JP2013244853A

JP2013244853A - Trochoid driving mechanism

Info

Publication number: JP2013244853A
Application number: JP2012120065A
Authority: JP
Inventors: Taro Maeda; 太郎前田
Original assignee: Osaka University NUC
Current assignee: Osaka University NUC
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-12-09
Anticipated expiration: 2032-05-25
Also published as: JP6021054B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain stability on the uneven ground by driving an operation member which acts with the outside.SOLUTION: A trochoid driving mechanism 1 includes: a traveling section 30 which includes three wheels 346 in a circumferential direction and turns around a driving shaft 22; and an eccentric driving section 20 which is connected in a freely rotatable manner by a connecting shaft O in the center of the traveling section 30 and moves the traveling section 30 in a two-dimensional direction on a turning plane. The eccentric driving section 20 includes: a slide portion 25 which relatively moves the driving shaft 22 with respect to the connecting shaft O on a surface parallel with the turning plane; and a gear 27b which is concentric with the driving shaft 22. The traveling section 30 includes: a base 32 which turns integrally with the driving shaft 22; a steering link portion 35 which makes a steering angle corresponding to a component slid by the slide portion 25 act on the wheels 346; and a gear train 36 which is interposed between the gear 27b and the wheels 346 and transfers a turning operation of the base 32 to the wheels 346.

Description

本発明は、外部と物理的に関わる作用部をトロコイド曲線に沿った軌道で動かすトロコイド駆動機構に関する。 The present invention relates to a trochoid drive mechanism that moves an action part physically related to the outside in a trajectory along a trochoid curve.

特許文献１には、トロコイド推進機構を利用し、下部に露出した複数のキャスタとスリップ防止用の一対の後輪とを有する座椅子型の自動車を床面上で全方位に走行させるものが提案されている。この機構は、旋回する円筒の旋回軸周りに均等配置された複数のキャスタの回転する方向を、各キャスタに係合されたタイロッドで操舵可能にしたものである。 Patent Document 1 uses a trochoid propulsion mechanism to drive a seat-type vehicle having a plurality of casters exposed in the lower part and a pair of slip-preventing rear wheels in all directions on the floor surface. Proposed. In this mechanism, the rotating direction of a plurality of casters equally arranged around the turning axis of a turning cylinder can be steered by a tie rod engaged with each caster.

また、非特許文献１は、特許文献１と同様、垂直な回転駆動軸周りの円周状に複数のステアリング機構付き受動車輪を配置した構成の全方位移動機構を開示している。この機構は、走行平面内で完全にトロコイド曲線に沿ったステアリング角を生成することができる。また、非特許文献２は、トロコイド曲線に沿って車輪をステアリングする際の曲率に沿ったキャンバー角度を与える機構について検討している。 Non-Patent Document 1 discloses an omnidirectional moving mechanism having a configuration in which a plurality of passive wheels with a steering mechanism are arranged around a vertical rotational drive shaft, as in Patent Document 1. This mechanism can generate a steering angle that is completely along the trochoidal curve in the travel plane. Non-Patent Document 2 examines a mechanism that gives a camber angle along a curvature when steering a wheel along a trochoid curve.

特開２０００−３３８７６号公報JP 2000-33876 A

前田太郎、安藤英由樹、「幾何学的完全解としてトロコイド曲線を実現する機械的回転機構の提案−オムニホイールを用いない全方位移動機構−」、ロボティクス・メカトロニクス講演会‘１０，２Ａ２−Ｄ１１」Taro Maeda, Hideyuki Ando, “Proposal of Mechanical Rotation Mechanism to Realize Trochoidal Curve as Geometrical Complete Solution-Omnidirectional Movement Mechanism without Omni Wheel”, Robotics and Mechatronics Lecture '10, 2A2-D11 ' 前田太郎、安藤英由樹、「幾何学的完全解としてトロコイド曲線を実現する機械的回転機構の改良−オムニホイールを用いない全方位移動機構第２報−」、ロボティクス・メカトロニクス講演会‘１１，１Ｐ１−Ｉ１０」Taro Maeda, Hideyuki Ando, “Improvement of Mechanical Rotation Mechanism to Realize Trochoidal Curve as Geometrically Complete Solution-Omnidirectional Moving Mechanism without Omni Wheel 2nd Report”, Robotics and Mechatronics Lecture '11, 1P1 -I10 "

平面内での全方位移動は、トロコイド曲線に沿った軌道を回転機構の連続的運動による直線移動の幾何学解として実現することが求められる。しかし、実際には、特許文献１のように、トロコイド曲線を近似解で再現していることから、キャスタ駆動で走行させる場合、キャスタの回転方向の運動と並進方向の運動との間に生じる床面との不効率分となるスリップによる摩擦損失が大きいという問題があった。そこで、本発明者は、トロコイド曲線の幾何学的完全解を簡単な機械要素からなる機構によって実現した低損失のトロコイド駆動機構を提案した（特願２０１０−１３４５８０）。特願２０１０−１３４５８０（先願）に基づいて、トロコイド曲線の幾何学的完全解とリンク機構との作用について説明する。中心の垂直な駆動軸周りの円周上に複数の車輪を配置した構成の全方位移動機構を想定する。この機構は、ヘリコプターやサイクロイダル、プロペラと同様の推進原理を有し、軸対称で全方位性を持った推進機構であり、その特徴として軸回転に対して並進速度を連続に変速させる機構としても機能する。 The omnidirectional movement in the plane is required to realize the trajectory along the trochoid curve as a geometric solution of linear movement by continuous movement of the rotating mechanism. However, since the trochoid curve is actually reproduced with an approximate solution as in Patent Document 1, when the vehicle is driven by caster driving, the floor generated between the rotational movement of the caster and the translational movement is generated. There was a problem that the friction loss due to slip which is inefficient with the surface was large. Therefore, the present inventor has proposed a low-loss trochoid drive mechanism that realizes a geometric complete solution of a trochoid curve by a mechanism composed of simple mechanical elements (Japanese Patent Application No. 2010-134580). Based on Japanese Patent Application No. 2010-134580 (prior application), the operation of the geometric complete solution of the trochoid curve and the link mechanism will be described. Assume an omnidirectional moving mechanism having a configuration in which a plurality of wheels are arranged on a circumference around a central vertical drive shaft. This mechanism has the same propulsion principle as helicopters, cycloidals, and propellers, and is an axisymmetric and omnidirectional propulsion mechanism. As a feature, it is a mechanism that continuously shifts the translation speed with respect to shaft rotation. Also works.

図１は、一定の角速度ωで特定の方向に並進している場合に、同機構において各車輪に求められる舵角を示す図である。各車輪は中心（駆動軸）から半径ｒ_ｄに位置している。図１において、各速度ベクトルは、各車輪の駆動軸周りの接線速度ｖ_ｄ、回転中心の並進速度ｖ_m、各車輪の進行速度ｖ_wである。車輪の接線速度ｖ_ｄは、図略のモータ等で実現される。そして、トロコイド運動を実現するための速度ベクトルの相互関係、すなわちｖ_w＝ｖ_ｄ＋ｖ_mを満たすためには、車輪の舵角方向は常にＶ_wと同一方向を向く必要がある。これは同機構が全方位移動機構として成立するためには、各車輪の舵角の方向がトロコイド曲線上の接線方向を常に向いていることが求められるということを意味している。 FIG. 1 is a diagram showing a steering angle required for each wheel in the same mechanism when translation is performed in a specific direction at a constant angular velocity ω. Each wheel is located radially r _d from the center (the driving shaft). In FIG. 1, each speed vector is a tangential speed v _d around the drive shaft of each wheel, a translation speed v _{m at the} center of rotation, and a traveling speed v _w of each wheel. The tangential speed v _{d of the} wheel is realized by an unillustrated motor or the like. The interrelationship of the velocity vectors for implementing the trochoid movement, i.e. v to satisfy _w = v d ₊ v _m is the steering angle direction of the wheel is required to always face the same direction and V _w. This means that in order for this mechanism to be established as an omnidirectional moving mechanism, the direction of the steering angle of each wheel is required to always face the tangential direction on the trochoid curve.

この関係は、数１に示すトロコイド曲線を示す数式、及び図１において、ｖ_ｄ＝ｒ_ｄ・ω、ｖ_m＝ｒ_m・ω、ｖ_w＝（ｄx／ｄt，ｄy／ｄt）、ｐ_w＝（ｘ、ｙ）とするとき、数１のトロコイド曲線を時間微分した数２に対して、数３のように解析的にも求めることができる。なお、式中、ｒ_mは偏心量である。 This relationship is expressed by the mathematical formula showing the trochoid curve shown in Equation 1 and in FIG. 1, v _d = r _d · ω, v _m = r _m · ω, v _w = (dx / dt, dy / dt), p _w When it is assumed that = (x, y), Equation 2 can be obtained analytically with respect to Equation 2 obtained by time differentiation of the trochoid curve of Equation 1. In the formulas, the r _m is the amount of eccentricity.

次に、図２は、図１に示したトロコイド曲線を用いた推進機構の一例を概念的に示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。図２に示す推進機構では、各車輪ＷＨを旋回させるための主アームＭＡに対する操舵リンク板ＮＬの２次元方向（平面内での全方位）への偏心移動よって各車輪ＷＨの舵角（ステアリング角）が決定される。２次元方向への偏心移動は、例えば井桁スライダＩＳが利用できる。操舵リンク板ＮＬは、井桁スライダＩＳ、リニアスライダＬＳによって主アームＭＡと連結され、供回りしながら、すなわち同位相で回転しながら回転中心を水平移動させることができる。リニアスライダＬＳは主アームＭＡの先端と操舵リンク板ＮＬの先端とを連結するもので、前記偏心移動に応じてリニアスライダＬＳの向きを可変する。図２に示した偏心量ｄs＝０の際の操舵リンク板ＮＬの先端位置は、車輪ＷＨの舵角の回転中心から主アームＭＡの旋回円周の接線方向の前方一定距離ｄ_w＝ｄ0になるように設定されている。ここで、この先端位置と旋回中心とをリニアスライダＬＳで結び、その方向が車輪ＷＨの舵角方向（すなわちステアリング角）となるように装置を構成する。 Next, FIG. 2 is a diagram conceptually showing an example of a propulsion mechanism using the trochoid curve shown in FIG. 1, wherein (a) is a plan view, (b) is a side view, and (c) is a front view. It is. In the propulsion mechanism shown in FIG. 2, the steering angle (steering angle) of each wheel WH by the eccentric movement of the steering link plate NL with respect to the main arm MA for turning each wheel WH in the two-dimensional direction (all directions in the plane). ) Is determined. For example, a cross beam slider IS can be used for the eccentric movement in the two-dimensional direction. The steering link plate NL is connected to the main arm MA by the cross beam slider IS and the linear slider LS, and can move the rotation center horizontally while being rotated, that is, rotating in the same phase. The linear slider LS connects the tip of the main arm MA and the tip of the steering link plate NL, and changes the direction of the linear slider LS according to the eccentric movement. The tip position of the steering link plate NL when the eccentricity ds = 0 shown in FIG. 2 is a constant forward distance d _w = d 0 in the tangential direction of the turning circumference of the main arm MA from the rotation center of the steering angle of the wheel WH. It is set to be. Here, the tip position and the turning center are connected by the linear slider LS, and the apparatus is configured such that the direction is the steering angle direction (ie, steering angle) of the wheel WH.

このように、平面内での全方位移動を考えた場合、トロコイド曲線に沿った軌道は連続的な回転機構による直線移動の幾何学解として有効である。また、図３は、ステアリング機構の一例であって、回転系としての車輪舵角機構周り（駆動アーム座標系）から見た速度と各リンク系の関係を説明するための図で、（ａ）は速度関係を示す図、（ｂ）は本出願人の前記先願でのリンク接続を示す図である。図３（ｂ）における駆動アームベクトルｒと操舵リンク中心のずらし量ベクトルａによって、操舵リンクの接続ピン３５２（図１０参照）はステアリング軸３６３ａ（同じく図１０参照）の前方（Ｙ軸正方向）にd0進んだ点を中心にベクトルａだけ遷移した円運動を行う。これによって、d0をvd、aをvmに対応させて、３つの速度ベクトルｖｄ、ｖｍ、ｖｗがなす三角形と相似形を構成したリンク系を構築することができるため、このリンク系において常にｖｗに対応する方向に車輪をステアリングさせることで、トロコイド軌道を辿らせるステアリング系を構築できたことになる。これにより機構全体の移動速度ベクトルであるｖｍとずらし量ベクトルａとを完全な比例関係を有して操作可能な機構とすることができることとなる。さらに、本発明者は、キャンバー角を設定して段差乗り越え能力を持つ単車輪型のトロコイド駆動機構も提案している（特願２０１１−１１７４９６）。 Thus, when considering omnidirectional movement in a plane, the trajectory along the trochoid curve is effective as a geometric solution for linear movement by a continuous rotation mechanism. FIG. 3 is an example of a steering mechanism, and is a diagram for explaining the relationship between the speed and each link system viewed from around the wheel rudder angle mechanism as a rotating system (drive arm coordinate system). Is a diagram showing the speed relationship, (b) is a diagram showing the link connection in the prior application of the present applicant. 3 (b), the steering link connecting pin 352 (see FIG. 10) is located in front of the steering shaft 363a (also see FIG. 10) (in the positive direction of the Y-axis). A circular motion in which the vector a is shifted around the point advanced by d0 is performed. This makes it possible to construct a link system in which d0 is made to correspond to vd and a is made to correspond to vm to form a similar shape to the triangle formed by the three velocity vectors vd, vm, and vw. By steering the wheels in the corresponding direction, a steering system that can follow the trochoidal trajectory has been constructed. As a result, it is possible to provide a mechanism that can be operated with a completely proportional relationship between vm, which is the moving speed vector of the entire mechanism, and the shift amount vector a. Further, the present inventor has also proposed a single wheel type trochoid drive mechanism having a camber angle and having a capability of overcoming a step (Japanese Patent Application No. 2011-117396).

ところで、段差を含む凸凹地形を、多輪で車輪走行する際に重要な懸案事項として、接地／不接地の問題がある。すなわち、不整地の凸凹に対して、特定の車輪の接地がサスペンション等の能力で保持しきれない瞬間が生じた場合の車輪の挙動についての問題がある。これは、一般的に走行体の接地点が剛体接地としての静的安定性のためには３点以上を必要とすることに基づく要求でもある。全ての接地車輪に対して、不整地対応能力を上げる方策を施す際には、接地車輪としてフリーホイール機構を用いる、先行特許出願（特願２０１０−１３４５８０）の機構の制約として、常時３輪以上の接地を必要とする。さらに、それらの車輪軸が全て同一の一点で交わっていないことが剛体としての３次元安定接地の条件となる。これは通常、２輪がフリーホイールである４輪普通自動車でも事情は同様である。この問題は、サスペンションによる凸凹対応性の強化や多輪化する方策を採用すれば、確率的に回避しやすくなるものの、非接地輪を生じさせる確率も増えるため、それだけでは確実とまでは言い難い。 By the way, there is a problem of grounding / non-grounding as an important concern when traveling on uneven terrain including a step with a multi-wheel. That is, there is a problem regarding the behavior of the wheel when the moment when the contact of the specific wheel cannot be maintained by the ability of the suspension or the like occurs with respect to the unevenness of the rough terrain. This is also a requirement based on the fact that the grounding point of the traveling body generally requires three or more points for static stability as rigid grounding. When taking measures to increase the ability to cope with rough terrain for all grounded wheels, as a limitation of the mechanism of the prior patent application (Japanese Patent Application No. 2010-134580) using a freewheel mechanism as a grounded wheel, there are always three or more wheels. Requires grounding. Furthermore, it is a condition for three-dimensional stable grounding as a rigid body that the wheel shafts do not all intersect at the same point. The situation is the same in a normal four-wheeled vehicle in which two wheels are freewheels. This problem can be easily avoided by adopting measures to increase the unevenness of suspension and increase the number of wheels, but it also increases the probability of generating non-grounded wheels. .

また、不整地問題は、硬質不整地等に限らず、軟弱砂地や軟泥地にも同様に存在し、これらの場合、外部との作用部は、車輪に代えて、砂や泥を掻いて進むプロペラ翼となる。もしくはスポ−ク型ではなく、ディスク型の車輪を用いて車輪自体に翼面としての効果を持たせることで作用部を運用する。 In addition, the problem of rough terrain is not limited to hard rough terrain, but also exists in soft sand and soft muddy land. In these cases, the action part with the outside advances by scratching sand or mud instead of wheels. Propeller wings. Alternatively, the action portion is operated by using a disk-type wheel instead of a spoke-type wheel to give the wheel itself an effect as a blade surface.

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、外部と作用する作用部を駆動化して不整地安定性を得るトロコイド駆動機構を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a trochoid drive mechanism that obtains rough terrain stability by driving an action portion that acts outside.

本発明は、周方向に１又は複数の作用部材を有し、駆動軸周りに旋回する作用部と、前記作用部と連結軸で回転自在とされ、前記作用部を旋回面上で２次元方向に移動させる操舵部とを備えたトロコイド駆動機構において、前記操舵部は、前記駆動軸を前記連結軸に対して前記旋回面と平行な面上で相対移動させるスライド部と、前記駆動軸と同軸に設けられた回転力伝達基部とを備え、前記作用部は、前記駆動軸と一体で旋回する基盤と、前記スライド部によるスライド分に応じたステアリング角を前記作用部材に作用させるステアリング部と、前記回転力伝達基部と前記作用部材との間に介在され、前記基盤の旋回動作を前記作用部材に伝達する回転力伝達機構とを備えたことを特徴とするものである。 The present invention includes one or a plurality of action members in the circumferential direction, and an action part that rotates around a drive shaft, and is rotatable by the action part and a connecting shaft. In the trochoid drive mechanism including the steering unit that is moved to the sliding axis, the steering unit is coaxial with the drive shaft and a slide unit that moves the drive shaft relative to the connecting shaft on a plane parallel to the turning surface. A rotating force transmission base provided on the operating part, the operating part pivoting integrally with the drive shaft, a steering part that causes the operating member to act on a steering angle corresponding to a sliding amount by the sliding part, A rotational force transmission mechanism is provided between the rotational force transmission base and the action member, and transmits a turning motion of the base to the action member.

この発明によれば、作用部が駆動軸周りに旋回することで、作用部材が外部と物理的に関わることとなる。なお、作用部材の態様としては、外部である地面（床面）に対して全方位方向に走行する車輪の場合、外部である空中や水上、水中（流体）に対して全方位に推進するフィン（翼）とかプロペラの場合が考えられ、さらには、風車や水車として、外部である流体の流れからフィンを介して回転力を取り出す目的にも応用可能であり、従来のシステムよりも遙かに広範囲の速度領域に亘って変化する流体から安定した回転力を取り出すことが可能となる。作用部は駆動軸から回転力を受けて旋回する。操舵部は旋回面上を２次元方向に相対移動（スライド）可能にされており、かつステアリング部によって作用部の作用部材に対してトロコイド曲線に沿った動きを行うように操作される。例えば、作用部材が床面を走行する車輪である態様で作用を説明すると、以下のようになる。 According to this invention, the action member is physically involved with the outside by the action part turning around the drive shaft. In the case of a wheel that travels in all directions with respect to the ground (floor surface) that is the outside as a mode of the action member, fins that propel in all directions with respect to the air, water, and water (fluid) that are outside (Wings) or propellers can be considered. Furthermore, as a windmill or water turbine, it can also be applied to the purpose of extracting the rotational force from the fluid flow that is external, through the fins, far more than conventional systems A stable rotational force can be extracted from a fluid that changes over a wide range of speed. The action part turns by receiving a rotational force from the drive shaft. The steering unit is capable of relative movement (sliding) in the two-dimensional direction on the turning surface, and is operated by the steering unit to move along the trochoidal curve with respect to the action member of the action part. For example, the operation will be described as follows when the operation member is a wheel traveling on the floor surface.

説明の便宜上、床面が水平整地である。床面を転動する車輪は、基盤に設けられている。スライド部による操舵操作がなければ、連結軸と駆動軸とは一致し、各車輪は基盤の旋回方向に沿って床面上を旋回するのみである。一方、スライド部による操舵操作があると、連結軸は駆動軸に対して相対的に前記回動方向の前後一方側に所定距離だけ離間した位置となり、この操舵に応じて前記所定距離に応じて床面上を並進移動するようになる。更に、作用部の基部は駆動軸から回転力を受けて旋回する一方、このとき操舵部の回転力伝達基部は静止している。この状態で、基部の旋回によって、回転力伝達機構が回転力伝達基部の周りに回転し、この回転力伝達機構に生じた回転力によって車輪が回転駆動させられる。このため、車輪は、床面との摩擦で回転する従動ではなく、駆動輪化される。 For the convenience of explanation, the floor surface is leveled. Wheels that roll on the floor are provided on the base. If there is no steering operation by a slide part, a connection axis | shaft and a drive shaft will correspond, and each wheel will only turn on a floor surface along the turning direction of a base | substrate. On the other hand, when there is a steering operation by the slide portion, the connecting shaft is positioned at a predetermined distance from the front and rear sides in the rotational direction relative to the drive shaft, and according to the steering, Translates on the floor. Furthermore, the base of the action part turns by receiving a rotational force from the drive shaft, and at this time, the rotational force transmission base of the steering part is stationary. In this state, the rotational force transmission mechanism rotates around the rotational force transmission base by turning the base, and the wheels are driven to rotate by the rotational force generated in the rotational force transmission mechanism. For this reason, the wheel is not a driven wheel that rotates due to friction with the floor surface, but is converted into a driving wheel.

従って、今、不整地を走行する場合を想定すると、いずれかの車輪が地面の凹部に位置して地面と接していない場合であっても、他の車輪と同期して回転しているので、走行に支障はなく、走行方向も維持される。また、凸部に乗り上げる場合でも、駆動輪であることから滑落も抑止され、段差乗り越えが一層確実となり、不整地安定性が向上する。 Therefore, now, assuming a case of traveling on rough terrain, even if one of the wheels is located in the recess of the ground and is not in contact with the ground, it rotates in synchronization with the other wheels, There is no hindrance to running and the running direction is maintained. Moreover, even when riding on a convex part, since it is a drive wheel, sliding down is also suppressed, level | step climbing is further ensured, and rough terrain stability improves.

また、本発明に係るトロコイド駆動機構は、前記回転力伝達基部及び前記回転力伝達機構はギアであり、前記回転力伝達基部のギアと前記回転力伝達機構の最下流のギアとは同一歯数であることを特徴とする。この構成によれば、作用部材を駆動化するための、最上流側の連結軸と同心のギア（回転力伝達基部）と、回転力伝達機構のうちの最下流側のギアとを同一歯数としたので、その途中に介在するギアの歯数サイズに左右されることなく、作用部材の作用動作を作用部の回転と同期させることが可能となる。 Further, in the trochoid drive mechanism according to the present invention, the rotational force transmission base and the rotational force transmission mechanism are gears, and the gear of the rotational force transmission base and the most downstream gear of the rotational force transmission mechanism have the same number of teeth. It is characterized by being. According to this configuration, the gear (rotational force transmission base) concentric with the most upstream connecting shaft for driving the action member and the most downstream gear of the rotational force transmission mechanism have the same number of teeth. Therefore, it is possible to synchronize the action of the action member with the rotation of the action part without being affected by the size of the number of teeth of the gear interposed in the middle.

また、本発明に係るトロコイド駆動機構は、前記操作部材は車輪であることを特徴とする。この構成によれば、車輪の回転が作用部の回転と同期する。 In the trochoid drive mechanism according to the present invention, the operation member is a wheel. According to this structure, rotation of a wheel synchronizes with rotation of an action part.

また、本発明に係るトロコイド駆動機構は、前記車輪は、所定の傾斜を有して前記作用部に支持されていることを特徴とする。この構成によれば、固定的であるものの、所要の乃至は平均的なキャンバー角を予め設定しておくことで、キャンバー角を付与しない場合に比して、接地面との摩擦のロスを低減することが可能となる。 The trochoid drive mechanism according to the present invention is characterized in that the wheel has a predetermined inclination and is supported by the action portion. According to this configuration, although it is fixed, the required or average camber angle is set in advance, so that the friction loss with the contact surface is reduced as compared with the case where the camber angle is not given. It becomes possible to do.

本発明によれば、作用部材の駆動化によって不整地安定性が確保できる。 According to the present invention, it is possible to ensure rough terrain stability by driving the action member.

一定の角速度ωで特定の方向に並進している際に同機構において各車輪に求められる舵角を示す図である。It is a figure which shows the steering angle calculated | required by each wheel in the same mechanism, when translating in a specific direction with fixed angular velocity (omega). 図２は、トロコイド曲線を用いた推進機構の一例を概念的に示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。FIG. 2 is a diagram conceptually showing an example of a propulsion mechanism using a trochoid curve, where (a) is a plan view, (b) is a side view, and (c) is a front view. ステアリング機構の一例であって、回転系としての車輪舵角機構周り（駆動アーム座標系）から見た速度と各リンク系の関係を説明するための図で、（ａ）は速度関係を示す図、（ｂ）は本出願人の前記先願でのリンク接続を示す図である。It is an example of a steering mechanism, and is a diagram for explaining a relationship between a speed and each link system as viewed from around a wheel steering angle mechanism as a rotating system (drive arm coordinate system), and (a) is a diagram showing a speed relationship (B) is a figure which shows the link connection in the said prior application of this applicant. 本発明に係るトロコイド駆動機構が車輪を備えた推進機構に適用された実施形態の概略を示す全体概略図である。1 is an overall schematic diagram showing an outline of an embodiment in which a trochoid drive mechanism according to the present invention is applied to a propulsion mechanism having wheels. 偏心駆動部の機構を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the mechanism of an eccentric drive part. 偏心駆動部の下部に設けられている駆動軸の回転駆動を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the rotational drive of the drive shaft provided in the lower part of the eccentric drive part. 偏心駆動部と走行部との連結構造の一例を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows an example of the connection structure of an eccentric drive part and a driving | running | working part. 走行部の概略構造とギアの配置とを示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows the schematic structure of a driving | running | working part, and arrangement | positioning of a gear. １個の車輪部について、その取付構造を説明する側面図である。It is a side view explaining the attachment structure about one wheel part. 操舵軸を操舵する機構の一例を示すリンク機構を含む側面図である。It is a side view including the link mechanism which shows an example of the mechanism which steers a steering shaft. 車輪の回転の円滑性を検証する図表で、（ａ）は幾何学図、（ｂ）はデータ図表である。It is a chart which verifies smoothness of rotation of a wheel, (a) is a geometric figure, and (b) is a data chart. 不整地対応機構としてサスペンション機構を備えたトロコイド推進機構を説明する図で、（ａ）は差動回転伝達機構の正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は差動回転伝達機構が採用された走行部の一部の構成図である。It is a figure explaining the trochoid propulsion mechanism provided with the suspension mechanism as a rough terrain countermeasure mechanism, (a) is a front view of a differential rotation transmission mechanism, (b) is the side view, (c) is a differential rotation transmission mechanism It is a part block diagram of the employ | adopted driving | running | working part.

以下、図面を参照しつつ、本発明に係るトロコイド駆動機構が車輪を備えた推進機構に適用された実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment in which a trochoid drive mechanism according to the present invention is applied to a propulsion mechanism including wheels will be described with reference to the drawings.

図４は、本発明に係るトロコイド駆動機構が車輪を備えた推進機構に適用された実施形態の概略を示す全体概略図である。図４において、推進機構１は、操舵部としての偏心駆動部２０及び作用部としての走行部３０を備えている。偏心駆動部２０と走行部３０とは、後述するように軸受（連結軸）を介して水平面上で相対回転可能に連結されている。走行部３０は、その下部に地面と当接する、同一形状の複数、本実施形態では３個の車輪部３４が周方向に等間隔で配置されている。本実施形態では、車輪部３４の車輪３４６（図９参照）には所定のキャンバー角が設定されている。偏心駆動部２０は、推進機構１の並進方向（走行方向）を設定する構成部で、図２に示した主アームと操舵アーム板との相対位置を変更することで、旋回中の車輪に周期的なステアリング角を付与し、推進機構１を所要の方向に走行させるようにしたものである。なお、車輪３４６の駆動輪化の構造については後述する。 FIG. 4 is an overall schematic view showing an outline of an embodiment in which the trochoid drive mechanism according to the present invention is applied to a propulsion mechanism provided with wheels. In FIG. 4, the propulsion mechanism 1 includes an eccentric drive unit 20 as a steering unit and a traveling unit 30 as an action unit. The eccentric drive unit 20 and the traveling unit 30 are connected so as to be relatively rotatable on a horizontal plane via a bearing (connection shaft) as will be described later. The traveling unit 30 has a plurality of identically shaped, in this embodiment, three wheel units 34 that are in contact with the ground at the lower portion thereof and are arranged at equal intervals in the circumferential direction. In the present embodiment, a predetermined camber angle is set on the wheel 346 (see FIG. 9) of the wheel portion 34. The eccentric drive unit 20 is a component that sets the translation direction (traveling direction) of the propulsion mechanism 1 and changes the relative position between the main arm and the steering arm plate shown in FIG. A specific steering angle is given, and the propulsion mechanism 1 is made to travel in a required direction. The structure of the wheels 346 as drive wheels will be described later.

図５は、偏心駆動部の機構を説明する斜視図である。図６は、偏心駆動部の下部に設けられている駆動軸の回転駆動を説明する斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view illustrating the mechanism of the eccentric drive unit. FIG. 6 is a perspective view for explaining the rotational drive of the drive shaft provided in the lower part of the eccentric drive unit.

図５、図６において、偏心駆動部２０は、例えば直方体形状の枠体２１と駆動軸２２とを備えると共に、駆動軸２２に回転力を付与する回転駆動部２３、回転駆動部２３を支持する基部２４、基部２４を水平面上で偏心させるスライド部２５、及び枠体２１の下面の一部分に敷設された、長孔２６１が形成された底板２６を備える。 5 and 6, the eccentric drive unit 20 includes, for example, a rectangular parallelepiped frame 21 and a drive shaft 22, and supports the rotation drive unit 23 and the rotation drive unit 23 that apply a rotational force to the drive shaft 22. The base part 24, the slide part 25 which makes the base part 24 eccentric on a horizontal surface, and the baseplate 26 which was laid in a part of lower surface of the frame 21 and in which the long hole 261 was formed were provided.

スライド部２５は、基部２４の底面と枠体２１の底面との間に配設された水平面上で全方位方向への移動を可能にする部材、例えば井桁状のリニアスライダを備えている。スライド部２５は、図５で示すように、Ｙ方向と平行となる向きに配設された一対のリニアスライダ２５１と、Ｘ方向と平行となる向きに配設された一対のリニアスライダ２５２とを備えている。リニアスライダ２５１は、枠体２１の底面に固設されたガイド部材２５１ａと、ガイド部材２５１ａ上を摺動自在な移動部材２５１ｂとを備えており、移動部材２５１ｂの上面にはリニアスライダ２５２が固設されている。リニアスライダ２５２は、リニアスライダ２５１の移動部材２５１ｂの上面に固設されたガイド部材２５２ａと、ガイド部材２５２ａ上を摺動自在な移動部材２５２ｂとを備えており、移動部材２５２ｂの上面は基部２４の底面に固設されている。この結果、基部２４は、枠体２１に対して水平面上をＸＹ方向、すなわち全方位に移動可能に構成されている。 The slide portion 25 includes a member that enables movement in all directions on a horizontal plane disposed between the bottom surface of the base portion 24 and the bottom surface of the frame body 21, for example, a cross-shaped linear slider. As shown in FIG. 5, the slide unit 25 includes a pair of linear sliders 251 arranged in a direction parallel to the Y direction and a pair of linear sliders 252 arranged in a direction parallel to the X direction. I have. The linear slider 251 includes a guide member 251a fixed on the bottom surface of the frame body 21 and a moving member 251b that can slide on the guide member 251a. The linear slider 252 is fixed on the upper surface of the moving member 251b. It is installed. The linear slider 252 includes a guide member 252a fixed to the upper surface of the moving member 251b of the linear slider 251 and a moving member 252b slidable on the guide member 252a. The upper surface of the moving member 252b is the base 24. It is fixed to the bottom of the. As a result, the base 24 is configured to be movable with respect to the frame body 21 in the XY directions on the horizontal plane, that is, in all directions.

また、スライド部２５は、駆動源を有しており、リニアスライダ２５１の移動部材２５１ｂをＹ方向に移動させるための駆動部２５３と、リニアスライダ２５２の移動部材２５２ｂをＸ方向に移動させるための駆動部２５４とを備えている。駆動部２５３，２５４はいずれも駆動力を発生する部材、例えばモータ２５３ａ，２５４ａを備えている。モータ２５３ａからの駆動力は、回動リンク構造２５３ｂを介してガイド部材２５２ａ（移動部材２５１ｂ）をＹ方向に往復動させる。モータ２５４ａからの駆動力は、回動リンク構造２５４ｂを介して移動部材２５２ｂをＹ方向に往復動させる。回動リンク構造は、図５から判るように、モータの出力軸周りに回動する出力アームと、出力アームの先端に回動可能に設けられた伝達アームとから構成され、伝達アームの先端は、ユニバーサル構造を有してガイド部材に連結されている。これによって、モータの回転力が出力アーム、伝達アームを経由してガイド部材に確実に伝達され、基部２４のＸＹ方向への移動を可能にしている。 The slide unit 25 has a drive source. The drive unit 253 moves the moving member 251b of the linear slider 251 in the Y direction, and moves the moving member 252b of the linear slider 252 in the X direction. And a drive unit 254. Each of the drive units 253 and 254 includes a member that generates a driving force, for example, motors 253a and 254a. The driving force from the motor 253a reciprocates the guide member 252a (moving member 251b) in the Y direction via the rotation link structure 253b. The driving force from the motor 254a reciprocates the moving member 252b in the Y direction via the rotation link structure 254b. As can be seen from FIG. 5, the rotation link structure is composed of an output arm that rotates around the output shaft of the motor, and a transmission arm that is rotatably provided at the tip of the output arm. The universal member has a universal structure and is connected to the guide member. Thereby, the rotational force of the motor is reliably transmitted to the guide member via the output arm and the transmission arm, and the base 24 can be moved in the XY directions.

図６において、回転駆動部２３は、駆動軸２２に回転力を付与する駆動源、例えばモータ２３０と、モータ２３０の回転力を駆動軸２２に伝達する伝達機構としての、例えばギア群とを備える。ギア群は、本実施形態では、モータ出力軸２３０ａに取り付けられた出力ギア２３０ｂに噛合するように配置された第１中継ギア部２３１から順番に第２中継ギア部２３２〜第４中継ギア部２３４を備える。第１中継ギア部２３１は回転軸２３１ａ、第１ギア２３１ｂ、第２ギア２３１ｃを備える。第２中継ギア部２３２は回転軸２３２ａ、第１ギア２３２ｂ、第２ギア２３２ｃを備える。第３中継ギア部２３３は回転軸２３３ａ、第１ギア２３３ｂ、第２ギア２３３ｃを備える。第４中継ギア部２３４は回転軸２３４ａ、第１ギア２３４ｂ、第２ギア２３４ｃを備える。 In FIG. 6, the rotation drive unit 23 includes a drive source that applies a rotational force to the drive shaft 22, for example, a motor 230, and a gear group as a transmission mechanism that transmits the rotational force of the motor 230 to the drive shaft 22. . In the present embodiment, the gear group is arranged in order from the first relay gear portion 231 disposed so as to mesh with the output gear 230b attached to the motor output shaft 230a, to the second relay gear portion 232 to the fourth relay gear portion 234. Is provided. The first relay gear unit 231 includes a rotation shaft 231a, a first gear 231b, and a second gear 231c. The second relay gear unit 232 includes a rotation shaft 232a, a first gear 232b, and a second gear 232c. The third relay gear unit 233 includes a rotation shaft 233a, a first gear 233b, and a second gear 233c. The fourth relay gear unit 234 includes a rotation shaft 234a, a first gear 234b, and a second gear 234c.

そして、モータ２３０の回転力は、出力ギア２３０ｂから第１ギア２３１ｂに伝達され、次いで、第２ギア２３１ｃから第１ギア２３２ｂに伝達され、次いで、第２ギア２３２ｃから第１ギア２３３ｂに伝達され、次いで、第２ギア２３３ｃから第１ギア２３４ｂに伝達される。 The rotational force of the motor 230 is transmitted from the output gear 230b to the first gear 231b, then transmitted from the second gear 231c to the first gear 232b, and then transmitted from the second gear 232c to the first gear 233b. Then, it is transmitted from the second gear 233c to the first gear 234b.

第４中継ギア部２３４まで伝達された回転力は、第２ギア２３４ｃから最終ギア２３７ａに伝達される。これにより、駆動軸２２は回転する。この場合、各ギアの比を予め調整設定しておくことで、駆動軸２２を所定の速度比で回転させるようにすることができる。駆動軸２２は、所要長を有している。駆動軸２２には同心状に筒部２７が配置されている。筒部２７は、上端の鍔状部２７ａで基部２４の下面に一体固定され、下端には所定径及び所定の歯数を有するギア２７ｂが同心に設けられている。 The rotational force transmitted to the fourth relay gear unit 234 is transmitted from the second gear 234c to the final gear 237a. Thereby, the drive shaft 22 rotates. In this case, the drive shaft 22 can be rotated at a predetermined speed ratio by adjusting and setting the ratio of each gear in advance. The drive shaft 22 has a required length. A cylindrical portion 27 is disposed concentrically on the drive shaft 22. The cylindrical portion 27 is integrally fixed to the lower surface of the base portion 24 by a flange portion 27a at the upper end, and a gear 27b having a predetermined diameter and a predetermined number of teeth is provided concentrically at the lower end.

図５に戻って、無線指示器２８は、偏心指示部材２８１、旋回速度指示部材２８２及び送信用のアンテナ２８３を備えている。偏心指示部材２８１は、例えばジョイスティック等で構成され、傾倒方向Ｘ，Ｙ及び傾倒角度に応じて、モータ２５３ａ，２５４ａの偏心方向及び偏心量に相当する信号が生成され、電波信号に変調されてアンテナ２８３から送信されるようになされている。一方、旋回速度指示部材２８２は、操作（スライド）量に応じて、モータ２３０の回転速度信号が生成され、アンテナ２８３から送信されるようになされている。 Returning to FIG. 5, the wireless indicator 28 includes an eccentricity instruction member 281, a turning speed instruction member 282, and a transmission antenna 283. The eccentricity instructing member 281 is composed of, for example, a joystick or the like, and a signal corresponding to the eccentric direction and the amount of eccentricity of the motors 253a and 254a is generated according to the tilt directions X and Y and the tilt angle, and is modulated into a radio wave signal to be an antenna. The data is transmitted from H.283. On the other hand, the rotation speed instruction member 282 generates a rotation speed signal of the motor 230 in accordance with the operation (slide) amount and transmits it from the antenna 283.

枠体２１の適所、本実施形態では基部２４内の適所に駆動制御部２９を備えている。駆動制御部２９は、アンテナ２８３からの電波信号を受信するためのアンテナ２９１を備え、受信した信号から、モータ２３０、モータ２５３ａ，２５４ａを駆動させる駆動制御信号を生成するものである。なお、旋回速度指示信号、偏心方向指示信号及び偏心量指示信号を電波信号に変調して伝送する形態に代えて、光や超音波を利用する近距離通信方式でもよいし、有線で伝送する方式でもよい。このように、遠隔式で旋回速度を指示したり、偏心量すなわち操舵方向を指示することで、操作が容易となる。 A drive control unit 29 is provided at an appropriate position of the frame body 21, an appropriate position within the base portion 24 in the present embodiment. The drive control unit 29 includes an antenna 291 for receiving a radio wave signal from the antenna 283, and generates a drive control signal for driving the motor 230 and the motors 253a and 254a from the received signal. In addition, instead of the form in which the turning speed instruction signal, the eccentric direction instruction signal, and the eccentricity instruction signal are modulated and transmitted as a radio wave signal, a short-range communication method using light or ultrasonic waves may be used, or a wired transmission method But you can. Thus, the operation is facilitated by instructing the turning speed remotely or instructing the eccentricity amount, that is, the steering direction.

図７は、偏心駆動部と走行部との連結構造の一例を示す側面断面図である。図８は、走行部の概略構造とギアの配置とを示す概略上面図である。図９は、１個の車輪部３４について、その取付構造を説明する側面図である。 FIG. 7 is a side sectional view showing an example of a connection structure between the eccentric drive unit and the traveling unit. FIG. 8 is a schematic top view showing a schematic structure of the traveling unit and arrangement of gears. FIG. 9 is a side view for explaining the mounting structure of one wheel portion 34.

まず、走行部３０は、天板３１と基盤３２とが上下方向に所定の間隔を置いて同心状に配置され、その間にスライド部３３が介設されている。図８に示すように、天板３１は、本実施形態では円盤形状を有し、一方、基盤３２は、本実施形態では、周方向の１２０度毎に延設されたＹ字状を有する。基盤３２の各周縁の所定箇所には、図９に示すように車輪部３４が取り付けられている。各車輪部３４の形状は同一である。また、天板３１と車輪部３４との間には操舵リンク部３５（図１０参照）が設けられている。 First, in the traveling unit 30, the top plate 31 and the base 32 are arranged concentrically with a predetermined interval in the vertical direction, and a slide unit 33 is interposed therebetween. As shown in FIG. 8, the top plate 31 has a disk shape in the present embodiment, while the base 32 has a Y shape extending in every 120 degrees in the circumferential direction in the present embodiment. As shown in FIG. 9, wheel portions 34 are attached to predetermined locations on the peripheral edges of the base 32. The shape of each wheel part 34 is the same. A steering link portion 35 (see FIG. 10) is provided between the top plate 31 and the wheel portion 34.

なお、基盤３２をＹ字状としたのは、操舵リンク部３５が基盤３２と位置的に干渉しないようにしたためであり、Ｙ字状の他、干渉の回避し得る種々の形状が採用可能である。また、基盤３２上には、図９に示すように、駆動軸２２の回転力を車輪部３４に伝達する機構としての互いに噛み合うギア列３６が配置されている。 The reason why the base 32 is Y-shaped is that the steering link portion 35 does not interfere with the position of the base 32. Various shapes that can avoid interference can be adopted in addition to the Y-shape. is there. Further, as shown in FIG. 9, a gear train 36 that meshes with each other as a mechanism for transmitting the rotational force of the drive shaft 22 to the wheel portion 34 is disposed on the base 32.

天板３１は、図２における操舵リンクアームＮＬとして機能している。天板３１の中心には、所定径の軸受部３１１が突設され、内径側は円孔３１２とされている。偏心駆動部２０と走行部３０との組み付け（連結）時には、この軸受部３１１の円孔３１２に軸受２１ｂ（図５参照）が嵌合され、連結軸Ｏ（図７参照）とされる。操舵用の軸はこの軸受部３１１（すなわち円孔３１２）の中心であり、実体としての軸パーツが存在するわけではないが、この連結軸と駆動軸２２との相対位置を変化させることで移動（操舵）を行う。 The top plate 31 functions as the steering link arm NL in FIG. A bearing portion 311 having a predetermined diameter is projected from the center of the top plate 31, and a circular hole 312 is formed on the inner diameter side. When the eccentric drive unit 20 and the traveling unit 30 are assembled (connected), the bearing 21b (see FIG. 5) is fitted into the circular hole 312 of the bearing unit 311 to form the connecting shaft O (see FIG. 7). The steering shaft is the center of the bearing 311 (that is, the circular hole 312), and there is no actual shaft part. However, the steering shaft moves by changing the relative position of the connecting shaft and the drive shaft 22. (Steering) is performed.

駆動軸２２の下端は、基盤３２の中心に固定され、モータ２３０から伝達されてきた回転力を伝えている。一方、筒部２７は、スライド板３３１の長孔３３１ａを経由した適宜の位置、例えばスライド板３３１と基盤３２の間を下端とし、ここに、所要径及び所定歯数のギア２７ｂが固設されている。 The lower end of the drive shaft 22 is fixed to the center of the base 32 and transmits the rotational force transmitted from the motor 230. On the other hand, the cylindrical portion 27 has an appropriate position through the long hole 331a of the slide plate 331, for example, between the slide plate 331 and the base 32, and a gear 27b having a required diameter and a predetermined number of teeth is fixed thereto. ing.

スライド部３３は、所定形状、例えば略三角形のスライド板３３１と井桁状のリニアスライダ３３２〜３３６を有する。なお、スライド板３３１の径は所要径として設計可能であるが、天板３１に形成された円孔３１２より大径である一方、周縁部の回転軌跡が操舵リンク部３５の位置と干渉しないサイズであることが好ましい。 The slide portion 33 has a predetermined shape, for example, a substantially triangular slide plate 331 and a cross-shaped linear slider 332 to 336. Although the diameter of the slide plate 331 can be designed as a required diameter, the slide plate 331 has a larger diameter than the circular hole 312 formed in the top plate 31. On the other hand, the size does not interfere with the position of the steering link portion 35. It is preferable that

スライド板３３１は、図７に示すように、中心を通る長孔３３１ａが形成されている。長孔３３１ａに偏心駆動部２０の筒部２７が貫通するように走行部３０と偏心駆動部２０とが組み付けられる。長孔３３１ａは筒部２７を貫通させることで、スライド板３３１が天板３１と基盤３２に対してそれぞれ直交する向きにスライド（偏心）可能とするためのものであり、これによって天板３１と基盤３２に対して水平面内でそれぞれの回転軸の２次元的なずれを許容しながらも回転位相を保った供回り可能に設置されている。 As shown in FIG. 7, the slide plate 331 has a long hole 331a passing through the center. The traveling unit 30 and the eccentric drive unit 20 are assembled so that the cylindrical portion 27 of the eccentric drive unit 20 passes through the long hole 331a. The long hole 331a allows the slide plate 331 to slide (eccentric) in directions orthogonal to the top plate 31 and the base 32 by penetrating the cylindrical portion 27. It is installed so that it can be rotated while maintaining the rotational phase while allowing a two-dimensional shift of each rotation axis in a horizontal plane with respect to the base 32.

リニアスライダ３３２〜３３６は、ガイド部材３３２ａ〜３３６ａと、ガイド部材３３２ａ〜３３６ａ上を摺動自在な移動部材３３２ｂ〜３３６ｂとから構成されている（なお、図７では、リニアスライダ３３３は見えておらず、リニアスライダ３３６は省略している。）。リニアスライダ３３２，３３３とは対となって水平方向で一の方向（図７の左右方向）に向けられ、円孔３１２を挟んで並設されている。リニアスライダ３３４〜３３６は水平方向で前記一の方向と直交する他の方向（図７の紙面奥行き方向）に向けられ、円孔３１２の周りの３箇所に分散配置されている。すなわち、図７に示すように、リニアスライダ３３２，３３３等のガイド部材３３２ａ，３３３ａはスライド板３３１の上面に固定され、移動部材３３２ｂ，３３３ｂは天板３１の下面に固定される。これによって、スライド板３３１は、天板３１に対して一の方向に移動（偏心）可能となる。また、リニアスライダ３３４〜３３６のガイド部材３３４ａ〜３３６ａは基盤３２の上面に固定され、移動部材３３４ｂ〜３３６ｂ（なお、３３６ｂは見えていない。）はスライド板３３１の下面に固定される。これによって、基盤３２は、スライド板３３１に対して一の方向に直交する他の方向へ移動（偏心）可能となる。このように、駆動軸２２が連結軸Ｏに対して相対的に水平面上を一の方向及び他の方向に、すなわち合成方向として全方位方向に移動すると、これに応じて基盤３２が連動して移動することとなる。 The linear sliders 332 to 336 are composed of guide members 332a to 336a and movable members 332b to 336b that can slide on the guide members 332a to 336a (in FIG. 7, the linear slider 333 is not visible). The linear slider 336 is omitted.) The linear sliders 332 and 333 are paired and oriented in one direction in the horizontal direction (left and right direction in FIG. 7), and are arranged side by side with the circular hole 312 in between. The linear sliders 334 to 336 are oriented in the horizontal direction in another direction (the depth direction in the drawing of FIG. 7) orthogonal to the one direction, and are distributed at three locations around the circular hole 312. That is, as shown in FIG. 7, the guide members 332 a and 333 a such as the linear sliders 332 and 333 are fixed to the upper surface of the slide plate 331, and the moving members 332 b and 333 b are fixed to the lower surface of the top plate 31. As a result, the slide plate 331 can move (eccentric) in one direction with respect to the top plate 31. Further, the guide members 334 a to 336 a of the linear sliders 334 to 336 are fixed to the upper surface of the base 32, and the moving members 334 b to 336 b (note that 336 b is not visible) are fixed to the lower surface of the slide plate 331. As a result, the base 32 can move (eccentric) in another direction orthogonal to the one direction with respect to the slide plate 331. Thus, when the drive shaft 22 moves in one direction and the other direction on the horizontal plane relative to the connection axis O, that is, in all directions as the synthesis direction, the base 32 is interlocked accordingly. Will move.

また、図８において、各ギア列３６は、奇数個のギア、例えばギア３６１、ギア３６２、ギア３６３が順番に噛み合った状態で配列されている。最外周（ギア２７ｂから見て最下流）のギア３６３は、後述するように操舵軸３６３ａとして機能する。ギア２７ｂとギア３６３とは歯数の等しい（同一の形状）ものが採用され、一方、ギア３６１，３６２はギア２７ｂとの関係において、形状の異同は特に問わない。なお、本実施形態では、全て同一形状のギアを採用している。 In FIG. 8, each gear train 36 is arranged with an odd number of gears, for example, a gear 361, a gear 362, and a gear 363 meshing in order. The outermost gear (the most downstream as viewed from the gear 27b) gear 363 functions as a steering shaft 363a as will be described later. The gear 27b and the gear 363 have the same number of teeth (the same shape), while the gears 361 and 362 are not particularly different in shape in relation to the gear 27b. In this embodiment, gears having the same shape are employed.

図９において、基盤３２の頂点（周縁）部位には、車輪部３４が設けられている。車輪部３４は、内部に互いに方向の異なる３本の軸に支持された各斜歯ギアを備え、また各斜歯ギアの支持軸を軸支している。すなわち、車輪部３４は、ギア３６３の操舵軸３６３ａが基盤３２を貫通して下方に延設され、基盤３２の下部で、操舵軸３６３ａ周りに回動可能に支持されている。車輪部３４は、操舵軸３６３ａの下端側に所定のギア数を有する斜歯ギア３４１と、斜歯ギア３４１と水平方向で噛み合う斜歯ギア３４２と、斜歯ギア３４２を水平周りに軸支する軸３４３と、斜歯ギア３４２と斜め下方で噛み合う斜歯ギア３４４と、斜歯ギア３４４を所定の傾斜角を有して軸支する車輪軸３４５と、車輪軸３４５の下端に軸周りに回転する所要径の車輪３４６とを備えている。車輪３４６の径及びキャンバー角は所要値に設定されており、車輪３４６の床面との接触点は、操舵軸３６３ａの直下と一致するように設定されている。 In FIG. 9, a wheel portion 34 is provided at the apex (periphery) portion of the base 32. The wheel portion 34 includes therein each inclined gear supported by three shafts having different directions, and also supports the supporting shaft of each inclined gear. That is, in the wheel portion 34, the steering shaft 363 a of the gear 363 extends downward through the base 32, and is supported below the base 32 so as to be rotatable around the steering shaft 363 a. The wheel portion 34 pivotally supports the inclined gear 341 having a predetermined number of gears on the lower end side of the steering shaft 363a, the inclined gear 342 that meshes with the inclined gear 341 in the horizontal direction, and the inclined gear 342 in the horizontal direction. The shaft 343, the inclined gear 344 that meshes with the inclined gear 342 obliquely below, the wheel shaft 345 that supports the inclined gear 344 with a predetermined inclination angle, and the lower end of the wheel shaft 345 that rotates about the axis And a wheel 346 having a required diameter. The diameter and camber angle of the wheel 346 are set to required values, and the contact point of the wheel 346 with the floor surface is set to coincide with the position directly below the steering shaft 363a.

斜歯ギア３４１、３４２、３４４の歯数の比は、本実施形態では、車輪３４６の半径を駆動軸２２と操舵軸３６３ａとの間の水平距離の１／２とするとき、２対１対１に設定されている。また、車輪３４６の半径を駆動軸２２と操舵軸３６３ａとの間の水平距離と一致させたときは、１対１対１に設定すればよい。一般には、斜歯ギア３４１、３４２、３４４の歯数の比は、車輪３４６の半径と駆動軸２２と操舵軸３６３ａとの間の水平距離の比（１／ｎ）に対応させて、ｎ対１対１とすればよい。このようにする理由を、図１０の説明の後で述べる。 In this embodiment, the ratio of the number of teeth of the inclined gears 341, 342, and 344 is 2 to 1 when the radius of the wheel 346 is ½ of the horizontal distance between the drive shaft 22 and the steering shaft 363a. 1 is set. Further, when the radius of the wheel 346 is matched with the horizontal distance between the drive shaft 22 and the steering shaft 363a, it may be set to 1: 1. In general, the ratio of the number of teeth of the inclined gears 341, 342, and 344 corresponds to the ratio of the radius of the wheel 346 and the ratio of the horizontal distance between the drive shaft 22 and the steering shaft 363a (1 / n). One-to-one is sufficient. The reason for this will be described after the description of FIG.

図１０は、操舵軸を操舵する機構の一例を示す操舵リンク部を含む側面図である。操舵リンク部３５は、ステアリング部として機能するもので、本実施形態では、リンク機構を構成するリニアスライダ３５１と回動軸３５２とを備えている。リニアスライダ３５１は、長尺のガイド部材３５１ａとこのガイド部材３５１ａ上を摺動する移動部材３５１ｂとで構成されている。ガイド部材３５１ａは、水平姿勢とされ、操舵軸３６３ａの鉛直線と交差する向きにして、車輪部３４に固設されている。回動軸３５２は、上部で天板３１に回動可能に支持され、下部で移動部材３５１ｂの上部に回動可能に連結されている。 FIG. 10 is a side view including a steering link portion showing an example of a mechanism for steering the steering shaft. The steering link portion 35 functions as a steering portion, and in this embodiment, includes a linear slider 351 and a rotating shaft 352 that constitute a link mechanism. The linear slider 351 includes a long guide member 351a and a moving member 351b that slides on the guide member 351a. The guide member 351a is in a horizontal posture, and is fixed to the wheel portion 34 in a direction that intersects the vertical line of the steering shaft 363a. The rotating shaft 352 is rotatably supported on the top plate 31 at the upper part, and is rotatably connected to the upper part of the moving member 351b at the lower part.

上記構成において、連結軸Ｏが駆動軸２２に対して偏心すると、基盤３２の頂点が移動する。具体的には、天板３１が相対的に移動する。この天板３１と回動軸３５２とは、共にリンク機構を構成するリニアスライダ３５１の移動部材３５１ｂがガイド部材３５１ａによって直線的に係合されているため、旋回に伴って操舵軸３６３ａの回動量が変化することとなる。すなわち、連結軸Ｏが駆動軸２２に対して偏心すると、基盤３２が相対変位して旋回することで、リンク機構によって操舵軸３６３ａの回転量（操舵量）が変化する。この操舵量によって、車輪３４６の接線方向が決まり、水平走行を行うことになる。 In the above configuration, when the connecting shaft O is eccentric with respect to the drive shaft 22, the top of the base 32 moves. Specifically, the top plate 31 moves relatively. Since the moving member 351b of the linear slider 351 constituting the link mechanism is linearly engaged by the guide member 351a, the top plate 31 and the rotation shaft 352 are rotated by the turning amount of the steering shaft 363a. Will change. That is, when the connecting shaft O is eccentric with respect to the drive shaft 22, the base 32 is relatively displaced and turns, whereby the rotation amount (steering amount) of the steering shaft 363 a is changed by the link mechanism. The steering amount determines the tangential direction of the wheel 346, and the vehicle travels horizontally.

また、リンク機構は、連結軸Ｏが駆動軸２２に対して偏心していない状態で、リニアスライダ３５１の移動部材３５１ｂがガイド部材３５１ａ上であって、操舵軸３６３ａから所定距離だけ、例えば後述する旋回方向に離間した位置に位置設定されるように予め設計されている。さらに、後述するように、走行部３０は駆動軸２２を介して回転駆動力を受けて所定の速度で旋回するようになっている。この結果、車輪部３４の車輪は、図１及び数３に示されるように、トロコイド曲線の幾何学的完全解に沿った動きを実現することとなる。 In the link mechanism, the moving member 351b of the linear slider 351 is on the guide member 351a in a state where the connecting shaft O is not decentered with respect to the drive shaft 22, and the turning mechanism described later, for example, a predetermined distance from the steering shaft 363a. It is designed in advance so as to be positioned at positions separated in the direction. Further, as will be described later, the traveling unit 30 receives a rotational driving force via the drive shaft 22 and turns at a predetermined speed. As a result, as shown in FIGS. 1 and 3, the wheel of the wheel portion 34 realizes movement along the geometrical complete solution of the trochoid curve.

さて、図９において、基盤３２は駆動軸２２によって旋回される。また、ギア３６１〜３６３は、ギア２７ｂとかみ合い、かつ基盤３２の旋回によってギア２７ｂの周囲を回転することとなる。この結果、車輪３４６はギア３６１〜３６３、斜歯ギア３４１、３４２、３４４、車輪軸３４５を経て回転駆動（駆動輪化）されることとなる。この結果、車輪は、基盤３２の旋回に起因する床面との摩擦による従動回転力と駆動回転力を付与される。ここで、図１に示すように、車輪３４６の回転速度は、駆動軸２２の回転角速度ωに応じた操舵軸３６３ａの速度ｖに対して、旋回動作に応じたステアリング操作に起因して速度ｖwのように変動分を有しているため、両者は一致していない。そこで、車輪３４６の速度ｖwの平均を操舵軸３６３ａの速度ｖに可及的に一致させることで、回転動作が可能なレベルで実現している。また、車輪３４６を駆動させる系は、通常車両の４輪駆動のように過剰拘束系となり、車輪速度に該当する車輪軸の角速度が生み出されることで、機構上部が反動で逆回転することもなく、安定した直進を実現することができることとなる。 Now, in FIG. 9, the base 32 is turned by the drive shaft 22. Further, the gears 361 to 363 mesh with the gear 27b and rotate around the gear 27b by the turning of the base 32. As a result, the wheel 346 is rotationally driven (driven wheel) through the gears 361 to 363, the inclined gears 341, 342 and 344, and the wheel shaft 345. As a result, the wheel is given a driven rotational force and a driving rotational force due to friction with the floor surface caused by the turning of the base 32. Here, as shown in FIG. 1, the rotational speed of the wheel 346 is a speed vw caused by a steering operation corresponding to the turning operation with respect to the speed v of the steering shaft 363 a corresponding to the rotational angular speed ω of the drive shaft 22. As shown in FIG. 3, the two do not match. Thus, the average of the speeds vw of the wheels 346 is matched with the speed v of the steering shaft 363a as much as possible to achieve a level at which the rotational operation is possible. Further, the system for driving the wheels 346 becomes an over-restraint system like the four-wheel drive of a normal vehicle, and the angular speed of the wheel shaft corresponding to the wheel speed is generated, so that the upper part of the mechanism does not reversely rotate by reaction. Thus, stable straight travel can be realized.

次に、図１１を用いて、車輪３４６の回転の円滑性を検証する。図１１（ａ）に示すように、今回の条件では、Ｗ≒ｒ、θ≒ｓｉｎθ（θが充分小さい）を前提とする。まず、推進機構１における角速度の関係から、
ω−ωw＝ω（ｒ−ｂ）／ｒが厳密に導かれる。 Next, the smoothness of the rotation of the wheel 346 is verified using FIG. As shown in FIG. 11A, the present condition is premised on W≈r and θ≈sin θ (θ is sufficiently small). First, from the relationship of the angular velocity in the propulsion mechanism 1,
ω−ωw = ω (r−b) / r is strictly derived.

ここで、θが充分に小さいことと、図１１（ａ）の幾何学的な関係から、
ｒ−ｂ≒ａ×ｃｏｓωｔ
とする。これを上式に代入して、
ω−ωw≒（ａ／ｒ）ωｃｏｓωｔ
とし、両辺を時間積分すると、
∫（ω−ωw）ｄｔ≒（ａ／ｒ）ｓｉｎωｔ
となる。一方、幾何学的に、
ａ×ｓｉｎωｔ＝ｂ×ｓｉｎθ
であるから、これを右辺に代入して、ｒ≒ｂから、
∫（ω−ωw）ｄｔ≒（ｂ／ｒ）ｓｉｎθ≒θ
となる。この結果、ωとωwを伝達すべき各回転軸の間の軸回転の誤差を角度θでもって埋めることが可能であることが示されたことになる。 Here, from the fact that θ is sufficiently small and the geometrical relationship of FIG.
r−b≈a × cos ωt
And Substituting this into the above formula,
ω−ωw≈ (a / r) ω cos ωt
And integrating both sides over time,
∫ (ω−ωw) dt≈ (a / r) sinωt
It becomes. On the other hand, geometrically,
a × sin ωt = b × sin θ
Therefore, by substituting this into the right side, from r≈b,
∫ (ω−ωw) dt≈ (b / r) sin θ≈θ
It becomes. As a result, it has been shown that it is possible to fill the error of the shaft rotation between the rotating shafts that should transmit ω and ωw with the angle θ.

あるいは、角速度で表現すると、
ｄθ／ｄｔ≒ω−ωw
とも表される。すなわち、車輪３４６の半径をＷとするとき、図１１（ａ）に示すように、
ωw＝（ｂ／Ｗ）ω
と見なすことができ、この結果、ステアリング角度の範囲を狭い範囲とすることで、また、各ギアの遊び範囲を考慮することで、車輪３４６を好適に駆動することが可能となる。 Or, when expressed in terms of angular velocity,
dθ / dt≈ω−ωw
It is also expressed. That is, when the radius of the wheel 346 is W, as shown in FIG.
ωw = (b / W) ω
As a result, by setting the steering angle range to be a narrow range and considering the play range of each gear, the wheel 346 can be suitably driven.

また、図１１（ｂ）は、横軸を車輪の回転量[rad]、縦軸を接地している車輪の実際の転がり量と車軸の駆動量との回転ずれ[θ−（ω−ωwの積分値）]／２π[rotate（回転）]としたの特性図である。この特性は他のパラメータによらずVm／Vdの比のみによって決定される。これは同機構においては偏心量ａと主アーム半径ｒの比ａ／ｒに等しく、これは同時に同機構における主軸の回転角速度ωから推進速度Ｖmへの変速比に比例している。同図はこの比を０．１に設定した場合における、駆動軸と車輪の回転量のずれの特性図であり、最大変動差は、プラスマイナスで０．０００６回転程度であり、この程度の速度変動差はギアの遊び範囲で吸収可能であり、機構的に実用上充分な性能を期待できる。 Further, in FIG. 11B, the horizontal axis indicates the rotation amount [rad] of the wheel, and the vertical axis indicates the rotation deviation [θ− (ω−ωw FIG. 6 is a characteristic diagram showing an integral value)] / 2π [rotate]. This characteristic is determined only by the ratio Vm / Vd regardless of other parameters. This is equal to the ratio a / r between the eccentricity a and the main arm radius r in the same mechanism, and this is simultaneously proportional to the gear ratio from the rotational angular velocity ω of the main shaft to the propulsion speed Vm. This figure is a characteristic diagram of the deviation of the rotation amount of the drive shaft and the wheel when this ratio is set to 0.1, and the maximum fluctuation difference is about plus or minus 0.0006 rotations, and this speed The fluctuation difference can be absorbed in the play range of the gear, and mechanically sufficient performance can be expected in terms of mechanism.

以上のように、本推進機構１は、高い直進性が求められている直線的な高速移動には適用するよりも、小さな足元占有面積と低速での連続的な全方位速度制御を可能とし、階段等の凸部を登れる段差乗り越え能力を有するなど、その特性から歩行移動を行う人と共存するパーソナルモービルや対人サービスロボットの走行系として高い有用性を持つ機構であると期待される。特に、全方位への並進と回転において複合的な動きを求められる建機等の作業用車両への応用ではこの不整地走破性に高い価値があり、駆動輪化による不整地安定性によってその対応力は極めて大きくなる。また、建機や作業用車両への応用として考えた場合、特に軟弱砂地や軟泥地等の流動体に車輪が埋もれるために接地点は失わないが、摩擦係数が低くて接地点での駆動トルクが取れない等の条件、環境下ではトロコイド推進機構は効果的に機能する。これはトロコイド推進機構が、もともと車輪軸トルクによる推進ではなく、トロコイド軌道沿いに舵を切ることで推進しているためであり、旧来、船舶用全方位プロペラとして運用されていた特性をそのまま利用できる。その際には、車輪はプロペラ翼と同様に砂や泥を掻いて進むことになる。同様な理由で車輪側面を翼面とできるように板面化しておけば、水上推進も可能であると考えられる。 As described above, this propulsion mechanism 1 enables continuous omnidirectional speed control at a small foot occupied area and at a low speed, rather than applying it to linear high-speed movement where high straightness is required, It is expected to be a highly useful mechanism as a traveling system for personal mobiles and interpersonal service robots coexisting with people who are walking and walking due to its characteristics, such as having the ability to climb over bumps such as stairs. In particular, it is highly valuable in rough terrain performance in construction vehicles and other work vehicles that require multiple movements in translation and rotation in all directions. The power is extremely large. Also, when considered as an application to construction machinery and work vehicles, the grounding point is not lost because the wheel is buried in a fluid such as soft sand or mud, but the driving torque at the grounding point is low because the friction coefficient is low. The trochoid propulsion mechanism functions effectively under conditions such as failure to remove. This is because the trochoid propulsion mechanism is propelled by turning the rudder along the trochoid track instead of propulsion by the wheel shaft torque, and the characteristics that have been operated as an omnidirectional propeller for ships can be used as they are. . In that case, the wheel will move with sand and mud like the propeller wing. For the same reason, it is considered that water propulsion is possible if the wheel side surface is made to be a blade surface so as to be a wing surface.

また、本発明は、不整地走行時における車輪の軸拘束による滑落防止の点で効果が高い。また、この自由度数の過剰拘束性を活用すれば、パーソナルモービルとしての適用時にフットプリントを最小化する可能性を広げることにも繋げることができる。これは、車輪の駆動輪化によって、所要の高速で旋回させる等、転倒さえ防止できれば原理的には一輪車タイプでも並進運動が可能な拘束条件を得たものとなる。 In addition, the present invention is highly effective in preventing slipping due to wheel shaft restraint during rough terrain travel. In addition, if this over-constraint of the number of degrees of freedom is utilized, it is possible to expand the possibility of minimizing the footprint when applied as a personal mobile. In principle, if the wheels can be turned at a required high speed by turning them into drive wheels, a restraint condition capable of translational movement even in a unicycle type can be obtained in principle.

続いて、不整地対応能力を向上させるための他の方策として、サスペンション機構の向上が考えられる。図１２は、不整地対応機構としてサスペンション機構を備えたトロコイド推進機構を説明する図で、（ａ）は差動回転伝達機構の正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は差動回転伝達機構が採用された走行部の一部の構成図である。 Subsequently, improvement of the suspension mechanism can be considered as another measure for improving the ability to cope with rough terrain. FIG. 12 is a diagram for explaining a trochoid propulsion mechanism provided with a suspension mechanism as a rough terrain countermeasure mechanism, where (a) is a front view of the differential rotation transmission mechanism, (b) is a side view thereof, and (c) is a differential view. It is a block diagram of a part of a traveling unit that employs a rotation transmission mechanism.

図１２に示すトロコイド推進機構は、図５〜図７に示す偏心駆動部２０と共通である一方、走行部３０の一部において相違している。図１２に示す走行部３０’は、車輪部３４に代えて、差動回転伝達機構部３７、３８及びスライダ部３９を有するサスペンション部を備えている。 The trochoid propulsion mechanism shown in FIG. 12 is common to the eccentric drive unit 20 shown in FIGS. 5 to 7, but is different in a part of the traveling unit 30. A traveling unit 30 ′ illustrated in FIG. 12 includes a suspension unit having differential rotation transmission mechanism units 37 and 38 and a slider unit 39 instead of the wheel unit 34.

差動回転伝達機構部３７、３８及びスライダ部３９は、本実施形態では、近似平行運動を実現するスコットラッセル近似平行運動（Scott Russell's parallel motion）の機構を適用したものである。すなわち、図１２（ｃ）の適用例に示すように、軸３７４ａから軸３８４ａまでの寸法が、リンクを構成するアーム３９３のスライダ３９２上への回転軸３９３ａから３８４ａまでの寸法、及びそのアーム３９３の延長線上に設置された車輪３４６の下端点Ｐから３８４ａまでの寸法に等しいとき、スライダ３９２上の回転軸３９３ａを軸３７４ａと同一高さ上で、軸３７４ａに対して接離方向にスライド移動させると、車輪３４６の下端点Ｐを、矢印で示すように上下方向にのみ移動させることが可能となる。 In the present embodiment, the differential rotation transmission mechanism units 37 and 38 and the slider unit 39 apply a Scott Russell's parallel motion mechanism that realizes an approximate parallel motion. That is, as shown in the application example of FIG. 12C, the dimensions from the shaft 374a to the shaft 384a are the dimensions from the rotary shaft 393a to 384a on the slider 392 of the arm 393 constituting the link, and the arm 393. When the wheel 346 installed on the extension line is equal to the dimension from the lower end point P to 384a of the wheel 346, the rotary shaft 393a on the slider 392 slides in the direction of contact with and away from the shaft 374a at the same height as the shaft 374a. If it does, it will become possible to move the lower end point P of the wheel 346 only to the up-down direction as shown by the arrow.

まず、差動回転伝達機構部３７，３８の構造と作用について説明する。なお、差動回転伝達機構部３７と差動回転伝達機構部３８とは同一構成であるので、ここでは差動回転伝達機構部３７について説明する。なお、両機構部３７，３８は同一サイズでもよいし、取付箇所に応じた適宜のサイズが採用されることが好ましい。 First, the structure and operation of the differential rotation transmission mechanism units 37 and 38 will be described. Since the differential rotation transmission mechanism 37 and the differential rotation transmission mechanism 38 have the same configuration, only the differential rotation transmission mechanism 37 will be described here. Both the mechanism portions 37 and 38 may be the same size, or an appropriate size according to the attachment location is preferably adopted.

図１２（ａ）に、その一例を示すように、差動回転伝達機構部３７は、入力ギア３７１、リングギア３７２、差動ギア部３７３、回転反転ギア部３７４、傘歯ギア３７５，３７６を備えて構成されている。 As shown in FIG. 12A, the differential rotation transmission mechanism unit 37 includes an input gear 371, a ring gear 372, a differential gear unit 373, a rotation / reverse gear unit 374, and bevel gears 375 and 376. It is prepared for.

入力ギア３７１は、傘歯ギアであり、操舵軸３６３ａの下部に一体的に取り付けられたもので、傘歯のリングギア３７２と直交する向きで噛合している。差動ギア部３７３は、公知のもので、リングギア３７２と同心の枠体を有し、この枠体内に左右側のサイドギアと上下側のピニオンギアとが交互に噛合された状態でそれぞれ軸支されている。なお、リングギア３７２と同心の軸３７３ａは、図中、差動ギア部３７３の枠体内の左側のサイドギアとのみ連結されている。枠体内の右側のサイドギアからは出力軸３７３ｂが延設されている。 The input gear 371 is a bevel gear and is integrally attached to the lower portion of the steering shaft 363a and meshes with the bevel gear ring gear 372 in a direction orthogonal thereto. The differential gear portion 373 has a frame that is concentric with the ring gear 372, and each of the differential gear portions 373 is pivotally supported in a state where left and right side gears and upper and lower pinion gears are alternately meshed with each other. Has been. The shaft 373a concentric with the ring gear 372 is connected only to the left side gear in the frame of the differential gear portion 373 in the drawing. An output shaft 373b extends from the right side gear in the frame.

回転反転ギア部３７４は、公知のもので、差動ギア部３７３と同一構造のものが採用され、かつ枠体の軸３７３ｂ周りの水平軸周りの回転が規制部材３７４ｂによって規制されている。規制部材３７４ｂは、サスペンション部の適所であって操舵軸３６３ａと同一の系内の適所に設けておけばよい。これにより、軸３７３ｂの回転方向と軸３７４ａの回転方向とが反転する。２個の傘歯ギア３７５は互いに軸３７３ｂの同軸に同心で対向位置され、左側の傘歯ギア３７５は軸３７３ａと連結され、右側の傘歯ギア３７５は軸３７４ａと連結されている。左右の傘歯ギア３７５の間には傘歯ギア３７６が噛合されている。傘歯ギア３７６は左右の傘歯ギア３７５の差動分で旋回し、出力軸３７６ａに伝達する。このように構成することで、入力軸３６３ａ、出力軸３７６ａは傘ギア３７５の周方向の任意の向きに向ける（図１２（ｂ）の矢印参照）ことが可能となり、かつ入力軸３６３ａの回転速度が位相までも保持した状態で出力軸３７６ａに伝達されることになる。この結果、図１２（ｃ）に示すように、操舵軸３６３ａの下部に差動回転伝達機構部３７を設けることで、出力軸３７６ａを鉛直面上で任意の向きに向けることが可能となる。 The rotation reversing gear portion 374 is a well-known one and has the same structure as the differential gear portion 373, and the rotation around the horizontal axis around the shaft 373b of the frame body is restricted by the restriction member 374b. The restricting member 374b may be provided at an appropriate position in the suspension system and in the same system as the steering shaft 363a. As a result, the rotation direction of the shaft 373b and the rotation direction of the shaft 374a are reversed. The two bevel gears 375 are concentrically opposed to each other and coaxially with the shaft 373b, the left bevel gear 375 is connected to the shaft 373a, and the right bevel gear 375 is connected to the shaft 374a. A bevel gear 376 is engaged between the left and right bevel gears 375. The bevel gear 376 is rotated by the difference between the left and right bevel gears 375 and transmitted to the output shaft 376a. With this configuration, the input shaft 363a and the output shaft 376a can be directed in any direction in the circumferential direction of the bevel gear 375 (see the arrow in FIG. 12B), and the rotational speed of the input shaft 363a. Is transmitted to the output shaft 376a in a state where even the phase is maintained. As a result, as shown in FIG. 12C, by providing the differential rotation transmission mechanism 37 at the lower portion of the steering shaft 363a, the output shaft 376a can be directed in an arbitrary direction on the vertical plane.

出力軸３７６ａの下部には差動回転伝達機構部３８が同じ向きで設けられている。なお、差動回転伝達機構部３８の各部の添え字は、差動回転伝達機構部３７に対応して付している。上記構成により、差動回転伝達機構部３８は、出力軸３７６ａが入力軸として作用し、出力軸３８６ａが車輪軸として作用する。そして、出力軸３７６ａの回転状態がそのまま出力軸３８６ａに伝達されることになる。この結果、操舵軸３６３ａの回転動作が車輪軸（出力軸３８６ａ）にそのまま伝達され、車輪３４６は操舵軸３６３ａの回転に同期して駆動されることになる。 A differential rotation transmission mechanism 38 is provided in the same direction below the output shaft 376a. The subscripts of each part of the differential rotation transmission mechanism unit 38 are attached corresponding to the differential rotation transmission mechanism unit 37. With the above configuration, in the differential rotation transmission mechanism 38, the output shaft 376a acts as an input shaft, and the output shaft 386a acts as a wheel shaft. Then, the rotation state of the output shaft 376a is directly transmitted to the output shaft 386a. As a result, the rotation operation of the steering shaft 363a is directly transmitted to the wheel shaft (output shaft 386a), and the wheel 346 is driven in synchronization with the rotation of the steering shaft 363a.

一方、走行部３０’の基盤３２の適所には、駆動軸２２と操舵軸３６３ａとを含む鉛直面上であって水平方向にガイド部材３９１（例えば水平面上で平行な２本のステーで構成）が掛け渡されている。スライダ３９２はガイド部材３９１に係合され、ガイド部材３９１の長手方向に沿って摺動可能にされている。スライダ３９２と軸３８４ａとの間にはアーム３９３と釣り合いバネ３９４（本実施形態では、圧縮ばねとして作用する）とがそれぞれ掛け渡されている。スライダ３９２のアーム３９３の上端係止位置と釣り合いバネ３９４の上端係止位置とは水平方向で所定距離だけ離間されている。また、少なくともスライダ３９２のアーム３９３の上端係止位置は、前記スコットラッセル近似平行運動を実現するべく、出力軸３７４ａと水平面上で一致するように設定されている。 On the other hand, a guide member 391 (including, for example, two stays parallel to each other on a horizontal plane) is disposed on a vertical plane including the drive shaft 22 and the steering shaft 363a at a proper position on the base 32 of the traveling unit 30 ′. Is over. The slider 392 is engaged with the guide member 391 and is slidable along the longitudinal direction of the guide member 391. Between the slider 392 and the shaft 384a, an arm 393 and a balance spring 394 (acting as a compression spring in this embodiment) are respectively hung. The upper end locking position of the arm 393 of the slider 392 and the upper end locking position of the counterspring 394 are separated by a predetermined distance in the horizontal direction. Further, at least the upper end locking position of the arm 393 of the slider 392 is set to coincide with the output shaft 374a on the horizontal plane so as to realize the Scott Russell approximate parallel motion.

アーム３９３の下端と軸３８４ａとの係合は、アーム３９３と車輪３４６との向き、例えば角度δを一定に保持する必要があることから、図１２（ｃ）では詳細は示していないが、アーム３９３の下端を軸３８４ａに軸支すると共に、例えば出力軸３８６ａ（車輪軸）に、軸方向への移動が規制された軸受を外嵌し、この軸受けにアーム３９３の下端が一体固定されるなどすればよい。また、釣り合いバネ３９４の下端も同様に、軸３８４ａに係止さてもよいし、あるいは軸３８４ａの近傍であって出力軸３７６ａ又は３８６ａに係止されてもよい。 The engagement between the lower end of the arm 393 and the shaft 384a requires that the orientation of the arm 393 and the wheel 346, for example, the angle δ, be held constant, and therefore details are not shown in FIG. The lower end of 393 is pivotally supported on the shaft 384a, and for example, a bearing whose axial movement is restricted is fitted on the output shaft 386a (wheel shaft), and the lower end of the arm 393 is integrally fixed to the bearing. do it. Similarly, the lower end of the balance spring 394 may be locked to the shaft 384a, or may be locked to the output shaft 376a or 386a in the vicinity of the shaft 384a.

このように構成することで、地面が整地の状態では、釣り合いバネ３９４によって、推進機構１の自重及び釣り合いバネ３９４のバネ力との均衡で車輪３４６の傾き、すなわちキャンバー角が設定されることになる。一方、３個の車輪の内の図１２（ｃ）に示す車輪３４６が不整地（凸部）に乗り上げる場合、車輪３４６の下端点Ｐが上方向の力を受けることとなり、スライダ３９２が、図１２（ｃ）中で左方向にスライドし、出力軸３７６ａ、３８６ａが任意に旋回して、車輪３４６がより傾倒する（キャンバー角が大きくなる）。これにより、地面の凸部に対応したサスペンション機能が発揮される。逆に、図１２（ｃ）の車輪３４６が地面の凹部に遭遇した場合、前記とは逆に、スライダ３９２が、図１２（ｃ）中で右方向にスライドし、出力軸３７６ａ、３８６ａが任意に旋回して、車輪３４６はより起立し（キャンバー角が小さくなる）、これにより地面の凹部に対応したサスペンション機能が発揮される。すなわち、不整地の凸凹面のそれぞれに応じて、所要のバネ圧で当接することとなる。 With this configuration, when the ground is leveled, the balance spring 394 sets the inclination of the wheel 346, that is, the camber angle, in balance with the weight of the propulsion mechanism 1 and the spring force of the balance spring 394. Become. On the other hand, when the wheel 346 shown in FIG. 12 (c) out of the three wheels rides on the rough terrain (convex portion), the lower end point P of the wheel 346 receives an upward force, and the slider 392 12 (c), it slides to the left, and the output shafts 376a and 386a turn arbitrarily, so that the wheels 346 are further tilted (camber angle is increased). Thereby, the suspension function corresponding to the convex part of the ground is exhibited. Conversely, when the wheel 346 in FIG. 12C encounters a recess in the ground, on the contrary, the slider 392 slides to the right in FIG. 12C, and the output shafts 376a and 386a are optional. , The wheel 346 rises more (camber angle becomes smaller), and thereby the suspension function corresponding to the concave portion of the ground is exhibited. That is, according to each uneven surface of rough terrain, it will contact | abut by required spring pressure.

なお、スライダ３９２のアーム３９３の上端係止位置と釣り合いバネ３９４の上端係止位置との水平方向距離を所定値に設定することで、キャンバー角の中心値、すなわち整地でのキャンバー角を設定することが可能となる。また、スライダ３９３をステアリングに応じてスライドさせてキャンバー角を可変設定する態様とすることも可能となる。 The center value of the camber angle, that is, the camber angle at leveling is set by setting the horizontal distance between the upper end locking position of the arm 393 of the slider 392 and the upper end locking position of the counterspring 394 to a predetermined value. It becomes possible. In addition, it is possible to variably set the camber angle by sliding the slider 393 according to the steering.

このように、サスペンション機構を活用してのキャンバー角の設定方法として、以下の方法も採用可能である。例えば並進静止時のキャンバー角を９０度に近い設計として運用し、段差の乗り越えや、不整地走行または大きなステアリング角を要する高速走行時にのみ、キャンバー角を小さくして車輪と車高を持ち上げるという構成が提案できる。これらの場合には，最悪キャンバー角を最適制御せずとも車高を上げてキャンバー角を小さく保つことの方がメリットは大きいと見なすことが出来る。このような態様を採用する場合，例えば不整地走行ではキャンバー角はステアリング角に同期させる制御に拘らず４５度付近に保持するようにしてもよい。この考え方によれば，接地点の大きな上下動を吸収するためのサスペンション機能としてキャンバー角の変化を用いるという設計も可能となる。 As described above, the following method can also be adopted as a method for setting the camber angle using the suspension mechanism. For example, the camber angle at the time of translational stationary is operated as a design close to 90 degrees, and the camber angle is reduced and the wheel and the vehicle height are raised only when climbing over a step, traveling on uneven terrain or traveling at a high speed that requires a large steering angle. Can be proposed. In these cases, it can be considered that it is more advantageous to raise the vehicle height and keep the camber angle small without optimal control of the worst camber angle. In the case of adopting such a mode, for example, when traveling on rough terrain, the camber angle may be held around 45 degrees regardless of the control synchronized with the steering angle. According to this concept, it is possible to use a design in which a change in camber angle is used as a suspension function for absorbing a large vertical movement of the ground contact point.

また、段差乗り越え時には接地点の段差乗り越えが繰り返し生じることになるため、推進機構の安定のためにもこうした高いサスペンション能力は必須である。この機構ではキャンバー角を制御すると、同時に接地点の上下動が生じることになるため、キャンバー角の激しい変化を伴うような大きなステアリング角を切る条件下での運用は難しい。その一方でサスペンションとして用いるならば、釣り合いバネの支持端点を可動にすることによって、キャンバー角の釣り合い姿勢を変化させて車高調整を行うことが可能な機構となっている。この機構を用いることで、車輪直径の８割近い接地点の上下動に対応することが可能なサスペンションとして用いることが可能になると考えられる。 In addition, since overcoming a step at the ground contact point repeatedly occurs when overcoming a step, such a high suspension capability is essential for the stability of the propulsion mechanism. In this mechanism, when the camber angle is controlled, the grounding point is moved up and down at the same time, so that it is difficult to operate under the condition of turning a large steering angle accompanied by a drastic change in the camber angle. On the other hand, when used as a suspension, the mechanism can adjust the vehicle height by changing the balance posture of the camber angle by making the support end point of the balance spring movable. By using this mechanism, it is considered that it can be used as a suspension that can cope with the vertical movement of the ground contact point that is close to 80% of the wheel diameter.

なお、本発明は以下の態様が採用可能である。 Note that the present invention can employ the following aspects.

（１）本実施形態では、車輪を円周方向に均等な３箇所に設けた態様としたが、均等であれば、３箇所以上の所定の複数箇所に設けてもよい。 (1) In this embodiment, although the wheel was provided in three places equally in the circumferential direction, it may be provided in a predetermined plurality of places of three or more as long as it is equivalent.

（２）本実施形態では、作用部材の一例としての車輪３４６の数を３個としたが、これに限定されず、４個以上の所定数でもよく、また逆に２個あるいは１個タイプでもよい。２個あるいは１個タイプの場合には、旋回速度をより高速化することで、姿勢の安定化が図れる。 (2) In the present embodiment, the number of wheels 346 as an example of the action member is three. However, the number of wheels 346 is not limited to this, and may be a predetermined number of four or more. Good. In the case of two or one type, the posture can be stabilized by increasing the turning speed.

（３）本実施形態では、偏心駆動部２０と走行部３０の各構成部を組み付けた構成例で示したが、両者は別体として構成されたものに限定されず、両方の機構部分を備えた構造体として構成されたものでもよい。 (3) In this embodiment, although it showed by the structural example which assembled | attached each structure part of the eccentric drive part 20 and the driving | running | working part 30, both are not limited to what was comprised separately, and both mechanism parts are provided. It may be configured as a separate structure.

（４）本実施形態では、駆動軸２２を無線指示器２８からの指示信号に基づいて偏心制御したが、これに代えて、駆動軸２２を操作者が直接操作する態様としてもよい。 (4) In the present embodiment, the drive shaft 22 is controlled to be eccentric based on the instruction signal from the wireless indicator 28. Instead, the drive shaft 22 may be directly operated by the operator.

１推進機構
２０偏心駆動部（操舵部の一部）
２１ｂ軸受（連結軸）
２２駆動軸
２５スライド部
２７ｂギア（回転力伝達基部）
３０走行部（作用部）
３１天板
３１１軸受部（連結軸）
３２基盤
３３スライド板
３４車輪部（作用部材）
３４６車輪（作用部材）
３５操舵リンク部（ステアリング部）
３６ギア列（回転力伝達機構）
３６３ａ操舵軸
ＩＳ井桁スライダ
ＬＳリニアスライダ
ＭＡ主アーム
ＮＬ操舵リンク板
ＷＨ車輪
Ｏ連結軸 1 Propulsion mechanism 20 Eccentric drive part (part of steering part)
21b Bearing (connection shaft)
22 Drive shaft 25 Slide part 27b Gear (rotational force transmission base)
30 Traveling part (action part)
31 Top plate 311 Bearing part (connection shaft)
32 Base 33 Slide plate 34 Wheel (working member)
346 Wheel (working member)
35 Steering link part (steering part)
36 Gear train (rotational force transmission mechanism)
363a Steering shaft IS Cross beam slider LS Linear slider MA Main arm NL Steering link plate WH Wheel O Connecting shaft

Claims

Steering which has one or a plurality of action members in the circumferential direction, turns around the drive shaft, is rotatable around the action part and the connecting shaft, and moves the action part in a two-dimensional direction on the turning surface In a trochoid drive mechanism with a portion,
The steering unit includes a slide unit that relatively moves the drive shaft on a plane parallel to the turning surface with respect to the connection shaft, and a rotational force transmission base that is provided coaxially with the drive shaft.
The action portion includes a base that pivots integrally with the drive shaft, a steering portion that causes the action member to act on a steering angle corresponding to the amount of sliding by the slide portion, and between the rotational force transmission base and the action member. A trochoid drive mechanism comprising a rotational force transmission mechanism that is interposed between the rotary member and a rotational force transmission mechanism that transmits a turning motion of the base to the action member.

2. The rotational force transmission base and the rotational force transmission mechanism are gears, and the gear of the rotational force transmission base and the most downstream gear of the rotational force transmission mechanism have the same number of teeth. The described trochoid drive mechanism.

The trochoid drive mechanism according to claim 2, wherein the operation member is a wheel.

The trochoid drive mechanism according to claim 3, wherein the wheel is supported by the action portion with a predetermined inclination.