KR101835901B1 - 가변 트랙을 갖는 차량 - Google Patents

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Abstract

차량은 넓은 트랙과 좁은 트랙 사이에서 조정가능한 트랙 폭을 갖는 전방 바퀴들(111, 112)의 쌍을 갖는 전방 차축, 후방 바퀴(121)를 갖는 드라이브 후방 차축, 상기 전방 바퀴들(111, 112)이 좁은 트랙으로 설정되었을 때 상기 후방 바퀴(121)의 선회를 제어하도록 구성된 조향 수단, 그리고 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 넓은 트랙의 경우의 휘일 베이스가 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 좁은 트랙의 경우 보다 더 길어지도록, 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙 폭을 변화시키게끔 그리고 전방 차축과 후방 차축 사이의 바퀴 베이스를 변화시키게끔 구성되는 트랙 폭 제어 수단을 포함한다.

Description

가변 트랙을 갖는 차량{A VEHICLE HAVING VARIABLE TRACK}
본 발명은 가변 트랙을 갖는 차량들에 관한 것이다.
차량들의 조종성(maneuverability) 및 안정성을 개선하기 위한 노력이 계속되었다.
예를 들어, 다른 환경들에서의 차량들의 이용, 여러 속도들에서 차량 공기역학의 조정 또는 여러 가지 드라이빙(driving) 조건들에서 차량 안정성의 조정을 용이하게 하도록 가변 트랙 차축이 공지되어 있다. 또한, 보다 빠른 속도들에서 차량의 드라이빙 능력을 높이기 위한 틸팅가능한(tiltable) 프레임을 갖는 삼륜 차량들이 또한 공지되어 있다.
예를 들어, 미국 특허 제 US 6902022 호는 변환가능한 전방 단부 및 가변 트랙 폭을 갖는 트랙터를 제시하고 있다. 그러한 트랙터는 조향가능하고, 상호교환가능한 전방 바퀴 조립체 및 조정가능한 후방 트랙 폭을 가진다. 제거가능한 전방 바퀴 조립체는 하나의 바퀴와 2개의 바퀴의 전방 바퀴 조립체 사이의 용이한 변환을 허용한다. 상호교환가능한 전방 바퀴 조립체와 조합하여, 조정가능한 후방 바퀴 트랙 폭은 트랙터의 선회 반경의 변경을 허용한다. 명백하게, 이러한 구성은 넓은 선회 반경의 크고 무거운 차량에 관한 것이고, 선회 반경은 후방 트랙의 폭에 의해서 조정가능하다.
다시, PCT 출원 제 WO 9950128 호는 각 측면에 평행사변형의 링키지를 구비하는 짧고, 좁은 차량을 제시하고 있으며, 상기 링키지에는 전방 바퀴 또는 후방 바퀴가 연결되며, 그에 따라 협력적인 방식으로 바퀴들의 변위가 가능하다. 차량은 전방 바퀴들을 통해서 조향되고, 그리고 비록 후퇴된(retracted) 위치에서 선회 범위가 제한되지만, 조향 메커니즘은 전방 바퀴들이 그들의 변위 범위와 무관하게 조향될 수 있도록 구성된다. 후방 바퀴들은 조향가능하지 않다.
미국 특허 제 US4717164 호는 고정된 샤시 섹션에 대해서 회전가능한 회전가능 샤시 섹션, 조향 메커니즘 및 뱅킹(banking) 메커니즘을 포함하는 도로용 차량을 제시하고 있는데, 상기 뱅킹 메커니즘은 조향 메커니즘이 차량을 조향하기 위해서 작동될 때마다 수평 축을 중심으로 회전가능한 샤시 섹션을 자동적으로 회전시킨다. 그러한 차량은 저속에서 불안정해져 급격하게 선회할 수 있다.
미국 특허 제 US5927424 호는 적어도 3개의 바퀴들을 갖는 자체 균형 차량을 제시하는데, 상기 바퀴들 중 하나는 조향가능하고 그리고 2개는 조향가능하지 않으며, 상기 차량의 적어도 하나의 섹션은 동력식 틸트 요소를 통해 차량의 길이방향 축을 중심으로 틸팅될 수 있다. 운행 중에 조향가능한 바퀴의 방향에 있어서의 변화 방향 및/또는 센서 크기 측정의 함수로서 그러한 틸트가 생성된다. 차량은, 단 하나의 조향가능한 바퀴로 인해서, 제한된 조향 능력들을 가진다.
미국 특허출원 제 US20060170171 호는 샤시를 틸팅시키기 위해서 회전 축선들을 가로질러 이동하도록 구성된 전방 바퀴들 및 틸팅가능한 샤시를 갖는 차량을 제시하고 있다. 전방 바퀴들은 가변 트랙 폭을 가지고, 느린 속도들에 대해서 넓은 트랙으로 그리고 빠른 속도에 대해서 좁은 트랙으로 설정되도록 구성되어, 높은 속도들에서 틸팅을 허용한다. 차량은 모든 바퀴들과 함께 전체 샤시를 틸팅시킴으로써 틸팅가능하다.
전술한 차량들의 단점은, 그러한 차량들이 주차시에 비교적 큰 공간을 차지한다는 것이고 및/또는 적은 선회 범위 또는 넓은 트랙으로 인해서 느린 속도들에서 제한된 조향 능력을 갖는다는 것이다.
본 발명의 목적은, 빠른 속도에서 용이하고 안정적인 방식으로 드라이빙될 수 있는 한편, 느린 속도에서 높은 조종 능력을 허용하고 적은 주차 공간을 필요로 하는 차량을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 넓은 트랙과 좁은 트랙 사이에서 조정가능한 트랙 폭을 갖는 한쌍의 전방 바퀴를 갖는 전방 차축, 후방 바퀴를 갖는 드라이브(drive) 후방 차축, 상기 전방 바퀴들이 좁은 트랙으로 설정될 때 상기 후방 바퀴의 선회를 제어하도록 구성된 조향 수단, 그리고 상기 전방 바퀴들의 넓은 트랙의 경우의 휘일 베이스(base)가 상기 전방 바퀴들의 좁은 트랙의 경우 보다 더 길어지도록 상기 전방 바퀴들의 트랙 폭을 변화시키고 전방 차축과 후방 차축 사이의 바퀴 베이스를 변화시키도록 구성되는 트랙 폭 제어 수단을 포함하는 차량을 제공하는 것이다.
상기 조향 수단은, 전방 바퀴들의 트랙 폭에 따라서, 실질적으로 수직인 축 주위에서 전방 바퀴들의 그리고 실질적으로 수직인 축 주위에서 후방 바퀴의 선회를 제어하도록 추가적으로 구성될 수 있다.
상기 조향 수단은 상기 전방 바퀴들이 넓은 트랙으로 설정된 경우에 상기 전방 바퀴들의 선회를 제어하도록 구성되는 한편, 상기 전방 바퀴들은 좁은 트랙으로 설정된 경우에 선회될 수 없다.
상기 후방 바퀴는 상기 전방 바퀴들이 넓은 트랙으로 설정된 경우에 선회될 수 없다.
트랙 폭 제어 수단은 전방 바퀴들의 각각에 연결된 위시본들(wishbones)의 쌍들을 포함할 수 있고, 위시본들의 각각의 쌍은 하나의 지점에서 중앙(central) 프레임에 그리고 다른 지점에서 푸시-풀 로드(push-pull rod)의 일 단부에 피봇식으로 연결되고, 상기 로드의 타단부는 중앙 선형 액추에이터의 피스톤에 피봇식으로 연결되며, 그에 따라 피스톤의 운동은 전방 바퀴들의 트랙 폭 및 바퀴 베이스의 변경을 유발한다.
트랙 폭 제어 수단은 넓은 트랙 구성으로부터 좁은 트랙 구성으로 전이될 때 차량의 중앙 축을 향해서 전방 바퀴들을 선회시키도록 그리고 좁은 트랙 구성으로부터 넓은 트랙 구성으로의 전이시에 차량의 중앙 축으로부터 멀리 전방 바퀴들을 선회시키도록 구성될 수 있을 것이다.
트랙 폭 제어 수단은 전방 바퀴들에 연결된 가변 길이 조향 로드들을 포함할 수 있다.
트랙 폭 제어 수단은 전방 바퀴들의 각각에 연결된 위시본들의 쌍들을 포함할 수 있고, 위시본들의 각각의 쌍은 하나의 지점에서 중앙 프레임에 그리고 다른 지점에서 푸시-풀 로드의 일 단부에 피봇식으로 장착된 후퇴 아암에 연결되고, 상기 로드의 타단부는 중앙 선형 액추에이터의 피스톤에 피봇식으로 연결되며, 그에 따라 피스톤의 운동은 전방 바퀴들의 트랙 폭 및 바퀴 베이스의 변경을 유발한다.
트랙 폭 제어 수단은, 전방 바퀴들의 개별적인 수직 축들 주위에서의 상기 전방 바퀴들의 선회를 조향하기 위해서, 일 단부가 조향 액추에이터들에 연결되고 그리고 타단부가 전방 바퀴들의 조향 너클 베어링들에 연결되는 조향 로드들을 포함할 수 있고, 상기 조향 액추에이터들은 중앙 프레임에 연결되고 그리고 변경가능한 길이를 가진다.
트랙 폭 제어 수단은 일 단부에서 드라이빙 아암에 피봇식으로 연결되고 그리고 타단부에서 상부 및 하부 후방 현가장치 아암들의 쌍에 피봇식으로 연결되는 상부 및 하부 전방 현가장치 아암들의 쌍을 포함할 수 있고, 상기 상부 및 하부 후방 현가장치 아암들의 쌍은 일 단부에서 중앙 프레임에 피봇식으로 연결되고 그리고 타단부에서 전방 바퀴의 조향 너클 베어링에 피봇식으로 연결되며, 상기 드라이빙 아암은 상기 중앙 프레임에 피봇식으로 장착되고 그리고 상기 중앙 프레임으로의 연결 지점에서 실질적으로 수직인 축 둘레에서 선회될 수 있으며 그에 따라 차량의 휘일 베이스 및 전방 바퀴들의 트랙 폭을 제어한다.
차량은 위치결정(positioning) 아암들을 포함하는 토우(toe) 제어 메커니즘을 더 포함할 수 있고, 전방 바퀴들의 토우를 제어하기 위해서 상기 토우 제어 메커니즘에 조향 로드들이 장착된다.
토우 제어 메커니즘은 베어링을 통해서 차량 프레임에 피봇식으로 연결된 베이스에 장착되어 베이스의 선회에 의해서 조향 로드들을 통해 전방 바퀴들의 선회를 조향할 수 있게 허용한다.
상기 전방 바퀴들은 개별적인 축들 둘레에서 선회될 수 있다
상기 전방 바퀴들은 공통 축 둘레에서 선회될 수 있다.
상기 전방 차축은 선형 액추에이터에 의해서 선회될 수 있다.
상기 후방 바퀴는 후방 바퀴의 반경 보다 더 큰 거리만큼 후방 바퀴의 중심으로부터 오프셋된 축 둘레에서 선회될 수 있다.
상기 후방 차축은 선형 액추에이터에 의해서 선회될 수 있다.
상기 차량은 상기 트랙 폭 제어 수단 및 조향 수단 모두의 동작을 제어하도록 구성된 선택기를 더 포함할 수 있다.
상기 선택기가 기어 레버에 커플링될 수 있다.
상기 차량은 후방 바퀴를 갖는 드라이브 후방 차축과 커플링되고 그리고 틸트 축을 중심으로 틸팅될 수 있는 틸팅가능한 부분을 포함하는 프레임, 전방 바퀴들의 쌍을 갖는 전방 차축과 커플링된 비(非)틸팅형(non-tiltable) 부분, 상기 틸팅가능한 프레임 부분과 커플링된 메인 본체 부분, 그리고 상기 전방 바퀴들이 넓은 트랙으로 설정될 때 상기 틸팅가능한 프레임 부분을 틸팅시키기 위한 틸팅 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 틸트 축이 차량의 길이방향 수직 대칭 평면 내에 놓일 수 있다.
상기 틸팅 수단은 상기 전방 바퀴들이 넓은 트랙에 있을 때 보다 상기 전방 바퀴들이 좁은 트랙에 있을 때 더 좁은 범위로 상기 틸팅가능한 프레임 부분을 틸팅시키도록 구성될 수 있다.
상기 틸팅 수단은 상기 전방 바퀴들이 좁은 트랙에 있을 때 상기 틸팅가능한 프레임 부분의 틸팅을 차단하도록 구성될 수 있다.
상기 틸팅 수단이 틸트 액추에이터를 포함할 수 있을 것이다.
상기 틸팅 수단이 후방 바퀴의 선회에 의해서 작동되는 자체 틸팅 메커니즘을 포함할 수 있을 것이다.
상기 길이방향 틸트 축은 도로 표면에 대해서 경사질 수 있다.
상기 차량은 차량의 캐빈(cabin)을 형성하고 링키지들과 커플링된 선형 액추에이터에 의해서 제어되는 폭을 갖는 탄성적인 외측 외장(shell)을 포함할 수 있으며 그에 따라 상기 캐빈의 폭이 상기 전방 바퀴들의 좁은 트랙의 경우 보다 상기 전방 바퀴의 넓은 트랙의 경우에 보다 더 넓게 된다.
본 발명은 예시적인 실시예들에 의해서 도면들에 도시되어 있다.
도 1a-1c는, 빠른 속도 드라이빙 모드에 상응하는 넓은 트랙 구성 및 느린 속도 주차 모드에 상응하는 좁은 트랙 구성에서, 본 발명에 따른 여러 가지 타입의 차량들을 도시한 측면도이다.
도 2a, 2b는 넓은 트랙 및 좁은 트랙 구성의 차량을 도시한 정면도이다.
도 3a, 3b는 넓은 트랙 및 좁은 트랙 구성의 차량을 도시한 사시도이다.
도 4는 넓은 트랙 구성의 차량의 샤시의 제 1 실시예를 도시한 평면도이다.
도 5는 개별적인 축들 둘레에서 전방 바퀴들이 선회된 넓은 트랙 구성의 차량의 샤시의 제 1 실시예를 도시한 평면도이다.
도 6 및 7은 후방 바퀴가 선회된 좁은 트랙 구성의 차량의 샤시의 제 1 실시예를 도시한 평면도이다.
도 8 및 9는 공통 축 둘레에서 선회가 가능한 전방 바퀴들을 갖는 샤시의 제 2 실시예의 평면도이다.
도 10은 넓은 트랙 구성의 차량의 샤시의 제 3 실시예를 도시한 평면도이다.
도 11a-11b는 각각 우측 및 좌측으로 선회되는 동안의 넓은 트랙 구성의 도 10의 차량의 샤시를 도시한 평면도이다.
도 12a-12c는 넓은 트랙 구성으로부터 좁은 트랙 구성으로의 전이 동안에 차량의 샤시를 도시한 평면도이다.
도 13a-13c는 좁은 트랙 구성으로부터 넓은 트랙 구성으로의 전이 동안에 차량의 샤시를 도시한 평면도이다.
도 14a-14c는, 넓은 트랙 구성에서, 전이 중에, 그리고 좁은 트랙 구성에서, 차량의 샤시의 제 4 실시예를 도시한 평면도이다.
도 15a, 15b는 넓은 트랙 및 좁은 트랙 구성에서 제 4 실시예를 도시한 정면도이다.
도 16a-16f는 토우 제어 메커니즘의 상세도이다.
도 17a-17c는 전방 바퀴들의 방향 조향의 일 실시예를 도시한다.
도 18은 선택기의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 19, 20 및 21 각각은 틸팅가능한 프레임을 갖는 차량의 측면도, 정면도 및 사시도이다.
도 22는 틸팅가능한 프레임을 갖는 차량에 대한 선택기의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 23a, 23b는 탄성적인 프로파일을 갖는 차량의 본체 및 및 프로파일 조정 메커니즘을 도시한 도면이다.
빠른 속도 드라이빙 모드에 상응하는 넓은 트랙 구성 및 느린 속도 주차 모드에 상응하는 좁은 트랙 구성에서, 본 발명에 따른 차량이 도 1a-1c에 측면도로 도시되어 있다. 도 2a, 2b 각각은 넓은 트랙 및 좁은 트랙 구성의 차량을 도시한 정면도이다. 도 3a, 3b는 넓은 트랙 및 좁은 트랙 구성의 차량을 도시한 사시도이다. 바람직하게, 차량은 한 명 또는 두 명의 사람을 위한 탑승 차량이고, 좁은 트랙 구성에서 약 1 m의 폭과 약 2-3 m의 길이를 가진다. 도 1a는 폐쇄된 부트(boot) 부분을 갖는 통상적인 탑승객 이송 차량을 도시하고, 도 1b는 투명한 부트 부분을 갖는 운반 차량을 도시하며, 도 1c는 개방-루프형의 레저용 이송 차량을 도시한다. 바람직하게, 차량은 전방 바퀴들(111, 112)의 쌍을 갖는 전방 차축 및 후방 바퀴(121)를 갖는 후방 차축을 구비하는 삼륜 차량이다. 그러나, 특정 실시예들에서, 차량은 보다 많은 차축들 및/또는 각 차축 상의 바퀴들을 가질 수 있을 것이다. 전방 바퀴들(111, 112)은 도 2a 및 3a에 도시된 바와 같이 넓은 트랙과 도 2b 및 3b에 도시된 바와 같은 좁은 트랙 사이에서 조정가능한 트랙 폭을 가진다. 전방 바퀴들(111, 112)의 넓은 트랙의 경우에, 바퀴 베이스 즉, 전방 바퀴들 차축과 후방 바퀴 차축 사이는, 도 3b에 대비되는 도 3a에 도시된 바와 같이, 전방 바퀴들(111, 112)의 좁은 트랙의 경우 보다 더 길다.
바람직하게, 넓은 트랙 구성에서, 전방 바퀴들의 트랙 폭은 좁은 트랙 구성에서의 트랙 폭의 적어도 150%와 같고, 다시 말해서 실질적으로 더욱 넓다.
바람직하게, 넓은 트랙 구성에서, 바퀴 베이스는 좁은 트랙 구성에서의 바퀴 베이스의 적어도 120%와 같고, 다시 말해서 실질적으로 더욱 길다.
그러한 구조는, 전방 바퀴들을 넓은 트랙으로 설정하고 그리고 바퀴 베이스를 연장시킴으로써, 보다 더 빠른 속도에서 차량의 안정성을 높일 수 있게 허용하는 한편, 전방 바퀴들을 좁은 트랙으로 설정하고 그리고 바퀴 베이스를 짧게 함으로써, 느린 속도에서의 조종성 증가 및 좁은 공간들에서의 주차를 가능하게 하기 위한 좁은 차량 치수를 유지할 수 있게 허용한다.
도 4는 넓은 트랙 구성의 차량의 샤시의 제 1 실시예를 도시한 평면도이다. 차량 샤시는 전방 차축을 포함하고, 상기 전방 차축은, 도 4 및 5에 도시된 바와 같은 넓은 트랙과 도 6 및 7에 도시된 바와 같은 좁은 트랙 사이에서 조정가능한 트랙 폭을 갖는 전방 바퀴들(111, 112)의 쌍을 갖는 분할(split) 차축이다. 단순한 실시예에서, 전방 바퀴들은 넓은 트랙 또는 좁은 트랙 중 하나에 대해서만 설정될 수 있을 것이다. 보다 정교한 실시예에서, 원하는 속도 또는 안락함에 따라서, 전방 바퀴들이 넓은 트랙과 좁은 트랙 사이의 복수의 위치들로 설정될 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 트랙-조정가능한 전방 바퀴들은 선회가 불가능하고 그리고 후방 바퀴만이 선회되어 차량의 방향 조향을 허용할 수 있다. 다른 실시예에서, 전방 바퀴들(111, 112)이 넓은 트랙으로 설정되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 전방 바퀴들(111, 112)은 조향 너클 베어링들(131, 132)에 의해서 규정된 개별적인 축들 둘레에서 선회가능하며, 그에 따라 보다 빠른 속도들에서 전방 바퀴들을 통해서 차량의 방향 조향을 허용한다. 전방 바퀴들이 좁은 트랙으로 설정될 때, 그러한 전방 바퀴들은 선회될 수 없고 그리고 차량은 후방 바퀴의 선회에 의해서 방향 조향된다. 전방 바퀴들(111, 112)의 선회가 불가능한 구성은, 예를 들어, 차량의 중앙 처리 유닛에 의해서 전기적으로 활성화될 수 있고, 또는 전방 바퀴들(111, 112)의 조향 수단의 분리 또는 차단에 의해서 기계적으로 활성화될 수 있을 것이다. 좁은 트랙으로 설정되었을 때 전방 바퀴들(111, 112)이 선회가 불가능하다는 사실로 인해서, 바퀴들의 선회를 위한 여분 공간을 차체(bodywork)내에 제공할 필요가 없이, 전방 바퀴들(111, 112)이 차량의 차체(bodywork)에 매우 근접될 수 있을 것이고, 그에 의해서 도 2b 및 3b에 도시된 바와 같이 차량의 특히 좁은 폭을 성취할 수 있을 것이다.
전방 바퀴들(111, 112)의 트랙 폭은 트랙 폭 제어 수단에 의해서 변경되며, 그러한 트랙 폭 제어 수단은 전방 차축과 후방 차축 사이의 바퀴 베이스를 변화시키도록 구성될 수 있으며, 그에 따라 전방 바퀴들(111, 112)의 좁은 트랙의 경우 보다 전방 바퀴들(111, 112)의 넓은 트랙의 경우에 바퀴 베이스가 더 길다.
특히, 트랙 폭 제어 수단은 전방 바퀴들(111, 112)에 연결된 위시본 쌍들(113, 114)을 포함할 수 있고, 각각의 위시본 쌍(113, 114)은 하나의 지점에서 중앙 프레임(117)에 그리고 다른 지점에서 푸시-풀 로드(115, 116)의 일 단부에 피봇식으로 연결되고, 상기 푸시-풀 로드(115, 116)의 타 단부는 중앙 선형 액추에이터(119)의 피스톤(118)과 피봇식으로 연결되며, 그에 따라 피스톤(118)의 운동이 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙 폭 및 바퀴 베이스의 변화를 유도한다. 중앙 선형 액추에이터(119)는 차량이 느린 속도로 이동할 때 트랙 폭을 변화시키는데 있어서 특히 유용하다.
트랙 폭 제어 수단의 다른 실시예는, 중앙 선형 액추에이터(119) 대신에, 가변 길이 조향 로드들(141, 142)을 포함할 수 있고, 그러한 가변 길이 조향 로드들은 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙의 연장 또는 후퇴의 시간 동안 그들의 유효 길이를 일시적으로 변화시킨다. 조향 로드들(141, 142)의 길이 증가는, 전방 바퀴들(111, 112) 모두가 차량의 중앙 축선을 향해서 선회되게 하며, 그러한 차량의 선회 동안에 그러한 조향 로드들은 바퀴들을 차량의 중심을 향해서 푸싱하고 그리고 트랙을 좁힌다. 조향 로드들(141, 142)을 짧게 하는 것은, 전방 바퀴들(111, 112) 모두가 차량의 중앙 축선으로부터 멀리 선회되게 하고, 그리고 전방 바퀴들(111, 112)의 동시적인 이동을 유발하며, 그에 따라 그들의 트랙을 넓힌다.
또한, 트랙 폭 제어 수단은 가변 길이 조향 로드들(141, 142) 및 중앙 액추에이터(119) 모두를 포함할 수 있을 것이다.
그 대신에, 전술한 더블-위시본 현가장치와 별개로, 스윙아암(swingarm) 현가장치 또는 맥퍼슨 현가장치와 같은 다른 타입의 현가장치를 이용하여, 각 바퀴에 대한 개별적인 회전 축들을 제공할 수 있다.
차량 샤시는 후방 바퀴(121)를 갖는 후방 차축을 더 포함한다. 도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 후방 바퀴(121)는, 예를 들어 선형 액추에이터(124)에 의해서, 후방 바퀴(121)의 반경 보다 더 큰 거리만큼 후방 바퀴(121)의 중심으로부터 오프셋된 베어링(123)에 의해서 규정된 축 둘레에서 선회될 수 있으며, 이는 차량의 조정을 돕는다. 만약 전방 바퀴들이 선회가능하다면, 차량이 보다 빠른 속도들로 드라이빙될 때 전방 바퀴들(111, 112)을 통해서만 차량이 조향되도록, 전방 바퀴들(111, 112)이 넓은 트랙으로 설정되었을 때 후방 바퀴(121)는 차단될 수 있다.
후방 차축은 엔진(122)과 커플링된 차량의 드라이브 차축이다. 전방 차축은 고정 차축(dead axle)일 수 있다.
차량은 후방 바퀴(121)의 선회를 제어하도록 구성된 조향 수단, 예를 들어, 조향 바퀴(간명함을 위해서 도면에 도시하지 않았다)를 더 포함한다. 전방 바퀴들이 선회가능한 실시예에서, 전방 바퀴들(111, 112)이 넓은 트랙으로 설정되었을 때 전방 바퀴들(111, 112)을 제어하기 위해서 동일한 조향 수단이 또한 이용될 수 있을 것이다. 특별한 실시예에서, 조향 수단은, 전방 바퀴들(111, 112)이 넓은 트랙으로 설정되었을 때 전방 바퀴들(111, 112)의 선회를 제어하도록 그리고 전방 바퀴들(111, 112)이 좁은 트랙으로 설정되었을 때 전방 바퀴들(111, 112)의 선회를 제어하도록 구성될 수 있을 것이다. "선회"라는 용어는 비(非)수평 축 주위에서의, 바람직하게 실질적으로 수직인 축 주위에서의 바퀴들의 선회로서 이해될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 전방 바퀴들(111, 112)이 좁은 트랙으로 설정되지 않았을 때, 전방 바퀴들(111, 112) 및 후방 바퀴(121)의 선회가 동시에 제어될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙과 무관하게 후방 바퀴(121)만이 제어된다. 조향 수단은 임의의 통상적인 기계적 또는 전기적 수단으로 전방 바퀴들(111, 112) 및 후방 바퀴(121)와 커플링 및 디커플링될(decoupled) 수 있다.
도 8 및 9는 공통 축선 둘레에서 선회될 수 있는 전방 바퀴들과 함께 샤시의 제 2 실시예의 평면도이다.
샤시는 도 4-7의 제 1 실시예와 유사한 방식으로 넓은 트랙과 좁은 트랙 사이에서 조정가능한 트랙 폭을 갖는 전방 바퀴들(111, 112)의 쌍을 갖는 전방 차축을 구비한다. 그에 따라, 도 8 및 9의 참조 번호들은 도 4-7에서와 동일한 또는 유사한 요소들과 관련된다. 그러나, 전방 바퀴들(111, 112)의 제 2 구성이 공통 축 둘레에서, 예를 들어 베어링(151) 둘레에서 선회가능하고, 상기 베어링 둘레에서 전체 전방 차축이 선형 액추에이터(152)에 의해서 선회될 수 있다. 선형 액추에이터(152)의 연장은, 도 9에 도시된 바와 같이, 전방 차축의 우측으로의 회전을 유발하는 한편, 선형 액추에이터(152)의 수축은 전방 차축의 좌측으로의 회전을 유발한다. 그러한 구성은 바퀴들의 선회 메커니즘을 단순화시킨다.
제 2 구성에서의 후방 차축은 도 6 및 7에 도시되고 제 1 구성과 관련하여 설명된 것과 동일한 구성 및 동작 원리들을 가질 수 있다.
도 10은, 넓은 트랙 구성으로, 차량의 샤시의 제 3 실시예를 도시한 평면도이다. 그러한 제 3 실시예는, 트랙 폭 제어 수단의 구성에서, 도 4에 도시된 제 1 실시예와 상이하다. 도 10에 도시된 바와 같이, 트랙 폭 제어 수단은 전방 바퀴들(111, 112)에 연결되고 그리고 후퇴 아암들(143, 144) 상에 장착된 위시본 쌍들(113, 114)을 포함한다. 각각의 후퇴 아암들(143, 144)이 하나의 지점에서 중앙 프레임(117)에 그리고 다른 지점에서 푸시-풀 로드(115, 116)의 일 단부에 피봇식으로 연결되며, 상기 푸시-풀 로드(115, 116)의 타단부는 중앙 선형 액추에이터(119)의 피스톤(118)과 피봇식으로 연결되고, 그에 따라 피스톤(118)의 이동이 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙 폭 및 바퀴 베이스의 변화를 유발한다.
또한, 트랙 폭 제어 수단은, 중앙 선형 액추에이터(119) 대신에 또는 그에 부가하여, 조향 로드들(145, 146)을 포함할 수 있고, 그러한 조향 로드들은 일 단부에서 조향 액추에이터들(147, 148)에 연결되고 그리고 다른 단부에서 조향 너클 베어링들(131, 132)에 연결되어 그들의 개별적인 축들 주위의 바퀴들의 선회를 조향한다. 이하의 도면들에서 구체적으로 도시되는 바와 같이, 조향 액추에이터들(147, 148)은 다른 단부에서 중앙 프레임(117)에 연결되고 그리고 전방 바퀴들의 선회를 제어하기 위해서 그들의 유효 길이를 변화시킨다.
도 11a-11b는 각각 우측 및 좌측으로 선회되는 동안의 넓은 트랙 구성의 도 10의 차량의 샤시를 도시한 평면도이다. 차량이 우측으로 선회될 때, 도 11a에 도시된 바와 같이, 좌측 조향 액추에이터(147)가 연장되고 그리고 우측 조향 액추에이터(148)가 수축되며, 이는 좌측 푸시-풀 로드(145)의 좌측으로의 그리고 우측 푸시-풀 로드(146)의 우측으로의 이동을 유발하고, 그리고 수직 회전 축들을 중심으로 우측으로 양 바퀴들(111, 112)을 각각 선회시킨다. 한편으로, 차량이 좌측으로 선회될 때, 도 11b에 도시된 바와 같이, 좌측 조향 액추에이터(147)가 수축되고 그리고 우측 조향 액추에이터(148)가 연장되며, 이는 좌측 푸시-풀 로드(145)의 우측으로의 그리고 우측 푸시-풀 로드(146)의 좌측으로의 이동을 유발하고, 그리고 수직 회전 축들을 중심으로 좌측으로 양 바퀴들(111, 112)을 각각 선회시킨다.
도 12a-12c는 차량이 이동하는 동안에 넓은 트랙 구성으로부터 좁은 트랙 구성으로의 전이 동안에, 즉 빠른 속도 드라이빙 모드로부터 느린 속도 주차 모드로의 전이 동안에, 도 10의 차량의 샤시를 도시한 평면도이다. 첫 번째로, 도 12a에 도시된 바와 같이, 양 조향 액추에이터들(147, 148)이 연장되고, 이는 차량의 중앙 길이방향 축을 향한 양 전방 바퀴들(111, 112)의 선회를 유발한다. 바퀴들(111, 112)이 선회되고 차량이 이동함에 따라, 차량의 견인(traction) 및 중앙 액추에이터(119)의 피스톤(118)의 연장은 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙이 좁아지게 한다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 전방 바퀴들(111, 112)은 후방 바퀴(121)를 향해서 이동하고, 그에 의해서 동시적으로 전방 바퀴들(111, 112)과 후방 바퀴(121) 사이의 바퀴 베이스 및 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙 폭을 좁힌다. 전이의 최종 단계(phase)에서, 도 12c에 도시된 바와 같이, 중앙 액추에이터(119)의 피스톤(118)이 완전 연장 위치에 도달한 후에, 전방 바퀴들(111, 112)을 직선형의 위치로 차량의 길이방향 축에 대해서 평행하게 선회시키기 위해서, 조향 액추에이터들(147, 148)이 수축된다.
전술한 메커니즘은, 조향 액추에이터들(147, 148)의 제어에 의해서, 차량이 이동하는 동안에 넓은 트랙 구성으로부터 좁은 트랙 구성으로의 변화를 달성하고, 이는 비교적 적은 파워를 필요로 한다. 또한, 차량이 정지되어 있는 동안에 넓은 트랙으로부터 좁은 트랙으로 그리고 그 반대로 구성을 변경할 수 있다 - 바퀴들의 위치를 변화시키기 위한 힘을 바퀴들에 가하기 위해서 중앙 액추에이터(119)가 작동될 수 있고, 이는 보다 많은 파워를 필요로 하나, 바퀴의 운동 및 위치에 걸친 제어 레벨을 개선한다.
도 13a-13c는 차량이 이동하는 동안에 좁은 트랙 구성으로부터 넓은 트랙 구성으로의 전이 동안의 즉, 느린 속도의 주차 모드로부터 빠른 속도의 드라이빙 모드로의 전이 동안에 차량의 샤시를 도시한 평면도이다. 첫 번째로, 도 13a에 도시된 바와 같이, 양 조향 액추에이터들(147, 148)이 수축되고, 이는 차량의 중앙 길이방향 축으로부터 양 전방 바퀴들(111, 112)의 선회를 유발한다. 바퀴들(111, 112)이 선회되고 차량이 이동함에 따라, 차량의 견인 및 중앙 액추에이터(119)의 피스톤(118)의 수축은 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙이 넓어지게 한다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 전방 바퀴들(111, 112)은 후방 바퀴(121)로부터 멀리 이동하고, 그에 의해서 동시적으로 전방 바퀴들(111, 112)과 후방 바퀴(121) 사이의 바퀴 베이스 및 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙 폭을 넓힌다. 전이의 최종 단계에서, 도 13c에 도시된 바와 같이, 중앙 액추에이터(119)의 피스톤(118)이 완전 수축 위치에 도달한 후에, 전방 바퀴들(111, 112)을 직선형의 위치로 차량의 길이방향 축에 대해서 평행하게 선회시키기 위해서, 조향 액추에이터들(147, 148)이 연장된다.
도 14a-14c는, 넓은 트랙 구성에서, 전이 동안에 그리고 좁은 트랙 구성에서, 본 발명의 실시하기 위한 최적의 모드로서 간주되는 차량의 샤시의 제 4 실시예를 도시한 평면도이다. 도 15a, 15b는 넓은 트랙 및 좁은 트랙 구성에서 제 4 실시예를 도시한 정면도이다. 상기 샤시는 각각의 전방 바퀴들(111, 112)에 대한 4개의 현가장치 아암들(171-174)을 포함하는 전방 현가장치를 포함한다. 2개의 상부 아암들(171, 172) 및 2개의 하부 아암들(173, 174)이 존재한다. 하부 아암들(173, 174) 및 상부 아암들(171, 172)의 각각의 쌍이 전방 아암(171, 173) 및 후방 아암(172, 174)으로 이루어진다. 전방 현가장치 아암들(171, 173)은 하나의 단부 상에서 드라이빙 아암(175)에 피봇식으로 연결되고 타 단부에서 후방 아암들(172, 174)의 특정 지점에 - 또한 피봇식으로 - 연결된다. 후방 아암들(172, 174)은 일 단부에서 차량의 프레임(117)에 피봇식으로 연결되고 그리고 타 단부에서 조향 너클 베어링들(132)에 - 또한 피봇식으로 - 연결된다. 드라이빙 아암(175)은 실질적으로 수직인 선회 축을 갖는 힌지(176)를 통해서 차량의 프레임(117)에 연결된다. 드라이빙 아암(175)은 힌지(176) 둘레에서 선회가능하고, 그에 따라 도 14a 및 15a에 도시된 바와 같은 차량의 전방 현가장치의 넓은 트랙 구성에 상응하는 최전방(foremost) 위치와 도 14c 및 15b에 도시된 바와 같은 차량의 현가장치의 좁은 트랙 구성에 상응하는 최후방 위치 사이의 복수의 위치들을 취할 수 있다. 드라이빙 아암(175)의 이동 및 위치는 차량의 중앙 처리 유닛 및 전기기계적 링키지들의 세트에 의해서 제어된다. 도 14a-14c 및 15a-15b는 그러한 시스템의 하나의 예시적인 실시예를 도시한다. 그러한 실시예는 중앙 선형 액추에이터(181) 및 푸시-풀 연결 로드들(182)을 포함하고, 상기 푸시-풀 연결 로드들(182)의 각각은 일 단부에서 중앙 선형 액추에이터(181)의 단부에서의 "T' 형상의 요소(183)에 그리고 타 단부에서 드라이빙 아암(175)의 특정 지점에 연결된다. 그러한 실시예에서, 드라이빙 아암(175)의 위치는 길이방향 축을 따른 선형 액추에이터(181)의 위치에 의해서 제어된다. 만약 선형 액추에이터(181)가 가장 연장된 위치를 취한다면, 도 14a 및 15a에 도시된 바와 같이, 드라이빙 아암(175)은, 빠른 속도 드라이빙 모드에 상응하는, 차량의 넓은 트랙 구성에 상응하는, 그들의 최전방 위치를 취한다. 만약 선형 액추에이터(181)가 가장 수축된 위치를 취한다면, 드라이빙 아암(175)은, 느린 속도 주차 모드에 상응하는, 차량의 좁은 트랙 구성에 상응하는, 그들의 최후방 위치를 취한다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 선형 액추에이터(181)의 단부 위치들 사이의 전이는 차량의 좁은 트랙 구성과 넓은 트랙 구성 사이의 전이에 상응한다.
이러한 실시예에서, 후방 현가장치 및 후방 바퀴의 조향은 이전의 실시예들에 대해서 설명된 것과 같다.
이러한 실시예에서, 전방 바퀴들(111, 112)은 실질적으로 수직인 축을 따라서 선회될 수 있고 그에 따라 넓은 트랙 구성과 좁은 트랙 구성 사이의 전이를 돕고 그리고 이전의 실시예들에 대해서 설명한 것과 마찬가지의 방식으로 차량의 방향 조향 목적 달성을 돕는다.
특별한 실시예에서, 차량의 전방 바퀴들(111, 112)의 방향 제어는 토우 제어 메커니즘(도면의 간명함을 위해서, 그 메커니즘의 베이스(190)만이 도 14a-14c에서 도면부호 '190'으로 표시되었다)에 의해서 그리고 평면도 및 정면도를 나타내는 도 16a-16f에 구체적으로 도시된 바와 같이 구현될 수 있다. 상기 메커니즘은 일 단부 상에서 조향 너클 아암들(192)에 그리고 타 단부 상에서 위치결정 아암들(193)에 피봇식으로 연결된 조향 로드들(191)을 포함한다. 위치결정 아암들(193)은 푸시-풀 로드들(194)을 통해서 선형 액추에이터(195)와 연결된다. 토우 제어 메커니즘의 베이스(190)가 베어링(196)에 의해서 차량의 사이에 연결될 수 있다.
도 16a-16f에 도시된 바와 같이, 넓은 트랙 구성으로부터 좁은 트랙 구성으로의 전이의 경우에, 차량의 중심을 향해서 전방 바퀴들을 선회시키기 위해서(양의 토우; positive toe), 선형 액추에이터(195)가 연장되어, 위치결정 아암들(193)의 단부들을 외측으로 그리고 후방으로 이동시킨다. 조향 로드들(191)의 결과적인 변위는 조향 너클 아암들(192)을 푸싱하고, 그리고 전방 바퀴들(111, 112)이 차량의 중심을 향해서 선회되고, 즉 그들이 토우가 도 16a에 도시된 바와 같이 양(positive)이 된다. 이어서, 도 16b에 도시된 바와 같이, 바퀴들(111, 112)이 차량의 중심 및 후방을 향해서 푸싱된다. 중요한 것은, "내측으로" 선회된 위치, 또는 양의 토우가 바퀴들의 최전방 연장 위치로부터 그들의 최후방 수축 위치까지의 바퀴의 이동을 통해서 유지된다는 것이다. 도 16c에 도시된 바와 같이, 연장된 위치에 도달한 후에, 선형 액추에이터(195)가 후퇴되어, 위치결정 아암들(193)을 그들의 중립 위치로 다시 이동시키고 그리고 후속하여 바퀴들(111, 112)이 차량의 길이방향 축에 실질적으로 평행한 그들의 정상적인 토우 위치로 되돌아 간다. 유추하면, 좁은 트랙 구성으로부터 넓은 트랙 구성으로의 전이를 실행하기 위해서, 선형 액추에이터(195)가 수축되어, 도 16d에 도시된 바와 같이, 위치결정 아암들(193)의 단부들을 차량의 중심을 향해서 그리고 전방으로 이동시킨다. 도 16e에 도시된 바와 같이, 조향 로드들(191)의 결과적인 배향은 조향 너클 아암들(192)을 끌어 당기고 그리고 전방 바퀴들(111, 112)은 차량의 중심의 외측으로 선회된다. 이어서, 바퀴들(111, 112)이 중심의 외측으로 그리고 차량의 전방을 향해서 푸싱된다. "외측으로" 선회된 위치, 또는 음의 토우는, 바퀴들의 최후방 수축 위치로부터 그들의 최전방 연장 위치까지의 바퀴의 이동을 통해서 유지된다. 도 16f에 도시된 바와 같이, 바퀴들이 연장된 위치에 도달한 후에, 선형 액추에이터(195)가 연장되어, 위치결정 아암들(193)을 그들의 중립 위치로 다시 이동시키고 그리고 후속하여 바퀴들(111, 112)이 차량의 길이방향 축에 실질적으로 평행한 그들의 정상적인 토우 위치로 되돌아 간다.
전기 엔진에 의해서 드라이빙되는 로만 스크류(roman screw)를 포함하는 것과 같은 토우 제어 시스템의 다른 가능한 실시예들이 존재한다.
도 17a-17c에 도시된 일 실시예에서, 넓은 트랙 구성에 있을 때 방향 조향을 위해서 전방 바퀴들을 이용한다. 그러한 경우에, 차량의 선회의 희망 방향에 따라서 동일한 방향으로 전방 바퀴들(111, 112)을 선회시킴으로써 방향 조향이 달성될 수 있다. 베어링(196)에 의해서 규정된 축 둘레에서 토우 제어 메커니즘 조립체의 베이스(190)를 선회시키는 것에 의해서 그러한 선회가 얻어질 수 있다. 만약 조립체가 도 17b에 도시된 바와 같이 시계방향으로 선회된다면, 바퀴들(111, 112)도 또한 조향 로드들(191)의 운동을 통해서 시계방향으로 선회되고 그리고 차량이 우측으로 선회된다. 토우 제어 조립체의 반시계방향 선회는, 도 17c에 도시된 바와 같이, 상응하는 반대의 결과를 가진다. 조향 조립체의 선회는 랙과 피니언 또는 재순환 볼(recirculating ball)과 같은 표준형 조향 메커니즘들에 의해서 개시될 수 있다.
도 14-17에 도시된 특정 각도들은 명확한 도시를 위해서 과장되어 있다. 실제적인 조건들에서, 빠른 속도 드라이빙 모드에서의 선회뿐만 아니라 특정 드라이빙 모드들 사이의 토우 제어 전이는 현수장치의 특정 요소들의 단지 적은 이동들만을 필요로 하고, 통상적으로는 몇 도 이내의 이동만을 필요로 한다.
전술한 실시예들에 따른 차량은 다음과 같은 방식으로 동작될 수 있을 것이다. 차량을 빠른 속도로 드라이빙하고자 할 때, 전방 바퀴들은 넓은 트랙으로 설정될 수 있을 것이고 그리고 차량은 전방 바퀴들의 및/또는 후방 바퀴의 선회를 제어하도록 구성된 조향 수단을 통해서 제어될 수 있다. 그러한 "드라이빙 모드"는 차량에 대한 양호한 안정성을 제공한다. 차량을 좁은 공간에 주차하고자 할 때 또는 공간적으로 제한된 조건들에서 서서히 드라이빙하고자 할 때, 전방 바퀴들이 좁은 트랙으로 설정될 수 있고 그리고 차량은 후방 바퀴의 선회를 제어하도록 구성된 조향 수단을 통해서 제어될 수 있다. 그러한 "주차 모드"는 차량의 좁은 치수들 및 양호한 조정 능력들을 제공한다. 그에 따라, 차량이 좁은 주차 공간들에서 용이하게 주차될 수 있다. 보다 좁은 전방 트랙 폭을 위해서 바퀴 베이스가 짧아졌을 때, 선회 반경이 감소되고 그리고 조정 능력들이 더욱 증대된다.
트랙 폭 제어 수단 및 조향 수단 양자 모두의 동작이 차량 운전자에 의해서 활성화되는 통상의 선택기에 의해서 제어될 수 있을 것이다. 선택기는 "주차 모드"로 또는 "드라이빙 모드"로 설정될 수 있을 것이다. 선택기는 차량 대시보드 상의 전용 스위치일 수 있다. 선택적으로, 선택기가 기어 레버와 커플링될 수 있고, 여기에서 "주차 모드"가 기어 레버의 전용 위치 또는 후진 기어 위치와 커플링될 수 있고 그리고 "드라이빙 모드"가 전진 기어를 나타내는 위치와 커플링될 수 있다.
도 18은 선택기의 동작을 나타내는 흐름도이다. 동작은 차량의 중앙 처리 유닛에 의해서 전기적으로 또는 기계적으로 제어될 수 있을 것이다. 단계(201)에서 "주차 모드"로의 선택기 모드의 변경이 검출될 때, 트랙 폭 제어 수단이 단계(202)에서 활성화되어 전방 바퀴들(111, 112)의 좁은 트랙을 설정하고 그리고 다음에 단계(203)에서 조향 수단이 후방 바퀴(121)의 선회를 제어하도록 구성된다. 다시, 단계(201)에서 "드라이빙 모드"로의 선택기 모드의 변경이 검출될 때, 트랙 폭 제어 수단이 단계(204)에서 활성화되어 전방 바퀴들(111, 112)의 넓은 트랙을 설정하고 그리고 다음에 단계(205)에서 조향 수단이 전방 바퀴들(111, 112) 및/또는 후방 바퀴(121)의 선회를 제어하도록 구성된다.
전술한 바와 같이, 차량의 샤시의 모든 실시예들은 틸팅가능 프레임과 커플링될 수 있고, 상기 틸팅가능 프레임은 틸트 축(164)을 중심으로 틸팅가능한 틸팅가능 부분(163)을 포함하고, 상기 틸트 축은 차량의 길이방향의 수직 대칭면 내에 놓이며, 상기 틸팅 가능 부분은 후방 바퀴(121)의 드라이브 후방 차축과 그리고 전방 바퀴들(111, 112)의 쌍을 갖는 전방 차축과 커플링된 비(非)틸팅가능 부분(162)에 커플링된다. 도 19, 20 및 21은 틸팅가능 프레임을 갖는 차량의 측면도, 정면도 및 사시도를 각각 도시한다. 틸팅가능 부분(163)은 피봇 조인트(161)를 통해서 비(非)틸팅가능 부분(162)과 커플링된다. 길이방향 축(164)은 바람직하게 특정 각도 만큼 드라이빙 표면에 대해서 경사진다. 예를 들어, 길이방향 축은 피봇 조인트(161) 및 드라이빙 표면과 후방 바퀴(121)의 접촉 지점을 통과할 수 있으며, 이는 차량의 본체의 틸팅을 용이하게 하고, 상기 차량의 메인 부분(165)은 틸팅가능 프레임 부분(163)과 커플링된다. 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙의 현재 폭과 무관하게 그리고 틸팅가능 프레임 부분(163)의 위치와 무관하게, 전방 바퀴들(111, 112)은 항상 드라이빙 표면에 대해서 수직이고, 이는 양호한 견인 및 제동 능력을 항상 제공한다.
전방 바퀴들(111, 112)이 넓은 트랙 상태일 때, 차량은 빠른 속도 드라이빙 모드가 된다. 그러한 구성에서, 전방 바퀴들의 넓은 트랙은 양호한 차량의 안정성을 제공한다. 빠른 속도 드라이빙 모드에서, 곡선로에서 드라이빙하는 동안에, 틸팅가능 프레임 부분(163)이 곡선의 중심을 향해서 기울어지고 그리고 곡선의 중심을 향하는 전체 차량의 무게 중심의 후속하는 변위가 측방향 원심력의 일부 또는 전부를 상쇄시키고, 그에 따라 선회시에 측방향 안정성을 유지하는데 도움을 준다.
빠른 속도 드라이빙 모드에서, 차량의 방향 조향은 틸팅가능 프레임 부분(163)의 틸팅에 의해서 또는 전방 바퀴들(111, 112)의 선회에 의해서, 또는 양자의 조합에 의해서 이루어질 수 있을 것이다.
전방 바퀴들(111, 112)이 좁은 트랙 상태에 있을 때, 차량은 느린 속도 주차 모드가 되며, 그러한 모드는 느린 속도 조정 및 좁은 주차 공간에서의 주차에 유용하다. 그러한 느린 속도 주차 모드에서, 차량의 방향 조향은 후방 바퀴의 선회에 의해서 일차적으로 이루어질 수 있고, 여기에서 틸팅가능 프레임 부분(163)의 틸팅은 적어도 제한되거나 차단된다.
바람직하게, 틸팅은 틸트 액추에이터(166)에 의해서 제어되고, 그러한 액추에이터는 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙의 폭에 따라서 제어된다. 자체 틸팅 메커니즘이 또한 채용될 수 있고, 후방 바퀴(121)의 선회에 의해서 작동되며, 보다 빠른 속도들로 드라이빙할 때 후방 바퀴의 선회로부터 초래되는 회전(gyroscopic) 운동으로 인해서 차량이 틸팅된다.
전방 바퀴들의 선회는 선택적인데, 이는 차량이 틸팅에 의해서 선회될 수 있고 그리고 단지 후방 바퀴의 선회에 의해서만 선회될 수 있기 때문이다. 그에 따라, 전방 바퀴들은, 예를 들어, 급격한 선회들의 경우에만 또는 방향의 부드러운(mild) 변화의 경우에만 선회될 수 있게 구성될 수 있을 것이다.
전술한 차량은 다음과 같은 방식으로 동작될 수 있을 것이다. 차량을 빠른 속도로 드라이빙하고자 하는 경우에, 전방 바퀴들이 넓은 트랙으로 설정될 수 있을 것이고, 틸팅 수단(166)은 틸팅가능 프레임 부분(163)과 함께 메인 본체 부분(165)의 틸팅을 유발하고, 그리고 선택적으로 차량은 전방 바퀴들 및/또는 후방 바퀴의 선회를 제어하도록 구성된 조향 수단을 통해서 추가적으로 제어될 수 있다. 그러한 "빠른 속도 드라이빙 모드"는 차량에 대한 양호한 안정성을 제공한다. 좁은 공간들 내에서 차량을 느린 속도로 드라이빙하고자 하는 경우에 또는 좁은 공간에 주차하고자 하는 경우에, 전방 바퀴들이 좁은 트랙으로 설정될 수 있을 것이고, 그리고 차량은 후방 바퀴의 선회를 제어하도록 구성된 조향 수단을 통해서 추가적으로 제어될 수 있을 것이고, 이때 틸팅 정도가 제한되거나 틸팅 가능성이 차단된다. 그러한 "느린 속도 주차 모드"는 차량의 좁은 치수들 및 양호한 조정 능력들을 제공한다. 그에 따라, 차량이 좁은 주차 공간들 내에 용이하게 주차될 수 있다. 보다 좁은 전방 트랙 폭을 위해서 바퀴 베이스가 짧아질 때, 선회 반경이 감소되고 그리고 조작 능력이 추가적으로 증대된다. 보다 넓은 전방 트랙 폭을 위해서 바퀴 베이스가 증가될 때, 빠른 속도에서의 안정성이 증가된다.
트랙 폭 제어 수단 및 조향 수단 모두의 동작이 차량 운전자에 의해서 활성화되도록 일반적인(common) 선택기에 의해서 제어될 수 있을 것이다. 선택기는 "느린 속도 주차 모드"로 또는 "빠른 속도 드라이빙 모드"로 설정될 수 있을 것이다. 선택기는 차량 대시보드 상의 전용 스위치일 수 있다. 선택기가 또한 차량의 속도계와 커플링될 수 있고, 그에 따라, 미리 규정된 알고리즘 및 차량의 트랙의 현재 폭과 같은 매개 변수들의 세트에 따라서, 차량의 속도에 의존하여 느린 속도 주차 모드와 빠른 속도 드라이빙 모드 사이에서의 자동 전이를 허용할 수 있다. 선택기에 의해서 수행되는 알고리즘은 또한, 주어진 표면 기울기에 대해서 과다하게 좁은 바퀴 트랙을 선택한 결과로 인해서 차량이 전복되는 것을 방지하기 위해서, 예를 들어, 적절한 센서들에 의해서 검출되는 차량의 현재 중량, 또는 차량이 동작되는 표면의 측방향 기울기와 같은 다른 매개 변수들의 세트를 고려할 수 있을 것이다.
빠른 속도 드라이빙 모드에서, 일차적으로 차량의 속도 및 선회 반경을 고려하는 알고리즘에 따라서 액추에이터(166)에 의해서 차량의 틸팅가능 프레임(163)의 위치가 제어되는 방식으로 틸팅 메커니즘이 구성된다. 틸팅 메커니즘을 수반하는 그러한 알고리즘은 또한 차량의 현재 중량, 차량이 이동하는 표면의 측방향 기울기, 또는 해당 표면에 의해서 제공되는 견인력 품질과 같은 다른 매개 변수들의 세트를 고려할 수 있을 것이다.
도 22는 도 15-17에 도시된 바와 같은 틸팅가능한 프레임을 갖는 차량에 대한 선택기의 동작을 도시한 흐름도이다. 동작은 차량의 중앙 처리 유닛에 의해서 기계적으로 또는 전기적으로 제어될 수 있다. 단계(211)에서 "느린 속도 주차 모드"로의 선택기 모드의 변경이 검출될 때, 트랙 폭 제어 수단이 단계(212)에서 활성화되어 전방 바퀴들(111, 112)의 좁은 트랙을 설정하고 그리고 다음에 단계(213)에서 틸팅 수단이 틸팅을 제한 또는 차단하도록 구성되고, 그리고 단계(214)에서 후방 바퀴(121)의 선회를 제어하도록 조향 수단이 구성된다. 다시, 단계(211)에서 "빠른 속도 드라이빙 모드"로의 선택기 모드의 변경이 검출될 때, 트랙 폭 제어 수단이 단계(215)에서 활성화되어 전방 바퀴들(111, 112)의 좁은 트랙을 설정하고 그리고 다음에 단계(216)에서 틸팅 수단이 활성화되고 그리고 선택적으로 단계(217)에서 전방 바퀴들(111, 112) 및/또는 후방 바퀴(121)의 선회를 제어하도록 조향 수단이 구성된다.
적절한 정도의 안락함을 운전자에게 제공하면서, 좁은 면적에서의 차량의 조종성을 추가로 개선하기 위해서, 도 23a 및 23b에 도시된 바와 같이, 차량의 본체가 탄성적인 프로파일을 가질 수 있고, 상기 도 23a 및 23b는 차량의 정면도 및 프로파일 조정 메커니즘의 개략도이다. 빠른 속도 드라이빙 모드의 경우에, 탑승자 캐빈의 폭이 증가되어, 도 23a에 도시된 바와 같이 보다 넓은 숄더룸(shoulder room; 시트에 착석한 상태로 두 어깨 사이의 중심 부분과 창 사이의 치수)을 제공하는 한편, 느린 속도 주차 모드에서, 캐빈의 폭이 허용가능한 최소치로 감소되며, 그에 따라 도 23b에 도시된 바와 같이 보다 더 좁은 공간들에서 동작될 수 있게 된다.
차량의 일 실시예에서, 차량의 본체가 내측 프레임(301) 및 외측 외장(302)으로 이루어진다. 외측 외장은 탄성적인 합성 재료들로 제조된 패널들 및 윈도우들로 이루어진다. 내측 프레임(301)은 선형 액추에이터(304) 및 차량의 길이방향 축에 대해서 실질적으로 수직인 평면 내에서 구성되는 기계적인 링키지들(303)의 세트를 포함한다. 만약 선형 액추에이터(304)가 수축된다면, 링키지들(303)이 외측 외장(302)의 측면 패널들을 외측으로 밀어낸다. 패널들이 변형되어 캐빈의 폭을 증대시킨다. 유추하면, 캐빈의 폭을 감소시키기 위해서, 선형 액추에이터가 연장되고, 그에 따라 외측 외장(302)의 측면 패널들을 내측으로 잡아 당긴다.
전술한 실시예들은 본 발명의 예시적인 실시예들이다. 첨부된 청구항들에 의해서 규정된 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 변형들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 후방 바퀴들의 트랙 폭이 전방 바퀴들의 좁은 트랙 보다 더 넓지 않다면, 후방 차축이 하나 초과의 바퀴를 포함할 수 있다. 또한, 차량은 2개 초과의 차축들을 포함할 수 있을 것이다.

Claims (27)

  1. - 넓은 트랙과 좁은 트랙 사이에서 조정가능한 트랙 폭을 갖는 한쌍의 전방 바퀴들(111, 112)을 구비한 전방 차축,
    - 후방 바퀴(121)를 갖는 드라이브 후방 차축과,
    - 상기 전방 바퀴들(111, 112)이 넓은 트랙인 경우에 휘일 베이스가 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 좁은 트랙의 경우보다 더 길어지도록, 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙 폭을 변화시키고 전방 차축과 후방 차축 사이의 바퀴 베이스를 변화시키도록 구성된 트랙 폭 제어 수단을 포함하는 차량으로서,
    상기 전방 바퀴들(111, 112)이 좁은 트랙으로 설정될 때에 상기 후방 바퀴(121)의 선회를 제어하도록 구성된 조향 수단을 더 포함하고, 상기 전방 바퀴들(111, 112)은 이 전방 바퀴(111, 112)가 좁은 트랙으로 설정될 때에 선회될 수 없는 것을 특징으로 하는 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조향 수단은, 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙 폭에 따라서, 수직인 축 주위에서 전방 바퀴들(111, 112)의 선회를 그리고 수직인 축 주위에서 후방 바퀴(121)의 선회를 제어하도록 또한 구성되는, 차량.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조향 수단은 또한 상기 전방 바퀴들(111, 112)이 넓은 트랙으로 설정된 경우에 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 선회를 제어하도록 구성되는, 차량.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 후방 바퀴(121)는, 상기 전방 바퀴들(111, 112)이 넓은 트랙으로 설정된 경우에, 선회될 수 없는, 차량.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙 폭 제어 수단은 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 각각에 연결된 위시본(113, 114; wishbone)의 쌍들을 포함하고, 상기 위시본(113, 114)의 각각의 쌍은 하나의 지점에서 중앙 프레임(117)에 그리고 다른 지점에서 푸시-풀 로드(115, 116)의 일 단부에 피봇식으로 연결되고, 상기 푸시-풀 로드의 타단부는 중앙 선형 액추에이터(119)의 피스톤(118)에 피봇식으로 연결되며, 그에 따라 상기 피스톤(118)의 운동이 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙 폭 및 바퀴 베이스의 변경을 유발하는, 차량.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙 폭 제어 수단은 넓은 트랙으로부터 좁은 트랙으로 차량의 트랙 폭을 변경할 때 차량의 중앙 축을 향해서 전방 바퀴들(111, 112)을 선회시키도록 그리고 좁은 트랙으로부터 넓은 트랙으로 차량의 트랙 폭을 변경할 때 차량의 중앙 축으로부터 멀리 전방 바퀴들(111, 112)을 선회시키도록 또한 구성되는, 차량.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 트랙 폭 제어 수단은 상기 전방 바퀴들(111, 112)에 연결된 가변 길이 조향 로드들(141, 142)을 포함하는, 차량.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙 폭 제어 수단은 전방 바퀴들(111, 112)의 각각에 연결된 위시본(113, 114)의 쌍들을 포함하고, 상기 위시본(113, 114)의 각각의 쌍은 하나의 지점에서 중앙 프레임(117)에 그리고 다른 지점에서 푸시-풀 로드(115, 116)의 일 단부에 피봇식으로 장착된 후퇴 아암(143, 144)에 연결되고, 상기 푸시-풀 로드의 타단부는 중앙 선형 액추에이터(119)의 피스톤(118)에 피봇식으로 연결되며, 그에 따라 피스톤(118)의 운동이 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 트랙 폭 및 바퀴 베이스의 변경을 유발하는, 차량.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙 폭 제어 수단은, 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 개별적인 수직 축들 주위에서의 상기 전방 바퀴들의 선회를 조향하기 위해서, 일 단부가 조향 액추에이터들(147, 148)에 연결되고 그리고 타단부가 전방 바퀴들(111, 112)의 조향 너클 베어링들(131, 132)에 연결되는 조향 로드들(145, 146)을 포함하고, 상기 조향 액추에이터들(147, 148)은 중앙 프레임(117)에 연결되고 그리고 변경가능한 길이를 갖는, 차량.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙 폭 제어 수단은 일 단부에서 드라이빙 아암(175)에 피봇식으로 연결되고 그리고 타단부에서 상부 및 하부 후방 현가장치 아암들(172, 174)의 쌍에 피봇식으로 연결되는 상부 및 하부 전방 현가장치 아암들(171, 173)의 쌍을 포함하고, 상기 상부 및 하부 후방 현가장치 아암들의 쌍은 일 단부에서 중앙 프레임(117)에 피봇식으로 연결되고 그리고 타단부에서 전방 바퀴(111, 112)의 조향 너클 베어링에 피봇식으로 연결되며, 상기 드라이빙 아암(175)은 상기 중앙 프레임(117)에 피봇식으로 장착되고 그리고 상기 중앙 프레임(117)으로의 연결 지점에서 수직인 축 둘레에서 선회될 수 있으며 그에 따라 차량의 휘일 베이스 및 전방 바퀴들의 트랙 폭을 제어하는, 차량.
  11. 제 10 항에 있어서,
    위치결정 아암들(193)을 포함하는 토우 제어 메커니즘을 더 포함하고, 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 토우를 제어하기 위해서 상기 토우 제어 메커니즘에 조향 로드들(191)이 장착되는, 차량.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 토우 제어 메커니즘은 베어링(196)을 통해서 차량 프레임(117)에 피봇식으로 연결된 베이스(190)에 장착되며, 그에 따라 상기 베이스(190)의 선회에 의해서 조향 로드들(191)을 통해 상기 전방 바퀴들(111, 112)의 선회를 조향할 수 있게 되는, 차량.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전방 바퀴들(111, 112)이 개별적인 축들(131, 132) 둘레에서 선회될 수 있는, 차량.
  14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전방 바퀴들(111, 112)이 공통 축(151) 둘레에서 선회될 수 있는, 차량.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전방 차축은 선형 액추에이터(152)에 의해서 선회될 수 있는, 차량.
  16. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후방 바퀴(121)는 상기 후방 바퀴(121)의 반경보다 더 큰 거리만큼 상기 후방 바퀴(121)의 중심으로부터 오프셋된 축(123) 둘레에서 선회될 수 있는, 차량.
  17. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후방 차축은 선형 액추에이터(124)에 의해서 선회될 수 있는, 차량.
  18. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랙 폭 제어 수단 및 조향 수단 모두의 동작을 제어하도록 구성된 선택기를 더 포함하는, 차량.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 선택기가 기어 레버에 커플링되는, 차량.
  20. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 프레임으로서,
    ○ 후방 바퀴(121)를 갖는 드라이브 후방 차축과 커플링되고 그리고 틸트 축(164)을 중심으로 틸팅될 수 있는 틸팅가능한 부분(163)과,
    ○ 전방 바퀴들(111, 112)의 쌍을 갖는 전방 차축과 커플링된 비(非)틸팅형 부분(162)을 포함하는 프레임,
    - 상기 틸팅가능한 프레임 부분(163)과 커플링된 메인 본체 부분(165), 그리고
    - 상기 전방 바퀴들(111, 112)이 넓은 트랙으로 설정될 때 상기 틸팅가능한 프레임 부분(163)을 틸팅시키기 위한 틸팅 수단(166)을 더 포함하는, 차량.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 틸트 축(164)이 차량의 길이방향의 수직 대칭면 내에 놓이는, 차량.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 틸팅 수단(166)은, 상기 전방 바퀴들(111, 112)이 넓은 트랙에 있을 때보다 상기 전방 바퀴들(111, 112)이 좁은 트랙에 있을 때에 더 좁은 범위로 상기 틸팅가능한 프레임 부분(163)을 틸팅시키도록 구성되는, 차량.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 틸팅 수단(166)은 상기 전방 바퀴들(111, 112)이 좁은 트랙에 있을 때 상기 틸팅가능한 프레임 부분(163)의 틸팅을 차단하도록 구성되는, 차량.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 틸팅 수단(166)이 틸트 액추에이터(166)를 포함하는, 차량.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 틸팅 수단(166)이 상기 후방 바퀴(121)의 선회에 의해서 작동되는 자체 틸팅 메커니즘을 포함하는, 차량.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 길이방향 틸트 축(164)이 도로 표면에 대해서 경사지는, 차량.
  27. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    차량의 캐빈을 형성하고 링키지(303; linkage)와 커플링된 선형 액추에이터(304)에 의해서 제어되는 폭을 갖는 탄성적인 외측 외장(302)을 포함하고, 그에 따라 상기 캐빈의 폭이 상기 전방 바퀴들의 좁은 트랙의 경우 보다 상기 전방 바퀴의 넓은 트랙의 경우에 보다 더 넓게 되는, 차량.
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