JPH0328002A

JPH0328002A - 移動車両用タイヤ

Info

Publication number: JPH0328002A
Application number: JP1160670A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Hirose; 茂男広瀬
Original assignee: Research Development Corp of Japan
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1989-06-26
Publication date: 1991-02-06
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JP3141156B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、移動車両の車輪やクローラに用いられる接地
部材、すなわちタイヤに関するもので、特に、凹凸のあ
る路面等を走行することが求められる車両や全方向への
移動が求められる車両に適したタイヤに関するものであ
る。

（従来の技術）農林業や鉱業、建設業などで用いられる物資運搬車両、
送変電施設や原子力発電施設、下水道施設などで用いら
れる監視点検用の無人車両、あるいはオフィスオートメ
ーション、ファクトリ才一トメーション、医療などで用
いられる屋内搬送車両等には、移動速度は比較的低速で
よいが、階段や段差などの凹凸面に対する適応性を高め
、同時に全方向的な移動を可能とすることが求められる
。

階段などの凹凸面に適応させるためには、従来、主とし
て、その車輪あるいはクローラのタイヤに、その周方向
に適宜の間隔を置いて高い突起部、すなわちニップルを
設けるという手段が採られている。通常、そのニップル
は十分に剛性の高いものとされている。

また、全方向への移動を可能とするものとしては、たる
形のローラを複数個円周方向に配列して形成されるオム
ニα（商品名）などと呼ばれる全方向車輪を用いること
が考えられている。そのような車輪を例えば４個、車両
の重心のまわりに対称に配置し、各車輪の回転方向及び
回転速度を制御するようにすれば、車両の前後進、横方
向移動、及びその場旋回などが可能となり、全方向移動
を実現することができる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、車輪あるいはクローラに剛性の高いニッ
プルを設けたものでは、ニップルが階段などのエッジ部
に当たると、そのニップルによって車両全体が浮き上げ
られることになる。そのために、他のニップルが支持面
から離れ、階段を降りるときなどには、車両が滑落して
しまうという問題がある。

このような問題の解決を図るために、各ニップルを出入
自在に弾性支持し、径方向の荷重を受けたときには引っ
込むようにしたものも考えられているが、そのようにす
るためには、各ニップルの出入を許容するとともに突出
方向に付勢する機構が必要となり、構造が複雑となって
重くなってしまう。また、摺動部分が生ずるので、ごみ
等が付着すると正常な作動が得られなくなることがある
。

しかも、このようなものでは、車両の全方向的な移動を
実現することはできない。

一方、全方向運動を得るためにたる形ローラかうなる車
輪を用いるものでは、その車輪の構造が複雑であり、重
くて信頼性に欠けるばかりでなく、たる形ローラの径が
中央部と両端部とで異なり、接地部位によって回転速度
が変化するために、定常移動するときにもたる形ローラ
の加減速に伴う振動が生ずるという問題がある。

しかも、このようなものでは、階段などの凹凸面に対す
る適応性は得られない。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、階段などの凹凸面に対する適応性に優
れ、しかも全方向的な運動をも実現し得る構造の簡単な
タイヤを得ることである。

（課題を解決するための手段）この目的を達成するために、本発明では、軸線方向には
剛性が高く直径方向には比較的柔軟な弾性材からなるリ
ング状のセグメントを、軸線方向に多数直列に連結する
ことによってタイヤを形成するようにしている。

（作用）このように構或されたタイヤを車輪あるいはクローラに
用いると、例えば階段を上下するときには、階段のエッ
ジ部に当たったリング状セグメントは押しつぶされるの
で、前述の弾性ニップル機構を採用したものと同様の作
用が得られ、他のセグメントも階段に接触した状態に保
たれる。したがって、荷重はそれらのセグメントを介し
て支持されることになり、安定した走行が実現される。

また、リング状セグメントは、接地した状態で上方から
の荷重を受けると扁平に変形する。

このとき、セグメントの上側の部分が下側の部分に接触
しなければ、その荷重は浮動支持されることになる。し
たがって、その状態で横方向の力を受けると、上側の部
分はある程度の距離であれば容易に横方向に移動する。

すなわち、横すべりしたのと同様の作用が得られる。

そのために、このようなタイヤを装着した車輪あるいは
クローラが横方向の力を受けながら回転すると、次々に
接地するリング状セグメントが接地期間中にそれぞれ少
しずつ横すべり作用を発揮し、その車輪あるいはクロー
ラが横方向に移動する。その場合、各セグメントの接地
期間は短いので、各々の横すべり量は小さくても、全体
としての横すべり量は十分に大きくなる。こうして、全
方向的な運動が実現される。

（実施例）以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図中、第１図は本発明によるタイヤの一実施例を示す斜
視図である。

この図から明らかなように、タイヤ１は、通常の中空タ
イヤと同様の横断面を有するリング状セグメント２を軸
線方向に多数直列に連結したものとされている。各セグ
メント２は、通常のタイヤと同様に、スチールワイヤ等
によって補強したゴム等の弾性材から形成されており、
その軸線方向の長さは肉厚に比べて比較的長くされてい
る。したがって、各セグメント２は、軸線方向Ｘには高
い剛性を有するが、直径方向、特に上下方向Ｙには比較
的柔軟なものとなっている。

隣接するセグメント２，２は、上面のビード部３側では
互いに密着し、下面のトレッド部４側では小さなすきま
５を置いて互いに対向するようにされている。

このように構成されたタイヤｌは、各セグメント２，２
．・・・のビード部３を車輪ホイールあるいはクローラ
本体のリム部に嵌合することによって、ホイールあるい
はクローラ本体の外周に沿いエンドレス状に装着され、
トレッド部４が接地するようにされる。

第２図は、このように構成されたタイヤ１を装着した車
輪が階段を上下するときの状態を示す側面図である。

この図から明らかなように、車輪６は、ホイール７の外
周に多数のリング状セグメント２，２，・・・からなる
タイヤｌを装着したものとされている。この実施例の場
合には、このタイヤ１は、通常のタイヤに、円周方向に
等間隔を置いて外周側から多数の切り込み８，８，・・
・を形成することにより、多数のリング状セグメント２
．２，・・・に分割したものとされている。したがって
、そのタイヤｌの内周部分は全体に連続したものとなっ
ている。

このような車輪６が階段９を上下するときには、階段９
に接触するタイヤ１のセグメント２は、車輪６から加え
られる荷重によって径方向に押しつぶされる。したがっ
て、第２図のＡ部に示されているように、１個のセグメ
ント２が階段９のエッジ部９ａに当たっても、そのセグ
メント２が押しつぶされることにより、隣接するセグメ
ント２が階段９の支持面に接触する。

また、Ｂ部に示されているように、隣接するセグメント
２．２間のすきま５に階段９のエッジ部９ａが嵌まると
きには、下側のセグメント２が階段９の側面で押しつぶ
されることにより、上側のセグメント２の端面が階段９
の支持面に接触する。

こうして、車輪６の浮き上がりが防止され、車輪６に加
わる荷重は複数のセグメント２．２，・・・を介して支
持される。そして、各セグメント２，２，・・・は円周
方向には高い剛性を有しているので、階段９に接触した
セグメント２，２，・・・と階段９との摩擦力によって
、車輪６の回転に伴う走行駆動力が発生する。したがっ
て、階段９を降りるときにも、車輪６に支持される車両
が滑落するようなことはなく、安定した走行が達成され
る。

次に、このような車輪６に横方向の力が作用する場合を
考える。

路面等の支持面１０に接地したセグメント２は、車輪６
から加えられる垂直荷重Ｗによって、第３図（Ａ）に示
されているように扁平に変形する。各セグメント２の垂
直方向の剛性は、このときにもビート部３側の面とトレ
ッド部４側の面との間にすきまが残る大きさとされてい
る。

この状態で、そのセグメント２のビード部３に横方向の
力Ｆが作用すると、そのビード部３は、第３図（Ｂ）に
示されているようにある程度の距！！！ａの範囲内でそ
の力Ｆの方向に移動する．このとき、そのセグメント２
のトレッド部４の位置は変わらない。したがって、その
移動に対する抵抗力は、セグメント２の左右の屈曲部２
ａ，２ａの変位に基づくもののみとなる。

そして、左右の屈曲部２ａ，２ａは拮抗したばね力を発
生しているので、そのばね力は互いに相殺される．すな
わち、その抵抗力は極めて小さいことになり、ビード部
３は、距離ａの範囲であればスムーズに横方向に移動す
る。

したがって、車輪６が第４図に矢印Ｐで示されている方
向に回転しているとき、進行方向Ｑに対して右方向の力
が加わると、支持面１０に接触するセグメント２は、２
Ａ位置から２Ｂ位置、２Ｃ位置へと移動するに従い、同
図（Ａ）．ＣＢ）．（Ｃ）のように変形していき、その
ビード部３が距離ａだけ右方向に移動する。そして、セ
グメント２が２Ｄ位置から２Ｅ位置へと移動して支持面
１０から離れていくと、そのセグメント２は同図（Ｄ）
．（Ｅ）のように自己の弾性力によって徐々に元の形状
に戻り、ビード部３がタイヤ１の中心面上に位置するよ
うになる。すなわち、この間に車輪６は距離ａだけ右方
向に移動することになる。

このようにして、このタイヤ１を装着した車輪６は、回
転方向Ｐにほぼ直交する方向にも移動可能となる。１個
のセグメント２についての横方向移動距離ａは小さいが
、一般には車輪６の全周のうち接地しているセグメント
２の割合が少ないので、実用上問題はない。

このようなタイヤ１を装着した車輪６を用いて全方向移
動可能な車両を構成するときには、その車輪６を４個、
第５図に示されているように台車ｌ１に取り付ける．各
車輪６．６，・・・は、その台車１１の主たる進行方向
Ｑに対して若干傾斜させた状態で、その台車１１の前後
左右軸線にそれぞれ対称に配置する。また、各車輪６は
、それぞれ減速機付きモータ１２によって、その回転方
向及び回転速度が制御されるようにする。

このような車輪６．６，・・・を備えた台車１ｌにおい
ては、第６図（Ａ）に示されている矢印方向に各車輪６
，６，・・・を同速度で回転駆動すると、台車１１は前
進走行する。また、同図ＣＢ）の矢印方向に各車輪６，
６，・・・を同速度で回転駆動すると、台車１ｌは横方
向に進行する。更に、各車輪６，６，・・・を同図（Ｃ
）の矢印方向に同速度で回転駆動すると、台車１１はそ
の場旋回する。したがって、これらの運動を組み合わせ
ることによって、台車ｌ１の全方向的な移動を実現する
ことができる。ただし、車輪６は、静止状態からその回
転方向に直交する方向、すなわちその回転軸線方向に移
動させることはできない。そのために、台車１１には移
動できない方向が生ずることになるが、一般には前後進
運動とその場旋回運動とを組み合わせた自動車的な運動
が求められることがほとんどであるから、実用上は問題
となることはない．横方向に移動することのできる特性
は、縦列駐車のような操作を行う場合に特に有効となる
。

車輪６は、１台の台車１１に４個以上用いれば、同様な
作動を得ることができる。３個以下では運動性能が制約
される。

また、第７図に示されているように、４個の車輪６，６
．・・・をすべて同方向に配置することも考えられる。

そのようにすると、前後進とその場旋回、及びそれらの
組み合わせによる自動車モードの運動のみが可能で、横
方向移動は不可能となるが、通常の直進時にはタイヤ１
が横方向に変形することがなくなるので、タイヤｌの耐
久性が増す。そして、第７図のような台車１１において
も、自動車のようなステアリング機構を用いずに、各車
輪６，６．・・・の回転方向及び回転速度を制御するだ
けで、すべりのない自動車モードの運動が実現されるの
で、実用性は高いと考えられる。

しかも、第５．７図のような車両は、階段等を安定した
状態で上下方向に走行する機能をも有している。したが
って、これらの特性を利用することにより、第８図に示
されているような階段９を上下することもできる車椅子
ｌ３を得ることが可能となる。その車椅子１３は、全体
の重心を常に台車１１の中心上に保持する機構１４を有
しており、その機構１４を介して、椅子部１５が４個の
車輪６，６，・・・によって支持されるようになってい
る。

なお、上記実施例においては、本発明によるタイヤ１を
備えた車輪６について説明したが、クローラに適用した
場合にも同様な作用効果が得られることは明らかであろ
う。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、タイ
ヤを多数のリング状セグメントからなるものとしている
ので、階段などの凹凸面に対する適応性を高めるととも
に、横方向への運動余裕を活かすことにより全方向的な
運動を実現することができる。したがって、車両に極め
て広範な汎用性を与えることができる。

しかも、そのタイヤは、通常のタイヤに切り込みを入れ
ただけのような単純な構造であるので、安価で軽量なも
のとすることができる．第７図は、その車輪を用いた車
両の他の例を示す底面図、第８図は、その車輪を用いた車椅子の例を示す側面図で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるタイヤの一実施例を示す斜視図
、第２図は、そのタイヤを装着した車輪が階段を上下する
ときの状態を示す側面図、第３図は、そのタイヤに横方向の力が作用するときの状
態を説明する横断面図、第４図は、そのタイヤを装着した車輪に横方向の力が作
用するときに車輪が横方向に移動していく状態を説明す
るための説明図、第５図は、その車輪を用いた車両の一例を示す底面図、第６図は、その車両の作用を示す説明図、１・・・タイ
ヤ６・・・車輪１０・・・支持面２・・・リング状セグメント９・・・階段１１・・・台車

Claims

【特許請求の範囲】弾性材からなり、軸線方向には剛性が高く直径方向には
比較的柔軟なリング状セグメントを、軸線方向に多数直
列に連結して形成されている、移動車両用タイヤ。