JP2018105463A - ユニバーサル電動ローラー - Google Patents

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【課題】左右の車輪それぞれを独立して回転走行させるモーターの駆動伝達を同時に一時的に停止でき、モーターの駆動時、停止時でも車輪をフリーに回転操作可能にする。【解決手段】車体フレーム1に配したモーターM1,M2で、波動歯車機構10を組み込んだ車輪3を走行回転させ、その駆動力を一時的に停止させるクラッチ機構30を設ける。クラッチ機構30は、車体フレーム1の外部から進退操作するクラッチシャフト31と、クラッチシャフト31に屈曲連結部36によって連繋して上下動するセンターロッド35と、上下動によって上方への弾発付勢力に抗して下降し、上下動するクラッチプレート41と、波動歯車機構10のフレクスプライン13に固定したドライブシャフト25に連繋してあって上位置にあるときのクラッチプレート41に係合し、下位置にあるときのクラッチプレート41からは離反するカムディスク46とから成る。【選択図】図4

Description

本発明は、例えば工場その他において各種産業機器等を据え付けるに際し、その設置、移動、運搬などを行うとき、これらの機器類を移動するためのこれらの機器類を例えば載置・積載するいわゆる電動ローラーにおいて、そのモーターによる駆動伝達を一時的に停止して車輪を手動にても自由に回転させることで例えば方向転換、フリーな移動等が簡単に行えるようにしたクラッチ機構を備えた電動ローラーに関する。
従来から、重量が嵩張る各種の産業機器等の重量物を移動、運搬するに際し、モーター駆動する適数台の電動ローラーを使用してこれらに載置し、電動ローラーを前後進、方向転換等を制御操作することで移動等を行っている。この電動ローラーとして、本発明者は例えば特許文献1に係る重量搬送物搬送用電動ローラー、特許文献2に係る重量物運搬用電動ローラーを提案している。これらの電動ローラーは、平面で矩形状のローラー本体内に比較的に小型軽量のモーターを配置し、その駆動力を減速機構を介して駆動減速、伝動することで車輪を回転させ、前後進更には方向転換を行うようにしている。そして、ローラー本体内に配置したモーターの駆動力を車輪に伝達するに際し、その駆動力を遮断あるいはは伝達させるクラッチ機構をモーター側と車輪側との間に設けている。
特開2003−14060号公報 特開2010−143434号公報
これらの従来の電動ローラーにおいては、1台のモーターによって例えば左右の車輪を従動回転させているから、その動力伝達系内においてクラッチ機構では例えばスライドするシスターによる噛み合いあるいは離反によって駆動力を伝達したり、遮断したりしている。ただ、近時は搬送物の大型化、重量化によって駆動力を増大させるため、車輪それぞれを独立して駆動させるように複数のモーターを設ける場合、スライド式シスターを有することによる噛み合い、離反によるクラッチ機構によってこれに対応させることは困難であった。
また、例えば駆動伝達を一時的に遮断することで人力によってフリーな状態で移動させたり、走行方向を転換させたりするするとしても、それぞれの車輪を駆動させる独立したモーターによる伝動を一時的に遮断するには、それぞれに対応したクラッチ機構を独立して設けることになるから、同時的に遮断するには機構あるいは操作を複雑にするばかりでなく、面倒でもあった。
そこで本発明は上述したような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、例えば左右の車輪を独立して駆動させる複数のモーターを備えた電動ローラーにおいて、車輪それぞれに対するモーターそれぞれによる駆動伝達を同時に停止でき、例えば一時的な伝動停止よる車輪のフリー回転によって、モーターの駆動中あるいは停止時でも人力によって簡単に移動、更には方向転換もできるようにし、取り扱いを容易にするクラッチ機構を備えた電動ローラーを提供することにある。
上述した課題を解決するため、本発明にあっては、後述する発明を実施するための形態における使用符号を付記して説明すると、車体フレーム1に配したモーターM1,M2の駆動力によって、車輪3の内部に組み込み構成した波動歯車機構10を経て車輪3自体を従動回転させるようにし、波動歯車機構10は、モーターM1,M2の駆動力によって従動回転される従動入力軸11に固定したウェブジェネレーター12、このウェブジェネレーター12を囲繞してウェブジェネレーター12の回転とともに回転するフレクスプライン13、このフレクスプライン13の回転によって減速回転され、車輪3の外周壁の内側に固定されているサーキュラスプライン14を備えて成る電動ローラーにおいて、車輪3を回転走行させるモーターM1,M2の駆動力を一時的に停止させるクラッチ機構30を設け、このクラッチ機構30は、車体フレーム1の外部から操作されて車体フレーム1で進退操作されるクラッチシャフト31と、このクラッチシャフト31に連繋されていて、クラッチシャフト31の進退によって上下動されるセンターロッド35と、このセンターロッド35の上下動によって上方への弾発力に抗して下降されるよう上下動するクラッチプレート41と、車輪3に設けられている前記波動歯車機構10におけるフレクスプライン13に連繋されていて、上位置にあるときのクラッチプレート41に係合され、下位置にあるときのクラッチプレート41からは離反されるカムディスク46とから成ることを特徴とする。
左右の車輪3の内部の波動歯車機構10の従動入力軸11は、車体フレーム1のほぼ中央部位で対称配置されていて、前後部のモーターM1,M2の出力軸2とは傘歯車伝動手段4によって従動回転され、前記クラッチ機構30のセンターロッド35、クラッチプレート41は車体フレーム1のほぼ中央部位で左右の車輪3それぞれのカムディスク46に同時に係脱自在にして構成することができる。
クラッチプレート41は、その左右両側縁に設けた係合突部41Aを左右の車輪3のカムディスク46それぞれに設けた切欠状の係止凹部46Aに噛み合うようにして構成することができる。
センターロッド35は、車体フレーム1のほぼ中央位置で車体フレーム1の上部に設けられているセンタープレート37に上部がスライド自在に貫挿されていて、このセンタープレート37の下方部位でリンク構造の屈曲連結部36によってクラッチシャフト31の前端に連繋されて構成することができる。
クラッチプレート41は、車体フレーム1の中央部の底部に配装されているボトムプレート42上で対峙状に立脚固定させたガイドブロック43相互間で案内されることで上下動し、クラッチプレート41自体に連結した下向き開口のカップ状の連結カップ44にボトムプレート42との間で内挿した復帰バネ45の弾発力によって上方に常時、弾発的に付勢されて構成することができる。
以上のように構成された本発明に係る電動ローラーにあって、クラッチ機構30は、そのクラッチシャフト31の進退によるセンターロッド35を介したクラッチプレート41の上下動で、車輪3に組み込んだ波動歯車機構10のフレクスプライン13に固定してあるカムディスク46と噛み合いあるいは解除し、噛み合い時ではカムディスク46、フレクスプライン13を一次的に回転を停止させ、車輪3自体のフリーな例えば人力等による回転を可能にさせる。
車体フレーム1のほぼ中央部で配置されているモーターM1,M2の出力軸2と、左右の車輪3の従動入力軸11との傘歯車伝動手段4による駆動伝達部位で、クラッチ機構30のセンターロッド35、クラッチプレート41が上下動制御されることで、駆動力を伝達させる左右の車輪3に対して同時的に制御操作させる。
センターロッド35は、進退するクラッチシャフト31の操作伝達を、センターロッド35がセンタープレート37に貫挿されていることと相俟ち、屈曲連結部36によって上下動に変換させられ、クラッチプレート41を左右の車輪3それぞれのカムディスク46相互間で上下動させ、クラッチプレート41の係合突部41Aをカムディスク46の係止凹部46Aと噛み合いあるいは離反させる。
クラッチプレート41の連結カップ44に内挿した復帰バネ45の弾発力は、クラッチシャフト31の車体フレーム1外方への牽引に伴うセンターロッド35の上方への移動を速やかにさせ、カムディスク46の回転に伴い円周状で移動している係止凹部46Aに対する係合突部41Aを位置決めさせ、確実に噛み合わせる。
本発明は以上説明したように構成されているため、左右の車輪3を独立して駆動させるよう例えば駆動力を大きくするよう前後部のモーターM1,M2を備えた電動ローラーにおいて、車輪3それぞれに対するモーターM1,M2それぞれによる車輪3それぞれの回転走行のための駆動力を一時的に停止でき、しかもその停止操作は前後部のモーターM1,M2それぞれで独立している駆動伝達系に対して同時に行うことができる。こうして例えば一時的な駆動伝達力の遮断によって駆動力の影響を受けずに車輪3自体をフリーに回転できるようになり、モーターM1,M2の駆動中あるいは停止時のいずれでも人力によって簡単に移動、更には方向転換もでき、取り扱いを容易にすることができる。
すなわちこれは本発明において、波動歯車機構10が組み込まれている車輪3を備えた電動ローラー自体に設けられるクラッチ機構30が、車体フレーム1の外部から操作されて進退されるクラッチシャフト31と、この進退するクラッチシャフト31に連繋されて上下動されるセンターロッド35と、この上下動するセンターロッド35の上方への弾発力に抗して下降されて上下動するクラッチプレート41と、車輪3に設けられている波動歯車機構10のフレクスプライン13に連繋されていて、上下動するクラッチプレート41に係脱自在なカムディスク46とから成るからである。これによって、クラッチ機構30による車輪3への駆動伝達力の一時的停止、この一時的停止に伴う車輪3側からの車輪3に対する強制的な回転操作による車輪3のフリー回転等を図ることができる。
また、左右の車輪3の内部に組み込まれた波動歯車機構10の従動入力軸11と、前後部のモーターM1,M2の出力軸2との駆動伝達のための傘歯車伝動手段4は車体フレーム1のほぼ中央位置で配置されていることで、クラッチシャフト31の進退操作で上下動するセンターロッド35、このセンターロッド35の上下動に追随するクラッチプレート41によって、それぞれで独立して走行回転する左右の車輪3それぞれのカムディスク46に対する停止作動を同時に行うことができる。
センターロッド35は、前後に進退されるクラッチシャフト31にリンク構造の屈曲連結部36を介して連繋されているので、センタープレート37に上部がスライド自在に貫挿されていることと相俟ち、クラッチシャフト31の進退操作に追随してスムーズに上下動される。しかも、クラッチプレート41は、ボトムプレート42上に立脚固定したガイドブロック43相互間に案内されて上下動されるから、センターロッド35の上下動によってがたつくことなく確実に上下動され、カムディスク46とスムーズに噛み合いあるいはその噛み合いが解除される。
尚、上記の課題を解決するための手段、発明の効果の項それぞれにおいて付記した符号は、図面中に記載した構成各部を示す部分との参照を容易にするために付した。本発明は、これらの記載、図面中の符号等によって示された構造・形状等に限定されない。
本発明を実施するための一形態を示す平断面図である。 同じく側断面図である。 同じく背断面図である。 同じくクラッチ機構で作動される波動歯車機構が組み込まれている車輪の側断面図である。 同じくクラッチ機構の一部省略の正断面図である。 同じくクラッチ機構の要部正断面図である。 同じくクラッチ機構の要部側断面図である。
以下、図面を参照して本発明を実施するための一形態を説明すると、図において示される符号1は本発明に係る電動ローラーを構成している、平面から見てほぼ十文字状を呈する車体フレームである。この車体フレーム1の前部には出力軸2を後方に向けた前部モーターM1が配置されていて、その出力軸2は車体フレーム1における前後方向のほぼ中央位置における例えば右部で支承されている右側の車輪3を傘歯車伝動手段4によって、また車輪3を減速させて回転走行させるよう内部に構成されている波動歯車機構(Strain wave gearing/ハーモニックドライブ…登録商標)10における後述の従動入力軸11を駆動させるようにしている。同様に、車体フレーム1の後部には出力軸2を前方に向けた後部モーターM2が配置されていて、その出力軸2は車体フレーム1の左部で支承されている例えば左側の車輪3を傘歯車伝動手段4によって、また車輪3を減速させて回転走行させるよう内部に構成されている波動歯車機構10における後述の従動入力軸11を駆動させるようにしている。
そして、図示のように、車体フレーム1における前後で互いに対向したように配置固定されている前後部のモーターM1,M2の出力軸2、左右側に対称的に配置支承されている車輪3の従動入力軸11は共に車体フレーム1の中央部位で、それぞれが相互に対向するように配置されていて、それぞれの軸端に固着した傘歯車が噛み合っていることで傘歯車伝動手段4が構成されている。
図中符号5は、車体フレーム1のほぼ中央部の上面に回転自在に設けられたターンテーブルであり、同じく符号6は、車体フレーム1の前後左右部に配された自在キャスターである。また、車体フレーム1は、図1に示すように、前後に対峙状に配した前後のリブ相互間の中央部で傘歯車伝動手段4、更には後述するクラッチ機構30の本体部分が配装されている。そして、前リブの前方の左右部それぞれに対峙状に配したフロントリブによって前部左右の自在キャスター6が固定されている。同様に後リブの後方の左右部それぞれに対峙状に配したリアリブによって後部左右の自在キャスター6が固定されている。
なお、本明細書において、図示のように前部モーターM1による右側の車輪3、後部モーターM2による左側の車輪3それぞれは、同様に構成された傘歯車伝動手段4、車輪3の内部における波動歯車機構10等によって減速駆動されるように構成されているため、右側あるいは左側を区別する必要がある場合を除き、いずれか一方側の構成部材等の同一符号によってそれぞれの構成を説明する。
車輪3の内部に組み込み構成されている波動歯車機構10は、傘歯車伝動手段4によって噛み合っているモーターM1,M2の出力軸2によって従動回転される従動入力軸11と、この従動入力軸11に固着されていることで回転されるほぼ楕円形のウェブジェネレーター12と、このウェブジェネレーター12を内包してウェブジェネレーター12を覆っていて、外周に外歯が形成されているカップ状の可撓性のフレクスプライン13と、このフレクスプライン13の外歯に噛み合い、外歯の歯数に比し所定数で歯数が多くなっている内歯が形成されていて、フレクスプライン13を囲繞して、車輪3の外周壁に連繋固定されているサーキュラスプライン14とから成る。
そして、サーキュラスプライン14には、車体フレーム1の左右側壁内側面で車体フレーム1の外側である一端が支承され、車体フレーム1の内側である他端が後述するドライブシャフト25で支承されているカップ状のタイヤカバー21を固定してあって、このタイヤカバー21に設けられているカバーサイド22は、車体フレーム1の左右の側壁にその外部が支承され、内部で従動入力軸11を支承している(図4参照)。また、タイヤカバー21に、車輪3の外周壁を形成しているローラ23が固定されている。また、前記フレクスプライン13には、前記従動入力軸11の外周で回転されるよう従動入力軸11を囲繞している筒状のドライブシャフト25が固定されており、このドライブシャフト25における車体フレーム1の内側の端部によってもタイヤカバー21を回転自在に支承している。
なお、このドライブシャフト25における車体フレーム1の中央部位側には、後述するクラッチ機構30におけるクラッチプレート41が係脱自在に噛み合うカムディスク46が固定されていて、クラッチプレート41との噛み合いによってドライブシャフト25自体の回転が一時的に停止されることに伴い、フレクスプライン13自体の回転も一時的に停止されるようにしてある。
こうすることで、波動歯車機構10において、従動入力軸11の従動回転は、ウェブジェネレーター12を回転させてフレクスプライン13をサーキュラスプライン14の内側で回転させる。このフレクスプライン13の回転は、サーキュラスプライン14を従動入力軸11及びフレクスプライン13の回転方向とは逆方向に回転させ、このサーキュラスプライン14の逆回転は同時に互いに噛み合っている内歯、外歯の歯数の差異に対応して減速された状態となっていて、また減速に伴うトルクが増大された状態で回転される。そして、サーキュラスプライン14の所定トルクによる逆回転は、タイヤカバー21、ローラ23を備えた車輪3自体を所定出力によって回転走行させる。
このようにして走行される車輪3は、前後部のモーターM1,M2の出力軸2からの傘歯車伝動手段4、波動歯車機構10によって駆動が伝達されることで回転走行するのであり、また、クラッチ機構30によって波動歯車機構10におけるフレクスプライン13の回転が一次的に停止保持されることでその駆動力からフリーな状態となり、例えば人力によって自在に回転されるようにしてある。なお、この図示例におけるクラッチ機構30は、車体フレーム1の中央部位で車輪3への駆動伝達が傘歯車伝動手段4によって伝達されるよう、左右の車輪3における従動入力軸11の端部が互いに対向した配置であること、また車輪3に組み込み構成されている波動歯車機構10の作動特性を利用することによって構成されている。
すなわち、クラッチ機構30は、車体フレーム1の外部から操作されて車体フレーム1の中央部に向かって進退操作されるクラッチシャフト31と、このクラッチシャフト31に屈曲連結部36によって連繋されていて、クラッチシャフト31の進退によって上下動されるセンターロッド35と、このセンターロッド35の上下動によって上方への弾発力に抗して下降されるよう上下動するクラッチプレート41と、車輪3に設けられている波動歯車機構10におけるフレクスプライン13に連繋されていて、上位置にあるときのクラッチプレート41に係合され、下位置にあるときのクラッチプレート41からは離反されるカムディスク46とから成る。
クラッチシャフト31は、車体フレーム1に設けられたシャフトスライド支持部33によって、例えば車体フレーム1の右後方の外側から車体フレーム1の中央部に至るように車体フレーム1に貫挿状態にしてスライド自在に支持されている。このクラッチシャフト31の外出部分には例えばクラッチノブ32が固定されていて、このクラッチノブ32によって外方に牽引あるいは内方に押し込むことでクラッチシャフト31を進退操作させるようにしてある。
センターロッド35は、車体フレーム1のほぼ中央位置で車体フレーム1の上部に設けられているセンタープレート37に上部がスライド自在に貫挿されていて、このセンタープレート37の下方部位で揺動自在に連繋したリンク構造の屈曲連結部36によってクラッチシャフト31の前端に同じく揺動自在に連繋されている。屈曲連結部36は、図5、図6に示すように、例えばクラッチシャフト31の前端に揺動自在に連結されていてクラッチシャフト31の進退に追随して進退する二股状の第1リンク、この第1リンクに後端が、センターロッド35に前端がそれぞれ揺動自在に連結されていて第1リンクの進退によってセンターロッド35を上下動させる側面から見てく字状を呈する二股状の第2リンクから成る。
クラッチプレート41は、車体フレーム1の左右方向の側縁部に突部状の係合突部41Aが形成されていて、この係合突部41Aが車輪3側のカムディスク46の係止凹部46Aに、センターロッド35の上下動に追随するクラッチプレート41自体の上下動によって係脱自在に噛み合うようになっている(図7参照)。クラッチプレート41自体は、車体フレーム1の中央部の底部に配装されているボトムプレート42上で対峙状に立脚固定させたガイドブロック43相互間で案内されることで上下動する。また、クラッチプレート41は、クラッチプレート41自体に連結した下向き開口のカップ状の連結カップ44にボトムプレート42との間で内挿した例えばコイルスプリング製の復帰バネ45の弾発力によって上方に常時、弾発的に付勢されている。こうすることで、このクラッチプレート41は、前記クラッチシャフト31の前進によってセンターロッド35が下降されるとカムディスク46から離反し、逆にクラッチシャフト31が後退すると復帰バネ45の弾発付勢作用とも相俟ち、センターロッド35の上昇に追随して上方に移動してカムディスク46に噛み合うようになっている。
カムディスク46は、車輪3に組み込まれている波動歯車機構10におけるカップ状のフレクスプライン13に固定連結された前記ドライブシャフト25における車体フレーム1の中央部側の端部に固定されており、カムディスク46自体は円盤状で、その周縁に複数の例えば4つの係止凹部46Aが切欠状に形成配設されている(図7参照)。そして、フレクスプライン13の回転に伴い回転しているカムディスク46の係止凹部46Aに、前述したように上下動するクラッチプレート41が上方に移動したときの係合突部41Aが噛み合わせられると、カムディスク46、ドライブシャフト25、フレクスプライン13等の回転を一次的にでも停止させるようになっている。
次に以上のように構成される実施の形態における作動の一例を説明すると、前後部のモーターM1,M2の駆動は、傘歯車伝動手段4によって車輪3における波動歯車機構10を従動回転させて、この波動歯車機構10における従動回転は駆動力を適宜に減速させて車輪3を前後の所定方向に回転走行させる。すなわち、波動歯車機構10では、傘歯車伝動手段4によって従動回転される従動入力軸11がウェブジェネレーター12を回転させることで、フレクスプライン13を介してサーキュラスプライン14を所定の減速比のトルクで逆方向に回転させ、このサーキュラスプライン14がタイヤカバー21、ローラ23等を含む車輪3自体を回転走行させる。このとき、クラッチ機構30においては、クラッチシャフト31が操作されずに車体フレーム1の中央部側の前進位置にあって、センターロッド35、クラッチプレート41は下方に位置されていて、カムディスク46とは噛み合っておらず、従動回転しているフレクスプライン13の回転と共にカムディスク46も回転している。
なお、前後部のモーターM1,M2それぞれに対してはその回転方向が制御されており、前後方向への走行あるいは前後走行時の右方向あるいは左方向への方向転換その他が例えばリモートコントロール装置(図示せず)によって制御されている。
ここで、クラッチ機構30を操作、すなわち、このクラッチ機構30のクラッチシャフト31を車体フレーム1の外方に引き出すように牽引すると、センターロッド35を上方に移動させることになり、復帰バネ45の弾発付勢作用と相俟ち、クラッチプレート41をも上方に移動させて係合突部41Aをカムディスク46の係止凹部46Aに噛み合わせる。すると、カムディスク46が固定されているドライブシャフト25の回転が一時的に停止され、これに伴い波動歯車機構10におけるフレクスプライン13の回転も停止されて従動入力軸11の従動回転は、ウェブジェネレーター12をフレクスプライン13内でのみ回転され、サーキュラスプライン14には回転駆動力を伝達させず、車輪3も走行回転させない。
この状態では、車輪3自体に対する直接的な回転操作は波動歯車機構10による作動抵抗にいわば打ち勝ち、車輪3自体は前後部のモーターM1,M2の駆動力からは自由となってフリーな状態で回転されることになる。そのため、例えば人力によっても車体フレーム1自体を押したり、引いたりすることで自由に制御操作でき、モーターM1,M2の駆動時でも自由に方向転換等が可能であり、また非駆動時でも前後部のモーターM1,M2の負荷からも自由であるから、同様に人力によっても車輪3を自在に走行回転可能にさせる。
M1…前部モーター M2…後部モーター
1…車体フレーム 2…出力軸
3…車輪 4…傘歯車伝動手段
5…ターンテーブル 6…自在キャスター
10…波動歯車機構 11…従動入力軸
12…ウェブジェネレーター 13…フレクスプライン
14…サーキュラスプライン
21…タイヤカバー 22…カバーサイド
23…ローラ 25…ドライブシャフト
30…クラッチ機構 31…クラッチシャフト
32…クラッチノブ 33…シャフトスライド支持部
35…センターロッド 36…屈曲連結部
37…アッパープレート 41…クラッチプレート
41A…係合突部 42…ボトムプレート
43…ガイドブロック 44…連結カップ
45…復帰バネ 46…カムディスク
46A…係止凹部
本発明は、例えば工場その他において各種産業機器等を据え付けるに際し、その設置、移動、運搬などを行うとき、これらの機器類を移動するためのこれらの機器類を例えば載置・積載するいわゆる電動ローラーにおいて、そのモーターによる駆動伝達を一時的に停止して車輪を手動にても自由に回転させることで例えば方向転換、フリーな移動等が簡単に行えるようにしたクラッチ機構を備えたユニバーサル電動ローラーに関する。
そこで本発明は上述したような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、例えば左右の車輪を独立して駆動させる複数のモーターを備えた電動ローラーにおいて、車輪それぞれに対するモーターそれぞれによる駆動伝達を同時に停止でき、例えば一時的な伝動停止よる車輪のフリー回転によって、モーターの駆動中あるいは停止時でも人力によって簡単に移動、更には方向転換もできるようにし、取り扱いを容易にするクラッチ機構を備えたユニバーサル電動ローラーを提供することにある。
以上のように構成された本発明に係るユニバーサル電動ローラーにあって、クラッチ機構30は、そのクラッチシャフト31の進退によるセンターロッド35を介したクラッチプレート41の上下動で、車輪3に組み込んだ波動歯車機構10のフレクスプライン13に固定してあるカムディスク46と噛み合いあるいは解除し、噛み合い時ではカムディスク46、フレクスプライン13を一次的に回転を停止させ、車輪3自体のフリーな例えば人力等による回転を可能にさせる。
車体フレーム1のほぼ中央部で配置されているモーターM1,M2の出力軸2と、左右の車輪3の従動入力軸11との傘歯車伝動手段4による駆動伝達部位で、クラッチ機構30のセンターロッド35、クラッチプレート41が上下動制御されることで、駆動力を伝達させる左右の車輪3に対して同時的に制御操作させる。
センターロッド35は、進退するクラッチシャフト31の操作伝達を、センターロッド35がセンタープレート37に貫挿されていることと相俟ち、屈曲連結部36によって上下動に変換させられ、クラッチプレート41を左右の車輪3それぞれのカムディスク46相互間で上下動させ、クラッチプレート41の係合突部41Aをカムディスク46の係止凹部46Aと噛み合いあるいは離反させる。
クラッチプレート41の連結カップ44に内挿した復帰バネ45の弾発力は、クラッチシャフト31の車体フレーム1外方への牽引に伴うセンターロッド35の上方への移動を速やかにさせ、カムディスク46の回転に伴い円周状で移動している係止凹部46Aに対する係合突部41Aを位置決めさせ、確実に噛み合わせる
以下、図面を参照して本発明を実施するための一形態を説明すると、図において示される符号1は本発明に係るユニバーサル電動ローラーを構成している、平面から見てほぼ十文字状を呈する車体フレームである。この車体フレーム1の前部には出力軸2を後方に向けた前部モーターM1が配置されていて、その出力軸2は車体フレーム1における前後方向のほぼ中央位置における例えば右部で支承されている右側の車輪3を傘歯車伝動手段4によって、また車輪3を減速させて回転走行させるよう内部に構成されている波動歯車機構(Strain wave gearing/ハーモニックドライブ…登録商標)10における後述の従動入力軸11を駆動させるようにしている。同様に、車体フレーム1の後部には出力軸2を前方に向けた後部モーターM2が配置されていて、その出力軸2は車体フレーム1の左部で支承されている例えば左側の車輪3を傘歯車伝動手段4によって、また車輪3を減速させて回転走行させるよう内部に構成されている波動歯車機構10における後述の従動入力軸11を駆動させるようにしている。
上述した課題を解決するため、本発明にあっては、後述する発明を実施するための形態における使用符号を付記して説明すると、車体フレーム1に配したモーターM1,M2の駆動力によって、車輪3の内部に組み込み構成した波動歯車機構10を経て車輪3自体を従動回転させるようにし、波動歯車機構10は、モーターM1,M2の駆動力によって従動回転される従動入力軸11に固定したウェブジェネレーター12、このウェブジェネレーター12を囲繞してウェブジェネレーター12を介して回転するフレクスプライン13、このフレクスプライン13の回転によって減速回転され、車輪3の外周壁の内側に固定されているサーキュラスプライン14を備えて成るユニバーサル電動ローラーにおいて、車輪3を回転走行させるモーターM1,M2の駆動伝達を一時的に停止させるクラッチ機構30を設け、このクラッチ機構30は、車体フレーム1の外部から操作されて車体フレーム1で進退操作されるクラッチシャフト31と、このクラッチシャフト31に連繋されていて、クラッチシャフト31の進退によって上下動されるセンターロッド35と、このセンターロッド35の上下動によって上方への弾発力に抗して下降されるよう上下動するクラッチプレート41と、車輪3に設けられている前記波動歯車機構10におけるフレクスプライン13に連繋されていて、上位置にあるときのクラッチプレート41に係合され、下位置にあるときのクラッチプレート41からは離反されるカムディスク46とから成ることを特徴とする。
左右の車輪3の内部の波動歯車機構10の従動入力軸11は、車体フレーム1のほぼ中央部位で対称配置されていて、前後部のモーターM1,M2の出力軸2とは傘歯車伝動手段4によって従動回転され、前記クラッチ機構30のセンターロッド35、クラッチプレート41は車体フレーム1のほぼ中央部位で左右の車輪3それぞれのカムディスク46に同時に係脱自在にして構成することができる。
クラッチプレート41は、その左右両側縁に設けた係合突部41Aを左右の車輪3のカムディスク46それぞれに設けた切欠状の係止凹部46Aに噛み合うようにして構成することができる。
センターロッド35は、車体フレーム1のほぼ中央位置で車体フレーム1の上部に設けられているセンタープレート37に上部がスライド自在に貫挿されていて、このセンタープレート37の下方部位でリンク構造の屈曲連結部36によってクラッチシャフト31の前端に連繋されて構成することができる。
クラッチプレート41は、車体フレーム1の中央部の底部に配装されているボトムプレート42上で対峙状に立脚固定させたガイドブロック43相互間で案内されることで上下動し、クラッチプレート41自体に連結した下向き開口のカップ状の連結カップ44にボトムプレート42との間で内挿した復帰バネ45の弾発力によって上方に常時、弾発的に付勢されて構成することができる。
以上のように構成された本発明に係るユニバーサル電動ローラーにあって、クラッチ機構30は、そのクラッチシャフト31の進退によるセンターロッド35を介したクラッチプレート41の上下動で、車輪3に組み込んだ波動歯車機構10のフレクスプライン13に固定してあるカムディスク46と噛み合いあるいは解除し、噛み合い時ではカムディスク46、フレクスプライン13を一次的に回転させず、波動歯車機構10自体によって車輪3を回転走行させ、解除時では車輪3自体のフリーな例えば人力等による回転を可能にさせる。
車体フレーム1のほぼ中央部で配置されているモーターM1,M2の出力軸2と、左右の車輪3の従動入力軸11との傘歯車伝動手段4による駆動伝達部位で、クラッチ機構30のセンターロッド35、クラッチプレート41が上下動制御されることで、駆動力を伝達させる左右の車輪3に対して同時的に制御操作させる。
センターロッド35は、進退するクラッチシャフト31の操作伝達を、センターロッド35がセンタープレート37に貫挿されていることと相俟ち、屈曲連結部36によって上下動に変換させられ、クラッチプレート41を左右の車輪3それぞれのカムディスク46相互間で上下動させ、クラッチプレート41の係合突部41Aをカムディスク46の係止凹部46Aと噛み合いあるいは離反させる。
クラッチプレート41の連結カップ44に内挿した復帰バネ45の弾発力は、クラッチシャフト31の車体フレーム1外方への牽引に伴うセンターロッド35の上方への移動を速やかにさせ、カムディスク46の回転に伴い円周状で移動している係止凹部46Aに対する係合突部41Aを位置決めさせ、確実に噛み合わせる。
本発明は以上説明したように構成されているため、左右の車輪3を独立して駆動させるよう例えば駆動力を大きくするよう前後部のモーターM1,M2を備えたユニバーサル電動ローラーにおいて、車輪3それぞれに対するモーターM1,M2それぞれによる車輪3それぞれの回転走行のための駆動伝達を一時的に停止でき、しかもその停止操作は前後部のモーターM1,M2それぞれで独立している駆動伝達系に対して同時に行うことができる。こうして例えば一時的な駆動伝達力の遮断によって駆動力の影響を受けずに車輪3自体をフリーに回転できるようになり、モーターM1,M2の駆動中あるいは停止時のいずれでも人力によって簡単に移動、更には方向転換もでき、取り扱いを容易にすることができる。
なお、このドライブシャフト25における車体フレーム1の中央部位側には、後述するクラッチ機構30におけるクラッチプレート41が係脱自在に噛み合うカムディスク46が固定されていて、クラッチプレート41との噛み合いによってドライブシャフト25自体の回転が一時的に停止されることに伴い、フレクスプライン13自体の回転も停止されるようにしてある。
こうすることで、波動歯車機構10において、従動入力軸11の従動回転は、ウェブジェネレーター12を介してフレクスプライン13をサーキュラスプライン14の内側で回転させる。このフレクスプライン13の回転は、サーキュラスプライン14を従動入力軸11及びフレクスプライン13の回転方向とは逆方向に回転させ、このサーキュラスプライン14の逆回転は同時に互いに噛み合っている内歯、外歯の歯数の差異に対応して減速された状態となっていて、また減速に伴うトルクが増大された状態で回転される。そして、サーキュラスプライン14の所定トルクによる逆回転は、タイヤカバー21、ローラ23を備えた車輪3自体を所定出力によって回転走行させる。
このようにして走行される車輪3は、前後部のモーターM1,M2の出力軸2からの傘歯車伝動手段4、波動歯車機構10によって駆動が伝達されることで回転走行するのであり、また、クラッチ機構30によって波動歯車機構10におけるフレクスプライン13の停止固定が一次的に解除されることでその駆動力からフリーな状態となり、車輪3を例えば人力によって自在に回転されるようにしてある。なお、この図示例におけるクラッチ機構30は、車体フレーム1の中央部位で車輪3への駆動伝達が傘歯車伝動手段4によって伝達されるよう、左右の車輪3における従動入力軸11の端部が互いに対向した配置であること、また車輪3に組み込み構成されている波動歯車機構10の作動特性を利用することによって構成されている。
カムディスク46は、車輪3に組み込まれている波動歯車機構10におけるカップ状のフレクスプライン13に固定連結された前記ドライブシャフト25における車体フレーム1の中央部側の端部に固定されており、カムディスク46自体は円盤状で、その周縁に複数の例えば4つの係止凹部46Aが切欠状に形成配設されている(図7参照)。そして、フレクスプライン13の回転に伴い回転しているカムディスク46の係止凹部46Aに、前述したように上下動するクラッチプレート41が上方に移動したときの係合突部41Aが噛み合わせられると、カムディスク46、ドライブシャフト25、フレクスプライン13等の回転を停止させるようになっている。
次に以上のように構成される実施の形態における作動の一例を説明すると、前後部のモーターM1,M2の駆動は、傘歯車伝動手段4によって車輪3における波動歯車機構10を従動回転させて、この波動歯車機構10における従動回転は駆動力を適宜に減速させて車輪3を前後の所定方向に回転走行させる。すなわち、波動歯車機構10では、傘歯車伝動手段4によって従動回転される従動入力軸11がウェブジェネレーター12を回転させることで、フレクスプライン13を介してサーキュラスプライン14を所定の減速比のトルクで逆方向に回転させ、このサーキュラスプライン14がタイヤカバー21、ローラ23等を含む車輪3自体を回転走行させる。このとき、クラッチ機構30においては、クラッチシャフト31が操作されずに車体フレーム1の中央部側からの後退位置にあるとき、復帰バネ45の弾発付勢作用と相俟ち、クラッチプレート41も上方に移動させられていて係合突部41Aをカムディスク46の係止凹部46Aに噛み合わせられている。このカムディスク46が固定されていることでドライブシャフト25、フレクスプライン13も回転せず、従動入力軸11の回転はフレクスプライン13を介してサーキュラスプライン14、車輪3を回転走行させる。
ここで、クラッチ機構30を操作、すなわち、このクラッチ機構30のクラッチシャフト31を車体フレーム1の内方に押し込むと、センターロッド35を方に移動させることになり、復帰バネ45の弾発付勢作用に抗して、クラッチプレート41をも方に移動させて係合突部41Aをカムディスク46の係止凹部46Aから解除させる。すると、ドライブシャフト25の停止固定が一時的に解除され、これに伴い従動入力軸11の従動回転は、ウェブジェネレーター12フレクスプライン13内でのみ回転されることになり、サーキュラスプライン14には回転駆動力を伝達させず、車輪3も走行回転させない。

Claims (5)

  1. 車体フレームに配したモーターの駆動力によって、車輪の内部に組み込み構成した波動歯車機構を経て車輪自体を従動回転させるようにし、波動歯車機構は、モーターの駆動力によって従動回転される従動入力軸に固定したウェブジェネレーター、このウェブジェネレーターを囲繞してウェブジェネレーターの回転とともに回転するフレクスプライン、このフレクスプラインの回転によって減速回転され、車輪の外周壁の内側に固定されているサーキュラスプラインを備えて成る電動ローラーにおいて、車輪を回転走行させるモーターの駆動力を一時的に停止させるクラッチ機構を設け、このクラッチ機構は、車体フレームの外部から操作されて車体フレームで進退操作されるクラッチシャフトと、このクラッチシャフトに連繋されていて、クラッチシャフトの進退によって上下動されるセンターロッドと、このセンターロッドの上下動によって上方への弾発力に抗して下降されるよう上下動するクラッチプレートと、車輪に設けられている前記波動歯車機構におけるフレクスプラインに連繋されていて、上位置にあるときのクラッチプレートに係合され、下位置にあるときのクラッチプレートからは離反されるカムディスクとから成ることを特徴とする電動ローラー。
  2. 左右の車輪の内部の波動歯車機構の従動入力軸は、車体フレームのほぼ中央部位で対称配置されていて、前後部のモーターの出力軸とは傘歯車伝動手段によって従動回転され、前記クラッチ機構のセンターロッド、クラッチプレートは車体フレームのほぼ中央部位で左右の車輪それぞれのカムディスクに同時に係脱自在にしてある請求項1に記載の電動ローラー。
  3. クラッチプレートは、その左右両側縁に設けた係合突部を左右の車輪のカムディスクそれぞれに設けた切欠状の係止凹部に噛み合うようにしてある請求項1または2に記載の電動ローラー。
  4. センターロッドは、車体フレームのほぼ中央位置で車体フレームの上部に設けられているセンタープレートに上部がスライド自在に貫挿されていて、このセンタープレートの下方部位でリンク構造の屈曲連結部によってクラッチシャフトの前端に連繋されている請求項1乃至3のいずれかに記載の電動ローラー。
  5. クラッチプレートは、車体フレームの中央部の底部に配装されているボトムプレート上で対峙状に立脚固定させたガイドブロック相互間で案内されることで上下動し、クラッチプレート自体に連結した下向き開口のカップ状の連結カップにボトムプレートとの間で内挿した復帰バネの弾発力によって上方に常時、弾発的に付勢されている請求項1乃至4のいずれかに記載の電動ローラー。
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