JP2016159877A - 自律走行車両の車体構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】メンテナンス性に優れた自律走行車両の車体構造を提供することを目的とする。【解決手段】車台（２）に車輪（３）を配置して走行する自律走行車両の車体構造（１）であって、車台幅方向両側に車台長手方向に延設されるサイドフレーム（４Ｒ），（４Ｌ）と、車輪（３）を駆動するための駆動モータ（５）と減速機（６）と車輪（３）を駆動する駆動軸（７）とを一体的に構成した第１駆動ユニット（２０）と、車輪（３）を駆動する駆動軸（７）を回転自在に保持する第２駆動ユニット（３０）と、を備え、同一のサイドフレームに第１駆動ユニット（２０）と第２駆動ユニット（３０）とがそれぞれ一体的に着脱可能に設けられることを特徴とするものである。【選択図】図１

Description

本発明は、自律走行車両の車体構造に係り、特に、車台に車輪を配置してスキッドステア方式により走行する自律走行車両の車体構造に関する。
近年、自律走行車両等の移動体の走行方式において、同一の場所で旋回できる方法として左右の車輪を互いに反対方向に回転させるスキッドステア方式が知られている。
このようなスキッドステア方式による自律走行車両によれば、旋回操作する際に広い旋回領域を必要とせずに省スペースで行うことができる。
従来技術として、例えば、車体前方にバケットを配置し、動力源と前後の車輪を各々チェーンで連結して、車体前方にバケットを配置するとともに、前後輪の間隔を変えることができるようにした産業用車両が知られている（特許文献１を参照）。
特開昭５５−７８７２９公報
しかしながら、上述した特許文献１の技術は、対象となるものが重量物を扱う作業車であることから、メンテナンスが困難な構成となっている。
また、特許文献１の技術では、前後の駆動輪の間隙が変えられる構成となっているが、駆動輪と動力源を備える駆動機構部が車体と一体的な構成となっているため、例えば、チェーンのような消耗品の交換に際して広範囲な分解作業が必要となるという問題があった。さらに、駆動機構部が一体的に構成されていることから、汎用性のないユニットとなっていた。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、自律走行車両において、メンテナンス性に優れ、汎用性に優れた自律走行車両の車体構造を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するための本発明に係る自律走行車両の車体構造は、次の通りである。
本発明は、車台に車輪を配置して走行する自律走行車両の車体構造であって、車台幅方向両側に車台長手方向（車台前後方向または進行方向）に延設されるサイドフレームと、車輪を駆動するための駆動手段（例えば、駆動モータ）と駆動伝達手段（例えば、ギアボックス）と車輪を駆動する駆動軸とを一体的に構成した第１駆動体と、車輪を駆動する駆動軸を回転自在に保持する第２駆動体と、を備え、同一のサイドフレームに、前記第１駆動体と前記第２駆動体とがそれぞれ一体的に着脱可能に設けることを特徴とするものである。
また、本発明は、前記第１駆動体の駆動軸と前記第２駆動体の駆動軸とは、無端状部材（例えば、無端ベルト）で連結されることが好ましい。
また、本発明は、前記サイドフレームの構成を、車台に対して車台幅方向に移動可能に、すなわち、車体幅を変更可能に構成することが好ましい。さらに、前記サイドフレームを、例えば、矩形状断面を有するパイプ状の構造体で構成するようにしてもよい。
また、本発明は、前記サイドフレームの構成として、前記第１駆動体と前記第２駆動体の上部と面接触する下向きの第１設置面と、前記第１駆動体と前記第２駆動体の側部と面接触する第２設置面と、を備え、前記第１駆動体と前記第２駆動体の構成として、上部に前記サイドフレームの第１設置面と面接触する第１取付け部を備え、側部に前記サイドフレームの第２設置面と面接触する第２取付け部を備え、前記サイドフレームの車台外側から（駆動軸の軸線方向に）装着可能に構成することが好ましい。
また、本発明は、前記第１駆動体と前記第２駆動体の構成として、前記サイドフレームの所定位置に設置された状態で前記サイドフレームの車台内側の側面と当接して前記第１駆動体または前記第２駆動体を支持する支持部材を備え、前記支持部材の構成を、前記第１駆動体または前記第２駆動体が前記サイドフレームに対して着脱されるときに、前記サイドフレームと干渉しない位置に配置するようにして、前記第１駆動体と前記第２駆動体とを、前記サイドフレームの車台外側から（駆動軸の軸線方向に）装着可能に構成することが好ましい。
また、本発明は、前記サイドフレームにおける前記第２駆動体の取付け位置として、前記無端状部材を介して前記第１駆動体と連結される第１取付け位置と、前記第１取付け位置より前記第１駆動体に近い第２取付け位置と、を有することが好ましい。
また、本発明は、前記第２駆動体を、直動駆動手段（例えば、リニアモータなど）により前記サイドフレームの長手方向に沿って移動可能に構成することが好ましい。
また、本発明は、前記第１駆動体と前記第２駆動体の間に、前記無端状部材の懸架状態を調整する調整部材を備え、前記調整部材は、例えば、ローラー状の回転体を上下させるようにして、左右の駆動輪を互いに反対方向に回転する定置旋回時などに、前記第２駆動体が前記第１駆動体へ近づく動作とともに前記無端状部材を押し上げるように構成することが好ましい。
本発明の自律走行車両の車体構造によれば、車台に車輪を配置して走行する自律走行車両の車体構造であって、車台幅方向両側に車台長手方向（車台前後方向または進行方向）に延設されるサイドフレームと、車輪を駆動するための駆動手段（例えば、駆動モータ）と駆動伝達手段（例えば、ギアボックス）と車輪を駆動する駆動軸とを一体的に構成した第１駆動体と、車輪を駆動する駆動軸を回転自在に保持する第２駆動体と、を備え、同一のサイドフレームに、前記第１駆動体と前記第２駆動体とがそれぞれ一体的に着脱可能に設けることで、組立・分解をユニット毎に行うことができるので、メンテナンス性に優れた自律走行車両の車体構造を提供することができる。また、駆動手段を含むユニットと、駆動手段を含まないユニットとを別々に構成したので、車両の仕様に応じて、ユニット毎に利用、変更することが可能になり、汎用性に優れた自律走行車両の車体構造を提供できる。
本発明の第１実施形態に係る自律走行車両の車体構造の全体の構成を示す説明図である。 前記自律走行車両の車体構造を構成するサイドフレームと第１駆動ユニットと第２駆動ユニットの構成を示す側面図である。 前記サイドフレームへの駆動ユニットの設置状態を示す説明図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る自律走行車両の車体構造において第２駆動ユニットをサイドフレームの第１取付け位置に設置した状態を示す説明図、（ｂ）は前記第２駆動ユニットをサイドフレームの第２取付け位置に設置した状態を示す説明図である。 本発明の第３実施形態に係る自律走行車両の車体構造の全体の構成を示す説明図である。 前記自律走行車両の車体構造を構成する車台とサイドフレームの構成を示す側面図である。
（第１実施形態）
以下、本発明の自律走行車両の車体構造を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明の第１実施形態に係る自律走行車両の車体構造の全体の構成を示す説明図、図２は前記自律走行車両の車体構造を構成するサイドフレームと第１駆動ユニットと第２駆動ユニットの構成を示す側面図、図３は前記サイドフレームへの駆動ユニットの設置状態を示す説明図である。
第１実施形態に係る自律走行車両の車体構造１は、図１に示すように、車台２に車輪３を配置して走行する自律走行車両の車体構造であって、本発明に係る自律走行車両の車体構造が採用されたものである。
ここで、自律走行車両とは、人間の判断を介することなく、機械またはプログラムにより自律的に走行する装置であり、例えば、工場内で対象物を運ぶ自律型産業用運搬車両などが知られている。
第１実施形態の自律走行車両の車体構造１は、主に、車台２と、車輪３と、サイドフレーム４Ｒ，４Ｌと、車輪３を駆動するための駆動モータ（駆動手段）５と、減速機（駆動伝達手段）６と、車輪を駆動する駆動軸７とを備えて構成されている。
以下に、第１実施形態の自律走行車両の車体構造１の特徴的な構成について図面を参照して説明する。
自律走行車両の車体構造１を構成する車台２は、前後方向に長い矩形状に構成され、幅方向両側にサイドフレーム４Ｒ，４Ｌが車台長手方向に長く延設されている。
サイドフレーム４Ｒ，４Ｌの構成は、例えば、矩形状断面を有するパイプ状の構造体で構成するようにしてもよい。
第１実施形態では、駆動モータ５と減速機（例えば、ギヤボックス）６と駆動軸７とを一体的にユニット化した第１駆動ユニット（第１駆動体）２０と、駆動軸７を回転自在に保持する構造を一体的にユニット化した第２駆動ユニット（第２駆動体）３０とを構成している。図１においては、第１駆動ユニット２０および第２駆動ユニット３０に車輪３を装着した状態となっている。
第１駆動ユニット２０および第２駆動ユニット３０は、同一のサイドフレーム４Ｒ，４Ｌにそれぞれ一体的に着脱可能に設けられている。
また、第１駆動ユニット２０と第２駆動ユニット３０とは、無端ベルト（無端状部材）８で連結されている。符号９は無端ベルト８が懸架されるプーリである。
なお、無端状部材として無端ベルト８を採用しているが、無端ベルト８に替えてチェーンを用いてもよい。その場合は、プーリ９に替えてスプロケットを用いることが好ましい。
第１駆動ユニット２０と第２駆動ユニット３０との間には、無端ベルト８の懸架状態を調整する調整用ガイドローラ（調整部材）１１が上下方向に移動可能に設けられている。
サイドフレーム４Ｒ，４Ｌは、図２，図３に示すように、第１駆動ユニット２０と第２駆動ユニット３０の上部と面接触する下向きの第１設置面４ａと、第１駆動ユニット２０と第２駆動ユニット３０の側部と面接触する第２設置面４ｂと、を備えて、サイドフレーム車台外側から第１駆動ユニット２０および第２駆動ユニット３０を装着可能に構成されている。
第１駆動ユニット２０と第２駆動ユニット３０は、上部にサイドフレーム４Ｒ，４Ｌの第１設置面４ａと面接触する第１取付け部２０ａ，３０ａを備え、側部にサイドフレーム４Ｒ，４Ｌの第２設置面４ｂと面接触する第２取付け部２０ｂ，３０ｂを備えている。
そして、さらに、第１駆動ユニット２０と第２駆動ユニット３０は、図３に示すように、サイドフレーム４Ｒ，４Ｌの所定位置に設置された状態でサイドフレーム４Ｒ，４Ｌの車台内側の側面４ｃと当接して第１駆動ユニット２０または第２駆動ユニット３０を支持する支持部材４０を備えている。
支持部材４０は、第１駆動ユニット２０および第２駆動ユニット３０がサイドフレーム４Ｒ，４Ｌに対して着脱されるときに、サイドフレーム４Ｒ，４Ｌと干渉しない位置に配置され（図３中の２点鎖線部）、第１駆動ユニット２０および第２駆動ユニット３０がサイドフレーム４Ｒ，４Ｌに設置された状態で、出現してサイドフレーム４Ｒ，４Ｌの車台内側の側面４ｃと当接して第１駆動ユニット２０または第２駆動ユニット３０を支持するようにされている。
また、支持部材４０を出没させる操作スイッチを、車体外側に位置する第１駆動ユニット２０および第２駆動ユニット３０の側面に設けることで、第１駆動ユニット２０および第２駆動ユニット３０の着脱操作を容易に行うことができる。
以上のように構成したので、第１実施形態によれば、自律走行車両の車体構造１において、車台幅方向両側にサイドフレーム４Ｒ，４Ｌを車台長手方向に長く延設し、駆動モータ５と減速機６と駆動軸７とを一体的にユニット化した第１駆動ユニット２０と、駆動軸７を回転自在に保持する構造を一体的にユニット化した第２駆動ユニット３０とを構成して、第１駆動ユニット２０および第２駆動ユニット３０を、同一のサイドフレーム４Ｒ，４Ｌにそれぞれ一体的に着脱可能に設けたことで、組立・分解をユニット毎に行うことができるので、メンテナンス性に優れた自律走行車両の車体構造を提供することができる。また、駆動モータ５を含む第１駆動ユニット２０と、駆動モータ５を含まない第２駆動ユニット３０とを別々に構成したので、車両の仕様に応じて、ユニット毎に利用したり、構成を変更したりすることが可能になり、汎用性に優れた自律走行車両の車体構造を提供できる。
また、第１実施形態では、サイドフレーム４Ｒ，４Ｌの構成として、第１駆動ユニット２０および第２駆動ユニット３０の上部と面接触する下向きの第１設置面４ａと、第１駆動ユニット２０および第２駆動ユニット３０の側部と面接触する第２設置面４ｂと、を備え、第１駆動ユニット２０および第２駆動ユニット３０の構成として、それぞれの上部にサイドフレーム４Ｒ，４Ｌの第１設置面４ａと面接触する第１取付け部２０ａ，３０ａを備え、側部にサイドフレーム４Ｒ，４Ｌの第２設置面４ｂと面接触する第２取付け部２０ｂ，３０ｂを備え、サイドフレーム４Ｒ，４Ｌの車台外側から（駆動軸７の軸線方向に）装着可能に構成したので、作業性、メンテナンス性の向上を図ることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。
図４（ａ）は本発明の第２実施形態に係る自律走行車両の車体構造において第２駆動ユニットをサイドフレームの第１取付け位置に設置した状態を示す説明図、（ｂ）は前記第２駆動ユニットをサイドフレームの第２取付け位置に設置した状態を示す説明図である。
なお、第２実施形態における自律走行車両の車体構造について、第１実施形態の自律走行車両の車体構造１の構成と同様な構成のものは同一の符号を付することで説明を省略する。
第２実施形態に係る自律走行車両の車体構造１００は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、第２駆動ユニット３０をサイドフレーム４Ｒ，４Ｌの長手方向に移動可能に構成して、第２駆動ユニット３０の取付け位置として、無端ベルト８を介して第１駆動ユニット２０と連結される通常の距離Ｓ１を有する第１取付け位置Ｐ１と、第１取付け位置Ｐ１より第１駆動ユニット２０に近い距離Ｓ２を有する第２取付け位置Ｐ２とに設置可能としたものである。
第２駆動ユニット３０を第１取付け位置Ｐ１から第２取付け位置Ｐ２に移動する手法として、リニアモータなどの直動駆動手段を用いて移動するようにしてもよい。
第１駆動ユニット２０と第２駆動ユニット３０との間には、無端ベルト８の懸架状態を調整する調整用ガイドローラ１１が上下方向に移動可能に設けられている。
調整用ガイドローラ１１は、第２駆動ユニット３０が第１駆動ユニット２０へ近づく動作にともない弛む無端ベルト８を押し上げる方向に移動するように構成されている。
以上のように構成したので、第２実施形態によれば、自律走行車両の車体構造１００において、第２駆動ユニット３０をサイドフレーム４Ｒ，４Ｌの長手方向に移動可能に構成して、第２駆動ユニット３０の取付け位置として、無端ベルト８を介して第１駆動ユニット２０と連結される通常の距離Ｓ１を有する第１取付け位置Ｐ１と、第１取付け位置Ｐ１より第１駆動ユニット２０に近い距離Ｓ２を有する第２取付け位置Ｐ２とに設置可能とすることで、第１実施形態と同様な効果に加えて、自律走行車両の車輪３のいわゆるホイールベースの長さを可変にすることができる。これにより、走行路の状態に合せて最適なホイールベースの長さを設定することができ、また、ホイールベースの長さを短くすることで自律走行車両の旋回性能を向上させることができる。
なお、第２実施形態では、第２駆動ユニット３０の取付け位置を２箇所の位置で設置可能に構成しているが、さらに複数の位置において設置可能に構成するようにしてもよい。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図面を参照して説明する。
図５は本発明の第３実施形態に係る自律走行車両の車体構造の全体の構成を示す説明図、図６は前記自律走行車両の車体構造を構成する車台とサイドフレームの構成を示す側面図である。
なお、第３実施形態における自律走行車両の車体構造について、第１実施形態の自律走行車両の車体構造１の構成と同様な構成のものは同一の符号を付することで説明を省略する。
第３実施形態に係る自律走行車両の車体構造２００は、図５に示すように、サイドフレーム２０４Ｒ，２０４Ｌを車台２０２に対して車台幅方向（矢印Ａ方向）に移動可能に構成したものである。
車台２０２は、図６に示すように、サイドフレーム２０４Ｒ，２０４Ｌの車台幅方向の移動をガイドするガイドレール２０２ａを備えている。
ガイドレール２０２ａは、車台２０２の前寄りの位置と後ろ寄りの位置の２箇所に設けられ、車台幅方向に沿って車台２０２両側端に亘り平行に並設されている。
サイドフレーム２０４Ｒ，２０４Ｌには、ガイドレール２０２ａに対応したガイド溝２０４ｄが形成されている。
サイドフレーム２０４Ｒ，２０４Ｌは、車台幅方向に移動した後、図示しない取付け部材により車台２０２に固定される。
以上のように構成したので、第３実施形態によれば、自律走行車両の車体構造２００において、車台２０２にガイドレール２０２ａを備え、サイドフレーム２０４Ｒ，２０４Ｌにガイド溝２０４ｄを形成して、サイドフレーム２０４Ｒ，２０４Ｌを車台２０２に対して車台幅方向（矢印Ａ方向）に移動可能に構成したことで、第１実施形態と同様な効果に加えて、自律走行車両の車輪間の長さを可変にすることができる。これにより、走行路の状態に合せて最適な車輪間の長さを設定することができ、走行路の幅が狭いところでも対応することができる。
なお、第３実施形態では、サイドフレーム２０４Ｒ，２０４Ｌを車台２０２に対して車台幅方向に移動可能にするために、ガイドレール２０２ａとガイド溝２０４ｄによる構成を採用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、上述した実施形態において、自律走行車両の車体構造として、車台上にサイドフレームを設置する構成としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、車台の下側にサイドフレームを配置するようにした構成であってもよい。
以上のように、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
１，１００，２００ 車体構造
２，２０２ 車台
３ 車輪
４Ｒ，４Ｌ，２０４Ｒ，２０４Ｌ サイドフレーム
４ａ 第１設置面
４ｂ 第２設置面
４ｃ 側面
５ 駆動モータ（駆動手段）
６ 減速機（駆動伝達手段）
７ 駆動軸
８ 無端ベルト（無端状部材）
１１ 調整用ガイドローラ（調整部材）
２０ 第１駆動ユニット（第１駆動体）
２０ａ，３０ａ 第１取付け部
２０ｂ，３０ｂ 第２取付け部
３０ 第２駆動ユニット（第２駆動体）
４０ 支持部材
２０２ａ ガイドレール
２０４ｄ ガイド溝

Claims (8)

  1. 車台に車輪を配置して走行する自律走行車両の車体構造であって、
    車台幅方向両側に車台長手方向に延設されるサイドフレームと、
    車輪を駆動するための駆動手段と駆動伝達手段と車輪を駆動する駆動軸とを一体的に構成した第１駆動体と、
    車輪を駆動する駆動軸を回転自在に保持する第２駆動体と、
    を備え、
    同一のサイドフレームに、前記第１駆動体と前記第２駆動体とがそれぞれ一体的に着脱可能に設けられることを特徴とする自律走行車両の車体構造。
  2. 前記第１駆動体の駆動軸と前記第２駆動体の駆動軸とは、無端状部材で連結されることを特徴とする請求項１に記載の自律走行車両の車体構造。
  3. 前記サイドフレームは、前記車台に対して車台幅方向に移動可能に構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の自律走行車両の車体構造。
  4. 前記サイドフレームは、
    前記第１駆動体と前記第２駆動体の上部と面接触する下向きの第１設置面と、
    前記第１駆動体と前記第２駆動体の側部と面接触する第２設置面と、を備え、
    前記第１駆動体と前記第２駆動体は、
    上部に前記サイドフレームの第１設置面と面接触する第１取付け部を備え、
    側部に前記サイドフレームの第２設置面と面接触する第２取付け部を備え、
    前記サイドフレームの車台外側から装着可能に構成されることを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の自律走行車両の車体構造。
  5. 前記第１駆動体と前記第２駆動体は、
    前記サイドフレームの所定位置に設置された状態で前記サイドフレームの車台内側の側面と当接して前記第１駆動体または前記第２駆動体を支持する支持部材を備え、
    前記支持部材は、前記第１駆動体または前記第２駆動体が前記サイドフレームに対して着脱されるときに、前記サイドフレームと干渉しない位置に配置され、
    前記第１駆動体と前記第２駆動体は、前記サイドフレームの車台外側から装着可能に構成されることを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載の自律走行車両の車体構造。
  6. 前記サイドフレームにおける前記第２駆動体の取付け位置は、前記無端状部材を介して前記第１駆動体と連結される第１取付け位置と、前記第１取付け位置より前記第１駆動体に近い第２取付け位置と、を有することを特徴とする請求項２から５のうちの何れか一項に記載の自律走行車両の車体構造。
  7. 前記第２駆動体は、直動駆動手段により前記サイドフレームの長手方向に沿って移動可能に構成されることを特徴とする請求項６に記載の自律走行車両の車体構造。
  8. 前記第１駆動体と前記第２駆動体の間に、前記無端状部材の懸架状態を調整する調整部材を備え、前記調整部材は、前記第２駆動体が前記第１駆動体へ近づく動作にともない前記無端状部材を押し上げるように構成されることを特徴とする請求項６または７に記載の自律走行車両の車体構造。
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