Ski-to-door traveling vehicle

【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。