JPH0732235Y2 - 移動車の駆動輪の旋回機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は無人車などの移動車両の駆動輪の旋回機構に関
し、より具体的には車輪がステアリング軸に対し半径方
向に延在する車輪軸に装着され、ステアリング軸からそ
の半径方向、すなわち水平方向に偏寄している点におい
て接地する、いわゆる偏寄式駆動輪を使用して、ステア
リングモータを兼ねた駆動モータにより走行する無人車
などにおいて、タイヤ接地幅の影響により発生する旋回
時のトルクの反作用により走行、操舵上不安定になるの
を解消して、安定し正確な軌跡で走行することの可能な
旋回機構に関する。

［従来の技術］ 移動車の車輪やキャスターにおいて、ステアリング軸の
軸線と、車輪の接地位置を通過してその進行方向に向く
ベクトルが交差せず、旋回時に車輪に加わる抵抗を低減
するように構成した、いわゆる偏寄式動輪を使用した移
動車が提案されている（特開昭54-120140）。

この偏寄式動輪を使用した移動車は、第３図に示すよう
に、ステアリング軸１、車輪軸２、車輪３とこの車輪を
駆動する駆動モータ５を備え第４図に示すように、移動
車４に装着されてチェンホイール６とチェン７を介して
ステアリングモータ８により旋回移動ができ、移動車４
が停止しているときでも抵抗なく車輪を転向、すなわ
ち、据え切りもできる構造としたものである。

本考案の考案者は、前記特開昭54-120140の偏寄式駆動
輪を使用し，かつそれを改良した全方向無人台車を開発
し、昭和62年１月24日実用新案登録出願（実願昭62-813
9）をした。

本考案の考案者の先願考案であるこの全方向無人台車
は、その概要が第５図と第６図に示されるように、車体
フレーム11にそれぞれ１対の駆動輪12（12a,12b）と自
由輪13a,13bとが対角線状に配置され、駆動輪12は、旋
回軸14、車輪軸15および車輪16とを有し、旋回軸14は車
体フレーム11に軸受17を介して水平旋回可能に鉛直に軸
支されている。車輪軸15は旋回軸14から半径方向に突出
し車輪16は，車輪軸15が旋回軸14から半径方向に偏寄し
た位置において減速機19を介して駆動モータ18により駆
動される。旋回軸14には第１のエンコーダ20と電磁ブレ
ーキ26が付設され、駆動モータ18のモータ軸には第２の
エンコーダ22が付設されている。

［考案が解決しようとする問題点］ 考案者らはさらに前記の全方向無人台車において、駆動
モータとステアリングモータを共用にした無人台車を試
作したが、タイヤ接地幅によってはその影響により、旋
回時のトルクの反作用が発生し、走行、操舵上不安定に
なる場合があり解決の必要に迫られていた。それは動輪
の旋回に際しタイヤ接地幅の影響により、車体フレーム
がタイヤに連れ動かされることであり、車体フレームの
姿勢変化、位置変化が生じる。無人台車のように車外指
令によって車両を走行させる場合には、路面に対する位
置精度の誤差となり、走行精度を向上させるのが困難に
なる。第２図を参照して力学的に考察すると、第２図に
おいて、車輪16をＡの位置からＢへ旋回させるために
は、車輪の回転トルク以外にトルクＴ（実線）を必要と
する。車輪16を停止の状態にしたまま旋回させようとす
るときの抵抗トルクは−Ｔ（点線）でＴとは方向が反対
である。

旋回軸から車輪16までの距離、すなわち旋回半径をＲと
すると、 Ｔ、又は−Ｔ＝Ｆ・Ｒとなり力Ｆが発生する。

旋回軸に力Ｆが発生すると、車輪は旋回軸の周りを廻る
ことなく旋回軸（車体）と共に連れ動くことになる。

タイヤの接地幅をb;車輪荷重をW;接地面との摩擦係数を
μとすると： であり となる。

［問題点を解決するための手段］ 車輪を旋回させようとするとき、旋回軸に発生する力Ｆ
と無関係に車輪を強制的に旋回させるようにすれば車輪
は容易に円滑に旋回可能となる。

本考案では旋回軸を、旋回中軸（以下中軸ともいう）と
旋回外軸（以下外軸ともいう）とから成る二重構造と
し、中軸は外軸に対し相対的に回転可能であり、旋回角
検出のための第１のエンコーダはチェーン等を介して外
軸に連結され、一方、外軸はそれと一体に水平に回転す
るアームを有し、このアームには路面と水平な車輪軸を
装着し、この車輪軸には旋回軸としての中軸から偏寄し
た位置で路面と接する車輪が装着され、走行又は旋回の
ために減速機を介して駆動モータにより駆動される。

この車輪軸と旋回軸としての中軸とは１対の傘歯車によ
り連結される。このような構成においては、旋回軸とし
ての中軸を電磁ブレーキなどにより車体フレームに固定
して、車輪を駆動して回転させると車輪とアームは一体
になって固定された中軸の周りを強制的に水平に回転さ
れ、旋回軸に生じる力Ｆによる影響を受けなくなり、動
輪旋回時にも車体が移動することなく、想定通りの旋回
角で精度の高い走行軌跡が得られるようにして問題点を
解決したものである。

［実施例］ 第１図は、本考案の実施例を示す概略正面図であり、図
面中従来技術のものと同一又は類似の部材には同一参照
符号を付して重複して説明するのを省略する。

旋回軸14は、中空の外軸14′と、この中空の外軸14′に
対し相対的に回転可能にされる中軸14″とから成る二重
管構造である。

旋回外軸14′はチェーン等を介して連結された第１のエ
ンコーダ20により旋回角が検出される。また、旋回中軸
14″には第１の電磁ブレーキ21が装着され、これがONに
されると旋回中軸14″は車体フレーム11に対し固定さ
れ、第１の電磁ブレーキ21がOFFにされると車体に対し
自由に旋回可能となる。この旋回中軸14″の下端には第
１の傘歯車25′が取り付けられ後述する第２の傘歯車2
5″と噛合うようになっている。

中空の旋回外軸14′には一体に形成又は連結されたアー
ム23があり、路面に平行に車輪軸15が装着され、中軸1
4″の軸心からＲだけ偏寄りした位置で路面と接地する
車輪16が設けられ、車輪軸15には走行又は旋回のための
駆動モータ・減速機組立体18と第２の傘歯車25″が取り
付けられ前記の第１の傘歯車25′と噛合うようになって
いる。中空の外軸14′の上端は軸受17を介して車体フレ
ーム11に対し回転可能に装着され、その上端には第２の
電磁ブレーキ21′が取り付けられ、これがONにされると
外軸14′は車体フレーム11に対し固定される。この場合
第１の傘歯車25′と第２の傘歯車25″のピッチ円直径
を、それぞれ、D,dとし車輪の旋回軸からの偏寄距離R,
車輪の半径をｒとしたとき、車輪の回転軸と旋回軸と
は； の比の傘歯車で連結される。

次に本考案の装置の操作について述べる。

車両を走行させる際には、第２の電磁ブレーキ21′をON
とし、第１の電磁ブレーキ21をOFFとすると、これによ
り旋回中軸14″は車体フレーム11に対し回転自由とな
り、中空の旋回外軸14′は車体に固定されるので、車輪
16は駆動されても旋回することなく回転して車両を走行
させる。

車輪16を旋回させる時は、第１の電磁ブレーキ21をONと
して旋回中軸14″を車体フレーム11に対し固定させ、第
２の電磁ブレーキ21′をOFFとして中空の旋回外軸14′
を車体フレーム11に対し回転可能にする。

これにより、モータで駆動された車論16は旋回中軸14′
と一体になり旋回中軸14″を旋回軸として強制的に旋回
させられ、車輪16の旋回時にも車体が連れ動かされて移
動することなく、想定動りの旋回角で精度の高い走行軌
跡が得られる。

［考案の作用］ 旋回軸を、旋回中軸と旋回外軸とから成る２重管構造と
し、旋回外軸と一体のアームに車輪軸を装着して、旋回
外軸と車輪軸とは１対の傘歯車で連結して常に一体に旋
回するようにし、旋回中軸は電磁ブレーキにより車体の
一部に固定又は固定から開放されるようにする。旋回中
軸と旋回外軸にはそれぞれ電磁ブレーキを装着して、こ
れらの電磁ブレーキを操作することにより自由走行と車
輪の強制的旋回を想定通りに行うことができるので電動
車両などの旋回操作に極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示す概略側面図、第２図は偏寄
式駆動輪の旋回動作の説明図、第３図は偏寄式駆動輪の
基本構成図、第４図は偏寄式駆動輪を使用した先行技術
による移動車の概略平面図で、第５図は偏寄式駆動輪を
使用した先願考案の側面図、第６図は先願考案の偏寄式
駆動輪を使用した移動車の概略平面図である。 図面中の符号 11:車体フレーム、12:駆動輪,14:旋回軸,14′：旋回外
軸,14″：旋回中軸,15:車輪軸,16:車輪,17:軸受,18:駆
動モータ・減速機組立体,20:第一のエンコーダ、21:第
１の電磁ブレーキ、21′：第２の電磁ブレーキ、22:第
２のエンコーダ、23:アーム、25′：第１の傘歯車、2
5″：第２の傘歯車。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】走行時に作動、旋回時に不作動となる第２
   の電磁ブレーキと； 路面に対し垂直に、車体フレームに対しては相対的に回
   転自在に装着され前記第２の電磁ブレーキによって車体
   フレームに固定され又は解放される中空の旋回外軸と； この旋回外軸と一体に連結されたアームに軸支されて路
   面に平行に延在して前記旋回外軸と一体に旋回する車輪
   軸と； この車輪軸上で前記旋回外軸の軸心から半径方向に偏寄
   した位置において路面に接して回転する車輪と； 前記車輪軸に装着され走行と旋回のために前記車輪を駆
   動する駆動モータ・減速機組立体と； 前記旋回外軸の内周に沿って同軸に相対的に回転自在に
   され旋回時に作動、走行時に不作動となる第１の電磁ブ
   レーキと； 前記第１の電磁ブレーキにより車体に対し固定又は解放
   される旋回中軸と； この旋回中軸に装着された第１の傘歯車と前記車輪軸に
   装着された第２の傘歯車とが互いに咬み合って前記車輪
   軸の回転を旋回中軸に伝達するようになった傘歯車列
   を； 備えたことを特徴とする移動車の駆動輪の旋回機構。
2. 【請求項２】実用新案登録請求の範囲第１項に記載の移
   動車の駆動輪の旋回機構において、前記旋回外軸の回転
   はチェーン等を介して車体に装着された第１のエンコー
   ダにより旋回角を検出して制御され、前記駆動モータ・
   減速機組立体による駆動輪の駆動は車輪軸に装着された
   エンコーダにより検出、制御されるようになっている移
   動車の駆動輪の旋回機構。
3. 【請求項３】実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項
   に記載の移動車の駆動輪の旋回機構において、前記第１
   の傘歯車と第２の傘歯車のピッチ円直径を、それぞれ
   Ｄ、ｄとし、車輪の旋回軸からの偏寄距離をＲ、車輪の
   半径をｒとしたとき、車輪の回転軸と旋回軸とが； の比の傘歯車で連結されるようになっている移動車の駆
   動輪の旋回機構。