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KR101861391B1 - 전방향 휠 조립체 및 전방향 차량 - Google Patents

전방향 휠 조립체 및 전방향 차량 Download PDF

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KR101861391B1
KR101861391B1 KR1020127034187A KR20127034187A KR101861391B1 KR 101861391 B1 KR101861391 B1 KR 101861391B1 KR 1020127034187 A KR1020127034187 A KR 1020127034187A KR 20127034187 A KR20127034187 A KR 20127034187A KR 101861391 B1 KR101861391 B1 KR 101861391B1
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KR
South Korea
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wheel
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assemblies
wheel assembly
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존 빅터 가노
엔리퀘 엑토르 스칼라브로니
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존 빅터 가노
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Abstract

휠(10)과, 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크(20)와 상부 장착 조인트(30)를 구비하는 차량용 전방향 휠 조립체로서, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크(20)와 상부 장착 조인트(30)는 모두 차량에 부착될 수 있고, 상기 휠(10)은, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크(20)와 상기 상부 장착 조인트(30)가 차량에 장착되면, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크(20)와 상기 상부 장착 조인트(30)에 의해 위치된 피벗 선(90) 둘레로 차량을 조종하기 위하여 360°회전할 수 있고, 상기 휠(10)과 지면 사이의 접촉 포인트를 관통하는 수직축을 포함하는 수직 투영면(projection plane) 상으로의 상기 피벗 선(90)의 투영(projection)이 상기 수직축과의 캐스터 각도를 규정하는 전방향 휠 조립체에 있어서, 상기 투영면의 방향에 관계없이 상기 전방향 휠 조립체는 소정 범위 내에서 상기 캐스터 각도를 조정할 수 있는 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

전방향 휠 조립체 및 전방향 차량{Omni-directional Wheel Assembly and Omni-directional Vehicle}
본 발명은 휠(wheel) 조립체에 대한 것이며, 특히, 전방향(Omni-directional) 휠 조립체에 대한 것이며, 그러한 전방향 휠 조립체를 구비한 전방향 차량에 대한 것이다.
전방향 차량을 제공하기 위한 다른 방식들이 종래기술에 알려져 있다. 예컨대, 문헌 WO 2010/150286은 5휠 차량을 개시한다. 각각의 휠은 피벗(pivot) 선 둘레로 360°회전할 수 있으므로, 차량은 전 방향으로 이동할 수 있다. 전기 모터가 장착된 중앙 휠에 의해 차량이 기동된다. 전방 및 후방 휠의 피벗 선은 전방으로 또는 후방으로 경사될 수 있다.
이러한 차량은 피벗 선의 위치가 타이어에 비대칭 응력을 발생시키며 조향(steering)에 대해 어떠한 자체 중심 조정(centering) 작용을 제공하지 않으므로 이러한 차량은 횡 방향으로 이동하는 상황들에서 불안정한 거동을 가지는 불리점을 나타낸다. 휠이 피벗선 둘레로 회전시 마찰력(traction force)이 또한 휠에 부가적인 당기는 힘을 발생시키므로 휠이 가동되면 이러한 현상은 악화된다.
차량이 비상 도피 운전과 같은 일정한 비상 상황들에서 탑승자들을 위험에 빠뜨릴 수 있는 격심한 반작용을 차량이 생성할 수 있으므로 이러한 결점은 안전상 문제점을 초래하며; 휠들은 새로운 가로 운동 방향에서 안정된 위치를 갖지 못하며 이는 방향 전환에 나쁜 반작용을 생성할 것이다.
또한 이러한 구조가 타이어들에 더 많은 마모를 초래하여 그들의 수명을 단축함을 주의하여야 한다. 제안된 중앙 휠은 어떠한 캐스터(caster) 각도나 거리를 갖지 않으며: 안정성이 높은 속도에서 문제된다. 또 다른 효율 저하의 소스(source)는 특수 가동 중앙 휠이다. 동력이 증가되어야 하면, 모터는 증대되고 그것의 중량이 크게 증가하여 스프링 하 중량(unsprung mass)의 유인 효과를 감당하는 문제가 발생한다.
또 다른 포인트는 이러한 중앙 가동 휠이 차량을 도로 상태에 매우 민감하게 만들며, 마치 특수 가동 휠(powered wheel)이 감소된 고착 상태를 만족시키고 다른 어떤 가동 휠도 마찰 힘의 감소를 보충할 수 없는 것처럼, 중앙 가동 휠의 마찰이 쉽사리 저하될 수 있다는 것이다.
마지막으로, 이러한 차량은 기술적 복잡성을 가지므로 비용 증가를 초래하며, 주위 휠들이 제 1 구조를 가지고 중앙 휠이 또 다른 디자인을 가지므로, 부품들이 비용을 절감하기 위하여 표준화될 수 없다.
문서 US 3 404 746은 전방향 차량의 또 다른 예를 설명한다. 이 차량은 5개의 휠과, 코너들에 위치된 4개의 스위벨(swivel) 캐스터들 및 차량 프레임에 위치된 모터에 의해 구동되는 하나의 360°조향 휠을 가진다. 스위벨 캐스터를 사용하는 것은 이중 서스펜션 아암(suspension arm)이 휠들에 대한 수직 운동을 허용하는 기술적 복잡성을 초래한다.
또한, 정확한 안정성을 가지기 위하여, 휠의 액슬(axle)과 조향 조인트(joint) 사이의 거리, 추적(trailing) 거리는 중요하며 이어서 조립체는 피벗 선 또는 트리잉 축(treeing axis) 둘레로 휠을 회전시키기 위하여 큰 자유 공간을 필요로 한다.
이러한 불리점들은 잘 알려져 있으며 이러한 디자인이 자동차 산업에서 사용되지 않고 항공기 분야에 한정되는 이유이다. 차량에 대해서는, 모터로부터 휠로의 동력의 전달이 복잡하고 고가이다.
본 발명은 상기 설명한 결점들을 해소하는 것을 목적으로 하여 우선 차량의 주행 상태에 실시간으로 휠 조립체의 안정성을 적응시킬 수 있는 능력을 가지며 차량의 이동 방향이 어디든지 큰 안정성을 제공할 수 있는 전방향 휠 조립체를 제공하는 것이다.
제 2 목적은 사용자의 성능 조건에 차량을 적응시키는 능력을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 태양은, 휠과, 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크(suspension link)와 상부 장착 조인트를 구비하는 차량용 전방향 휠 조립체로서, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크와 상부 장착 조인트는 모두 차량에 부착될 수 있고, 상기 휠은, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크와 상기 상부 장착 조인트가 차량에 장착되면, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크와 상기 상부 장착 조인트에 의해 위치된 피벗 선 둘레로 차량을 조종하기 위하여 360°회전할 수 있고, 상기 휠과 지면 사이의 접촉 포인트를 관통하는 수직축을 포함하는 수직 투영면(projection plane) 상으로의 상기 피벗 선의 투영(projection)이 상기 수직축과의 캐스터 각도를 규정하는 전방향 휠 조립체에 있어서, 상기 투영면의 방향에 관계없이 상기 전방향 휠 조립체는 소정 범위 내에서 상기 캐스터 각도를 조정할 수 있는 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 전방향 휠 조립체를 제공한다.
본 발명은 캐스터 각도가 이에 따라서 조정될 수 있으므로 제어된 안정성을 가진 휠 조립체의 피벗 축 둘레로 360° 회전가능한 휠 조립체를 제공한다.
즉, 본 발명에 따른 전방향 휠 조립체는, 수직 축 둘레로 360°에서 휠에 의해 조향되는 방향으로 캐스터 각도를 조정할 수 있다.
따라서, 차량의 길이 방향으로 휠을 뒤로 당기기 위해 타이어에 의해 가해지는 후방으로의 힘이 없으므로 그러한 휠 조립체의 안정성은 향상된다. 그러한 휠 조립체를 지시하기 위한 조향 기구는 또한 가해진 힘이 감소될 것이므로 단순화될 수 있다. 본 발명의 사용은 차량의 향상된 안정성만이 아니라, 조향 기구의 비용 및 중량의 절감을 가져올 것이다.
바람직하게는, 조정 수단은 표준 구동 상태에 대응하는 제 1의 소정 값 및 비상구동 상태에 대응하는 적어도 제 2의 소정 값에서 캐스터 각도를 설정할 수 있다.
본 발명은 차량의 취급을 최적화하기 위하여 상이한 운송 상태(도시 또는 고속도)들에 대해 캐스터 각도를 조정하는 성능을 제공한다. 즉, 조정 수단은 표준적인 편안함과 안정성이 요구되면 제 1의 값으로, 또는 급격한 충돌 회피 조종과 같은 최대 안정성 또는 고착(adherence)이 요구되면 제 2의 값으로 캐스터 각도의 방향을 조정할 수 있다.
바람직하게는, 조정수단은 구동 상태에 관련된 지령에 따라 구동 상태 동안 캐스터 각도를 조정할 수 있다. 본 발명은 예컨대 차량의 지령 유닛에 의해 보내진 지령에 반응하여 조정이 실시간으로 자동으로 이루어지므로 휠 조립체의 사용을 단순화한다. 또한 자동 조정 기능을 제공하기 위하여 조향 기구와 조정 수단 사이에 기계적 링크를 가질 수 있다.
이상적으로, 조정 수단은 상부 장착 조인트의 위치를 조정할 수 있다. 본 발명에 따른 전방향 휠 조립체는 피벗 선의 방향 조정이 상부 장착 조인트의 이동에 의해 가능해지므로 사용하기 쉽다. 일반적으로 복잡하고, 무겁고 큰 힘을 받는 하부 서스펜션 링크를 수정(modify)할 필요가 없다. 상부 장착 조인트는 이 조인트에 가해진 적은 힘에 의해 용이하게 이동가능하다.
바람직하게는, 상부 장착 조인트는, 기준 축 둘레로 회전가능한 케이스를 포함하며, 피벗 선에 속하며 기준 축으로부터 소정 거리에 케이스 내에 장착되는 볼 피벗을 더 포함하고 기준 축 둘레로의 상기 케이스의 회전이 캐스터 각도를 조정할 수 있다.
캐스터 각도의 값을 360°로 설정하는 이러한 실시예는 경제적인 데, 이는 피벗 선에 속하는 볼 피벗이 편심(eccentric) 케이스에 장착되고, 편심 케이스의 회전이 적절한 방향으로 피벗 각도를 방향 설정할 것이기 때문이다.
이상적으로, 소정 거리는 조정가능하다. 이 실시예는 두 개의 상이한 값으로의 조정이 설정하기 경제적이고 용이하도록 만든다. 그것은 캐스터 각도를 소정 값으로 설정하는 거리이다.
바람직하게는, 전방향 휠 조립체는, 휠을 조종할 수 있는 조향 기구를 구비한다. 이 조립체는 직접 조향 기구를 포함할 수 있으며, 차량의 나머지는 단순화된다.
바람직하게는, 전방향 휠 조립체는, 휠을 제동할 수 있는 브레이크(brake)를 포함한다. 이 조립체는 제동 장치를 구비하므로, 요청에 의해, 조립체에 의해 제공된 기능들을 용이하게 조정할 수 있다.
바람직하게는, 전방향 휠 조립체는, 차량에 운동 힘(moving force)을 가하기 위하여 스피닝 축(spinning axis) 둘레로 휠을 회전시킬 수 있는 적어도 하나의 전기 모터를 포함한다. 그러한 조립체가 차량을 가동할 수 있으므로 조정성은 완전하다. 이 조립체는 조종, 제동, 또는 차량의 가동과 같은 사용자로부터의 다른 요구들에 반응할 수 있다. 사용자의 필요에 차량을 적응시키는 것이 용이하다.
도시 또는 하절기 용도로서 하나의 가동 휠을 가진 차량을 공중에게 제안하고, 동절기 상태이므로 고착이 약하여 동력이나 마찰 성능을 증가시키기를 고객이 원하면 비가동 휠 조립체를 대체하기 위하여 가동 휠 조립체를 제공하는 것이 예측될 수 있다.
본 발명은 또한 청구항 1-8의 어느 한 항에 따른 적어도 4개의 전방향 휠 조립체들을 포함하는 차량에 대한 것으로서, 상기 전방향 휠 조립체들 중의 두 개는 가동되고, 각각의 가동된 전방향 휠 조립체는, 차량에 운동 힘을 가하기 위하여 스피닝 축 둘레로 휠을 회전시킬 수 있는 적어도 하나의 전기 모터를 포함하며, 상기 가동된 두 개의 전방향 휠 조립체들은, 모든 전방향 휠 조립체들이 같은 방향을 가질 때 차량에 대한 운동 힘에 의해 생성된 모멘트의 수직 성분(vertical projection)이 없도록 차량 위에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량은 제 1 태양에 의한 휠 조립체들을 포함한다. 이와 같이, 차량이 가로 방향으로 이동할 때조차 차량의 안정성은 모든 구동 방향들에서 증가된다. 이는, 비상 상태들에서 도피용 구동 조종에서 특히 중요하다.
또한, 차량에 제로 수직 토크가 가해지도록, 차량에 휠 조립체들을 배치하는 것은, 어떤 운동 방향이든, 비가동 휠들은 수직 토크를 견딜 필요가 없으므로 디자인을 단순화시킨다.
즉, 순수한 가로 이동 방향에서, 가동 휠 조립체들의 배치 덕분에, 비가동 휠들은 조향 기구를 가질 필요가 없으며, 차량에 대한 수직 토크가 없으므로 모든 휠들을 조종할 필요가 없다. 비가동 휠들은 간단한 자유 휠들이며, 따라서 비용이 절감된다.
바람직하게는, 상기 두 개의 가동 전방향 휠 조립체들은 차량의 중심점에 대해 대칭으로 위치된다. 이러한 실시예는 마찰력에 의해 생성되는 수직 토크를 무효로 하는 데 효과적이다.
본 발명은 또한 청구항 1-8의 어느 한 항에 따른 적어도 5개의 전방향 휠 조립체들을 포함하는 차량에 대한 것으로서, 상기 전방향 휠 조립체들 중의 세 개는 가동되고, 각각의 가동된 전방향 휠 조립체는 차량에 운동 힘을 가하기 위하여 스피닝 축 둘레로 휠을 회전시킬 수 있는 적어도 하나의 전기 모터를 포함하며, 상기 가동된 세 개의 전방향 휠 조립체들은, 모든 전방향 휠 조립체들이 같은 방향을 가질 때 차량에 대한 운동 힘에 의해 생성된 모멘트의 수직 성분이 없도록 차량 위에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량은 제 1 태양에 의한 휠 조립체들을 포함한다. 이와 같이, 차량이 가로 방향으로 이동할 때조차 차량의 안정성은 모든 구동 방향들에서 증가된다. 이는, 비상 상태들에서 도피용 구동 조종에서 특히 중요하다.
또한, 차량에 제로 수직 토크가 가해지도록, 차량에 휠 조립체들을 배치하는 것은, 어떤 운동 방향이든, 비가동 휠들은 수직 토크를 견딜 필요가 없으므로 디자인을 단순화시킨다.
즉, 순수한 가로 이동 방향에서, 가동 휠 조립체들의 배치 덕분에, 비가동 휠들은 조향 기구를 가질 필요가 없으며, 차량에 대한 수직 토크가 없으므로 모든 휠들을 조종할 필요가 없다. 비가동 휠들은 간단한 자유 휠들이며, 따라서 비용이 절감된다.
바람직하게는, 제1의 가동 전방향 휠 조립체는 차량의 중심 지점에 위치되고 두 개의 다른 가동 전방향 휠 조립체들은 제1의 가동 전방향 휠 조립체들에 대해 대칭으로 위치된다. 이러한 실시예는 마찰력에 의해 생성되는 수직 토크를 무효로 하는 데 효과적이다.
본 발명은 또한, 청구항 9에 따른 적어도 다섯 개의 전방향 휠 조립체를 포함하는 차량에 대한 것으로서, 모든 전방향 휠 조립체들이 같은 방향을 가질 때, 차량에 대한 운동 힘에 의해 생성된 모멘트의 수직 성분이 없도록 상기 전방향 휠 조립체들은 차량 위에 위치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량은 제 1 태양에 따른 휠 조립체들을 포함한다.
이와 같이, 차량이 가로 또는 경사 방향으로 이동하여도 차량의 안정성은 모든 구동 방향에서 증가된다. 이는 비상 상태에서 도피용 구동 조종에서 특히 중요하다.
또한, 차량에 제로 수직 토크가 가해지도록, 차량에 휠 조립체들을 배치하는 것은, 어떤 운동 방향이든, 휠들은 수직 토크를 견딜 필요가 없으므로 디자인을 단순화시킨다.
본 발명은 또한 청구항 1-8의 어느 한 항에 따른 적어도 다섯 개의 전방향 휠 조립체들을 포함하는 차량에 대한 것으로서, 적어도 다섯 개의 상기 전방향 휠 조립체들은 가동되고, 각각의 가동된 전방향 휠 조립체는 차량에 운동 힘을 가하기 위하여 스피닝 축 둘레로 휠을 회전시킬 수 있는 적어도 하나의 전기 모터를 포함하며, 상기 가동된 적어도 다섯 개의 전방향 휠 조립체들은, 모든 전방향 휠 조립체들이 같은 방향을 가질 때 차량에 대한 운동 힘에 의해 생성된 모멘트의 수직 성분이 없도록 차량 위에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량은 큰 운송 성능으로 최적화된다. 그것은 버스나 트럭일 수 있으며, 모든 방향으로 이동할 수 있는 능력은 제 1 태양에 따른 휠 조립체들에 의해 주어지는 안정성에 따라 실제적이다.
혼잡한 도시 상태에서 이동하거나 또는 적재 또는 하적하기 위하여 주차하는 것은 본 발명에 의해 이제 용이하다. 또한 미끄러지거나 구부러질 위험을 방지하기 위하여 거동 및 제동 성능을 캐스터 각도의 조정이 향상시킬 것이므로, 버스 또는 트레일러 트럭과 같은 길고 및/또는 무거운 하중의 차량들의 안전은 향상된다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부 도면에 의해 예시되는 본 발명의 특히 비제한적인 예들의 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것인데, 여기에서:
- 도 1은 본 발명에 따른 전방향 휠 조립체의 사시도를 도시하며;
- 도 2는 도 1의 전방향 휠 조립체의 측면도를 도시하며;
- 도 3은 도 1의 전방향 휠 조립체의 정면도를 도시하며;
- 도 4는 도 1의 전방향 휠 조립체의 부분 도면을 도시하며;
- 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 평면도를 도시하며;
- 도 6은 도 5의 차량의 평면도를 도시하며;
- 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 평면도를 도시하며;
- 도 8은 도 7의 차량의 평면도를 도시한다.
도 1에 도시된 전방향 휠 조립체가 포크(fork)(25) 위에 장착되고 피벗 선(90) 둘레로 360°회전할 수 있는 휠(10)을 포함한다. 이러한 능력에 의해 이러한 전방향 휠 조립체를 구비한 차량이 모든 방향들로 이동할 수 있다. 사용자는 좁은 공간의 주차지에 차량을 주차하거나 교통 혼잡 상태에서 이동하기 위하여 용이하게 조종할 수 있다.
이러한 목적으로, 조립체에는 원형 조향 랙(rack)과 결합된 조향 전기모터(51)를 포함하는 조향 기구(50)가 장착된다.
추가적으로, 조립체는 하나의 모터로 충분하고 필요하면 차량을 정지시키기 위한 제동 장치(70)가 제공되지만, 차량에 운동 힘을 가하기 위하여 두 개의 전기 모터(60, 65)들을 더 포함한다.
서스펜션 조립체(suspension assembly)(40)는 서스펜션 댐퍼(suspension damper)와 연관된 서스펜션 스프링을 포함한다. 조립체는 하부 서스펜션 아암(20)과 상부 장착 조인트(30)에 의해 차량에 연결된다. 이들 두 부재들은, 차량의 휠 조립체의 기하학적 구조 및 특히 지면과 타이어의 접촉점을 관통하는 수직 축을 포함하는 수직 투영면 상의 피벗 선(90)의 투영인 캐스터 각도를 규정한다.
상부 장착 조인트(30)는 기준 축(95) 둘레로 회전시킴으로써 피벗 선(90)의 상부 위치를 이동시킬 수 있으므로, 본 발명은 모든 방향으로 조정가능한 캐스터 각도를 제공한다. 피벗 선(90)을 원추형으로 이동시킬 수 있도록, 포크(25)는 피벗 조인트를 통해 하부 서스펜션 아암에 연결되며, 이로써 이들 두 부품들 사이의 필요한 세 개의 회전들이 가능하다.
도 2는 도 1의 전방향 휠 조립체의 측면도를 도시한다. 어떠한 방향으로의 캐스터 각도의 조정도 두 개의 축(90, 95)들 사이의 거리에 의해 가능하다. 피벗 선(90)의 상부 조인트(91)는 기준 축(95) 둘레로 회전가능한 장착 조인트(30)의 편심부에 장착된다. 이로써 캐스터 각도의 모든 방향으로의 조정이 가능하다.
도 3은 캐스터 각도의 조정을 허용하는 축(90 및 95)들 사이의 거리를 나타내는 도 1의 전방향 휠 조립체의 정면도이다.
도 4는 상부 장착 조인트(30)를 상세하게 도시한다. 피벗 볼(32)이 피벗 축과 그것의 중심에 속하며 포인트(91)는 피벗 선(90)의 상부 포인트이다. 피벗 볼(32)은 전기 모터(38)의 지령 하에 축(95) 둘레로 회전할 수 있는 편심 케이스(35)에 장착된다.
편심 케이스(35)의 각도 위치와 연관되어 두 축(90, 95)들 사이의 거리는 수직 투영면 상으로의 피벗 선(90)의 투영인 캐스터 각도의 값을 규정한다. 편심 케이스(35)가 기준 축(95) 둘레로 회전가능하므로, 캐스터 각도는 수직 투영선의 방향에 불문하고 조정가능하다.
하나의 변형은 또한 두 축들 사이의 거리를 조정가능하게 할 수 있다. 따라서, 캐스터 각도는 편심 케이스(35)의 회전 및/또는 축(90 및 95)들 사이의 거리의 수정에 의해 조정될 수 있다.
도 5는 이미 설명한 전방향 휠 조립체를 포함하는 전방향 차량의 정면도를 도시한다. 차량(100)은 4 개의 휠(10A, 10B, 10C, 10D)들을 포함한다. 이들 휠들의 두 개의 휠(10A, 10C)들은 가동된다. 이들은 무게 중심일 수 있는 중심 지점(110)에 대해 대칭으로 배치된다.
따라서, 두 개의 가동 휠 조립체(10A, 10C)들은 운동 힘을 차량에 가할 것이며, 가동 휠(10A, 10C)들의 대칭적인 배치로서, 차량에 가해진 수직 모멘트는 제로이다.
도 6은 도 5의 전방향 차량의 특히 구동 상태의 평면도를 도시한다. 네 개의 휠(10A, 10B, 10C, 10D)들은 같은 방향이다. 이는 차량을 좁은 접근 지역으로 이동시키거나 또는 방해를 피하기 위함일 수 있다. 가동 휠(10A, 10C)들의 대칭적인 배치에 의해, 차량에 가해진 운동 힘으로부터 발생되는 수직 모멘트, 안정성이 향상되고 방해 노력이 차량에 가해지는 것이 없다.
이러한 것은 차량에 예측하지 않은 반작용 력이 가해지면 고착이 제거될 수 있는 비상 상황에서 중요하다.
또한, 본 발명의 제 1 태양에 따라 휠 조립체들에 의해 제공되는 캐스터 각도의 조정, 방향 변경시 차량의 거동은 고정되고 향상된다.
도 7 및 도 8은 3개의 가동 전방향 휠(10A, 10C, 10E)들을 가지는, 본 발명에 따른 다섯 개의 전방향 휠(10A, 10B, 10C, 10D, 10E) 차량의 평면도를 도시한다. 가동 휠들은 차량의 중심 지점에 대해 대칭으로 배치되며; 하나의 가동 전방향 휠(10E)은 먼저 중심 지점에 배치되고, 두 개의 다른 가동 전방향 휠들은 중앙 휠에 대해 대칭으로 배치된다. 도 6에 도시된 대로 동일한 안정성의 효과가 달성되나, 차량은 더 많은 동력을 가지며 또한 차량이 약한 고착 상태에서 구동되면 미끄러짐에 덜 민감하다.
이 기술 분야의 통상의 기술자들에게 첨부의 특허청구범위에 의해 규정되는 발명의 범위 내에 있는 명백한 향상 및/또는 수정이 실행될 수 있음이 이해되어야 한다.
특히, 네 개의 휠 구동 차량 위에 본 발명을 적용하는 것이 예측될 수 있다. 캐스터 각도의 조정에 대해, 기준 축과 피벗 선 사이의 거리를 변경하기 위하여 직선형 이동 지점들을 사용하도록 계획할 수 있다.
또한 각각의 휠 조립체 장착 차량의 캐스터 각도를 자동으로, 독립적으로 또는 동시에 제어할 수 있다. 본 발명은 또한 양-방향 조향 차량에 사용될 수 있음이 명백하다.
10: 휠 100: 차량

Claims (15)

  1. 휠(10)과, 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크(20)와 상부 장착 조인트(30)를 구비하는 차량용 전방향 휠 조립체로서, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크(20)와 상부 장착 조인트(30)는 모두 차량에 부착될 수 있고, 상기 휠(10)은, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크(20)와 상기 상부 장착 조인트(30)가 차량에 장착되면, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크(20)와 상기 상부 장착 조인트(30)에 의해 위치된 피벗 선(90) 둘레로 차량을 조종하기 위하여 360°회전할 수 있고, 상기 휠(10)과 지면 사이의 접촉 포인트를 관통하는 수직축을 포함하는 수직 투영면(projection plane) 상으로의 상기 피벗 선(90)의 투영(projection)이 상기 수직축과의 캐스터 각도를 규정하는 전방향 휠 조립체에 있어서,
    상기 투영면의 방향에 관계없이 상기 전방향 휠 조립체는 소정 범위 내에서 상기 캐스터 각도를 조정할 수 있는 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 전방향 휠 조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조정 수단은 표준 구동 상태에 대응하는 제 1의 소정 값 및 비상 구동 상태에 대응하는 적어도 제 2의 소정 값으로 상기 캐스터 각도를 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전방향 휠 조립체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 조정 수단은 구동 상태들에 관련되는 지령들에 반응하여 구동 상태 동안 상기 캐스터 각도를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전방향 휠 조립체.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 조정 수단은 상기 상부 장착 조인트(30)의 위치를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전방향 휠 조립체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 장착 조인트는 기준 축(95) 둘레로 회전가능한 케이스(35)를 포함하고, 상기 피벗 선(90)에 속하는 볼 피벗(32)을 더 포함하고, 상기 볼 피벗(32)은 기준 축(95)으로부터 소정 거리에 케이스(35) 내에 장착되고, 기준 축(95) 둘레로의 상기 케이스(35)의 회전이 캐스터 각도를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전방향 휠 조립체.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 소정 거리는 조정가능한 것을 특징으로 하는 차량용 전방향 휠 조립체.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 휠(10)을 조종할 수 있는 조향 기구(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전방향 휠 조립체.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 휠(10)을 제동할 수 있는 브레이크(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전방향 휠 조립체.
  9. 제 1항에 있어서,
    차량에 운동 힘을 가하기 위하여 스피닝 축 둘레로 상기 휠(10)을 회전시킬 수 있는 적어도 하나의 전기 모터(60, 65)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전방향 휠 조립체.
  10. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 따른 적어도 4개의 전방향 휠 조립체(10A, 10B, 10C, 10D)들을 포함하는 차량(100)으로서, 상기 전방향 휠 조립체들 중의 두 개의 전방향 휠 조립체(10A, 10C)들은 가동되고, 각각의 가동된 전방향 휠 조립체(10A, 10C)들은, 차량(100)에 운동 힘을 가하기 위하여 스피닝 축 둘레로 휠(10)을 회전시킬 수 있는 적어도 하나의 전기 모터(60, 65)를 포함하며, 상기 가동된 두 개의 전방향 휠 조립체(10A, 10C)들은, 모든 전방향 휠 조립체(10A, 10B, 10C, 10D)들이 같은 방향을 가질 때 차량(100)에 대한 운동 힘에 의해 생성된 모멘트의 수직 성분이 없도록 차량(100) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 적어도 4개의 전방향 휠 조립체를 포함하는 차량.
  11. 제 10항에 있어서,
    두 개의 가동 전방향 휠 조립체(10A, 10C)는 차량의 중심 지점(110)에 대해 대칭으로 위치되는 것을 특징으로 하는 차량.
  12. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 따른 적어도 5개의 전방향 휠 조립체(10A, 10B, 10C, 10D, 10E)들을 포함하는 차량(100)으로서, 상기 전방향 휠 조립체들 중의 세 개의 휠 조립체(10A, 10C, 10E)들은 가동되고, 각각의 가동된 전방향 휠 조립체(10A, 10C, 10E)들은 차량(100)에 운동 힘을 가하기 위하여 스피닝 축 둘레로 휠(10)을 회전시킬 수 있는 적어도 하나의 전기 모터(65, 95)를 포함하며, 상기 가동된 세 개의 전방향 휠 조립체(10A, 10C, 10E)들은, 모든 전방향 휠 조립체(10A, 10B, 10C, 10D, 10E)들이 같은 방향을 가질 때 차량(100)에 대한 운동 힘에 의해 생성된 모멘트의 수직 성분이 없도록 차량(100) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 적어도 5개의 전방향 휠 조립체를 포함하는 차량.
  13. 제 12항에 있어서,
    제 1의 가동 전방향 휠 조립체(10E)는 상기 차량(100)의 중심 지점에 위치되고 두 개의 다른 가동 전방향 휠 조립체(10A, 10C)들은 상기 제 1의 가동 전방향 휠 조립체(10E)에 대해 대칭으로 위치되는 것을 특징으로 하는 차량.
  14. 제 9항에 따른 적어도 5개의 전방향 휠 조립체를 포함하는 차량에 있어서,
    상기 전방향 휠 조립체들은 모든 전방향 휠 조립체들이 같은 방향을 가질 때, 운동 힘에 의해 차량 위에 생성되는 모멘트의 수직 성분이 없도록 차량 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 차량.
  15. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 따른 적어도 5개의 전방향 휠 조립체들을 포함하는 차량에 있어서, 적어도 5개의 상기 전방향 휠 조립체들은 가동되고, 각각의 가동된 전방향 휠 조립체들은 차량에 운동 힘을 가하기 위하여 스피닝 축 둘레로 휠을 회전시킬 수 있는 적어도 하나의 전기 모터를 포함하며, 상기 가동된 적어도 5개의 전방향 휠 조립체들은, 모든 전방향 휠 조립체들이 같은 방향을 가질 때 차량에 대한 운동 힘에 의해 생성된 모멘트의 수직 성분이 없도록 차량 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 전방향 휠 조립체를 포함하는 차량.
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