JP2003276402A

JP2003276402A - 全方向車輪及び全方向車輪を具えた台車

Info

Publication number: JP2003276402A
Application number: JP2002082233A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kataoka; 信哉片岡
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2003-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】オムニホイルを用いた台車の段差踏破性を向
上させる。【解決する手段】台車３は、４個のオムニホイルを周
方向に等間隔に且つ直交する２本の仮想線Ａ、Ｂ上にホ
イルの軸心が位置する様に具えている。１個のオムニホ
イルが段差６の縦壁61に当たると、自然に台車３が回転
して２個の全方向車輪が縦壁61に対して外開きに互いに
４５゜傾き、外側の摩擦体２、２の外周縁が縦壁61に当
たって摩擦力で縦壁61を登る。後部の２個のオムニホイ
ルも同様にして段差を登ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、段差登り用の摩擦体を
具えた全方向車輪及び該全方向車輪を４つ具えた台車に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図９
は、オムニホイルと呼ばれる公知の全方向車輪(１)であ
る。全方向車輪(１)は、２枚のベース板(11)(11a)を同
軸に重ね、各ベース板(11)(11a)の外周にホイル(10)の
軸方向に回転自由に夫々複数個のローラ(12)(12a)が隣
り合うベース板上のローラに対して位相をずらして配備
されている。上記全方向車輪を３個或いは４個具えた台
車は、各全方向車輪の回転速度を個々に制御すること
で、定位置での回転及び任意の方向に走行できる特徴を
有している。但し、台車の段差踏破性は、直接に接地す
るローラの径に異存してしまい、段差踏破性が著しく悪
かった。

【０００３】そこで、全方向車輪のローラ径よりも大き
な外径の自在車輪を、全方向車輪に接近して全方向車輪
の両側に配備することで、段差踏破性を向上させること
が提案されている(特開２００１−９７２２１号Ｂ６
２Ｂ３／００)。但し、上記台車は、自在車輪のコス
ト、自在車輪の取付けの手間を要する。更に、自在車輪
を取り付けるためのスペースが必要となり、全方向車輪
を接近して配備せねばならない小型の台車では実施出来
ない問題があった。本発明は、上記問題を解決すると共
に、全方向車輪の利点を損なうことなく、段差踏破性を
向上させた全方向車輪及び該車輪を具えた台車を明らか
にするものである。

【０００４】

【課題を解決する手段】本発明の全方向車輪(１)は、ホ
イル(10)の外周にホイルの軸方向に回転自由にローラ(1
2)を具え、ホイル(10)の両面にローラ(12)を含むホイル
の外径よりも少し小径の摩擦体(２)(2a)をホイルと同軸
に有している。

【０００５】本発明の台車(３)は、上記全方向車輪(１)
が、仮想矩形の四隅に配備され、隣合う全方向車輪(１)
(１)は互いに直角を成す方向に傾き、仮想矩形の対角上
の全方向車輪(１)(１)は互いに平行であり、隣り合うう
任意の２個の全方向車輪(１)(１)の夫々外側に位置する
摩擦体(２)(２)に対して、各ホイル(10)の軸心を含む共
通の面Ｘと直交する仮想面Ｙを当てた状態で該２個の全
方向車輪(１)(１)のローラ(12)(12)は該仮想面Ｙから外
側にはみ出さず、周方向に隣り合う任意の２個の全方向
車輪(１)(１)の夫々内側に位置する摩擦体(2a)(2a)に対
して各ホイル(10)の軸心を含む共通の面Ｘと直交する仮
想面Ｙを当てた状態で該２個の全方向車輪(１)(１)のロ
ーラ(12a)は該仮想面Ｙから外側にはみ出さないことを
特徴とする。

【０００６】

【作用及び効果】台車(３)の４個の全方向車輪(１)の回
転を制御して台車(３)を段差(６)に向かって前進させ
る。１個の全方向車輪(１)が段差(６)の縦壁(61)に当た
ると、両隣りの全方向車輪の内、縦壁(61)に近い方の全
方向車輪が縦壁に接近する方向に自然に台車(３)が回転
する。縦壁(61)の２個の全方向車輪(１)(１)が縦壁(61)
に対して外開きに互いに４５゜傾くと、両全方向車輪
(１)(１)の外側の摩擦体(２)(２)の外周縁が段差(６)の
縦壁(61)に当たり、両全方向車輪(１)(１)のローラ(12)
は縦壁(61)には当たらない。

【０００７】４個の全方向車輪(１)は台車(３)を前進さ
せる方向に回転しており、台車(１)には常に前進力が加
わっている。両摩擦体(２)(２)が段差(６)の縦壁(61)に
当たっても両摩擦体(２)(２)の回転は持続し、縦壁(61)
との摩擦により摩擦体(２)(２)は縦壁(61)を登ってい
く。前側の２個の全方向車輪(１)(１)が持ち上がる。段
差(６)の高さまで全方向車輪(１)(１)が持ち上がると台
車(３)は傾いたまま前進する。

【０００８】台車(３)の下段の２個の全方向車輪(１)
(１)の内、一方の全方向車輪(１)が段差(６)の縦壁(61)
に当たると、前記同様にして、台車(３)が回転して下段
の２個の全方向車輪(１)(１)が、段差(６)の縦壁(61)に
対して内開きに互いに４５゜傾く様に姿勢を変える。こ
れによって、該全方向車輪(１)(１)の互いの内側の摩擦
体(2a)(2a)が縦壁(61)に当たり、前記同様にして段差
(６)を登ることができる。

【０００９】摩擦体(２)は、全方向車輪(１)のホイル(1
0)の両側に硬質ゴム製の円板をホイル(10)と同軸に固定
する、ホイル(10)に該ホイルと同軸に形成した台座(16)
にゴム製の輪状の摩擦体(２)を嵌める等により、簡単に
ホイル(10)に取り付けでき、又、摩擦体(２)を含む全方
向車輪(１)の厚みの増加を最小限に抑えることができ
る。従って、従来の様に、全方向車輪(１)の両側に全方
向車輪(１)とは別個の自在車輪を配備するための、自在
車輪のコスト、自在車輪を取り付けるためのスペース、
自在車輪を取り付けるための手間は不要となる。平坦面
の走行では、摩擦体(２)は接地しないため、摩擦体(２)
の存在が全方向車輪(１)の特性を損うことはない。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、摩擦体付きの全方向車輪
(１)を示している。全方向車輪(１)は、図９に示す従来
のものと同様にして、２枚のベース板(11)(11a)を同軸
に重ねてホイル(10)を形成し、各ベース板(11)(11a)の
外周に３個のローラ(12)が隣り合うベース板上のローラ
(12a)に対して６０゜位相をずらして配備されている。
ホイル(10)の中心に軸孔(17)が開設されている。各ロー
ラ(12)(12a)は、中央部から両端へ徐々に縮径した太鼓
状に形成され、略６０゜円弧の長さに形成されている。
全方向車輪(１)の両面に、摩擦体(２)(2a)を全方向車輪
(１)と同軸に固定している。

【００１１】実施例の摩擦体(２)は、硬質ゴム等の摩擦
係数の大きな材料で形成した円板であり、直径は全方向
車輪(１)の外径よりも少し小さく、厚みは約５mmであ
る。摩擦体(２)の中心に軸孔(18)が開設されている。全
方向車輪(１)に対する摩擦体(２)の直径と厚みの関係
は、後記する台車(３)の説明中で行う。

【００１２】図２は、上記摩擦体付きの全方向車輪(１)
(以下、単に全方向車輪と呼ぶ)を４個用いた台車(３)を
示している。各全方向車輪(１)は、仮想正方形Ａの四隅
に配備され、隣り合う全方向車輪(１)(１)は仮想正方形
の中心に対して内開きとなる様に互いに直角を成す方向
に傾き、仮想正方形Ａの対角上の全方向車輪(１)(１)は
互いに平行となる様に、夫々テーブル(31)に突設した取
付け脚(32)に取り付けられている。各取付け脚(32)は、
内外２個の脚板(33)(34)の間に補強板(35)を介装して形
成され、脚板(33)(34)の先端間に全方向車輪(１)を回転
自由に支持している。各取付け脚(32)の内側の脚板(34)
に制御モータ(４)が搭載され、ベルト(41)を介して車軸
(14)上のプーリ(15)に連繋されている。各４個の制御モ
ータ(４)は、テーブル(31)上等、台車(３)上の適所或い
は台車外に配備された制御部(７)に有線或いは無線にて
連繋されている。

【００１３】全方向車輪(１)のローラ(12)を含むホイル
(10)の外径と摩擦体(２)(2a)の外径及び厚みの関係は、
図３、図４に示す如く、台車(３)の４個の全方向車輪
(１)の内、周方向に隣り合う任意の２個の全方向車輪
(１)(１)の夫々外側に位置する２個の摩擦体(２)(２)に
対して、各ホイル(10)の軸心を含む共通の面Ｘと直交す
る仮想面Ｙを当てた状態で該２個の全方向車輪(１)(１)
のローラ(12)は該仮想面Ｙから外側にはみ出さない寸法
関係とする。従って、ローラ(12)を含むホイル(10)の外
径よりも小さい範囲で摩擦体(２)(2a)の径を大きくする
ほど、摩擦体(２)(2a)の厚みを小さくできる。

【００１４】又、周方向に隣り合う任意の２個の全方向
車輪(１)(１)の夫々内側に位置する両摩擦体(2a)(2a)に
対して、各ホイル(10)の軸心を含む共通の面Ｘと直交す
る仮想面Ｙを当てた状態で該２個の全方向車輪(１)(１)
のローラ(12a)(12a)は該仮想面Ｙから外側にはみ出さな
い。

【００１５】然して、台車(３)の４個の全方向車輪(１)
の回転を制御して台車(３)を段差(６)に向かって前進さ
せる。図４に示す如く、１個の全方向車輪(１)が段差
(６)の縦壁(61)に当たると、両隣りの車輪の内、縦壁(6
1)に近い方の車輪が縦壁に接近する様に矢印Ｓで示す方
向に自然に台車(３)が回転する。

【００１６】図３に示す如く、段差(６)の縦壁(61)に対
して２個の全方向車輪(１)(１)が外開きに互いに４５゜
傾くと、両全方向車輪(１)(１)の外側の摩擦体(２)(２)
の外周縁が段差に当たり、両全方向車輪(１)(１)のロー
ラ(12)(12)は縦壁(61)には当たらない。

【００１７】４個の全方向車輪(１)は台車(３)を前進さ
せる方向に回転しており、台車(３)には常時前進力が加
わっている。段差(６)の縦壁(61)に当たった両摩擦体
(２)(２)が前進方向に回転していることにより、摩擦体
(２)(２)と縦壁(61)に生じる摩擦力によって、摩擦体
(２)(２)回転しながら縦壁(61)をよじ登る。これによっ
て前側の２個の全方向車輪(１)(１)が縦壁(61)に沿って
持ち上がる。図６に示す如く、２個の全方向車輪(１)
(１)が段差(６)の上段まで持ち上がると、残りの２個の
全方向車輪(１)を含む４個の全方向車輪(１)の回転によ
り台車(３)は前進する。

【００１８】図７に示す如く、台車(３)の下段の２個の
全方向車輪(１)(１)の内、一方の全方向車輪(１)が段差
(６)の縦壁(61)に当たると、前記同様にして、台車(３)
が回転して下段の２個の全方向車輪(１)(１)が、段差
(６)の縦壁(61)に対して内開きに互いに４５゜傾く様に
姿勢を変える。これによって、該全方向車輪(１)(１)の
互いの内側の摩擦体(2a)(2a)が縦壁(61)に当たり、前記
同様にして段差(６)を登ることができ、図８に示す如
く、台車(３)全体が上段に登りきることができるのであ
る。

【００１９】図１０は、摩擦体(２)(2a)の他の実施例を
示しており、全方向車輪(１)のホイル(10)にホイルと同
軸に円形の台座(16)を設け、該台座(16)にゴム等の摩擦
係数の大きな材料で形成した輪状の伸縮性摩擦体(２)(2
a)を嵌め込んでいる。台座(16)の周面に周溝(13)を開設
して輪状の伸縮性摩擦体(２)(2a)を嵌め込めば、摩擦体
(２)(2a)が不用意に外れることはない。台座(16)は、ホ
イル(10)と一体に形成することも、ホイル(10)とは別体
に形成して該ホイル(10)にネジ止め等にてホイルと同軸
に固定することもできる。

【００２０】図１０の摩擦体(２)(2a)の場合、摩擦体
(２)(2a)の材料が少なくて済むため、安価となり、又、
摩擦体の断面を矩形とすれば、１つの角部が摩耗して
も、摩擦体を裏表が逆になる様に、又、内径と外径が逆
になる様に４通りに嵌め変えて使用できるので、寿命を
延ばすことができる。

【００２１】尚、全方向車輪(１)のホイル(10)は１枚も
のとし、３個以上のローラをホイルの軸方向に回転自由
に且つ隣り合うローラどうしを可及的に接近させて配備
することもできる。又、全方向車輪(１)のホイル(10)は
３枚以上のベース板(11)を同軸に重ね、各ベース板に位
相をずらせてローラを配備しても可い。

【００２２】上記の如く、摩擦体(２)は、円板体或いは
輪状体とすることより、簡単に全方向車輪(１)のホイル
(10)に取り付け出来、又、摩擦体(２)を含む全方向車輪
(１)の厚みの増加を最小限に抑えることができる。従っ
て、４つの全方向車輪(１)を接近した小型の台車(３)が
実現できる。

【００２３】上記実施例では、４つの全方向車輪(１)は
仮想正方形Ａの四隅に配備したが、これに限定されるこ
とはなく、仮想長方形の四隅に、隣り合う全方向車輪
(１)(１)は仮想長方形の中心に対して内開きとなる様に
互いに直角を成す方向に傾き、仮想長方形の対角上の全
方向車輪(１)(１)は互いに平行となっていれば実施可能
である。従って、本発明では、４つの全方向車輪(１)の
配置は、仮想正方形の四隅、仮想長方形の四隅を含め
て、仮想矩形の四隅とする。

【００２４】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】摩擦体付き全方向車輪の斜面図である。

【図２】同上の全方向車輪を具えた台車の斜面図であ
る。

【図３】前進側の２個の全方向車輪が段差の縦壁に当た
った状態の説明図である。

【図４】台車の１個の全方向車輪が縦壁に当たった状態
の斜面図である。

【図５】前進側の２個の全方向車輪が段差の縦壁に当た
った状態の斜面図である。

【図６】前進側の２個の全方向車輪が段差を登った状態
の斜面図である。

【図７】後部の２個の全方向車輪が段差の縦壁に当たっ
た状態の斜面図である。

【図８】台車が段差を登りきった状態の斜面図である。

【図９】従来の全方向車輪(オムニホイル)の斜面図であ
る。

【図１０】他の実施例の摩擦体付きの全方向車輪の一部
を破断した正面図である。

【符号の説明】

(１) 全方向車輪 (10) ホイル (12) ローラ (13) 周溝 (２) 摩擦体 (３) 台車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホイル(10)の外周にホイルの軸方向に回
転自由にローラ(12)を具えた全方向車輪(１)に於いて、
ホイル(10)の両面にローラ(12)を含むホイルの外径より
も少し小径の摩擦体(２)(2a)がホイルと同軸に設けられ
ている全方向車輪。
【請求項２】ホイル(10)は複数枚のベース板(11)(11
a)を同軸に重ね、各ベース板に複数個のローラ(12)(12
a)が隣り合うベース板上のローラに対して位相をずらし
て配備されている請求項１に記載の全方向車輪。
【請求項３】摩擦体(２)は円板体である請求項１又は
２に記載の全方向車輪。
【請求項４】請求項１乃至３の何れかに記載の４個の
全方向車輪(１)が、仮想矩形の四隅に配備され、隣合う
全方向車輪(１)(１)は互いに該仮想矩形の中心に対して
内開きに直角を成す方向に傾き、仮想矩形の対角上の全
方向車輪(１)(１)は互いに平行であり、隣り合うう任意
の２個の全方向車輪(１)(１)の夫々外側に位置する摩擦
体(２)(２)に対して、各ホイル(10)の軸心を含む共通の
面Ｘと直交する仮想面Ｙを当てた状態で該２個の全方向
車輪(１)(１)のローラ(12)(12)は該仮想面Ｙから外側に
はみ出さず、周方向に隣り合う任意の２個の全方向車輪
(１)(１)の夫々内側に位置する摩擦体(2a)(2a)に対して
各ホイル(10)の軸心を含む共通の面Ｘと直交する仮想面
Ｙを当てた状態で該２個の全方向車輪(１)(１)のローラ
(12a)は該仮想面Ｙから外側にはみ出さないことを特徴
とする台車。