JP2011105092A - 摩擦式駆動装置及びそれを用いた倒立振子型移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】迎え角を変更可能にして高い駆動効率を得ることが可能な一輪式の倒立振子型移動体の走行ユニットを提供する。
【解決手段】ドリブンローラ１０６に接触するドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒを支持したローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒの旋回軸５４Ｌ、５４Ｒ周りの配向位置を可変とし、ドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒの迎え角を可変設定する。
【選択図】図２

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。

倒立振子型移動体の走行ユニット等に用いられる摩擦式駆動装置として、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（従動ローラ）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（回転部材）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（駆動ローラ）とを有する摩擦式駆動装置がある（例えば、特許文献１）。

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としての使用では、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。

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る。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、ドライブディスクの回転に伴って主輪が公転し、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、ドライブローラがドリブンローラに与える主輪公転の摩擦力（公転方向分力）によって主輪が公転しつつ、ドライブローラがドリブンローラに与える自転方向の摩擦力（自転方向分力）によって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。

国際公開２００８／１３２７７９号パンフレット

ドライブローラがドリブンローラに与える公転方向分力と自転方向分力との割合は、主輪に対するドライブローラの傾斜角度により決まる。ここで云うドライブローラの傾斜角度は、ドライブディスクの中心軸線とドライブローラの中心軸線とのねじれの関係の度合いを決める角度であって、ドリブンローラ上のドライブローラとの接触面とドライブローラの回転面との交線と、ドリブンローラの回転中心軸線の前記接触面への投影線とがなす角度である。以降、この傾斜角度を迎え角と云う。

迎え角は、ドライブローラとドリブンローラとの接触部における双方の自転による円周速度ベクトルが、互いに直交する状態では０度、互いに平行になる状態では９０度になる。迎え角が０度に近付くほど、左右のドライブディスクの回転速度差に対するドリブンローラの自転速度の比率が小さくなる（ゼロに近づく）。これとは反対に、迎え角が９０度に近付くほど、前記比率が大きくなる。ドライブローラとドリブンローラとの間に滑りがなければ、迎え角＝９０度で前記比率は無限大になるが、実際にはそれより小さい迎え角で最大の比率になる。

倒立振子型移動体の直進は主輪の公転により得られるから、直進時には迎え角が０度に近いほうが駆動効率が向上し、倒立振子型移動体の左右横移動は接地しているドリブンローラの自転により得られるから、左右横移動時には迎え角が９０度に近いほうが駆動効率が向上する。

このように、駆動効率に関して最適の迎え角は、倒立振子制御を満たした上で、倒立振子型移動体の移動方向に応じて変化する。このため、倒立振子型移動体の移動方向に拘わらず、高い駆動効率を得るためには、倒立振子型移動体の移動方向に応じて迎え角を変更することが好ましい。

本発明が解決しようとする課題は、迎え角を変更可能にして高い駆動効率を得ることである。

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各々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であって、前記ドライブディスクの中心軸線を中心とした回転対称に複数個の旋回軸が各々前記ドライブディスクに回転可能に設けられ、当該旋回軸の各々に前記ドライブローラを回転可能に支持するローラブラケットが固定されており、少なくとも所定の回転位置に位置する前記ローラブラケットの前記旋回軸周りの配向位置を可変設定し、前記ドリブンローラに対する前記ドライブローラの向きを可変設定するローラ配向可変設定機構を有する。

本発明による摩擦式駆動装置は、一つの実施形態として、前記ローラ配向可変設定機構は、前記ローラブラケットの各旋回軸に設けられたピニオンと、前記ローラブラケット毎に前記ドライブディスクに移動可能に取り付けられ前記ピニオンと噛合するラックと、前記ラックを移動させる移動手段とを有する。

本発明による摩擦式駆動装置は、好ましくは、前記移動手段は、少なくとも前記所定の回転位置に位置する前記ローラブラケットの前記ラックを移動させるカム機構である。

本発明による摩擦式駆動装置は、好ましくは、前記移動手段は、少なくとも前記所定の回転位置に位置する前記ローラブラケットの前記ラックを移動させるアクチュエータである。

本発明による摩擦式駆動装置は、好ましくは、前記ローラ配向可変設定機構は、前記ローラブラケットの各旋回軸に設けられたピニオンと、前記ドライブディスクの中心軸線と同一の中心軸線周りに回転変位可能に可能に設けられて前記ピニオンと噛合するリング歯車と、前記リング歯車を回転変位させる歯車回転駆動手段とを有する。

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み、所定の回転位置に位置する前記ローラブラケットは、接地する前記ドリブンローラと接触する少なくとも一つのドライブローラを支持したものである。

本発明による摩擦式駆動装置によれば、ローラ配向可変設定機構により、少なくとも所定の回転位置に位置するローラブラケット（倒立振子型移動体の走行ユニットとしての使用では、接地するドリブンローラと接触するドライブローラのローラブラケット）の旋回軸周りの配向位置が可変設定され、これに応じてドリブンローラに対するドライブローラの向きが変わり、迎え角が変更される。これにより、運転状態に応じて迎え角を変更して高い駆動効率を得ることができ、同じ走行速度であってもドライブディスクの回転速度を下げることができる。

また、複数のドリブンローラが接地した状態で倒立振子型移動体が走行する場合、接地しているドリブンローラ毎にドライブローラの迎え角をローラ配向可変設定機構によって異ならせることができる。これにより、ドリブンローラの横方向移動速度（自転速度）を、接地しているドリブンローラ毎に異なった値に設定することができ、倒立振子型移動体の旋回のし易さを向上させることができる。

本発明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実施例１を示す正面図。 実施例１による摩擦式駆動装置の縦断面図。 実施例１による摩擦式駆動装置の要部の拡大正面図。 実施例１による摩擦式駆動装置の要部の拡大平面図。 実施例１による摩擦式駆動装置における迎え角を示す解図。 実施例１による摩擦式駆動装置のドリブンローラの接地部の展開図。 実施例２による摩擦式駆動装置の縦断面図。

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１を、図１〜図５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。

まず、図１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コラム状のフレーム１０を有する。フレーム１０の下部には、走行ユニット４０（摩擦式駆動装置）と、左右のステップ１２Ｌ、１２Ｒが取り付けられている。フレーム１０の上部にはハンドルバー１４が取り付けられている。ハンドルバー１４の左右両端部には左右のグリップ部材１６Ｌ、１６Ｒが取り付けられている。

走行ユニット４０は、一輪式のものであってフレーム１０の下部に形成された左側壁部１８Ｌと右側側壁１８Ｒとの間にあり、フレーム１０に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、フレーム１０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。

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２を参照して説明する。

走行ユニット４０はテーパ付き円筒形状をした左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒを有する。マウント部材４２Ｌ、４２Ｒは、左側壁部１８Ｌ、右側側壁１８Ｒの互いの対向面（内側面）に固定装着されている。

左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒの内側には、減速装置付きの電動モータによる左右の回転駆動装置４４Ｌ、４４Ｒが相対向して取り付けられている。左右の回転駆動装置４４Ｌ、４４Ｒの回転出力部材４６Ｌ、４６Ｒは、一つの中心軸線Ａ上に互いに同心に配置されている。回転出力部材４６Ｌ、４６Ｒには各々左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒが固定連結されている。

ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒは切頭円錐形の中空体により構成されており、その各々の円錐壁部分４９Ｌ、４９Ｒにはドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線Ａを中心とした回転対称に複数個の軸受ブッシュ５０Ｌ、５０Ｒが当該円錐壁部分を直交する方向に貫通装着されている。軸受ブッシュ５０Ｌ、５０Ｒは、各々、ローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒと一体の旋回軸５４Ｌ、５４Ｒを回転可能に支持している。これにより、複数個の旋回軸５４Ｌ、５４Ｒは、中心軸線Ａを中心とした回転対称配置で、各々中心軸線Ａに対して平行でも直交でもない軸線Ｂ周りに回転可能になっている。これは、言い換えると、ローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒが、中心軸線Ａを中心とした回転対称の配置で、各々中心軸線Ａに対して平行でも直交でもない軸線Ｂ周りに回転可能になっている。

ローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒは、各々旋回軸５４Ｌ、５４Ｒと直交する方向に延在するローラ軸５６Ｌ、５６Ｒによってドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒを回転可能に支持している。これにより、複数個のドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒが、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円錐壁部分４９Ｌ、４９Ｒに円周方向に等間隔をもって配置される。

なお、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒは、中心軸線Ａを中心とした回転対称配置の複数個のローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒを各々旋回軸５４Ｌ、５４Ｒによって回転可能に支持するのであればよく、円錐壁部分４９Ｌ、４９Ｒは各旋回軸５４Ｌ、５４Ｒを個々に支持する複数個の支持片により断片的に構成されてもよい。

旋回軸５４Ｌ、５４Ｒは、軸受ブッシュ５０Ｌ、５０Ｒを貫通して円錐壁部分４９Ｌ、４９Ｒの内側に突出している。この旋回軸５４Ｌ、５４Ｒの突出部分にはピニオン６０Ｌ、６０Ｒが固定装着されている。

左側の円錐壁部分４９Ｌの内側面には、各ローラブラケット５２Ｌのピニオン６０Ｌ毎に支持部６２Ｌ、６４Ｌが形成されている。同様に、右側の円錐壁部分４９Ｒの内側面には、各ローラブラケット５２Ｒのピニオン６０Ｒ毎に支持部６２Ｒ、６４Ｒが形成されている。

支持部６２Ｌ、６４Ｌと支持部６２Ｒ、６４Ｒは、各々シャトル部材６６Ｌ、６６Ｒを軸線Ｂに直交する方向に往復動可能に支持している。シャトル部材６６Ｌ、６６Ｒは各ローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒ毎に設けられている。シャトル部材６６Ｌ、６６Ｒにはピニオン６０Ｌ、６０Ｒと噛合するラック６８Ｌ、６８Ｒが形成されている。

これにより、シャトル部材６６Ｌ、６６Ｒの往復動によってローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒが旋回軸５４Ｌ、５４Ｒの中心軸線（軸線Ｂ）周りに回動し、ローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒに支持されているドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒの回転面の向き、つまり、迎え角θ（図５参照）が変化する。

シャトル部材６６Ｌ、６６Ｒは、支持部材６２Ｌ、６２Ｒの外面に当接するストッパフランジ部７０Ｌ、７０Ｒを有する。シャトル部材６６Ｌ、６６Ｒは、ストッパフランジ部７０Ｌ、７０Ｒとは反対の側にばね受けフランジ部７２Ｌ、７２Ｒを有しており、ばね受けフランジ部７２Ｌ、７２Ｒと支持部材６４Ｌ、６４Ｒとの間に取り付けられた圧縮コイルばね７４Ｌ、７４Ｒによってストッパフランジ部７０Ｌ、７０Ｒが支持部材６２Ｌ、６２Ｒの外面に当接する側に付勢されている。この付勢方向は、シャトル部材６６Ｌ、６６Ｒが円錐壁部分４９Ｌ、４９Ｒより外側へ突出する方向である。

シャトル部材６６Ｌ、６６Ｒのばね受けフランジ部７２Ｌ、７２Ｒの側の先端部にはカムフォロワローラ７６Ｌ、７６Ｒが回転可能に取り付けられている。

マウント部材４２Ｌ、４２Ｒの下部には枢軸７８Ｌ、７８Ｒによってロッカアーム８０Ｌ、８０Ｒが揺動可能に取り付けられている。ロッカアーム８０Ｌ、８０Ｒの一方の端部にはカム部材８２Ｌ、８２Ｒが取り付けられている。とょＬは、所定の回転位置、本実施形態では、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転によって下部に位置するローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒ、より詳細には、少なくとも最下部に位置する少なくとも一つのローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒのためのシャトル部材６６Ｌ、６６Ｒのカムフォロワローラ７６Ｌ、７６Ｒと当接し、圧縮コイルばね７４Ｌ、７４Ｒのばね力に抗してシャトル部材６６Ｌ、６６Ｒをばね付勢方向とは反対の側に移動させる。

ロッカアーム８０Ｌ、８０Ｒの他方の端部は、ブラケット８４Ｌ、８４Ｒによってマウント部材４２Ｌ、４２Ｒに取り付けられたリニアアクチュエータ８６Ｌ、８６Ｒのプランジャ８８Ｌ、８８Ｒが駆動連結されている。リニアアクチュエータ８６Ｌ、８６Ｒは、通電時と非通電時とで、カム部材８２Ｌ、８２Ｒをシャトル部材６６Ｌ、６６Ｒの移動方向に異なる二つの位置に位置させる。

左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの複数個のドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒによる円環状ローラ群は、主輪１００を左右両側から挟むようにして主輪１００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１００は、左右の複数個のドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒによる円環状配置のローラ群によって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。

主輪１００は、角柱体により構成された無端円環状の環状体１０２と、環状体１０２の外周に嵌合装着された複数個のインナスリーブ１０４と、各インナスリーブ１０４の外周に回転可能に取り付けられた複数のドリブンローラ１０６とにより構成されている。

ドリブンローラ１０６は、接地するローラであり、各々、インナスリーブ１０４と嵌合する金属製円筒部１０６Ａと、金属製円筒部１０６Ａの外周に加硫接着されたゴム製円筒部１０６Ｂとにより構成されている。

ドリブンローラ１０６は、インナスリーブ１０４と共に環状体１０２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１０２の接線方向の軸線周りに回転（自転）可能になっている。

左右のドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒは、外周面をもって主輪１００の実質的な外周面をなすドリブンローラ１０６のゴム製円筒部１０６Ｂの外周面に接触し、摩擦によってドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転をドリブンローラ１０６に伝達する。

ドリブンローラ１０６と左右のドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒ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１０６には必ず少なくとも一組の左右のドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒが接触する設定になっている。これにより、少なくとも接地状態にあるドリブンローラ１０６にはドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒより常に動力が与えられる。

左右のドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒは、各々、主輪１００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（中心軸線Ａ）に対してねじれの関係をなす回転軸線（中心軸線Ｃ）を有し、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線Ａ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おり、前述したように、ローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒが旋回軸５４Ｌ、５４Ｒの中心軸線（軸線Ｂ）周りに回動することにより、回転面の向き、つまり、迎え角θ（図５参照）を変化する。

迎え角θが０度に近付くほど、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転速度差に対するドリブンローラ１０６の自転速度の比率が小さくなり、これとは反対に、迎え角θが９０度に近付くほど、前記比率が大きくなる。

この実施例では、リニアアクチュエータ８６Ｌ、８６Ｒに通電が行われると、図２で見て、左側のロッカアーム８０Ｌが時計廻り方向へ回動してカム部材８２Ｌが左方へ変位し、右側のロッカアーム８０Ｒが反時計廻り方向へ回動してカム部材８２Ｌが右方へ変位することにより、図５で見て、旋回軸５４Ｌが反時計廻り方向へ回動し、旋回軸５４Ｒが時計廻り方向へ回動し、リニアアクチュエータ８６Ｌ、８６Ｒに通電が行われていない場合に比して、ドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒの迎え角θが小さくなる。

ドリブンローラ１０６の回転（自転）速度は、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転速度差と迎え角θ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１００は公転せず、ドリブンローラ１０６の自転だけが生じる。これにより、主輪１００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。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１００が公転し、倒立振子移動体は、前進（直進）あるいは後進する。

このように、左右の電動モータ４４Ｌ、４４Ｒ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。

従って、ドリブンローラ１０６の自転の必要度に応じて、つまり、倒立振子移動体の進行方向に応じて迎え角θが可変制御されればよく、迎え角θの可変制御によって駆動効率を向上させることができる。

リニアアクチュエータ８６Ｌ、８６Ｒがオン・オフ式のものであれば、迎え角θを二段階に設定でき、リニアアクチュエータ８６Ｌ、８６Ｒが定量制御できるものであれば、迎え角θを定量的に可変設定することができる。

図６に示されているように、符号Ｅで示されている領域内で複数のドリブンローラ１０６が接地する設定の場合、接地しているドリブンローラ１０６毎に、ドライブローラ５８Ｒ、５８Ｌの迎え角θを、カム部材８２Ｌ、８２Ｒのカム形状の設定によって異ならせることができる。この場合、主輪１００の最下位置より主輪１００の公転方向遅れ側に対応する位置にあるドライブローラ５８Ｒ、５８Ｌから迎え角θを変更する。

これにより、ドリブンローラ１０６の横方向移動速度（自転速度）を、接地しているドリブンローラ１０６毎に異なった値に設定することができる。このことにより、倒立振子型移動体の旋回のし易さを向上させることができる。

なお、カム部材８２Ｌ、８２Ｒのカム形状（カムプロフィール）は、速度不連続の発生を避ける溜めに、図６に示されているガウス曲線のように、なだらかな山形のものであることが好ましい。
図示の実施例では、カム部材８２Ｌ、８２Ｒは、左右一組の構成であるが、カム部材８２Ｌ、８２Ｒは、ドリブンローラ１０６の接地点の前後に二組以上設けられていもよい。

次に、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２を、図７を参照して説明する。なお、図７において、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

回転駆動装置４４Ｌ、４４Ｒを構成する電動モータは、左側壁部１８Ｌ、右側側壁１８Ｒに固定のモータハウジング９１Ｌ、９１Ｒと、モータハウジング９１Ｌ、９１Ｒの内部に固定配置されたステータ部材９２Ｌ、９２Ｒと、モータハウジング９１Ｌ、９１Ｒの内部にあってモータハウジング９１Ｌ、９１Ｒより回転可能に支持されたロータ軸９３Ｌ、９３Ｒと、ロータ軸９３Ｌ、９３Ｒに取り付けられたロータ部材９４Ｌ、９４Ｒとを有する。

ロータ部材９４Ｌ、９４Ｒは、中空軸により構成されており、先端部にドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒを同心に連結されている。左右のドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒは、前述の実施例１と同様に、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円錐壁部分４９Ｌ、４９Ｒにあって、旋回軸５４Ｌ、５４Ｒの中心軸線（軸線Ｂ）周りの回動により迎え角θを変化する。

ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒは、各々、ローラ配向可変ディスク１１１Ｌ、１１１Ｒを相対回転可能に同心に支持している。ローラ配向可変ディスク１１１Ｌ、１１１Ｒの外周部にはリング歯車１１２Ｌ、１１２Ｒが取り付けられている。リング歯車１１２Ｌ、１１２Ｒは、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線と同一の中心軸線周りに回転変位可能であり、各ローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒ毎のピニオン６０Ｌ、６０Ｒと一斉に噛合している。

ロータ軸９３Ｌ、９３Ｒの中空部には、リング歯車１１２Ｌ、１１２Ｒを回転変位させる歯車回転駆動手段として、リニアアクチュエータ１１３Ｌ、１１３Ｒが設けられている。リニアアクチュエータ１１３Ｌ、１１３Ｒは、モータハウジング９１Ｌ、９１Ｒに固定されており、中心軸線Ａ方向に移動する変位出力部材１１４Ｌ、１１４Ｒを回転駆動軸１１５Ｌ、１１５Ｒに回転変位可能に連結されている。

回転駆動軸１１５Ｌ、１１５Ｒは、変位出力部材１１４Ｌ、１１４Ｒと一体に中心軸線Ａ方向に移動する軸体であり、スプライン部１１６Ｌ、１１６Ｒによってドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒと中心軸線Ａ方向に変位可能に連結され、ボールねじ部１１７、１１７Ｒによってローラ配向可変ディスク１１１Ｌ、１１１Ｒの固定装着されているボールナット１１８Ｌ、１１８Ｒとねじ係合している。

この構成によれば、スプライン部１１６Ｌ、１１６Ｒによるスプライン結合によってドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒと回転駆動軸１１５Ｌ、１１５Ｒとは一体に回転する。リニアアクチュエータ１１３Ｌ、１１３Ｒの変位出力部材１１４Ｌ、１１４Ｒの中心軸線Ａ方向の直線変位は、ボールねじ部１１７、１１７Ｒとボールナット１１８Ｌ、１１８Ｒとのねじ係合によって回転運動に変化され、ローラ配向可変ディスク１１１Ｌ、１１１Ｒおよびリング歯車１１２Ｌ、１１２Ｒがドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒに対して回転変位する。

これにより、ピニオン６０Ｌ、６０Ｒと共にローラブラケット５２Ｌ、５２Ｒが旋回軸５４Ｌ、５４Ｒの中心軸線（軸線Ｂ）周りに回動し、ドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒの迎え角θが変化する。

実施例１では、迎え角θを変更するのは、カム部材８２Ｌ、８２Ｒの配置範囲により決まる接地側の限られたドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒである。これに対し、実施例２では、すべてのドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒの迎え角θが一斉にする。

従って、実施例１は、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの軸心と主輪１００の軸心と上下に偏心していて、接地側の限られたドライブローラ５８Ｌ、５８Ｒだけが主輪１００のドリブンローラ１０６と接触する型式のものへの適用に適している。実施例２は、すべてのドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒが主輪１００のドリブンローラ１０６と接触する型式のものへの適用に適しており、主輪１００の公転ための伝達トルク容量の増大を図ることができる。

１０ フレーム
１２Ｌ、１２Ｒ ステップ
１４ ハンドルバー
４０ 走行ユニット
４４Ｌ、４４Ｒ 回転駆動装置
４８Ｌ、４８Ｒ ドライブディスク
５２Ｌ、５２Ｒ ローラブラケット
５４Ｌ、５４Ｒ 旋回軸
６０Ｌ、６０Ｒ ピニオン
６６Ｌ、６６Ｒ シャトル部材
６８Ｌ、６８Ｒ ラック
８２Ｌ、８２Ｒ カム部材
８６Ｌ、８６Ｒ リニアアクチュエータ
１００ 主輪
１０２ 環状体
１０６ ドリブンローラ
１１１Ｌ、１１１Ｒ ローラ配向可変ディスク
１１２Ｌ、１１２Ｒ リング歯車
１１３Ｌ、１１３Ｒ リニアアクチュエータ
１１５Ｌ、１１５Ｒ 回転駆動軸

Claims (6)

1. 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であって、
   前記ドライブディスクの中心軸線を中心とした回転対称に複数個の旋回軸が各々前記ドライブディスクに回転可能に設けられ、当該旋回軸の各々に前記ドライブローラを回転可能に支持するローラブラケットが固定されており、
   少なくとも所定の回転位置に位置する前記ローラブラケットの前記旋回軸周りの配向位置を可変設定し、前記ドリブンローラに対する前記ドライブローラの向きを可変設定するローラ配向可変設定機構を有する摩擦式駆動装置。
2. 前記ローラ配向可変設定機構は、前記ローラブラケットの各旋回軸に設けられたピニオンと、前記ローラブラケット毎に前記ドライブディスクに移動可能に取り付けられ前記ピニオンと噛合するラックと、前記ラックを移動させる移動手段とを有する請求項１に記載の摩擦式駆動装置。
3. 前記移動手段は、少なくとも前記所定の回転位置に位置する前記ローラブラケットの前記ラックを移動させるカム機構である請求項２に記載の摩擦式駆動装置。
4. 前記移動手段は、少なくとも前記所定の回転位置に位置する前記ローラブラケットの前記ラックを移動させるアクチュエータである請求項２に記載の摩擦式駆動装置。
5. 前記ローラ配向可変設定機構は、前記ローラブラケットの各旋回軸に設けられたピニオンと、前記ドライブディスクの中心軸線と同一の中心軸線周りに回転変位可能に可能に設けられて前記ピニオンと噛合するリング歯車と、前記リング歯車を回転変位させる歯車回転駆動手段とを有する請求項１に記載の摩擦式駆動装置。
6. 走行ユニットとして、請求項１から５のいずれか一項に記載の摩擦式駆動装置を含むみ、前記所定の回転位置に位置する前記ローラブラケットは、接地する前記ドリブンローラと接触する少なくとも一つのドライブローラを支持したものである倒立振子型移動体。

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