DE29701638U1

DE29701638U1 - Antriebs- und Lenksystem für Fahrzeuge

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Publication number: DE29701638U1
Application number: DE29701638U
Authority: DE
Original assignee: SCHWARZHAUPT ANDREAS DIPL ING
Current assignee: SCHWARZHAUPT ANDREAS DIPL ING
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2007-02-01

Description

Beschreibung

Antriebs- und Lenksystem für Fahrzeuge

Eine große Zahl technischer Systeme benötigt als Teilkomponente ein Fahrzeug. Zu nennen wäre zum Beispiel die Robotik, in der Fahrzeuge als Plattformen für Roboter verwendet werden, um diesen so die erforderliche Mobilität zu verschaffen. In der Lagerhaltung und ähnlichen Bereichen werden Fahrzeuge zum Transport von Gütern und Personen verwendet.

Die meisten Antriebs- und Lenksysteme dieser heutzutage eingesetzten Fahrzeuge weisen die Einschränkung auf, daß Bewegungen nicht holonom ausgeführt werden können, d.h. daß gegebenenfalls rangiert werden muß. Es existiert kaum ein Fahrzeug, das alle drei Freiheitsgrade (Bewegung in x-Richtung, y-Richtung und Rotation) in der Ebene voll ausnutzen kann. Fahrzeuge, die hierzu in der Lage sind, können dies nur unter erheblicher Bodenbelastung.

Diese Probleme werden durch das im Patentanspruch 1 bis 3 aufgeführte Antriebs- und Lenksystem gelöst.

Es handelt sich hierbei um ein Antriebs- und Lenksystem, dessen Hauptkomponente eine frei drehbare Kugel ist, über die das Fahrzeug sowohl angetrieben als auch gelenkt wird. Die Antriebskugel wird durch mindestens drei bidirektionale Antriebsräder gedreht (Beispiel in Abbildung 1).

Um alle drei rotatorischen Freiheitsgrade der Kugel im Fahrzeug und somit alle drei Freiheitsgrade des Fahrzeuges in der Ebene voll ausnutzen zu können, sind mindestens drei bidirektionale Antriebsräder erforderlich, die in geeigneter Weise an der Kugel angeordnet sein müssen. Die in (Abbildung 1) gezeigte Anordnung ermöglicht eine besonders einfache Berechnung der Steuerung

Wird diese Antriebskugel mit mindestens zwei Freilaufkugeln als Stützen in ein Fahrzeug eingebaut, so kann sich dieses sowohl vorwärts, als auch seitwärts bewegen und auch rotieren. Lineare Überlagerungen dieser drei Grundbewegungsarten sind möglich, so daß das Fahrzeug in der Ebene beliebig bewegt werden kann.

Die als bidirektionale Antriebsräder bezeichneten Räder ermöglichen sowohl· eine rollende Bewegung wie bei gewöhnlichen Rädern als auch eine translatorische Bewegung quer dazu. Sie bestehen aus Rädern, auf denen mehrere Rollen-Bandsysteme auf dem Umfang angebracht sind (Abbildung 2).

Wird ein solches, an der Antriebskugel wie etwa in Abbildung 1 gezeigt montiertes Rad mit einem Motor in Rotation versetzt, so rotiert auch die Antriebskugel. Durch die Rollen-Bandsysteme (Abbildung 2 rechts oben) sind auch Bewegungen der Antriebskugel quer zur Rollrichtung des Rades möglich. Die Rollen-Bandsysteme können auch als Doppelrolle ohne Band oder als einzelne Rolle realisiert werden. Eine einzelne Rolle wird jedoch einen geringeren Wirkungsgrad bei der Kraftübertragung haben. Eine Doppel-V-Form (Abbildung .3) wird bessere Abroll- und Rotationseigenschaften aufweisen als die in (Abbildung 2) gezeigte Geometrie der Rollen bzw. Rollen-Bandsysteme

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Das oben beschriebene Antriebs- und Lenksystem hat gegenüber bisher bekannten Systemen den Vorteil, daß sich ein Fahrzeug mit diesem Antriebssystem holonom bewegen kann. Es kann seitlich fahren, so daß es sich auf engstem Raum ohne zu rangieren bewegen kann. Ein weiterer Vorteil ist die geringe Belastung, die ein solcherart ausgestattetes Fahrzeug auf den Boden ausübt. Desweiteren ist von Vorteil, daß dieses Antriebs- und Lenksystem durch die Verwendung von entsprechenden Materialien mit sehr geringem Gewicht realisiert werden kann. Außerdem können beinahe alle gewünschten Fahrzeuggeometrien realisiert werden.

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Claims

Schutzansprüche

1) Antriebs- und Lenksystem für Fahrzeuge und mobile Plattformen aller Art, wobei die Kraftübertragung auf den Boden über eine beliebig rotierfähige Kugel stattfindet.

2) Antriebskugel nach Anspruch 1, die durch mehrere geeignet angeordnete Freilaufräder angetrieben wird.

3) Freilaufräder nach Anspruch 2, im folgenden 'bidirektionale Antriebsräder' genannt, bei denen Rollen-Bandsysteme oder Freilaufrollen zur Bewegung des Rades mit 2 Freiheitsgraden auf das Rad montiert sind.

4) Freilaufräder nach Anspruch 2, im folgenden 'bidirektionale Antriebsräder' genannt, bei denen Rollen-Bandsysteme oder Freilaufrollen in Doppel-V-Form zur Bewegung des Rades mit 2 Freiheitsgraden auf das Rad montiert sind.