JPS6361209B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、コンピユータ等による制御で自動走
行させるのに適した全方向移動車の駆動機構に関
するものである。

［従来の技術］ 第１図に示すように、移動車に全方向移動機構
を設けると、車体の向きを変えることなく移動車
を任意の方向に移動させることができる。第１図
は全方向移動車の基本的構成を示すもので、車体
１の４隅にステアリング軸２を回転可能に取付
け、このステアリング軸２の下端から側方に突出
する車輪軸３に、上記ステアリング軸から側方に
偏寄した位置において接地する車輪４を取付けて
いる。また、ステアリング軸２の上端には鎖車５
を取付け、各鎖車間にモータ６によつて駆動され
るチエーン７を巻掛けている。

このような構成を有する全方向移動車は、モー
タ６の駆動により全車輪を同時に一定方向に向け
ることができ、従つて車体の向きを変えることな
く、移動車を前後左右及び任意の斜め方向に移動
させることができる。

しかしながら、この全方向移動車は斜めに曲つ
た通路を走行する場合にも車体の向きを進行方向
に変えることができず、従つて移動車に自由な動
きを行わせるためには車体の向きを自由に変える
機能をもたせることが必要となる。

このような機能を持たせた全方向移動車は、例
えば特公昭43−30337号公報等により既に知られ
ている。これは、複数の走行動作形態、即ち、車
体の向きを変えることなく、全車輪を同一方向に
向けて、任意の方向へ走行できるようにした動作
形態（以下、全方向モードという。）、通常の自動
車と同様に後輪を直進方向に向けて固定し、前輪
を同一方向に向けて任意に操舵できるようにした
動作形態（以下、自動車モードという。）、及び各
車輪軸を車体の中心に向けて固定し、車輪をその
中心のまわりに回転させるようにした動作形態
（以下、回転モードという。）の３モードに切換可
能に構成したものである。

しかるに、このようなモードの切換えを可能に
した全方向移動車において、通常の自動車と同様
に、前２輪または後２輪を走行駆動装置に接続し
て、それらを動輪とした場合には、前後及び左右
方向の走行に際して動輪の配置が不平等となり、
従つて通常は一方向へのみ前進する進行形態をと
らざるを得ず、全方向移動機構の特性を十分に生
かすことができない。

また、各方向への走行に対する動輪配置を平等
にするため、全４輪を走行駆動装置に接続して動
輪とすると、車体重量の増加、それに伴う積載ス
ペースの減少、機構や部品の増加に伴う信頼性の
低下、駆動装置及びその駆動制御機器の増加に伴
うコスト高、センサの増加に伴う信頼性の低下、
内外輪差を解消するための制御の複雑化等の問題
が生じることになる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、前述したモードの切換えを可
能にした全方向移動車において、数少ない動輪が
前後及び左右方向への走行に際して同等に機能す
るように配置し、それらを移動体の進行方向にか
かわらず同等の制御手段で進行させることができ
ると共に、３つのモードの走行に必要な手段を、
各車輪に可及的均一に配設した駆動機構を提供す
ることにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明の駆動機構
は、車体の４隅にステアリング軸を回転可能に取
付け、このステアリング軸の下端から側方に突出
する車輪軸に、上記ステアリング軸から側方に偏
寄した位置において接地する車輪を取付け、これ
によつて、上記全方向モード、自動車モード及び
回転モードの切換えを可能にした全方向移動車に
おいて、対角側に位置する一対の車輪を駆動用モ
ータに接続して、それらを動輪とし、他の対角側
に位置する一対の車輪を駆動用モータに接続しな
い従輪とし、かつこれらの動輪及び従輪を同じ向
きに保つてそれらのステアリング軸を同方向に回
転させる操舵回転手段と、１個の動輪及び２個の
従輪のステアリング軸を上記操舵回転手段に対し
て係脱するクラツチ手段と、これらの動輪及び従
輪の車輪軸を車体の中心に向く位置でロツクする
ロツク手段とを設けたことにより構成している。

［作用及び効果］ 動輪の数を比較的数の少ない２個としているた
め、全方向移動車の構成が単純化されると同時
に、動輪の配置が、全方向、自動車及び回転とい
う３つのモードのいずれのモードにおいても前後
及び左右方向への走行に対して可及的に平等化さ
れ、従つてそれらの動輪を移動体の進行方向にか
かわらず同等の制御手段で制御して進行させるこ
とが可能となり、制御アルゴリズムが非常に簡単
化される。このような駆動機構は、全方向移動機
構の特性に極めてよくマツチしたものである。

また、上記３つのモードでの走行を行うために
は、動輪及び従輪のステアリング軸を同方向に回
転させる操舵回転手段と、３つの車輪のステアリ
ング軸を操舵回転手段に対して係脱するクラツチ
手段と、これらの車輪軸が車体の中心に向く位置
でロツクするロツク手段とを設ける必要がある
が、これらのクラツチ手段とロツク手段とを１個
の動輪と２個の従輪に設けて、３つのモードでの
走行に必要な手段を各車輪に可及的均一に配設し
たことにより、２個の動輪と１個の従輪とにこれ
らの手段を設けた場合に比べて動輪と従輪を近似
した条件で操舵することができる。

［実施例］ 第２図は本発明の第１実施例の構成を示す概略
図で、車体の５０の４隅のステアリング軸の上端
にステアリング用鎖車５１ａ〜５１ｄを固定し、
また一対の対角側に位置するステアリング軸の中
心を貫通した車輪の駆動軸の上端に車輪駆動用の
傘歯車５２ａ，５２ｄを固定し、上記各鎖車５１
ａ〜５１ｄ及び駆動用鎖車５３にチエーン５４を
巻掛けて、駆動用鎖車５３にモータ５５で駆動さ
れるウオーム５６から回転を伝達するように構成
している。上記鎖車５１ａ〜５１ｄ，５３及びチ
エーン５４等は、全車輪を同じ向きに保つてそれ
らのステアリング軸を同時に回転させるための操
舵回転手段の一例であり、他の適宜手段を採用す
ることもできる。また、上記車輪駆動用の傘歯車
５２ａ，５２ｄには、車輪駆動用モータ５７によ
りデフアレンシヤルギヤ５８を介して駆動される
伝動軸５９，６０上の傘歯車６１，６２によつて
回転が伝達されるように構成している。

第３図は、上記第２図の全方向移動車に装設し
ている動輪の構成例を示すもので、車体５０に回
転自在に支持されたステアリング軸６５の下端に
車輪軸６６を支持させ、前記実施例の場合と同様
にして車輪６７を取付けると共に、ステアリング
軸６５を貫通する駆動軸６８によりその車輪６７
を駆動するように構成し、また駆動軸６８の上端
は前記伝動軸から傘歯車６２，５２ｄを介して回
転が伝達されるように構成している。

上記ステアリング軸６５の上部に設けたステア
リング用鎖車５１，５１ｄは、流体圧や電磁力の
作用によるクラツチ手段７０でステアリング軸６
５と一体的に結合されるものであり、ステアリン
グ軸６５には鎖車５１の所要位置に設けた溝７１
に係合する係合子７２を出没自在に配設してい
る。また、ステアリング軸６５自体は車体５０に
設けた流体圧作動または電磁力作用のロツク手段
７３により車体５０にロツクされるもので、上記
ロツク手段７３としてはステアリング軸６５の所
要位置に設けた溝７４に係合する係合子７５を配
設している。なお、上記クラツチ手段７０を、図
示したようにシリンダ７６への流体圧の供給によ
るピストン７７の駆動により動作させる場合、あ
るいは電磁力で動作させる場合において、そのク
ラツチ手段に対する流体または電気の供給は、ス
テアリング軸６５の回転範囲が直進方向に対して
±90゜の比較的小さい範囲内であるため、可撓パ
イプまたは電気的導線によつて車体側と直接的に
連結して行うことができる。

上記第３図の動輪は、第２図における動輪の一
方（ここではステアリング用鎖車５１ｄを備えた
動輪）の構成を示すもので、他方の動輪について
は、上記クラツチ手段７０を設けることなくステ
アリング軸６５に鎖車５１ａを直接的に固定し、
またロツク手段７３も設ける必要がない。勿論、
移動車の従輪においては駆動軸６８等からなる駆
動系を具備しない。

従つて、上記クラツチ手段７０は移動車の３つ
の車輪について設けることになるが、それらのク
ラツチ手段７０における前記係合子７２と溝７１
は、全車輪が同じ方向に向いた状態において係脱
するように配設される。また、上記ロツク手段７
３は、同様に３つの車輪について設けるが、それ
らの３つの車輪の車輪軸６６が車体５０の中心に
向く位置、及び後２輪が車体を直進させる方向に
向く位置でステアリング軸６５を車体にロツクで
きるように、前記溝７４が配設される。

このような構成を有する全方向移動車において
は、次のような操作により、全方向モード、自動
車モード、及び回転モードにおいて駆動すること
ができる。

第４図Ａ〜Ｅは、これらの各モードに設定する
方法をクラツチ手段７０及びロツク手段７３との
関連において示すもので、溝７１と係合子７２を
もつたクラツチ手段７０及び溝７４と係合子７５
をもつたロツク手段７３を模式的に示すと共に、
車輪６７の向きを両方向矢印によつて示してい
る。

第４図Ａの直進状態においては、各クラツチ手
段７０によりステアリング用鎖車５１ｂ〜５１ｄ
をそれぞれのステアリング軸６５と連結し、この
状態でモータ５５の駆動によりステアリング用鎖
車５１ａ〜５１ｄを回転させて各車輪６７を直進
方向に向け、後２輪のステアリング軸をロツク手
段７３によりロツクしている。

全方向モードに切換えるには、上記第４図Ａの
直進状態からロツク手段７３の係合を解除すれば
よく、これによつて同図Ｂに示すように各車輪を
同一方向に向けたままで任意の方向に変向するこ
とが可能となり、車体５０の向きを変えることな
く移動車を任意の方向へ走行させることができ
る。即ち、クラツチ手段７０によつてステアリン
グ用鎖車５１ｂ〜５１ｄがステアリング軸６５と
連結しているので、モータ５５の駆動によりウオ
ーム５６、鎖車５３、チエーン５４を介して各ス
テアリング用鎖車５１ａ〜５１ｄを同時に回転さ
せることができる。

また、自動車モードでは、第４図Ａの直進状態
から後２輪のクラツチ手段のみについてそれらの
係合を解除すればよく、これによつて第４図Ｃの
ように前２輪のみをステアリング用モータ５５で
任意の方向に向けて自動車と同様な前進及び後進
を行わせることができ、図における左右方向にも
同様の操舵によつて走行させることができる。

回転モードによつて移動体の車体を一定位置で
回転させる場合には、まず、第４図Ｄに示すよう
に各ロツク手段７３を解除すると共に各クラツチ
手段７０を接続状態としてステアリング用モータ
５５を駆動し、ステアリング用鎖車５１ｂ，５１
ｃで変向される車輪６７の車輪軸６６を車体５０
の中心に向ける。次いで、ステアリング用鎖車５
１ｂ，５１ｃとそれらのステアリング軸６５の間
のクラツチ手段７０を切ると共に、それらのステ
アリング軸をロツク手段７３によつてロツクし、
この状態でステアリング用モータ５５を駆動し
て、第４図Ｅに示すようにステアリング用鎖車５
１ａ，５１ｄのみを回転させ、それらの車輪の駆
動軸６６を車体５０の中心に向けた後、ステアリ
ング用鎖車５１ｄを取付けたステアリング軸をロ
ツク手段７３によりロツクする。

第５図に示す本発明の第２実施例は、上記第１
実施例の場合と同様に、車体８０の４隅の第１ス
テアリング用鎖車８１ａ〜８１ｄ及び第１駆動用
鎖車８２にチエーン８３を巻掛けて、その駆動用
鎖車８２に第１ステアリング用モータ８４で駆動
されるウオーム８５から回転を伝達し、また一対
の対角側に位置するステアリング軸の中心を貫通
した車輪の駆動軸の上端に車輪駆動用の傘歯車８
６ａ，８６ｄを固定し、これを図示しない車輪駆
動用モータにより適宜デフアレンシヤルギヤを介
して駆動するように構成している。上記ステアリ
ング用モータ８４によつて第１ステアリング用鎖
車８１ａ〜８１ｄを回転させる機構は、全車輪を
同じ向きに保つてそれらのステアリング軸を同時
に回転させる第１の操舵回転手段の一例であり、
他の手段を採用することもできる。さらに、この
第２実施例においては、一対の対角側に位置する
第１ステアリング用鎖車８１ｂ，８１ｃと一体的
に設けた第２ステアリング用鎖車８７ｂ，８７ｃ
及び第２駆動用鎖車８８にチエーン８９を巻掛
け、その駆動用鎖車８８に第２ステアリング用モ
ータ９０で駆動されるウオーム９１から回転を伝
達するように構成した第２の操舵回転手段を備え
ている。

第６図は、上記第５図の全方向移動車に装設し
ている従輪（ステアリング用鎖車８１ｂ，８１ｃ
を備えた従輪）の構成を示すもので、車体８０に
回転自在に支持されたステアリング軸９５の下端
に車輪軸９６を支持させ、その車輪軸９６に、ス
テアリング軸９５から側方に偏寄した位置におい
て設置する車輪９７を取付けている。上記ステア
リング軸９５の上部に嵌設した第１及び第２ステ
アリング用鎖車８１，８１ｂまたは８１ｃ，８
７，８７ｂまたは８７ｃは、流体圧や電磁力の作
用によるクラツチ手段９８及びロツク手段兼用の
クラツチ手段９９でステアリング軸９５と一体的
に結合されるものであり、この実施例ではステア
リング軸９５上に鎖車８１，８７の所要位置に設
けた溝１００，１０１に対して係合する係合子１
０２，１０３を設け、これらの係合子をシリンダ
１０４，１０５への流体圧の供給によるピストン
１０６，１０７の駆動により溝１００，１０１に
突出係合させるように構成している。なお、図
中、１０８，１０９は独立懸架用のばねである。

前述したように、上記第６図の従輪は、第５図
におけるステアリング用鎖車８１ｂ，８１ｃを備
えた従輪の構成を示すものであるが、第５図の動
輪については、上記従輪のステアリング軸９５の
中心を貫通する軸１１０を車輪９７の駆動軸とし
て第３図の場合の同様な駆動系を設ける必要があ
り、一方、第２ステアリング用鎖車８７は設けな
い。さらに、ステアリング用鎖車８１ａを備えた
動輪においては、クラツチ手段９８を設けること
なくステアリング軸９５を第１ステアリング用鎖
車８１ａと一体的に連結して構成し、ステアリン
グ用鎖車８１ｄを備えた動輪においては第３図の
ロツク手段７３と同様のロツク手段１１１（第７
図参照）を車体８０とステアリング軸９５との間
に配設する。

従つて、上記移動車においては、３つの車輪に
おけるステアリング軸９５にクラツチ手段９８で
連結される第１ステアリング用鎖車８１を設ける
ことになるが、それらのクラツチ手段９８におけ
る係合子１０２と溝１００は、３つの車輪が同じ
方向に向いた状態において係脱するように配設さ
れ、また一対の対角側に設けた２つの従輪におけ
るステアリング軸９５と第２ステアリング用鎖車
８７の間の第２のクラツチ手段９９も、同様に両
従輪が同じ方向に向いた状態において係脱するよ
うに配設される。さらに、上記第２のクラツチ手
段９９を備えない後輪のステアリング軸９５を車
体８０にロツクするロツク手段１１１は、車輪９
７が直進方向に向いた状態において係合子が溝に
係合するように配設される。

このような構成を有する全方向移動車において
は、第７図Ａ〜Ｄに模式的に示すような操作によ
つて、全方向モード、自動車モード、及び回転モ
ードの切換えを行うことができる。

即ち、第７図Ａの直進状態においては、第１ス
テアリング用鎖車８１ｂ〜８１ｄをクラツチ手段
９８によつてステアリング軸９５と連結している
が、この状態で第１ステアリングモータを回転さ
せれば、同図Ｂに示すように、各車輪を同一方向
に向けたままで任意の方向に変向することがで
き、即ち全方向モードで車体８０の向きを換える
ことなく任意の方向へ移動車を走行させることが
できる。

また、自動車モードでは、第７図Ａの直進状態
から後２輪の第１ステアリング用鎖車８１ｃ，８
１ｄをクラツチ手段９８の解除によつてステアリ
ング軸９５と非連結状態にすると同時に、後２輪
について第２ステアリング用鎖車８７ｂをクラツ
チ手段９９によりステアリング軸９５に連結して
ロツクすると共に、他方の後輪のステアリング軸
９５をロツク手段１１１により車体８０にロツク
する。これにより、第７図Ｃに示すように、第１
ステアリング用モータの駆動で前２輪のみの向き
を自由に変えることが可能となり、第１実施例と
同様に車体８０を前後左右に自動車モードで走行
させることができる。

さらに、回転モードで移動体の車体８０を一定
位置において回転させるには、第７図Ａの状態か
ら第１ステアリング用モータを駆動して、第１ス
テアリング用鎖車８１ａ，８１ｄにより変向され
る車輪９７の車輪軸９６を車体８０の中心に向
け、この状態で第１ステアリング用鎖車８１ｂ，
８１ｃのクラツチ手段９８を切ると同時に、第２
ステアリング用鎖車８７ｂ，８７ｃをクラツチ手
段９９でステアリング軸９５と連結し、第２ステ
アリング用モータの駆動によつて、第７図Ｄに示
すようにそれらの車輪の車輪軸９６を車体８０の
中心に向け、第２ステアリング用モータの駆動を
停止すると、従輪のステアリング軸９５が第２の
クラツチ手段９９，９９でロツクされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は全方向移動車の基本的構成を示す斜視
図、第２図は本発明の第１実施例の概要を示す平
面図、第３図はその動輪の構成を示す断面図、第
４図Ａ〜Ｅは上記第１実施例の車輪を各種モード
に設定する方法についての模式的説明図、第５図
は本発明の第２実施例の概要を示す平面図、第６
図はその従輪の構成を示す断面図、第７図Ａ〜Ｄ
は上記第２実施例の車輪を各種モードに設定する
方法についての模式的説明図である。 １０，５０，８０……車体、２６，６５，９５
……ステアリング軸、２７，６６，９６……車輪
軸、２８，６７，９７……車輪、２０，２１，５
７……モータ、７０，９８，９９……クラツチ手
段、７３，１１１……ロツク手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車体の４隅にステアリング軸を回転可能に取
   付け、このステアリング軸の下端から側方に突出
   する車輪軸に、上記ステアリング軸から側方に偏
   寄した位置において接地する車輪を取付け、これ
   によつて、車体の向きを変えることなく全車輪を
   同一方向へ向けて任意の方向に走行可能な全方向
   モードと、進行方向左右の一対の車輪を直進方向
   に固定して他の一対の車輪を同一方向に任意に操
   舵できる自動車モードと、車輪軸を車体の中心に
   向けて固定した回転モードとに切換可能に構成し
   た全方向移動車において、対角側に位置する一対
   の車輪を駆動用モータに接続して、それらを動輪
   とし、他の対角側に位置する一対の車輪を駆動用
   モータに接続しない従輪とし、かつこれらの動輪
   及び従輪を同じ向きに保つてそれらのステアリン
   グ軸を同方向に回転させる操舵回転手段と、１個
   の動輪及び２個の従輪のステアリング軸を上記操
   舵回転手段に対して係脱するクラツチ手段と、こ
   れらの動輪及び従輪の車輪軸を車体の中心に向く
   位置でロツクするロツク手段とを設けた、ことを
   特徴とする全方向移動車の駆動機構。