JP7352190B2 - 三列車輪車両 - Google Patents

Description

本発明は、前輪、中央輪及び後輪を有し、前輪、中央輪及び後輪の少なくとも一つは横方向に隔置された一対の車輪を含む三列車輪車両に係る。

自走式の車両として、不整地、段差などにおける踏破性に優れた種々の特殊車両が知られている。車両が不整地を走行するためには、自動車などの一般的な車両に比して車輪が突起などを乗り越す性能が優れている必要がある。また、荷物を搬送する自走式の台車のような車両も、一般道から歩道に乗り上げたりする場合のように、車輪が段差に乗り上げる性能が優れている必要がある。

突起などの乗り越しや段差への乗り上げを容易に行わせるための手段として、前輪が突起、段差などに差し掛かると、前輪を上昇させることが考えられる。例えば、下記の特許文献１には、前輪、中央輪及び後輪を有する車両であって、前輪と中央輪とを繋ぐリンクの長さや当該リンクの横方向のオフセット角を調整することにより、前輪が持ち上がり易くし、これにより前輪が突起などの乗り越しや段差への乗り上げを容易に行えるよう構成された車両が記載されている。

特開２０１２－２２８９９６号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
上記特許文献１に記載された車両においては、前輪が段差などに差し掛かると、前輪が持ち上がり易くなるようにすることはできるが、前輪が積極的に持ち上げられる訳ではないので、段差などの高さが高い場合には、前輪が段差などを乗り越すことができない。また、前輪と中央輪とを繋ぐリンクの長さや当該リンクの横方向のオフセット角を調整することにより、車両の重心位置が変化するため、車両の走行安定性が悪化し易い。

本発明の主要な課題は、前輪が段差などから受ける上向きの力だけでなく後方への力を有効に利用して前輪を上方へ移動させることにより、前輪が段差などへ容易に乗り上げることができるよう改良された三列車輪車両を提供することである。

〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、前後方向に配列された前輪（１６）、中央輪（１８）及び後輪（２０）を有する三列車輪車両（１０）であって、前輪、中央輪及び後輪の少なくとも一つは横方向に隔置された一対の車輪を含む三列車輪車両が提供される。

中間部にて第一の枢軸線（２８Ａ）の周りに上下方向に枢動可能に車体（１４）に連結されたフロント枢動リンク（２２）と、第二の枢軸線（３０Ａ）の周りに前後方向に揺動可能にフロント枢動リンクの前端部に連結され且つ下端部にて前輪（１６）を回転可能に支持する揺動アーム（２４）と、中間部にて第三の枢軸線（５６Ａ）の周りに上下方向に枢動可能に車体に連結され且つ後端部にて後輪（２０）を回転可能に支持するリヤ枢動リンク（２６）と、前輪から揺動アームへ伝達される後方への力を上向きの力に変換して第一の枢軸線よりも前方側にてフロント枢動リンクへ伝達するよう構成された力伝達機構（３７）と、下端部にてフロント枢動リンクの後端部に枢着され且つ上端部にてリヤ枢動リンクの前端部に枢着された連結リンク（６１）と、を有し、中央輪（１８）はフロント枢動リンク（２２）及び連結リンクの一方により回転可能に支持されている。

上記の構成によれば、車両は、フロント枢動リンク、揺動アーム、リヤ枢動リンク、力伝達機構及び連結リンクを有している。フロント枢動リンク及びリヤ枢動リンクは、それぞれ中間部にて第一及び第三の枢軸線の周りに上下方向に枢動可能に車体に連結されている。揺動アームは、第二の枢軸線の周りに前後方向に揺動可能にフロント枢動リンクの前端部に連結され且つ下端部にて前輪を回転可能に支持している。力伝達機構は、前輪から揺動アームへ伝達される後方への力を上向きの力に変換して第一の枢軸線よりも前方側にてフロント枢動リンクへ伝達するよう構成されている。連結リンクは、下端部にてフロント枢動リンクの後端部に枢着され且つ上端部にてリヤ枢動リンクの前端部に枢着されている。

前輪が段差などに到達すると、前輪は段差などから上向きの力だけでなく後方への力を受ける。上向きの力は揺動アームによってフロント枢動リンクへ伝達されるので、フロント枢動リンクはその前端部が上昇するよう第一の枢軸線の周りに枢動せしめられる。更に、後方への力は力伝達機構によって上向きの力に変換されて第一の枢軸線よりも前方側にてフロント枢動リンクへ伝達されるので、このことによってもフロント枢動リンクはその前端部が上昇するよう第一の枢軸線の周りに枢動せしめられる。

よって、上述のように構成された力伝達機構が設けられていない場合に比して、フロント枢動リンクをその前端部が上昇するよう第一の枢軸線の周りに効率的に枢動させることができるので、揺動アームを介して前輪を上方へ積極的に移動させることができる。従って、前輪が段差などから受ける上向きの力だけでなく後方への力の反力を有効に利用して前輪を上方へ移動させることができるので、前輪は段差などへ容易に乗り上げることができる。

また、フロント枢動リンクが第一の枢軸線の周りに枢動することにより、その前端部が上昇しその後端部が下降すると、後端部の下降が連結リンクによってリヤ枢動リンクの前端部へ下降するよう伝達される。よって、リヤ枢動リンクはその後端部が上昇するよう第三の枢軸線の周りに枢動するので、後輪が上昇する。後輪が上昇すると、車両は中央輪の接地点の周りに前端側が上昇するよう枢動するので、このことによっても前輪を上方へ移動させ、前輪を段差などへ容易に乗り上げさせることができる。

特に、後に詳細に説明するように、段差などの高さが前輪の半径以上になると、上向きの力は０になり後方への力のみになるが、このような状況においても力伝達機構の上記作用及び後輪の上昇によって前輪を上方へ移動させることができる。よって、段差などの高さが前輪の半径以上であっても過剰な高さでなければ、前輪は段差などへ乗り上げることができる。

なお、前輪が段差などへ乗り上げる際にフロント枢動リンク及びリヤ枢動リンクなどが枢動しても、車両の重心は実質的に前後方向にも横方向にも変化しないので、車両の走行安定性が悪化することはない。

〔発明の態様〕
更に、本発明の他の一つの態様においては、中央輪（１８）は、フロント枢動リンク（２２）により第一の枢軸線（２８Ａ）の下方において回転可能に支持されている。

上記態様によれば、中央輪を回転可能に支持する専用のリンクは不要である。また、第一の枢軸線の下方において中央輪を回転可能に支持しているので、中央輪が段差に乗り上げる状況になり、中央輪に後方への力が作用すると、フロント枢動リンクは、第一の枢軸線の周りに前端部が下がる方向のモーメントを受ける。よって、フロント枢動リンクは揺動アーム及び前輪を下方へ押し下げようとするが、前輪が既に段差に乗り上げた状況にあれば降下しないので、モーメントの反力により中央輪が持ち上げられる。従って、中央輪の段差への乗り上げを容易に行わせることができる。

更に、本発明の他の一つの態様においては、三列車輪車両（１０）が水平平坦路にある場合について見て、中央輪（１８）の回転軸線（５２Ａ）は第一の枢軸線（２８Ａ）の真下に位置する。

上記態様によれば、フロント枢動リンクが第一の枢軸線の周りに枢動すると、中央輪の回転軸線は第一の枢軸線の周りに移動するので、中央輪の高さは僅かに上昇し、下降しない。従って、三列車輪車両の積載荷重が高く、各車輪の接地荷重が高くても、中央輪が走行路を下方へ押す力が増大することに起因してフロント枢動リンクの枢動が阻害されることを回避することができる。

本願において、「前」、「後」、「前後」、「前方」、「後方」、「横方向」などの部材間の位置関係及び方向を示す用語は、特に断らない限り、全て車両についての前後、前後方向及び横方向を意味する。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられた符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明による三列車輪車両の第一の実施形態を車両の横方向に見て示す側面図である。 図１に示された三列車輪車両において、前輪の中立位置（実線）、バウンド位置（一点鎖線）及びリバウンド位置（破線）にあるときの揺動アームなどの位置を示すスケルトン図である。 前輪が段差に到達して段差の角に押し付けられることにより、外力Ｆwfが前輪に作用し、前輪の車軸へ伝達される状況を説明する図である。 本発明による三列車輪車両の第二の実施形態を車両の横方向に見て示す側面図である。 図４に示された三列車輪車両において、前輪の中立位置（実線）、バウンド位置（一点鎖線）及びリバウンド位置（破線）にあるときの揺動アームなどの位置を示すスケルトン図である。 本発明による三列車輪車両の第三の実施形態を車両の横方向に見て示す側面図である。 図６に示された三列車輪車両において、前輪の中立位置（実線）、バウンド位置（一点鎖線）及びリバウンド位置（破線）にあるときの揺動アームなどの位置を示すスケルトン図である。 本発明による三列車輪車両の第四の実施形態を車両の横方向に見て示す側面図である。 図８に示された三列車輪車両において、前輪の中立位置（実線）、バウンド位置（一点鎖線）及びリバウンド位置（破線）にあるときの揺動アームなどの位置を示すスケルトン図である。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。

［第一の実施形態］
第一の実施形態及び後述の他の実施形態にかかる三列車輪車両１０は、自走式の搬送台車として構成されており、搬送されるべき荷物（図示せず）を載置された状態にて支持する支持板１２と、支持板１２の下面に固定された車体フレーム１４とを有している。なお、本発明の三列車輪車両は、例えば人が搭乗して移動する無人運転車両などのような車両に適用されてもよい。

図１に示されているように、車両１０は、それぞれ横方向に隔置された一対の前輪１６FL及び１６FR、一対の中央輪１８CL及び１８CR及び一対の後輪２０RL及び２０RRを有し、これらの車輪はそれぞれ前方車輪列、中央車輪列及び後方車輪列を構成している。本明細書においては、必要に応じて前輪１６FL及び１６FR、中央輪１８CL及び１８CR及び後輪２０RL及び２０RRをそれぞれ前輪１６、中央輪１８及び後輪２０と総称する。図１及び図２には示されていないが、前輪１６及び後輪２０は、前後方向だけでなく、横方向及び斜め前後方向にも移動可能なオムニホイールである。中央輪１８は、回転軸と一体をなすホイールと、ホイールのリム部に支持された中空又は中実のタイヤとよりなっていてよい。なお、前輪１６及び後輪２０も、中央輪１８と同様にホイールとタイヤとよりなり、転動方向を変化し得るよう支持されていてもよい。

車両１０は、それぞれ横方向に隔置された一対のフロント枢動リンク２２と、一対の揺動アーム２４と、フロント枢動リンク２２の後方に配置された一対のリヤ枢動リンク２６と、一対の力伝達機構３７と、一対の連結リンク６１と、を有している。各フロント枢動リンク２２は、リーディングアーム部２２L及びトレーリングアーム部２２Tを有し、中間部にて枢軸２８により横方向の第一の枢軸線２８Ａの周りに上下方向に枢動可能に車体フレーム１４のセンターブラケット１４Cに連結されている。

リーディングアーム部２２Lは、後端部にて第一の枢軸線２８Ａの周りに上下方向に枢動可能に車体フレーム１４に連結されたリーディングアームとして機能する。他方、トレーリングアーム部２２Tは、前端部にて第一の枢軸線２８Ａの周りに上下方向に枢動可能に車体フレーム１４に連結されたトレーリングアームとして機能する。図１には示されていないが、枢軸２８は車体フレーム１４及びフロント枢動リンク２２の一方に固定され、軸受又はブッシュを介して車体フレーム及びフロント枢動リンクの他方により支持されていてよい。

＜前輪＞
各揺動アーム２４は、上端部にて枢軸３０により横方向の第二の枢軸線３０Ａの周りに前後方向に揺動可能にリーディングアーム部２２Lの前端部に連結され且つ下端部にて対応する前輪１６を回転可能に支持している。図示の第一の実施形態においては、各揺動アーム２４は、メインアーム２４Ａとサブアーム２４Ｂとよりなっている。圧縮コイルばね３１が、枢軸３０より前方側にてメインアーム２４Ａと車体フレーム１４との間に弾装されている。

メインアーム２４Ａは、上向きに開き且つリーディングアーム部２２Lの前端部の両側に位置するヨーク状の上方部と、上方部と一体をなし且つ上方部から下方へ延在する平板状の下方部とよりなっている。枢軸３０は、リーディングアーム部２２Lの前端部及びメインアーム２４Ａの一方に固定され、軸受又はブッシュを介してリーディングアーム部２２Lの前端部及びメインアーム２４Ａの他方により支持されていてよい。

サブアーム２４Ｂは、主要部が対応する前輪１６の両側に位置する下向きに開いたヨーク状をなし、上端部にてメインアーム２４Ａに溶接などにより一体的に連結されている。前輪１６は車軸３２を有し、サブアーム２４Ｂは、下端部にて車軸３２を回転軸線３２Ａの周りに回転可能に軸受又はブッシュを介して支持している。回転軸線３２Ａは、第二の枢軸線３０Ａに対し前方且つ下方にて横方向に延在している。

図示の第一の実施形態においては、揺動アーム２４のメインアーム２４Ａ上の点Ｐとリーディングアーム部２２L上の点Ｑとの間には、緩衝装置（図示せず）が配設されている。緩衝装置は、例えばマクファーソンストラットのように、ショックアブソーバと圧縮コイルスプリングとが一体的に組み込まれた部材であり、前輪１６に入力される衝撃を緩和し、振動を減衰させるようになっていてよい。なお、緩衝装置は、点Ｐと点Ｑとの間以外の部位に配設されてもよい。

第一の実施形態においては、揺動アーム２４のメインアーム２４Ａは、連結リンク２５により車体フレーム１４のフロントブラケット１４Fに連結されている。連結リンク２５は、前端部にて枢軸３４により横方向の枢軸線３４Ａの周りに枢動可能にメインアーム２４Ａの下端に枢着され、後端部にて枢軸３６により横方向の第四の枢軸線３６Ａの周りに枢動可能にフロントブラケット１４Fに枢着されている。図１に示されているように、枢軸線３４Ａは、第二の枢軸線３０Ａに対し下方に位置し、車両１０が水平平坦路にある場合について見て、枢軸線３６Ａは、枢軸線３４Ａに対し後方且つ僅かに下方に位置する。

＜第一及び第二の力伝達経路＞
図１及び図２において、フロント枢動リンク２２などについて枢軸を結ぶ直線は、それぞれ対応するフロント枢動リンク２２などを直線のリンクに置換して示すスケルトン図である。このスケルトン図から解るように、揺動アーム２４のサブアーム２４Ｂは、メインアーム２４Ａと共働して、前輪１６が走行路Ｘから受ける主として上向きの力をリーディングアーム部２２Lの前端部に伝達する第一の力伝達経路を構成している。

また、揺動アーム２４及び連結リンク２５は、前輪１６から揺動アーム２４を介して前端に後方への力が作用すると、互いに共働して、上向きの成分を含む反力を揺動アームに付与する。よって、揺動アーム２４及び連結リンク２５は、互いに共働して、前輪１６が走行路Ｘから受ける後方への力の一部を上向きの力に変換してリーディングアーム部２２Lの前端部に伝達する第二の力伝達経路３７を構成している。

＜中央輪＞
フロント枢動リンク２２のリーディングアーム部２２Lは、後端部の下端部にて車軸５２を片持ち支持し、車軸５２は、横方向に延在する回転軸線５２Ａの周りに回転可能に軸受又はブッシュを介して中央輪１８を支持している。回転軸線５２Ａは、第一の枢軸線２８Ａの下方にて横方向に延在している。中央輪１８は、車軸５２と一体をなすチェーンスプロケット５４を有している。第一の実施形態及び後述の第二及び第三の実施形態においては、車両１０が水平平坦の走行路Ｘにあるときについて見て、回転軸線５２Ａは第一の枢軸線２８Ａの真下に位置している。

＜後輪＞
各リヤ枢動リンク２６は、中間部にて枢軸５６により横方向の第三の枢軸線５６Ａの周りに上下方向に枢動可能に車体フレーム１４のリヤブラケット１４Rに連結されている。各後輪２０は車軸５８を有し、車軸５８はリヤ枢動リンク２６の後端部により横方向に延在する回転軸線５８Ａの周りに回転可能に軸受又はブッシュを介して支持されている。リヤ枢動リンク２６の後端部は、主要部が対応する後輪２０の両側に位置する下向きに開いたヨーク状をなしている。後輪２０は、車軸５８と一体をなすチェーンスプロケット６０を有している。

各リヤ枢動リンク２６の前端部は、連結リンク６１によりフロント枢動リンク２２のトレーリングアーム部２２Tの後端部と連結されている。連結リンク６１は、上端部にて枢軸６２により横方向の枢軸線６２Ａの周りに枢動可能にリヤ枢動リンク２６の前端部に枢着されている。更に、連結リンク６１は、下端部にて枢軸６４により横方向の枢軸線６４Ａの周りに枢動可能にトレーリングアーム部２２Tの後端部に枢着されている。

＜駆動力＞
車体フレーム１４には、左中央輪１８CL及び左後輪２０RLを駆動するための電動機６８L及び右中央輪１８CR及び右後輪２０RRを駆動するための電動機６８Rが取り付けられている。各電動機の出力軸には、中央輪１８を駆動するためのチェーンスプロケット７０C及び後輪２０を駆動するためのチェーンスプロケット７０Rが取り付けられている。各中央輪１８のチェーンスプロケット５４及び中央輪駆動用のチェーンスプロケット７０Cには、チェーン７２Cが巻き掛けられている。同様に、各後輪２０のチェーンスプロケット６０及び後輪駆動用のチェーンスプロケット７０Rには、チェーン７２Rが巻き掛けられている。

後に詳細に説明するように、前輪１６がバウンド、リバウンドすると、中央輪１８の回転軸線５２Ａは、第一の枢軸線２８Ａの周りに揺動するので、チェーンスプロケット５４及び７０Cの間の距離が変化する。また、後輪２０がバウンド、リバウンドすると、後輪２０の回転軸線５８Ａは、後輪駆動用のチェーンスプロケット７０Rの軸線とは異なる位置にある枢軸線５６Ａの周りに枢動するので、チェーンスプロケット６０及び７０Rの間の距離が変化する。よって、図１及び図２には示されていないが、チェーンスプロケットの間の距離の変化に起因するチェーン７２C及び７２Rの張力の変動が低減されるよう、これらのチェーンにはテンショナーが設けられている。

＜制動力＞
走行時の回転方向とは逆方向のトルクが電動機６８L及び６８Rによって発生されることにより、制動力が中央輪１８及び後輪２０に付与されてよい。更に、図１及び図２には示されていない制動装置が設けられ、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０の全て又は一部の左右輪に制動装置によって制動力が付与されるようになっていてもよい。

＜走行＞
以上の説明から解るように、第一の実施形態及び後述の他の実施形態においては、前輪１６は従動輪であり、中央輪１８及び後輪２０は駆動輪である。電動機６８L及び６８Rの出力が同一になるよう制御されるときには、左右の中央輪１８及び後輪２０の駆動力は同一であるので、車両１０は直進にて前進又は後進する。

これに対し、左側の電動機６８Lの出力が右側の電動機６８Rの出力よりも高くなるよう制御されると、左側の中央輪１８CL及び後輪２０RLの駆動力が右側の中央輪１８CR及び後輪２０RRの駆動力よりも高くなり、車両１０は右旋回にて前進又は左旋回にて後進する。逆に、右側の電動機６８Rの出力が左側の電動機６８Lの出力よりも高くなるよう制御されると、右側の中央輪１８CR及び後輪２０RRの駆動力が左側の中央輪１８CL及び後輪２０RLの駆動力よりも高くなり、車両１０は左旋回にて前進又は右旋回にて後進する。

更に、左側の中央輪１８CL及び後輪２０RLが前進駆動され、右側の中央輪１８CR及び後輪２０RRが後進駆動されると、車両１０は小旋回半径にて右旋回し、或いは実質的に移動せずに右旋回する。逆に、右側の中央輪１８CR及び後輪２０RRが前進駆動され、左側の中央輪１８CL及び後輪２０RLが後進駆動されると、車両１０は小旋回半径にて左旋回し、或いは実質的に移動せずに左旋回する。

＜前輪が段差から受ける力＞
図３に示されているように、車両１０が例えば一般道から歩道へ移行して走行する際のように、前輪１６が段差Ｙに到達し、段差の角Ｚに押し付けられると、角Ｚにおける法線１００に垂直な外力Ｆwfが前輪１６に作用し、外力Ｆwfは前輪を介して車軸３２へ伝達される。よって、車軸３２には外力Ｆwfの垂直成分Ｆwfvが上向きの力として作用すると共に、外力Ｆwfの水平成分Ｆwfhが後方への力として作用する。外力Ｆwf、従って垂直成分、即ち上向きの力Ｆwfv及び水平成分、即ち後方への力Ｆwfhは、車両１０の駆動力が高いほど大きくなる。段差Ｙの高さが高くなるほど、上向きの力Ｆwfvが小さくなり、後方への力Ｆwfhが大きくなる。段差Ｙの高さが前輪１６の半径以上になると、上向きの力Ｆwfvは０になり、後方への力Ｆwfhは外力Ｆwfと等しい値になる。

＜前輪の段差乗り上げ＞
前輪１６が段差Ｙに乗り上げる際には、上述のように車軸３２には上向きの力Ｆwfv及び後方への力Ｆwfhが作用するので、図２に示されているように、車軸３２は上方且つ後方へ移動しようとする。よって、上向きの力Ｆwfvが上述の第一の力伝達経路を経てリーディングアーム部２２Lの前端部に伝達されるので、リーディングアーム部２２Lは枢軸線２８Ａの周りに上方へ枢動せしめられる。また、後方への力Ｆwfhが連結リンク２５へ伝達され、上向きの力が上述の第二の力伝達経路を経てリーディングアーム部２２Lの前端部に伝達されるので、このことによってもリーディングアーム部２２Lは枢軸線２８Ａの周りに上方へ枢動せしめられる。

リーディングアーム部２２Lが枢軸線２８Ａの周りに上方へ枢動すると、フロント枢動リンク２２が枢軸線２８Ａの周りに時計回り方向へ枢動する。よって、トレーリングアーム部２２Tが下降し、その運動が連結リンク６１によってリヤ枢動リンク２６の前端部へ伝達され、リヤ枢動リンクは枢軸線５６Ａの周りに反時計回り方向へ枢動する。なお、本明細書において、「時計回り方向」及び「反時計回り方向」は、特に断らない限り、車両１０を左方から横方向に見た場合の回転方向である。

従って、図２において一点鎖線にて示されているように、中央輪１８が走行路Ｘに接地する状態にて後輪２０が上昇する。前輪１６には後方且つ上向きの力が作用するので、車両１０は中央輪１８の接地点の周りに時計回り方向へ枢動し、前輪１６は中央輪１８に対し相対的に上昇し、段差Ｙに容易に乗り上げることができる。

なお、フロント枢動リンク２２が枢軸線２８Ａの周りに時計回り方向へ枢動すると、トレーリングアーム部２２Tが枢軸線２８Ａの周りに時計回り方向へ枢動するので、車軸５２が僅かに前方へ移動する。この時、中央輪１８は回転軸線５２Ａの周りに前方へ転動することができる。従って、トレーリングアーム部２２Tがリーディングアーム部２２Lと一体に設けられていることに起因してフロント枢動リンク２２が枢軸線２８Ａの周りに時計回り方向へ枢動することが阻害されることはない。

＜中央輪の段差乗り上げ＞
車両１０が走行し、中央輪１８が段差Ｙに乗り上げる状況になると、中央輪１８の車軸５２に後方への力Ｆwfhが作用し、フロント枢動リンク２２は、枢軸線２８Ａの周りに図１及び図２で見て反時計回り方向のモーメントを受ける。よって、リーディングアーム部２２Lは揺動アーム２４及び前輪１６を下方へ押し下げようとするが、前輪１６は既に段差Ｙに乗り上げた状況にあり、降下しないので、モーメントの反力により中央輪１８が持ち上げられる。従って、中央輪１８も段差Ｙに容易に乗り上げることができる。なお、前輪１６が段差ではなく突起などを乗り越して中央輪１８及び後輪２０と同一の高さ位置にある場合にも、前輪は降下しないので、モーメントの反力により中央輪１８が持ち上げられる。

＜後輪の段差乗り上げ＞
車両１０が更に走行し、前輪１６及び中央輪１８が既に段差Ｙに乗り上げた状況になると、車両１０の重心が中央輪１８の回転軸線５２Ａ上又はそれより前方にあるときには、車両１０は水平姿勢になる。よって、後輪１８は走行路Ｘから浮き上がるので、容易に段差Ｙに乗り上げることができる。

また、車両１０の重心が中央輪１８の回転軸線５２Ａより後方にあるときには、車両は後方へ傾斜し、前輪１６は段差Ｙから浮き上がった状態にある。後輪１８が段差Ｙに到達して上向きの力を受けると、リヤ枢動リンク２６が枢軸線５６Ａの周りに反時計回り方向へ枢動し、リヤ枢動リンク２６の前端部の下方への運動が連結リンク６１によりフロント枢動リンク２２の後端部へ伝達され、フロント枢動リンクが枢軸線２８Ａの周りに時計回り方向へ枢動する。

フロント枢動リンクは前端部にて圧縮コイルばね２５のばね力を受けるので、枢動を制限するトルクを受け、そのトルクが連結リンク６１を経てリヤ枢動リンク２６の前端部へ伝達される。その結果、リヤ枢動リンク２６の前端部は上向きの力を受け、その上向きの力が枢軸５６を介して車体フレーム１４へ伝達されるので、車両１０は中央輪１８の接地点の周りに反時計回り方向へ枢動し、後輪２０が走行路Ｘから浮き上がり、容易に段差Ｙに乗り上げることができる。

＜前輪の段差乗り下げ＞
前輪１６が段差Ｙを乗り下げる際には、図２において破線にて示されているように、前輪１６はリバウンドし、フロント枢動リンク２２は、枢軸線２８Ａの周りに図１及び図２で見て反時計回り方向へ枢動する。しかし、中央輪１８の高さは実質的に変化しないので、中央輪１８及び後輪２０は段差Ｙに接地した状態を維持する。よって、前輪１６は容易に段差Ｙを乗り下げることができ、車両１０は支持板１２が水平姿勢を維持した状態で走行を継続することができる。

＜中央輪の段差乗り下げ＞
中央輪１８が段差Ｙを乗り下げる際には、中央輪１８の高さが漸次低下するので、支持板１２が前下がりになろうとする。よって、リーディングアーム部２２Lは前輪１６から揺動アーム２４を介して上向きの力を受ける。しかし、揺動アーム２４が枢軸線３０Ａの周りに図１及び図２で見て時計回り方向のモーメントを受け、このモーメントは第二の力伝達経路を経てリーディングアーム部２２Lに下向きの力を及ぼす。よって、フロント枢動リンク２２は実質的に枢動しない。従って、支持板１２が急激に前下がりになることなく、中央輪１８は容易に段差Ｙを乗り下げることができる。

＜後輪の段差乗り下げ＞
前輪１６及び中央輪１８の段差乗り下げが完了し、後輪２０のみが段差Ｙ上にあるときには、リヤ枢動リンク２６が枢軸線５６Ａの周りに反時計回り方向へ枢動した状態になり、これにより後輪２０はバウンド状態になる。よって、リヤ枢動リンク２６は、車両１０の水平走行時の位置へ戻るよう、圧縮コイルばね２５によってフロント枢動リンク２２及び連結リンク６１を介して枢軸線５６Ａの周りに時計回り方向へ付勢される。従って、後輪２０が段差Ｙを乗り下げる際には、後輪２０が段差Ｙの角Ｚの周りに転動しながら下降し、リヤ枢動リンク２６は、枢軸線５６Ａの周りに時計回り方向へ枢動するので、後輪２０は容易に段差Ｙを乗り下げることができる。

［第二の実施形態］
図４及び図５に示された第二の実施形態にかかる三列車輪車両１０も、それぞれ横方向に隔置された一対のフロント枢動リンク２２と、一対の揺動アーム２４と、一対のリヤ枢動リンク２６と、一対の力伝達機構３７と、一対の連結リンク６１と、を有している。なお、図４及び図５において、図１及び図２に示された部材に対応する部材には、図１及び図２において付された符号と同一の符号が付されている。このことは、後述の図６乃至図９についても同様である。

第二の実施形態においても、揺動アーム２４のメインアーム２４Ａは、連結リンク３３により車体フレーム１４のフロントブラケット１４Fに連結されている。しかし、連結リンク３３は、後端部にて枢軸３４により横方向の枢軸線３４Ａの周りに枢動可能に揺動アーム２４のメインアーム２４Ａの下端に枢着されている。更に、連結リンク３３は、前端部にて枢軸３６により横方向の枢軸線３６Ａの周りに枢動可能に車体フレーム１４のフロントブラケット１４Fに枢着されている。図４に示されているように、枢軸線３４Ａは、第二の枢軸線３０Ａに対し下方に位置し、車両１０が水平平坦路にある場合について見て、枢軸線３６Ａは、枢軸線３４Ａに対し前方且つ上方に位置する。

図４及び図５には示されていないが、圧縮コイルばねが、枢軸３０より前方側にてメインアーム２４Ａと車体フレーム１４又は支持板１２との間に弾装されていてよい。図４及び図５と図１及び図２との比較から解るように、第二の実施形態の他の点は、上述の第一の実施形態と同様に構成されている。

第二の実施形態においても、揺動アーム２４のサブアーム２４Ｂは、メインアーム２４Ａと共働して、前輪１６が走行路Ｘから受ける上向きの力をリーディングアーム部２２Lの前端部に伝達する第一の力伝達経路を構成している。また、揺動アーム２４及び連結リンク２５は、互いに共働して、前輪１６が走行路Ｘから受ける後方への力を上向きの力に変換してリーディングアーム部２２Lの前端部に伝達する第二の力伝達経路３７を構成している。

従って、第二の実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様に、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０は、段差Ｙに容易に乗り上げることができると共に、段差Ｙを容易に乗り下げることができる。特に、段差の高さが前輪１６の半径と同一又はこれよりも僅かに大きくても、前輪１６は段差に乗り上げることができる。

［第三の実施形態］
図６及び図７に示された第三の実施形態にかかる三列車輪車両１０も、それぞれ横方向に隔置された一対のフロント枢動リンク２２と、一対の揺動アーム２４と、一対のリヤ枢動リンク２６と、一対の力伝達機構３７と、一対の連結リンク６１と、を有している。第三の実施形態においては、連結リンク２５は設けられておらず、各力伝達機構３７は、リーディングアーム部２２Lと揺動アーム２４との間配設されたリンク機構７３を含んでいる。

＜リンク機構＞
各リンク機構７３は、枢動リンク７４と、水平リンク７６と、上下リンク７８とを含み、前輪１６から揺動アーム２４へ伝達される後方への力を上向きの力に変換し、第一の軸線２８Ａよりも前方においてリーディングアーム部２２Lへ伝達するよう構成されている。

枢動リンク７４は、枢軸８０により横方向の枢軸線８０Ａの周りに枢動可能に車体フレーム１４に枢支されており、枢軸８０からそれぞれ下方及び後方へ延在する第一及び第二のアーム部を有する実質的にＬ形をなしている。枢軸８０は、車体フレーム１４及び枢動リンク７４の一方に固定され、軸受又はブッシュを介して車体フレーム１４及び枢動リンク７４の他方により支持されていてよい。

水平リンク７６は、前端部にて枢軸８２により横方向の枢軸線８２Ａの周りに枢動可能に揺動アーム２４のサブアーム２４Ｂの下端部に枢着されている。更に、水平リンク７６は、後端部にて枢軸線８０Ａから下方に隔置された枢軸８４により横方向の枢軸線８４Ａの周りに枢動可能に枢動リンク７４の第一のアーム部の下端部に枢着されている。よって、枢軸線８４Ａは、水平リンク７６の後端部を枢動リンク７４の第一のアーム部の下端部に枢着する第一の枢点である。

枢軸８２は、揺動アーム２４のサブアーム２４Ｂの下端部及び水平リンク７６の前端部の一方に固定され、軸受又はブッシュを介してサブアーム２４Ｂの下端部及び水平リンク７６の前端部の他方により支持されていてよい。同様に、枢軸８４は、枢動リンク７４の第一のアーム部の下端部及び水平リンク７６の下端部の一方に固定され、軸受又はブッシュを介して枢動リンク７４の第一のアーム部の下端部及び水平リンク７６の下端部の他方により支持されていてよい。

上下リンク７８は、下端部にて枢軸線８０Ａから後方に隔置された枢軸８６により横方向に延在する枢軸線８６Ａの周りに枢動可能に枢動リンク７４の第二のアーム部の後端部に枢着されている。よって、枢軸線８６Ａは、上下リンク７８の下端部を枢動リンク７４の第二のアーム部の後端部に枢着する第二の枢点である。更に、上下リンク７８は、上端部にて第一の枢軸線２８Ａよりも前方側において枢軸８８により横方向に延在する枢軸線８８Ａの周りに枢動可能にリーディングアーム部２２Lに枢着されている。

枢軸８６は、枢動リンク７４の第二のアーム部の後端部及び上下リンク７８の下端部の一方に固定され、軸受又はブッシュを介して枢動リンク７４の第二のアーム部の後端部及び上下リンク７８の下端部の他方により支持されていてよい。同様に、枢軸８８は、リーディングアーム部２２L及び上下リンク７８の上端部の一方に固定され、軸受又はブッシュを介してリーディングアーム部２２L及び上下リンク７８の上端部の他方により支持されていてよい。

＜第一及び第二の力伝達経路＞
図６及び図７において、リーディングアーム部２２Lなどについて枢軸を結ぶ直線は、それぞれ対応するリーディングアーム部２２Lなどを直線のリンクに置換して示すスケルトン図である。このスケルトン図から解るように、揺動アーム２４のサブアーム２４Ｂは、メインアーム２４Ａと共働して、前輪１６が走行路Ｘから受ける主として上向きの力をリーディングアーム部２２Lの前端部に伝達する第一の力伝達経路を構成している。

また、揺動アーム２４、枢動リンク７４、水平リンク７６及び上下リンク７８は、互いに共働して水平リンク７６の水平変位を上下リンク７８の上下変位に変換する。よって、揺動アーム２４及びリンク機構７３は、互いに共働して、前輪１６が走行路Ｘから受ける後方への力を上向きの力に変換してリーディングアーム２２の前端部と後端部との間に伝達する第二の力伝達経路３７を構成している。

第三の実施形態の他の点は、上述の第一及び第二の実施形態と同様に構成されている。従って、第三の実施形態によれば、上述の第一及び第二の実施形態と同様に、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０は、段差Ｙに容易に乗り上げることができると共に、段差Ｙを容易に乗り下げることができる。特に、段差の高さが前輪１６の半径と同一又はこれよりも僅かに大きくても、前輪１６は段差に乗り上げることができる。

［第四の実施形態］
図８及び図９に示された第四の実施形態にかかる三列車輪車両１０も、一対のフロント枢動リンク２２と、一対の揺動アーム２４と、一対のリヤ枢動リンク２６と、一対の力伝達機構３７と、一対の連結リンク６１と、を有している。第四の実施形態においては、連結リンク２５及びリンク機構７３は設けられておらず、各フロント枢動リンク２２と揺動アーム２４との間には、圧縮コイルばね９２が配設されている。

第四の実施形態においては、各揺動アーム２４のメインアーム２４Ａは、枢軸３０に対し後方且つ僅かに下方へ延在するトレーリングアーム部２４ＡTを有している。圧縮コイルばね９２は、フロント枢動リンク２２のリーディングアーム部２２Lに設けられたアッパシート９４と、トレーリングアーム部２４ＡTの後端に設けられたロアシート９６との間に弾装されている。

前輪１６が上向きの力及び後方への力を受けてバウンドし、揺動アーム２４が軸線３０Ａの周りに反時計回りに枢動すると、圧縮コイルばね９２が圧縮されるので、そのばね力がフロント枢動リンク２２のリーディングアーム部２２Lに上向きの力として伝達される。よって、トレーリングアーム部２４ＡT及び圧縮コイルばね９２などは、互いに共働して、前輪１６が走行路Ｘから受ける後方への力の一部を上向きの力に変換してリーディングアーム部２２Lに伝達する第二の力伝達経路３７を構成している。

各連結リンク６１は、下端部にて枢軸６４によりフロント枢動リンク２２の後端部に枢着され且つ上端部にて枢軸６２によりリヤ枢動リンク２６の前端部に枢着されており、連結リンクと一体をなし連結リンクから後方且つ下方へ延在するトレーリングアーム部６１Tを有している。連結リンク６１は、下端部と上端部との間に延在し、他の実施形態の連結リンク６１と同様に機能する。トレーリングアーム部６１Tは、先端部、即ち後端の下端部にて車軸５２を片持ち支持し、車軸５２は、横方向に延在する回転軸線５２Ａの周りに回転可能に軸受又はブッシュを介して中央輪１８を支持している。回転軸線５２Ａは、枢軸線６４Ａ及び６２Ａの下方且つ後方に位置している。

枢軸５６よりも後方にてリヤ枢動リンク２６と支持板１２との間には、圧縮コイルばね９８が配設されている。第四の実施形態の他の点は、上述の第一乃至第三の実施形態と同様に構成されている。

第四の実施形態によれば、上述の第一乃至第三の実施形態と同様に、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０は、段差Ｙに容易に乗り上げることができると共に、段差Ｙを容易に乗り下げることができる。特に、段差の高さが前輪１６の半径と同一又はこれよりも僅かに大きくても、前輪１６は段差に乗り上げることができる。

＜第一乃至第四の実施形態に共通の効果＞
以上の説明から解るように、上述の第一乃至第四の実施形態によれば、前輪１６が段差Ｙから受ける上向きの力Ｆwfvは、上述の第一の力伝達経路を経てリーディングアーム部２２Lの前端部に伝達される。また、前輪１６が段差Ｙから受ける後方への力Ｆwfhは、上述の第二の力伝達経路３７を経て上向きの力に変換されてリーディングアーム部２２Lへ伝達される。よって、前述のように構成された第二の力伝達経路３７が設けられていない場合に比して、リーディングアーム部２２Lを後端部の周りに上方へ効率的に枢動させることができるので、揺動アーム２４を介して前輪１６を上方へ積極的に移動させることができる。従って、前輪が段差Ｙなどから受ける上向きの力だけでなく後方への力を有効に利用して前輪を上方へ移動させることができるので、前輪の段差などへの乗り上げを容易に行わせることができる。

なお、前輪１６が段差Ｙなどへ乗り上げる際にリーディングアーム部２２Lなどが枢動しても、車両１０の重心は実質的に前後方向にも横方向にも変化しないので、車両の走行安定性が悪化することはない。

また、上述のように、段差Ｙの高さが高くなるほど、垂直成分、即ち上向きの力Ｆwfvが小さくなり、水平成分、即ち後方への力Ｆwfhが大きくなる。よって、前輪がキャスタによって支持された従来の車両や、前輪がトレーリングアームにより支持された従来の車両においては、段差の高さが高くなると、前輪は段差に乗り上げることができない。

これに対し、第一乃至第四の実施形態によれば、例えば段差Ｙの高さが前輪１６の半径と同一又はこれよりも僅かに大きくても、前輪１６が段差から受ける後方への力Ｆwfhが第二の力伝達経路３７を経てリーディングアーム部２２Lへ伝達される。よって、リーディングアーム部２２Lを枢軸線２８Ａの周りに上方へ枢動させ、前輪１６が揺動アーム２４を介して上方へ持ち上げられる。従って、段差の高さが前輪１６の半径と同一又はこれよりも僅かに大きくても、前輪１６は段差に乗り上げることができる。

また、上述の第一乃至第四の実施形態によれば、フロント枢動リンク２２の後端部は連結リンク６１によりリヤ枢動リンク２６の前端部に連結されている。前輪１６が上昇するようフロント枢動リンク２２が枢動すると、リヤ枢動リンク２６の枢動により後輪２０が持ち上げられ、車両１０は、下降した中央輪１８の接地点の周りに、上昇した後輪２０が接地するまで枢動する。よって、前述のように、後輪２０が持ち上げられない場合に比して、前輪１６を効果的に上昇させることができるので、前輪１６を効果的に段差に乗り上げさせることができる。

また、上述の第一乃至第四の実施形態によれば、左側の中央輪及び後輪を駆動する電動機６８L及び右側の中央輪及び後輪を駆動する電動機６８Rが設けられている。よって、左側及び右側の中央輪及び後輪のそれぞれに専用の電動機が設けられる場合に比して、電動機の数を低減し、電動機の制御を容易にすることができる。

また、中央輪１８及び後輪２０の左右輪間に駆動力差を与えることができ、また左右輪の一方に駆動力を付与し且つ左右輪の他方に制動力を付与することができ、これにより車両１０を旋回させることができる。更に、駆動力差及び制動力差を制御することにより、車輪を操舵することなく車両１０の旋回方向及び旋回半径を制御することができる。更に、車輪を操舵するための操舵装置は不要であるので、操舵装置が設けられる場合に比して車両１０の構造を簡略化することができる。

更に、上述の第一乃至第四の実施形態によれば、中央輪１８及び後輪２０の２列の車輪が駆動輪である。よって、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０の何れかが段差に乗り上げる際に、中央輪１８及び後輪２０の一方が走行路Ｘから浮き上がっても、中央輪１８及び後輪２０の他方が駆動力を発生するので、車両１０は支障なく走行することができる。

特に、上述の第一乃至第三の実施形態によれば、中央輪１８を支持するトレーリングアーム部２２Tは、リーディングアーム部２２Lの後端部と一体をなしている。前述のように、中央輪１８が段差Ｙに乗り上げる状況になり、中央輪１８の車軸５２に後方への力Ｆwfhが作用すると、リーディングアーム部２２L及びトレーリングアーム部２２Tは、枢軸線２８Ａの周りに例えば図１及び図２で見て反時計回り方向のモーメントを受ける。よって、リーディングアーム部２２Lは揺動アーム２４及び前輪１６を下方へ押し下げようとするが、前輪１６は既に段差Ｙに乗り上げた状況にあり、降下しないので、モーメントの反力により中央輪１８が持ち上げられる。従って、中央輪１８の段差Ｙへの乗り上げを容易に行わせることができる。

また、上述の第一乃至第三の実施形態においては、車両１０が水平の走行路Ｘにあるときについて見て、回転軸線５２Ａは第一の枢軸線２８Ａの真下に位置している。よって、フロント枢動リンク２２が第一の枢軸線２８Ａの周りに枢動すると、回転軸線５２Ａは第一の枢軸線２８Ａの周りに移動するので、中央輪１８の高さは僅かに上昇し、下降しない。従って、車両１０の積載荷重が高く、各車輪の接地荷重が高くても、中央輪１８が走行路Ｘを下方へ押す力が増大することに起因してフロント枢動リンク２２の枢動が阻害されることを回避することができる。

更に、上述の第四の実施形態によれば、各連結リンク６１は、トレーリングアーム部６１Tを有し、トレーリングアーム部６１Tは、後端の下端部にて回転軸線５２Ａの周りに回転可能に中央輪１８を支持している。回転軸線５２Ａは、枢軸線６４Ａ及び６２Ａに対し下方且つ後方に位置している。

よって、図９に示されているように、前輪１６が段差Ｙに乗り上げ、フロント枢動リンク２２が第一の枢軸線２８Ａの周りに枢動し、連結リンク６１の後端部が下降すると、中央輪１８も下降する。また、リヤ枢動リンク２６がその前端部が下降するように第三の枢軸線５６Ａの周りに枢動し、後端部が上昇するので、後輪２０も上昇する。従って、車両１０は、上昇した後輪２０が接地するまで、下降した中央輪１８の接地点の周りに前端部が上昇するよう枢動するので、第一乃至第三の実施形態に比して効率的に前輪を段差Ｙへの乗り上げさせることができる。

以上においては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、上述の第一乃至第四の実施形態においては、前述のように、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０はそれぞれ横方向に隔置された一対の車輪よりなっている。しかし、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０の少なくとも一つの車輪が車両１０の横方向に隔置された一対の車輪よりなっていればよい。即ち、少なくとも一つの車輪以外の車輪はそれぞれ横方向中央に配置された一つの車輪であってもよい。また、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０は同一の直径を有しているが、各車輪の直径は相互に異なっていてもよい。

また、上述の第一乃至第四の実施形態においては、中央輪１８及び後輪２０は共通の電動機により駆動されるようになっているが、中央輪１８及び後輪２０はそれぞれ専用の電動機により駆動されるようになっていてもよい。また、駆動源は電動機以外の駆動装置であってもよく、駆動力の伝達はチェーン以外の駆動力伝達手段であってよい。また、駆動輪は、電動機及び減速歯車が組み込まれたインホイールモータ式の車輪であってもよい。更に、駆動輪は、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０の少なくとも一つの車輪であってもよく、これら車輪の全てが駆動輪であってもよい。

また、上述の第一乃至第四の実施形態においては、駆動輪は中央輪１８及び後輪２０であり、車両１０の旋回は、中央輪１８及び後輪２０の左右輪間に駆動力差を与えることにより、また左右輪の一方に駆動力を付与し且つ左右輪の他方に制動力を付与することにより行われる。しかし、車両１０の旋回は、任意の駆動輪の駆動力差又は制動力差を制御することにより行われてよい。更に、車両１０の旋回は、前輪１６及び後輪２０の少なくとも一方が操舵されることにより行われてもよく、任意の駆動輪の駆動力差又は制動力差が制御されると共に前輪及び後輪の少なくとも一方が操舵されることにより行われてもよい。

更に、上述の第一乃至第四の実施形態においては、中央輪１８は、リーディングアーム部２２Lと一体に設けられたトレーリングアーム部２２Tにより支持されており、前述のように中央輪１８も段差に容易に乗り上げることができる。しかし、トレーリングアーム部２２Tが省略され、中央輪１８は例えばトレーリングアームのような当技術分野において公知の他の支持構造により支持されてもよい。

１０…三列車輪車両、１４…車体フレーム、１６…前輪、１８…中央輪、２０…後輪、２２…フロント枢動リンク、２４…揺動アーム、２５…連結リンク、２６…リヤ枢動リンク、３３…連結リンク、３７…力伝達経路、６１…連結リンク、６８L，６８R…電動機、７２C，７２R…チェーン

Claims (3)

1. 前後方向に配列された前輪、中央輪及び後輪を有する三列車輪車両であって、前記前輪、前記中央輪及び前記後輪の少なくとも一つは横方向に隔置された一対の車輪を含む三列車輪車両において、中間部にて第一の枢軸線の周りに上下方向に枢動可能に車体に連結されたフロント枢動リンクと、第二の枢軸線の周りに前後方向に揺動可能に前記フロント枢動リンクの前端部に連結され且つ下端部にて前記前輪を回転可能に支持する揺動アームと、中間部にて第三の枢軸線の周りに上下方向に枢動可能に車体に連結され且つ後端部にて前記後輪を回転可能に支持するリヤ枢動リンクと、前記前輪から前記揺動アームへ伝達される後方への力を上向きの力に変換して前記第一の枢軸線よりも前方側にて前記フロント枢動リンクへ伝達するよう構成された力伝達機構と、下端部にて前記フロント枢動リンクの後端部に枢着され且つ上端部にて前記リヤ枢動リンクの前端部に枢着された連結リンクと、を有し、前記中央輪は前記フロント枢動リンク及び前記連結リンクの一方により回転可能に支持されていることを特徴とする三列車輪車両。
2. 請求項１に記載の三列車輪車両において、前記中央輪は、前記フロント枢動リンクにより前記第一の枢軸線の下方において回転可能に支持されていることを特徴とする三列車輪車両。
3. 請求項２に記載の三列車輪車両において、前記三列車輪車両が水平平坦路にある場合について見て、前記中央輪の回転軸線は前記第一の枢軸線の真下に位置することを特徴とする三列車輪車両。

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