JP5055473B2 - 階段を昇降する車 - Google Patents
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法を測定しそれに対応する動きが求められるため、従来多種多様のセンサーを駆使し、複
雑で高価な制御装置を多用してきた。本発明の階段昇降車はモード変換やクラッチ等の切
り換え操作を駆使せず、上述のセンサーや制御装置を全く必要としないことを特徴とする
ものである。
せるが、車輪が階段の蹴込みにあたって車輪の回転が停止し、被駆動側の歯車の回転が停
止すると、駆動側の歯車が被駆動側の歯車の廻りを公転する(或いは被駆動側の歯車の回
転速度が遅くなった分だけ駆動側の歯車が被駆動側の歯車の廻りを公転する)。
クラッチ等の切替装置を使わず平坦走行と昇降動作の2つのモード変換を交互に繰り返さ
せるものである。
輪が絡み合うものと、1つの車輪内部で車輪外周内側を車軸に取り付いたピニオンが移動
するものとがあり、前者には車輪を鎖状に連ねるものと車輪を放射状に配置するものとが
ある。後者には車輪の形状が円形から三角形などの多角形が考えられる。
輪の公転方向がともに昇段方向あるいは降段方向に合致しておれば車は階段を昇降するこ
とになる。
件で、そのためには車輪とノンスリップとの間でスリップしないことが不可避でタイヤに
は色々の工夫が施される。
公転が終了し車輪が回転し始め平坦走行に復帰させるためには補助車輪などの介助が必要
になる. この補助車輪の介助は同時に車軸の(ピニオンの中心の)軌跡を上にあるいは下
に凹の円の一部をより直線に近くする効果がある。
み踏面上を滑走するもので、より車輪後部を押し上げるためと昇段前に補助車輪が蹴込み
にあたってピニオンの公転を阻止しないように渦巻き補助車輪などが考案される。
替え操作なしに階段の昇段に移るかについて説明する。電動機等によって回転されるモー
ター歯車が車輪歯車を回転させる方式として歯車を噛み合わせて回転を伝えるものと、チ
ェインを介在させて回転を伝えるものとがあり、被駆動側の回転を止めると駆動側の歯車
は被駆動側の歯車のまわりを公転し、被駆動側の回転が止まることにより被駆動側の回転
から駆動側の公転に切り替わる現象が認められる。
車輪中心に位置するチェイン歯車を車輪円周に位置するピニオンが電動機等により車輪に
回転を与えて平坦走行するもので、車輪が蹴込みに当たり回転が止まると、回転が停止し
た内歯車(a)、外歯車(b)、あるいはチェイン歯車あるいはプーリー(c)のまわりをピニオ
ンが公転する。 ( a )( b ) ( c )はともに、ピニオンが平坦走行の初期状態から昇段へ
移行した状態をしめすものである。以下、図中→印は階段上昇時の歯車の回転方向、⇒印
は歯車の公転方向を示す。
ラック)を貼り付けた円形、正方形、正三角形、菱形の車輪を示し、内部のチェイン歯車
のピニオンは車体を支持する車軸歯車である。(a)では内部のチェイン歯車は円形車輪に
回転を与えるが車輪の停止に伴いその外周内側をチェイン歯車が移動する。(b),(c)では
内部のチェイン歯車はそれぞれの辺上を移動するが、その頂点の内側を通過する時その頂
点を中心に車輪全体を回転させる。
配置し正三角形の盤に取り付けた階段昇降車で、(a)(b)はともに階段昇降車の昇段
開始状態図をしめす。走行動作は車輪の回転であり、昇降動作は盤の公転である。
ーターの回転を継続したままで車輪の回転と連結板の公転を交互に繰り返せば走行動作と
上昇動作とが繰り返される。
昇降動作において太陽車軸を中心に車輪あるいは盤が公転することは見方を変えれば停止
した接地輪を中心に太陽車軸が公転することでもある。
とで[図3]、(b)では遊星歯車の公転が阻まれることで、接地輪が停止する。
[図4]は図3( a )でモーター歯車の廻りに放射状に配置した歯車に取り付いた車輪を取
り外したもので、車輪の前進が阻まれることで車軸歯車が車輪歯車との中間に介在する歯
車の廻りを公転する。(a)は、昇段開始時の状態図(b)は、昇段直前の状態図(c)
は、上段走行の状態図
の車輪で、各車輪(7)は車軸歯車(4)に噛合う歯車(6)に取り付き、全部で車輪が6
個の場合、3個の車輪が表面で車軸(2)から放射状に配置され盤(46)に取り付けら
れる。
られる。
点線で書いた車輪(7)と歯車(6)は反対側の面にあることを示す。
車(10)および車軸歯車(4)に伝達され、これに噛合う車輪歯車(6)が回転する。
よび車軸歯車(4)の回転が停止し盤(47)の公転が起こる。
転する。
輪で、図2(b)(c)に示す多角形車輪を最も簡略化したものである。
ンは下辺上を走行し車輪内部を移動する。また図6(b)に示すように車輪が接地状態で
なく空中に浮いた状態でピニオンが上辺に噛合う時、ピニオンは車輪を前方に送り出す。
、2個の二辺車輪が上下入れ替わりながら地面(33)を走行する一連の動きを説明するもの
である。下方のピニオンは接地側車輪の下辺上を走行し、上方のピニオンは空中に浮いた
車輪を前方に送り出すようになる。
リップを通過した緩い勾配を登坂することになり上段ノンスリップを中心に公転しやすく
なるが、車輪の大部分が車輪の乗ったノンスリップより外にあって下の段に落下しやすい
。
車輪が上段ノンスリップを中心に公転し平坦走行の初期状態に戻ることを可能にする補助
装置について説明する。
登坂する。ピニオンの通過した後方を押し上げれば常時緩い勾配を登坂することになり、
ピニオンが上段ノンスリップを通過した後、上段ノンスリップを中心に円形車輪が公転し
、容易に平坦走行の初期状態に戻ることが出来る。
ので、(a),(b)はそれぞれの補助装置の介助によって、円形車輪が上段に乗り上げて平坦
走行の初期状態に戻ろうとする状態を示す。階段を昇降する車輪は車軸を中心に回転する
ように観えるがノンスリップを中心とする車軸の公転を繰り返しているだけで、1回の車
軸の公転で車輪は1回の自転をする。
を意味し、ピニオンに後続し外周内側を移動する補助車輪の回転角は補助車輪の公転角で
ピニオンと直径が同じであれば、補助車輪の公転角は車輪の公転角より大きく同軸の補助
車輪は加速され先行のピニオンを押しながら車輪後部を押し上げるようになる。
の回転と逆方向に自転し補助車輪を押さえつける。(b)では、ピニオンを回転させるモー
ター歯車がピニオンのまわりを公転しながら後続の補助車輪を押さえつけ円形車輪を引き
上げる。
進入するに従いその進入方向は踏面と平行に近づき後輪後部を押し上げる効果を減少する
。
部を押し上げる効果の減少をおさえた状態を示す。(b),(c) のそれぞれは(a)と同様の効
果をもたらす補助車輪で、(c)は (b) の複数の補助車輪を1つにするだけでなく補助車輪
の前半分を省略することで補助車輪の蹴込みに当たるまでの滑走距離を倍増し蹴込みに当
たっても車輪のようにピニオンの公転を止めてしまうことはない補助車輪である。
対応するそれぞれの位置での中心と踏面までの距離に一致する。 (c)は補助車輪の形状を
渦巻き状にするもので、渦線は等進渦線で、その長さは踏面に接地した長さに同じでその
半径は (b)と同様に(a)の スロープを駆け上がる補助車輪が対応するそれぞれの位置での
中心と踏面までの距離に一致する。
を引き上げることなく車輪本体から切り離し車輪後部の重量を軽減するものである。 (a)
に示すソリ(41)は盤後部がガイドローラーを介して乗り上げるとき階段上に停留し公転時
に盤後部が離れるとき移動するものである。
径方向の引掛り面があり、この突起爪を有する車輪が階段のノンスリップに当たる時爪の
底面に半径方向の力が作用すると突起爪は車輪内に収納され、爪の引掛り面に円周方向の
力が作用するとこれに抵抗し、車輪と階段のノンスリップとが噛合い車輪は滑ることなく
登坂する。また接地面ではもっぱら爪の底面に半径方向の荷重が作用するだけなので突起
爪は車輪内に収納され引掛り面が地面を引っ掛けることなく、車輪は突起爪を付さない車
輪と同様に平坦走行する。(a)は円周を8等分して突起爪を1列にして付した車輪を例
示するものであるが、複数列の突起爪を位相をずらして重ね合わすと、ノンスリップと大
きく噛合いながら滑ることなく登坂する車輪が可能となる。
転をロックし水平時に解除するブレーキである。(a)は車体の水平時の状態を示し(b)
は車体の傾斜時の状態を示す。このブレーキ(65)は車体に回転自由のヒンジ(15)
で吊り下げられ、車体の水平時にだけでなく車体の傾斜時にも鉛直が保たれるため、車体
の水平時には車輪に触れることはなく、車体の傾斜時には車輪に接触し車輪の回転ととも
に当り(45)が車輪に食い込み更に突起(32)が車輪を押さえて車輪の降りる方向の回
転をロックする。この車体に鉛直に吊り下げられたブレーキ(65)は当り(45)の他に
突起(32)を有し、突起(32)はタイヤの空気圧が少ないときなど当りがヒンジを挟
んで反対側まで回転し通り過ぎてしまうことを防ぐものである
(2) 車体重量を支持する車軸
(3) 電動機等により駆動する歯車
(4) 歯車或いは車輪の回転軸
(5) (4)にベアリングを介して取り付けた歯車
(6) (4)にキーで固定して取り付けた歯車
(7) (4)にベアリングを介して取り付けた車輪
(8) (4)にキーで固定して取り付けた車輪
(9) 車輪のフレーム
(10)(9)の内側に取り付けたチェイン
(11)(9)の外側に取り付けたタイヤ、ゴム等の緩衝材
(12) 回転軸と回転軸とを連結するリンクプレート
(13) 複数の回転軸を取り付ける盤
(19) モーター
(20) 軸受
(25) (4)に取り付けた盤
(26) 階段の蹴込み部分
(27) 階段の踏面部分
(28) 階段のノンスリップ部分
(41)ソリ
(42)スロープ
(43)渦巻き補助車輪
(r1)スロープを駆け上がる直前位置での補助車輪の中心と踏面までの距離
(r2)スロープ昇段中の位置での補助車輪の中心と踏面までの距離
Claims (1)
- 内側にチェイン或いはVベルト或いは内歯車或いはラックを貼り付けた外周の形状が正方形或いは正三角形或いは菱形或いはその他の多角形である車輪と、上記車輪の内部に収容され、車体を支持し、自転しながら、上記チェイン或いはVベルト或いは内歯車或いはラックに沿って移動するチェイン歯車とを備え、上記チェイン歯車の回転軸が車体重量を支持し、上記車輪の外周が接地して回転しながら走行する外周の形状が多角形である車輪の回転機構であって、チェイン歯車が上記正方形或いは正三角形或いは菱形或いはその他の多角形の辺に沿って移動するとき上記車輪は回転せず、上記正方形或いは正三角形或いは菱形或いはその他の多角形の頂点の内側を通過するとき上記車輪は上記頂点を中心に回転することを特徴とする外周の形状が多角形である車輪の回転機構。
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