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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stoßfängervorrichtung für ein fahrbares
Gerät, insbesondere
für einen
selbständig
verfahrbaren Staubsammelroboter, mit einem eine Fahreinrichtung enthaltenden
Körperteil,
welches ein auf eine Stoßausübung hin
elastisch auslenkbares Stoßfangglied trägt. Ferner
bezieht sich die Erfindung auf ein fahrbares Gerät, insbesondere auf einen selbständig verfahrbaren
Staubsammelroboter mit einer Stoßfängervorrichtung.
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Es
ist bereits ein Bodenpflegegerät
bekannt (
WO 02/067745
A1 ), welches einen nahezu zylinderförmigen Gerätekörper aufweist, der auf seiner
in Fahrtrichtung vorn liegenden Seite eine schalenförmig ausgebildete
Stoßfängervorrichtung
aufweist, die in Bezug auf den Gerätekörper des betreffenden Bodenpflegegeräts federelastisch
beweglich angeordnet ist. Auf eine Stoßausübung auf die betreffende bekannte
Stoßfängervorrichtung
hin werden Mikroschalter betätigt,
die vom Gerätekörper des
Bodenpflegegeräts
in Querrichtung zu dessen Fahrtrichtung aufgenommen sind und die
durch eine mit der Stoßfängervorrichtung
verbundene Federanordnung betätigbar
sind. Damit ist jedoch keine richtungsselektive Ermittlung von auf
die Stoßfängervorrichtung einwirkenden
Stößen ermöglicht.
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Es
ist ferner eine Stoßfängervorrichtung
bekannt (
US 4.951.985 ),
die ein elektrisch leitendes Teil mit einem darauf in Abstand angeordneten
kompressiblen, elektrisch leitenden Material aufweist. Ein aus einem
Gittermaterial gebildeter Isolator ist zwischen das elektrisch leitende
Teil und dem elektrisch leitenden Material eingeschichtet, um das
betref fende Teil und das Material elektrisch voneinander zu isolieren, wenn
sich das betreffende Teil im nicht zusammengedrückten Zustand befindet, und
um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem genannten Teil und
dem genannten Material herzustellen, wenn sich das leitende Material
im zusammengedrückten
Zustand befindet. Damit zeichnet sich aber diese bekannte Stoßfängervorrichtung
durch einen relativ hohen Aufwand aus, der häufig jedoch unerwünscht ist.
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Es
ist außerdem
ein taktiler Sensor bekannt (
WO 01/70541 A1 ), der den Umfang eines autonom arbeitenden
Staubsammelroboters in Form eines Streifens bekleidet. Der betreffende
bekannte Sensor weist ein durch eine Stoßausübung bewegbares Profilteil
auf, welches auf einer Rippe eine elektrisch leitende Spulenanordnung
trägt,
mit der die betreffende Rippe infolge einer Stoßausübung auf den Hauptbereich des
Sensors mit einem elektrisch leitenden Streifen im Innern der Vorrichtung
in Kontakt gelangt. Damit weist aber auch dieser als Stoßfängervorrichtung
eingesetzte taktile Sensor einen relativ hohen konstruktiven Aufwand
auf, der indessen häufig
unerwünscht
ist.
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Es
ist auch schon ein selbstfahrendes und selbstlenkendes Bodenbearbeitungsgerät, insbesondere
ein Bodenreinigungsgerät,
mit einem Fahrwerk, einer elektrischen Antriebseinheit mit am Fahrwerk gelagerten
Antriebsrädern
und mit einem Tastelement bekannt (
EP 1 366 401 B1 ), welches relativ zum Fahrwerk
um eine vertikale Drehachse drehbar und parallel zu einer Hauptbewegungsrichtung
des Bodenbearbeitungsgeräts
verschiebbar gelagert ist. Dabei ist mittels einer mit der Antriebseinheit
gekoppelten Sensoreinheit eine Relativbewegung des Tastelements
erkennbar, und außerdem
ist eine Fahrtrichtungsänderung
auslösbar.
Das Tastelement ist mittels zumindest eines Federelements bei einer Drehbewegung
mit einer in Abstand zur Drehachse auf ihn einwirkenden, senkrecht
zur Drehachse ausgerichteten, im wesentlichen tangential zu einem Kreisbogen
ausgerichteten Rückstellkraft
beaufschlagt, wobei der Mittelpunkt des Kreisbogens am Drehpunkt
des Tastelements oder auf einer Längsachse des Bodenbearbeitungsgeräts in Hauptbewegungsrichtung
vor dem Drehpunkt des Tastelements angeordnet ist. Auch dieses in
einer Stoßfängervorrichtung
enthaltene Tastelement des betreffenden bekannten Bodenbearbeitungsgeräts zeichnet
sich durch einen relativ hohen konstruktiven Aufwand aus, den es
allerdings zur Schaffung von preiswerten Bodenbearbeitungsgeräten zu vermeiden
gilt.
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Es
ist ferner ein Ausgleichelement, insbesondere zur Erzielung eines
Nullspaltmaßes
zwischen der Seitenwand der Schalttafel eines Kraftfahrzeuges und
der benachbarten Säulenverkleidung bekannt
(
DE 197 48 780 A1 ),
das ein Rippenteil mit einer Mehrzahl von in Abstand voneinander
vorgesehenen, elastisch verformbaren Rippen aufweist, die durch
ein inneres Verbindungsteil verbunden sind und die von diesem aus
sternförmig
verlaufen. Dieses bekannte Ausgleichelement eignet sich jedoch nicht
als Stoßfanggleid
in einer Stoßfängervorrichtung
der eingangs genannten Art.
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Außerdem ist
ein Stoßfängersystem
bekannt (
EP 1 721 786
A2 ), welches eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Stoßstange,
wenigstens ein an dieser angebrachtes Verbindungselement zum Befestigen
der Stoßstange
an einem Fahrzeug und Befestigungsmittel zum Anbringen einer lösbaren Abschleppeinrichtung
aufweist. Das jeweilige Verbindungselement ist ein Mehrkammerhohlprofil
in dessen Längsrichtung.
Dabei erstreckt sich eine Mehrzahl von Verbindungsstege bildenden
Rippen von einer inneren Hohlkammer radial nach außen zu äußeren Profilwänden. Durch
diesen Aufbau wird das jeweilige Verbindungselement als Deformationselement
genutzt, welches bei einem Aufprall ein optimales Faltverhalten
zeigt. Für
den Einsatz in einer Stoßfängervorrichtung
der eingangs genannten Art eignen sich solche Verbindungselemente
indessen nicht.
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Ferner
ist ein Automobil-Leichtbaurahmen bekannt (
US 6 068 330 A ), der stoßabsorbierende Formteile
aufweist, die eine hexagonale Außenform besitzen und die sie
in Längsrichtung
durchziehende Rippen aufweisen, welche radial zur Querschnitsmitte
der betreffenden Formteile laufend dort verbunden sind. Durch diesen
Aufbau absorbieren diese Formteile jeglichen Aufprall durch axiale
Verformung. Damit eignen sich aber solche Formteile nicht dür den Einsatz
in einer Stoßfängervorrichtung
der eingangs genannten Art.
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Es
ist schließlich
auch schon ein selbstfahrendes Bodenpflegegerät bekannt (
DE 10 2004 035 762 A1 ),
bei dem mehrere unterschiedliche Dämpfungselemente vorgesehen
sind, über
die ein Stoßfänger mit
dem Bodenpflegegerät
verbunden ist. Durch den Stoßfänger werden
dabei Mikroschalter betätigt,
die mit einer Steuereinrichtung des Bodenpflegegeräts verbunden
sind. Auch diese bekannte Stoßfängervorrichtung
zeichnet sich durch einen relativ hohen Aufwand aus, den es häufig zu
vermeiden gilt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Weg zu zeigen, wie
eine Stoßfängervorrichtung
der eingangs genannten Art und wie ein eine solche Stoßfängervorrichtung
enthaltendes fahrbares Gerät,
insbesondere ein selbständig
verfahrbarer Staubsammelroboter einfacher als bisher bekannt zu realisieren
sind.
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Gelöst wird
die vorstehend abgegebene Aufgabe bei einer Stoßfängervorrichtung der eingangs genannten
Art und bei einem eine solche Stoßfängervorrichtung enthaltenden
fahrbaren Gerät,
insbesondere einem selbständig
verfahrbaren Staubsammelroboter erfindungsgemäß dadurch, dass das Stoßfangglied
in wenigstens einer in der Ebene der Stoßrichtung verlaufenden Aufnahmeöffnung ein
Rippenteil mit einer Mehrzahl von in Abstand voneinander vorgesehenen,
elastisch verformbaren Rippen aufweist, die durch ein von dem Körperteil
getragenes inneres Verbindungsteil verbunden sind und von diesem
aus sternförmig
verlaufen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer besonders einfach
aufzubauenden Stoßfängervorrichtung,
die überdies
eine relativ gute Bestimmung der Richtung der jeweiligen Stoßausübung ermöglicht.
Dabei ist nur ein sehr geringer Aufwand für die Bildung des Rippenteiles
erforderlich. Außerdem
kommt die Stoßfängervorrichtung
gemäß der Erfindung
ohne Schmierstoffe für
die Lagerung des jeweiligen Rippenteiles aus, ist also wartungsfrei, und
erlaubt im übrigen
eine einfache Montage des jeweiligen Rippenteiles.
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Vorzugsweise
sind die von jeweils einer Aufnahmeöffnung aufgenommenen Rippen
mit ihren von dem inneren Verbindungsteil abliegenden Enden von
gesonderten Aufnahmen der Aufnahmeöffnung oder eines in diese
eingesetzten Einsetzteiles aufgenommen. Dies bringt den Vorteil
einer besonders guten Fixierung der betreffenden Rippen mit sich.
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Zweckmäßigerweise
ist die jeweilige Aufnahmeöffnung
des Stoßfanggliedes
kreisringförmig
ausgebildet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auf besonders
einfache Weise eine gleichmäßige Stoßdämpfung in
allen gewünschten
Richtungen einer Stoßausübung erreicht
werden kann.
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Vorzugsweise
sind die Rippen äquidistant zwischen
einem kreisringförmigen
Außenteil
und dem Innenteil angeordnet. Dies bringt den Vorteil mit sich,
dass die gleichmäßige Stoßdämpfung in
allen gewünschten
Richtungen einer Stoßausübung noch zusätzlich verbessert
werden kann.
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Von
besonderem Vorteil ist es zumindest, das innere Verbindungsteil
mit den von ihm abstehenden elastischen Rippen einstückig auszubilden. Dadurch
kommt man mit einem besonders einfach herzustellenden Stoßfangglied
aus.
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Als
besonders günstig
hat es sich erwiesen, wenn zumindest die elastischen Rippen des
Stoßfanggliedes
eine Härte
von 30 Shore ± 10
Shore aufweisen. Eine solche Härte
liefert zum einen eine gewünschte
Stoßdämpfung und
zum anderen auch eine gewünschte
Rückstellkraft
des Stoßfanggliedes nach
einer Stoßausübung.
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Zweckmäßigerweise
bestehen zumindest die elastischen Rippen des Stoßfanggliedes
aus einem Gummimaterial oder einem Kunststoff. Dadurch kommt man
für die
Bildung des Stoßfanggliedes
mit besonders preiswertem Material aus.
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Gemäß weiterer
zweckmäßiger Ausgestaltung
der Erfindung ist dem Stoßfangglied
zumindest eine Sensoreinrichtung zugeordnet, mittels der eine durch
eine Stoßausübung auf
das Stoßfangglied
hin erfolgende Auslenkung und gegebenenfalls die Stoßrichtung
ermittelbar sind. Hierdurch wird die durch die Erfindung geschaffene
Möglichkeit,
die Richtung der jeweiligen Stoßausübung ermitteln
zu können,
ausgenutzt, wodurch sich eine Stoßausübung nicht nur dämpfen lässt, sondern
wodurch auch zugleich deren Wirkrichtung bestimmt werden kann, was
für eine Fahrkorrektur
des eine derartige Stoßfängervorrichtung
enthaltenden fahrbaren Gerätes
von Nutzen sein kann.
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Zweckmäßigerweise
ist bei der zuvor betrachteten zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung
zum sicheren Ermitteln einer Stoßausübung in einer festgelegten
Richtung das Stoßfangglied
zusätzlich
mittels wenigstens einer Gleitrippe mit dem Körperteil verbunden. Auf diese
Weise lässt
sich ein solches Erkennen von auf die Stoßfängervorrichtung in der festgelegten
Richtung ausgeübten
Stößen gewährleisten.
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Anhand
einer Zeichnung wird die vorliegende Erfindung nachstehend an einem
Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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1 zeigt
in einer nicht maßstäblichen
Perspektivansicht eine Stoßfängervorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf die Stoßfängervorrichtung
gemäß 1.
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Die
in 1 gezeigte Perspektivansicht veranschaulicht eine
Stoßfängervorrichtung
ST gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem fahrbaren Gerät FG, bei
dem es sich insbesondere um einen selbständig verfahrbaren Staubsammelroboter
handeln mag. Von diesem Staubsammelroboter ist allerdings in 1 lediglich
ein Körperteil
KT dargestellt, welches unter anderem zur Aufnahme einer in 1 nicht
näher dargestellten Fahrvorrichtung
dient, mittels der das fahrbare Gerät FG auf einer Bodenfläche verfahrbar
ist. Außer
dem Körperteil
KT ist in 1 noch eine Stoßfängervorrichtung
ST mit einem Stoßfangglied
SG dargestellt, welches in Bezug auf eine normale Fahrtrichtung
des fahrbaren Geräts
FG an dessen Vorderseite und damit an der Vorderseite des Körperteiles
KT vorgesehen ist.
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Das
Stoßfangglied
SG, bei dem es sich beispielsweise um ein schalenförmiges Kunststoffteil aus
einem schlagfesten Kunststoff handeln kann, weist wenigstens einen,
im Falle der 1 allerdings zwei in der Ebene
der Stoßrichtung
verlaufende kreisrund ausgebildete Aufnahmeöffnungen AU auf, in deren jede
ein Rippenteil mit einer Mehrzahl von in Abstand voneinander vorgesehenen,
elastisch verformbaren Rippen RI enthalten ist, die durch ein von Tragzapfen
bzw. -stiften TR, welche das Körperteil KT
enthält,
jeweils getragenes inneres Verbindungsteil IN verbunden sind. Im
vorliegenden Fall ist in jeder Aufnahmeöffnung eine ungerade Anzahl
(hier 5) von Rippen RI enthalten. Dies bedeutet, dass das Stoßfangglied
SG im Falle der 1 durch zwei derartige Rippenanordnungen
jeweils mit einem inneren Verbindungsteil IN von dem Körperteil
KT getragen ist. Die erwähnten
Rippen RI verlaufen innerhalb des jeweiligen Rippenteiles RT äquidistant
von ihrem jeweils zugehörigen
inneren Verbindungsteil IN aus stern- bzw. strahlenförmig nach
außen.
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Aus
der in 2 gezeigten Draufsicht auf das in 1 perspektivisch
dargestellte fahrbare Gerät
FG ist ersichtlich, dass die in den beiden Aufnahmeöffnungen
AU des Stoßfanggliedes
SG untergebrachten Rippenteile RT mit dem die Rippen RI jeweils
verbindenden inneren Verbindungsteil IN mit ihren von dem betreffenden
inneren Verbindungsteil IN abliegenden Enden in gesonderten käfigartigen
Aufnahmen bzw. Aufnahmeöffnungen
aufgenommen sind. Diese Aufnahmeöffnungen
können
entweder in den erwähnten
Auf nahmeöffnungen
AU selbst gebildet sein, oder sie können in einem gesonderten Einsetzteil
gebildet sein, welches in die jeweilige Aufnahmeöffnung AU eingesetzt wird.
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Überdies
können
die betreffenden Rippen RI zumindest mit ihrem jeweils zugehörigen inneren Verbindungsteil
IN einstückig
ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die betreffenden Rippen RI im
Falle ihrer Aufnahme in einem in der jeweiligen Aufnahmeöffnung AU
des Stoßfanggliedes
SG eingesetzten Einsetzteiles auch mit diesem zusammenhängend ausgebildet,
so dass also die jeweilige Aufnahmeöffnung AU des Stoßfanggliedes
SG und der jeweilige Tragzapfen TR des Körperteiles KT durch ein Dämpfungsglied
verbunden ist, bestehend aus den erwähnten elastisch verformbaren
Rippen RI und dem mit diesen zusammenhängenden inneren Verbindungsteil
IN sowie dem mit diesem verbundenen Einsetzteil. Dabei können zumindest
die elastischen Rippen RI jeweils aus einem Gummimaterial oder einem
Kunststoff bestehen. Vorzugsweise besteht jedoch das jeweilige vorstehend
genannte Dämpfungsglied
aus einem solchen Material. Zweckmäßigerweise weisen zumindest
die erwähnten
elastischen Rippen RI eine Härte
von 30 Shore ± 10
Shore auf, da sich eine solche Härte
sowohl für
eine gewünschte Stoßdämpfung als
auch für
eine gewünschte
Rückstellung
des Stoßfanggliedes
SG nach einer Stoßausübung als
besonders günstig
erwiesen hat.
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An
dieser Stelle sei noch angemerkt, dass die Stoßdämpfungskraft der Stoßfängervorrichtung ST
sowohl durch die Härte
der im jeweiligen Rippenteil RT enthaltenen Rippen RI, als auch
durch deren Anzahl und Dicke beeinflusst werden kann. Eine höhere Härte der
betreffenden Rippen RI führt
ebenso zu einer höheren
Stoßdämpfungskraft
der Stoßfängervorrrichtung
ST wie eine größere Anzahl
von Rippen RI und/oder dickere Rippen RI.
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Wie
eingangs ausgeführt,
ermöglicht
die Stoßfängervorrichtung
ST gemäß der vorliegenden Erfindung
auch eine relativ gute Bestimmung der Richtung der jeweiligen Stoßausübung auf
das Stoßfangglied
SG. In 2 sind durch Pfeile PF1, PF2, PF3, PF4 und PF5
wesentliche Richtungen einer Stoßausübung auf das Stoßfangglied
SG angedeutet. Es sei hier jedoch angemerkt, dass prinzipiell auch
spiegelbildlich zu den durch die Pfeile PF1, PF4 und PF5 angedeuteten
Stößen auftretende
Stöße durch
die vorliegende Stoßfängervorrichtung
ST gemäß der Erfindung
ebenfalls ermittelt werden können,
wozu beispielsweise das Stoßfangglied
SG bei der Darstellung gemäß 2 auf
den linken Bereich, also die Rückseite
des fahrbaren Gerätes
FG zu erweitern wäre.
Alternativ dazu könnte – soweit
der vorhandene Platz dies für
eine entsprechende Unterbringung ermög licht – in dem in 2 links
dargestellten Bereich des fahrbaren Geräts FG eine an dessen Außenseite
angebrachte Stoßfängervorrichtung
vorgesehen sein, die in entsprechender Weise aufgebaut ist wie die
zuvor beschriebene Stoßfängervorrichtung
ST.
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Um
die vorstehend erwähnte
Richtungsbestimmung von auf das Stoßfangglied SG der Stoßfängervorrichtung
ST ausgeübten
Stößen vorzunehmen,
ist dem Stoßfangglied
SG zumindest eine Sensoreinrichtung zugeordnet – im vorliegenden Fall sind
dies zwei Sensoreinrichtungen – bestehend
jeweils aus einem Sensor S1 bzw. S2, beispielsweise jeweils aus
einer Lichtschranke, und einem Steuerelement SE1 bzw. SE2, welches
einen Lichtweg zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, also
beispielsweise in der jeweiligen Lichtschranke, in Abhängigkeit
von der Richtung der jeweiligen Stoßausübung zu unterbrechen bzw. nicht
zu unterbrechen gestattet. Die Steuerelemente SEI und SE2, die mit
dem Stoßfangglied
SG verbunden sind, sind jeweils L-förmig so gestaltet, dass sie
die von dem Körperteil
KT aufgenommenen Sensoren bzw. Lichtschranken S1 und S2 im Ruhezustand
des fahrbaren Geräts
FG – also
ohne eine Stoßausübung aus
irgendeiner Richtung – vollständig freigeben.
Erfolgt jedoch eine Stoßausübung beispielsweise
in Richtung des in 2 angegebenen Pfeiles PF1, so
werden dadurch beide Sensoren bzw. Lichtschranken S1 und S2 abgedeckt,
wodurch die Stoßausübung aus der
Richtung entsprechend dem Pfeil PF1 klar ermittelt werden kann.
Werden die Sensoren bzw. Lichtschranken S1 und S2 in unterschiedlicher
Weise durch die Steuerelemente SE1 bzw. SE2 abgedeckt – und zwar
infolge einer Stoßausübung auf
das Stoßfangglied
SG entsprechend den durch die Pfeile PF2, PF3, PF4 und PF5 angedeuteten
Stoßrichtungen – so lässt sich
daraus auch die Richtung der jeweiligen Stoßausübung auf das Stoßfangglied
SG und damit auf die Stoßfangvorrichtung
ST relativ genau bestimmen.
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Zur
Ermittlung der in Richtung der Pfeile PF2 und PF3 auftretenden Stoßausübungen auf
das Stoßfangglied
SG hat es sich als besonders wirksam erwiesen, das Stoßfangglied
SG mittels einer sogenannten Gleit- bzw. Hebelrippe – im vorliegenden
Fall sind zwei Gleitrippen GR1 und GR2 vorgesehen – mit dem
Körperteil
KT zu verbinden. Die Gleitrippen GR1 und GR2 sind gemäß 1 und 2 mit
ihrer Rippenrichtung in Richtung der in 2 eingetragenen Pfeile
PF2 und PF3 angeordnet. Dadurch ist ein sicheres Erkennen von auf
das Stoßfangglied
SG der Stoßfängervorrichtung
ST in der durch diese Pfeile PF2 und PF3 bezeichneten festgelegten
Richtung ausgeübten
Stößen zusätzlich zu
in Richtung des in 2 angegebenen Pfeiles PF1 ausgeübten Stößen sicher
gewährleistet.
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- AU
- Aufnahmeöffnung
- FG
- Fahrgerät
- GR1,
GR2
- Gleitrippe
- IN
- inneres
Verbindungsteil
- KT
- Körperteil
- PF1,
PF2, PF3, PF4, PF5
- Pfeil
- RI
- Rippe
- RT
- Rippenteil
- S1,
S2
- Sensoren
bzw. Lichtschranken
- SE1,
SE2
- Steuerelement
- SG
- Stoßfangglied
- ST
- Stoßfängervorrichtung
- TR
- Tragzapfen
bzw. -stift