KR20140093022A

KR20140093022A - 외륜 오토바이

Info

Publication number: KR20140093022A
Application number: KR1020130005288A
Authority: KR
Inventors: 유제우
Original assignee: 유제우
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2014-07-25

Abstract

본 발명은 외륜 오토바이에 관한 것이다.
도20)에서 보듯이, 기존의 세그웨이나 다른 외륜 오토바이들은, 자이로스코프와 균형센서를 이용하여, 오토바이가 어느 방향으로 기울게 되면, 외륜 오토바이가 그 쪽으로 이동함으로써 쓰러지지 않도록 만드는 자체 균형 방식을 지닌다. 그런데 이러한 자체균형 방식은, 주행 중에, 급정거가 필요하거나, 접촉사고 또는 오프로드 상의 예기치 못한 큰 장애물을 만남 등의 예기치 못한 상황에 의해서, 운전자가 몸의 균형을 잃은 다음, 빠른 시간 내에 균형을 회복하기 어렵게 될 경우는, 세그웨이나 일반 외륜 오토바이들은 스스로 균형을 잡기위해서, 주행 방향과는 다른 방향으로, 자동적으로, 제멋대로 주행하게 되는 일이 발생할 수 있다.
그리고 전동모터의 순간 작동 능력 이상의 순간적 충격이 발생하게 될 경우에는 어쩔 수 없이 쓰러지게 된다. 그러므로 고속주행 용으로는 너무 위험해서 사용할 수가 없다.
본 발명은 상기의 문제들을 해결하기 위하여, 회전축을 지니고 고속으로 회전하고 있는 무거운 팽이가 지닌, '각운동량 보존의 법칙'을 다른 각도에서 사용함으로써, 상기의 예기치 못한 상황에서도, 오뚝이처럼 절대로 쓰러지지 않는 외륜 오토바이를 개발하였다.
그리고 자체 균형 방식에 있어서도, 세그웨이와는 다른 방식, 즉 외륜 오토바이가 어느 한쪽으로 기울어질 때, 세그웨이 자체가 움직이는 것이 아니라, 외륜 오토바이 내부의 무게 중심을 이동시킴으로써 자체 균형을 잡게 하였다. 그 결과, 운전자가 주행 중에 균형 능력을 잃어버려도, 외륜 오토바이가 스스로 균형을 잡기위해서, 주행 방향과는 다른 방향으로, 자동적으로, 제멋대로 주행하게 되는 일이 발생하는 것을 방지하였다.
이러한 저속 주행 뿐 아니라 고속 주행에서의 어떠한 돌발 상황에서도 넘어지지 않는 안전한 외륜 오토바이는 주차문제 해결, 연비절감, 짧은 회전 반경 등의 많은 장점이 있을 뿐만이 아니라, 특히, 농촌의 협소한 오프로드에서의 이동수단으로도 적합하다.
그리고 기존의 휠체어로는 다닐 수 없는 장소에도 이동이 가능하기 때문에, 하반신이 불편한 분들에게 매우 유용하게 사용될 수 있다.

Description

외륜 오토바이{omitted}

외륜 오토바이

도20): 미국 세그웨이(segway), 미국 우노, 미국 리노, 캐나다 봄바디어,

물체가 직선 운동할 때의 관성은 계속 같은 방향의 직진운동으로 나타난다. 그런데 팽이처럼 회전축을 가지고 회전운동을 하는 물체도 그러한 관성을 지니는데, 이 경우의 관성의 방향은, 그 회전축의 방향을 계속 유지하려는 방향으로 나타난다. 이것을 '각운동량 보존의 법칙'이라고 한다.

항공기의 항법장치는, 상기의 원리로 만들어진 자이로스코프를 설치한 다음, 그 자이로스코프 내부에서 고속으로 회전하는 팽이의 수평과 수직회전축을 기준으로, 주변 프레임이 기우는 각도를 측정하여, 항공기의 각도 변화를 읽어가는 균형센서로 이루어진다.

그런데 도20-A)에서 보듯이, 일반적으로 외발오토바이에 해당되는 세그웨이의 자체 균형과 작동 원리는 다음과 같다,

우선, 세그웨이의 내부에 작은 자이로스코프를 장착한 다음, 이것을 이용해서 탑승자의 무게중심이동을 1/100초까지도 감지하는 균형센서를 설치한다. 그런 다음, 탑승자의 몸이 앞으로 기울게 되면, 그것을 감지한 균형센서가 콘트롤 박스와 전동모터를 통해서, 바퀴를 앞이나 뒤로 진행시켜서 세그웨이가 넘어지지 않게 하는 원리이다.

즉, 탑승자의 몸이 뒤로 기울게 되면, 그것을 감지한 균형센서가 콘트롤 박스와 전동모터를 통해서, 바퀴를 뒤로 진행시켜서 세그웨이가 넘어지지 않게 하는 원리이다. 그러므로 별도의 브레이크 장치를 설치하지 않는다.

그리고 방향전환을 할 때도, 원심력에 적응하기 위해서, 핸들과 몸을 동시에 회전반경의 안쪽으로 기울여서 방향전환을 한다.

그러므로 균형센서가 1/100초마다 지형과 몸의 위치를 측정한 다음, 전동모터에 세그웨이의 전후좌우 이동 신호를 보낼 때마다, 이것에 매우 빠르게 반응하며 세그웨이를 이동시킬 수 있는 정밀한 전동모터가 필요하다.

이러한 자체균형 시스템을 지닌 세그웨이는, 운전자의 몸의 무게 중심이 이동할 때마다 세그웨이가 움직여서 균형을 잡아야 한다. 그러므로 운전자가 서있는 위치의 이동을 원치 않을 때도, 예를 들자면 큰 기침을 하면서 몸의 자세가 순간적으로 바뀌는 경우에도, 몸의 무게 중심이 바뀌면, 세그웨이는 넘어지지 않기 위해서 자동으로 위치이동을 하게 되므로 운전자의 위치가 흔들리게 되는 단점이 있다.

특히, 주행 중의 가벼운 접촉사고나 예상치 못한 오프로드의 커다란 장애물에 의해서, 순간적으로 당황한 운전자가 스스로 자신의 몸의 균형을 잡지 못하게 되는 상황이 발생할 경우에도, 세그웨이는 스스로 균형을 잡기 위해서 엉뚱한 방향으로 계속 내달리거나 급정거를 하게 되므로 매우 위험한 상황이 벌어질 수 있다.

예를 들어, 꼭 접촉사고가 아니라, 고속주행의 경우, 앞에서 달리던 차량이 갑자기 브레이크를 밟거나 속도를 급하게 줄일 경우, 세그웨이 운전자는 본능적으로 몸을 뒤로 세워서 세그웨이를 멈추게 만들 수 있지만, 그 순간 운전자의 몸은 관성에 의해서 다시 앞쪽으로 급하게 기울어지게 되고, 이러한 몸무게의 중심 이동을 읽어낸 세그웨이는, 스스로 균형을 잡기 위해서, 다시 앞 차 쪽으로 내달리게 되는 아이러니한 비극적 상황을 연출할 수가 있는 것이다. 그리고 이러한 급박한 상황에서, 상기의 모든 정밀시스템에 약간의 오차라도 발생할 경우에는 안전사고가 더욱 커질 수밖에 없다.

그 결과로, 2010년에는 영국의 세그웨이 제조사 사장인 지미 헤셀든이 세그웨이 운전 중에 사망하기도 하였다.

그리고 인간의 반사 신경의 반사 능력에 한계가 있듯이, 세그웨이의 경우도 마찬가지다. 균형센서의 이동명령에 따라서, 전동모터가 바퀴를 순간적으로 이동할 수 있게 만드는 반응 능력 범위를 벗어난, 순간적인 큰 충격이 주어지면 세그웨이는 균형을 잡기 전에 이미 쓰러지게 된다.

이것은 세그웨이 방식의 자체균형 시스템을 지닌 외륜 오토바이가 고속주행용으로 사용될 수 없는 절대적인 또 다른 이유 중의 하나이다. 왜냐하면 고속 주행하는 세그웨이는, 노면의 작은 장애물로부터도, 자체 균형을 잡기위한 전동모터의 반응 능력 이상의 순간적 외부 충격을 받기 쉽기 때문이다.

그러므로 세그웨이 시스템은, 좀 더 크고 빠른 이동수단으로 이용하기에는 문제가 있기 때문에, 세그웨이는 주로 평균시속 18km 내외의 저속운전용으로 사용되고 있다.

그리고 도21-B)에서 보듯이, 이러한 세그웨이의 시스템을 이용해서 개발된, 좀 더 빠르게 달릴 수 있도록 개발된, 다른 외발오토바이인 우노(Uno)의 경우도, 운전자가 몸을 앞으로 기울이면 달리고, 운전자가 몸을 세우면 오토바이가 정지하는 시스템으로 이루어져 있기 때문에, 연속 주행 중에는, 운전자는 항상 자신의 몸의 자세를 앞으로만 기울이고 있어야만 한다.

즉, 운전자는 주행에 관계없는 자세로, 함부로 몸의 자세를 바꾸면 주행상황이 바뀌기 때문에, 장시간 주행 중에, 같은 자세의 지속으로 인해서 몸에 통증을 느끼거나 경련 또는 근육 마비 즉 쥐가 나거나 함으로써, 몸의 자세가 함부로 바뀌면 위험한 상황이 벌어질 수도 있고, 세그웨이와 마찬가지로, 주행 중의 가벼운 접촉사고나 예상치 못한 오프로드의 커다란 장애물에 의해서, 순간적으로 당황한 운전자가 스스로 자신의 몸의 균형을 잡지 못하게 되는 상황이 발생할 경우에도, 우노 역시, 스스로 균형을 잡기 위해서 엉뚱한 방향으로 계속 내달리거나 급정거를 하게 되므로 매우 위험한 상황이 벌어질 수 있다.

그리고 고속 주행하는 우노는, 세그웨이와 마찬가지로, 노면의 작은 장애물로부터도, 자체 균형 능력 이상의 순간적 외부 충격을 받아 쉽게 쓰러질 수 있기 때문이다. 이를 해결하기 위해서, 우노는 고속 주행 시에는 별도의 세바퀴 시스템을 사용하고 있다. 그러나 이 경우 후륜 조향시스템을 사용하게 되는데, 고속 주행시 후륜조향시스템은 매우 위험하기 때문에, 일반 자동차에서도 특수차량 이외에는 후륜조향을 사용하지 않는다는 자동차 이론을 벗어나게 된다. 이를 해결하기 위해서 전륜 조향장치까지 별도로 사용하게 되면 매우 복잡해져서 외발오토바이의 기능을 충분히 살릴 수 없게 된다.

그러므로 도21-D)에서 보듯이, 핸들의 좌우에 브레이크와 고속주행을 위한 장치를 별도로 지니고 있는 캐나다의 봄바디어는 좀 더 진화된 기술이라고 볼 수 있다.

그런데 물론, 캐나다의 봄바디어를 비롯해서, 세그웨이의 원리가 적용된, 상기의 모든 외륜오토바이들은, 운전자가 탑승하지 않고, 그것 자체만을 세워 놓으면, 일반인들이 바라보기에는 매우 신기하게 느껴질 만큼, 쓰러지지 않는다. 그러나 운전자가 탑승했을 경우에는 위험해 질 수 있는 운송 수단들은 아무런 의미가 없다.

그러므로 세그웨이와 같은 원리로, 외륜오토바이의 자체균형을 유지하는 시스템을 지닌 봄바디어 역시, 운전자가 탑승한 상태로 저속 주행을 하거나 정지해 있을 때, 운전자가 예기치 않게 몸이 좌우 균형을 잃었을 경우, 외륜 오토바이 스스로, 균형을 잡기 위해서, 원하지 않는 방향으로 멋대로 이동하려는 문제점을 해결해야만 한다. 봄바디어의 경우는 시속 20km이내의 주행시에는 앞쪽에 달린 두 개의 보조바퀴가 지면으로 내려오도록 설계되어 있지만, 역시 상기의 문제점들을 해결할 수는 없다.

그러므로 결국, 외륜 오토바이의 경우도, 탑승자가 일반 승용차를 탔을 때와 마찬가지로, 탑승자의 몸의 자세를 바꾸어도 주행상황이 바뀌지 않는 시스템을 지니는 것이 중요하다.

그리고 상기의 모든 외륜 오토바이가 해결해야 하는 또 다른 문제는, 사륜자동차와는 달리, 코너링을 할 때, 원심력에 의해서 외륜 오토바이가 전복되는 상황을 해결해야만 한다.

물론 이러한 문제는, 일반 오토바이와 마찬가지로, 운전자의 몸을 회전 반경 안쪽으로 기울임으로써 해결할 수가 있다. 그러나 이러한 문제 역시, 또 다른 방식으로 해결을 할 수만 있다면, 오히려 일반 사륜 승용차보다 코너링에서 더욱 안전할 뿐만이 아니라, 승차감이 뛰어난 외륜 오토바이를 완성할 수가 있다. 왜냐하면 현재까지는, 세계적으로 연구 진행 중인 틸팅카를 제외하면, 일반 사륜 승용차는 코너링을 할 때, 회전 반경 안쪽으로 기울어지는 기술이 없기 때문이다.

그러므로 상기의 모든 문제점들을 해결하기 위해서, 본 발명은, 고속 회전하는 팽이의 '각운동량 보존의 법칙'을 이용하되, 주행 중이나 정지상태에서, 몸의 자세를 바꾸어도 주행상황이 바뀌지 않는, 일반 승용차를 탔을 경우와 같은 승차 안정감을 얻을 수 있는 외륜 오토바이를 개발하려는 것이다.

그리고 안전하게 커브를 하기위해서, 운전자가 몸무게를 회전반경 안쪽으로 기울여야 하는 다른 시스템과는 달리, 운전자가, 몸무게를 회전반경 안쪽으로 기울이지 않고도, 핸들을 돌리기만 하면, 오토바이 스스로 회전 반경의 안쪽으로 기울어 져서, 원심력에 의해서 오토바이가 뒤집어지지 않도록 만들려는 것이다.

그리고 더 나아가서, 외륜오토바이가, 단지 교통의 보조수단만이 아니라, 외륜 오토바이의 고유한 여러 가지 장점을 활용한 적극적인 주요 교통수단이 되도록 만들기 위해서, 고속 주행 중에, 외부로부터 어떠한 강한 충격이 발생하더라도, 오뚝이처럼 절대로 쓰러지지 않는, 안전한 외륜 오토바이를 만들려는 것이다.

앞서 말했듯이, 세그웨이나 또 다른 외륜 오토바이는 그 균형과 주행의 방식이 탑승자의 몸의 무게중심의 이동을 읽고, 그것에 대응하여, 세그웨이나 오토바이 자체가 위치이동을 하여 균형을 잡는 방식이다.

그런데 인간의 신체는 장시간을 같은 자세를 유지하는 것이 매우 힘들고 불편하다. 그리고 운전 중에는 충돌이나 추돌 사고 또는 급정거를 해야 하는 등의 여러 가지 돌발 상황이 발생할 수 있는데, 만약에 운전자가 자기 몸의 균형을 스스로 조절할 수 없게 되는 상황이 발생하게 되면, 세그웨이나 일반 외륜오토바이는, 운전자의 의도와는 정반대로, 균형을 잃어버린 운전자의 몸의 무게중심에 따라서 제멋대로 움직이는 위험한 상황이 벌어진다.

그리고 코너링을 할 때는 반드시 몸을 회전 반경 안쪽으로 기울여야만 한다.

상기의 문제들을 해결하기 위해서, 본 발명은, 회전축을 지니고 고속으로 회전하는 팽이의 또 다른 물리적 성질을 이용한다.

세그웨이나 일반 외륜오토바이는, 자이로스코프의 원리를 활용함에 있어서, 단지 중력 방향에 대한 이동각도를 읽은 다음, 그것을 균형센서에 데이터로 제공하는, 테이터 제공 수단으로만 활용하고 있다.

그런데 어느 정도 무게가 있는, 고속 회전하는 팽이는 좀 더 대단한 원리를 지니고 있다.

그 끝에 무게20kg의 원반을 붙여둔, 길이 1m의 막대를 바닥에 눕혀두면, 천하장사인 경우도, 한손만으로 그 막대의 반대쪽을 잡고서는 원반을 위로 들어 올릴 수가 없다.

그런데 회전축을 지니고 고속 회전하는 물체의 '각운동량의 크기'를 이해하기 위한 물리학 실험을 해보면, 길이 1m의 막대 끝에 무게20kg의 원반을 붙인 다음, 이 원반을 고속회전을 시키고 옆으로 눕혀 두면, 노인의 경우도 한 손으로 그 막대의 반대쪽만을 잡고서도, 아주 간단하게 원반을 위로 들어 올릴 수가 있다.

그리고 도19)에서 보듯이, 그 회전축의 한쪽 끝이 노끈(도19-49)에 걸쳐진, 고속 회전하는 자이로스코프(도20-50)는 옆으로 90도 가까이 기울여 놓아도 아래로 떨어지지 않는다.

그리고 바닥에 비스듬하게 던져진 자이로스코프는 오히려 약간의 세차운동을 한 후에는 다시 스스로 수직으로 반듯이 서게 된다.

즉, 회전축을 지니고 고속 회전하는 물체는, 그 '각운동량의 크기'만큼 '반 중력 작용'을 하는 성질을 지니고 있다.

이렇게 회전축을 지니고 고속 회전하는 물체가 지닌 '반 중력 작용'의 원리를 외륜 오토바이에 적용시키면, 마치 오뚝이처럼, 주행 중이거나 정지상태에서 외부로부터 어떠한 충격이 가해져도 절대로 쓰러지지 않는 외륜 오토바이를 완성 할 수가 있다.

다시 한 번, 이러한 이론을 살펴보자면, 옆에서 미는 순간적인 큰 충격이 주어지는 경우에, 회전력이 없이 서있는 물체는 옆으로 쉽게 쓰러진다.

그러나 고속으로 회전하고 있는 무거운 팽이의 경우는, '각운동량 보존의 법칙' 때문에, 그냥 쓰러지는 것이 아니라, 옆으로 밀려가면서 약간 기울다가 다시 수직으로 서는 성질을 지닌다. 이것은 빠른 속도로 돌고 있는 팽이를 서로 부딪치게 하거나, 옆에서 채찍으로 후려치면, 팽이는 쓰러지는 것이 아니라 옆으로 튕겨나가면서 다시 똑바로 선다는 간단한 실험으로 알 수 있다.

그리고 비스듬하게 땅바닥에 던져진 자이로스코프가 약간의 세차 운동을 한 후에 스스로 똑바로 서는 현상으로도 알 수 있다.

이렇게 회전축을 지니고 고속 회전하는 물체의 반 중력 작용의 원리를, 적극적으로 활용하기 위한 장치에 대한 이해는 다음과 같다.

우선, 도2-A)에서 보듯이, 지면(도2-1) 위에 서있는 외륜 바퀴(도2-2)의 상부에, 가로 방향으로, 가로프레임(도2-3)을 설치한다.

그리고 서있는 외륜 바퀴(도2-2)의 축을 기준으로 하여, 그 가로프레임(도2-3)의, 앞뒤로, 대칭이 되도록, 고속 회전하는 팽이(도2-4)가 들어 있는 팽이박스(도2-5a, 5c)를 올려놓는다.

이렇게 배치하면, 고속 회전하는 팽이(도2-4)의 회전관성의 방향성 때문에, 서있는 외륜 바퀴(도2-2)는 전후좌우 어느 쪽으로도 쓰러지지 않게 된다.

그리고 도2-B)에서 보듯이, 외부적인 힘으로 가로프레임(도2-3)뒤쪽에, 아래로 누르는 충격을 주게 되면, 가로프레임(도2-3)은, 일시적으로, 뒤쪽으로 기울어지게 되지만, 가로프레임(도2-3)은, 도2-C)에서 보듯이, '회전운동 하는 물체의 관성'에 의한 힘(도2-6) 때문에, 제자리로 스스로 돌아오게 된다. 물론 이 때, 팽이의 회전이 없는 경우라면, 외륜 바퀴가 순식간에 바닥에 쓰러져 버리는 것은 당연하다.

그리고 도3-A)에서 보듯이, 앞뒤로 대칭이 되도록 놓은, 고속 회전하는 팽이(3-4)가 들어 있는 팽이박스(도3-5a, 5c)들을, 도3-B)에서 보듯이, 서있는 외륜 바퀴(도2-2)의 축을 기준으로 하여, 대칭이 되지 못하도록, 약간 뒤쪽으로 밀어 놓게 되면, 팽이 박스(도3-5a, 5c)들의 무게 중심의 이동 때문에, 지속적인 중력의 작용에 의해서, 도3-C)에서 보듯이, 서서히 가로프레임(도3-3)이 뒤쪽으로 기울어져 가게 된다.

물론 이 때도, 만약 팽이들이 고속 회전을 하고 있지 않다면, 가로프레임(도3-3)은 순식간에 바닥에 떨어지게 된다.

그리고 도4-A)에서 보듯이, 고속 회전하는 팽이(4-4)가 들어 있는 팽이박스(도4-5a, 5c)의 하단부에 회전자(도4-7)을 설치하고, 이 회전자(도4-7)를 이용해서, 도4-B)에서 보듯이, 팽이박스(도4-5a, 5c)들을 뒤쪽으로 기울게 만들면, 도3)의 경우와 마찬가지로, 역시 가로프레임(도4-3)이 서서히 뒤쪽으로 기울어져 가게 된다.

그런데 이 때 주의할 점은, 고속 회전하는 팽이(4-4)가 서서히 기울어져 가게 되면, 팽이의 세차운동이 점점 커지게 되고, 그 영향력 때문에, 가로프레임(도4-3)은, 서있는 바퀴(도4-2)를 중심으로, 큰 원을 그리면서 약간씩 회전하게 된다.

이러한 현상을 막기 위해서는, 앞쪽에 설치되는 팽이와 뒤쪽에 설치되는 팽이의 회전 방향을 서로 반대가 되도록 만들면, 서로의 세차운동이 각각 반대방향으로 발생되기 때문에, 가로프레임(도4-3)이 약간씩 큰 원을 그리면서 회전하는 것을 막을 수 있다.

도2)의 원리는, 외륜 오토바이가, 서 있거나 직선 주행을 할 때 사용되고, 도3)의 원리와 도4)의 원리는, 외륜 오토바이가, 코너링을 할 때, 회전반경 안쪽으로 기울어지도록 만들기 위해서 사용된다.

그런데 도5-A)에서 보듯이, 일반적인 자이로스코프는, 세그웨이의 경우처럼, 중앙의 돌고 있는 팽이의 수평과 회전축에 대하여, 상대적으로 주변 프레임이 기우는 각도에 대한 데이터를 균형센서에 제공하기 위해서 활용되기 때문에, 가운데에서 돌고 있는 팽이(도5-4)의 회전축을 기준으로 팽이는 물론 주변의 프레임 역시, 전후좌우 및 상하가 정확하게 대칭이 되도록 만들어 진다.

그러므로 도5-A)에서 보듯이, 팽이의 회전축(도5-9)과 그것을 지지하는 원형 프레임(도5-8)을 옆으로 기울게 만들어도 자이로스코프 전체의 무게 중심의 위치가 변하지 않는다.

그런데 본 발명에서 사용되는 자이로스코프의 경우는, 상기의 도3)과 도4)의 원리를 이용하기 위해서, 도5-B)에서 보듯이, 팽이가 기울어 졌을 때, 오히려 자이로스코프의 무게 중심이 바뀔 수 있도록, 회전축(도5-9)을 기준으로, 팽이의 위아래의 무게가 다르게 만든, '무거운 비대칭 팽이'(도5-10)를 사용한, 특수한 자이로스코프를 사용할 필요가 있다.

그런데 오토바이를 커브 길에서 회전반경 안쪽으로 충분히 기울어지도록 만들기 위해서는, 상기의 도5-B)의 '무거운 비대칭 팽이'(도5-10)를 사용한 방식만으로는, 팽이의 무게 중심 이동이 충분치 않을 수 있다. 왜냐하면 고속 회전하는 팽이박스를 사용하는 본 외륜 오토바이는, 이미 어느 방향으로도 기울어 지지 않으려는, 중력에 대한 저항성을 지니고 있기 때문이다.

그러므로 도6-A)에서 보듯이, '상하 비대칭 회전자(도6-11a)'를 만든 다음, 그 위에 '팽이 박스(도6-5)'를 장착시켜둔다. 이렇게 만들면, '상하 비대칭 회전자(도6-11a)'를 회전시킴으로써, '팽이 박스(도6-5)'의 무게 중심을 상당히 크게 이동시킬 수가 있게 된다.

그리고 도6-B)처럼, 이 '상하 비대칭 회전자(도6-11a)'의 외부에 '보조 대칭 회전자(도6-11b)'를 하나 더 장치하여 사용할 수도 있다.

결국, 상기의 모든 원리와 또 그것을 실시하기 위해 만들어진 상기의 장치들은 도7)과 같이 배치되어 활용된다.

우선, 도7)에서 보듯이, 지면(도7-1)의 위쪽에 세워진 외륜 바퀴(도7-2)의 상부에, 가로프레임(도7-3)을 설치한다. 그리고 이 가로프레임(도7-3)의 위쪽에, 가로방향과 세로방향으로, 각각의 가로연결로드(도7-12)와 세로연결로드(도7-13)를 설치한다. 그리고 이 가로연결로드(도7-12)와 세로연결로드(도7-13)의 양쪽 끝에는, '상하 비대칭 회전자(도7-11a)'와 '팽이 박스(도7-5a,5b,5c,)를 올려놓는다.

그리고 이 가로연결로드(도7-12)와 세로연결로드(도7-13)의 각각의 아래쪽에는 래크기어(도7-14)와 피니언 기어(도7-15)을 만들어 놓은 다음, 전동모터(도7-16)에 의해서, 이 래크기어(도7-14)와 피니언 기어(도7-15)가 작동되도록 만듦으로써, 결국, '상하 비대칭 회전자(도7-11a)'와 '팽이 박스(도7-5a,5b,5c,)가, 각각 가로방향과 세로 방향으로 이동될 수 있도록 만든다.(이 때, 상식적인 기어의 이용방식과 마찬가지로, 래크기어(도7-14)와 피니언 기어(도7-15)를 웜기어로 대체하여 이용할 수도 있다.)

그리고 이렇게 무거운 팽이박스(도7-5a, 5b, 5c)들의 위치를 이동시키기 위해서는, 도8)에서 보듯이, 전동모터(도8-16)들을, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)에 연결시킨 다음, 이 '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)에는 터치볼(도8-17)을 연결시켜 놓는다.

그리고 수동방식으로, 터치볼(도8-17)을 전후좌우로 돌림으로써, 콘트롤 박스(도8-18)와 전동모터(도8-16)들을 통해서 무거운 팽이박스(도7-5a, 5b, 5c)들의 위치를 이동시키면 매우 편리하다.

그리고 자동방식으로는, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)의 내부에, 일반 항법장치에 사용되는 것과 마찬가지로, 자이로스코프와 균형센서를 설치한 다음, 이것들에 의해서 전동모터(도8-16)들을 작동시킴으로써, 자동으로 외륜 오토바이의 전체적인 균형을 잡도록 만들면 더욱 편리하다.

이 때, 일반 세그웨이 방식과의 차이점은, 세그웨이처럼 외륜바퀴를 굴려서 위치 이동을 하면서 자체균형을 잡는 방식이 아니라, 외륜 오토바이 내부의 무게 중심을 이동시켜서 자체균형을 잡기 때문에, 자체균형을 잡기 위하여 외륜오토바이를 위치 이동시킬 필요가 없다는 점이다.

상기의 도7)과 도8)의 장치들은 다음과 같은 경우를 위해서 사용된다.

사람을 태우거나 무거운 짐을 실었을 때, 외륜 오토바이의 바퀴를 기준으로, 전후좌우의 무게 중심이 어느 정도는 어긋날 경우에도, 팽이의 회전관성 때문에 외륜 오토바이가 쉽게 기울어지지는 않지만, 장시간에 걸쳐지게 되면, 외륜 오토바이가 약간씩 기울어져 가는 경우가 발생할 수 있다.

그리고 운전자의 비대칭적인 자세가 지속적으로 바뀌어 있거나, 직선 주행 중에, 외부 상황에 의해서, 외륜 오토바이가 어느 한쪽으로 지속적으로 기울어져 있게 되는 경우가 발생할 수 있다.

상기의 상황들이 발생 했을 경우에는, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18) 속의 균형센서가 그것을 읽고, 전동모터(도8-16)를 작동시켜서, 가로연결로드(도8-12)와 세로연결로드(도8-13)와 그것들에 연결된 무거운 팽이박스(도7-5a, 5b, 5c)들의 위치를, 가로나 세로 방향으로 이동시킴으로써 외륜 오토바이가 자동으로 균형을 잡을 수 있도록 만들거나, 터치볼을 이용해서 수동으로 조절할 수도 있게 만든다.

그런데 상기의 경우들에 의해서, 지속적으로 외륜 오토바이를 기울어지게 되는 상황들은, 도3)과 도4)에서 설명했듯이, 고속 회전하는 팽이(도2-4)의 회전관성의 방향성 때문에, 매우 서서히 이루어지기 때문에, 충분히 대응이 가능하다. 결국, 팽이(도2-4)의 고속 회전이 갑자기 멈추는 경우를 제외하면, 안전사고가 일어날 확률은 거의 없다. 그런데 고속 회전하는 팽이는, 그 회전 동력 제공선이 끊어져도, 관성 때문에, 무거운 팽이일수록, 회전이 멈출 때까지는, 상당한 시간이 걸리기 때문에도 안전사고가 일어날 확률은 거의 없다.

물론 지속적이지 않은, 일시적인 외부적 충격이 외륜 오토바이에 가해져서 외륜 오토바이가 기울어진 경우는, 도2-C)에서 설명했듯이, '회전운동 하는 물체의 관성'에 의한 힘(도2-6) 때문에, 외륜 오토바이는 시간이 지나면서, 스스로 똑바로 서게 된다.

결국, 본 발명의 방식을 사용하게 되면, 주행 중이거나 정지 상태에서, 운전자의 자세가 바뀌거나 외부 충격이 발생하게 되면, 스스로 균형을 잡기 위해서, 세그웨이 자체를 이리저리 움직여야 함으로써, 위험한 돌발 상황을 연출하게 되는 기존의 세그웨이 시스템과는 정반대의 현상이 일어난다.

즉, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18) 속의 균형센서가, 외륜 오토바이의 정지상태 또는 주행 상태를 바꾸어야 할 필요가 없이, 무거운 팽이박스(도7-5a, 5b, 5c)의 이동만으로, 외륜 오토바이의 균형을 유지시킬 수 있게 되므로, 위험한 돌발 상황을 연출하지 않게 될 뿐만이 아니라, 탑승자는, 주행 중이거나 정지 시에도, 전후좌우로, 편하게 자세를 바꿀 수 있게 된다.

그리고 또 다른 해결해야 하는 큰 문제는 코너링을 할 때이다.

코너링을 할 때는, 도9)와 같은 장치를 통해서, 외륜 오토바이의 주행과 조향을 하게 되면, 코너링을 할 때도, 세그웨이나 다른 외륜 오토바이와는 달리, 운전자가 몸을 회전 반경 안쪽으로 기울이지 않고도, 조향과 동시에, 자동으로 외륜 오토바이를 회전반경 안쪽으로 기울어지게 만들고 회전 끝나가는 진행과정에 맞추어 가면서, 외륜 오토바이를 다시 똑바로 서게 만들 수 있다.

도9)와 같은 장치를 세부적으로 살펴보자면, 우선 도9)에서 보듯이, 조향 핸들(도9-19)에 연결된 파워스티어링 조향축(도9-20)에는, 슬립조인트(slip joint)를 지닌 '핸들 회전 전달 축'(도9-21)을 연결한다. 그리고 이 '핸들회전 전달 축'(도9-21)의 다른 쪽 끝에는 평기어나 헤리컬기어(도9-30)를 장착시킨다. 그리고 이 평기어나 헤리컬기어(도9-30)에 맞물려서 돌아가는 커다란 내측 평기어나 내측 헤리컬기어(도9-31)를 설치하고, 이 커다란 내측 평기어나 내측 헤리컬기어(도9-31)의 위쪽에 팽이 박스(도9-5a)를 설치한다.

이렇게 만들면, 코너링을 할 때, 조향 핸들(도9-19)을 돌리면, 커다란 내측 평기어나 내측 헤리컬기어(도9-31)가 같은 방향으로 돌게 되고, 이에 따라서 팽이박스(도9-5a)가 회전 반경 안쪽으로 기울어지게 된다.

상기의 장치들이 작동되어서, 코너링을 할 때, 외륜 오토바이가 회전반경의 안쪽으로 기울어지게 되는 모습은 도11)을 통해서 볼 수 있다.

그리고 도9)에서 보듯이, '핸들 회전 전달 축'(도9-21)의 적당한 부위에 베벨기어(도9-22)를 설치하고, 아래쪽 베벨기어(도9-23)에는 그것과 함께 돌아가는 '바퀴 연결 축'(도9-24)을 장착시킨다. 그리고 이 '바퀴 연결 축'은 그 아래쪽의 가로프레임(도9-3)을 관통하도록 만든다. 그리고 가로프레임(도2-3)을 관통한 '바퀴 연결 축'(도9-24) 의 하단부에는 '바퀴 연결링크'(도9-25)와 '스프링이 있는 쇽업쇼바'(도9-26)를 앞뒤로 회전할 수 있도록 연결을 한 다음에, 이 '바퀴 연결링크'(도9-25)와 '스프링이 있는 쇽업쇼바'(도9-26)를 '가로연결링크'(도9-28)의 앞쪽과 뒤쪽에, 회전할 수 있도록, 연결을 한다. 그리고 이 '가로연결링크'(도9-28)에는 바퀴축(도9-27)을 끼우고, 이 바퀴축(도9-27)에 바퀴(도9-2)를 끼워 넣는다.

그리고 가로프레임(도9-3)과 '바퀴 연결 축'(도9-24)의 사이에는 트러스트베어링(도9-29)을 설치해서 '바퀴 연결 축'(도9-24)이 원활하게 회전할 수 있도록 만들어 둔다.

이렇게 만들면, 조향 핸들(도9-19)을 돌리면, 베벨기어(도9-22,23)가 돌아가면서 '바퀴 연결 축'(도9-24)을 돌리게 되고, 그 결과 바퀴(도9-2)가 조향 핸들(도9-19)이 돌아가는 방향과 같은 방향으로 돌아가게 된다.

결국, 상기의 모든 장치들의 기능을 종합해보자면, 코너링을 할 때, 조향 핸들(도9-19)을 돌리면, 아래쪽의 외륜 바퀴(도9-2)를 조향시킬 뿐만이 아니라, 동시에 팽이박스(도9-5a)를 회전 반경 안쪽으로 기울어지도록 만들 수 있게 된다.

그리고 도10-A)에서 보듯이, '바퀴 연결 축'(도9-24)의 위쪽에, 가로방향으로 돌도록, 서로 맞물리는 평기어나 헤리컬기어(도10-24a)를 설치하고, 이 평기어나 헤리컬기어의 위쪽에 베벨기어(도9-23)를 설치한다. 그리고 위쪽의 베벨기어(도9-22)에 '핸들 회전 전달 축'(도9-21)을 연결시켜서 사용할 수도 있다,

그리고 도10-B)에서 보듯이, 도10-A)같은 장치를 '바퀴 연결 축'(도9-24)의 앞뒤 양쪽에 사용함으로써, 조향핸들(도9-19)을 돌릴 때 앞쪽의 팽이박스(도9-5a)와 뒤쪽의 팽이박스(도9-5b)가 동시에 회전반경의 안쪽으로 기울어지도록 만들어서 사용할 수도 있다.

그리고 도12)에서 보듯이, 조향핸들(도12-19)에 연결되는 '핸들회전 전달축'(도12-21)의 다른 쪽 끝에 평기어나 헤리컬기어(도9-30)를 장착시키는 대신에, 베벨기어(도12-32,33)를 장착시킨 다음, 아래쪽의 베벨기어(도12-33)에 팽이 박스(도12-5a)를 장착시킨다.

이렇게 만들어도, 도13)에서 보듯이, 코너링을 할 때, 조향 핸들(도12-19)을 돌리면, 팽이박스(도12-5a)가 회전반경의 안쪽으로 이동하도록 만듦으로써, 외륜 오토바이를 회전 반경의 안쪽으로 기울어지게 만들 수 있다.

그런데, 상기의 도9), 도10) 또는 도12)와 같은 기계적 방식을 통해서, 외륜 오토바이를 회전 반경의 안쪽으로 기울어지도록 만들면, 코너링을 할 때 발생하는 원심력의 크기에 대응할 수 있을 만큼, 정확하게, 외륜 오토바이를 회전 반경의 안쪽으로 기울어지도록 만들기는 힘들다.

그러므로 도14)에서 보듯이, 컴퓨터 시스템을 이용하면, 정확하게 필요한 만큼, 외륜 오토바이를 기울어지게 만들 수 있다.

그 방식은 다음과 같다.

운전자가 코너링을 하기 위해서 핸들을 돌리면, 그 돌리는 각도의 크기와 주행속도, 그리고 탑승자와 외륜 오토바이의 무게에 따라서, 외륜 오토바이를 전복시킬 수 있는 원심력의 크기가 결정된다. 그런데 외륜 오토바이와 탑승자의 무게는 이미 결정되므로 일정한 상수로 처리하면 된다.

그러므로 코너링을 할 때, 외륜 오토바이의 기울기를 결정하는 변동 요소는 오토바이의 속도와 핸들의 돌아가는 각도의 크기만 남게 된다.

그러므로 외륜 오토바이의 기울어지는 크기의 공식과 그래프는,

도14)에서 보듯이,

Y=amV^2/R 로 나타낼 수 있다.

Y : 기우는 각도

m : 오토바이와 탑승자 평균치 몸무게,

V : 속도

R : 회전반경

이를 구체적으로 실행하기 위해서는, 도14)에서 보듯이, '핸들회전 전달 축'(도14-21)의 적당한 부위를 끊은 다음, 팽이박스(도14-5a)와 연결되는 '핸들회전 전달축'(도14-21)의 다른 쪽 끝에, 이것을 돌리기 위한 별도의 전동모터(도14-36)를 결합시킨다. 그리고 이 전동모터(도14-36)를 '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)에 연결시킨다.

그리고 이 '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)에는, 조향축(도14-5)에 장착된 '핸들회전각 측정센서'(도14-35a)와 속도계나 바퀴의 RPM계에 연결된 속도 측정센서(도14-35b)를 연결시킨다.

이렇게 되면, '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)는 상기의 공식 Y=amV^2/R에 의해서, 전동모터(도14-36)를 작동시킴으로써, 외륜 오토바이를, 회전반경의 안쪽으로, 필요한 크기만큼 정확하게, 기울어지게 할 수 있다.

그리고 외륜 오토바이의 구동장치는, 도15-A)에서 보듯이, 구동력 발생장치로써, 내연기관을 사용할 경우는, 가로프레임(도15-3)의 위쪽에 엔진(도15-37)을 배치하거나, 가로프레임(도15-3)의 아래쪽과 '바퀴 연결 축'(도15-24)의 사이에, 엔진(도15-37)배치한 다음, 체인이나 동력전달축(도15-38)을 통해서 바퀴(도15-2)에 구동력을 전달시킨다.

그리고 도15-B)에서 보듯이, 구동력 발생장치로써, 전동모터(도15-40)를 사용하는 경우는, 그 전동모터(도15-40)를 바퀴 축(도15-27)에 직접 연결을 한 다음, 바퀴의 측면에 배터리(도15-39)와 함께 배치하거나 , 배터리(도15-39)는 별도로, 가로프레임(도15-3)의 위쪽 또는 가로프레임(도15-3)의 아래쪽과 '바퀴 연결 축'(도15-24)의 사이의 공간 등을 사용하여 배치한 다음 전선(도15-41)으로 연결시키면, 대용량의 배터리(도15-39)를 장착하기에 편하다. 물론 내연기관 엔진을 사용할 경우에도, 소용량의 경우에는, 전동모테엔진의 경우처럼, 직접 바퀴축에 내연기관 엔진 축을 연결시켜서 사용할 수도 있다.

그리고 도16)에서 보듯이, 외륜 바퀴의 현가장치로서, '바퀴 연결링크'(도9-25)를 사용하지 않고, 스프링이 장착된 4개의 쇽업쇼바(도15-26)를, 가로프레임(도16-3)의 밑면과 '가로연결링크'(도16-28)에 연결시켜서 사용할 수도 있고, 스프링이 장착된 4개의 쇽업쇼바(도15-26)를, 가로프레임(도16-3)의 밑면과 바퀴축(도16-27)에 직접 연결시켜서 사용할 수도 있다.

그리고 이 때, 쇽업쇼바(도15-26)들을 연결시키는 회전 관절들이 좌우로 흔들리는 것을 막기 위하여, 가로프레임의 하단부에 홈을 만들고, 이곳에 스프링(도16-43)과 바퀴(도16-3)를 지지하는 'U' 자형 프레임(도16-42)의 상부를 끼워서 사용할 수도 있다.

그리고 도17)에서 보듯이, 가로프레임(도17-3)의 아래쪽에, 외륜 오토바이의 앞뒤로, 4개의, 가로방향으로 뻗는 '가로보조프레임'(도17-44)을 만들어 두고, 각각의 '가로보조프레임'(도17-44)에 회전관절로 연결되는 '보조바퀴용 연결링크'(도17-45)를 장착시킨 다음, 이 '보조바퀴용 연결링크'(도17-45)에는 보조바퀴(도17-46)들을 장착시킨다.

그리고 '가로보조프레임'(도17-44)과 '보조바퀴용 연결링크'(도17-45)의 사이에는 전동모터(도17-47)를 장착시킨다음, 이 '보조바퀴용 연결링크'(도17-45)는 전동모터(도17-47)에 의해서 작동하도록 만든다.

그리고 주행을 할 때는, 전동모터(도17-47)에 의해서, 보조바퀴(도17-46)가 위쪽으로 올라가 있도록 만듦으로써, 이 보조바퀴(도17-46)와 '보조바퀴용 연결링크'(도17-45)와 '가로보조프레임'(도17-44)이 일반 자동차의 범퍼역할을 할 수 있도록 만든다.

그리고 주차를 한 후에는, 전동모터(도17-47)에 의해서, 보조바퀴(도17-46)가 아래쪽으로 내려간 다음, 지면에 접지하도록 만듦으로써, 탑승자의 승차와 하차를 돕도록 만듦과 동시에, 회전하는 팽이의 회전이 멈춘 후에도 외륜 오토바이가 쓰러지지 않도록 만든다.

그리고 특히, 노면이 미끄러울 때는, 외륜오토바이가 스핀이 되는 것을 방지할 수 있도록, 경우에 따라서는, 주행 중에도, 뒤쪽의 보조바퀴(도17-46)들이나, 앞 뒤쪽의 모든 보조바퀴(도17-46)들이 노면에 접지하도록 만들어서 사용한다.

그리고 도18-B)에서 보듯이, 가로프레임(도18-3)의 아래쪽에, 스프링이 있는 쇽업쇼바가 장착된, 틸팅카용 역사다리꼴 링크장치(도18-48)을 장착시킨 다음, 이곳에, 외륜오토바이를 앞쪽에서 보았을 때, 좌우로 바퀴가 두 개가 되도록 배치하여 사용할 수도 있다.

그리고 도21)에서 보듯이, 초저속용 초소형 외륜오토바이를 만들기 위해서는, 고속회전용 팽이를 사용하지 않고, '팽이 박스(도7-5a,5b,5c,)를 단순한 균형용 무게추로 대체시켜서 만들 수도 있다.

그런데 상기에서 언급된 모든 기술들을 활용함에 있어서, 팽이박스(도22-5a,5b,5c)들의 배열 위치선정은, 외륜 오토바이의 공간 활용도 측면에서도, 매우중요하다.

그러므로 도22-A)에서 보듯이, 필요한 경우는, 추가적인 베벨기어(도22-52,53)들을 사용하여, 팽이 박스들의 위치를 위아래로 높이조정을 할 수도 있고,

도22-B)에서 보듯이, 필요한 경우는, 외측스퍼기어(도22-54)를 사용해서, 팽이 박스들의 위치를 위아래로 높이조정을 할 수도 있다.

그리고 도23-A)에서 보듯이, 앞에서 설명했듯이, 고속 회전하는 팽이(도23-5a,5b)들이 서서히 기울어져 가게 되면, 팽이의 세차운동이 점점 커지게 되고, 그 영향력 때문에, 가로프레임(도4-3)이, 서있는 바퀴(도4-2)를 중심으로, 큰 원을 그리면서 약간씩 회전하게 되는데, 이러한 현상을 막기 위해서는, 앞쪽에 설치되는 팽이(도23-5a)와 뒤쪽에 설치되는 팽이(도23-5b)의 회전 방향을 서로 반대가 되도록 만들면 된다.

그런데 이 때, 도23-B)에서 보듯이, 서로 정반대 방향으로 고속 회전하는 팽이들을, 상하로 또는 좌우로, 복수로 겹쳐서 사용한 팽이박스(도23-55)들을 사용해도, 서로의 세차운동이 각각 반대방향으로 발생되기 때문에, 가로프레임(도4-3)이 약간씩 큰 원을 그리면서 회전하는 것을 막을 수 있다.

그리고 도23-C)에서 보듯이, 도23-A)와 도23-B)의 모든 경우에, 팽이의 회전이 수평방향으로 회전하는 것이 아니라 수직 방향으로 회전하도록 만들어서 사용할 수도 있다.

그리고 '팽이박스'(도6-5)들의 배치와 외륜 오토바이 내부의 공간 배열을 쉽도록 만들기 위하여, 도7)에서 보듯이, 전후좌우의 랙과 피니언기어(도24-12,13)장치들을 서로 연결시키지 않고, 도24-A)에서 보듯이, 전후좌우의 랙과 피니언기어(도24-12,13)장치들을 서로 독립적으로 만들고, 이것들을 작동시키기 위한 전동모터(도24-16)들을 설치한다.

그리고 도25)에서 보듯이, 독립적으로 만든 랙과 피니언 기어(도24-12,13)들을 가로프레임(도25-3)위에 배열한 다음, 각각의 랙과 피니언 기어(도24-12,13)들을 작동시키기 위한 전동모터(도25-16)들을 콘트롤 박스(도25-18)에 연결하여 사용할 수도 있다.

그리고 도24-B)에서 보듯이, 서로 직교되는 방향으로 회전하도록 배열된 '상하 비대칭 회전자(도24-11a)'와 '보조 대칭회전자(도24-11b)'로 이루어진 장치에, 각각의 전동모터(도24-16)들을 설치한 다음, 그 위에 '팽이 박스'(도6-5)들을 장착시킨다.

그리고 이것들을, 도25)에서 보듯이, 독립적으로 만든 랙과 피니언 기어(도24-12,13)들 대신에, 가로프레임(도25-3)위에 배열한 다음, 각각의 전동모터(도25-16)들을 콘트롤 박스(도25-18)에 연결하여 사용할 수도 있다.

결국 본 발명의 외륜 오토바이의, 전체적인 자체균형 방식과 원리는 다음과 같이 분류된다고 볼 수 있다.

1. 직진 주행과 정지 했을 때:

A)일시적 외부 충격의 힘:

'각운동량 보존의 법칙'에 따라서, 고속 회전하는 무거운 팽이는, 외부 충격이 발생했을 때, 옆으로 밀려가는 한계가 있더라도, 오뚝이처럼 절대로 쓰러지지 않고, 스스로 다시 똑바로 일어서는 원리를 이용한 자체균형.

B)지속적으로 기울게 하는 힘:

도8)에서 보듯이, 바퀴를 위치이동을 시켜서 자체균형을 잡는 방식이 아니라, 고속 회전하는 무거운 팽이가 들어 있는 팽이박스들의 무게 중심을 전후좌우로 이동시킬 수 있는, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)를 이용한 자체 균형.

2. 커브 길을 주행할 때:

A)일시적 외부 충격의 힘:

직진 주행 및 정지했을 때의 자체균형 방식과 동일.

B)원심력

a) 반자동 기계적 방식

도9)∼도11)에서 설명한 바와 같이, 조향 핸들을 돌려서 외륜 바퀴를 조향시킴과 동시에, 무거운 팽이 박스들의 무게 중심이 회전 반경의 안쪽으로 이동이 되도록 설계하여, 그 결과, 외륜 오토바이가 회전 반경의 안쪽으로 자동적으로 기울어지게 만듦으로써, 원심력에 의하여 외륜 오토바이가 회전 반경 바깥쪽으로 전복되는 것을 방지하는 반자동 기계적 방식.

b)전자동 방식

도14)에서 설명한 바와 같이, 무거운 팽이 박스들을 조향 핸들로부터 독립시킨 다음, 조향 핸들을 돌렸을 때, '핸들회전각 측정센서'(도14-35a) 및, 속도계나 바퀴의 RPM계를 통한 '속도 측정센서'(도14-35b)와 연결된 '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)가,

방정식 Y=amV^2/R에 따라서, 자동적으로, 정확하게 필요한 기울기만큼, 팽이박스의 무게중심을 이동시키고, 그 결과 외륜 오토바이가 회전 반경의 안쪽으로 자동적으로 기울어지게 만드는 전자동 방식.

그리고 코너링을 하면서, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)와 '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)를 별도로 운영하거나 통합시켜서 사용하게 되는 모든 경우에, 외륜 오토바이가 '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)의 작동에 의해서 기울어져 있을 때는, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)의 작동이 자동으로 멈추어 있도록 만들고, 그 외의 경우에만, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)가 작동이 되어서 자체균형을 잡도록 만든다.

그리고 도1)에서 보듯이, 상기의 모든 기술이 적용된 외륜 오토바이는, 지구를 1억년 가까이 지배한, 최상위의 육식공룡에게, 진화의 결과가 부여한 신체구조와 닮아 있도록 만든다.

그런데, 이러한 육식공룡은, 긴 꼬리와 머리를 움직여서 신체의 균형을 잡는다. 본 발명품은 '각운동량 보존의 법칙'을 지닌, 고속 회전하는 무거운 팽이를 공룡의 몸통 부위와 머리, 및 꼬리에 해당하는 부위에 배치하고, 그것들을 필요할 때, 전후좌우로 이동시키거나 기울어지게 만듦으로서, 최상위의 육식공룡에게 부여된, 1억년 진화 결과의 신체를 재현시키고자 만들어진 것임을 알 수 있다.

이번에 개발된 외륜 오토바이는, 기존의 실험적인 다른 외륜 오토바이들과는 달리, 저속은 물론 고속 주행 중에도, 노면의 장애물이나, 급정거, 또는 외부적 충격을 받게 되더라도, 오뚝이처럼 쓰러지지 않고, 안전하게 잘 달릴 수 있도록 개발되었다.

그리고 특히 커브길에서 코너링을 할 때는, 몸을 회전 반경의 안쪽으로 기울이지 않아도, 자동으로 외륜 오토바이가 회전 반경의 안쪽으로 기울어지도록 만듦으로써, 원심력에 의한 전복현상을 막을 뿐만이 아니라, 오히려 일반 사륜 승용차보다 더 안전하고 승차감이 좋도록 만들었다.

이러한 외륜 오토바이는 매우 협소한 오프로드의 주행도 가능하고, 연비절감 뿐만이 아니라 주차문제의 해결, 작은 회전 반경 등의 많은 장점을 지니고 있다.

농촌에서의 이동수단으로도 적합할 뿐만이 아니라, 기존의 휠체어로는 다닐 수 없는 장소에도 이동이 가능하기 때문에, 하반신이 불편한 분들에게 매우 유용하게 사용될 수 있다.

도1) 최고의 포식공룡의 신체에, 고속으로 회전하는 팽이를 적용시킨, 외륜 오토바이의 개념도,
도2) 본 발명의 이론적 이해를 위해서, 외륜 바퀴(도2-2)의 축을 기준으로 하여, 그 가로프레임(도2-3)의, 앞뒤로, 대칭이 되도록, 고속 회전하는 팽이(도2-4)가 들어 있는 팽이박스(도2-5a, 5c)를 올려놓은 모습.
도3) 본 발명의 이론적 이해를 위해서, 고속 회전하는 팽이(3-4)가 들어 있는 팽이박스(도3-5a, 5c)들을, 도3-B)에서 보듯이, 서있는 외륜 바퀴(도2-2)의 축을 기준으로 하여, 대칭이 되지 못하도록, 약간 뒤쪽으로 밀어 놓은 모습.
도4) 본 발명의 이론적 이해를 위해서, 고속 회전하는 팽이(4-4)가 들어 있는 팽이박스(도4-5a, 5c)의 하단부에 회전자(도4-7)을 설치하고, 이 회전자(도4-7)를 이용해서, 도4-B)에서 보듯이, 팽이박스(도4-5a, 5c)들을 뒤쪽으로 기울게 만들어 놓은 모습.
도5) 일반적인 자이로스코프와 본 발명에서 사용되는 자이로스코프의 모습
도6) '상하 비대칭 회전자(도6-11a)'를 만든 다음, 그 위에 '팽이 박스(도6-5)'를 장착시켜 사용하는 실시 예.
도7) 상기의 이론들을 적용시켜서 자체균형을 잡기 위한, 외륜오토바이의 위에서 본 모습과 옆에서 본 모습의 단면도.
도8) '터치볼'(도8-17) 또는 '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)를 이용해서, 반자동 또는 완전 자동으로 자체 균형을 잡기 위한 장치들의 실시 예.
도9) 상기의 이론들을 적용시키기 위해서, 자체 균형 장치와 조향장치 및 현가장치들이 설치된 외륜 오토바이의 위쪽, 옆쪽, 뒤쪽에서 본, 전체적인 단면도.
도10) 코너링하는 경우에, 외륜 오토바이를 회전 반경 안쪽으로 기울어지도록 만들기 위해서, 앞쪽의 팽이박스(5a) 또는 앞쪽과 뒤쪽의 팽이박스(5b) 모두를 회전반경 안쪽으로 치우치도록 만들기 위한 장치들의 측 단면도.
도11) 도10)의 방법에 의해서, 외륜 오토바이가 회전반경 안쪽으로 기울어지는 원리를 설명하는 모습을, 뒤쪽에서 본 단면도.
도12) 코너링하는 경우에, 외륜 오토바이를 회전 반경 안쪽으로 기울어지도록 만들기 위해서, 또 다른 방식으로 팽이박스(5a)설치한 실시 예의 측 단면도와 팽이박스(5a)가 이동하는 모습의 측 단면도.
도13) 도12)의 방법에 의해서, 외륜 오토바이가 회전반경 안쪽으로 기울어지는 원리를 설명하는 모습을, 뒤쪽에서 본 단면도.
도14) 코너링하는 경우에, 완전 자동으로, 외륜 오토바이를 회전 반경 안쪽으로, 필요한 각도만큼 보다 더 정확하게 기울어지도록 만들기 위한 장치들과 그 자동장치의 프로그램에 사용되는 방정식.
도15) 외륜 오토바이에 구동장치를 설치한 실시 예의 측 단면도.
도16) 외륜 오토바이에 사용되는 현가장치를 보강시킨 실시 예의 측 단면도와 정단면도.
도17) 외륜 오토바이에 보조바퀴를 장착시킨 실시 예의 측 단면도와 정 단면도.
도18) 외륜 오토바이를 앞쪽에서 보았을 때, 좌우로 바퀴가 두 개가 되도록 배치한 실시 예의 정단면도.
도19) 그 회전축의 한쪽 끝이 노끈(도19-49)에 걸쳐진, 고속 회전하는 자이로스코프(도20-50)의 모습.
도20) 일반 외륜 오토바이들의 작동 방식 자료 모음
도21) 초저속용 초소형 외륜 오토바이를 만들기 위해서, 고속회전용 팽이를 사용하지 않고, '팽이 박스'(도7-5a,5b,5c,)를 단순한 균형용 무게추로 대체시켜서 만든 실시 예를, 위와 옆에서 본 모습의 단면도.
도22) 외륜 오토바이의 공간 활용도 및 기능 향상을 위해서 팽이박스들의 위치를 변경시킨 측 단면도.
도23) 기울어진 팽이의 세차운동을 막기 위해서, 팽이를 각각 반대방향으로 회전 시키거나, 각각 반대방향으로 회전하는 팽이를 겹쳐서 사용한 실시 예의 측 단면도.
도24) '팽이 박스'를 설치하기 위한, 독립적인 장치들을 위쪽, 옆쪽, 앞쪽에서 본, 전체적인 단면도.
도25) 도24)의 독립적인 장치들을 가로프레임가로프레임(도25-3) 위에 설치한 단면도.

그리고 도2-B)에서 보듯이, 외부적인 힘으로 가로프레임(도2-3)뒤쪽에, 아래로 누르는 충격을 주게 되면, 가로프레임(도2-3)은, 일시적으로, 뒤쪽으로 기울어지게 되지만, 가로프레임(도2-3)은, 도2-C)에서 보듯이, '회전운동 하는 물체의 관성'에 의한 힘(도2-6) 때문에, 제자리로 스스로 돌아오게 된다.

물론 이 때, 팽이의 회전이 없는 경우라면, 외륜 바퀴가 순식간에 바닥에 쓰러져 버리는 것은 당연하다.

이렇게 만들면, 조향 핸들(도9-19)을 돌리면, 베벨기어(도9-22,23)가 돌아가면서 '바퀴 연결 축'(도9-24)을 돌리게 되고, 그 결과 바퀴(도9-2)가 조향핸들(도9-19)이 돌아가는 방향과 같은 방향으로 돌아가게 된다.

그 방식은 다음과 같다.

도14)에서 보듯이,

Y=amV^2/R 로 나타낼 수 있다.

Y : 기우는 각도

m : 오토바이와 탑승자 평균치 몸무게,

V : 속도

R : 회전반경

그리고 이 '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)에는, 조향축(도14-5)에 장착된 '핸들회전각 측정센서'(도14-35a)와 속도계나 바퀴의 RPM계에 연결된 속도측정센서(도14-35b)를 연결시킨다.

그리고 주차를 한 후에는, 전동모터(도17-47)에 의해서, 보조바퀴(도17-46)가 아래쪽으로 내려간 다음, 지면에 접지하도록 만듦으로써, 탑승자의 승차와 하차를 돕도록 만듦과 동시에, 회전하는 팽이의 회전이 멈춘 후에도 외륜오토바이가 쓰러지지 않도록 만든다.

1. 직진 주행과 정지 했을 때:

A)일시적 외부 충격의 힘:

B)지속적으로 기울게 하는 힘:

도8)에서 보듯이, 바퀴를 위치이동을 시켜서 자체균형을 잡는 방식이 아니라, 고속 회전하는 무거운 팽이가 들어 있는 팽이박스들의 무게 중심을 전후좌우로 이동시킬 수 있는, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)를 이용한 자체 균형

2. 커브 길을 주행할 때:

A)일시적 외부 충격의 힘:

직진 주행 및 정지했을 때의 자체균형 방식과 동일.

B)원심력

a) 반자동 기계적 방식

b)전자동 방식

Claims

외륜 오토바이를 만드는데 있어서, 우선 그 자체 균형 방식을 다음과 같이 분류한다.
1. 직진 주행과 정지 했을 때:
A)일시적 외부 충격의 힘:
'각운동량 보존의 법칙'에 따라서, 고속 회전하는 무거운 팽이는, 외부 충격이 발생했을 때, 옆으로 밀려가는 한계가 있더라도, 오뚝이처럼 절대로 쓰러지지 않고, 스스로 다시 똑바로 일어서는 원리를 이용한 자체균형.
B)지속적으로 기울게 하는 힘:
도8)에서 보듯이, 바퀴를 위치이동을 시켜서 자체균형을 잡는 방식이 아니라, 고속 회전하는 무거운 팽이가 들어 있는 팽이박스들의 무게 중심을 전후좌우로 이동시킬 수 있는, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)를 이용한 자체 균형
2. 커브 길을 주행할 때:
A)일시적 외부 충격의 힘:
직진 주행 및 정지했을 때의 자체균형 방식과 동일.
B)원심력
a) 반자동 기계적 방식
도9)∼도11)에서 설명한 바와 같이, 조향 핸들을 돌려서 외륜 바퀴를 조향시킴과 동시에, 무거운 팽이 박스들의 무게 중심이 회전 반경의 안쪽으로 이동이 되도록 설계하여, 그 결과, 외륜 오토바이가 회전반경의 안쪽으로 자동적으로 기울어지게 만듦으로써, 원심력에 의하여 외륜 오토바이가 회전 반경 바깥쪽으로 전복되는 것을 방지하는 반자동 기계적 방식.
b)전자동 방식
도14)에서 설명한 바와 같이, 무거운 팽이 박스들을 조향 핸들로부터 독립시킨 다음, 조향 핸들을 돌렸을 때, 공식 Y=amV^2/R에 따라서 '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)가, 자동적으로, 정확하게 필요한 기울기만큼, 팽이박스의 무게중심을 이동시키고, 그 결과 외륜 오토바이가 회전 반경의 안쪽으로 자동적으로 기울어지게 만드는 전자동 방식.
그리고 상기의 자체 균형 분류 방식에 따라서, 직진 주행 또는 정지, 또는 코너링을 하는 과정에서 발생할 수 있는 일시적인 외부 충격의 힘이 외륜 오토바이에 가해졌을 때, 회전축을 지니고 고속 회전하는 무거운 팽이가, '각운동량 보존의 법칙'에 따라서, 쓰러지지 않고 스스로 균형을 잡는 원리를 효율적으로 이용하기 위해서, 도7)에서 보듯이, '가로프레임'(도7-3)의 위쪽에, 전후좌우로, 4개의 고속 회전하는 무거운 팽이(도7-5a,5b,5c)들을 설치한다.
그리고 도1)에서 보듯이, 공룡이, 특히 방향전환을 할 때, 머리와 꼬리를 좌우로 움직여서 균형을 잡듯이, 외륜 오토바이가 코너링을 할 때는, 별도로 앞쪽의 팽이(도7-5a)와 뒤쪽의 팽이(도7-5c)를 좌우로 움직여서, 전체 균형을 잡을 수 있도록 만든다.
그리고 코너링을 하면서, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)와 '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)를 별도로 운영하거나 통합시켜서 사용하게 되는, 모든 경우에, 외륜 오토바이가 '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)의 작동에 의해서 기울어져 있을 때는, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)의 작동이 자동으로 멈추어 있도록 만들고, 그 외의 경우에만, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)가 작동이 되어서 자체균형을 잡도록 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 직진 주행과 정지 했을 때, 고속 회전하는 무거운 팽이가 들어 있는 팽이박스를 전후좌우로 이동시킬 수 있는 장치에 있어서, 도7)에서 보듯이, 지면(도7-1)의 위쪽에 세워진 외륜 바퀴(도7-2)의 상부에, 가로프레임(도7-3)을 설치한다. 그리고 이 '가로프레임'(도7-3)의 위쪽에, 가로방향과 세로방향으로, 각각의 가로연결로드(도7-12)와 세로연결로드(도7-13)를 설치한다. 그리고 이 가로연결로드(도7-12)와 세로연결로드(도7-13)의 양쪽 끝에는, '상하 비대칭 회전자(도7-11a)'와 '팽이 박스(도7-5a,5b,5c,)를 올려놓는다.
그리고 이 가로연결로드(도7-12)와 세로연결로드(도7-13)의 각각의 아래쪽에는 래크기어(도7-14)와 피니언 기어(도7-15)을 만들어 놓은 다음, 전동모터(도7-16)에 의해서, 이 래크기어(도7-14)와 피니언 기어(도7-15)가 작동되도록 만듦으로써, 결국, '상하 비대칭 회전자(도7-11a)'와 '팽이 박스(도7-5a,5b,5c,)가, 각각 가로방향과 세로 방향으로 이동될 수 있도록 만든다.(이 때, 상식적인 기어의 이용방식과 마찬가지로, 래크기어(도7-14)와 피니언 기어(도7-15)를 웜기어로 대체하여 이용할 수도 있다.)
그리고 이렇게 무거운 팽이박스(도7-5a, 5b, 5c)들의 위치를 이동시키기 위해서는, 도8)에서 보듯이, 전동모터(도8-16)들을, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)에 연결시킨 다음, 이 '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)에는 터치볼(도8-17)을 연결시켜 놓는다.
그리고 수동방식으로, 터치볼(도8-17)을 전후좌우로 돌림으로써, 콘트롤 박스(도8-18)와 전동모터(도8-16)들을 통해서 무거운 팽이박스(도7-5a, 5b, 5c)들의 위치를 이동시키거나, 완전 자동방식으로, '직진 및 정지용 콘트롤 박스'(도8-18)의 내부에, 일반 항법장치에 사용되는 것과 마찬가지로, 자이로스코프와 균형센서를 설치한 다음, 이것들에 의해서 외륜 오토바이의 기울기를 측정한 다음, 이 데이터에 의해서 전동모터(도8-16)들을 작동시키고, 그 결과, 세그웨이처럼 외륜 오토바이의 바퀴를 움직이는 것이 아니라, 무거운 팽이박스(도7-5a, 5b, 5c)들의 무게 중심의 위치만을 이동시킴으로써, 완전 자동으로 외륜 오토바이의 전체적인 균형을 잡도록 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 커브 길을 주행할 때, 외륜오토바이가 반자동 기계적 방식으로 회전 반경의 안쪽으로 기울어지도록 만들기 위해서, 우선, 도9)에서 보듯이, 조향 핸들(도9-19)에 연결된 파워스티어링 조향축(도9-20)에는, 슬립조인트(slip joint)를 지닌 '핸들 회전 전달 축'(도9-21)을 연결한다. 그리고 이 '핸들회전 전달 축'(도9-21)의 다른 쪽 끝에는 평기어나 헤리컬기어(도9-30)를 장착시킨다. 그리고 이 평기어나 헤리컬기어(도9-30)에 맞물려서 돌아가는 커다란 내측 평기어나 내측 헤리컬기어(도9-31)를 설치하고, 이 커다란 내측 평기어나 내측 헤리컬기어(도9-31)의 위쪽에 팽이 박스(도9-5a)를 설치한다.
이렇게 만듦으로써, 코너링을 할 때, 조향 핸들(도9-19)을 돌리면, 커다란 내측 평기어나 내측 헤리컬기어(도9-31)가 같은 방향으로 돌게 되고, 이에 따라서 팽이박스(도9-5a)가 회전 반경 안쪽으로 반자동 기계적 방식으로 기울어지게 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 도12)에서 보듯이, 조향핸들(도12-19)에 연결되는 '핸들회전 전달 축'(도12-21)의 다른 쪽 끝에 평기어나 헤리컬기어(도9-30)를 장착시키는 대신에, 베벨기어(도12-32,33)를 장착시킨 다음, 아래쪽의 베벨기어(도12-33)에 팽이 박스(도12-5a)를 장착시킨다.
이렇게 만듦으로써, 도13)에서 보듯이, 코너링을 할 때, 조향 핸들(도12-19)을 돌리면, 팽이박스(도12-5a)가 회전반경의 안쪽으로 이동하도록 만들어서, 코너링을 할 때, 회전 반경의 안쪽으로 기울어지게 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 도10-A)에서 보듯이, 코너링을 할 때, 조향 핸들(도9-19)을 돌리면, 앞 쪽의 팽이 박스(도10-5a)만을, 회전반경의 안쪽으로 기울어지도록 만들거나, 도10-B)에서 보듯이, 기어장치들의 상식적인 운용방법에 따라서, 베벨기어와 평기어 또는 웜기어 등을 중복적으로 사용함으로써, 앞 쪽의 팽이 박스(도10-5a) 및 뒤쪽의 팽이 박스(도10-5b)가 동시에 회전반경의 안쪽으로 기울어지도록 만들거나, 같은 방식으로 측면의 팽이박스(도9-5b)들도 동시에 회전반경의 안쪽으로 기울어지도록 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 도14)에서 보듯이, '핸들회전 전달 축'(도14-21)의 적당한 부위를 끊은 다음, 팽이박스(도14-5a)와 연결되는 '핸들회전 전달 축'(도14-21)의 다른 쪽 끝에, 이것을 돌리기 위한 별도의 전동모터(도14-36)를 결합시킨다. 그리고 이 전동모터(도14-36)를 '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)에 연결시킨다.
그리고 이 '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)에는, 조향축(도14-5)에 장착된 '핸들회전각 측정센서'(도14-35a)와 속도계나 바퀴의 RPM계에 연결된 속도측정센서(도14-35b)를 연결시킨다.
이렇게 만듦으로써, '기울기 콘트롤 박스'(도14-34)가, 도14)에서 보여주는 방정식 Y=amV^2/R에 의해서, 전동모터(도14-36)를 작동시킴으로써, 팽이박스(도14-5a)를 회전반경의 안쪽으로 이동시킬 수 있도록 만들고, 그 결과로, 외륜 오토바이를, 회전반경의 안쪽으로, 필요한 크기만큼 정확하게, 완전 자동으로 기울어지게 만들거나, 또는 같은 방식에 의해서 , 앞쪽의 팽이 박스(도14-5a) 뿐만이 아니라, 필요에 따라서는 선택적으로, 옆쪽의 팽이 박스(도9-5a) 및 뒤쪽의 팽이 박스(도9-5c)들도 동시에 회전반경의 안쪽으로 이동시킬 수 있도록 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 외륜오토바이의 조향장치와 현가장치로써, 도9)에서 보듯이, '핸들 회전 전달 축'(도9-21)의 적당한 부위에 베벨기어(도9-22)를 설치하고, 아래쪽 베벨기어(도9-23)에는 그것과 함께 돌아가는 '바퀴 연결 축'(도9-24)을 장착시킨다. 그리고 이 '바퀴 연결 축'은 그 아래쪽의 가로프레임(도9-3)을 관통하도록 만든다. 그리고 가로프레임(도2-3)을 관통한 '바퀴 연결 축'(도9-24) 의 하단부에는 '바퀴 연결링크'(도9-25)와 '스프링이 있는 쇽업쇼바'(도9-26)를, 앞뒤 방향으로 회전할 수 있도록 연결을 한 다음에, 이 '바퀴 연결링크'(도9-25)와 '스프링이 있는 쇽업쇼바'(도9-26)를 '가로연결링크'(도9-28)의 앞쪽과 뒤쪽에, 앞뒤 방향으로 회전할 수 있도록, 연결을 한다. 그리고 이 '가로연결링크'(도9-28)에는 바퀴축(도9-27)을 끼우고, 이 바퀴축(도9-27)에 바퀴(도9-2)를 끼워 넣는다.
그리고 가로프레임(도9-3)과 '바퀴 연결 축'(도9-24)의 사이에는 트러스트베어링(도9-29)을 설치해서 '바퀴 연결 축'(도9-24)이 원활하게 회전할 수 있도록 만들어 둔다.
이렇게 만듦으로써, 조향 핸들(도9-19)을 돌리면, 베벨기어(도9-22,23)가 돌아가면서 '바퀴 연결 축'(도9-24)을 돌리게 되고, 그 결과 바퀴(도9-2)가 조향핸들(도9-19)이 돌아가는 방향과 같은 방향으로 돌아가게 만든 외륜오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 도9)에서 보듯이, 코너링을 할 때, 조향 핸들(도9-19)을 돌리면, 아래쪽의 외륜 바퀴(도9-2)를 조향시킬 뿐만이 아니라, 동시에 팽이박스(도9-5a)를 회전 반경 안쪽으로 기울일 수 있도록 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 외륜 오토바이의 구동장치로써, 도15-A)에서 보듯이, 구동력 발생장치로써, 내연기관 엔진을 사용할 경우는, 가로프레임(도15-3)의 위쪽에 엔진(도15-37)을 배치하거나, 가로프레임(도15-3)의 아래쪽과 '바퀴 연결 축'(도15-24)의 사이에, 엔진(도15-37)배치한 다음, 체인이나 동력전달축(도15-38)을 통해서 바퀴(도15-2)에 구동력을 전달시킨다.
그리고 도15-B)에서 보듯이, 구동력 발생장치로써, 전동모터(도15-40)를 사용하는 경우는, 그 전동모터(도15-40)를 바퀴 축(도15-27)에 직접 연결을 한 다음, 바퀴의 측면에 배터리(도15-39)와 함께 배치하거나 , 배터리(도15-39)는 별도로, 가로프레임(도15-3)의 위쪽 또는 가로프레임(도15-3)의 아래쪽과 '바퀴 연결 축'(도15-24)의 사이의 공간 등을 사용하여 배치한 다음 전선(도15-41)으로 연결시켜서, 대용량의 배터리(도15-39)를 장착하기 쉽게 만든다. 그리고 내연기관 엔진을 사용할 경우에도, 소용량의 경우에는, 전동모터 엔진의 경우처럼, 직접 바퀴 축에 내연기관 엔진 축을 연결시켜서 사용할 수 있도록 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 도16)에서 보듯이, 외륜 바퀴의 현가장치로서, '바퀴 연결링크'(도9-25)를 사용하지 않고, 스프링이 장착된 4개의 쇽업쇼바(도15-26)를, 가로프레임(도16-3)의 밑면과 '가로연결링크'(도16-28)에 연결시켜서 사용할 수도 있고, 스프링이 장착된 4개의 쇽업쇼바(도15-26)를, 가로프레임(도16-3)의 밑면과 바퀴축(도16-27)에 직접 연결시켜서 사용할 수도 있다.
그리고 이 때, 쇽업쇼바(도15-26)들을 연결시키는 회전 관절들이 좌우로 흔들리는 것을 막기 위하여, 가로프레임의 하단부에 홈을 만들고, 이곳에 스프링(도16-43)과 바퀴(도16-3)를 지지하는 'U' 자형 프레임(도16-42)의 상부를 끼워서 사용할 수 있도록 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 도17)에서 보듯이, 가로프레임(도17-3)의 아래쪽에, 외륜 오토바이의 앞뒤로, 4개의, 가로방향으로 뻗는 '가로보조프레임'(도17-44)을 만들어 두고, 각각의 '가로보조프레임'(도17-44)에 회전관절로 연결되는 '보조바퀴용 연결링크'(도17-45)를 장착시킨 다음, 이 '보조바퀴용 연결링크'(도17-45)에는 보조바퀴(도17-46)들을 장착시킨다.
그리고 '가로보조프레임'(도17-44)과 '보조바퀴용 연결링크'(도17-45)의 사이에는 전동모터(도17-47)를 장착시킨다음, 이 '보조바퀴용 연결링크'(도17-45)는 전동모터(도17-47)에 의해서 작동하도록 만든다.
그리고 주행을 할 때는, 전동모터(도17-47)에 의해서, 보조바퀴(도17-46)가 위쪽으로 올라가 있도록 만듦으로써, 이 보조바퀴(도17-46)와 '보조바퀴용 연결링크'(도17-45)와 '가로보조프레임'(도17-44)이 일반 자동차의 범퍼역할을 할 수 있도록 만든다.
그리고 주차를 한 후에는, 전동모터(도17-47)에 의해서, 보조바퀴(도17-46)가 아래쪽으로 내려간 다음, 지면에 접지하도록 만듦으로써, 탑승자의 승차와 하차를 돕도록 만듦과 동시에, 회전하는 팽이의 회전이 멈춘 후에도 외륜 오토바이가 쓰러지지 않도록 만든다.
그리고 특히, 노면이 미끄러울 때는, 외륜 오토바이가 스핀이 되는 것을 방지 할 수 있도록, 경우에 따라서는, 주행 중에도, 뒤쪽의 보조바퀴(도17-46)들이나, 앞 뒤쪽의 모든 보조바퀴(도17-46)들이 노면에 접지하도록 만들어서 사용할 수 있는 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 도18-B)에서 보듯이, 가로프레임(도18-3)의 아래쪽에, 스프링이 있는 쇽업쇼바(도18-26)가 장착된, 틸팅카용 역사다리꼴 링크장치(도18-48)을 장착시킨 다음, 이곳에, 외륜 오토바이를 앞쪽에서 보았을 때, 좌우로 바퀴가 두 개가 되도록 배치하여 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 도21)에서 보듯이, 초저속용 초소형 외륜오토바이를 만들기 위해서, 고속회전용 팽이를 사용하지 않고, '팽이 박스(도7-5a,5b,5c,)를 단순한 균형용 무게추로 대체시켜서 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 상기에서 언급된 모든 기술들을 활용함에 있어서, 팽이박스(도22-5a,5b,5c)들의 배열 위치선정은, 기능뿐만이 아니라 외륜 오토바이의 공간 활용도 측면에서도 매우중요하다.
그러므로 도22-A)에서 보듯이, 필요한 경우는, 기어들의 상식적인 운용 방식에 따라서, 추가적인 베벨기어(도22-52,53)들을 중복적으로 사용하여, 팽이박스들의 위치를 위아래로 높이조정을 하거나, 도22-B)에서 보듯이, 필요한 경우는, 외측스퍼기어(도22-54)를 사용해서, 팽이 박스들의 위치를 위아래로 높이를 조정하여 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 도23-A)에서 보듯이, 고속 회전하는 팽이(도23-5a,5b)들이 서서히 기울어져 가게 되면, 팽이의 세차운동이 점점 커지게 되고, 그 영향력 때문에, 가로프레임(도4-3)이, 서있는 바퀴(도4-2)를 중심으로, 큰 원을 그리면서 약간씩 회전하게 되는데, 이러한 현상을 막기 위해서, 앞쪽에 설치되는 팽이(도23-5a)와 뒤쪽에 설치되는 팽이(도23-5b), 그리고 좌우로 설치되는 팽이(도9-5b)들의 회전 방향을 서로 반대가 되도록 만들거나, 도23-B)에서 보듯이, 서로 정반대 방향으로 고속 회전하는 팽이들을, 상하로 또는 좌우로, 복수로 겹쳐서 사용한 팽이박스(도23-55)들을 사용함으로써, 가로프레임(도4-3)이 약간씩 큰 원을 그리면서 회전하는 것을 막도록 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 도23-C)에서 보듯이, 도23-A)와 도23-B)의 모든 경우에도, 팽이의 회전이 수평방향으로 회전하는 것이 아니라 수직 방향으로 회전하도록 만들어서 사용한 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 도5-A)에서 보듯이, 일반적인 자이로스코프는, 가운데에서 돌고 있는 팽이(도5-4)의 회전축을 기준으로 팽이는 물론 주변의 프레임 역시, 전후좌우 및 상하가 정확하게 대칭이 되도록 만들어 진다.
그러므로 도5-A)에서 보듯이, 팽이의 회전축(도5-9)과 그것을 지지하는 원형 프레임(도5-8)을 옆으로 기울게 만들어도 자이로스코프 전체의 무게 중심의 위치가 변하지 않는다.
그런데 본 발명에서 사용되는 자이로스코프의 경우는, 상기의 도3)과 도4)의 원리를 이용하기 위해서, 도5-B)에서 보듯이, 팽이가 기울어 졌을 때, 오히려 자이로스코프의 무게 중심이 바뀔 수 있도록, 회전축(도5-9)을 기준으로, 팽이의 위아래의 무게가 다르게 만든, '무거운 비대칭 팽이'(도5-10)를 사용한, 특수한 자이로스코프를 이용하여 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, 오토바이를 커브 길에서 회전반경 안쪽으로 충분히 기울어지도록 만들기 위해서는, 도5-B)의 '무거운 비대칭 팽이'(도5-10)를 사용한 방식만으로는, 팽이의 무게 중심 이동이 충분치 않을 수 있기 때문에, 도6-A)에서 보듯이, '상하 비대칭 회전자(도6-11a)'를 만든 다음, 그 위에 '팽이 박스(도6-5)'를 장착시켜 둔다. 그리하여, '상하 비대칭 회전자(도6-11a)'를 회전시킴으로써, '팽이 박스(도6-5)'의 무게 중심을 상당히 크게 이동시킬 수가 있게 만든 외륜 오토바이.
상기의 모든 청구항에서, '팽이박스'(도6-5)들의 배치와 외륜 오토바이 내부의 공간 배열을 쉽도록 만들기 위하여, 도7)에서 보듯이, 전후좌우의 랙과 피니언기어(도24-12,13)장치들을 서로 연결시키지 않고, 도24-A)에서 보듯이, 전후좌우의 랙과 피니언기어(도24-12,13)장치들을 서로 독립적으로 만들고, 이것들을 작동시키기 위한 전동모터(도24-16)들을 설치한다.
그리고 도25)에서 보듯이, 독립적으로 만든 랙과 피니언 기어(도24-12,13)들을 가로프레임(도25-3)위에 배열한 다음, 각각의 랙과 피니언 기어(도24-12,13)들을 작동시키기 위한 전동모터(도25-16)들을 콘트롤 박스(도25-18)에 연결하여 사용하거나, 도24-B)에서 보듯이, 서로 직교되는 방향으로 회전하도록 배열된 '상하 비대칭 회전자(도24-11a)'와 '보조 대칭회전자(도24-11b)'로 이루어진 장치에, 각각의 전동모터(도24-16)들을 설치한 다음, 그 위에 '팽이 박스'(도6-5)들을 장착시킨 다음, 이것들을, 도25)에서 보듯이, 독립적으로 만든 랙과 피니언 기어(도24-12,13)들 대신에, 가로프레임(도25-3)위에 배열한 다음, 각각의 전동모터(도25-16)들을 콘트롤 박스(도25-18)에 연결하여 사용한 외륜 오토바이.