JP7904068B2 - クローラ式走行車 - Google Patents

Description

本発明は、クローラ式走行車に関する。

従来、段差や障害物が存在する不整地を走行できるように、車両の左右に設けられた一対のクローラと、各クローラの前後に設けられたフリッパとを備えるクローラ式走行車が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

例えば配水管の内部や泥地などを走行することが想定されるクローラ式走行車では、クローラを駆動させる駆動機構における伝達機構が防塵ケース内に収納される。

特開２００８－１４３３５４号公報

上述のように駆動機構の伝達機構が防塵ケース内に配置される構成では、駆動機構のサイズが比較的大きくなり、装置全体が大型化するという問題があった。一方で、平歯車などの伝達機構が防塵ケースの外に配置される場合、歯車どうしの噛み合い部に砂や粉塵が侵入し、部品が損傷したりクローラが正常に回転しなくなったりするおそれがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、クローラの駆動機構を小型化でき、砂や粉塵が駆動機構に侵入した場合でもクローラの動作に影響が生じにくいクローラ式走行車を提供することを目的とする。

本発明の一形態のクローラ式走行車は、車体本体と、前記車体本体を移動させるためのクローラアセンブリと、を備えるクローラ式走行車であって、前記クローラアセンブリは、クローラベルトと、前記クローラベルトを回転させるための駆動機構と、を有し、前記駆動機構は、モータと、前記モータの出力軸からの出力を伝達する歯車群と、前記歯車群を収容する防塵ケースと、前記歯車群によって伝達された力によって回転する回転軸に取り付けられた溝車と、前記溝車と噛み合って回転するピン歯車と、前前記ピン歯車と一緒に回転するように構成され、前記クローラベルトが掛けられる駆動プーリと、を含み、前記溝車及び前記ピン歯車が前記防塵ケースの外に配置されている。

前記ピン歯車は、前記駆動プーリと一体的に構成されていてもよい。

前記駆動プーリは、前記クローラベルトと係合する歯付きプレートを有し、前記歯付きプレートの一方の面に前記ピン歯車の第１のピンの列が配置されるととともに、他方の面に前記ピン歯車の第２のピンの列が配置されており、前記回転軸には、前記第１のピンの列と噛み合う第１の前記溝車と、前記第２のピンの列と噛み合う第２の前記溝車とが固定されていてもよい。

前記第１のピンの列と、前記第２のピンの列とは、円周方向に互いに位相をずらして配置されていてもよい。

前記ピン歯車のピンの表面に、前記溝車と噛み合うゴム部材が設けられていてもよい。

前記溝車は、前記モータと前記駆動プーリとの間の位置に配置されていてもよい。

本発明によれば、クローラの駆動機構を小型化でき、砂や粉塵が駆動機構に侵入した場合でもクローラの動作に影響が生じにくいクローラ式走行車を提供できるという効果を奏する。

本発明の一形態のクローラ式走行車の斜視図である。 図１のクローラ式走行車のクローラ周辺の構造を示す側面図である。 クローラ周辺の構造を上面側から見た図である。 モータ、溝車及びピン歯車の配置を示す斜視図である。 溝車とピン歯車とを示す図である。 本発明の変形例に係るクローラ式走行車が有するピン歯車を示す斜視図である。 本発明の他の変形例に係るクローラ式走行車が有するピン歯車の周辺構造を示す斜視図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一形態のクローラ式走行車の斜視図である。図２は、図１のクローラ式走行車のクローラ周辺の構造を示す側面図である。図３は、クローラ周辺の構造を上面側から見た図である。図３では、構造の一部が断面図として描かれている。図４は、モータ、溝車及びピン歯車の配置を示す斜視図である。図５は、溝車とピン歯車とを示す図である。

以下の説明において、図面に示されている対象物の向きに対応して上、下、左、右といった方向を示す用語を用いるが、これらの用語は本発明を限定する意図で用いられるものではない。本実施形態のクローラ式走行車は、前後いずれの向きにも進行可能であるが、図１では矢印で示されるように右下側が前方として示されている。

（クローラ式走行車Ｓ１００の基本的構成）
本実施形態のクローラ式走行車Ｓ１００は、図１に示すように、車体本体１０と、クローラアセンブリ２０とを備えている。クローラ式走行車Ｓ１００は、例えば、オペレータによって遠隔操作される監視点検用のクローラロボットである。

クローラ式走行車Ｓ１００の主たる特徴は、クローラアセンブリ２０において、モータＭからの回転力が防塵ケース４２（図３）の外に配置された溝車３５及びピン歯車３６によって伝達され、駆動プーリ３７Ａを回転させるように構成されている点にある。平歯車の場合、平歯車どうしの噛み合い部に砂や粉塵が侵入すると、歯車が破損したり歯車が回転しなくなったりするが、溝車３５とピン歯車３６とによる伝達機構によれば、砂や粉塵が外部に排出されやすく、砂や粉塵による影響を低減できる。

車体本体１０は、クローラ式走行車Ｓ１００が所定の作業を行うための種々の機器を搭載している。図示は省略するが、車体本体１０は、例えば、クローラ式走行車Ｓ１００の各種機器の動作を制御するための制御ユニットと、外部の機器と通信するための通信ユニットと、所定の対象物を撮影する撮像手段とを有している。

クローラアセンブリ２０は、車体本体１０を移動させるための構造部であり、車体本体１０の左右方向の両側に１つずつ設けられている。クローラアセンブリ２０は、図１に示すように本実施形態では、メインクローラ３０と、フリッパ５０とを有している。

フリッパ５０は、メインクローラ３０に取り付けられたサブクローラであり、本実施形態では、第１フリッパ５０－１及び第２フリッパ５０－２が設けられている。第１フリッパ５０－１及び第２フリッパ５０－２は、この種のクローラ式走行車Ｓ１００において従来公知の構成であるため、ここでは詳細な説明は省略し簡単に説明する。また、第１フリッパ５０－１及び第２フリッパ５０－２は同様の構造を有するため、第１フリッパ５０－１を例として説明する。

第１フリッパ５０－１は、原動側ローラ５２と、従動側ローラ５３と、それらのローラ間に掛け渡されたベルト５４とを有している。原動側ローラ５２は、メインクローラ３０の動作に連動して回転する。これにより、第１フリッパ５０－１のベルト５４は、メインクローラ３０のクローラベルト３１とともに回転するようになっている。

第１フリッパ５０－１は、原動側ローラ５２の中心軸を中心として従動側ローラ５３側が上下方向に移動するように、回動可能に構成されている。第１フリッパ５０－１がこのように構成されていることで、クローラ式走行車Ｓ１００の走行中、例えば前方に段差が存在するような場合であっても、第１フリッパ５０－１が段差に乗り上がり、クローラ式走行車Ｓ１００は前方に進むことができる。

（メインクローラ３０の構成）
メインクローラ３０は、図２に示すように、クローラベルト３１と、駆動機構３２と、を有する。駆動機構３２は、クローラベルト３１を回転させるための機構である。

駆動機構３２は、第１機構３２－１及び第２機構３２－２を有している。第１機構３２－１はクローラ式走行車Ｓ１００の前方側に配置され、第２機構３２－２は後方側に配置されている。第１機構３２－１は、モータＭが配置された駆動側の機構であり、第２機構３２－２はモータを備えていない従動側の機構である。なお、本実施形態では、一方が駆動側の機構であり他方が従動側の機構である構成を例示するが、本発明の一形態のクローラ式走行車においては、駆動側の機構が前と後ろの両方に配置されていてもよい。

メインクローラ３０においては、第１機構３２－１の駆動プーリ３７Ａと、第２機構３２－２の従動プーリ３７Ｂとの間にクローラベルト３１が掛け渡され、駆動プーリ３７Ａが回転することによってクローラベルト３１が回転する。

第１機構３２－１は、図３に示すように、モータＭと、歯車群３３と、防塵ケース４２と、溝車３５と、ピン歯車３６と、駆動プーリ３７Ａとを有する。

モータＭは、一例で、その出力軸が中心軸Ａ１に沿って延在するように配置されている。中心軸Ａ１は、この例では、クローラ式走行車Ｓ１００の幅方向に延在する軸である。モータＭは、具体的には、支持体４１に対して固定されている。支持体４１は、クローラ式走行車Ｓ１００の前後方向に延在する板状の部材である。支持体４１は、また、鉛直方向に延在するように配置されている。

歯車群３３は、モータＭの出力軸からの出力を伝達する歯車列である。本実施形態では、一例として、歯車群３３は、モータＭの出力軸に固定された第１平歯車３３ａと、第１平歯車と噛み合うように配置された第２平歯車３３ｂとを含む。第２平歯車３３ｂは、回転軸３４周りに回転する。回転軸３４の中心軸Ａ２は中心軸Ａ１と平行である。

防塵ケース４２は、歯車群３３を収容する。防塵ケース４２は、本実施形態では、支持体４１のうちモータＭが配置された側とは反対の面に設けられている。防塵ケース４２は、一例として、外部から水が浸入しないように密閉された内部空間を有するように形成されている。

防塵ケース４２の大きさは、内部に配置される歯車群３３の構成に依存する。本実施形態では、図３に示すように、第１平歯車３３ａと第２平歯車３３ｂとが前後方向に並ぶように両歯車が配置されているため、防塵ケース４２の内部空間の厚みｄ１（図３）を、第１平歯車３３ａ又は第２平歯車３３ｂの厚みとほぼ同様の厚みとすることができる。そのため、防塵ケース４２がコンパクトに形成される。

防塵ケース４２は、どのような部材によって構成されてもよいが、本実施形態では一例として、支持体４１と、カバー部材４３とによって構成されている。カバー部材４３は、具体的には、例えば、支持体４１に対向するカバー面４３ａと、カバー面４３ａの周縁部から立ち上がるように形成された周壁面４３ｂとを有する。

カバー部材４３は、カバー面４３ａと周壁面４３ｂとが一体的に形成された部材であってもよい。カバー部材４３は、一例として、ネジ等によって支持体４１に対して取り外し可能に固定される。カバー部材４３と支持体４１の間には、パッキン等のシール部材が配置されてもよい。カバー部材４３は、樹脂材料であってもよいし、金属材料であってもよい。

溝車３５は、回転軸３４に固定された歯車である。溝車３５は、防塵ケース４２の外に配置されており、具体的には、支持体４１における防塵ケース４２とは反対の面側に配置されている。図５に示すように、溝車３５は、円盤状であり、周縁部に円弧状の凹部３５ｇが複数形成されている。本実施形態では、溝車３５の凹部３５ｇの数はピン歯車３６のピン３６ａの数よりも少なく、これにより、溝車３５とピン歯車３６は減速機構として機能する。

ピン歯車３６は、図３に示すように、中心軸Ａ２と平行な中心軸Ａ３を中心として溝車３５と噛み合って回転する。ピン歯車３６は、本実施形態では、モータＭから見て溝車３５よりも遠い側に配置されている。換言すれば、本実施形態においては、溝車３５は、モータＭとピン歯車３６との間の位置に配置されている。

ピン歯車３６は、図４及び図５に示すように、複数のピン３６ａが中心軸Ａ３を中心とする円周Ｃ上に配置された歯車である。ピン歯車３６は、具体的には、複数のピン３６ａと、一対の側板３６ｂと、駆動プーリ３７Ａとが一体的に構成された部品である。

ピン３６ａは、一例として丸棒状の部材であり、中心軸Ａ３と平行な方向に延在している。複数のピン３６ａは、周方向に互いにに等間隔に配置されている。本実施形態では、駆動プーリ３７Ａの一方の面（図の「左」側の面）に第１のピン３６ａ－１の列が配置され、他方の面（図の「右」側の面）に第２のピン３６ａ－２の列が配置されている。

なお、図４では、第１のピン３６ａ－１と第２のピン３６ａ－２とに異なる符号を付しているが、第１のピン３６ａ－１と第２のピン３６ａ－２とは、別々の異なる部材で構成されてもよいし、単一の部材で構成されてもよい。単一の部材の場合、具体的には、ピンを構成する丸棒が、駆動プーリ３７Ａを貫通して延在するように配置されてもよい。本発明の一形態においては、ピン３６ａは、丸棒状ではなく、任意の断面形状を有する。もっとも、ピン３６ａのうち、溝車３５の凹部３５ｇに入り込む部分については円弧状の断面形状であることが好ましい。

一対の側板３６ｂは、互いに平行に配置された円盤状の部材であり、複数のピン３６ａの一方側の端部と他方側の端部とを支持する。なお、側板３６ｂは、円盤状ではなく他の任意の輪郭形状に形成されていてもよい。

駆動プーリ３７Ａは、クローラベルト３１と係合してクローラベルト３１を回転させるための歯付きプレートであり、外周部にクローラベルト３１の内周の凹凸と噛み合う凹凸部が形成されている。駆動プーリ３７Ａは、本実施形態では、一対の側板３６ｂの間に配置されている。本実施形態では、また、歯付きプレート（駆動プーリ３７Ａ）は、一例として土砂の付着を防止するため、外周の複数の歯のうちの一部分が省略された構造となっている。なお、本実施形態において図面に示されている駆動プーリ３７Ａの形状はあくまで一例であり、駆動プーリは、クローラベルトを回転させる機能を有するものであれば、どのような形状であってもよい。

溝車３５の回転に応じて駆動プーリ３７Ａを回転させるための構成としては、例えば、ピン歯車３６を支持する回転軸（不図示）における任意の位置に、ピン歯車から所定の距離だけ離れた位置に駆動プーリ３７Ａが固定される構成も考えられる。しかしながら、図４のように、一対の側板３６ｂの間に駆動プーリ３７Ａが配置される構成によれば、構成をコンパクト化することができる。

なお、上記では図面に表されているピン歯車３６の具体的な形状について説明したが、溝車３５が１つの場合、第１のピン３６ａ－１の列と第２のピン３６ａ－２の列との両方が設けられていることは必須ではなく、一方が省略されてもよい。溝車３５が複数設けられる構成については、他の図面を参照して後述する。また、ピン３６ａにゴム部材が設けられる構成についても他の図面を参照して後述する。

（動作）
以上のように構成されたクローラ式走行車Ｓ１００の動作について説明する。クローラ式走行車Ｓ１００のモータＭが回転すると、モータＭの出力軸からの出力は、歯車群３３によって伝達され、これにより回転軸３４が回転し、回転軸３４に固定されている溝車３５が回転する。

溝車３５は、ピン歯車３６の第１のピン３６ａ－１と噛み合い、溝車３５が回転することによってピン歯車３６が回転する。これにより、駆動プーリ３７Ａが中心軸Ａ３周りに回転し、駆動プーリ３７Ａに掛けられているクローラベルト３１が回転することによって、クローラ式走行車Ｓ１００が所定の方向に進行する。

（クローラ式走行車Ｓ１００の効果）
以上のように構成されたクローラ式走行車Ｓ１００では、溝車３５及びピン歯車３６は防塵ケース４２内に収容されていない。モータＭにより駆動プーリ３７Ａを回転させる構成として、例えば、第２平歯車３３ｂとは別の第３の平歯車（不図示）が中心軸Ａ２周りに回転するように配置され、かつ、その歯車と噛み合う第４の平歯車（不図示）が中心軸Ａ３周りに回転するように配置される構成が想定される。しかしながら、この構成の場合、砂や粉塵の侵入の観点から、第３及び第４の平歯車は防塵ケース４２内に配置される必要があり、防塵ケース４２が大型化する。

これに対して、本実施形態の構成によれば、溝車３５及びピン歯車３６は防塵ケース４２の外に配置されているので、防塵ケース４２を小型化することができる。一方、溝車３５及びピン歯車３６は、仮に砂や粉塵が溝車３５とピン歯車３６との間に入り込んだとしても、平歯車と異なり砂や粉塵が外部に排出されやすい。したがって、クローラベルト３１を安定的に回転させることが可能となる。

クローラ式走行車Ｓ１００の使用後、溝車３５及びピン歯車３６に泥などが付着した場合には、ユーザは、例えば高圧洗浄機などを用いて付着物を除去することができる。ピン歯車３６は、平歯車に比べて、ピン３６ａどうしの間に泥などが残りにくいため、洗浄を行い易い。また、溝車３５も、凹部３５ｇが円弧状であるため平歯車に比べて泥などが残りにくいため、洗浄を行い易い。

＜他の実施の形態＞
本発明のクローラ式走行車は上述した構成に限定されるものではなく、次のようなものであってもよい。図６は、本発明の変形例に係るクローラ式走行車が有するピン歯車を示す斜視図である。

図６のピン歯車３６－１は、一対の側板３６ｂ、駆動プーリ３７Ａ、複数のピン３６ａを有している点では上記実施形態と同様であるが、ピン３６ａの表面に、溝車３５（図５）と噛み合うゴム部材３８が設けられている。ゴム部材３８は、例えば、弾性を有する材質で形成された円筒状の部材である。

ゴム部材３８は、一例として、一方の端面が駆動プーリ３７Ａに当接し、反対側の端面が側板３６ｂに当接するように配置されている。ゴム部材３８は、具体的には、単体の状態での長さが駆動プーリ３７Ａと側板３６ｂとの間の距離より僅かに長く、駆動プーリ３７Ａと側板３６ｂとの間にやや圧縮された状態で配置されてもよい。これにより、ゴム部材３８の各端面が駆動プーリ３７Ａ及び側板３６ｂに密着することとなり、砂や粉塵が侵入しにくくなる。

図６のように、ピン３６ａの表面に、ゴム部材３８が設けられている場合、溝車３５はゴム部材３８と噛み合うこととなり、仮に溝車３５とゴム部材３８との砂や粉塵が侵入したとしても、ゴム部材３８が弾性的に変形するため、部品の損傷や回転が阻害されることが生じにくい。

なお、図６のような構成において、ゴム部材３８は、ピン３６ａに対して取り外し可能に取り付けられていてもよい。また、複数のゴム部材３８が互いに連結されていてもよい。一例として、複数のピン３６ａがそれぞれ挿入される複数の孔を有するシート状の基部と、そのシート状の基部から突出するように形成された複数のゴム部材３８とを有する一体成形品が用いられてもよい。このような構成の場合、ゴム部材３８をピン３６ａに対して着脱する作業が容易となる。

＜変形例＞
図７は、本発明の他の変形例に係るクローラ式走行車が有するピン歯車３６の周辺構造を示す斜視図である。図７の構成では、第１の溝車３５－１と第２の溝車３５－２とが設けられている。第１の溝車３５－１及び第２の溝車３５－２は、回転軸３４に固定されている。第１の溝車３５－１は、第１のピン３６ａ－１と噛み合い、第２の溝車３５－２は、第２のピン３６ａ－２と噛み合う。

このように複数の溝車が設けられている構成によれば、１つの溝車３５のみ場合と比較して、より高トルクの伝達が可能となる。

＜他の変形例＞
本発明においては、第１のピン３６ａ－１の列と、第２のピン３６ａ－２の列とが、同じ位相（図５のような断面視において第１のピン３６ａ－１と第２のピン３６ａ－２とが同じ位置に位置する状態）であってもよいが、本発明はこれに限定されない。

具体的には、第１のピン３６ａ－１の列と、第２のピン３６ａ－２の列とが、円周方向に互いに位相をずらして配置されていてもよい。具体的には、例えば、一方のピンの列の位相が他方に対して１／２ピッチ分だけずれていてもよく、これにより、同位相の場合と比較してより滑らかなトルク伝達が可能になる。

なお、第１の実施形態ではフリッパ５０が設けられた具体的なクローラ式走行車Ｓ１００を例示したが、本発明のクローラ式走行車は、フリッパが設けられていないものであってもよい。また、クローラ式走行車は、前輪駆動、後輪駆動、又はそれらの組合せのうちいずれであってもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１０ 車体本体
２０ クローラアセンブリ
３０ メインクローラ
３１ クローラベルト
３２ 駆動機構
３２－１ 第１機構
３２－２ 第２機構
３３ 歯車群
３３ａ 第１平歯車
３３ｂ 第２平歯車
３４ 回転軸
３５ 溝車
３５－１ 第１の溝車
３５－２ 第２の溝車
３５ｇ 凹部
３６ ピン歯車
３６ａ ピン
３６ａ－１ 第１のピン
３６ａ－２ 第２のピン
３６ｂ 側板
３６ｇ 凹部
３７Ａ 駆動プーリ
３７Ｂ 従動プーリ
３８ ゴム部材
４１ 支持体
４２ 防塵ケース
４３ カバー部材
４３ａ カバー面
４３ｂ 周壁面
５０ フリッパ
５０－１ 第１フリッパ
５０－２ 第２フリッパ
５２ 原動側ローラ
５３ 従動側ローラ
５４ ベルト
Ａ１ 中心軸
Ａ２ 中心軸
Ａ３ 中心軸
Ｃ 円周
Ｍ モータ
Ｓ１００ クローラ式走行車

Claims (5)

1. 車体本体と、前記車体本体を移動させるためのクローラアセンブリと、
   を備えるクローラ式走行車であって、
   前記クローラアセンブリは、
   クローラベルトと、
   前記クローラベルトを回転させるための駆動機構と、
   を有し、
   前記駆動機構は、
   モータと、
   前記モータの出力軸からの出力を伝達する歯車群と、
   前記歯車群を収容する防塵ケースと、
   前記歯車群によって伝達された力によって回転する回転軸に取り付けられた溝車と、
   前記溝車と噛み合って回転するピン歯車と、
   前記ピン歯車と一緒に回転するように構成され、前記クローラベルトが掛けられる駆動プーリと、
   を含み、前記溝車及び前記ピン歯車が前記防塵ケースの外に配置されており、
   前記ピン歯車のピンの表面に、前記溝車と噛み合うゴム部材が設けられている、
   クローラ式走行車。
2. 前記ピン歯車は、前記駆動プーリと一体的に構成されている、
   請求項１に記載のクローラ式走行車。
3. 前記駆動プーリは、
   前記クローラベルトと係合する歯付きプレートを有し、
   前記歯付きプレートの一方の面に前記ピン歯車の第１のピンの列が配置されるとともに、他方の面に前記ピン歯車の第２のピンの列が配置されており、
   前記回転軸には、
   前記第１のピンの列と噛み合う第１の前記溝車と、
   前記第２のピンの列と噛み合う第２の前記溝車と
   が固定されている、
   請求項１又は２に記載のクローラ式走行車。
4. 前記第１のピンの列と、前記第２のピンの列とは、円周方向に互いに位相をずらして配置されている、
   請求項３に記載のクローラ式走行車。
5. 前記溝車は、前記モータと前記駆動プーリとの間の位置に配置されている、
   請求項１又は２に記載のクローラ式走行車。