JP2006218977A - 履帯車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】メッシュクローラ1をメッシュベルト1aおよび矩形断面の長軸物のラグ1bで無端状に一体化し、ドライブシャフト2上に3個のスプロケット3を取り付け、アイドラー4と第1および第2ロードホイール5,6をそれぞれ3個並列にして回動自由にホイールフレーム7に取り付けると共にホイールフレーム7をドライブシャフト2に対して回動自由とし、次に、スプロケット3をドライブモータ10で駆動し、あるいはカム8をカムモータ12で駆動して且つ固定ピン9をピンモータ12で駆動してホイールフレーム7のドライブシャフト2に対する回転位相を固定または自由にし、さらに、メッシュクローラ1をステアリングモータ13で駆動して垂直軸の回りに回転するように構成する。
【選択図】図3
Description
従来、車体の前後左右に4つのクローラが配設され、各クローラが油圧モータで駆動され、前左右のクローラおよび後左右のクローラが各々軸結合され、前後左右の各クローラが車体の前後方向(ピッチ方向)に対し回動自在であり、更に前左右の2クローラは車体の左右方向(ロール方向)に対し回動自在である4クローラ車両が公知である(例えば、特許文献1を参照。)。
また、車体の前後左右に4つのクローラが配設され、各クローラが走行用モータで駆動されると共に旋回用モータで位相を変化させることが可能であり、更に遊動輪が、3個の転輪を正三角形のプレートの頂点に回動自由に配置され且つそのプレートが重心まわりに回動可能なおにぎり機構で構成されて、路面状態に応じてクローラの接地圧等を変化させながら柔軟に走行できるようにした4クローラ車両も公知である(例えば、特許文献2を参照。)。
また、近年、米航空宇宙局(NASA)の火星探査ミッションで使用されている、車体の前中後の左右に6個のホイールが配設され且つ各ホイールは個別の駆動用モータで駆動され且つ前後左右の4個の各ホイールに対し操舵用モータで操舵することを可能にした6ホイール車両が知られている(例えば、非特許文献1を参照。)。
しかしながら、重量の大きい地上用4クローラ車両は、搭載重量が厳しく制限される宇宙輸送機への搭載に対し不利となっており、また、重いクローラを駆動するために大容量の電力が必要となること。更に、クローラが組立品のために、粒径の細かい砂質土から成る土壌、例えば月土壌において、シュープレートとシュープレートの間に砂が混入するために故障の原因となりやすく、故障時の修理が難しい宇宙用車両の適用に対し不利となっていること。そして、クローラに操舵機構がないために、例えば小回りや横移動が出来ずに機動性に乏しいこと等の理由から、高い走破性を有するにもかかわらず宇宙用車両に使用された実績は未だないのが現状である。
他方、6ホイール車両では、電力および重量の面でクローラ車両に比べ優れ、更に各ホイールが全駆動され且つ主要ホイールは操舵機構を有しているため、機動性に優れ、宇宙用車両として好適に使用されている。
しかし、各ホイールが駆動輪といえどもホイールの走行面に対する接地面積はクローラ車両に比べ圧倒的に小さく、平地ならば問題ないが土壌の柔らかい軟弱地または起伏の激しい岩盤等ではホイールの接地面積が不足し、走行不能に陥る虞がある。
本発明は、上記実情に鑑み創案されたものであって、地上または宇宙のあらゆる走行環境に適応可能な走破性および機動性に優れた軽量かつ省電力の履帯車両を提供することを目的とする。
上記構成の履帯車両では、各クローラは網目構造を有しているので、駆動輪や遊動輪と嵌合するリンクチェーンが不要となり且つ網目に相当するマス重量を削減することができる。また、クローラは一体構造を有しているので、クローラに粒径の細かい砂質土等が混入し故障に至らしめることがなくなる。これらにより、クローラの重量ひいては車体重量が軽量化されると共に故障率を低下させメンテナンス性が向上するようになる。更に、各転輪構体は駆動軸の回りに回動自由であると共に位相固定手段または位相調整手段によって、駆動軸に対して回動が拘束されたり又は駆動軸の回りの回転位相が変化し、クローラは路面状況に応じて接地面積を大きくする、あるいは接地面積を小さくするといった路面状況に応じた最適な接地面積を選択することが可能となり、走破性が大幅に向上すると共に動力源を効率よく消費することができるようになる。そして、駆動軸を垂直軸の回りに回動させる垂直回動手段を具備することによって、各クローラは垂直軸の回りに回動可能となり、小回りや横移動が可能となり、機動性が向上するようになる。これにより、地上または宇宙のあらゆる走行環境において安定して走行できるようになる。
各履帯が別個独立に駆動軸の回りに回転駆動しながら別個独立に垂直軸の回りに回転可能であるから、各履帯の駆動軸回りの回転駆動および垂直軸回りの回転位相を適当に組み合わせることにより、通常の回転位相固定の履帯車両には不可能な変則運動が可能になり、走破性および機動性が向上する。
メッシュベルトは、網目構造を有すると共に可とう性を有しているので軽量かつ無端状に一体化することができる。また、突起物はラグとして好適に機能すると共にメッシュベルトの外周面に溶接等で一体化される。
駆動輪および転輪構体が履帯で巻装された形状は、先細りであるから、重量の軽量化に寄与すると共に履帯が車体の下にある場合であっても履帯が容易に持ち上げられる。
転輪構体に設けられた凹部と回転機構の軸上に配設された凸部を嵌合させることにより、回転機構の制動力を転輪構体に作用させることが可能になる。従って、転輪構体の駆動軸回りの回転位相を好適に固定することが可能になる。これにより、履帯の走行面に対する接地面積を変えることが可能になる。その結果、平地を走行する場合であれば、履帯の接地面積を小さくしながらの走行が可能になり、斜面や障害物を乗り越える場合であれば履帯の接地面積を大きくしながらの走行が可能となり、走破性が向上すると共に動力源を効率よく消費した走行が可能となる。
駆動軸に設けられ往復運動する長軸物が転輪構体の孔を挿通または非挿通することによって、転輪構体は駆動軸に対し回動拘束され又は駆動軸に対し回動自由になる。従って、転輪構体は駆動輪の回転と無関係に固定されたり又は駆動輪の回転と共に駆動軸の回りに回転する。これにより、履帯の走行面に対する接地面積を変えることが可能になる。その結果、平地を走行する場合であれば、履帯の接地面積を小さくしながらの走行が可能になり、斜面や障害物を乗り越える場合であれば履帯の接地面積を大きくしながらの走行が可能となり、走破性が向上すると共に動力源を効率よく消費した走行が可能となる。
このメッシュクローラビークル100は、走行面に対し接地面積を確保しながらその接地面積を介して駆動力を確保する履帯としてのメッシュクローラ1と、駆動軸としてのドライブシャフト2を介してメッシュクローラ1を駆動するための駆動輪としてのスプロケット3と、スプロケット3と連動する遊動輪としてのアイドラー4と、メッシュクローラ1を上部から支持する支持輪としての第1および第2ロードホイール5,6と、アイドラー4や第1および第2ロードホイール5,6が回動自由に取り付けられている転輪構体としてのホイールフレーム7と、ホイールフレーム7のスプロケット3に対する回転位相を固定するための位相固定手段としてホイールフレームの凹部7aと嵌合する凸部としてのカム8と、同位相固定手段としての固定ピン9と、スプロケット3を駆動する駆動手段としてのドライブモータ10(図示せず)と、カム8を駆動する回転機構としてのカムモータ11(図示せず)と、固定ピン9を駆動するピンモータ12(図示せず)と、垂直軸としてのシャフトの形状がL型であると共に該L型シャフトの先端がドライブモータ10に取り付けられた操舵機構としてのステアリングモータ13と、送受信機や計算機や電源等を内蔵する車体14とを具備して構成されている。
このメッシュベルト1aは、同一部位を倍率1から3にかけて拡大しながら表示されている。また、メッシュベルト1aは螺旋方向に対しは剛性を有するが、回転方向に対しては可とう性を有する。従って、回転方向に対し、スプロケット3およびホイールフレーム7に巻装して無端状に一体化することが可能になる。これにより、粒径の細かい砂質土が混入しても破断等の故障が起こることはなくなる。また、メッシュベルト1aは多数の空隙を有するので、従来のクローラに比べて大幅な軽量化が達成される。その結果、メッシュクローラビークル100の車体重量も軽量になり、搭載重量が厳しく制限される宇宙輸送機、例えばロケットに対し搭載可能になり、惑星探査車等の宇宙用車両として好適に使用することが可能になる。
ドライブシャフト2上に、例えば3個のスプロケット3が並列に取付けられ、スプロケット3の歯はメッシュクローラ1のメッシュベルト1aに嵌合している。
このカム8は、カムモータ11の軸上に取り付けられて、カムモータ11が回転することによってホイールフレーム7のドライブシャフト2近傍のエッジに設けられた凹部7aと嵌合し、カムモータ11のトルクをホイールフレーム7に作用させる。その結果、カムモータ11の制動トルクによって、ホイールフレーム7はドライブシャフト2に対する回動を拘束されて、メッシュクローラ1の形状が一定に保持される。
この車輪モードは、例えば平坦地等を走行する場合に使用される。スプロケット3のみ走行面に対し接地しながらの走行なので、ドライブモータ10の動力を走行面に対し効率よく伝達することができる。
この障害物乗り越えモードは、例えば平坦地に高さのある障害物が無数に点在してある場合に使用される。前方のメッシュクローラ1,1の接地面を斜面と一致させ且つ後方のメッシュクローラ1,1の接地面を地面と一致させ、走行面との間に駆動力を確保することが可能なので好適に障害物を乗り越えることができる。
この定回転モードは、例えば前方および後方に壁等の障害物が存在するが、壁間が短い場合に使用される。ステアリングモータ13により前のメッシュクローラ1,1の位相をハの字、後ろのメッシュクローラ1,1の垂直軸回りの位相を逆ハの字にすることにより、通常の旋回に比べ、回転半径を限りなく小さくして旋回することが可能になる。
この横移動モードは、例えば道幅が狭い場合に使用される。ステアリングモータ13により各メッシュクローラ1の垂直軸回りに回転位相を適当に揃えることにより可能になる。また、この横移動モードは、図1の基本クローラモードおよび図5の車輪モードの態様で使用される。
図9の(a)から(c)の各モードは、それぞれ図1、図5および図6に対応するモードで、例えば横風または外力に対して、メッシュクローラビークル100が転倒しないように耐転倒性を向上させる効果がある。
2 ドライブシャフト
3 スプロケット
4 アイドラー
5 第1ロードホイール
6 第2ロードホイール
7 ホイールフレーム
8 カム
9 固定ピン
10 ドライブモータ
11 カムモータ
12 ピンモータ
13 ステアリングモータ
Claims (6)
- 履帯と、前記履帯を駆動するための駆動輪および駆動軸から成る駆動手段と、前記駆動輪と連動する遊動輪および支持輪が回動自由に配設された転輪構体とを有する履帯車両であって、前記各履帯は網目一体構造を有すると共に前記転輪構体は前記各駆動軸の回りに回動自由であり、前記転輪構体の前記駆動軸の回りの回転位相を固定する位相固定手段と、前記駆動軸に対する前記転輪構体との回転位相を変化させる位相調整手段と、前記履帯を垂直軸の回りに回動させる垂直回動手段とを具備したことを特徴とする履帯車両。
- 前記垂直回動手段は、車体の4隅近傍を含む対称位置に配設された操舵機構と前記操舵機構および前記駆動手段を結合する垂直軸とから成り、各履帯が独立に前記駆動手段により回転駆動され且つ前記垂直回動手段により前記垂直軸の回りに任意に回転可能である請求項1に記載の履帯車両。
- 前記履帯は無端状のメッシュベルトの外周面に突起物を一体化してある請求項1又は2に記載の履帯車両。
- 前記駆動輪および前記転輪構体が前記履帯によって巻装された形状は先細りである請求項1から3のいずれかに記載の履帯車両。
- 前記位相固定手段は、前記転輪構体に設けられた凹部に回転機構の軸上に配設された凸部を嵌合させると共に前記回転機構の制動作用を利用しながら該転輪構体を前記駆動軸に対し固定する請求項1から4のいずれかに記載の履帯車両。
- 前記位相固定手段は、前記転輪構体上に設けられた孔を、前記駆動軸上に設けられ往復運動する長軸物が挿通または非挿通しながら該転輪構体を該駆動軸に対し固定する請求項1から4のいずれかに記載の履帯車両。
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