JP2003094904A - Spherical drive wheel - Google Patents

Spherical drive wheel

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JP2003094904A
JP2003094904A JP2001291818A JP2001291818A JP2003094904A JP 2003094904 A JP2003094904 A JP 2003094904A JP 2001291818 A JP2001291818 A JP 2001291818A JP 2001291818 A JP2001291818 A JP 2001291818A JP 2003094904 A JP2003094904 A JP 2003094904A
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outer peripheral
roller
supported
wheel
spherical
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Japanese (ja)
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Masayuki Hokaku
雅之 寳角
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HOUZUMI GIYAA KK
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HOUZUMI GIYAA KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spherical drive wheel at a very low cost by reducing the annular diameter and increasing the width of bearings to be used, which allows JIS standard parts to be used, for reduction in the part cost of the bearings without the influence on the production cost. SOLUTION: The upper part 1a of a spherical wheel 1 is supported by a top part support roller 2, the outer peripheral part 1b of the spherical wheel 1 is supported by a plurality of outer peripheral part support rollers 3 at intervals in circumferential direction, the outer peripheral part support rollers 3 are rotatably held at the lower end of a generally dome-shaped roller holding part 4 having a small diameter opening part 4a at the upper part thereof, and the small diameter opening part 4a of the roller holding body 4 is rotatably supported with the bearings 7 and rotatingly driven by a rotatingly driving source 5.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、車椅子、配膳
車、高所作業車、無人搬送車等、各種車両の走行輪など
として好適に使用される球状駆動輪に関するものであ
る。 【0002】 【従来の技術】この種の球状駆動輪には、特願2000
−178561号として特許出願されたものが存在し、
複数個を車両のシャーシなどに一定の傾斜角度を有して
取り付けることにより、走行輪として用いることがで
き、走行時の振動が少なく、さらに振動に起因する走行
音の発生も少ないものとなり、上記の各種車両の走行輪
に好適に使用されるので、非常に注目されている。 【0003】前記球状駆動輪は、図4〜6に示したよう
に、球車輪31の上部が頂部支持ローラ32によって支
持され、球車輪31の外周部は周方向に間隔をあけて複
数(この例では6個)の外周部支持ローラ33によって
支持されている。各外周部支持ローラ33は、環状のロ
ーラ保持体34によって回転自在に保持され、このロー
ラ保持体34は環状の軸受35によって回転自在に支持
されると共に、回転駆動源36によって回転駆動され
る。 【0004】このようにローラ保持体34が回転駆動さ
れることによって、ローラ保持体34に設けられる各外
周部支持ローラ33もまた回転駆動され、これによって
球車輪31は頂部支持ローラ32に上部が支持された状
態で回転力が与えられるようになっている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
球状駆動輪では、前記ローラ保持体34を支持する軸受
35は、ローラ保持体34を外周から取り囲んだものと
しており、ローラ保持体34が回転駆動されると非常に
大きい摺動力を受ける。したがって、この軸受35は、
ローラ保持体34の環状直径よりさらに大きい環状直径
としなければならないと共に、精度が高く、強度性にも
非常に優れたものとしなければ、その用途に耐え得な
い。 【0006】しかしながら、前記用途に耐え得る軸受3
5は、JIS規格品にはなく、JIS規格品以上に、精
度が高く、強度性にも非常に優れたものが要求されるの
で、軸受35の部品コストが非常に高いものになってし
まい、これが球状駆動輪の製品コストに影響し、球状駆
動輪が非常に高価なものになってしまうという課題を有
していた。 【0007】さらに、上記従来の球状駆動輪では、走行
輪として用いる場合には、車両のシャーシSなどに一定
の傾斜角度を有して取り付けなけばならないため(図4
〜6は車両のシャーシS側を傾斜させた状態にしてい
る)、前記軸受35を幅の広いものにすると、外周部支
持ローラ33の保護カバー37が嵩の高いものとなり、
この保護カバー37が走行面に近接し、走行時に接地面
の起伏や段差に乗り上げたりするので、軸受35は幅の
広いものを使用することができないという課題を有して
いた。 【0008】そこで、この発明は、上記課題を解決する
ためになされたものであり、使用する軸受の環状直径が
小さく、幅が広くてもよいものとし、JIS規格品で充
分に用を足すものとして、軸受の部品コストを低くする
ことにより、製品コストがその影響を受けず、非常に安
価な球状駆動輪を提供することを目的としてなされたも
のである。 【0009】 【課題を解決するための手段】そのため、この発明の球
状駆動輪は、球車輪1の上部1aが頂部支持ローラ2に
よって支持され、球車輪1の外周部1bは周方向に間隔
をあけて複数の外周部支持ローラ3によって支持され、
各外周部支持ローラ3は、上部に小径口部4aを有する
略ドーム状のローラ保持体4の下端に回転自在に保持さ
れ、このローラ保持体4の小径口部4aが軸受7によっ
て回転自在に支持されると共に、回転駆動源5によって
回転駆動されるようにしている。 【0010】 【発明の実施の形態】以下、この発明の球状駆動輪の実
施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。 【0011】図1〜3に示したこの発明の球状駆動輪
は、車両(図示せず)のブラケットBなどに一定の傾斜
角度を有して(図はブラケットB側を傾斜させた状態に
している)取り付けられたものとしており、球車輪1
と、この球車輪1の上部1aを支持する頂部支持ローラ
2と、球車輪1の外周部1bを支持し、周方向に間隔を
あけて複数(この例では6個)設けられた外周部支持ロ
ーラ3と、各外周部支持ローラ3を周方向に間隔をあけ
て下端に保持するようにした上部に小径口部4aを有す
る略ドーム状のローラ保持体4と、ローラ保持体4を回
転駆動する回転駆動源5と、頂部支持ローラ2を覆う上
カバー体6aと外周部支持ローラ3を覆う下カバー体6
bからなるカバー体6と、ローラ保持体4の小径口部4
aの内側部と上カバー体6aの中央円筒部8の外側部と
の間に挟持され、ローラ保持体4を回転自在に支持する
軸受7と、上カバー体6aと車両のブラケットBとの間
に介在される弾性支持手段9とから構成される。 【0012】すなわち、この発明の球状駆動輪は、球車
輪1の上部1aが頂部支持ローラ2によって支持され、
球車輪1の外周部1bは周方向に間隔をあけて複数の外
周部支持ローラ3によって支持され、各外周部支持ロー
ラ3は、上部に小径口部4aを有する略ドーム状のロー
ラ保持体4の下端に回転自在に保持され、このローラ保
持体4の小径口部4aが軸受7によって回転自在に支持
されると共に、回転駆動源5によって回転駆動されるよ
うにしている。 【0013】球車輪1は、中実とした硬質弾性ゴムから
なる球体としたり、中空とした金属等からなる球体に硬
質弾性ゴムを被着したりしたものとしており、走行時の
振動を少なくしたり、走行面に対する滑りを防いだり、
振動に起因する走行音の発生を少ないものにしている。 【0014】頂部支持ローラ2は、回転自在に設けられ
る金属製の一対のローラ2a、2bおよびこれらローラ
2a、2bの中間に配置されるローラ2cと、各ローラ
2a、2b、2cを回転自在に支持するローラ軸10と
からなり、ローラ軸10を上カバー体6aの中央円筒部
8の内側下部に取り付けたものとしている。各ローラ2
a、2b、2cの外周面は、球車輪1の外周面の曲率に
沿った傾斜をなすテーパ面としている。 【0015】外周部支持ローラ3は、各一対のローラ3
a、3bと、各ローラ3a、3bを回転自在に支持する
ローラ軸11と、ローラ軸11をその長手方向両端部付
近で回転自在に支持している。各ローラ3a、3bの外
周面は、球車輪1の外周面の曲率に沿った傾斜をなすテ
ーパ面としている。 【0016】ローラ保持体4は、前記したように上部に
小径口部4aを有する略ドーム状としており、その下端
にドライブリング12を介して前記外周部支持ローラ3
を取り付け、その上端にリングギヤ13を取り付けたも
のとしており、前記球車輪1の回りに回転駆動源5によ
って回転駆動される。なお、前記小径口部4aとは、ド
ーム径と比較して小径であればよい。 【0017】回転駆動源5は、サーボモータ14と、サ
ーボモータ14の出力軸に固定されるピニオン15とを
有し、ピニオン15はローラ保持体4のリングギヤ13
に噛み合い、サーボモータ14からの回転力が伝達され
る。 【0018】カバー体6は、前記したように上カバー体
6aと下カバー体6bとからなる。上カバー体6aは、
前記中央円筒部8を有し、一側部に前記サーボモータ1
4の設置部16を設け、他側部に車両のブラケットBと
の連結突部17を設けており、中央円筒部8の内側上部
から上方にスプリングシャフト18を突設し、中央円筒
部8の内側下部に前記頂部支持ローラ2を軸支し、この
頂部支持ローラ2を覆うものとしており、下カバー体6
bは、上カバー体6aの下方に垂下したものとし、前記
外周部支持ローラ3を覆うものとしている。 【0019】軸受7は、ローラ保持体4の小径口部4a
の内側部と上カバー体6aの中央円筒部8の外側部との
間に挟持されて上下二段に設けたものとしており、この
ローラ保持体4を回転自在に支持している。したがっ
て、軸受7の環状直径は、ローラ保持体4の小径口部4
aよりも小さいものとすることができ、JIS規格品に
ある精度が高く、強度性に優れたものが使用できる。さ
らに、前記のように上下二段に設けたものとすれば、J
IS規格品を、より強度性に優れたものとして使用する
ことができる。 【0020】弾性支持手段9は、ばねダンバーとしてお
り、上カバー体6aと車両のブラケットBとの間に介在
されている。ばねダンバーは、上カバー体6aのスプリ
ングシャフト18の下部のばね受け片18aと、スプリ
ングシャフト18の上部に挿通させたブラケットBの上
端部Baの間にコイルスプリング19を介在させ、さら
に上カバー体6aの前記連結突部17とブラケットBの
下端部Bbを軸支したものとしており、走行時に接地面
の起伏や段差を吸収するするようにしている。 【0021】 【発明の効果】この発明の球状駆動輪は、以上に述べた
ように構成されているので、使用する軸受は環状直径が
小さく、幅が広くてもよいものとなり、JIS規格品で
充分に用を足すものとなり、軸受の部品コストが低くな
り、製品コストが部品コストの影響を受けないものとな
り、非常に安価なものとなる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spherical drive which is suitably used as a running wheel of various vehicles such as a wheelchair, a serving truck, an aerial work vehicle, an automatic guided vehicle, and the like. It is about the wheel. 2. Description of the Related Art A spherical drive wheel of this type is disclosed in Japanese Patent Application No.
Patent Application No. 178561 exists,
By mounting a plurality of them to the chassis of the vehicle with a certain inclination angle, they can be used as running wheels, vibration during running is small, and running noise due to vibration is also reduced. It has been attracting much attention because it is suitably used for the running wheels of various vehicles. As shown in FIGS. 4 to 6, the spherical drive wheel has an upper portion of a ball wheel 31 supported by a top support roller 32, and a plurality of outer peripheral portions of the ball wheel 31 are spaced apart in the circumferential direction. (Six in the example). Each outer peripheral portion supporting roller 33 is rotatably held by an annular roller holder 34, and the roller holder 34 is rotatably supported by an annular bearing 35 and is rotationally driven by a rotation drive source 36. [0004] When the roller holder 34 is driven to rotate in this manner, the respective outer peripheral support rollers 33 provided on the roller holder 34 are also driven to rotate, whereby the ball wheel 31 has an upper portion on the top support roller 32. The rotating force is applied while being supported. In the above-described conventional spherical driving wheel, the bearing 35 supporting the roller holder 34 surrounds the roller holder 34 from the outer periphery. When 34 is rotationally driven, it receives a very large sliding force. Therefore, this bearing 35
The annular diameter must be larger than the annular diameter of the roller holder 34, and unless the precision is high and the strength is very good, the use cannot be tolerated. However, a bearing 3 capable of withstanding the above-mentioned applications.
No. 5 is not a JIS standard product, but is required to have higher accuracy and higher strength than the JIS standard product. Therefore, the parts cost of the bearing 35 becomes very high, This has an effect on the product cost of the spherical driving wheel, and has a problem that the spherical driving wheel becomes very expensive. Further, in the case of using the above-mentioned conventional spherical driving wheels as running wheels, they must be attached to the chassis S of the vehicle with a certain inclination angle (FIG. 4).
6, the chassis S side of the vehicle is inclined), and when the bearing 35 is made wide, the protective cover 37 of the outer peripheral support roller 33 becomes bulky,
Since the protective cover 37 comes close to the running surface and rides on the undulations or steps of the ground contact surface during running, there is a problem that a wide bearing 35 cannot be used. Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the bearing used has a small annular diameter and may have a wide width, and a JIS standard product sufficiently used. The object of the present invention is to provide a very inexpensive spherical drive wheel by lowering the cost of the parts of the bearing without affecting the product cost. Therefore, in the spherical driving wheel of the present invention, the upper portion 1a of the ball wheel 1 is supported by the top support roller 2, and the outer peripheral portion 1b of the ball wheel 1 is spaced apart in the circumferential direction. Open and supported by a plurality of outer peripheral support rollers 3,
Each outer peripheral support roller 3 is rotatably held at a lower end of a substantially dome-shaped roller holder 4 having a small-diameter opening 4a at an upper portion. The small-diameter opening 4a of the roller holder 4 is rotatably supported by a bearing 7. It is supported and is rotationally driven by a rotational drive source 5. An embodiment of a spherical driving wheel according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The spherical driving wheel of the present invention shown in FIGS. 1 to 3 has a fixed inclination angle to a bracket B or the like of a vehicle (not shown) (in the figure, the bracket B side is inclined). Is attached) and the ball wheel 1
And a top support roller 2 for supporting the upper portion 1a of the ball wheel 1 and a plurality (six in this example) of outer periphery supports for supporting the outer periphery 1b of the ball wheel 1 at circumferential intervals. A roller 3, a substantially dome-shaped roller holding member 4 having a small-diameter opening 4a at an upper portion for holding the outer peripheral portion supporting rollers 3 at a lower end thereof at intervals in a circumferential direction, and rotating the roller holding member 4 Rotating drive source 5, an upper cover body 6a covering the top support roller 2, and a lower cover body 6 covering the outer peripheral support roller 3.
b and the small-diameter opening 4 of the roller holder 4
a between the inner portion of the upper cover member 6a and the outer portion of the central cylindrical portion 8 of the upper cover member 6a and rotatably supporting the roller holder 4, and between the upper cover member 6a and the bracket B of the vehicle. And the elastic support means 9 interposed between them. That is, in the spherical driving wheel of the present invention, the upper portion 1a of the ball wheel 1 is supported by the top support roller 2,
An outer peripheral portion 1b of the ball wheel 1 is supported by a plurality of outer peripheral support rollers 3 at intervals in a circumferential direction, and each outer peripheral support roller 3 has a substantially dome-shaped roller holder 4 having a small-diameter opening 4a at an upper portion. The roller holder 4 is rotatably held at its lower end, and the small-diameter opening 4a of the roller holder 4 is rotatably supported by a bearing 7 and driven to rotate by a rotation drive source 5. The ball wheel 1 is made of a solid sphere made of hard elastic rubber or a hollow sphere made of metal or the like coated with hard elastic rubber to reduce vibration during traveling. Or prevent slipping on the running surface,
The generation of running noise due to vibration is reduced. The top support roller 2 includes a pair of rotatable metal rollers 2a and 2b, a roller 2c disposed between the rollers 2a and 2b, and a rotatable roller 2a, 2b and 2c. And a roller shaft 10 to be supported. The roller shaft 10 is attached to a lower portion inside the central cylindrical portion 8 of the upper cover body 6a. Each roller 2
The outer peripheral surfaces of a, 2b, and 2c are tapered surfaces that are inclined along the curvature of the outer peripheral surface of the ball wheel 1. The outer peripheral portion supporting roller 3 includes a pair of rollers 3.
a, 3b, a roller shaft 11 rotatably supporting the rollers 3a, 3b, and the roller shaft 11 rotatably supported near both ends in the longitudinal direction. The outer peripheral surface of each of the rollers 3a and 3b is a tapered surface inclined along the curvature of the outer peripheral surface of the ball wheel 1. The roller holder 4 has a substantially dome shape having a small-diameter opening 4a at the upper portion as described above.
, And a ring gear 13 is attached to the upper end thereof. The ring gear 13 is rotationally driven by the rotary drive source 5 around the ball wheel 1. The small-diameter opening 4a may be a small diameter as compared with the dome diameter. The rotary drive source 5 has a servomotor 14 and a pinion 15 fixed to an output shaft of the servomotor 14, and the pinion 15 is a ring gear 13 of the roller holder 4.
And the rotational force from the servomotor 14 is transmitted. The cover 6 comprises the upper cover 6a and the lower cover 6b as described above. The upper cover body 6a
It has the central cylindrical portion 8 and the servomotor 1 on one side.
4 is provided, and a connecting projection 17 for connecting to the bracket B of the vehicle is provided on the other side. The top support roller 2 is pivotally supported at an inner lower portion, and covers the top support roller 2.
“b” hangs below the upper cover body 6 a and covers the outer peripheral portion supporting roller 3. The bearing 7 has a small-diameter opening 4 a of the roller holder 4.
The upper and lower cover members 6a are sandwiched between an inner portion and an outer portion of the central cylindrical portion 8 of the upper cover body 6a, and are provided in two upper and lower stages, and rotatably support the roller holder 4. Therefore, the annular diameter of the bearing 7 is smaller than that of the small-diameter opening 4 of the roller holder 4.
It can be smaller than a, and a material having high accuracy and excellent strength as in JIS standard products can be used. Furthermore, if it is provided in the upper and lower two stages as described above, J
An IS standard product can be used as one having higher strength. The elastic support means 9 is a spring damper, and is interposed between the upper cover body 6a and the bracket B of the vehicle. The spring damper has a coil spring 19 interposed between a spring receiving piece 18a below the spring shaft 18 of the upper cover body 6a and an upper end Ba of a bracket B inserted through the upper part of the spring shaft 18. The connecting projection 17 of 6a and the lower end Bb of the bracket B are pivotally supported to absorb undulations and steps on the ground contact surface during traveling. Since the spherical driving wheel of the present invention is constructed as described above, the bearing used can have a small annular diameter and a wide width. Therefore, the cost of the bearing is low, the product cost is not affected by the cost of the component, and the cost is very low.

【図面の簡単な説明】 【図1】この発明の球状駆動輪の一実施形態の側方から
見た断面図である。 【図2】図1に示すこの発明の球状駆動輪の平面図であ
る。 【図3】図1に示すこの発明の球状駆動輪の球車輪と下
カバー体を外して下方から見た説明図である。 【図4】従来の球状駆動輪の一例の側方から見た断面図
である。 【図5】従来の球状駆動輪の一例の平面図である。 【図6】従来の球状駆動輪の一例の下方から見た断面図
である。 【符号の説明】 1 球車輪 1a 上部 1b 外周部 2 頂部支持ローラ 3 外周部支持ローラ 4 ローラ保持体 4a 小径口部 5 回転駆動源 7 軸受
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a side sectional view of one embodiment of a spherical drive wheel of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the spherical drive wheel of the present invention shown in FIG. FIG. 3 is an explanatory view showing the spherical driving wheel of the present invention shown in FIG. 1 from below with a ball wheel and a lower cover removed. FIG. 4 is a cross-sectional view of one example of a conventional spherical drive wheel as viewed from the side. FIG. 5 is a plan view of an example of a conventional spherical driving wheel. FIG. 6 is a cross-sectional view of one example of a conventional spherical drive wheel as viewed from below. [Description of Signs] 1 Ball wheel 1a Upper part 1b Outer peripheral part 2 Top support roller 3 Outer peripheral support roller 4 Roller holder 4a Small diameter mouth 5 Rotary drive source 7 Bearing

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 球車輪(1)の上部(1a)が頂部支持
ローラ(2)によって支持され、球車輪(1)の外周部
(1b)は周方向に間隔をあけて複数の外周部支持ロー
ラ(3)によって支持され、各外周部支持ローラ(3)
は、上部に小径口部(4a)を有する略ドーム状のロー
ラ保持体(4)の下端に回転自在に保持され、このロー
ラ保持体(4)の小径口部(4a)が軸受(7)によっ
て回転自在に支持されると共に、回転駆動源(5)によ
って回転駆動されるようにしたことを特徴とする球状駆
動輪。
Claims 1. An upper portion (1a) of a ball wheel (1) is supported by a top support roller (2), and an outer peripheral portion (1b) of the ball wheel (1) is circumferentially spaced. Supported by a plurality of outer peripheral support rollers (3), and each outer peripheral support roller (3)
Is rotatably held at the lower end of a substantially dome-shaped roller holder (4) having a small-diameter opening (4a) at an upper portion, and the small-diameter opening (4a) of the roller holding body (4) is a bearing (7). A spherical drive wheel rotatably supported by a rotary drive source (5) and rotatably driven by a rotary drive source (5).
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