RO128285B1 - Vehicul cu patru roţi omnidirecţionale - Google Patents

Description

Invenția se referă la un vehicul cu patru roți omnidirecționale, ce-și poate schimba direcția de mers instantaneu, modificând independent viteza unghiulară a roților, fără ca acesta să dispună de un mecanism de direcție clasic.

Vehiculul poate fi utilizat pentru transport în spații interne aglomerate sau ca scaun cu rotile pentru persoane cu handicap.

Sunt cunoscute vehiculele cu roți Mecanum (suedeze), dar care prezintă dezavantajul unei valori mai mari a diametrului maxim al rolelor, respectiv a unor lungimi mai mari ale acestor role, pentru un anumit diametru exterior al roții cu același număr de role, comparativ cu soluția de roată propusă.

Se cunoaște și documentul US 20030221878 A1, care dezvăluie un vehicul pentru manipularea muniției, adaptat pentru încărcarea și descărcarea armamentului în aeronavele militare. Vehiculul cuprinde un șasiu platformă, o multitudine de axe frontale atașate șasiului, pe care sunt montate o multitudine de roți omnidirecționale acționate de motoare electrice, un ascensor mecanic susținut de șasiul vehiculului și un purtător de muniție fixat la capătul superior al ascensorului, acesta putând fi manevrat de un operator uman aflat la bordul vehiculului, prin comandă de la distanță sau în mod automat.

Mai este cunoscut și documentul US 20100187779 A1, care dezvăluie o roată omnidirecțională ce include un butuc rotativ în jurul axei roții și un prim rând de role înclinate, montate în jurul butucului. Există și cel puțin un al doilea rând de role înclinate, montate în jurul butucului, decalate axial de-a lungul axei roții din primul rând. Acest tip de roată poate fi folosit la construcția unor diverse tipuri de autovehicule utilizate în diverse domenii.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția de față constă în realizarea unui vehicul cu patru roți omnidirecționale, fără mecanism clasic de direcție, prevăzut cu un sistem de suspensie.

Vehiculul cu patru roți omnidirecționale, conform invenției, este prevăzut cu un șasiu, pe care sunt montate, prin intermediul a patru moto-reductoare de acționare, patru roți omnidirecționale având pe circumferința lor două rânduri de role cu axele înclinate cu un unghi a în raport cu axele centrale ale roților; pentru a menține contactul permanent dintre fiecare roată și terenul pe care se deplasează, vehiculul este prevăzut cu un sistem de suspensie alcătuit din două mecanisme patrulatere spațiale înseriate și patru perechi amortizor-resort; mecanismele patrulatere spațiale permit adaptarea vehiculului la denivelările terenului, iar grupurile amortizor-resort preiau șocurile datorate acestei adaptări; fiecare roată este acționată de un moto-reductor electric propriu, astfel încât, variind vitezele unghiulare ale celor patru roți, vehiculul poate transla pe orice direcție sau poate efectua viraje, respectiv traiectorii curbe, fără a fi necesar un mecanism de direcție clasic; schimbarea direcției de mers în absența mecanismului de direcție (care ar necesita orientarea roților - rotația lor în jurul unor axe verticale ce trec prin punctele de contact cu solul) este posibilă datorită rolelor dispuse pe circumferința roții, role ce se rotesc pasiv în lagărele cu rulmenți pe care acestea le formează cu corpul central al roții, care este montat direct pe arborele de ieșire din moto-reductor; profilul generatoarei rolei în secțiune longitudinală este un arc de elipsă. Datorită sistemului de comandă implementat, vehiculul poate funcționa în trei moduri: comandat de către un operator uman, aflat pe scaunul montat pe șasiu, folosind un set volan-pedale, utilizat în jocurile pe calculator sau un joystick 3D; comandat la distanță, folosind aceleași elemente, la care se adaugă o transmisie radio de date; în regim autonom, fiind capabil să detecteze și să evite obstacolele, datorită senzorului laser și a senzorilor cu ultrasunete cu care este dotat.

Astfel, vehiculul poate fi utilizat pentru transportul unor materiale în spații aglomerate (hale de producție, depozite de materiale sau produse finite, holurile unui spital, etc.), în regim autonom sau comandat de un operator uman, pentru inspectarea unor medii periculoase pentru

RO 128285 Β1 om, comandat la distanță sau în regim autonom, sau ca scaun cu rotile pentru persoane cu 1 handicap locomotor, situație în care poate fi comandat de către persoana cu handicap sau poate funcționa în regim autonom. 3

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje:

- vehiculul se poate deplasa cu ușurință în spații interioare aglomerate, putând funcționa 5 în trei moduri: comandat de un operator uman aflat pe vehicul, comandat la distanță, sau comandat în regim autonom; 7

- pentru un anumit diametru exterior D al roții, diametrul maxim dmax al rolei cu forma elipsoidală poate fi mai redus, comparativ cu roata Mecanum clasică, fapt ce permite înglobarea 9 parțială a moto-reductorului de acționare în corpul central al roții, economisind spațiu;

- soluția tehnică de roată cu două șiruri de role conduce la o reducere considerabilă a 11 lungimii rolelor, comparativ cu rolele roții Mecanum clasice de același diametru exterior D și cu un număr de role egal cu cel al unui șir; 13

- chiar și în cazul utilizării de valori mai reduse ale diametrului maxim al rolelor, este posibilă lăgăruirea pe capete a acestora, utilizând rulmenți, datorită unei variații mici a 15 diametrului rolelor;

- lățimea roții este mai mică, în comparație cu roata Mecanum clasică de același 17 diametru exterior și cu un număr de role egal cu cel al unui șir;

- vehiculul este prevăzut cu un sistem de suspensie alcătuit din două mecanisme 19 patrulatere spațiale înseriate și patru perechi amortizor-resort, ce permite adaptarea acestuia la denivelările terenului și la preluarea șocurilor datorate acestei adaptări.21

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1 ...7, care reprezintă:23

- fig. 1, vedere 3D a vehiculului;

- fig. 2, vedere de sus a vehiculului;25

- fig. 3, vedere laterală a vehiculului;

- fig. 4, vedere frontală a vehiculului;27

- fig. 5, vedere 3D a unei roți, cu o rolă secționată;

- fig. 6, vedere 3D a unei roți, cu secțiune pe sfert;29

- fig. 7, schema de comandă de principiu a vehiculului.

Vehiculul cu patru roți omnidirecționale, conform invenției, este alcătuit dintr-un șasiu 31 1, pe care sunt montate, prin intermediul a patru moto-reductoare de acționare 4, patru roți omnidirecționale 3, având pe circumferința lor două rânduri de role 11, cu axele înclinate cu un 33 unghi a în raport cu axele centrale ale roților. Butucul roții este format din două corpuri identice 7 și 8, legate între ele prin intermediul corpului de legătură 9, cu ajutorul șuruburilor 10. Pe 35 fiecare din corpurile 7 și 8 sunt montate câte opt role elipsoidale 3, prin intermediul platbandelor 14, arborilor 12, și șuruburilor 15. Pentru reducerea frecării de rostogolire în lagărele rolelor 3, 37 se utilizează rulmenții 13. Cele două corpuri 7 și 8 sunt identice, dar pentru ca înfășurătoarea roții 3, în vedere laterală, să fie un cerc perfect (cu scopul de asigura continuitatea punctelor de 39 contact cu solul, la trecerea de la o rolă de pe un șir la rola următoare, de pe celălalt șir), aceste corpuri sunt rotite, unul față de celălalt, cu un unghi de 12,5° în raport cu axa centrală a roții. 41 Pentru a menține contactul permanent dintre fiecare roată 3, și terenul pe care se deplasează vehiculul, acesta este prevăzut cu un sistem de suspensie alcătuit din două mecanisme 43 patrulatere spațiale 2, înseriate, și patru perechi amortizor-resort 5, respectiv brațele oscilante 6. Mecanismele patrulatere spațiale 2 permit adaptarea vehiculului la denivelările terenului, iar 45 grupurile amortizor-resort 5 preiau șocurile datorate acestei adaptări. Fiecare roată este acționată de un moto-reductor electric propriu 4, astfel încât, variind vitezele unghiulare ale celor 47

RO 128285 Β1 patru roți 3, vehiculul poate transla pe orice direcție sau poate efectua viraje, respectiv traiectorii curbe, fără a fi necesar un mecanism de direcție clasic. Schimbarea direcției de mers în absența mecanismului de direcție este posibilă datorită rolelor 11, dispuse pe circumferința roții, role ce se rotesc pasiv în lagărele cu rulmenți 13, pe care acestea le formează cu corpul central al roții, prin intermediul arborelui 12, corpul fiind montat direct pe arborele de ieșire din moto-reductorul 4. Profilul generatoarei rolei în secțiune longitudinală este un arc de elipsă. Datorită sistemului de comandă implementat, vehiculul poate funcționa în trei moduri: comandat de către un operator uman, aflat pe un scaun montat pe șasiul 1, folosind un set volan-pedale 16 utilizat în jocurile pe calculator sau un joystick 3D; comandat la distanță, folosind aceleași elemente, la care se adaugă o transmisie radio de date 17; comandat în regim autonom, fiind capabil să 11 detecteze și să evite obstacolele, datorită senzorului laser 18 și a senzorilor cu ultrasunete 19, cu care este dotat. Monitorizarea informațiilor primite (prin aceeași transmisie radio) de la 13 senzori este realizată pe un calculator 20.

Claims (1)

1. Vehicul cu patru roți omnidirecționale, alcătuit dintr-un șasiu (1) pe care sunt montate, 3 prin intermediul a patru moto-reductoare de acționare (4), patru roți omnidirecționale (3) având pe circumferința lor două rânduri de role (11) cu axele înclinate cu un unghi a în raport cu axele 5 centrale ale roților, rolele fiind libere la rotația în jurul axelor proprii, caracterizat prin aceea că, pentru menținerea contactului permanent al tuturor celor patru roți (3) cu solul, acesta este 7 prevăzut cu un sistem de suspensie alcătuit din două mecanisme patrulatere spațiale (2) înseriate, patru perechi amortizor-resort (5) și patru brațe oscilante (6). 9