麦克纳姆轮车以及运行方法与流程

本发明涉及一种尤其用于运输载荷的按照权利要求1的前序部分所述的麦克纳姆轮车，其具有沿着纵轴和垂直于纵轴定向的宽度轴延伸的底盘，所述底盘具有至少四个麦克纳姆轮驱动器(概括来说：麦克纳姆轮驱动器件)，所述麦克纳姆轮驱动器能够通过控制器件进行控制以实现麦克纳姆轮车的全方向运行。本发明还涉及一种用于运行这种车的按照权利要求17的前序部分所述的方法。

麦克纳姆轮车是普遍已知的。在麦克纳姆轮中，在轮辋(亦称“轮圈”或“轮缘”)的周向上以相对于轮辋的旋转轴线成角度地、大多45°可旋转地装有多个可旋转地支承的、通常呈桶状的滚子。轮辋不与地面接触，而是只有前述滚子与地面接触。在此，滚子不具有直接的驱动器并且因此能够自由地围绕其相应的滚子旋转轴线(其相对于轮辋或者麦克纳姆轮旋转轴线成角度地延伸)旋转。而整个麦克纳姆轮可以由驱动器、通常是具有可变的旋转方向和可变的转速的电动机驱动。已知的麦克纳姆轮车通常具有四个轮，它们布置为矩形。通过相应地控制麦克纳姆轮的驱动器，可以通过单独地选择麦克纳姆轮相对于地面(车道)的旋转方向由单独的麦克纳姆轮的向量之和调节车的整体运动方向，其中，可以实现任意的车运动方向，也就是全方向的运行。

由wo2013/041310a1描述了一种相对于迄今已知的麦克纳姆轮改进的麦克纳姆轮，其特征在于，两个分别承载可旋转的滚子的麦克纳姆轮轮辋通过减振器件相互连接，所述减振器件允许轮辋彼此减振地相互运动，由此避免迄今的麦克纳姆轮车的不受控的悬浮状态，所述悬浮状态由于轮辋旋转时每个滚子的沿着滚子移动的支撑点的转换产生。

用于全方向运行的麦克纳姆轮车、尤其是具有前述改进的麦克纳姆轮的麦克纳姆轮车证明是可行的。由于相对于传统滚动轮的较复杂的麦克纳姆轮结构，麦克纳姆轮的最大承载负荷受到严格限制，由此，麦克纳姆轮车迄今只能受限地用于承载负荷(载荷)或者用于驱动特别重的交通工具。

与麦克纳姆轮车的受限的承载负荷问题无关，在麦克纳姆轮车中的普遍问题是，所述车必须具有与通常需要运输的载荷相适配的尺寸，尤其是车宽度设计为，使得运输载荷时的倾斜力矩最小化和/或车尺寸设计为，使得可以容纳载荷，然而这导致麦克纳姆轮车的宽度对于不具有或者具有载荷的行驶超尺寸。之前的描述也适用于麦克纳姆轮车的长度。然而，前述超尺寸对于无载荷运行导致车辆在未使用的时间需要较大的停车面积。也可能由于尺寸而不能驶过某些位置。

us2013/068543a1描述了一种麦克纳姆轮车和两个底盘区段，它们可围绕折叠轴线相对折叠。us2003/006693a1也描述了一种麦克纳姆轮车，其具有可彼此相对折叠地布置的底盘区段。

cn104149857a示出了一种麦克纳姆轮车，其中通过主轴传动实现了底盘区段的距离可变性。

因此由前述现有技术出发，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种麦克纳姆轮车，其根据具有和/或不具有载荷的应用情况实现了良好的机动性。在此，根据应用情况使运输载荷期间的倾斜力矩最小化或者提供也能毫无问题地容纳较大载荷的可能性。此外，这种麦克纳姆轮车能够保存或者搁放在尽可能小的停车面积上。本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种用于这种麦克纳姆轮车的优化的运行方法。

该技术问题通过具有权利要求1所述特征的麦克纳姆轮车解决，也就是在按照本发明所述类型的麦克纳姆轮车中，底盘包括具有麦克纳姆轮车的麦克纳姆轮驱动器中的至少两个的第一底盘区段和具有麦克纳姆轮车的麦克纳姆轮驱动器中的至少两个的第二底盘区段，其中，所述第一和第二底盘区段沿着第一调节轴相邻地布置，并且第一和第二底盘区段距离可变地机械式地相互连接(所述机械式连接即使在不同地调节距离时也存在或者保持不变)，并且第一和第二底盘区段之间沿着第一调节轴的距离能够通过借助控制器件控制第一底盘区段的至少一个麦克纳姆轮驱动器和/或第二底盘区段的至少一个麦克纳姆轮驱动器进行调节。换而言之，所述第一和第二底盘区段的相对移动调节通过控制器件控制麦克纳姆轮驱动器器件而实现。

在运行方法方面，所述技术问题通过权利要求17所述的特征解决，也就是在按照本发明所述类型的方法中，通过借助控制器件控制第一底盘区段和/或第二底盘区段的至少一个麦克纳姆轮驱动器调节第一和第二底盘区段之间沿着第一调节轴的距离。

本发明的有利的扩展设计在从属权利要求中给出。在本发明的范围内包括由至少两个在说明书、权利要求书和/或附图中公开的特征的所有组合。

为了避免重复，在装置方面公开的特征也视为在方法方面公开并且要求保护。同样地，在方法方面公开的特征也视为在装置方面公开并且要求保护。

本发明基于的理念是，将底盘设计为多构件式，也就是这样设计，使得底盘具有至少两个底盘区段，它们分别承载两个麦克纳姆轮驱动器并且所述底盘区段距离可变地(间接或者直接地)机械式相互连接，也就是这样连接，使得尽管距离改变，但底盘区段之间沿着调节轴的距离在保持机械式连接的情况下、例如通过实现伸缩式或者轨道式连接而保持。按照本发明还规定，前述沿着(第一)调节轴相邻的底盘区段的沿着(第一)调节轴的距离的调节通过相应地控制底盘区段的麦克纳姆轮驱动器这样实现，从而产生使底盘区段彼此靠近或者远离地移动的力。对于优选的情况，也就是前述调节轴沿宽度延伸的方向并且因此优选平行于麦克纳姆轮驱动器的麦克纳姆轮的旋转轴线延伸，可以通过车辆区段的麦克纳姆轮的相对旋转并且同时使麦克纳姆轮制动或者固定或者较慢地旋转，尤其通过相应地控制对置的底盘区段的配属的驱动器，增大底盘区段之间的距离并且因此在整体上扩宽底盘。为了变窄，也就是为了减小底盘区段的距离，可以使底盘区段之一的麦克纳姆轮驱动器的麦克纳姆轮再次相对地、然而分别以相反的旋转方向旋转，而对置的底盘区段的麦克纳姆轮优选(然而不强制地)固定或者通过相应的控制被制动。

如果备选地应改变车的长度，则前述调节轴沿车辆长度轴的方向延伸并且因此优选垂直于麦克纳姆轮驱动器的麦克纳姆轮的旋转轴，前述底盘区段沿车辆纵向相邻地布置。为了延长车辆，也就是为了使底盘区段彼此距离更远，例如可以使布置在底盘区段上的麦克纳姆轮沿着共同的旋转方向旋转，而相邻的底盘区段的麦克纳姆轮驱动器或者麦克纳姆轮更慢地旋转或者被制动或者固定。也可行的是，最后的麦克纳姆轮驱动器与其它的麦克纳姆轮驱动器相反地旋转。与麦克纳姆轮驱动器的具体控制无关，所述控制必须这样进行，从而产生力向量，其使底盘区段朝期望的方向沿着调节轴相对彼此运动。

特别优选的是之后还将阐述的实施形式，其中底盘的宽度和长度均通过相应地控制麦克纳姆轮驱动器改变，其中，为此所需的力至少部分地、优选全部地通过相应地控制麦克纳姆轮驱动器产生，所述麦克纳姆轮驱动器与传统轮相反，不产生能够实现机械转向的、与底盘的纵向延伸成角度地定向的力向量。这些力向量如何可以通过相应的控制产生在原则上是已知的，按照本发明，相应的控制在定义的距离变化中由至少两个分别承载两个麦克纳姆轮驱动器的底盘区段沿着调节轴实现，所述调节轴可以在车辆的宽度延伸方向或者长度延伸方向上，也就是尤其平行于麦克纳姆轮的旋转轴或者备选地垂直于其定向。麦克纳姆轮或者麦克纳姆轮辋的旋转轴的前述定向不是强制的，然而对于简化的可调节或者控制性是有利的。因此例如可行的是，至少一个麦克纳姆轮驱动器的至少一个麦克纳姆轮的旋转轴机箱对于车辆纵轴也相对于车辆宽度轴成角度地布置，也就是与前述轴分别形成不同于90°的角度。在这种情况下，第一调节轴在宽度可调节性和长度可调节性中均与前述麦克纳姆轮旋转轴成角度地延伸，尽管如此，沿纵向或者宽度方向间隔的底盘区段的距离仍可通过借助麦克纳姆轮驱动器相应地产生力向量而改变并且落入本发明的范围。

按照本发明的方案设计的麦克纳姆轮车以及按照本发明的运行方法提供了相对于已知的麦克纳姆轮车多方面的优点，并且尤其在麦克纳姆轮车的宽度可调节性上利用了麦克纳姆轮驱动器的特殊性能，所述麦克纳姆轮驱动器分别包括至少一个麦克纳姆轮和至少一个驱动发动机、尤其是驱动电机。因此，尤其是只通过相应地控制麦克纳姆轮或者麦克纳姆轮驱动器能够改变车辆宽度和/或车辆长度，由此麦克纳姆轮车一方面可以在无载荷运行中、尤其是搁放在停车位上时占据最小的地面面积。此外，基于尺寸可变性可以驶过在具有最大尺寸的其它情况下不能驶过的可能位置。此外，首次能够使底盘与载荷、尤其是载荷尺寸适配，以便例如能够在载荷、尤其是底板的尺寸设计不同的情况下行驶或者甚至区段性地从侧面驶过载荷，以便随即通过之后还将阐述的、优选设置的抬升器件承接所述载荷或者再次卸载。在需要时也可行的是，这样调节尺寸，以使倾斜力矩最小化。

如上所述，至少两个相对彼此可沿调节轴调节的底盘区段分别承载两个麦克纳姆轮驱动器，以产生用于相对调节所述底盘区段的力。如上所述，每个麦克纳姆轮驱动器包括至少一个驱动发动机、尤其是电动机和至少一个优选只能围绕旋转轴、尤其是驱动器旋转轴旋转的麦克纳姆轮。与传统的驱动轮不同，所述麦克纳姆轮优选不能围绕垂直于旋转轴定向的铰接轴旋转。麦克纳姆轮又分别能够围绕旋转轴旋转并且承载分布在周向上的、优选桶状的滚子，麦克纳姆轮可以通过滚子在地面上滚动，其中，滚子的滚子旋转轴相对于相应的麦克纳姆轮旋转轴或者麦克纳姆轮的轮辋旋转轴成角度地布置。麦克纳姆轮驱动器以本身已知的方式单独地或者分组地通过控制器件进行控制或者能够进行控制，以实现车辆的全方向运行，因此麦克纳姆轮或者麦克纳姆轮组能够以个性化的速度或者旋转方向旋转，其中，麦克纳姆轮车的期望的或者预设的(整体或者说合成的)运动方向(或者分别承载两个麦克纳姆轮驱动器的底盘区段彼此间的部分运动或者相对运动)由麦克纳姆轮的单独向量之和产生。以此方式，尽管优选省去了机械转向，仍可以实现每个任意的运动方向，也就是全方向的运行，并且能够实现整个麦克纳姆轮车在所述位置和/或在麦克纳姆轮车沿期望的运动方向运动时的旋转或者转向。

优选省去除麦克纳姆轮之外的用于底盘的宽度和/或长度调节的附加驱动器。

在实现距离可变的机械式固定方面存在不同可能性。重要的是，底盘区段以沿着调节轴的不同距离间接地或者直接地相互机械连接或者保持连接。为此在最简单的情况下，可以在沿着调节轴可相对调节的底盘区段之间实现机械式的伸缩连接。也可以考虑将底盘区段中的一个或者两个布置为可沿着连接轨道调节等。也可以将两个底盘区段(连接底盘区段)间接地通过另一底盘区段相互连接，例如分别通过伸缩管伸缩或者类似的机械连接并且为了改变底盘区段彼此的距离，至少一个底盘区段相对于另一个、尤其是中间的连接底盘区段的距离可以通过控制麦克纳姆轮驱动器改变。

如开头提到的，特别优选的是，两个底盘区段分别通过两个麦克纳姆轮驱动器，也就是第一底盘区段和第二底盘区段能够沿着第一调节轴通过相应地控制麦克纳姆轮车的麦克纳姆轮驱动器进行调节。在此，第一调节轴可以沿着车辆纵向或者沿着车辆宽度方向延伸。特别优选的是这种实施形式，其中两个底盘区段，也就是分别承载车辆的两个麦克纳姆轮驱动器的第三和第四底盘区段沿着第二调节轴通过相应地控制麦克纳姆轮驱动器是距离可变的，其中，第二调节轴优选垂直于第一调节轴、也就是沿车辆的纵向或者宽度方向延伸。第三和第四底盘区段必须在距离可变性的范围内沿着第二调节轴距离可变地机械式地(直接或者间接地)相互连接，其中，在此同样可以实现之前描述的解决方案。

特别优选的是这种实施形式，其中，第三和第四底盘区段分别形成第一和第二底盘区段的部分底盘区段(部分区段)，因此优选存在四个部分底盘区段，它们能够成对地组合为用于沿着第一调节轴改变距离的第一和第二底盘区段并且备选地或者同时成对地组合为用于沿着第二调节轴改变距离的第三和第四底盘区段。特别优选的是，第三和第四底盘区段的麦克纳姆轮驱动器是第一和第二底盘区段的麦克纳姆轮驱动器，因此例如第三底盘区段承载第一底盘区段的麦克纳姆轮驱动器和第二底盘区段的麦克纳姆轮驱动器，第四底盘区段同理。这种车辆总共具有四个麦克纳姆轮驱动器，其中，当然也可以为了实现更大的驱动力矩设置多于四个麦克纳姆轮驱动器并且优选分布在底盘区段或者底盘部分区段上。

之前描述的麦克纳姆轮具有最大程度的灵活性并且能够在长度和宽度上适配，尤其可以只通过相应地控制麦克纳姆轮车的麦克纳姆轮驱动器进行适配。

在具有至少四个底盘部分区段的实施形式中，所述底盘部分区段分别承载至少一个麦克纳姆轮驱动器并且能够成对地组合形成第一和第二底盘区段并且成对地组合形成第三和第四底盘区段，其中可行的是，所有的部分底盘区段直接机械式地距离可变地相互连接或者通过另一个、尤其是中间的连接底盘区段相互连接。然而特别优选的是这种实施形式，其中，四个部分底盘区段u形地距离可变地这样相互连接，使得例如第一和第二底盘区段沿着第一调节轴只能通过第三底盘区段或者备选地第四底盘区段的部分底盘区段相互连接，其中，所述直接相互连接或者通过连接底盘区段间接相互连接的部分底盘区段沿着第二调节轴分别与第四底盘区段或者备选地第三底盘区段的部分底盘区段相连。由此形成u形结构。

特别相宜的是，在麦克纳姆轮车的一种实施形式中，所述麦克纳姆轮车具有抬升器件，其用于改变垂直于纵轴和宽度轴定向的、处于优选由升降托架构成的载荷支承面与麦克纳姆轮驱动器之间的高度距离。优选地，抬升器件设计为，使得通过所述抬升器件能够抬升载荷，例如集装架或货板。

业已证明特别有利的是这种实施形式，其中，抬升器件的支承面，尤其是具有两个叉尖的形式为铲车叉的升降托架布置在第一和第二底盘区段之间，因此通过沿着第一调节轴改变第一和第二底盘区段的距离能够与不断增加的载荷适配，尤其方式为将第一和第二底盘区段平行于升降托架的纵向延伸从待装载的载荷侧面驶过并且在承接载荷之后通过操作抬升器件能够通过相应地控制麦克纳姆轮驱动器再共同地行驶一段路程。

对于设置之前已经讨论的连接底盘区段的情况，优选的是，将抬升器件布置或者固定在连接区段上，通过所述连接底盘区段距离可变地将两个对置的底盘区段，尤其是第一和第二底盘区段相互连接。

为了实现麦克纳姆轮车的提高的承载力或者装载可能性，在本发明的扩展设计中规定，除了麦克纳姆轮，还设置固定在底盘上或者可移动地支承或者固定在底盘上的尤其是高度可调的承载元件上的支撑器件(形式不是麦克纳姆轮)，以便将麦克纳姆轮车的底盘和可能的载荷的一部分重力、尤其是主要一部分重力支撑在地面(车道)上。同时在扩展设计的范围内规定，限制底盘和可能的加装件和/或可能的载荷的通过麦克纳姆轮支撑在地面上的重力分量，以便由此防止麦克纳姆轮的不允许的过载。为此，麦克纳姆轮相对于底盘(平行于车辆和/或载荷的重力方向)弹性地固定在底盘或者底盘区段上，也就是借助力存储器件固定，所述力存储器件这样设计和布置，使得只有总重力的部分重力需要由麦克纳姆轮支撑在地面上，在此，力存储器件必须沿竖直方向(也就是平行于重力方向)和/或垂直于(至少以弹簧力分量)底盘的面延伸或者由麦克纳姆轮定义的用于支撑在地面上的支撑平面地弹性地设计。在此，力存储器件优选设计为，使得弹簧行程受限，因此在支撑器件支撑在地面上时保留或者形成(沿重力方向的)剩余弹簧行程。对于支撑器件也应被弹性支承的情况(也是可选的)，力存储器件的弹簧刚性优选小于可选的弹簧刚性，优选是布置于支撑器件与底盘之间的支撑力存储器件，通过它们在必要时弹性地相对于底盘支承支撑器件。

最终在扩展设计的范围内实现这样的麦克纳姆轮车，其通过相应地控制麦克纳姆轮或者其驱动器能够保持其全方向的运行方式并且同时能够运输相对较大的载荷，因为由于麦克纳姆轮相对于底盘的相应的弹性支承和附加地设置支撑器件确保了，只有底盘和/或可能的载荷的部分重力分量通过麦克纳姆轮支撑在地面上，而其它的或者说剩余的重力分量、尤其是较大的重力分量能够通过支撑器件支撑在地面上。为此，支撑器件的支撑面和麦克纳姆轮的支撑面共同处于地面上，尤其是处于共同的平面中(在理想平坦地面中)。

在此优选地，力存储器件的弹簧刚性或者弹簧力这样与底盘、可能的加装件和/或可能的载荷的重力协调适配，使得尽管通过麦克纳姆轮支撑的重力分量有限，但仍有充分的重力分量通过麦克纳姆轮支撑或者可支撑在地面上，以保证麦克纳姆轮在地面上的(充分的)牵引力，以确保进行麦克纳姆轮车的全方向运动。尤其应确保的是，牵引力足够用于将所谓的启动力矩传递到地面上或者支撑在地面上，所述启动力矩是克服车辆的滚动阻力所需的。

在此，麦克纳姆轮驱动器、底盘和支撑器件形成不可分割的单元，它们共同运行，优选对于没有载荷的情况这样运行，使得支撑器件如之后还将在有利的扩展设计的范围内阐述的那样不支撑在地面上。除了按照扩展设计的麦克纳姆轮车的用于承载载荷的基本适配，基于本发明也首次可行的是，构建相对较重的麦克纳姆轮车，其例如具有较重的持久的加装件，并且这些加装件的重力只部分地通过麦克纳姆轮并且另一部分通过支撑器件支撑在地面上。特别优选的是，在本发明的范围内可以实现这样的车辆类型，其中在底盘上固定有抬升器件，通过它们能够调节载荷相对于底盘的高度。这种实施形式实现了在载荷下方行驶，借助抬升器件调节载荷相对于底盘的高度，因此载荷重力的一部分通过支撑器件支撑在地面上并且只有一部分重力通过麦克纳姆轮支撑，其中，所述重力分量选择的足够用于确保麦克纳姆轮在地面上的牵引力。

在支撑器件的具体设计方案方面存在不同的可能性。在最简单的情况下，支撑器件通过麦克纳姆轮的驱动拖曳式地在地面上运动。然而特别优选的是，支撑器件为了摩擦最小化与底盘共同通过麦克纳姆轮的驱动滚动地在地面上运行地设计。在此特别优选的是，支撑器件具有可以围绕优选平行于地面延伸的旋转轴、优选360°旋转的负载轮，形式尤其为负载滚子，其可以在车辆转换方向时通过相应地控制麦克纳姆轮的驱动器围绕优选垂直于负载轮的旋转轴延伸的转向轴相对于底盘旋转。特别相宜的是，设置多个这样设计和铰接布置的负载轮，以改善负载分布。特别优选的是设置四个、限定矩形的角的负载轮。在此，至少一个负载轮优选设计为“传统的轮，不具有附加的可相对于轮旋转的滚子”，也就是不设计为麦克纳姆轮并且优选不是主动的，而是只间接地通过麦克纳姆轮驱动。优选地，至少一个负载轮也不能主动地借助转向驱动器围绕铰接轴旋转，而是只能被动地通过车辆的相应方向转换旋转，其中，也可以实现具有主动的也就是主动转向的实施形式，其根据车辆方向使负载轮围绕铰接轴被直接驱动地旋转。作为对可围绕旋转轴以及铰接轴旋转的负载轮的补充或备选也可以考虑的是，设置形式为可旋转地、尤其是布置在保持架中的滚子的支撑器件，其可以全方向地滚动并且因此随着由麦克纳姆轮驱动器预设的车辆方向运动。原则上也可以考虑的是，设置形式为可旋转的链条的支撑器件，其形式为链条车，其中，在这种情况下优选的是，设置用于使这种链条驱动器(链条在此也可以由橡胶弹性的材料制成)翻转的主动转向，以便由此调节与麦克纳姆轮的相应行驶方向有关的链条驱动器的优选定向。然而与支撑器件的具体设计方案无关地，支撑器件优选不能主动地，而是只能间接地通过麦克纳姆轮驱动器驱动。

尤其对于设计用于承载或者运输载荷的车辆业已证明有利的是，这样设计或者放置用于麦克纳姆轮的力存储器件，使得支撑器件在底盘没有载荷加载(可能还有加装件)时布置在由麦克纳姆轮定义的支撑平面上方，也就是地面上方，并且在有尺寸或者较重的载荷加载时才在同时或者自动地提高力存储器件的弹簧应力的情况下与底盘共同下降。换而言之，特别有利的实施形式是，支撑器件在麦克纳姆轮空载行驶时不接触地面，而是在施加相应的载荷时才接触地面，所述载荷同时用于使将麦克纳姆轮弹性地支承在底盘上的器件拉紧，其中，如已经阐述的那样，即使对于在由麦克纳姆轮定义的支撑平面中的支撑器件，也应保留平行于重力方向的力存储器件的剩余弹簧行程，尤其用于能够补偿地面的不平整性并且用于防止必须通过麦克纳姆轮支撑过大的负载。这是重要的，以便在地面不平整时也能确保麦克纳姆轮车的受控的全方向运行。

业已证明特别有利的是，支撑器件高度可调地布置或者固定在底盘上，使得由支撑器件形成的支撑面(所述支撑器件通过所述支承面将部分负载、也就是重力分量支撑在地面上)与地面或者由麦克纳姆轮定义的支撑平面之间的距离并且因此前述支撑面与底盘的距离是可调的，以便能够调节力存储器件在底盘装载有载荷直至支撑器件的支撑面到达地面和/或可选的支撑力存储器件相应于载荷重量被最大地拉紧时运行的弹簧行程。通过所述措施同时调节了由麦克纳姆轮支撑在地面上的最大重力。如之后还将阐述的，距离调节优选根据所测量的载荷重力进行。

如本文开头已经说明的，可以实现这样的实施形式，其中只借助力存储器件相对于底盘弹性地支承麦克纳姆轮以限制最大承载或者支撑的载荷，而不是支撑器件。备选地可以考虑，不只是相对于底盘弹性地支承麦克纳姆轮，而是附加地也借助支撑力存储器件支承支撑器件，其中，支撑力存储器件的弹簧刚性优选大于力存储器件的弹簧刚性，以便由此确保只有部分重力通过麦克纳姆轮支撑或者可以支撑在地面上。

特别适宜的是，力存储器件设计为，使得即使对于通过载荷加载的麦克纳姆轮车，仍保留力存储器件的平行于重力方向的剩余弹簧行程，以确保剩余弹簧能力。换而言之优选的是，理论上在到达止挡之前最大可经过的平行于重力方向的弹簧行程、也就是相应的弹簧行程分量长于支撑器件的支撑面与地面或者与由麦克纳姆轮定义的支撑平面在未装载状态下的距离和/或长于可选的支撑力存储器件平行于前述重力方向的最大弹簧行程。

为了在不同的载荷下确保麦克纳姆轮驱动器或者麦克纳姆轮在地面上的足够牵引力，业已证明有利的是，用于调节力存储器件的预紧和/或力存储器件在弹簧力提高时直至支撑器件处于地面上或者达到由麦克纳姆轮定义的支撑平面和/或直至可选的支撑力存储器件相应于载荷最大地拉紧时能够经过的最大弹簧行程的器件是可调节的，并且因此最大可由麦克纳姆轮支撑在地面上的重力分量也是可调节的。在此可以指的是手动地或者优选借助促动器件、尤其是电动驱动器驱动的器件以调节预紧和/或弹簧行程。力存储器件的前述弹簧行程例如可以通过改变支撑器件的支承面与地面或者底盘的距离进行调节，通过相应地将支撑器件布置为可相对于底盘调节高度。对于支撑器件通过相应的支撑力存储器件相对于底盘弹性支承的情况，作为对前述用于调节力存储器件的预紧的器件的补充或备选，可以设置用于调节支撑器件在车辆上的预紧的(手动或者被促动的)器件。

特别相宜的是，如提到的那样，力存储器件或者可能的支撑器件的预紧和/或力存储器件的(最大)弹簧行程(尤其是支撑器件的支撑面与麦克纳姆轮支撑平面或者与地面的距离)可以根据载荷重力进行调节，其中特别优选的是，调节可以自动化地、也就是通过促动器件进行。业已证明特别相宜的是，相应的重力可以借助麦克纳姆轮车的测量器件确定。麦克纳姆轮车具有重力测量器件，其这样设计和布置，使得载荷的重力或者可通过支撑器件或者至少一个麦克纳姆轮支撑在地面上的载荷重力分量是可测量的，其中，所述测量器件(力测量器件)信号传导地与用于控制前述促动器件的相应控制器件相连，其中，控制器件根据测量器件的传感器信号、也就是根据载荷重量(或者重力分量)改变或者说调节用于调节力存储器件的预紧和/或前述弹簧行程和/或可能的支撑力存储器件的预紧的促动器件，以便一方面限制麦克纳姆轮的负载，并且另一方面确保足够的牵引力，尤其用于克服麦克纳姆轮车的滚动阻力。

对于将麦克纳姆轮车设计为负载车辆(其适合并且确定用于容纳或者运输载荷)的优选情况，业已证明有利的是，在底盘上布置有尤其是可倾斜的装载装置，优选是用于容纳载荷的装载槽。

作为补充或备选，可以在底盘上设置抬升器件(距离改变器件)，用于相对地调节载荷相对于底盘的高度(距离调节)，其中，在麦克纳姆轮车的优选设计方案中，其具有在没有载荷加载时从地面上抬升或者相间隔的支撑器件，所述抬升器件使底盘朝向地面运动并且在此拉紧麦克纳姆轮的力存储器件，直至支撑器件到达地面和/或可选的支撑力存储器件拉紧。换而言之，抬升器件设计用于相对于底盘调节抬升或支承或运输面。抬升器件优选地包括叉，尤其是形式为铲车或者抬升平台的抬升叉，其中，抬升叉或者抬升平台形成或者定义用于容纳负载的抬升器件的前述支承或者运输面。优选地，用于装载载荷的支承或者运输面平行于由麦克纳姆轮定义的支撑面定向或者布置。

在用于尤其与相应驱动器(尤其是分别一个电动机)共同地弹性支承麦克纳姆轮的力存储器件的具体设计方案方面存在不同可能性。在最简单的情况下，力存储器件(弹簧器件)设计为经典的弹簧，例如压力弹簧，如螺旋弹簧和/或扭转弹簧；力存储器件也可以具有不同构造的弹簧的组合。优选地，这些弹簧由金属制成和/或由于其几何形状弹性地设计。同样可以考虑的是，力存储器件包括气压弹簧或者液压弹簧或者由机械弹簧、气压弹簧和/或液压弹簧构成的组合。也可以考虑的是，只或者附加地基于材料选择(例如弹性体材料)设置弹性的或者存储力的力存储器件。重要的是，力存储器件这样设计和布置，使得所述力存储器件对于支撑在地面上的支撑器件用于限制由麦克纳姆轮支撑的重力，也就是用于力缓冲。

特别优选的是，麦克纳姆轮，尤其是与其驱动器共同地，也就是麦克纳姆轮驱动器通过弹性支承的支撑臂布置在底盘上或者相对于其弹性支承地布置，其中，支撑臂可翻转地固定在底盘上，使得力存储器件的弹簧应力通过支撑臂的翻转改变。特别优选的是这种实施形式，其中，用于调节力存储器件预紧的翻转角可以手动地或者借助促动器件改变，以改变需要由麦克纳姆轮承载的重力或者重力分量。在此，业已证明特别有利的是，力存储器件包括扭转弹簧，其可通过支撑臂的翻转拉紧。

为了确保最佳的地面接触并且为了避免由现有技术已知的悬浮状态，业已证明有利的是，如由wo2013/041310已知的麦克纳姆轮包括两个轮辋，它们分别在其周向上承载可旋转地布置的滚子，其中，轮辋通过减振器件相互连接，所述减振器件允许轮辋受限地相对运动，尤其是沿周向和/或垂直于麦克纳姆轮旋转轴和/或垂直于轮辋的轮辋旋转轴和/或彼此倾斜角度地相对运动。麦克纳姆轮优选如前述国际专利申请描述的那样设计。

按照本发明，第一底盘区段和第二底盘区段可通过控制麦克纳姆轮驱动器件沿着第一调节轴、尤其是平移式地移动，其中，与由现有技术已知的折叠解决方案相反，由用于调节距离的移动不会产生垂直于纵轴以及垂直于宽度轴测量的麦克纳姆轮车的高度变化。在本发明的扩展设计中，第三和第四底盘区段(如果存在)可以通过相应地控制麦克纳姆轮驱动器沿着第二调节轴、尤其是平移式地移动，其中优选地，也不会由这种用于改变距离的移动产生垂直于纵轴和垂直于宽度轴测量的麦克纳姆轮车的高度改变。

本发明也涉及一种系统，其包括前述麦克纳姆轮车以及由其承载的(可再取下或者移除的)载荷，其中，载荷的重力部分地通过麦克纳姆轮并且部分地通过支撑器件支撑在地面上。此外，本发明涉及一种用于运行按照本发明的方案设计的麦克纳姆轮车的方法。所述方法的核心在于，底盘的和/或麦克纳姆轮的载荷的重力的一部分和重力的另一部分通过支撑器件支撑在地面上。在此优选的是，通过麦克纳姆轮支撑的重力根据测量的载荷重力进行调节。尤其通过相应地适配力存储器件的预紧和/或力存储器件的弹簧行程、尤其是直至支撑器件到达地面和/或直至可选的支撑力存储器件到达由载荷引起的最大弹簧应力时力存储器件必须经过的最大弹簧行程。

本发明的其它优点、特征和细节由以下根据附图对优选实施例的描述得出。在附图中：

图1a-图1d示出从下方观察的按照本发明方案设计的麦克纳姆轮车，其处于不同的运行状态或者与彼此相邻布置的底盘区段具有不同距离；

图2以示意图示出按照本发明方案设计的麦克纳姆轮车在不同运行状态时的俯视图；

图3和图4示出按照本发明方案设计的麦克纳姆轮车的备选实施形式，其具有包括抬升器件的升降托架，所述抬升器件垂直于第一调节轴延伸并且布置在可沿调节轴改变距离的第一和第二底盘区段之间的区域中；

图5示出按照本发明方案设计的具有抬升器件的麦克纳姆轮车的另一备选实施形式；

图6a以不具有载荷的侧视图示出按照本发明方案设计的麦克纳姆轮车的可能实施形式；

图6b示出按照图6a的麦克纳姆轮车具有载荷的情形；

图7以从下方的视图示出按照本发明方案设计的麦克纳姆轮车的可能实施形式；

图8以侧视图示出按照本发明方案设计的麦克纳姆轮车的备选实施形式；

图9示出麦克纳姆轮车的另一备选实施形式，其按照本发明方案设计并且具有集成的抬升器件；并且

图10以侧视图示出按照本发明方案设计的麦克纳姆轮车的另一备选实施形式。

在附图中相同的元件和具有相同功能的元件以相同的附图标记表示。

在图1a至图1d中示出麦克纳姆轮车。所述麦克纳姆轮车总共包括四个麦克纳姆轮驱动器2a至2d，它们限定出假想的矩形的角。每个麦克纳姆轮驱动器2a至2d包括分别具有电动驱动器12a至12d的麦克纳姆轮3a至3d。所有的麦克纳姆轮驱动器2a至2d，更确切地说其电动驱动器12a至12d与未显示的用于单独驱动麦克纳姆轮3a至3d的控制器件相连，以确保全方向的运行。

麦克纳姆轮驱动器2a至2d固定地、尤其是通过之后还将阐述的力存储器件与底盘5相连。除了麦克纳姆轮驱动器2a至2d，底盘5还承载与其固定相连的支撑器件6，在此形式为分别围绕旋转轴7以及垂直于其定向的铰接轴8可旋转地支承的负载轮。支撑器件6既不能围绕旋转轴7也不能围绕铰接轴8借助单独的驱动器直接驱动，而是根据麦克纳姆轮车1基于麦克纳姆轮3a至3d的驱动器进行的运动而围绕所述轴旋转或者翻转。

麦克纳姆轮车1或者底盘5具有纵轴l以及垂直于纵轴定向的宽度轴b，其中，纵轴l垂直于麦克纳姆轮旋转轴20定向，麦克纳姆轮的轮辋可围绕所述旋转轴旋转。滚子旋转轴与麦克纳姆轮旋转轴20或者轮辋旋转轴成角度地定向，麦克纳姆轮辋在外周上以本身已知的方式承载的滚子可以围绕滚子旋转轴滚动。

底盘5具有带麦克纳姆轮驱动器2a和2b的第一底盘区段21a以及带麦克纳姆轮驱动器2b和2c的第二底盘区段21b。这两个底盘区段21a和21b的距离可以沿第一调节轴e1改变，所述第一调节轴在此例如沿着宽度延伸或者平行于宽度轴b延伸。为此，第一和第二底盘区段21a、21b机械地并且距离可变地沿着第一调节轴e1相互连接，例如通过布置在附图平面左侧并且在附图平面中从上向下延伸的未画出的伸缩式或者轨道式连接相连。

为了改变麦克纳姆轮车的宽度，也就是底盘5沿着宽度轴b的延伸，例如可以将麦克纳姆轮驱动器2c和2d如图1b所示地相对旋转。优选同时将麦克纳姆轮驱动器2a和2b制动或者固定。无论如何这样控制麦克纳姆轮驱动器2a至2d，使得力分量沿着第一调节轴e1作用在底盘区段21a和21b上，因此底盘区段21a和21b沿着第一调节轴e1相对彼此运动。同时或者时间错移地或者完全不能地，如图1c所示，为了进一步扩宽，将麦克纳姆轮驱动器2a至2b相对旋转，而例如麦克纳姆轮驱动器2d制动。由图1b和图1c形成的运动原则上也可以同时进行。无论如何重要的是，通过相应地控制麦克纳姆轮驱动器2a至2d，使第一和第二底盘区段21a和21b相对彼此沿着调节轴e1移动，同时保持距离可变的机械式连接。

由图1d尤其可以看出，除了第一和第二底盘区段21a和21b，底盘5还具有第三底盘区段21c和第四底盘区段21d。所述第三底盘区段21c包括麦克纳姆轮驱动器2a以及麦克纳姆轮驱动器2c，而第四底盘区段21d包括麦克纳姆轮驱动器2b和2d。通过相应地控制麦克纳姆轮驱动器2a至2d，例如通过制动或者固定麦克纳姆轮驱动器2a和2c并且同时使麦克纳姆轮驱动器2b和2d沿共同的旋转方向旋转，可以改变底盘区段21c和21d沿垂直于第一调节轴e1延伸的第二调节轴e2的距离，并且同时保持第三和第四底盘区段21c和21d沿着调节轴e2的距离可变的机械式连接。

原则上也可以实现这种实施形式，其中，车辆只能沿着调节轴之一e1或者e2移动。对于纵向可调性的情况，用e2表示的调节轴指的是第一调节轴e1并且底盘区段21c和21d指的是第一和第二底盘区段21a和21b。

在具体实施例中，底盘区段21a至21d分别由底盘5的部分底盘区段(部分区段)22a至22d的成对组合构成。

具体地，第一底盘区段21a由分别承载麦克纳姆轮驱动器2a或者2b的部分区段22a和22b构成，而第二底盘区段21b由具有麦克纳姆轮驱动器2c和2d的部分区段22c和22d构成，在此用于实现宽度可调性。为了实现长度可调性，第三底盘区段21c由具有麦克纳姆轮驱动器2a和2c的部分区段22a和22c构成，并且第四底盘区段21d由具有麦克纳姆轮驱动器2b和2d的部分区段22b和22d构成。

在图2中，在附图平面左侧示出麦克纳姆轮车1在其最小面延伸中的情形，其中，底盘区段21a至21d或者部分区段22a至22d的距离最小，而在附图平面右侧，底盘的宽度和长度均增大，如多次阐述的那样，原则上也可以实现只有宽度或者长度可变的实施形式。

在图3和图4中示出形式为负载运输车的麦克纳姆轮车1的一种特别优选的实施形式。只示例性地，所示的麦克纳姆轮车1只沿第一调节轴e1是距离可变的，其中，调节轴e1在此又与车辆的宽度轴b重合。麦克纳姆轮车1包括第一底盘区段21a和第二底盘区段21b，它们具有麦克纳姆轮驱动器2a和2b或者2c和2d，其分别垂直于调节轴e1依次地布置。两个底盘区段21a和21b沿着调节轴e1可移动地通过连接底盘区段23相连。换而言之，底盘区段21a和21b直接可移动地通过连接底盘区段23相连并且由此间接地距离可变地机械式相连。通过相应地控制麦克纳姆轮驱动器2a至2d，可以调节底盘区段21a和21b沿着第一调节轴e1的距离，也就是在图3a所示的最大距离与图3b所示的最小距离之间进行调节。在所有的相对位置中，底盘区段21a和21b的机械式连接保持不变。

可以看出，在连接底盘区段23上布置有抬升器件15，其包括升降托架16。所述升降托架16定义或者形成用于载荷10的支承面17。升降托架16处于第一和第二底盘区段21a和21b之间的区域中并且垂直于第一调节轴e1延伸。

前述结构设计在容纳载荷10(底架)之后能够通过相应地控制麦克纳姆轮驱动器2a至2d将底盘的宽度最小化，由此提高灵活性。

在需要时，图3和图4所示的只能改变宽度的麦克纳姆轮车1可以附加地设计为长度可变的，由此设置分别具有两个麦克纳姆轮驱动器2c和2d的第三和第四底盘区段21c和21d，其中为此优选地，与按照图1a至1d的实施例类似地，使用与设置用于实现宽度可调性的麦克纳姆轮驱动器相同的麦克纳姆轮驱动器2a至2d。

在图5中示出麦克纳姆轮车1。结构基本上与按照图3和图4的麦克纳姆轮车1的结构一致，按照图5的麦克纳姆轮车1附加地具有沿着第二调节轴e2的延伸可变性。为此，除了第一和第二车辆底盘区段21a和21b，附加地设置第三和第四底盘区段21c和21d。两个底盘区段21a和21b间接地通过连接底盘区段23距离可变地机械式相连。所述连接底盘区段23处于部分区段22b和22d之间和必要时上方或者下方的区域中。部分区段22d只还沿着第二调节轴e2与部分区段22c相连，类似于部分区段22b与部分区段22a。成对地配置类似于按照图1a至1d的实施例实现。

以下描述麦克纳姆轮驱动器21a至21d的与支撑器件结合的优选设置的弹性支承的工作方式，其中，没有描述前述的其它功能性或者宽度和/或长度可变性，其当然也在以下的实施变型方案中通过底盘5的多构件设计和麦克纳姆轮3的相应控制实现方式实现。

在图6a和图6b中再次示出按照本发明方案设计的麦克纳姆轮车1的基本原理。所述麦克纳姆轮车1总共包括四个麦克纳姆轮驱动器2，它们限定出假想的矩形的角并且在侧视图中只能看到两个沿车辆1的纵向相间隔的麦克纳姆轮驱动器。另外两个麦克纳姆轮驱动器处于附图平面之后。每个麦克纳姆轮驱动器2包括麦克纳姆轮3，其具有未显示的、布置于其上的电动驱动器。所有的驱动器以本身已知的方式与未显示的用于单独驱动麦克纳姆轮3的控制器件相连，以确保全方向的运行。底盘5设计为多构件式，以实现宽度和/或长度可变性(未示出，参见之前的视图)。

可以看出，麦克纳姆轮3与其驱动器2共同地通过力存储器件4相对于底盘5弹性地支承，底盘5承载麦克纳姆轮3及其驱动器。力存储器件4只示例性地在简化视图的范围内呈现为螺旋弹簧。当然其它的弹性支承也是可行的，重要的是，至少一个垂直于地面u定向的弹簧力分量作用在底盘5与麦克纳姆轮3之间。

除了麦克纳姆轮3，具有多个区段的底盘5承载与之固定相连的支撑器件6，在此形式为分别围绕旋转轴7以及围绕垂直于旋转轴定向的铰接轴8可旋转地支承的负载轮。

支撑器件6既不能围绕旋转轴7也不能围绕铰接轴8借助单独的驱动器直接驱动，而是根据麦克纳姆轮车1基于麦克纳姆轮3的驱动器进行的运动围绕旋转轴和铰接轴旋转或者翻转。

在图6a中示出不具有载荷的状态。在所示实施例中，基本上由底盘5产生的重力通过力存储器件4作用在麦克纳姆轮3上，因此麦克纳姆轮3在所示状态中将总重力支撑在地面上。由支撑器件6，更确切地说由负载轮构成的支撑面9(与地面的额定接触面)与地面u相间隔。

图6b示出按照图1a的麦克纳姆轮车1装上载荷(负载)10的情形。所述载荷具有xnm的重力f。由于载荷10或者由于其重力f，力存储器件4由于经过弹簧行程而拉紧，在所述弹簧行程中，具有载荷10的底盘5克服力存储器件4的弹簧力沿重力方向自动地向下移动，直至支撑器件6以其支撑面9支撑在地面上。力存储器件保留有较小的剩余弹簧行程，以补偿地面u的不平整性(剩余弹簧能力)。通过相应地选择力存储器件4和保留的剩余弹簧行程或者剩余弹簧能力，限制了需要通过麦克纳姆轮3支撑的重力。换而言之，只有载荷10的一部分重力通过麦克纳姆轮并且另一部分通过支撑器件支撑在地面上。力存储器件4这样选择，使得相对于载荷10或者相应的总重力形成麦克纳姆轮3在地面u上的足够牵引力，以便麦克纳姆轮车(全方向地)运动。

特别优选的是这种实施形式，其中，力存储器件4的预紧尤其可以根据待装载的载荷10调节和/或可选的在此未示出的支撑力存储器件的预紧可以根据待装载的载荷10调节，支撑器件6在需要时可以通过所述预紧相对于底盘5弹性地支承。同样可以考虑的是，调节在按照图1a的不具有负载的状态中的支撑面相对于地面的距离，以调节弹簧的弹簧行程并且由此调节剩余弹簧行程。

特别优选的是，至少一个前述调节根据载荷10的待确定的重力或者待确定的重力分量进行。为此，例如可以如图1所示地设置测量器件(力测量器件)11，例如在具有多个区段的底盘5上设置测量器件，通过所述测量器件可以确定载荷的重力。根据备选地也能在麦克纳姆轮车1外部确定的重力，手动地或者通过促动器件进行前述调节之一，其中特别优选的是，所述调节自动地根据测量器件11的传感器信号通过借助控制器件相应地控制促动器件进行。

图7示出从下方观察的麦克纳姆轮车1的可能的实施形式，其按照本发明的方案设计。可以看出四个限定出假想的矩形的角的麦克纳姆轮驱动器2，它们分别包括麦克纳姆轮3，所述麦克纳姆轮可以分别借助驱动器、在此分别是电动驱动器12驱动，以确保全方向的运行。驱动器12在此由控制器件13沿单独的方向和/或以单独的速度驱动。

每个麦克纳姆轮3包括多个分布在轮周向上的、优选桶状的滚子，其滚子旋转轴与麦克纳姆轮旋转轴成角度地布置，其中，两个相邻的麦克纳姆轮的麦克纳姆轮旋转轴优选对齐并且两个麦克纳姆轮对的麦克纳姆轮旋转轴相互平行地定向。

可以看出底盘5，其具有第一和第二可通过控制麦克纳姆轮3沿着第一调节轴e1相对彼此移动的底盘区段21a和21b，麦克纳姆轮驱动器2相对于底盘5弹性地支承。此外，底盘5承载支撑器件6，以承载负荷。

图8强烈示意性地示出麦克纳姆轮车1的优选实施形式。麦克纳姆轮驱动器2通过支撑臂14可翻转地铰接在底盘5上。支撑臂14分别配有形式为扭转弹簧的力存储器件4，其中，扭转弹簧优选可以通过单独的、未显示的驱动器预紧，以改变力存储器件的预紧。当然作为对扭转弹簧的补充或者备选，也可以使用设计不同的弹簧，例如气压弹簧或者螺旋弹簧。

在此也可以看出，除了麦克纳姆轮3，设有支撑器件6，通过所述支撑器件可以将待承载的载荷的一部分支撑在地面上。

图9以强烈示意性的视图示出麦克纳姆轮车1，所述麦克纳姆轮车的基本结构与按照图1a至图2的实施例一致。在底盘5上具有抬升器件15(距离改变器件)，用于改变由抬升器件15定义的用于待运输负载的支承面17与底盘5之间的距离。在具体实施例中，抬升器件15包括升降托架16，所述升降托架可以通过适当的、例如电动的驱动器相对于底盘5调节高度地布置。

作为补充或备选，可以实现备选的抬升器件15，例如形式为可通过活塞气缸装置、蜗杆传动装置或者剪刀式铰链驱动器或者类似驱动器调节高度的平台。驱动器优选包括发动机，尤其是电动机。

图10示出麦克纳姆轮车1的备选实施形式，其具有麦克纳姆轮驱动器2以及支撑器件6，所述支撑器件在没有载荷加载时与按照图1a和1b的实施例类似地从地面上抬高。支撑器件6包括可旋转并且可转向地布置的滚子，所述滚子固定在底盘5的高度可调的底盘区段上，所述底盘区段在所示实施例中称为承载元件18，所述承载元件也高度可调地固定在底盘5上。换而言之，支撑器件6高度可调地固定在底盘5上。承载元件18通过弹簧元件19支撑在底盘5上并且用于容纳载荷。在此，弹簧元件19的弹簧刚性小于力存储器件4的弹簧刚性，由此使承载元件18在负载加载时下降，直至支撑器件6或者其支撑面到达地面，其中在这种状态下确保了力存储器件4的剩余弹簧行程，因此只有部分重力通过麦克纳姆轮3支撑在地面上。

附图标记清单

1麦克纳姆轮车

2麦克纳姆轮驱动器

2a至2d麦克纳姆轮驱动器

3麦克纳姆轮

4力存储器件

5底盘

6支撑器件

7旋转轴

8铰接轴

9支撑面

10载荷

11测量器件

12麦克纳姆轮驱动器的驱动器

12a至12d麦克纳姆轮驱动器

13控制器件

14支撑臂

15抬升器件

16升降托架

17支承面

18支承元件

19弹簧元件

20麦克纳姆轮旋转轴

21a至21d底盘区段

22a至22d部分区段

23连接底盘区段

l纵轴

b宽度轴

e1第一调节轴

e2第二调节轴

u地面