JP5290012B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、弾性体に備蓄された弾性力で走行する車両に関する。

従来、自動車工場等の生産現場では、例えば、エンジンやギアボックス等の部品（ワーク）を搬送する車両として、バッテリを搭載し、このバッテリからの電力で走行用モータを回転駆動することにより駆動輪を駆動して走行する無人の自動搬送車（AGV:Automated Guided Vehicle）が用いられている。この種の搬送車では、エンジン部品のような重量物を搬送するため、走行用モータに十分な出力が求められる。従って、モータの大型化やこれに伴う車両の大型化等による設備コストや消費電力の増大等が懸念される。

特許文献１には、オートマチックトランスミッション等の部品（ワーク）を搬送する搬送車として、電動や油圧による駆動系統を設けない構成が記載されている。この搬送車では、搬送するワークの自重によってラック・ピニオン機構を駆動し、車輪の前進駆動力にすると共に、該ワークの自重を台座に設けたコイルばね（弾性体）に備蓄する。そして、ワークを台座から取り除いた際の前記コイルばねの反発力によりラック・ピニオン機構を逆方向に駆動し、車両の後退駆動力にすることができる。
特開２００４−３３１０５２号公報

この場合、上記特許文献１に記載の搬送車では、予め定められた一直線の経路上を往復移動することしかできず、複数種類の部品の搬送や部品同士の組み付け等を行う生産ラインに適用することは困難であり、また、搬送経路の変更も容易ではなかった。さらに、搬送車の発進動作が、台車上にワークを載せる、もしくは、ワークを取り除く作業に依存するため、発進時の動作制御が煩雑となるといった問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、所望の移動経路を走行することができ、発進動作を容易に行うことができる車両を提供することを目的とする。

上述課題を解決するため、本発明は、車両本体の駆動輪に連結され、動力を弾性力に変換して備蓄可能な一方、備蓄した弾性力を動力として前記駆動輪に出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、前記エネルギ備蓄機構に動力を付与して前記弾性体に弾性力を備蓄する備蓄用動力源と、前記弾性体に前記弾性力を備蓄した状態で、前記エネルギ備蓄機構を保持するとともに、車両発進時に当該保持を解除して当該弾性力を出力する出力制限器と、を備え、前記出力制限器は、前記駆動輪に連結する軸に形成されたギアと、前記弾性力の備蓄時に前記ギアに噛合して当該軸をロックする爪を有し、前記弾性力の出力時に該爪を前記ギアから離脱する方向に揺動するラチェットと、を備え、前記エネルギ備蓄機構は、前記弾性体であり前記駆動輪に連結する軸に巻き取られるぜんまいばねを備え、前記ぜんまいばねの一端は、前記軸の軸端部外周に連結され、他端は、当該軸の軸端部と平行に延び、前記備蓄用動力源に連動して当該軸の周囲を正回転方向に回転する平行部に連結され、この平行部が前記正回転方向とは反対の逆回転方向への回転を防止するワンウェイクラッチを設けたことを特徴とする。

この構成によれば、エネルギ備蓄機構に動力を付与して弾性体に弾性力を備蓄する備蓄用動力源を備えるため、この備蓄用動力源を駆動させることにより、予め、エネルギ備蓄機構に弾性力を備蓄することができ、この弾性力を利用して所望の移動経路を走行することができる。また、弾性体に前記弾性力を備蓄した状態で、前記エネルギ備蓄機構を保持するとともに、車両発進時に当該保持を解除して当該弾性力を出力する出力制限器を備えるため、弾性体に備蓄した弾性力を必要なときに、必要な量だけ使用することができ、発進動作を容易に行うことができる。
また、上記構成によれば、出力制限器の構成を簡素化することができ、ラチェットを揺動させる簡単な動作で、エネルギ備蓄機構への弾性力の備蓄、もしくは、当該弾性力の出力を行うことができる。また、上記構成によれば、例えば、上記した軸、もしくは、平行部の一方を回転しないように固定して、他方を備蓄用動力源により回転させることにより、ぜんまいばねに弾性力を備蓄することができる。さらに、例えば、上記軸、もしくは、平行部の他方を回転しないように固定して、一方を備蓄された弾性力により回転させることにより、ぜんまいばねに備蓄された弾性力を出力することができる。この場合、備蓄時と出力時とで、上記軸と平行部を同一方向に回転させることができるため、エネルギ備蓄機構への弾性力の備蓄、もしくは、当該弾性力の出力を円滑に行うことができる。

この構成において、車両発進時に、前記弾性力を動力として出力する一方、車両が速度零を含む所望の速度に達した以後時間零を含む所望の時間が経過した際に、前記軸の回動をロックするように前記出力制限器を制御する制御手段を備える構成としても良い。この構成によれば、例えば、車両の加速時にのみ、備蓄した弾性力を使用することができるため、弾性力の使用効率の向上を図ることができ、備蓄用動力源による巻上げ作業の頻度を低減することができる。

この構成において、前記車両本体を駆動する主駆動輪と、前記主駆動輪を駆動する走行用駆動源とを備え、前記エネルギ備蓄機構の弾性体に備蓄した動力が、前記走行用駆動源の駆動力をアシストする構成としても良い。この構成によれば、エネルギ備蓄機構の弾性体に備蓄した動力が走行用駆動源をアシストする分、この走行用駆動源として低出力かつ小型のものを用いることができ、車両の軽量化及び省エネルギ化が可能となる。

本発明によれば、エネルギ備蓄機構に動力を付与して弾性体に弾性力を備蓄する備蓄用動力源を備えるため、この備蓄用動力源を駆動させることにより、予め、エネルギ備蓄機構に弾性力を備蓄することができ、この弾性力を利用して所望の移動経路を走行することができる。また、弾性体に前記弾性力を備蓄した状態で、前記エネルギ備蓄機構を保持するとともに、車両発進時に当該保持を解除して当該弾性力を出力する出力制限器を備えるため、弾性体に備蓄した弾性力を必要なときに、必要な量だけ使用することができ、発進動作を容易に行うことができる。
また、本発明によれば、出力制限器の構成を簡素化することができ、ラチェットを揺動させる簡単な動作で、エネルギ備蓄機構への弾性力の備蓄、もしくは、当該弾性力の出力を行うことができる。
また、本発明によれば、弾性力の備蓄時と出力時とで、上記軸と平行部を同一方向に回転させることができるため、エネルギ備蓄機構のぜんまいばねへの弾性力の備蓄、もしくは、当該弾性力の出力を円滑に行うことができる。
また、本発明によれば、例えば、車両の加速時にのみ、備蓄した弾性力を使用することができるため、弾性力の使用効率の向上を図ることができ、備蓄用動力源による巻上げ作業の頻度を低減することができる。
また、本発明によれば、エネルギ備蓄機構の弾性体に備蓄した動力が走行用駆動源をアシストする分、この走行用駆動源として低出力かつ小型のものを用いることができ、車両の軽量化及び省エネルギ化が可能となる。

以下、本発明の一実施形態を添付した図面を参照して説明する。以下の説明中、前後左右及び上下といった方向の記載は車体に対してのものとする。また、図中矢印ＦＲは車体前方を、矢印Ｒは車体右方を、矢印ＵＰは車体上方をそれぞれ示している。
図１は、本実施形態に係る車両の適用例である搬送車１０の一部省略斜視図であり、図２は、図１に示す搬送車１０の一部省略側面図である。また、図３は、図２に示す搬送車１０の駆動系を模式的に示す一部省略平面図であり、図４は、図１に示す搬送車１０の電気系統及び油圧系統を説明するためのブロック説明図である。

搬送車１０は、主にバッテリ（電力供給部）１２を電源とする主動力部１４からの駆動力で所望の経路を走行可能な電動車両であり、例えば、自動車のエンジンやギアボックス等の部品（ワーク）を載置台１６に積載し、工場内の所望の位置へと搬送するＡＧＶである。なお、本実施形態では、電動車両の例示として搬送車１０を挙げて説明するが、乗用車、電動カート及び電車等、電動で走行する車両であれば適用可能である。

このような搬送車１０は、主として通常走行時に駆動される主動力部１４と、例えば当該搬送車１０の停止状態からの発進時に駆動され、主動力部１４による走行を補助（アシスト）する補助動力部１８と、載置台１６でワークＷを積載する積載部２０と、主動力部１４、補助動力部１８及び積載部２０の駆動を総合的に制御する制御部２２とを備え、各部がボディ２３で覆われた車体フレーム（車両本体）２４に搭載されている。

主動力部１４は、車体フレーム２４の車長方向の略中央部に設けられ、当該車体フレーム２４の車幅方向に橋架された支持フレーム２６で支持した走行用モータ（走行用駆動源）２８と、支持フレーム２６に対して回転可能に軸支され、走行用モータ２８の駆動軸２８ａにより回転駆動される主駆動輪３０と、走行用モータ２８に電力を供給するバッテリ１２とを備える。バッテリ１２は、例えば、搬送車１０が待機や作業のために所定のステーション（後述する）に停車された際、当該ステーションに設置された外部電源３１によって充電される。搬送車１０と外部電源３１とは、例えば、磁力で着脱可能な雄雌一対のコネクタ２９、３３によって、容易に電気的な接続が可能である（図４参照）。

補助動力部１８は、図３に示すように、車体フレーム２４の車長方向の後部に設けられたユニットケース１９を備え、このユニットケース１９に、動力を弾性力に変換して備蓄可能な一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能なぜんまいばね（弾性体）３２を有したエネルギ備蓄機構３４と、エネルギ備蓄機構３４に動力を付与してぜんまいばね３２に弾性力を備蓄させる補助モータ（備蓄用駆動源）３６と、エネルギ備蓄機構３４で備蓄した弾性力に基づく動力で駆動される補助駆動輪（駆動輪）３８とが設けられている。ユニットケース１９は、車幅方向よりも車長方向に長い箱状に形成され、このユニットケース１９の側面部から延びる複数の支持部材２１によって車体フレーム２４に固定されている。

積載部２０は、図２及び図４に示すように、ワークＷが載置されるテーブルである載置台１６と、載置台１６を上下方向に昇降可能であって該載置台１６及びワークＷを所望の高さ位置に保持可能な昇降装置６０とを備える。
昇降装置６０は、載置台１６の略中央下面に固定されたロッド６２を介して当該載置台１６を昇降させる油圧シリンダ（昇降機構）６４と、油圧シリンダ６４を駆動する油圧回路６６（図４参照）とから構成されている。載置台１６の昇降動作は、載置台１６後方に設けられた垂直プレート６８の車幅方向両側でロッド６２と平行して車体上下方向に延びたレール７０と、車体フレーム２４側に固定され、レール７０が摺動可能に係合するガイド凹部７２とによって案内される。

図４に示すように、油圧回路６６は、ロッド６２に連結されたピストン７４によって画成される油圧シリンダ６４の上室６４ａ及び下室６４ｂに制御弁機構７６を介してそれぞれ接続される。制御弁機構７６は、油圧回路６６の上室６４ａや下室６４ｂとの連通状態や作動油の流通方向を適宜切換可能な弁装置であり、制御部２２により駆動制御される。

さらに、油圧回路６６の途中には、回路内の作動油を加圧・流動するポンプ７８と、作動油の圧力や流動を受けて発電するジェネレータ（発電機）８０とが配設されている。該ジェネレータ８０で発電された電力は、キャパシタ等の蓄電素子や２次電池等で構成される補助バッテリ８２に蓄電された後、ポンプ７８の駆動電力として使用される。なお、補助バッテリ８２の電力だけではポンプ７８の駆動電力が不足する際には、バッテリ１２を使用することもできる。また、補助バッテリ８２を設けずに、ジェネレータ８０で発電した電力をバッテリ１２に蓄電しても構わないことは言うまでもない。この場合、補助バッテリ８２が存在しない分だけ搬送車１０が軽量になる。

このような搬送車１０は、制御部２２の制御下に、主駆動輪３０及び補助駆動輪３８が適宜駆動されて走行するものであるが、車体フレーム２４には（図３参照）、さらに，主駆動輪３０及び補助駆動輪３８による走行で従動回転する車輪８４ａ〜８４ｄが軸支されている。なお、搬送車１０の前進走行方向（図１の矢印方向）で前輪となる車輪８４ａ、８４ｂは、例えば、制御部２２の制御下に操舵される操舵輪として機能させてもよく、勿論、後輪となる車輪８４ｃ、８４ｄを操舵輪とすることもできる。

また、搬送車１０の車体底面側には、例えば、工場内で搬送車１０が走行すべき経路上に貼り付けられ、当該搬送車１０を案内する磁気テープ８６（図６参照）の磁界を検知するセンサ８８（図３参照）が設けられ、これにより搬送車１０を磁気誘導することができる。なお、搬送車１０を案内する方法としては、これ以外にも、例えば、床面にレールを敷設し、これによって当該搬送車１０を誘導する方法等、各種方法がある。

次に、補助動力部１８について説明する。図５は、補助動力部１８の構成を示す図であり、図５Ａは、補助動力部１８の一部省略平面図、図５Ｂは、図５Ａの一部省略側面図である。
補助動力部１８は、上述のように、搬送車１０の車長方向に長く形成されたユニットケース１９を備え、このユニットケース１９には、図５に示すように、補助モータ３６が配置され、この補助モータ３６の軸線と略平行に配置される中間シャフト４１、メインシャフト４２及び駆動シャフト４３が、それぞれユニットケース１９の対向する側面部１９Ａ、１９Ｂに回転可能に軸支されている。
補助モータ３６は、ユニットケース１９の底面部１９Ｃに固定され、このユニットケース１９の一方の側面部１９Ａに形成された切り欠きを通じて当該ユニットケース１９の外方に突出している。補助モータ３６のモータ軸３６ａには、第１ギア３７が固定され、この第１ギア３７は、中間シャフト４１に固定された第２ギア３９に噛合する。

中間シャフト４１の一端は、ユニットケース１９の一方の側面部１９Ａに取り付けられた軸受部４４に軸支され、他端は、ユニットケース１９の他方の側面部１９Ｂに取り付けられた第１ワンウェイクラッチ４５により軸支されている。この第１ワンウェイクラッチ４５は、機械式クラッチであり、中間シャフト４１が正転方向（補助モータ３６の駆動により回転する方向）と同方向に回転する場合にのみ、その回転を許容し、中間シャフト４１が逆方向に回転しないように構成されている。具体的には、中間シャフト４１が逆方向に回転しようとすると、第１ワンウェイクラッチ４５はユニットケース１９と係合し、当該中間シャフト４１の逆方向への回転が阻害される。
また、中間シャフト４１には、第２ギア３９と軸受部４４との間に、第３ギア４６が配置され、この第３ギア４６は、中間シャフト４１との間にトルクリミッタ４７を備える。このトルクリミッタ４７は、第３ギア４６に所定値以上の外力（トルク）が生じた際に、この第３ギア４６を中間シャフト４１に対して空転させるものであり、補助モータ３６への過負荷を防止している。

メインシャフト４２の一端は、ユニットケース１９の一方の側面部１９Ａに取り付けられた軸受部４８に軸支され、他端側は上記したエネルギ備蓄機構３４に軸支される。更に、本構成では、エネルギ備蓄機構３４がユニットケース１９の他方の側面部１９Ｂに回転可能に軸支されている。
具体的には、エネルギ備蓄機構３４は、本体部４９と、この本体部４９にそれぞれ固定される第４ギア５０と、上記したぜんまいばね３２を収容するケーシング５１とを備える。本体部４９には、メインシャフト４２が貫通する貫通孔４９Ａが形成され、この貫通孔４９Ａに、一対の軸受部５２、５２を介して、メインシャフト４２が軸支されている。
また、本体部４９の一端側外周部４９Ｂには、中間シャフト４１の第３ギア４６に噛合する第４ギア５０が嵌めこまれ、この第４ギア５０と本体部４９とがボルト５３により固定されている。更に、本体部４９の他端側外周部４９Ｃには軸受部５４が設けられ、この軸受部５４はユニットケース１９の他方の側面部１９Ｂに取り付けられる。これにより、本体部４９は、メインシャフト４２とは別個に回転することが可能となる。

本体部４９の他端側端面４９Ｄは、ユニットケース１９の他方の側面部１９Ｂよりも僅かに外方に突出しており、この他端側端面４９Ｄに上記したケーシング５１がボルト５５により固定されている。このため、ケーシング５１と本体部４９とが一体的に回転する。
ケーシング５１内には、渦巻き型のぜんまいばね３２が収容され、このぜんまいばね３２の一端はケーシング５１の内壁面５１Ａに固着され、当該ぜんまいばね３２の他端はメインシャフト４２の軸端部外周に固着される。これにより、メインシャフト４２、もしくは、ケーシング５１の回転に基づき、当該メインシャフト４２にぜんまいばね３２が巻き掛けられる。本実施形態では、ケーシング５１の内壁面５１Ａが、メインシャフト４２の軸端部４１Ａと平行に延び、補助モータ３６に連動してメインシャフト４２の周囲を回転する平行部として機能する。
また、メインシャフト４２には、エネルギ備蓄機構３４と軸受部４８との間に、メインシャフト４２の回転を止めるストッパー機構（出力制限器）４０と、第１スプロケット５６とが配置されている。この第１スプロケット５６は、チェーン５７を介して、駆動シャフト４３の第２スプロケット５８に連結されている。また、ユニットケース１９の一方の側面部１９Ａには、第１スプロケット５６及び第２スプロケット５８間に張られたチェーン５７のテンション調整をするためのテンショナー６３が設けられている。

駆動シャフト４３は、一対の軸受部５９、５９により、ユニットケース１９の両側面部１９Ａ、１９Ｂに軸支されており、この駆動シャフト４３の両軸端部にはそれぞれ補助駆動輪３８、３８が取り付けられている。また、駆動シャフト４３と第２スプロケット５８との間には、第２ワンウェイクラッチ６１が設けられている。この第２ワンウェイクラッチ６１は、第２スプロケット５８が正転方向（エネルギ備蓄機構３４の出力により回転する方向）に回転する場合に、駆動シャフト４３と係合し、第２スプロケット５８が逆転方向に回転する場合に、上記した係合が解除されてスリップする機械式のクラッチである。

ストッパー機構４０は、メインシャフト４２に固定されるギア本体（ギア）６５と、このギア本体６５のギア部６５Ａに噛合自在に揺動するラチェット部（ラチェット）６７とを備える。なお、図５Ｂでは、ギア部６５Ａは、作図の便宜上、ギア本体６５の外周の一部に記載しているが、本実施形態では、ギア部６５Ａは、ギア本体６５の全周に亘って形成されている。
ラチェット部６７は、ギア部６５Ａに噛合する爪６９Ａが先端部に形成されたラチェット本体６９を備え、このラチェット本体６９は、ユニットケース１９の底面部１９Ｃに立設された支持部７１に揺動自在に支持されている。具体的には、支持部７１の上部には、対向する一対の支持片７１Ａ、７１Ｂが形成され、これら支持片７１Ａ、７１Ｂ間にラチェット本体６９の略中央部６９Ｂが連結ピン７３を介して支持されている。
また、支持部７１の下方にはソレノイドアクチュエータ７５が取り付けられている。ソレノイドアクチュエータ７５は、制御部２２の制御下、このソレノイドアクチュエータ７５のコイル（不図示）に通電することにより、軸部７５Ａを上下方向に移動自在とするものであり、この軸部７５Ａの先端がラチェット本体６９の基端部６９Ｃに連結されている。

ソレノイドアクチュエータ７５は、例えば、通常（コイルに通電されていない）時には、コイルばね（不図示）等により、軸部７５Ａが下方に移動するように付勢されている。これによれば、ラチェット本体６９は、図５Ｂに破線で示すように、連結ピン７３を中心に、爪６９Ａがギア部６５Ａから離脱する方向に揺動するため、ラチェット本体６９によるメインシャフト４２のロックが解除され、メインシャフト４２が回転自在となる。
一方、ソレノイドアクチュエータ７５のコイルに通電されると、軸部７５Ａを上方に押し上げる力が生じ、コイルばねの付勢力に抗って、軸部７５Ａが上方に移動する。これにより、ラチェット本体６９は、図５Ｂに実線で示すように、爪６９Ａがギア本体６５のギア部６５Ａに噛合することにより、メインシャフト４２は、回転しないようにロックされる。

次に、本実施形態に係る搬送車１０の走行動作について説明する。
搬送車１０では、基本的には制御部２２の制御下に、停止状態からの発進時には補助動力部１８を用いて走行（発進）し、発進後の通常走行時には主動力部１４を用いて走行する制御が行われる。
搬送車１０が、例えば、待機ステーションや作業ステーション（後述する）に停止している場合、この搬送車１０のバッテリ１２は、待機ステーションや作業ステーションに設けられる外部電源３１で充電されている。ここで、補助動力部１８による走行（発進）を行う場合には、制御部２２は、外部電源３１からの電力で補助モータ３６を駆動する。
この際、制御部２２は、ソレノイドアクチュエータ７５を作動状態（オン）としておく。つまり、ソレノイドアクチュエータ７５を作動させることにより、軸部７５Ａが上方に移動し、ラチェット本体６９の爪６９Ａがギア本体６５のギア部６５Ａに噛合する。このため、メインシャフト４２は回転しないようにロックされる。

メインシャフト４２がロックした状態で、補助モータ３６を駆動すると、図６Ａに示すように、補助モータ３６の正転方向の回転が第１ギア３７、第２ギア３９、中間シャフト４１、第３ギア４６及び第４ギア５０に伝達される。この第４ギア５０は、エネルギ備蓄機構３４の本体部４９及びケーシング５１に固定されているため、このケーシング５１が第４ギア５０と一体的に回転することにより、ぜんまいばね３２がメインシャフト４２に巻き上げられる。ここで、ぜんまいばね３２が過剰に巻き上げられると、第３ギア４６と中間シャフト４１との間に設けられたトルクリミッタ４７が空転することにより、補助モータ３６への過負荷が防止される。
また、この状態において、ぜんまいばね３２には、ケーシング５１を逆回転方向に回転させようとする弾性力が発生している。本実施形態では、中間シャフト４１には、この中間シャフト４１の逆回転を防止する第１ワンウェイクラッチ４５が設けられているため、この中間シャフト４１にギア連結されるケーシング５１が逆回転方向に回転しないように固定（保持）される。このように、エネルギ備蓄機構３４では，補助モータ３６の動力（回転トルク）をぜんまいばね３２の弾性力に変換して備蓄される。

次に、外部電源３１によるバッテリ１２の充電と共に、エネルギ備蓄機構３４での弾性力の備蓄が完了した後、制御部２２は、走行（発進）指示に基づいて、走行開始（発進）をする。具体的には、制御部２２は、発進指示を受けた場合に、ソレノイドアクチュエータ７５を停止状態（オフ）とする。
このソレノイドアクチュエータ７５が停止されると、上述のように、ラチェット本体６９の爪６９Ａがギア部６５Ａから離脱することにより、メインシャフト４２のロックが解除される。このため、図６Ｂに示すように、ぜんまいばね３２の弾性力が開放されることにより、メインシャフト４２が勢いよく回転する。ここで、ケーシング５１は、第１ワンウェイクラッチ４５により逆回転方向への回転が規制されているため、メインシャフト４２は、備蓄時のケーシング５１と同様に正回転方向に回転する。
このように、本構成では、ぜんまいばね３２への弾性力の備蓄時にケーシング５１が回転する方向と、この弾性力の出力時にメインシャフト４２が回転する方向とを同一方向とすることができるため、エネルギ備蓄機構３４への弾性力の備蓄、もしくは、当該弾性力の出力を円滑に行うことができる。
メインシャフト４２の回転駆動力は、第１スプロケット５６、チェーン５７、第２スプロケット５８及び第２ワンウェイクラッチ６１を介して、駆動シャフト４３に伝達され、この駆動シャフト４３が回転することにより、補助駆動輪３８が搬送車１０を前進させる方向に回転し、当該搬送車１０を発進させることができる。

ここで、メインシャフト４２の回転を固定するストッパー機構４０として、例えば、電磁ブレーキを採用することもできる。しかしながら、メインシャフト４２に伝達される回転トルクは、エネルギ備蓄機構３４のぜんまいばね３２の特性や、備蓄残量によって変化するため、電磁ブレーキを採用する構成では、ぜんまいばね３２に対してブレーキを厳密に選定する必要があり、ストッパー機構の構成が煩雑化し、製品コストも増加する。
本実施形態では、ストッパー機構４０は、メインシャフト４２に固定されるギア本体６５と、このギア本体６５のギア部６５Ａに噛合自在に揺動するラチェット部６７とを備えて構成される。この構成では、ぜんまいばね３２の特性によらず、メインシャフト４２の回転を固定する際には、ラチェット部６７をギア部６５Ａに噛合させ、メインシャフト４２を回転させる際には、ラチェット部６７の爪６９Ａをギア部６５Ａから離脱させるように揺動すれば良い。このため、ストッパー機構４０の構成を簡素化することができ、製造コストの低減化を図れるとともに、ラチェット部６７を揺動させる簡単な動作で、エネルギ備蓄機構３４への弾性力の備蓄、もしくは、当該弾性力の出力を行うことができる。

本実施形態では、制御部２２は、搬送車１０の発進してから、所望の時間（例えば、５秒間）経過した際に、ラチェット本体６９をギア部６５Ａに噛合させるように、ソレノイドアクチュエータ７５を制御する。これによれば、エネルギ備蓄機構３４に備蓄された弾性力を専ら加速時に使用することができるため、弾性力の使用効率の向上を図ることができ、待機ステーションや作業ステーションでの巻上げ作業の頻度を低減することができる。また、ストッパー機構４０の制御は、任意に変更することができ、例えば、搬送車１０の速度が所望の速度に至った時点でラチェット本体６９をギア部６５Ａに噛合させても良いし、上記所望の速度に至った時点から所望の時間を計測しても良い。この場合、車速は、駆動シャフト４３の回転数を検知して、この回転数から算出すれば良い。

補助動力部１８による発進では、少なくともぜんまいばね３２に備蓄された弾性力が開放されるまでの間は、メインシャフト４２が回転することにより補助駆動輪３８に回転トルクが付与される。本実施形態では、駆動シャフト４３と第２スプロケット５８との間には、第２ワンウェイクラッチ６１が設けられているため、ぜんまいばね３２に備蓄された弾性力が開放されてメインシャフト４２の回転速度が駆動シャフト４３の回転速度よりも遅くなったとしても、第２ワンウェイクラッチ６１がスリップすることにより、駆動シャフト４３の回転が継続され、搬送車１０は慣性力によってある程度の距離を走行することができる。従って、搬送するワークの重さを含む搬送車１０の車体車重やぜんまいばね３２の特性、各軸受部等のロス等を考慮した設計を行っておくことにより、例えば、工場内での各作業ステーション間を、エネルギ備蓄機構３４のぜんまいばね３２に備蓄した弾性力のみで走行することも可能である。

なお、走行用モータ２８の駆動軸２８ａと主駆動輪３０との間にもクラッチ（図示せず）を配設しておき、このような補助動力部１８による発進に際し、当該グラッチを切離状態としておくこともできる。そうすると、発進時に使用しない走行用モータ２８への負荷を軽減すると共に、該走行用モータ２８からの負荷が当該発進動作に影響することを有効に抑えることができる。

補助動力部１８による発進後、さらに走行を継続する場合、制御部２２は、主動力部１４を駆動し、バッテリ１２からの電力で走行用モータ２８を駆動することで、搬送車１０は通常の電動車両として走行を継続することができる。

以上のように、本実施形態に係る搬送車１０によれば、エネルギ備蓄機構３４のぜんまいばね３２で備蓄した弾性力で補助駆動輪３８を駆動して、停止状態から発進することができる。この場合、ぜんまいばね３２を巻き上げる補助モータ３６は、搬送車１０の停車時に外部電源３１で駆動するため、バッテリ１２を消費する必要がなく、しかもバッテリ１２の充電と同時に行うことができるため時間的なロスを生じることもない。さらに、補助動力部１８による発進後は、一般的な電動車両と同様に主動力部１４による電気走行を行うことができることから、所望の経路を所望の距離走行することができる。

また、一般に、低速回転時のモータの電力量（電流量）は所定の高速回転時に比べて大きく、しかも停車時からの発進に必要な駆動トルクは定常走行時に比べて非常に大きい。換言すれば、仮に走行用モータ２８で搬送車１０を発進させようとした場合には、当該走行用モータ２８は低速回転で且つ高トルクを出力しなければならず、その電力消費量は、ぜんまいまね３２を巻き上げるための補助モータ３６の電力消費量に比べて極めて大きなものとなる。
これに対して、搬送車１０では、発進をぜんまいばね３２の弾性力で賄うことができるため、走行用モータ２８として低出力且つ小型のものを用いることができ、特に、重量物であるワークを搬送することも必要とされる搬送車１０では、発進に係る負荷は非常に大きく、その効果は顕著である。さらに、搬送車１０では、発進時にバッテリ１２をほとんど使用する必要がないため、バッテリ１２の小容量化・小型化も可能となり、搬送車１０の軽量化及び省電力化が可能となる。しかも、エネルギ備蓄機構３４を構成する弾性体としてぜんまいばね３２を用いていることから、簡単且つ低コストで補助動力部１８を構成可能である。

本実施形態の搬送車１０では、上記のように主動力部１４及び補助動力部１８を選択的に駆動して走行することで通常の電動車両に比べて大幅な省電力化を可能としているが、ワークが積載される積載部２０を構成する昇降装置６０についても、上記したジェネレータ８０及び補助バッテリ８２等を設け、一層の省電力化を可能としている。
すなわち、昇降装置６０では、ワークＷを載置台１６に載置する前、先ず、制御部２２の制御下に制御弁機構７６を切り替えると共にポンプ７８を駆動して、油圧回路６６に図４中の破線矢印Ｐで示す方向の油圧をかける。これにより、下室６４ｂを加圧し、ピストン７４を介して載置台１６を所望の高さ位置まで上昇させる。

次いで、載置台１６にワークＷを載置する。この際、制御弁機構７６によって下室６４ｂからの油圧の抜けを防止し、その加圧状態を維持しておけば、ポンプ７８の駆動を維持することなく、容易に且つ省電力でワークＷの高さ位置を維持しておくことができる。
そして、載置台１６にワークＷを載置した際、又は上記所望の高さ位置で保持しているワークＷを下降させる際には、制御弁機構７６を適宜制御しておくことで、ポンプ７８を駆動させず、ワークＷ及び載置台１６の重量によって載置台１６を下降させることができる。すなわち、制御弁機構７６は、下室６４ｂから作動油が流出可能に、且つ、流出した作動油が油圧回路６６中で実線矢印Ｑ方向に流動するように切り替え制御される。これにより、ワークＷ及び載置台１６の下降に伴うピストン７４の下降で圧縮される下室６４ｂから作動油が流動し、ジェネレータ８０の図示しない羽根車等が回転されて発電し、その電力が補助バッテリ８２に蓄電される。

昇降装置６０では、このように蓄電した補助バッテリ８２からの電力によりポンプ７８を駆動し、再び載置台１６を所望の高さ位置へと戻すことができる。なお、補助バッテリ８２からの電力だけでは足りない場合には、バッテリ１２も併用すればよい。

以上のように、昇降装置６０では、ワークＷ及び載置台１６の重量を利用してジェネレータ８０で発電し、補助バッテリ８２を介して載置台１６の再上昇に用いるポンプ７８の駆動源として利用することができる。すなわち、昇降装置６０は、所望の高さ位置とした載置台１６に載置されたワークＷの位置エネルギを、油圧回路６６及びジェネレータ８０を用いて電気エネルギとして回生し、補助バッテリ８２を充電するエネルギ回生機構を備えている。このため、基本的には載置台１６の昇降に要するエネルギを当該昇降装置６０自体で賄うことができる。
従って、搬送車１０では、上記のエネルギ回生機構を有する昇降装置６０を備えていることから、載置台１６の昇降エネルギとしてバッテリ１２等の電力を用いる必要がない。このため、バッテリ１２の一層の小容量化及び小型化が可能となり、当該搬送車１０の一層の省電力化が可能となる。

また、図４に示すように、搬送車１０では、昇降装置６０で回生されるジェネレータ８０からの電気エネルギは、補助バッテリ８２の充電用としてだけではなく、例えば、補助動力部１８の補助モータ３６の駆動用電力として用いることもできる。これにより，搬送車１０の停車時、例えば、バッテリ１２に充電をする必要がない場合や停車しているステーション等に外部電源３１がない場合等であっても、バッテリ１２からの電力を使うことなく、補助バッテリ８２からの電力で補助モータ３６を駆動し、エネルギ備蓄機構３４に弾性力を備蓄することができる。

しかも、ワークＷを載置した載置台１６を停車時の所望のタイミングで下降させ、ジェネレータ８０で発電することで、当該停車時にジェネレータ８０からの電力を補助モータ３６に供給してぜんまいばね３２に弾性力を備蓄することも可能である。つまり、搬送車１０の停車時に、ワークＷの積載と、ぜんまいばね３２への弾性力の備蓄とを略同時に行うことができ、ワークＷの積載後、補助動力部１８による迅速な発進が可能となる。このため、一層の省電力化や搬送作業の迅速化が可能となる。

次に、本実施形態に係る搬送車１０の適用例である搬送システム１００について説明する。図７に示すように、搬送システム１００では、複数台の搬送車１０が工場内に敷設された磁気テープ８６によって案内される経路上を走行しながら、各作業ステーション１０２ａ〜１０２ｃで所定の作業が行われる。

先ず、搬送システム１００の待機ステーション１０４で待機している搬送車１０は、外部電源３１から電力供給を受け、バッテリ１２の充電及びエネルギ備蓄機構３４での弾性力の備蓄を完了した後、補助動力部１８を駆動源として発進する。発進した搬送車１０は、制御部２２の制御下に、センサ８８による磁界検知によって磁気テープ８６に案内され、１番目の作業ステーション１０２ａに到着する。なお、待機ステーション１０４と作業ステーション１０２ａとの間の距離が補助動力部１８による動力だけで十分到達可能な距離であれば、発進後に主動力部１４を駆動する必要がないため極めて省電力であり、以下の各作業ステーション聞での移動についても同様である。

次いで、作業ステーション１０２ａに到着した搬送車１０には、該作業ステーション１０２ａに設けられた作業ロボット１０６ａにより、例えば自動車エンジン等のワークＷが積載される。また、昇降装置６０では、必要に応じてワークＷの重量を利用してエネルギ回生を行い、補助バッテリ８２に蓄電しておく。

なお、ワークＷの積載と略同時に昇降装置６０で発電を行えば、その発電した電力で補助モータ３６を駆動し、エネルギ備蓄機構３４に弾性力を備蓄することができ、場合によっては当該作業ステーション１０２ａから外部電源３１を省略することもできる。
ワークＷを積載された搬送車１０は、補助動力部１８を駆動源として発進し、２番目の作業ステーション１０２ｂに到着する。該作業ステーション１０２ｂでは、例えば、作業ロボット１０６ｂによって作業ステーション１０２ａから搬送してきたワークＷに所望の部品（図示せず）を組み付ける。

続いて、搬送車１０が、３番目の作業ステーション１０２ｃに到着すると、例えば、作業ロボット１０６ｃが前記所望の部品の組み付けがなされたワークＷを載置台１６から搬出する。同時に、外部電源３１により、再びエネルギ備蓄機構３４に弾性力を備蓄する。

その後、作業ステーション１０２ｃから発進した搬送車１０は、再び待機ステーション１０４へと戻る経路を走行する。この際、補助動力部１８による発進後、主動力部１４を駆動すれば、待機ステーション１０４までの戻り経路が比較的長距離であっても容易に帰着することができる。待機ステーション１０４へと戻った搬送車１０では、再び上記のように外部電源３１から電力供給を受け、バッテリ１２の充電やエネルギ備蓄機構３４での弾性力の備蓄を行う。また、作業ステーション１０２ａで充電した補助バッテリ８２によって昇降装置６０を駆動することで、載置台１６を所望の高さ位置へと上昇させることができる。

以上のように、搬送システム１００では、搬送車１０が、各作業ステーション間等での移動を補助動力部１８による動力のみで移動することができるため、極めて省電力で作業を行うことができる。勿論、各作業ステーション間等での移動中にも必要に応じて主動力部１４を駆動することもできる。
しかも搬送車１０は、通常の電動車両と同様に走行用モータ２８による走行も行うことができる。このため、比較的長い走行経路等であっても確実に移動可能であり、移動経略の設計自由度を向上させることができる。そこで、図６に破線で示すように、搬送車１０の走行経賂は，例えば、磁気テープ８６を貼り替えて制御部２２の制御プログラムを多少変更するだけで容易に変更可能である。

以上、説明したように、本実施形態によれば、エネルギ備蓄機構３４に動力を付与してぜんまいばね３２に弾性力を備蓄する補助モータ３６を備えるため、この補助モータ３６を駆動させることにより、作業ステーション等で、予めエネルギ備蓄機構３４のぜんまいばね３２に弾性力を備蓄することができ、この弾性力を利用して所望の移動経路を走行することができる。さらに、ぜんまいばね３２に弾性力を備蓄した状態で、エネルギ備蓄機構３４を保持するとともに、車両発進時に当該保持を解除して当該弾性力を出力するストッパー機構４０とを備えるため、ぜんまいばね３２に備蓄した弾性力を必要なときに、必要な量だけ使用することができ、発進動作を容易に行うことができる。

また、本実施形態によれば、ストッパー機構４０は、補助駆動輪３８に連結されるメインシャフト４２に形成されたギア本体６５と、弾性力の備蓄時にギア本体６５のギア部６５Ａに噛合して当該メインシャフト４２をロックする爪６９Ａを有し、弾性力の出力時に該爪６９Ａをギア部６５Ａから離脱する方向に揺動するラチェット部６７とを備えるため、ストッパー機構４０の構成を簡素化することができるとともに、ラチェット部６７を揺動させる簡単な動作で、エネルギ備蓄機構３４への弾性力の備蓄、もしくは、当該弾性力の出力を行うことができる。

また、本実施形態によれば、エネルギ備蓄機構３４は、補助駆動輪３８に連結するメインシャフト４２に巻き取られるぜんまいばね３２を備え、ぜんまいばね３２の一端は、メインシャフト４２の軸端部外周に連結され、他端は、当該メインシャフト４２の軸端部と平行に延び、補助モータ３６に連動して当該メインシャフト４２の周囲を回転するケーシング５１の内壁面５１Ａに連結されているため、ぜんまいばね３２への弾性力の備蓄時にケーシング５１が回転する方向と、この弾性力の出力時にメインシャフト４２が回転する方向とを同一方向とすることができる。このため、エネルギ備蓄機構３４への弾性力の備蓄、もしくは、当該弾性力の出力を円滑に行うことができる。

また、本実施形態によれば、発進時に、弾性力を動力として出力する一方、搬送車１０が速度零を含む所望の速度に達した以後時間零を含む所望の時間が経過した際に、メインシャフト４２の回動をロックするようにストッパー機構４０を制御する制御部２２を備えるため、例えば、車両の加速時にのみ、備蓄した弾性力を使用することができるため、弾性力の使用効率の向上を図ることができ、作業ステーション等での巻上げ作業の頻度を低減することができる。

また、本実施形態によれば、車体フレーム２４を駆動する主駆動輪３０と、主駆動輪３０を駆動する走行用モータ２８とを備え、エネルギ備蓄機構３４のぜんまいばねに備蓄した動力が、車両の発進時に、走行用モータ２８の駆動力をアシストするため、走行用モータ２８として低出力かつ小型のものを用いることができ、搬送車１０の軽量化及び省電力化が可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。例えば、本実施形態では、搬送車１０は、走行用モータ２８を有する主動力部１４を備え、エネルギ備蓄機構３４を発進時の補助として利用する構成について説明したが、例えば、作業ステーション間のように走行する距離が予め決まっているような場合には、エネルギ備蓄機構３４を条件に適合した設計とすることにより、主動力部１４を備えない構成とすることもできる。

また、本実施形態の搬送車１０は、主動力部１４に走行用駆動源として走行用モータ２８を備える構成としているが、エンジン等の内燃機関やぜんまい駆動など他の駆動源を用いることができるのは勿論である。また、本実施形態では、走行用モータ２８に電力を供給する電力供給部としてバッテリ１２を備える構成としているが、例えば、床面等に電力架線を設け、この電力架線を介して走行用モータに電力を供給する構成としても良い。また、バッテリ１２を外部電源のみで充電するのではなく、例えば、搬送車にソーラーパネルを設け、このソーラーパネルと外部電源とを併用する構成としても良い。

また、本実施形態では、備蓄用駆動源として電動の補助モータを備える構成としていたが、これに限るものではなく、メインシャフト４２に回転駆動力を与えるものであれば、例えば、インパクトレンチ等に使用される、圧縮空気を動力源として回転駆動するエアモータを用いても良い。

なお、搬送車１０では、バッテリ１２からの電力で駆動される走行用モータ２８及び主駆動輪３０を備える主動力部１４で得られる駆動力によって、一般的な電動車両と同様に発進、定速運転及び加速等を行い、通常の走行を行うように構成してもよいことは言うまでもない。すなわち、搬送車１０は、一般的な電動車両と略同様な走行ができることから、後退（バック）等も勿論可能であり、これにより、搬送システム１００等の構成の自由度を一層向上させることができる。

また、エネルギ備蓄機構３４等を含む補助動力部１８等を主動力部１４とは別体に構成したけん引車（押し車〉として構成し、主動力部１４及び積載部２０を備えた搬送車をけん引又は押すように外付けすることも可能である。そうすると、既存のＡＧＶ等に容易に補助動力部１８による機能を付加することができる。

さらに、搬送車１０では、積載部２０を省略した構成として、ワークＷ等を搬送する代わりに、他の荷物を搬送し、人が乗車する電動車両として構成することができることは言うまでもない。

本実施形態に係る車両の適用例である搬送車の一部省略斜視図である。 図１に示す搬送車の一部省略側面図である。 図１に示す搬送車の駆動系を模式的に示す一部省略平面図である。 図１に示す搬送車の電気系統及び油圧系統を説明するためのブロック説明図である。 図５は、補助駆動部の構成を示す図であり、図５Ａは、補助駆動部の一部省略平面図、図５Ｂは、図５Ａの一部省略側面図である。 図６Ａは、エネルギ備蓄機構のぜんまいばねに弾性力を備蓄する際の動作を説明する概略図であり、図６Ｂは、備蓄された弾性力を補助駆動輪に出力する際の動作を説明する概略図である。 図１に示す搬送車の適用例である搬送システムの説明図である。

１０ 搬送車（車両）
１４ 主動力部
１６ 載置台
１８ 補助動力部
１９ ユニットケース
２２ 制御部
２４ 車体フレーム（車体本体）
２８ 走行用モータ（走行用駆動源）
３０ 主駆動輪
３１ 外部電源
３４ エネルギ備蓄機構
３６ 補助モータ（備蓄用駆動源）
３８ 補助駆動輪（駆動輪）
４０ ストッパー機構（出力制限器）
４１ 中間シャフト
４２ メインシャフト
４３ 駆動シャフト
４５ 第１ワンウェイクラッチ
４７ トルクリミッタ
４９ 本体部
５０ 第４ギア
５１ ケーシング
６１ 第２ワンウェイクラッチ
６５ ギア本体（ギア）
６７ ラチェット部（ラチェット）
６９ ラチェット本体
６９Ａ 爪
７５ ソレノイドアクチュエータ
８６ 磁気テープ
８８ センサ
１００ 搬送システム
１０２ａ〜１０２ｃ 作業ステーション
１０４ 待機ステーション
１０６ａ〜１０６ｃ 作業ロボット

Claims (3)

1. 車両本体の駆動輪に連結され、動力を弾性力に変換して備蓄可能な一方、備蓄した弾性力を動力として前記駆動輪に出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、前記エネルギ備蓄機構に動力を付与して前記弾性体に弾性力を備蓄する備蓄用動力源と、前記弾性体に前記弾性力を備蓄した状態で、前記エネルギ備蓄機構を保持するとともに、車両発進時に当該保持を解除して当該弾性力を出力する出力制限器と、を備え、前記出力制限器は、前記駆動輪に連結する軸に形成されたギアと、前記弾性力の備蓄時に前記ギアに噛合して当該軸をロックする爪を有し、前記弾性力の出力時に該爪を前記ギアから離脱する方向に揺動するラチェットと、を備え、前記エネルギ備蓄機構は、前記弾性体であり前記駆動輪に連結する軸に巻き取られるぜんまいばねを備え、前記ぜんまいばねの一端は、前記軸の軸端部外周に連結され、他端は、当該軸の軸端部と平行に延び、前記備蓄用動力源に連動して当該軸の周囲を正回転方向に回転する平行部に連結され、この平行部が前記正回転方向とは反対の逆回転方向への回転を防止するワンウェイクラッチを設けたことを特徴とする車両。
2. 車両発進時に、前記弾性力を動力として出力する一方、車両が速度零を含む所望の速度に達した以後時間零を含む所望の時間が経過した際に、前記軸の回動をロックするように前記出力制限器を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両。
3. 前記車両本体を駆動する主駆動輪と、前記主駆動輪を駆動する走行用駆動源とを備え、前記エネルギ備蓄機構の弾性体に備蓄した動力が、前記走行用駆動源の駆動力をアシストすることを特徴とする請求項１または２に記載の車両。

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