JPH0784186B2 - ゲレンデ走行車両 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、歩行前進運動するためのゲレンデ走行車両に
関する。

〔背景技術〕

４本の歩行脚を備えたこの種の車両は、ヨーロッパ特許
出願第0074286号（International Robotic Engineering
Inc社）で知られている。米国特許第4202423号（Sate
氏）は６本の歩行脚を持った車両を示している。ゲレン
デに適合した歩行脚の運動は、非常に高価な制御を条件
づける。

スイス特許第508786号（Menzi AG社）における走行可能
な掘削機は、構造および制御が非常に簡単である。この
掘削機は高さ調整可能な２個の非駆動車輪を有し、その
バケット腕によって自動的に前進運動できる。しかしそ
の前進運動は、器械は各過程後に次の過程が行なわれる
前にその足の上に支持されねばならないので、連続的で
はない。

〔発明の開示〕

本発明の目的は、歩行前進運動するためのゲレンデ走行
車両を、４本あるいは６本の歩行脚を有する公知の車両
よりもその構造および制御が簡単であるように作ること
にある。

本発明によればこの目的は、請求の範囲第１項の特徴部
分に記載した手段によって達成される。

著しい簡単化は、両方の歩行脚の運動が運転手によって
手動で制御されることによって達成される。ボードコン
ピュータ（Bordcomputer）は安定性を監視するために用
いられ、間違った運動過程を防止し、車両のフレームに
関する車輪の位置を制御する。

最も単純な実施例において、車両の前進運動はただ歩行
脚の運動だけで行なわれる。その場合車輪が転がり、自
動的に安定位置に相応して車両フレームに関してその位
置が調整される。

ひどいゲレンデにおいて、例えば歩行脚の足および車輪
が沈み込んでしまう程地層が軟らかい場合、あるいは急
斜面を乗り越える場合には、車輪を制動あるいは固定
し、車輪を支持する揺動腕を自動装置から切り離し、こ
のようにして前進運動に対して固定した車輪を利用する
ことが有利である。

添付図面には本発明の実施例が概略的に示されている。

〔図面の簡単な説明〕

第１図はゲレンデ走行車両の斜視図、第２図は第１図に
おける車両の運転席の側面図、第2a図は第２図における
操作ハンドルの斜視図、第３図は第１図におけるゲレン
デ走行車両の異なった実施例の斜視図、第４図は制御装
置のブロック線図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕 第１図は、フレーム１、キャビン２、エンジンケーシン
グ３、フレーム１の前にヒンジ接続された歩行脚4,4′
およびフレーム１の後ろにヒンジ接続された非駆動車輪
６付の揺動腕５を持った車両の一般的な構成を示してい
る。その場合車輪６は走行ブレーキおよび固定ブレーキ
を備えている。フレーム１は対角線的に補強された剛性
の箱形フレームであり、そこには上側脚部40が二重ヒン
ジ継手によって水平軸41および垂直軸42を中心に揺動可
能にヒンジ接続されている。

上側脚部40の外側端には、下側脚部43が水平軸44を中心
に揺動可能にヒンジ接続されている。下側脚部43はその
自由端に各方面に揺動できる足45を有している。歩行脚
4,4′は長さ測定装置が一体化されている液体式複動形
ピストン・シリンダによって調整力および駆動力を受け
る。歩行脚4,4′はそれぞれ同じ形に形成されている。
右側の歩行脚４の各部分は普通に符号づけられ、左側の
歩行脚４′の各部分は右側の歩行脚の各部分と同じ符号
にダッシュ記号を付けて示されている。

液圧式駆動要素70は歩行脚４を横に揺動させるために、
液圧式駆動要素71′は上側脚部40を昇降させるために、
液圧式駆動要素72′は下側脚部43を前進および後進運動
させるために用いられる。

フレーム１の後ろ側に２本の揺動腕5,5′がヒンジ接続
され、これらの揺動腕5,5′はそれぞれ水平軸51を中心
に揺動できる。液圧式駆動要素73′は揺動腕5,5′に対
する調整力を発生する。

歩行脚4,4′は車両が非平坦なゲレンデの上を前進運動
することを可能にしており、その運動は運転手によって
手動で制御され、その場合後述するボードコンピュータ
がその制御を助け、安定性に危険を及ぼす処置が講じら
れないように作用する。そのコンピュータは車輪６付の
揺動腕５を自動調整する働きもする。この揺動腕５は最
も簡単な実施例の場合、コンピュータによってフレーム
１が常に水平状態にあるように制御される。コンピュー
タは、例えば車輪６が窪みにはまり込んだ場合、車両フ
レームが横に傾かなくなるまで車輪６付の揺動腕５が下
降するように作用する。

次に、まず第２図を参照して手動制御機構について説明
し、続いてブロック線図を参照してコンピュータの作用
について説明する。

第２図は車両の運転手の椅子８を示している。椅子８全
体は、運転手がすべての方向を見れるようにするため
に、支柱80の上で旋回できる。椅子８には両側に歩行脚
に対する制御機構が設けられている。右側に設けられた
制御機構は右側歩行脚４を制御させるために、左側に設
けられた制御機構は左側歩行脚４′を制御させるために
使用する。次の説明は図面で見れる右側の制御機構に関
するが、左側の制御機構も鏡面対称に同様に作られてい
る。本来の制御は運転手の前腕および手で行なわれる。
その前腕は前腕支持台81の上に置かれ、この前腕支持台
81はヒンジ継出82を中心に上下に揺動運動でき、その回
転軸心は肘軸心の延長線上にある。前腕支持台81の高さ
は運転手の大きさに適合できる。そのために調整支柱83
が用いられる。前腕支持台81の前に、ヒンジ継手85を中
心に揺動できるグリップ84が設けられている。肘と手と
の間の距離は同様に運転手の大きさに適合できる。ヒン
ジ継手82,85に回転角・信号発生器に設けられている。
ヒンジ継手82を中心とした揺動は右側歩行脚の上側脚部
40を昇降させ、グリップ84の揺動は右側歩行脚の下側脚
部43を前進あるいは後進させる。

それに代えて、グリップ84における揺動を、歩行脚を水
平運動させるために使用し、ヒンジ継手82における揺動
を、歩行脚を垂直運動させるために使用でき、その場合
ボードコンピュータは両方の駆動シリンダ71,72におけ
る相応した制御指令を計算しなければならない。

歩行脚の横方向運動は、車両が安定性を失って傾かない
ようにするために、常に非常にゆっくりと注意深く行な
われねばならない。従ってこの歩行脚の横方向運動のた
めに、左側あるいは右側へのゆっくりした揺動に対し
て、運転手が右側あるいは左側の親指で動作する２個の
押しボタンあるいはタンブラスイッチ86が設けられてい
る。

その代わりに、右側あるいは左側の揺動を、信号発信器
83′を動作する調整支柱83を中心とした前腕支持台81の
相応した回転によって行なうこともできる。

その場合運転手が過度に大きく手荒な揺動運動を行なわ
せる危険があるので、駆動要素への伝達は相応して小刻
みで緩やかに行なわれる。しかしあらゆる予防策にも拘
らず、車両がその前進運動の際に僅かに揺れ動くので、
押しボタン制御が優れている。

制御機構が解放した際の歩行脚の望ましくない勝手な運
動を防止するために、制御機構の全部のヒンジ継手は機
械的に減衰される。

制御装置は液圧式駆動要素70〜72に直接作用しない。全
部の制御信号は第４図のブロック線図から明らかなよう
に、まずボードコンピュータを介してやって来る。手動
制御機構STから来る制御パルス信号はボードコンピュー
タ“COMP"に到達し、これは制御パルス信号をその許容
性の判断後にサーボ電子回路SEに導き、そこで信号は増
幅され、相応した比例流量弁が制御して動作される。こ
の流量弁は液圧式駆動要素70〜73に圧油を供給したりそ
こから排出する。ボードコンピュータは自動的に助力な
しに、フレーム１が再三再四水平位置に調整されるよう
に制御する。そのために油制動式の２個の非接触振子
（ポテンショメータ）が、即ちフレーム１の横方向の傾
斜に対するポテンショメータＱおよび縦方向の傾斜に対
するポテンショメータＬが使用される。

これらのポテンショメータの制御パルスはボードコンピ
ュータを介してサーボ電子回路に到達し、ここから比例
流量弁PVに到達し、これは液圧式駆動要素73,73′によ
って一方あるいは両方の揺動腕５を調整して、その時々
において水平状態を保持する。

全部の液圧式駆動要素は、それぞれ制御指令が出された
か否かをコンピュータに表示する電気式位置報知機構を
備えている。アナログ式の制御あるいは報知パルスに対
して、コンピュータにアナログ・デジタル変換器（図示
せず）が前置接続されている。ボードコンピュータは予
めプログラミングされた計算機を有し、この計算機は、
車両の重心の垂線が両側の車輪とそれぞれ一方の歩行脚
で形成された２つの支持三角形の交切面内になお位置し
ているか否かを連続して計算する。これから外れると、
自動的に歩行脚の昇降運動が停止され、運転手は警報信
号を受ける。

ボードコンピュータは平らなゲレンデの上における直線
走行に対して手動制御を迂回したプログラムも有してい
る。

ボードコンピュータは同様に、例えばガロップ過程の使
用に対する動的な運動制御を可能にするプログラムおよ
び計算法を備えることもでき、その場合車両は時々辛う
じて地面と接し、一方両方の歩行脚は復帰過程において
宙に浮いている。

別のプログラムは、フレームが掘削機、移動式クレーン
あるいは別の静止作業機械に対する作業台を形成するた
めに、フレームの自動水平化装置により歩行脚を広げる
ことを許している。

ブロック線図は車両の制御および前進運動に対する自動
車用のエネルギー源も示している。内燃機関Ｍはポンプ
Ｐを駆動し、このポンプＰは、油が高圧状態ですぐに利
用できるようにするために、アキュムレータHSを高圧状
態に維持する。ポンプＰは、液圧式駆動要素70〜73から
の油が戻ってくる油槽VTから吸い上げる。更にエネルギ
ーＭはバッテリ“BATT"を充電する発電機Ｇを駆動す
る。そのバッテリは、ボードコンピュータ、サーボ電子
回路および電動弁PVに対する電気エネルギーを発生す
る。

第３図は第１図における車両の変形例を示している。こ
の車両のフレームは軸11を中心に折れ曲がり調整でき
る。フレームの後ろ側部分は全体を符号12で示してい
る。これは２本の支持体13を有し、これらの支持体13は
管14によって互いに１つの堅いＵ字形フレームの形に接
続されている。第３図はここでは液圧式駆動要素を省略
して概略的に示している。ただ新たな駆動要素74が示さ
れている。

上述した利用によりフレームを高く持ち上げ得るように
するために、ここでは歩行脚の下側脚部46,46′繰り出
し可能な追加部分47,47′を備えている。第３図に示し
た車両の場合、そのために下側脚部自体が液圧式駆動要
素として形成されている。この駆動要素の繰り出し可能
なピストンロッド47に足45がヒンジ接続して自己調整式
に設けられている。

この車両は道のない断絶地における走行、例えば前進運
動に適している。この車両の特別な構造は急勾配のゲレ
ンデにおける走行を可能にしている。ある度合までは溝
や段差も克服できる。車両は必要な場合にその場で数段
の過程で転向できる。静止した車両を転向しようとする
場合、これは次のように行なわれる。即ち右側の歩行脚
を持ち上げ、許容限界内において右に揺動して下ろす。

続いて左側の歩行脚を持ち上げ、車両を右側の歩行脚に
整合させる。そして左側の歩行脚を下ろし、必要に応じ
てこのことを、車両が所望の方向に、例えばその場で18
0゜転向されるまで繰り返す。

勿論この方法は走行中でも行なえる。

フレームに荷物を載せるため、あるいは特別な作業器械
を組み込むために、車両を折り曲げてフレームを下げる
ことができる。その場合、自動的に水平位置に調整する
ために、車両の後ろ側部分も下げられる。

歩行脚の相応した運動は後進走行も可能にする。

車両は種々の前進運動方式が可能である。運転手は車両
を前方の歩行脚において引きずるか（その場合、他方の
歩行脚は浮いている）、あるいは両方の歩行脚とも地面
に接し車両を両方の歩行脚によって引きずることができ
る。

車両がそれが静止状態においてできるだけ大きな安定状
態に置かれねばならない場所に到達した場合、歩行脚は
車両の下側面が地面に接するまで折り曲げられ、その場
合、自動制御によって車輪が自動的に追従する。これに
よって歩行脚を順々に大きく広げること、およびその後
に車両を再び僅かに持ち上げることができる。

ゲレンデに対する必要な設置圧力を有するまでコンピュ
ータによって与えるべき歩行脚の圧力は、センサーある
いはシリンダ、例えばシリンダ71ないし71′における単
純な圧力測定によって監視できる。

更に自動制御の一部を遮断することができ、これによっ
て自動的な水平位置調整だけが残される。

自動制御装置は車両の自動的な水平調整に限られる。他
のすべての方法は運転手の指先感覚に任される。

既にはじめに述べたように、ある状態において車両の前
進運動に対して固定した車輪を引き寄せることが有利で
ある。また車両のフレームが常に水平位置に追従される
ように、ボードコンピュータをプログラミングすること
は必ずしも有利ではない。例えば非常に大きな勾配にお
いて、歩行脚の力ないし地面への足の接着力が、それら
が同時に作用する場合でも車両の登り運動に対して十分
でなくなることを防止する必要がある。

このような場合、揺動腕５は前方ないし後方へ揺動さ
れ、車輪６が固定されるようにする。足が地面に接した
ままで歩行脚が同時に前進歩行運動する場合、揺動腕５
は後方ないし上方に運動される。かかる推進・歩行過程
において、車両フレームは水平に調整する必要はない。
車両が第３図に示した構造をしている場合、揺動腕５の
運動中において支持体13が調整作用をする。次のかかる
過程の前に、車両を停止するために歩行脚が十分に安定
するまで、まず歩行脚を再び前方に運動する。

その後に一方あるいは両方の車輪の固定あるいは制動が
解かれ、揺動腕が前方に揺動される。この位置において
車両が次の推進・歩行過程を準備する。この複雑な前進
運動方式は急斜面を登る際に特に有利である。というの
は車両重量の垂直成分が後方に車輪に向けて移動するか
らである。

類似した推進・歩行過程は、車両が軟らかい地層の上を
移動する場合も有用であり、その場合車輪および歩行腕
の足は沈下する。

そのような場合、車輪を取り外して橇に置き換えること
も有利である。橇は逆向きの滑りを阻止する手段を備え
得る。上述した推進・歩行過程において、橇の使用は特
に有利である。というのはブレーキあるいは固定装置の
選択的な固定ないし釈放操作がなくなるからである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の制御および前進運動にとって必要で
   あり、組み込まれるか搭載された作業機器を駆動するた
   めに必要なエネルギーを供給する車両固有のエネルギー
   源を持った走行前進運動をするためのゲレンデ走行車両
   において、フレーム（１）の後ろに、高さ調整可能で制
   動ないし係止可能な２個の非駆動車輪（６）がそれぞれ
   揺動腕（５）によってヒンジ接続して設けられており、
   フレーム（１）の前に、それぞれ少なくとも３つの運動
   自由度を有する２本の駆動可能な歩行脚（4,4′）がヒ
   ンジ接続され、これらの歩行脚（4,4′）が普通に運転
   手によって手動制御で比例運動および動力操縦器を介し
   て選択的に運動でき、その場合制御が特にボードコンピ
   ュータ（COMP）によって行なわれ、少なくとも、 ａ） 車両の位置安定性に応じて車輪（６）を個々に高
   さ調整制御すること、 ｂ） 安定状態がゲレンデへの所定の設置圧力によって
   達成されるまで、一方あるいは両方の歩行脚の運動を拘
   束すること、 ｃ） 両側の車輪および一方の接地した歩行脚の設置圧
   力による３点支持に基づく安定性を計算し、それによっ
   て他方の歩行脚を釈放ないし係止すること、 ｄ） 記憶したプログラムに応じて種々の歩行方式を実
   施すること、 を満足させることを特徴とするゲレンデ走行車両。
2. 【請求項２】各歩行脚（４）が二重ヒンジ継手（41,4
   2）によってフレーム（１）に固定された上側脚部（4
   0）を有し、この上側脚部（40）が進行方向を決定する
   垂直軸を中心に揺動でき且つ水平軸を中心に揺動でき、
   上側脚部（40）の一端に水平軸を中心に揺動できる下側
   脚部（43）がヒンジ接続して設けられていることを特徴
   とする請求の範囲第１項記載のゲレンデ走行車両。