CZ285400B6 - Vozidlo s řízením směru jízdy bez natáčení kol - Google Patents

Abstract

Vozidlo s řízením směru jízdy bez natáčení kol má kola (1), která mají po svém obvodu nejméně jednu řadu volně otočných soudkovitých kuželů (3) nebo dvojice soudkovitých kuželů, jejichž osy (5) svírají s tečnou k obvodu kola takový úhel, že obrys soudkovitých kuželů vytváří kolo (1). Rádius soudkovitého zaoblení kuželů (3) se rovná poloměru obvodu kola (1). Při tříkolovém uspořádání vozidla svírají osy kol (4) úhel 120 stupňů a kola (1) leží na vrcholech rovnostranného trojúhelníka nebo leží na obvodu kružnice se středem v průsečíku os otáčení (4) kol (1). Při víceřadém uspořádání soudkovitých kuželů (3) mají kola v jednotlivých řadách kužely opačně orientované ke směru pohybu kola (1). Pro lepší přilnavost k povrchu jsou soudkovité kužely (3) opatřeny pneumatikovým vzorem, drážkováním nebo drážkováním s O-kroužky (3a). U malých kol (1) jsou ve vrchní části soudečkovitých kuželů (3) v ose (5) kuličky (9). Kola (1) mohou být sestavena z dvojic soudkovitých kuželů (3), otočených většími ŕ

Description

Vynález se týká vozidla, charakterizovaného uspořádáním kol a řízením směru jízdy bez natáčení kol.

Dosavadní stav techniky

Dosud známá vozidla, u kterých je požadována lepší obratnost a manévrovací schopnost, řeší řízení směru jízdy ve většině případů natáčením někteiých nebo všech kol vozidla. Toto řešení v některých případech není dostačující a mechanismus natáčení kol je poměrně složitý. Výjimku tvoří vozidla, pohybující se na vzduchovém polštáři, tzv. vznášedla, umožňující měnit směr pohybu bez složitých mechanismů. Tato vozidla se nehodí do prašných a uzavřených prostorů ani pro přepravu těžkých nákladů. Druhou výjimkou jsou vozidla, jejichž kola mají na svém obvodu nejméně jednu řadu volně otočných soudkovitých válečků.

Podstata vynálezu

Nedostatky známých vozidel s požadovanou větší manévrovací schopností snižuje minimálně tříkolové vozidlo podle vynálezu, jehož podstatou je, že má kola, která mají po svém obvodě nejméně jednu řadu volně otočných soudkovitých kuželů. Osy kuželů svírají s tečnou obvodu kola takový úhel, aby soudkovité kužely vytvářely kružnicový profil kola. Čepy, na kterých se jednotlivé soudkovité kužely otáčejí, jsou uchyceny do středového náboje kola. Pro zvětšení záběru kola s povrchem vozovky mohou mít soudkovité kužely povrch s pružného materiálu nebo drážky, do kterých jsou uloženy O-kroužky. U menších kol mohou být do vrchních částí kuželů umístěny kuličky, čímž se zajistí bod otáčení kužele a současně kolo, vytvořené z kuželů, drží pohromadě, a to v důsledku samosvomé konstrukce. Pro větší zatížení kol lze vybavit čepy rolničkami, o které se jednotlivé kužely opírají.^Pro zvětšení boční průchodnosti kol přes větší nerovnosti mohou být kužely excentricky uložené tak, že mezi osou otáčení kužele a otočnou osou uchycení je ostrý úhel. Otočením dvou kuželů základnami k sobě lze vytvořit dvojice kuželů, které jsou samostatně uchycené k náboji kola, přičemž rovina, určená osami otáčení kuželů, není kolmá k ose otáčení kola (svírá úhel 45 stupňů). Na čepy kuželů lze umístit ozubené pastorky, pomocí nichž lze soudkovitými kužely otáčet, čímž lze vyvolat boční pohyb kola. Je-li vozidlo tříkolové, může mít buď všechna tři kola se soudkovými kužely, nebo pouze dvě kola se soudkovitými kužely a s jedním jednoduchým kolem, jehož osa otáčení je kolmá ke směru pohybu. Při čtyřkolovém uspořádání mohou být hnaná všechna kola nebo dvojice kol. Zde je zapotřebí řešit problém dotyku všech kol s vozovkou. To lze například řešit uložením jedné dvojice kol na kyvnou nápravu, jejíž osa není totožná s osou otáčení druhé dvojice kol. Tam, kde není zapotřebí rotační pohyb vozidla, je výhodné použít dvě dvojice kol, jejichž osy jsou rovnoběžné, přičemž dvojice kuželů jsou u jednotlivých dvojic kol natočeny, jedna o plus 45 stupňů a druhá o minus 45 stupňů. Otáčí-li se osy těchto dvojic kol v opačném směru, vozidlo se pohybuje do boku. Vozidlo může mít i více kol, např. šest, která jsou uspořádána do tři dvojic kol, kde jedna dvojice má osu otáčení kolmou k osám zbývajících dvou dvojic kol.

Přehled obrázků na výkresech

Na přiložených výkresech jsou znázorněny hlavní části vozidla. Na obr. 1 je kolo se soudkovitými kužely, na obr. 2 je půdorys dvouřadého kola. Na obr. 3 a 4 jsou soudkovité kužely posunuty částečně do sebe, čímž se zmenšila vzdálenost mezi jednotlivými soudkovitými kužely. Na obr. 5

- 1 CZ 285400 B6 jsou mezi kužely kuličky a kužely se mohou při větším zatížení kola opírat o rolničky. Je zde též zobrazeno uchycení čepu do náboje kola. Na obr. 6 je povrch soudkovitých kuželů opatřen Okroužky pro zlepšení přilnavosti k povrchu vozovky. Na obr. 7 jsou soudkovité kužely excentricky uchycené, tj. osa otáčení kuželů s osou uchycení svírá ostiý úhel, čímž může kolo překonat větší boční nerovnosti. Na obr. 8 je zobrazena dvojice soudkovitých válečků, které, jsou-li uspořádány po obvodu náboje, vytvoří kolo, které je zobrazeno na obr. 24. Na obr. 9 je příklad náhonu soudkovitých kuželů přes ozubené pastorky a otočné uložení pomocí dvou kuličkových ložisek u každého kužele. Na obr. 10 je axonometrický pohled najedno zmožných uspořádání tříkolového vozidla a na obr. 11 až 16 jsou v půdorysovém pohledu znázorněny směry otáčení jednotlivých kol a výsledný směr pohybu vozidla. Na obr. 11 až 16 jsou šipkami naznačeny směry pohybu vozidla s označením směrů otáčení jednotlivých kol. Na obr. 11 je v záběru pouze jedno kolo, což způsobí pohyb s větším poloměrem otáčení vozidla, na obr. 12 jsou v záběru dvě kola se středním poloměrem otáčení vozidla. Na obr. 13 jsou ve stejném záběru všechna tři kola, což vyvolá otáčení vozidla na místě kolem své osy. Na obr. 14 jsou v záběru dvě kola, ale s otáčením v protisměru, což způsobí přímočarý pohyb ve směru mezi oběma hnanými koly. Současným otočením směru otáčení obou kol se změní směr přímočarého pohybu vozidla. Na obr. 15 jsou v záběru všechna tři kola, a to dvě stejně jako na obr. 14 a třetí kolo má funkci kormidla. Složením rotačního pohybu podle obr. 13 a translačního podle obr. 14 vznikne složený pohyb translační se současným otáčením se vozidla, což je zobrazeno na obr. 16. Kombinací různých rychlostí a směrů otáčení jednotlivých kol a vozidlo může pohybovat po libovolné křivce.

Na obr. 17 je axonometrický pohled na čtyřkolové vozidlo se čtyřmi motory. Na obr. 18 až 21 jsou znázorněny manévrovací možnosti tohoto čtyřkolového uspořádání. Na obr. 22 je čtyřkolové uspořádání se dvěmi motory. Vykřížení os kol je provedeno přes ozubenou transmisi. Na obr. 23 je zobrazeno kyvné uložení dvojice kol s osou mimo osu otáčení druhé dvojice, čímž se dosáhne, že vozidlo se dotýká vozovky současně všemi čtyřmi koly. Na obr. 24 je kolo sestavené z dvojic opačně orientovaných soudkovitých kuželů. Na obr. 25 je znázorněno vozidlo, které má kola s pohonem jednotlivých soudkovitých kuželů, zobrazených na obr. 9, umožňující aktivní boční pohyb. Na obr. 26 je příklad šestikolového vozidla s koly např. podle obr. 3, 4. Na obr. 27 je čtyřkolové vozidlo s koly podle obr. 24 se znázorněním bočního pohybu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1, 2, 3, 4 jsou dva konkrétní příklady dvouřadého kola 1 se soudkovitými kužely 3. Do náboje kola 2 je uchyceno 12 čepů, jejichž osy 5 svírají s tečnou obvodu kola 18 takový úhel, že obrys soudkovitých kuželů vytváří obrys kola L Rádius soudkovitého zaoblení kuželů 3 se rovná poloměru obvodu kola 1. Kolo se otáčí kolem osy 4. Aby se snížilo prokluzování kol, je výhodné vyrobit soudkovité kužely 3a z pružného materiálu, opatřeného pneumatikovým vzorem nebo drážkami, do kterých mohou být uloženy O-kroužky 10 z pružného materiálu (viz obr. 6). Při záběru kola se tak zvýší tření s povrchem, po kterém se vozidlo pohybuje. Jednotlivé soudkovité kužely se u malých kol o sebe opírají přes kuličky 9. Z druhé strany je poloha kužele určena opěrnou plochou 12. Na obr. 5 se soudkovité kužely opírají o rolničky Γ1. Na obr. 7 je příklad kola se soudkovitými kužely 3, jejichž osa otáčení 5 je v ostrém úhlu s osou uchycení kužele 13. Fixace nezatížených kuželů je realizována pomocí pružiny 17.

U pootočených dvojic soudkovitých kuželů 3 na obr. 8 jsou osy 5 kuželů uspořádány tak, že dvojice vytváří obvod kola 1.8. Na obr. 9 jsou soudkovité kužely 3 poháněny přes ozubený pastorek 16, který zapadá do vnitřního ozubení 15. Každý kužel se otáčí ve dvou kuličkových ložiskách s kosoúhlým stykem. Na obr. 10 je axonometrický pohled na uspořádání vozidla. Vozidlo má tři kuželová kola 1 uspořádána tak, že osy 5 kol svírají úhel 120 stupňů a kola jsou umístěna na vrcholech rovnostranného trojúhelníku. Toto uspořádání má proti více než tříkolovému uspořádání tu výhodu, že všechna tři kola jsou neustále ve styku s podkladem

-2CZ 285400 B6 vozovky, což je, dáno tím, že rovina vozidla je určena třemi body. Směry i rychlosti otáčení jednotlivých kol 1 jsou na sobě nezávislé. Výhodné je použití elektromotorů pro pohon vozidla. Každé kolo £ má samostatný motor 6, který přes šnekový převod 7 otáčí kolem £. Při použití šnekových nebo jiných samosvomých převodů odpadají brzdy, které by jinak vozidlo muselo mít na všech kolech. Kombinací směrů otáčení a rychlostí jednotlivých kol lze dosáhnout pohyb vozidla z místa kterýmkoliv směrem, měnit směr a rychlost jízdy, dělat translační a rotační pohyb současně a otáčet se kolem své osy na místě. Na obr. 22 je zobrazeno vykřížení dvojic kol 3 pomocí ozubené transmise 8. Na obr. 23 není osa 4 otáčení jedné dvojice kol 3 totožná s osou 19 kyvu druhé dvojice kol 3, přičemž těžiště nákladu vozidla je mezi těmito osami 4 a 19.

Na obr. 24 je kolo la vytvořeno z dvojic soudečkovitých kuželů 3.

Průmyslová využitelnost

Použitím vozidla podle vynálezu se dosáhne přesnějšího najíždění vozidla na požadovaný cíl, zjednoduší se ovládání vozidla a odpadne složitý řídicí mechanismus. Kola se soudkovými kužely mají oproti kolům se soudkovými válečky tu výhodu, že mezi jednotlivými soudkovými kužely jsou malé mezery, takže pro většinu aplikací vyhovuje již jednořadé uspořádání kol.

Vozidlo lze použít všude tam, kde se požaduje větší manévrovací schopnost. Je vhodné pro mobilní roboty, manipulační vozíky ve skladech, jako nemocniční a invalidní vozíky, automatizovaný rozvoz zboží v samoobsluhách, manipulaci s jaderným palivem v atomových elektrárnách, pro přepravní vozíky, letištní tahače a pod.

Claims (5)

1. Vozidlo s řízením směru jízdy bez natáčený kol, vyznačující se tím, že má kola (1), která mají po svém obvodu nejméně jednu řadu volně otočných soudkovitých kuželů (3) nebo dvojice soudkovitých kuželů, jejichž osy (5) svírají s tečnou k obvodu kola takový úhel, že obrys soudkovitých kuželů vytváří kolo.

2. Vozidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že rádius soudkovitého zaoblení kuželů (3) se rovná poloměru obvodu kola (1).

3. Vozidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že kola (1) při víceřadém uspořádaní soudkovitých kuželů (3) mají v jednotlivých řadách kužely opačně orientované ke směru pohybu kola (1).

4. Vozidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že soudkovité kužely (3) jsou opatřeny pneumatikovým vzorem, drážkováním nebo drážkováním s O-kroužky (3a).

5. Vozidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve vrchní části soudečkovitých kuželů (3) jsou v ose (5) kuličky (9).

6. Vozidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že osy soudkovitých kuželů (5) jsou v ostrém úhlu vůči ose (13) excentrického uložení, umožňujícího kyvný pohyb soudkovitých kuželů (3) do stran vůči náboji (2).

-3CZ 285400 B6

7. Vozidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že dvojice soudkovitých kuželů (3), otočených většími základnami k sobě, má osy (5) orientované tak, že obrys dvojic soudečkovitých kuželů vytváří tvar kola (1 a).

5 8. Vozidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že soudkovité kužely (3) jsou poháněny přes ozubený pastorek (16), přičemž soudečkovité kužely mají ve spodní části ozubení (15).