JPH0872501A - 走行機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 段差、階段等のある不整地において移動可能
であるとともに、平地では通常の車輪と同様に移動する
ことが可能である走行機構を提供することを目的とす
る。 【構成】 駆動軸１１の先端部に車輪１３が取り付けら
れ、車輪１３の内側には複数の杆体２７、２７…が半径
方向移動自在に配設されている。杆体２７の基端部は駆
動軸１１に装着された偏心カム２６の周面に摺接されて
いる。偏心カム２６は所望の姿勢に保持可能であり、段
差Ｌに対する移動を行なうときには、段差Ｌの位置で杆
体２７の先端部が車輪１３の外周に突出するように偏心
カム２６の姿勢が保持され、杆体２７の先端部が段差Ｌ
に係合することで移動可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、駅、空港等の段差の多
い場所における移動型ロボットや電動車椅子等に適用し
て好適な走行機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、段差の多い場所における移動型ロ
ボットや電動車椅子等の移動機構には、車輪の周面上に
突出部を設け、該突出部を段差に係合させることによ
り、段差等における移動を可能としていた。このような
移動機構として、図７に示すような移動機構があげられ
る。図において、車体１に回動自在に連結された駆動軸
２には、スポーク３、３…を介してリム４が連結されて
いる。リム４の周面４ａには、コイルスプリング５が巻
かれている。段差等のある場所で移動する際には、車体
１に配設された駆動源を作動して、リム４を回転させる
と、コイルスプリング５が段差７に係合され、その反力
により、車体１が移動される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の移動機構では、
平地走行時にも、車体１が常にコイルスプリング５によ
り接地されていることから、走行時における抵抗が大き
く、高速走行が困難である。また、コイルスプリング５
により、床面が損傷されるとともに騒音が発生する。ま
た、コイルスプリング５は、繰り返し使用されると塑性
変形を起こしてしまい、移動機構の性能が低下する。

【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、段差、階段等のある不整地において移動可能であ
るとともに、平地では通常の車輪と同様に走行すること
が可能である対地適応型の走行機構を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、請求項１記載の走行機構
は、段差を乗り越えて走行可能な走行機構であって、車
軸に取り付けられた車輪と、該車輪の側部に隣接して前
記車軸に装着された偏心カムと、該偏心カムの周囲に放
射状に設けられるとともに前記車輪とともに回転可能か
つ車輪の半径方向に変位可能に保持され、それらの基端
部がそれぞれ前記偏心カムの周面に摺接するとともに先
端部が前記段差に係合し得る複数本の杆体と、該杆体を
前記偏心カム側に付勢してそれら杆体の基端をそれぞれ
前記偏心カムの周面に当接させる付勢部材とを具備して
なり、前記偏心カムはその姿勢を変更するべく前記車軸
を中心として回転可能かつ所望の姿勢で前記車輪および
前記杆体に対して相対回転不能に保持可能とされ、前記
杆体は前記車輪とともに回転しつつ前記偏心カムの保持
姿勢に対応して車輪の半径方向に変位させられてそれら
の先端部が車輪の外周面から出没可能とされていること
を特徴とする。

【０００６】また、請求項２記載の走行機構は、請求項
１記載の走行機構において、前記車輪と前記偏心カムと
の間に前記車輪に対して着脱自在な回転板を設けて、該
回転板に前記各杆体を取り付けてなることを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】本発明の走行機構では、車輪の側部に放射状に
複数設けた杆体のいずれかを車輪の外周側に突出させ、
それら杆体の先端部を段差に係合させることで車輪全体
を持ち上げて段差を乗り越えるようにしたものである。
すなわち、本発明の走行機構では、複数本の杆体を車輪
とともに回転させるのであるが、それら杆体を回転させ
つつ偏心カムによって車輪の半径方向に変位させ、所定
位置でその先端を車輪の外周側に突出させるようになっ
ている。そして、偏心カムの形状や姿勢を調節すること
で、杆体がどの位置でどの程度出没するかを自由に設定
できるから、段差に係合し得る位置で杆体を突出させる
ように偏心カムの姿勢を保持し、それによって、いずれ
かの杆体を段差の位置で突出させて段差に係合させ、そ
れを乗り越えるのである。また、段差のない平坦面を走
行するに際しては、床面や地面の位置では杆体が車輪の
内方に没入するように偏心カムの姿勢を保持することに
より、杆体の先端が床面や地面に接することがなく車輪
のみによる走行を行ない得る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１ないし図３は、本発明の第１実施例を示す図で
ある。図２において、車体１０には、回転自在に駆動軸
（車軸）１１が連結されており、駆動軸１１には、その
先端側において、キー１２、１２により車輪１３が固定
されている。車輪１３は、フレーム１３ａおよびタイヤ
１３ｂとから構成されており、車輪１３の側部１３ｃに
は、支持部材１６、１６…および連結部材１７、１７…
が、それぞれ周方向に所定の間隔で固定されている。車
輪１３の連結部材１７、１７…には、図３に示すよう
に、円環状の板体２０が固着され、板体２０には周方向
に所定の間隔をおいて一対の固定板２１ａ、２１ｂが固
定され、それら固定板２１ａ、２１ｂ…には、板体２０
と同形状の板体２２が固定されていて、板体２０、２２
および固定板２１ａ、２１ｂとにより挿通孔２３が形成
されている。

【０００９】車輪１３の内側には、図２に示すように、
偏心カム２６が設けられている。この偏心カム２６は、
駆動軸１１に対して相対回転可能とされてその姿勢が自
由に調節できるものとされ、かつ、車体に対して固定さ
れることで、回転してしまうことなく所望の姿勢を保持
できるものとされている。また、板体２０、２２間に形
成されている上記の挿通孔２３、２３…には、半径方向
移動自在に、杆体２７、２７…が駆動軸１１を中心とし
て放射状に配設されている。杆体２７の先端部には、着
座部材２７ｂが取り付けられており、また、車輪１３方
向に向けて支持部材２８が固定されている。これらの支
持部材２８、２８…と車輪１３の支持部材１６、１６…
との間には、杆体２７、２７…を駆動軸１１方向に付勢
するようにバネ（付勢部材）２９、２９…が配設され、
これらバネ２９、２９…の付勢力により、杆体２７の基
端部２７ａは偏心カム２６の周面２６ａに常に接触して
回転するようになっている。

【００１０】そして、車体１０には、駆動軸１１を回転
させる駆動源３５と、偏心カム２６を駆動軸１１に対し
て回転させその姿勢を変更しかつ所望の姿勢に保持させ
るための姿勢制御手段３６とが備えられている。

【００１１】本実施例の走行機構は、車輪１３の側部に
放射状に複数設けられ、車輪１３とともに回転する杆体
２７、２７…のいずれかを車輪１３の外周側に突出さ
せ、それら杆体２７の先端部に取り付けられた着座部材
２７ｂを段差に係合させることで車輪１３を持ち上げて
段差を乗り越えるようにしたものである。すなわち、上
記の走行機構では、複数本の杆体２７、２７…を車輪１
３とともに回転させるのであるが、それら杆体２７、２
７…を回転させつつ偏心カム２６によって車輪１３の半
径方向に変位させ、所定位置で杆体２７の着座部材２７
ｂを車輪１３の外周側に突出させるようになっている。

【００１２】そこで、段差等のある不整地での移動にお
いては、姿勢制御手段３６を作動し、図１（ａ）に示す
ように、段差Ｌに係合し得る位置で杆体２７、２７…を
突出させるように偏心カム２６の姿勢を保持することに
より、いずれかの杆体２７の着座部材２７ｂを段差Ｌの
位置で突出させて段差Ｌに係合させ、それを乗り越える
のである。

【００１３】また、平坦地での移動においては、姿勢制
御手段３６を作動し、図１（ｂ）に示すように、地面Ｈ
方向の杆体２７、２７…が車輪１３の内方に没入するよ
う偏心カム２６の姿勢を保持することにより、杆体２
７、２７…に取り付けられた着座部材２７ｂ、２７ｂ…
が地面Ｈに接することがなく車輪１３のみにより走行を
行ない得る。

【００１４】上記の走行機構によれば、偏心カム２６を
所望の姿勢に保持することで、段差を乗り越えるときに
は段差Ｌの位置で杆体２７、２７…を突出させ、平坦地
を走行するときには地面Ｈ方向の杆体２７、２７…を車
輪１３の内方に没入することができる。これにより、段
差等のある不整地において杆体２７の着座部材２７ｂを
段差Ｌに係合させることで移動可能であるとともに、平
坦地においては車輪１３のみにより走行を行い得る。

【００１５】次に、本発明の第２実施例を図４および図
５を参照して説明する。上記第１実施例では、杆体２
７、２７…は常に車輪１３とともに回転される構成であ
ったが、第２実施例では、車輪１３と偏心カム２６との
間に車輪１３に対して着脱自在な回転板４０を設けて、
回転板４０に杆体２７、２７…を取り付けることで、平
坦地を走行する際には車輪１３のみを回転させる。換言
すれば、不整地を走行するときのみ杆体２７、２７…を
車輪１３とともに回転させるようにした点が異なる。な
お、図４および図５において、図２と同一構成要素には
同一符号を付し、その説明を省略する。

【００１６】図４において、車輪１３の側部１３ｃにお
いては、周方向に所定の間隔をおいて、凹部４１、４１
…が形成されており、回転板４０の側部４０ａにおいて
は、凹部４１、４１…と駆動軸１１からの距離が等し
く、かつ周方向に同じ間隔をおくとともに、凹部４１と
略同形状、かつ少し小さめの爪部４２、４２…が形成さ
れている。回転板４０の周面４０ｂの車体１０側には、
固定部４３、４３…が設けられており、固定部４３に
は、周面４０ｂ上を車輪１３方向に延びるバネ４４、４
４…が設置されている。また、回転板４０の側部４０ｃ
には、周方向に所定の間隔をおいて、固定部材４５、４
５…が固定され、固定部材４５、４５…に挿通して杆体
２７、２７…が配設されている。

【００１７】ここで、図５に杆体２７、固定部材４５お
よび回転板４０の接合構造を示す。固定部材４５は、断
面が矩形である筒体状に形成されている。回転板４０の
側部４０ｃには、内部に雌螺子孔５０ａが形成されたナ
ット５０、５０…が埋設されており、固定部材４５に形
成された挿通孔４５ａ、４５ａを通して、ボルト５１の
雄螺子部５１ａをナット５０の雌螺子孔５０ａに螺着す
ることにより、固定部材４５は回転板４０に固定され
る。杆体２７の軸部２７ｃが、固定部材４５の挿通孔４
５ｂ、４５ｂに挿通されることで、杆体２７は、固定部
材４５に回転板４０の半径方向に移動自在に取り付けら
れている。また、杆体２７に形成された溝には、ステー
ナ５２が嵌合されており、ステーナ５２と固定部材４５
の内面４５ｃとの間には、バネ（不整部材）５３が配設
され、杆体２７は偏心カム２６方向に付勢されている。

【００１８】また、図４において、車体１０には、駆動
軸１１を回転させる駆動源３５および偏心カム２６の姿
勢を変更および保持させる姿勢制御手段３６に加えて、
回転板４０を軸方向に変位させる押圧手段６０が備えら
れている。

【００１９】上記の走行機構では、偏心カム２６を所望
の姿勢に保持することで、段差等のある不整地では杆体
２７の着座部材２７ｂを段差に係合させて移動し、平坦
地では車輪１３のみにより走行を行なうという移動形態
は第１実施例の走行機構と同じであるが、本実施例の走
行機構では、回転板４０が車輪１３に着脱されることが
異なっている。

【００２０】すなわち、段差等のある不整地での移動に
おいては、押圧手段６０を作動して回転板を外方に変位
させるとともに、車輪１３の凹部４１、４１…に回転板
４０の爪部４２、４２…を嵌合させることで、回転板４
０が車輪１３に圧着される。これにより、杆体２７、２
７…が車輪１３とともに回転され、杆体２７の着座部材
２７ｂが段差に係合されて、車体１０が段差を乗り越え
ることができる。また、平坦地での移動においては、押
圧手段６０を停止すると、バネ４４、４４…の弾性力に
より回転板４０は車輪１３から離間される。これによ
り、平坦地の走行では、杆体２７、２７…が静止した状
態で車輪１３のみが回転される。

【００２１】以上説明したように、上記の走行機構によ
れば、第１実施例と同じ効果が得られるとともに、平坦
地の走行においては車輪１３のみが回転されることか
ら、駆動源３５にかかる負荷が軽減される。

【００２２】また、第２実施例に関しては、図６に示す
ような変形例も考えられる。この走行機構は、車輪１３
に連動して回転する円筒状の板体６６に回転板４０を着
脱自在とした点のみが異なり、他は第２実施例と同様に
構成され、第２実施例と同じ効果が得られる。

【００２３】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ものではなく、複数本の杆体を車輪とともに回転させつ
つ偏心カムによってその先端部を出没させるように構成
する限りにおいては種々の設計的な変更が可能である。
たとえば、上記実施例では、車輪を駆動軸により駆動す
る構成としたが、例えば車椅子のように車輪を手動によ
り回転させる場合にも適用可能である。また、車輪側部
に配設される杆体の本数およびカムの形態は、想定され
る段差の形態に応じて適宜変更可能である。さらに、カ
ムの周面に摺接する杆体の基端部を摩耗から防ぐために
基端部にカム周面を転動するローラを設けるような構成
も考えられる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の走行機構
によれば、偏心カムを所望の姿勢に保持することで、段
差を乗り越えるときには段差の位置で杆体を突出させ、
平坦地を走行するときには地面方向の杆体を車輪の内方
に没入させられる。これにより、段差等のある不整地に
おいて杆体を段差に係合させることで移動可能であると
ともに、平坦地においては通常の車輪と同様に走行を行
ない得る。特に、請求項２記載の走行機構によれば、杆
体が取り付けられた回転板が車輪に着脱自在であること
で、平坦地の走行においては車輪のみが回転されること
から、駆動源にかかる負荷が低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の走行形態を示す断面図で
ある。

【図２】同実施例の走行機構を示す断面図である。

【図３】同実施例における杆体の支持構造を示す斜視図
である。

【図４】本発明の第２実施例を示す断面図である。

【図５】同実施例の杆体、固定部材および回転板の接合
構造を示す断面図である。

【図６】同実施例の変形例を示す断面図である。

【図７】従来の移動機構の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１ 駆動軸（車軸） １３ 車輪 ２６ 偏心カム ２７ 杆体 ２９、５３ バネ（付勢部材） ４０ 回転板 Ｌ 段差

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 段差を乗り越えて走行可能な走行機構で
   あって、 車軸に取り付けられた車輪と、 該車輪の側部に隣接して前記車軸に装着された偏心カム
   と、 該偏心カムの周囲に放射状に設けられるとともに前記車
   輪とともに回転可能かつ車輪の半径方向に変位可能に保
   持され、それらの基端部がそれぞれ前記偏心カムの周面
   に摺接するとともに先端部が前記段差に係合し得る複数
   本の杆体と、 該杆体を前記偏心カム側に付勢してそれら杆体の基端を
   それぞれ前記偏心カムの周面に当接させる付勢部材とを
   具備してなり、 前記偏心カムはその姿勢を変更するべく前記車軸を中心
   として回転可能かつ所望の姿勢で前記車輪および前記杆
   体に対して相対回転不能に保持可能とされ、 前記杆体は前記車輪とともに回転しつつ前記偏心カムの
   保持姿勢に対応して車輪の半径方向に変位させられてそ
   れらの先端部が車輪の外周面から出没可能とされている
   ことを特徴とする走行機構。
2. 【請求項２】 前記車輪と前記偏心カムとの間に前記車
   輪に対して着脱自在な回転板を設けて、該回転板に前記
   各杆体を取り付けてなることを特徴とする請求項１記載
   の走行機構。