JP2003033310A - 走行車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減速機構の小形化を図り、また、駆動輪の上
下動範囲を大きくして段差乗り越えを容易にする。 【解決手段】 走行車本体１の底部中央の左右端にそれ
ぞれ駆動輪２ａ，２ｂを配置し、その各駆動輪の内側に
減速機構３ａ，３ｂとモータ４ａ，４ｂを配置し、モー
タが回転するとその回転力を減速機構で減速しつつ駆動
輪に伝達し、駆動輪はその回転力を床面５に伝える。ま
た、走行車本体の後端底部には左右に回動自在な旋回輪
６を配置し、走行車本体の前端部底面に前端に向かって
上方へ傾斜する傾斜部７を形成している。駆動輪、減速
機構、モータは駆動ユニットとして一体化され、その駆
動ユニットの後端部を支点８ａ，８ｂによって軸支し、
また、駆動ユニットの先端部にバネ部材９ａ，９ｂを設
け、これにより駆動輪を上下に大きく回動できると共に
床面に押圧するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、床面を前進、転
回、後退走行する走行車に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特表平１０−５０２２７４号公
報には、自律走行して床面を掃除するロボットが記載さ
れている。これは、半球体の貝形、又は平板化したドー
ム形をした外付けケーシングを設け、このケーシングを
移動ロボットの他の構成部品を支持する内部シャーシー
に取り付けられたばね上に設けている。そして、モータ
と車輪をモータを内側にして装置の移動方向に対して左
右両側に配置し、各モータ間に埃容器を配置している。
埃容器に連通する吸引ノズルの先端には吸引開口部が設
けられ、この吸引開口部から埃を吸い込み埃容器に溜め
るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのようなロ
ボットはバッテリーを搭載して自走する構成であり、駆
動にはモータが使用される。モータとして、例えば、小
形のＤＣモータあるいはＡＣモータを使用すると、これ
らのモータは広い回転域を持っているためこのモータの
回転を車輪に伝達するには大きな減速比を持った減速機
構が必要となり、減速機構の構成が大形化することにな
る。

【０００４】一方、車輪にサスペンション機構を設けて
装置本体に対して上下動するように構成した場合、減速
機構が大形化すると車輪の上下動の範囲が制限されるこ
とになる。

【０００５】そこで、本発明は、モータの駆動を、減速
機構を介して駆動輪に伝達するものにおいて、減速機構
の小形化を図ることができ、また、駆動輪の上下動範囲
を大きく取ることができ、段差乗り越えが容易にできる
走行車を提供する。

【０００６】また、本発明は、さらに、クリーナ機構を
搭載したものにおいて掃除幅を広くでき、掃除の効率を
向上できる走行車を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
走行車本体の左右端に、回転駆動源、この回転駆動源か
らの回転力を床面に伝える駆動輪及び回転駆動源からの
回転力を減速して伝達する減速機構を備えた駆動ユニッ
トをそれぞれ配置し、各駆動ユニットの駆動輪は、走行
車本体内に向いた側に減速機構の出力歯車と歯合する歯
を同心円状に形成し、各減速機構は、それぞれ駆動輪の
回転中心よりも上方においてその駆動輪に同心円上に形
成した歯と出力歯車が歯合するように設置し、走行車本
体は前端部底面に前端に向かって上方へ傾斜する傾斜部
を形成し、各駆動ユニットは走行車本体に形成した傾斜
部が段差に乗り上げた場合でも弾性機構により駆動輪が
床面を押圧するように支持されることにある。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の走
行車において、各駆動輪は、それぞれ一部を減速機構を
支持し包含するケースとして兼ねた支持体に設けた軸に
回転自在に取り付けられ、支持体は、駆動輪の走行車本
体内に向いた側の面を覆うように配置されている。

【０００９】請求項３記載の発明は、走行車本体の左右
端に、回転駆動源、この回転駆動源からの回転力を床面
に伝える駆動輪及び回転駆動源からの回転力を減速して
伝達する減速機構を備えた駆動ユニットをそれぞれ配置
し、走行車本体内にクリーナ機構を収納し、各駆動ユニ
ットの駆動輪は、走行車本体内に向いた側に減速機構の
出力歯車と歯合する歯を同心円状に形成し、各減速機構
は、それぞれ駆動輪の回転中心よりも上方においてその
駆動輪に同心円上に形成した歯と出力歯車が歯合するよ
うに設置し、走行車本体は前端部底面に前端に向かって
上方へ傾斜する傾斜部を形成すると共に底面の各駆動輪
間にクリーナ機構のスリット状の吸込口を形成し、各駆
動ユニットは走行車本体に形成した傾斜部が段差に乗り
上げた場合でも弾性機構により駆動輪が床面を押圧する
ように支持され、走行車本体は吸込口から空気を吸い込
んで床面を掃除することにある。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項３記載の走
行車において、吸込口内に床面を摺擦する回転ブラシを
設けている。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項３又は４記
載の走行車において、各駆動輪は、それぞれ一部を減速
機構を支持し包含するケースとして兼ねた支持体に設け
た軸に回転自在に取り付けられ、支持体は、駆動輪の走
行車本体内に向いた側の面を覆うように配置されてい
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。 （第１の実施の形態）この実施の形態は床面を単に走行
する走行車について述べる。

【００１３】図１は走行車本体１の右側半分を本体内か
ら見た場合の要部構成を示す図であり、図２は走行車本
体１の底部を上方から見た場合の要部構成を示す図であ
る。

【００１４】図１及び図２に示すように、走行車本体１
の底部中央の左右端にそれぞれ駆動輪２ａ，２ｂを配置
し、その各駆動輪２ａ，２ｂの内側に減速機構３ａ，３
ｂと回転駆動源であるモータ４ａ，４ｂを配置してい
る。なお、モータ４ａ，４ｂとしては小形のＤＣモータ
あるいはＡＣモータを使用している。

【００１５】前記駆動輪２ａ，２ｂ、減速機構３ａ，３
ｂ、モータ４ａ，４ｂの関係は、前記モータ４ａ，４ｂ
が回転するとその回転力を減速機構３ａ，３ｂで減速し
つつ駆動輪４ａ，４ｂに伝達し、駆動輪４ａ，４ｂはそ
の回転力を床面５に伝えるようになっている。

【００１６】また、前記走行車本体１の後端底部には左
右に回動自在な旋回輪６を配置し、前記駆動輪２ａ，２
ｂとこの旋回輪６によって走行車本体１が前進、転回、
後退走行できるようになっている。また、前記走行車本
体１は前端部底面に前端に向かって上方へ傾斜する傾斜
部７を形成し、走行時に段差や障害物をスムーズに乗り
越えられるようになっている。

【００１７】前記駆動輪２ａ，２ｂ、減速機構３ａ，３
ｂ、モータ４ａ，４ｂは駆動ユニット１０ａ，１０ｂと
して一体化されており、その駆動ユニット１０ａ，１０
ｂの後端部を走行車本体１にボスからなる支点８ａ，８
ｂによって軸支し、これにより駆動ユニット１０ａ，１
０ｂの先端部側にある駆動輪２ａ，２ｂが上下に回動
し、また、駆動ユニット１０ａ，１０ｂの先端部と走行
車本体１との間には弾性機構であるバネ部材９ａ，９ｂ
が取り付けられ、駆動ユニット１０ａ，１０ｂの先端部
はこのバネ部材９ａ，９ｂによって常に下方に押圧され
るようになっている。

【００１８】図３、図４及び図５は一方の駆動ユニット
１０ｂの構成を詳細に説明するための斜視図である。な
お、他方の駆動ユニット１０ａの構成も左右逆になるが
駆動ユニット１０ｂの構成と同一である。

【００１９】駆動輪２ｂは走行車本体１の内部に向いた
側の外周部に同心円状の凹部１１を形成し、その凹部１
１の内周面に前記減速機構３ｂの出力歯車１２と歯合す
る内歯１３を形成し、また、回転中心には一部を減速機
構３ｂを支持し包含するケース１４として兼ねた円形状
の支持体１５に設けた軸１６が嵌合される穴１７が形成
されている。

【００２０】前記減速機構３ｂはケース１４内に２つの
減速歯車体１８，１９が支持包含されており、前記モー
タ４ｂの回転軸に固定されている歯車２０が減速歯車体
１８の大径歯車と歯合し、この減速歯車体１８の小径歯
車が減速歯車体１９の大径歯車と歯合し、この減速歯車
体１９の小径歯車が前記出力歯車１２として前記駆動輪
２ｂの内歯１３にその駆動輪２ｂの回転中心よりも上方
において歯合している。

【００２１】前記支持体１５には前記ケース１４と一体
にモータ４ｂが固定されており、そのモータ４ｂに支持
部材２１が取り付けられ、その支持部材２１の先端に前
記支点８ｂに嵌合する孔２１ａが設けられている。そし
て、前記支持体１５の軸１６を駆動輪２ｂの穴１７に嵌
め込んで駆動輪２ｂを回転自在にし、前記支持体１５の
円形部を駆動輪２ｂの凹部１１に挿入して内歯１３をゴ
ミなどの付着から保護し、支持部材２１の孔２１を支点
８ｂに回動自在に嵌合して駆動ユニット１０ｂの全体を
前記支点８ｂを中心にバネ部材９ｂによって下方に押圧
保持するようにしている。

【００２２】このような構成の駆動機構を有する走行車
は、モータ４ａ，４ｂの回転によりその回転力が減速機
構３ａ，３ｂを介して駆動輪２ａ，２ｂに伝達され、駆
動輪２ａ，２ｂは床面上を回転する。そして、モータ４
ａ，４ｂを個々に正転、逆転制御することで走行車は、
前進、転回、後退走行する。

【００２３】そして、走行車が前進走行しているとき
に、図６に示すように、段差５ａが表われると、前端の
傾斜部７が段差５ａに突き当たりこの段差５ａの角で擦
られるようにして前方に移動する。このとき、走行車本
体１の前部が上方に持ち上げられるようになる。

【００２４】走行車本体１の前部が上方に持ち上げられ
ても駆動ユニット１０ａ，１０ｂはバネ部材９ａ，９ｂ
によって下方に押圧されるので、駆動輪２ａ，２ｂは床
面５に確実に接している。従って、駆動輪２ａ，２ｂの
回転によって走行車は段差５ａをスムーズに乗り越えて
前進するようになる。

【００２５】この走行車においては、減速機構３ａ，３
ｂの出力歯車１２が駆動輪２ａ，２ｂの内歯１３と歯合
しているので、出力歯車１２と駆動輪２ａ，２ｂとの関
係が一種の減速機構の役割を果たしており、このため減
速機構３ａ，３ｂとしては使用する減速歯車体の数を少
なくでき、また、大きさもそれほど大きくする必要はな
く、減速機構の小形化を図ることができる。

【００２６】そして、減速機構が小形化され、しかも駆
動輪２ａ，２ｂに対して回転中心よりも上方において出
力歯車１２が駆動輪２ａ，２ｂの内歯１３と歯合してい
るので、駆動輪、減速機構、モータからなる駆動ユニッ
ト１０ａ，１０ｂを支点８ａ，８ｂを中心にして比較的
広い範囲で回動させることが可能になり、駆動輪２ａ，
２ｂを走行車本体１に対して上下動する範囲を大きく取
ることができる。従って、段差によって走行車本体１が
上方に持ち上げられても駆動輪２ａ，２ｂを常に床面５
に押圧接触させることができ、段差乗り越えが容易にで
きる。

【００２７】（第２の実施の形態）この実施の形態は内
部にクリーナ機構を組み込み、走行しながら掃除ができ
る走行車について述べる。なお、前述した実施の形態と
同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略す
る。

【００２８】図７及び図８に示すように、走行車本体１
の内部に、モータ、ファン、集塵室を有する真空式のク
リーナ機構２５を収容し、底部中央の左右端に配置した
駆動輪２ａ，２ｂ間にスリット状の吸込口２６を形成
し、その吸込口２６の内側にケース２７を設け、そのケ
ース２７内に床面５を回転摺擦する回転ブラシ２８を回
転自在に設けている。なお、回転ブラシ２８は図示しな
い駆動系により回転駆動されるようになっている。そし
て、前記ケース２７を前記クリーナ機構２５に連通し、
前記クリーナ機構２５により吸込口２６から床面５上の
埃やゴミを吸引して集塵室に集めるようになっている。

【００２９】このような構成においては、駆動輪２ａ，
２ｂが回転して走行し、クリーナ機構２５が動作する
と、回転ブラシ２８も回転して床面５を摺擦し床面上の
埃やゴミを掻き取る。そして、掻き取られた埃やゴミは
吸込口２６から吸込まれ集塵室に集められる。

【００３０】この走行車においては、吸込口２６を走行
車本体１の底面に形成する上で、減速機構３ａ，３ｂや
モータ４ａ，４ｂが邪魔になることはなく、吸込口を駆
動輪２ａ，２ｂ間の幅に略相当する長さにわたって形成
することができる。従って、吸込口２６の有効幅を大き
くすることができ、効率のよいクリーニングができる。
しかも、回転ブラシ２８により床面を摺擦するので、良
好なクリーニングができる。なお、その他については前
述した実施の形態と同様の作用効果を奏するものであ
る。この実施の形態では真空式のクリーニング機構を使
用したが、循環式のクリーニング機構や静電ブラシ式の
クリーニング機構を使用したものであってもよい。

【００３１】（第３の実施の形態）なお、前述した実施
の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明
は省略する。これは図９及び図１０に示すように、駆動
輪として、走行車本体の内部に向いた側の外周部に同心
円状の凹部３１を形成すると共に回転中心に同心円状の
凸部３２を形成し、その凸部３２の外周面に外歯３３を
形成した駆動輪３０ａ，３０ｂを使用し、その駆動輪の
外歯３３に減速機構３ａ，３ｂの出力歯車１２を駆動輪
３０ａ，３０ｂの回転中心よりも上方において歯合させ
るようにしている。

【００３２】このような構成の駆動輪３０ａ，３０ｂを
使用しても出力歯車１２と駆動輪３０ａ，３０ｂとの関
係が一種の減速機構の役割を果たしており、減速機構の
小形化を図ることができる。その他についても前述した
実施の形態と同様の作用効果を奏するものである。

【００３３】なお、前述した各実施の形態においては、
支点８ａ，８ｂを駆動ユニット１０ａ，１０ｂの後方に
設けて駆動輪２ａ，２ｂを上下に回動するようにしたが
必ずしもこれに限定するものではなく、支点を駆動ユニ
ット１０ａ，１０ｂの前方に設けて駆動輪２ａ，２ｂを
上下に回動するようにしてもよい。

【００３４】また、駆動輪を床面に押し付けるのにバネ
部材９ａ，９ｂを駆動ユニット１０ａ，１０ｂの先端部
と走行車本体１との間に取り付けたが、支点８ａ，８ｂ
の回りをトーションスプリング等で押し付けるようにし
てもよい。

【００３５】なお、前述した各実施の形態においては、
駆動輪として、外周部が平面状の駆動輪を使用したが、
図１１に示すように外周部にスパイク状のピン５１を形
成した駆動輪４１ａ，４１ｂを使用してもよい。このよ
うなスパイク状のピン５１を形成した駆動輪４１ａ，４
１ｂを使用することで段差を乗り越えるときに生じる無
駄なスリップを少なくすることができる。

【００３６】また、図１２に示すように外周部に対称な
歯車状の溝５２を形成した駆動輪４２ａ，４２ｂを使用
しても、また、図１３に示すように外周部に接線に対す
る角度を図中矢印で示す回転方向側の角度を小さく反対
側の角度を大きくした非対称な歯車状の溝５３を形成し
た駆動輪４３ａ，４３ｂを使用してもよい。この場合も
段差を乗り越えるときに生じる無駄なスリップを少なく
することができる。

【００３７】なお、走行車は、バッテリーを内蔵し、ま
た、多数のセンサを搭載して自律走行する走行車であっ
ても、また、有線や無線のリモートコントロールによっ
て動作する走行車であってもよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、モータの駆動を、減速
機構を介して駆動輪に伝達するものにおいて、減速機構
の小形化を図ることができ、また、駆動輪の上下動範囲
を大きく取ることができ、段差乗り越えが容易にでき
る。また、本発明によれば、さらに、クリーナ機構を搭
載したものにおいて掃除幅を広くでき、掃除の効率を向
上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る走行車本体の
右側半分を本体内から見た場合の要部構成を示す図。

【図２】同実施の形態において走行車本体の底部を上方
から見た場合の要部構成を示す図。

【図３】同実施の形態における駆動ユニットを示す分解
斜視図。

【図４】同実施の形態における駆動ユニットを示す斜視
図。

【図５】同実施の形態における駆動ユニットを駆動輪側
から見た平面図。

【図６】同実施の形態において走行車が段差を乗り越え
るときの動作を説明するための図。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る走行車本体の
右側半分を本体内から見た場合の要部構成を示す図。

【図８】同実施の形態において走行車本体の底部を上方
から見た場合の要部構成を示す図。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る走行車本体の
右側半分を本体内から見た場合の要部構成を示す図。

【図１０】同実施の形態における駆動輪の斜視図。

【図１１】駆動輪の他の実施例を示す図。

【図１２】駆動輪の他の実施例を示す図。

【図１３】駆動輪の他の実施例を示す図。

【符号の説明】

１…走行車本体 ２ａ，２ｂ，３０ａ，３０ｂ…駆動輪 ３ａ，３ｂ…減速機構 ４ａ，４ｂ…モータ ６…旋回輪 ７…傾斜部 ８ａ，８ｂ…支点 ９ａ，９ｂ…バネ部材 １０ａ，１０ｂ…駆動ユニット １１…凹部 １２…出力歯車 １３…内歯 ３２…凸部 ３３…外歯

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行車本体の左右端に、回転駆動源、こ
   の回転駆動源からの回転力を床面に伝える駆動輪及び前
   記回転駆動源からの回転力を減速して伝達する減速機構
   を備えた駆動ユニットをそれぞれ配置し、前記各駆動ユ
   ニットの駆動輪は、前記走行車本体内に向いた側に前記
   減速機構の出力歯車と歯合する歯を同心円状に形成し、
   前記各減速機構は、それぞれ前記駆動輪の回転中心より
   も上方においてその駆動輪に同心円上に形成した歯と出
   力歯車が歯合するように設置し、前記走行車本体は前端
   部底面に前端に向かって上方へ傾斜する傾斜部を形成
   し、前記各駆動ユニットは前記走行車本体に形成した傾
   斜部が段差に乗り上げた場合でも弾性機構により前記駆
   動輪が床面を押圧するように支持されることを特徴とす
   る走行車。
2. 【請求項２】 各駆動輪は、それぞれ一部を減速機構を
   支持し包含するケースとして兼ねた支持体に設けた軸に
   回転自在に取り付けられ、前記支持体は、前記駆動輪の
   走行車本体内に向いた側の面を覆うように配置されたこ
   とを特徴とする請求項１記載の走行車。
3. 【請求項３】 走行車本体の左右端に、回転駆動源、こ
   の回転駆動源からの回転力を床面に伝える駆動輪及び前
   記回転駆動源からの回転力を減速して伝達する減速機構
   を備えた駆動ユニットをそれぞれ配置し、前記走行車本
   体内にクリーナ機構を収納し、前記各駆動ユニットの駆
   動輪は、前記走行車本体内に向いた側に前記減速機構の
   出力歯車と歯合する歯を同心円状に形成し、前記各減速
   機構は、それぞれ前記駆動輪の回転中心よりも上方にお
   いてその駆動輪に同心円上に形成した歯と出力歯車が歯
   合するように設置し、前記走行車本体は前端部底面に前
   端に向かって上方へ傾斜する傾斜部を形成すると共に底
   面の前記各駆動輪間に前記クリーナ機構のスリット状の
   吸込口を形成し、前記各駆動ユニットは前記走行車本体
   に形成した傾斜部が段差に乗り上げた場合でも弾性機構
   により前記駆動輪が床面を押圧するように支持され、前
   記走行車本体は前記吸込口から空気を吸い込んで床面を
   掃除することを特徴とする走行車。
4. 【請求項４】 吸込口内に床面を摺擦する回転ブラシを
   設けたことを特徴とする請求項３記載の走行車。
5. 【請求項５】 各駆動輪は、それぞれ一部を減速機構を
   支持し包含するケースとして兼ねた支持体に設けた軸に
   回転自在に取り付けられ、前記支持体は、前記駆動輪の
   走行車本体内に向いた側の面を覆うように配置されたこ
   とを特徴とする請求項３又は４記載の走行車。