KR20060050188A - 휠의 개별적인 서스펜션과 차체 높이의 능동 제어를허용하는 서스펜션 시스템을 갖는 차량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다음과 같은 차량에 관한 것이다:

현가된(suspended) 차체(1)와,

휠 지지부(wheel support)상에 각각 장착된 적어도 2개의 휠과,

차체의 일 측면상에 횡단으로 배치되는 적어도 하나의 휠과 차체의 다른 측면상에 배치되는 적어도 하나의 다른 휠을 포함하며,

각 휠 지지부는 서스펜션 지지부(4)와 상기 서스펜션 지지부에 대해서 휠 지지부를 안내하기 위한 수단을 포함하는 서스펜션 장치(5)상에 장착되며, 상기 서스펜션 장치는 상기 서스펜션 지지부에 대한 휠 지지부의 수직 변위(displacement)를 허용하며, 상기 변위의 크기는 요구되는 수직 서스펜션 이동을 생성하는데 충분하며,

각 서스펜션 지지부는 변경될 차체(1)에 대한 상기 서스펜션 지지부의 상대적인 높이를 허용하는 높이 변화 메카니즘(3, 7, 11, 12)에 의해서 차체에 연결되며,

각 높이 변화 메카니즘은 높이 제어 수단(15, 16, 17, 18)에 의해서 작동되며,

차량은 상기 높이 제어 수단을 위한 중앙 집중된 제어 수단(19)을 구비하며,

차체의 각 측면상에서 상기 높이 제어 수단의 작용은 차체의 측면상에서, 각 서스펜션 지지부의 상대적인 높이가 동시에 변화하도록 같은 좌표로 설정된다.

서스펜션 시스템, 차체, 휠, 타이어, 지면

Description

휠의 개별적인 서스펜션과 차체 높이의 능동 제어를 허용하는 서스펜션 시스템을 갖는 차량{VEHICLE WITH A SUSPENSION SYSTEM THAT ALLOWS INDIVIDUAL SUSPENSION OF THE WHEELS AND ACTIVE CONTROL OF THE BODY HEIGHT}

도 1은 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 시스템의 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 서스펜션 시스템의 휠 축을 따라 도시된 부분 부분적인 돌출부의 도면.

도 3은 도 1의 서스펜션 시스템의 부분적인 수직 돌출부의 도면.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 높이 변화 메카니즘의 2개의 다른 위치에 대한 도 2와 유사한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 높이 제어 수단의 실시예의 도면.

도 7 내지 도 9는 직선으로 주행하는 본 발명에 따른 차량의 정면도.

도 10은 곡면을 오른쪽으로 돌때의 도 7에 도시된 차량의 정면도.

본 발명은 차량의 지면 접촉 시스템(ground contact system)에 관한 것이며, 특히 도로용 차량(road vehicle)에 관한 것이다. 본 발명은 차체에 대한 휠의 안 내(guiding)와, 차체의 레벨, 특히 그 높이와 롤(roll)의 제어 모두에 관한 것이다.

휠 안내 시스템의 목적은 서스펜션의 수직 이동시에 차량의 샤시(chassis)나 차체에 대한 휠 평면의 엄격히 제어된 위치를 보증하는 것이다. 일반적으로, 차량상의 대칭 평면을 확인하는 것은 쉽다. 이러한 종방향 및 수직 평면은 샤시에 관련된 기준(reference)을 기초로하여 취해질 것이다. "휠 평면"은 상기 휠의 회전 축에 수직한 평면이며, 상기 휠상에 고정된 타이어나 탄성 커버의 지면 접촉 구역의 중심을 통해서 통과한다는 것을 기억하라. 샤시에 대한 휠의 수직 변위(displacement)를 "수직 서스펜션"으로 지칭하는 것이 일반적이다. "캠버(camber)"나 "캠버 각"은 휠 평면과 지면에 수직한 라인 사이의 각도이다. "스티어링(steering)"은 지면에 수직한 라인에 대한 휠 평면의 회전이며, 지면상의 타이어의 접촉 구역의 중심을 통해서 통과한다. 마지막으로, "롤(roll)"이나 "차체 롤"은 종방향 축 주위의 차체의 경사(tilting)이다.

휠 평면의 안내는 지면상의 타이어의 자세(attitude)를 직접 유도하며, 따라서 타이어에 의해서 받게되는 힘과 전달력, 특히 횡단력에 대한 보다 많거나 적은 유리한 위치인지에 영향을 준다. 오늘날, 이러한 힘들은 차량의 거동(behaviour)과 그에 따른 안정성에 대해서 가장 중요하다.

공지된 바와 같이, 오늘날 사용되는 것과 같은 도로용 차량은 곡면을 돌때에(rounding), 간단히 그 서스펜션의 힘에 의한 롤링 운동(rolling motion)을 받는다. 사실상, 원심력(centrifugal force)은 곡면의 외부를 향한 부하 이동시에 발 생하며, 그 결과는 곡면의 외부에 대한 휠 서스펜션의 압축을 증가시키고 곡면의 내부에 대한 서스펜션을 완화시키며, 그로 인해 롤이 존재한다. 이러한 롤링은 승객의 편안함과 또한 차량의 로드 홀딩(road holding)에 대해서 불리하며, 이는 특히 휠 캠버 변화가 발생하기 때문이다. 이러한 롤을 감소시키기 위해서 현재 사용되는 가장 일반적인 방법은 하나 이상의 일명 "안티-롤(anti-roll)" 바(bar)를 사용하는 방법이 존재한다. 불행하게도, 안티-롤 바는 반응 토크를 갖는 것에 대향함으로써 단지 롤을 제한할 수만 있다. 그 원리 때문에, 이는 단지 롤의 양만을 제한할 수 있으며, 그러므로 타이어의 적절한 작동에 불리한 방향으로의 휠의 캠버 변화를 전체적으로 방지할 수 없다. 게다가, 상기 롤이 감소되지만, 부하 전달은 여전히 발생하며, 타이어상의 이러한 동등하지 않은 부하 분배는 차량의 전체적인 그립 포텐셜(grip potential)을 감소시키는 경향이 있다.

특허 출원 EP 0 878 378호는 차량의 종방향 축에 수직한 수직 평면에서 보여지며, 변형 가능한 평행사변형(parallelogram)을 형성하는 캠버 제어 메카니즘을 포함하는 차량을 설명한다. 이러한 차량은 휠에 배치된 슬라이드(slide)를 갖는 수직한 서스펜션 시스템을 사용한다. 또한, 상기 차량의 객실은 승객들이 원심력에 기인한 횡단력에 의해서 많은 영향을 받지 않도록 샤시(chassis)에 대해서 기울어질 수 있다. 상기 시스템은 휠 평면과 차체 배향의 엄격한 제어를 가능하게 한다. 그러나, 이러한 배치는 다소 부피가 크다.

본 발명의 한 목적은 지면에 대한 휠 평면 이동의 동일한 자유도(degrees of freedom)와 휠 평면의 동일한 엄격한 제어를 허용하면서, 차체 높이 및/또는 롤의 능동 제어(active control)를 가능하게 하는 것이다. 차체 높이의 제어는 예를 들면, 지면 특성의 속도의 함수로서 지면 위에 차량의 높이를 변경시키는 것이 가능할 수 있다. 능동 롤 제어는 예를 들면, 카운터-롤(counter-roll)(곡면의 내부를 향한 차체 경사), 즉 종래의 차량에서 발견되는 방향에 대향한 방향으로 차체의 롤을 생성할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 예를 들면, 휠들 사이에서 이용 가능한 보다 많은 공간(volume)을 남기고, 특히 기계적 장비 및/또는 객실을 수용하기 위한 보다 소형의 배치를 제공하는 것이다.

본 발명은 다음과 같은 차량을 제안한다:

현가된(suspended) 차체와,

휠 지지부(wheel support)상에 각각 장착된 적어도 2개의 휠과,

차체의 일 측면상에 횡단으로 배치되는 적어도 하나의 휠과 차체의 다른 측면상에 배치되는 적어도 하나의 다른 휠을 포함하며,

각 휠 지지부는 서스펜션 지지부와 상기 서스펜션 지지부에 대해서 휠 지지부를 안내하기 위한 수단을 포함하는 서스펜션 장치상에 장착되며, 상기 서스펜션 장치는 상기 서스펜션 지지부에 대한 휠 지지부의 수직 변위(displacement)를 허용하며, 변위의 크기는 요구되는 수직 서스펜션 이동을 생성하는데 충분하며,

각 서스펜션 지지부는 변경될 차체에 대한 상기 서스펜션 지지부의 상대적인 높이를 허용하는 높이 변화 메카니즘에 의해서 차체에 연결되며,

각 높이 변화 메카니즘은 높이 제어 수단에 의해서 작동되며,

차량은 상기 높이 제어 수단을 위한 중앙 집중된 제어 수단을 구비하며,

차체의 각 측면상에서 상기 높이 제어 수단의 작용은 차체의 측면상에서, 각 서스펜션 지지부의 상대적인 높이가 동시에 변화하도록 같은 좌표로 설정되며,

각각의 휠을 위해서, 높이 변화 메카니즘은 변형 가능한 평행사변형(parallelogram)을 형성하는 장치를 포함하며, 이러한 평행사변형은 일 측면상에 서스펜션 지지부를 가지며 차량의 차체에 대한 대향 측면상에 부착되고, 반면에 높이 제어 수단은 상기 평행사변형을 변형시키는 것을 가능하게 한다.

양호하게는, 차량이 차량의 대칭 평면에 적어도 하나의 중심 휠을 갖는 적어도 3개의 휠을 구비한다면, 휠 제어 수단의 작용은 각 서스펜션 지지부의 상대적인 높이 변화시에 차체의 종방향 레벨을 유지하도록 좌표 설정된다.

그러나, 양호하게는, 차량은 다른 측면상에 배치된 적어도 2개의 다른 휠과 함께 차체의 일 측면상에 횡단으로 배치된 적어도 2개의 휠인 적어도 4개의 휠을 구비할 것이다. 양호하게는, 이러한 차량을 위해서, 동일 측면상의 높이 제어 수단은 단일 작동 요소를 포함한다.

양호하게는, 차량은 4개의 휠, 전방 축 및 후방 축, 전방 및 후방 부분을 갖는 각 휠의 각각의 평행사변형을 포함하며, 전방 축상의 상기 휠의 평행사변형은 그 후방 부분에 의해서 차체에 관절식으로 결합(articulated)되며, 반면에 후방 축상의 상기 휠의 평행사변형은 그 전방 부분에 의해서 차체에 관절식으로 결합된다.

양호하게는, 상기 평행사변형은 차량의 중간(median) 평면에 실질적으로 평 행한 평면에서 연장한다.

양호하게는, 차량의 일 측면상의 휠의 평행사변형은 기계적으로 상호연결되며, 일반적인 작동 요소에 의해서 제어된다. 또한, 높이 변화 메카니즘이 차량의 동일 측면상의 각 서스펜션 지지부상에 놓이며, 높이 변화값들은 본질적으로 동일한 것이 바람직하다. 양호하게는, 중앙 제어 수단은 차체의 다른 측면상의 높이 변화와는 다른 차체의 일 측면상의 높이 변화를 가능하게 한다. 양호하게는, 중앙 제어 수단은 또한 차체의 양 측면상의 동일한 높이 변화를 가능하게 한다.

양호하게는, 차량은 높이 제어 수단을 차단하는 것을 가능하게 하는 적어도 하나의 높이 브레이크를 포함하며, 상기 브레이크는 높이 변화시에 상기 높이 제어 수단을 자유롭게하도록 상기 중앙 제어 수단에 의해서 제어된다.

양호하게는, 서스펜션 장치의 수직 변위는 본질적으로 상기 휠 평면에서 발생한다. 또한, 상기 서스펜션 장치는 본질적으로 수직으로 배향된 바(bar)와 변화(transition)시에 상기 바를 안내하기 위한 슬리브(sleeve)를 포함하는 것이 바람직하며, 이러한 슬리브는 이 슬리브와 상기 지지부 사이에서 수직 방향으로 상대적인 이동할 가능성이 없이 상기 지지부상에 장착되며, 상기 휠 지지부는 상기 바의 2개의 단부를 거쳐서 분기(forking)함으로써 장착된다. 양호하게는, 상기 슬리브는 상기 지지부에 대해서 상기 휠을 조향하는 것이 가능하게 하는 피봇부를 통해서 상기 지지부에 장착된다.

본 발명은 4개 휠의 차량에 대한 도면의 하기의 기술된 설명으로부터 보다 쉽게 이해될 것이다. 이러한 실시예는 어떠한 의도로도 제한하지 않고 제공되며 본 발명은 사실상 차량의 각 측면상에 횡단으로 배치된 적어도 2개의 휠을 갖는 차량에 보다 일반적으로 적용될 수 있다.

도 1, 2 및 도 3은 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 시스템(suspention system)의 실시예를 상세하게 도시한다. 여기에서, 도시된 구성 요소들은 좌전방 휠의 안내 구성 요소들이다. 상기 휠 자체는 도 2 및 도 3에 도시되어 있지 않다.

도면에서, 휠(2)은 수직 서스펜션 장치(5)를 통해서 서스펜션 지지부(4)에 연결되어 있다. 상기 지지부(4)는 높이 변화 암(height variation arm)(3)을 통해서 차체에 연결된다. 상기 암(3)은 수평 및 횡단 암 축(ab) 주위에서 상기 차체상의 고정부(anchorage)(11)에 대해서 선회할 수 있다. 이어서, 상기 서스펜션 지지부(4)는 또한 수평 및 횡단인 지지 축(as) 주위에서 상기 암(3)에 대해서 선회할 수 있다. 따라서, 상기 암 선회 운동이 상기 수직 서스펜션(5)의 운동에 관계없이 차체 높이를 변경시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 이는 높이 제어 효과가 수직 서스펜션 효과에 중첩되는 것에 따른 본 발명의 한 원리를 설명한다. 상기 높이 제어는 매우 빠르지는 않지만, 영구적인 변화와 관계가 있다. 이러한 제어는 낮은 에너지 소비를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 서스펜션에 관한 한, 제어는 빠르고 빈번한 운동을 가능하게 한다.

상기 휠(2)은 피봇 축(ap) 주위에서 스티어링할 수 있다. 상기 스티어링은 스티어링 레버(13)에 작용하는 스티어링 트랙 로드(steering track rod)(8)에 의해서 제어된다. 상기 트랙 로드는 상기 높이 변화 암의 고정부(11)상의 수직 로커 축(rocker axis)(ar) 주위에서 피봇부에 장착된 스티어링 로커(9)에 의해서 제어된다. 이어서, 상기 로커는 스티어링 시스템(도시 생략)에 의해서 작동된다.

상기 높이 변화 암(3)은 한쪽은 상기 차체에 연결되고, 다른 한쪽은 상기 암의 돌출부(projection)(10)에 연결된 잭(jack)(본원에 도시 생략)에 의해서 제어된다.

바람직한 실시예에서, 상기 수직 서스펜션 시스템은 특허 출원 EP 0 878 332 호에 설명된 바와 같은 수직한 슬라이드(slide)를 사용하는 시스템이다. 이러한 능동 서스펜션 시스템은 금속 서스펜션 스프링(R)과 평행하게 작동하는 전기(electric) 서스펜션 모터(6)를 사용한다. 이러한 시스템은 수직 서스펜션의 전기적 제어를 가능하게 한다. 특히, 수직 서스펜션의 분명한 강성도(stiffness)는 예를 들면, 하중 변화시에 이용 가능한 이동에 중심이 있는 위치를 유지하기 위해서 변경될 수 있다. 부하 변화의 언급에 있어서, 이는 특히 곡면을 돌때(rounding) 또는 오프-캠버 로드(off-camber road)를 주행할때의 부하 이동에 기인한 동적 변화와, 차량의 다양한 부하에 기인한 정적 변화를 고려한다. 그러므로, 이러한 타입의 능동 서스펜션 시스템은 그 자체에 대한 롤(roll)을 감소시키고, 보정하게 되며, 심지어 과보정(overcompensated)하게 되는 것이 가능할 수 있다. 그러나, 본 발명의 내용에 있어서, 이는 상기 수직 서스펜션을 통한 각 휠의 서스펜션에 작용하는 동적 부하 변화의 100%를 보정하고, 높이 변화 메카니즘을 통하여 차체상의 카운터-롤에 평행하게 놓이도록 선택되는 것이 바람직하다.

도 4 및 도 5는 특정 구성 요소와 상기 높이 변화 메카니즘 작동의 수직, 종 방향 평면(예를 들면, 도 7 내지 도 10에 도시된 차량의 대칭 평면(ps))에서의 돌출부를 도시한다. 도 4는 예를 들면, 차체의 낮은 위치, 즉 도 8의 차량에서 볼 수 있는 2개의 휠과 도 10의 차량의 우측, 전방 휠에 해당한다. 도 5는 높은 위치, 즉 도 9에서 볼 수 있는 차량의 2개의 휠이나 도 10의 차량의 좌측 휠에 해당한다.

타이-로드(tie-rod)(7)가 차체상의 고정부(11)에 대한 일 단부에 연결되고 서스펜션 지지부(4)에 대한 다른 단부에 수직 레버(12)를 통해서 연결되는 것을 도 4 및 도 5에서 볼 수 있다. 이러한 타이-로드는 상기 높이 변화 암이 선회할때에 차체에 대한 지지부(4)의 배향을 제어한다.

도 1을 참조하면, 문자 C는 상기 스티어링 로커(9)상의 트랙 로드(8)의 관절식 결합부(articulation)의 중심을 나타내며, 문자 D는 상기 스티어링 레버(13)의 트랙-로드(8)의 관절식 결합부의 중심을 나타낸다.

수직한 종방향 평면에서의 상기 시스템의 평면도를 도시하는 도 2를 참조하면, 문자 A는 상기 수직 평면에서의 암 축(ab)의 돌출부를 나타내며, 문자 B는 상기 수직 평면에서의 지지 축(as)의 돌출부를 나타내며, 문자 C'은 상기 수직 평면에서의 스티어링 로커(9)상의 트랙-로드(8)의 관절식 결합부 중심의 돌출부를 나타내며, 문자 D'은 상기 수직 평면에서의 스티어링 레버(13)상의 트랙-로드(8)의 관절식 결합부 중심의 돌출부를 나타낸다.

수평 평면에서의 상기 시스템의 평면도를 도시하는 도 3을 참조하면, 문자 C"은 상기 수평 평면에서의 스티어링 로커(9)상의 트랙-로드(8)의 관절식 결합부 중심의 돌출부를 나타내며, 문자 D"은 상기 수평 평면에서의 스티어링 레버(13)상의 트랙-로드(8)의 관절식 결합부 중심의 돌출부를 나타내며, 문자 E는 상기 수평 평면에서의 로커 축(ar)의 돌출부를 나타내고 문자 F는 상기 수평 평면에서의 피봇 축(ap)의 돌출부를 나타낸다.

양호하게는, 다음의 2가지 기하학적인 상태가 예상된다. 한편에는, 수직한 종방향 평면에서의 상기 돌출부(A, B, C' 및 D')(도 2 참조)가 상기 수직 평면에 제 1 평행사변형(parallelogram)을 형성해야하고, 다른 한편에는, 돌출부(C", D", E 및 F)(도 3 참조)가 상기 수평 평면에서의 제 2 평행사변형을 형성해야한다. 이러한 방법에서, 상기 휠의 스티어링과 높이 변화가 완벽하게 독립하여 존재한다. 사실상, 차체의 높이와 휠의 스티어링이 변화할때에, 그 평행사변형의 형태는 변화한다. 높이 변화에 대한 상기 변형은 주로 도 2에서의 제 1 평행사변형(ABC'D')에 관계가 있다. 스티어링에 대한 변형은 주로 도 3에서의 제 2 평행사변형(C"D"EF)에 관계가 있다.

실행에 있어서, 불완전한 평행사변형들은 물론 높이 변화에 의해서 발생되는 만족스러운 스티어링을 제공하여 허용될 수 있으며, 이는 예를 들면, 제한된 크기(amplitude) 때문에 또는 이러한 발생된 운동이 이와 달리 보정(예를 들면, 상기 스티어링 제어에 의하여)될 수 있기 때문이다.

이러한 실시예에서, 상기 지지 축(as)과 피봇 축(ap)은 교차한다. 상기 휠의 중심을 통해서 통과하는 수직한 피봇 축이 설명되는 경우에, 상기 축은 특히 상기 로드(7)에 의해서 견디게 되는 힘을 제한하는 것을 가능하게 한다. 이러한 특 정 형상 및 상술된 기하학적 상태의 결과는 상기 로커 축(ar)과 암 축(ab)이 또한 교차한다는 것이다. 물론, 이러한 형상은 본질적이 아니다. 반대로, 이는 예를 들면, 차지하고 있는 공간의 이유로, 상기 축들을 오프셋(offset)하기 위한 잇점이 될 수 있다.

도 1, 2 및 도 3은 상기 수직 레버(12)상의 브래킷(bracket)(14)을 도시한다. 스티어링되지 않은 휠의 경우에, 이러한 브래킷은 트랙 로드의 단부를 수용할 수 있으며, 이어서 상기 트랙 로드의 다른 단부는 상기 트랙-로드(8)의 소정 위치에서 상기 스티어링 레버(13)에 연결된다. 이러한 형상에서, 상기 휠의 스티어링 각도는 이어서 고정된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 문자 I는 상기 수직한 종방향 평면에서 상기 고정부(11)상의 로드(7)의 관절식 결합부 중심의 돌출부를 나타내며, 문자 J는 상기 수직 레버(12)상의 로드(7)의 관절식 결합부 중심의 돌출부를 나타내며, 문자 G는 상기 암 축(ab)의 돌출부를 나타내고 문자 H는 서스펜션 지지 축(as)의 돌출부를 나타낸다. 이러한 수직 평면에서, 지점(G, H, I 및 J)는 상기 차체에 대한 서스펜션 지지부(4)의 배향이 차체 높이의 함수로서 변화하지 않도록 평행사변형을 결정하는 것이 바람직하다. 상기 도면은 높이 변화가 이러한 평행사변형(GHIJ)의 변형에 의해서 직접 얻어진다는 것을 명백히 도시한다. 또한, 상기 높이 변화 메카니즘이 수직 평면에서 선회하도록 배치될 때에, 즉 상기 암 및 지지 축 모두가 수평 및 횡단인 경우에, 상기 높이 변화는 트랙 너비를 변경시키지 않고 실질적으로 발생할 수 있으며, 이어서 상기 휠 캠버 변화는 차량의 기울기(tilt)의 변화, 즉 차량의 각 측면 사이의 높이 차와 본질적으로 동일한 것이 이해될 것이다.

실행에 있어서, 상기 높이 변화 메카니즘(3, 7, 11, 12)은 예를 들면, 그 크기가 제한되기 때문에, 상기 높이 변화에 의해서 발생되는 운동이 허용되는 것을 제공하여 불완전한 평행사변형(GHIJ)을 구성할 수 있다.

상술된 실시예에서, 상기 서스펜션 지지부(4)는 상기 피봇 축(ap)이 제로 캐스터 각도(zero castor angle)를 갖도록 배향되어 존재하며, 즉 수직(지면이 수평으로 고려되고 캠버 변화가 무시되는 경우)하게 존재한다. 이러한 캐스터 각도가 제로가 아닌 경우에, 즉 상기 피봇 축이 상기 수직에 대해서 경사진 경우에, 이러한 캐스터 각도는 본 발명에 따라서 높이 변화시에 보호될 수 있다.

도 6은 4륜 차량의 일 측면에 대한 높이 변화를 가능하게 하는 구성 요소 조립체의 실시예를 도시한다. 상기 휠은 도시되지 않는다. 차량의 전방은 도면의 오른쪽을 취하게 된다. 상술된 타입의 높이 변화 메카니즘은 각 단부에서 통합된다. 이러한 각각의 메카니즘은 평행사변형을 형성하는 것이 바람직하다. 전방 축의 상기 평행사변형(3, 7, 11, 12)은 차체(1)에 대한 그 후방 측(11)에서 관절식으로 결합된다. 상기 후방 축의 평행사변형(3', 7', 11', 12')은 차체에 대한 전방부(11')에서 관절식으로 결합된다. 각각의 메카니즘은 예를 들면, 볼과 스크류 잭인 잭(jack)(15, 15')과 예를 들면, 전기 모터(18)인 액추에이터를 본질적으로 포함하는 높이 제어 수단에 의해서 제어된다. 각각의 잭은 각각의 높이 변화 암(3, 3')상의 차체와 돌출부(10, 10') 사이에서 관절식으로 결합된다. 트랜스미션 스핀들(transmission spindle)(17, 17')은 카단 조인트(Cardan joint)(16, 16')를 통해 서 상기 스크류와 볼 잭을 구동시킨다. 이중-출력 전기 모터(18)는 모두 높이 변화 메카니즘인 것이 일반적이므로, 메카니즘 연결부는 전방 및 후방 휠의 높이 변화 운동을 연결한다. 상기 전기 모터는 차량의 중앙(centralised) 제어 수단(19)에 의해서 제어된다.

양호하게는, 높이 브레이크(20)는 어떠한 높이 변화도 필요하지 않을때에 상기 제어 수단을 차단하도록 또한 제공된다. 이러한 브레이크는 전기적일 수 있으며, 하기와 같이 작동할 수 있다. 스프링은 상기 브레이크에 영구적으로 작용하도록 작동하며, 중앙 제어 수단(19)에 의해서 제어되는 전자석(electromagnet)은 상기 브레이크를 해제하고 상기 높이 제어 수단의 작동을 허용하도록 상기 스프링에 대향하여 작동한다. 따라서, 상기 조립체의 에너지 소비는 한편에서는 액추에이터가 유지될 소정 위치에 대하여 어떠한 토크도 제공하지 않아야하며, 다른 한편에서는 상기 높이 브레이크에 의한 에너지 소비가 상기 높이 변화의 지속 기간(duration)에 의해서 제한되기 때문에 최소화된다. 또한, 이러한 배치는 전기 공급 부족의 경우에 안정성에 대하여 유리하다.

상기의 설명은 전체 유사한 구성 요소들이 차량의 전, 후방 모두에서 사용될 수 있다는 것을 나타낸다. 양호하게는, 그 형상과 작동이 대칭적이며, 즉 전, 후방에서의 높이 변화가 동일하다. 높이 변화가 동일하다는 사실의 잇점있는 결과는 이것이 차량이 4개의 휠 또는 그 이상을 구비하던지, 모든 휠 사이에서 힘의 양호한 분배를 용이하게 한다는 것이다.

또한, 이러한 배치는 차체 높이의 함수로서 차량의 휠베이스(wheelbase)의 변화를 가능하게 한다. 사실상, 상기 휠베이스는 높이가 증가할때에 감소하는 경향이 있는 것이 명백하다. 이것은 차량의 핸들링과 유격 특성(clearance properties)을 향상시킨다. 이러한 형상의 다른 잇점은 질량들이 차량의 중심을 향해서 함께 집중된다는 것이다.

대안적으로, 독립적인 액추에이터가 각 휠에 제공될 수 있으며, 차량의 동일한 측면상의 모든 액추에이터는 평행하게 그리고 동일하게 제어될 수 있다.

양호하게는, 중앙 제어 수단은 한편에서는 예를 들면, 그것의 속도나 지면 특성의 함수로서, 차량의 전체 높이를 자동으로 적응시키고, 다른 한편에서는 예를 들면, 수평 가속도(transverse acceleration), 요우(yaw) 속도, 스티어링 휠 각도 및 전진 속도의 측정을 기초로하여 그것의 롤링을 가능하게 한다. 예를 들면, 정지시에 승객의 탑승이나 하차(alighting)를 용이하게 하기 위해서 차량이 상승하고, 이어서 차량의 가속시에 높이가 감소하는 잇점이 있을 수 있다. 양호하게는, 상기 중앙 제어 수단은 또한 운전자의 선택을 고려할 수 있다.

도 7, 8, 9 및 도 10은 통상적인 주행 상황에서 본 발명에 따른 차량의 실시예의 정면도를 도시한다.

도 7, 8 및 도 9에서, 차량은 수평의 평탄한 지면을 따라서 직선으로 주행한다. 종래의 차량에 있어서, 차체(1)의 대칭(ps) 평면은 본질적으로 수직이다. 또한, 전방 휠(우측(2avd), 좌측(2avg))은 본질적으로 수직이다. 물론, 그것들은 전체적으로 일반적인, 제로가 아닌 초기 캠버를 갖는다. 다른 휠들은 이 도면에서 볼 수 없다.

고정된 기준이 차체에 대해서 정해진다면, 차체 높이는 차량의 각 측면에 대해서 정의될 수 있다. 도 7에서, 우측 측면(도면에서 좌측)에 대한 높이는 "hd1"이고 좌측에 대한 높이는 "hg1"이며, 상기 hd1은 본질적으로 hg1과 동등하게 된다. 설명의 편리를 위해서, 이러한 높이는 "평균 위치(mean position)"로 지칭될 것이다.

도 8에서, 차량의 높이는 도 7에서 보다 낮다. 우측에 대한 높이 "hd2"와 좌측에 대한 높이 "hg2"는 hd1과 hg1 보다 낮다. 이것은 "낮은 위치"로 지칭될 것이다.

도 9에서, 차량은 도 7에서 보다 높다. 우측에 대한 높이 "hd3"와 좌측에 대한 높이 "hg3"는 hd1과 hg1 보다 상당히 크다. 이것은 "높은 위치"로 지칭될 것이다.

이러한 차체 높이 변화는 예를 들면, 차량의 주행 속도 및/또는 주행하고 있는 표면 타입의 함수일 수 있거나, 또는 운전자에 의해서 만들어지는 간단한 선택일 수 있다.

도 10에서, 동일한 차량이 우측의 곡면을 돌고 있으며, 즉 전방에서 볼 때 도면의 좌측을 향해서 회전하고 있다. 이러한 상황에서, 종래의 차량과는 반대로, 본 발명에 따른 차량의 차체(1)는 곡면의 내부를 향해서 경사질 수 있다(각도

로). 유사하게는, 휠들은 또한 곡면의 내부를 향해 경사진다(전방 우측 휠에 대한 각도

avd와 전방 좌측 휠에 대한 각도

avg로). 본원에서 볼 수는 없지만, 다른 휠들은 유사한 위치를 취한다. 양호하게는, 상기 캠버 변화는 차체 롤 변화와 실질적으로 동등하다(탄성 변형을 고려하지 않고).

도 10과 도 7, 8 및 도 9를 비교하면, 본원에 나타난 카운터-롤 위치가 주로 곡면의 외부를 향한 측면상의 높은 위치와 곡면의 내부를 향한 측면상의 낮은 위치의 조합으로부터 발생한다는 것을 알 수 있다.

기준으로서 도 7의 평균 위치를 취하면, 도 10의 상기 카운터-롤은 우측에 대한 높이 증가와 좌측에 대한 높이 감소의 조합으로부터 발생한다. 다시 말해서, 이러한 경우에, 차체의 경사는 차량의 대칭(ps) 평면에 밀접하게 위치하게 되는 롤 축(ra1)에 대한 회전에 대응한다.

도 8의 낮은 위치가 기준으로서 취해진다면, 이러한 동일한 카운터-롤은 곡면의 외부에 대한 차체 높이 증가로부터 발생한다. 곡면의 내부에 대한(도 10에서 좌측에 대한) 차체 높이는 조금도 변경되지 않는다. 이러한 경우에, 대응하는 롤 축(ra2)은 곡면의 내부에 대한(도 10의 좌측에 대한) 휠 접촉 구역의 중심을 통해서 지나간다.

마지막으로, 기준으로서 도 9의 높은 위치를 취하면, 상기 카운터-롤은 차량의 좌측에 대한 차체 높이 감소로부터 발생한다. 이러한 경우에, 롤 축(ra3)은 곡면의 외부에 대한(도 10의 우측에 대한) 휠 접촉 구역의 중심을 통해서 지나간다.

사실상, 특히 차량의 초기 높이에 따라서, 그 경사는 적절한 비율로 일 측면, 또는 다른 측면, 또는 양 측면에 작용함으로써 변경될 수 있다. 기본적으로, 순간의 롤 축(ra)의 위치는 선택에 따른다. 엄격히 말하자면, 롤 축의 정의(definition)는 동적 정의이며, 즉 롤 축의 실제 또는 이론상의 위치는 차량의 각 휠의 높이 변화의 함수로서 항상 확실하게 변화한다. 곡면을 돌때에, 그리고 수평 가속도의 함수로서 요구되는 크기(extent)에 따라서, 먼저 상기 곡면의 내부에 대한 높이를 감소시키고, 이어서 상기 곡면의 외부에 대한 높이를 증가시키는 것이 바람직하다.

상기에 주어진 실시예들이 개략적이고, 무엇보다도 본 발명을 설명하기 위해서 의도된 것이 이해된다.

또한, 도 10은 그 무게 중심(cg)이 상기 곡면의 내부상의 휠을 향해서 배치되는 것에 따라서, 본 발명에 따른 차량의 잇점있는 특성을 설명한다.

도 9 및 도 10에서, 다양한 도면의 형상들 사이에서 변화(transition)에 상승을 제공하는 전방 좌측(3avg) 및 전방 우측(avd)에서의 높이 변화 암을 또한 볼 수 있다.

낮은 위치와 높은 위치의 평균에 대한 기준은 단지 설명의 목적을 위해서 만들어진다. 본질적으로, 차체 높이는 최대 및 최소 높이 사이의 임의의 값을 가질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 횡단으로 배치된 단지 2개의 휠을 갖는 차량에 적용될 수 있다. 이러한 경우에 본 발명에 따르면, 차량의 높이, 경사 및 또한 양호하게는 휠 캠버는 4개 휠의 차량에 관련되어 도면에 도시된 바와 같이, 일 측면 또른 다른 측면, 또는 양 측면상의 각 휠의 높이 제어에 작용함으로써 변경될 수 있다.

또한, 본 발명은 적어도 하나가 차량의 대칭 평면에 배치된 짝수나 홀수의 휠을 갖는 차량에 적용할 수 있다. 이것은 예를 들면, 삼각형으로 배치된 3개의 휠을 갖는 차량이나, 다이아몬드 패턴으로 배치된 4개 휠을 갖는 차량의 경우이다. 이러한 경우에 본 발명을 따르면, 높이, 차체 경사 및 또한 양호하게는 휠 캠버는 4개 휠의 차량에 대한 도면에 도시된 바와 같이, 일 측면 또른 다른 측면, 또는 양 측면상의 각 휠의 높이 제어에 작용함으로써 변경될 수 있다. 양호하게는, 중심 휠(s)의 높이는 이어서 차량을 수평으로 유지하도록 제어될 수 있다. 또한, 중심 휠(s)의 높이는 특히 삼각형으로 배치된 3개의 휠을 갖는 차량의 경우에 고정될 수 있다.

도면에 나타낸 차량은 상기 고정부(11)를 직접 지지하거나 그 자체가 상기 고정부를 지지하는 샤시(chassis)에 부착된 강성 바디(1)를 갖는다. 이러한 경우에서, 본 발명은 출원 EP 0 878 378호에 설명된 차량에 필요한 것과 같은, 상기 서스펜션 시스템에 대하여 차체나 객실(passenger compartment)에서 관절식 결합 특성에 의지하지 않고 차체(및 그 객실)의 롤링을 제어하는 것을 가능하게 한다.

도면은 본 발명의 양호한 실시예를 도시한다. 그러나, 다양한 변형이 구상될 수 있다. 예를 들면, 높이 변화 메카니즘이 차량의 종방향 평면에 작용하는 것이 바람직하지만, 당업자는 다른 배향이 트랙 변화 및 기계 총 크기와 같은 그 결과들이 받아들여지는 경우에 가능한 것을 이해할 것이다. 다른 실시예는 암 축(ab)과 지지 축(as)이 반드시 정확하게 평행인 것을 요구하지 않는다. 이러한 선택에 따라서, 이는 보다 크거나 보다 작은 제조 공법 및 조립체 내구성(tolerances)을 형성할 수 있다.

표현 "지면 접촉 시스템"은 차량의 차체나 샤시와 지면 사이의 구성 요소의 세트를 표현하는데 일반적으로 사용된다. 본 발명에 따른 차량의 상기 지면 접촉 시스템은 수직 서스펜션을 제공할 뿐만 아니라, 최적의 작동 상태에서 수직 서스펜션을 유지하면서 압축이나 반발(rebound)시에 수직 서스펜션 이동을 감소시키지 않고 항상 휠 캠버 변경을 허용하며, 이는 특히 상기 캠버 각 제어가 상기 수직 서스펜션의 안내(guiding)에 포함된 토크나 전단력(shearing forces)의 감소를 허용하기 때문이다. 물론, 이는 지면에 대해서 휠 캠버상에 직접 작용할 수 없다. 이는 차량 높이 변화에 의해서 간접적으로 수행된다.

본 발명은 승용차에 적용되는 것이 바람직하지만, 어떠한 타입의 차량에도 실행될 수 있다.

본 발명에 따라서, 휠 평명의 지면에 대한 이동의 동일한 자유도와 휠 평면의 동일한 엄격한 제어를 허용하면서, 차체 높이 및/또는 롤의 능동 제어를 가능하게 하는 것이다. 또한, 휠들 사이에서 이용 가능한 보다 많은 공간(volume)을 남기고, 특히 기계적 장비 및/또는 객실을 수용하기 위한 보다 소형의 배치를 제공된다.

Claims (14)

1. 현가된(suspended) 차체(1)와,

   휠 지지부(wheel support)상에 각각 장착된 적어도 2개의 휠(2)과,

   차체의 일 측면상에 횡단으로 배치되는 적어도 하나의 휠과 차체의 다른 측면상에 배치되는 적어도 하나의 다른 휠을 포함하며,

   각 휠 지지부는 서스펜션 지지부(4)와 상기 서스펜션 지지부에 대해서 상기 휠 지지부를 안내하기 위한 수단을 포함하는 서스펜션 장치(5)상에 장착되며, 상기 서스펜션 장치가 상기 서스펜션 지지부에 대한 상기 휠 지지부의 수직 변위(displacement)를 허용하며, 상기 변위의 크기는 요구되는 수직 서스펜션 이동을 생성하는데 충분하며,

   각 서스펜션 지지부는 변경될 차체에 대한 상기 서스펜션 지지부의 상대적인 높이를 허용하는 높이 변화 메카니즘(3, 7, 11, 12)에 의해서 차체에 연결되며,

   각 높이 변화 메카니즘은 높이 제어 수단(15, 16, 17, 18)에 의해서 작동되며,

   차량은 상기 높이 제어 수단을 위한 중앙 제어 수단(19)을 구비하며,

   차체의 각 측면상에서 상기 높이 제어 수단의 작용은 차체의 측면상에서, 각 서스펜션 지지부의 상대적인 높이가 동시에 변화하도록 조정되며,

   각각의 휠을 위해서, 상기 높이 변화 메카니즘은 변형 가능한 평행사변형(parallelogram)(GHIJ)을 형성하는 장치를 포함하며, 이러한 평행사변형은 일 측면 상에 서스펜션 지지부(4)를 가지며 차량의 차체에 대한 대향 측면상에 영구적으로 부착되고, 상기 높이 제어 수단은 상기 평행사변형을 변형시키는 것을 가능하게 하는 차량.
2. 제 1항에 있어서, 차량의 대칭 평면에 배치된 적어도 하나의 중심 휠을 갖는 적어도 3개의 휠을 포함하며,

   상기 휠 제어 수단의 작용은 각 서스펜션 지지부의 상대적인 높이 변화시에 차체의 종방향 레벨을 유지하도록 조정되는 차량.
3. 제 1항에 있어서, 적어도 2개의 휠들은 차체의 일 측면상에 횡단으로 배치되고 적어도 2개의 다른 휠들은 차체의 다른 측면상에 배치되는 적어도 4개의 휠을 포함하는 차량.
4. 제 3항에 있어서, 차체의 동일 측면상의 상기 높이 제어 수단은 단일 액추에이터(actuator)(18)를 포함하는 차량.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평행사변형은 차량의 중간 평면에 본질적으로 평행한 평면에서 연장하는 차량.
6. 제 5항에 있어서, 4개의 휠, 전방 축 및 후방 축, 전방 및 후방 부분을 갖는 각 휠의 각각의 평행사변형을 포함하며,

   전방 축 휠의 평행사변형은 그 후방 부분에 의해서 차체에 관절식으로 결합되며, 후방 축 휠의 평행사변형은 그 전방 부분에 의해서 차체에 관절식으로 결합되는 차량.
7. 제 3항 또는 제 5항에 있어서, 차량의 동일 측면상의 상기 휠들의 평행사변형은 기계적으로 상호연결되며, 공통의 액추에이터에 의해서 제어되는 차량.
8. 제 3항, 제 5항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 높이 변화 메카니즘은 본질적으로 동일한 차량 높이 변화값의 동일 측면상의 상기 서스펜션 지지부에 놓이는 차량.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 제어 수단은 차체의 다른 측면상의 높이 변화와는 다른 차체의 일 측면상의 높이 변화를 가능하게 하는 차량.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 제어 수단은 차체의 양 측면상의 동일한 높이 변화를 가능하게 하는 차량.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 높이 제어 수단을 차단 하는 것을 가능하게 하는 적어도 하나의 높이 브레이크(20)를 포함하며,

    상기 브레이크는 높이 변화시에 상기 높이 제어 수단을 자유롭게하는 것과 같은 방식으로 상기 중앙 제어 수단(19)에 의해서 제어되는 차량.
12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서스펜션 장치의 수직 변위는 본질적으로 상기 휠 평면에서 발생하는 차량.
13. 제 12항에 있어서, 상기 서스펜션 장치(5)는 본질적으로 수직으로 배향된 바(bar)와 변화시에 상기 바를 안내하는 슬리브(sleeve)를 포함하며,

    상기 슬리브는 상기 슬리브와 상기 지지부 사이에서 수직 방향으로 상대적인 이동의 가능성이 없이 상기 지지부(4)상에 장착되며, 상기 휠 지지부는 상기 바의 2개의 단부를 거쳐서 분기되어(forked) 장착되는 차량.
14. 제 13항에 있어서, 상기 슬리브는 상기 휠을 상기 지지부에 대해서 조향되는(steered) 것을 허용하는 피봇부를 통해서 상기 서스펜션 지지부상에 장착되는 차량.

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