JP2020019361A - 駆動輪及び台車 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の方向に移動、旋回が可能であり、段差踏破能力が高く、振動及び騒音が小さい駆動輪及び台車を提供する。【解決手段】駆動輪は、車輪と、車輪を回転させる第１駆動部と、第１駆動部の第１出力軸が車輪の車軸に接続される第１接続状態と、第１出力軸が車軸に接続されない第１非接続状態とを切り替える第１切り替え装置と、旋回軸を中心に車輪を旋回させる操舵部と、操舵部を動作させる第２駆動部と、第２駆動部の第２出力軸が操舵部に接続される第２接続状態と、第２出力軸が操舵部に接続されない第２非接続状態とを切り替える第２切り替え装置と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、駆動輪及び台車に関する。

荷物を積載して自走する走行台車には、モータを備えた駆動輪が搭載される。例えば、特許文献１には、全方位に走行可能な無人搬送台車（Ａｕｔｏ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ；ＡＧＶ）が記載されている。特許文献１に記載されたＡＧＶでは、長方形状の車体の底面の一方の対角位置に、走行用駆動モータ及びステアリング用モータを備えた操舵駆動輪が配置されている。また、特許文献２には、車輪として、オムニホイールを備えた全方向移動可能な電動アシスト台車が記載されている。

特開２０１１−２５８０１号公報 特開２０１５−２０２７０９号公報

狭い空間において、移動効率のよい台車を開発するためには、全方向に移動できる性能が必要である。また、台車の利用状況に応じて、自動走行、完全手動走行、あるいはパワーアシストを伴う手動走行を行わせる機能を持たせることで、工場などの生産工程において、作業効率が向上することが見込める。

上記の目的達成のためには、ホロノミックな全方向移動ができる車輪構造を採用する必要性がある。ホロノミックとは、斜めあるいは真横などを含む、任意の方向に移動する２つの自由度と、旋回する１つの自由度の計３自由度を任意の比率で合成した動作ができる性質のことであり、移動方向に拘束条件がなく、即座に移動や旋回が開始できる移動性能を意味する。これまででは、特許文献２にあるようなオムニホイールやメカナムホイールといった全方向車輪機構を３つ、あるいは４つ台車に搭載し、全方向移動を行わせる例があった。

これらの全方向車輪機構の欠点は、受動的に回転するフリーローラの径が小さいために、大きい車輪径の回転方向への段差踏破能力に対して、フリーローラの回転方向近傍の移動方向への段差踏破能力が極端に低下することである。また、３つ、あるいは４つの全方向移動車輪を用いて台車を構成する場合、それぞれの車輪の向きはお互いに異なる角度をもって台車に固定的に搭載されるため、台車の全周にわたる進行方向に対して、上述の段差踏破能力の低下する制限を受ける領域は大きい。

さらに、このような全方向車輪を用いた台車を完全手動で操作することを考えたとき、上述の車輪構造に依存する段差乗り越え能力の低さはそのままであることに加えて、台車の移動速度が自動走行に比較して速くなる。例えば、自動走行の速度は人間の歩行速度の半分以下の２ｋｍ毎時程度であり、手動走行の速度は人間の歩行速度と同等の５〜６ｋｍ毎時程度である。このため、上述の車輪構造を有する台車では、全方向車輪に備えられるフリーローラの接地点切り替えに伴う振動や騒音が激しくなり、動力を持たない通常の手動台車と比較して搬送性能に劣るものに成らざるを得なかった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、任意の方向に移動、旋回が可能であり、段差踏破能力が高く、振動及び騒音が小さい駆動輪及び台車を提供することを目的とする。

一態様に係る駆動輪は、車輪と、前記車輪を回転させる第１駆動部と、前記第１駆動部の第１出力軸が前記車輪の車軸に接続される第１接続状態と、前記第１出力軸が前記車軸に接続されない第１非接続状態とを切り替える第１切り替え装置と、旋回軸を中心に前記車輪を旋回させる操舵部と、前記操舵部を動作させる第２駆動部と、前記第２駆動部の第２出力軸が前記操舵部に接続される第２接続状態と、前記第２出力軸が前記操舵部に接続されない第２非接続状態とを切り替える第２切り替え装置と、を備える。これによれば、第１非接続状態では、車輪は、第１駆動部の第１出力軸から切り離される。これにより、作業者は、駆動輪を備える台車を手動操作で移動させることができる。また、第２非接続状態では、車輪は、第２駆動部の第２出力軸から切り離される。これにより、作業者は、駆動輪を備える台車の進行方向を手動操作で変えることができる。したがって、駆動輪は、自動走行と手動操作の切り替えが可能である。また、駆動輪は、車輪全体の径で段差を乗り越えるため、段差の乗り越えが容易である。これにより、任意の方向に移動、旋回が可能であり、段差踏破能力が高く、振動及び騒音が小さい駆動輪を提供することができる。

望ましい態様として、前記第１出力軸と前記車軸とを接続するデファレンシャルギア、をさらに備え、前記車輪は、第１車輪と、前記第１車輪と並んで配置される第２車輪と、を有し、前記第１車輪の第１車軸及び前記第２車輪の第２車軸よりも前記デファレンシャルギアの方が、前記第１駆動部に近い位置にある。これによれば、走行面からデファレンシャルギアまでの距離が大きく確保されるので、駆動輪は走行性能をさらに高めることができる。

望ましい態様として、前記車輪を前記第１駆動部から離れる方向に付勢する弾性体、をさらに備え、前記車輪よりも前記弾性体の方が、前記第１駆動部に近い位置にある。これによれば、弾性体は、車輪を走行面に押圧することができる。

望ましい態様として、前記第１出力軸の回転が伝達される第１プーリと、前記車軸に取り付けられる第２プーリと、前記第１プーリの回転を前記第２プーリに伝達するベルトと、をさらに備える。これによれば、第１出力軸の回転が車軸に効率よく伝達される。

別の態様に係る駆動輪は、車輪と、前記車輪を回転させる第１駆動部と、前記第１駆動部の第１出力軸と前記車輪の車軸とを接続するデファレンシャルギアと、旋回軸を中心に前記車輪を旋回させる操舵部と、前記操舵部を動作させる第２駆動部と、を備え、前記車輪は、第１車輪と、前記第１車輪と並んで配置される第２車輪と、を有し、前記第１車輪の第１車軸及び前記第２車輪の第２車軸よりも前記デファレンシャルギアの方が、前記第１駆動部に近い位置にある。これによれば、走行面からデファレンシャルギアまでの距離が大きく確保されるので、駆動輪は走行性能を高めることができる。

一態様に係る台車は、上記の駆動輪と、前記駆動輪が取り付けられる基部と、を備える。これによれば、任意の方向に移動、旋回が可能であり、段差踏破能力が高く、振動及び騒音が小さい台車を提供することができる。

本発明によれば、任意の方向に移動、旋回が可能であり、段差踏破能力が高く、振動及び騒音が小さい駆動輪及び台車を提供することができる。

図１は、実施形態に係る駆動輪の構成例を示す模式図である。 図２は、実施形態に係る駆動輪の構成例を示す斜視図である。 図３は、実施形態において車輪が旋回する様子を模式的に示す平面図である。 図４は、実施形態に係る台車の構成例を示す斜視図である。 図５は、実施形態に係る台車の構成例を示す斜視図である。 図６は、実施形態に係る台車の構成例を示すブロック図である。 図７は、実施形態の変形例に係る駆動輪を示す模式図である。

以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、下記実施形態において、前述したものと同様の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は適宜省略することがある。

（実施形態）
図１は、実施形態に係る駆動輪の構成例を示す模式図である。図２は、実施形態に係る駆動輪の構成例を示す斜視図である。本実施形態を説明する各図では、駆動輪の高さ方向をＺ軸方向で示す。また、Ｚ軸方向と直交する平面において、一方向をＸ軸方向で示し、Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向で示す。

図１及び図２に示すように、駆動輪１００は、車輪１と、第１モータ１０と、第１ブレーキ１２と、第１クラッチ１３と、第２モータ２０と、第２ブレーキ２２と、第２クラッチ２３と、操舵部３０と、減速装置４０と、デファレンシャルギア５０と、連結部７０とを備える。

車輪１は、例えば双輪である。車輪１は、第１車輪１Ａと、第１車輪１Ａと並んで配置される第２車輪１Ｂと、を有する。第１車輪１Ａと第２車輪１Ｂは、それぞれ、鋼製の車輪本体１１１と、車輪本体１１１の外周に設けられた樹脂部１１２とを有する。第１車輪１Ａの径方向における中心部には、第１車軸（ｓｈａｆｔ）２Ａが固定されている。第１車輪１Ａは、第１車軸２Ａの軸心（ａｘｉｓ）を中心に回転する。同様に、第２車輪１Ｂの径方向における中心部には、第２車軸（ｓｈａｆｔ）２Ｂが固定されている。第２車輪１Ｂは、第２車軸２Ｂの軸心を中心に回転する。第１車軸２Ａと第２車軸２Ｂは互いに切り離されている。第１車軸２Ａと第２車軸２Ｂは、例えば、Ｘ−Ｙ平面に平行である。

第１モータ１０は、車輪１を駆動する。第１ブレーキ１２は、第１モータ１０に取り付けられている。第１ブレーキ１２は、例えば、第１モータ１０の軸部（ｓｈａｆｔ）１１の回転を制動する。第１クラッチ１３は、第１モータ１０の軸部１１と減速装置４０とに取り付けられている。第１クラッチ１３は、第１モータ１０の軸部１１が車輪１に接続されて軸部１１の回転が車輪１に伝達される状態（以下、第１接続状態）と、軸部１１が車輪１に接続されない状態（以下、第１非接続状態）とを切り替える装置である。第１クラッチ１３は、第１モータ１０の出力側の軸部１１と、減速装置４０の入力側の軸部４３とを接続することで、第１接続状態を実現する。また、第１クラッチ１３は、軸部１１と、減速装置４０の軸部４３とを切り離すことで、第１非接続状態を実現する。第１クラッチ１３は、軸部（ｓｈａｆｔ）同士を締結できる装置であり、例えば、摩擦クラッチ等のメカニカルクラッチ、又は電磁クラッチである。なお、軸部１１、４３は、例えばＺ軸方向に平行である。

第２モータ２０は、操舵部３０を駆動する。第２ブレーキ２２は、第２モータ２０に取り付けられている。第２ブレーキ２２は、例えば、第２モータ２０の軸部（ｓｈａｆｔ）２１の回転を制動する。第２クラッチ２３は、第２モータ２０の軸部２１と操舵部３０とに取り付けられている。第２クラッチ２３は、第２モータ２０の軸部２１が操舵部３０に接続されて軸部２１の回転が操舵部３０に伝達される状態（以下、第２接続状態）と、軸部２１が操舵部３０に接続されない状態（以下、第２非接続状態）とを切り替える装置である。第２クラッチ２３は、第２モータ２０の出力側の軸部２１と、操舵部３０の入力側の軸部３３とを接続することで、第２接続状態を実現する。また、第２クラッチ２３は、軸部２１と、操舵部３０の軸部３３とを切り離すことで、第２非接続状態を実現する。第２クラッチ２３は、軸（ｓｈａｆｔ）同士を締結できる装置であり、例えば、摩擦クラッチ等のメカニカルクラッチ、又は電磁クラッチである。なお、軸部２１、３３は、例えばＸ−Ｙ平面に平行である。

操舵部３０は、入力傘歯車３１と、出力傘歯車３２と、軸部（ｓｈａｆｔ）３３と、操舵アーム部３４と、を有する。軸部３３は、入力傘歯車３１の径方向における中心部に固定されている。これにより、第２モータ２０は、第２クラッチ２３を介して入力傘歯車３１を回転させることが可能となっている。なお、入力傘歯車３１の回転軸（ａｘｉｓ）は、軸部３３の軸心である。軸部３３は、例えばＸ−Ｙ平面に平行である。

出力傘歯車３２は、入力傘歯車３１と噛合っている。出力傘歯車３２は、入力傘歯車３１と比べて、直径が大きく歯数も多い。出力傘歯車３２の径方向における中心部には、減速装置４０の軸部４３が通されている。図示しないが、出力傘歯車３２と軸部４３との間には軸受が介在している。これにより、出力傘歯車３２は、軸部４３に対して相対的に回転することが可能となっている。出力傘歯車３２の回転軸（ａｘｉｓ）は、軸部４３の軸心４３ｃである。

操舵アーム部３４は、出力傘歯車３２を挟んで、第１クラッチ１３の反対側に固定されている。これにより、操舵アーム部３４は、軸部４３の軸心４３ｃを中心に、出力傘歯車３２と一体となって回転する。また、操舵アーム部３４には、デファレンシャルギア５０の軸部（ｓｈａｆｔ）５５、５６が通されている。これにより、軸部５５、５６も、軸部４３の軸心４３ｃを中心に、出力傘歯車３２と一体となって回転する。また、図示しないが、操舵アーム部３４と軸部５５との間、及び、操舵アーム部３４と軸部５６との間には、それぞれ軸受が介在している。これにより、軸部５５、５６は、操舵アーム部３４に対して回転可能となっている。

減速装置４０は、入力傘歯車４１と、出力傘歯車４２と、軸部（ｓｈａｆｔ）４３と、を有する。軸部４３は、入力傘歯車４１の径方向における中心部に固定されている。これにより、第１モータ１０は、第１クラッチ１３を介して、入力傘歯車４１を回転させることが可能となっている。なお、入力傘歯車４１の回転軸（ａｘｉｓ）は、軸部４３の軸心４３ｃである。

出力傘歯車４２は、入力傘歯車４１と噛合っている。出力傘歯車４２は、入力傘歯車４１と比べて、直径が大きく歯数も多い。出力傘歯車４２の径方向における中心部には、デファレンシャルギア５０の軸部５６が通されている。図示しないが、出力傘歯車４２と軸部５６との間には軸受が介在している。これにより、出力傘歯車４２は、軸部５６に対して相対的に回転可能となっている。出力傘歯車４２の回転軸（ａｘｉｓ）は、軸部５６の軸心である。また、出力傘歯車４２には、デファレンシャルギア５０の枠体５７が固定されている。枠体５７には、第１ピニオンギア５１と第２ピニオンギア５２とが収められている。これにより、枠体５７、第１ピニオンギア５１及び第２ピニオンギア５２は、軸部５６の軸心を中心に、出力傘歯車４２と一体となって回転可能となっている。

デファレンシャルギア５０は、第１ピニオンギア５１と、第２ピニオンギア５２と、第１サイドギア５３と、第２サイドギア５４と、軸部５５、５６と、枠体５７と、を有する。第１ピニオンギア５１と第２ピニオンギア５２は、互いに対向して配置されている。第１サイドギア５３と第２サイドギア５４も、互いに対向して配置されている。第１ピニオンギア５１は、第１サイドギア５３及び第２サイドギア５４とそれぞれ噛合っている。第２ピニオンギア５２も、第１サイドギア５３及び第２サイドギア５４とそれぞれ噛合っている。

第１ピニオンギア５１及び第２ピニオンギア５２は、それぞれ、枠体５７に対して回転可能に取り付けられている。軸部５５は、第１サイドギア５３の径方向における中心部に固定されている。軸部５６は、第２サイドギア５４の径方向における中心部に固定されている。軸部５５の軸心と軸部５６の軸心は互いに一致している（すなわち、同一直線上にある）。

駆動輪１００がカーブを曲がる場合、第１車輪１Ａと第２車輪１Ｂとに速度差（回転数の差）が生じる。デファレンシャルギア５０は、その回転数の差を吸収しつつ、第１モータ１０が生成する回転力を第１車輪１Ａと第２車輪１Ｂとに振り分けて伝えることができる。

連結部７０は、デファレンシャルギア５０の出力軸（ｓｈａｆｔ）である軸部５５、５６と車輪１の車軸２（ｓｈａｆｔ）とを連結して、デファレンシャルギア５０から出力される動力を車輪１に伝達する。例えば、連結部７０は、第１連結部７０Ａと、第２連結部７０Ｂと、を有する。

第１連結部７０Ａは、デファレンシャルギア５０の軸部５５の回転が伝達される第１プーリ７１Ａと、第１車輪１Ａの第１車軸２Ａに取り付けられる第２プーリ７２Ａと、第１プーリ７１Ａと第２プーリ７２Ａとに架け渡されるベルト７３Ａと、を有する。第１プーリ７１Ａの回転は、ベルト７３Ａを介して第２プーリ７２Ａに伝達される。また、第１連結部７０Ａは、デファレンシャルギア５０の軸部５５と、第１車軸２Ａとを連結する連結アーム部７４Ａを有する。連結アーム部７４Ａによって、軸部５５と第１車軸２Ａとの間が一定の距離に保持される。また、第１連結部７０Ａは、圧縮ばね７５Ａを有する。例えば、圧縮ばね７５Ａの一端は操舵アーム部３４に取り付けられ、圧縮ばね７５Ａの他端は連結アーム部７４Ａに取り付けられている。これにより、圧縮ばね７５Ａは、第１車輪１Ａを走行面（例えば、床面）に押圧することができる。

同様に、第２連結部７０Ｂは、デファレンシャルギア５０の軸部５６の回転が伝達される第１プーリ７１Ｂと、第２車輪１Ｂの第２車軸２Ｂに取り付けられる第２プーリ７２Ｂと、第１プーリ７１Ｂと第２プーリ７２Ｂとに架け渡されるベルト７３Ｂと、を有する。第１プーリ７１Ｂの回転は、ベルト７３Ｂを介して第２プーリ７２Ｂに伝達される。また、第２連結部７０Ｂは、デファレンシャルギア５０の軸部５６と、第２車軸２Ｂとを連結する連結アーム部７４Ｂを有する。連結アーム部７４Ｂによって、軸部５６と第２車軸２Ｂとの間が一定の距離に保持される。また、第２連結部７０Ｂは、圧縮ばね７５Ｂを有する。例えば、圧縮ばね７５Ｂの一端は操舵アーム部３４に取り付けられ、圧縮ばね７５Ｂの他端は連結アーム部７４Ｂに取り付けられている。圧縮ばね７５Ｂは、第２車輪１Ｂを走行面に押圧することができる。

車軸２は、第１車軸２Ａと、第２車軸２Ｂとを有する。第１車軸２Ａは、第１車輪１Ａの中心部に固定されている。これにより、第１車輪１Ａは、第１車軸２Ａと一体となって回転する。第１車輪１Ａの回転の中心は、第１車軸２Ａの軸心である。同様に、第２車軸２Ｂは、第２車輪１Ｂの中心部に固定されている。これにより、第２車輪１Ｂは、第２車軸２Ｂと一体となって回転する。第２車輪１Ｂの回転の中心は、第２車軸２Ｂの軸心である。第１車軸２Ａの軸心と、第２車軸２Ｂの軸心は互いに一致している（すなわち、同一直線上にある）。

次に、駆動輪１００の動作例を説明する。まず、第１クラッチ１３が、第１モータ１０の軸部１１と減速装置４０の軸部４３とを連結して第１接続状態にある場合を想定する。この場合、第１モータ１０が駆動すると、第１モータ１０の軸部１１の回転は、第１クラッチ１３と、減速装置４０と、デファレンシャルギア５０とを介して、第１連結部７０Ａの第１プーリ７１Ａと、第２連結部７０Ｂの第１プーリ７１Ｂとにそれぞれ伝達される。第１連結部７０Ａにおいて、第１プーリ７１Ａが回転すると、その回転はベルト７３Ａを介して第２プーリ７２Ａに伝達される。第２プーリ７２Ａが回転すると、その回転は第１車軸２Ａに伝達される。これにより、第１車輪１Ａは、第１車軸２Ａの軸心を中心に回転する。同様に、第２連結部７０Ｂにおいて、第２プーリ７２Ｂが回転すると、その回転はベルト７３Ｂを介して第２プーリ７２Ｂに伝達される。第２プーリ７１Ｂが回転すると、その回転は第２車軸２Ｂに伝達される。これにより、第２車輪１Ｂは、第２車軸２Ｂの軸心を中心に回転する。このようにして、第１モータ１０の動力は車輪１に伝達される。

次に、第１クラッチ１３が、第１モータ１０の軸部１１と減速装置４０の軸部４３とを切り離して第１非接続状態にある場合を想定する。この場合、第１モータ１０が駆動しても、第１モータ１０の軸部１１の回転は、減速装置４０の軸部４３には伝達されない。このため、第１モータ１０の動力は車輪１に伝達されない。

次に、第２クラッチ２３が、第２モータ２０の軸部２１と操舵部３０の軸部３３とを連結して第２接続状態にある場合を想定する。この場合、第２モータ２０が駆動すると、第２モータ２０の軸部２１の回転は、第２クラッチ２３を介して、操舵部３０の軸部３３に伝達される。操舵部３０において、軸部３３が回転すると、その回転は入力傘歯車３１を介して出力傘歯車３２に伝達される。これにより、出力傘歯車３２と、出力傘歯車３２に固定されている操舵アーム部３４は、軸部４３の軸心４３ｃを中心に回転する。また、操舵アーム部３４には、デファレンシャルギア５０の軸部５５、５６が通されている。このため、軸部５５、５６は、軸部４３の軸心４３ｃを中心に、操舵アーム部３４と一体となって回転する。

また、軸部５５は、連結アーム部７４Ａを介して第１車軸２Ａに連結されている。軸部５６は、連結アーム部７４Ｂを介して第２車軸２Ｂに連結されている。これにより、第１車輪１Ａと第２車輪１Ｂは、軸部４３の軸心４３ｃを中心に、操舵アーム部３４と一体となって回動する。このようにして、第２モータ２０の動力は車輪１に伝達される。

次に、第２クラッチ２３が、第２モータ２０の軸部２１と操舵部３０の軸部３３とを切り離して第２非接続状態にある場合を想定する。この場合、第２モータ２０が駆動しても、第２モータ２０の軸部２１の回転は、操舵部３０の軸部３３には伝達されない。このため、第２モータ２０の動力は車輪１に伝達されない。

図３は、実施形態において車輪が旋回する様子を模式的に示す平面図である。図３に示すように、車輪１の旋回軸である軸部４３の軸心４３ｃは、平面視で、車輪１の接地領域１ｐから離れたオフセット位置にある。このため、図３のステップＳＴ１からＳＴ５に示すように、駆動輪１００は、車輪１の回転と旋回とを同時に行いながら、車輪１の進行方向ｄｉｒをＸ軸方向からＹ軸方向へ変更することができる。このように、駆動輪１００は、任意の方向に移動、旋回が可能であり、車輪１の進行方向ｄｉｒを短時間で変更することができる。

図４及び図５は、実施形態に係る台車の構成例を示す斜視図である。図６は、実施形態に係る台車の構成例を示すブロック図である。図４から図６に示すように、実施形態に係る台車２００は、駆動輪１００と、従動輪１１０と、基部１２０と、取手部１３０と、制御装置２１０と、電源２２０とを備える。基部１２０は、例えば鋼製のフレームである。基部１２０に、駆動輪１００と従動輪１１０とが取り付けられている。例えば、図４及び図５に示すように、台車２００の進行方向ｄｉｒの前方側において、基部１２０の両側部に従動輪１１０がそれぞれ１つずつ取り付けられている。また、進行方向ｄｉｒの後方側において、基部１２０の両側部に駆動輪１００がそれぞれ１つずつ取り付けられている。また、取手部１３０は、基部１２０の後方側の端部に取り付けられている。また、図示しないが、制御装置２１０及び電源２２０も、基部１２０にそれぞれ取り付けられている。

図６に示すように、制御装置２１０は、図示しない操作部から送信されてくる制御信号ｓｉｇに基づいて、駆動輪１００の動作を制御する機能を備える。例えば、制御装置２１０は、配線を介して駆動輪１００と電源２２０とにそれぞれ接続している。制御装置２１０には電源２２０から電流が供給される。制御装置２１０は、制御信号ｓｉｇに基づいて、第１モータ１０、第１ブレーキ１２、第１クラッチ１３、第２モータ２０、第２ブレーキ２２及び第２クラッチ２３にそれぞれ電流を供給する。これにより、制御装置２１０は、第１モータ１０、第１ブレーキ１２、第１クラッチ１３、第２モータ２０、第２ブレーキ２２及び第２クラッチ２３の各動作を制御する。図６に示すように、台車２００が複数の駆動輪１００を有する場合、制御装置２１０は、複数の駆動輪１００を個々に制御する。

以上説明したように、実施形態に係る駆動輪１００は、車輪１と、車輪１を回転させる第１駆動部（例えば、第１モータ１０）と、第１モータ１０の第１出力軸（例えば、軸部１１）が車輪１の車軸２に接続される第１接続状態と、軸部１１が車軸２に接続されない第１非接続状態とを切り替える第１切り替え装置（例えば、第１クラッチ１３）と、旋回軸（例えば、軸心４３ｃ）を中心に車輪１を旋回させる操舵部３０と、操舵部３０を動作させる第２駆動部（第２モータ２０）と、第２モータ２０の第２出力軸（例えば、軸部２１）が操舵部３０に接続される第２接続状態と、軸部２１が操舵部３０に接続されない第２非接続状態とを切り替える第２切り替え装置（例えば、第２クラッチ２３）と、を備える。

これによれば、第１接続状態では、第１モータ１０の動力が車輪１に伝達される。これにより、駆動輪１００を備える台車２００は自力で走行することができる。第１非接続状態では、車輪１は、第１モータ１０の軸部１１から切り離される。これにより、作業者は、台車２００を手動操作で（例えば、手で押して）移動させることができる。また、第２接続状態では、第２モータ２０の動力が操舵部３０に伝達される。これにより、台車２００は自力で進行方向ｄｉｒ（操舵角）を変えることができる。第２非接続状態では、車輪１は、第２モータ２０の軸部２１から切り離される。これにより、作業者は、台車２００の進行方向ｄｉｒを手動操作で変えることができる。

例えば、第１接続状態且つ第２接続状態の場合、台車２００は、自力で全方向に移動することができる。また、第１非接続状態且つ第２非接続状態の場合、作業者は、台車２００を手で押しながら全方向に移動させることができる。このように、実施形態に係る駆動輪１００及び台車２００は、自動走行と手動操作の切り替えが可能である。

また、駆動輪１００は、オムニホイールではなく、全方向に移動可能な双輪タイプの車輪１を有する。駆動輪１００は、車輪１の全体の径で段差を乗り越えるため、段差の乗り越えが容易であり、走行性能が高い。このように、駆動輪１００は、自動走行と手動操作の切り替えが可能である。駆動輪１００は、自動走行におけるホロノミックな全方向移動機能を有する。また、駆動輪１００は、手動走行時には、通常の手動台車と同等な段差踏破能力と、振動及び騒音の静粛性とを達成することができる。

また、オムニホイールは、フリーローラを滑らせながら全方向に移動するため、走行の効率が低い。これに対して、駆動輪１００は、車輪１をグリップさせながら全方向に移動するため、効率の良い走行が可能である。

また、駆動輪１００は、第１モータ１０の軸部１１と車軸２とを接続するデファレンシャルギア５０、を備える。車輪１は、第１車輪１Ａと、第１車輪１Ａと並んで配置される第２車輪１Ｂと、を有する。第１車輪１Ａの第１車軸２Ａ及び第２車輪１Ｂの第２車軸２Ｂよりもデファレンシャルギア５０の方が、第１モータ１０に近い位置にある。これによれば、走行面（例えば、床面）からデファレンシャルギア５０までの距離が大きく確保されるので、駆動輪１００は走行性能をさらに高めることができる。

また、駆動輪１００は、車輪１を第１モータ１０から離れる方向に付勢する弾性体（例えば、圧縮ばね７５Ａ、７５Ｂ）、を備える。車輪１よりも圧縮ばね７５Ａ、７５Ｂの方が、第１モータ１０に近い位置にある。これによれば、圧縮ばね７５Ａ、７５Ｂは、車輪１を走行面に押圧することができる。また、圧縮ばね７５Ａ、７５Ｂは、走行面から車輪１に伝わる衝撃や、振動を緩和することができる。これにより、圧縮ばね７５Ａ、７５Ｂは、駆動輪１００の走行性能をさらに高めることができる。

また、第１連結部７０Ａは、第１モータ１０の軸部１１の回転が伝達される第１プーリ７１Ａと、第１車軸２Ａに取り付けられる第２プーリ７２Ａと、第１プーリ７１Ａの回転を第２プーリ７２Ａに伝達するベルト７３Ａと、を有する。第２連結部７０Ｂは、第１モータ１０の軸部１１の回転が伝達される第１プーリ７１Ｂと、第２車軸２Ｂに取り付けられる第２プーリ７２Ｂと、第１プーリ７１Ｂの回転を第２プーリ７２Ｂに伝達するベルト７３Ｂと、を有する。これによれば、第１モータ１０の軸部１１の回転が第１車軸２Ａと第２車軸２Ｂとに効率よく伝達される。

実施形態に係る台車２００は、上記の駆動輪１００と、駆動輪１００が取り付けられる基部１２０と、を備える。これによれば、自動走行と手動操作の切り替えが可能で、且つ、走行性能に優れた台車２００を提供することができる。

（変形例）
上記の実施形態では、車輪１が双輪であることを説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されるものではない。車輪１は、単輪であってもよい。図７は、実施形態の変形例に係る駆動輪を示す模式図である。図７に示すように、駆動輪１００Ａは、車輪１と、第１モータ１０と、第１ブレーキ１２と、第１クラッチ１３と、第２モータ２０と、第２ブレーキ２２と、第２クラッチ２３と、操舵部３０と、減速装置４０と、連結部７０とを備える。駆動輪１００Ａにおいて、車輪１は単輪である。このため、駆動輪１００Ａには、デファレンシャルギアは設けられていない。

減速装置４０の出力傘歯車４２の径方向における中心部には、減速装置４０の出力軸である軸部５６Ａが固定されている。軸部５６Ａと車軸２は、１つの連結部７０で連結されている。例えば、連結部７０は、軸部５６Ａに固定される第１プーリ７１、車軸２に固定される第２プーリ７２と、第１プーリ７１と第２プーリ７２とに架け渡されるベルト７３と、を有する。第１プーリ７１の回転は、ベルト７３を介して第２プーリ７２に伝達される。

操舵部３０の操舵アーム部３４には、軸部５６Ａと車軸２とが通されている。図示しないが、操舵アーム部３４と軸部５６Ａとの間には、軸受が介在している。これにより、軸部５６Ａは、操舵アーム部３４に対して回転可能となっている。また、操舵アーム部３４と車軸２との間にも、軸受が介在している。これにより、車軸２は、操舵アーム部３４に対して回転可能となっている。

駆動輪１００Ａでは、操舵アーム部３４が、軸部５６Ａと車軸２とを連結している。これにより、軸部５６Ａと車軸２との間が一定の距離に保持される。また、車軸２及び車輪１は、軸部４３の軸心４３ｃを中心に、操舵アーム部３４と一体となって回転する。

このような構成であっても、上記の実施形態と同様に、駆動輪１００Ａ、及び、駆動輪１００Ａを備える台車２００は、自動走行と手動操作の切り替えが可能である。また、駆動輪１００Ａは、オムニホイールではなく、全方向に移動可能な単輪タイプの車輪１を有する。駆動輪１００Ａは、車輪１全体の径で段差を乗り越えるため、段差の乗り越えが容易であり、走行性能が高い。駆動輪１００Ａは、自動走行におけるホロノミックな全方向移動機能を有する。また、駆動輪１００Ａは、手動走行時には、通常の手動台車と同等な段差踏破能力と、振動及び騒音の静粛性とを達成することができる。

１ 車輪
１Ａ 第１車輪
１Ｂ 第２車輪
２ 車軸
２Ａ 第１車軸
２Ｂ 第２車軸
１０ 第１モータ
１２ 第１ブレーキ
１３ 第１クラッチ
２０ 第２モータ
２２ 第２ブレーキ
２３ 第２クラッチ
３０ 操舵部
３４ 操舵アーム部
４０ 減速装置
５０ デファレンシャルギア
７０ 連結部
７０Ａ 第１連結部
７０Ｂ 第２連結部
７１、７１Ａ、７１Ｂ 第１プーリ
７２、７２Ａ、７２Ｂ 第２プーリ
７３、７３Ａ、７３Ｂ ベルト
７４Ａ、７４Ｂ 連結アーム部
１００、１００Ａ 駆動輪
１１０ 従動輪
２００ 台車

Claims (6)

1. 車輪と、
   前記車輪を回転させる第１駆動部と、
   前記第１駆動部の第１出力軸が前記車輪の車軸に接続される第１接続状態と、前記第１出力軸が前記車軸に接続されない第１非接続状態とを切り替える第１切り替え装置と、
   旋回軸を中心に前記車輪を旋回させる操舵部と、
   前記操舵部を動作させる第２駆動部と、
   前記第２駆動部の第２出力軸が前記操舵部に接続される第２接続状態と、前記第２出力軸が前記操舵部に接続されない第２非接続状態とを切り替える第２切り替え装置と、を備える
   駆動輪。
2. 前記第１出力軸と前記車軸とを接続するデファレンシャルギア、をさらに備え、
   前記車輪は、
   第１車輪と、
   前記第１車輪と並んで配置される第２車輪と、を有し、
   前記第１車輪の第１車軸及び前記第２車輪の第２車軸よりも前記デファレンシャルギアの方が、前記第１駆動部に近い位置にある、請求項１に記載の駆動輪。
3. 前記車輪を前記第１駆動部から離れる方向に付勢する弾性体、をさらに備え、
   前記車輪よりも前記弾性体の方が、前記第１駆動部に近い位置にある、請求項１又は２に記載の駆動輪。
4. 前記第１出力軸の回転が伝達される第１プーリと、
   前記車軸に取り付けられる第２プーリと、
   前記第１プーリの回転を前記第２プーリに伝達するベルトと、をさらに備える請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動輪。
5. 車輪と、
   前記車輪を回転させる第１駆動部と、
   前記第１駆動部の第１出力軸と前記車輪の車軸とを接続するデファレンシャルギアと、
   旋回軸を中心に前記車輪を旋回させる操舵部と、
   前記操舵部を動作させる第２駆動部と、を備え、
   前記車輪は、
   第１車輪と、
   前記第１車輪と並んで配置される第２車輪と、を有し、
   前記第１車輪の第１車軸及び前記第２車輪の第２車軸よりも前記デファレンシャルギアの方が、前記第１駆動部に近い位置にある、駆動輪。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動輪と、
   前記駆動輪が取り付けられる基部と、を備える台車。

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