KR200225664Y1 - 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차 - Google Patents

Abstract

본 고안은 경사주행 제어기구가 장착된 반능동형 삼륜차에 관한 것으로, 선회주행을 하거나 경사진 노면을 직진 주행시 연속적으로 차체의 균형을 잡아주어 조정안정성과 주행안전성을 확보해 주는 삼륜차를 제공한다. 즉, 본 고안은 차체와, 상기 차체의 뒤쪽에 구동후륜을 연결하는 후방샤시와, 상기 차체의 앞쪽에 한쌍의 조향전륜을 연결하는 전방샤시로 구성된 삼륜차에 있어서, 상기 전방샤시는, 상기 조향전륜이 체결되는 조향너클과; 상기 차체의 상단과 상기 조향너클의 상단을 연결하는 위콘트롤암과; 상기 차체의 하단과 상기 조향너클의 하단을 연결하는 아래콘트롤암과; 하단이 상기 차체의 중심에 연결된 티자형 시소부로서, 상기 차체의 중심에 연결되어 연직 상방으로 뻗은 지지대와, 상기 지지대의 상단에 회전이 가능하게 연결되고, 양쪽의 상기 조향전륜쪽으로 뻗어 있는 회전대를 갖는 티자형 시소부와; 상기 회전대의 양단과 아래콘트롤암 사이를 각기 연결하는 스프링 쇽업 쇼버; 및 상기 지지대를 중심으로 양쪽의 회전대에 설치된 유압 실린더를 포함하는 유압 실린더부;를 포함하며, 상기 삼륜차의 경사선회 및 경사직진시 상기 차체의 경사각에 차체의 무게 대칭면이 일치하도록 상기 유압 실린더는 각기 반대 반향으로 병진운동하는 것을 특징으로 하는 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차를 제공한다.

Description

반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차{Three wheeled vehicle with semi-active tilt control mechanism}

본 고안은 삼륜차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좌우 한쌍의 조향전륜과 하나의 구동후륜을 갖추고 있는 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 롤전복이란 지면에서 일정 높이에 있는 차량의 무게중심점에서 작용하는 원심력 또는 경사진 노면에서의 무게편중에 의하여 내륜에는 하중이 감소하고 외륜에는 하중이 증가하면서 그 내륜의 힘이 결국 영이 되는 때를 말하는데, 사륜차의 경우에 그 합이란 전륜과 후륜에 해당하는 휠하중의 합이지만 삼륜차량의 경우 두 바퀴를 가진 축의 내륜의 휠하중이 결정적이므로 선회주행을 하거나 경사진 노면을 직진주행시 사륜차에 비교하여 측방향의 안전성이 결여되어 주행안전성이 결여되어 주행안전성이 떨어지는 결점을 가지고 있다.

따라서, 롤전복을 방지하기 위해서는 차량의 중심점에 작용하는 횡력과 중력의 합벡터 면에 차체의 대칭면을 정확하게 일치시킬 수 있는 시스템을 삼륜차에 구현하면 된다.

삼륜차의 롤전복을 방지하기 위한 롤운동 구현 방식에 따라 능동형, 수동형과 반능동형으로 나룰 수 있다. 능동형은 기구장치에 의하여 경사 주행시 차량이 스스로 롤운동을 위한 구동과 제어 모두를 구현하여 운전자가 경사주행 조작으로부터 분리되어 조향만 관여하는 것을 의미하며, 반면 수동형은 운전자가 조향과 더불어 롤운동을 위한 구동과 제어를 모두 해결하는 것을 지칭한다. 반능형은 그 구동과 제어 중 어느 한 부분만을 운전자가 관여하는 것을 말한다.

능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차로 1997년 독일 프랑크푸르트 모터쇼에서 선을 보인 다이믈러 벤츠(Deimler Benz)의 F300 라이프 젯(Life jet)과, 1999년 발표된 프로젝트 32(Project 32)가 있다. Life jet은 후륜구동으로 에이-클레스 엔진(A-class engine)을 사용하고 별도의 전기 구동 없이 엔진 샤프트에 연결된 유압장치와 센서 및 전자제어기를 이용하고, Project 32는 후륜의 현가장치에 전자제어와 전기구동을 통하여 운전자의 경사선회 제어 부담을 덜고 최적의 경사각을 구현한다.

그러나, Life jet와 Project 32는 고가의 센서와 복잡한 장치를 부착하여야 하므로 기구 사용의 안전성 문제와 상용화의 측면에서 비용 문제를 제고해야 하는 단점이 있다.

반면에, 수동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차는 능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차에 비하여 상용화 측면에서 우위에 있다고 할 수 있다. 하지만, 수동형 삼륜차는 운전자의 숙련도에 따라서 경사도 구현의 차이가 발생하는 문제점을 안고 있다. 예컨대, 혼다기겐고오교와 오가부시기가이샤의 후륜 편측 구동식 삼륜차는 팔각형의 회전축이 운전자의 힘에 의하여 회전될 때 그 축에 접촉된 고무스프링의 변형에 의하여 어느 회전각 한도에서 차량이 기울어지도록 하고 있다. 즉 이와 같은 수동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차는 운전자가 그 차량의 롤운동을 구동하고 제어하기 때문에 능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차와 같은 이상적인 경사각을 구현하는데 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 고안의 제 1 목적은 롤전복의 위험으로부터 주행의 안전성을 확보할 수 있는 삼륜차를 제공하는 데 있다.

본 고안의 제 2 목적은 경사주행을 안전하게 이행할 수 있는 경사주행 제어 및 구동 장치를 삼륜차에 제공하는 데 있다.

본 고안의 제 3 목적은 반능동형으로 운전자의 숙련도에 크게 구애받지 않고 능동형과 같은 이상적인 경사각을 구현하는 경사주행 제어기구 장착 삼륜차를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차를 보여주는 평면도,

도 2는 차체에 설치된 전방 샤시를 보여주는 사시도,

도 3은 도 2의 유압 실린더부를 보여주는 사시도,

도 4는 도 3의 유압 실린더부의 밸브를 보여주는 부분 절개사시도,

도 5는 도 1의 반능동형 삼륜차가 평지에서 코너링하는 상태를 보여주는 도면,

도 6은 도 1의 반능동형 삼륜차가 경사진 노면에서 직진하는 상태를 보여주는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

10 : 차체 20 : 전방샤시

21 : 전륜 23 : 조향너클

30 : 후방샤시 31 : 후륜

41 : 위콘트롤암 43 : 아래콘트롤암

50 : 티자형 시소부 51 : 지지대

53 : 회전대 60 : 스프링 쇽업 쇼버

70 : 유압 실린더부 71 : 제 1 유압 실린더

73 : 제 2 유압 실린더 75 : 제 1 튜브

77 : 제 2 튜브 80 : 밸브

81 : 튜브 연결부 83 : 개폐부

82 : 개폐판 84 : 개폐막대

86 : 스프링 100 : 삼륜차

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 차체와, 상기 차체의 뒤쪽에 구동후륜을 연결하는 후방샤시와, 상기 차체의 앞쪽에 한쌍의 조향전륜을 연결하는 전방샤시로 구성된 삼륜차에 있어서,

상기 전방샤시는,

상기 조향전륜이 체결되는 조향너클과; 상기 차체의 상단과 상기 조향너클의 상단을 연결하는 위콘트롤암과; 상기 차체의 하단과 상기 조향너클의 하단을 연결하는 아래콘트롤암과; 하단이 상기 차체의 중심에 연결된 티자형 시소부로서, 상기 차체의 중심에 연결되어 연직 상방으로 뻗은 지지대와, 상기 지지대의 상단에 회전이 가능하게 연결되고, 양쪽의 상기 조향전륜쪽으로 뻗어 있는 있는 회전대를 갖는 티자형 시소부와; 상기 회전대의 양단과 아래콘트롤암 사이를 각기 연결하는 스프링 쇽업 쇼버; 및 상기 지지대를 중심으로 양쪽의 회전대에 설치된 유압 실린더를 포함하는 유압 실린더부;를 포함하며,

상기 삼륜차의 경사주행시 상기 차체의 경사각에 차체의 무게 대칭면이 일치하도록 상기 유압 실린더는 각기 반대 반향으로 병진운동하는 것을 특징으로 하는 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차를 제공한다.

본 고안에 따른 유압 실린더부는, 지지대를 중심으로 일측의 회전대에 설치된 제 1 유압 실린더로서, 하단이 차체에 회전운동이 가능하도록 연결된 실린더 본체와, 실린더 본체의 전방으로 뻗어 회전운동이 가능하도록 회전대에 연결된 실린더 로드를 갖는 제 1 유압 실린더와; 지지대를 중심으로 타측의 회전대에 설치된 제 2 유압 실린더로서, 하단이 차체에 회전운동이 가능하도록 연결된 실린더 본체와, 실린더 본체의 전방으로 뻗어 회전운동이 가능하도록 회전대에 연결된 실린더 로드를 갖는 제 2 유압 실린더와; 제 1 유압 실린더의 실린더 본체의 하단부와 연결되어 구동후륜쪽으로 뻗어 있으며, 유체가 이동하는 제 1 튜브와; 제 2 유압 실린더의 실린더 본체의 하단부와 연결되어 구동후륜쪽으로 뻗어 있으며, 유체가 이동하는 제 2 튜브; 및 제 1 튜브와 제 2 튜브를 서로 연결하여 제 1 튜브 및 제 2 튜브로의 유체의 흐름을 제어하는 밸브로서, 차체의 무게중심이 위치하는 종축선상의 차체에 고정 설치되는 밸브;를 포함한다. 특히, 삼륜차의 경사주행시 밸브가 열려 제 1 유압 실린더 및 제 2 유압 실린더가 반대방향으로 병진운동하면서 유체가 밸브를 지나 실시간으로 이동하여 차체의 경사각에 차체의 무게 대칭면이 일치하도록 한다.

본 고안에 따른 밸브는, 양단이 제 1 튜브와 제 2 튜브의 끝단과 연결되고, 양단 사이 부분은 두 갈래로 나누어진 튜브 연결부와; 두 갈래로 나누어진 튜브 연결부를 개폐하는 개폐부로서, 튜브 연결부의 내부에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 개폐판과, 개폐판과 연결되어 튜브 연결부 밖으로 노출되어 연직 하방으로 뻗어 있는 개폐막대를 갖는 개폐부;를 포함하며, 경사선회를 하기 위해서 운전자에 의해 자체가 기울어지면 개폐판이 열려 제 1 및 제 2 유압 실린더가 각기 반대방향으로 병진운동하면서 유체가 튜브 연결부를 통하여 실시간으로 이동하여 자체의 경사각이 자체의 무게 대칭면에 일치하면, 개폐판은 튜브 연결부를 막는다. 유체의 흐름을 원활하게 하기 위해서, 제 1 튜브, 제 2 튜브 및 튜브 연결부의 내경을 동일하게 하는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 개폐부는 차체의 무게중심이 위치하는 종축선상에 위치하며, 개폐판과 개폐막대 사이에 삽입되어 일측은 튜브 연결부에 고정되고, 타측은 개폐막대에 고정 설치된 스프링을 더 포함한다. 이때, 스프링은 개폐판 및 개폐막대에 복원성을 제공한다.

그리고, 본 고안에 따른 삼륜차에 있어서, 아래콘트롤암이 위콘트롤암보다는 길이가 긴 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차(100)를 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 삼륜차(100)는 차체(10)와, 차체(10)의 뒤쪽에 단일 구동후륜(31)을 연결하는 후방샤시(30)와, 차체(10)의 앞쪽 좌우에 한쌍의 조향전륜(21)을 연결하는 전방샤시(20)를 포함한다. 후륜(31)은 자체(10)의 전후방향 중심선 상에 배치되며, 양 전륜(21)은 중심선으로부터 좌우로 등거리의 위치에 배치된다. 특히, 본 고안에 따른 전방샤시(20)는 경사선회를 하기 위해서 운전자에 의해 상기 자체(10)가 기울어지면 차체(10)의 경사각에 자체(10)의 무게 대칭면이 일치하도록 연속적으로 구동한다.

도 2를 참조하면, 전방샤시(20)는 전륜(도 1의 21)이 체결되는 조향너클(23)과, 차체(10)의 상단과 조향너클(23)의 상단을 연결하는 위콘트롤암(41)과, 차체(10)의 하단과 조향너클(23)의 하단을 연결하는 아래콘트롤암(43)과, 하단이 차체(10)의 중심에 연결된 티자형 시소부(50)와, 시소부(50)의 양단과 아래콘트롤암(43) 사이를 각기 연결하는 스프링 쇽업 쇼버(60)와, 스프링 쇽업 쇼버(60) 안쪽의 시소부(50)와 연결된 유압 실린더부(70)를 포함한다.

좀더 상세히 설명하면, 조향너클(23)의 상하에는 볼베어링유닛(25)이 체결되어 있고, 볼베어링유닛(25)의 좌우로 로드베어링(27)이 설치된 위콘트롤암(41)과 아래콘트롤암의(43) 일단이 위시본 형식으로 연결되고, 로드베어링(27)이 설치된 위콘트롤암(41)과 아래콘트롤암(43)의 타단이 차체(10)의 전방에 소정의 간격을 두고 체결된다. 이때, 조향너클(23)의 상하에 볼베어링유닛(25)이 체결되어 있기 때문에, 전륜은 조향너클(23)을 축으로 회전운동이 가능하다. 위콘트롤암(41)과 아래콘트롤암(43)은 차체(10)의 전방에 로드베어링(27)으로 연결되어 있기 때문에 회전운동이 자유롭기 때문에, 자체(10)가 롤축을 중심으로 롤운동을 하면 전방샤시(20)의 좌우가 수평상태에서 각기 반대 방향으로 회전운동을 하게 된다. 즉, 자체(10)가 롤운동을 하면, 차체(10)를 중심으로 한쪽의 콘트롤암이 위로 올라가고, 다른 한쪽의 콘트롤암은 아래로 내려가게 된다.

티(T)자형 시소부(50)는 차체(10)의 중심에 연결되어 연직 상방으로 뻗은 지지대(51)와, 지지대(51)의 상단에 회전이 가능하게 연결되고 양쪽의 전륜(21)쪽으로 뻗어 있는 회전대(53)로 구성된다. 지지대(51)의 하단은 핀으로 차체(10)에 체결되어 있기 때문에, 회전대(53)는 지지대(51)를 기준으로 상하로 회전운동이 가능하고 병진운동은 할 수 없다.

스프링 쇽업 쇼버(60)의 상단은 회전대(53)의 양단에 좌우회전운동이 가능하도록 핀으로 체결되고, 스프링 쇽업 쇼버(60)의 하단은 아래콘트롤암(43)에 좌우회전이 가능하게 체결된다.

한편, 전륜으로부터 차체(10)를 지지하는 위콘트롤암(41)과 아래콘트롤암(43)의 길이를 달리하는데, 선회시 바깥쪽 선회력을 증대시키도록 전륜(21)의 경사시 바깥쪽 전륜(21)의 캠버각이 안쪽 캠버각보다 크게 아래콘트롤암(43)의 길이를 위콘트롤암(41) 보다 더 길게 설정하는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유압 실린더부(70)는 지지대(51)를 중심으로 좌우대칭인 위치의 회전대(53)에 각기 연결된 유압 실린더(71, 73)를 포함한다. 유압 실린더부(70)는 제 1 유압 실린더(71), 제 2 유압 실린더(73), 제 1 튜브(75), 제 2 튜브(77) 및 밸브(80)를 포함한다. 제 1 유압 실린더(71) 및 제 2 유압 실린더(73)는 지지대(51)를 중심으로 좌우대칭인 위치의 회전대(53)에 각기 설치되며, 하단이 차체에 회전운동이 가능하도록 연결된 실린더 본체(72, 76)와, 실린더 본체(72, 76)의 전방으로 뻗어 회전운동이 가능하도록 회전대(53)에 핀으로 연결된 실린더 로드(74, 78)를 갖는다. 제 1 튜브(75) 및 제 2 튜브(77)는 유체가 이동하는 입출관으로서, 제 1 유압 실린더(71) 및 제 2 유압 실린더(73)의 실린더 본체(72, 76)의 하단부와 각기 연결되어 후륜쪽으로 뻗어 있다. 그리고, 밸브(80)는 제 1 튜브(75)와 제 2 튜브(77)를 서로 연결하며, 제 1 튜브(75) 및 제 2 튜브(77)로의 유체의 흐름을 제어하며, 자체(10)의 무게중심이 위치하는 종축선상의 자체(10)에 고정 설치된다.

도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 밸브(80)는 제 1 튜브(75)와 제 2 튜브(77)를 연결하는 튜브 연결부(81)와, 튜브 연결부(81)를 개폐하는 개폐부(83)로 구성된다. 튜브 연결부(81)는 양단이 제 1 튜브(75)와 제 2 튜브(77)의 끝단과 연결되고, 그 양단 사이 부분은 두 갈래로 나누어져 있다. 개폐부(83)는 두 갈래로 나누어진 튜브 연결부(81)를 개폐하는 부분으로서, 튜브 연결부(81)의 내부에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 개폐판(82)과, 개폐판(82)과 연결되어 튜브 연결부(81) 밖으로 노출되어 연직 하방으로 뻗어 있는 개폐막대(84)를 포함하며, 개폐판(82)과 개폐막대(84) 사이에 삽입되어 일측은 튜브 연결부(81)에 타측은 개폐막대(84)에 고정 설치된 스프링(86)을 포함한다.

이때, 개폐판(82)은 튜브 연결부(81)의 내측면의 단면에 대응되는 형상을 하고 있으며, 통상적으로 튜브 연결부(81)의 내측면은 원형이기 때문에, 개폐판(82)은 소정의 두께를 갖는 원판 형태를 갖는다. 개폐막대(84)는 자체(10)의 무게중심이 위치하는 종축선상에 위치하며, 개폐막대(84)의 회전에 의해 개폐판(84)이 튜브 연결부(81)를 개폐한다. 그리고, 제 1 튜브(75), 제 2 튜브(77) 및 튜브 연결부(81)로 유체가 원활하게 이동할 수 있도록, 제 1 튜브(75), 2 튜브(77) 및 튜브 연결부(81)의 내경은 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구조를 갖는 본 고안에 따른 삼륜차(100)의 경사선회 예컨대, 평지에서 코너링하는 상태를 도 5에 도시되어 있다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 삼륜차(100)를 시계방향으로 회전시키기 위해서 운전자가 조향을 하면 반작용으로 차체(10)가 오른쪽으로 쏠리는 원심력(ma_y)이 발생하고, 그 원심력에 의해 밸브(80)가 열린다. 즉, 원심력에 의해 개폐막대(84)가 지면에 수직한 각으로부터 스프링(86)의 저항력을 받으며 회전함으로써 개폐판(82)을 회전시켜 밸브 연결부(81)를 연다.

운전자가 조향을 하면서 차체(10)를 왼쪽으로 기울이면 제 1 및 제 2 유압 실린더(71, 73)가 각기 반대방향으로 병진운동하면서 유체가 밸브(80)를 지나 실시간으로 이동한다. 즉, 제 2 유압 실린더의 실린더 로드(78)가 아래로 내려가면서 제 2 유압 실린더(73) 내의 유체를 제 2 튜브(77), 밸브 연결부(81) 및 제 1 튜브(75)를 지나 제 1 유압 실린더(71) 쪽으로 보내고, 제 1 유압 실린더의 실린더 로드(74)는 보내진 유체에 해당하는 양 만큼 올라간다.

계속해서 차체(10)가 왼쪽으로 기울어지면서 유체가 이동하여 차체(10)가 최적의 경사각() 즉, 차체(10)의 경사각에 차체(10)의 무게 대칭면이 일치하면, 자연적으로 개폐판(82)이 밸브 연결부(81)를 막아 유체의 이동을 중단시킨다. 이때, 무게 대칭면과 개폐막대(84)는 동일선상에 위치한다.

그리고, 제 1 및 제 2 유압 실린더(71, 73)의 병진운동은 원심력이 변화하지 않을 때까지 정지되므로 삼륜차(100)는 좌측으로 기운 상태로 선회할 수 있다. 또한, 자체(10)의 경사각()에 차체(10)의 무게 대칭면이 일치하면 유체의 이동이 중단되기 때문에, 운전자가 좌측으로 힘을 작용하더라도 자체(10)는 더 이상 기울어지지 않는다. 즉, 좌측으로 선회하기 위해서, 운전자가 조향을 하면서 차체(10)의 왼쪽으로 힘을 실어주는 역할은 하지만, 전방샤시(20)가 최적의 경사각()에 차체(10)의 무게 대칭면이 일치되도록 유도하고, 일치된 상태에서 전방샤시(20)는 고정되기 때문에, 운전자의 숙련도에 크게 구애받지 않고 안정적인 선회주행이 가능하다.

한편, 평지에서 코너링할 때, 코너링하는 회전 반경에 따라서 즉, 원심력에 따라서 개폐막대(84)가 기울어지는 각도가 연속적으로 달라져 밸브(80)를 통한 유체의 양이 조절되기 때문에, 삼륜차(100)의 안정적인 코너링을 가능하게 되는데 상세한 설명은 후술하겠다.

다음으로 본 고안에 따른 삼륜차(100)가 경사진 노면에서 직진하는 상태가 도 5에 도시되어 있다. 도 2 내지 도 4 및 도 6을 참조하면, 삼륜차(100)가 처음 경사진 노면으로 접어들면, 지구중력에 의해 개폐막대(84)가 지면에 수직한 각으로부터 중력(mg)의 중심방향으로 스프링(86)의 저항력을 받으며 회전함으로써 개폐판(82)을 회전시켜 밸브 연결부(81)를 연다. 운전자가 조향을 하면서 차체(10)를 왼쪽으로 기울이면 제 1 및 제 2 유압 실린더(71, 73)가 각기 반대방향으로 병진운동하면서 유체가 밸브(80)를 지나 실시간으로 이동한다. 즉, 제 2 유압 실린더의 실린더 로드(78)가 아래로 내려가면서 제 2 유압 실린더(73) 내의 유체를 제 2 튜브(77), 밸브 연결부(81) 및 제 1 튜브(75)를 지나 제 1 유압 실린더(71) 쪽으로 보내고, 제 1 유압 실린더의 실린더 로드(74)는 보내진 유체에 해당하는 만큼 올라간다.

계속해서 차체(10)가 왼쪽으로 기울어지면서 유체가 이동하여 차체(10)가 최적의 경사각() 즉, 차체(10)의 경사각()에 차체(10)의 무게 대칭면이 일치하면, 자연적으로 개폐판(82)이 밸브 연결부(81)를 막아 유체의 이동을 중단시킨다. 이때, 개폐막대(84)는 차체(10)의 무게 대칭면과 동일선상에 위치하며, 개폐막대(84)는 지구중력 방향과 동일한 방향을 향한다.

그리고, 제 1 및 제 2 유압 실린더(71, 73)의 병진운동은 원심력이 변화하지 않을 때까지 정지되므로 삼륜차(100)는 경사진 노면을 안정적으로 직진할 수 있다. 또한, 자체(10)의 경사각()에 차체(10)의 무게 대칭면이 일치하여 유체의 이동이 중단되기 때문에, 운전자가 좌측으로 힘을 작용하더라도 자체(10)는 더 이상 기울어지지 않는다. 즉, 경사진 노면을 직진하기 위해서, 운전자가 조향을 하면서 차체(10)의 왼쪽으로 힘을 실어주는 역할은 하지만, 전방샤시(20)가 최적의 경사각()에 차체(10)의 무게 대칭면이 일치되도록 유도하고, 일치된 상태에서 전방샤시(20)는 고정되기 때문에, 운전자의 숙련도에 크게 구애받지 않고 안정적인 선회주행이 가능하다. 특히, 최적의 경사각()은 경사진 노면의 경사각과 동일함을 알 수 있다.

여기서, 최적의 경사각()이란, 자체(10)에 아무런 무게전이를 발생시키지 않으면서 경사선회를 할 수 있는 자체(10)의 경사각을 의미한다. 따라서, 차체(10)의 무게 대칭면이 최적의 경사각()에 일치하면 아무런 무게전이를 발생시키지 않고 안정적으로 경사선회를 할 수 있다. 즉, 자체(10)의 경사각이 그 횡방향으로 작용하는 힘(원심력; ma_y)과 중력(mg)의 합벡터와 일치를 이루도록 하면 된다.

그 최적의 경사각()인 '횡가속도/중력가속도'를 이룰려면, 제 1 및 제 2 유압 실린더(71, 73)로 유량의 이송을 제어하는 밸브(80)를 적절히 조절하여야 하며, 이 밸브(80)의 조절은 입력으로서 항상 변화하는 경사각에 비례하는 출력에 해당하는 유량을 통과시켜야 하는데, 자체에 고정된 축(이하, '차체 고정축'이라 하며, 수평면에 정지된 삼륜차(100)에 있어서, 개폐막대(84)가 뻗은 방향의 축을 의미한다)에 대한 개폐막대(84)의 상대회전각()은 자체(10) 중심에서 작용하는 그 횡력(ma_y)과 중력(mg)의 합벡터가 만드는 최적의 경사각()과 어느 경우에도 일치한다.

그 상대회전각()은 선회시, 직진시 및 두가지를 동시에 하는 경우의 3가지로 다음과 같이 크게 분류할 수 있다.

도 5를 참조하면, 수평면에서 선회를 할 때 개폐막대(84)가 회전하게 되면 이는 원심력(ma_y) 벡터에 의한 경사각을 나타낸다. 도 6을 참조하면, 경사면에서 직진을 할 때 개폐막대(84)는 지구중심에 수직을 향하고 회전하지 않으나 차체 고정축이 회전하는 셈이 되므로 이는 중력의 방향과 수평한 면과의 경사각을 나타낸다. 그리고, 지면은 항상 수평이 아니고 또 선회 중일 때, 개폐막대(84)와 차체 고정축이 동시에 회전한다면, 차체 고정축의 회전이 개폐막대(84)에 의한 경사각을 노면경사각만큼 증감을 한 경사각을 나타낸다.

따라서, 본 고안에 따른 삼륜차(100)는 어느 경우에나 밸브(80)를 통과하는 유량은 상대회전각()과 비례하고, 자체(10)를 기울여 차체 고정축이 회전하면서 밸브(80)를 닫기 때문에, 차체(10)에 아무런 무게전이를 발생시키지 않아 안정적인 주행이 가능하다.

이때 경사주행으로부터 정상주행으로 복귀시 개폐막대(84)의 진자(振子)운동으로 인하여 밸브(80)를 통과하는 유체 흐름 또한 과도상태에서 정상상태로의 복귀가 지연되는 문제점을 보안하기 위하여 개폐막대(84)와 밸브(80)에 양단이 고정된 스프링(86)이 부착되며, 개폐막대(84)의 빠른 정상상태로의 응답성을 높이는 데 이용된 스프링(86)의 탄성력에 의한 상대회전각()의 감소에 따른 유체이송량의 감소를 보상하기 위해 동일한 밸브(80)를 더 장착하여야 한다. 본 고안의 경우 절반의 상대회전각()감소를 보상하기 위하여 밸브(80)를 병렬로 두 개 장착하였다.

한편, 유압 실린더부(70)가 수행해야 할 임무들은 결정적으로 유압 실린더부(70)를 구성하는 실린더와 밸브의 크기, 유압 실린더의 압력에 요구되는 저장용량이다.

전륜의 윤거폭(s)에 따른 좌우자체거동의 모멘트()를 통해서 유압실린더가 담당하여야 하는 토크()를 구할 수 있다.

좌우 바퀴의 수직힘들은이고 윤거의 폭은 s 이다.

이때, 그 차량의 전복경계가속도 즉, 최대 횡가속도 a_y=0.8g 일 때, 차량의 롤링 운동방정식으로부터 운전자가 부담하여야 할 힘을 제외하면 그 모멘트에 대향하는 토크만을 위한 방정식은 다음과 같다.

이때, 그 차량의 제원에 따른 최대경사각은 다음과 같이 구할 수 있다.

그때의 실린더의 최대 변위와 최대 힘은 다음과 같이 결정된다.

여기서 d는 회전대(53)의 길이를 나타낸다.

필요한 출력에 맞추어 실린더의 제품 사용을 통하여 적용 실린더의 내경을 선정하면 제품 사양의 최고 속도V(cm/sec)를 조사하여 그 일을 위한 필요압력을 구할 수 있다.

여기서, F는 이론출력(kgf)이며 A는 압력작용면적(㎠)이다.

그때 필요한 최고유량은 다음과 같이 구해진다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 고안의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 고안의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 고안의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

본 고안의 구조를 따르면, 사륜차가 극복할 수 없는 무게편중문제와 운전자의 조작미숙에 따른 횡방향전복문제를 해소하며, 운전자의 몸이 편향되지 않으므로 조정안정성과 주행안정성이 현저히 개선된다.

본 고안에 따른 삼륜차는 반능동형이지만 연속적으로 차체의 균형을 잡아주기 때문에, 차량의 주행 상태에 따라서 최적의 경사각 구현이 가능하다.

그리고, 전방샤시가 최적의 경사각에 차체의 무게 대칭면이 일치되도록 유도하고, 일치된 상태에서 전방샤시는 고정되기 때문에, 운전자의 숙련도에 크게 구애받지 않고 안정적인 선회주행이 가능한 장점도 있다.

Claims (7)

1. 차체와, 상기 차체의 뒤쪽에 구동후륜을 연결하는 후방샤시와, 상기 차체의 앞쪽에 한쌍의 조향전륜을 연결하는 전방샤시로 구성된 삼륜차에 있어서,

   상기 전방샤시는,

   상기 조향전륜이 체결되는 조향너클과;

   상기 차체의 상단과 상기 조향너클의 상단을 연결하는 위콘트롤암과;

   상기 차체의 하단과 상기 조향너클의 하단을 연결하는 아래콘트롤암과;

   하단이 상기 차체의 중심에 연결된 티자형 시소부로서, 상기 차체의 중심에 연결되어 연직 상방으로 뻗은 지지대와, 상기 지지대의 상단에 회전이 가능하게 연결되고, 양쪽의 상기 조향전륜쪽으로 뻗어 있는 있는 회전대를 갖는 티자형 시소부와;

   상기 회전대의 양단과 아래콘트롤암 사이를 각기 연결하는 스프링 쇽업 쇼버; 및

   상기 지지대를 중심으로 양쪽의 회전대에 설치된 유압 실린더를 포함하는 유압 실린더부;를 포함하며,

   상기 삼륜차의 경사주행시 상기 차체의 경사각에 차체의 무게 대칭면이 일치하도록 상기 유압 실린더는 각기 반대 반향으로 병진운동하는 것을 특징으로 하는 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차.
2. 제 1항에 있어서, 상기 유압 실린더부는,

   상기 지지대를 중심으로 일측의 상기 회전대에 설치된 제 1 유압 실린더로서, 하단이 상기 차체에 회전운동이 가능하도록 연결된 실린더 본체와, 상기 실린더 본체의 전방으로 뻗어 회전운동이 가능하도록 상기 회전대에 연결된 실린더 로드를 갖는 제 1 유압 실린더와;

   상기 지지대를 중심으로 타측의 상기 회전대에 설치된 제 2 유압 실린더로서, 하단이 상기 차체에 회전운동이 가능하도록 연결된 실린더 본체와, 상기 실린더 본체의 전방으로 뻗어 회전운동이 가능하도록 상기 회전대에 연결된 실린더 로드를 갖는 제 2 유압 실린더와;

   상기 제 1 유압 실린더의 실린더 본체의 하단부와 연결되어 상기 구동후륜쪽으로 뻗어 있으며, 유체가 이동하는 제 1 튜브와;

   상기 제 2 유압 실린더의 실린더 본체의 하단부와 연결되어 상기 구동후륜쪽으로 뻗어 있으며, 유체가 이동하는 제 2 튜브; 및

   상기 제 1 튜브와 제 2 튜브를 서로 연결하여 상기 제 1 튜브 및 제 2 튜브로의 유체의 흐름을 제어하는 밸브로서, 상기 차체의 무게중심이 위치하는 종축선상의 상기 차체에 고정 설치되는 밸브;를 포함하며,

   상기 삼륜차의 경사주행시 상기 밸브가 열려 상기 제 1 유압 실린더 및 제 2 유압 실린더가 반대방향으로 병진운동하면서 유체가 밸브를 지나 실시간으로 이동하여 상기 차체의 경사각에 차체의 무게 대칭면이 일치하도록 하는 것을 특징으로 하는 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차.
3. 제 2항에 있어서, 상기 밸브는,

   양단이 상기 제 1 튜브와 제 2 튜브의 끝단과 연결되고, 상기 양단 사이 부분은 두 갈래로 나누어진 튜브 연결부와;

   상기 두 갈래로 나누어진 튜브 연결부를 개폐하는 개폐부로서, 상기 튜브 연결부의 내부에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 개폐판과, 상기 개폐판과 연결되어 상기 튜브 연결부 밖으로 노출되어 연직 하방으로 뻗어 있는 개폐막대를 갖는 개폐부;를 포함하며,

   경사주행을 하기 위해서 운전자에 의해 상기 차체가 기울어지면 상기 개폐판이 열려 상기 제 1 및 제 2 유압 실린더가 각기 반대방향으로 병진운동하면서 유체가 상기 튜브 연결부를 통하여 실시간으로 이동하여 상기 자체의 경사각이 상기 자체의 무게 대칭면에 일치하면, 상기 개폐판은 상기 튜브 연결부를 막는 것을 특징으로 하는 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 튜브의 내경과 상기 튜브 연결부의 내경은 같은 것을 특징으로 하는 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차.
5. 제 3항에 있어서, 상기 개폐부는 상기 차체의 무게중심이 위치하는 종축선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차.
6. 제 3항에 있어서, 상기 개폐부는,

   상기 개폐판과 개폐막대 사이에 삽입되어 일측은 상기 튜브 연결부에 고정되고, 타측은 상기 개폐막대에 고정 설치된 스프링을 더 포함하며,

   상기 스프링은 상기 개폐판 및 개폐막대에 복원성을 제공하는 것을 특징으로 하는 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차.
7. 제 1항에 있어서, 상기 아래콘트롤암이 위콘트롤암보다는 길이가 긴 것을 특징으로 하는 반능동형 경사주행 제어기구 장착 삼륜차.