KR100396040B1 - 적어도3개의바퀴가장착된자체안정식의방향제어가능한차량 - Google Patents

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반 덴 브링크 안토니
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브링크스 베스트마스 비.브이.
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Abstract

땅에 안착하는 세 개 이상의 바퀴가 장착된 자체 안정식 차량에서, 두 개 이상의 바퀴는 차량의 세로축에 대해 중력 중심의 어느 한 측면 상에 설치되어 있고, 하나 이상의 바퀴는 직접 제어가능하며, 하나 이상의 차량의 일부분이 차량의 세로축에 대해 기울어질 수 있고, 주행하는 동안 직접 제어가능한 바퀴의 방향을 변화시키고 변화를 유지할 목적으로 하중의 크기 및/또는 방향을 측정하기 위한, 그리고/또는 주행하는 동안 직접 제어가능한 바퀴의 방향 변화의 크기 및/또는 방향을 측정하기 위한 센서가 하나 이상의 직접 제어가능한 바퀴를 제어하는 제어 부재에 연결되어 있고, 센서에 의한 기록의 함수로서 경사를 만들기 위해 상기 차량부를 차량의 세로축에 대해 기울어지도록, 센서에 연결되어 있는 동력 보조 경사 부재가 설치되어 있다.

Description

적어도 3개의 바퀴가 장착된 자체 안정식의 방향 제어 가능한 차량
전방부에 대해 종축을 중심으로 기울어질 수 있는 후방부가 마련된 4륜 자동차가 유럽 특허-A-0592377 호에 개시되어 있다. 이러한 목적을 위해 기계식 변속기는 조향 휠 바(steering wheel bar)일 수 있는 전방 조향 유니트의 축을 경사 유니트에 연결하고 있다. 유압식 형태의 서보 기구(servo mechanism)는 상기 전방 조향 유니트에 의해 제어될 수 있다. 2개의 서보-제어 액츄에이터는 전방 조향 유니트에 종속되어 있는 서보 분배기(servo distributor)에 의해 반대 방향으로 작동되어 샤시(chassis)를 양방향으로 기울어지게 한다. 이러한 공지의 차량은 조향 유니트의주어진 각도 위치에서 기울기가 고정되는 단점이 있다. 몸무게가 다른 운전자들을 위한 어떠한 설비도 가능하지 않다. 또한 운전 속도가 고려되지 않는다. 정지 위치에서 조향 유니트를 돌리면 상대적으로 빠른 속도에서 운전하는 중에 조향 유니트를 돌릴 때와 기울기가 동일하게 된다.
본 발명은 지면에 안착하는 적어도 3개의 바퀴가 장착된 자체 안정식(자체 균형식) 차량에 관한 것으로서, 상기 바퀴 중 적어도 2개의 바퀴는 차량의 종축에 대해 무게 중심의 양쪽에 설치되어 있고, 적어도 하나의 바퀴는 방향 제어가능하며, 주행 중에 상기 방향 제어 가능한 바퀴의 방향을 변화시키거나 변화를 유지할 목적으로 상기 차량의 적어도 일부는 차량의 종축을 중심으로 기울어질 수 있고, 제어 부재가 상기 적어도 하나의 방향 제어 가능한 바퀴를 제어하며, 동력 보조식 경사 부재(power-assisted tilt element)가 상기 차량의 일부를 차량의 종축에 대해 기울인다.
도 1은 본 발명에 따른 3륜 차량을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1에 따른 차량에 사용되는 경사 기구의 상세도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 경사 기구에 사용될 수 있는 유압식 장치의 원리를 나타낸 개략도이다.
도 3b는 다음 위치에서 도 3a의 부분을 나타낸 도면이다.
도 3c는 다른 위치에서 도 3a의 부분을 나타낸 도면이다.
도 3d는 도 3b의 다른 실시예의 상세도이다.
도 4는 센서의 부분 측단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 기구가 장착된 차량 일부를 개략적으로 나타낸 부분 단면 평면도이다.
도 6은 도 1의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 도 1의 VII-VII 선을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 도 1의 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도이다.
도 9는 제 1 위치의 차량에 대해서 도 1의 IX-IX 선을 따라 취한 단면도이다.
도 10은 제 2 위치의 차량에 대해서 도 9에 상응하는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1에 도시된 차량의 배면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 다른 실시예에 사용될 있는 유압식 장치의 선도이다.
도 13은 도 12의 XII 부분을 단면으로 나타낸 상세도이다.
본 발명의 목적은 차량 또는 차량의 일부분이 곡선로(커브길)의 안쪽으로 효과적으로 기울어질 수 있어, 모든 운전 조건, 특히 차량을 주차장 안팎으로 운전할 때 종래의 속도보다 빠른 속도에서 양호한 안정성을 확보할 수 있는 제어 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명에 따른 차량은 자체 안정식이고, 주행 중에 방향의 변화를 발생시키거나 그 방향의 변화를 유지할 목적으로 방향 제어 가능한 바퀴에 가해지는 하중의 크기 및 방향을 기록하기 위해 상기 방향 제어 가능한 바퀴에 연결되는 센서를 포함하며, 이 센서는 센서에 의해 기록된 것의 함수로서 경사를 유발하는 경사 부재에 연결되는 것을 특징으로 한다.
조향력/조향 토크가 측정되는데, 이러한 하중 변수들은 최상의 결과를 제공한다는 것이 밝혀졌다. 방향 제어 가능한 바퀴에 어떤 캐스터(castor)가 마련되어 있는 경우, 이러한 형태의 작용력/토크는 자동적으로 발생되는 반면, 경사각은 조향 휠을 돌림으로써 의도된 운전 속도와 곡선(커브) 반경에 상응하지 않는다. 이와 같이 지득한 사실을 이용하여, 경사의 정도는 상기 작용력/토크의 측정에 의해 제어될 수 있다. 가령, 가속 센서의 공지된 용도와 비교하여, 본 발명에 의해 특히자연스럽고도 직접적인 운전 특성이 얻어짐으로써, 차량은 미숙한 사람들에 의해서도 작동될 수 있다.
유럽 특허-A-153521호에는 유압식 램(ram)이 스풀(spool)형 제어 부재에 연결되어 있는 차체 경사 장치가 공지되어 있다. 제어 밸브는 조향기구에 의해 작동되어 조향 기구를 돌리자마자 재빨리 경사 운동을 일으킨다. 제어 밸브는 보통 수직한 차체의 축이 중력과 구심 가속도의 합 벡터와 일렬로 될 때까지 경사 운동을 진행시키는 진자(pendulum)에도 연결되어 있다.
이러한 종류의 경사 장치는 비교적 복잡하고, 어떤 지체(lag)가 있으띠, 진자의 진동 운동이 방해되는 경우에는 재기능을 발휘할 수 없게 되기 쉽다.
동시에 기울어질 수 있고 방향 제어 가능한 바퀴의 사용이 바람직한데, 이 수단에 의해 특히 간단한 제어 장치를 사용할 수 있다. 이러한 장치에 의해, 경사 운동에 대한 모든 평형 위치에서 조향 부하가 "0" 또는 실질적으로 "0"이 되기 때문에 모든 경사 위치에서 평형을 얻기가 매우 쉽다. 따라서, 곡선로를 돌기 시작할 때, 동시에 기울어질 수 있고 방향 제어 가능한 바퀴가 있기 때문에, 조향 부하는 초기에 가장 크고 차량이 가고자 하는 곡선로를 따라가는 동안 기울어진 평형위치에 더욱 가까워짐에 따라 조향 부하는 점차 감소한다. 제어 장치의 크기를 정정함으로써, 곡선로를 돌기 시작할 때와 기울어진 평형 위치를 얻는 사이에 경과하는 시간은 짧아질 수 있고, 이러한 수단에 의해 현대의 모터 사이클의 관련 특징에 상응하는 특징을 얻을 수 있다.
예컨대, 경사 속도를 조향 휠의 움직임에 비례하도록 하기 위하여 위치 센서를 제어 회로에 합체할 수 있다. 가령, 경사 속도는, 수직면에 대한 기울어짐이 클수록 더 낮다. 더욱이, 이러한 수단에 의해, 조향 휠의 움직임에 비례하는 조향력의 변화를 얻을 수 있어, 가파른 곡선로일수록 더 큰 조향력이 요구된다. 또한, 수직 위치로부터의 경사가 클수록 수직 위치로 돌아가는 경사 속도를 더 크게 할 수 있다.
토크 또는 작용력이 계속하여 조향 휠에 가해지도록, 기울어진 평형 위치에서 작은 복원력이 계속적으로 가해지도록 하는 것이 바람직하다. 조향 휠이 풀리면, 차량은 자동적으로 직선 주행을 위한 중립 위치를 찾는다. 이러한 형태의 위치 변화(resetting)는 가령, 첨부 도면에 대한 설명으로부터 명백히 알 수 있는 것처럼 링크 부재(linking element)와, 예를 들어 비틀릴 수 있는 구성품(twistable component)에 관련된 작동 접촉 및 단락 접촉의 올바른 위치 설정을 통해 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 제어 장치의 작동은 속도 의존형일 수 있으므로, 가령, 저속으로 주차장 안팎으로 운전할 때 및/또는 그 밖의 조작을 수행할 때에는 상기 장치는 완전히 비작동 상태로 된다. 더욱이, 종래의 경우처럼, 마찬가지로 속도에 의존하여 제어되는 공지의 동력 조향 장치 그 자체는 조향 휠과 방향 제어 가능한 휠 사이에 합체될 수 있다.
특히, 차량의 일부분이 위치가 변하지 않는 차량 부분에 대해 힌지되어 있는
(hinged) 경우에, 경사 운동을 실행하기 위하여, 차량이 중립(수직) 위치에 있을 때 제한 위치를 취하는 하나 이상의 구동 부재 세트를 사용하는 것이 바람직하다.상기 중립 위치는 이와 같은 방법으로 간단히 달성될 수 있으며, 이러한 목적을 위해 구동 부재를 특별히 조정할 필요는 없다. 중립 위치로부터의 기울어짐은 구동 부재 중 하나 또는 다른 것을 작동시킴으로써 달성될 수 있다. 이러한 상황에서는, 첨부 도면에 대한 다음의 설명에서 더욱 자세히 설명되고 도시된 것처럼, 가령 복동식 실린더/피스톤 조립체(double-acting cylinder/piston assembly) 세트를 사용한다.
기울어짐은 또한, 가령 영국-A-2 148 217에서 설명된 것처럼 바퀴 현가 장치를 길게 하거나 짧게 함으로써 달성될 수 있다.
본 발명은 3륜 차량과 다수의 바퀴가 장착된 차량에 채택된다. 3륜 차량의 경우에 있어서는, 중앙의 종축의 양쪽에 서로 어느 정도 이격되어 설치되는 2개의 뒷바퀴와, 중앙의 종축에 설치되는 하나의 앞바퀴가 고려될 수 있다. 복수 개의 바퀴가 장착된 차량의 경우에 있어서는, 종래의 자동차의 경우처럼, 동일한 또는 실질적으로 동일한 트랙 폭을 갖는 두 개의 앞바퀴와 두 개의 뒷바퀴가 고려될 수 있다.
저속의 운행 속도에서도 장치의 유리한 작동을 위해, 공통의 곡선 반경 상에 또는 본질적으로 그 반경 상에 위치한 구동 바퀴가 원주 속도와 관련하여 달라질 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이는 공통의 구동 모터로부터 중앙으로 구동되는 뒷바퀴의 경우에 있어서는, 차동 장치에 의해서 달성될 수 있다. 특별한 조건에 대해, 이러한 형태의 차동 장치의 작동은 가령, 구동 속도 또는 상기 구동 바퀴들 사이에서 우세한 비틀림(torsion)의 크기에 따라 일시적으로, 선택적으로는 점차적으로 제동될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 동일한 또는 본질적으로 동일한 차축에 적어도 2개의 직접적으로 제어되는 바퀴가 마련되고, 트랙 폭이 상당한, 즉 바퀴들 사이의 간격이 타이어의 폭보다는 몇 배, 가령 다섯배 정도 큰 차량에 기울어짐 효과를 달성하는 것이다. 이러한 목적을 청구항 14에 의해 달성된다.
도면에 대한 설명은 현재 본 발명의 최상의 실시로서 간주되는, 제한되지 않은 실시예에 관한 것으로서 도면에는 참고 부호를 사용하였다.
도 1에는 3륜식 차량(1)이 개략적으로 도시되어 있다. 상기 차량에 2개의 뒷바퀴(2)가 차량(1) 종축의 양쪽에 서로 약간의 거리를 두고 동축으로 설치되어 있다. 중앙에 설치된 히나의 앞바퀴(3)도 도시되어 있다. 상기 2개의 뒷바퀴(2)는 엔진에 의해 구동된다. 통상의 연소 엔진인 엔진(4)이 뒷바퀴(2) 사이에 설치되어 있고, 그 위치는 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 앞바퀴(3)는 수직면에 위치한 축선(11)을 중심으로 회전할 수 있는 전방 포크(fork)(5)를 통해 차량의 전방부(9)에 부착되어 있다. 전방 포크(5)는 이동 방향에서 보았을 때 상기 축선(11)이 바퀴(3)와 땅의 접촉 지점(42) 앞의 지점(43)에 도달하도록 향해 있다. 링크 장치(linkage)가 조향 휠(6)과 전방 포크(5) 사이에 수용되어 있다. 상기 링크 장치에는 조향 토크 미터 또는 조향력 미터(센서)(7)가 포함되어 있다. 조향 휠(6)은 가령 종래의 자전거와 같이 전방 포크(5)에 직접 연결될 수 있다. 선택적으로, 링크 장치는 변속기, 가령 조향 로드, 제어 케이블 등(보이지 않음)에 의해 구성될 수 있다. 링크 장치는 또한 유압식 또는 전기적 구조 등의 장치일 수 있다. 상기 센서(7)의 형식은 선택된 링크 장치에 따라 달라진다. 가령, 상기 센서(7)는 도 3에 보다 상세히 도시된 것과 같이 구성될 수 있다. 운전자는 조향 휠(6) 뒤의 좌석(8)에 앉을 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 차량(1)은 전방부(9)와 후방부(비경사부)(10)로 구성되는데, 이들 부분은 차량(1)의 종축에 대해 서로 기울어질 수 있도록 설계되어 있다. 앞바퀴(3), 전방 포크(5), 조향휠(6), 센서(7), 그리고 좌석(8)은 전방부(9)에 배치되어 있다. 2개의 뒷바퀴(2)와 엔진(4)은 후방부(10)에 배치되어 있다. 2개의 뒷바퀴(2)는 종래의 차동 장치를 통해 서로 그리고 엔진(4)에 구동 가능하게 연결되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 전방부(9) 안쪽에 모터가 설치될 수 있다. 앞바퀴(3)는 이른바 허브 조향이 발생되는 방식으로 차량(1)의 잔여부에 연결될 수 있다.
도 2에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 전방부(9)로부터 뒤쪽으로 연장되는 경사용 튜브(21)는 전방부(9)의 아래쪽을 따라 진행한다. 상기 경사용 튜브는 반드시 수평으로 진행될 필요는 없다. 상기 경사용 튜브(21)의 중심선은 차량(1)의 중심 종축을 결정한다. 상기 경사용 튜브(21)는 그 중심선 둘레로 회전할 수 있도록, 차량(1) 후방부(10)의 엔진(4) 상에 있는 베어링 부시(bush)(도시하지 않음)에 삽입되어 있다. 경사용 튜브(21)의 회전 베어링에 의해서, 전방부(9)는 차량(1)의 중심 종축에 대해서 왼쪽 및 오른쪽으로 기울어질 수 있고, 반면에 후방부(10)는 불변의 위치에 남아 있다. 전방부(9)가 기울어지는 중에 앞바퀴(3)는 동일한 경사 방향으로 동시에 기울어진다.
경사의 정도를 결정하기 위하여, 특히 도 3을 참조하여 더욱 자세히 설명하는 것처럼, 본 발명에 따라 조향 휠의 움직임, 또는 조향력 또는 조향 토크가 측정된다. 기울어짐 그 자체는 도 2에 자세히 도시된 것과 같은 경사 기구에 의해 달성수 있다. 도 2에는, 2개의 복동식 실린더/피스톤 조합체(22,22')가 도시되어 있다. 피스톤 로드(23)의 자유단은 엔진(4) 상의 고정용 립(lip)(24)에 힌지식으로 연결되어 있다. 피스톤 로드(23')의 자유단은 경사용 튜브(21)로부터 연장되는 고정용 립(25)에 경사용 튜브(21)의 중심선과 어느 정도 거리를 두고 힌지식으로 연결되어 있다. 반대편 단부에서, 복동식 실린더/피스톤 조합체(22,22')는 힌지식으로 서로, 그리고 연결용 로드(26)에 연결되어 있고, 연결용 로드의 타단부는 힌지식으로 후방부(10) 또는 전방부(9) 상의 다른 고정용 립(27)에 연결되어 있다. 여기서 상기 립(27)은 엔진(4) 상에 있다. 또한 28, 28' 및 29, 29'는, 가령 도 3에서 특히 자세히 도시되고 설명된 것처럼, 유압식 회로에 연결하기 위한 복동식 실린더/피스톤 조합체(22,22') 상의 연결 포트를 나타낸다. 포트(28)는 포트(29')에 직접 연결되어 있다. 포트(28')는 포트(29)에 직접 연결되어 있다. 그 결과, 두 개의 라인만이 센서(7)와 복동식 실린더/피스톤 조합체(22,22') 사이에서 연장된다. 그러나, 포트(28,28',29,29')는 도시된 것처럼 연결될 필요는 없고, 세 개 이상의 라인이 센서(7)와 복동식 실린더/피스톤 조합체(22,22') 사이에 설치될 수 있다. 포트(28)에서의 압력이 포트(29)에서의 압력보다 클 경우, 차량(1)은 오른쪽으로 기울어진다. 반대의 경우에 차량은 왼쪽은 기울어진다. 각각의 경우에 있어서피스톤(30,30')의 위치가 도 2에서 점선으로 도시되어 있다.
직선 주행할 때(도 2a), 2개의 피스톤 로드(23,23')는 최대로 연장된 위치에 있고, 2개의 피스톤(30,30')은 행정의 최말단 위치 부분을 형성하는 각 멈춤 장치(도시하지 않음)와 접촉한다. 상기 위치에서, 차량(1)의 전방부(9)는 중립 위치에 있다. 즉, 상기 전방부는 수직이고, 앞바퀴(3)도 마찬가지로 수직이며, 앞바퀴는 직선 주행을 위한 위치, 즉 차량(1)의 중앙 종축에 평행하게 배치되고, 따라서 경사용 튜브(21)의 중앙선에 평행한 위치에 정렬된다. 이 위치에서 2개의 피스톤(30,30')은 완전히 연장된 위치에 있기 때문에, 상기 위치는 신뢰성 있고도 효과적으로 설정될 수 있다. 도 2b에는 도면에서 오른쪽으로 기울어지는 상황이 도시되어 있다. 이러한 경우에, 복동식 실린더/피스톤 조합체(22')의 피스톤(30')이 이동되는 반면, 피스톤(30)은 바람직하게는 그 위치에 남아 있다. 따라서 앞바퀴(3)는 축선(11)에 대해 오른쪽으로 돌려진다. 동시에, 앞바퀴(3)는 전방부(9)와 함께 오른쪽으로 기울어진다. 도 2b에는 완전히 후퇴한 위치에서의 피스톤(30')이 도시되어 있다. 이것은 오른쪽으로 최대한 기울어진 위치에 상응한다. 중간 경사 위치에 상응하여 피스톤(30')은 중간 위치에도 있을 수 있다는 것은 명백하다.
도 2c에는 전방부(9)가 다른 쪽, 즉 도면에서 왼쪽으로 기울어질 때의 상황이 도시되어 있다. 이제 피스톤(30)은 도 2a에 도시된 완전히 연장된 위치로부터 이동되는 반면, 피스톤(30')은 불변의 위치에 유지되는 것이 좋다. 따라서 다시 한 번 앞바퀴(3)는 왼쪽으로 돌려진다.
가령, 최대 유압이 피스톤(30,30')의 양쪽에 작용한다면, 어떤 경사진 위치로부터 도 2a에 도시된 중립 위치가 자동적으로 달성된다. 이러한 경우에 피스톤 로드(23,23')가 제공됨에 따른 각 피스톤의 양쪽 표면적에서의 압도적 차이 때문에 피스톤(30,30')은 도 2a의 완전히 연장된 위치로 자동적으로 구동된다. 포트(28,29 및 28',29')를 통해 피스톤(30,30')에 압력의 차이를 줌으로써, 조향력 또는 조향 토크의 방향과 크기 및/또는 조향 휠에서의 움직임 및/또는 축선(11)을 중심으로 한 앞바퀴(3)의 각회전에 따라 상응하는 피스톤(30,30')의 운동이 달성될 수 있다.
물론, 도 2에 도시된 것 이외의 경사 기구도 사용될 수 있다. 가령, 복동식 실린더/피스톤 조합체(22,22')는, 예컨대 전기 또는 자기 구동식 모터와 같은 하나 이상의 선형 모터(linear motor)로 대체될 수 있다. 예컨대, 경사용 튜브(21)에 합체될 수 있는 회전 구동 부재를 사용하는 것도 가능하다. 유압식 작동(hydraulic operation) 대신에 가령, 공기압식 작동(pneumatic operation)을 선택할 수 있다. 복동식 실린더/피스톤 조합체(22,22') 세트는 하나의 실린더/피스톤 조합체로 대체될 수 있는데, 이 조합체의 피스톤은 전방부(9)가 중립 위치, 즉 기울어지지 않은 위치에 있을 때 두 행정 말단 위치 사이의 중앙 위치를 취한다. 그러나, 중립(직선 주행) 위치를 정확하고도 신뢰성 있게 조정하기 위해서는 도 2에 따른 다른 실시예가 바람직하다.
도 2에 도시된 다른 실시예와 관련하여 특히 유리한 유압식 제어에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 4에는 센서(7)와 조향 로드(31)의 조립체가 도시되어 있다. 센서(7)에는 본질적으로 원통형인 하우징(34)이 포함되어있는데, 하우징의 일단부는 회전할 수 없게 조향 로드(31)에 연결되어 있다. 상기 하우징(34)에는 조향 슬라이더(32)가 삽입되어 있다. 하우징(34)의 자유단에서, 상기 조향 슬라이더(32)는 회전할 수 없게 조향 로드(31)에 연결되어 있고, 조향 슬라이더(32)는 조향 로드(31) 사이에 유극을 두고 조향 로드(31)를 에워싸고 있다. 도 3에서 보다 명확히 볼 수 있는 것처럼, 조향 슬라이더의 외주에는 다수의 평탄부(연결부재)(35,35',36,36')가 마련되어 있다. 토크가 조향 로드(31)에 가해지면, 상기 조향 로드는 비틀리고 그 결과 하우징(34)는 조향 슬라이더(32)에 대해 회전한다. 도 3에는 유압식 장치에 수용되어 있는 센서(7)가 단면도 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 원통형의 외주면에서, 조향 슬라이더(32)에는 직경 방향으로 대향하는 2개의 연결 부재 세트가 마련되는데, 그 중에서 연결 부재(35,35')는 연결부재(36,36')보다 폭이 더 넓다. 하우징(34)에 만들어진 8개의 포트(37)는 하우징(34)의 단면에서 보았을 때 하우징의 내부로 개방되어 있고, 동일한 각도로 주변에 설치되어 있다. 도시된 바와 같이, 도면에서 가장 상측의 포트와 가장 하측의 포트(37)는 압력 펌프(38) 및 축압기(蓄壓器)(39)에 유체 연결되어 있다. 도시된 실시예에 있어서, 하우징(34)과 조향 슬라이더(32)는 단면에 있어 대칭적이다. 선택적으로 비대칭의 실시예도 가능한데, 이 경우에는 축압기가 한 쪽에서만 하우징(34)에 연결되고, 포트(28,29'와,28',29)는 각각 공통 라인을 통해 하우징(34)에 연결된다.
도면에서 수평의 중간 평면에 배치된 2개의 포트(37)는 둘다 방출 장치(40)에 연결되어 있는데, 상기 방출 장치는 선택적으로는 중간 기어 펌프(41)를 통해유압 유체 회수 용기(42) 속으로 개방되어 있다. 상기 유압 유체 회수 용기(42)에서의 작용 압력은 축압기(39)에서의 작용 압력보다 낮다. 선택적인 상기 기어 펌프(41)는 차량 속도에 비례하는 속도로 회전한다. 기어 펌프(41)가 빨리 회전할수록, 하우징(34)으로부터 라인(40)을 통하여 흐르는 유압 유체에 기어 펌프(41)에 의해 제공되는 역압(counter-pressure)은 더욱 낮아질 것이다. 기어 펌프(41)의 회전수가 낮은 경우에, 유압 유체에는 더 큰 저항이 작용하며, 그 결과 경사 기구의 작용은 그에 상응하는 방해를 받는다. 이것은, 주차장 안팎으로 운전하는 것과 관련하여 유리한데, 이러한 상황에서는 차량 전방부(9)를 기울이게 되는 조향 휠의 큰 움직임 또는 큰 조향 모멘트/조향력이 바람직하지 않을뿐더러 심지어는 해가 되기도 하기 때문이다. 비교적 저속의 운행 속도에서 경사 기구의 작동을 제한하기 위하여 기어 펌프(41) 이외의 다른 부재가 선택될 수도 있다. 가령, 기어 펌프(41) 대신에 속도 제어 차단 밸브(shut-off valve)가 선택될 수 있는데, 이것은 속도가 감소함에 따라 더욱 더 폐쇄된다.
도면에 도시된 다른 포트(37)들은 복동식 실린더/피스톤 조합체(22,22')의 개방구와 각각 연결되어 있다(도 2 참조).
기어 펌프(41)가 사용되는 경우, 기어 펌프(41)의 작동의 결과 펌프와 회로에서의 압력 증가 및/또는 진공의 발생을 방지하기 위해 도시된 것과 같은 역지 밸브(non-return valve)(43)를 합체하는 것이 바람직하다.
도 3에 도시된 유압식 유체 장치는 다음과 같이 작동한다:
도 3a에는 하우징(34) 안쪽에 위치한 조향 슬라이더(32)의 중립 위치가 도시되어 있는데, 이는 차량(1)의 직선 주행 위치에 상응한다. 조향 슬라이더(32)의 연결 부재(35)는 포트(28,28'과 29,29')가 축압기(39)와 유체 연결되도록 하기에 충분히 크다는 것을 알 수 있다. 따라서, 동일한 압력이 피스톤(30,30')(도 2)의 양쪽에서 작용하여 피스톤(30,30')은 도 2에 도시된 완전히 연장된 위치에 있게 된다. 연결 부재(36,36')는 조향 슬라이더(32)의 중립 위치에서 유압식 유체 방출부(40)에만 연결될 정도로 작다. 상기 유압식 유체 방출부(40)는 센서(7)를 통해 축압기(39)에 연결되어 있지 않다.
조향 슬라이더(32)가 약간 회전되면(가령, 도 3b에 도시된 것처럼 오른쪽으로), 포트(28,28',29,29')와 축압기(39) 사이의 연결부는 유지된다. 그러나, 이제는 유체가 연결 부재(36,36')를 통과하여 라인(40)으로 흘러 들어갈 수 있다. 이러한 상황에서 하우징(34)에 대한 조향 슬라이더(32)의 위치는 도 3d에 더욱 자세히 도시되어 있다. 그 결과, 상기 위치에서는 축압기(39)로부터 라인(40)으로의 유체 "누출"이 있다. 따라서, 압력 손실이 발생하고, 그 압력 손실의 정도는 유체가 누출되어 버리는 정도에 따른다. 이러한 수단에 의해, 경사 속도를 신뢰성 있게 제어할 수 있다. 더욱 오른쪽으로 회전되면(도 3c), 포트(28,29)는 축압기(39)와 연결이 해제된다. 다음에 포트는 라인(40)에만 연결되며 따라서 압력 손실이 상기 라인에서 발생하고, 그 결과 피스톤이 움직이기 시작한다. 다음에 차량(1)의 기울어짐이 발생한다. 그 결과, 피스톤(30 또는 30') 위로의 압력 차이는 도 2a에 도시된 위치로부터 도 2c 및 도 2d에 도시된 위치의 방향으로 각각 이동하기에 충분히 크다. 피스톤(30 또는 30')의 이동 중에, 조향 슬라이더(32)는 천천히 회전하여 도3b에 도시된 위치로 돌아가는데, 왜냐하면 조향 휠 상에 요구되는 조향력 또는 조향 토크 또는 움직임은, 차량이 점차 기울어지는 결과 자동적으로 감소하기 때문이다. 곡선로를 따라가기 위한 우세한 조건과 관련된 평형 경사 위치에 도달하자마자, 도 3b에 도시된 상황이 우세해지며, 이러한 상황에서는 조향 휠(6)에 의해 작은 조향력 또는 조향 휠 상의 움직임이 여전히 제공되어야 한다. 조향 휠(6)이 반대 방향으로 회전 또는 풀리자마자, 조향 슬라이더(32)는 도 3a에 도시된 위치를 취하거나 반대 방향으로 상기 지점을 넘어 회전됨으로써 피스톤(30,30')(도 2)은 도 2a에 도시된 초기 위치로 돌아간다.
물론, 여기서 도시되고 설명된 것 이외의 변형예들이 본 발명을 실행하는 데 이용될 수도 있다. 특히 저속의 운전 속도에서 조향을 위해 필요한 약간의 조향력을 발생시키기 위하여, 가령, 종래의 파워 조향 기구가 조향 휠(6)과 앞바퀴(3) 사이에 수용될 수도 있다. 상기 기구는 가령, 도 3a에 도시된 것과 같은 축압기(39), 압력 펌프(38) 및 유압 유체 회수 용기(42)에 연결될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예 이외에 다른 실시예의 센서도 사용될 수 있다. 가령, 차량의 경사부(기울어질 수 있는 부분)와 함께 이동하고 방향 제어 가능한 하나 이상의 바퀴를 차량에 설치할 수도 있다. 도 3에 도시된 센서(7)가 전자식 제어에 적합할 수도 있다. 이러한 목적을 위해, 연결 부재(35,35'와 36,36')는 슬라이딩 접촉부로서 설계될 수 있고, 포트(37)의 위치는 전원과의 여러 전기 접속점, 접지 및 하나 이상의 선형 모터에 대한 접속점을 결정한다. 상기 센서는 토크를 측정하는 대신에, 작용력을 측정하도록 설계될 수도 있다. 다음에 조향 휠과 전방 포크 사이에서 작용하는 수직력이 이용된다. 상기 수직력은 가해진 조향 토크에 정비례한다. 다음에 포트가 마련된 하우징 안쪽에 조향 로드의 길이 방향으로 미끄러질 수 있는 차단 밸브가 설치될 수 있고, 이 차단 밸브는 작용하는 조향력의 함수로서 포트의 개폐를 제어한다. 차단 밸브는 가령, 스프링 부재에 의해 중립 위치에 유지될 수 있다. 도 3에 기초하여, 당업자는 전문 지식을 기초로 전기적으로 제어되는 상기한 형태의 센서를 쉽게 만들어낼 수 있을 것이다. 그러나, 더 큰 신뢰성을 제공하는 유압식 장치가 바람직하다. 이러한 신뢰성의 수준은 특히 자동차에 있어서 중요하다.
도 5에는 차량(101)의 일부분이 도시되어 있다. 도면에는 중앙 프레임(102)이 도시되어 있는데, 자세히 도시하지는 않은 방법으로 차체(도시하지 않음), 좌석, 제어 페달 등이 상기 프레임에 부착되어 있다. 프레임(102)은 바퀴 상에서 구동될 수 있다. 도 5에는 2개의 앞바퀴(103) 만이 도시되어 있다. 선택적으로, 이들 바퀴는 뒷바퀴일 수도 있다. 당업자에게는, 도 5에서 도시하지는 않았지만, 차량(101)이 하나 이상의 뒷바퀴(도 5에서 도시하지 않음)에서 구동될 수 있게 지지될 수도 있다는 것이 명백하다. 상기 하나 이상의 바퀴들은 가령, 중앙에 위치한 단 하나의 바퀴일 수 있고, 가령 앞바퀴(103)의 트랙 폭과 비교될 수 있는 트랙 폭을 갖는 2개의 바퀴일 수도 있다. 차량(101)은 쌍차축 또는 다수의 차축 차량일 수 있다. 도시된 바와 같이, 앞바퀴(103)는 동일 차축 상에 설치되어 있다. 두 바퀴가 동일한 또는 본질적으로 동일한 차축 상에서 비교적 밀접하게 서로 나란히(가령, 몇몇 바퀴 폭보다 크지 않은 바퀴 사이의 간격을 두고) 배치될 때, 이러한 바퀴들은 본 발명의 테두리 안에서 하나의 바퀴로 간주될 것이다. 사실, 차량이 상기 바퀴들에 의해 평형 상태로 유지되는 한 바퀴의 수는 중요하지 않다. 이것은 차량이 적어도 이른바 3륜 차량이어야 한다는 것을 의미한다.
도 5에는 조향 칼럼(column)(105)을 중심으로 회전할 수 있는 조향 휠(104)도 도시되어 있다. 조향력 센서(도시하지 않음) 또는 조향 휠 움직임 센서(도시하지 않음)가 조향 칼럼(105) 상에 또는 다른 적당한 곳에 장착될 수 있다. 상기 센서는 도 4와 관련하여 설명한 형태의 것일 수 있다. 이러한 센서로부터 얻은 데어터는 차량이 곡선로에서 안쪽으로 기울어지는 정도를 제어하는 데 사용된다. 상기 센서에서 얻은 데이터는 소위 차량 경사 기구(도시하지 않음)로 전송되고, 이것에 의해 차량의 경사부는 비경사부(기울어질 수 없는 부분)에 대해 동력의 도움을 받아 (원하는 방향 및 원하는 정도로) 기울어진다. 가령, 동력의 도움을 받아 두 부분이 서로에 대해 제어되어 기울어지게 하기 위하여, 차량 경사 기구에는 하나 이상의 유압식 또는 공기압식 피스톤/실린더 조합체 또는 길게 할 수 있거나 짧게 할 수 있는 다른 구동 부재 또는 회전 구동 부재가 마련될 수 있다. 상기 경사 기구는 도 2에 도시된 것과 같은 형태일 수 있다. 조향 휠(104)에서 멀리 이격된 단부에서, 조향 컬럼(105)은 후방 조향 로드(106)가 옆쪽으로 이동할 수 있도록 일반적으로 종래의 조향 변속 기구를 구비한다. 또한 전방 조향 로드(107)가 있는데, 이는 종래의 방법으로 힌지형 링크(108)를 통해 각 바퀴(103)의 허브(109)에 연결되어 있다. 조향 로드(106,107)와 링크(108)의 조립체는 자동차에 있어서 통상적인 바퀴(103)의 허브 조향용 장치를 결정한다. 도 7은 조향 칼럼(105)이 어떻게 조향 변속 기구(110)를 통해 후방 조향 로드(106)에 맞물리는지를 보다 자세히 도시하고있다. 이 특별한 경우에 있어서, 종래의 랙(rack) 변속기가 사용되어 왔다.
특히 도 5에 도시된 바와 같이, 프레임(102)은 빔 부재(111)를 통해 조향 로드(106,107)에 대해 지지된다. 특히 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 빔 부재(111)는 후방 조향 로드(106)와 전방 조향 로드(107)를 통해 연장된다. 이러한 목적을 위해, 전방 조향 로드(107)에는 수직 슬릿(112)이 마련된다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 후방 조향 로드(106)에는 차량의 종축에 평행한 종축을 중심으로 회전할 수 있도록(즉 도 9 및 도 10의 이중 화살표 A에 따라서) 회전 부재(113)가 장착되어 있다. 슬릿(114)이 상기 회전 부재(113) 내에 마련되고, 이 슬릿 내에 빔 부재(111)가 활주 가능하게 넣어져 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 빔 부재(111)는 슬릿(112)을 관통하여 연장하는 위치에서 원형의 단면을 갖는다. 도 9 및 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 빔 부재(111)는 슬릿(114)을 관통하여 연장하는 위치에서 직사각형의 단면을 갖는다. 따라서, 빔 부재(111)는 슬릿(112)에 대해 그 종축을 중심으로 회전할 수 있지만 회전 부재(113)에 대해 상기 그 종축 둘레로 회전할 수는 없다. 차량이 직선 주행할 때(도 9), 슬릿(114)은 수평하다. 곡선로(오른쪽으로의 곡선로는 도 10에 도시되어 있다) 둘레를 운행할 때, 슬릿(114)은 기울어진 위치에 있게 된다. 직선 주행을 위해, 빔 부재(111)는 회전 부재(113)의 회전 축에 대해 주로 중앙에 위치한다. 빔 부재(111)는 바퀴(103)의 적당한 캐스터에 의해 가령, 전방 조향 로드(107)에 대해 중앙에 유지된다. 조향 휠(104)을 (도 9에서 오른쪽으로) 돌리면, 후방 조향 로드가 도면에서 왼쪽으로 이동함으로써 빔 부재(111)는 그 중앙 위치에서 오른쪽으로 이동한다. 오른쪽으로의 커브가 취해진다. 후방 조향 로드(106)를 바라는 대로 왼쪽으로 이동시키기 위해서는, 조향 휠(104)에 의해 수평력(FH)이 발생되어야 한다. 이것은 조향 휠(104)에 가해지는 토크를 필요로 하고, 그 크기와 방향은 전술한, 가령 조향 칼럼(105)에 장착된 조향력 센서(도시하지 않음)에 의해 측정될 수 있다. 수직력(FV)(중력과 반작용하는 힘)과 함께 수평력(FH)은, 초기에 슬릿(114)의 종방향에 대해 어떤 각도록 향해 있는 합력(FR)을 결정한다. 차량 경사 기구(보이지 않음)는, 차량(101)의 경사부(102)가 종축을 중심으로 오른쪽으로 기울어지도록 하기 위하여 조향력 센서로부터의 신호를 통해 제어된다. 그 결과, 회전체(113)는 그 축을 중심으로 회전한다. 즉, 오른쪽으로의 조향시, 회전체는 도 10에 도시된 평형 위치까지 회전한다. 상기 기울어짐의 결과, 합력(FR)은 슬릿(114)의 종방향에 대해 점점 수직인 위치를 채택할 것이며, 그 결과 조향 휠(104)을 통해 발생되는 필요한 조향력은 같은 속도로 감소하여, 기울어진 평형 위치에 도달하면 제로가 된다. 조향력 센서는 계속 감소하는 조향 휠(104) 상의 조향력을 같은 속도로 검출하고, 따라서 차량 경사 기구를 제어한다. 일정한 속도와 곡률 반경(그리고 옆바람 및 다른 스트레스)으로 곡선로를 도는 동안, 조향 휠(104) 상의 조향력이 제로로 떨어지면, 상기 차량 경사 기구는 차량 경사부의 기울어진 평형 위치를 유지한다. 프레임(102)이 그 뒤쪽에서 중앙에 위치한 하나의 뒷바퀴(3륜 차량의 형태)에 의해 지지되는 경우, 상기 중앙에 장착된 뒷바퀴는 프레임(102)과 함께 기울어지도록 설계될 수 있다. 차량이 가령, 프레임(102)의 뒤쪽이 마찬가지로 2개의 바퀴에 의해 지지되고, 앞바퀴(103)의 트랙 폭에 상응하는 트랙 폭을 갖는 4륜 차량이라면, 프레임(102)을 상기 뒷바퀴에부착하기 위해 자유로이 회전할 수 있는 회전체를 선택할 수 있는데, 회전체는 마찬가지로 뒤차축에 대해 차량(101)의 종축과 평행한 축을 중심으로 자유로이 회전할 수 있다. 물론, 당업자에게는 다른 해결책이 명백할 수 있다. (가령, 차량용 동력 보조식 조향 기구에 기초하는) 피드백 기구에 의해, 인공적인 수단으로, 기울어진 평형 위치(도 10)에서도 조향 휠(104)에 조향력이 가해지게 함으로써, 운전자는 곡선로를 도는 동안에도 "승차감"을 유지할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 가령 적당한 비틀림 부재를 조향 컬럼(105)에 합체할 수 있다. 선택적으로, 곡선로를 도는 중에 차량의 경사부가 그 평형 위치까지 완전히 기울어지지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 합력(FR)은 슬릿(114)의 길이 방향에 완전히 수직하지는 않게 된다. 따라서, 운전자는 일정한 속도로 일정한 곡률 반경의 곡선로를 도는 경우에도 조향 휠(104)에 힘을 계속 가해야만 한다. 곡선로를 도는 중에, 기울어진 평형 위치와 실제 경사 위치 사이의 편차는 점진적인 곡선을 따라갈 수 있으므로, 빨리 운전할 때 및/또는 보다 가파른 곡선로를 돌 때, 운전자는 조건에 일치하는 피드백을 감지할 수 있음은 당업자에게는 명백하다. 이러한 형태의 피드백 기구는 특히 직접식이고 가령, 바깥쪽에서부터 작동되어야 하는 비틀림 부재 등을 필요로 하지 않는다.
마지막으로, 도 8에는 허브(109)에 대한 후방 조향 로드와 전방 조향 로드(107)의 위치가 도시되어 있다. 후방 조향 로드(106)는 허브(109) 및 타이어가 도로에 맞물리는 지점과 일렬로 되어 있음이 명백하다. 필요한 캐스터는 전방 조향 로드(107)에 의해 달성된다.
프레임(102)이 기울어지는 중에, 빔 부재(111)는 전방 조향 로드(107)의 슬릿(112)에 대해 위아래로 이동한다.
이런 식으로 조향 휠의 움직임 또는 조향력의 직접적인 함수로서 프레임(102)이 차량(101)의 종축에 평행한 축을 중심으로 기울어지는 것을 제어할 수 있으며, 그 결과 가령, 가속 센서와 같은 것이 추가로 필요하지 않다.
회전 부재(113)를 후방 조향 로드의 경로면으로 도입하는 것은 그 자체로는 필요하지 않다. 중요한 것은 프레임(102)이, 바람직하게는 직선인 가이드면을 따라 안내되도록 하는 것인데, 상기 가이드면은 차량(101)의 비경사부[여기서는 조향 로드(106,107)]에 대해 수평 또는 경사진 위치를 취할 수 있다.
도 1 내지 도 4의 구성품들에 상응하는 도 11, 도 12 및 도 13에 도시된 구성품들에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용한다.
도 11에는 차량(1)의 비경사부(10)에 대해 특히 유용한 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서, 차량의 전방부(9)가 기울어지는 중에 뒷바퀴(2)의 스프링 현가 장치의 부정적 효과는 적절한 정도로 제한되거나 제거될 수도 있다. 이것은 뒷바퀴(2)의 스프링 현가 장치를 특별히 복잡한 구조로 하지 않고도 가능하다. 차량(1)의 일반적인 거동은 또한 도 11에 따른 실시예에 의해 개선될 수 있다. 도 11에 따른 실시예는 다음과 같은 관점, 즉 전방부(9)의 경사 운동에 미치는 뒷바퀴(2) 스프링 현가 장치의 가능한 분열 효과는 전방부(9)가 기울어질 때 비경사부(10)에 의해 발생된 반작용 토크에 반발하는 토크를 동력 보조 수단에 의해 바퀴(2)에 발생시킴으로써 감소되거나 제거될 수 있다는 관점에 기초한 것이다. 바퀴(2)에 의해 동력 보조 방식으로 발생되는 상기 반발 토크의 크기는 반작용 토크의 크기와 동일할 수 있다. 그러나 어떤 상황하에서는 그 토크의 크기가 반드시 같을 수는 없다. 이 경우에서는 복동식 실린더/피스톤 조합체인 구동 부재(200)의 도움으로 반발 토크가 발생된다. 각 바퀴(2)는 피벗 아암(201)에 의해 구동 부재(200)에 연결되어 있다. 각 피벗 암(201)은 힌지점(202)에서 차량의 비경사부(10)에 피벗식으로 연결되어 있다. 구동 부재(200)를 길게 또는 짧게 함으로써, 각각의 힌지점(202)에 대해 반대 방향으로 피벗 암(201)이 피벗될 수 있어, 반발 토크가 발생한다. 바퀴(2)의 스프링 현가 장치는 스프링과 감쇠 부재(203)에 의해 제공되는데, 이것은 종래의 형태일 수 있으며, 본 명세서에는 개략적으로만 도시하였다. 상기 부재(203)는 한 쪽에서 각 피벗 암(201)과 차량(1)의 비경사부(10)에 연결되어 있다.
상기 구동 부재(200)는 그 작동 중에 부재(203)의 작동이 영향받지 않거나 가능한 한 최소한의 영향을 받도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 구동 부재(200)는 가령 도로 표면이 평평하지 않음에 따른 비경사부(10)에 대한 바퀴(2)의 이동이 반발 토크가 우세할 때조차도 허용되는 그러한 식으로 구성되는 것이 바람직하다. 이것은, 그러한 바퀴(2)의 이동의 결과 상기 부재(203)의 압축 또는 완화가 구동 부재(200)에 의해 가능하다는 것을 의미한다. 구동 부재(200)가 유압식 또는 공기압식으로 작동되는 실시예의 경우에 있어서, 도 12에 상응하는 실시예가 바람직하다.
도 12에 도시된 센서(7)는 도 3 및 도 4에 따른 별법의 실시예를 단순화한 실시예이다. 당업자에게는, 도 3 및 도 4 또는 그 밖의 변형예에 따른 센서(7)가어떻게 도 12에 따른 실시예에 사용될 수 있는지가 명백하다. 상기 센서(7)는 차량 경사 기구의 상기 복동식 실린더/피스톤 조합체(22)를 제어하는 데 주로 사용된다. 상기 복동식 실린더/피스톤 조합체(22)의 구조는 도 2에 도시된 구조와는 다르다. 당업자에게는, 도 2에 따른 경사 기구 구동 부재가 도 12에 따른 실시예에 어떻게 사용될 수 있는지가 명백하다. 도 12에 따른 실시예에 있어서, 기울어짐 효과를 얻기 위해서 하나의 복동식 실린더/피스톤 조합체(22)의 사용을 선택하였다. 상기 복동식 실린더/피스톤 조합체(22)는 예비인장용 조립체(204)에 직렬로 연결되어 있는데, 그 조립체에 의해 복동식 실린더/피스톤 조합체(22)는 중립인 중간 위치로 예비인장된다. 도시된 상기 별법의 실시예에 있어서, 이러한 목적을 위해, 로드(208)에 의해 립 부재(24,25)에 연결된 접시형 부재(207)의 양쪽에 있는 2개의 스프링 부재(205, 206)로 복원용 부재(204)가 형성된다. 물론, 경사 기구의 복동식 실린더/피스톤 조합체(22)를 중립인 중간 위치로 복원시키기 위해 다른 부재를 생각할 수도 있다. 복동식 실린더/피스톤 조합체(22)로 연장되는 라인(28,29)들 사이에는 설정 상태를 조정할 수 있는 교축 부재(209)가 수용되어 있다.
마찬가지로, 제어 부재(210)가 도 12의 유압 회로에 합체되어 있다. 상기 제어 부재는 도 13에 보다 상세히 도시되어 있다. 상기 센서(7)는 제어 부재(210)의 위치를 제어하여 구동 부재(200)를 제어한다.
상기 제어 부재(210)는 도 13에 보다 상세히 도시되어 있다. 상기 제어 부재(210)에는 공동(cavity)이 마련된 케이싱(212)이 포함되어 있는데, 상기 공동 내에서 본체(211)는 도면의 오른쪽에서 왼쪽으로, 그리고 왼쪽에서 오른쪽으로 이동할 수 있다. 상기 본체(211)의 이동은 그 단부에 작용하는 압력차에 의해 제어된다. 상기 압력차는 라인(28,29)에 의한 압력차의 발생에 상응하는 방식으로 유압 라인(213,214)에 의해 조정된다. 또한, 본체(211)의 외주면에는 차단 부재(215)가 수반되며, 그 부재(215)들의 사이에는 제어 부재(216)가 있다. 본체(211)가 이동하게 되면, 차단 부재(215)는 유입 개방구(217,218) 중 어느 하나를 드러내고, 동시에 유입 개방구(217,218) 중 다른 하나는 폐쇄된다. 유입 개방구(217)는 펌프(38)에 의해 발생된 압력이 작용하는 라인(219)에 연결되어 있다. 유입 개방구(218)는라인(220)에 연결되어 있는데, 이 라인에서는 라인(219)(본 실시예에서는 하측에 있다)에서 작용하는 압력과는 상당한 차이가 있는 압력이 작용하다. 원칙적으로, 도시된 실시예에 있어서, 라인(220)은 압축되지 않는데 상기 라인은 오일 저장부(42)로 개방되어 있기 때문이다. 따라서, 본체(211)가 이동함으로써, 제어 부재(216)에 압력차가 발생되어, 라인(213,214)의 압력차로 인해 본체(211)에 발생된 작용력과 반작용하는 반작용력이 생긴다. 그 결과, 각각의 경우에 있어서, 본체(211)는 라인(213,214와, 219,220)에 의해 발생된 압력차에 따라 평형 위치를 취한다. 하나의 공통 압력원[펌프(38)와 축압기(39)]을 가정하면, 본체(211)의 단부(221) 표면적과 제어 부재(216)의 표면적(222)의 비를 변화시킴으로써, 본체(211)가 그 평형 위치로 이동하는 정도를 설정할 수 있다. 이러한 수단에 의해 유입구(217)의 개방 정도와 유입구(218)의 폐쇄 정도, 그리고 그 역의 경우도 제어될 수 있다. 제어 부재(216)의 양쪽에 있는 챔버가 각 라인(223,224)을 통해 부재(200)의 피스톤 부재(225)의 양쪽에 있는 챔버에 연결되어 있기 때문에, 결과적으로 단부면(221)에서의 압력차로 인한 작용력이 피스톤 부재(225)에 작용하고, 따라서 상기 피스톤 부재(225) 역시 본체(211)의 단부면과 제어 부재(216)에서 압력 차이로부터 평형 위치를 취한다. 본체(211)의 단부면(221)에서 압력차는 발생되는 조향력/조향 토크에 의해 제어되고, 이것에 의해 차량(1) 전방부(9)의 기울어짐 정도도 제어된다.
도 11에 도시된 오른쪽 바퀴(2)가 가령, 평탄하지 않은 도로를 만나고 그 결과 도면에서 상측 방향으로의 작용력을 받게 되는 경우, 도 13의 부재(225)는 초기에 도면에서 왼쪽으로 향하는 작용력을 받게 될 것이다. 그 결과, 라인(224) 내의 압력은 증가하게 되어 제어 부재(216) 위로 다른 압력 차이가 설정된다. 본체(211)의 단부면(221)에서 압력차가 변하지 않는다면, 그 결과 상기 본체(211)는 새로운 평형 위치를 향해 길이 방향으로 이동할 것이다. 이런 식으로 반발 토크는 차량(1)의 전방부(9)가 경사 운동하는 동안에 부재(200)에 의해 계속 유지될 수 있으며, 동시에 바퀴(2)는 현가 장치(203)의 탄성 작용과 감쇠 작용에 의해 불규칙한 도로 표면(226)을 따라갈 수 있게 된다.
실시예를 통해, 부재(210)의 작용을 다음과 같이 설명할 수 있다. 즉, 곡선로로 차량(1)을 조향하기 위하여 조향 휠(6)에 조향 토크를 가하면, 센서(7)에 의해 라인(213,214) 사이에 압력차가 생긴다. 그 결과, 본체(211)는 두 유입구(217)가 폐쇄되어 있는 중립의 중간 위치로부터 가령, 도면의 오른쪽으로 이동한다. 이러한 이동 중에, 도면에서 왼쪽의 유입구(217)는 폐쇄된 채로 남아 있고, 반면에 도면에서 오른쪽의 유입구(217)는 개방된다. 동시에, 도면에서 왼쪽의 유입구(218)는 개방된 채로 남아 있고, 도면에서 오른쪽의 유입구(218)는 폐쇄된다. 그 결과, 제어 부재(216)의 오른쪽에 작용하는 압력이 증가하여, 본체(211)가 오른쪽으로 이동하는 것이 방해된다. 본체(211)가 도면에서 오른쪽으로 더 이동할수록, 도면에서 오른쪽의 유입구(217)는 더 개방되고, 동시에 도면에서 오른쪽의 유입구(218)는 폐쇄되며, 그 결과 제어 부재(216)의 오른쪽에 작용하는 반작용 압력은 더욱 커진다. 이로 인해 본체(211)는 평형 위치에 도달한다. 제어 부재(216)에 작용하는 압력의 차이가 동시에 피스톤 부재(225)에 작용하기 때문에, 비경사부(10)상의 경사 기구에 의해 발생된 반작용 토크가 현가 장치(203)에 작용하는 효과를(대체로) 없애는 반발 토크가 부재(200)에 의해 적시에 동일한 지점에서 발생된다. 차량(1)의 전방부(9)가 기울여지면, 조향 휠(6)에 가해지는 조향 토크는 점차 감소한다. 동시에, 경사 운동이 감소함에 따라 라인(213,214)에 의해 발생된 본체(211) 위에서의 압력차 또한 점차 감소하게 되어, 본체(211)는 도면의 왼쪽을 향해 그 중립 위치로 돌아가고, 따라서 부재(200)에 의해 발생된 반발 토크도 비례적으로 감소한다.
물론, 차량(1)의 전방부(9)를 기울이기 위한 경사 기구의 복동식 실린더/피스톤 조합체(22)에 의해 야기된 토크로부터, 차량(1)의 비경사부(10)에 의해 발생되는 반작용 토크와 크기는 같고 반대 방향으로 작용하는 반발 토크를 발생시키기 위해 다른 방법을 생각할 수도 있다. 가령, 제어 부재(210)는 전기적 등가물에 의해 대체될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 장치에 의해, 반발 토크가 작용할 때 조차도 비경사부(10) 상의 바퀴가 불규칙한 도로 표면(226)을 계속 따라갈 수 있게 된다. 이러한 목적을 위해, 비경사부(10) 상의 바퀴(2)의 압축과 완화가 변함없이가능한 방식으로 반발 토크 발생용 구동 부재를 구성하는 것이 바람직하다.
부재(210)는 전방부(9)가 있는 차량에만 사용되는 것은 아니다. 곡선로를 돌 때 차량이 곡선로의 바깥쪽으로 기울어지게 하는 대신에 차량의 수평을 일정하게 하도록 반발 토크를 발생시키기 위하여, 3륜 또는 복수 개의 바퀴가 장착된 차량에서 흔한 것처럼 경사 기구가 없는 종래의 차량을 사용하는 것도 생각할 수 있으며, 이러한 경우에 각 바퀴의 압축과 완화는 바퀴의 각 현가 장치를 구속하지 않고도 변함없이 가능하다. 물론, 도 11 내지 도 13에 도시된 실시예의 다른 변형예를 생각할 수 있다. 가령, 아암(201)을 조인트식으로 구동시키는 하나의 실린더/피스톤 조립체(200)는 가령, 2개의 실린더/피스톤 조립체에 의해 대체될 수 있는데, 암(201)을 개별적으로 제어하기 위하여 각 조립체는 한 측면에서 비경사부(10)에, 그리고 다른 측면에서 각각의 암(201)에 연결되어 있다. 도 11 내지 도 13은 구동 로드(230)가 어떻게 실린더/피스톤 조립체(200)의 두 단부 벽(231)을 관통하여 연장되는지를 도시하고 있다. 그 결과, 피스톤 부재(225)는 각각의 그 접합면에 대해 동일한 표면적을 갖는다. 당업자에게는, 다른 구조를 선택할 수 있다는 것은 명백하다. 원하는 토크는 실린더/피스톤 조립체(소위 선형 액츄에이터) 대신에 회전 부재에 의해서도 발생될 수 있다.
작용력은 가령, 압력차에 의한 것 대신에 기계적 또는 전자기적 수단에 의해 본체(211)에 가해질 수도 있다. 가령, 기계적 방법은 연신/압축 스프링에 의한 것일 수 있다. 본체(211)의 이동은 변위보다는 작용력에 기초하여 제어되는 것이 유리하다.

Claims (19)

  1. 땅에 안착하는 3개 이상의 바퀴(2,3)가 장착된 차량(1)으로서,
    2개 이상의 바퀴(2)는 차량의 종축에 대한 무게 중심의 양쪽에 설치되고, 적어도 하나의 바퀴(3)는 방향 제어가능하며,
    주행 중에, 상기 방향 제어 가능한 바퀴(3)의 방향을 변화시키거나 그 변화를 유지할 목적으로 차량의 적어도 전방부(9)가 차량의 종축을 중심으로 기울어질 수 있고, 제어 부재(6)가 상기 적어도 하나의 방향 제어 가능한 바퀴(3)를 제어하며, 동력 보조식 경사 부재(22,22')가 상기 차량의 일부분을 차량의 종축에 대해 기울이는 차량(1)에 있어서,
    상기 차량은 자체 안정식이고, 상기 차량에는 주행 중에 방향을 변화시키거나 그 변화를 유지할 목적으로 상기 방향 제어 가능한 바퀴(3)에 가해지는 하중의 크기 및 방향을 기록하기 위해 상기 방향 제어 가능한 바퀴(3)에 연결되는 센서(7)가 포함되며, 이 센서(7)는 센서에 의해 기록된 값에 따라서 경사를 만들어 내도록 상기 동력 보조식 경사 부재(22,22')에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량(1).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 센서(7)에는, 상기 제어 부재(6)와 상기 방향 제어가능한 바퀴(3)를 서로 연결하는 조향 슬라이더(32)가 포함되며, 이 조향 슬라이더(32)의 비틀림 정도와 방향은 상기 방향 제어 가능한 바퀴(3)에 가해지는 부하의 크기 및 방향의 척도인 것을 특징으로 하는 차량(1).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 적어도 하나의 방향 제어 가능한 바퀴(3)는 차량의 전방부(9)와 함께 기울어질 수 있는 것인 차량(1).
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방향 제어 가능한 바퀴(3)에는 캐스터가 제공되는 것인 차량(1).
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제어 부재(6)는 조향 컬럼을 중심으로 회전할 수 있는 종래의 조향 휠 또는 조향 바(bar)를 포함하는 것인 차량(1).
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제어 부재(6)는 차량(1)의 직선 주행에 상응하는 그 중립 위치로부터 상기 동력 보조식 경사 부재(22,22')에 의해 발생된 복원력의 작용에 반발하여 이동할 수 있는 것인 차량(1).
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 조향 슬라이더(32)의 외주에는 외주 방향으로 연장되고 약간의 거리를 두고 배치되는 제1 연결 부재(35,35')와 제2 연결 부재(36,36')가 마련되고, 상기 제1 연결 부재(35,35')는 외주 방향으로 제2 연결 부재(36,36')보다 더 큰 거리로 연장되며, 상기 조향 슬라이더 둘레의 상호 고정된 위치에는 제1 작동 접촉부, 제2 작동 접촉부 및 단락 접촉부가 배치되고, 상기 조향 슬라이더는 접촉부에 대해 그 종축을 중심으로 또는 그 역으로 회전할 수 있으며, 상기 접촉부와 상기 연결 부재(35,35',36,36')는, 상기 제2 연결 부재(36,36')가 단락 접촉부 및 제1 작동 접촉부 또는 제2 작동 접촉부 어느 하나와 접촉할 수 있고, 상기 제1 연결 부재(35,35')는 제1 작동 접촉부 및 제2 작동 접촉부에 접촉할 수 있고, 제1 연결 부재가 제1 작동 접촉부 및 제2 작동 접촉부와 접촉할 때 상기 제2 연결 부재(36,36')는 오로지 단락 접촉부에 연결되도록 배치되는 것인 차량.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 센서(7)의 작동은 차량의 속도에 의존하는 것인 차량(1).
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방향 제어 가능한 바퀴(3)의 방향을 변화시키기 위해 하중을 측정하기 위한 제2 센서가 제어 부재(6)와 방향 제어 가능한 바퀴(3) 사이에 수용되고, 이 센서는 제어 부재(6)에 의해 발생되는 필요 제어하중을 감소시키는 동력 보조식 구동 부재에 연결되며, 상기 제2 센서의 작용은 차량 속도가 감소함에 따라 선택적으로 증가하는 것인 차량(1).
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 차량의 전방부(9)는 서로 연결된 동력 보조식 경사 부재(22,22')의 작용에 의해 상기 종축을 중심으로 기울어질 수 있고, 상기 2개의 동력 보조식 경사 부재는 차량의 전방부(9)가 중립 위치에 있을 때 모두 제한 위치에 있게 되며, 상기 2개의 동력 보조식 경사 부재는 한 쪽 방향 또는 다른 방향으로 차량의 전방부(9)를 각각 기울이기 위해, 선택적으로 개별적으로, 다른 각각의 제한 위치에 이를 수 있게 되는 것인 차량(1).
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 동력 보조식 경사 부재인 2개의 실린더/피스톤 조합체(22,22')는 한 단부에서 고정된 상호 간격을 유지하고, 각 실린더/피스톤 조합체의 타단부는 상기 차량 일부분의 경사축으로부터 어느 정도 이격되어 각각 차량의 전방부(9)와 차량의 비경사부(10)에 연결되고, 상기 실린더/피스톤 조합체는 복동식인 것인 차량(1).
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 구동되는 바퀴(2)는 차동 장치를 통해 공통의 회전축 상에 연결되는 것인 차량(1).
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 조향 휠의 움직임의 함수로서 상기 조향 휠에 가해지는 조향력을 결정하거나 커브(곡선) 반경의 함수로서 경사 속도 또는 보상 속도(righting speed)를 결정하는 위치 센서가 제어 회로에 합체되어 설치되는 것인 차량(1).
  14. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 차량의 전방부(9)는 직선 가이드 경로(114)에 대해 차량의 길이 방향에 대체로 수직한 방향으로 안내되며, 그 위치는 차량의 종축에 대체로 평행한 축을 중심으로 조정 가능한 것인 차량(1).
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 가이드 경로는, 상기 차량의 비경사부에 대해 차량(101)의 종축에 대체로 평행한 축을 중심으로 회전할 수 있는 회전 부재(113) 내의 슬릿(114)인 차량.
  16. 청구항 15에 있어서, 휠 허브 조향에 있어서, 상기 회전 부재(113)는 전방 조향 로드(107)와 후방 조향 로드(106)에 대해 회전 가능하고, 차량(101)의 길이 방향에서 보았을 때 추가의 가이드 경로(112)가 회전 부재(113)로부터 어느 정도 이격되어 존재하며, 상기 추가의 가이드 경로는 차량(101)의 중립적인 비경사 위치에서 제1 가이드 경로(114)에 대체로 수직이며, 이 추가의 가이드 경로(112)를 따라 프레임(111)이 안내되는 것인 차량.
  17. 청구항 11에 있어서, 상기 차량(1)의 비경사부(10)에 작용하는 반발 토크를 발생시키는 수단이 마련되고, 상기 반발 토크는 차량(1)의 전방부(9)의 경사 운동을 얻기 위해 경사 기구에 의해 발생된 토크로부터 비경사부(10)에 의해 발생된 반작용 토크와 반대 방향으로 가해지고 그 크기는 동일한 것인 차량.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 차량(1)의 비경사부(10)의 바퀴(2) 상에서의 맞물림을 위한 제어 구동 부재(200)가 마련되고, 이 부재는 바퀴(2)에 대해 비경사부(10)를 기울이기 위한 작용력을 발생시키기 위하여 상기 비경사부(10)에연결되는 것인 차량.
  19. 청구항 18에 있어서, 각각의 포트(217,218)와 임의로 맞물리거나 맞물림 해제되는 부재(211)가 구비되고, 이 부재(211)에는 제1 부재(221)와 제2 부재(222)가 구비되며, 조향 휠(6)에 가해지는 조향 토크에 비례하는 제1 신호가 상기 제1 부재(221)에 작용하고, 제2 신호가 포트(217,218)의 위치에 따라 상기 제2 부재(222)상에 작용하며, 상기 신호들은 부재(211)의 평형 위치를 결정하며, 제2 부재(222)에 작용하는 신호는 또한 반발 토크를 발생시키도록 제어 구동 부재(200)에 작용하는 것인 차량.
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