JP3214680B2 - 宇宙探査用走行車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、衛星や惑星などの天
体を探査するのに利用される宇宙探査用走行車に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の宇宙探査用走行車としては、例
えば火星探査用として研究されているものがある。

【０００３】この宇宙探査用走行車には、既に多数確認
されている火星表面の岩や段差などの凹凸を乗り越えな
がら自由に走行できる機能が要求されており、今までに
研究されている宇宙探査用走行車の多くは６輪式のもの
となっている。

【０００４】また、このような宇宙探査用走行車には、
探査ロケットの打上げ能力やこの宇宙探査用走行車を火
星まで運搬する宇宙船の搭載能力に応じて、重量および
大きさの制限が課せられることから、できるだけ軽量で
かつ小型なものとすることが要求されており、これを満
足するために、６輪式宇宙探査用走行車の研究がなされ
ている一方で、４輪式宇宙探査用走行車の研究もなされ
ている。

【０００５】なお、６輪式の宇宙探査用走行車に関して
は、例えば、日経ＢＰ社が発行した「日経メカニカル１
９９２年１１月１６日号」の第８０頁に記載されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した宇
宙探査用走行車において、６輪式の宇宙探査用走行車で
は、岩や段差などの凹凸の踏破性に優れてはいるもの
の、車輪数の多さから軽量化および小型化には自ずと限
界がある。

【０００７】また、図４（ａ）に示すように、４個の車
輪５２を車体５３の前後に２個ずつ配して軽量化および
小型化を図った４輪式の宇宙探査用走行車５１では、例
えば、尾根ＲＩを直角に横切る場合、図４（ｂ）に示す
ように、車体５３の下面が尾根ＲＩに干渉してしまい、
この尾根ＲＩを乗り越えるには、図５（ａ），（ｂ）に
示すように、尾根ＲＩに対して斜めに進入する必要があ
ることから、踏破性が優れているとは言い難く、走行経
路が制約されるケースが多くなる可能性が高いという問
題を有しており、これらの問題を解決することが従来の
課題となっていた。

【０００８】

【発明の目的】この発明は、上記した従来の課題に着目
してなされたもので、優れた踏破性を有しているだけで
なく、軽量でかつ小型の宇宙探査用走行車を提供するこ
とを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる宇宙探
査用走行車は、４個の駆動輪と、水平ロッドおよびこの
水平ロッドの上方に位置する上部水平ロッドを具備して
前記４個の駆動輪に支持される車体を備え、前記４個の
駆動輪を車体の前端部,後端部および両側部に配置し、
前記車体と当該車体の前端部および後端部のうちの少な
くともいずれか一方の端部に位置する駆動輪との間に
は、前記車体の水平ロッドに基端部を回動可能に支持さ
せたアームと、水平軸を介してアームの先端部に基端部
を回動可能に支持させると共に先端部に駆動輪を取付け
たストラットと、車体の水平ロッドおよび上部水平ロッ
ド間に架設したＬ字ブラケットと、前記アームとクロス
して設けられて一端をＬ字ブラケットの屈曲部分に枢着
連結しかつ他端をストラットの基端部寄りの部分に枢着
連結したコイルばね付き緩衝器を具備して前記駆動輪を
上下方向および前後方向に移動可能に弾性保持する懸架
装置を設けた構成としたことを特徴としており、このよ
うな宇宙探査用走行車の構成を前述した従来の課題を解
決するための手段としている。

【００１０】そして、一実施態様において、前記懸架装
置を介して車体を支持する駆動輪以外の駆動輪と車体と
の間に、それぞれ独立した懸架装置を設けた構成とし、
必要に応じて採用される実施態様では、駆動輪を当該駆
動輪に内蔵したモータにより作動するものとした構成と
し、より好ましい実施態様において、駆動輪を略球形の
ものとした構成としている。

【００１１】

【発明の作用】この発明に係わる宇宙探査用走行車で
は、上記した構成としているので、例えば、駆動輪を上
下方向および前後方向に移動可能に弾性保持する懸架装
置を車体の前端部に設けている場合、平坦面の前進時に
は、前端部の駆動輪は当該懸架装置のコイルばね付き緩
衝器によって弾性保持され、この間、この懸架装置は通
常の懸架装置として機能する。

【００１２】また、前端部の駆動輪は地形の凹凸に追従
してプローブ的な役割を果たすことから、障害物に遭遇
して前端部の駆動輪がこの障害物に当接すると、この懸
架装置はそのストラットの回動により前端部の駆動輪を
後方側に移動させてショックアブソーバとして働くた
め、車体に及ぶ衝撃は小さく抑えられることとなる。

【００１３】次いで、この懸架装置のアームが上方向に
回動して前端部の駆動輪がその駆動力により障害物を登
り始めるのと同時に、他の駆動輪の駆動力とも相俟っ
て、前端部の駆動輪は障害物上に乗り上がることとな
る。

【００１４】そして、前端部の駆動輪が障害物上に乗り
上がると、この前端部の駆動輪には元の状態(宇宙探査
用走行車が平坦面上にある状態)へ復帰させるための弾
性力がこの懸架装置のコイルばね付き緩衝器から付与さ
れるので、前端部の駆動輪の接地荷重が増し、この前端
部における駆動輪の接地荷重による引き上げ力と、全て
の駆動輪の駆動力とにより、両側部の各駆動輪が障害物
上に乗り上がることとなる。

【００１５】これに続いて、前端部の駆動輪および両側
部の駆動輪の各駆動力により、後端部の駆動輪が障害物
上に引き上げられることとなる。

【００１６】さらに、この宇宙探査用走行車では、車体
の前端部の駆動輪と後端部の駆動輪との間に、両側部に
配置した２個の駆動輪が位置することから、ホイールベ
ースが実質的に短いものとなり、障害物を乗り越えるに
際して、車体の下面が障害物に干渉することがなく、そ
の結果、優れた踏破性が得られることとなり、走行経路
の選択の自由度も拡がることとなる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。

【００１８】図１ないし図３はこの発明に係わる宇宙探
査用走行車の一実施例を示している。

【００１９】図１に示すように、この宇宙探査用走行車
１は、４個の駆動輪２と、これらの駆動輪２に支持され
る車体３を備えている。

【００２０】前記４個の駆動輪２は、車体３の前端部，
後端部および両側部に配置してあり、いずれも表面にト
レッド部２ａを有する略球形のものとしてある。

【００２１】前記車体３は、複数本のロッドを枠組みし
てなるものであり、この実施例では、この車体３とこれ
の前端部に位置する駆動輪２Ｆとの間に、この駆動輪２
Ｆを上下方向および前後方向に移動可能に弾性保持する
前部懸架装置１０を設けている。

【００２２】即ち、この前部懸架装置１０は、車体３の
前部に位置する水平ロッド３ａに基端部を回動可能に支
持させたアーム１１と、このアーム１１の先端部に水平
軸１１ａを介して基端部を回動可能に支持させたストラ
ット１２と、車体３の水平ロッド３ａおよび上部水平ロ
ッド３ｂ間に架設したＬ字ブラケット１３を備えている
と共に、伸縮可能としたコイルばね付き緩衝器１４を備
えている。そして、この前部懸架装置１０は、コイルば
ね付き緩衝器１４の一端をＬ字ブラケット１３の屈折部
分に枢着連結すると共に、アーム１１とクロスするよう
にして他端をストラット１２の基端部寄りの部分に枢着
連結することにより、ストラット１２の先端部に支軸４
を介して取付けた駆動輪２Ｆを上下方向および前後方向
に移動可能に弾性保持するものとしてある。

【００２３】また、この実施例において、宇宙探査用走
行車１は、車体３とこの車体３の後端部に位置する駆動
輪２Ｒとの間に、独立した後部懸架装置２０を設けてい
ると共に、車体３とこの車体３の両側部に位置する駆動
輪２ＳＲ，２ＳＬとの間に、独立した側部懸架装置３０
をそれぞれ設けている。

【００２４】後部懸架装置２０は、車体３の後部に位置
する水平ロッド３ｃに基端部を回動可能に支持させると
共に先端部に図示しない支軸を介して駆動輪２Ｒを取付
けたストラット２１と、このストラット２１と前記Ｌ字
ブラケット１３の上部水平ロッド３ｂから突出する部分
との間に設けた伸縮可能なコイルばね付き緩衝器２２を
備えており、後部の駆動輪２Ｒを上下方向に移動可能に
弾性保持するものとなっている。

【００２５】一方、側部懸架装置３０は、車体３のサイ
ドロッド３ｄに基端を回動可能に支持させたサイドアー
ム３１と、このサイドアーム３１の先端に基端部を固定
したストラット３２と、伸縮可能としたコイルばね付き
緩衝器３３を備えており、コイルばね付き緩衝器３３の
一端を上部水平ロッド３ｂの端部に枢着連結すると共
に、他端をサイドアーム３１の先端に枢着連結すること
により、ストラット３２の先端部に図示しない支軸を介
して取付けた側部の駆動輪２（２ＳＲ，２ＳＬ）を上下
方向に移動可能に弾性保持するようにしている。

【００２６】さらに、この実施例において、宇宙探査用
走行車１は、略球形とした４個の駆動輪２の各内部にモ
ータ５および減速機構６をそれぞれ収納しており、モー
タ５は、ストラット１２，２１，３２の駆動輪２に覆わ
れる各先端部寄りに装着してあって、車体３に搭載した
図示しない太陽電池からの電力により作動するものとな
っている。減速機構６はモータ５の出力軸に装着される
ピニオン６ａと、このピニオン６ａと噛合いかつ駆動輪
２の支軸４に嵌装固定した大径の歯車６ｂとからなって
おり、４個の駆動輪２はこれらの減速機構６を介して伝
達される各モータ５の動力によりそれぞれ作動するもの
となっている。

【００２７】このような宇宙探査用走行車１において、
平坦面の前進時には、図２（ａ）に示すように、前端部
の駆動輪２Ｆは上下方向および前後方向に移動可能に弾
性保持する前部懸架装置１０のコイルばね付き緩衝器１
４により弾性保持され、この間、前部懸架装置１０は通
常の懸架装置として機能する。

【００２８】一方、前端部の駆動輪２Ｆは、前部懸架装
置１０により地形の凹凸に追従するプローブ的な役割を
果たすことから、図２（ｂ）に示すように、段差部Ｓに
遭遇して前端部の駆動輪２Ｆが段差部Ｓに当接すると、
前部懸架装置１０はそのストラット１２の回動により前
端部の駆動輪２Ｆを後方側に移動させてショックアブソ
ーバとして働くことから、車体３に及ぶ衝撃は小さく抑
えられることとなる。

【００２９】続いて、他の駆動輪２Ｒ，２ＳＲ，２ＳＬ
の駆動力により前端部の駆動輪２Ｆが段差部Ｓに押付け
られると、図２（ｃ）に示すように、前部懸架装置１０
のアーム１１が上方向に回動して前端部の駆動輪２Ｆが
その駆動力により段差部Ｓを登り始めることとなり、こ
れに他の駆動輪２Ｒ，２ＳＲ，２ＳＬの駆動力が加味さ
れて、図２（ｄ）に示すように、前端部の駆動輪２Ｆは
段差部Ｓ上に乗り上がることとなる。

【００３０】このように、前端部の駆動輪２Ｆが段差部
Ｓ上に乗り上がると、図２（ｅ）に示すように、この前
端部の駆動輪２Ｆには元の状態（図２（ａ）に示す状
態）へ復帰させるための弾性力が前部懸架装置１０のコ
イルばね付き緩衝器１４から付与されるので、前端部の
駆動輪２Ｆの接地荷重が増し、この駆動輪２Ｆの接地荷
重増加による引上げ力と、全ての駆動輪２の駆動力とに
より、図２（ｆ）に示すように、両側部の各駆動輪２Ｓ
Ｒ，２ＳＬが段差部Ｓ上に乗り上がることとなり、これ
に続いて、前端部の駆動輪２Ｆおよび両側部の駆動輪２
ＳＲ，２ＳＬの各駆動力により、後端部の駆動輪２Ｒが
段差部Ｓ上に引き上げられ、車体３の全体が段差部Ｓに
乗り上がることとなる。

【００３１】また、この宇宙探査用走行車１では、車体
３の前端部の駆動輪２Ｆと後端部の駆動輪２Ｒとの間に
おける両側部に、２個の駆動輪２ＳＲ，２ＳＬを配置し
てホイールベースを実質的に短くしていることから、図
３（ａ），（ｂ）に示すように、尾根Ｒを乗り越えるに
際して、車体３の下面が尾根Ｒに干渉することがなく、
その結果、優れた踏破性が得られることとなり、走行経
路の選択の自由度も拡がることとなる。

【００３２】この実施例では、車体３とこの車体３の後
端部に位置する駆動輪２Ｒとの間、および車体３とこの
車体３の両側部に位置する駆動輪２ＳＲ，２ＳＬとの間
に、独立した後部懸架装置２０および側部懸架装置３０
をそれぞれ設けていることから、岩や段差などの凹凸に
対する適応性が向上すると共に、制振性も向上すること
となる。

【００３３】また、この実施例において、４個の駆動輪
２の各内部にモータ５および減速機構６をそれぞれ収納
して、各駆動輪２を減速機構６を介して伝達される各モ
ータ５の動力によりそれぞれ作動するものとしており、
駆動系の保護および車体３の下面スペースの確保ならび
に軽量化を図っている。

【００３４】さらに、この実施例では、駆動輪２を表面
にトレッド部２ａを有する略球形のものとしていること
から、不整地面への様々な接触状態に対処することが可
能となる。

【００３５】なお、この発明に係わる宇宙探査用走行車
の詳細な構成は、上記した実施例に限定されるものでは
なく、例えば、駆動輪を上下方向および前後方向に移動
可能に弾性保持する懸架装置を車体とこれの後端部に位
置する駆動輪との間に設ける構成とすることも可能であ
る。

【００３６】また、駆動輪を上下方向および前後方向に
移動可能に弾性保持する懸架装置として、所定のキャス
タ角を持つ伸縮フォークを用いてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
宇宙探査用走行車では、上記した構成としたため、軽量
でかつ小型のものとすることが実現できるうえ、ホイー
ルベースが実質的に短くなると共に、駆動輪を上下方向
および前後方向に移動可能に弾性保持する懸架装置を設
けた側の駆動輪は、地形の凹凸に追従するプローブ的な
役割を果たす、すなわち、６輪式の宇宙探査用走行車に
おける前２輪と同様の機能を果たすことから、機能面に
おいて、従来の６輪式宇宙探査用走行車が有する踏破性
を維持ないし向上させることができるという極めて優れ
た効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる宇宙探査用走行車の一実施例
を示す斜視説明図である。

【図２】（ａ） 図１の宇宙探査用走行車が平坦面上を
走行している際の動作説明図である。 （ｂ） 図１の宇宙探査用走行車が段差部に遭遇した際
の動作説明図である。 （ｃ） 図１における宇宙探査用走行車の前端部駆動輪
が段差部を登っている状況を示す動作説明図である。 （ｄ） 図１における宇宙探査用走行車の前端部駆動輪
が段差部に乗り上がる際の動作説明図である。 （ｅ） 図１における宇宙探査用走行車の両側部駆動輪
が段差部を登っている状況を示す動作説明図である。 （ｆ） 図１における宇宙探査用走行車の両側部駆動輪
が段差部に乗り上がる際の動作説明図である。

【図３】（ａ） 図１の宇宙探査用走行車が尾根を乗り
越える状況を簡略的に示す平面説明図である。 （ｂ） 図３（ａ）における宇宙探査用走行車の側面方
向からの説明図である。

【図４】従来の４輪式宇宙探査用走行車が尾根を直角に
乗り越える状況を簡略的に示す平面説明図である。 （ｂ） 図４（ａ）における４輪式宇宙探査用走行車の
側面方向からの説明図である。

【図５】従来の４輪式宇宙探査用走行車が尾根に対して
斜めに進入して乗り越える状況を簡略的に示す平面説明
図である。 （ｂ） 図５（ａ）における４輪式宇宙探査用走行車の
側面側面方向からの説明図である。

【符号の説明】

１ 宇宙探査用走行車 ２ (２Ｆ,２Ｒ,２ＳＲ,２ＳＬ) 駆動輪 ３ 車体 ３ａ水平ロッド ３ｂ上部水平ロッド ５ モータ １０ 前部懸架装置 １１ アーム １１ａ水平軸 １２ ストラット １３ Ｌ字ブラケット １４ コイルばね付き緩衝器 ２０ 後部懸架装置 ３０ 側部懸架装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ６４Ｇ 1/16 Ｂ６４Ｇ 1/16 (56)参考文献 特開 昭63−41286（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−81322（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−86601（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−77933（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 61/10 B60B 19/14 B60G 3/02 B60K 7/00 B62D 63/00 B64G 1/16

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４個の駆動輪と、水平ロッドおよびこの
   水平ロッドの上方に位置する上部水平ロッドを具備して
   前記４個の駆動輪に支持される車体を備え、前記４個の
   駆動輪を車体の前端部,後端部および両側部に配置し、
   前記車体と当該車体の前端部および後端部のうちの少な
   くともいずれか一方の端部に位置する駆動輪との間に
   は、前記車体の水平ロッドに基端部を回動可能に支持さ
   せたアームと、水平軸を介してアームの先端部に基端部
   を回動可能に支持させると共に先端部に駆動輪を取付け
   たストラットと、車体の水平ロッドおよび上部水平ロッ
   ド間に架設したＬ字ブラケットと、前記アームとクロス
   して設けられて一端をＬ字ブラケットの屈曲部分に枢着
   連結しかつ他端をストラットの基端部寄りの部分に枢着
   連結したコイルばね付き緩衝器を具備して前記駆動輪を
   上下方向および前後方向に移動可能に弾性保持する懸架
   装置を設けたことを特徴とする宇宙探査用走行車。
2. 【請求項２】 前記懸架装置を介して車体を支持する駆
   動輪以外の駆動輪と車体との間に、それぞれ独立した懸
   架装置を設けた請求項１に記載の宇宙探査用走行車。
3. 【請求項３】 駆動輪を当該駆動輪に内蔵したモータに
   より作動するものとした請求項１または請求項２に記載
   の宇宙探査用走行車。
4. 【請求項４】 駆動輪を略球形のものとした請求項１な
   いし請求項３のいずれかに記載の宇宙探査用走行車。