JP2023018719A - Wheel and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車輪及び車両に関する。 The present invention relates to wheels and vehicles.
自律走行搬送ロボット(AMR;Autonomous Mobile Robot)、無人搬送台車(AGV;Auto Guided Vehicle)、搬送用カート、電動車いす、掃除ロボット、パートナーロボット等の自走車に搭載される駆動輪には、走行路に存在する段差、凹凸、傾斜部、階段等の障害物の乗り越え及び昇降を行う技術が求められている。特許文献1には、走行輪の周方向に分割され走行輪の径方向外側に出退開閉可能に支持された複数の分割部を、選択的に突出展開して段差に係合させることで、段差を乗り越える車輪の構造が開示されている。また、特許文献2には、閉じ回転位置では転動周面を形成し、展開回転位置では転動周面外へ突出する、周方向所定間隔で設けられる複数の転動爪体を備える車輪の構造が開示されている。
Autonomous mobile robots (AMR), auto guided vehicles (AGV), carts for transportation, electric wheelchairs, cleaning robots, partner robots, and other self-propelled vehicles are equipped with driving wheels. There is a demand for technology for overcoming and ascending obstacles such as steps, unevenness, slopes, and stairs present on roads. In
しかしながら、特許文献1の車輪は、車輪側にそれぞれの分割部に対する変形用のアクチュエータが配置されるため、駆動源から回転するアクチュエータへの伝達部の機構が複雑である。また、特許文献2の車輪は、車輪の外輪自体を変形させるため、外輪が完全な円にならず、走行時の安定性に問題がある。
However, in the wheel disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、単純な構造で、平地走行時の安定性を維持しつつ段差を乗り越えることができる車輪及び車両を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a wheel and a vehicle that have a simple structure and that are capable of overcoming bumps while maintaining stability when traveling on flat ground.
本発明の一態様に係る車輪は、車軸回りに回動可能な車輪本体と、前記車輪本体の外周より径方向内側に収容される収容位置と前記車輪本体の外周より径方向外側に一部が突出する突出位置との間で前記車輪本体に対して前記車軸に平行な腕回転軸回りに回動可能な腕部材と、前記腕部材を前記車輪本体と一体的に回動させる状態と前記車輪本体に対して相対回動させる状態とを切り替え可能な腕作動機構と、を備え、前記腕作動機構は、前記車輪本体に対して前記車軸に沿って直動可能かつ前記車輪本体と一体的に前記車軸回りに回動する直動軸部材と、前記直動軸部材の直動に伴って前記腕部材を前記腕回転軸回りに回動させる回転伝達部材と、前記車輪本体が前記車軸回りに回動している状態において、前記直動軸部材が前記車輪本体に対して直動する状態と、前記直動軸部材が前記車輪本体に対して移動しない状態と、を切り替え可能な直動作動機構と、を備える。 A wheel according to one aspect of the present invention includes a wheel body rotatable around an axle, a housing position housed radially inward from the outer periphery of the wheel body, and a portion radially outward from the outer periphery of the wheel body. an arm member rotatable about an arm rotation axis parallel to the axle with respect to the wheel body between the protruding protruding position, a state in which the arm member is rotated integrally with the wheel body, and the wheel an arm actuating mechanism capable of switching between a state in which it is rotated relative to the main body, the arm actuating mechanism being capable of moving linearly along the axle with respect to the wheel body and integrally with the wheel body. a linear motion shaft member that rotates about the axle; a rotation transmission member that rotates the arm member about the arm rotation shaft with the linear motion of the linear motion shaft member; and a wheel body that rotates about the axle. A linear motion capable of switching between a state in which the linear motion shaft member linearly moves with respect to the wheel body and a state in which the linear motion shaft member does not move with respect to the wheel body in a rotating state. a mechanism;
車輪は、平地走行時には、腕部材を車輪本体の外周より径方向内側に収容することによって車輪本体の外周が全周に亘って転動周面を構成するので、平地走行時の安定性を維持することができる。また、車輪は、段差走行時には、腕部材の一部を車輪本体の外周より径方向外側に突出することによって、腕部材が段差を捉えて走破することができる。腕部材は、直動軸部材を車軸方向に直動させるという単純な構造で、突出及び収容することができる。 When running on flat ground, the wheel maintains stability when running on flat ground because the outer periphery of the wheel body constitutes a rolling peripheral surface over the entire circumference by accommodating the arm members radially inward from the outer periphery of the wheel body. can do. In addition, when the wheel travels on a step, the arm member can catch the step and run over the step by protruding a part of the arm member radially outward from the outer circumference of the wheel body. The arm member can be protruded and accommodated with a simple structure in which the linear motion shaft member is linearly moved in the axle direction.
本発明の一態様に係る車輪は、前記回転伝達部材が、前記直動軸部材の直動に伴って前記車輪本体に対して前記車軸回りに相対回動し、前記車輪本体に対して一方向に相対回転すると前記腕部材の一部を前記車輪本体の外周より径方向外側に突出させる突出方向に前記腕部材を回転させ、前記車輪本体に対して前記一方向とは反対の他方向に相対回転すると前記腕部材を前記車輪本体の外周より径方向内側に収容させる収容方向に前記腕部材を回転させ、前記車輪本体に対して相対回動しない場合、前記腕部材の突出した状態又は収容された状態を維持する。 In the wheel according to one aspect of the present invention, the rotation transmission member rotates relative to the wheel body about the axle as the linear motion shaft member moves linearly, and rotates in one direction with respect to the wheel body. rotates the arm member in a projecting direction in which a part of the arm member projects radially outward from the outer periphery of the wheel body, and rotates the arm member in the other direction opposite to the one direction with respect to the wheel body. When the arm member is rotated in an accommodation direction in which the arm member is accommodated radially inward from the outer periphery of the wheel body when rotated, and when the arm member is not rotated relative to the wheel body, the arm member is in a protruded state or is accommodated. maintained.
回転伝達部材は、直動軸部材が車輪本体に対して車軸に沿って移動すると、移動方向及び移動量に応じて、車軸回りのいずれかの方向に所定量回転する。そして、腕部材は、回転伝達部材が車輪本体に対して車軸回りに回転すると、回転方向及び回転量に応じて、腕回転軸回りのいずれかの方向に所定量回転する。すなわち、腕部材は、直動軸部材が車輪本体に対して車軸に沿って移動すると、移動方向及び移動量に応じて、腕回転軸回りのいずれかの方向に所定量回転する。したがって、直動軸部材の移動方向及び移動量の制御の仕方によって、腕部材を突出方向に回転させる変形と、腕部材を収容方向に回転させる変形と、各状態の維持とを行うことができる。また、腕部材が収容された状態又は腕部材の一部が突出した状態を維持することができるので、車輪の意図しない変形を抑制でき、安定的な平地走行及び段差走行が可能である。 When the direct-acting shaft member moves along the axle with respect to the wheel body, the rotation transmission member rotates in any direction around the axle by a predetermined amount according to the direction and amount of movement. Then, when the rotation transmission member rotates about the axle with respect to the wheel body, the arm member rotates in any direction about the arm rotation axis by a predetermined amount depending on the direction and amount of rotation. That is, when the direct-acting shaft member moves along the axle with respect to the wheel body, the arm member rotates about the arm rotation axis by a predetermined amount depending on the direction and amount of movement. Therefore, depending on how to control the direction and amount of movement of the direct-acting shaft member, it is possible to transform the arm member to rotate in the protruding direction, transform the arm member to rotate in the housing direction, and maintain each state. . In addition, since the arm members can be maintained in a retracted state or in a state in which a portion of the arm members protrudes, unintended deformation of the wheels can be suppressed, and stable running on level ground and running on steps is possible.
本発明の一態様に係る車輪は、前記直動軸部材が、外周面に雄ねじ部を有し、前記回転伝達部材が、内周面に前記直動軸部材の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有し、かつ外周面に歯部を有し、前記腕部材が、軸心が前記腕回転軸に一致し前記回転伝達部材の歯部に噛み合う被伝達歯車を有する。 In the wheel according to one aspect of the present invention, the linear motion shaft member has a male threaded portion on an outer peripheral surface, and the rotation transmission member has a female threaded portion on an inner peripheral surface that is screwed with the male threaded portion of the linear motion shaft member. and a toothed portion on an outer peripheral surface, and the arm member has a transmitted gear whose axis coincides with the arm rotation shaft and meshes with the toothed portion of the rotation transmission member.
これにより、直動軸部材の車軸に沿った直動を、腕部材の腕回転軸回りの回転に伝達する際の力の損失を抑制しつつ、伝達経路の構造を簡素化できる。 As a result, the structure of the transmission path can be simplified while suppressing the loss of force when the linear motion of the linear motion shaft member along the axle is transmitted to the rotation of the arm member about the arm rotation axis.
本発明の一態様に係る車輪は、前記直動作動機構が、軸心が前記車軸と一致しかつ前記車軸回りに回動可能なねじシャフトと、前記直動軸部材に固定して設けられかつ前記ねじシャフトに螺合する送りねじナットと、前記ねじシャフトの前記車軸回りの回動を制動可能な作動用ブレーキと、を含み、前記ねじシャフトが、前記作動用ブレーキが作動していない状態では、前記直動軸部材及び前記送りねじナットの前記車軸回りの回動に伴って回動し、前記作動用ブレーキが作動している状態において、前記直動軸部材及び前記送りねじナットが車軸回りに回動する場合、前記直動軸部材及び前記送りねじナットを前記車軸に沿って直動させる。 In a wheel according to an aspect of the present invention, the linear motion mechanism includes a screw shaft whose axis coincides with the axle and is rotatable around the axle, and fixed to the linear motion shaft member, and a feed screw nut screwed onto the threaded shaft; and an operating brake capable of braking rotation of the threaded shaft about the axle, wherein the threaded shaft is in a state where the operating brake is not operating. , the direct-acting shaft member and the feed screw nut rotate as they rotate about the axle, and the direct-acting shaft member and the feed screw nut rotate about the axle in a state in which the operating brake is actuated; , the linear motion shaft member and the feed screw nut are linearly moved along the axle.
直動軸部材は、送りねじナットと共に、常に車輪本体と一体的に回動する。この状態でねじシャフトが作動用ブレーキによって制動されると、送りねじナットがねじシャフトに対して車軸回りに回動すると共に、送りねじナットのねじ山がねじシャフトのねじ山に導かれることで車軸に沿って直動する。これに伴い、送りねじナットと共に直動軸部材が車軸に沿って直動することにより、直動軸部材は、回転伝達部材を車輪本体に対して相対回動させる。すなわち、車輪本体が回転している状態において、作動用ブレーキを作動することにより、車輪本体の回転方向に応じて、腕部材を突出方向に回転させる変形、又は腕部材を収容方向に回転させる変形を行うことができる。また、直動軸部材の直動の制御を安価なブレーキによって行うため、コスト増加を抑制することができる。また、作動用ブレーキに必要とされる制動力は、ねじシャフトの回転を抑制することのみの制動力でよいため、小型のもので十分であり、車輪全体の小型化に寄与する。また、腕部材の変形及び維持は、作動用ブレーキの作動及び解除によって行い、腕部材の変形の方向が車輪本体の回転方向によって決まるので、簡単な制御で実現可能である。 The direct-acting shaft member always rotates integrally with the wheel body together with the feed screw nut. When the screw shaft is braked by the operating brake in this state, the feed screw nut rotates around the axle with respect to the screw shaft, and the screw thread of the feed screw nut is guided to the screw thread of the screw shaft. move straight along. Along with this, the direct-acting shaft member linearly moves along the axle together with the feed screw nut, so that the direct-acting shaft member rotates the rotation transmission member relative to the wheel body. That is, in a state in which the wheel body is rotating, by actuating the operating brake, depending on the rotation direction of the wheel body, the arm member is rotated in the protruding direction, or the arm member is rotated in the retracted direction. It can be performed. Moreover, since the linear motion of the linear motion shaft member is controlled by an inexpensive brake, an increase in cost can be suppressed. In addition, the braking force required for the operating brake is sufficient to suppress the rotation of the screw shaft. Further, the arm member is deformed and maintained by actuating and releasing the operating brake, and since the direction of deformation of the arm member is determined by the direction of rotation of the wheel body, simple control is possible.
本発明の一態様に係る車輪は、前記腕部材が、前記車軸回りに回転対称かつ等間隔に複数設けられる。 In the wheel according to one aspect of the present invention, a plurality of the arm members are provided rotationally symmetrically around the axle at equal intervals.
これにより、車輪は、周方向に均等になるので、走行時の安定性を向上させることができる。また、車輪は、腕部材の一部を車輪本体の外周より径方向外側に突出した状態で段差に到達した際に、腕部材が段差に引っ掛かるまでに空転する量を抑制することができる。 As a result, the wheels become even in the circumferential direction, so stability during running can be improved. Further, when the wheel reaches a step with part of the arm member protruding radially outward from the outer circumference of the wheel body, it is possible to suppress the amount of idle rotation before the arm member is caught on the step.
本発明の一態様に係る車両は、前記車輪と、前記車輪本体が前記車軸回りに回動可能であるように前記車輪を支持する車体と、を備える。 A vehicle according to an aspect of the present invention includes the wheel and a vehicle body that supports the wheel such that the wheel body is rotatable about the axle.
車両は、平地走行時には、車輪の腕部材を車輪本体の外周より径方向内側に収容することによって車輪本体の外周が全周に亘って転動周面を構成するので、平地走行時の安定性を維持することができる。また、車両は、段差走行時には、車輪の腕部材の一部を車輪本体の外周より径方向外側に突出することによって、腕部材が段差を捉えて走破することができる。腕部材は、直動軸部材を車軸方向に直動させるという単純な構造で、突出及び収容することができる。 When the vehicle is traveling on flat ground, the arm member of the wheel is accommodated radially inward of the outer circumference of the wheel body, so that the outer circumference of the wheel body constitutes the rolling peripheral surface over the entire circumference. can be maintained. In addition, when the vehicle travels over a step, the arm member of the wheel projects partly radially outward from the outer periphery of the wheel body, so that the arm member can catch the step and run over the step. The arm member can be protruded and accommodated with a simple structure in which the linear motion shaft member is linearly moved in the axle direction.
本発明の一態様に係る車両は、地面に接地する前記車輪を地面から浮き上がらせ、前記車体を保持することが可能な昇降機構をさらに備える。 A vehicle according to an aspect of the present invention further includes an elevating mechanism capable of lifting the wheels contacting the ground from the ground and holding the vehicle body.
車両は、車輪が地面に接地した状態で腕部材を突出又は収容させると、変形中、腕部材の地面との接地点を支点にして車体が前後方向及び上下方向に揺れる。車両は、昇降機構を備えることにより、車輪を地面から浮き上がらせた状態で、腕部材を突出及び収容することができる。車輪が地面から浮き上がった状態で、腕部材を突出及び収容することにより、腕部材が地面に接地して車体を揺らすことがないので、安定的に腕部材を変形させることができる。 In the vehicle, when the arm members are protruded or retracted with the wheels in contact with the ground, the vehicle body swings back and forth and up and down while the arm members are in contact with the ground as fulcrums during deformation. By providing the lifting mechanism, the vehicle can protrude and retract the arm members while the wheels are lifted from the ground. By protruding and housing the arm members in a state in which the wheels are lifted from the ground, the arm members do not touch the ground and shake the vehicle body, so that the arm members can be stably deformed.
本発明によれば、単純な構造で、平地走行時の安定性を維持しつつ段差を乗り越えることができる車輪及び車両を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wheel and vehicle which can get over a level|step difference can be provided by a simple structure, maintaining stability at the time of a flat ground run.
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 A form (embodiment) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. In addition, the components described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the components described below can be combined as appropriate.
[実施形態]
まず、実施形態に係る車輪1の構成について、図1から図6までを参照して説明する。図1は、実施形態に係る車輪1の平地走行時の形態を示す側面図である。図2は、図1に示す平地走行時における車輪1の斜視断面図である。図3は、図1の車輪1の段差走行時の形態を示す側面図である。図4は、図3に示す段差走行時における車輪1の斜視断面図である。図5は、図1に示す平地走行時における車輪1の腕作動機構30の構成例を示す斜視断面図である。図6は、図5の腕作動機構30の段差走行時の形態を示す斜視断面図である。
[Embodiment]
First, the configuration of the
以下の説明において、車輪1が段差の走破が可能な方向への回転方向を正回転方向R1といい、正回転方向R1とは反対側の回転方向を逆回転方向R2という。車輪1が段差の走破が可能な方向へ回転する場合の進行方向は、図1及び図3において、左方向である。正回転方向R1は、図1及び図3において、反時計方向である。逆回転方向R2は、図1及び図3において、時計方向である。また、正面とは、車輪1が段差の走破が可能な方向へ回転する場合の進行方向側の面を示し、側面とは、車輪1が自走車に搭載される際に車体の外側又は内側寄りの面を示す。図2、図4、図5及び図6において、外側は、紙面の右手前方向であり、内側は、紙面の左奥方向である。
In the following description, the direction of rotation in which the
実施形態の車輪1は、自律走行搬送ロボット、無人搬送台車、搬送用カート、電動車いす、掃除ロボット、パートナーロボット等の自走車に搭載される駆動輪である。自走車は、例えば、左右対称に車輪1が配置される四輪車両(例えば、後述の図7等参照)が想定されるが、本発明ではこれに限定されない。車輪1は、車輪本体10と、腕部材20と、腕作動機構30と、本体駆動機構40と、支持部50と、を備える。
The
車輪本体10は、後述の支持部50に支持される。車輪本体10は、車輪1の車軸Aw回りに回動可能に設けられる。車輪本体10は、後述の支持部50の板状部51より外側面側に設けられる。外側面は、車輪1が自走車に搭載される際に車体の外側に面する側面である。車輪本体10は、筒状部11と、第1円板状部12と、外輪部13と、第2円板状部14と、カバー部15と、直動案内部16と、規制部17と、被伝達歯車18と、を含む。
The
筒状部11は、軸心が車軸Awに一致し、車軸Aw方向の両端が開口する円筒体である。筒状部11は、内周面側に軸受B1が設けられる。軸受B1は、実施形態において、転がり軸受を含む。軸受B1は、外輪が筒状部11の内周面側に固定される。軸受B1は、内輪が後述の支持部50の筒状部52の外周面側に固定される。これにより、車輪本体10は、筒状部11において、軸受B1を介して、支持部50に対して車軸Aw回りに回動可能に支持される。
The
第1円板状部12は、軸心が車軸Awと一致する中空の円板体である。第1円板状部12は、車軸Awに対して、筒状部11の径方向外側に設けられる。第1円板状部12の内周縁は、筒状部11の外周側における車輪1の外側面側の端部に接続する。第1円板状部12の外周縁は、外輪部13の内周側に接続する。第1円板状部12は、車軸Aw方向の厚みが、筒状部11の車軸Aw方向の長さより小さい。また、第1円板状部12は、車軸Aw方向の厚みが、外輪部13の車軸Aw方向の長さより小さい。
The first disc-shaped
第1円板状部12には、車軸Awに平行な腕回転軸Aaに沿って腕軸支持孔12aが形成される。腕軸支持孔12aには、軸受B2が設けられる。軸受B2は、実施形態において、滑り軸受を含む。軸受B2は、外輪が腕軸支持孔12aに固定される。軸受B2は、内輪が後述の腕部材20の腕支持軸部21の外周面に固定される。これにより、車輪本体10は、第1円板状部12において、軸受B2を介して、腕支持軸部21を腕回転軸Aa回りに回動可能に支持する。
An arm
腕回転軸Aaは、実施形態において、1つの車輪1に対して3つ設けられる。3つの腕回転軸Aaは、車軸Awとの距離が全て等しい。また、3つの腕回転軸Aaは、車軸Aw回りに回転対称かつ等間隔に設けられる。第1円板状部12には、それぞれの腕回転軸Aaに沿って腕軸支持孔12aが形成される。すなわち、腕軸支持孔12aは、実施形態において、第1円板状部12に3つ設けられる。それぞれの腕軸支持孔12aは、軸受B2を介して、腕支持軸部21を腕回転軸Aa回りに回動可能に支持する。
Three arm rotation axes Aa are provided for one
腕回転軸Aaは、実施形態では3つ設けられるが、1つ、2つ、又は4つ以上設けられてもよい。腕回転軸Aaは、後述の腕部材20が設けられる数に対応して、1つの腕部材20に対して1つずつ設けられる。
Although three arm rotation axes Aa are provided in the embodiment, one, two, or four or more may be provided. One arm rotation axis Aa is provided for each
外輪部13は、軸心が車軸Awに一致する円筒体である。外輪部13は、車軸Awに対して、第1円板状部12の径方向外側に設けられる。外輪部13は、車輪本体10の外周縁に沿って設けられる。すなわち、外輪部13は、車輪本体10において、最も径方向外側の部分を構成する。外輪部13は、車軸Aw方向の厚みが、第1円板状部12の車軸Aw方向の厚みよりも大きい。外輪部13は、外周面が、全周に亘って車輪1の転動周面を構成する。外輪部13は、外周面の周方向に沿って取り付けられる環状のタイヤ部を有していてもよい。タイヤ部は、例えば、ゴム等で形成され、走行時における接地面から受ける車輪本体10への衝撃を吸収する。
The
第2円板状部14は、軸心が車軸Awと一致する中空の円板体である。第2円板状部14は、第1円板状部12より車輪1の外側面側に離隔した位置に設けられる。第2円板状部14の外周縁は、外輪部13の内周側に接続する。第2円板状部14は、外輪部13を介して、第1円板状部12及び筒状部11に固定される。
The second disc-shaped
第2円板状部14には、腕回転軸Aaに沿って腕軸挿通孔14aが形成される。腕軸挿通孔14aには、後述の腕部材20の腕支持軸部21が、腕回転軸Aa回りに回動自在であるように挿通する。また、第2円板状部14の軸心を含む開口部には、後述の腕作動機構30の直動軸部材31が、車軸Aw方向に直動自在であるように挿通する。
An arm
カバー部15は、最も車輪1の外側面側に位置する。カバー部15は、実施形態において、軸心が車軸Awと一致する中空の円板体である。カバー部15の直径は、車輪本体10の直径より小さい。カバー部15は、後述の規制部17を介して、第2円板状部14に固定される。カバー部15の軸心を含む開口部には、直動案内部16が設けられる。
The
カバー部15には、腕回転軸Aaに沿って腕軸支持孔15aが形成される。腕軸支持孔15aには、軸受B3が設けられる。軸受B3は、実施形態において、滑り軸受を含む。軸受B3は、外輪が腕軸支持孔15aに固定される。軸受B3は、内輪が後述の腕部材20の腕支持軸部21の外周面に固定される。これにより、車輪本体10は、カバー部15において、軸受B3を介して、腕支持軸部21を腕回転軸Aa回りに回動可能に支持する。すなわち、車輪本体10は、第1円板状部12の腕軸支持孔12aと、カバー部15の腕軸支持孔15aとによって、軸受B2、B3を介して、腕支持軸部21を腕回転軸Aa回りに回動可能に支持する。
An arm
直動案内部16は、カバー部15の中心部に固定して設けられる。直動案内部16には、車軸Awに沿って形成される直動軸案内孔16aが形成される。直動軸案内孔16aには、後述の腕作動機構30の直動軸部材31が挿通される。直動軸案内孔16aは、直動軸部材31を、車軸Awに沿って直動可能であるように支持する。直動軸案内孔16aは、直動軸部材31の車輪本体10に対する車軸Aw回りの回動を許容しない。直動軸案内孔16aは、例えば、車軸Aw方向視で、直動軸部材31の断面形状と略同一の形状を有する。
The direct-acting
規制部17は、後述の腕部材20の腕回転軸Aa回りの一方向への回転範囲を規制するストッパ部材である。それぞれの規制部17は、第2円板状部14の外側面側に固定して設けられる。外側面は、車輪1が自走車に搭載される際に車体の外側に面する側面である。規制部17は、腕部材20に接触することによって、腕部材20の一方向への回転範囲を規制する。なお、一方向は、後述する突出方向Rpである。
The restricting
規制部17は、実施形態において、1つの車輪1に対して3つ設けられる。3つの規制部17は、車軸Aw回りに回転対称かつ等間隔に設けられる。すなわち、3つの規制部17は、対応する後述の腕部材20を、同一の回転角度で規制する。なお、規制部17は、第2円板状部14と一体成形されてもよい。規制部17は、実施形態では3つ設けられるが、後述の腕部材20が設けられる数に対応して、1つの腕部材20に対して1つずつ設けられる。
Three restricting
被伝達歯車18は、軸心が車軸Awに一致する外歯車である。被伝達歯車18は、実施形態において、第1円板状部12の内側面側に固定して設けられる。内側面は、車輪1が自走車に搭載される際に車体の内側寄りに面する側面である。被伝達歯車18の歯部は、後述の本体駆動機構40の減速機42を構成する歯車列の第1伝達歯車43の歯部と噛み合う。被伝達歯車18には、後述のアクチュエータ41の出力軸41aから出力された回転トルクが、減速機42の第3伝達歯車45、第2伝達歯車44、第1伝達歯車43によって減速されると共にトルクが増加されて伝達される。
The transmitted
腕部材20は、実施形態において、1つの車輪1に対して3つ設けられる。それぞれの腕部材20は、車輪本体10に対して、対応する腕回転軸Aa回りに回動可能に支持される。それぞれの腕部材20は、腕支持軸部21と、腕本体22と、被伝達歯車23と、を含む。
Three
腕支持軸部21は、腕回転軸Aaに沿って、形成される円柱状の軸部である。腕支持軸部21は、軸受B2を介して、第1円板状部12の腕軸支持孔12aに対して、腕回転軸Aa回りに回動可能であるように支持される。腕支持軸部21は、第2円板状部14の腕軸挿通孔14aに挿通する。腕支持軸部21は、軸受B3を介して、カバー部15の腕軸支持孔15aに対して、腕回転軸Aa回りに回動可能であるように支持される。
The arm
腕本体22は、車軸Aw方向における第2円板状部14とカバー部15との間において、腕支持軸部21に固定して設けられる。腕本体22は、車軸Aw方向視において、長手方向の一方の端部側から他方の端部側へ向かって、正回転方向R1に湾曲する略三日月形状を有する。腕本体22は、略三日月形状の長手方向の一方の端部側が、腕支持軸部21に固定される。
The
腕本体22は、腕支持軸部21の腕回転軸Aa回りの回動に伴って、車輪本体10に対して腕回転軸Aa回りに回動する。腕本体22が腕回転軸Aa回りに回動可能な範囲は、車軸Aw方向視において、腕本体22が車輪本体10の外周より径方向内側に収容されている位置と、腕本体22の略三日月形状の長手方向の他方の端部側を含む一部が車輪本体10の外周より径方向外側に突出する位置と、を含む。腕本体22は、外周面に、凸状円弧壁部22aと、凹状円弧壁部22bと、被規制壁部22cと、先端部22dと、を含む。
The
凸状円弧壁部22aは、腕本体22の外周面の一部であって、車軸Aw方向視で凸状の円弧形状の面である。凸状円弧壁部22aにおいて、腕回転軸Aaに対する遠心側の端部は、腕本体22の先端部22dである。凸状円弧壁部22aは、図1に示すように腕本体22が車輪本体10の外周より径方向内側に収容されている状態で、車軸Awに対して径方向外側を向く。凸状円弧壁部22aは、図3に示すように腕本体22の一部が車輪本体10の外周より径方向外側に突出している状態で、腕本体22の逆回転方向R2側を向く。
The convex
実施形態の凸状円弧壁部22aは、図1に示すように腕本体22が車輪本体10の外周より径方向内側に収容されている状態で、車軸Aw方向視において、車輪本体10の外周より径方向内側にオフセットした位置にあるが、曲率半径及び曲率中心が車輪本体10と同一であってもよい。この場合、凸状円弧壁部22aは、車輪1の転動周面の一部を構成する。
As shown in FIG. 1, the convex
凹状円弧壁部22bは、腕部材20の外周面の一部であって、車軸Aw方向視で凹状の円弧形状の面である。凹状円弧壁部22bにおいて、腕回転軸Aaに対する遠心側の端部は、腕本体22の先端部22dである。凹状円弧壁部22bは、図1に示すように腕本体22が車輪本体10の外周より径方向内側に収容されている状態で、正回転方向R1側に隣接する腕部材20の腕回転軸Aa側を向く。凹状円弧壁部22bは、図3に示すように腕本体22の一部が車輪本体10の外周より径方向外側に突出している状態で、腕本体22の正回転方向R1側を向く。
The concave
被規制壁部22cは、腕部材20の外周面の一部であって、凸状円弧壁部22aの先端部22dとは反対側の腕回転軸Aa側に位置する面である。被規制壁部22cは、腕部材20が突出位置にある状態で、車輪本体10の規制部17と対向する。被規制壁部22cは、図3に示すように腕本体22の一部が車輪本体10の外周より径方向外側に突出している状態で、腕本体22の逆回転方向R2側を向く。被規制壁部22cは、腕部材20の腕回転軸Aa回りの一方向への回転範囲を規制するストッパとしての機能を有する。被規制壁部22cは、規制部17腕に接触することによって、腕部材20の一方向への回転範囲を規制する。一方向は、後述の突出方向Rpである。
The restricted
先端部22dは、腕本体22の略三日月形状の長手方向において、腕回転軸Aa側と反対側の端部側に位置する面である。先端部22dは、図3に示すように腕本体22の一部が車輪本体10の外周より径方向外側に突出している状態で、段差の上面に引っ掛ける部分である。先端部22dは、丸みを帯びた形状であることが好ましい。
The
被伝達歯車23は、軸心に沿って軸孔が形成され、外周面に歯部が形成される中空の外歯車である。被伝達歯車23は、車軸Aw方向における第1円板状部12と第2円板状部14との間において、軸心が腕回転軸Aaに一致するように、軸孔の内周面が腕支持軸部21の外周面に固定して設けられる。被伝達歯車23は、後述の腕作動機構30の回転伝達部材32の外周面に形成される外歯部32bと噛み合う。
The
腕部材20の腕支持軸部21、腕本体22及び被伝達歯車23は、腕本体22が車輪本体10の外周より径方向内側に収容される位置(図1及び図2等参照、以下の説明では「収容位置」と称する)と、腕本体22の一部が車輪本体10の外周より径方向外側に突出する位置(図3及び図4等参照、以下の説明では「突出位置」と称する)との間で、腕回転軸Aa回りに回動可能である。
The arm
腕部材20は、後述の腕作動機構30の回転伝達部材32から被伝達歯車23に、車輪本体10に対して相対回転する回転トルクが伝達されることにより、腕回転軸Aa回りに回動する。腕部材20は、突出方向Rpに回転することにより、収容位置から突出位置に車輪本体10に対して相対的に移動する。突出方向Rpは、腕回転軸Aa回りかつ逆回転方向R2と同方向の回転方向である。突出方向Rpは、図1及び図3において、腕回転軸Aaを中心とした時計方向である。腕部材20は、突出位置にある場合、車輪本体10の外周より径方向外側に一部が突出する。
The
腕部材20は、収容方向Rsに回転することにより、突出位置から収容位置に車輪本体10に対して相対的に移動する。収容方向Rsは、腕回転軸Aa回りかつ正回転方向R1と同方向の回転方向である。収容方向Rsは、図1及び図3において、腕回転軸Aaを中心とした反時計方向である。腕部材20は、収容位置にある場合、車輪本体10の外周より径方向内側に収容される。
The
なお、実施形態では、部分的な突出も「突出」に含まれるものとする。より詳しくは、収容位置から突出位置へ向かう方向に腕部材20が車輪本体10に対して相対的に移動して、車輪本体10の外周より径方向外側に少しでも突出した場合、突出位置まで完全に突出しなかったとしても腕部材20が突出したものとする。また、実施形態では、部分的な収容も「収容」に含まれるものとする。より詳しくは、突出位置から収容位置へ向かう方向に腕部材20が車輪本体10に対して相対的に移動して、突出した部分が少しでも収容された場合、収容位置まで完全に収容しなかったとしても、腕部材20が収容されたものとする。
In addition, in the embodiment, partial protrusion is also included in "protrusion". More specifically, when the
腕作動機構30は、腕部材20を車輪本体10と一体的に回動させる状態と、腕部材20を車輪本体10に対して回動させる状態と、を切り替え可能な機構である。腕作動機構30は、直動軸部材31と、回転伝達部材32と、直動作動機構33と、を備える。
The
直動軸部材31は、車軸Awに沿って設けられる柱状の軸部材である。直動軸部材31は、一部が後述の支持部50の筒状部52の内側に位置する。直動軸部材31は、車輪本体10に対して車軸Awに沿って直動可能かつ車輪本体10と一体的に車軸Aw回りに回動する。直動軸部材31は、被案内部31aと、雄ねじ部31bと、シャフト挿通穴31cと、ナット固定部31dと、を含む。
The direct-acting
被案内部31aは、車輪本体10の直動案内部16の直動軸案内孔16aに挿通し、車輪本体10に対して車軸Awに沿って直動可能に支持される部分である。実施形態の被案内部31aは、直動軸部材31の車軸Aw方向において、最も外端面寄りに位置する。外端面は、車輪1が自走車に搭載される際に車体の外側に面する端面である。実施形態の被案内部31aは、車軸Aw方向に垂直な断面の形状が、円形から一対の弓形を引いた欠円形状であるが、車輪本体10に対して直動軸部材31が回動しないように支持されるのであれば、被案内部31a及び直動軸案内孔16aの形状は特に限定されない。
The guided
雄ねじ部31bは、後述の回転伝達部材32の雌ねじ部32aに挿通し、外周面に形成された雄ねじが、雌ねじ部32aと螺合する部分である。実施形態の雄ねじ部31bは、直動軸部材31の車軸Aw方向において、被案内部31aより内端面寄りに位置する。内端面は、外端面と反対側の端面であって、車輪1が自走車に搭載される際に車体の内側寄りに面する端面である。雄ねじ部31bは、直動軸部材31が車軸Aw方向に直動することによって、雌ねじ部32aを介して回転伝達部材32を車軸Aw回りに回動させる。
The male threaded
シャフト挿通穴31cは、軸心が車軸Awと一致するように回転伝達部材32の内端面側から外端面側に向かって形成される凹部である。シャフト挿通穴31cには、後述の直動作動機構33のねじシャフト35が挿通される。シャフト挿通穴31cの内径は、ねじシャフト35の外径より大きい。
The
ナット固定部31dは、後述の直動作動機構33の送りねじナット34を固定する部分である。実施形態のナット固定部31dは、直動軸部材31の車軸Aw方向において、最も内端面寄りに位置する。実施形態のナット固定部31dは、シャフト挿通穴31cの車軸Aw方向における直動軸部材31の内端面寄りの一部を含む。
The
回転伝達部材32は、車軸Aw方向における第1円板状部12と第2円板状部14との間において、軸心が車軸Awと一致するように設けられる中空の回転体である。回転伝達部材32は、実施形態において、軸受B4を介して、第1円板状部12に対して車軸Aw回りに回動可能に設けられる。回転伝達部材32は、実施形態において、軸受B4を介して、第2円板状部14に対して車軸Aw回りに回動可能に設けられる。軸受B4は、実施形態において、スラスト軸受を含む。回転伝達部材32は、雌ねじ部32aと、外歯部32bと、を含む。
The
雌ねじ部32aは、回転伝達部材32の内周面に形成される雌ねじを含み、直動軸部材31の雄ねじ部31bと螺合する。直動軸部材31が車軸Aw方向に直動して、雄ねじ部31bのねじ山が雌ねじ部32aのねじ山を車軸Aw方向に押すと、車軸Aw方向の直動が雄ねじ部31b及び雌ねじ部32aによって車軸Aw回りの回転に変換される。すなわち、回転伝達部材32は、直動軸部材31の直動に伴って車輪本体10に対して車軸Aw回りに相対回動する。実施形態では、直動軸部材31が車輪1の外側面側に移動した場合、回転伝達部材32が正回転方向R1に相対回転し、直動軸部材31が車輪1の内側面側に移動した場合、回転伝達部材32が逆回転方向R2に相対回転する。
The female threaded
外歯部32bは、回転伝達部材32の外周面に形成される歯を含み、腕部材20の被伝達歯車23と噛み合う。すなわち、回転伝達部材32は、車輪本体10に対して車軸Aw回りに相対回動することによって、腕部材20を腕回転軸Aa回りに回動させる。回転伝達部材32は、車輪本体10に対して一方向(実施形態では、正回転方向R1)に相対回転すると、腕部材20の一部を車輪本体10の外周より径方向外側に突出させる突出方向Rpに腕部材20を回転させる。回転伝達部材32は、車輪本体10に対して一方向とは反対の他方向(実施形態では、逆回転方向R2)に相対回転すると、腕部材20を車輪本体10の外周より径方向内側に収容させる収容方向Rsに腕部材20を回転させる。
The external
直動作動機構33は、車輪本体10が車軸Aw回りに回動している状態において、直動軸部材31が車輪本体10に対して車軸Aw方向に直動する状態と、直動軸部材31が車輪本体10に対して移動しない状態と、を切り替え可能である。直動作動機構33は、実施形態において、送りねじナット34と、ねじシャフト35と、作動用ブレーキ36と、を含む。
The
送りねじナット34は、軸心が車軸Awと一致するように、直動軸部材31のナット固定部31dに固定して設けられる。すなわち、送りねじナット34は、車輪本体10に対して車軸Awに沿って直動可能かつ車輪本体10と一体的に車軸Aw回りに回動する。送りねじナット34は、後述のねじシャフト35の外周に設けられ、内周面に形成される雌ねじ部34aが、ねじシャフト35の雄ねじ部35aと螺合する。送りねじナット34は、ねじシャフト35に対して車軸Aw回りに相対回動することによって、車軸Aw方向に相対移動する。
The
すなわち、送りねじナット34が固定される直動軸部材31は、ねじシャフト35に対して車軸Aw回りに相対回動することによって、車軸Aw方向に相対移動する。車輪本体10と一体的に回動する直動軸部材31は、ねじシャフト35が車輪本体10、直動軸部材31及び送りねじナット34と一体的に回動している状態では車軸Aw方向に相対移動せず、ねじシャフト35に対して車輪本体10、直動軸部材31及び送りねじナット34が相対回動している状態では車軸Aw方向に相対移動する。
That is, the direct-acting
ねじシャフト35は、後述の支持部50に支持される円柱状の軸部材である。ねじシャフト35は、実施形態において、台形ねじシャフトである。ねじシャフト35は、軸心が車軸Awと一致するよう、車軸Aw回りに回動可能に設けられる。ねじシャフト35は、後述の作動用ブレーキ36によって、車軸Aw回りの回動を制動される。ねじシャフト35は、雄ねじ部35aと、被支持部35bと、被制動部35cと、を含む。
The
雄ねじ部35aは、直動軸部材31のシャフト挿通穴31c及び送りねじナット34に挿通し、外周面に形成された雄ねじが、送りねじナット34と螺合する部分である。実施形態の雄ねじ部35aは、ねじシャフト35の車軸Aw方向において、最も外端面寄りに位置する。外端面は、車輪1が自走車に搭載される際に車体の外側に面する端面である。
The male threaded
被支持部35bは、後述の支持部50の蓋状部53の開口に挿通し、車輪本体10に対して車軸Aw回りに回動可能に支持される部分である。実施形態の被支持部35bは、ねじシャフト35の車軸Aw方向において、雄ねじ部35aより内端面寄りに位置する。内端面は、外端面と反対側の端面であって、車輪1が自走車に搭載される際に車体の内側寄りに面する端面である。
The supported
被支持部35bは、外周面側に軸受B5が設けられる。軸受B5は、実施形態において、転がり軸受を含む。軸受B5は、外輪が蓋状部53の開口の内周面側に固定され、内輪が被支持部35bの外周面側に固定される。これにより、ねじシャフト35は、被支持部35bにおいて、軸受B5を介して、支持部50に対して車軸Aw回りに回動可能に支持される。
The supported
被制動部35cは、後述の作動用ブレーキ36に挿通し、作動用ブレーキ36によって車軸Aw回りの回動を制動される部分である。実施形態の被制動部35cは、ねじシャフト35の車軸Aw方向において、最も内端面寄りに位置する。
The braked
作動用ブレーキ36は、ねじシャフト35の車軸Aw回りの回動を制動する。作動用ブレーキ36は、例えば、ドラムブレーキである。作動用ブレーキ36には、車輪1が搭載される自走車の車体側に設けられた電源(不図示)から電力が供給される。作動用ブレーキ36は、電力が供給されることによって、ねじシャフト35の車軸Aw回りの回動を制動させる。作動用ブレーキ36は、例えば、車輪1が搭載される自走車の車体側に設けられる制御部によって制御される。
The operating
車輪1の走行時、すなわち車輪本体10が車軸Aw回りに回転している状態において、作動用ブレーキ36が作動していない場合、ねじシャフト35は、直動軸部材31及び送りねじナット34を介して車輪本体10と一体的に回動する。車輪1の走行時、すなわち車輪本体10が車軸Aw回りに回転している状態において、作動用ブレーキ36が作動している場合、ねじシャフト35は、車軸Aw回りの回動が制動されるため、車輪本体10、直動軸部材31及び送りねじナット34に対して相対回動する。
When the
本体駆動機構40は、後述の支持部50に対して車輪本体10を車軸Aw回りに回動させる。本体駆動機構40は、アクチュエータ41と、歯車列を含む減速機42と、を含む。減速機42は、実施形態において、第1伝達歯車43と、第2伝達歯車44と、第3伝達歯車45と、を含む。
The main
アクチュエータ41は、車輪本体10の回転駆動源である。アクチュエータ41は、例えば、インナーロータ式のモータである。アクチュエータ41は、例えば、ステータと、電力が供給されることによってステータに対して回転するロータと、ロータと共に回転する出力軸41aと、を含む。ステータを含むアクチュエータ41の筐体は、後述の支持部50に固定して設けられる。アクチュエータ41の筐体は、実施形態において、後述の支持部50の板状部51において、外側面側に取り付けられる。
The
アクチュエータ41は、車輪1が搭載される自走車の車体側に設けられた電源(不図示)から電力が供給される。アクチュエータ41は、電力が供給されることによって、出力軸41aが回転する。出力軸41aから出力された回転トルクは、減速機42を介して減速されると共にトルクが増加されて車輪本体10に伝達される。アクチュエータ41の出力軸41aの回転方向及び回転速度は、車輪1が搭載される自走車の車体側に設けられた制御部によって制御される。
The
第1伝達歯車43は、車軸Awと平行な軸心回りに回動可能に設けられる。第1伝達歯車43は、車軸Aw方向の一部分に車輪本体10の被伝達歯車18と噛み合う歯を有する外歯車を含む。第1伝達歯車43の歯数は、被伝達歯車18の歯数より少ない。第1伝達歯車43は、後述の支持部50に対して軸心回りに回動可能に支持される。
The
第1伝達歯車43は、外周面側に軸受B6が設けられる。軸受B6は、実施形態において、転がり軸受を含む。軸受B6は、外輪が後述の支持部50の板状部51に形成された支持孔51aに固定され、内輪が第1伝達歯車43の外周面側に固定される。これにより、第1伝達歯車43は、軸受B6を介して、支持部50に対して軸心回りに回動可能に支持される。
A bearing B6 is provided on the outer peripheral surface side of the
第2伝達歯車44は、軸心が第1伝達歯車43の軸心と一致するように、第1伝達歯車43に固定して設けられる。第2伝達歯車44は、第3伝達歯車45と噛み合う歯を有する外歯車を含む。第2伝達歯車44の歯数は、第1伝達歯車43の歯数より多い。第2伝達歯車44は、第1伝達歯車43を介して、後述の支持部50に対して軸心回りに回動可能に支持される。
The
第3伝達歯車45は、軸心がアクチュエータ41の出力軸41aと一致するように、出力軸41aに固定して設けられる。第3伝達歯車45は、第2伝達歯車44と噛み合う歯を有する外歯車を含む。第3伝達歯車45の歯数は、第2伝達歯車44の歯数より少ない。第3伝達歯車45は、アクチュエータ41の出力軸41aから出力された回転トルクを、第2伝達歯車44に伝達する。
The
支持部50は、車輪本体10、腕作動機構30及び本体駆動機構40を支持する。支持部50は、実施形態において、車軸Aw方向に厚みを有する板状部51と、軸心が車軸Awに一致する筒状部52と、筒状部52の内端部側に設けられる蓋状部53と、を有する。
The
板状部51は、車輪1を搭載する自走車の車体に取り付けられる部分である。実施形態において、車輪本体10、腕部材20、及びアクチュエータ41の筐体は、板状部51の外側面側に設けられる。実施形態において、作動用ブレーキ36、第2伝達歯車44、及び第3伝達歯車45は、板状部51の内側面側に設けられる。板状部51には、支持孔51aと、挿通孔51bと、が形成される。
The plate-
支持孔51aは、軸心が第1伝達歯車43の軸心と一致するように設けられる。支持孔51aには、第1伝達歯車43が挿通する。支持孔51aは、軸受B6を介して、第1伝達歯車43を軸心回りに回動可能であるように支持する。挿通孔51bは、アクチュエータ41の取り付け位置に設けられる。挿通孔51bには、アクチュエータ41の出力軸41aが挿通する。
The
筒状部52は、軸心が車軸Awと一致するように、板状部51を車軸Aw方向に貫通し、板状部51に固定して設けられる。筒状部52における板状部51より外側面側の部分は、外周面側に設けられる軸受B1を介して、車輪本体10の筒状部11を車軸Aw回りに回動可能であるように支持する。筒状部52における板状部51より内側面側の端部は、蓋状部53によって一部が閉塞される。
The
蓋状部53は、筒状部52の板状部51より内側面側の端部を覆うように設けられる。蓋状部53は、軸心が車軸Awと一致する開口を有する。蓋状部53は、開口の内側に設けられる軸受B5を介して、ねじシャフト35を車軸Aw回りに回動可能であるように支持する。
The lid-shaped
支持部50は、例えば、後述の図7等に示すように、車輪1が搭載される自走車(車両100)の車体110に固定される。支持部50が車体110に固定されることによって、車体110に対して、車輪1の車軸Awが固定される。なお、支持部50は、車体110と一体で設けられてもよい。
The
次に、車輪1における腕部材20の収容位置(図1及び図2に示す位置)と突出位置(図3及び図4に示す位置)との間の変形動作について説明する。実施形態の車輪1において、腕部材20の腕支持軸部21は、軸心である腕回転軸Aa回りに回動可能であるように車輪本体10に支持されているため、車輪本体10と共に車軸Aw回りに回動する。
Next, the deformation operation of the
車輪1は、車輪本体10が正回転方向R1に回転している状態において、作動用ブレーキ36を作動させるように制御されると、ねじシャフト35の回転が制動される。車輪本体10と共に回転する送りねじナット34及び直動軸部材31は、ねじシャフト35に対して正回転方向R1に回転しながら、車軸Awに沿って車輪1の外側面側へ移動する。直動軸部材31が車輪1の外側面側へ移動することによって、回転伝達部材32は車輪本体10に対して正回転方向R1に相対回転して、被伝達歯車23を介して腕部材20を突出方向Rpに回転させる。すなわち、車輪1は、車輪本体10が正回転方向R1に回転するようアクチュエータ41が制御されると共に、作動用ブレーキ36がねじシャフト35を制動するよう制御されると、腕部材20が突出方向Rpに回転する。
When the
車輪1は、車輪本体10が逆回転方向R2に回転している状態において、作動用ブレーキ36を作動させるように制御されると、ねじシャフト35の回転が規制される。車輪本体10と共に回転する送りねじナット34及び直動軸部材31は、ねじシャフト35に対して逆回転方向R2に回転しながら、車軸Awに沿って車輪1の内側面側へ移動する。直動軸部材31が車輪1の内側面側へ移動することによって、回転伝達部材32は車輪本体10に対して逆回転方向R2に相対回転して、被伝達歯車23を介して腕部材20を収容方向Rsに回転させる。すなわち、車輪1は、車輪本体10が逆回転方向R2に回転するようアクチュエータ41が制御されると共に、作動用ブレーキ36がねじシャフト35を制動するよう制御されると、腕部材20が収容方向Rsに回転する。
When the
車輪1は、作動用ブレーキ36が作動していない場合、ねじシャフト35は、直動軸部材31及び送りねじナット34を介して車輪本体10と一体的に回動する。すなわち、作動用ブレーキ36が作動していない状態において、本体駆動機構40のアクチュエータ41を制御して、車輪本体10を回転させると、直動軸部材31、送りねじナット34及びねじシャフト35は、車輪本体10と同速度で同方向に回転する。この場合、ねじシャフト35が直動軸部材31に対して相対回転せず、直動軸部材31が車軸Aw方向に直動しないので、回転伝達部材32は、直動軸部材31及び車輪本体10に対して車軸Aw回りに相対回動しない。したがって、回転伝達部材32が被伝達歯車18を腕回転軸Aa回りに回動させないため、腕部材20は、車輪本体10に対する相対位置を維持する。
When the
車輪1は、腕部材20が収容位置を維持している状態において、円形を保ち、通常の車輪と同様な走行が可能である。すなわち、平地走行時においては、腕部材20が収容位置にある状態において、アクチュエータ41のみを駆動させ、作動用ブレーキ36を作動させないように制御することにより、腕部材20の収容位置を維持させる。
The
車輪1は、腕部材20が突出位置を維持し正回転方向R1に回転している状態において、腕部材20の腕本体22の先端部22d及び凹状円弧壁部22bを段差に引っ掛けることにより、段差の走破が可能である。すなわち、段差走行時においては、腕部材20が突出位置にある状態において、アクチュエータ41のみを駆動させ、作動用ブレーキ36を作動させないように制御することにより、腕部材20の突出位置を維持させる。
In the state where the
以上説明したように、実施形態の車輪1は、車輪本体10と、腕部材20と、腕作動機構30と、を備える。車輪本体10は、車軸Aw回りに回動可能である。腕部材20は、車輪本体10の外周より径方向内側に収容される収容位置と、車輪本体10の外周より径方向外側に一部が突出する突出位置との間で、車輪本体10に対して車軸Awに平行な腕回転軸Aa回りに回動可能である。腕作動機構30は、腕部材20を車輪本体10と一体的に回動させる状態と車輪本体10に対して相対回動させる状態とを切り替え可能である。腕作動機構30は、直動軸部材31と、回転伝達部材32と、直動作動機構33と、を備える。直動軸部材31は、車輪本体10に対して車軸Awに沿って直動可能かつ車輪本体10と一体的に車軸Aw回りに回動する。回転伝達部材32は、直動軸部材31の直動に伴って腕部材20を腕回転軸Aa回りに回動させる。直動作動機構33は、車輪本体10が車軸Aw回りに回動している状態において、直動軸部材31が車輪本体10に対して直動する状態と、直動軸部材31が車輪本体10に対して移動しない状態と、を切り替え可能である。
As described above, the
車輪1は、平地走行時には、腕部材20を車輪本体10の外周より径方向内側に収容することによって車輪本体10の外周が全周に亘って転動周面を構成するので、平地走行時の安定性を維持することができる。また、車輪1は、段差走行時には、腕部材20の一部を車輪本体10の外周より径方向外側に突出することによって、腕部材20が段差を捉えて走破することができる。腕部材20は、直動軸部材31を車軸Aw方向に直動させるという単純な構造で、突出及び収容することができる。
When the
また、実施形態の車輪1は、回転伝達部材32が、直動軸部材31の直動に伴って車輪本体10に対して車軸Aw回りに相対回動する。回転伝達部材32は、車輪本体10に対して一方向(実施形態では、正回転方向R1)に相対回転すると、腕部材20の(腕本体22の先端部22dを含む)一部を車輪本体10の外周より径方向外側に突出させる突出方向Rpに腕部材20を回転させる。回転伝達部材32は、車輪本体10に対して一方向とは反対の他方向(実施形態では、逆回転方向R2)に相対回転すると、腕部材20を車輪本体10の外周より径方向内側に収容させる収容方向Rsに腕部材20を回転させる。回転伝達部材32は、車輪本体10に対して相対回動しない場合、腕部材20の突出した状態又は収容された状態を維持する。
In addition, in the
回転伝達部材32は、直動軸部材31が車輪本体10に対して車軸Awに沿って移動すると、移動方向及び移動量に応じて、車軸Aw回りのいずれかの方向に所定量回転する。そして、腕部材20は、回転伝達部材32が車輪本体10に対して車軸Aw回りに回転すると、回転方向及び回転量に応じて、腕回転軸Aa回りのいずれかの方向に所定量回転する。すなわち、腕部材20は、直動軸部材31が車輪本体10に対して車軸Awに沿って移動すると、移動方向及び移動量に応じて、腕回転軸Aa回りのいずれかの方向に所定量回転する。したがって、直動軸部材31の移動方向及び移動量の制御の仕方によって、腕部材20を突出方向Rpに回転させる変形と、腕部材20を収容方向Rsに回転させる変形と、各状態の維持とを行うことができる。また、腕部材20が収容された状態又は腕部材20の一部が突出した状態を維持することができるので、車輪1の意図しない変形を抑制でき、安定的な平地走行及び段差走行が可能である。
When the direct-acting
また、実施形態の車輪1は、直動軸部材31が、外周面に雄ねじ部31bを有する。車輪1は、回転伝達部材32が、内周面に直動軸部材31の雄ねじ部31bと螺合する雌ねじ部32aを有し、かつ外周面に歯部(外歯部32b)を有する。車輪1は、腕部材20が、軸心が腕回転軸Aaに一致し回転伝達部材32の歯部に噛み合う被伝達歯車18を有する。
Further, in the
これにより、直動軸部材31の車軸Awに沿った直動を、腕部材20の腕回転軸Aa回りの回転に伝達する際の力の損失を抑制しつつ、伝達経路の構造を簡素化できる。
As a result, the structure of the transmission path can be simplified while suppressing the loss of force when the linear motion of the linear
また、実施形態の車輪1は、直動作動機構33が、ねじシャフト35と、送りねじナット34と、作動用ブレーキ36と、を含む。ねじシャフト35は、軸心が車軸Awと一致しかつ車軸Aw回りに回動可能である。送りねじナット34は、直動軸部材31に固定して設けられかつねじシャフト35に螺合する。作動用ブレーキ36は、ねじシャフト35の車軸Aw回りの回動を制動可能である。ねじシャフト35は、作動用ブレーキ36が作動していない状態では、直動軸部材31及び送りねじナット34の車軸Aw回りの回動に伴って回動する。ねじシャフト35は、作動用ブレーキ36が作動している状態において、直動軸部材31及び送りねじナット34が車軸Aw回りに回動する場合、直動軸部材31及び送りねじナット34を車軸Awに沿って直動させる。
Further, in the
直動軸部材31は、送りねじナット34と共に、常に車輪本体10と一体的に回動する。この状態でねじシャフト35が作動用ブレーキ36によって制動されると、送りねじナット34がねじシャフト35に対して車軸Aw回りに回動すると共に、送りねじナット34のねじ山(雌ねじ部34a)がねじシャフト35のねじ山(雄ねじ部35a)に導かれることで車軸Awに沿って直動する。これに伴い、送りねじナット34と共に直動軸部材31が車軸Awに沿って直動することにより、直動軸部材31は、回転伝達部材32を車輪本体10に対して相対回動させる。すなわち、車輪本体10が回転している状態において、作動用ブレーキ36を作動することにより、車輪本体10の回転方向に応じて、腕部材20を突出方向Rpに回転させる変形、又は腕部材20を収容方向Rsに回転させる変形を行うことができる。また、直動軸部材31の直動の制御を安価なブレーキによって行うため、コスト増加を抑制することができる。また、作動用ブレーキ36に必要とされる制動力は、ねじシャフト35の回転を抑制することのみの制動力でよいため、小型のもので十分であり、車輪1全体の小型化に寄与する。また、腕部材20の変形及び維持は、作動用ブレーキ36の作動及び解除によって行い、腕部材20の変形の方向が車輪本体10の回転方向によって決まるので、簡単な制御で実現可能である。
The direct-acting
また、実施形態の車輪1は、腕部材20が、車軸Aw回りに回転対称かつ等間隔に複数設けられる。
Further, in the
これにより、車輪1は、周方向に均等になるので、走行時の安定性を向上させることができる。また、車輪1は、腕部材20の一部を車輪本体10の外周より径方向外側に突出した状態で段差に到達した際に、腕部材20が段差に引っ掛かるまでに空転する量を抑制することができる。
As a result, the
[適用形態]
次に、車輪1の適用例としての車両100の構成について、図7及び図8を参照して説明する。図7は、実施形態に係る車輪1を搭載する適用例としての車両100の構成例を模式的に示す斜視図である。図8は、図7に示す車両100において車輪1の変形時の一状態を示す側面図である。図7及び図8において、車輪1が段差の走破が可能な方向へ回転する場合の車両100の進行方向が、車両100の前方である。すなわち、車両100の前方は、図7及び図8において、左方である。また、図7及び図8は、車両100を左方から視た側面図である。
[Applicable form]
Next, a configuration of a
適用形態の車両100は、車両100の車体110と、4つの車輪1(右側に配置される車輪1は不図示)と、車体110及び4つの車輪1を地面から浮かせるための昇降機構120と、を備える台車である。車体110には、例えば、アクチュエータ41及び作動用ブレーキ36(図2及び図4参照)に供給する電力の電源、アクチュエータ41の回転方向及び回転速度と作動用ブレーキ36の制動作動とを制御する制御部、進行方向の段差を検出する検出装置等が搭載される。検出装置は、例えば、段差までの距離を検出する赤外線センサ等のセンサを含んでもよい。検出装置は、例えば、段差を撮像する撮像部を含み、撮像画像に基づいて段差を検出してもよい。
The
4つの車輪1は、支持部50を介して車体110に固定される。4つの車輪1は、車体110の左右前後に配置される。これにより、車輪1の車軸Awが車体110に固定される。車輪1は、適用形態において、支持部50の板状部51が、車体110の側面に取り付けられる。車両100は、適用形態において、4つの車輪1が左右前後に配置されるが、車輪1を自走車に適用する場合、3つ以上の車輪1を備えればよい。車両100の左右方向への旋回は、操舵にステアリング装置を用いるのではなく、右側の車輪1と左側の車輪1との回転速度差を用いる。
The four
昇降機構120は、鉛直方向に伸縮可能な支持部を有する。支持部は、伸長した際に、腕部材20が突出状態にある場合の車軸Aw回りの軌道の最下端より下方に底面が位置する。支持部は、収縮した際に、腕部材20が収容状態にある場合の車輪本体10の下端より上方に底面が位置する。支持部は、伸長して地面に接地した際、4つの車輪1を地面から浮き上がらせた状態で車体110を保持可能である。
The
次に、車両100の動作について、図9から図20までを参照して説明する。図9から図20までは、図7に示す車両100による段差乗り越え動作を説明するための説明図である。車両100は、車輪1が正回転方向R1に回転する方向に移動しているものとし、進行方向に段差があるものとする。また、1段の段差は、車輪1の半径より高く車輪1の直径より低いものを想定する。
Next, the operation of
図9のステップS1において、車両100は、段差に到達せず、平地走行中である。この場合、車輪1は、腕部材20が収容位置にある状態において、車輪本体10と回転伝達部材32が同回転方向かつ同回転速度で回転するよう、アクチュエータ41(図2及び図4参照)のみを駆動させ、作動用ブレーキ36(図2及び図4等参照)を作動させないように制御する。これにより、腕部材20が収容位置を維持する、すなわち、車輪1が円形を維持するので、車輪本体10の外輪部13(図1参照)の外周面が全周に亘って転動周面を構成する。
At step S1 in FIG. 9, the
図10のステップS2において、車両100は、段差に接近したことにより、車輪1の変形を開始する。車両100は、まず、昇降機構120を制御して、支持部を伸長させる。これにより、支持部は、底面が地面に接地すると共に、車体110及び車輪1を地面から浮き上がらせる。なお、車輪1の変形を開始するために昇降機構120を作動させる前に、車両100は、予め停止するか減速することが好ましい。
At step S2 in FIG. 10, the
図11のステップS3において、車両100は、腕部材20を突出位置まで変形させる。より詳しくは、車輪1は、回転伝達部材32を車輪本体10に対して正回転方向R1に相対回転させることによって、被伝達歯車23を介して腕部材20を突出方向Rpに回転させる。具体的には、車輪1は、車輪本体10を正回転方向R1に回転させるよう、アクチュエータ41の駆動を制御すると共に、ねじシャフト35(図2及び図4等参照)の回転を制動するよう、作動用ブレーキ36の作動を制御する。
At step S3 in FIG. 11, the
ねじシャフト35の回転が制動されると、車輪本体10と共に回転する送りねじナット34及び直動軸部材31は、ねじシャフト35に対して正回転方向R1に回転しながら、車軸Awに沿って車輪1の外側面側へ移動する。直動軸部材31が車輪1の外側面側へ移動することによって、回転伝達部材32は車輪本体10に対して正回転方向R1に相対回転して、被伝達歯車23を介して腕部材20を突出方向Rpに回転させる。これにより、車輪1は、腕部材20の一部(腕本体22の先端部22d)が車輪本体10の外周より径方向外側に突出することによって変形する。
When the rotation of the threaded
車輪1は、腕部材20が突出位置まで達すると、アクチュエータ41の駆動及び作動用ブレーキ36の作動を解除するように制御して、腕部材20を収容位置から突出位置まで回転させる変形動作を終了する。車輪1は、車輪本体10が正回転方向R1の回転を継続するよう、アクチュエータ41の駆動を継続させると共に、作動用ブレーキ36の作動を解除させるように制御することにより、腕部材20の突出位置を維持させてもよい。
When the
図12のステップS4において、昇降機構120を制御して、支持部を収縮させる。これにより、支持部は、底面が地面から離隔すると共に、車体110及び車輪1を地面へ降ろす。ステップS3において、車輪本体10の回転を停止させている場合、車輪1は、車輪本体10と回転伝達部材32が同回転方向かつ同回転速度で回転するよう、アクチュエータ41のみを駆動させ、作動用ブレーキ36を作動させないように制御する。これにより、腕部材20が突出位置を維持した状態で、再び走行を開始する。
In step S4 of FIG. 12, the elevating
図13のステップS5において、車両100は、車輪1が正回転方向R1に回転して、前輪側の車輪1が段差に到達する。具体的には、前輪側の車輪1は、車輪本体10が段差の前面にぶつかると共に、前方に位置する腕部材20の先端部22dが段差の上面に接触する。
In step S5 of FIG. 13,
なお、車軸Awに対する腕部材20の位置によって、腕部材20の先端部22dが段差に引っ掛からないことがある。このような場合は、車輪1が段差の手前で正回転方向R1に空転することによって、逆回転方向R2側に隣接する腕部材20の先端部22dが段差に引っ掛かる。
Depending on the position of the
図14のステップS6において、車輪1がさらに正回転方向R1に回転すると、前輪側の車輪1は、腕部材20が突出位置を維持しながら、段差に引っ掛けた腕部材20の先端部22dの接地点を支点として、車輪本体10が段差下の走行面から浮き上がる。この際、後輪側の車輪1が段差下の地面上にあるため、車体110が後方に傾く。
In step S6 of FIG. 14, when the
図15のステップS7において、車輪1がさらに正回転方向R1に回転すると、前輪側の車輪1は、段差の上面に接地する腕部材20が突出位置を維持しながら、段差に乗り上げる。この際、後輪側の車輪1は、段差に接近する。
In step S7 of FIG. 15, when the
図16のステップS8において、車輪1がさらに正回転方向R1に回転すると、後輪側の車輪1は、前方に位置する腕部材20が段差の前面にぶつかり、所定量空転した後、車輪本体10が段差の前面にぶつかると共に、逆回転方向R2側に隣接する腕部材20の先端部22dが段差の上面に接触する。
In step S8 of FIG. 16, when the
その後、後輪側の車輪1は、前輪側の車輪1と同様に、腕部材20が突出位置を維持しながら、段差に引っ掛けた腕部材20の先端部22dの接地点を支点として、車輪本体10を段差下の走行面から浮き上がらせ、図17のステップS9において、段差に乗り上げる。これにより、前輪側の車輪1と後輪側の車輪1とが共に段差に乗り上がるので、車体110の傾きは解消される。
After that, while the
前輪側の車輪1及び後輪側の車輪1が段差を走破すると、図18のステップS10において、車両100は、車輪1の変形を開始する。車両100は、まず、アクチュエータ41を制御して、車輪本体10の正回転方向R1への回転を停止させる。車両100は、次に、昇降機構120を制御して、支持部を伸長させる。これにより、支持部は、底面が地面に接地すると共に、車体110及び車輪1を地面から浮き上がらせる。
When the
図19のステップS11において、車両100は、腕部材20を収容位置まで変形させる。より詳しくは、車輪1は、回転伝達部材32を車輪本体10に対して逆回転方向R2に相対回転させることによって、被伝達歯車23を介して腕部材20を収容方向Rsに回転させる。具体的には、車輪1は、車輪本体10を逆回転方向R2に回転させるよう、アクチュエータ41の駆動を制御すると共に、ねじシャフト35の回転を制動するよう、作動用ブレーキ36の作動を制御する。
In step S11 of FIG. 19, the
ねじシャフト35の回転が制動されると、車輪本体10と共に回転する送りねじナット34及び直動軸部材31は、ねじシャフト35に対して逆回転方向R2に回転しながら、車軸Awに沿って車輪1の内側面側へ移動する。直動軸部材31が車輪1の内側面側へ移動することによって、回転伝達部材32は車輪本体10に対して逆回転方向R2に相対回転して、被伝達歯車23を介して腕部材20を収容方向Rsに回転させる。これにより、車輪1は、腕部材20が車輪本体10の外周より径方向内側に収容されることによって変形する。
When the rotation of the threaded
車輪1は、腕部材20が収容位置まで達すると、アクチュエータ41の駆動及び作動用ブレーキ36の作動を解除するように制御して、腕部材20を突出位置から収容位置まで回転させる変形動作を終了する。これにより、腕部材20が収容位置を維持する、すなわち、車輪1が再び円形を維持するので、車輪本体10の外輪部13の外周面が全周に亘って転動周面を構成する。
When the
図20のステップS12において、昇降機構120を制御して、支持部を収縮させる。これにより、支持部は、底面が地面から離隔すると共に、車体110及び車輪1を地面へ降ろす。車輪1は、車輪本体10と回転伝達部材32が同回転方向かつ同回転速度で回転するよう、アクチュエータ41のみを駆動させ、作動用ブレーキ36を作動させないように制御する。これにより、腕部材20が収容位置を維持した状態で、再び走行を開始する。
In step S12 of FIG. 20, the elevating
以上説明したように、適用形態の車両100は、車輪1と、車輪本体10が車軸Aw回りに回動可能であるように車輪1を支持する車体110と、を備える。
As described above, the
車両100は、平地走行時には、車輪1の腕部材20を車輪本体10の外周より径方向内側に収容することによって車輪本体10の外周が全周に亘って転動周面を構成するので、平地走行時の安定性を維持することができる。また、車両100は、段差走行時には、車輪1の腕部材20の一部を車輪本体10の外周より径方向外側に突出することによって、腕部材20が段差を捉えて走破することができる。腕部材20は、直動軸部材31を車軸Aw方向に直動させるという単純な構造で、突出及び収容することができる。
When the
また、適用形態の車両100は、地面に接地する車輪1を地面から浮き上がらせ、車体110を保持することが可能な昇降機構120をさらに備える。
In addition, the
車両100は、車輪1が地面に接地した状態で腕部材20を突出又は収容させると、変形中、腕部材20の地面との接地点を支点にして車体110が前後方向及び上下方向に揺れる。車両100は、昇降機構120を備えることにより、車輪1を地面から浮き上がらせた状態で、腕部材20を突出及び収容することができる。車輪1が地面から浮き上がった状態で、腕部材20を突出及び収容することにより、腕部材20が地面に接地して車体110を揺らすことがないので、安定的に腕部材20を変形させることができる。
In the
なお、実施形態の車輪1及び車両100は、一部の構成を適宜変更してもよい。例えば、腕部材20の数及び形状は、実施形態に限定されない。また、腕部材20は、車輪本体10の規制部17によって突出方向Rp側への回転量に制限を設けているが、別途設けるリミッタ部品によるものでもよい。
It should be noted that the
また、車輪本体10は、実施形態では支持部50の外側面側に設けられるが、実施形態の構成に限定されず、内側面側に設けられてもよい。腕部材20は、実施形態では、車輪本体10の外側面側に設けられるが、実施形態の構成に限定されず、内側面側に設けられてもよい。また、直動作動機構33は、実施形態では、直動軸部材31に固定される送りねじナット34と、ねじシャフト35と、作動用ブレーキ36と、を備えるが、実施形態の構成に限定されず、直動軸部材31の直動と停止を切り替えるものであればどのようなものでもよい。
Further, the wheel
また、減速機42は、実施形態の構成に限定されず、車輪1の用途に対応して適宜変更されてよい。
Further, the speed reducer 42 is not limited to the configuration of the embodiment, and may be changed as appropriate according to the application of the
1 車輪
10 車輪本体
11 筒状部
12 第1円板状部
12a 腕軸支持孔
13 外輪部
14 第2円板状部
14a 腕軸挿通孔
15 カバー部
15a 腕軸支持孔
16 直動案内部
16a 直動軸案内孔
17 規制部
18 被伝達歯車
20 腕部材
21 腕支持軸部
22 腕本体
22a 凸状円弧壁部
22b 凹状円弧壁部
22c 被規制壁部
22d 先端部
23 被伝達歯車
30 腕作動機構
31 直動軸部材
31a 被案内部
31b 雄ねじ部
31c シャフト挿通穴
31d ナット固定部
32 回転伝達部材
32a 雌ねじ部
32b 外歯部
33 直動作動機構
34 送りねじナット
34a 雌ねじ部
35 ねじシャフト
35a 雄ねじ部
35b 被支持部
35c 被制動部
36 作動用ブレーキ
40 本体駆動機構
41 アクチュエータ
41a 出力軸
42 減速機
43 第1伝達歯車
44 第2伝達歯車
45 第3伝達歯車
50 支持部
51 板状部
51a 支持孔
51b 挿通孔
52 筒状部
53 蓋状部
100 車両
110 車体
120 昇降機構
B1、B2、B3、B4、B5、B6 軸受
Aw 車軸
Aa 腕回転軸
R1 正回転方向
R2 逆回転方向
Rp 突出方向
Rs 収容方向
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12 ステップ
Reference Signs List 1 wheel 10 wheel main body 11 cylindrical portion 12 first disk-shaped portion 12a arm shaft support hole 13 outer ring portion 14 second disk-shaped portion 14a arm shaft insertion hole 15 cover portion 15a arm shaft support hole 16 linear motion guide portion 16a Linear motion shaft guide hole 17 Regulating portion 18 Gear to be transmitted 20 Arm member 21 Arm support shaft 22 Arm main body 22a Convex arc wall portion 22b Concave arc wall portion 22c Wall portion to be regulated 22d Tip 23 Gear to be transmitted 30 Arm operating mechanism 31 Linear motion shaft member 31a Guided portion 31b Male threaded portion 31c Shaft insertion hole 31d Nut fixing portion 32 Rotation transmission member 32a Female threaded portion 32b External tooth portion 33 Linear motion mechanism 34 Feed screw nut 34a Female threaded portion 35 Screw shaft 35a Male threaded portion 35b Supported portion 35c Braked portion 36 Actuation brake 40 Main body drive mechanism 41 Actuator 41a Output shaft 42 Reduction gear 43 First transmission gear 44 Second transmission gear 45 Third transmission gear 50 Support portion 51 Plate-like portion 51a Support hole 51b Insertion Hole 52 Cylindrical part 53 Lid-shaped part 100 Vehicle 110 Car body 120 Elevating mechanism B1, B2, B3, B4, B5, B6 Bearing Aw Axle Aa Arm rotation axis R1 Forward rotation direction R2 Reverse rotation direction Rp Projection direction Rs Accommodation direction S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12 Step
Claims (7)
前記車輪本体の外周より径方向内側に収容される収容位置と前記車輪本体の外周より径方向外側に一部が突出する突出位置との間で前記車輪本体に対して前記車軸に平行な腕回転軸回りに回動可能な腕部材と、
前記腕部材を前記車輪本体と一体的に回動させる状態と前記車輪本体に対して相対回動させる状態とを切り替え可能な腕作動機構と、
を備え、
前記腕作動機構は、
前記車輪本体に対して前記車軸に沿って直動可能かつ前記車輪本体と一体的に前記車軸回りに回動する直動軸部材と、
前記直動軸部材の直動に伴って前記腕部材を前記腕回転軸回りに回動させる回転伝達部材と、
前記車輪本体が前記車軸回りに回動している状態において、前記直動軸部材が前記車輪本体に対して直動する状態と、前記直動軸部材が前記車輪本体に対して移動しない状態と、を切り替え可能な直動作動機構と、
を備える、車輪。 a wheel body rotatable around an axle;
The arm rotates parallel to the axle with respect to the wheel body between a housed position housed radially inward from the outer periphery of the wheel body and a projecting position partially protruding radially outward from the outer periphery of the wheel body. an arm member rotatable about an axis;
an arm actuation mechanism capable of switching between a state in which the arm member is rotated integrally with the wheel body and a state in which the arm member is rotated relative to the wheel body;
with
The arm actuation mechanism is
a linear motion shaft member that can move linearly along the axle with respect to the wheel body and rotate around the axle integrally with the wheel body;
a rotation transmission member that rotates the arm member around the arm rotation shaft in accordance with the linear motion of the linear motion shaft member;
A state in which the linear motion shaft member linearly moves with respect to the wheel body and a state in which the linear motion shaft member does not move with respect to the wheel body while the wheel body is rotating about the axle. , a linear motion mechanism capable of switching between
with wheels.
前記直動軸部材の直動に伴って前記車輪本体に対して前記車軸回りに相対回動し、
前記車輪本体に対して一方向に相対回転すると前記腕部材の一部を前記車輪本体の外周より径方向外側に突出させる突出方向に前記腕部材を回転させ、
前記車輪本体に対して前記一方向とは反対の他方向に相対回転すると前記腕部材を前記車輪本体の外周より径方向内側に収容させる収容方向に前記腕部材を回転させ、
前記車輪本体に対して相対回動しない場合、前記腕部材の突出した状態又は収容された状態を維持する、
請求項1に記載の車輪。 The rotation transmission member is
rotates relative to the wheel body around the axle as the linear motion shaft member moves linearly;
rotating the arm member in a protruding direction in which a portion of the arm member protrudes radially outward from the outer circumference of the wheel main body when the arm member rotates in one direction relative to the wheel main body;
rotating the arm member in a housing direction in which the arm member is housed radially inward from the outer circumference of the wheel body when the arm member is rotated in the other direction opposite to the one direction with respect to the wheel body;
When the arm member does not rotate relative to the wheel body, the arm member maintains a protruding state or a retracted state;
A wheel according to claim 1 .
前記回転伝達部材は、内周面に前記直動軸部材の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有し、かつ外周面に歯部を有し、
前記腕部材は、軸心が前記腕回転軸に一致し前記回転伝達部材の歯部に噛み合う被伝達歯車を有する、
請求項1又は2に記載の車輪。 The linear motion shaft member has a male threaded portion on its outer peripheral surface,
the rotation transmitting member has a female threaded portion on its inner peripheral surface that engages with the male threaded portion of the linear motion shaft member, and has a toothed portion on its outer peripheral surface;
The arm member has a transmission target gear whose axis coincides with the arm rotation axis and meshes with the tooth portion of the rotation transmission member,
A wheel according to claim 1 or 2.
軸心が前記車軸と一致しかつ前記車軸回りに回動可能なねじシャフトと、
前記直動軸部材に固定して設けられかつ前記ねじシャフトに螺合する送りねじナットと、
前記ねじシャフトの前記車軸回りの回動を制動可能な作動用ブレーキと、
を含み、
前記ねじシャフトは、
前記作動用ブレーキが作動していない状態では、前記直動軸部材及び前記送りねじナットの前記車軸回りの回動に伴って回動し、
前記作動用ブレーキが作動している状態において、前記直動軸部材及び前記送りねじナットが車軸回りに回動する場合、前記直動軸部材及び前記送りねじナットを前記車軸に沿って直動させる、
請求項1から3のいずれか1項に記載の車輪。 The linear motion mechanism is
a threaded shaft whose axis coincides with the axle and is rotatable around the axle;
a feed screw nut fixed to the linear motion shaft member and screwed onto the screw shaft;
an operating brake capable of braking rotation of the screw shaft around the axle;
including
The screw shaft is
When the operating brake is not in operation, it rotates as the linear motion shaft member and the feed screw nut rotate around the axle,
When the linear motion shaft member and the feed screw nut rotate about the axle while the operating brake is operating, the linear motion shaft member and the feed screw nut are linearly moved along the axle. ,
A wheel according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載の車輪。 A plurality of the arm members are provided rotationally symmetrically about the axle and at equal intervals.
A wheel according to any one of claims 1 to 4.
前記車輪本体が前記車軸回りに回動可能であるように前記車輪を支持する車体と、
を備える、車両。 A wheel according to any one of claims 1 to 5;
a vehicle body that supports the wheel so that the wheel body is rotatable about the axle;
a vehicle.
請求項6に記載の車両。 Further comprising a lifting mechanism capable of holding the vehicle body by lifting the wheels contacting the ground from the ground,
A vehicle according to claim 6.
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JP2021122924A JP2023018719A (en) | 2021-07-28 | 2021-07-28 | Wheel and vehicle |
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