JP5802054B2 - 無限軌道走行装置及び走行車 - Google Patents

Description

本発明は、無端状の軌道体が循環して走行する無限軌道走行装置及び走行車に関するものである。

この種の走行車（クローラまたは無限軌道車両）として、例えば特許文献１に開示されたものは、軌道体が循環する無限軌道走行装置の本体と、別の軌道体が循環する前後のフリッパーとを備え、本体に対するフリッパーの傾斜角度を変えて、不整地や傾斜地を走行するようになっている。

特開２０１０−１３２１０４号公報

しかしながら、このような従来の無限軌道走行装置及び走行車にあっては、例えば走行車が転倒して裏返しになった場合に、走行不能になるという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、転倒しても走行を続けられる無限軌道走行装置及び走行車を提供することを目的とする。

本発明は、回転自在な複数の転輪に巻き回される無端状の軌道体によって車体を走行させる無限軌道走行装置であって、軌道体の内側に設けられ、各転輪のそれぞれを支持するリンク機構と、このリンク機構を駆動して、各転輪を介して軌道体の外形を変形させる駆動部とを備え、走行する場合に軌道体の高さを車体の高さよりも低くし、転倒した場合に軌道体の高さを車体の高さよりも高くする構成とする。

また、本発明は、上記の無限軌道走行装置を介して走行する走行車であって、左右の前記無限軌道走行装置によって支持され、伸長した無限軌道走行装置の間に挟まれる無限軌道内領域に収まる車体を備えることを特徴とするものとした。

本発明によると、無限軌道走行装置は、駆動部がリンク機構を駆動して、各転輪を介して軌道体の外形を変形させるので、軌道体の高さを車体の高さよりも高くしたり低くすることができる。これにより、無限軌道走行装置が転倒した場合に、軌道体の高さを車体の高さよりも高くすることにより、転倒した状態から走行を続けることができる。

本発明の実施形態を示す収縮時における無限軌道走行装置の斜視図である。 同じく伸長時における無限軌道走行装置の斜視図である。 同じく（ａ）は、収縮時における無限軌道走行装置の平面図であり、（ｂ）は、伸長時における無限軌道走行装置の平面図である。 同じく（ａ）は、収縮時における無限軌道走行装置の側面図であり、（ｂ）は、伸長時における無限軌道走行装置の側面図である。 同じく（ａ）は、収縮時における無限軌道走行装置の正面図であり、（ｂ）は、伸長時における無限軌道走行装置の正面図である。 本発明の他の実施形態を示す無限軌道走行装置の側面図である。 本発明の他の実施形態を示す無限軌道走行装置の側面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜５に示す走行車１は、車体２の左右に一対の無限軌道走行装置３を備え、不整地や傾斜地を走行可能である。

左右の無限軌道走行装置３は、無端状（環状）の軌道体（クローラ）４と、この軌道体４の背面４ｂ側に転接する４つの転輪（クローラピニオン）５と、この各転輪５を支持する４節の変形可能なリンク機構１０とを備え、軌道体４が各転輪５に巻き回され、リンク機構１０の外側全周に渡って循環するようにそれぞれ構成される。

軌道体４は、路面９に接地する接地面４ａと、各転輪５に転接する背面４ｂとを有し、この背面４ｂには例えば転輪５の図示しない歯車（ピニオン）に噛み合う歯（ラック）等が設けられる。

各転輪５の少なくとも１つが図示しないモータ（駆動源）によって駆動される。１つの転輪５が回転駆動されることにより、軌道体４が各転輪５に転接して循環する。

走行車１は、左右の無限軌道走行装置３を駆動する図示しない左右のモータが同一速度で回転作動することにより直進し、左右のモータが速度差をもって回転作動することにより旋回し、左右のモータの回転方向が同時に反対方向に切り替えられることによって前進、後進が切り替えられる。

リンク機構１０は、隣り合う転輪５を連結する４つのフレーム１１と、各フレーム１１の端部どうしを回動可能に連結する４つの軌道軸１５とを備える。各フレーム１１は、互いに等しい長さを有する。これによって、リンク機構１０は、互いに対向するフレーム１１どうしが平行な関係を保ちながら移動する平行リンク機構を構成する。

なお、リンク機構１０は、平行リンク機構に限らず、例えば５つ以上のフレーム１１を備える構成とし、無限軌道走行装置３は、フレーム１１と同数の転輪５を備える構成としてもよい。

このように、軌道体４が循環して車体２を走行させる無限軌道走行装置３は、軌道体４に転接する４つ以上の転輪５と、この各転輪５を支持する４節以上の変形可能なリンク機構１０とを備え、軌道体４がリンク機構１０の外側を循環するように構成される。

フレーム１１には軌道体４を案内するガイドレールまたはガイドローラ等が軌道体４の背面側に設けられる。これにより、軌道体４は、フレーム１１の外周に沿って直線状の経路を循環し、路面９に対する接地面圧が広い範囲に分布する。

リンク機構１０は、図示しない駆動部（アクチュエータ）によって各フレーム１１が軌道軸１５を支点として回動する。

駆動部は、例えばそれぞれの端部どうしが回動可能に連結される二つのフレーム１１のうち、一方のフレーム１１にその回動中心軸と同軸上に連結されるウォームホイールと、他方のフレーム１１に連結されウォームホイールに噛み合うウォームと、このウォームを回転駆動するモータとによって構成される。モータによってウォームが回転駆動されると、ウォームに噛み合うウォームホイールが回転作動し、ウォームホイールと一緒に、一方のフレーム１１が他方のフレーム１１に対して回動するようになっている。

駆動部の作動によって各フレーム１１が互いに回動すると、リンク機構１０が拡縮して変形することにより、軌道体４の循環経路の形状（外形）が図４の（ａ）に示す略菱形と、図４の（ｂ）に示す略矩形との間で変わる。

転輪５は、軌道軸１５と同軸上にて回転可能に支持される。これにより、各フレーム１１が互いに回動してリンク機構１０が拡縮して変形しても、循環経路の周長（軌道体４のある点が各転輪５に渡って一周するときの距離）が大きく変わらないようになっている。

また、リンク機構１０は、４つ以上のフレーム１１と、各フレーム１１の端部どうしを回動自在に連結する軌道軸１５とを備え、転輪５は軌道軸１５と同軸上にて回転可能に支持される構成としてもよい。

車体２は、左右の無限軌道走行装置３の間に配置され、左右１組のフレーム１１に連結される。

車体２の前方に配置される左右１組の軌道軸１５は、ロッド８によって互いに同軸上に連結される。左右のリンク機構１０は、このロッド８を介して互いに連結されることにより、互いに平行に配置される関係が保たれるとともに、互いに循環経路の形状が同一になる関係が保たれる。

図１と図３〜５の（ａ）は、左右の無限軌道走行装置３のリンク機構１０が略菱形になるように折り畳まれた収縮時を示している。この収縮時に車体２に連結されたフレーム１１の下に延びる軌道体４の部位が路面（地面）９に接地し、車体２より前方（図３〜５にて左方向）に位置するフレーム１１の下に延びる軌道体４の部位が路面９に対して傾斜し、前後端の転輪５間の距離である軌道体４の有効長が前後方向について拡大するとともに、無限軌道走行装置３の重心が低くなり、重心が車体２の中央付近から車体２の前端付近（図４の（ａ）に示す状態においてリンク機構１０の中央位置）に移動する。

これにより、走行車１は、路面９に溝等の凹部がある場合に、軌道体４の傾斜部が先行して凹部の先の路面９に接地することにより、凹部を渡って走行できる。

また、走行車１は、路面９に凸部がある場合に、軌道体４の傾斜部が先行して凸部に接地することにより、凸部を乗り越えて走行できる。

図２と図３〜５の（ｂ）は、左右の無限軌道走行装置３のリンク機構１０が略矩形になるように伸長した伸長時を示している。車体２は、この伸長時における左右の無限軌道走行装置３の間に挟まれる空間である無限軌道内側領域Ａに収まる形状を有している。これにより、走行車１は、左右の軌道体４が持つ４つの面のうち、いずれの面が接地しても走行を続けられる。

これについて詳述すると、図２と図３〜５の（ｂ）に示すように、左右の無限軌道走行装置３のリンク機構１０が略矩形になるように伸長した伸長時に、左右の軌道体４が略矩形の経路を循環し、左右の軌道体４の間に略立方体の無限軌道内側領域Ａが画成される。車体２は、この伸長時における無限軌道内側領域Ａに収まる形状を有する。

換言すると、図４の（ｂ）に示す伸長時の走行車１の側面図上において、車体２は、無限軌道走行装置３（軌道体４）の外形より小さい外形を有し、無限軌道走行装置３の外形の内側に収まり、無限軌道走行装置３の外形から突出する部位を持たない。

走行車１は、例えば転倒して上下方向について反転する裏返しになったような場合に、リンク機構１０を伸長させることにより、車体２が無限軌道内側領域Ａに収まって路面９に干渉することが避けられ、軌道体４のいずれかの部位が路面９に接地した状態が維持され、走行を続けることができる。

車体２に取り付けられる中央のアタッチメント７は、伸長時における左右の無限軌道走行装置３の間に挟まれる空間である無限軌道内側領域Ａ内に収まるように格納される。

また、左右の無限軌道走行装置３に対する車体２の取付け高さを変えられる高さ調整機構（図示せず）を設けて、走行車１が転倒する可能性がある場合に、車体２の取付け高さを低くして走行車１の重心を下げるとともに、アタッチメント７等を無限軌道内側領域Ａの内側に収める構成してもよい。

なお、走行車１が横方向に転倒（反転）して左右の無限軌道走行装置３のうち一方が路面９に接地し、他方が路面９から離れることが考えられるが、これに対処して車体２の側方に突出する伸縮アーム（図示せず）を設けて、この伸縮アームを介して車体２を起こす構成としてもよい。また、車体２の側方に常時突出する固定アーム（図示せず）を設けて、この固定アームを介して車体２が転倒することを防止する構成としてもよい。

以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。

本実施形態では、回転自在な複数の転輪５に巻き回される無端状の軌道体４によって車体２を走行させる無限軌道走行装置３であって、軌道体４の内側に設けられ、各転輪５のそれぞれを支持するリンク機構１０と、このリンク機構１０を駆動して、各転輪５を介して軌道体４の外形を変形させる駆動部とを備える構成とする。

上記構成に基づき、無限軌道走行装置３は、駆動部がリンク機構１０を駆動して、各転輪５を介して軌道体４の外形を変形させるので、軌道体４の高さを車体２の高さよりも高くしたり低くすることができる。例えば、無限軌道走行装置３が走行する場合に、軌道体４の高さを車体２の高さよりも低くして、軌道体４の有効長を長くする。また、無限軌道走行装置３が転倒した場合に、軌道体４の高さを車体２の高さよりも高くする。

無限軌道走行装置３は、軌道体４の高さを車体２の高さよりも低くして、軌道体４の有効長を長くすることにより、走破性を向上させることができる。また、無限軌道走行装置３は、軌道体４の高さを車体２の高さよりも高くすることにより、転倒した状態から走行を続けることができる。

本実施形態では、前記リンク機構１０は、隣り合う転輪５を連結するフレーム１１と、このフレーム１１と転輪５とを回動自在に支持する軌道軸１５とを備える構成とする。

上記構成に基づき、無限軌道走行装置３は、各フレーム１１が互いに回動してリンク機構１０が拡縮しても、軌道体４の循環経路の周長が大きく変わらず、軌道体４の張力が適度に保たれる。

また、前記転輪５は、４つ以上設けられ、前記フレーム１１は、４つ以上設けられる構成とする。

上記構成に基づき、無限軌道走行装置３は、各フレーム１１が互いに回動してリンク機構１０が拡縮する。

本実施形態では、無限軌道走行装置３を介して走行する走行車１であって、左右の無限軌道走行装置３によって支持され、伸長した無限軌道走行装置３の間に挟まれる無限軌道内領域Ａに収まる車体２を備える構成とした。

上記構成に基づき、走行車１は、左右の無限軌道走行装置３に備えられるリンク機構１０が収縮することによって軌道体４の有効長が前後方向について拡大して走破性を高められるとともに、走行車１が転倒して裏返しになってもリンク機構１０が伸長することによって、車体２が無限軌道内側領域Ａの内側に収まって路面９に干渉することが抑えられ、軌道体４を路面９に接地させて走行を続けられ、不整地や傾斜地を走行することができる。

なお、走行車は、これに限らず、例えば、単一の無限軌道走行装置を車体の中央部に設け、車体の左右に補助輪を設ける構成としてもよい。

次に、他の実施形態として、図６に示すように、リンク機構２０は、対角にある転輪５を連結する２つのフレーム２１と、各フレーム２１の中央部を回動自在に連結する軌道軸２５とを備える構成としてもよい。各フレーム２１は、互いに等しい長さを有する。

上記構成に基づき、図６（ａ）に示すように、リンク機構２０は、駆動部によって前後方向に拡がった状態では、軌道体４の有効長を長くし、走破性を高められる。図６（ｂ）に示すように、リンク機構２０が作動した状態では、軌道体４の４つの面のうちいずれの面が接地しても走行を続けられる。図６（ｃ）に示すように、リンク機構２０は、上下方向に延びた状態では、軌道体４の有効長が短くなる。

なお、リンク機構２０が拡縮するのに伴って軌道体４の循環経路の周長が変わるが、これに対処して軌道体４の張力を略一定に保つ張力補償機構（図示せず）を備える構成としてもよい。

次に、他の実施形態として、図７に示すように、リンク機構３０は、伸縮シリンダ３２と交差して対角にある転輪５を連結するフレーム３１を備え、駆動部は、対角にある転輪５を連結するとともに、伸縮自在な伸縮シリンダ３２を備える構成としてもよい。

上記構成に基づき、図７（ａ）に示すように、リンク機構２０は、伸縮シリンダ３２が収縮すると、軌道体４の有効長を長くし、走破性を高められる。図７（ｂ）に示すように、伸縮シリンダ３２が伸長すると、軌道体４が略矩形の経路を循環し、軌道体４の４つの面のうちいずれの面が接地しても走行を続けられる。

なお、リンク機構２０が拡縮するのに伴って軌道体４の循環経路の周長が変わるが、これに対処して軌道体４の張力を略一定に保つ張力補償機構（図示せず）を備える構成としてもよい。

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明の無限軌道走行装置及び走行車は、例えば海底採鉱機、無人偵察機、他の作業機等に利用できる。

１ 走行車
２ 車体
３ 無限軌道走行装置
４ 軌道体
５ 転輪
７ アタッチメント
８ ロッド
１０ リンク機構
１１ フレーム
１５ 軌道軸
２０ リンク機構
２１ フレーム
２５ 軌道軸
３０ リンク機構
３１ フレーム
３２ 伸縮シリンダ
Ａ 無限軌道内側領域

Claims (7)

1. 回転自在な複数の転輪に巻き回される無端状の軌道体によって車体を走行させる無限軌道走行装置であって、
   前記軌道体の内側に設けられ、前記各転輪のそれぞれを支持するリンク機構と、
   前記リンク機構を駆動して、前記各転輪を介して前記軌道体の外形を変形させる駆動部とを備え、
   走行する場合に前記軌道体の高さを前記車体の高さよりも低くし、転倒した場合に前記軌道体の高さを前記車体の高さよりも高くすることを特徴とする無限軌道走行装置。
2. 前記リンク機構は、
   隣り合う前記転輪を連結するフレームと、
   前記フレームと前記転輪とを回動自在に支持する軌道軸と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の無限軌道走行装置。
3. 前記転輪は、４つ以上設けられ、
   前記フレームは、４つ以上設けられることを特徴とする請求項２に記載の無限軌道走行装置。
4. 前記リンク機構は、
   対角にある前記転輪を連結するフレームと、
   前記各フレームを回動自在に連結する軌道軸と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の無限軌道走行装置。
5. 前記各フレームは、互いに等しい長さを有することを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載の無限軌道走行装置。
6. 前記駆動部は、対角にある転輪を連結するとともに、伸縮自在な伸縮シリンダを備えることを特徴とする請求項１に記載の無限軌道走行装置。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の無限軌道走行装置を介して走行する走行車であって、
   左右の前記無限軌道走行装置によって支持され、伸長した前記無限軌道走行装置の間に挟まれる無限軌道内領域に収まる車体を備えることを特徴とする走行車。