DE1655512A1

DE1655512A1 - Fahrzeug

Info

Publication number: DE1655512A1
Application number: DE19681655512
Authority: DE
Inventors: Ballinger Hugh Anthony
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1967-02-10
Filing date: 1968-02-09
Publication date: 1971-02-11
Also published as: US3533483A; FR1555962A; DE1655512C3; DE1655512B2; GB1218741A

Description

PATENTANWALT

Po«bch«dtkont*ns ΚβΙη10ί?31, Bankkonten: DeufsdM.BonkAG.,

Pofentanwa» Dipl.-Ing, SCHUBERT, 59 S!*ean, Eii«m«r SlraBe 227 F ilialen Sitgirt u. ÖberhoUMn(RhW.)

Po»tfadi325

68 019 El·/K. 8· Februar 1968

United Kingdom Atomic Energy Authority,

11, Charles II Street, London, S.W.1., England

]?ür diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung lir. 6590/67 vom 10, Pebruar 1967 beansprucht,

Fahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge und insbesondere ■ auf fahraeuge, die geeignet sind».}variierendes lerrain z» ^urch- * fahren biw. zu überqueren» beispielsweise über gebroohtneoder

rohe bzw. rauhe Oberflächen und Stufen oder Treppen hinauf und hinunter.

Solche Fahrzeuge werden oft als Transportplattformen für mobile Manipulatorsysteme verwendet, d.h. für Vorrichtungen, die ferngesteuerte Operationen, wie beispielsweise Regulierungsaufrechterhaltung /adjustment maintenance/ oder Notbergung /accident recovery/ von Einrichtungen unter bedenklichen und gefährlichen Umständen und Bedingungen. Bisher, haben sich Schwierigkeiten ergeben, ein Fahrzeug vorzusehen, welches ein Räder- oder Raupen- bzw. Kettensystem /wheel or track system/ aufweist, das in gleicher Weise für die verschiedenen Arten von Oberflächen geeignet ist, die bei solchen Operationen vorkommen, und es ist ein Ziel (Aufgabe) der Erfindung, eine neue und verbesserte Form eines Fahrzeugs zu schaffen, bei welchem die voraufgeführten Schwierigkeiten auf ein Minimum reduziert werden.

Gemäß der Erfindung weist ein Fahrzeug einen Körper bzw. Hauptieil /body/, an Back- und Steuerbord mit Rädern versehene Bauteilgruppen /port and startboard wheeled assemblies/, die um eine gemeinsame Querachse am Hauptteil schwenkbar bzw. drehbar sind, einen bodenerfass enden Bauteil am Hauptteil und Mittel· zum Rotleren der mit Rädern versehenen Anordnungen bzw. Räder-Bauteilgruppen /wheeled assemblies/ im winkligen Grleichklang relativ zum Hauptteil auf, wobei die besagten Bauteilgruppen in Bezug auf die-besagte Achse asymmetrisch angeordnet sind. Der ^! bodenerfaasende Bauteil weint vorzugsweise ein steuerbares Rad auf*

ORIGINAL

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist jede Bauteilgruppe zwei Arme von ungleicher Länge auf, die sich, in entgegengesetzten Richtungen von der Drehachse der Bauteilgruppe her erstrecken, ein Rad am äußersten Ende /extremity/ jedes Armes und ein Rad an der besagten Achse.

Das Rad an der Drehachse kann größer sein als die Räder an jedem äußersten Ende, und die drei Räder haben vorzugsweise eine gemeinsame Tangente.

Um den Gegenstand der Erfindung noch deutlicher zum Ausdruck zu bringen, wird eine Ausführungsform der Erfindung nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 eine weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Spur- bzw« Ketten-Manipulator-Pahrzeugs /tracked manipulator vehicle/, während

die Fign. 2, 3 und 4 das Fahrzeug bei verschiedenen Betätigungsarten bzw. Einsatzmöglichkeiten "wiedergibt.

Gemäß Fig. 1, auf die nunmehr in erster Linie Bezug genommen wird, weist das Manipulator-Fahrzeug ein elektrisch angetriebenes Kettenfahrzeug auf, das über ein Schleppkabel betätigt wird. Das Fahrzeug ist mit einem Plattformkörper 1 versehen, welcher einen rotierbaren und vertikal bewegbaren Turm-rKopf bauteil 2 trägt, der zum Tragen von Fernsehkameras 3 und einem Kraft-

009887/0353 _Λ

ORiQiNAl. INSPECTOR

■ - 4 - 7

bzw. Leistungs-Manipulator-Arm 4- vorgesehen ist. Der Turm-Kopfbauteil 2 enthält die Vorverstärker und das Steuergetriebe für die Fernsehkameras und wird an einer Manipulator-Säule /manipulator post/ hydraulisch gehoben oder gesenkt, die von einer Mehrzahl von teleskopischen hydraulischen Stößeln 5 gebildet wird. Die Manipulator-Säule ist an bzw. auf einem Drehkranz /turntable gear wheel/ 6 lokalisiert. Ein kreisförmiges Antriebsrad /annular drive gear/ 7 ist am Drehkranz 6 rotieroar gestützt und A treibt eine spülenähnliche Kabeltrommel 8.

Die Kabeltrommel 8 trägt eine iäetriebslänge eines Mehrleiter-Kontroll- und Starkstromkabels /multi-cored control and power cabel/ 9. Die Trommel umgibt die Manipulator-Säule, und ein elektrischer Motor 10 liefert einen Wechsel-Antrieb /alternate drive/, um die Manipulator-Säule und den Turm-Kopfbauteil oder die Kabeltrommel über ein epizyklisches Zafiradvorgelege 11 anzutreiben. Das Kabel wird auf die Trommel aufgebracht oder von dieser abgenommen über ein Paar von Leitvorrichtungen /fair leads/ 12 und 15 und vom fahrzeug ferngehalten über eine Kabelführung 14» die an dem einen Ende einer Konstant-Zugspannungs-Auslegerfeder 15 angebracht ist. Ein an der Feder lokalisierter Fühlerstab 16 steht über ein Gelenk bzw. eine Verbindung 17 und ein Rädervorgelege 18 mit einem variierbaren Widerstand 19 in Verbindung, um die Geschwindigkeit und die Drehrichtung des Antriebsmotors 10 und somit die Bewegung der Kabeltrommel zu Kontrollieren. Der untere Rand der Kabeltrommel

009887/0353

BADORiGfNAt

ist mit einem Schräggetriebe /skew gear/ 20 versehen, welches über Getriebe 21 und 22 eine Kabelselbstlegevorrichtung 23 antreibt. Obere und untere Ränder-der Kabeltrommel sind mit einer Vielzahl von Schleifringen bzw. Schleifen 24 versehen, durch welche Verbindung hergestellt werden kann zwischen der Kabeltrommel und den verschiedenen Einrichtungen am bzw· auf dem Fahrzeug.

Ein Ende des Körpers ist mit einem Zwillingsrad-Steuerdrehgestell /twin-wheel steering bogey/ 30 versehen. Die Hader 31 sind gummibereift, und die Radbefestigungen enthalten ein Hochenergie-Absotptionssystem, (welches in Verbindung mit den Hauptantriebsrädern noch eingehend erläutert wird). Das Steuergestell dreht sich um eine vertikale Achse, die von der Achse der Räder etwas versetzt angeordnet ist, und die Steuer^aordnungen /steering arrangements/ enthalten einen elektrischen Steuermotor, der mit dem Drehgestell über eine Schnecke und ein Schneckenrad-Steuergetriebe 32 in Verbindung steht·

Das Fahrzeugantriebssystem /vehicle propelling system/ weist Back- und Steuerbord-Elektroantriebsmotoren 35 auf _r die jeweils Über eine Schnecke und eine Schneckenradgetriebe-Bauteilgruppe 36 mit ihrer entsprechenden Achsenantriebswelle 37 verbunden sind. Das äußere Ende jeder Achswelle /axle shaft/ ist in dem äußeren Rahmenbauteil einer Räderbauteilgruppe drehbar gelagert» Jede Bauteilgruppe weist ein Paar von im Abstand

ÖQ9887/0353

angeordneten trägerartigen Rahmen 59 auf, die vorgesehen sind, um die Kettenräder 40, 41 und eine Vielzahl von Kettenleitrollen 42 und 43 zu stützen. Der Innenrahmen /indoard frame/ jeder Bauteilgruppe ist mit einem fixierten ring- bzw. kreisförmigen Getrieberad 44 versehen, in Bezug auf seine entsprechende Achswelle konzentrisch lokalisiert, und eine querverlaufende Getriebenebenwelle /lay-shaft/ 45 erstreckt sich quer durch das Fahrzeug und verbindet beide Getriebe miteinander. Die Anordnungen

»werden im Gleichklang bzw. in Übereinstimmung angetrieben durch einen Kettenarm-Rotationsmotor 46» welcher an der Nebenwelle über ein Rädervorgelege 47 und eine Zugspannungsbegrenzungskupplung 48 betätigt. Der Nebenwellenantrieb ist mit einer Bremse (nicht dargestellt) versehen, so daß die Anordnungen in jeder winkligen Position in Bezug auf den Fahrzeugskörper bzw. -hauptteil blockiert bzw. verriegelt werden können.

Ein Hauptantriebsrad 4ζΓ ist an jeder Achswelle gesichert und zwischen den inneren und äußeren Rahmen jeder Bauteilgruppe

^w lokalisiert. Jedes Antriebsrad weist eine Antriebsplatte 50, die mit der Achswelle verkeilt ist, und ein äußeres Radgehäuse

51 auf, während ein ringförmiger Hochenergie-Absojptionsbauteil

52 zwischen der Antriebsplatte und dem Radgehäuse eingeschichtet /sandwiched/ ist. Der Bauteil 52 ist mit !seiden Rad-Komponenten verbunden /bonded to/, um ein gegen Stöße widerstandsfähiges RadaufhängungsBvstem zu liefern.

009387/0353

Die äußeren Ränder des Radgehäuseβ 51» des Hades 40 und der Leitrollen 42 sind mit zwei V-Band-Nuten 53 versehen, und Leistung wird nach dem Had 40 über zwei V-Bänder 54 übertragen bzw. übermittelt. Eine endlose Gummlkette 55 erstreckt sich um die Räder und die Leitrollen herum. Jede Anordnung enthält Spannvorrichtungen 56 und 57» welche eine Regulierung der V-Bänder bzw. der Gummikette zulassen bzw. ermöglichen.

Die Gummikette ist mit hochstehenden Profilen bzw· Laufflächen 58 und versenkten Auflagen /dipped grousers/ 59 versehen, wobei jede Lauffläche eine Vielzahl von Einschnitten /snipes/ aufweist, die aus einer Reihe von eng aneinander angeordneten Querechlitzen bestehen. Diese Spur- bzw. Kettenform ist besonders vorteilhaft bei© Absorbieren von Irägheitsenergie /inertia energy/, falls das Fahrzeug an oder auf kreppen oder Stufen rutschen sollte.

Jedes Antriebsrad ist in Bezug auf seine Bauteilgruppe so lokalisiert, daß die Spur bzw. Kette 55 drei bestimmte Kettenabschnitte a, b und c bildet, d.h. einen kurzen schrägen Abschnitt "a", welcher sich vom Spur- bzw. Kettenrad 41 nach dem Antriebsrad erstreckt, einen mittleren Abschnitt "b", welcher eich vom Antriebsrad nach dem Kettenrad 40 erstreckt, und einen Hauptabschnitt "c", welcher sich zwischen den Kettenrädern 40 und 41 erstreckt. Die Abstände zwischen dem Rad 40 und der Antriebsachse und zwischen dem Rad 41 und der Antriebsachse sind

009887/0353

ungefähr im Verhältnis 2 : 1, und das Kettenrad 4-1 ist etwas nach vorn von den Drehgestellrädern 31 angeordnet.

Beim Betrieb können die Bauteilgruppen um die Achswelle herum gedreht werden, um irgendeine gewünschte winklige Stellung relativ zum Hauptteil einzunehmen, wodurch man die Möglichkeit hat, den Raupen- bzw. Kettenabschnitt, der für die Operation, die durchgeführt werden soll /in hand/, am besten geeignet ist, die Grundfläche erfassen zu lassen.

Auf die Fign. 2, 3 und 4 der Zeichnung Bezug nehmend, zeigt Pig. 2 ein Fahrzeug, welches sich einer flachen und gleichmäßigen /gradual/ Treppe nähert, diese erklimmt und sich hinunter bewegt. Pur die Auffahrt,wird das Fahrzeug ausgerichtet, so daß der kurze schräge Kettenabschnitt "a¹¹ die erste Stufe erfaßt, wobei sich die Drehgestellräder hinten am Fahrzeug befinden, und der Neigungswinkel der Bauteilgruppen wird eingestellt— relativ zum Hauptteil ■—, um die Drehgestellräder von der Grundfläche und den Stufen weg zu heJben. Zum Hinunterfahren wird der Turm des Fahrzeugs um 180° gedreht, die Drehgestellräder werden am vorderen Ende des Fahrzeugs positioniert bzw. angeordnet — durch Drehung der Bauteilgruppen — und die Räder werden von den Stufen weg gehoben. Weitere relative winklige Bewegung zwischen den mit Rädern versehenen Bauteilgruppen und dem Körper bzw. Haupt teil kann dazu benutzt werden, um die Lage des Schwerpunktes zu kontrollieren und damit auch die Stabilität des Fahrzeugs, wie es erforderlich ist.

009887/0353

Fig. 3 zeigt, wie das Fahrzeug eine steile bzw. hohe Stufe überfährt; in diesem Fall nähert sich das Fahrzeug der Stufe auf seinem Haupt-Kettenabschnitt "c" — mit den Drehgestellrädern am vorderen Ende des Fahrzeugs lokalisiert — und vor dem vorderen Kettenrad vorragend. Der Hauptteil wird gehoben, bis die Drehgestellräder sich über der Stufenhöhe befinden, das Fahrzeug wird nach vorne bewegt, bis die Enden der Ketten an die Stufenfläche anstoßen, und das Drehgestellrad wird dann auf die Stufe gesenkt. Die Räder-Bauteilgruppen /wheeled assemblies/ werden relativ zum Hauptteil rotiert, wodurch das hintere Ende des Hauptteils auf den Pegel bzw. die Höh© der Stufe gehoben wird. Zur gleichen Zeit wird Leistung nach dem Kettenantrieb übermittelt, so daß das hintere Ende der Kette die Grundfläche erfaßt und das Fahrzeug nach vorn treibt, und sobald die dritte der Kette bzw» Spur /traclc/ die Kante der Stufe erreicht, hebt kontinuierliche Vorwärtsbewegung und Gegenrotation der Bauteilgruppen das Fahrzeug auf die Stufe.

Beim Hinunterfahren von einer Stufe bewegt sich das Fahrzeug an die Kante, relative winklige Bewegung zwischen dem Hauptteil und den Räder-Bauteilgruppen senkt die Drehgestellräder .über die Kante bis auf Grundhöhe, wonach Vorwärtsantrieb an den Ketten und Gegenrotation der Räder-Bauteilgruppen dem Fahrzeug die Möglichkeit geben, sich über di$ Stufe sanft zu senken bzw. abzusetzen.

-ιοί 655512

Fig. 4 zeigt das Fahrzeug, wie es eine steile Treppe, d.h. bis zu 45° maximale Steigung, hochfährt.

In diesem Fall nähert sich das Fahrzeug, das auf seiner Hauptkette bzw. Hauptspur "c" arbeitet, wobei sich die Drehgestellräder am vorderen Ende des Fahrzeugs Definden, der Treppe in einer Weise, die derjenigen ähnelt, die zum Überqueren einer großen Stufe angewendet wird, d.h. mit den Drehgestellrädern und dem Hauptteil gehoben. Das Fahrzeug oewegt sich vorwärts, ois das Vorderende der Ketten an die untere Stufe stößt, die Drehgestellräder werden auf die zweite Stufe aufgeDracnt, der Hauptteil wird angehoben durch relative winklige Bewegung zwischen der Räder-Battteilgruppe und dem Hauptteil, wonach das Fanrzeug durch die Ketten auf die erste Stufe zu vorwärtsgetrieben wird. Die Folge von Bewegungen wird wiederholt, wobei das Fahrzeug Stufe um Stufe gehoben wird, bis eine genügende Länge des Kettenabschnitts ^wc^lf sich auf der Treppe befindet, um das Fahrzeug die Treppe aufwärts zu bewegen, und zwar lediglich unter Benutzung der Ketten.

Falls die Steigung der Stufen so 1st, daß, wenn die Kette an die Bodenstufe anstößt, die Drehgestellräder genau an die Vorderseite einer Stufe stoßen, kann der Hauptteil nicht in der Lage sein, Sie Käderbaüteilgruppen zu heben, da eine geringe Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs während jedes Hubs benötigt wird. Unter diesen ümetinäen werden die Drehgestellräder gehoben, und das Drehgestell wird um 180° um seine versetzte vertikale Achse

_BAD

gedreht, wodurch der Abstand zwischen der Front der Ketten und den Drehgestellrädern verändert wird und der Zustand behoben wird.

Bei einer weiteren Betriebsart (nicht dargestellt) können die Räder-Bauteilgruppen so angeordnet bzw. gelagert werden, daß die Kettenabschnitte "a" und "b" beide nach der Grundfläche geneigt sind, und die Kette weist im wesentlichen Kontakt /line contact/ mit dem Grund unter den Antriebsrädern auf. Bas Fahrzeug befindet sich dann in einem Zustand, welcher einem Vierradfahrzeug entspricht, und kann dann in der herkömmlichen Weise für solche Fahrzeuge betätigt und gesteuert werden.

Ein Fahrzeug, das so konstruiert und vorgesehen ist, wie es beschrieben ist, kann die Gesamtabmessungen eines Menschen, der auf seinen Händen und Knien aufgestützt ist, aufweisen, d.n. etwa 28 Zoll (711 mm) breit, 54 Zoll ( 1 372 mm) lang und 24 Zoll (61 Omm) hoch. Ein solches Fatirzeug könnte durch eine herkömmliche Tür leicht in Gebäude hinein gelangen, Hindernisse von bis zu 50$ seiner eigenen Spurlänge /track length/, d*H. 26 Zoll (66qjnm), und Treppen bis zu 45 $> maximale Steigung erklimmen. Die Kaoeltrommel speichert 200 Fuß (6 096 cm) Kontroll- und Starkstromkabel. Der Turm, der Aee Fernsehkameras und den Manipulator trägt, kann auf. 5,5 ^^β (168 -cm-) über Bodenebene bzw« Flur angehoDen werden, und der Manipulatorarm vermag Gewichte von 80 Ib. (36,3 kg) innerhalb eines Radius von 4,5 Fuß (137 em)

009887/0353

- -12 - ■■'■■.

zu handhaben bzw. zu manipulieren. Das Hochenergie-Absorptionsrad -Aufhängungssys tem ermöglicht es dem Fahrzeug, einen Fall von 2 Fuß (60 cm) oder einen Frontalzusammenstoß /head-on collision/ bei maximaler Geschwindigkeit (6 Fuß/sec, 180 cm/sec) unbeschadet zu überstehen. Das vordere Ende des Hauptteils ist mit einem stoßabaorbierenden Aluminium-Waben-Bauteil als zusätzliche Sicherung im Falle eines Zusammenstoßes versehen*

Es sei. darauf hingewiesen, daß die Fahrzeug-Leistung und die Leistungsfähigkeit beim Erklimmen von Hindernissen und steilen Treppen durch die Dimensionen bestimmt werden, d.h. den "Bereich¹¹ /"reach"/ des Fahrzeugs. Bei dem beschriebenen Fahrzeug ist die "Helehweite" von dem Abstand abhängig, in welchem sich die Drehgeetellräder über die Ketten hinaus erstrecken.

Es ist ferner offensichtlich, daß, wenn auch die Erfindung in Bezug auf ein Raupen- bzw. Kettenfahrzeug /tracked vehicle/ beschrieben «orden ist, die Erfindung in keiner Weise auf Haupen-, Spur- bzw. Kettenfahrzeuge Deschränkt ist, beispielsweise können bei dem beschriebenen Fahrzeug die Gummiantriebsketten entfernt werden und bereifte Räder an die Stelle der Antriebsund Kettenräder gesetzt werden. Die Arbeite- bzw. Betriebeprinzipien bleiben bestehen, nämlich, daß die Räder-Bauteilgruppen relativ zum Fahrzeug-Hauptteil bewegt werden können, um eine variierbare Fahrzeug-Spurlänge zwischen den steuernden Drehgestellrädern und den Antriebsrädern vorzusehen, welche dem Terrain angepaßt ist bzw. um den Gegebenheiten des Bode%i zu entsprechen.

009887/0353

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrisaenen Augführungaform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche EriindungsmerJcmale, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Pat entanspriiche

000081/0353

Claims

Patentansprüche

1. Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet» daß es einen Körper, - und SteuerDord-Räder-ßauteilgruppen, clie um eine gemeinsame Querachse am Körper drehbar sind, einen bodenerfassenden Bauteil am Körper und Mittel zum Rotieren der Räder-Bauteilgruppen im winkligen Einklang relativ zum Körper aufweist, wobei die besagten Bauteilgruppen in Bezug auf die besagte Achse asymmetrisch angeordnet sind.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß der bodenerfassende Sauteil ein steuerbares Rad aufweist.

3. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteilgruppen langgestreckt /elongate/ sind und an einem zwischenliegenden bzw« mittleren Funkt länge ihrer Länge drehbar gelagert iind.

G0S8S7/Ö353

4. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bauteilgruppe zwei Arme von ungleicher Länge, die sich in entgegengesetzten Richtungen von der Drehachse der Bauteilgruppe her erstrecken, ein Rad am äußersten. Ende jedes Armee und ein Had an der besagten Achse aufweist.

5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad an der besagten Achse größer als die Räder an jedem äußersten Ende ist» ^

6. Fahrzeug nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die drei Räder eine gemeinsame Tangente /common tangent/

it

aufweisen.

7. Fahrzeug nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine endlose Spur bzw. Kette oder Raupe für die besagten Räder vorgesehen ist.

8. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß % der Körper bzw. Hauptteil einen Turm trägt, der so vorgesehen ist, daß er rotiert und geholjen und gesenkt /elevated/ werden kann.

009887/0353