CN115038593A - 车轮以及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够以简单的构造维持平地行驶时的稳定性并且跨越台阶的车轮以及车辆。车轮(1)包括：外轮(10)，其绕车轮旋转轴线(AW)旋转；臂驱动齿轮(30)，其相对于外轮(10)独立地绕车轮旋转轴线(AW)旋转；臂(20)，其能够绕相对于外轮(10)固定的臂旋转轴线(AA)转动，若臂驱动齿轮(30)相对于外轮(10)相对地向一方向(正转方向(R1))旋转，则该臂(20)的一部分向比外轮(10)的外周面(11)靠径向外侧的位置突出，若臂驱动齿轮(30)相对于外轮(10)相对地向与一方向相反的另一方向(反转方向(R2))旋转，则将该臂(20)向比外轮(10)的外周面(11)靠径向内侧的位置收纳。

Description

车轮以及车辆
技术领域
本发明涉及车轮以及车辆。
背景技术
针对搭载于快递机器人、无人搬运台车(AGV；Auto Guided Vehicle)、搬运用推车、电动轮椅、清扫机器人和伙伴机器人等自动行驶车的驱动轮，要求一种跨越存在于行驶道路的台阶、凹凸、倾斜部、楼梯等障碍物以及进行升降的技术。在专利文献1中公开了一种车轮的构造：通过使在行驶轮的周向上被分割且被支承为能够在行驶轮的放射方向上进退开闭的多个分割部选择性地突出展开而与台阶卡合，由此跨越台阶。另外，在专利文献2中公开了一种车轮的构造：包括在闭合旋转位置时形成滚动周面且在展开旋转位置时向滚动周面外突出的、以周向预定间隔设置的多个滚动爪体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-155520号公报
专利文献2：日本特开2011-031796号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，专利文献1的车轮在车轮侧配置有针对各分割部的变形用的致动器，因此，从驱动源向旋转的致动器传递的传递部的机构较复杂。另外，专利文献2的车轮使车轮的外轮本身变形，因此，外轮不能成为完全的圆，在行驶时的稳定性方面存在问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够以简单的构造维持平地行驶时的稳定性并且跨越台阶的车轮以及车辆。
用于解决问题的方案
本发明的一技术方案的车轮包括：外轮，其绕车轮旋转轴线旋转；臂驱动齿轮，其相对于所述外轮独立地绕所述车轮旋转轴线旋转；以及臂，其能够绕相对于所述外轮固定的臂旋转轴线转动，若所述臂驱动齿轮相对于所述外轮相对地向一方向(例如，实施方式中的正转方向R1)旋转，则该臂的一部分向比所述外轮的外周面靠径向外侧的位置突出，若所述臂驱动齿轮相对于所述外轮相对地向与所述一方向相反的另一方向(例如，实施方式中的反转方向R2)旋转，则将该臂向比所述外轮的外周面靠径向内侧的位置收纳。
车轮在平地行驶时通过将臂收纳于比外轮的外周面靠径向内侧的位置而使外轮滚动。车轮由于在平地行驶时使未变形的外轮滚动，因此能够维持平地行驶时的稳定性。另外，车轮在台阶行驶时通过使臂向比外轮的外周面靠径向外侧的位置突出，从而能够使臂抓住台阶而驶过台阶。通过使外轮和臂驱动齿轮相对旋转这样的简单构造能够展开以及收纳臂。
在本发明的一技术方案的车轮中，所述臂包含与所述臂驱动齿轮啮合的齿部，若所述臂驱动齿轮相对于所述外轮相对地向所述一方向旋转，则该臂向所述另一方向旋转，若所述臂驱动齿轮相对于所述外轮相对地向所述另一方向旋转，则该臂向所述一方向旋转。由此，若臂驱动齿轮相对于外轮相对地向一方向旋转，则臂向另一方向旋转。也就是说，能够使从臂的驱动源到臂的传递路径的构造简单化。
在本发明的一技术方案的车轮中，在所述臂驱动齿轮不相对于所述外轮相对地旋转的情况下，所述臂维持突出的状态或者收纳的状态。由此，能够抑制车轮的意外变形，因此能够进行稳定的台阶行驶以及平地行驶。
在本发明的一技术方案的车轮中，所述臂在外周面的一部分包含凸状的第1圆弧壁部，在将所述臂收纳于比所述外轮的外周面靠径向内侧的位置的状态下，所述第1圆弧壁部的曲率中心与所述外轮的曲率中心相同且曲率半径与所述外轮的曲率半径相同。由此，在平地行驶时也能够使用由臂的驱动源产生的扭矩。
在本发明的一技术方案的车轮中，所述臂在外周面的一部分包含凹状的第2圆弧壁部，在所述臂的一部分向比所述外轮的外周面靠径向外侧的位置突出的状态下，所述第2圆弧壁部的一部分向比所述外轮的外周面靠径向外侧的位置突出。由此，在台阶行驶时，能够更加适当地使臂钩挂于台阶。
本发明的一技术方案的车轮包括：臂用致动器，其驱动所述臂驱动齿轮；外轮齿轮，其绕所述车轮旋转轴线与所述外轮一体地旋转；外轮驱动齿轮，其与所述外轮齿轮啮合，绕与所述车轮旋转轴线平行的旋转轴线旋转；以及外轮用致动器，其相对于所述臂用致动器独立地驱动，驱动所述外轮驱动齿轮。由此，车轮在平地行驶时以及台阶行驶时这两种行驶时，通过臂用致动器以及外轮用致动器的合成扭矩行驶，因此能够减小1台致动器的扭矩。
本发明的一技术方案的车轮包括：臂用致动器，其驱动所述臂驱动齿轮；以及电磁离合器，其能够通过有无通电来切换将所述臂用致动器的动力向所述外轮传递的状态和不将所述臂用致动器的动力向所述外轮传递的状态。由此，车轮仅包括1台致动器，因此不需要使多台致动器同步。也就是说，在对电磁离合器通电的状态下，臂能够维持展开状态或者收纳状态。另外，在未对电磁离合器通电的状态下，能够根据臂驱动齿轮的旋转方向进行臂的展开动作或者收纳动作。因而，车轮的控制较容易。
本发明的一技术方案的车轮包括：臂用致动器，其驱动所述臂驱动齿轮；第1止挡件，其位于一方向，限制所述臂向一方向旋转的旋转范围；以及第2止挡件，其位于另一方向，限制所述臂向另一方向旋转的旋转范围。由此，能够抑制车轮的意外变形，因此能够进行稳定的台阶行驶以及平地行驶。另外，在臂驱动齿轮向另一方向旋转的情况下，臂在向一方向的旋转被第1止挡件限制的状态下，经由第1止挡件以及臂旋转轴线相对地固定于外轮。由此，在臂处于闭合旋转位置的状态下臂驱动齿轮的扭矩向外轮传递，因此在平地行驶时也能够使用由臂的驱动源产生的扭矩。另外，在臂驱动齿轮向一方向旋转的情况下，臂在向另一方向的旋转被第2止挡件限制的状态下，经由第2止挡件以及臂旋转轴线相对地固定于外轮。由此，在臂处于展开旋转位置的状态下臂驱动齿轮的扭矩向外轮传递，因此能够使由臂的驱动源产生的扭矩适当地使用于台阶行驶。
本发明的一技术方案的车辆包括所述车轮和车身，所述车轮的所述车轮旋转轴线相对于该车身固定。车轮在平地行驶时通过将臂收纳于比外轮的外周面靠径向内侧的位置而使外轮滚动。由于包括在平地行驶时使未变形的外轮滚动的车轮，因此车辆能够维持平地行驶时的稳定性。另外，车辆在台阶行驶时通过使车轮的臂向比外轮的外周面靠径向外侧的位置突出，从而能够使臂抓住台阶而驶过台阶。通过使外轮和臂驱动齿轮相对旋转这样的简单的构造从而能够展开以及收纳车轮的臂。
发明的效果
根据本发明，能够提供能以简单的构造维持平地行驶时的稳定性并且跨越台阶的车轮以及车辆。
附图说明
图1是示意性地表示第1实施方式的车轮的结构的立体图。
图2是示意性地表示图1的车轮的结构的侧视图。
图3是表示图1的车轮的平地行驶时的状态的主视图。
图4是表示图1的车轮的台阶行驶时的状态的主视图。
图5是表示第2实施方式的车轮的平地行驶时的状态的通过车轮旋转轴线的剖视图。
图6是表示第2实施方式的车轮的台阶行驶时的状态的通过车轮旋转轴线的剖视图。
图7是表示第3实施方式的车轮的平地行驶时的状态的通过车轮旋转轴线的剖视图。
图8是表示第3实施方式的车轮的台阶行驶时的状态的通过车轮旋转轴线的剖视图。
图9是表示第4实施方式的车轮的平地行驶时的状态的立体图。
图10是图9的车轮的侧视图。
图11是图9的车轮的通过车轮旋转轴线的剖视图。
图12是表示第4实施方式的车轮的台阶行驶时的状态的立体图。
图13是图12的车轮的侧视图。
图14是图13的车轮的通过车轮旋转轴线的剖视图。
图15是示意性地表示作为搭载有第1实施方式的车轮的应用例的车辆的结构例的立体图。
图16是用于说明由图15所示的车辆进行的台阶跨越动作的说明图。
具体实施方式
参照附图详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。本发明并不限定于以下的实施方式所记载的内容。另外，在以下所记载的构成要素中包含本领域技术人员能够容易想到的要素、实质上相同的要素。并且，以下所记载的构成要素能够适当组合。
[第1实施方式]
首先，参照图1～图4说明第1实施方式的车轮1的结构。图1是示意性地表示第1实施方式的车轮1的结构的立体图。图2是示意性地表示图1的车轮1的结构的侧视图。图3是表示图1的车轮1的平地行驶时的状态的主视图。图4是表示图1的车轮1的台阶行驶时的状态的主视图。在以下的说明中，将向车轮1能够驶过台阶的方向的旋转方向称为正转方向R1，将与正转方向R1相反的一侧的旋转方向称为反转方向R2。
第1实施方式的车轮1是搭载于快递机器人、无人搬运台车、搬运用推车、电动轮椅、清扫机器人和伙伴机器人等自动行驶车的驱动轮。自动行驶车例如假定为左右对称地配置有车轮1的四轮车辆(例如，参照后述的图15)，但在本发明中不限定于此。在第1实施方式中，从搭载车轮1的自动行驶车的车身侧所搭载的电源等能量源供给用于使车轮1进行平地行驶以及台阶行驶的驱动力。车轮1包括外轮10、臂20、臂驱动齿轮30、外轮驱动齿轮50和支承部90。
外轮10是以车轮1的车轮旋转轴线AW作为中心轴线的圆板形状。外轮10在中心具有供后述的臂驱动轴31贯穿的孔。外轮10的外周面11遍及整周地构成车轮1的滚动周面。外轮10具有沿着外周面11的周向安装的环状的轮胎部12。轮胎部12例如由橡胶等形成，吸收行驶时从设置面受到的对外轮10的冲击。
在外轮10的外侧面13侧配置有4个臂20。此外，外轮10的外侧面13是在将车轮1搭载于自动行驶车之际面向车身的外侧的侧面。外轮10具有将4个臂20支承为能够绕各臂旋转轴线AA转动的4个臂支承部14。臂旋转轴线AA与车轮旋转轴线AW平行。车轮旋转轴线AW与各臂旋转轴线AA的距离全部相等。臂旋转轴线AA相对于车轮旋转轴线AW在旋转方向上等间隔地设置。
在第1实施方式中，臂支承部14是从外轮10的外侧面13向外侧突出的圆柱状的轴构件。臂支承部14贯穿臂20的轴孔21。4个臂支承部14相对于车轮旋转轴线AW在旋转方向上等间隔地设置。臂支承部14既可以与外轮10一体地形成，也可以相对于外轮10分开地设置而固定于外轮10。臂支承部14只要是将臂20支承为能够绕臂旋转轴线AA转动的构件，则可以是任意构件。
在外轮10的与外侧面13相反的一侧的侧面即内侧面15侧配置有外轮齿轮16(参照图3以及图4)。外轮齿轮16是与外轮10同轴地配置的外齿轮。也就是说，外轮齿轮16具有与车轮1的车轮旋转轴线AW相同的旋转轴线。外轮齿轮16与外轮10一体地旋转。外轮齿轮16固定于外轮10或者与外轮10一体地设置。
在第1实施方式中，针对1个车轮1而设有4个臂20。各臂20被贯穿于轴孔21的臂支承部14支承为能够绕臂旋转轴线AA转动(参照图2)。臂20能够在图2的以实线表示的闭合旋转位置与以双点划线表示的展开旋转位置之间绕臂旋转轴线AA转动。臂20包含基端圆形部22和爪部23。另外，1个臂20由齿部24、第1圆弧壁部25、第2圆弧壁部26和基端侧壁部27形成外周面。
基端圆形部22是以臂旋转轴线AA作为中心轴线的圆筒形状。在基端圆形部22的中心形成轴孔21。爪部23在基端圆形部22的径向突出地设置。爪部23在闭合旋转位置时收纳于比外轮10的外周面11靠径向内侧的位置。爪部23在展开旋转位置时，其前端部28向比外轮10的外周面11靠径向外侧的位置突出。
齿部24形成在基端圆形部22的圆周面的一部分。齿部24与后述的臂驱动齿轮30啮合。第1圆弧壁部25是爪部23的外周面的一部分，呈凸状的圆弧形状。在第1实施方式中，第1圆弧壁部25的曲率半径与外轮10相同。第1圆弧壁部25在收纳于比外轮10的外周面11靠径向内侧的位置而使臂20处于闭合旋转位置的情况下，曲率中心与外轮10相同。也就是说，第1圆弧壁部25在臂20处于闭合旋转位置的情况下构成车轮1的滚动周面的一部分。第1圆弧壁部25的正转方向R1侧的端部是爪部23的前端部28。第2圆弧壁部26是爪部23的外周面的一部分，呈凹状的圆弧形状。第2圆弧壁部26的一端是爪部23的前端部28。第2圆弧壁部26经由前端部28与第1圆弧壁部25邻接。第2圆弧壁部26的另一端连接于基端圆形部22的齿部24的反转方向R2侧的端部。第2圆弧壁部26向与第1圆弧壁部25相同的方向弯曲。
基端侧壁部27的一端连接于基端圆形部22的齿部24的正转方向R1侧的端部。基端侧壁部27的另一端经由止动部29与第1圆弧壁部25的反转方向R2侧的端部邻接。前端部28在第1圆弧壁部25与第2圆弧壁部26之间形成。在实施方式中，前端部28具有圆角。臂20形成为从包含基端圆形部22的基端侧壁部27侧朝向爪部23的前端部28逐渐变细的形状。
基端侧壁部27具有在闭合旋转位置时同在反转方向R2侧与其相邻的臂20的前端部28接触，从而使臂20无法进一步旋转的止挡件的作用。止动部29为在第1圆弧壁部25与基端侧壁部27之间形成的角部。止动部29具有在展开旋转位置时同在反转方向R2侧与其相邻的臂20的基端圆形部22接触，从而使臂20无法进一步旋转的止挡件的作用。
臂驱动齿轮30如图3以及图4所示为具有与车轮1的车轮旋转轴线AW同轴的旋转轴线的外齿轮。臂驱动齿轮30与4个臂20各自的齿部24都啮合。
臂驱动齿轮30设于臂驱动轴31的一端部即外端部32。外端部32是臂驱动轴31中的在将车轮1搭载于自动行驶车之际位于车身的外侧的端部。臂驱动轴31是具有与车轮1的车轮旋转轴线AW同轴的旋转轴线的轴构件。臂驱动齿轮30与臂驱动轴31一体地旋转。臂驱动轴31贯穿于在外轮10的中心形成的孔。臂驱动齿轮30以及臂驱动轴31相对于外轮10独立地旋转。
臂驱动轴31的与外端部32相反的一侧的端部即内端部33固定于臂用致动器35的输出轴。臂用致动器35是臂驱动齿轮30的旋转驱动源。由臂用致动器35产生的扭矩经由臂驱动齿轮30向臂20传递。臂用致动器35例如是内转子式的马达。臂用致动器35例如包含定子、通过供给电力而相对于定子旋转的转子和与转子一起旋转的输出轴。臂用致动器35的输出轴与车轮1的车轮旋转轴线AW以及臂驱动轴31的旋转轴线同轴。
从设于搭载车轮1的自动行驶车的车身侧的电源(未图示)对臂用致动器35供给电力。臂用致动器35通过被供给电力，而经由臂驱动轴31使臂驱动齿轮30绕车轮旋转轴线AW旋转。臂用致动器35的输出轴的旋转方向以及旋转速度例如由设于搭载车轮1的自动行驶车的车身侧的控制装置控制。
外轮驱动齿轮50如图3以及图4所示是将与车轮1的车轮旋转轴线AW以及外轮齿轮16的旋转轴线平行的外轮驱动旋转轴线AD作为旋转轴线的外齿轮。外轮驱动旋转轴线AD既可以与臂旋转轴线AA中的一者同轴，也可以是与全部的臂旋转轴线AA不同轴。外轮驱动齿轮50配置于外轮10的内侧面15侧。外轮驱动齿轮50与外轮齿轮16啮合。外轮驱动齿轮50向与外轮齿轮16的旋转方向相反的方向旋转。
外轮驱动齿轮50设于外轮驱动轴51的一端部即外端部52。外端部52是外轮驱动轴51中的在将车轮1搭载于自动行驶车之际位于车身的外侧的端部。外轮驱动轴51是将外轮驱动旋转轴线AD作为旋转轴线的轴构件。外轮驱动齿轮50与外轮驱动轴51一体地旋转。
外轮驱动轴51的与外端部52相反的一侧的端部即内端部53固定于外轮用致动器55的输出轴。外轮用致动器55是外轮驱动齿轮50的旋转驱动源。由外轮用致动器55产生的扭矩经由外轮驱动齿轮50向外轮齿轮16以及外轮10传递。外轮用致动器55例如是内转子式的马达。外轮用致动器55例如包含定子、通过供给电力而相对于定子旋转的转子和与转子一起旋转的输出轴。外轮用致动器55的输出轴与车轮1的车轮旋转轴线AW以及臂驱动轴31的旋转轴线平行，且与外轮驱动齿轮50以及外轮驱动轴51的外轮驱动旋转轴线AD同轴。
从设于搭载车轮1的自动行驶车的车身侧的电源(未图示)对外轮用致动器55供给电力。外轮用致动器55通过被供给电力而经由外轮驱动轴51使外轮驱动齿轮50旋转。也就是说，外轮用致动器55经由外轮驱动轴51以及外轮驱动齿轮50使外轮齿轮16以及外轮10绕车轮旋转轴线AW旋转。外轮用致动器55的输出轴、外轮驱动轴51以及外轮驱动齿轮50向与外轮齿轮16以及外轮10的旋转方向相反的方向旋转。外轮用致动器55的输出轴的旋转方向以及旋转速度例如由设于搭载车轮1的自动行驶车的车身侧的控制装置控制。
支承部90支承臂用致动器35以及外轮用致动器55的壳体。支承部90例如如后述的图15所示固定于搭载车轮1的自动行驶车的车身201。通过将支承部90固定于自动行驶车的车身201，从而车轮1的车轮旋转轴线AW以及外轮驱动齿轮50的外轮驱动旋转轴线AD相对于自动行驶车的车身201固定。
接着，说明第1实施方式的车轮1的工作。第1实施方式的车轮1在臂20处于闭合旋转位置(参照图2的以实线表示的位置)的情况下，臂20的第1圆弧壁部25构成车轮1的滚动周面。在该情况下，车轮1保持圆形，能够进行与通常的车轮同样的行驶。车轮1在臂20处于展开旋转位置(参照图2的以双点划线表示出的位置)的情况下，臂20的爪部23的前端部28向比外轮10的外周面11靠径向外侧的位置突出。在该情况下，车轮1通过使臂20的爪部23钩挂于台阶(参照后述的图16)而能够驶过台阶。
臂支承部14固定于外轮10，因此与外轮10一起绕车轮旋转轴线AW旋转。在臂驱动齿轮30与外轮10以相同的旋转方向且相同的旋转速度旋转(不进行相对旋转)的情况下，臂驱动齿轮30不相对于臂20的齿部24旋转，因此臂20不会从闭合旋转位置展开。也就是说，在平地行驶时，控制臂用致动器35以及外轮用致动器55的输出轴的旋转方向以及旋转速度以使臂驱动齿轮30和外轮10以相同的旋转方向且相同的旋转速度进行旋转，由此维持臂20的闭合旋转位置。
在臂驱动齿轮30的向正转方向R1的旋转速度比外轮10的旋转速度快的情况下，臂驱动齿轮30相对于臂20的齿部24相对地向正转方向R1旋转，因此臂20绕臂旋转轴线AA向反转方向R2旋转。若臂驱动齿轮30相对于外轮10相对地向正转方向R1旋转预定角度，则臂20绕臂旋转轴线AA向反转方向R2旋转预定角度，从闭合旋转位置向展开旋转位置展开。在臂驱动齿轮30的向正转方向R1的旋转速度比外轮10的旋转速度慢的情况下，臂驱动齿轮30相对于臂20的齿部24相对地向反转方向R2旋转，因此臂20绕臂旋转轴线AA向正转方向R1。若臂驱动齿轮30相对于外轮10相对地向反转方向R2旋转预定角度，则臂20绕臂旋转轴线AA向正转方向R1旋转预定角度，从展开旋转位置向闭合旋转位置闭合。
在臂20向展开旋转位置展开了的状态下，在臂驱动齿轮30与外轮10以相同的旋转方向且相同的旋转速度旋转(不进行相对旋转)的情况下，臂20维持展开旋转位置。也就是说，在台阶行驶时，使外轮用致动器55的输出轴的旋转停止，仅驱动臂用致动器35，由此使臂20向展开旋转位置展开而使车轮1变形。臂20达到任意的变形量之后，控制臂用致动器35以及外轮用致动器55以使臂驱动齿轮30以及外轮10再次以相同的旋转方向且相同的旋转速度旋转，由此维持臂20的展开旋转位置。
在结束台阶行驶而向平地行驶转移时，使臂用致动器35的旋转停止，仅使外轮用致动器55继续进行正转。在使臂用致动器35的旋转停止的状态下，在外轮用致动器55正转的情况下，外轮10相对于臂驱动齿轮30向正转方向R1相对旋转。也就是说，臂驱动齿轮30相对于外轮10向反转方向R2相对旋转。由此，臂20相对于外轮10向正转方向R1旋转而向闭合旋转位置闭合。在臂20到达闭合旋转位置之后，驱动臂用致动器35和外轮用致动器55以使臂驱动齿轮30和外轮10以相同的旋转方向且相同的旋转速度旋转，从而进行平地行驶。
此外，行进方向的台阶的检测例如由设于搭载车轮1的自动行驶车的车身侧的检测装置进行。检测装置例如包含检测距台阶的距离的红外线传感器等传感器。检测装置也可以例如包含对台阶进行拍摄的拍摄部并基于拍摄图像检测台阶。
如以上说明的那样，第1实施方式的车轮1包括外轮10、臂驱动齿轮30和臂20。外轮10绕车轮旋转轴线AW旋转。臂驱动齿轮30相对于外轮10独立地绕车轮旋转轴线AW旋转。臂20能够绕相对于外轮10固定的臂旋转轴线AA转动。若臂驱动齿轮30相对于外轮10相对地向正转方向R1旋转，则臂20的一部分向比外轮10的外周面11靠径向外侧的位置突出。若臂驱动齿轮30相对于外轮10相对地向反转方向R2旋转，则臂20向比外轮10的外周面11靠径向内侧的位置收纳。
车轮1在平地行驶时通过将臂20收纳于比外轮10的外周面11靠径向内侧的位置而由外轮10滚动。车轮1由于在平地行驶时使未变形的外轮10滚动，因此能够维持平地行驶时的稳定性。另外，车轮1在台阶行驶时通过使臂20向比外轮10的外周面11靠径向外侧的位置突出，从而能够使臂20抓住台阶而驶过台阶。通过使外轮10和臂驱动齿轮30相对旋转这样的简单的构造而能够展开以及收纳臂20。
另外，在第1实施方式的车轮1中，臂20包含与臂驱动齿轮30啮合的齿部24。由此，若臂驱动齿轮30相对于10相对地向正转方向R1旋转，则臂20向反转方向R2旋转，若臂驱动齿轮30相对于外轮10相对地向反转方向R2旋转，则臂20向正转方向R1旋转。也就是说，能够使从臂20的驱动源到臂20的传递路径的构造简单化。
另外，在第1实施方式的车轮1中，在臂驱动齿轮30不相对于外轮10相对地旋转的情况下，臂20维持突出的状态或者收纳的状态。由此，能够抑制车轮1的意外变形，因此能够进行稳定的台阶行驶以及平地行驶。
另外，在第1实施方式的车轮1中，臂20在外周面的一部分包含凸状的第1圆弧壁部25，在臂20收纳于比外轮10的外周面11靠径向内侧的位置的状态下，该第1圆弧壁部25的曲率中心与外轮10相同并且曲率半径与外轮10相同。由此，第1圆弧壁部25构成车轮1的滚动周面的一部分，因此，在平地行驶时也能够使用由臂20的驱动源产生的扭矩。
另外，在第1实施方式的车轮1中，臂20在外周面的一部分包含凹状的第2圆弧壁部26，在臂20的一部分向比外轮10的外周面11靠径向外侧的位置突出的状态下，第2圆弧壁部26的一部分向比外轮10的外周面11靠径向外侧的位置突出。由此，在台阶行驶时，能够更加适当地使臂20钩挂于台阶。
另外，第1实施方式的车轮1包括臂用致动器35、外轮齿轮16、外轮驱动齿轮50和外轮用致动器55。臂用致动器35驱动臂驱动齿轮30。外轮齿轮16与外轮10一体地绕车轮旋转轴线AW旋转。外轮驱动齿轮50与外轮齿轮16啮合，绕与车轮旋转轴线AW平行的臂旋转轴线AA旋转。外轮用致动器55相对于臂用致动器35独立地驱动，驱动外轮驱动齿轮50。由此，车轮1在平地行驶时以及台阶行驶时这两种行驶时，通过臂用致动器35以及外轮用致动器55的合成扭矩行驶，因此能够减小1台致动器的扭矩。
[第2实施方式]
接着，参照图5以及图6说明第2实施方式的车轮2的结构。图5是表示第2实施方式的车轮2的平地行驶时的状态的通过车轮旋转轴线AW的剖视图。图6是表示第2实施方式的车轮2的台阶行驶时的状态的通过车轮旋转轴线AW的剖视图。关于第2实施方式的车轮2，对与第1实施方式的车轮1相同的结构赋予相同的附图标记并省略说明。第2实施方式的车轮2与第1实施方式的车轮1相比不同点在于，包括作为离合器的电磁离合器70来代替外轮齿轮16、外轮驱动齿轮50、外轮驱动轴51以及外轮用致动器55。
电磁离合器70配置于外轮10的内侧面15侧。电磁离合器70包含转子71、定子72和电枢73。
转子71设为圆筒状。转子71与臂驱动轴31同轴地配置。转子71固定于臂驱动轴31的外周面。转子71与臂驱动轴31一体地旋转。
定子72设为与转子71同轴的圆筒状。定子72设于转子71的径向外侧。定子72例如固定于支承部90(参照图3)。定子72具有线圈。定子72通过对线圈通电而带有磁力。
电枢73设为在中心具有轴孔的圆板状。电枢73固定于外轮10的内侧面15。转子71的外侧面74与电枢73的内侧面75相对。
在对定子72的线圈通电的状态下，定子72的磁力经由转子71吸引电枢73。由此，转子71的外侧面74与电枢73的内侧面75紧贴，因此臂驱动轴31的扭矩经由转子71以及电枢73向外轮10传递。
在不对定子72的线圈通电的状态下，定子72不带有磁力，不会经由转子71吸引电枢73。由此，转子71的外侧面74与电枢73的内侧面75分离，因此臂驱动轴31的扭矩不会向外轮10传递。
接着，说明第2实施方式的车轮2的工作。第2实施方式的车轮2与第1实施方式的车轮1同样地在臂20处于闭合旋转位置的情况下，臂20的第1圆弧壁部25构成车轮2的滚动周面。在该情况下，车轮2保持圆形，能够进行与通常的车轮同样的行驶。对于车轮2，在臂20处于展开旋转位置的情况下，臂20的爪部23的前端部28向比外轮10的外周面11靠径向外侧的位置突出。在该情况下，车轮2通过使臂20的爪部23钩挂于台阶，因此能够驶过台阶。
在对电磁离合器70的定子72的线圈通电的状态下，臂驱动轴31的扭矩向外轮10传递。也就是说，臂驱动齿轮30和外轮10以相同的旋转方向且相同的旋转速度旋转。在该情况下，臂驱动齿轮30不相对于臂20的齿部24旋转，因此臂20维持闭合旋转位置。
在不对定子72的线圈通电的状态下，臂驱动轴31的扭矩不向外轮10传递。也就是说，若在不对定子72的线圈通电的状态下使臂驱动轴31向正转方向R1旋转，则臂驱动齿轮30相对于外轮10以及臂20的齿部24相对地向正转方向R1旋转。由此，臂20绕臂旋转轴线AA向反转方向R2旋转。若臂驱动齿轮30相对于外轮10相对地向正转方向R1旋转预定角度，则臂20绕臂旋转轴线AA向反转方向R2旋转预定角度，从闭合旋转位置向展开旋转位置展开。另外，若在不对定子72的线圈通电的状态下使臂驱动轴31向反转方向R2旋转，则臂驱动齿轮30相对于外轮10以及臂20的齿部24相对地向反转方向R2旋转。由此，臂20绕臂旋转轴线AA向正转方向R1旋转。若臂驱动齿轮30相对于外轮10相对地向反转方向R2旋转预定角度，则臂20绕臂旋转轴线AA向正转方向R1旋转预定角度，从展开旋转位置向闭合旋转位置闭合。
在臂20向展开旋转位置展开了的状态下，在臂驱动齿轮30与外轮10以相同的旋转方向且相同的旋转速度旋转的情况下，臂20维持展开旋转位置。也就是说，在台阶行驶时，停止对电磁离合器70的定子72的线圈通电，使由臂用致动器35产生的臂驱动轴31的扭矩停止向外轮10传递，由此，使臂20向展开旋转位置展开而使车轮2变形。在臂20达到任意的变形量之后，再次开始对电磁离合器70的定子72的线圈通电以使臂驱动齿轮30以及外轮10再次以相同的旋转方向且相同的旋转速度旋转，由此，维持臂20的展开旋转位置。
在结束台阶行驶而向平地行驶转移时，首先，停止对电磁离合器70的定子72的线圈通电，使转子71与电枢73的连结解除，使臂驱动轴31的扭矩停止向外轮10传递。接着，在使扭矩停止向外轮10传递的状态下，使臂驱动齿轮30向反转方向R2旋转。也就是说，臂驱动齿轮30相对于外轮10向反转方向R2相对旋转。由此，臂20相对于外轮10向正转方向R1旋转，成为闭合旋转位置。在臂20到达闭合旋转位置之后，驱动臂用致动器35和外轮用致动器55而进行平地行驶。
此外，电磁离合器70的工作不限定于上述情况。也可以是，电磁离合器70例如构成为，在对电磁离合器70的定子72的线圈通电的状态下，臂驱动轴31的扭矩不向外轮10传递，在未对定子72的线圈通电的状态下，臂驱动轴31的扭矩向外轮10传递。电磁离合器70只要能够通过有无通电来切换将臂用致动器35的动力向外轮10传递的状态和不将臂用致动器35的动力向外轮10传递的状态，则可以是任意的结构。
如以上说明的那样，第2实施方式的车轮2包括驱动臂驱动齿轮30的臂用致动器35、和能够通过有无通电来切换将臂用致动器35的动力向外轮10传递的状态和不将臂用致动器35的动力向外轮10传递的状态的电磁离合器70。
在第1实施方式的车轮1中，需要使两台致动器(臂用致动器35以及外轮用致动器55)同步，而第2实施方式的车轮2仅包括1台致动器，因此不需要使多台致动器同步。也就是说，在对电磁离合器70通电的状态下，臂20能够维持展开状态或者收纳状态。另外，在未对电磁离合器70通电的状态下，能够根据臂驱动齿轮30的旋转方向进行臂20的展开动作或者收纳动作。因而，车轮2的控制较容易。
[第3实施方式]
接着，参照图7以及图8说明第3实施方式的车轮3的结构。图7是表示第3实施方式的车轮3的平地行驶时的状态的通过车轮旋转轴线AW的剖视图。图8是表示第3实施方式的车轮3的台阶行驶时的状态的通过车轮旋转轴线AW的剖视图。关于第3实施方式的车轮3，对与第2实施方式的车轮2同样的结构赋予相同的附图标记并省略说明。第3实施方式的车轮3与第2实施方式的车轮2相比不同点在于，不包括电磁离合器70。
在第1实施方式的车轮1中，需要使两台致动器(臂用致动器35以及外轮用致动器55)同步，而第3实施方式的车轮3仅包括1台致动器，因此不需要使致动器同步。若臂驱动齿轮30向正转方向R1旋转，则在臂20展开到使止动部29接触于在反转方向R2侧与其相邻的臂20的基端圆形部22之后，外轮10与臂驱动齿轮30一体地向正转方向R1旋转。止动部29作为限制臂20向反转方向R2旋转的旋转范围的反转方向R2上的止挡件而发挥功能。若臂驱动齿轮30向反转方向R2旋转，则在臂20闭合到使基端侧壁部27接触于在反转方向R2侧与其相邻的臂20的前端部28而收纳之后，外轮10与臂驱动齿轮30一体地向反转方向R2旋转。基端侧壁部27作为限制臂20向正转方向R1旋转的旋转范围的正转方向R1上的止挡件而发挥功能。
接着，说明第3实施方式的车轮3的工作。第3实施方式的车轮3与第1实施方式的车轮1以及第2实施方式的车轮2同样地，在臂20处于闭合旋转位置的情况下，臂20的第1圆弧壁部25构成车轮3的滚动周面。在该情况下，车轮3保持圆形，能够进行与通常的车轮同样的行驶。对于车轮3，在臂20处于展开旋转位置的情况下，臂20的爪部23的前端部28向比外轮10的外周面11靠径向外侧的位置突出。在该情况下，车轮3通过使臂20的爪部23钩挂于台阶，从而能够驶过台阶。
若使臂驱动轴31向正转方向R1旋转，则臂驱动齿轮30相对于外轮10以及臂20的齿部24相对地向正转方向R1旋转，因此，臂20绕臂旋转轴线AA向反转方向R2旋转。若臂驱动齿轮30相对于外轮10相对地向正转方向R1旋转预定角度，则臂20绕臂旋转轴线AA向反转方向R2旋转预定量，从闭合旋转位置向展开旋转位置展开。臂20通过止动部29接触于在反转方向R2侧与其相邻的臂20的基端圆形部22，而无法向反转方向R2进一步旋转，被维持在展开旋转位置。车轮3能够以维持在展开旋转位置的状态进行台阶行驶。行进方向是臂驱动轴31向正转方向R1旋转的方向。
在结束台阶行驶而向平地行驶转移时，首先，使车轮3的朝向旋转180°。也就是说，使台阶行驶时的前方方向成为车轮3向反转方向R2旋转之际行进的方向。若在该状态下使臂驱动轴31向反转方向R2旋转，则臂驱动齿轮30相对于外轮10以及臂20的齿部24相对地向反转方向R2旋转，因此，臂20绕臂旋转轴线AA向正转方向R1旋转。若臂驱动齿轮30相对于外轮10相对地向反转方向R2旋转预定角度，则臂20绕臂旋转轴线AA向正转方向R1旋转，从展开旋转位置向闭合旋转位置闭合。臂20通过基端侧壁部27接触于在反转方向R2侧与其相邻的臂20的前端部28，而无法向正转方向R1进一步旋转，被维持在闭合旋转位置。由此，能够进行平地行驶。
第3实施方式的车轮3在臂用致动器35的旋转方向上使形状变形，以便在向正转方向R1旋转的情况下进行台阶行驶，在向反转方向R2旋转的情况下进行平地行驶。因而，能够以更加简单的构造进行平地行驶以及台阶行驶。第3实施方式的车轮3需要仅在前进方向或者后退方向上进行对位，因此，优选应用于人操纵的台车等车辆。
如以上说明的那样，第3实施方式的车轮3包括驱动臂驱动齿轮30的臂用致动器35、限制臂20向正转方向R1旋转的旋转范围的正转方向R1上的第1止挡件(基端侧壁部27)和限制所述臂向反转方向R2旋转的旋转范围的反转方向R2上的第2止挡件(止动部29)。
由此，能够抑制车轮3的意外变形，因此能够进行稳定的台阶行驶以及平地行驶。另外，在臂驱动轴31向反转方向R2旋转的情况下，臂20在第1止挡件(基端侧壁部27)接触于在反转方向R2侧与其相邻的臂20的前端部28的状态下，经由第1止挡件以及臂旋转轴线AA相对地固定于外轮10。由此，在臂20处于闭合旋转位置的状态下臂驱动轴31的扭矩向外轮10传递，因此在平地行驶时也能够使用由臂20的驱动源产生的扭矩。另外，在臂驱动轴31向正转方向R1旋转的情况下，臂20在第2止挡件(止动部29)接触于在反转方向R2侧与其相邻的臂20的基端圆形部22的状态下，经由第2止挡件以及臂旋转轴线AA相对地固定于外轮10。由此，在臂20处于展开旋转位置的状态下臂驱动轴31的扭矩向外轮10传递，因此能够适当地将由臂20的驱动源产生的扭矩使用于台阶行驶。
[第4实施方式]
接着，参照图9～图14说明第4实施方式的车轮4的结构。图9是表示第4实施方式的车轮4的平地行驶时的状态的立体图。图10是图9的车轮4的主视图。图11是图9的车轮4的通过车轮旋转轴线AW的剖视图。图12是表示第4实施方式的车轮4的台阶行驶时的状态的立体图。图13是图12的车轮4的主视图。图14是图13的车轮4的通过车轮旋转轴线AW的剖视图。此外，在图10、图11、图13以及图14中省略后述的罩180。
在第4实施方式的车轮4的以下的说明中，对具有与第1实施方式的车轮1同样的功能的结构省略适当的说明。车轮4包括外轮110、臂120、臂驱动齿轮130、外轮驱动齿轮150、罩180和支承部190。
外轮110为将车轮4的车轮旋转轴线AW作为中心轴线的圆板形状。外轮110在中心具有供后述的臂驱动轴131贯穿的孔。外轮110具有在车轮旋转轴线AW方向上遍及外周面111地沿着外周面111的周向安装的环状的轮胎部112。轮胎部112遍及整周地构成车轮4的滚动周面。轮胎部112例如由橡胶等形成，吸收行驶时从设置面受到的对外轮110的冲击。
在外轮110的外侧面113侧配置有3个臂120。此外，外轮110的外侧面113是将车轮4搭载于自动行驶车之际面对车身的外侧的侧面。外轮110具有将3个臂120支承为能够绕各臂旋转轴线AA转动的3个臂支承部114。臂旋转轴线AA的方向以及与车轮旋转轴线AW的位置关系的条件与第1实施方式相同。臂支承部114与第1实施方式的臂支承部14相比，除了不是设置4个而是设置3个这一点以外，结构相同，因此省略说明。
在外轮110的与外侧面113相反的一侧的侧面即内侧面115侧设有朝向外侧面113的凹部。在凹部配置具有与车轮4的车轮旋转轴线AW相同的旋转轴线且与外轮110一体地旋转的外轮齿轮116(参照图11以及图14)。
另外，在外轮110的外侧面113侧设有限制后述的臂120的转动范围的第1止挡件117以及第2止挡件118。第1止挡件117在闭合旋转位置与臂120的第2圆弧壁部126接触。第1止挡件117限制臂120的正转方向R1的旋转范围，以避免臂120从闭合旋转位置向正转方向R1旋转。第2止挡件118在展开旋转位置与臂120的直壁部127接触。第2止挡件118限制臂120的反转方向R2的旋转范围，以避免臂120从展开旋转位置向反转方向R2旋转。在第4实施方式中，第1止挡件117以及第2止挡件118是从外轮110的外侧面113突出地设置的轴构件。
在第4实施方式中，针对1个车轮4而设有3个臂120。各臂120被贯穿于轴孔121的臂支承部114支承为能够绕臂旋转轴线AA转动(参照图10以及图13)。臂120能够在图9、图10以及图11所示的闭合旋转位置与图12、图13以及图14所示的展开旋转位置之间绕臂旋转轴线AA转动。臂120包含基端部122和爪部123。另外，在从车轮旋转轴线AW方向观察时，由齿轮部124、第1圆弧壁部125、第2圆弧壁部126和直壁部127形成1个臂120的外周面。
基端部122是臂120的具有轴孔121的转动的中心附近的部分。爪部123设为在基端部122的径向突出。爪部123在闭合旋转位置时收纳于比外轮110的外周面111靠径向内侧的位置。爪部123在展开旋转位置时，其前端部128向比外轮110的外周面111靠径向外侧的位置突出。在第4实施方式中，齿轮部124固定于基端部122的外侧面侧。此外，齿轮部124也可以与基端部122一体地形成。齿轮部124在外周的一部分具有与后述的臂驱动齿轮130啮合的齿部。
第1圆弧壁部125是爪部123的外周面的一部分，呈凸状的圆弧形状。第1圆弧壁部125的正转方向R1侧的端部是爪部123的前端部128。第2圆弧壁部126是爪部123的外周面的一部分，呈凹状的圆弧形状。第2圆弧壁部126的一端是爪部123的前端部128。第2圆弧壁部126经由前端部128与第1圆弧壁部125邻接。第2圆弧壁部126的另一端连接于基端部122。第2圆弧壁部126向与第1圆弧壁部125相同的方向弯曲。第2圆弧壁部126在闭合旋转位置时与第1止挡件117接触。将臂120的正转方向R1的旋转范围限制为不会从第2圆弧壁部126与第1止挡件117接触的闭合旋转位置还向正转方向R1旋转。
直壁部127的一端连接于基端部122。直壁部127的另一端与第1圆弧壁部125的反转方向R2侧的端部邻接。直壁部127在展开旋转位置与第2止挡件118接触。将臂120的反转方向R2的旋转范围限制为不会从直壁部127与第2止挡件118接触的展开旋转位置还向反转方向R2旋转。
前端部128在第1圆弧壁部125与第2圆弧壁部126之间形成。臂120形成为从基端部122侧向爪部123的前端部128逐渐变细的形状。在前端部128安装有被支承为能够绕与车轮旋转轴线AW以及臂旋转轴线AA平行的旋转轴线转动的小车轮129。小车轮129的外周面的一部分位于比爪部123的外周面靠小车轮129的径向外侧的位置。
臂驱动齿轮130如图11以及图14所示是具有与车轮4的车轮旋转轴线AW同轴的旋转轴线的外齿轮。臂驱动齿轮130与3个臂120各自的齿轮部124的齿部都啮合。
臂驱动齿轮130与臂驱动轴131一体地旋转。在第4实施方式中，臂驱动齿轮130与臂驱动轴131一体地设置，但也可以相对于臂驱动轴131分开地设置而固定于臂驱动轴131。臂驱动轴131是具有与车轮4的车轮旋转轴线AW同轴的旋转轴线的轴构件。臂驱动轴131贯穿于在外轮110的中心形成的孔。臂驱动齿轮130以及臂驱动轴131相对于外轮110独立地旋转。臂驱动轴131经由臂用减速机134而连接于臂用致动器135的输出轴。臂用减速机134使臂用致动器135的输出轴的旋转减速，并且使扭矩放大，向臂驱动轴131传递。臂用致动器135具有与第1实施方式的臂用致动器35相同的结构以及功能，因此省略说明。
外轮驱动齿轮150如图11以及图14所示是将与车轮4的车轮旋转轴线AW以及外轮齿轮116的旋转轴线平行的外轮驱动旋转轴线AD作为旋转轴线的外齿轮。外轮驱动旋转轴线AD既可以与臂旋转轴线AA中的一者同轴，也可以是与全部的臂旋转轴线AA不同轴。外轮驱动齿轮150配置于设于外轮110的内侧面115侧的凹部。外轮驱动齿轮150与外轮齿轮116啮合。外轮驱动齿轮150向与外轮齿轮116的旋转方向相反的方向旋转。
外轮驱动齿轮150与外轮驱动轴151一体地旋转。在第4实施方式中，外轮驱动齿轮150与外轮驱动轴151一体地设置，但也可以相对于外轮驱动轴151分开地设置而固定于外轮驱动轴151。外轮驱动轴151是将外轮驱动旋转轴线AD作为旋转轴线的轴构件。外轮驱动轴151经由外轮用减速机154而连接于外轮用致动器155的输出轴。外轮用减速机154使外轮用致动器155的输出轴的旋转减速，并且使扭矩放大，向外轮驱动轴151传递。外轮用致动器155具有与第1实施方式的外轮用致动器55相同的结构以及功能，因此省略说明。
罩180是覆盖车轮4的外侧面侧的盖构件。罩180在外周具有供臂120向展开旋转位置突出的开口部181。支承部190具有与第1实施方式的支承部90相同的结构以及功能，因此省略说明。
接着，说明第4实施方式的车轮4的工作。第4实施方式的车轮4的工作与第1实施方式的车轮1的工作相比，除了在臂120以及外轮110的驱动中借助臂用减速机134以及外轮用减速机154这一点之外都相同。
也就是说，第4实施方式的车轮4在臂120处于闭合旋转位置(参照图9、图10以及图11所示的位置)的情况下，臂120的爪部123的前端部128收纳于比外轮110的外周面111靠径向内侧的位置。在该情况下，车轮4保持圆形，能够进行与通常的车轮相同的行驶。车轮4在臂120处于展开旋转位置(参照图12、图13以及图14所示的位置)的情况下，臂120的爪部123的前端部128向比外轮110的外周面111靠径向外侧的位置突出。在该情况下，车轮4通过使臂120的爪部123钩挂于台阶(参照后述的图16)，从而能够驶过台阶。
[应用形态]
接着，参照图15说明作为车轮1、2、3的应用例的车辆200的结构。图15是示意性地表示作为搭载有第1实施方式的车轮1的应用例的车辆200的结构例的立体图。
应用形态的车辆200是包括车辆200的车身201和4个车轮1的台车。在车身201例如搭载对臂用致动器35以及外轮用致动器55供给电力的电源、检测行进方向的台阶的检测装置和控制臂用致动器35以及外轮用致动器55的旋转方向以及旋转速度的控制装置等(未图示)。
4个车轮1借助支承部90固定于车身201。4个车轮1配置于车身201的左右前后。由此，车轮1的车轮旋转轴线AW相对于车身201固定。车轮1在应用形态中，支承部90的上端部固定于车身201的下表面。车辆200在应用形态中，4个车轮1配置于左右前后，但在将车轮1应用于自动行驶车的情况下，只要包括3个以上的车轮1即可。车辆200的向左右方向的转弯不是通过在转向中使用转向装置而进行的，而是通过使用右侧的车轮1与左侧的车轮1的旋转速度差而进行的。
接着，参照图16说明车辆200的动作。图16是用于说明由图15所示的车辆200进行的台阶跨越动作的说明图。如图16所示，车辆200设为在车轮1向正转方向R1旋转的方向上移动，并设为在行进方向上存在台阶。另外，假定1级台阶比车轮1的半径高且比车轮1的直径低。
如图16的步骤ST1所示，在车辆200未到达台阶而进行平地行驶中，控制臂用致动器35以及外轮用致动器55的输出轴的旋转方向以及旋转速度以使臂驱动齿轮30和外轮10以相同的旋转方向且相同的旋转速度旋转，从而维持臂20的闭合旋转位置。由此，车轮1维持圆形，外轮10的外周面11(参照图1)和臂20的第1圆弧壁部25(参照图1)构成车轮1的滚动周面。
如图16的步骤ST2所示，在车辆200接近台阶的情况下，或者前轮侧的车轮1到达台阶的情况下，通过使前轮侧的车轮1的外轮用致动器55的输出轴的旋转停止，仅驱动臂用致动器35，从而使臂20向展开旋转位置展开。由此，前轮侧的车轮1通过臂20的爪部23的前端部28(参照图2)向比外轮10的外周面11靠径向外侧的位置突出而变形。
使前轮侧的车轮1的臂20展开到展开旋转位置之后，控制臂用致动器35以及外轮用致动器55以使臂驱动齿轮30以及外轮10再次以相同的旋转方向且相同的旋转速度旋转，由此维持臂20的展开旋转位置。若前轮侧的车轮1到达台阶，则前轮侧的车轮1通过臂20的爪部23(参照图2)钩挂于台阶而登上台阶。
如图16的步骤ST3所示，若前轮侧的车轮1登上第1级台阶，则前轮侧的车轮1针对第2级台阶也同样地通过臂20的爪部23钩挂于台阶而登上台阶。此时，后轮侧的车轮1处于臂20维持闭合旋转位置的状态。
如图16的步骤ST4所示，在后轮侧的车轮1接近台阶的情况下，通过使后轮侧的车轮1的外轮用致动器55的输出轴的旋转停止，仅驱动臂用致动器35，从而使臂20向展开旋转位置展开。由此，后轮侧的车轮1通过臂20的爪部23的前端部28向比外轮10的外周面11靠径向外侧的位置突出而变形。
使后轮侧的车轮1的臂20展开到展开旋转位置之后，控制臂用致动器35以及外轮用致动器55以使臂驱动齿轮30以及外轮10再次以相同的旋转方向且相同的旋转速度旋转，由此维持臂20的展开旋转位置。
如图16的步骤ST5所示，若后轮侧的车轮1到达台阶，则后轮侧的车轮1通过臂20的爪部23钩挂于台阶而登上台阶。此时，前轮侧的车轮1通过使臂20的爪部23钩挂于第3级台阶而登上台阶。
在通过台阶而向平地行驶转移时，通过使前轮侧的车轮1的臂用致动器35的输出轴的旋转停止，仅驱动外轮用致动器55，从而使臂20向闭合旋转位置闭合。由此，对于前轮侧的车轮1，臂20的爪部23的前端部28收纳于比外轮10的外周面11靠径向内侧的位置。
如以上说明的那样，应用形态的车辆200包括车轮1和供车轮1的车轮旋转轴线AW固定的车身201。车轮1在平地行驶时通过将臂20收纳于比外轮10的外周面11靠径向内侧的位置而使外轮10滚动。由于包括利用在平地行驶时未变形的外轮10滚动的车轮1，因此车辆200能够维持平地行驶时的稳定性。另外，车辆200在台阶行驶时通过使车轮1的臂20向比外轮10的外周面11靠径向外侧的位置突出，从而能够使臂20抓住台阶而驶过台阶。通过使外轮10和臂驱动齿轮30相对旋转这样的简单的构造而能够展开以及收纳车轮1的臂20。
实施方式的车轮1、2、3以及车辆200也可以适当变更。例如，臂20、120的数量以及形状不限定于实施方式。另外，利用基端侧壁部27以及止动部29(参照图2)对臂20的旋转量设置限制，利用第1止挡件117以及第2止挡件118(参照图10以及图13)对臂120的旋转量设置限制，但也可以由另外设置的限制构件对旋转量设置限制。
另外，优选构成为，在车轮1、2、3、4安装各种传感器，能够控制车轮1、2、3、4的各种工作。另外，也可以构成为，能够通过对臂用致动器35、135以及外轮用致动器55、155的控制而调整臂20、120的突出量。例如，通过使臂20、120以比在台阶行驶的情况下的突出量少的突出量突出，不仅能够应对台阶行驶，而且能够应对雪道等平地的恶劣道路行驶。
附图标记说明
1、2、3、4、车轮；10、110、外轮；11、111、外周面；12、112、轮胎部；13、113、外侧面；14、114、臂支承部；15、115、内侧面；16、116、外轮齿轮；117、第1止挡件；118、第2止挡件；20、120、臂；21、121、轴孔；22、基端圆形部；23、爪部；24、齿部；25、第1圆弧壁部；26、第2圆弧壁部；27、基端侧壁部(第1止挡件)；28、前端部；29、止动部(第2止挡件)；122、基端部；123、爪部；124、齿轮部；125、第1圆弧壁部；126、第2圆弧壁部；127、直壁部；128、前端部；129、小车轮；30、130、臂驱动齿轮；31、131、臂驱动轴；32、外端部；33、内端部；134、臂用减速机；35、135、臂用致动器；50、150、外轮驱动齿轮；51、151、外轮驱动轴；52、外端部；53、内端部；154、外轮用减速机；55、155、外轮用致动器；70、电磁离合器；71、转子；72、定子；73、电枢；74、外侧面；75、内侧面；180、罩；181、开口部；90、190、支承部；200、车辆；201、车身；AW、车轮旋转轴线；AA、臂旋转轴线；AD、外轮驱动旋转轴线；R1、正转方向；R2、反转方向；ST1、ST2、ST3、ST4、ST5、步骤。

Claims (9)

1.一种车轮，其中，
该车轮包括：
外轮，其绕车轮旋转轴线旋转；
臂驱动齿轮，其相对于所述外轮独立地绕所述车轮旋转轴线旋转；以及
臂，其能够绕相对于所述外轮固定的臂旋转轴线转动，若所述臂驱动齿轮相对于所述外轮相对地向一方向旋转，则该臂的一部分向比所述外轮的外周面靠径向外侧的位置突出，若所述臂驱动齿轮相对于所述外轮相对地向与所述一方向相反的另一方向旋转，则将该臂向比所述外轮的外周面靠径向内侧的位置收纳。
2.根据权利要求1所述的车轮，其中，
所述臂包含与所述臂驱动齿轮啮合的齿部，若所述臂驱动齿轮相对于所述外轮相对地朝向所述一方向旋转，则该臂朝向所述另一方向旋转，若所述臂驱动齿轮相对于所述外轮相对地向所述另一方向旋转，则该臂向所述一方向旋转。
3.根据权利要求1或2所述的车轮，其中，
在所述臂驱动齿轮不相对于所述外轮相对地旋转的情况下，所述臂维持突出的状态或者收纳的状态。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车轮，其中，
所述臂在外周面的一部分包含凸状的第1圆弧壁部，在将所述臂收纳于比所述外轮的外周面靠径向内侧的位置的状态下，所述第1圆弧壁部的曲率中心与所述外轮的曲率中心相同且曲率半径与所述外轮的曲率半径相同。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的车轮，其中，
所述臂在外周面的一部分包含凹状的第2圆弧壁部，在所述臂的一部分向比所述外轮的外周面靠径向外侧的位置突出的状态下，所述第2圆弧壁部的一部分向比所述外轮的外周面靠径向外侧的位置突出。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的车轮，其中，
该车轮包括：
臂用致动器，其驱动所述臂驱动齿轮；
外轮齿轮，其绕所述车轮旋转轴线与所述外轮一体地旋转；
外轮驱动齿轮，其与所述外轮齿轮啮合，绕与所述车轮旋转轴线平行的外轮驱动旋转轴线旋转；以及
外轮用致动器，其相对于所述臂用致动器独立地驱动，驱动所述外轮驱动齿轮。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的车轮，其中，
该车轮包括：
臂用致动器，其驱动所述臂驱动齿轮；以及
电磁离合器，其能够通过有无通电来切换将所述臂用致动器的动力向所述外轮传递的状态和不将所述臂用致动器的动力向所述外轮传递的状态。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的车轮，其中，
该车轮包括：
臂用致动器，其驱动所述臂驱动齿轮；
第1止挡件，其位于一方向，限制所述臂向一方向旋转的旋转范围；以及
第2止挡件，其位于另一方向，限制所述臂向另一方向旋转的旋转范围。
9.一种车辆，其中，
该车辆包括：
权利要求1～8中任一项所述的车轮，以及
车身，所述车轮的所述车轮旋转轴线相对于该车身固定。
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