JP2011063214A - Friction type drive device and inverted pendulum type moving body - Google Patents
Friction type drive device and inverted pendulum type moving body Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011063214A JP2011063214A JP2009217919A JP2009217919A JP2011063214A JP 2011063214 A JP2011063214 A JP 2011063214A JP 2009217919 A JP2009217919 A JP 2009217919A JP 2009217919 A JP2009217919 A JP 2009217919A JP 2011063214 A JP2011063214 A JP 2011063214A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- drive
- roller
- disks
- rollers
- friction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y02T10/7241—
Abstract
Description
本発明は、摩擦式駆動装置および倒立振子型移動体に関し、特に、走行ユニットとして用いられる摩擦式駆動装置およびそれを用いた倒立振子型移動体に関する。 The present invention relates to a friction type driving device and an inverted pendulum type moving body, and more particularly to a friction type driving device used as a traveling unit and an inverted pendulum type moving body using the same.
全方向移動体のための走行駆動装置として、環状体と前記環状体の環方向に複数個配置され各々自身の配置位置に於ける前記環状体の接線方向の軸線周りに回転可能なドリブンローラとを含む主輪と、前記主輪の軸線方向の左右両側に各々自身の中心軸線周りに回転可能に配置された左右のドライブディスクと、前記左右のドライブディスクの各々に当該ドライブディスクの中心軸線に対してねじれの関係をなす軸線周りに回転可能に配置され、外周面をもって前記ドリブンローラの外周面に接触する複数個のドライブローラとを有する摩擦式駆動装置がある(例えば、特許文献1)。 As a traveling drive device for an omnidirectional mobile body, a plurality of annular bodies and a driven roller which is arranged in the annular direction of the annular body and is rotatable around a tangential axis of the annular body at each of the arrangement positions Each of the left and right drive disks on the left and right sides in the axial direction of the main wheel so as to be rotatable around its own center axis, There is a friction type driving device that includes a plurality of drive rollers that are arranged so as to be rotatable around an axis that forms a twisted relationship with the outer peripheral surface of the driven roller and that have an outer peripheral surface (for example, Patent Document 1).
この摩擦式駆動装置は、一輪式の倒立振子型移動体の走行ユニット等として用いられ、左右のドライブディスクが倒立振子型移動体のフレームより回転可能に支持され、左右のドライブローラがドリブンローラを左右より挟むようにして主輪を回転(公転)可能に支持する。 This friction drive is used as a traveling unit of a single-wheel inverted pendulum type moving body, and left and right drive disks are supported rotatably from the frame of the inverted pendulum type moving body, and the left and right drive rollers are driven rollers. The main wheel is supported so as to be able to rotate (revolve) so as to be sandwiched from the left and right.
この摩擦式駆動装置が用いられた倒立振子型移動体では、ドライブローラがドリブンローラに押し付けられ、ドライブローラとドリブンローラとの摩擦によってドライブディスクの回転がドライブローラよりドリブンローラに伝達され、左右のドライブディスクが互いに同方向に同速度で回転駆動された場合には、主輪が公転し、左右のドライブディスクが互いに異なる方向あるいは異なる速度で回転駆動された場合には、主輪が公転しつつドリブンローラが自転(環状体の接線方向の軸線周りに回転)あるいは主輪が公転せずドリブンローラが自転し、倒立振子制御によって起立した姿勢で、前後左右、斜めに、移動(走行)することができる。 In the inverted pendulum type moving body using this friction type driving device, the drive roller is pressed against the driven roller, and the rotation of the drive disk is transmitted from the drive roller to the driven roller by the friction between the drive roller and the driven roller. When the drive disks are driven to rotate in the same direction and at the same speed, the main wheels revolve, and when the left and right drive disks are driven to rotate in different directions or at different speeds, the main wheels revolve. The driven roller rotates (rotates around the tangential axis of the annular body) or the main wheel does not revolve, and the driven roller rotates and moves (runs) diagonally in the front, rear, left, right, and left directions with the inverted pendulum control. Can do.
上述の摩擦式駆動装置では、ドライブローラをローラ軸を用いてブラケットに取り付け、ブラケットをドライブディスクに固定している。このため、ドライブローラの個数分、ブラケットが必要で、部品点数、組み付け工数が多くなる。また、各ドライブローラのブラケットのドライブディスクに対する組み付け誤差は、ドライブローラの配置精度を悪くし、摩擦式駆動装置の性能を低下する原因になるので、ブラケットのドライブディスクに対する組み付けを高精度に行う必要が生じる。しかし、加工精度とは異なり、組み付け精度を上げることは、専用の組み付け治具等を必要とし、容易ではない。 In the above friction type drive device, the drive roller is attached to the bracket using a roller shaft, and the bracket is fixed to the drive disk. For this reason, brackets are required for the number of drive rollers, and the number of parts and the number of assembling steps are increased. In addition, the assembly error of each drive roller bracket to the drive disk deteriorates the accuracy of drive roller placement and reduces the performance of the friction drive unit. Therefore, it is necessary to assemble the bracket to the drive disk with high precision. Occurs. However, unlike the processing accuracy, it is not easy to increase the assembly accuracy because a dedicated assembly jig or the like is required.
本発明が解決しようとする課題は、ドライブローラをドライブディスクに取り付ける構成を工夫し、部品点数、組み付け工数を削減することである。 The problem to be solved by the present invention is to devise a structure for attaching a drive roller to a drive disk to reduce the number of parts and the number of assembly steps.
本発明による摩擦式駆動装置は、環状体と前記環状体の環方向に複数個配置され各々自身の配置位置に於ける前記環状体の接線方向の軸線周りに回転可能なドリブンローラとを含む主輪と、前記主輪の軸線方向の左右両側に各々自身の中心軸線周りに回転可能に配置された左右のドライブディスクと、前記左右のドライブディスクの外周部の各々に当該ドライブディスクの円周方向に所定間隔をおいて複数個配置された左右のドライブローラと、前記左右のドライブディスクを個々に当該ドライブディスクの中心軸線周りに回転駆動する左右の回転アクチュエータとを有し、前記ドライブディスクの外周部には、当該ドライブディスクの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に沿ったスロットが当該ドライブディスクの円周方向に所定間隔をおいて当該ドライブディスクの中心軸線を対称中心線として回転対称に複数個形成されており、前記スロットの各々に前記ドライブローラに配置され、両端を前記スロットの側壁部に形成された軸受孔に挿入されて前記仮想面を直交する方向に延在するローラ軸によって前記ドライブローラが前記ドライブディスクより回転可能に支承されている。 A friction type driving device according to the present invention includes a main body including an annular body and a plurality of driven rollers arranged in a ring direction of the annular body and rotatable around a tangential axis of the annular body at each arrangement position. A wheel, left and right drive disks disposed on both left and right sides in the axial direction of the main wheel so as to be rotatable around its own central axis, and a circumferential direction of the drive disk on each of the outer peripheral portions of the left and right drive disks A plurality of left and right drive rollers arranged at predetermined intervals, and left and right drive actuators for individually rotating the left and right drive disks around a central axis of the drive disk, and an outer periphery of the drive disk There is a slot along one imaginary plane that is neither parallel nor orthogonal to the center axis of the drive disk. A plurality of rotationally symmetric centers about the center axis of the drive disk at a predetermined interval are arranged on the drive roller in each of the slots, and both ends are formed on the side wall of the slot. The drive roller is rotatably supported by the drive disk by a roller shaft that is inserted into the bearing hole and extends in a direction orthogonal to the virtual plane.
本発明による摩擦式駆動装置は、好ましくは、前記ドライブローラの摺動面がフッ素樹脂による表面層により構成されている。 In the friction drive device according to the present invention, preferably, the sliding surface of the drive roller is constituted by a surface layer made of a fluororesin.
本発明による倒立振子型移動体は、走行ユニットとして、上述の発明による摩擦式駆動装置を含む。 The inverted pendulum type moving body according to the present invention includes the friction drive device according to the above-described invention as a traveling unit.
本発明による摩擦式駆動装置によれば、ドライブローラの支持部がドライブディスクに直接構成されているから、ドライブローラをドライブディスクに取り付けるためのブラケットが不要になる。このことにより、部品点数、組み付け工数が削減される。 According to the friction type driving device of the present invention, since the support portion of the drive roller is formed directly on the drive disk, a bracket for attaching the drive roller to the drive disk is not necessary. This reduces the number of parts and assembly man-hours.
以下に、本発明による摩擦式駆動装置および倒立振子型移動体の実施例を、図1〜図4を参照して説明する。尚、上下、前後、左右の直交三次元座標軸を、移動体の移動方向に準じて図示のように定義する。 Embodiments of a friction type driving device and an inverted pendulum type moving body according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Note that the vertical three-dimensional coordinate axes in the vertical direction, the front-rear direction, and the horizontal direction are defined as illustrated according to the moving direction of the moving body.
まず、図1、図2を参照して本実施例による摩擦式駆動装置を走行ユニットとして含む倒立振子型移動体の全体構成について説明する。倒立振子型移動体は、互いに連結された下部フレーム10と上部フレーム20とを有する。
First, the overall configuration of an inverted pendulum type moving body that includes the friction type driving device according to the present embodiment as a traveling unit will be described with reference to FIGS. The inverted pendulum type moving body has a
下部フレーム10は走行ユニット40を支持している。走行ユニット40は、一輪式のものであり、内蔵のジャイロスコープ、荷重センサ(図示省略)を用いた倒立振子制御のもとに、下部フレーム10と上部フレーム20の全体を起立姿勢に保ち、一輪車として前後左右、斜めの全方向の走行を担う。
The
下部フレーム10の左右両側には、左右のステップ14L、14Rが跳ね上げ式に格納可能に設けられている。図1は左右のステップ14L、14Rが下部フレーム10の左右両側に形成されたステップ格納部16L、16Rに格納された状態を、図2は左右のステップ14L、14Rがステップ格納部16L、16Rより水平姿勢に繰り出された状態を各々示している。
On the left and right sides of the
上部フレーム20の左右両側には左右の湾曲したサドルアーム22R、22Lによって左右個別型のサドル30L、30Rが格納可能に設けられている。また、上部フレーム20では、移動体持ち運び用のハンドル26が格納可能に設けられている。
On the left and right sides of the
サドル30L、30Rは、乗員の臀部、大腿部を左右個別に受け持つ乗員用座部であり、平面視で各々円盤状をなしている。図1は左右のサドル30L、30Rが上部フレーム20に左右方向に貫通形成された円筒状空間によるサドル格納部24に格納された状態を、図2は左右のサドル30L、30Rが各々サドルアーム22L、22Rによってサドル格納部24より水平姿勢に繰り出された状態を各々示している。
The
つぎに、本実施例による走行ユニット40(摩擦式駆動装置)の詳細を、図3、図4を参照して説明する。 Next, details of the traveling unit 40 (friction type driving device) according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
下部フレーム10は左右方向に間隔をおいて互いに対向する左側壁部12Lと右側壁部12Rとを有する。走行ユニット40は下部フレーム10の左側壁部12Lと右側壁部12Rとの間に配置されている。
The
走行ユニット40は、円筒状の左右のマウント部材42L、42Rを有する。左右のマウント部材42L、42Rは、各々、取付ボルト44によって左側壁部12Lと右側壁部12Rの内側に固定装着されている。左右のマウント部材42L、42Rは、左右方向に延在する一つの中心軸線Aを共通の中心軸線としている。すなわち、左右のマウント部材42L、42Rは、中心軸線Aをもって互いに同心に下部フレーム10に固定されている。
The
左右のマウント部材42L、42Rは、各々、円筒部421L、421Rの外周に、左右の円環状のドライブディスク48L、48Rをクロスローラ軸受46L、46Rによって回転自在に支持している。クロスローラ軸受46L、46Rは、ラジアル荷重とアキシャル荷重(スラスト荷重)を受け持つことができるころがり軸受であり、マウント部材42L、42Rの円筒部421L、421Rの外周と、ドライブディスク48L、48Rの円筒部481L、481Rの内周とに各々ねじ締結された締結リング50、52によってマウント部材42L、42Rとドライブディスク48L、48Rに対してアキシャル方向の定位置に固定されている。
The left and
左右のドライブディスク48L、48Rは、各々、円筒部481L、481Rより大きい径の外側円環部482L、482Rを有している。外側円環部482L、482Rは、ドライブディスク48L、48Rの外周部をなしており、外側円環部482L、482Rには、図5に示されているように、ドライブディスク48L、48Rの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に沿ったスロット49L、49Rが、ドライブディスク48L、48Rの円周方向に所定間隔、本実施例では等間隔をおいてドライブディスク48L、48Rの中心軸線を対称中心線として回転対称に、切削加工によって複数個形成されている。
The left and
各スロット49L、49Rには、ローラ軸54L、54Rによって左右のドライブローラ56L、56Rが各々回転可能に配置されている。ドライブローラ56L、56Rは、金属や硬質プラスチック等の高剛性材料により構成され、各々、ローラ軸54L、54Rの中心軸線周りに回転可能になっている。
In each
ローラ軸54L、54Rは、図6に示されているように、両端をスロット49L、49Rの側壁部47L、47Rにドリル加工あるいはミーリング加工によって貫通形成された軸受孔51に、鍔付きブッシュ53と共に挿入され、前述の仮想面(ドライブディスク48L、48Rの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面)を直交する方向に延在してドライブローラ56L、56Rの中心孔561を貫通し、ドライブローラ56L、56Rを支持している。
As shown in FIG. 6, the roller shafts 54 </ b> L and 54 </ b> R are provided with
ローラ軸54L、54Rの軸線方向は、軸受孔51の穿孔方向により決まるものであり、各ローラ軸54L、54Rの軸受孔51の穿孔方向を、ドリル加工、ミーリング加工によって所要精度をもって保証することにより、各ローラ軸54L、54Rの軸線方向を所要精度をもって保証でき、ついては各ドライブローラ56L、56Rの配置姿勢を容易に高精度に設定することができる。
The axial direction of the
このドライブローラ56L、56Rの配置姿勢は、ローラ軸54L、54Rの軸線方向がドライブディスク48L、48Rの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面を直交する方向に延在していることにより、ドライブディスク48L、48Rの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に平行な面に回転面を有する配置になる。
The arrangement orientation of the
このように、ドライブローラ56L、56Rの支持部がドライブディスク48L、48Rに直接構成されていることにより、ドライブローラ56L、56Rをドライブディスク48L、48Rに取り付けるためのブラケットが不要になる。
As described above, since the support portions of the
このことは、部品点数、組み付け工数の削減に大きく寄与する。また、ドライブローラ56L、56Rの配置姿勢は、ブラケットの組み付け精度によらず、軸受孔51の加工精度により決まり、この加工精度は現在の工作機械によって十分保証できるから、多数のドライブローラ56L、56Rを、ブラケットの組み付け誤差を受けることなく、容易に一様に高精度に配置することができる。
This greatly contributes to the reduction of the number of parts and assembly man-hours. Further, the disposition posture of the
本実施例では、ローラ軸54L、54Rは、ドライブローラ56L、56Rの中心孔561に圧入されてドライブローラ56L、56Rと一体化され、鍔付きブッシュ53に対して回転自在になっている。このような嵌め合い関係で、ドライブローラ56L、56Rがドライブディスク48L、48Rより回転可能に支承されている。
In the present embodiment, the
鍔付きブッシュ53は、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤を含む固体潤滑焼結金属により構成されている。鍔付きブッシュ53の鍔部は、ドライブローラ56L、56Rの側面と側壁部47L、47Rの側面との間にあり、ドライブローラ56L、56Rの軸線方向のがた付きを低減あるいは無くしている。ドライブローラ56L、56Rの側面、つまり、ドライブローラ56L、56Rが鍔付きブッシュ53の鍔部と摺接する摺動面にはフッ素樹脂による表面層562がコーティング処理等によって形成されている。
The
このように、鍔付きブッシュ53が固体潤滑焼結金属により構成されていることにより、ドライブローラ56L、56Rの回転運動における潤滑性能が向上し、併せて、フッ素樹脂による表面層562が形成されていることにより、ドライブローラ56L、56Rの回転が低摩擦抵抗で円滑に行われるようになる。
As described above, since the
ここで見かたを変えると、ドライブローラ56L、56Rと軸受片をなす側壁部47L、47Rとは、互いに同等の幅を有してドライブディスク48L、48Rの円周廻りに交互に存在している。このことにより、一つの側壁部47L、47Rは、各々、円周方向両側に位置する二つのドライブローラ56L、56Rの軸受部をなしている。従って、側壁部47L、47Rの各々には、ドライブディスク48L、48Rの軸線方向に異なる二つの位置に各々軸受孔51が穿設されている。
In other words, the
この構成により、ドライブローラ56L、56Rを、最小限の軸受ブラケット構成で、ドライブディスク48L、48Rの円周廻りに容易に高密度に配置することが可能になる。
With this configuration, the
このことは、最下部分において接地している後述の主輪84のドリブンローラ92には必ず少なくとも一組の左右のドライブローラ56L、56Rが接触し、ドライブローラ56L、56Rより少なくとも接地状態にあるドリブンローラ92に常に推進力(回転力)が与えられる設定にすることに大きく寄与する。
This means that at least one pair of left and
左右のローラ軸54L、54Rは、左右対称の配置で、各々、中心軸線Aに対してねじれの関係をなす軸線方向に延在している。これにより、左右のローラ軸54L、54Rにより支持された左右のドライブローラ56L、56Rは、左右対称で、はすば歯車の歯すじと同様の傾斜配置になる。
The left and
左右のドライブディスク48L、48Rは、軸線方向に互いに近付く方向に延出した円筒延長部483L、483Rを有する。円筒延長部483Lと483Rとは、クロスローラ軸受58によって相対回転可能に連結されている。クロスローラ軸受58は、ラジアル荷重とアキシャル荷重(スラスト荷重)を受け持つことができるころがり軸受であり、インナレースをもって一方の円筒延長部483Lの外周面に嵌合し、アウタレースをもって他方の円筒延長部483Rの内周面に嵌合している。クロスローラ軸受58のインナレースは円筒延長部483Lの外周にねじ締結された締結リング62によって円筒延長部483Lに軸線方向に固定され、クロスローラ軸受58のアウタレースは円筒延長部483Rの外周にねじ締結された締結リング60によって円筒延長部483Rに軸線方向に固定されている。
The left and
クロスローラ軸受58は、左右のドライブディスク48L、48Rを相対回転可能に連結する連結機構の主要部をなしており、上述の組み付けにより、左右のドライブディスク48L、48Rの径方向と軸線方向の双方の相対変位を規制(禁止)している。換言すると、クロスローラ軸受58は、左右のドライブディスク48L、48Rを、相対回転可能に同心に連結し、且つ互いに軸線方向に変位できないようにしている。
The
これにより、左右のドライブディスク48L、48Rの相互の同心精度が保証されると共に、左右のドライブディスク48L、48Rの軸線方向の離間量が所定値に不変設定される。
As a result, the concentric accuracy of the left and
左右のドライブディスク48L、48Rの円筒部481L、481Rの内側、つまり、左右のドライブディスク48L、48Rの中心部分に画定された円筒状の空間部484L、484Rには左右の電動モータ64L、64Rが配置されている。左右の電動モータ64L、64Rは、ステータコイル(図示省略)等を内蔵したアウタハウジング66L、66Rをボルト68によって左右のマウント部材42L、42Rに固定されている。左右の電動モータ64L、64Rは、ともに中心軸線Aと同心配置で、軸線方向に互いに近付く方向に延出したロータ軸70L、70Rを有する。
The left and right
左右の電動モータ64L、64Rは、各々、左右のドライブディスク48L、48Rの一つの半径方向で見て、左右のドライブローラ56L、56Rと軸線方向に重複する部分を含んでいる。換言すると、中心軸線Aと平行な一つの投影面において、左右の電動モータ64L、64Rと左右のドライブローラ56L、56Rは、軸線方向に重複する部分を含んでいる。
The left and right
ロータ軸70L、70Rの先端部には、左右の波動歯車装置72L、72Rのウェーブプラグ74L、74Rが固定連結されている。波動歯車装置72L、72Rは、周知の構造のものであり、左右の電動モータ64L、64Rと共に中心軸線Aと同心配置で、入力部材である楕円形輪郭をした高剛性のウェーブプラグ74L、74Rと、ウェーブプラグ74L、74Rの外周面に嵌め込み装着されたウェーブベアリング76L、76Rと、ウェーブベアリング76L、76Rの外周面に摩擦係合し外周面に外歯を有するフランジ付き薄肉円筒形状の可撓性外歯部材78L、78Rと、可撓性外歯部材78R、78Lの外歯と噛合する内歯を有する高剛性のリング形状の内歯部材80L、80Rとを有する。内歯部材80L、80Rは、出力部材であり、ボルト82によって左右のドライブディスク48L、48Rに固定連結されている。
Wave plugs 74L and 74R of the left and right
これにより、左右の電動モータ64L、64Rの出力回転は、左右の波動歯車装置72L、72Rによって減速され、左右のドライブディスク48L、48Rに個別に伝達される。
Thereby, the output rotations of the left and right
本実施例では、ウェーブプラグ74L、74R、ウェーブベアリング76L、76R、内歯部材80L、80Rは、ドライブディスク48L、48Rの延長円筒部483L、483Rの内側空間内に配置されている。このことと、電動モータ64L、64Rがドライブディスク48L、48Rの円筒部481L、481Rの内側空間内に配置されていることとが相俟って走行ユニット40の軸方向寸法の縮小化が図られる。
In this embodiment, the wave plugs 74L and 74R, the
左右のドライブディスク48L、48Rは、左右の複数個のドライブローラ56L、56Rによる円環状ローラ群によって左右両側より挟むようにして主輪84を中心軸線Aと同一あるいは近似の中心軸線上に支持している。換言すると、主輪84は、左右の複数個のドライブローラ56L、56Rによる円環状配置のローラ群によって左右両側より挟まれるようにして左右のドライブディスク48L、48Rより、中心軸線Aと同一あるいは近似の中心軸線上に無軸で支持され、自身の中心周りに回転(公転)可能になっている。
The left and
主輪84は、角柱体により構成された無端円環状の環状体86と、環状体86の外周に嵌合装着された複数個のインナスリーブ88と、各インナスリーブ88の外周にボール軸受90によって回転可能に取り付けられた複数のドリブンローラ92とにより構成されている。
The
ドリブンローラ92は、接地するローラであり、各々、ボール軸受90と嵌合する金属製円筒部92Aと、金属製円筒部92Aの外周に加硫接着されたゴム製円筒部92Bとにより構成されている。ドリブンローラ92は、インナスリーブ88と共に環状体86の環方向(周方向)に複数個あり、自身の配置位置における環状体86の接線方向の軸線周りに回転(自転)可能になっている。
The driven
左右のドライブローラ56L、56Rは、外周面をもって主輪84の実質的な外周面をなすドリブンローラ92のゴム製円筒部92Bの外周面に接触し、摩擦によってドライブディスク48L、48Rの回転(推進力)をドリブンローラ92に伝達する。
The left and
ドリブンローラ92と左右のドライブローラ56L、56Rとの関係(個数)は、最下部分において接地しているドリブンローラ92には必ず少なくとも一組の左右のドライブローラ56L、56Rが接触し、ドライブローラ56L、56Rより、少なくとも接地状態にあるドリブンローラ92に常に推進力(回転力)が与えられる設定になっている。
Regarding the relationship (number) between the driven
左右のドライブローラ56L、56Rは、各々、主輪84の中心軸線(輪中心)周りの回転方向、より正確には、各ドライブローラ56L、56Rのドリブンローラ92との接触箇所における接線方向に対して、直交および平行の何れでもない方向に延在する中心軸線周りに回転自在に配置されている。
The left and
つまり、左右のドライブローラ56L、56Rは、各々、主輪84の中心軸線周りの回転方向(公転方向)に対して傾斜し、ドライブディスク48L、48Rの回転軸線に対してねじれの関係をなす回転軸線を有し、ドライブディスク48L、48Rの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に沿った回転面を有する配置になっている。
That is, the left and
換言すると、左右の各ドライブローラ56L、56Rの中心軸線は、ドリブンローラ92の中心軸相当の環状体86の半径線に対してある角度をもって傾いていると同時に、環状体86の中心線が接する仮想平面に対してある角度をもって傾いている。この三次元的な中心軸線の傾きにより、ドライブディスク48L、48Rにおけるドライブローラ56L、56Rの配置は、喩えると、ある角度の円錐面上に置かれた「はす歯傘歯車」の歯(歯すじ)の傾きに似ている。このことについて、より詳細な説明が必要ならば、国際公開2008/139740号パンフレットを参照されたい。
In other words, the center axis of each of the left and
本実施例では、左右の電動モータ64L、64Rによって左右のドライブディスク48L、48Rの回転方向あるいは(および)回転速度を互いに違えると、ドライブディスク48L、48Rの回転力による円周(接線)方向の力に対し、この力に直交する向きの分力が左右のドライブローラ56L、56Rとドリブンローラ92との接触面に作用する。この分力により、ドリブンローラ92の外表面には、これを捩る力が作用し、ドリブンローラ92が自身の中心軸線周りに回転(自転)することになる。
In the present embodiment, if the left and
このドリブンローラ92の回転は、左右のドライブディスク48L、48Rの回転速度差によって定まる。例えば、左右のドライブディスク48L、48Rを互いに同一速度で逆向きに回転させると、主輪84は全く公転せず、ドリブンローラ92の自転だけが生じる。これにより、主輪84には左右方向の走行力が加わることになり、倒立振子移動体は、左右方向に移動(真横移動)する。
The rotation of the driven
これに対し、左右のドライブディスク48L、48Rの回転方向および回転速度が同一である場合には、ドリブンローラ92が自転することがなく、主輪84が公転し、倒立振子移動体10は、前進(直進)あるいは後進する。
On the other hand, when the rotational directions and rotational speeds of the left and
このように、左右の電動モータ64L、64Rによって左右のドライブディスク48L、48Rの回転速度および回転方向を独立に制御することにより、倒立振子移動体は、路面上で全方向へ移動することができる。
Thus, the inverted pendulum moving body can move in all directions on the road surface by independently controlling the rotation speed and rotation direction of the left and
上述の実施例では、左右のドライブディスク48L、48Rの駆動源である左右の電動モータ64L、64Rが、各々、左右のドライブディスク48L、48Rと同一軸線(中心軸線A)上に配置されているので、左右のドライブディスク48L、48Rと左右の電動モータ64L、64Rとを、一つの回転中心軸線上で、左右の波動歯車装置72L、72Rを介在させて駆動連結することができる。
In the above-described embodiment, the left and right
これにより、左側の電動モータ64L、波動歯車装置72L、複数個のドライブローラ56Lを取り付けられたドライブディスク48Lと、右側の電動モータ64R、波動歯車装置72R、複数個のドライブローラ56Rを取り付けられたドライブディスク48Rとを、各々、一つの組立体(サブアッセンブリ)として構成することができる。
Thus, the left
このサブアッセンブリ化により、左右のドライブディスク48L、48R、左右の電動モータ64L、64R、左右の波動歯車装置72L、72Rの下部フレーム10に対する取り付け、取り外しを一括して作業性よく行えるようになり、メンテナンス性が改善される。
With this sub-assembly, the left and
本実施例では、更に、左右のドライブディスク48L、48がクロスローラ軸受58によって連結されていることにより、図4に示されているように、上述の左右のサブアッセンブリを単一ユニット化、つまり、左右の電動モータ64L、64R、波動歯車装置72L、72R、ドライブディスク48L、48Rの全体を一つの組立体として取り扱うことができ、走行ユニット40の下部フレーム10に対する取り付け、取り外しを一括して更に作業性よく行えるようになる。
In this embodiment, since the left and
これにより、電動モータ64L、64R、波動歯車装置72L、72Rを含む左右のドライブディスク48L、48Rの下部フレーム10に対する組み付け、取り外しの作業性がよくなる。
Thereby, the workability of assembling and removing the left and
また、左右の電動モータ64L、64Rが左右のドライブディスク48L、48Rの中心部に同軸配置されることにより、電動モータ64L、64Rがドライブディスク48L、48Rより径方向外方に離れた位置に配置される場合に比して、電動モータ64L、64Rを含む駆動系の占有スペースを削減できる。
In addition, the left and right
これにより、コンパクトな設計が可能になり、走行ユニット40の小型化を図ることができる。特に、左右の電動モータ64L、64Rが左右のドライブディスク48L、48Rの一つの半径方向で見て左右のドライブローラ56L、56Rと軸線方向に重複する部分を含んでいることにより、走行ユニット40(摩擦式駆動装置)の左右方向の幅寸法を小さくできる。
Thereby, a compact design becomes possible and the traveling
また、左右の電動モータ64L、64Rが左右のドライブディスク48L、48Rの中心部に同軸配置されることにより、コンパクトな減速装置である波動歯車装置を用いることができ、このことによっても、走行ユニット40(摩擦式駆動装置)の小型化が図られる。
Further, since the left and right
なお、上述の実施例では、ドライブディスク48L、48Rは金属材料製の切削加工品としたが、ドライブディスク48L、48Rは、これに限られる軽金属鋳造品、エンジリアプラスチックスによる樹脂成形品によって構成されていてもよい。
In the above-described embodiment, the
10 下部フレーム
14L、14R ステップ
20 上部フレーム
30L、30R サドル
40 走行ユニット
42L、42R マウント部材
47L、47R 側壁部
48L、48R ドライブディスク
49L、49R スロット
51 軸受孔
54L、54R ローラ軸
56L、56R ドライブローラ
562 表面層
58 クロスローラ軸受
64L、64R 電動モータ
72L、72R 波動歯車装置
84 主輪
86 環状体
92 ドリブンローラ
10
Claims (3)
前記主輪の軸線方向の左右両側に各々自身の中心軸線周りに回転可能に配置された左右のドライブディスクと、
前記左右のドライブディスクの外周部の各々に当該ドライブディスクの円周方向に所定間隔をおいて複数個配置された左右のドライブローラと、
前記左右のドライブディスクを個々に当該ドライブディスクの中心軸線周りに回転駆動する左右の回転アクチュエータとを有し、
前記ドライブディスクの外周部には、当該ドライブディスクの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に沿ったスロットが当該ドライブディスクの円周方向に所定間隔をおいて当該ドライブディスクの中心軸線を対称中心線として回転対称に複数個形成されており、
前記スロットの各々に前記ドライブローラに配置され、両端を前記スロットの側壁部に形成された軸受孔に挿入されて前記仮想面を直交する方向に延在するローラ軸によって前記ドライブローラが前記ドライブディスクより回転可能に支承されている摩擦式駆動装置。 A main wheel including an annular body and a plurality of driven rollers that are arranged in the annular direction of the annular body and are rotatable about an axis in a tangential direction of the annular body at each of the arrangement positions;
Left and right drive discs arranged to be rotatable about their own central axis on both the left and right sides in the axial direction of the main wheel,
A plurality of left and right drive rollers arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the drive disk on each of the outer peripheral portions of the left and right drive disks;
A left and right rotary actuator for individually driving the left and right drive disks around a central axis of the drive disk;
At the outer periphery of the drive disk, slots along one imaginary plane that is neither parallel nor orthogonal to the center axis of the drive disk are centered on the drive disk at predetermined intervals in the circumferential direction of the drive disk. A plurality of rotationally symmetric axes are formed around the axis line,
The drive roller is disposed in the drive roller in each of the slots, and the drive roller is inserted into a bearing hole formed in a side wall portion of the slot, and the drive roller is driven by a roller shaft extending in a direction orthogonal to the virtual plane. Friction type drive device that is supported to be more rotatable.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009217919A JP2011063214A (en) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | Friction type drive device and inverted pendulum type moving body |
US12/884,738 US8353378B2 (en) | 2009-09-18 | 2010-09-17 | Frictional drive device and inverted pendulum type vehicle using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009217919A JP2011063214A (en) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | Friction type drive device and inverted pendulum type moving body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011063214A true JP2011063214A (en) | 2011-03-31 |
Family
ID=43949916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009217919A Pending JP2011063214A (en) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | Friction type drive device and inverted pendulum type moving body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011063214A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014519446A (en) * | 2011-06-17 | 2014-08-14 | ユニベルシテ パリ−シュド オンズ | Auto balance human transporter without hub |
EP3081469A1 (en) | 2015-04-16 | 2016-10-19 | Honda Motor Co., Ltd. | Frictional propulsion device and omni-directional vehicle |
WO2021039324A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | 本田技研工業株式会社 | Friction drive device |
DE102021114271A1 (en) | 2020-06-05 | 2021-12-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Drive pulleys |
DE102021114276A1 (en) | 2020-06-05 | 2021-12-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Drive pulleys |
US11813890B2 (en) | 2020-08-03 | 2023-11-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Manufacturing apparatus for drive disk |
-
2009
- 2009-09-18 JP JP2009217919A patent/JP2011063214A/en active Pending
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014519446A (en) * | 2011-06-17 | 2014-08-14 | ユニベルシテ パリ−シュド オンズ | Auto balance human transporter without hub |
EP3081469A1 (en) | 2015-04-16 | 2016-10-19 | Honda Motor Co., Ltd. | Frictional propulsion device and omni-directional vehicle |
JP2016203680A (en) * | 2015-04-16 | 2016-12-08 | 本田技研工業株式会社 | Friction type travel device and all direction moving device |
US9809277B2 (en) | 2015-04-16 | 2017-11-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Frictional propulsion device and omni-directional vehicle |
DE112020004083T5 (en) | 2019-08-30 | 2022-06-23 | Honda Motor Co., Ltd. | FRICTION DRIVE UNIT |
WO2021039324A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | 本田技研工業株式会社 | Friction drive device |
JP2021035805A (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | 本田技研工業株式会社 | Friction type drive device |
DE102021114271A1 (en) | 2020-06-05 | 2021-12-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Drive pulleys |
DE102021114276A1 (en) | 2020-06-05 | 2021-12-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Drive pulleys |
JP7349959B2 (en) | 2020-06-05 | 2023-09-25 | 本田技研工業株式会社 | drive disk |
JP7349960B2 (en) | 2020-06-05 | 2023-09-25 | 本田技研工業株式会社 | drive disk |
US11945545B2 (en) | 2020-06-05 | 2024-04-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Drive disks |
US11813890B2 (en) | 2020-08-03 | 2023-11-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Manufacturing apparatus for drive disk |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5426682B2 (en) | Friction type driving device and inverted pendulum type moving body | |
JP5292242B2 (en) | Friction type driving device and inverted pendulum type moving body | |
JP5687174B2 (en) | Traveling wheel, friction type driving device and omnidirectional moving device for omnidirectional moving device | |
JP5352394B2 (en) | Friction type driving device and inverted pendulum type moving body having friction type driving device | |
JP5988952B2 (en) | Wheel, wheel device and inverted pendulum type vehicle | |
JP5566649B2 (en) | Inverted pendulum type moving body | |
JP2011063214A (en) | Friction type drive device and inverted pendulum type moving body | |
JP5506231B2 (en) | Wheel, friction drive using the same, and omnidirectional vehicle | |
WO2010064408A1 (en) | Wheel, friction drive apparatus, and omnidirectional moving body | |
WO2011033585A1 (en) | Inverted pendulum type moving body | |
JP6427060B2 (en) | Wheel, friction drive and omnidirectional movement device | |
JP6417263B2 (en) | Friction type traveling device and omnidirectional moving device | |
JP2010260501A (en) | Friction drive device and omnidirectional moving vehicle | |
JP2015058825A (en) | In-wheel motor drive device | |
WO2015104942A1 (en) | Suspension structure for in-wheel motor drive device | |
JP5235183B2 (en) | Roller assembly and assembly method thereof | |
JP5221486B2 (en) | Friction drive | |
JP2011062785A (en) | Method and tool for assembling roller assembly | |
JP6650371B2 (en) | Inverted pendulum type vehicle | |
JP5303411B2 (en) | Friction type driving device and inverted pendulum type moving body | |
JP2015128960A (en) | Suspension structure of in-wheel motor drive device | |
WO2021044463A1 (en) | Drive module | |
JP5292241B2 (en) | Friction type driving device and inverted pendulum type moving body using the same | |
US1264748A (en) | System of power transmission. | |
JP5235184B2 (en) | Roller assembly |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20111014 |