JP5767270B2 - 操舵可能な駆動伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵可能な駆動伝達装置に関し、特に電動車椅子や運搬台車等の移動体について、全方向への移動に必要な車輪を操舵可能にしてなる駆動伝達装置に関するものである。

高齢化社会の到来により被介護者の増加が想定され、通常の生活を行うためには車椅子による移動が必要とならざるを得ない。しかし、一般的な生活空間においては、車椅子を使用するための仕様とはなっておらず、狭い空間を車椅子が移動するためには、全方向へ移動できる駆動装置が必要である。また、加工工場などの生産現場においても、工作機械等の設置に伴い、フロアを広く使用することができない状況があり、これまた、全方向への移動が可能な駆動装置が切望されている。そして、このような狭い空間における移動に限らず、エリア内の巡視ロボットのように、直線的ではなく全方向へ自在に移動できる駆動装置は、種々の分野に利用価値があり、その開発が待たれているところである。

そこで、二つの動力源の出力を複数の歯車機構によって合成・再分配することにより、車輪を駆動・操舵する機構が開発されている（特許文献１参照）。この技術は、遊星歯車機構を用いた差動機構による操舵可能な駆動機構であり、サンギアとリングギアに挟まれたプラネタリギアがサンギアの回りを移動することにより、操舵を可能にしている。また、二種類の駆動部を正逆方向に回転駆動し、一方の回転方向を反転させつつ同一の出力軸に両駆動力を伝達し、該出力軸は駆動部から偏心して配置されてなる駆動機構が開発されている（特許文献２参照）。この技術は、二種類の駆動部から得られる駆動力を同一方向の回転とすることにより、出力軸を回転させ、これを伝達することで車輪を転動させるとともに、上記二種類の駆動部の回転力に差を生じさせることにより、駆動部に対して偏心位置にある出力軸を駆動部の軸回りに回転させて操舵するものであった。

特開２００８−２７９８４８号公報 国際公開ＷＯ２０１０／１４７１００号公報

前記の特許文献１および２に開示される技術は、差動機構により車輪の駆動および操舵を可能にするものであり、しかも、車輪の軸は、出力軸からオフセットになっているため、停止状態において操舵することを可能にするものであり、全方向へ移動するための駆動機構として優れたものである。

しかしながら、上記両技術における駆動伝達装置は、複数の歯車を組み合わせた構成であるため、個々の組立が非常に煩雑であるとともに、修理等の際に分解することも容易ではなかった。すなわち、移動体基部を中心に、その下方に車輪の転動機構を配置し、上方に駆動力の伝達機構を配置するのであるが、移動体基部の上方と下方は一体となって機能させる必要性から、移動体基部の上下に分離された両機構を有機的に作動させるためには、当該機構を熟知したうえで慎重に行わなければならなかった。また、一部の部品交換等のために分解するためには、上記機構の全てをほとんど分離しなければならず（または分離してしまう構造であり）、例えば、車輪の交換のみであっても容易ではなかった。しかも、その後は再度の組立を要することから、そのために多大な手間を要することとなっていた。

また、前記機構を備えた移動体は、運搬台車のように大型のものに限定されるものではなく、比較的小型の移動体についても同種機構を備えることが切望されており、そのためには、駆動伝達装置全体を小型化しなければならないが、操舵角の検出等に必要な装置などを含めると小型化には限界があった。

本発明は、上記諸点にかんがみてなされたものであって、その目的とするところは、組立および分解を容易にするとともに、十分に小型化することができる操舵可能な駆動伝達装置を提供することである。

そこで、本発明は、移動体基部に回転自在に支持される操舵部と、この操舵部に支持される車輪と、前記操舵部に搭載されて前記車輪に駆動力を付与するとともに、該操舵部の回転中心から偏心した位置に設けられた出力軸と、前記操舵部の回転中心上に軸線を有し、正転方向に回転駆動される第１の駆動軸と、前記操舵部の回転中心上に軸線を有し、逆転方向に回転駆動される第２の駆動軸と、前記第１および第２の駆動軸から伝達される回転駆動力が前記出力軸を同一の方向に駆動するように該回転駆動力の方向を変更しつつ、同時に該出力軸に該駆動力を伝達する歯車群とを備えた操舵可能な駆動伝達装置において、前記歯車群を該上側操舵プレート部と下側操舵プレート部との間に搭載するものであり、前記上側操舵プレート部は、前記移動体基部の下方に軸受を介在しつつ配置されるプレート本体と、前記移動体基部の下方から該移動体基部を貫通しつつ上端を該移動体基部の上方に突出可能な筒状部材と、該筒状部材の上端付近に鍔状に装着されて前記プレート本体との間で前記軸受の内輪側を挟持してなる挟持部材とを備え、前記第１の駆動軸は、円筒状に形成されて前記筒状部材の内側に設けられており、前記第２の駆動軸は、前記第１の駆動軸の円筒内部を貫通して配置されていることを特徴とするものである。

上記構成によれば、操舵部は、移動体基部の下方に配置されることとなり、かつ、上側操舵プレート部および下側操舵プレート部の中間に歯車群が搭載されており、このうち、上側操舵プレート部を移動体基部に設置することによって、当該操舵部全体は移動体基部と一体化させることができる。また、上側操舵プレート部は筒状部材を備えており、この筒状部材が移動体基部を貫通して配置されることから、操舵部が操舵により回転するとき、その回転とともに筒状部材も回転可能となる。さらに、上側操舵プレート部は、プレート本体と挟持部材とを備えており、上側操舵プレート部のプレート本体と移動体基部との間に介在される軸受の内輪側を、当該プレート本体および挟持部材によって挟持することにより、当該上側操舵プレート部を回転自在な状態で移動体基部に設置することができる。このとき、挟持部材は筒状部材に鍔状に装着されることから、軸受の内輪側を挟持した状態において、プレート本体、円筒部材および挟持部材は一体的に結合され、これらが一体として回転可能な状態とすることができる。なお、第１の駆動軸は円筒部材の内部に、第２の駆動軸は第１の駆動軸の内部にそれぞれ配置されることから、操舵部を設置した後、移動体基部の上方において、駆動源（モータ等）からの駆動力伝達機構を設けることができる。

上記発明においては、前記筒状部材が、前記軸受の内輪部内に遊嵌されている構成とすることができる。この場合には、筒状部材を移動体基部に容易に貫挿させることができることとなる。

また、上記発明において、前記軸受が、前記移動体基部を上部に配置される第１の軸受と、該移動体基部の下部に配置される第２の軸受とに分かれて設けられる構成とし、かつ、前記移動体基部は第１および第２の軸受を収容するための凹部が形成され、該凹部に前記第１および第２の軸受の外輪が圧着されるように構成してもよい。

この場合には、さらに、前記挟持部材が、前記第１の軸受の内輪を上方から圧着し、前記上側操舵プレート部のプレート本体は、前記２の軸受の内輪を下方から圧着し、第１および第２の軸受を全体として該挟持部材とプレート本体とで挟持するように構成することができる。

上記構成によれば、第１および第２の軸受によって、移動体基部を挟持させることができ、さらに、当該二つの軸受を同時にプレート本体および挟持部材によって挟持することができ、軸受が移動体基部から脱落することを抑制することができる。また、移動体基部の上部に設けられる第１の軸受は、筒状部材および挟持部材が下向きの負荷を受けた際の荷重を支えることとなり、また、下部に設けられる第２の軸受は、操舵部が上向きの負荷を受けた際の荷重を支えることとなる。従って、車輪が接地した状態において移動体基部に下向きの荷重が作用するときは、第２の軸受によって支えられ、他方、移動体基部が持ち上げられて車輪が接地していない状態では、当該車輪および操舵部を含む駆動伝達装置全体の重量を第１の軸受によって支えられることとなる。なお、軸受けとしてアンギュラ軸受を使用することにより、上記荷重に耐えることが可能となる。

また、上記発明においては、前記筒状部材と前記第１の駆動軸との間に軸受が介在され、さらに、前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸との間に軸受が介在される構成とすることができる。

上記構成により、第１の駆動軸は筒状部材の内部において軸線を一定に維持されつつ周方向へ回転することができ、第２の駆動軸は、第１の駆動軸の内部において、やはり軸線を一定に維持されつつ周方向へ回転することが可能となる。なお、両駆動軸の軸線を安定させるためには少なくとも２個の軸受を適宜間隔にて配置することが望ましい。

さらに、前記各発明においては、前記挟持部材が前記筒状部材の軸線方向に沿って螺進可能に設けられる構成とすることができる。この場合、挟持部材は、筒状部材に対して鍔状に装着されることから、筒状部材の外周面に雄ネジを刻設し、挟持部材の内周面に雌ネジを刻設することとなる。そして、挟持部材の螺進により、上側操舵プレート部のプレート本体との間隔を短縮することにより、その間に介在される軸受を挟持可能とするものである。

また、上記各発明においては、前記筒状部材の上端が、前記挟持部材よりも上方に突出可能な長さを有する構成となっており、該筒状部材の上端には、前記操舵部の操舵による回転を出力する回転部材を装着可能とするように構成してもよい。

上記構成によれば、操舵部が操舵によって回転するとき、筒状部材が当該操舵に沿って回転し、この筒状部材の回転が、回転部材に伝達されて外部に出力可能となるのである。この操舵による回転の出力は、他の車輪の操舵（非駆動車輪の向き変更）のために使用できるほか、エンコーダによる操舵角の検出のためにエンコーダ用の回転ディスクの回転力を伝達させるために使用することができる。

本発明によれば、操舵部は、上側操舵プレート部と下側操舵プレート部によって構成され、この両プレート部の間に歯車群が配置されることから、歯車群を含む操舵部を一体として移動体基部の下方に装着することができる。また、歯車群を含む操舵部を移動体基部に装着した状態において、駆動軸は、上側操舵プレート部の筒状部材内部を貫通して移動体基部の上方に先端を配置できることとなり、この駆動軸の上部先端に対して、移動体基部の上方で駆動源と伝達させれば、駆動側歯車（歯車群のうち駆動軸に装着される歯車）を回転駆動させることができる。従って、歯車群を含む操舵部を移動体基部に装着することと、駆動軸に対する駆動源からの伝達機構を構築することとを、それぞれ分離して行うことができることから、装置全体の組立および分解が容易となる。また、上側操舵プレート部のプレート本体と挟持部材とで軸受を挟持する構成であるから、上側操舵プレート部の筒状部材に挟持部材を装着することにより、歯車群を含む操舵部全体を移動体基部に装着できることとなり、当該操舵部の装着および分離が極めて容易となる。

また、歯車群が上下の両操舵プレート部の間に配置されることから、予め操舵部のみを組み立てることができ、各歯車間の干渉（噛合状態および非噛合状態）を考慮しつつ狭い範囲に歯車群を配置することができ、装置全体の小型化を可能にするものである。さらに、上側操舵プレート部に設けられた筒状部材は、当該筒状部材は、操舵部が操舵する際に回転するものであるが、この筒状部材は移動体基部の上方に突出することから、当該筒状部材の回転状態を検知することで操舵角を検出することが可能となる。そして、移動体基部の上方において、筒状部材の上端に回転部材を設置することにより、当該回転部材により操舵による回転をエンコーダ用の回転ディスクに出力させることができ、これをエンコーダで検出することにより操舵角の情報を得ることができる。このときのエンコーダは、移動体基部の上部に搭載することができることから、操舵部に対して直接エンコーダを設置する必要がなく、一層の小型化を可能にするものである。

本発明の実施形態の全体を示す説明図である。 本発明の実施形態の内部構造を示す説明図である。 移動体基部と操舵部との関係を示す説明図である。 図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。 組立手順を示す説明図である。 組立手順を示す説明図である。 実施形態の変形例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態を示す図である。この図に示すように、本実施形態は、移動体基部１に支持される操舵部２と、この操舵部２に支持される車輪３とを備えており、操舵部２は、移動体基部１に対して回転自在に設けられている。車輪３は、操舵部２に適宜間隔を有して設けられる車輪支持部３１，３２に車軸３３が支持され、転動可能になっている。

操舵部２は、上側操舵プレート部２１と、下側操舵プレート部２２とを備えており、この両操舵プレート部２１，２２の間に歯車群４が搭載されている。また、本実施形態は、上記歯車群に駆動力を伝達するための第１の駆動軸５および第２の駆動軸６が設けられており、第１の駆動軸５は、円筒状に形成され、第２の駆動軸６は、第１の駆動軸５の円筒内部を貫通して配置できるように構成されている。そして、第１の駆動軸は正転方向（所定の方向）へ駆動され、第２の駆動軸６は、逆転方向（前記正転法とは逆の方向）へ駆動されるものである。これらの駆動軸５，６を駆動するためには、それぞれの上端付近に傘歯車５１，６１が連結され、されに、これらに各噛合する傘歯車５２，６２をモータ５３，６３によって回転させている。一方のモータ（図中左側）５３は、第１の駆動軸５に連結される傘歯車５１を駆動し、他方のモータ（図中右側）６３は、第２の駆動軸に連結される傘歯車６１を駆動するものであり、両モータ５３，６３のは、相反対の方向に回転駆動するものである。なお、第１および第２の駆動軸５，６は、それぞれに付与される回転駆動力が相互に干渉しないように適宜間隔を有し、または軸受を介して配置される構成となっている。

ところで、操舵部２を構成する上側操舵プレート部２１は、プレート本体２３と、筒状部材２４とを備えており、この筒状部材２４は、移動体基部１を貫通して、その上端を移動体基部１の上方に突出させている。また、この上側操舵プレート部２１には挟持部材２５を備えており、この挟持部材２５が、移動体基部１の上方において、筒状部材２４の上端に対し鍔状に配置されることによって、当該筒状部材２４を移動体基部１に装着している。すなわち、上側操舵プレート部２１は、プレート本体２３と挟持部材２５とで移動体基部１を挟持することにより、その上下方向の移動を制限し、当該移動体基部１に装着されるものである。なお、操舵部２の操舵を可能にするため、上側操舵プレート部２１は移動体基部１に対して回転自在に装着されるものであり、そのために、プレート本体２３と挟持部材２５とは、移動体基部１に設けられる軸受１１，１２の一部を挟持するように構成されている（詳細は後述する）。

ここで、操舵部２の操舵機構および車輪３の転動機構を説明する。図２は、本実施形態の各部を適宜分解した状態を示す図である。この図に示されるように、操舵部２に搭載される歯車群４は、複数の歯車４１，４２，４３，４４，４５が一部噛み合いながら配置されている。また、駆動軸５，６の回転中心から偏心した位置に出力部７が設けられ、この出力部７は、出力軸７１と、この出力軸に連結される歯車４３，４５とで構成されている。そして、この出力軸７１が軸心を中心に回転するとき、その回転力は操舵部２よりも下方の出力変換部８に伝達されて、その回転方向を変換したうえ、伝達ベルト９を介して車軸３３を回転させ、これにより車輪３を転動させることとなる。また、出力軸７１位置が、駆動軸５，６の軸回りに移動するとき、操舵部２が駆動軸５，６の軸心を中心として回転し、操舵を可能にするものである。

さらに詳細を説明すれば、第１の駆動軸５の下端には正転側の駆動歯車４１が連結されており、第２の駆動軸６の下端には逆転側の駆動歯車４２が連結されている。上記の正転側の駆動歯車４１は、出力軸７１に連結される第１の出力歯車４３に噛合されており、正転方向の回転駆動力が出力軸７１に伝達されるようになっている。また、逆転側の駆動歯車４２は、中間歯車４４に噛合され、かつ、この中間歯車４４が出力軸７１に連結される第２の出力歯車４５に噛合され、逆転側の回転駆動力は、中間歯車４４により回転方向が正転方向に変更されたうえで、出力軸７１に伝達されるようになっている。従って、両駆動軸５，６から付与される回転駆動力は、出力軸７１において、同一方向への回転駆動力として伝達されることとなるものである。

従って、両駆動軸５，６により回転駆動力（回転数）が同一であるときは、出力軸７１は、一定の位置で、軸心を中心として回転することとなる。これに対し、両駆動軸５，６から伝達される回転駆動力（回転数）に差を生じさせるときは、出力軸７１が、両者の相対的な回転駆動力（回転数）を一致させるため、両駆動歯車４１，４２のうち速い側の歯車の回りを移動することとなり、その位置が移動することによって操舵部２を回転させる（操舵させる）こととなるのである。このとき、車輪３を支持する車輪支持部３１，３２は、操舵部２の下側操舵プレート部２２に支持されていることから、操舵部２の回転に応じて、車輪支持部３１，３２も回転することとなり、これにより、車輪３が転動する向きを変更させることができるのである。

なお、車輪支持部３１，３２には、出力変換部８と、車軸３３に駆動力を伝達するための伝達ベルト９とが設けられており、この出力変換部８は、二つの傘歯車８１，８２と、転動出力軸８３と、この転動出力軸８３に連結されるプーリ８４とを備えている。上記の傘歯車８１，８２のうち、一方の傘歯車８１には、出力軸７１が連結されており、出力軸７１がその軸心を中心に回転するときの回転駆動力を直接伝達しており、他方の傘歯車８２によって、回転方向を直交方向へ変換させている。また、車軸３３の側にもプーリ３４が設けられており、上記伝達ベルト９が両プーリ３４，８４の間に掛け渡されることにより、転動出力軸８３の回転駆動力が車軸３３に伝達されるようになっている。

次に、操舵部２を一体化するための構成と、移動体基部１との装着状態を詳述する。図３は、移動体基部１と操舵部２とをさらに分解した状態を示す図であり、図４は、本実施形態の断面を示す図である。これらの図に示されているように、上述の逆転側の駆動歯車４２を支持する第２の駆動軸６の下端は、下側操舵プレート部２２の上部表面に設けられる軸受２０ａを介して当該下側操舵プレート部２２に連結される構成となっており、この第２の駆動軸６の下端が回転自在に支持されるものである。また、正転側の駆動歯車４１を支持する第１の駆動軸５は、その上端付近および下端付近において第２の駆動軸６との間に軸受６０ａ，６０ｂが介在されるものであり、第２の駆動軸６に対して回転自在に支持される構成となっている。そして、第１の駆動軸５は、上側操舵プレート部２１の筒状部材２４の内部との間において、二個所に設けられる軸受５０ａ，５０ｂが介在されるものであり、この第１の駆動軸５は、筒状部材２４に対しても回転自在に支持される構成となっている。

中間歯車４４を支持するための回転軸４０の下端は、下側操舵プレート部２２の上部表面に設けられる軸受２０ｂを介して、当該下側操舵プレート部２２に連結されるものであり、出力歯車４３，４５を支持する出力軸７１は、下側操舵プレート部２２の上部表面に設けられる軸受２０ｃを介在しつつ下方に貫通するように配置されるものである。このとき、下位の出力歯車４５の下端は、軸受２０ｃの内輪側に当接する状態で配置されることにより、下側操舵プレート部２２によって、その位置が決定されることとなる。

また、上記中間歯車４４の回転軸４０の上端は、上側操舵プレート部２１の下部表面に設けられる軸受２０ｄを介して、当該上側操舵プレート部２１に連結されるものであり、出力軸７１の上端についても、上側操舵プレート部２１の下部表面に設けられる軸受２０ｅ（図４）を介して、当該上側操舵プレート部２１に連結されるものである。

このように、各歯車４１〜４５を支持する各軸５，６，４０，７１が、それぞれ上下の操舵プレート部２１，２２に対して軸受２０ａ〜２０ｅ，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂを介して連結されることによって、これらの軸５，６，４０，７１を介して、両操舵プレート部２１，２２は、歯車群４を搭載した操舵部２として一体化されるものである。なお、各軸受２０ａ〜２０ｅ，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂは、それらの外方に位置する部材に対して外輪が圧入され、各軸５，６，４０，７１は、内輪に圧入されるものであり、それぞれの軸受２０ａ〜２０ｅ，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂを介在させることによって、各部は圧着状態となるものである。従って、各部が装着された操舵部２の全体は、強固に一体化された状態となるものである。

また、上側操舵プレート部２１に設けられる筒状部材２４は、当該上側操舵プレート部２１を移動体基部１の下方に設置することによって、上部を移動体基部１よりも上方へ突出させる状態とすることができる。すなわち、移動体基部１には、操舵部２を設置すべき位置に貫通孔１０が設けられ、その貫通孔１０に軸受１１，１２が配置されるものであり、この軸受１１，１２の内輪の内側に筒状部材２４を挿通させることにより、筒状部材２４を所望の位置に配設することができるのである。なお、この筒状部材２４は、上記軸受１１，１２の内輪に対して遊挿できる程度の外径とすることにより、移動体基部１に対する操舵部２の装着および取り外しが容易となる。

ここで、移動体基部１の貫通孔１０に沿って装着される軸受１１，１２の内輪側をプレート本体２３と挟持部材２５とで挟持するのである。挟持を可能にするために、筒状部材２４の外部表面には雄ネジが刻設され、挟持部材２５の内部には筒状部材２４の雄ネジに螺合できる雌ネジが刻設されている。そして、両者を螺合させることによって、挟持部材２５を筒状部材２４の軸線方向に螺進させることができ、この螺進によりプレート本体２３との間隔を縮小させることで、結果的に軸受１１，１２を挟持可能としている。この軸受１１，１２の内輪側を挟持することにより、上側操舵プレート部２１は、プレート本体２３により上方への移動が制限され、また、筒状部材２４に鍔状に装着される挟持部材２５によって下向きの移動をも制限されることとなるのである。さらに、両者で挟持される部分が、軸受１１，１２の内輪側であることから、プレート本体２３と、挟持部材２５が装着される筒状部材２４とが、移動体基部１に対して回動自在となり、その結果として、当該軸受１１，１２を介して、移動体基部１と上側操舵プレート部２１とが、相対的に回転自在な状態となるのである。従って、この上側操舵プレート部２１とともに一体化された操舵部２の全体が、回転可能な状態で移動体基部１に装着されるのである。

なお、図示する実施形態は、移動体基部１に設けられる軸受１１，１２は、上部および下部に分かれた２個としているが、１個の軸受を設置する場合もあり得る。この場合、少なくとも移動体に積載物を搭載した際の重量は、移動体基部１に作用し、これが下向きに作用することとなるから、軸受が上方に抜け落ちないように設けることとなる。また、各軸受は、回転方向の他に軸線方向に対する荷重が作用することから、その種類を適宜選択することとなり、特に、移動体基部１に設置される軸受１１，１２には、大きな荷重が作用するため、アンギュラ軸受を使用することが好ましい。そして、上下の操舵プレート部２１，２２の表面の軸受２０ａ〜２０ｅを設置するために、当該設置すべき位置には、各軸受２０ａ〜２０ｅの外輪が圧入できる程度の径を有する凹部が形成されるものである。これは、移動体基部１の軸受１１，１２を装着する場合も同様である。

本実施形態は、上記のような構成であるから、車輪３および伝達に必要な機構を備えた操舵部２に歯車群４を搭載し、操舵部２の上側操舵プレート部２１を移動体基部１に装着することにより、操舵部２の操舵機構および車輪３の転動機構は、移動体基部１と一体的に設けられることとなる。そして、移動体基部１の上方に突出する第１および第２の駆動軸５，６の上端部分に、駆動源（モータ）５３，６３から得られる駆動力を伝達することによって、本実施形態が操舵可能な駆動伝達装置として機能することとなるのである。

ここで、組立の手順を簡単に説明する。図５は、一体化した操舵部２と、移動体基部１とが分離した状態を示し、図６は、操舵部２を移動体基部１に装着した状態を示す。図５に示されているように、一体化された操舵部２は、歯車群４を搭載し、また、下側操舵プレート部２２に連続して設けられる車輪支持部３１，３２に支持される車軸３３およびこれに支持される車輪３が一体となって構成されている。このとき、上側操舵プレート部２１の筒状部材２４は上向きに立設された状態となっており、この筒状部材２４の上端からは第１の駆動軸５が突出し、さらに、第１の駆動軸５の上端から第２の駆動軸６が突出している状態である。そこで、移動体基部１の貫通孔１０の内部（軸受１１，１２の内輪の内側）に、上記筒状部材２４とともに第１および第２の駆動軸５，６を挿通させ、各上端を移動体基部１の上方に突出させ、筒状部材２４に挟持部材２５を装着するのである。

そして、図６に示すように、挟持部材２５を下方へ（移動体基部１の表面に向かって）螺進することにより、挟持部材２５と上側操舵プレート部２１のプレート本体とを接近させることとなり、両者によって軸受１１，１２の内輪を挟持するのである。このとき、第１および第２の駆動軸５，６の先端は、筒状部材２４から上方に突出する状態となっていることから、それぞれに駆動伝達用の歯車（傘歯車）５１，６１を装着するのである。ここで、第１の駆動軸５は、円筒状であり、第２の駆動軸６を内部に挿通させていることから、まず、駆動伝達用の歯車（傘歯車）５１を装着した後、他方の歯車（傘歯車）６１を装着することとなる。なお、第１の駆動軸５に装着される歯車（傘歯車）５１には、第２の駆動軸６を挿通させつつ、第１の駆動軸５に到達できる貫通孔が形成されている。そして、最後に、上記駆動伝達用の歯車（傘歯車）５１，６１に駆動力を付与するために駆動源（モータ）が設置され、組立を完了するのである（図１参照）。なお、駆動源（モータ）は、図中（図１）において、支持されていないように描いているが、支持のための部材を省略したものであって、何らかの支持部材が移動体基部１に設けられ、この支持部材に支持されるものである。

上記のように、本実施形態によれば、操舵部２に車輪３および歯車群４を設置し、これら全体を移動体基部１に装着した後、当該移動体基部１の上部において、駆動力伝達のための各部材を設置することができることから、その組立が容易となる。そこで、これらを分解する場合は、上記手順を逆に行えばよいことから、その作業についても容易である。さらに、組立後において、移動体基部１の下方には、操舵部２および車輪３ならびに転動のための機構８，９，３１，３２のみが存在することとなり、極めて小型に構成することができる。また、操舵部２を移動体基部１に支持させるためには、移動体基部１の上部に配置される挟持部材２４のみであるため、機構を簡易にしつつ小型化に資するものとなっている。

次に、本実施形態の変形例について説明する。図７は、変形例を示す図である。この変形例は、操舵部２の上側操舵プレート部２１に設けられる筒状部材２４の先端に、ギア（回転部材）１００を装着したものである。このギア１００は、筒状部材２４とともに回転されることから、操舵部２が操舵によって回転するとき、その回転を出力させるものである。回転の出力とは、操舵されるときの角度の出力を意味し、操舵された角度を物理的に伝達して出力する場合のほか、エンコーダによる角度検出によってデジタル情報として出力する場合がある。物理的に伝達して出力する場合としては、例えば、移動体が駆動車輪と従動車輪とを備え、従動車輪（非駆動車輪）に対して同じ操舵角に従動させる場合などがあり得る。他方、デジタル情報として出力する場合としては、前記駆動源（モータ）の出力値と、操舵角の値とを比較し、車輪の操舵角を所望状態に制御するための処理に利用される入力情報として出力する場合がある。

そこで、エンコーダによって操舵角を検出するために、上記ギア（回転部材）に噛合するようにエンコーダ用のギア２００をさらに設ける構成とすることができる。このギア２００の回転力をエンコーダの回転ディスクに伝達することにより、その回転角を検出することが可能となる。この場合、エンコーダは、ギア２００の上部または下部に設置することができ、いずれの場合であっても、移動体基部１の上方に設置することが可能となる。これらの出力用のギア（回転部材）１００およびエンコーダ用のギア２００（さらにエンコーダ）は、操舵部２の筒状部材２４が移動体基部１に装着された後に設置されるものであり、車輪３を含む操舵部２が安定して移動体基部１の下部に配置される状態で、その上部において設置作業を可能にするものである。

本発明の実施の形態は上記のとおりであるが、これらの形態は本発明の一例を示すものであって、これらに限定されるものではない。例えば、操舵部２における上側操舵プレート部２１と下側操舵プレート部２２との一体性を確保するため、両者を連結する支柱を配置してもよい。このとき、支柱の長さを統一した複数の支柱によって連結することにより、両操舵プレート部２１，２２を平行な状態に維持することができる。また、本発明は、操舵可能な駆動伝達装置であることから、単一の車輪に対する駆動および操舵の状態を中心に説明したが、移動体の走行に使用する場合は、前掲の特許文献２に示されているように、例えば４つの車輪のそれぞれに同種装置を設けることができ、各車輪の操舵を制御することにより、全方向へ移動可能な移動体に使用することができるものである。また、駆動力および操舵角を伝達するために、特定の歯車を例示して説明したが、これらの伝達方向に応じて異なる種類の歯車を使用してもよい。

１ 移動体基部
２ 操舵部
３ 車輪
４ 歯車群
５ 第１の駆動軸
６ 第２の駆動軸
７ 出力部
８ 出力変換部
９ 伝達ベルト
１０ 移動体基部の貫通孔
１１，１２ 軸受
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 下側操舵プレート部側の軸受
２０ｄ，２０ｅ 上側操舵プレート側の軸受
２１ 上側操舵プレート部
２２ 下側操舵プレート部
２３ 上側操舵プレート部のプレート本体
２４ 筒状部材
２５ 挟持部材
３１，３２ 車輪支持部
３３ 車軸
３４，８４ プーリ
４０ 回転軸
４１ 正転側の駆動歯車
４２ 逆転側の駆動歯車
４３ 第１の出力歯車
４４ 中間歯車
４５ 第２の出力歯車
５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ 軸受
５１，５２，６１，６２ 傘歯車
５３，６３ 駆動源（モータ）
７１ 出力軸
８１，８２ 傘歯車
８３ 転動出力軸
１００ ギア（回転部材）
２００ エンコーダ用ギア

Claims (7)

1. 移動体基部に回転自在に支持される操舵部と、この操舵部に支持される車輪と、前記操舵部に搭載されて前記車輪に駆動力を付与するとともに、該操舵部の回転中心から偏心した位置に設けられた出力軸と、前記操舵部の回転中心上に軸線を有し、正転方向に回転駆動される第１の駆動軸と、前記操舵部の回転中心上に軸線を有し、逆転方向に回転駆動される第２の駆動軸と、前記第１および第２の駆動軸から伝達される回転駆動力が前記出力軸を同一の方向に駆動するように該回転駆動力の方向を変更しつつ、同時に該出力軸に該駆動力を伝達する歯車群とを備えた操舵可能な駆動伝達装置において、
   前記操舵部は、前記移動体基部よりも下方に装着される上側操舵プレート部と、前記車輪を支持するための車輪支持部を下部表面で支持する下側操舵プレート部とを備え、前記歯車群を該上側操舵プレート部と下側操舵プレート部との間に搭載することにより、該歯車群の各歯車を支持する各軸を介して該上側操舵プレート部と下側操舵プレート部とを一体化してなるものであり、
   前記上側操舵プレート部は、前記移動体基部の下方に軸受を介在しつつ配置されるプレート本体と、前記移動体基部の下方から該移動体基部を貫通しつつ上端を該移動体基部の上方に突出可能な筒状部材と、該筒状部材の上端付近に鍔状に装着されて前記プレート本体との間で前記軸受の内輪側を挟持してなる挟持部材とを備え、前記筒状部材を前記軸受の内輪部内に遊嵌するとともに、該挟持部材による前記軸受の内輪側を挟持して上側操舵プレート部のみを前記移動体基部に対して回転自在に装着することにより、前記操舵部の全体を回転可能に該移動体基部に装着するものであり、
   前記第１の駆動軸は、円筒状に形成されて前記筒状部材の内側に設けられており、前記第２の駆動軸は、前記第１の駆動軸の円筒内部を貫通して配置されている
   ことを特徴とする操舵可能な駆動伝達装置。
2. 前記上側プレート部と前記下側プレート部との間には、長さを統一した複数の支柱が連結され、両プレート部が平行な状態に維持されている請求項１に記載の操舵可能な駆動伝達装置。
3. 前記軸受は、前記移動体基部を上部に配置される第１の軸受と、該移動体基部の下部に配置される第２の軸受とに分かれて設けられ、前記移動体基部は第１および第２の軸受を収容するための凹部が形成され、該凹部に前記第１および第２の軸受の外輪が圧着されている請求項１または２に記載の操舵可能な駆動伝達装置。
4. 前記挟持部材は、前記第１の軸受の内輪を上方から圧着し、前記上側操舵プレート部のプレート本体は、前記２の軸受の内輪を下方から圧着し、第１および第２の軸受を全体として該挟持部材とプレート本体とで挟持してなる請求項３に記載の操舵可能な駆動伝達装置。
5. 前記筒状部材と前記第１の駆動軸との間には軸受が介在され、さらに、前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸との間には軸受が介在されている請求項１ないし４のいずれかに記載の操舵可能な駆動伝達装置。
6. 前記挟持部材は、前記筒状部材の軸線方向に沿って螺進可能に設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載の操舵可能な駆動伝達装置。
7. 前記筒状部材の上端は、前記挟持部材よりも上方に突出可能な長さを有しており、該筒状部材の上端は、前記操舵部の操舵による回転を出力する回転部材を装着可能にしてなる請求項１ないし６のいずれかに記載の操舵可能な駆動伝達装置。
   

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