JP6284143B2

JP6284143B2 - 段差昇降車両

Info

Publication number: JP6284143B2
Application number: JP2014015791A
Authority: JP
Inventors: 完米田; 広幸浦
Original assignee: Chiba Institute of Technology
Current assignee: Chiba Institute of Technology
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2018-02-28
Anticipated expiration: 2034-01-30
Also published as: JP2015140155A

Description

本発明は、段差を昇降することが可能な段差昇降車両に関する。

原子力発電所内などの除染作業に、遠隔操作式の除染装置が使用されることがある。このような除染装置は、平坦な床面等の平坦路を走行可能であることに加えて、階段や敷居等の段差を昇降することが要請される。

そこで、特許文献１には、ホイール（円板）の側面に、軸を介して複数の板状羽根をホイールと平行に取り付けた走行装置が記載されている。また、特許文献２には、車輪の外周面に沿って、複数の棒状部材を油圧シリンダにより出没可能に設けた走行装置が記載されている。

特開昭５８−１６７２６３号公報特開昭６０−１４８７８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された装置では、平坦路を走行する際にも、板状羽根が車輪の外側に飛び出すので、円滑に走行することができない。また、特許文献２に記載された装置では、棒状部材を出没可能にする油圧シリンダを個別に設ける必要があるので、構成が複雑である。

本発明は、以上の点に鑑み、構成が簡易で、平坦路で円滑に走行することが可能な段差昇降車両を提供することを目的とする。

本発明の段差昇降車両は、第１の回転軸線周りに回転駆動される主車輪と、前記第１の回転軸線と平行であり、前記第１の回転軸線とは前記主車輪の径方向で間隔を存した位置にある第２の回転軸線回りに回転駆動される段差用車輪とを備え、前記段差用車輪は、前記第２の回転軸線周りに回転駆動される回転体と、前記回転体の外周面に固定された複数の突起を有し、前記複数の突起の先端が前記回転体の回転駆動時に描く仮想円が、前記主車輪の外周面が描く円よりも大きく、且つ前記仮想円の最下点が、前記主車輪の外周面の最下点に対して同じか又は高い位置にあることを特徴とする。

本発明の段差昇降車両によれば、段差の昇降時には、段差用車輪の突起が階段のステップ面等に押し当たった状態で当該段差用車輪が回転駆動されることにより、階段等の段差を昇降することが可能となる。よって、外周面に複数の突起を有する段差用車輪を追加しただけの簡易な構成で、段差を昇降することが可能となる。

一方、通常の平坦路の走行時には、主車輪が回転駆動されることにより走行し、段差用車輪は主車輪の回転の邪魔にならないので、円滑に走行することができる。

本発明の段差昇降車両において、前記主車輪と前記段差用車輪とは、共通の駆動源によって回転駆動されることが好ましい。

この場合、主車輪及び段差用車輪を回転駆動させる駆動源が共通するので、駆動源を削減及び制御の簡素化を図ることが可能となる。

また、本発明の段差昇降車両において、前記主車輪は全方向に移動可能な車輪とすることが可能である。

この場合、段差昇降車両は主車輪によって全方向に移動することができる。そして、その移動は段差用車輪によって妨げられない。

本発明の実施形態に係る段差昇降車両の斜視図。段差昇降車両の車輪の斜視図。車輪の断面図。段差昇降車両が段差を昇降する状態を示す側面図。

本発明の実施形態に係る段差昇降車両１０について説明する。

図１に示すように、段差昇降車両１０は、車両本体１１と、車両本体１１に取り付けられた１個又は複数個、ここでは、４個の車輪２０と、車輪２０を駆動させる駆動源２１とを備えている。

各車輪２０は、主車輪３０と段差用車輪４０とから構成されている。

主車輪３０は、通常の平坦路の走行を行うための車輪である。主車輪３０は、通常のタイヤなどを有する車輪であってもよいが、ここでは、全方向移動可能な車輪である。

具体的には、主車輪３０の外周に当該主車輪３０の軸線と交差する方向の軸線回りに回転自在に複数のローラ３１が支持されている。ここでは、各ローラ３１は、主車輪３０の軸線に対して４５度傾斜する方向に延びる軸線回りに回転自在となっている。なお、主車輪３０は、メカナムホイール等、他の形式の全方向移動車用車輪であってもよい。

各主車輪３０は、駆動源２１によって回転軸線回りに回転駆動される。

具体的には、図２及び図３に示すように、駆動源２１（図１参照）である電動モータによって回転駆動する軸３２に、回転ベルト３３が巻架された駆動プーリ３４が固定的に連結されている。回転ベルト３３は従動プーリ３５にも巻架されており、この従動プーリ３５に、主車輪３０の主軸３６が固定的に連結されている。

段差用車輪４０は、段差を昇降するの車輪である。段差用車輪４０は、主車輪３０の回転軸線（主軸３６の軸線）と平行な回転軸線を有し、外周面に複数の突起４１を有する。ここでは、突起４１は、ボルトからなっているが、ボルト以外のものであってもよい。また、突起４１の高さは、乗り越えるべき段差の高さに応じて定めればよい。

ただし、図４を参照して、各突起４１の先端を結ぶ仮想円Ａは、主車輪３０の外周面が描く円よりも大きく、仮想円Ａの最下点が主車輪３０の外周面の最下点に対して同じか又は高い位置にあることが必要である。これにより、主車輪３０が回転駆動されて通常の平坦路を走行する際、段差用車輪４０は平坦路の路面と接触せず主車輪３０の回転の邪魔にならないので、段差昇降車両１０を円滑に走行することができる。

各段差用車輪４０は、主車輪３０と同様に、駆動源２１（図１参照）である電動モータによって回転軸線回りに回転駆動される。

具体的には、駆動源２１によって回転駆動する駆動プーリ３４と一体に外歯車４２が形成されており、この外歯車４２の外周面に円周に亘って形成されたギヤと噛合するギヤが内周面に円周に亘って形成された内歯車４３を有している。

そして、この内歯車４３の側面に円盤４４が固定されており、この円盤４４の外周面に等間隔に複数本の突起４１、ここでは、６本のボルトが固定されている。各ボルト４１は、先端部のボルト部分が、円盤４４の外周面に形成されたボルト穴に螺合して固定されている。そして、ボルト４１は、その先端に、外形が短円筒状のボルト頭を有している。

さらに、円盤４４は、その内側に配置されている内側円盤４６にボールベアリング４５を介して支持されており、回転自在となっている。内側円盤４６は、中心軸線方向に２分割され、図示しない複数本のボルトによって互いに固定されており、それぞれ同じ箇所に２個の円形の貫通孔４７，４８が形成されている。

一方の貫通孔４７には、ベアリング４９を介して、前述した主車輪３０の主軸３６が回転自在に支持されている。他方の貫通孔４８には、ベアリング５１を介して、前述の軸３２が回転自在に支持されている。

このような構成により、同一の駆動源２１によって、主車輪３０及び段差用車輪４０を同時に同一方向に回転駆動することができ、駆動源２１を削減及び制御の簡素化が可能となっている。

以上に説明した段差昇降車両１０が段差を昇降する場合について、図４を参照して説明する。

平坦路を走行する際には、段差昇降車両１０は主車輪３０によってのみ走行する。このとき、段差用車輪４０は接地しない、又は瞬間的に接地するだけあるので、段差昇降車両１０の走行を何ら邪魔せず、段差昇降車両１０は全方向に走行することができる。

そして、車輪２０が段差に突き当たったとき、段差用車輪４０の突起４１が段差に接触して、段差用車輪４０の回転駆動力により段差昇降車両１０が持ち上がる。これにより、段差昇降車両１０は段差を乗り越えることができる。その後、主車輪３０が接地すると、段差昇降車両１０は、通常の平地走行に戻る。

走行車輪と接地面との摩擦係数によって、車両が昇降可能な段差の高さは変化するが、従来、車輪半径に近いほどの高さの段差は昇降できない。しかし、段差昇降車両１０によれば、突起４１を備えた段差用車輪４０を備えているので、主車輪３０と接地面との摩擦が小さい場合でも、突起４１の高さ未満の段差であれば昇降することができる。

また、段差昇降車両１０は、主車輪３０も備えているので、段差用車輪４０のみである場合と比較して、段差昇降車両１０の上下動が抑えられ、通常の平坦路での走行性が良好となると共に、全方向に移動することができる。

なお、実施形態では、段差用車輪４０の仮想円Ａの最下点が主車輪３０の外周の最下点とほぼ等しくなるように構成しているので、段差昇降車両１０が段差を昇降する際に、主車輪３０と段差用車輪４０との間の接地の切り替わりは滑らかである。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、本実施形態では、段差用車輪４０の円盤４４は、外歯車４２及び内歯車４３等を介して軸３２に連結されている。これにより、主車輪３０と段差用車輪４０の回転速度の差が小さくなり、段差用車輪４０から主車輪３０に接地が切り替わる際に、段差昇降さ車両１０の急加速、急減速を抑制することができる利点がある。ただし、段差用車輪４０の円盤４４と軸３２を直結してもよい。

また、ボールベアリング４５等の代わりにＶ溝付きベアリングを用いた構成であってもよい。この場合、円盤４４の内周面に全周に亘って逆Ｖ字状断面の突条部を有するレールを設けると共に、内側円盤４６の外周面付近に複数個のＶ溝付きベアリングを配置し、そのＶ字状溝にレールの逆Ｖ状断面の突条部が係合しながら回転するＶ溝付きベアリングを介して円盤４４が回転自在となるように構成すればよい。

１０…段差昇降車両、１１…車両本体、２０…車輪、２１…駆動源、３０…主車輪、３１…ローラ、３２…軸、３３…回転ベルト、３４…駆動プーリ、３５…従動プーリ、３６…主軸、４０…段差用車輪、４１…突起、４２…外歯車、４３…内歯車、４４…円盤、４５…ボールベアリング、４６…内側円盤、４７，４８…貫通孔、４９，５１…ベアリング、Ａ…仮想円。

Claims

第１の回転軸線周りに回転駆動される主車輪と、前記第１の回転軸線と平行であり、前記第１の回転軸線とは前記主車輪の径方向で間隔を存した位置にある第２の回転軸線回りに回転駆動される段差用車輪とを備え、
前記段差用車輪は、前記第２の回転軸線周りに回転駆動される回転体と、前記回転体の外周面に固定された複数の突起を有し、
前記複数の突起の先端が前記回転体の回転駆動時に描く仮想円が、前記主車輪の外周面が描く円よりも大きく、且つ前記仮想円の最下点が、前記主車輪の外周面の最下点に対して同じか又は高い位置にあることを特徴とする段差昇降車両。
前記主車輪と前記段差用車輪とは、共通の駆動源によって回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の段差昇降車両。
前記主車輪は全方向に移動可能な車輪であることを特徴とする請求項１又は２に記載の段差昇降車両。