KR20100007858A

KR20100007858A - 전방향 구동 장치 및 그것을 이용한 전방향 이동차

Info

Publication number: KR20100007858A
Application number: KR1020097021657A
Authority: KR
Inventors: 도루 다케나카; 마코토 히라노; 히데하루 이즈미; 가즈야 구와바라; 다이지 고야마; 신이치로 고바시
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2010-01-22
Also published as: EP2138379B1; CN101663194B; US20100096905A1; JPWO2008132779A1; EP2138379A1; JP5358432B2; US8342270B2; WO2008132779A1; CN101663194A; EP2138379A4; KR101113927B1

Abstract

전동 모터 등의 구동원에 대한 파워 소스의 공급을 복잡화하지 않고, 전방향 구동 장치의 내구성, 보수성을 향상시킨다.

전방향 구동 장치를 접선에 직교하는 단면의 중심 둘레로 회전 가능한 무단 환상체로 이루어지는 주륜(2)과, 주륜(2)의 중심축 둘레의 회전력 및 접선에 직교하는 단면의 중심 회전의 회전력을 발생시키기 위한 전동 모터(5R, 5L)와, 전동 모터(5R, 5L)의 회전력을 주륜(2)의 중심축선(B) 둘레의 회전력과 단면 중심(C) 둘레의 회전력으로 각각 변환하는 구동력 변환 수단(프리 롤러(3R, 3L)를 구비한 회전 부재(4R, 4L))를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

전방향 구동 장치 및 그것을 이용한 전방향 이동차{Omnidirectional driver and omnidirectional vehicle employing it}

본 발명은 전방향(全方向) 구동 장치 및 그것을 이용한 전방향 이동차에 관한 것이다.

바닥면 위를 자유롭게 돌아다닐 수 있는 전방향 이동차의 구동 장치로서 회전 구동되는 휠의 외주의 복수개소에 각각 접선 방향의 축부를 가지며, 그 축부의 각각에 통형 분할 슬리브가 휠 접선축선 둘레로 회전 가능하게 설치되며, 인접하는 통형 분할 슬리브끼리 회전력 전달 관계로 서로 연계되어 있고, 휠에 내장된 전동 모터에 의해 통형 분할 슬리브를 휠 접선축선 둘레로 회전 구동하는 것이 있다(예컨대, 특허 문헌 1).

이 구동 장치에 의하면, 휠의 회전에 의해 통형 분할 슬리브의 접지면에 전후 방향(휠 회전 방향)의 구동력이 작용하고, 통형 분할 슬리브 자체의 회전에 의해 통형 분할 슬리브의 접지면에 좌우 방향(통형 분할 슬리브의 회전 방향)의 구동력이 작용하게 되어 양 구동력의 비율을 적절하게 제어하면, 전방향으로의 이동이 가능하다.

그러나, 이 종래 기술에 의하면, 휠의 외주에 놓인 축부로부터 지지된 통형 분할 슬리브에 회전력을 주기 위한 전동 모터는, 휠에 탑재되어 휠과 함께 일체 회전시켜야 한다. 이에 따라, 휠 외부에 설치되는 전원으로부터 전동 모터에 전력을 공급하는 기구가 복잡화되고, 유지보수도 번거로워진다.

이에 대해, 전원을 휠에 탑재하면, 전동 모터나 동력 전달 기구가 휠에 장착됨으로써 휠의 콤팩트한 설계가 더욱 어려워지고, 게다가, 휠 중량도 무거워진다.

<특허 문헌 1> 일본 특허 제3820239호 공보

이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 전동 모터 등의 구동원에 대한 파워 소스의 공급을 복잡하게 하지 않고, 내구성, 보수성이 뛰어나며, 회전부(이동부)의 중량 증가를 초래하지도 않는 콤팩트 설계자유도가 높은 전방향 구동 장치 및 그것을 이용한 전방향 이동차를 제공함에 목적이 있다.

본 발명에 의한 전방향 구동 장치는 베이스와, 상기 베이스에 서로 동축적으로 회전 가능하게 지지되는 제1 구동력 전달체 및 제2 구동력 전달체와, 상기 제1 및 제2 구동력 전달체를 각각 회전 구동하는 제1 및 제2 구동 유니트와, 상기 제1 구동력 전달체에 회전 가능하게 지지되고, 제1 동심원을 따라 배치되며, 또한 그 제1 동심원의 반경 방향에 대해 소정의 각도를 이루는 회전축선을 가지는 복수의 제1 프리 롤러와, 상기 제2 구동력 전달체에 회전 가능하게 지지되고, 제2 동심원을 따라 배치되며, 또한 그 제2 동심원의 반경 방향에 대해 소정의 각도를 이루는 회전축선을 가지는 복수의 제2 프리 롤러와, 비교적 고강성의 환상(環狀)부재 및 그 환상 부재에 외장(外裝)된 플렉서블한 무단통형상체를 가지며, 상기 제1 프리 롤러 및 상기 제2 프리 롤러에 의해 걸어맞춤되는 주륜(主輪)을 가지며, 각 프리 롤러의 횡력이 상기 주륜에 전달되고, 상기 주륜의 둘레방향을 따르는 둘레방향 운동 및 상기 무단통형상체의 환상 중심선 둘레의 회전 운동을 일으키는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 다른 측면에 의한 전방향 구동 장치는 베이스와, 상기 베이스에 회전 가능하게 지지되는 구동력 전달체와, 상기 구동력 전달체를 회전 구동하는 구동 유니트와, 상기 구동력 전달체에 회전 가능하게 지지되고, 동심원을 따라 배치되며, 또한 그 동심원의 반경 방향에 대해 소정의 각도를 이루는 회전축선을 가지는 복수의 프리 롤러와, 상기 프리 롤러에 의해 걸어맞춤되는 환상부재를 가지는 주륜을 가지며, 각 프리 롤러의 횡력이 상기 주륜으로 전달됨으로써 상기 구동력 전달체의 회전 운동을 상기 주륜으로 전달하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 또한 상기한 바와 같은 전방향 구동 장치를 구비하고, 이송 대상의 하중을 지지하는 하중 지지부를 상기 기체에 설치한 것을 특징으로 하는 전방향 이동차도 제공한다.

본 발명에 의한 전방향 구동 장치에 의하면, 좌우의 회전 부재(구동력 전달체)를 구동 수단에 의해 동일 방향 및 동일 속도로 회전시키면, 프리 롤러를 통해 주륜은 좌우의 회전 부재와 회전 방향과 동일한 방향으로 회전(대칭축 둘레 회전=중심 축선(B) 둘레 회전)하여 전후 방향의 구동력을 주륜의 접지면에 작용시킨다. 좌우의 회전 부재를 구동 수단에 의해 서로 다른 방향, 또는(및) 서로 다른 속도로 회전시키면, 프리 롤러가 주륜의 중심축선(B) 둘레의 회전 방향에 대해 경사져서 주륜에 접해 있기 때문에, 프리 롤러의 경사 각도에 따른 분력이 주륜의 외표면에 작용하고, 주륜은 원형 횡단면 형상의 중심을 중심으로 하여 회전(단면 중심 둘레의 회전=중심축선(C) 둘레의 회전)하고, 좌우 방향의 구동력을 주륜의 접지면에 작용시킨다. 따라서, 구동 수단에 의해 좌우의 회전 부재의 회전 방향, 회전 속도를 개별적으로 제어함으로써 전후 방향의 구동력과 좌우 방향의 구동력의 합성에 의해 전방향으로 구동력을 발생시킬 수 있다.

좌우의 회전 부재를 개별적으로 회전 구동하는 구동 수단은 모두 베이스측에 설치되기 때문에, 그 구동 수단에 대한 전력 공급 등의 파워 소스의 공급을 복잡하게 하지 않고도 내구성, 보수성이 뛰어나고 이동부의 중량 증가를 초래하지 않으며, 또한 콤팩트 설계 자유도가 높다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 상기 주륜이 상기 양 구동력 전달체에 대해 동축을 이룬다. 무단통형상체는 엘라스토머 재료로 이루어지는 것이 바람직하나, 주륜이 환상 부재와, 상기 환상 부재에 회전 가능하게 외장된 서로 별체(別體)를 이루는 복수의 슬리브를 가지는 것이어도 무방하다. 즉, 무단통형상체로서, 비교적 경질의 환상부재에 회전 가능하게 외장된 서로 별체를 이루는 복수의 슬리브를 이용할 수도 있다. 그러한 경우, 상기 주륜에 대해, 항상 적어도 하나의 상기 제1 프리 롤러 및 적어도 하나의 상기 제2 프리 롤러에 구름접촉시키면, 주륜에 대해 항상 구동력이 작용하여 공(空)슬라이딩의 발생을 회피할 수 있다. 혹은 제1 프리 롤러 및 상기 제2 프리 롤러의 수가 각각 주륜의 슬리브수 보다 많은 것이 바람직하다.

상기 제1 및 제2 구동력 전달체를 상기 주륜을 향해 탄성 가압하기 위한 탄성적 장치를 가지게 하면, 주륜과 프리 롤러와의 구름접촉을 확실하게 할 수 있다. 상기 제1 프리 롤러 및 상기 제2 프리 롤러가 상기 주륜의 내주부에 대해 경사방향으로부터 걸어맞춤시키면, 주륜이 프리 롤러에 의해 축지지되어 주륜을 위한 베어링이 불필요하게 된다.

본 발명에 의한 전방향 이동차는 제1 프리 롤러가, 상기 구동 대상으로서의 노면 또는 바닥(floor)면에 걸어맞춤됨으로써 구동력을 얻을 수도 있지만, 구체(球體)를 통해 구동력을 얻을 수도 있다.

도 1은 본 발명에 의한 전방향 구동 장치의 일실시 형태를 나타내는 정면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 전방향 구동 장치의 일실시 형태의 주요부위의 사시도이다.

도 3은 본 실시 형태의 전방향 구동 장치에 사용되는 주륜의 일부 파단 사시도이다.

도 4는 대칭축의 축방향에서 본 주륜과 프리 롤러의 관계를 나타내는 설명도이다.

도 5는 주륜의 중심에서 직경 방향으로 본 주륜과 프리 롤러의 관계를 나타내는 설명도이다.

도 6은 본 발명의 장치의 원리를 나타내는 모델도이다.

도 7은 도 1, 2에 나타낸 실시 형태의 전방향 구동 장치를 이용한 전방향 이동차의 일실시 형태를 나타내는 개략 측면도이다.

도 8은 도 1, 2에 나타낸 실시 형태의 전방향 구동 장치를 이용한 전방향 이동차의 다른 실시 형태를 나타내는 개략 정면도이다.

도 9는 도 1, 2에 나타낸 실시 형태의 전방향 구동 장치를 사용한 전방향 이동차의 또 다른 실시 형태를 나타내는 개략 확대 정면도이다.

도 1O은 도 9에 나타난 전방향 구동 장치에 사용되는 주륜을 나타내는 개략 단면도이다.

도 11은 본 발명에 의한 전방향 구동 장치 및 전방향 이동차의 다른 실시 형태를 나타내는 개략 측면도이다.

<부호의 간단한 설명>

1 전방향 구동 장치

2 주륜

3R, 3L 프리 롤러

4R, 4L 회전 부재

5R, 5L 전동 모터

7 베이스

8 압축 코일 스프링

12 주행용 구체

13 전방향 이동차

22 환형 축체

25 슬리브

본 발명에 따른 전방향 구동 장치의 일실시 형태를 도 1∼ 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

본 실시 형태의 전방향 구동 장치(1)는 베이스(7)와, 좌우의 회전 부재(구동력 전달체)(4R, 4L)와, 프리 롤러(3R, 3L) 및 주륜(2)을 가진다. 베이스(7)는 고정측 부재(7A)와, 고정측 부재(7A)에 힌지축(71)에 의해 힌지 접속된 가동측 부재(7B)를 가지는 요크형으로 되어 있다.

고정측 부재(7A)는 지지축(6R)에 의해 우측의 회전 부재(4R)를 회전 가능하게 지지하고 있다. 가동측 부재(7B)는 지지축(6L)에 의해 좌측의 회전 부재(4L)를 회전 가능하게 지지하고 있다. 이에 따라, 좌우의 회전 부재(6R, 6L)는 소정의 축선 방향 간격(좌우 방향 간격)을 두고, 베이스(7)에 서로 동일한 중심축선(A) 둘레로 각각 회전 가능하게 설치된다.

회전 부재(4R, 4L)에는 풀리(9R, 9L)(또는 스프로켓)가 일체로 형성되어 있다. 베이스(7)에는 2개의 전동 모터(5R, 5L)가 설치되어 있다. 전동 모터(5R)는 벨트(10R)(또는 링크체인)에 의해 풀리(9R)와 구동 연결되어 풀리(9R)를 회전 구동한다. 전동 모터(5L)는 벨트(1OL)(또는 링크체인)에 의해 풀리(9L)와 구동 연결되어 풀리(9L)를 회전 구동한다.

베이스(7)에는 도시하지 않았지만, 전동 모터(5R, 5L)의 전원으로서 재충전 가능한 밧데리 전원이 탑재된다.

회전 부재(4R, 4L)는 서로 대향하는 측에 원뿔대형 테이퍼 외주면(41R, 41L)을 가진다. 회전 부재(4R)의 테이퍼 외주면(41R)에는 복수개(예컨대 8개)의 프리 롤러(3R)가 각각 브래킷(42R)에 의해 회전 부재(4R)의 회전축선에 관한 동심원상에 위치하도록, 회전 부재(4R)의 원주 방향으로 등간격으로 각각 회전 가능하게 설치되어 있다. 회전 부재(4L)의 테이퍼 외주면(41L)에는 복수개(예컨대 8개)의 프리 롤러(3L)가 각각 브래킷(42L)에 의해, 마찬가지로 회전 부재(4L)의 회전축선에 관한 동심원상에 위치하도록, 회전 부재(4L)의 원주 방향으로 등간격으로 각각 회전 가능하게 설치되어 있다.

주륜(2)은 타이어용 고무 등 고무나 고무상의 물성을 나타내는 수지(고무 유사 물질)와 같이, 탄성적으로 휘는 고무상 탄성체에 의해 환상으로 구성되고, 중실 혹은 중공으로 원형의 횡단면 형상을 가진다. 주륜(2)은 이 원형의 횡단면 형상의 중심(단면 중심)(C)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있다.

주륜(2)의 외표면에 그리드홈이 형성되어 있는 경우, 엄밀하게는 주륜(2)의 횡단면 형상(외곽)은 원형이 되지 않지만, 주륜(2)의 횡단면 형상은 그 횡단면 형상의 중심(C)을 중심으로 하여 회전 가능하면 되므로, 여기서는 그리드홈이 형성된 것도 원형이라 한다.

주륜(2)은 좌우의 회전 부재(4R, 4L) 사이에 배치되고, 그 주륜(2)의 중심축선(대칭축) 양측(좌우 양측)으로부터 좌우의 회전 부재(4R, 4L)의 프리 롤러(3R, 3L)에 의해 끼워지게 하여 좌우의 회전 부재(4R, 4L)의 중심축선(A)과 동일한 중심 축선(B)(대칭축) 둘레로 회전 가능하게 지지되어 있다.

베이스(7)의 고정측 부재(7A)와 가동측 부재(7B) 사이에는 압축 코일 스프링(8)이 설치되어 있다. 압축 코일 스프링(8)은 탄성가압 수단이고, 베이스(7)의 다리부(축지지부)를 이루는 고정측 부재(7A)와 가동측 부재(7B)를 서로 접근 방향으로 탄성 가압한다. 이에 따라, 프리 롤러(3R, 3L)가 주륜(2)의 외표면을 향해 탄성 가압되고, 프리 롤러(3R, 3L)가 주륜(2)의 외표면에 마찰력에 의해 운동(회전)을 주륜(2)에 전달하는 토크 전달 관계로 접촉한다. 본 실시예의 경우, 주륜(2)의 환상축선에 직교하는 단면에서 보았을 때, 주륜(2)의 내주측 방향으로부터, 양 프리 롤러(3R, 3L)가 주륜(2)에 접촉되어 있다. 주륜(2)이 양 프리 롤러(3R, 3L)만으로 지지되기 위해서는 양 프리 롤러(3R, 3L)는 주륜(2)의 횡방향이 아닌, 내주측에 접촉할 필요가 있고, 또한 양 프리 롤러(3R, 3L)간의 상호 간섭을 회피하기 위해서는 주륜(2)의 내주측의 경사 방향의 위치에 접촉할 필요가 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 주륜(2)의 환상축선에 직교하는 단면에서 보았을 때, 양 프리 롤러(3R, 3L)가 주륜(2)의 외주측 방향으로부터 주륜(2)에 경사 방향으로 접촉하게 할 수도 있다.

여기서, 중요한 것은 프리 롤러(3R, 3L)가 주륜(2)의 중심축선(B)(회전 부재(4R, 4L)의 중심축선(A)과 같은)에 대해 교차하지 않고, 또한 평행하지 않은 방향(뒤틀림 방향)으로 연장되는 중심축선(D) 둘레로 회전 가능한 것이다. 즉, 회전 부재(4R, 4L)의 회전에 따라 프리 롤러(3R, 3L)가 주륜(2)에 대해 횡력을 가할 수 있도록, 프리 롤러(3R, 3L)의 회전축선의 방향을 정할 필요가 있다.

이를 도 4, 도 5를 참조하여 상세히 설명하면, 각 프리 롤러(3R, 3L)의 중심축선(D)은 주륜(2)의 대칭축의 축 방향에서 보아 적어도 주륜(2)의 직경 방향(R)에 대해 소정의 각도(도 4의 α)로 경사져 있고, 또한 주륜(2)의 내주측에서 직경 방향으로 보아, 주륜(2)의 단면 중심선에 대해 소정의 각도(도 5의 β1, β2)로 경사져 있다. 이러한 삼차원적인 축선의 기울기는 소정 각도의 원추면 상에 놓인 「헬리컬 베벨 기어」의 톱니의 기울기와 유사하다. 여기서, 주륜(2)의 단면 중심선이란, 주륜(2)의 원형 횡단면 형상의 중심(단면 중심)(C)이 이루는 중심선이고, 주륜 중심축선(B)과 동심의 원이다. 이후, 주륜(2)의 단면 중심선을 단면 중심선(C)이라 한다.

또한, 경사각(α)은 0°가 아니며, 각도 β1, β2는 모두 90°가 아닐 필요가 있다.

이와 같이 프리 롤러(3R, 3L)의 중심축선(D)을 수평 중심축선 A=B에 대해 직교하는 가상 수직면에 대해 삼차원적으로 기울임으로써 각 프리 롤러(3R, 3L)의 외주면과 주륜(2)의 외표면과의 접촉부에서 작용하는 마찰력이, 프리 롤러의 횡력으로서 주륜(2)의 접선 방향(중심축선 A=B의 둘레 방향)과, 단면 중심선(C) 둘레 방향으로 작용하게 된다. 프리 롤러(3R, 3L)는, 일측만 삼차원적으로 경사져 있으면 되고, 다른 일측은 주륜(2)의 회전 방향에 대해 평행해도 된다.

또한 상술한 마찰력이 최대한 발휘되도록, 프리 롤러(3R, 3L)와 주륜(2)의 접촉면에는 적절한 요철 가공이나 조면(粗面) 가공을 실시해도 된다.

이어서, 본 실시 형태의 전방향 구동 장치(1)의 작용에 대해 설명하기로 한 다.

좌우의 회전 부재(4R, 4L)를 전동 모터(5R, 5L)에 의해 동일 속도로 동일한 방향으로 회전시키면, 회전 부재(4R, 4L)에 설치된 프리 롤러(3R, 3L)를 통해 주륜(2)에 그 회전력이 마찰에 의해 전달된다. 여기서, 각 프리 롤러(3R, 3L)의 중심축선(D)은 상술한 바와 같이 경사져 있고, 또한 주륜(2)을 통해 대칭형으로 배치되어 있으므로, 양 회전 부재(4R, 4L)가 동일 속도로 동일한 방향으로 회전하면, 각 프리 롤러(3R, 3L)와 주륜(2)의 접촉부에서의 마찰력은 오로지 주륜(2)의 원주(접선)방향, 즉, 중심축선(B) 둘레 방향으로 작용한다. 이에 따라, 주륜(2)의 중심축선(B) 둘레의 구동력이 주륜(2)의 접지면에 작용한다.

도 6의 모델도에 도시한 바와 같이, 중심축선(Cb) 둘레로 회전 가능한 환봉(B)의 외표면에 대해 중심축선(Cf)을 기울인 프리 롤러(F)를 접촉시켜 프리 롤러(F)를 환봉(B)의 중심축선(Cb)을 따라 이동시키면, 프리 롤러(F)와 환봉(B)의 접점에 작용하는 마찰력의 분력(f)에 의해, 환봉(B)에는 중심축선(Cb) 둘레의 회전력이 작용한다.

이 원리를 본 실시 형태의 전방향 구동 장치(1)에 적용하면, 전동 모터(5R, 5L)에 의해 좌우의 회전 부재(4R, 4L)의 회전 방향 혹은(및) 회전 속도를 서로 달리 하면, 회전 부재(4R, 4L)의 회전력에 의한 원주(접선) 방향의 힘에 대해, 이 힘에 직교하는 방향의 분력이 주륜(2)에서의 프리 롤러(3R, 3L3)의 접촉면에 작용한다. 이 분력에 의해, 주륜(2)의 외표면에는 이를 비트는 힘, 즉 주륜(2)의 단면 중심선(C) 둘레에 관한 회전 구동력이 작용하여 주륜(2)이 단면 중심선(C) 둘레로 회 전하게 된다.

이 주륜(2)의 단면 중심선(C) 둘레의 회전은 회전 부재들(4R, 4L)의 회전 속도차에 의해 정해진다. 예컨대, 회전 부재(4R, 4L)를 서로 동일 속도로 역회전시키면, 주륜(2)은 중심축선(B)(대칭축선) 둘레로는 회전하지 않고 단면 중심선(C) 둘레로 회전하게 된다. 이에 따라, 주륜(2)에는 주륜(2)의 중심축선(B)과 같은 방향, 즉 좌우 방향의 구동력이 가해지게 된다.

이와 같이 전동 모터(5R, 5L)에 의해 회전 부재(4R, 4L)의 회전 속도 및 회전 방향을 개별적으로 제어함으로써 주륜(2)은 평면상에서 전방향으로 이동할 수 있다.

도 7은 본 발명에 의한 전방향 이동차의 일실시 형태를 나타내고 있다. 본 실시 형태의 전방향 이동차는 하방 개구의 박스형 차체(11)에 주행용 구체(12)가 전방향으로 구름운동 가능하게 설치되어 있다. 주행용 구체(12)의 하부 영역은 차체(11)의 하방 개구부(111) 보다 하방으로 돌출시켜 주행면(100)에 구름운동 가능하게 접촉시킨다. 주행용 구체(12)는 차체(11)의 하방 개구부(111) 근방에 설치된 지지볼(14)에 의해 차체(11) 보다 하방으로 탈락되지 않게 되어 있다.

차체(11) 내에는 주행용 구체(12)의 상방에 위치하는 형태로 전방향 구동 장치(1)가 배치되어 있다. 전방향 구동 장치(1)는 베이스(7)가 차체(11)에 고정되고, 차체(11)에 서스펜딩 고정되어 있다. 이 서스펜딩 고정으로 전방향 구동 장치(1)의 주륜(2)이 주행용 구체(12)의 구면에 마찰력에 의한 토크 전달 관계로 접촉되어 있다.

이에 따라, 주행용 구체(12)는 전방향 구동 장치(1)에 의해 전방향으로 구름 구동되고, 차체(11)가 전방향으로 이동하게 된다.

주륜(2)의 주행용 구체(12)의 구면에 대한 접촉압은 차체(11), 전방향 구동 장치(1)의 자중, 차체(11)의 적재 하중에 의해 얻어진다.

도 8은 전방향 구동 장치(1)를 이용한 본 발명에 의한 전방향 이동차의 다른 실시 형태를 나타내고 있다.

본 실시 형태의 전방향 이동차는 전방향 구동 장치(1)의 베이스(7)의 양측(고정측 부재(7A)와 가동측 부재(7B))에 좌우 한쌍의 발판(34)을 수평으로 설치하고 있다. 베이스(7)(고정측 부재(7A))에는 폴(35)의 하단부가 고정되어 있다. 폴(35)의 상단에는 핸들바(36)가 설치되어 있다.

이 전방향 이동차는 일륜차와 같은 것으로, 주륜(2)이 직접 접지되고, 좌우 한쌍의 발판(34)에 발을 올려 핸들바(36)를 손으로 쥐고 사용한다.

이 실시 형태에서도, 좌우의 회전 부재(4R, 4L)의 회전 제어에 의해, 주행면(100)에 전방향으로의 구동력을 작용시킬 수 있다.

도 9 및 10은 도 8의 실시예와 같은데, 주륜(2)의 구조에 있어서 동실시예와 다르다. 본 실시 형태의 주륜(2)은 원형고리 축체(22)와, 원형고리축체(22)에 각각 그 원형고리축체(22)의 접선 방향 축선 둘레로 회전 가능하게 설치되고, 구동력을 작용시키는 대상물에 접촉하는 복수의 슬리브(25)를 가진다.

더욱 상세하게는 환형 축체(22)에는 둘레방향으로 이동 불가능하고 또한 회전 불가능한 다수의 내부 슬리브(23)가 삽입고정되어 있다. 각 내부 슬리브(23)에 는 메탈 베어링(24)를 일체 결합한 슬리브(25)가 회전 가능하게 장착되어 있다. 슬리브(25)는 구동력을 작용시키는 대상물에 접촉하는 프리 롤러로서, 염주모양으로 원형고리축체(22)에 장착되고, 각각, 원형고리축체(46)의 접선 방향 축선 둘레, 즉, 단면 중심선(C) 둘레와 동등한 축선 둘레로 회전 가능하게, 환언하면, 각 슬리브(25) 자체의 중심축선 둘레로 회전 가능하게 되어 있다.

이 실시 형태의 주륜(2)의 단면 중심선은 슬리브(25)의 회전축선들을 서로 링형상으로 연결한 것이 되고, 주륜(2)의 단면 중심선(C) 둘레의 회전은 슬리브(25) 자체의 회전(자전; 自轉)에 의해 얻어진다.

본 실시 형태의 주륜(2)에서는 회전 부재(4R, 4L)과 함께 회전 이동하는 프리 롤러(3R, 4L)와의 접촉에 의해 슬리브(25)가 원형고리축체(22)의 둘레(단면 중심선(C) 둘레)로 회전하고, 좌우 방향으로의 구동력을 접지면에 작용시킬 수 있음과 아울러, 주륜(2) 전체의 회전에 의한 캐스터 휠(21)의 원주 방향 이동에 의해, 전후 방향으로의 구동력을 접지면에 작용시킬 수 있다.

이 경우, 주륜(2)에 대해 항상 구동력이 작용하고, 공슬라이딩이 생기는 사태를 회피하기 위해서는 슬리브(25)에 대해 항상 적어도 하나의 제1 프리 롤러(14) 및 또는 적어도 하나의 제2 프리 롤러(15)가 구름접촉하게 하면 된다. 본 실시예의 경우, 제1 및 제2 이동체의 이동 방향을 따르는 길이가 대략 동일하므로, 슬리브(25)에 대한 제1 및 제2 프리 롤러(14, 15)의 이동체의 이동 방향을 따르는 배열 밀도를 적절히 정함과 동시에, 슬리브(25) 보다 제1 프리 롤러 및 또는 제2 프리 롤러가 더 많이 설치되게 하면 된다. 혹은, 제1 프리 롤러 및 또는 제2 프리 롤러 의 제2 이동체의 이동 방향에 따른 배열 밀도가, 슬리브(25)의 대응하는 배열 밀도 보다 높게 하면 된다.

도 11은 본 발명에 의한 전방향 구동 장치 및 전방향 이동차의 다른 실시 형태를 나타내고 있다. 또한, 도 11에 있어서, 도 7에 대응하는 부분은 도 7에 첨부한 부호와 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

본 실시 형태의 전방향 구동 장치 및 전방향 이동차는, 베이스(차체(11))에 소정의 휠간 간격을 두고 각각 회전 가능하게 배치된 2개의 회전 휠 장치(41, 42)와, 상술한 실시 형태의 주륜(2)에 상당하는 무한 궤도체(43)를 가진다.

회전 휠 장치는 소정의 축선 방향 간격을 두고 배치되어 서로 동일한 중심축선 둘레로 회전 가능하게 베이스(7)로부터 지지된 좌우의 회전 부재(4R, 4L)와, 베이스(7)에 성립되어 좌우의 회전 부재(4R, 4L)를 개별적으로 회전 구동하는 전동 모터(도시 생략), 좌우의 회전 부재(4R, 4L)의 각각의 원주 주위에 설치된 복수개의 프리 롤러(3R, 3L)를 가지며, 도 1, 도 2에 나타난 회전 부분과 같은 기구인 것이다.

무한 궤도체(43)는 좌우의 회전 부재(4R, 4L) 사이에 배치되어 축선 방향 양측으로부터 좌우의 회전 부재(4R, 4L)의 프리 롤러(3R, 3L)에 의해 끼워지게 하여 2개의 회전 휠 장치(41, 42) 사이에 걸쳐져 있다.

무한 궤도체(43)는, 예컨대, 도 9에 도시한 주륜(2)의 원형고리축체(22)를 플렉서블 무단 심체(心體)로 치환하고, 이에 복수개의 슬리브(25)를 회전(자전)가능하게 장착하여 염주모양으로 한 것으로, 슬리브(25)에 의해 원형의 횡단면 형상 을 부여받고, 이 원형의 횡단면 형상의 중심을 중심으로 하여 회전 가능하다. 무한 궤도체(43)는 회전 휠 장치(41, 42)의 패스부에서 주행용 구체(12)에 접촉하고 있다.

프리 롤러(3R, 3L)는 회전 휠 장치(41, 42)에 권취되어 있는 부분에서의 무한 궤도체(43)의 중심축선, 즉, 회전 부재(4R, 4L)의 중심축선과 실질적으로 동일한 중심축선 둘레의 회전 방향에 대해 직교하지도 않고 평행하지도 않은 방향으로 연장되는 중심축선 둘레로 회전 가능하게 설치되고, 무한 궤도체(43)의 외표면(슬리브(25)의 외주면)에 접촉되어 있다.

본 실시 형태에서는 슬리브(25)의 자전에 의해, 좌우 방향으로의 구동력을 주행용 구체(12)에 작용시킴과 동시에, 무한 궤도체(43)의 회전 휠 장치(41, 42) 사이의 주행에 의해, 전후 방향으로의 구동력을 주행용 구체(12)에 작용시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 특정 실시예에 대해 설명하였지만, 당업자라면 용이하게 이해할 수 있도록, 본 발명의 발명의 개념으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형, 변경이 가능하며, 본 발명의 발명의 개념은 첨부한 청구의 범위에 기재된 바와 같다. 또한 파리 조약에 따른 우선권 주장의 기초가 된 일본 출원은 그에 언급한 것을 가지며, 그 내용을 본원의 일부로 한다.

Claims

베이스;

상기 베이스에 소정의 회전축선 둘레로 서로 동축적으로 회전 가능하게 지지되는 제1 구동력 전달체 및 제2 구동력 전달체;

상기 제1 및 제2 구동력 전달체를 각각 회전 구동하는 제1 및 제2 구동 유니트;

상기 제1 구동력 전달체에 회전 가능하게 지지되고, 제1 동심원을 따라 배치되며, 또한 상기 제1 구동력 전달체의 회전축선에 대해 뒤틀림의 관계를 이루는 회전축선을 가지는 복수의 제1 프리 롤러;

상기 제2 구동력 전달체에 회전 가능하게 지지되고, 제2 동심원을 따라 배치되며, 또한 상기 제2 구동력 전달체의 회전축선에 대해 뒤틀림의 관계를 이루는 회전축선을 가지는 복수의 제2 프리 롤러; 및

단면 중심선 둘레의 회전 가능한 환상체를 가지며, 또한 상기 제1 프리 롤러 및 상기 제2 프리 롤러에 의해 접촉되는 주륜(主輪)을 가지며,

각 프리 롤러의 횡력이 상기 주륜에 전달되어, 상기 주륜의 둘레방향을 따르는 둘레방향 운동 및 상기 무단통형상체의 상기 단면 중심선 둘레의 회전 운동을 일으키도록 한 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 주륜은 상기 양 구동력 전달체에 대해 동축을 이루는 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
제2항에 있어서,

상기 무단통형상체는 엘라스토머 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 주륜은 환상부재와, 상기 환상부재에 회전 가능하게 외장(外裝)된 서로 별체(別體)를 이루는 복수의 슬리브를 가지는 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
제4항에 있어서,

상기 주륜에 대해, 항상 적어도 하나의 상기 제1 프리 롤러 및 적어도 하나의 상기 제2 프리 롤러가 구름접촉되는 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
제4항에 있어서,

상기 제1 프리 롤러 및 상기 제2 프리 롤러의 수가, 각각 상기 주륜의 슬리브수 보다 많은 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 프리 롤러 및 상기 제2 프리 롤러가 상기 주륜의 내주부에 대해 경사 방향으로부터 접촉하는 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 구동력 전달체를, 상기 주륜을 향해 탄성 가압하기 위한 탄성적 장치를 가지는 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 주륜은 노면 또는 바닥면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 주륜은 노면 또는 바닥면에 걸어맞춤되는 구체(球體)에 대해 접촉하는 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 베이스는 이송 대상의 하중을 지지하는 하중 지지부를 가지는 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 베이스에 서로 동축적으로 회전 가능하게 지지되는 제3 구동력 전달체 및 제4 구동력 전달체;

상기 제3 및 제4 구동력 전달체를 각각 구동하는 상기 제3 및 제4 구동 유니트;

상기 제3 구동력 전달체에 회전 가능하게 지지되고, 제3 동심원을 따라 배치되며, 또한 상기 제3 구동력 전달체의 회전축선에 대해 뒤틀림의 관계를 이루는 회전축선을 가지는 복수의 제3 프리 롤러;

상기 제4 구동력 전달체에 회전 가능하게 지지되고, 제4 동심원을 따라 배치되며, 또한 상기 제4 구동력 전달체의 회전축선에 대해 뒤틀림의 관계를 이루는 회전축선을 가지는 복수의 제4 프리 롤러; 및

상기 주륜이 또한 상기 제3 프리 롤러 및 상기 제4 프리 롤러에 접촉되고, 각 프리 롤러의 횡력이 상기 주륜에 전달되어, 상기 주륜의 둘레방향을 따르는 둘레방향 운동 및 상기 무단통형상체의 환상 중심선 둘레의 회전 운동을 일으키도록 한 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
베이스;

상기 베이스에 회전 가능하게 지지되는 구동력 전달체;

상기 구동력 전달체를 회전 구동하는 구동 유니트;

상기 구동력 전달체에 회전 가능하게 지지되고, 동심원을 따라 배치되며, 또 한 상기 구동력 전달체의 회전축선에 대해 뒤틀림의 관계를 이루는 회전축선을 가지는 복수의 프리 롤러; 및

상기 프리 롤러에 의해 걸어맞춤되는 환상부재를 가지는 주륜을 가지며,

각 프리 롤러의 횡력이 상기 주륜으로 전달됨으로써, 상기 구동력 전달체의 회전 운동을 상기 주륜에 전달하는 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
제13항에 있어서,

상기 주륜은 상기 구동력 전달체에 대해 동축을 이루는 것을 특징으로 하는 전방향 구동 장치.
전방향 이동차로서,

제1항에 기재된 전방향 구동 장치를 구비하고, 이송 대상의 하중을 지지하는 하중 지지부를 상기 베이스에 설치하는 것을 특징으로 하는 전방향 이동차.
제15항에 있어서,

상기 주륜은 노면 또는 바닥면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 전방향 이동차.
제15항에 있어서,

상기 주륜은 노면 또는 바닥면에 접촉하는 구체에 걸어맞춤되는 것을 특징으 로 하는 전방향 이동차.