 커넥팅 로드(37)의 제2 단부와 대응하는 조향 피봇(18)의 상기 축(19)은 L2만큼 이격되어 있는데, 이는 관련된 바퀴(4)의 조향을 조절하는 레버 암에 대응된다.
상기 커넥팅 로드들(35, 27)의 단부들과 해당 부품의 연결은 볼 조인트에 의해 이루어질 수 있다. 커텍팅 로드들(35, 27)의 고정점들의 기하학적 형상은 종래의 스티어링 다이어그램들(애커먼( 또는 장토 다이어그램()을 따르도록 유의해야 한다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 리턴 메커니즘(return mechanism)은 트랜스미션 전방 커넥팅 로드(transmission front connecting-rod)(38)를 포함하는데, 제1 단부는 치륜(34)에 고정되고 제2 단부는 전방 플레이트(39)의 일단에 고정된다. 전방 플레이트(39)의 타단은 나셀(10)에 고정된 종방향 관부(40) 내에 피봇하게 장착된 종축의 전방 단부에 고정된다.
상기 종축의 후방 단부에 고정되는 제1 후방 플레이트(41)는, 유사하게도 후방 트랜스미션 커넥팅 로드(rear transmission connecting-rod)(42)의 하단과 연계된다. 제2 후방 플레이트(43)는 한편으로 후방 트랜스미션 커넥팅 로드(42)의 상단과 연계되고, 다른 한편으로는 나셀(10)에 고정되고 힌지축(6)과 동일한 축을 갖는 종방향 관부(44) 내에 회전되도록 장착된 축의 단부에 연결된다. 상기 축의 타단은 디스크(36)에 고정된다.
따라서, 디스크(36)는 요소들(31, 33, 34, 38, 39, 41, 42, 43)을 통해 스티어링 휠(30)에 의해서 회전 구동하는데, 스티어링 휠(30)의 반대 방향으로 회전하는 치륜(34)과 유사하다. 이는 스티어링 휠(30)의 회전 운동을 증대시키고, 유도된 조향을 교정한다.
유도된 조향을 교정하는 목적은 나셀(10)에 대한 스티어링 휠(30)의 상대적 운동에 의해서만 바퀴들(4, 5)의 유효 조향이 확보하기 위함이다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 한편으로 스티어링 커넥팅 로드들(35, 37)의 위치 선정에, 다른 한편으로는 스티어링 휠(30)의 회전 방향에 대한 치륜(34) 및 디스크(36)의 회전 방향에 제약들(constraints)을 부여한다.
경사 피봇(20)과 바퀴들(4, 5)의 임의의 회전에 있어서, 바퀴의 경사 부품과 바퀴의 유도된 조향 부품 사이의 비율은 여접(cotan) (α) 과 같다.
따라서, 경사축들(21)이 각도 α만큼 기울어짐에 의해 유도된 조향을 역 조향을 생성시킴으로써 실질적으로 정확하게 보상되기 위해서는, 거리 L1 및 L2는 다음의 관계를 만족시켜야 한다. L2 = cotan (α) x L1. 일 예로, 각도 α = 30° 에 대하여, L2≒ 1.73 L1 이어야 한다. L1= 75 mm 인 경우에는, L2 ≒ 130 mm 이어야 한다.
더욱이, 경사축(20)이 명확하게 휠베이스(wheelbase) 내부에 위치되게 나타내어지는 실시예서는, 치륜(34)과 디스크(36)는 스티어링 휠(30)과 반대 방향으로 회전해야 한다.
기술되지 않은 변형예, 즉 경사축(20)이 명확하게 휠베이스의 외부에 위치하게 되는 경우에는 치륜(34)과 디스크(36)는 스티어링 휠(30)과 동일한 방향으로 회전해야 한다. 예를 들면, 치륜(34)이 스티어링 컬럼(31)과 체인(chain)을 통해 연관될 수 있다.
본 발명은 첨부한 도면들을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도면들이 복잡하게 표현되지 않도록 하기 위해, 주어진 도면이 이전에 설명된 차량(1)의 모든 요소들을 보여주는 것은 불필요하다는 것에 유의해야 한다.
도 1a 내지 도 1f에서의 직선 구간에서, 차량(1)의 자체 안정성은 선택적으로 가중된 나셀(10)의 진자 효과 및 조향 피봇(18)의 각도 β를 갖는 경사를 통해 확보될 수 있다. 크로스 멤버들(2, 3)은 실질적으로 서로 평행하고 지면과도 평행하다.
턴 시(외쪽 커브), 원심력 없이 평면 위를 달리는 차량(1)이 도 2a, 2b 및 2c에 나타나 있다.
이 경우, 스티어링 휠(30)의 회전은 전달 수단을 통해 전륜(4)의 조향을 유발시키고, 전달 수단, 전달 기구 및 후방 조향 제어 수단을 통한 후륜(5)의 조향을 유발시킨다. 원심력이 부재된 경우에, 나셀(10)은 피봇하지 않고, 크로스 멤버들(2, 3)과 같이 지면과 평행을 유지하게 된다.
턴 시(왼쪽 커브), 원심력을 받으며 평면 위를 달리는 차량(1)이 도 3a, 3b 및 3c에 나타나 있다.
원심력에 의해, 턴의 반경과 속도가 기능을 하여 나셀(10)은 힌지축(6)에 대해 턴 내측으로 피봇하게 된다. 이러한 피봇은 진자 효과에 의해 얻어지는데, 나셀(10)의 무게 중심이 힌지축(6) 하부에 위치하기 때문이다. 따라서, 나셀(10)의 중앙 종단면 P3는 더 이상 수직하지 않는다. 더욱이, 원심력의 영향하에서 네 개의 바퀴들(4, 5) 또한 턴의 내측으로 나셀(10)과 실질적으로 동일한 각도를 가지고 기울어지는데, 한편으로는 경사 피봇(20)의 상기 축(21)의 배열에 의해서, 다른 한편으로는 나셀(10)의 결합 장치(25)에 의해서이다.
따라서, 나셀(10)과 바퀴들(4, 5)는 샤시 및 지면에 대하여 동일한 각도로 기울게 되고, 이 각도는 적용된 힘들의 합력에 의한 각도이다. 그에 반해서, 크로스 멤버들(2, 3)은 실질적으로 서로 평행을 이루고 지면과도 평행을 이룬다.
비탈진 직선 구간에서 이동하는 차량(1)이 도 4a 및 4b에 나타나 있다.
힌지축(6)에 대하여 피봇하게 장착되고 그 무게 중심이 상기 힌지축(6)의 하부에 위치된 나셀(10)은 진자 효과에 의해 기울어진다. 따라서, 중앙 종단면 P3는 실질적으로 수직을 유지한다. 바퀴들(4, 5)은 샤시 및 지면에 대하여 동일한 각도로 기울게 되고, 이 각도는 적용된 힘들의 합력에 의한 각도이다. 따라서, 바퀴들은 평면 P3와 실질적으로 평행하게 된다. 크로스 멤버들(2, 3)은 그들의 부품들에 대해, 실질적으로 서로 평행하고 지면과도 평행하다.
턴 시, 비탈 구간을 이동하는 차량(1)이 도 5a 및 5b에 나타나 있다.
이번에도, 나셀(10)의 중앙 종단면 P3는 실질적으로 수직이고, 바퀴들(4, 5)은 조향된 상태이지만(여기서는 상류로), 실질적으로 수직면에 놓이게 된다. 크로스 멤버들(2, 3)은 실질적으로 서로 평행하고 지면과도 평행하다.
마지막으로, 전방과 후방에서 서로 반대의 경사 지형의 직선 구간에서 이동하는 차량(1)이 도 6a 및 6b에 나타나 있다.
나셀(10)의 중앙 종단면 P3는 실질적으로 수직을 유지하고, 바퀴들(4, 5)은 상기 평면 P3에 수평이 된다. 더욱이, 주어진 크로스 멤버는 관련된 바퀴들 수준으로 지면과 실질적으로 평행하다. 따라서 이와 같이 서로 방대 경사면을 갖는 경우에 있어서, 전방 및 후방 크로스 멤버들(2, 3)은 더 이상 평행하지 않는다. 이것은 힌지축에 대한 그들의 회전 독립에 의해 가능할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 차량(1)은 특히 상당한 지형 불균일(움푹 꺼진 곳 등)을 갖는 거친 지형 및/또는 다양한 경사면들에서 특히 흥미롭다. 실제로, 독립적으로 회전하는 크로스 멤버들을 구비함으로써, 네 개의 바퀴들 각각은 지면과 일정하게 접촉되고 차량은 이러한 지형을 용이하게 이동할 수 있다. 서스펜션(suspension)을 추가적으로 구비하여 지형에 상관없이 이러한 양호한 유지 성능을 더 강화시킨다. 또한, 나셀을 수직으로 유지시키고, 운전자, 탑승자 및 운송 화물들의 안전 및 편안함을 보장해 준다.
비탈진 지형에서 경사들을 보상하는 이러한 차량의 능력으로부터, 가파른 지형에서도 상업용(농업, 임업 및 군사분야) 또는 여가용(특히 산악 휴양지) 차량들을 적용할 수 있다.
크로스 멤버들(2, 3)이 사이드 멤버들(side-members)이 아닌 힌지축(6) 만을 통해 연결된다는 것과 관련된 또 다른 장점은 장애인들이 차량(1) 접근성에 있다.
이러한 목적으로, 차량(1)의 동일 측면에 장착된 전륜(4)과 후륜(5)에 대하여, 스티어링 커넥팅 로드들 (35, 37)과 결합 장치(25)가 바퀴들로부터 분해 가능하게 조립되는 것으로 예상할 수 있다. 따라서, 바퀴들을 일시적으로 해체한 후, 연결 위치에서 정해진 피봇을 넘어서서 상기 축들(19)에 대해 회전시킬 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 이는 측방향으로 나셀(10)로 쉽게 접근할 수 있도록 하고, 이러한 접근은 사이드 멤버들에 의해 간섭 받지 않는다.
따라서, 장애인은 휠체어(wheelchair)로부터 나셀(10)로 측방향 이동을 할 수 있게 되며, 그 역도 가능하다. 시트(15)와 스티어링 휠(30)의 정돈은 접근의 용이성을 보다 향상시킬 수 있다. 나셀에 접근을 허용하는 바퀴들의 피폿은 큰 노력 없이 실행될 수 있으며, 장애인들이 그/그녀의 의자 또는 시트(15)로부터 쉽게 실행될 수 있음에 유의해야 한다.
도 8a 내지 8g를 참고하여, 유도된 조향의 교정 메커니즘에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 8a에는, 차량(1)이 평면 지형 및 직선 구간에 있다. 나셀(10)과 바퀴들(4, 5)는 수직으로 서 있다. 스티어링 휠(30)은 나셀(10) 및 운전자에 대하여 그리고 지면에 대하여 똑바로 서 있다. 치륜(34)은 나셀(10) 및 운전자에 대하여 그리고 지면에 대하여 똑바로 서 있고, 어떤 교정도 제공되지 않는다.
도 8b에는, 차량(1)이 원심력 없이 평평한 지형에서 우측으로 턴을 하고 있다.
나셀(10)과 바퀴들(4, 5)는 수직이다. 스티어링 휠(30)은 우측으로 턴 되어 있다. 회전 방향이 스티어링 휠과 반대인 치륜(34)은 좌측으로 턴 되어 있다. 바퀴들(4, 5)은 스티어링 휠(30)의 회전에 대응하여, 치륜(34)의 회전에 의해 우측으로 조향되어 있다.
바퀴들(4, 5)은 상기 축(19)에 대하여 피봇하지 않아서 유도된 조향은 존재하지 않는다. 나셀(10)이 피봇하지 않으므로써, 조향각의 어떠한 교정도 제공되지 않게 된다. 따라서, 바퀴들(4, 5)의 실제 조향은 운전자가 스티어링 휠(30)에 인가하는 조향 제어에 대응하게 된다.
도 8c에는, 차량(1)이 원심력을 갖고 평평한 지형에서 좌측으로 턴을 하고 있다.
나셀(1)과 바퀴들(4, 5)은 힘들의 균형면들을 따라 기울어져 있다. 스티어링 휠(30)은 좌측으로 턴 되어 있고, 치륜(34)은 나셀(10)에 대하여 우측으로 턴 되어 있으며, 바퀴들(4, 5)은 좌측으로 조향된다.
바퀴들(4, 5)의 기울어짐에 의해 좌측으로 과조향이 발생되나, 나셀(1)의 기울어지면 운전자 및 나셀(10)에 대하여 스티어링 휠(30)의 위치 변화없이, 치륜은 지면에 대해 좌측으로 회전하고 역 조향이 유도된다. 실제로, 스티어링 커넥팅 로드(35)에 대한 치륜(34)의 영향은 나셀(10)의 기울어짐에 의해 감소된다. 실제, 스티어링 커넥팅 로드(35)에 대한 치륜(34)의 영향은 경사 피봇(20)에 의해 유도된 조향을 보상하는 나셀(10)의 기울어짐에 의해 감소된다.
치륜(34)이 샤시, 즉 크로스 멤버들(2, 3)에 대해 똑바로 서있게 도시된 특수한 경우에 있어서, 조향각은 차량(4, 5)의 경사 피봇(28)의 각도에 의해 생성된 각에 대응한다: 치륜(34)은 방향에 영향을 주지 않고, 상기 암들(17)은 대칭을 유지하나, 스티어링 휠(30)은 바퀴들(4, 5)의 조향을 따라 턴 된다.
도 8d에는, 차량(1)이 직선 구간에서 기울어져 있고, 이러한 형태는 측면으로 격렬하게 바람이 부는 경우 또는 턴을 마친 후에만 간혹 형성될 수 있다. 나셀(10)과 바퀴들(4, 5)은 힘들의 균형면들을 따라 기울어지는데, 상기 휠(30)은 지면에 대하여 턴 되나 나셀(10) 및 운전자에 대해 바로 서있게 된다. 치륜(34)는 나셀(10)이 아닌 지면에 대해서 턴 된다. 바퀴들(4, 5)은 조향되지 않는다. 따라서, 샤시에 대한 치륜(34)의 회전은 경사 피봇(18)에 의해 유도된 조향을 보상하나, 운전자에 대해서 스티어링 휠(30)은 조향되지 않는다.
도 8e의 차량(1)은 비탈에서 직선 구간에 놓여져 있는데, 지면에 대한 바퀴들(4, 5)과 나셀(10)의 기울기 변화가 운전자에 의해 선택된 경로를 변경하지 못한다는 것이 매우 중요하다. 비탈진 직선 구간에서, 나셀(10)과 바퀴들(4, 5)은 수직으로 서 있다. 스티어링 휠(30)과 치륜(34)은 나셀(10)과 운전자에 대해 바로 서 있게 되나 샤시에 대해서는 턴 되어 있다. 바퀴들(4, 5)은 조향되지 않는다. 경사축(19)의 수평 방향에 대한 각도에 의해 유도된 조향은 샤시에 대한 회전, 즉 크로스 멤버들(2, 3)에 대한 회전 및 치륜(34)의 지면에 대한 회전에 의해 보상된다. 따라서, 예를 들면, 우측 상류 비탈에서, 나셀(10)은 수평으로 유지되고, 바퀴들(4, 5)은 크로스 멤버들(2, 3)이 지면에 평행한 상태에서 수직으로 유지된다. 지면 및 상기 암(17)에 대한 바퀴들(4, 5)의 상대적 기울기는 상류로 유도된 조향을 발생시키나, 나셀(10)의 상대적 기울기는 지면에 대해 치륜(34)을 우측으로 회전하게 하여, 결국에는 하류로 역 조향이 발생된다. 스티어링 휠(30)과 치륜(34)은 바로 선 위치를 유지한다. 운전자가 스티어링 휠(30)을 바로 세운 상태로(운전자 자신에 대해서) 유지한다면, 차량은 비탈진 도로에서 경로의 변화 없이 직선 구간을 따라 달리게 된다. 물론, 스티어링 휠(30)의 동작으로 운전자는 비탈진 상황에서 우측 또는 좌측으로 원하는 방향을 향하게 허용할 수 있다.
도 8f의 차량(1)은 비탈에서 상류측으로 턴을 하고 있다. 나셀(10)과 바퀴들(4, 5)은 수직으로 서 있고, 스티어링 휠(30)은 나셀(10) 및 운전자에 대하여 상류로 턴 되어 있으며, 치륜(34)은 나셀(10)에 대해 하류로 턴 되어 있다. 바퀴들(4, 5)은 상류로 조향된다.
도 8g의 차량(1)은 비탈에서 하류로 턴을 하고 있다. 나셀(10)과 바퀴들(4, 5)은 수직으로 서 있고, 스티어링 휠(30)은 나셀(10) 및 운전자에 대하여 하류로 턴 되어 있으며, 치륜(34)은 나셀(10)에 대하여 상류로 턴 되어 있다. 바퀴들(4, 5)은 하류로 조향된다.
따라서, 나셀(10)의 기울어짐은 치륜(34)을 통해 유도된 조향을 교정한다. 나셀(10) 상에서 회전하는 스티어링 휠의 나셀(10)에 대한 회전만이 결국 유효 조향을 발생시킨다. 따라서, 차 안에서의 운전감은 종래의 형태로 유지된다 (지면에 대해서가 아닌 나셀(10)에 대한 조향감). 일반적으로, 스티어링 휠(30)과 나셀 (10)에 상대적인 회전이 존재하지 않는다면, 형상과는 무관하게 바퀴들이 바로 서있게 되고 경로는 직선이 된다.
디스크(36)의 회전은 치륜(24)의 회전과 동일하고, 전달 메커니즘을 통해 후륜(5)에 유도된 유도 조향의 교정이 이루어지게 된다.
도 9a에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 상술한 링크 시스템에서, 각각의 요소들은 나셀(10)의 힌지축(6)으로부터 바퀴들(4, 5)의 방향으로 순서대로 배치된다: 조향 피봇(18), 경사 피봇(20), 그리고 현가 장치(22).
그러나, 다른 배열들도 가능할 수 있다.
따라서, 도 9b에서의 순서는 다음과 같다: 조향 피봇(18), 현가 장치(22), 그리고 경사 피봇(20). 도 9c에서의 순서는 다음과 같다: 경사 피봇(20), 현가 장치(22), 그리고 조향 피봇(18). 그리고, 도 9d에서의 순서는 다음과 같다: 현가 장치(22), 경사 피봇(20), 그리고 조향 피봇(18).
모든 경우에 대해서, 경사축(21)은 바퀴들(4, 5)과 지면의 접점 P의 아래를 지난다.
경사축(21)이 현가축(23) 앞에 위치하게 되면, 경사축(21)으로부터 지면과 바퀴들(4, 5)의 접점 P까지의 거리는 서스펜션(22)의 이동에 따라 변하게 되고, 이는 지면에 대한 지지반력에 의해 바퀴들(4, 5)에 가해지는 진자 모멘트를 변화시키는 효과를 갖는다. 바퀴들(4, 5)이 많이 장착될수록, 진자 효과의 영향은 더욱 커지는데, 한편으로는 지렛대의 증가와 다른 한편으로는 지면 반발력에 의한 영향 때문이다. 그에 반해서 경사축(21)의 각도는 지면에 대하여 변하지 않아서, 바퀴들(4, 5)의 기울어짐에 의해 형성된 유도 조향은 변하지 않게 되어 이를 용이하게 보상하도록 해준다.
이러한 형상은 특정한 조향 선도가 요구되는 도로에서의 적용에 이점을 갖고, 또한 진자 레버가 장착된 대부분의 바퀴들에게는 보다 중요하기 때문에 모든 지형으로의 적용과도 관련이 있고, 이는 지면에 대해 최대 반발력을 생성하게 한다.
역으로, 경사축(21)이 현가축(23) 다음에 위치하게 되면, 경사축(21)으로부터 지면과 바퀴들(4, 5)의 접점 P까지의 거리는 서스펜션(22)의 이동에 의해 변하지 않고, 또한 바퀴들(4, 5)에 가해지는 진자 효과에 의해서도 변하지 않는다. 그에 반해서, 경사축(21)의 각도는 지면에 대하여 변하고, 따라서 바퀴들(4, 5)의 기울어짐에 의해 형성된 유도 조향이 변하게 되어, 이를 엄격히 보상하는 것이 보다 어려워진다.
이러한 배열은, 서스펜션의 이동이 중요하고 진자 모멘트(특히 비탈 지형에서)가 조향 선도의 정밀도를 능가하면, 모든 지형에서의 적용에 이점을 갖는다.
구체적으로, 도 10a 및 10b에 도시된 바와 같이, 경사 피봇(20)과 현가 장치(22)의 현가축(23)은 연관되지 않을 수 있다.
도 10a를 참조하면, 현가 장치(22)는 횡방향 축(23)을 갖는 탄성중합체로 이루어진 현가 요소로 구성되는데, 경사 피봇(2) 다음에 위치된다 (바퀴 방향).
도 10b를 참조하면, 현가 장치(22)는 볼조인트가 구비된 서스펜션 댐퍼-스프링(damper-spring) 조립체로 구성된다. 상기 현가 장치(22) 또한 경사 피봇(20) 다음에 위치한다 (바퀴 방향).
대안적으로, 도 11a 및 도 11a의 확대도인 11b에 도시된 바와 같이, 경사축(21)과 현가축(23)은 통상적인 유니버셜 조인트(45)에 의해 연관되어 교차될 수 있다. 종단면에 위치한 유니버셜 조인트(45)의 축은 바퀴들(4, 5)의 경사 기능을 보장하고, 수평에 대하여 기울어져서 지면과 바퀴들(4, 5)의 접점 P 하측을 지나게 된다.
유니버셜 조인트(45)는 요구되는 결과에 따라, 경사축(21)이 현가축(23)의 상류측 또는 하류측인지에 따라 단순히 1/4 회전함으로써 배치될 수 있다.
도 11a 및 11b에 도시된 배치에서, 경사축(21)은 현가축(23)의 상류에 위치한다. 하나의 암(17)이 그 단부들에 볼조인트들이 구비되어 바퀴들(4, 5)을 기울어지게 하는 타이 로드(tie-rod)(48)에 의해 동작하는 서스펜션 댐퍼 스프링 어셈블리(46)와 함께 유니버셜 조인트(45)에 장착된다. 타이 로드의 하부 볼 조인트가 부착되는 축은 유니버셜 조인트(45)의 경사축(21)과 일치하여, 가해지는 힘들이 바퀴들(4, 5)의 진자 경사 자유도를 방해하지 않는다.
이러한 배치는 통해 현가 장치(22)로 하여금 바퀴 상의 하중에 자동적으로 조절되도록 한다: 최소 하중이 걸리는 내부(또는 비탈에서 상류) 바퀴는 외부(또는 하류) 바퀴보다 유연한 현가 교정을 갖는다.
도 12a 및 12b에 도시된 바와 같이, 차량(1)은 추가적으로 동력화될 수 있다.
동력화와 그 전달의 결합은 두 가지 문제점들을 일으킬 수 있다.
- 운동은 세 축들을 따라(조향, 경사 및 현가) 힌지된 바퀴에 전달되는데, 상기 전달은 대응하는 운동들을 따르게 된다.
- 모터와 전달부의 무게가 경사축(21) 위로 가해지게 되면, 상기 무게는 진자 효과를 억제 시킨다.
바람직하게, 동력화는 전기적인 형태이고, 차량(1)은 추가적으로 모터에 전기를 공급하는 배터리(미도시)를 포함한다. 모터는 구동 바퀴 각각에 배치될 수 있다.
기술되지 않은 제1 변형예에 따르면, 상기 모터는 상기 중심(hub)에 결합되어, 바퀴의 각 운동량들을 따르기 때문에 어떠한 전달 문제점도 제거될 수 있다. 그러나, 상기 모터는 적어도 상기 바퀴의 반경과 그의 무게의 곱의 값과 동일한 반진자( 모멘트를 발생시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는, 특히 바퀴의 경사축(21)을 지면과 바퀴 사이의 접접 P로부터 상당히 아래 부분을 지나가도록 함으로써 경사 진자 효과 인자들을 증가시키는 것이 필요하다.
도 12a에 도시된 바와 같이 제2 변형예에 따르면, 상기 모터(50)는 횡방향으로 배치되어 그 운동을 체인 또는 벨트(미도시)에 의해 전달할 수 있다. 바퀴(4, 5)의 경사축(21)으로부터 가능한 한 근접하게 배치하여 반진자 모멘트를 감소시킬 있다.
도 12b에 도시된 바와 같이 제3 실시예에 따르면, 상기 모터는 상기 축(17) 내에 결합된다. 상기 모터(50)는 동축 기어 감속기와 각도 변속기와 같이 상기 암(17) 내부에 종방향으로 배치된다. 결합은 상당히 만족스럽고, 반진자 모멘트는 모터-바퀴의 경우에 대하여 감소된다.
도 13a 및 13b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량(1)을 도시한다.
이러한 차량(1)은 이동 지지부들이 더 이상 바퀴들이 아니고 눈 덮인 표면을 미끄러져 이동할 수 있는 지지부들이라는 점에서 이전에 기술된 것들과는 근본적으로 다른데, 여기서는 스키(60), 다시 말해, 실질적으로 삽처럼 들어올려진 전방부를 가질 수 있는 평면 요소들이다. 더욱이, 차량(1)은 바람직하게 스키들(60) 각각의 하부에 스키(60)로부터 하측으로 돌출된 부착 부재(61)들을 구비하게 되는데, 이는 눈 내부에 박힐 수 있어 측방향 미끄럼짐을 방지할 수 있도록 설계되어 있다.
서로 다른 형태의 지형에서의 차량(1)의 거동은 이전에 기술된 것과 동일하다.
특히, 비탈에서(도 13a), 나셀(10)은 진자 효과에 의해 힌지축(6)에 대해서 기울어지며, 그 중앙 종단면 P3는 실질적으로 수직을 유지한다. 스키들(60)은 샤시 및 지면에 대하여 동일한 각도로 기울어져 있고, 따라서 그들의 중앙 종단면은 평면 P3에 평행하고 지면에 수직하지 않는다. 크로스 멤버들(2, 3)은 그들에 대해 실질적으로 서로 평행하고 지면에 대해서도 평행하다.
또한, 원심력을 받으며 턴 할 때에는(도 13b), 나셀(10)은 힌지축(6)에 대하여 턴의 내측으로 피봇하고 그 중심 종단면 P3는 더 이상 수직하지 않는다. 또한 원심력의 영향하에서, 네 개의 스키들 또한 실질적으로 나셀(10)과 동일한 각도를 가지고 턴의 내측으로 기울어지는데, 한편으로는 경사 피봇(20)의 축(21)의 배열에 의해서-스키들(60)과 지면 사이의 접점 아래를 지나는-그리고 다른 한편으로는 나셀(10)의 결합 장치(25)를 통해 기울어진다. 그에 반해서, 크로스 멤버들(2, 3)은 실질적으로 서로 평행하고 지면과도 평행하다.
도 14 내지 도 16d를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량이 도시되어 있다.
이 경우, 차량(1)은 장치 또는 사람에 의해 견인되고 눈 덮인 표면 위를 달리기 위한 썰매이다. 동력화는 포함하지 않는다.
따라서, 이동 지지부들은 바퀴들이 아니라 눈 위를 이동할 수 있고 스키들(60)이고, 스키들(60)은 눈 내부에 박힐 수 있어 차량(1)의 측방향 미끄러짐을 방지 할 수 있는 부착 부재(61)를 구비한다.
제1 실시예와는 다른 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량의 특성이 아래에 설명된다.
나셀(10)은 아이들, 누워 있는 환자 또는 짐을 수용하기 위한 것이다. 예를 들면, 나셀(10)은 합성 물질로 만들어진 셀(shell)로 구성된다. 나셀(10)은 항공기로 운송되거나 들것으로 사용되기 위하여 샤시와는 독립적으로 크로스 멤버들(2, 3)에 분리 가능하게 조립될 수 있다.
나타내어지는 실시예에서, 오직 두 개의 전방 스키들(60)만 조향되는 것들이고, 후방 스키들(60)은 후방 크로스 멤버에 고정되어 상대 운동의 가능성은 존재하지 않는다. 그러나, 네 개의 스키들이 조향되는 또는 그와 정반대로 조향되는 스키들이 없는 형태가 또한 고려될 수 있다.
크로스 멤버들(2, 3)들은 수직 암들(62)에 의해서 그들의 측면 단부들이 연장되는데, -차량(1)의 중립 위치에서- 대응하는 크로스 멤버들에 결합되는 실질적인 수직 암들(62)에 의해서 연장된다. 따라서 크로스 멤버(2, 3)와 그 암들(62)은 U자 형상의 강성 조립체를 형성한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 전방 크로스 멤버(2)와 각각의 조향되는 스키들(60) 사이의 링크 시스템은 상기 암(62)의 하단부에 위치하는 유니버셜 조인트(63)를 포함하는데, 유니버셜 조인트(62)는:
- 실질적으로 수직이고 스키들(60)를 조향하는 조향 축(19);
- 그리고 스키들(60)이 구호를 수행할 수 있고 실질적으로 횡방향을 갖는 현가축(23)을 포함한다.
대안적으로, 상기 축들(19, 23)은 연관되지 않을 수 있어서 유니버셜 조인트를 통해 그룹화되지 않을 수 있다.
나타내어지는 실시예에서, 전방 크로스 멤버(2)와 각각의 조향되는 스키들(60) 사이의 링크 시스템은 경사 피봇을 포함하지 않는데, 이에 한정되지는 않는다.
경사 피봇이 제공되지 않기 때문에, 차량(1)은 결합 장치 및 유도된 조향을 교정하는 메커니즘이 없다.
조향되는 스키들을 제공한다는 것은 차량에 큰 기동성을 부여하기 위함이다. 그러나, 차량의 경로가 나셀(10)의 탑승자에 의해 조절되도록 의도된 것은 아니다. 결과적으로, 이러한 차량은 스티어링 휠, 전달 수단, 전달 기구 및 후방 조향을 가능하게 하는 제어 수단이 구성되어 있지 않다.
도 16a에는, 차량(10)이 평평한 지면에서 원심력 없이 우측 턴을 하고 있다. 이 경우, 조향되는 스키들(60)은 우측으로 조향되는데, 조향 축(19)에 대하여 피봇된다. 원심력이 없을 때, 나셀(10)은 피봇하지 않고 , 크로스 멤버들(2, 3)과 같이 지면과 평행을 유지한다.
도 16b에는, 차량(10)이 평평한 지면에서 원심력을 받으면 우측으로 턴한다. 원심력에 의하여, 턴의 반경 및 속도에 따라, 나셀(10)은 힌지축(6)에 대하여 턴 내측으로 피봇한다. 이 피봇은 진자 효과에 의해 얻어지고, 나셀(10)의 무게 중심을 힌지축(6) 아래에 위치한다. 나셀(10)의 중앙 종단면 P3는 더 이상 수직하지 않는다. 그에 반해서, 스키들(60) 뿐만 아니라, 크로스 멤버들(2, 3)과 실질적으로 서로 평행을 유지하고 지면과도 평행을 유지한다.
도 16c에는, 차량(1)이 비탈에서 직선 구간을 이동한다. 나셀(10)은 힌지축(6)에 대하여 피봇하게 장착되고 그 무게 중심이 상기 힌지축(6)에 아래에 위치하게 되어 진자 효과에 의해 기울어 진다. 나셀(10)의 중앙 종단면 P3는 실질적으로 수직을 유지한다. 스키들(60)뿐만 아니라, 크로스 멤버들(2, 3)은 실질적으로 그들에 대해서 서로 평행하고 지면에 대해서도 평행한다. 중립 위치와 대비해서 우측 스키는 현가축(23)에 대하여 피봇되어 있는데 국부적으로 고르지 않은 지형에 적응하기 위함이다.
도 16d에는, 차량(1)이 전방은 비탈지고 후방은 평평한 지형을 직선으로 달린다.
나셀(10)의 중앙 종단면 P3는 실질적으로 수직을 유지한다. 스키들(60)은 지면에 대해 실질적으로 수평을 유지한다. 즉, 전방에서는 수평에 대해 기울어져 있고, 평평한 지형인 후방에서는 수평이다. 유사하게, 주어진 크로스 멤버들(2, 3)은 관련된 스키들(60) 수준으로 지면에 실질적으로 평행하다. 따라서, 전방 및 후방 크로스 멤버들(2, 3)은 더 이상 서로 평행하지 않고, 이는 힌지축(6)에 대한 회전에 있어서 그들의 독립성에 의해 가능해 진다.
따라서, 본 발명은 차량, 예를 들면, 어떤 실시예들의 이동 지지부들 뿐만 아니라 나셀도 기울어질 수 있는 네 바퀴의 육상 차량 또는 썰매를 제공함으로서 종래 기술 대비 결정적인 향상을 가져다 준다. 그 결과, 차량은:
- 턴 시 전자기기의 의존 없이 완벽하고 자동적으로 균형을 유지할 수 있다;
- 향상된 편안함과 안정성을 제공한다;
- 단지 수직 면에서만 요구되는 ≪ 직선 구간에서 ≫의 요청들에 대하여 대형화 될 필요가 없기 때문에 간단하고 가벼워질 수 있다;- 소모량은 상당히 감소될 수 있다.
추가적으로, 이동 지지부들이 기울어 질 수 있는 경우에 있어서, 차량은 비탈 및 차량의 전방과 후방에서 반대인 비탈들(“브릿지 크로싱(bridge crossing”)이 주는 영향에 관계없이 이동 지지부들이 지면과 지속적으로 접촉할 수 있게 해주고, 또한 강력한 원심력을 받으며 턴 시에도 접촉할 수 있게 해준다. 이러한 구조는 도로의 모든 상황과 가파른 지형에 적응할 수 있는 새로운 능력을 제공해 준다.
본 발명은 예들로 상술된 실시예들에 한정되지 않으며, 설명된 모든 수단들의 기술적 균등들 및 변형들 및 조합들을 포함한다는 것은 말할 필요가 없다.
따라서, 제1 실시예 또는 제2 실시에 형태의 도로 차량이 고려되었으나, 그들의 바퀴들 또는 스키들이 경사 피봇을 갖지 않는다. 이 경우, 나셀이 피봇되는 상황에서, 바퀴들은 지면에 수직인 평면에 유지하거나, 스키들은 지면에 평행하게 유지한다.
스키들이 경사축을 포함하는 제3 실시에 형태의 차량이 고려될 수도 있다. 이 축은 기술된 바와 같이 각도 α 만큼 기울어질 수 있다. 대안적으로, 이 축은 실질적으로 종방향일 수 있는데, 이 경우 이 축은 바람직하게 스키와 지면 사이의 접촉면에 근접하게 위치하여 진자에 대한 이동은 제한할 수 있다. 추가적으로, 나셀과 각 스키들 사이의 결합 장치가 존재 하여, 나셀의 피봇이 스키의 기울임을 유발시킬 수 있다.

Claims (18)

  1. 전방 크로스 멤버(2)와 후방 크로스 멤버(3)를 포함하는 샤시;
    상기 샤시에 장착되며, 각각이 지면에 대한 적어도 2개의 이동 지지부(4, 5, 60)를 포함하는 적어도 하나의 전방 트레인과 후방 트레인; 및
    적어도 한 명의 탑승자 또는 화물을 수용하고, 실질적으로 종방향인 힌지축(6) 주위로 상기 샤시에 대해 피봇가능하게 장착되고, 차량(1)의 중앙 종단면(P1)에 실질적으로 위치하며, 나셀(10)의 무게 중심이 상기 힌지축(6)의 아래에 위치하도록 배치된 나셀(10)을 포함하는 차량으로서,
    상기 전방 및 후방 크로스 멤버(2, 3)는 상기 힌지축(6) 주위로 서로 독립적으로 피봇가능하도록 상기 힌지축(6)을 경유하여 상기 나셀(10)에 의해서만 서로 연결되는 별개의 부분들이고,
    상기 전방 및 후방 크로스 멤버(2, 3)는 상기 나셀(10)의 상부에 위치하고, 상기 전방 및 후방 크로스 멤버(2, 3) 각각은:
    상기 힌지축(6)이 지나가고, 상기 나셀(10)의 전방부(13) 및 후방부(14) 각각이 상기 힌지축(6)에 대하여 피봇가능하게 장착되는 중심부; 및
    각각이 링크 시스템(17)에 의해 대응 이동 지지부(4, 5, 60)와 연결되는 2개의 단부를 포함하고,
    적어도 하나의 트레인의 이동 지지부(4, 5, 6)는 조향되는 지지부이며, 대응 크로스 멤버(2, 3)의 이동 지지부(4, 5, 60) 각각의 링크 시스템은 조향축(19)을 가진 조향 피봇(18)을 포함하고 상기 이동 지지부(4, 5, 6)가 조향되도록 해주고,
    트레인의 조향되는 각각의 이동 지지부(4, 5, 60)와 대응 크로스 멤버 사이의 링크 시스템(17)은 힌지 암(17)을 포함하고, 상기 힌지 암(17)의 제1 단부는 상기 크로스 멤버의 일단부에 연결되고 상기 크로스 멤버의 상기 일단부와 조향 피봇(18)을 형성하며, 상기 힌지 암(17)의 제2 단부는 상기 이동 지지부(4, 5, 60)와 연결되며,
    상기 크로스 멤버와 상기 조향 피봇(18)은 상기 이동 지지부(4, 5, 60)의 위에 위치하는, 차량.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 나셀(10)에 장착되어, 조향되는 이동 지지부(4, 5, 60)를 전달 수단(31, 33, 34, 35)을 통해 조향시킬 수 있는 스티어링 휠(30)을 포함하는 차량.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 이동 지지부(4, 5, 60) 각각은 조향되는 이동 지지부이고, 상기 스티어링 휠(30)과 상기 전달 수단(31, 33, 34, 35)은 제1 트레인의 상기 이동 지지부(3, 60)를 조향할 수 있도록 배치되며, 상기 차량(1)은 상기 전달 수단(31, 33, 34, 35)과 제2 트레인의 이동 지지부(5, 60)의 조향 제어 수단을 연결하는 전달 기구(38, 39, 41, 42, 43)를 더 포함하는 차량.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 지지부는 바퀴(4, 5) 또는 트랙인, 차량.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 지지부는 튜브 부분 또는 스키 형상 요소와 같은 눈 덮인 표면 위를 미끄러지며 이동할 수 있는 슬라이딩 지지부(60)이고, 상기 차량(1)은 상기 슬라이딩 지지부(60)로부터 하측으로 돌출된 부착 부재(61)를 더 포함하며, 상기 부착 부재(61)는 눈 속으로 박힐 수 있어 차량(1)의 측방향 미끄러짐을 방지할 수 있도록 설계되는, 차량.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 슬라이딩 지지부(60) 각각에 대해서, 상기 링크 시스템은 상기 슬라이딩 지지부와 지면 사이의 접촉면에 근접하여 위치한 실질적인 종방향 경사축을 가진 경사 피봇을 포함하고, 상기 차량(1)은 상기 나셀(10)과 각각의 슬라이딩 지지부(60) 사이에 결합 장치를 포함하고, 상기 결합 장치는 상기 나셀(10)의 피봇에 의해 상기 슬라이딩 지지부(60)가 기울어지도록 배치되는, 차량.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 지지부(4, 5, 60) 각각에 대하여 상기 링크 시스템은 경사축(21)을 가진 경사 피봇(20)을 포함하고,
    상기 경사축(21)은, 상기 이동 지지부(4, 5, 60)와 지면 사이의 접점(P)에 접근할 때, 차량(1)의 종축에 대하여 5 내지 45°의 각도(α)로 하측으로 기울어져 상기 차량(1)의 중앙 종단면(P1)과 실질적으로 평행하게 연장되고,
    상기 이동 지지부(4, 5, 60)와 지면 사이의 상기 접점(P)을 통과하는 지면의 수선과의 교차점(A)은 상기 접점(P)과 일치하거나 상기 접점 아래에 위치하게 되고,
    상기 차량(1)은 기하학적 구조 및/또는 상기 나셀(10)과 상기 이동 지지부(4, 5, 60)를 연결하는 기계적 수단(25)의 존재 여부에 의해:
    - 상기 차량(1)이 턴(turn)을 수행할 때, 각각의 이동 지지부(4, 5, 60)를 원심력에 의해 턴의 내측으로 기울어지고, 상기 크로스 멤버는 실질적으로 지면에 평행하게 유지되고;
    - 상기 차량(1)이 비탈을 이동할 때, 수직 교정을 하여, 상기 나셀(10)은 수평을 유지하고, 중립 위치에서 실질적으로 수직인 상기 이동 지지부(4, 5, 60)의 중심면은 실질적으로 수직을 유지하도록 설계되는, 차량.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 차량은 상기 나셀(10)과 각각의 이동 지지부(4, 5, 60) 사이의 결합 장치(25)를 포함하고, 상기 결합 장치(25)는 상기 나셀(10)이 피봇되면 상기 이동 지지부(4, 5, 60)를 기울어지게 하거나 그 반대도 가능하도록 배치되는, 차량.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 스티어링 휠(30)과 조향되는 이동 지지부들(4, 5, 60) 사이의 전달 수단과 상기 제2 트레인의 이동 지지부(5, 60)의 조향에 대한 제어 수단이 존재하는 경우, 상기 수단들은:
    - 상기 나셀(10)의 힌지축(6)에 대하여 자유롭게 회전하도록 상기 나셀(10)에 장착되며, 상기 스티어링 휠에 연결되고 상기 나셀(10)의 힌지축(6)에 대하여 오프셋된 축을 가진 스티어링 칼럼(31)에 의해 회전 구동하는 회전부(34, 36); 및
    - 조향되는 이동 지지부(4, 5, 60) 각각에 대하여, 힌지축(6)으로부터 이격되어 상기 회전부(34. 36)와 연결되는 제1 단부 및 상기 이동 지지부(4, 5, 60)와 대응하는 크로스 멤버(2, 3) 사이의 상기 링크 시스템(17)과 연결되는 제2 단부를 가진 스티어링 커넥팅 로드(35, 37)를 포함하고,
    동일한 트레인의 스티어링 커텍팅 로드들(35, 37)은 상기 차량(1)이 중립위치에 있을 때 상기 차량(1)의 상기 중앙 종단면(P1)에 대해 실질적으로 대칭되게 배치되고,
    상기 스티어링 휠(30)의 회전 방향에 대한 상기 회전부(34, 36)의 회전 방향 및 상기 스티어링 커넥팅 로드(35, 37)의 위치 선정은, 상기 전달 수단과 제어 수단은 상기 이동 지지부(4, 5, 60)의 기울어짐에 의해 유도된 조향을 유도된 조향의 역조향을 발생시켜 실질적으로 정확하게 보상할 수 있도록 제공되는, 차량.
  10. 청구항 6에 있어서,
    적어도 하나의 이동 지지부(4, 5)에 대해서:
    - 상기 스티어링 휠(30)과 상기 이동 지지부(4, 5, 60) 사이의 상기 전달 수단; 및
    - 상기 나셀(10)과 상기 이동 지지부(4, 5, 60) 사이의 상기 결합 장치(25)는,
    상기 이동 지지부(4, 5, 60)에 분리 가능하게 조립됨으로써, 상기 이동 지지부(4, 5, 60)와 일시적으로 분리되어 조향축(19) 대해 충분한 진폭을 가지고 상기 이동 지지부(4, 5, 60)를 회전시킴으로써 상기 나셀(10)로의 측방향 접근을 허용하는, 차량.
  11. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 크로스 멤버(2, 3)와 각각의 대응 이동 지지부(4, 5, 60) 사이의 링크 시스템은 상기 차량(1)이 중립 위치에 있을 때 실질적으로 횡방향인 현가축(23)을 가진 현가 장치(22)를 포함하는, 차량.
  12. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 링크 시스템은 상기 나셀(10)의 힌지축(6)으로부터 이동 지지부(4, 5, 60) 방향으로 상기 조향 피봇(18), 경사 피봇(20), 및 현가 장치(22)의 순서로 포함하는, 차량.
  13. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나셀(10)은 프레임(11)과 상기 프레임에 장착되는 시트(15)를 포함하고, 상기 프레임(11)은 전방부(13) 및 후방부(14)에 의해 연결되는 2개의 측부(12)를 포함하며, 상기 전방부와 후방부(13, 14)는 상기 측부(12)에 대하여 상측으로 연장되고, 상기 나셀(10)의 힌지축(6)은 상기 측부 위에 배치되는, 차량.
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