JP2020172207A - 履帯駆動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】走行時に生じる振動を低減することができる。【解決手段】車体と、複数の履板と、前記履板の端部同士を回動可能に接続する接続部とを含み、前記履板が無端上で接続された履帯と、前記車体に回転可能に支持された複数の車輪を有し、前記履帯を内側から支持し、前記履帯とともに回転する車輪ユニットと、を備え、前記車輪は、前記履帯を介して前記路面と設置する複数の接地輪を含み、前記接続部と隣接する前記接続部の距離である履帯幅をαとし、隣接する前記接地輪の間隔をβとし、γはα未満の距離とし、整数であるｙを、３≦ｙ≦１４とした場合、β＝（α×ｙ）＋γを満たす。【選択図】図１

Description

本開示は、履帯で走行する履帯駆動車両に関するものである。

履帯駆動車両は、複数の履板を回動可能な状態で接続した無端ベルトとなる履帯を回転させて、走行する車両である。例えば、特許文献１には、車両フレームの前後に設けられたスプロケットにクローラを掛け渡し、かつ車両フレームに支持されたアームに支持された前後対となった複数対のローラによりクローラを裏面より接地面に対し支える転輪構造において、アームは車両フレームに揺動自在に支持された複数の上部アームと、これらの上部アームの前後部に揺動自在に支持されてその前部及び後部にローラを支持する下部アームとからなり、対となったローラの前後の間隔をクローラのピッチの整数倍以外とすると共に、前後の下部アームにおいてその各々の上端部の上下変位の位相を逆位相とした構造が記載されている。

特許第３０３５０４２号公報

履帯駆動車両は、走行時に履帯が車輪と路面に挟まれる。また、履帯は、複数の履板が接続されている。履帯駆動車両は、車輪と路面との間を、履板同士の接続部が周期的に通過することで、履帯駆動車両が振動する。履帯駆動車両の振動が大きくなると、筐体が疲労し故障の原因になったり、負荷が大きくなり部品が消耗したり、乗り心地に影響を与える場合がある。

本件は、上述した課題を解決するものであり、走行時に生じる振動を低減することができる履帯駆動車両を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための一実施形態の履帯駆動車両は、車体と、複数の履板と、前記履板の端部同士を回動可能に接続する接続部とを含み、前記履板が無端上で接続された履帯と、前記車体に回転可能に支持された複数の車輪を有し、前記履帯を内側から支持し、前記履帯とともに回転する車輪ユニットと、を備え、前記車輪は、前記履帯を介して路面と設置する複数の接地輪を含み、前記接続部と隣接する前記接続部の距離である履帯幅をαとし、隣接する前記接地輪の間隔をβとし、γはα未満の距離とし、ｙを、３≦ｙ≦１４とした場合、β＝（α×ｙ）＋γを満たす。

前記車輪ユニットは、隣接する前記接地輪ごとに、前記γの値が異なる値としてもよい。

前記車輪ユニットは、隣接する前記接地輪ごとの、前記γの値が同じ値としてもよい。

前記車輪ユニットは、前記接地輪の数がｎであり、
前記γが、０．９×（（ｎ−１）／α）≦γ≦１．１×（（ｎ−１）／α）を満たすことが好ましい。

前記車輪ユニットは、少なくとも１つの隣接する前記接地輪のｙの値が、他の隣接する前記接地輪と異なることが好ましい。

前記車輪ユニットは、前記接地輪の配列方向において、中央側に配置された隣接する前記接地輪の間隔が、端部側に配置された隣接する前記接地輪の間隔よりも、広いことが好ましい。

前記車輪ユニットは、前記ｙの差が、３以下であることが好ましい。また、前記車輪ユニットは、整数であるｙが、４≦ｙ≦１０であることが好ましい。また、履帯駆動車両は、１５ｋｍ／ｈ以上で走行可能であることが好ましい。また、履帯は、接続部が、前記車輪ユニットの車輪を通過する周期が２０Ｈｚ以上であることが好ましい。

前記接地輪と前記車体とを接続するサスペンションを有することが好ましい。

前記履板は、表面に緩衝体が配置されていることが好ましい。

本発明の履帯駆動車両によれば、走行時に生じる振動を低減することができる。

図１は、本実施形態の履帯駆動車両を表す概略側面図である。 図２は、履帯の一部を拡大して示す拡大図である。 図３は、他の実施形態の履帯駆動車両を表す概略側面図である。

以下に添付図面を参照して、本実施形態に係る履帯駆動車両の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本実施形態の履帯駆動車両を表す概略側面図である。図２は、履帯の一部を拡大して示す拡大図である。図１に示す本実施形態の履帯駆動車両１０は、車体１２と、走行装置１４と、を有する。

車体１２は、履帯駆動車両１０の操縦者が乗車する筐体である。車体１２は、走行装置１４の原動力となる駆動源、駆動源を駆動させるエネルギーを供給するエネルギー源、操縦者が走査する操作部等を含んでいる。また、車体１２は、履帯駆動車両１０の各種機能を実行する機能部を備えていてもよい。機能部としては、資材を搭載する搭載部や、操縦者以外を乗車させる座席や、周囲への作業を行うロボットアームや、周囲の状況を検出するセンサ等が例示される。なお、本実施形態では、操縦者が乗車する場合で説明するが、駆動源や走行装置１４を遠隔操作する操作機能を搭載し、無人で走行可能としてもよい。

走行装置１４は、車輪ユニット１６と、履帯１８と、サスペンション２０と、を有する。走行装置１４は、車輪ユニット１６と、履帯１８と、サスペンション２０と、を含むユニットを２つ有し、それぞれのユニットが、車体１２の側面に設けられている。つまり、車体１２の対向する側面には、車輪ユニット１６と、履帯１８と、サスペンション２０と、を含むユニットが配置されている。図１では、２つのユニットのうち一方を示している。

車輪ユニット１６は、複数の車輪で履帯１８の軌道を形成する。車輪ユニット１６は、接地輪２２と、駆動輪２４、２６と、従動輪２８と、を含む。接地輪２２は、車輪ユニット１６の中で、鉛直方向下側に配置されている。本実施形態の車輪ユニット１６は、４つの接地輪２２を有する。４つの接地輪２２は、車体１２の前後方向（直進方向）に沿って並んでいる。また、接地輪２２は、サスペンション２０を介して車体１２に回転可能な状態で支持される。

駆動輪２４は、車体１２の前後方向（直進方向）において、接地輪２２よりも前側で、かつ、鉛直方向上側に配置されている。駆動輪２４は、車体１２に回転可能な状態で支持される。駆動輪２４は、車体１２に設けられた駆動源と連結し、駆動源の駆動力により回転される。駆動輪２４と駆動源とは、ギヤやベルト等の伝達機構で動力が伝達される。

駆動輪２６は、車体１２の前後方向（直進方向）において、接地輪２２よりも後ろ側で、かつ、鉛直方向上側に配置されている。駆動輪２６は、車体１２に回転可能な状態で支持される。駆動輪２６は、車体１２に設けられた駆動源と連結し、駆動源の駆動力により回転される。駆動輪２６と駆動源とは、ギヤやベルト等の伝達機構で動力が伝達される。

車輪ユニット１６は、本実施形態では、３つの従動輪２８を有する。３つの従動輪２８は、駆動輪２４と駆動輪２６との間で、かつ、接地輪２２よりも鉛直方向上側に配置されている。従動輪２８は、車体１２に回転可能な状態で支持される。４つの接地輪２２は、車体１２の前後方向（直進方向）に沿って並んでいる。

車輪ユニット１６は、駆動輪２４と駆動輪２６との間の高さが異なる位置に接地輪２２と従動輪２８が配置されており、各車輪の外周面で、履帯１８を所定の張力で外側に張ることで支持する。また、車輪ユニット１６は、接地輪２２を駆動輪としても従動輪としてもよい。また、車輪ユニット１６は、例えば、従動輪２８の位置を調整可能とし、履帯１８の軌道を調整可能とし、履帯１８を張る力を調整可能としてもよい。

次に、履帯１８は、複数の履板４０と、履板４０同士を接続する接続部４２と、緩衝体４４と、を有する。履板４０は、板状の部材であり、列状に配置されている。接続部４２は、隣接する履板４０同士を回動可能な状態で接続する。接続部４２は、例えば、ピンであり、履板４０の接続位置に設けられた穴に挿入される。接続部４２は、履板４０の一部でもよい。例えば、履板４０の一方を凸形状とし、他方を凹部とし、凸部と凹部を嵌合させた構造としてもよい。緩衝体４４は、履板４０の回転方向外側の表面に配置されている。緩衝体４４は、ゴム等弾性材料で形成されている。

履帯１８は、複数の履板４０の両端が、接続部４２で隣接する履板４０と回動可能な状態で接続され、無端のベルト形状となる。履帯１８は、車輪ユニット１６の車輪の外周で形成される軌道に配置される。なお、本実施形態では、履板４０の表面に緩衝体４４を設けたが、緩衝体４４を設けなくてもよい。

サスペンション２０は、従動輪２２と車体１２とを接続する。サスペンション２０は、それぞれの従動輪２２に設けられている。サスペンション２０は、支持棒５２と、減衰器５４と、を有する。支持棒５２は、一方の端部が車体１２に回動可能な状態で支持され、他方の端部に従動輪２２を回動可能な状態で維持する棒状の部材である。支持棒５２は、剛体である。減衰器５４は、車体１２と支持棒５２との間に配置される。減衰器５４は、オイルダンパ等であり、従動輪２２と車体１２との間に力が加わり、支持棒５２が車体１２側を支点として回転する力が加わると、その力を減衰し、かつ、基準位置に戻す復元力を加える。

履帯駆動車両１０は、以上のような構成であり、履帯１８の外周面のうち接地輪２２で挟まれた領域が、路面と接する。これにより、接地輪２２と接する部分の履帯１８は、接地輪２２と、路面で挟まれる。履帯駆動車両１０は、車輪ユニット１６の駆動輪２４、２６を回転させると、駆動輪２４、２６と共に履帯１８が回転する。また、履帯１８と共に、接地輪２２、従動輪２８も回転する。履帯駆動車両１０は、履帯１８を回転させることで、路面に対して、車体１２を移動させることができる。履帯駆動車両１０は、２つのユニットの履帯１８を同じ方向に回転させることで、前進、後進ができ、２つのユニットの履帯１８を同じ方向で速度差が生じた状態で回転させることで、曲がることができ、２つのユニットの履帯１８を逆方向に回転させることで、その場で回転することができる。

ここで、本実施形態の履帯駆動車両１０は、接続部４２と隣接する接続部４２の距離である履帯幅をαとし、隣接する接地輪２２の間隔をβとした場合、β＝（α×ｙ）＋γを満たす。ここで、γは、α未満の距離であり、整数であるｙを、３≦ｙ≦１４とする。ここで、ｙは、接地輪２２と隣接する接地輪２２の間に配置される履帯の枚数の整数分に相当する。

つまり、履帯駆動車両１０は、接地輪２２が、履板４０の３枚分以上１５枚未満の距離離れている。また、履帯駆動車両１０は、接地輪２２と隣接する接地輪２２とが、履板４０の整数倍の距離に対して、距離γずれて配置されている。

本実施形態の履帯駆動車両１０は、走行装置１４の接地輪２２と履帯１８とが上記関係を満たす構造とすることで、履帯１８が一周回転する際に、通過する接地輪２２と路面とで挟まれた領域の位置を少なくすることができる。これにより、履帯駆動車両１０は、接地輪２２と路面との間を接続部４２が通過する回数を、走行装置１４全体として減らすことができ、振動の発生を抑制することができる。さらに、履帯駆動車両１０は接地輪２２の配置間隔が、履板４０の整数倍の距離に対して、距離γずれていることで、複数の接続部４２が同時に地輪２２と路面とで挟まれた領域を通過することを抑制できる。これにより、履帯駆動車両１０は、振動の発生を抑制することができ、また、生じる振動も小さくすることができる。

ここで、車輪ユニット１６は、隣接する接地輪２２ごとに、γの値が異なるようにしてもよい。これにより、配置の自由度を高くすることができる。また、車輪ユニット１６は、隣接する接地輪２２ごとの、γの値が同じ値としてもよい。これにより、履帯幅に対するずれ量を一定にすることができ、走行装置１４全体として、路面と接地輪２２との間を接続部が周期的に通過するようにすることができる。

また、上記式の値ｙを、３≦ｙ≦１４としたが、４≦ｙ≦１０とすることが好ましい。これにより、配置間隔をより広くすることができ、振動の発生を抑制することができる。

また、履帯駆動車両１０は、接地輪２２と車体１２とを接続するサスペンション２０を設けることで、走行に路面から接地輪２２に向けて入力される振動の発生を好適に抑制することができる。また、さらに上記関係を満足しつつ、サスペンション２０があることで、振動を好適に抑制することができる。

また、履帯駆動車両１０は、履板４０の表面に緩衝体４４を設けることで、走行時に路面に与える衝撃を低減することができ、走行の振動を抑制することができる。

また、車輪ユニット１６は、接地輪２２の数をｎとした場合、γが、０．９×（（ｎ−１）／α）≦γ≦１．１×（（ｎ−１）／α）を満たすことが好ましい。このように、ずれ量を接地輪２２の数に基づいて上記式で設定することで、路面と接地輪２２との間を接続部が通過するタイミングを１周期の中で、ずらすことができる。

また、本実施形態の車輪ユニット１６は、接地輪２２の配列方向において、中央側に配置された隣接する接地輪２２の間隔が、端部側に配置された隣接する接地輪２２の間隔よりも、広い。これにより、走行安定性をより高くすることができる。

さらに、車輪ユニット１６は、少なくとも１つの隣接する接地輪２２のｙの値が、他の隣接する接地輪２２と異なるようにしてもよい。これにより設計自由度を高くすることができる。車輪ユニット１６は、ｙの差が、３以下であることが好ましい。これにより、一部の接地輪に荷重が集中することを抑制できる。

図３は、他の実施形態の履帯駆動車両を表す概略側面図である。図３に示す履帯駆動車両１０ａは、従動輪２２の配置間隔以外は、基本的に、図１に示す履帯駆動車両１０と同様である。以下、履帯駆動車両１０ａに特有の点を説明する。

履帯駆動車両１０ａは、接地輪２２の間隔が、それぞれ距離β_１、β_２、β_３である。この３つの距離が、β_１＝β_２＝β_３となる。このように、履帯駆動車両１０ａは、接地輪２２の間隔を同じ間隔としてもよい。この場合も、距離β_１＝β_２＝β_３が、上記βの関係を満たすことで、振動の発生を抑制することができ、履帯駆動車両１０ａを高くすることができる。また、この場合、車輪ユニットは、隣接する前記接地輪ごとのγの値が同じ値となる。

３つの距離が、β_１＝β_２＝β_３とした場合、上述したように、車輪ユニット１８が接地輪の数がｎであり、γが、０．９×（（ｎ−１）／α）≦γ≦１．１×（（ｎ−１）／α）を満たす構造とすることで、振動の発生を好適にずらすことができる。

履帯駆動車両１０は、高速走行する車両に適用する場合、より効果を得ることができる。具体的には、３０ｋｍ／ｈで走行する車両である場合、走行時の振動、負荷が大きくなるため、上記関係を満たす構造とすることで、振動を好適に抑制することができる。ここで、履帯駆動車両１０は、１５ｋｍ／ｈ以上で走行可能な車両である、つまり、最高速度が１５ｋｍ／ｈ以上である場合、振動を好適に抑制することができる。さらに、履帯駆動車両１０は、３０ｋｍ／ｈ以上で走行可能な車両である、つまり、最高速度が３０ｋｍ／ｈ以上である場合、振動を好適に抑制することができる。

また、履帯駆動車両１０は、設計時の最高速度で走行した場合に、履帯１８の接続部４２が、従動輪２２を通過する周期が、１００Ｈｚ以上１８０Ｈｚ以下となる場合も好適に振動を抑制することができる。また、上記では最高速度で示したが、履帯駆動車両１０は、履帯１８の接続部４２が、従動輪２２を通過する周期が、２０Ｈｚ以上となる場合に好適に振動を抑制することができる。したがって、本実施形態の履帯駆動車両１０は、履帯１８の接続部４２が従動輪２２を通過する周期が、２０Ｈｚ以上となる関係で走行する場合、振動を好適に抑制して、走行を行うことができる。

１０ 履帯駆動車両
１２ 車体
１４ 走行装置
１６ 車輪ユニット
１８ 履帯
２０ サスペンション
２２ 接地輪（車輪）
２４、２６ 駆動輪（車輪）
２８ 従動輪（車輪）
４０ 履板
４２ 接続部
４４ 緩衝体
５２ 支持棒
５４ 減衰器

Claims (12)

1. 車体と、
   複数の履板と、前記履板の端部同士を回動可能に接続する接続部とを含み、前記履板が無端上で接続された履帯と、
   前記車体に回転可能に支持された複数の車輪を有し、前記履帯を内側から支持し、前記履帯とともに回転する車輪ユニットと、を備え、
   前記車輪は、前記履帯を介して路面と設置する複数の接地輪を含み、
   前記接続部と隣接する前記接続部の距離である履帯幅をαとし、隣接する前記接地輪の間隔をβとし、γはα未満の距離とし、整数であるｙを、３≦ｙ≦１４とした場合、β＝（α×ｙ）＋γを満たす履帯駆動車両。
2. 前記車輪ユニットは、隣接する前記接地輪ごとに、前記γの値が異なる請求項１に記載の履帯駆動車両。
3. 前記車輪ユニットは、隣接する前記接地輪ごとの、前記γの値が同じ値である請求項１に記載の履帯駆動車両。
4. 前記車輪ユニットは、前記接地輪の数がｎであり、
   前記γが、０．９×（（ｎ−１）／α）≦γ≦１．１×（（ｎ−１）／α）を満たす請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の履帯駆動車両。
5. 前記車輪ユニットは、少なくとも１つの隣接する前記接地輪のｙの値が、他の隣接する前記接地輪と異なる請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の履帯駆動車両。
6. 前記車輪ユニットは、前記接地輪の配列方向において、中央側に配置された隣接する前記接地輪の間隔が、端部側に配置された隣接する前記接地輪の間隔よりも、広い請求項５に記載の履帯駆動車両。
7. 前記車輪ユニットは、前記ｙの差が、３以下である請求項５または請求項６に記載の履帯駆動車両。
8. 前記車輪ユニットは、整数であるｙが、４≦ｙ≦１０である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の履帯駆動車両。
9. １５ｋｍ／ｈ以上で走行可能である請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の履帯駆動車両。
10. 前記履帯は、接続部が、前記車輪ユニットの車輪を通過する周期が２０Ｈｚ以上である請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の履帯駆動車両。
11. 前記接地輪と前記車体とを接続するサスペンションを有する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の履帯駆動車両。
12. 前記履板は、表面に緩衝体が配置されている請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の履帯駆動車両。

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