JP5144391B2 - クローラ走行装置 - Google Patents

Description

この発明は、クローラを用いて走行するクローラ走行装置に関し、特に走行状況に応じてクローラ走行と四輪走行とを変換、又は併用して走行を行なうクローラ走行装置に関するものである。

従来のクローラ走行装置として、走行条件に合わせて効果的に走行できるように工夫された技術が種々提案されている。例えば、平坦地ではタイヤ走行を行い、軟弱地では前後のタイヤにまたがって履帯（クローラ）を掛け渡してクローラ走行を可能とするもの（例えば、特許文献１参照）や、車体の前後左右の４隅に回動自在に設けられた回動クローラのフレームに車輪を設け、回動クローラを車輪走行位置に回動することにより、クローラ走行から車輪走行に切替可能としたもの（例えば、特許文献２参照）や、四輪走行用タイミングベルトを車輪接地面と車体底面との間に定位させ、例えばぬかるみ等で四輪が沈み込んだ場合に前記四輪走行用タイミングベルトをクローラとして使用可能とするもの（例えば、特許文献３参照）等がある。

特開２００５−０８１４４７号公報（第９頁、図９） 特開２００６−３４１７１０号公報（第３−４頁、図５） 特開２００４−２３２７０２号公報（第６頁、図６）

従来のクローラ走行装置は以上のように構成されているので、次のような課題があった。
一般に、クローラ走行装置は、四輪走行装置と比べて不整地で安定走行が可能という利点と、接地面積が大きい分トルクが増大し旋回性能が劣るという欠点がある。一方、四輪走行装置は、クローラ走行装置に比べて接地面積が少ない分だけ少ないトルクで駆動可能なため旋回能力に優れる利点と、不整地での走行が不利という欠点がある。
このため、特許文献１又は２のような整地・不整地に合わせてクローラ走行と四輪走行の何れかに切替える構成では、整地・不整地が混合する状況になった場合に切替える手間が増大するという課題があった。

また、四輪走行用タイミングベルトを車輪接地面と車体底面との間に定位させ、前記四輪走行用タイミングベルトをクローラとして使用する特許文献３のクローラ・四輪併用構成では、整地・不整地が混合する状況において、四輪のみでの接地で走行可能な整地箇所での四輪走行と、四輪が沈み込むような不整地箇所でのクローラ走行とを、切替えなしで行えるという利点を有する。しかしながら、特許文献２の構成では、上記利点を実現するための構成が複雑で部品点数が増大するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、簡単な構成で、クローラ走行と四輪走行の併用を可能にすると共に、場合によっては接地面を更に増大させたクローラ走行装置を得ることを目的とする。

この発明に係わるクローラ走行装置は、車台と、車台の前後の両側に設けられた４個の車輪と、前後の車輪に巻き掛けられ車輪の駆動力により駆動されるクローラとを備えたクローラ走行装置において、各車輪には、車輪の幅方向外側の外周部の周方向に、所定の間隔を空けて複数の突出部が設けられ、内側に突出部と噛合するベルト内歯が形成され外側に接地面と接するベルト外歯が形成された環状ベルトが車輪の突出部の周りに装着され、環状ベルトの表裏に形成された歯のうちの一方を第１の歯、他方を第２の歯とするとき、第１の歯の歯高を第２の歯の歯高より高くし、第１の歯及び第２の歯がそれぞれ突出部と噛合可能に形成され、第１の歯をベルト外歯として車輪の突出部に装着したときは、環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１が車輪の中心からクローラの最外部までの半径Ｒ２よりも大きくなり、表裏を逆にして第２の歯をベルト外歯としたときは、半径Ｒ１が半径Ｒ２と同一になるように構成されているものである。

また、環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１が、車輪の中心からクローラの最外部までの半径Ｒ２と同一に構成されているものである。

更にまた、前後の車輪の内の一方側は、環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１が、車輪中心からクローラの最外部までの半径Ｒ２よりも大きく構成され、他方側は半径Ｒ１が、半径Ｒ２と同一に構成されているものである。

この発明のクローラ走行装置によれば、各車輪には、車輪の幅方向外側の外周部の周方向に、所定の間隔で複数の突出部が設けられ、内側に突出部と噛合するベルト内歯が形成され外側に接地面と接するベルト外歯が形成された環状ベルトが車輪の突出部の周りに装着され、環状ベルトの表裏に形成された歯のうちの一方を第１の歯、他方を第２の歯とするとき、第１の歯の歯高を第２の歯の歯高より高くし、第１の歯及び第２の歯がそれぞれ突出部と噛合可能に形成され、第１の歯をベルト外歯として車輪の突出部に装着したときは、環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１が車輪の中心からクローラの最外部までの半径Ｒ２よりも大きくなり、表裏を逆にして第２の歯をベルト外歯としたときは、半径Ｒ１が半径Ｒ２と同一になるように構成したので、少ない部品点数と簡単な構成で、不整地で有利なクローラ走行と整地で有利な四輪走行とが併用できるクローラ走行装置を実現できる。

また、環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１を、車輪の中心からクローラの最外部までの半径Ｒ２と同一に構成したので、クローラ走行における接地面積が、環状ベルトの幅分大きくなり、クローラ走行の特徴である不整地での安定走行の効果をより増大させることができる。

更に、前後の車輪の内の一方側は、環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１を、車輪中心からクローラの最外部までの半径Ｒ２よりも大きくし、他方側は、半径Ｒ１を、半径Ｒ２と同一に構成したので、整地走行において、一方側が環状ベルトの外歯部による接地となり、他方側がクローラ最外部及び環状ベルトの外歯部による接地となるので、クローラ走行装置の一方側は接地しないため、実質的に四輪走行の形態をとることができる。また、一方側の環状ベルトの外歯部が沈み込むような不整地走行では、クローラによるクローラ走行が可能となる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施形態１について図面を参照しながら説明する。図１はこの発明の実施の形態１に示すクローラ走行装置の全体構成図であり、図２は図１の下面図、図３は図１のクローラ走行装置が使用する車輪の斜視図、図４は図１の側面略図である。

先ず、図１及び図２により全体構成を説明する。クローラ走行装置は、車台１の前後の両側に４個の車輪２（詳細は後述する）が設けられている。車台１の内部には、車輪２を回転させるモータ（図示せず）等の駆動体が内蔵されているが、本発明の主要部ではないので詳細な説明は省略する。
前後の車輪２にまたがってクローラ３が巻き掛けられており、車輪２の駆動力により循環回走するようになっている。車輪２の幅方向でクローラ３が巻き掛けられた部分の外側の外周部の周方向に、所定の間隔を空けて突出部２ａが形成されており、この突出部２ａの外周に突出部２ａと噛合して環状ベルト４が装着されている。
また、車輪２の側面には、環状ベルト４の脱落防止用のキャップ２ｂが設けられている。

図３により車輪２の詳細について説明する。図はキャップ２ｂ側から見た斜視図であり、キャップ２ｂのすぐ内側（すなわち、車台１に取り付けられたとき外側となる側）の外周に、先に説明した環状ベルト４と噛み合う突出部２ａが形成されている。突出部２ａより内側となる側に、突出部２ａと同じように、クローラ３と噛み合うクローラ取付部２ｃが形成されている。
なお、図３では突出部２ａが車輪２の一部として一体に構成されているが、車輪２と突出部２ａとの関係は、車輪２の回転を突出部２ａに伝達できれば一体でも別体でも構わない。

次に、図４の側面略図により、車輪２の突出部２ａと環状ベルト４とクローラ３の関係について説明する。環状ベルト４は、ベルト内歯４ｂ部において車輪２の突起部２ａと噛み合わされており、ベルト外歯４ａ部はクローラ走行装置の接地面１０と接地している。これに対し、クローラ３も内歯部によって車輪２のクローラ取付部２ｃと噛み合って回転するが、クローラ３の最外部３ａ（最外部とは、厳密には車輪２と噛合したクローラ３の最外部を指すが、図では分かりやすいように同等部分に符号を付している。以下、同様。）は環状ベルト４のベルト外歯４ａよりも内側に位置しており、クローラ３の最外部３ａは接地面１０に接触しないように構成されている。

図５は、図４のＡ部の拡大図であり、図に基づいて、クローラ３と環状ベルト４との関係を更に詳しく説明する。
環状ベルト４は、その表裏に形成された歯のうちの一方を第１の歯、他方を第２の歯とすれば、第１の歯の歯高を第２の歯の歯高より高くし、且つ、第１の歯と第２の歯それぞれが突出部２ａと噛合可能に形成されている。そして、第１の歯を環状ベルト４の外周側にしてベルト外歯４ａとして使用している状態から、環状ベルト４を裏返し表裏を逆にして、第１の歯をベルト内歯４ｂとして使用することも可能なようになっている。
図５は、第１の歯をベルト外歯４ａとして車輪２の突出部２ａに装着した場合であり、この状態では、環状ベルト４の中心から最外部までの半径Ｒ１が、車輪中心からクローラ３の最外部３ａまでの半径Ｒ２よりも大きくなるように、第１の歯の歯高が決められている。もし表裏逆にして第２の歯をベルト外歯としたときは、上記Ｒ１が、上記Ｒ２と同一なるように構成されている。

次に、クローラ走行装置の動作を説明する。クローラ走行装置は、車台１に内蔵する駆動体が車輪２を回転させ、クローラ３が車輪の回転に合わせて回転することでクローラ走行が可能となる。また、各車輪２の外側に所定の間隔で形成した突出部２ａが車輪２の回転を伝達する。これにより、突出部２ａと噛合する環状ベルト４が車輪２の回転に合わせて回転する。

クローラ３の最外部３ａと環状ベルト４の最外部（ベルト外歯４ａの歯末）までの寸法関係を上述のようにしたことにより、クローラ走行装置は、整地・不整地が混合する状況において、
（１）整地では車台１の前後両側の車輪２の各々に装着した環状ベルト４のベルト外歯４ａ部が接地面１０と接触してクローラ３を浮かせるため、環状ベルト４による四輪走行が行える。
（２）不整地でベルト外歯４ａ部が沈み込む、又は障害物を乗り越える等で、環状ベルト４のベルト外歯４ａ部では接地面１０との対応ができない場合は、クローラ３によってクローラ走行が行える。
このように、クローラ走行と四輪走行との併用を、少ない部品による簡単な構成で実現できる。また、環状ベルト４がクローラ３の外側側面を支持するのでクローラ３の脱輪を防止できる。

なお、図１では車輪２の最外部にキャップ２ｂを設けて環状ベルト４の脱輪を防止しているが、突出部２ａとベルト内歯４ｂ部との噛合力により環状ベルト４の脱輪が防止できればキャップ２ｂは無くてもよい。

上記までは、クローラ走行と四輪走行との併用の場合について説明したが、一部の部品を組み替えることにより、クローラ走行を効果的に行える構成について、図６により説明する。
図６は、環状ベルト４を上記で説明したように、図５の状態から裏返して突出部２ａと噛合させた場合の、クローラ３と環状ベルトとの関係の説明図である。環状ベルトそのものは、図１〜図５で説明した環状ベルト４と同じものであるが、裏返して使用する場合を環状ベルト４１として符号をかえて説明する。ベルト外歯４１ａは第２の歯であり、ベルト内歯４１ｂは第１の歯である。

この構成においては、先に説明したように、環状ベルト４１の中心から最外部（ベルト外歯４１ａの歯末）までの半径Ｒ１が、車輪中心からクローラ３の最外部３ａまでの半径Ｒ２と同一なる。これにより、図６（ｂ）に示すように、環状ベルト４１の最外部であるベルト外歯４１ａの歯末と、クローラ３の最外部３ａとが共に接地面１０に接触する。図６（ａ）から分かるように、クローラ走行としての接地面積が環状ベルト４１の幅分大きくなり、クローラ走行の特徴である不整地での安定走行の効果をより増大させることができる。

なお、このような裏返す構成によらずに、図６の環状ベルト４１の外歯部４１ａと同じ外径寸法の環状ベルトを別に用意しておき、走行状況に応じて取り替えるような構成にしても、部品点数は若干増えるが同様の走行効果を得ることができる。
また、突出部２ａが環状ベルト４又は４１を支持する場合は、環状ベルトの基礎円部を突出部２ａに接触させて支持するようにすれば、環状ベルトに掛かる接地面からの応力を支持できると共に、環状ベルトを突出部２ａに取り付ける際のがたつきを防止することができる。

以上のように、実施の形態１のクローラ走行装置によれば、各車輪には、車輪の幅方向外側の外周部の周方向に、所定の間隔を空けて複数の突出部が設けられ、内側に突出部と噛合するベルト内歯が形成され外側に接地面と接するベルト外歯が形成された環状ベルトが車輪の突出部の周りに装着され、環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１を、車輪の中心からクローラの最外部までの半径Ｒ２よりも大きく構成したので、少ない部品点数と簡単な構成で、不整地で有利なクローラ走行と整地で有利な四輪走行とが併用できるクローラ走行装置を実現できる。

また、環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１を、車輪の中心からクローラの最外部までの半径Ｒ２と同一に構成したので、クローラ走行における接地面積が、環状ベルトの幅分大きくなり、クローラ走行の特徴である不整地での安定走行の効果をより増大させることができる。

更にまた、環状ベルトの表裏に形成された歯のうちの一方を第１の歯、他方を第２の歯とするとき、第１の歯の歯高を第２の歯の歯高より高くし、第１の歯と第２の歯がそれぞれ突出部と噛合可能に形成され、第１の歯をベルト外歯として車輪の突出部に装着したときは、環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１が、車輪中心からクローラの最外部までの半径Ｒ２よりも大きくなり、表裏を逆にして第２の歯を外歯としたときは、半径Ｒ１が半径Ｒ２と同一なるような環状ベルトを用いて、上記のそれぞれの構成を実現したので、１つの環状ベルトで上記２形態を実現でき、部品点数の更なる削減を図ることができる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施形態２について図面を参照しながら説明する。図７はこの発明の実施の形態２に示すクローラ走行装置の下面図であり、図８は図７の矢示Ｂ方向から見た側面略図である。実施の形態１の図１〜図６と同等部分は同一符号で示して説明を省略し、相違点を中心に説明する。

図７において、クローラ走行装置は、紙面の上下方向に走行するので、図の上方を前部、下方を後部と称することにする。図８では右が前部、左が後部である。また、本実施の形態の環状ベルトは、基本的に実施の形態１のものと同じであり、図５のように使用する環状ベルト４と図６のように裏返して使用する環状ベルト４１とを備えている。
図７、図８に示すように、後部の車輪２の突出部２ａには環状ベルト４の第２の歯をベルト内歯４ｂとして噛合させ、第１の歯をベルト外歯４ａとしている。一方、前部側は環状ベルトを裏返して、車輪２の突出部２ａには、環状ベルト４１のベルト内歯４１ｂ（第１の歯）を噛合させている。
このような状態において、後部側は、環状ベルト４の中心から最外部までの半径Ｒ１が、車輪中心からクローラ３の最外部３ａまでの半径Ｒ２よりも大きくなり、前部側は、上記Ｒ１が、上記Ｒ２と同一なる。すなわち、後部は実施の形態１の図５と、前部は実施の形態１の図６と同等に構成している。

このような構成により、本実施の形態のクローラ走行装置では、整地走行において、後部側が環状ベルト４のベルト外歯４ａ部による接地、前部側がクローラ３の最外部３ａ及び環状ベルト４１のベルト外歯４１ａ部による接地となり、クローラ走行装置の前部以外のクローラ３は接地しないため、実質的に四輪走行の形態をとることができる。なお、このような構成では、クローラ走行装置の前部はクローラ３の最外部３ａの接地面積分だけ旋回力が後部に比べて低下するが、代わりに旋回によるブレが少なくなる。また、クローラ３の最外部３ａの接地面積分だけ前部の駆動力が向上するため、前部からの登坂力が向上する。
また、クローラ走行装置の後部の環状ベルト４のベルト外歯４ａ部が沈み込むような不整地走行では、クローラ３によるクローラ走行が可能となるため、本実施の形態でも、実質的にクローラ走行と四輪走行の併用の形態をとることができる。

このように、本実施の形態のような構成では、前後一方の環状ベルトの交換だけでクローラ走行と四輪走行との併用の形態をとることができ、交換すべき部品点数の削減及び部品交換回数の減少を図ることができる。
なお、前部の環状ベルト４１と後部の環状ベルト４を、予め外径の異なる別形状の部品で構成しておけば、部品点数は若干増えるが同様の走行を行えることは言うまでもない。
また、上記の説明では、後部を環状ベルト４、前部を環状ベルト４１としたが、状況に応じて前後を入れ替えても構わない。

以上のように、本実施の形態のクローラ走行装置によれば、前後の車輪の内の一方側は、環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１を、車輪中心からクローラの最外部までの半径Ｒ２よりも大きくし、他方側は半径Ｒ１を半径Ｒ２と同一に構成したので、整地走行において、一方側が環状ベルトの外歯部による接地となり、他方側がクローラ最外部及び環状ベルトの外歯部による接地となるので、クローラ走行装置の前部以外のクローラは接地しないため、実質的に四輪走行の形態をとることができる。また、一方側の環状ベルトの外歯部が沈み込むような不整地走行では、クローラによるクローラ走行が可能となる。

また、環状ベルトの表裏の一方に第１の歯を形成し、他方に第１の歯より歯高の低い第
２の歯を形成した環状ベルトを用いて、前後の車輪の内の一方側は第１の歯が外歯となり、他方側は第２の歯が外歯となるように、環状ベルトを車輪の突出部に装着して上記の構成を実現したので、１つの環状ベルトで四輪走行とクローラ走行の２形態を実現でき、部品点数の更なる削減を図ることができる。

この発明の実施の形態１に示すクローラ走行装置の全体構成図である。 図１の下面図である。 図１のクローラ走行装置が使用する車輪の斜視図である。 図１の側面略図である。 図４のＡ部拡大図で、クローラと環状ベルトとの関係を説明する説明図である。 実施の形態１に示すクローラ走行装置の、環状ベルトを裏返して使用する場合のクローラと環状ベルトとの関係を説明する説明図である。 この発明の実施の形態２に示すクローラ走行装置の下面図である。 図７の矢示Ｂ方向から見た側面略図である。

符号の説明

１ 車台 ２ 車輪
２ａ 突出部 ２ｂ キャップ
２ｃ クローラ取付部 ３ クローラ
３ａ 最外部 ４ 環状ベルト
４ａ ベルト外歯（第１の歯） ４ｂ ベルト内歯（第２の歯）
１０ 接地面 ４１ 環状ベルト
４１ａ ベルト外歯（第２の歯） ４１ｂ ベルト内歯（第１の歯）。

Claims (5)

1. 車台と、前記車台の前後の両側に設けられた４個の車輪と、前後の前記車輪に巻き掛けられ前記車輪の駆動力により駆動されるクローラとを備えたクローラ走行装置において、前記各車輪には、前記車輪の幅方向外側の外周部の周方向に、所定の間隔を空けて複数の突出部が設けられ、
   内側に前記突出部と噛合するベルト内歯が形成され外側に接地面と接するベルト外歯が形成された環状ベルトが前記車輪の前記突出部の周りに装着され、
   前記環状ベルトの表裏に形成された歯のうちの一方を第１の歯、他方を第２の歯とするとき、前記第１の歯の歯高を前記第２の歯の歯高より高くし、前記第１の歯及び前記第２の歯がそれぞれ前記突出部と噛合可能に形成され、前記第１の歯を前記ベルト外歯として前記車輪の前記突出部に装着したときは、前記環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１が前記車輪の中心から前記クローラの最外部までの半径Ｒ２よりも大きくなり、前記表裏を逆にして前記第２の歯を前記ベルト外歯としたときは、前記半径Ｒ１が前記半径Ｒ２と同一になるように構成されていることを特徴とするクローラ走行装置。
2. 車台と、前記車台の前後の両側に設けられた４個の車輪と、前後の前記車輪に巻き掛けられ前記車輪の駆動力により駆動されるクローラとを備えたクローラ走行装置において、前記各車輪には、前記車輪の幅方向外側の外周部の周方向に、所定の間隔を空けて複数の突出部が設けられ、
   内側に前記突出部と噛合するベルト内歯が形成され外側に接地面と接するベルト外歯が形成された環状ベルトが前記車輪の前記突出部の周りに装着され、
   前記環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１が、前記車輪の中心から前記クローラの最外部までの半径Ｒ２と同一に構成されていることを特徴とするクローラ走行装置。
3. 請求項２記載のクローラ走行装置において、前記環状ベルトは、表裏に形成された歯のうちの一方を第１の歯、他方を第２の歯とするとき、前記第１の歯の歯高を前記第２の歯の歯高より高くし、前記第１の歯及び前記第２の歯がそれぞれ前記突出部と噛合可能に形成され、前記第１の歯を前記ベルト外歯として前記車輪の前記突出部に装着したときは、前記半径Ｒ１が前記半径Ｒ２よりも大きくなり、前記表裏を逆にして前記第２の歯を前記ベルト外歯としたときは、前記半径Ｒ１が前記半径Ｒ２と同一になるように構成されており、
   前記第２の歯が前記ベルト外歯となるように前記環状ベルトが前記車輪の前記突出部に装着されていることを特徴とするクローラ走行装置。
4. 車台と、前記車台の前後の両側に設けられた４個の車輪と、前後の前記車輪に巻き掛けられ前記車輪の駆動力により駆動されるクローラとを備えたクローラ走行装置において、前記各車輪には、前記車輪の幅方向外側の外周部の周方向に、所定の間隔を空けて複数の突出部が設けられ、
   内側に前記突出部と噛合するベルト内歯が形成され外側に接地面と接するベルト外歯が形成された環状ベルトが前記車輪の前記突出部の周りに装着され、
   前後の前記車輪の内の一方側は、前記環状ベルトの中心から最外部までの半径Ｒ１が、前記車輪の中心から前記クローラの最外部までの半径Ｒ２よりも大きく構成され、他方側は、前記半径Ｒ１が、前記半径Ｒ２と同一に構成されていることを特徴とするクローラ走行装置。
5. 請求項４記載のクローラ走行装置において、前記環状ベルトは、表裏に形成された歯のうちの一方を第１の歯、他方を第２の歯とするとき、前記第１の歯の歯高を前記第２の歯の歯高より高くし、前記第１の歯及び前記第２の歯がそれぞれ前記突出部と噛合可能に形成され、前記第１の歯を前記ベルト外歯として前記車輪の前記突出部に装着したときは、前記半径Ｒ１が前記半径Ｒ２よりも大きくなり、前記表裏を逆にして前記第２の歯を前記ベルト外歯としたときは、前記半径Ｒ１が前記半径Ｒ２と同一になるように構成されており、
   前後の前記車輪の内の前記一方側は前記第１の歯が前記ベルト外歯となり、前記他方側は前記第２の歯が前記ベルト外歯となるように、前記環状ベルトが前記車輪の前記突出部に装着されていることを特徴とするクローラ走行装置。

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