KR20190025532A

KR20190025532A - 동력 휠 및 디스크 유형 전방향 파워 스티어링 시스템

Info

Publication number: KR20190025532A
Application number: KR1020187019463A
Authority: KR
Inventors: 첸 센타이
Original assignee: 첸 센타이
Priority date: 2016-01-05
Filing date: 2017-01-04
Publication date: 2019-03-11
Also published as: JP2019505431A; CN206049786U; WO2017098489A1; KR102080215B1; JP6876707B2; EP3486142A1; EP3486142A4

Abstract

레일에 의존하지 않고 육상에서 주행 가능한 바퀴 차량에 사용할 수 있는 전방향 파워 스티어링 시스템이며, 수평 선회 모터(1), 래치(2), 베어링 볼(3), 수평 회전 디스크(4), 브레이크 디스크(5), 브레이크 디스크의 회전 공간(6), 회전축(7), 고정 수단(8), 허브 모터의 내층(9), 타이어(10), 허브(11), 타이어의 회전 공간(12), 타이어 교환 작업 공간(13), 하우징(14), 브레이크 캘리퍼(15), 허브 모터의 외층(16), A 암(17), 컨트롤 박스(18), 단일 칩 마이크로컴퓨터(19), 제어 패널(20), 센서(21), 및 커넥팅로드(22)를 포함한다. 각 타이어(10)는 각각 독립적으로 임의의 각도로 회전 가능하며 다른 타이어(10)와 배합하여 특정 각도로 회전 가능하고, 수평 회전 디스크(4)는 수평 대 기어이며, 중심에 구멍을 뚫어 허브(11)를 넣을 수 있으며, 허브(11)는 허브 모터를 구비하고 있고 회전층과 비 회전층으로 나누어 있으며, 비 회전층은 수평 회전 디스크(4)에 고정되고 허브 모터의 회전층은 휠프레임을 수직으로 회전시키고, 이에 따라 바퀴를 움직이여 바퀴 차량을 전진 후퇴시킨다. 스티어링 휠이 회전 할 때 배선이 컨트롤 박스(18)에 연결되고, 컨트롤 박스(18)는 독립적인 스티어링 동력원에 신호를 출력하여, 수평 회전 디스크(4)가 수평 선회하도록 독립적인 스티어링 동력원이 수평 회전 디스크(4)를 제어하고, 컨트롤 박스(18)는 선택된 운전의 선회 모드에 따라 복수 개 타이어의 각각의 선회 방향과 선회 각도를 제어한다. 상기 스티어링 시스템에 따르면 횡행 주차, 그 자리에서 180 도 회전 반경 제로의 U 턴, 정지 상태에서 360 도 모든 방향으로의 이동, 사선 방향 이동, 고속 스티어링시의 드리프트 모드 선택 가능, 다양한 속도에서의 복수 개 바퀴의 선회 모드, 내륜과 외륜의 협조로 선회 각도의 조합 최적화를 실현할 수 있으며 타이어의 마모를 대폭적으로 감소시킬 수 있다다.

Description

동력 휠 및 디스크 유형 전방향 파워 스티어링 시스템

본 발명은 레일에 의존하지 않고 육상에서 주행 가능한 바퀴 차량에 사용할 수 있는 전방향 파워 스티어링 시스템에 관한 것이다.

자동차의 스티어링 시스템은 기계식 스티어링 시스템과 파워 스티어링 시스템의 두 가지로 분류된다.

기계식 스티어링 시스템은 드라이버의 체력을 스티어링 에너지로 하는데 그중의 모든 동력 전달 부품은 기계적인 것이다. 기계식 스티어링 시스템은 스티어링 조종기구, 스티어링 기어와 스티어링 전동기구의 세부분으로 구성된다.

파워 스티어링 시스템은 드라이버의 체력과 엔진 파워를 스티어링의 에너지로 겸용하는 스티어링 시스템이다. 일반적인 상황에서는 자동차의 스티어링에 필요한 에너지의 일부만 드라이버가 제공하고 나머지 대부분은 엔진 파워 스티어링 장치를 통해 제공한다. 그러나 파워 스티어링 장치에 고장이 발생하면 드라이버는 차량의 선회(turning) 작업을 독립적으로 담당할 수 있다. 따라서 파워 스티어링 시스템은 기계식 스티어링 시스템의 기초에서 파워 스티어링 장치를 가설하여 이루어진 것이다. 자동차 산업의 급속한 발전에 따라 스티어링 장치의 구조도 크게 변화하고 있다. 자동차의 스티어링 기어의 구조는 종류가 많고, 사용 보급의 관점에서 스티어링 기어는 주로 웜 페그 식(WP 타입), 웜 롤러 식(WR 타입), 재순환 볼 식(BS타입) 랙 피니언 식(RP 타입)의 4 종류로 분류된다. 이 네 가지의 스티어링 기어는 이미 광범위하게 자동차에 사용되고 있다.

전 세계적으로 보면, 자동차에서 재순환 볼 스티어링 기어(Recirculating Ball Steering Gear)는 전체의 약 45%를 차지하고, 랙피니언 스티어링 기어(Rack and Pinion Steering Gear)는 약 40%를 차지하고, 웜 롤러 스티어링 기어(Worm and Roller Steering Gear)는 약 10%를 차지하고, 기타 유형의 스티어링 기어는 5%를 차지한다. 재순환 볼 스티어링 기어는 꾸준히 발전해 왔다. 서유럽의 소형 승용차에서 랙 피니언 스티어링 기어는 큰 발전을 이루었다. 일본 자동차의 스티어링 기어의 특징은 재순환 볼 스티어링 기어가 차지하는 비중이 점점 커지고 있고, 일본에서는 다른 유형의 엔진을 탑재한 다양한 자동차는 다른 유형의 스티어링 기어를 사용하고 있으며, 버스에 사용된 재순환 볼 스티어링 기어는 60 년대의 사용률 62.5%에서 현재 100%까지 발전하였다(웜 롤러 스티어링 기어는 이미 버스에서 도태됨). 대형, 소형 트럭에서 대부분 재순환 볼 스티어링 기어를 사용하고 있으나, 랙 피니언 스티어링 기어도 발전을 이루었다. 미니 트럭에서 재순환 볼 스티어링 기어의 사용률은 65%를 차지하고 랙 피니언 스티어링 기어는 35%를 차지 한다.

재순환 볼 스티어링 기어는 주로 스크류, 너트, 기어 하우징 및 다수의 작은 스틸 볼 등의 부품으로 구성되며, 이른바 순환 볼은 이러한 작은 스틸 볼을 의미하며, 이들은 너트와 스크류 사이의 밀폐된 통로에 배치되어 너트와 스크류 사이에 발생하는 슬라이딩 마찰을 저항이 비교적 작은 롤링 마찰로 전환하는 작용을 하고, 스티어링 휠 칼럼 튜브와 함께 고정된 샤프트가 회전하기 시작한 후, 스크류는 너트로 하여금 상하 운동을 하도록 추진하며, 너트는 기어를 통해 피트먼 암을 왕복 요동시키고, 이로써 스티어링을 실현한다. 이 과정에서 이러한 작은 스틸 볼은 밀폐된 통로에서 반복 롤링을 순환하기 때문에 이러한 스티어링 기어는 재순환 볼 식 스티어링 기어로 불린다. 랙 피니언 스티어링 기어는 가장 흔히 볼 수 있는 스티어링 기어의 하나이다. 그 기본 구조는 한 쌍의 서로 맞물리는 작은 기어와 랙이다. 스티어링 샤프트에 의해 작은 기어가 회전될 때 랙은 직선 운동을 한다. 때때로 랙에 의해 직접 타이로드를 움직이게 하는 경우에, 스티어링 휠을 회전시킬 수 있다. 때문에 이는 제일 간단한 스티어링 기어의 하나이다.

상술한 스티어링 시스템은 모두 타이어를 차축에 고정해야 한다는 방식에 제한되어 있다. 피트먼 암과 드레그 링크와 너클 암의 구조에 반드시 데드 포인트가 발생하기 때문에 일반적으로 앞바퀴는 60 도 이상 안쪽 또는 바깥쪽으로 회전 할 수 없다. 따라서 차량의 U 턴 또는 스티어링은 일정한 각도로 밖에 할 수 없어 횡행 주차. 반경 제로의 U 턴 또는 임의의 각도에 횡행 이동을 할 수 없다. 또한 스티어링 때 안쪽과 바깥쪽 타이어의 회전 각도가 같다는 제한하에서 안쪽 타이어를 선회하는데 더 큰 압력이 걸리기 때문에 안쪽 타이어의 마모가 바깥쪽의 타이어보다 커지만, 안전을 고려하는 이유에서 타이어 교환시에는 반드시 안쪽과 바깥쪽의 타이어를 모두 교체해야 하는데, 이는 마모가 경미한 바깥쪽 타이어의 낭비를 초래하게 되고, 게다가 타이어가 마모되어 분말이 생성되어 공기 오염으로 이어진다. 중국에서 일년에 소모되는 타이어는 수백만 톤에 달하는데, 만약 타이어의 안쪽과 바깥쪽의 마모를 동일하게 한다면, 타이어의 수명을 연장할 수 있으며, 개인의 관점에서는 불필요한 타이어 소비를 대폭 줄일 수 있고 국가의 관점에서는 불필요한 자원의 낭비를 대폭 줄일 수 있으며 녹색 GDP 를 실현할 수 있다.

본 발명은 종래의 전통적인 차량과는 전혀 다른 스티어링 시스템을 제공함으로써, 차량의 각 타이어가 차축의 제한을 받지 않고 독립적으로 각 방향으로 360 도의 큰 각도로 선회할 수 있을 뿐만 아니라 서로 협동할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명이 채용한 기술방안은 레일에 의존하지 않고 육상에서 주행 가능한 바퀴 차량에 사용할 수 있는 전방향 파워 스티어링 시스템이다. 상기 전방향 파워 스티어링 시스템은, 수평 선회 모터, 래치(latch), 베어링 볼, 수평 회전 디스크, 브레이크 디스크, 브레이크 디스크의 회전 공간, 회전축, 고정 수단, 허브 모터의 내층, 타이어, 허브, 타이어의 회전 공간, 타이어 교환 작업 공간, 하우징, 브레이크 캘리퍼, 허브 모터의 외층, A 암, 컨트롤 박스, 단일 칩 마이크로컴퓨터, 컨트롤 패널, 센서, 및 커넥팅로드를 포함하고, 각 타이어는 각각 독립적으로 임의의 각도로 선회(turning) 가능하며, 다른 타이어와 배합하여 특정 각도로 선회도 가능하다.

또한, 상술한 기술방안에서 더욱 구체적인 기술방안으로는 다음과 같을 수도 있다. 본 발명에 따른 차량이 가동할 때 스티어링 휠이 회전하면 수평 선회 모터를 전기적으로 구동시키고, 수평 선회 모터는 기어를 통해 수평 회전 디스크를 회전시키고, 허브 모터의 비 회전층이 수평 회전 디스크에 고정되어 있기 때문에 수평 회전 디스크가 회전(rotate)함과 동시에 허브 및 타이어도 수평 회전 디스크와 같은 방향과 각도로 회전하고, 이에 따라 선회의 목적을 달성할 수 있다. 또한 내륜과 외륜의 선회 각도가 컨트롤 박스에 의해 제어되며, 다른 속도로 스티어링할 때 내륜과 외륜이 협동하여 모든 스티어링 각도에 맞는 선회 각도의 최적화 조합을 얻을 수 있다.

상술한 기술방안에 따르면, 본 발명은 종래 기술에 비해 다음과 같은 유익한 효과를 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 차량은 횡행 주차, 그 자리에서 180 도 회전 반경 제로의 U 턴, 정지 상태에서 360 도 임의의 방향으로 이동, 사선 방향 이동, 빠른 스티어링시의 드리프트, 각종 다른 속도에서의 다양한 타이어 선회 모드, 내륜과 외륜이 협동하여 내륜과 외륜의 선회 각도의 최적화 조합을 완성할 수 있으며, 타이어의 마모를 크게 줄일 수 있다.

발명 중의 허브 모터는 그 특징으로, 수직으로 회전하고 허브에 고정되고 허브 및 타이어를 회전시키는데 사용되며, 내층 및 외층 두개의 층으로 나누어지며, 이 경우에 외층은 비 회전층이고 수평 회전 디스크에 고정되어 수평 회전 디스크와 함께 좌우로 360 도 회전 가능하며, 이를 통해 허브 및 타이어를 선회시키고, 허브는 허브 모터의 내층에 고정되고, 허브 모터의 내층은 중심 회전층이며, 수직으로 회전하여 허브 및 타이어를 전진 및 후퇴시키고, 독립적으로 회전방향을 제어할 수 있고 독립적으로 수직으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전 가능하고, 또한 독립적으로 회전 속도를 제어할 수 있다.

허브 모터의 내층과 허브 모터의 외층 두개 층의 기능은 서로 교환될 수 있으며, 외층을 수직 회전층으로 하여 허브를 외층에 고정시키고 내층을 수평 회전 디스크에 고정시킬 수 있으며, 이 경우 내층은 비 회전층이며, 수평 회전 디스크와 함께 좌우로 360도 회전 가능하다.

발명 중의 허브는 그 특징으로 허브를 내층 및 외층 두개 층으로 할 수 있으며, 외층은 플라이휠 구조 또는 플라이휠에 연결하는 구조로 할 수 있고, 내층은 회전하지 않고 외층이 회전하며, 동력은 다른 부위에 장착되는 모터이며 기어, 체인, 벨트, 로커 암, 레버로드 등을 포함하되 이에 국한되지 않는 기계적 장치에 의해 내층 또는 외층의 플라이휠 구조를 가동시켜 이를 통해 허브 및 타이어를 움직이게 한다.

발명 중의 브레이크 디스크는 그 특징으로, 브레이크 디스크는 허브 모터 회전층에 연결하고 허브와 동기 회전하여 브레이크 캘리퍼가 브레이크 디스크를 제동한다.

발명 중의 브레이크 디스크는 그 특징으로, 현재의 나비 유형 브레이크와 드럼 유형 브레이크의 제동은 허브 모터 및 허브 회전의 3 가지 모드에 그대로 적용될 수 있는 바, 즉 3 가지 모드는 (1) 허브 모터의 외층이 회전하지 않고, 내층 및 샤프트 센터가 회전함, (2) 허브 모터의 내층 및 샤프트 센터가 고정되고 외층이 회전함, (3) 플라이휠 구조의 허브이다.

발명 중의 수평 회전 디스크는 그 특징으로, 수평 회전 디스크는 배선으로 스티어링 휠에 연결하고, 스티어링 휠이 회전할 때 수평 선회 모터를 전기적으로 구동하고, 수평 선회 모터는 래치를 통해 수평 회전 디스크를 회전시키고, 허브 모터의 비 회전층은 수평으로 회전하는 회전 디스크에 고정되어 있으므로 수평 회전 디스크가 회전함과 동시에 허브 및 타이어도 수평 회전 디스크와 동일한 방향 및 각도로 회전하여 선회의 목적을 달성할 수 있으며, 수평 회전 디스크에 허브 모터가 고정되어 있고, 회전을 협동하는 부품은 수평 선회 모터, 래치, 베어링 볼, 및 수평 회전 디스크이며, 수평 회전 디스크의 회전에 의해 타이어의 선회 각도를 0 도에서 360 도 사이에 제어 가능하며, 또한 수평 회전 디스크는 하우징 및 A 암을 통해 차량의 섀시에 연결되며, 차량이 받는 힘을 이 시스템을 통해 지면에 전달하고, 타이어의 회전 공간 및 브레이크 시스템의 제동 공간을 가지고 있으며, 베어링 볼과 같은 가동 부품을 통해 수평 회전 디스크의 회전을 협조하며, 전륜, 후륜, 내륜, 외륜의 각 타이어 및/또는 각 타이어의 선회 각도를 모두 일치하지 않거나 또는 일치하도록 하고 다양한 속도에서 각 스티어링 각도에 적합한 내측 및 외측 타이어의 선회 각도의 최적화 조합을 얻을 수 있다.

실용 신안 중의 브레이크 디스크에 에너지를 공급하기 위한 상기 수평 선회 모터는 그 특징으로, 전력을 사용하여 에너지를 공급하고 독립적인 에너지 통로에 의해 에너지를 받아 독립적으로 수평 회전 방향을 제어 가능하고 독립적으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 수직 회전 가능하고, 또한 독립적으로 회전 속도를 제어할 수 있다.

실용 신안 중의 래치는 그 특징으로, 수평 회전 디스크에 연결되고 수평 선회 모터에 의해 회전되어 수평 회전 디스크를 회전시킨다.

발명 중의 컨트롤 박스는 그 특징으로, 제어 패널 및 단일 칩 마이크로컴퓨터로 구성되고, 제어 패널은 터치 스크린과 버튼으로 구성되고, 단일 칩 마이크로컴퓨터는 스티어링 휠의 센서에 연결되고 스티어링 휠이 소정의 각도로 회전될 때 단일 칩 마이크로컴퓨터는 수평 선회 모터에 신호를 발송하고, 수평 선회 모터는 차량이 스티어링 각도에 스티어링되도록 제어함으로써 타이어의 선회 모드와 선회 각도를 제어하고, 회전 모드는 미리 설정할 수도 있고 또는 주행 중에 수동으로 다른 회전 모드로 조정할 수도 있으며, 컨트롤 박스는 스티어링시 내륜 및 외륜의 선회 각도가 다르게 타이어의 각도를 제어하는 동시에 서로 다른 속도에서의 내륜 및 외륜의 선회 각도의 조합을 다르게 제어할 수 있고, 후방의 한 그룹의 타이어의 선회 방향 및 선회 각도가 전방의 한 그룹의 선회 방향 및 선회 각도와 다르게 할 수 있다 .

도 1 은 본 발명의 스티어링 시스템과 타이어의 평면도이다.
도 2 는 스티어링 시스템의 단면도이고, 도 1 의 단면 부호로부터 단면의 위치 및 보는 방향을 알 수 있다.
도 3 은 스티어링 시스템과 타이어의 상면도이다. 수평 선회 모터는 수평 회전 디스크를 360 도 회전시킬 수 있다. 타이어는 360 도 회전 가능하고 시계 방향으로 90 도 회전하여 점선의 위치에 도달했을 때, 횡행주차를 할 수 있다.
도 4 는 스티어링 시스템의 입체 투시도이다.
도 5 는 스티어링 시스템과 타이어의 외관을 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 스티어링 시스템이 장착된 차량의 반경 제로 U 턴도이고, 4 개의 타이어가 30 도 ~ 60 도 회전하고 서로 협동하여 질량 중심을 원심으로 회전하여 180도 직접 U턴 가능하고, 회전 반경은 제로가 된다.
도 7 은 본 발명의 스티어링 시스템을 탑재한 차량이 고속 주행시의 선회를 나타내는 도면이다.
도 8 은 본 발명의 스티어링 시스템을 탑재한 차량이 저속 주행시의 선회를 나타내는 도면이다.
도 9 는 본 발명의 스티어링 시스템을 탑재한 차량의 횡행 주차를 나타내는 도면이다.
도 10 은 정지 상태에서 45 도에 사행 할 때의 사행을 나타내는 도면이다.
[부호의 설명]
하나의 부호는 하나의 부품 또는 부위를 나타내며, 동일 부호는 다른 도면에 나타낼 수 있다.
부품의 부호는 부품 간의 연관성을 설명하기 위한 것이며, 도 6 ~ 도 9 에서는 본 발명의 실용 성능을 설명하고 있다. 따라서 해당 도면의 부품에 대하여 부호를 부여하지 않는다.
1 수평 선회 모터 : 래치를 통해 수평 회전 디스크를 회전시킨다.
2 래치
3 베어링 볼
4 수평 회전 디스크 : 주위에 모두 래치를 구비하고 지면에 평행되고, 허브는 지면에 수직되고 수평 회전 디스크에 고정된다.
5 브레이크 디스크
6 브레이크 디스크의 회전 공간
7 회전축
8 고정 수단
9 허브 모터의 내층
10 타이어
11 허브
12 타이어의 회전 공간
13 타이어 교환 작업 공간
14 하우징 : 타이어와 수평 회전 디스크를 보호하고, 하우징을 통해 차량의 차체 무게를 타이어에 전달한다.
15 브레이크 캘리퍼
16 허브 모터의 외층
17 A 암 : 차체 섀시의 무게를 하우징에 전달한다.
18 컨트롤 박스 : 각 타이어의 선회 모드와 선회 각도를 제어할 수 있다.
19 단일 칩 마이크로컴퓨터
20 제어 패널
21 센서 : 방향 제어 기구에 설치되어 컨트롤 박스에 연결된다.
22 커넥팅로드 : 다른 위치에서 브레이크 디스크를 연결하는 연결봉이다.

도면과 실시예를 결부하여 본 발명을 상세히 설명하고 그 효과에 대해서도 설명한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한 예시적인 실시 형태의 설명은 단지 시범 목적만을 위한 것이며, 본 발명과 그 적용 또는 사용 방법에 대해 한정하는 것은 아니다.

실시예 1 :

도 1 에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠이 회전하면 스티어링 휠에 장착된 센서는 회전 각도를 감지하여 컨트롤 박스(18)의 단일 칩 마이크로컴퓨터에 신호를 보내고, 단일 칩 마이크로컴퓨터는 수평 선회 모터(1)에 신호를 보내고 수평 선회 모터(1)는 래치(2)를 통해 수평 회전 디스크(4)를 회전시키고, 허브 모터의 외층(16)은 수평 회전 디스크(4)에 고정되어 있으므로 수평 회전 디스크(4)가 회전함과 동시에 허브(11) 및 타이어(10)도 수평 회전 디스크(4)와 동일한 방향 및 각도로 수평으로 회전함으로써 선회의 목적을 달성할 수 있고, 수평 회전 디스크(4)는 지면과 평행되고 허브(11)는 지면과 수직되며 수평 회전 디스크(4)에 고정되어 있으므로 수평 회전 디스크(4)를 회전시키면 타이어(10)를 회전시켜 선회의 목적을 달성할 수 있다. 이외에, 허브 모터는 내층 및 외층 두 층으로 나누어 져 있으며, 허브 모터의 외층(16)은 수평 회전 디스크(4)에 고정되어 수평 회전 디스크(4)와 함께 좌우로 회전 가능하며, 이에 따라 허브(11) 및 타이어(10)를 회전시키고, 허브(11)는 허브 모터의 내층(9)에 고정되고, 허브 모터의 내층은 중심 회전층이며, 수직으로 회전하여 허브(11) 및 타이어(10)를 전진 및 후퇴시키고 시계 방향으로 회전하면 전진하고 시계 반대 방향으로 회전하면 후퇴한다.

본 발명의 스티어링 시스템은 수평 회전 디스크(4)에 고정되고 수평 회전 디스크(4)는 차량의 섀시 외측의 보통 바퀴가 배치되는 위치에 배치되어 있다. 수평 회전 디스크(4)는 대형 기어이며, 지면과 평행하고 해당 철제 디스크 원주 일주에는 수평 선회 모터(1)의 래치와 맞물리는 래치를 가지고 있고, 수평 선회 모터(1)가 회전하면 수평 회전 디스크(4)를 움직이게 한다.

실시예 2 :

도 2 의 단면도에 도시된 바와 같이 도 1 의 평면도에 대응한다. 허브(11)의 중심에 고정되어 있는 허브 모터(9)의 중심에서 회전축(7)을 차체 방향으로 뻗어 브레이크 디스크(5)에 연결하고, 제동시 1 개, 2 개 또는 복수 개의 브레이크 캘리퍼(15)에 의해 브레이크 디스크(5)를 끼워 제동을 실현한다.

도 2 의 단면도에 도시된 바와 같이, 허브 모터 회전층이 외층에 있을 경우 이때의 내층 및 샤프트 센터가 수평 회전 디스크에 고정되어 있으므로 이때의 내층은 비 회전층이고 브레이크 디스크와 연결된 부위는 외층의 회전층에 이동할 필요가 있으며, 바로 도 2 의 점선 부위(22)이며 다른 위치에서 브레이크 디스크의 커넥팅로드(22)에 연결한다.

도 1 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 수평 회전 디스크(4)에 사전에 공간이 확보되고, 타이어(10)의 주위에 타이어의 회전 공간(12) 및 타이어 교환 작업 공간(13)이 확보되며, 또한 회전축(7)와 브레이크 디스크(5)의 주위에도 브레이크 디스크의 회전 공간(6)이 확보되어 있다.

실시예 3 :

도 3 에 도시된 바와 같이, 도면 속의 A2 점의 수평 선회 모터(1)가 래치(2)를 통해 수평 회전 디스크(4)를 회전시키고, 허브 모터(9)가 수평 회전 디스크(4)에 고정되어 있으므로 타이어(10)는 A3 점에서 A1 점까지 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하고, 심지어는 360 도 회전하여 A3 점까지 돌아갈 수 있다.

실시예 4 :

도 9 의 횡행 주차 도면과 도 3 에 도시된 바와 같이, 바퀴 선회 각도에 대한 차축의 제한이 없기 때문에 수평 회전 디스크(4)는 시계 방향으로 90 도 회전하면 차체와 수직 90 도 방향까지 회전하고, 직접 횡행 주차가 가능하며, 시계 반대 방향으로 90 도 회전하면 주차 공간에서 직접 횡행하여 떠날 수 있거나 또는, 수평 회전 디스크(4)가 시계 방향으로 90 도 회전하여 직접 횡행 주차가 가능하며, 주차 공간에서 떠나는 것을 원한다면 허브 모터(9)를 시계 반대 방향으로 회전시켜 직접 주차 공간에서 횡행하여 떠날 수도 있다.

실시 예 5 :

도 6 에 도시된 바와 같이, 4 개의 바퀴가 30 도 ~ 60 도 회전하고 서로 협동하는 상황하에서 차량의 질량 중심을 원심으로 회전하기 때문에 회전 반경 제로에서 직접 180 도 회전할 수 있으며, 자체의 360 도 임의의 각도로 회전할 수도 있으며, 도 6 에 도시된 바와 같이 차 헤드는 본래 A 점에 대면하고 자체의 회전에 의해 B 점을 대면하도록 한다.

선회시 내륜과 외륜 타이어의 선회 각도가 같다는 제한하에서, 선회시 내륜의 타이어가 더 압력을 받기 때문에 내륜 타이어 마모는 외륜의 타이어보다 커다. 본 설계에서는 선회 각도 및 선회 모드는 운전에 의해 제어되는데, 외륜 타이어의 선회 각도의 조합은 컨트롤 박스에 의해 자동 제어된다. 만일 선회 각도는 0.1 도 기준으로 하나의 구간이면, 다른 속도에서 시속 1 킬로미터를 한 구간이라고 가정했을 경우, 모든 스티어링 각도에 배합하는 내륜 및 외륜 타이어의 선회 각도의 최적화 조합을 얻을 수 있고, 만일 시속 30 킬로미터이면, 내륜 타이어의 선회 각도는 15 도이고 외륜 타이어의 선회 각도는 14.5 도이다. 이러한 설계는 타이어의 마모를 크게 줄이고 공기 오염을 줄일 수 있다. 기존의 자동차 디자인에서는 기계적인 로드에 의해 해당 기능을 실현하기 때문에 내륜 및 외륜 타이어의 협조는 단지 5 도 이내의 작은 각도에서만 내륜 및 외륜 타이어의 선회 각도가 서로 다르게 할 수 있으며, 기계적 제어가 이루어지므로, 본 설계에 따른 상술한 바와 같은 정밀한 정도에 이르지 못하고, 또한 각도가 5 도보다 크거나 또는, 더 큰 각도의 경우 내륜 및 외륜 타이어의 선회 각도가 다른 내외륜 협조를 실현할 수 없으며, 또한 기존의 자동차 디자인은 어느 정도 사용한 후 기계 마모로 인해 내륜 및 외륜 타이어의 선회 각도가 다른 내륜 및 외륜 협조를 작은 선회 각도에서도 실현할 수 없게 된다.

실시예 6 :

도 10 에 도시된 바와 같이, 4 개의 타이어는 동시에 임의의 각도로 선회할 수 있기 때문에, 본 설계에 따른 육상 주행 차량은 정지 상태에서 사선 모든 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어 4 개의 타이어가 모두 45 도 선회 할 때, 사선 45 도 방향으로 이동할 수 있으며, 차체는 정지 상태에서 차체의 각도를 변경하지 않고 임의의 방향으로 사행할 수 있으며, 예를 들어 도 10 에 도시된 바와 같이 오른쪽 사선 방향으로 사행한다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 현재는 이러한 수요가 없지만 설계 관점에서 4 개의 바퀴는 모두 360 도 선회 가능하며, 향후 실무에서 300 도 이상 선회가 필요한 응용이 개발될 가능성도 있다.

선회시 전륜 및 후륜 타이어의 협동의 차이에 따라 3 가지 기본 모드와 2 가지 조합 모드가 있으며, 각종 다른 모드는 컨트롤 박스에 의해 전환하며, 미리 설정할 수 있고 주행 중에 수동으로 전환 수도 있다.

기존 선회 모드에서는 전륜이 선회하고 후륜은 움직이지 않는 것이다.

저속 선회 모드에서는 도 8 에 도시된 바와 같이, 전륜이 오른쪽으로 선회하고 후륜이 왼쪽으로 선회하여 선회 반경을 크게 줄이고 저속 선회시 전후륜이 반대로 선회 가능하여 선회 반경을 현저히 줄이고 차량 조종의 유연성이 향상된다.

고속 선회 모드에서는 도 7 에 도시된 바와 같이 전륜이 오른쪽으로 선회하고 후륜도 오른쪽으로 선회하여 중심이 고속 드리프트될 때에, 4 개 타이어가 모두 지면을 그립하고 있으므로 안전성이 향상될뿐만 아니라 선회 효율도 더욱 높아지고, 고속 선회시 4 개의 타이어가 동시에 선회하여 그립력이 증가하고 테일 플릭 드리프트 현상을 피할 수 있다.

기존 선회 모드 플러스(+) 고속 선회 모드에서는 선회 시속이 설정된 시속보다 작고, 해당 시속은 미리 설정할 수 있고 주행 중에 컨트롤 박스를 통해 수동으로 조정할 수도 있습니다. 만일 시속 40 킬로미터이고 기존 선회 모드로 선회하고 선회 시속이 설정된 시속을 초과할 때, 고속 선회 모드를 사용한다.

저속 선회 모드 플러스(+) 고속 선회 모드에서는 선회 시속이 설정된 시속보다 작고, 해당 시속은 미리 설정할 수 있고 주행 중에 컨트롤 박스를 통해 수동으로 조정할 수도 있습니다. 만일 시속 40 킬로미터이고 저속 선회 모드로 선회하고 선회 시속이 설정된 시속을 초과할 때, 고속 선회 모드를 사용한다.

예시적인 실시 예를 참조하여 본 발명에 대해 설명을 했지만, 본 발명은 공개된 실시예 및 명세서의 상세한 설명에 제시된 구체적인 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 원리 및 범위 내에서 본 발명에 대해 수정을 진행하여 본 발명의 명세서에 설명되지 않은 어떠한 변형, 교체 또는 같은 효과의 부품을 도입할 수 있으며, 본 발명의 범위내에서 당업자는 상술한 예시적인 실시예에 대해 다양한 변경을 진행할 수 있으며, 이러한 변경은 모두 본 발명의 보호 범위에 포함된다.

Claims

전방향 파워 스티어링 시스템에 있어서, 레일에 의존하지 않고 육상에서 주행 가능한 바퀴 차량에 사용되며, 상기 전방향 파워 시스템은 수평 선회 모터, 래치, 베어링 볼, 수평 회전 디스크, 브레이크 디스크, 브레이크 디스크의 회전 공간, 회전축, 고정 수단, 허브 모터의 내층, 타이어, 허브, 타이어의 회전 공간, 타이어 교환 작업 공간, 하우징, 브레이크 캘리퍼, 허브 모터의 외층, A 암, 컨트롤 박스, 단일 칩 마이크로컴퓨터, 컨트롤 패널, 센서, 및 커넥팅로드를 포함하고, 각 타이어는 각각 독립적으로 임의의 각도로 선회 가능하며, 다른 타이어와 배합하여 특정 각도로 선회도 가능하며, 수평 회전 디스크는 하나의 수평대 기어이며, 수평 회전 디스크는 수평 대 기어이며, 중심에 구멍을 뚫어 허브를 넣을 수 있으며, 허브에 허브 모터를 구비하고 회전층과 비 회전층으로 나누어 있고, 비 회전층은 수평 회전 디스크에 고정되고 허브 모터 회전층이 휠 프레임을 수직으로 회전시키고, 이에 따라 바퀴를 움직여 바퀴 차량을 전진 후퇴시키고, 독립적인 스티어링 동력원은 기어를 통해 수평 회전 디스크를 회전하여 회전 디스크를 왼쪽으로 회전 또는 오른쪽으로 회전시켜 선회의 목적을 달성하고, 내륜과 외륜의 선회 각도는 컨트롤 박스에 의해 제어되고, 상이한 속도에서 내륜과 외륜이 협동하여 모든 스티어링 각도에 맞는 선회 각도의 최적화 조합을 얻는
것을 특징으로 하는 전방향 파워 스티어링 시스템.
청구항 1에 있어서,
허브 모터는 수직으로 회전하고 허브에 고정되고 허브 및 타이어를 회전시키는데 사용되며, 내층 및 외층 두개의 층으로 나누어지며, 이 경우에 외층은 비 회전층이고 수평 회전 디스크에 고정되어 수평 회전 디스크와 함께 좌우로 360 도 회전 가능하며, 이를 통해 허브 및 타이어를 선회시키고, 허브는 허브 모터의 내층에 고정되고, 허브 모터의 내층은 중심 회전층이며, 수직으로 회전하여 허브 및 타이어를 전진 및 후퇴시키고, 독립적으로 회전방향을 제어 가능하고 독립적으로 수직으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전 가능하고, 또한 독립적으로 회전 속도를 제어 가능하고, 허브 모터의 내층과 허브 모터의 외층 두개 층의 기능은 서로 교환 가능하고, 외층을 수직 회전층으로 하여 허브를 외층에 고정시키고 내층을 수평 회전 디스크에 고정시키며, 이 경우 내층은 비 회전층이며 수평 회전 디스크와 함께 좌우로 360 도 회전 가능하며, 허브 모터도 바퀴의 임읨의 부위에 장착 가능하며 전동 장치를 통해 회전층 및/또는 회전축을 회전시키는
것을 특징으로 하는 전방향 파워 스티어링 시스템.
청구항 1에 있어서,
허브는 내층 및 외층 두개 층으로 할 수 있으며, 외층은 플라이휠 구조 또는 플라이휠에 연결하는 구조로 할 수 있고, 내층은 회전하지 않고 외층이 회전하며, 동력은 다른 부위에 장착되는 모터이며 기어, 체인, 벨트, 로커 암, 레버로드 등을 포함하되 이에 국한되지 않는 기계적 장치에 의해 내층 또는 외층의 플라이휠 구조를 가동시켜 이를 통해 허브 및 타이어를 움직이게 하는
것을 특징으로 하는 전방향 파워 스티어링 시스템.
청구항 1에 있어서,
허브 모터 및 허브 회전은 (1) 허브 모터의 외층이 회전하지 않고, 내층 및 샤프트 센터가 회전함, (2) 허브 모터의 내층 및 샤프트 센터가 고정되고 외층이 회전함, (3) 동력은 바퀴 외부의 다른 위치에 설치된 모터이고 기계적 장치를 통해 플라이휠 구조의 허브를 가동시키는 3 가지 회전 모드를 구비하고 있고,
브레이크 디스크와 허브가 동기 회전하여 브레이크 캘리퍼가 브레이크 디스크를 제동시켜 허브를 제동시키며, 현재의 나비 유형 브레이크와 드럼 유형 브레이크의 제동은 상기 3 가지 회전 모드에 바로 적용 가능한
것을 특징으로 하는 전방향 파워 스티어링 시스템.
청구항 1에 있어서,
수평 회전 디스크는 배선으로 스티어링 휠에 연결하고, 스티어링 휠이 회전할 때 수평 선회 모터를 전기적으로 구동하고, 수평 선회 모터는 래치를 통해 수평 회전 디스크를 회전시키고, 허브 모터의 비 회전층은 수평으로 회전하는 회전 디스크에 고정되어 있으므로 수평 회전 디스크가 회전함과 동시에 허브 및 타이어도 수평 회전 디스크와 동일한 방향 및 각도로 회전하여 선회의 목적을 달성할 수 있으며, 수평 회전 디스크에 허브 모터가 고정되어 있고, 회전을 협동하는 부품은 수평 선회 모터, 래치, 베어링 볼, 및 수평 회전 디스크이며, 수평 회전 디스크의 회전에 의해 타이어의 선회 각도를 0 도에서 360 도 사이에 제어 가능하며, 또한 수평 회전 디스크는 하우징 및 A 암을 통해 차량의 섀시에 연결되며, 차량이 받는 힘을 상기 시스템을 통해 지면에 전달하고, 타이어의 회전 공간 및 브레이크 시스템의 제동 공간을 가지고 있으며, 베어링 볼과 같은 가동 부품을 통해 수평 회전 디스크의 회전을 협조하며, 전륜, 후륜, 내륜, 외륜의 각 타이어 및/또는 각 타이어의 선회 각도를 모두 일치하지 않거나 또는 일치하도록 하고 다양한 속도에서 각 스티어링 각도에 적합한 내측 및 외측 타이어의 선회 각도의 최적화 조합을 얻는
것을 특징으로 하는 전방향 파워 스티어링 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 수평 선회 모터는 비 전통적인 모터 모드의 에너지 공급 시스템을 사용하고 전력을 사용하여 에너지를 공급하고 독립적인 에너지 통로에 의해 에너지를 받아 독립적으로 수평 회전 방향을 제어 가능하고 독립적으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 수직 회전 가능하고, 또한 독립적으로 회전 속도를 제어 가능한
것을 특징으로 하는 전방향 파워 스티어링 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 래치는 수평 회전 디스크에 연결되고 수평 선회 모터에 의해 회전되어 수평 회전 디스크를 회전시키는
것을 특징으로 하는 전방향 파워 스티어링 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤 박스는 제어 패널 및 단일 칩 마이크로컴퓨터로 구성되고, 제어 패널은 터치 스크린과 버튼으로 구성되고, 단일 칩 마이크로컴퓨터는 스티어링 휠의 센서에 연결되고 스티어링 휠이 소정의 각도로 회전될 때 단일 칩 마이크로컴퓨터는 수평 선회 모터에 신호를 발송하고, 수평 선회 모터는 차량이 스티어링 각도에 스티어링되도록 제어하여 타이어의 선회 모드와 선회 각도를 제어하고, 회전 모드는 미리 설정 가능하고 또는 주행 중에 수동으로 다른 회전 모드로 조정 가능하며, 컨트롤 박스는 스티어링시 내륜 및 외륜의 선회 각도가 다르게 타이어의 각도를 제어하는 동시에 서로 다른 속도에서의 내륜 및 외륜의 선회 각도의 조합을 다르게 제어 가능하고, 후방의 한 그룹의 타이어의 선회 방향 및 선회 각도가 전방의 한 그룹의 선회 방향 및 선회 각도와 다르게 하는
것을 특징으로 하는 전방향 파워 스티어링 시스템.