NO160700B - Terrengkjoeretoey. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder et terrengkjøretøy som beveger seg skrittvis, nærmere bestemt et terrengkjøretøy som angitt i innledningen til patentkrav 1.

Et slikt kjøretøy med fire gangbein er kjent fra europeisk patentsøknad 0074286. US-patentskrift 4.202.423 viser et kjøretøy som til og med har seks gangbein. En bevegelse av gangbeina, som er tilpasset terrenget krever et meget omfattende styringssystem.

Langt enklere i oppbygning og i styringssystem er den kjørbare skuffegraveren i CH-patentskrift 508.786. Graveren har to høydeinnstillbare, udrevne hjul og kan bevege seg ved hjelp av gravearmen. Bevegelsen er imidlertid ikke kontinuerlig, fordi apparatet etter hvert skritt må støttes på labbene, før et ytterligere skritt kan tas.

Oppfinnelsens hovedoppgave er å skape et terreng-gående kjøretøy for skrittvis bevegelse, som i sin oppbygning og styring er enklere enn kjente kjøretøy, med fire eller seks gangbein.

Oppfinnelsen løser denne oppgaven ved hjelp av de trekk som er angitt i den karakteriserende delen av patentkrav 1.

En betydelig forenkling kan oppnås ved at bevegelsen av begge gangbeina blir styrt for hånd av kjøreren. Den innebygde datamaskinen tjener til å overvåke stabiliteten, forhindre feil bevegelsesskritt og styre stillingen på hjulene i forhold til kjøretøyets ramme.

For håndstyringen er det skapt spesielle håndstyreorgan, som angitt i patentkrav 5.

Ved denne enkleste utførelsesformen blir bevegelsen av kjøretøyet bare oppnådd ved bevegelsen av gangarmene. Hjulene ruller med og blir automatisk innstilt i forhold til stabilitetsstillingen i sin stilling i forhold til kjøretøyets ramme. I vanskelig terreng, særlig når underlaget er mykt, slik at labbene på gangbeina og hjulene synker ned, eller når det skal kjøres over en bratt strekning, er det fordelaktig å bremse hjulene eller låse dem, og koble ut svingarmene som bærer hjulene fra auto-matikken og på denne måten benytte de fastlåste hjulene for bevegelsen.

I den medfølgende tegningen er det vist utførelses-eksempler av oppfinnelsen i forenklet gjengivelse.

Fig. 1 viser et terrengkjøretøy i perspektivriss,

fig. 2 viser førersetet for kjøretøyet i fig. 1, med håndstyreorgan og

fig. 2a viser detaljer ved dette i perspektivriss, fig. 3 viser en variant av kjøretøyet i fig. 1, mens fig. 4 viser et blokkskjema for styresystemet.

Fig. 1 viser den generelle oppbygningen av et kjøre-tøy i samsvar med oppfinnelsen, med ei ramme 1, et styrehus 2, et motorhus 3, med ei ramme 1, et styrehus 2, et motorhus 3, gangbein 4, 4<*> påleddet foran ramma og to svingarmer 5 med hvert sitt udrevet hjul 6,6', som er påleddet bak på ramma. Hjul 6, 6' kan være forsynt med en driftsog låse-bremse. Ramma er ei diagonalt forsterket, stiv kasseramme, hvortil indre bendeler 40 er svingbart påleddet ved hjelp av dobbeltledd, med en horisontal akse 41 og en vertikal akse 42. På den ytre enden av de indre bendeler 40 er det leddforbundet ytre bendel 43 med en horisontal svingeakse 44. De ytre bendelene bærer ved sine fri ende labber 45 som kan svinges til alle sider. Gangbeina får sine forskyvnings- og drivkrefter fra hydrauliske enkelt-drivelement med dobbeltvirkende stempel og sylinder med integrert lengdemåling. Hver av de to gangbeina er ens utformet. De enkelte delene av det høyre gangbeinet er forsynt med vanlige henvisningstall, mens delene i det venstre beinet er forsynt med apostroferte henvisningstall. ;Det hydrauliske drivelementet 70 tjener til å svinge gangbeinet 4 sideveis, elementet 71' tjener til å heve og senke den indre bendelen 40' og elementet 72" tjener til å svinge den ytre beindelen 43' framover og bakover. ;De to svingarmene 5, 5' er altså leddforbundet slik at de er svingbare om en horsontal akse 51 ved bakkanten av ramma. Svingarmene 5, 5' svinges ved hjelp av hydrauliske drivelement 73'. ;Bevegelsen av kjøretøyet over ujevnt terreng blir muliggjort av gangbeina, hvis bevegelse blir styrt av en fører for hånd, idet en datamaskin på kjøretøyet (som skal beskrives nedenfor) hjelper til og sørger for at det ikke blir tatt skritt som kan ødelegge stabiliteten. Den sørger også for en automatisk innstilling av svingarmene 5 med hjulene 6. Disse blir ved en enkel utførelsesform av datamaskinen styrt slik at ramma 1 alltid holder seg horisontal. Når f.eks. hjul 6 synker ned i ei grop, sørger datamaskinen for at svingarmen 5 med hjulet 6 senker seg, inntil ramma ikke lenger heller. ;Nedenfor blir først håndstyreorganene beskrevet ved henvisning til fig. 2, mens det deretter skal gis en beskrivelse av datamaskinens virkemåte ved henvisning til en blokkskjema. ;Fig. 2 viser et sete 8 for føreren. Setet er svingbart på ei søyle 80, slik at føreren kan se til alle sider. På setet er det på begge sider anbragt styreorganer for beina. Organene som er anordnet på høyre side tjener til styring av det høyre gangbeinet 4, mens de som er anordnet på venstre side tjener til styring av det venstre gangbeinet 4'. Beskrivelsen nedenfor viser til styreorganene på høyre side, idet de andre er utført speilsymmetrisk. Den egentlige styringen skjer med førerens underarm og hånd. Underarmen er for dette formålet plassert på en underarms-støtte 81 som kan svinge opp og ned om et ledd 82, hvis dreieakse befinner seg i forlengelse av albueaksen. Høyden på underarmstøtten er innstillbar etter størrelsen på føreren. For dette formålet tjener reguleringssøyla 83. Foran på underarmstøtten er det plassert et grep 84 som kan svinges om et ledd 85. Avstanden mellom albue og hånd kan likeens tilpasses størrelsen på føreren. I leddene 82 og 85 er det plassert signalgivere for dreievinkel. En svingning om leddet 82 fører til heving eller senkning av den indre bendelen 40 av det høyre gangbeinet, mens en svingning av grepet 84 fører til svingning forover eller bakover av den ytre bendelen 43. ;I stedet kan svingningen av håndgrepet 84 tjene til horisontal bevegelse av benet og en svingning i leddet 82 til å oppnå vertikal bevegelse av beinet, idet datamaskinen må omforme de tilsvarende styreordrer til de to driv-sylindrene 71' og 72'. ;Den sideveis bevegelse av et bein må alltid skje meget langsomt og forsiktig for at kjøretøyet ikke skal tape sin stabilitet og velte. For denne sideveis svingingen av gangbeinet finnes det derfor på grepet 84 to trykknapper eller en vippbryter 86 for en langsom svinging mot venstre eller høyre, hvilken føreren kan betjene med den høyre hhv. venstre tommeltott. ;I steden kan det skje en høyre- eller venstresving også gjennom en tilsvarende dreining av underarmstøtten om søyla 83, slik at en signalgiver 83' blir manøvrert. ;Da det eksisterer en risiko for at føreren utfører for store og for hurtige svingebevegelser, kan overføringen til drivelementene skje i redusert målestokk og forsinket. Fordi kjøretøyet tross alle forholdsregler svinger litt ved sin bevegelse framover, foretrekkes imidlertid trykknapp-styrxngen. ;Samtlige ledd på styreorganene er mekanisk dempet for å forhindre en uønsket bevegelse av gangbeina når styreorganene slippes. ;Styringen virker ikke direkte på de hydrauliske drivelementene 70-72. Alle styresignal går først over datamaskinen, slik det er vist i blokkskjemaet i fig. 4. Styresignalpulsene som går ut fra håndstyreorganene ST når datamaskinen "COMP" som etter vurdering av signalenes grenseverdier fører dem videre til en servo-elektronikkrets SE, hvor signalene blir forsterket og påtrykt styre-ventiler, som styrer tilføreselen av arbeidsmedium (hydraulikkolje) til og fra drivelementene 70-73. Datamaskinen styrer automatisk og uten ytre innvirkning, at ramma alltid holder seg horisontal. For dette formålet kan det brukes to olje-dempete kontaktløse pendel-potensiometer, et potensiometer Q for tverr-hellningen og et potensiometer L for langshellningen. ;Styreimpulsene til disse to potensiometrene når over datmaskinen til servo-elektronikkretsen og derfra til ventilene PV og disse regulerer ved hjelp av de hydrauliske drivelementene 73, 73<*> en eller begge svingarmene 5 slik det er nødvendig i et hvert tilfelle for å oppnå horisontal stilling.

Samtlige hydrauliske drivelementer er forsynt med elektriske stillingsmeldere, som angir for datamaskinen om styreordren er blitt utført. For analoge styre- eller tilbakemeldingspulser er det foran datamaskinen koblet en ikke vist analog-digital-omformer. Datamaskinen inneholder også en forprogrammert regnemaskin, som kontinuerlig beregner om den vertikale projeksjonen av kjøretøyets tyngdepunkt befinner seg innenfor de to anleggstrekantene som defineres av hjulparet og hvert av gangbeina. Dersom dette ikke er tilfelle, blir den påbegynte løftebevegelsen til et gangbein automatisk stoppet og føreren mottar et varselsignal.

Datamaskinen kan også inneholde et program for "kjøring" forover på plant terreng, uten innvirkning fra håndstyringen. Datamaskinen kan dessuten være forsynt med

i

programmer og algoritmer, som muliggjør en dynamisk bevegelsesstyring, særlig for gjennomføring av et galopp-skritt, idet kjøretøyet for en tid bare har terrengkontakt med hjulene, mens begge beina er i tilbakeføringsfasen i lufta.

Et ytterligere progam tillater spredning av gangbeina med automatisk nivellering av ramma, slik at denne kan tjene som arbeidsplattform for en gravemaskin, en mobilkran eller en annen stasjonær arbeidsmaskin.

Blokkskjemaet viser også en innebygd energiomformer for styring og bevegelse av kjøretøyet. En forbrenningsmotor M driver ei pumpe P, som holder en hydraulisk trykk-akkumulator S under trykk, slik at det finnes trykkmedium tilgjengelig. Pumpa suger fra en forrådstank VT, som også

mottar tilbakeført arbeidsmedium fra drivelementene 70-73. Videre drive motoren M en generator G som holder batteriet "BATT" oppladet. Batteriet leverer elektrisk energi til datamaskinen, elektronikkretsen og de elektrisk styrte ventilene PV.

Fig. 3 viser en variant av kjøretøyet i fig. l.

Ramma for dette kjøretøyet er Vist leddet om en akse 11. Dette tillater at den løftes høyere. Den bakre delen av ramma er betegnt med henvisningstall 12. Denne omfatter to bærere 13, som gjennom et rør 14 er forbundet med hverandre

til en stiv, U-formet rammedel. På bærerne 13 er det ledd-

i forbundet som i fig. 1 svingarmer 5 med hjul 6. Tegningen i fig. 3 er sterkt forenklet, fordi de hydrauliske drivelementene er utelatt. Bare et ekstra drivelement 74 er vist.

Fordi ramma kan heves høyere, er de nedre beindelene 46, 46' forsynt med en ekstra, forlengbar del 47, 47'. Ved det kjøretøyet som er vist i fig. 3 er de nedre beindelene utformet som hydrauliske sylindre. Labbene 45 er derfor plassert med leddforbindelse og selvinnstillende ved enden

av stempelstengene 47.

i Kjøretøyet er egnet for kjøring i veiløst, kupert terreng, f.eks. for skogsdrift. Kjøretøyets spesielle konstruksjon muliggjør kjøring i meget bratt terreng. Til en viss grad kan også grøfter eller avsatser i terrenget

overvinnes. Kjøretøyet kan om det er nødvendig snus på

i stedet med flere enkeltskritt. Skal det stillestående kjøretøyet vendes mot høyre skjer dette som følger: Det høyre beinet heves, svinges så langt som mulig mot høyre og senkes. Deretter heves det venstre beinet og kjøretøyet

blir opprettet på det høyre beinet. Deretter blir det venstre beinet senket ned og dette forløpet blir gjentatt inntil kjøretøyet står i riktig retning, f.eks. er snudd i 180° på stedet.

Naturligvis kan også denne manøvreringen skje under kjøring.

For å laste på ramma eller for å montere spesielt arbeidsutstyr, kan ramma senkes ned, idet kjøretøyet "går på kne". Som en følge av den automatiske utjevningen av horisontalstillingen, vil dermed også den bakre delen av kjøretøyet senkes.

Kjøretøyet kan også kjøres bakover med tilsvarende bevegelse av gangbeina.

Kjøretøyet tillater forskjellige bevegelsesmåter. Kjøreren kan enten trekke kjøretøyet etter et første bein, idet det andre beinet er løftet opp, eller også la begge beina hvile mot terrenget og trekke kjøretøyet etter ved hjelp av begge beina.

Er kjøretøyet nådd et sted, hvor det i stillstand skal ha størst mulig stabilitet, blir beina knekket inntil kjøretøyets underside ligger an mot terrenget, idet hjulstyringen da skjer automatisk. På denne måten er det mulig å spre beina ett etter ett og deretter heve kjøre-tøyet litt.

Den spenningen av et bein som skal utføres av datamaskinen, inntil dette har det nødvendige anleggstrykket mot underlaget, kan skje ved hjelp av følere eller også ved hjelp av en enkel trykkmåling i en sylinder, f.eks. sylinderen 71 eller 71'.

Dessuten består muligheten for å koble ut en del av den automatiske styringen, slik at bare den automatiske horisontalinnstillingen blir igjen. Styreautomatikken begrenser seg da til horisontalstilling av kjøretøyet. Alle øvrige manøvrer overlates da til kjørerens motorikk.

Som allerede nevnt, kan det i visse situasjoner være fordelaktig å utnytte fastlåste hjul for bevegelsen av kjøretøyet. Heller ikke er det alltid fordelaktig å programmere datamaskinen slik at ramma alltid stilles horisontalt. Ved en sterk stigning kan det f.eks. fore-komme, at krafta fra beina, hhv. labbenes grep mot underlaget også når de drives samtidig, ikke er tilstrekkelig for å bevege kjøretøyet oppoverbakke.

I et slikt tilfelle kan en hjelpe seg med å svinge svingarmene 5 forover hhv. nedover og låse hjulene 6. Ved samtidig gangbevegelse forover med labbene mot underlaget, blir svingarmene 5 beveget bakover hhv. oppover. Ved et slikt skyveskritt må ikke ramma være horisontalt. Har kjøretøyet en oppbygning i samsvar med fig. 3, kan bæreren 13 sørge for en utjevning under bevegelse av svingarmen 5. Forut for et ytterligere skritt beveges beina først forover inntil de finner tilstrekkelig grep for å holde kjøretøyet.

Deretter kan låsingen hhv. bremsingen av ett eller begge hjul løsnes og svingarmen eller svingarmene svinges forover. I denne stillingen er kjøretøyet klart for et neste skyv-skritt. Denne i og for seg kompliserte bevegelsesformen er særlig fordelaktig ved overvinningen av et brattheng, fordi de vertikale komponentene av kjøre-tøyets vekt forskyver seg bakover på hjula.

Et liknende skyv-gangskritt er også nyttig når kjøretøyet beveger seg på mykt underlag, hvor hjulene og labbene synker ned.

I slike tilfeller kan det også være fordelaktig å ta av hjulene og erstatte dem med glidemeier. Meiene kan være forsynt med midler som hindrer glidning bakover. Ved den bevegelsesmåten som er beskrevet foran er bruken av meier særlig fordelaktig, fordi det da ikke er nødvendig med vekselvis låsing og løsning av bremser eller liknende.

Claims (10)

1. Terrengkjøretøy for skrittvis bevegelse, med en innebygget motor, for styring og drift av kjøretøyet, samt for tilførsel av energi til påbygd eller påmontert arbeidsutstyr, karakterisert ved ei ramme (1) hvor det ved bakenden er påleddet to hjul (6) eller meier ved hjelp av svingarmer (5), hvilke er enkeltvis høydeinnstillbare, udrevne og brems- eller låsbare, mens det foran på ramma er påleddet to drivbare gangbein (4,4') som hver har tre frihetsgrader i sin bevegelse og som kan beveges av en fører ved hjelp av håndstyring over proporsjonale bevegelses- og kraftforsterkere, hvor det dessuten finnes en innebygget datamaskinen (COMP) som i det minste oppfyller følgende funksjoner: a) styringen av en individuell høyderegulering av hjulene (6) basert på kjøretøyets stabilitet, b) en sperring av bevegelsen av et eller begge gangbein inntil det oppnås en stabil stilling med et bestemt anleggstrykk mot underlaget, samt c) utføring av en stabilitetsberegning på grunn av det aktuelle trepunkts-anlegget, nemlig anleggstrykket fra hjulene og det anliggende gangbeinet, på hvilket grunnlag løftingen av det andre gangbeinet blir frigitt eller sperret.

2. Kjøretøy i samsvar med krav 1, karakterisert ved at hvert gangbein (4) har en øvre beindel (40) som er festet til ramma (1) ved hjelp av et dobbeltledd (41, 42), hvilket dobbeltledd tillater den øvre beindelen en svingning om en vertikal akse som bestemmer kjøreretningen og en svingning om en horisontal akse, samt at det ved enden av de øvre beindelene er påleddet nedre beindeler (43) som er svingbare om en horisontal akse.

3. Kjøretøy i samsvar med krav 2, karakterisert ved at den nedre beindelen (46) av gangbeinet har en ytterligere frihetsgrad i form av en del (47) som kan kjøres ut i lengderetningen (fig. 3).

4. Kjøretøy i samsvar med krav 1, karakterisert ved at ramma (1) har et ledd med en akse (11) som står parallelt med hjulaksene.

5. Kjøretøy i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det er forsynt med styreorgan for hvert gangbein (4) som omfatter et underarm-anlegg (81) som er anordnet ved sida av førersetet og som er svingbar om et bakre ledd (82) med horisontal akse ved forlengelsen av førerens albueledd-akse, hvor det foran er anbrakt et håndgrep (85) som er svingbar om en andre horisontale leddakse (84) idet det i det bakre leddet er anordnet en dreievinkel-signalgiver (82) for opp- og nedsvingningen av gangbeinets øvre del, og i det forreste leddet i håndgrepet en dreievinkel-signalgiver (85) for bevegelsen forover og bakover av gangbeinets nedre del.

6. Kjøretøy i samsvar med krav 5, karakterisert ved at det for svingning av gangbeina til høyre eller venstre er anbragt et betjeningsorgan såsom en trykknapp eller en vippebryter (86) på håndgrepet.

7. Kjøretøy i samsvar med krav 5, karakterisert ved at underarm-anlegget omfatter et ledd som kan svinges om en vertikal akse (83) hvor det er plassert en dreievinkel-signalgiver (83') for svingning til venstre eller høyre for hvert gangbein, at det på kjøretøyets ledd (41,42,44,51) er anordnet signalgivere for vinkelstillingen, at det på organ (70-74) som tjener til bevegelse eller høydeinnstilling er anbragt signalgivere, og at signalgiverne er lengdemålere som er integrert med hydraulikksylindrene (70-74).

8. Kjøretøy i samsvar med krav 1, karakterisert ved at kjøretøyets energiomformer omfatter minst et hydraulikkanlegg med akkumulator (HS),oljemagasin (VT) og ei pumpe (5) drevet av en forbrenningsmotor (M) og at de enkelte drivorganene er hydrauliske sylindere (70-74).

9. Kjøretøy i samsvar med krav 1, karakterisert ved at organene som tjener til å holde ramma horisontal omfatter to kontaktløse, oljedempete pendel-potensiometer (Q,L).

10. Kjøretøy i samsvar med krav 1, karakterisert ved at i det minste svingarmene (5) med hjulene (6) kan aktiveres i ett med gangbeina når hjulene holdes fast eller bremses.