JP6417263B2 - 摩擦式走行装置および全方向移動装置 - Google Patents

Description

本発明は、摩擦式走行装置および全方向移動装置に関し、更に詳細には、全方向移動装置に用いられる摩擦式走行装置およびそれを用いた全方向移動装置に関する。

全方向移動体のための摩擦式走行装置として、円環状の芯体と当該芯体の円周方向（円環方向）に複数配置され各々自身の配置位置に於ける前記芯体の接線方向の軸線周りに回転可能なドリブンローラ（フリーローラ）とを含む主輪と、前記主輪の軸線方向の左右両側に各々自身の中心軸線周りに回転可能に配置された左右のドライブディスクと、前記左右のドライブディスクの各々に等間隔に円環状に配置され、各々前記ドライブディスクの中心軸線に対してねじれの関係をなす軸線周りに回転可能に支持されて外周面をもって前記ドリブンローラの外周面に接触する複数のドライブローラとを有するものが知られている（例えば、特許文献１、２）。

ドライブローラをドライブディスクに取り付ける構造として、ドライブディスクの外周部に、当該ドライブディスクの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に沿ったスロットが当該ドライブディスクの円周方向に所定間隔をおいて当該ドライブディスクの中心軸線を対称中心線として回転対称に複数個形成され、前記スロットの各々にドライブローラが配置され、両端をスロットの側壁部に形成された軸受孔に挿入されることにより前記仮想面を直交する方向に延在するローラ軸によってドライブローラをドライブディスクより回転可能に支承するものが知られている（例えば、特許文献１）。

ドライブローラをドライブディスクに取り付ける他の構造として、ドライブディスクの外周部に自身の中心軸線を対称中心線とした回転対称の位置に複数個の凹溝が形成され、ローラブラケットによってドライブローラが一つずつ回転可能に支持され、ローラブラケットの底部に形成された突条が前記凹溝にスライド係合し、円環状のサイドプレートが前記凹溝の端部を塞ぐようにドライブディスクに取り付けられることによりローラブラケットの抜け止めが行われるものが知られている（例えば、特許文献２）。

特開２０１１−６３２１４号公報 特開２０１１−６３２１５号公報

特許文献１に示されている取付構造では、ドライブローラの個数と同数のスロットをドライブディスクに切削加工によって形成する必要があり、しかもスロットはドライブローラがドリブンローラに対してねじれの関係をなすべく三次元的に傾斜したものであるから、難しい切削加工を必要とし、製造コストが高くなる。しかも、最後に組み付けられるドリブンローラは、補填駒付きの特殊なローラでなくてはならず、部品点数の増加と共に組付性が悪い。このことについて、より詳細な説明が必要ならば、特許登録５２３５１８３号公報を参照されたい。

特許文献２に示されている取付構造では、ドライブローラの個数と同数で各々中心軸線に対して傾斜した凹溝をドライブディスクに切削加工等によって形成する必要があり、製造コストが高くなる。また、ローラブラケットはドライブディスクに対して底部のみを連結されるので片持ち構造になり、十分な取付強度を得ることが難しい。

本発明が解決しようとする課題は、ドライブローラをドライブディスクに取り付ける構造において、ドライブディスクにスロットや凹溝を形成する必要がなく、ドライブディスクに対するドライブローラの組付性がよく、しかも容易に十分な取付強度が得られるようにすることである。

本発明による摩擦式走行装置は、フレーム（１０）と、左右方向に延在する軸線を中心した円環状の芯体（３２）と前記芯体（３２）の周方向に複数配置され各々自身の配置位置に於ける前記芯体（３２）の接線方向に延在する軸線周りに回転可能なドリブンローラ（６０）とを含む主輪（３０）と、前記フレーム（１０）に取り付けられて前記主輪（３０）内を左右方向に貫通する支持軸（２２）と、前記主輪（３０）の左右両側に配置され、各々自身の中心軸線周りに回転可能に前記支持軸（２２）に支持された左右のドライブディスク（７０）と、前記左右のドライブディスク（７０）の各々に当該ドライブディスク（７０）の周方向に複数個配置され、各々前記ドライブディスク（７０）の中心軸線に対してねじれの関係をなす軸線周りに回転可能に支持されて外周面をもって前記ドリブンローラ（６０）の外周面に接触するドライブローラ（７８）とを有する摩擦式走行装置であって、前記ドライブディスク（７０）は、前記支持軸（２２）に回転可能に取り付けられたハブ（７２）と、前記ハブ（７２）の外周に取り付けられたホイール（７４）と、前記ホイール（７４）の周方向に等間隔に配置され、一端（７６Ａ）を前記ハブ（７２）に取り付けられ、他端（７６Ｂ）を前記ホイール（７４）に取り付けられた複数のホルダ（７６）とを含み、前記ドライブローラ（７８）は隣り合う２個の前記ホルダ（７６）に両持ち支持されている。

この構成によれば、ドライブディスク（７０）は、ハブ（７２）とホイール（７４）と複数個のホルダ（７６）とによる組立体によって構成され、各ホルダ（７６）の一端（７６Ａ）がハブ（７２）に連結され、他端（７６Ｂ）がホイール（７４）に連結されることによりドライブディスク（７０）をなす堅牢な組立体が簡単に得られる。ドライブローラ（７８）は、隣り合う２個のホルダ（７６）間に配置されてこれらに両持ち支持されるから、ドライブローラ（７８）をドライブディスク（７０）に取り付ける構造において、ドライブディスク（７０）にスロットや凹溝を形成する必要がなく、しかも十分な取付強度が得られる。

本発明による摩擦式走行装置は、好ましくは、前記ハブ（７２）と前記ホルダ（７６）および前記ホイール（７４）と前記ホルダ（７６）とは締結具（１１２、１１４）によって分解可能に締結されている。

この構成によれば、ドライブローラ（７８）の交換等のメンテナンス作業が容易に行われ得るようになる。

本発明による摩擦式走行装置は、好ましくは、前記ホルダ（７６）は前記ドライブローラ（７８）の個数と同数設けられており、前記ホルダ（７６）および前記ドライブローラ（７８）は各々全て同一形状の部品によって構成されている。

この構成によれば、部品点数の増加を招くことがない。

本発明による摩擦式走行装置は、好ましくは、前記ハブ（７２）は、前記支持軸（２２）が軸線方向に貫通した円筒部（７２Ｂ）と、前記円筒部（７２Ｂ）より径方向外方に延出して前記ホイール（７４）に対して軸線方向に離間して正対するフランジ部（７２Ａ）とを有し、前記ホルダ（７６）は互いに平行な前記ホイール（７４）と前記フランジ部（７２Ａ）とを接続するように設けられている。

この構成によれば、ホルダ（７６）は互いに平行なフランジ部（７２Ａ）とホイール（７４）との間に、これらに挟まれるようにして両持ち支持されるから、高い連結強度による堅牢な組立体が得られる。

本発明による摩擦式走行装置は、好ましくは、前記ホルダ（７６）は、前記フランジ部（７２Ａ）に取り付けられる第１の端片部（７６Ａ）と、前記第１の端片部（７６Ａ）とは反対側において当該第１の端片部（７６Ａ）とは前記ハブ（７２）および前記ホイール（７４）の周方向にオフセットされて前記第１の端片部（７６Ａ）と平行に延在して前記ホイール（７４）に取り付けられる第２の端片部（７６Ｂ）と、隣接するもの同士で互いに平行に延在して前記第１の端片部（７６Ａ）と前記第２の端片部（７６Ｂ）とを互い接続する中間部（７６Ｃ）とを有し、前記中間部（７６Ｃ）に前記ドライブローラ（７８）の支持軸（１１６）が回転可能に嵌合する軸受孔（７７）が形成されている。

この構成によれば、ホルダ（７６）をハブ（７２）およびホイール（７４）の周方向に高密度に配置することができる。

本発明による摩擦式走行装置は、好ましくは、前記第１の端片部（７６Ａ）の先端にあって当該第１の端片部（７６Ａ）の延在方向に直交し且つ前記フランジ部（７２Ａ）の一方の面に正対する第１の先端面（７６Ｄ）と、前記第２の端片部（７６Ｂ）の先端にあって当該第２の端片部（７６Ｂ）の延在方向に直交し且つ前記ホイール（７４）の一方の面に正対する第２の先端面（７６Ｅ）とを有し、前記第１の端片部（７６Ａ）は前記フランジ部（７２Ａ）を貫通して前記第１の端片部（７６Ａ）にねじ係合したボルト（１１２）によって第１の先端面（７６Ｄ）が前記フランジ部（７２Ａ）の前記一方の面に面接触した状態で前記フランジ部（７２Ａ）に取り付けられ、前記第２の端片部（７６Ｂ）は前記ホイール（７４）を貫通して前記第２の端片部（７６Ｂ）にねじ係合したボルト（１１４）によって第２の先端面（７６Ｅ）が前記ホイール（７４）の前記一方の面と面接触した状態で前記ホイール（７４）に取り付けられている。

この構成によれば、ホルダ（７６）はフランジ部（７２Ａ）とホイール（７４）とに面接触の状態で挟まれるようにして両持ち支持されるから、高い連結強度による堅牢な組立体が得られる。

本発明による摩擦式走行装置は、好ましくは、前記ドライブローラ（７８）の側部と前記ホルダ（７６）との間に挿入されたシム（１２０）を有する。

この構成によれば、ホルダ（７６）に対するドライブローラ（７８）の軸線方向のがた付きが低減する。これにより走行時の騒音が低減する。

本発明による全方向移動装置は、上述の発明による摩擦式走行装置と、前記左右のドライブディスク（７０）を各々個別に回転駆動する駆動装置（８４）とを含み、前記主輪（３０）によって走行する。

本発明による摩擦式走行装置によれば、ドライブディスクにスロットや凹溝を形成する必要がなく、ドライブディスクに対するドライブローラの組付性がよく、しかも容易に十分な取付強度が得られる。

本発明による摩擦式走行装置が用いられた倒立振子型車両の一つの実施形態を示す正面図 本実施形態による摩擦式走行装置の側面図 本実施形態による摩擦式走行装置の縦断面図 本実施形態による摩擦式走行装置の半断面斜視図 本実施形態による摩擦式走行装置に用いられるドライブディスクおよびドライブローラの組立体の斜視図 本実施形態による摩擦式走行装置に用いられるドライブディスクのホルダとドライブローラとの関係を示す拡大側面図 本実施形態による摩擦式走行装置に用いられるドライブディスクのホルダとドライブローラとの関係を示す拡大平断面図体の斜視図 本実施形態による摩擦式走行装置に用いられるドライブディスクのホルダの側面図 他の実施形態によるドライブディスクのホルダとドライブローラとの関係を示す拡大側面図

以下に、本発明による摩擦式走行装置が用いられた倒立振子型車両の一つの実施形態を、図１〜図８を参照して説明する。

図１に示されているように、本実施形態の倒立振子型車両（全方向移動装置）は、車体骨格をなす車体フレーム１０を有する。車体フレーム１０は、前後２個の上部部材１２と、上部部材１２の左右両端より各々垂下し且つ前後２個の上部部材１２を互いに接続する左右の脚部材１４と、脚部材１４の下部に取り付けられた左右の下部支持プレート１６とを含む。上部部材１２の上部には乗員の臀部を支持するサドル１８が取り付けられている。下部支持プレート１６には乗員の足裏を支持する左右のフットステップ２０が取り付けられている。

左右の脚部材１４および下部支持プレート１６間には主輪３０および左右のドライブディスク７０が配置されている。

主輪３０は、図２〜図４に示されているように、左右方向に水平に延在する軸線を中心した円環状の芯体３２と、芯体３２の円周方向に複数配置され、各々自身の配置位置に於ける芯体３２の接線方向に延在する軸線周りに回転可能なドリブンローラ（フリーローラ）６０とを含む。

左右のドライブディスク７０は、図１〜図５に示されているように、主輪３０の左右両側に対称に配置され、各々、ハブ７２と、ホイール７４と、複数個のホルダ７６を有し、周方向に隔置された複数のドライブローラ７８を各々ドライブディスク７０の回転軸線（中心軸線Ａ）に対してねじれの関係をなす回転軸線周りに回転可能に支持している。

左右のハブ７２は、図３、図４に示されているように、円筒部７２Ｂおよび当該円筒部７２Ｂの一方の軸端近傍より径方向外方に延出した円環形状のフランジ部７２Ａを有するモータサイクル等で用いられるハブと類似形状の切削加工品である。左右のハブ７２は共通部品（部材）であって左右対称の配置になっている。

左右のホイール７４は、図３〜図５に示されているように、円盤状の板金加工品であって左右共通部品（部材）であり、左右対応する側の円筒部７２Ｂの他方の軸端近傍の外周に固定され、左右対称の配置になっている。ホイール７４とフランジ部７２Ａとは軸線方向に離間して互いに平行に対向している。換言すると、フランジ部７２Ａはホイール７４に対して軸線方向に離間して正対している。

ホルダ７６は、アルミニウム等による鍛造品、鋳造品あるいは樹脂成形品であり、全て同一形状の共通部材によって構成されており、ホイール７４およびフランジ部７２Ａの周方向に等間隔をおいて「はすば歯車」の歯の配列のような配置で、ドライブローラ７８の個数と同数設けられている。ホルダ７６は、全長に亘って矩形断面形状を有する折れ曲がった棒状のものであり、図５〜図８に示されているように、フランジ部７２Ａに取り付けられる第１の端片部７６Ａと、第１の端片部７６Ａとは反対側において第１の端片部７６Ａとはハブ７２およびホイール７４の周方向にオフセットされて第１の端片部７６Ａと平行に延在してホイール７４に取り付けられる第２の端片部７６Ｂと、隣接するホルダ７６同士で互いに平行に延在して第１の端片部７６Ａと第２の端片部７６Ｂとを互いに接続する中間部７６Ｃとを有する。換言すると、ホルダ７６は、中間部７６Ｃの一端の側から第１の端片部７６Ａが屈曲して延出し、中間部７６Ｃの他端の側から第２の端片部７６Ｂが屈曲して延出している。

第１の端片部７６Ａの先端面、つまり第１の先端面７６Ｄは第１の端片部７６Ａの延在方向に直交し且つフランジ部７２Ａの一方の面に正対している。第２の端片部７６Ｂの先端面、つまり、第２の先端面７６Ｅは第２の端片部７６Ｂの延在方向に直交し且つホイール７４の一方の面に正対している。第１の端片部７６Ａおよび第２の端片部７６Ｂには第１の先端面７６Ｄあるいは第２の先端面７６Ｅから各々の延在方向と同じ方向に延在したねじ孔１１３、１１５（図８参照）が形成されている。第１の端片部７６Ａおよび第２の端片部７６Ｂの延在方向はフランジ部７２Ａおよびホイール７４の主面に直交する方向であり、第１の先端面７６Ｄと第２の先端面７６Ｅとは互いに平行である。

第１の端片部７６Ａはフランジ部７２Ａを貫通してねじ孔１１３に螺合（ねじ係合）したボルト１１２によって第１の先端面７６Ｄとフランジ部７２Ａの一方の面とが面接触した状態でフランジ部７２Ａに取り外し可能（分解可能）に取り付けられている。第２の端片部７６Ｂはホイール７４を貫通してねじ孔１１５に螺合したボルト１１４によって第２の先端面７６Ｅとホイール７４の一方の面とが面接触した状態でホイール７４に取り外し可能（分解可能）に取り付けられている。つまり、ハブ７２とホルダ７６およびホイール７４とホルダ７６とは締結具であるボルト１１２、１１４によって分解可能に締結されている。

これにより、ホルダ７６は互いに平行なフランジ部７２Ａとホイール７４との間に、これらに面接触の状態で挟まれるようにして両持ち支持される。このことにより、ホルダ７６は、ハブ７２およびホイール７４に取り外し可能でありながら、高い連結強度による堅牢な組立体が得られる。

中間部７６Ｃには、ドライブローラ７８を支持するための軸受孔７７が２個が形成されている。２個の軸受孔７７は、ドライブディスク７０の中心軸線に対するドライブローラ７８のねじれの関係が、全てのドライブローラ７８において同一になるように、一つのホルダ７６において互いに非平行である。

ドライブローラ７８には、図７に示されているように、中心部を軸線方向に貫通したローラ軸（支持軸）１１６が取り付けられている。ローラ軸１１６はドライブローラ７８の軸線方向の両側に突出しており、隣り合う２個のホルダ７６の対応する軸受孔７７にフランジ付きのブッシュ１１８を介して回転可能に嵌合している。これにより、ドライブローラ７８は、ローラ軸１１６によって隣り合う２個のホルダ７６間毎に両持ち支持され、高い支持強度および支持精度が得られる。

このような取り付けにより、ドライブローラ７８もホイール７４およびフランジ部７２Ａの周方向に等間隔をおいて「はすば歯車」の歯の配列のような配置になり、ドライブディスク７０の中心軸線に対するドライブローラ７８のねじれの関係が、全てのドライブローラ７８において同一になる。ホルダ７６が折り曲がり形状であることにより、ホルダ７６、ついてはドライブローラ７８をホイール７４およびフランジ部７２Ａの周方向に高密度に配置することが可能になる。

左右の下部支持プレート１６には各々スリーブ２３が取り付けられている。スリーブ２３は主輪３０の内側を左右方向に貫通して略水平に延在する支持軸２２を支持している。支持軸２２は、左右のハブ７２の円筒部７２Ｂ内を左右方向に貫通し、ボール軸受７５によって左右のハブ７２を同軸上に個別に回転可能に支持している。換言すると、車体フレーム１０は一つの支持軸２２によって左右のハブ７２、つまり左右のドライブディスク７０を各々略水平な同一軸線上に回転可能に支持している。支持軸２２の中心軸線はドライブディスク７０の中心軸線Ａと同一であり、中心軸線Ａと主輪３０の中心軸線Ｂとは互いに平行である。

ここで、ドライブローラ７８がドリブンローラ６０と接触する点を結んだ仮想円、つまりドライブローラ７８がドリブンローラ６０と接触する点の集合により画成される仮想円をドライブ側接触円と呼び、ドライブローラ７８がドリブンローラ６０と接触する点を結んだ仮想円、つまりドリブンローラ６０がドライブローラ７８と接触する点の集合により画成される仮想円をドリブン側接触円と呼ぶ。

本実施形態では、ドライブ側接触円の直径Ｄ１は、ドリブン側接触円の直径Ｄ２より小さい。そして、中心軸線Ａと主輪３０の中心軸線Ｂとは互いに水平方向（左右方向）に平行であり、左右のドライブディスク７０は支持軸２２によって同一軸線上に支持されているから、前記ドライブ側接触円を含む仮想平面と前記ドリブン側接触円を含む仮想平面とは支持軸２２の中心軸線Ａに直交する面、つまり鉛直面をもって互いに平行である。

Ｄ１＜Ｄ２であることにより、ドライブディスク７０が主輪３０に対して径方向（上下方向）にオフセットして配置され、オフセットによってドリブンローラ６０に近い側に位置するドライブローラ７８のみがドリブンローラ６０に接触している。つまり、ドライブディスク７０の中心軸線Ａが主輪３０の中心軸線Ｂに対して下方（径方向）に偏倚しており、左右のドライブローラ７８はドリブンローラ６０に近い側に位置するもののみが外周面をもって下側、つまり接地側に位置するドリブンローラ６０の外周面（主輪３０の径方向内方の外周面）に左右対称に摺接（接触）している。理想的には接地状態にあるドリブンローラ６０にのみドライブローラ７８が摩擦による動力伝達に有効に接触している。

接地側に位置するドライブローラ７８は、サドル１８に乗員が着座した状態では、乗員の荷重が車体フレーム１０を介して支持軸２２に作用することにより、接地している主輪３０のドリブンローラ６０に押し付けられる。接地するドリブンローラ６０の個数は、設計上は１〜２個であるが、サドル１８に乗員が着座した状態では、乗員の荷重が、車体フレーム１０、支持軸２２、ドライブディスク７０、ドライブローラ７８を介してドリブンローラ６０に作用し、ドリブンローラ６０が弾性変形することにより、３〜５個になると考えられる。

車体フレーム１０には、図２、図４に示されているように、主輪３０内の上部を左右方向に貫通する軸１００が取り付けられている。軸１００は、支持軸２２の中心軸線Ａと平行に延在し、ボール軸受１０３によって規制ローラ１０２を回転可能に支持している。規制ローラ１０２は、略コーン状の左右２個の端部材１０２Ａ、１０２Ｂおよび端部材１０２Ａと１０２Ｂとの間に設けられた円筒状の中間部材１０２Ｃにより、軸線方向の中間部が括れた鼓形状、つまり軸線方向の中間部より端部に向かうに従って外径が徐々に大きくなる円弧母線による回転形状になっている。端部材１０２Ａ、１０２Ｂの外周面は主輪３０の上側（接地側とは反対の側）に位置してドライブローラ７８と接触していないドリブンローラ６０の外周面（主輪３０の径方向内方の外周面）に接触している。

なお、規制ローラ１０２の支持部には、規制ローラ１０２を上方に付勢するばね（不図示）が設けられ、規制ローラ１０２が主輪３０の上側に位置するドリブンローラ６０に向けてばね付勢されていてもよい。

支持軸２２は、図３、図４に示されているように、左右のハブ７２の円筒部７２Ｂ間に、ボール軸受１０４によってアーム１０６の中間部を回動可能に支持している。アーム１０６は中間部（支持軸２２による支持部）から支持軸２２の径方向の両側（前後）に延在している。アーム１０６の前後の端部にはローラホルダ１０８が取り付けられている。ローラホルダ１０８は各々複数個の規制ローラ１１０を回転可能に支持している。複数個の規制ローラ１１０は、主輪３０の円周方向に互いに平行な２列をなしており、主輪３０の軸線方向の両側（左右両側）から各々ドリブンローラ６０の外周面（主輪３０の径方向内方の外周面）に転動可能に接触している。規制ローラ１１０が接触するドリブンローラ６０は、接地しているドリブンローラ６０の前後に隣接する位置にあってドライブローラ７８が接触していないドリブンローラ６０、換言すると、接地点を通る鉛直線より前後方向に離れた位置にあるドリブンローラ６０である。

主輪３０は、下側を左右のドライブローラ７８および規制ローラ１１０によって軸線方向に挟まれ、上側を規制ローラ１０２によって支持されることにより、中心軸線が略水平になる起立姿勢を維持する。

左右のホイール７４には各々ドリブンプーリ８０が同心に固定されている。車体フレーム１０には、図１に示されているように、主輪３０の上方にギヤボックス８２が取り付けられている。ギヤボックス８２の外壁には左右の電動モータ８４（図１では右側のドライブディスク７０を駆動する電動モータのみを図示）および左右のドライブプーリ８６（図１では左側のドライブディスク７０用のドライブプーリのみを図示）が取り付けられている。ギヤボックス８２は減速歯車装置（不図示）を内蔵しており、当該減速歯車装置は左右の電動モータ８４の回転を減速して左右のドライブプーリ８６に個別に伝達する。ドライブプーリ８６とドリブンプーリ８０とには左右で対応するもの同士間に無端のコグドベルト８８（図１では左側のドライブディスク７０用のコグドベルトのみを図示）が掛け渡されている。これにより、左右のドライブディスク７０は電動モータ８４によって個別に回転駆動される。

図１に示されているように、下部支持プレート１６には支持軸９０によって尾輪支持アーム９２の基端が回動可能に連結されている。尾輪支持アーム９２は、基端より主輪３０の後方に向けて延在し、支持軸９０の中心軸線周りに車体フレーム１０に対して略上下方向に回動可能になっている。尾輪支持アーム９２は遊端にオムニホイール式の尾輪（副輪）９４をドライブディスク７０の回転軸線に直交する略水平な中心軸線周りに回転可能に支持している。尾輪９４は尾輪支持アーム９２に取り付けられた電動モータ９６によって回転駆動される。

ギヤボックス８２の前部には電気ボックス９８が取り付けられている。電気ボックス９８は、電子制御装置、ジャイロセンサ、モータドライブユニット等を内蔵している。電子制御装置は、倒立振子制御則に従った制御処理に基づいて車体フレーム１０が略直立姿勢を維持すべく左右の電動モータ８４を制御すると共に、旋回のために電動モータ９６を制御する。なお、車体フレーム１０には、図示されていないが、これらの電装品の電源をなすバッテリが搭載されている。

左右の電動モータ８４が同一方向に且つ同一速度で駆動されている場合には、左右のドライブディスク７０が同一速度で同一方向に回転し、主輪３０が円環中心を回転軸線として回転する。このとき、左右のドライブディスク７０に回転速度差が生じないため、主輪３０のドリブンローラ６０が自転せず、倒立振子型車両は真っ直ぐに前進あるいは後進する。

左右の電動モータ８４が互いに異なった回転方向及び又は回転速度に駆動されている場合には、左右のドライブディスク７０間に回転速度差が生じ、左右のドライブディスク７０の回転力による円周（接線）方向の力に対し、この力に直交する向きの分力が左右のドライブローラ７８と主輪３０のドリブンローラ６０との接触面に作用する。この分力によってドリブンローラ６０が自身の中心軸線回りに回転（自転）することになる。

ドリブンローラ６０の回転は、左右のドライブディスク７０の回転速度差によって定まるから、例えば、左右のドライブディスク７０を互いに同一速度で逆向きに回転させると、主輪３０は全く公転せず、ドリブンローラ６０の自転だけが生じる。これにより、主輪３０には左右方向の走行力が加わることになり、倒立振子型車両は、左右方向に走行（真横移動）する。左右のドライブディスク７０を同一方向に相違した速度で回転させると、主輪３０の公転と共にドリブンローラ６０の自転が生じ、倒立振子型車両は斜め前方あるいは斜め後方に走行する。

電動モータ９６によって尾輪９４が回転駆動されると、倒立振子型車両は主輪３０の接地点を中心として旋回する。なお、主輪３０及び尾輪９４が同時に回転駆動されると、その回転駆動の状態に応じて、旋回中心は変化する。

前述した規制ローラ１０２は、外周面が主輪３０の上側に位置するドリブンローラ６０の外周面に接触していることにより、主として主輪３０が下側の接地部を傾斜基点として左右方向に傾斜することを規制、つまり車体フレーム１０に対する主輪３０のロール運動を規制する。これにより、主輪３０の上側のドリブンローラ６０が左右のドライブローラ７８によって挟まれていなくても、主輪３０が車体フレーム１０に対してロール運動することがなく、主輪３０が鉛直姿勢を維持する。また、規制ローラ１０２が鼓形であることにより、複数のローラを必要とすることがなく、主輪３０が下側の接地部を傾斜基点として左右方向に傾くことが確実に防止される。

また、規制ローラ１０２は、車体フレーム１０が持ち上げられた場合、主輪３０が車体フレーム１０より路面（地面）側にぶら下がることを防止する。これにより、車体フレーム１０が持ち上げられて主輪３０が路面より離れても、主輪３０が車体フレーム１０に対して降下（落下）することが回避される。

規制ローラ１１０は、接地点を通る鉛直線より前後方向に離れた位置にあるドリブンローラ６０に接触していることにより、主輪３０が接地点を通る鉛直線周りに回転することを規制、つまり車体フレーム１０に対する主輪３０のヨー運動を規制する。これにより、主輪３０の上側のドリブンローラ６０が左右のドライブローラ７８によって挟まれていなくても、主輪３０が車体フレーム１０に対してヨー運動することが防止される。また、規制ローラ１１０は、主輪３０が車体フレーム１０に対してロール運動することも規制し、主輪３０が下側の接地部を傾斜基点として左右方向に傾くことを防止する。また、規制ローラ１１０は、主輪３０が車体フレーム１０に対してピッチ運動することも規制する。

規制ローラ１１０は、ドライブローラ７８と同様に、サドル１８に着座した乗員の荷重が車体フレーム１０を介して支持軸２２に作用することにより、接地している主輪３０のドリブンローラ６０に押し付けられるから、規制ローラ１１０が車体フレーム１０に対する主輪３０のヨー運動、ロール運動およびピッチ運動を規制する作用が良好になる。

アーム１０６は、支持軸２２を中心として揺動できるから、車体フレーム１０が支持軸２２を中心として前側あるいは後側に傾斜しても、支持軸２２に対するアーム１０６の回動により、規制ローラ１１０がドリブンローラ６０に過剰に押し付けられることがない。

上述したように、本実施形態のドライブディスク７０は、ハブ７２とホイール７４と複数個のホルダ７６とによる組立体によって構成されており、各ホルダ７６の第１の端片部７６Ａがハブ７２に連結され、第２の端片部７６Ｂがホイール７４に連結されるだけで、ドライブディスク７０をなす堅牢な組立体が簡単に得られる。そして、ドライブローラ７８は、隣り合う２個のホルダ７６間に配置されてこれらに両持ち支持されるから、ドライブローラ７８をドライブディスク７０に取り付ける構造において、ドライブディスク７０にスロットや凹溝を形成する必要がなく、しかも十分な取付強度が得られる。これにより、ドライブディスク７０の製造コストが低く、小型で軽量化が可能になる。

ドライブローラ７８の組み付けは、ホルダ７６をハブ７２およびホイール７４に取り付ける以前に、所定個数のホルダ７６を円環状に配列しただけの非拘束の状態で、隣り合う２個のホルダ７６同士の間隔を拡げてドライブローラ７８をローラ軸１１６と共にその２個のホルダ７６間に嵌め込むことによってできるから、組み付け最後のドリブンローラを、補填駒付きの特殊なローラにする必要がなく、全てドライブローラ７８が同じものであってよい。これにより、ドライブローラ７８の組み付けが、部品点数の増加や組付性の悪化を招くことなく、組付性よく行われ得るようになる。

ホルダ７６およびホイール７４は各々左右のもので共通部品で、ホルダ７６およびドライブローラ７８は各々全品が同一形状の共通部品であるので、このことによっても部品点数の増加を招くことを回避できる。

ハブ７２とホルダ７６との取り付けおよびホイール７４とホルダ７６との取り付けは、各々ボルト１１２、１１４によって行われているから、組付性がよく、しかも分解可能であるから、ドライブローラ７８の交換等のメンテナンス作業が容易に行われ得るようになる。

なお、ホルダ７６に対するドライブローラ７８の軸線方向のがた付きを低減する必要がある場合には、図９に示されているように、ブッシュ１１８のフランジ部とドライブローラ７８との間に樹脂製等のシム１２０が挿入されればよい。このがた付きの低減は、走行時の騒音を低減することになる。

以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。たとえば、ホルダ７６のハブ７２及びホイール７４に対する取り付けは、ボルト１１２、１１４によるものに限られることなく、リベットやクリップ等の締結具によって行われてもよく、ドライブローラ７８の交換等のメンテナンス性を考慮すれば、係脱可能な締結具によって行われることが好ましい。ドライブディスク７０は、本実施形態のＤ１＜Ｄ２の摩擦式走行装置に適用したが、Ｄ１＝Ｄ２の摩擦式走行装置にも同様に適用することができる。

１０ 車体フレーム
１８ サドル
２０ フットステップ
２２ 支持軸
３０ 主輪
３２ 芯体
６０ ドリブンローラ
７０ ドライブディスク
７２ ハブ
７２Ａ フランジ部
７２Ｂ 円筒部
７４ ホイール
７６ ホルダ
７６Ａ 第１の端片部
７６Ｂ 第２の端片部
７６Ｃ 中間部
７６Ｄ 第１の先端面
７６Ｅ 第２の先端面
７７ 軸受孔
７８ ドライブローラ
８０ ドリブンプーリ
８２ ギヤボックス
８４ 電動モータ
８６ ドライブプーリ
８８ コグドベルト
９２ 尾輪支持アーム
９４ 尾輪
９６ 電動モータ
１０２ 規制ローラ
１０６ アーム
１１０ 規制ローラ
１１２ ボルト
１１３ ねじ孔
１１４ ボルト
１１５ ねじ孔
１１８ ブッシュ
１２０ シム

Claims (8)

1. フレームと、
   左右方向に延在する軸線を中心した円環状の芯体と、前記芯体の周方向に複数配置され各々自身の配置位置に於ける前記芯体の接線方向に延在する軸線周りに回転可能なドリブンローラとを含む主輪と、
   前記フレームに取り付けられて前記主輪内を左右方向に貫通する支持軸と、
   前記主輪の左右両側に配置され、各々自身の中心軸線周りに回転可能に前記支持軸に支持された左右のドライブディスクと、
   前記左右のドライブディスクの各々に当該ドライブディスクの周方向に複数個配置され、各々前記ドライブディスクの中心軸線に対してねじれの関係をなす軸線周りに回転可能に支持されて外周面をもって前記ドリブンローラの外周面に接触するドライブローラとを有する摩擦式走行装置であって、
   前記ドライブディスクは、
   前記支持軸に回転可能に取り付けられたハブと、
   前記ハブの外周に取り付けられた円盤状のホイールと、
   前記ホイールの周方向に等間隔に配置され、一端を前記ハブに取り付けられ、他端を前記ホイールに取り付けられた複数のホルダとを含み、
   前記ドライブローラは隣り合う２個の前記ホルダに両持ち支持されている摩擦式走行装置。
2. 前記ハブと前記ホルダおよび前記ホイールと前記ホルダとは締結具によって分解可能に締結されている請求項１に記載の摩擦式走行装置。
3. 前記ホルダは前記ドライブローラの個数と同数設けられており、前記ホルダおよび前記ドライブローラは各々全て同一形状の部品部材によって構成されている請求項１または２記載の摩擦式走行装置。
4. 前記ハブは、前記支持軸が軸線方向に貫通した円筒部と、前記円筒部より径方向外方に延出して前記ホイールに対して軸線方向に離間して正対するフランジ部とを有し、
   前記ホルダは互いに平行な前記ホイールと前記フランジ部とを接続するように設けられている請求項１から３の何れか一項に記載の摩擦式走行装置。
5. 前記ホルダは、前記フランジ部に取り付けられる第１の端片部と、前記第１の端片部とは反対側において当該第１の端片部とは前記ハブおよび前記ホイールの周方向にオフセットされて前記第１の端片部と平行に延在して前記ホイールに取り付けられる第２の端片部と、隣接するもの同士で互いに平行に延在して前記第１の端片部と前記第２の端片部とを互い接続する中間部とを有し、
   前記中間部に前記ドライブローラの支持軸が回転可能に嵌合する軸受孔が形成されている請求項４に記載の摩擦式走行装置。
6. 前記第１の端片部の先端にあって当該第１の端片部の延在方向に直交し且つ前記フランジ部の一方の面に正対する第１の先端面と、前記第２の端片部の先端にあって当該第２の端片部の延在方向に直交し且つ前記ホイールの一方の面に正対する第２の先端面とを有し、
   前記第１の端片部は前記フランジ部を貫通して前記第１の端片部にねじ係合したボルトによって前記第１の先端面が前記フランジ部の前記一方の面に面接触した状態で前記フランジ部に取り付けられ、
   前記第２の端片部は前記ホイールを貫通して前記第２の端片部にねじ係合したボルトによって前記第２の先端面が前記ホイールの前記一方の面と面接触した状態で前記ホイールに取り付けられている請求項５に記載の摩擦式走行装置。
7. 前記ドライブローラの側部と前記ホルダとの間に挿入されたシムを有する請求項１から６の何れか一項に記載の摩擦式走行装置。
8. 請求項１から７の何れか一項に記載の摩擦式走行装置と、
   前記左右のドライブディスクを各々個別に回転駆動する駆動装置とを含み、
   前記主輪によって走行する全方向移動装置。

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