(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状体と、前記環状体に各々当該環状体の接線方向軸線周りに回転可能に取り付けられた複数のフリーローラとにより構成された車輪であって、
互いに隣接する前記フリーローラ間にできる楔形状の空隙に、前記環状体の断面中心を中心として放射状に延在する複数の羽根板状部材により構成された補填部材が配置されている車輪。
【請求項２】
環状体と、前記環状体に各々当該環状体の接線方向軸線周りに回転可能に取り付けられた複数のフリーローラとにより構成された車輪であって、
前記環状体に鍔付きスリーブが回転不能に取り付けられ、前記鍔付きスリーブに前記フリーローラが回転可能に取り付けられており、前記鍔付きスリーブの鍔部は互いに隣接する前記フリーローラ間にあり、当該鍔部に、前記フリーローラ間にできる楔形状の空隙を埋める補填部材が取り付けられている車輪。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車輪と、
前記車輪の中心軸線方向の両側に前記環状体の環中心と同心の軸線周りに回転自在に配置された回転部材と、
前記回転部材の各々に、当該回転部材の回転中心と同心の円周上に複数個配置され、各々、前記回転部材の回転軸線に対してねじれの関係をなす回転軸線周りに回転可能で、外周面をもって前記フリーローラの外周面に接触する駆動ローラと、
を有する摩擦式駆動装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の車輪と、
前記車輪の軸線方向の一方の側に前記環状体の環中心と同心の軸線周りに回転自在に配置され、前記車輪の前記環状体を支持する車輪支持回転部材と、
前記車輪の他方の側に前記環状体の環中心と同心の軸線周りに回転自在に配置された回転部材と、
前記回転部材に当該回転部材の回転中心と同心の円周上に複数個配置され、各々、前記回転部材の回転軸線に対してねじれの関係をなす回転軸線周りに回転可能で、外周面をもって前記フリーローラの外周面に接触する駆動ローラと、
を有する摩擦式駆動装置。
【請求項５】
請求項３あるいは４に記載の摩擦式駆動装置を含み、前記車輪によって走行する全方向移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪及びそれを用いた摩擦式駆動装置及び全方向移動体に関し、特に、全方向移動体に用いられるオムニホイール式の車輪及びそれを用いた摩擦式駆動装置及び全方向移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
床面上を自在に動き回れる全方向移動体のための駆動装置として、無端の環状体と当該環状体に各々自転可能に取り付けられた複数個のフリーローラとにより構成された車輪と、外周面をもって前記フリーローラの外周面に接触するように配置された駆動ローラとを有し、前記駆動ローラの回転を摩擦によって前記フリーローラに伝達する摩擦式駆動装置が知られている（例えば、特許第３８２０２３９号公報の図１７、図１８に示されている第３実施形態）。【０００３】
全方向移動体用の車輪として、大径と小径との２種類の樽型フリーローラが交互に配列され、大径の樽型フリーローラの内部に当該大径の樽型フリーローラの軸および軸受ならびに小径の樽型フリーローラの一部が位置する空所を構成し、各樽型フリーローラの曲率を円の曲率と一致するように設定することによって外形（外郭）が極めて円に近似した単列の樽型フリーローラよりなる車輪が提案されている（例えば、特許第３４２１２９０号公報）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の摩擦式駆動装置に用いられている車輪では、互いに隣接するフリーローラ間に、側方（車輪の環中心の軸線方向と同じ方向）から見て、楔形状の空隙（空所）が生じる。このため、走行時に石などの異物がフリーローラ間にできる空隙に噛み込む虞がある。この空隙に石などの異物が噛み込むと、フリーローラの自転が阻害され、全方向移動体の旋回や斜め移動が適切に行われなくなる原因になる。【０００５】
また、各フリーローラ間に空隙があることにより、車輪の環中心方向（公転方向）で見て、当該車輪の外郭形状に繰り返しの凸凹ができ、車輪が環中心に回転によって走行する際に、「ガタガタ」する振動、騒音が生じる。【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、全方向移動体に用いられる車輪において、フリーローラ間の空隙に石などの異物が噛み込みことを回避し、併せて車輪回転時の走行振動、騒音の低減を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による車輪は、環状体と、前記環状体に各々当該環状体の接線方向軸線周りに回転可能に取り付けられた複数のフリーローラとにより構成された車輪であって、互いに隣接する前記フリーローラ間に、当該フリーローラ間の空隙を埋める補填部材が配置されている。【０００８】
補填部材は、フリーローラの回転を妨げないものでなくてはならず、この補填部材としては、車輪の中心軸線に近い側が薄い楔形状で、少なくとも接地面側が前記フリーローラの回転方向と同方向に移動可能であるもの、楔形状をしていて前記環状体に回転不能に取り付けられているもの、前記環状体の断面中心を中心として放射状に延在する複数の羽根板状部材により構成されたブラシ状のもの等がある。【０００９】
本発明による摩擦式駆動装置は、上述の発明による車輪と、前記車輪の中心軸線方向の両側に前記環状体の環中心と同心の軸線周りに回転自在に配置された回転部材と、前記回転部材の各々に、当該回転部材の回転中心と同心の円周上に複数個配置され、各々、前記回転部材の回転軸線に対してねじれの関係をなす回転軸線周りに回転可能で、外周面をもって前記フリーローラの外周面に接触する駆動ローラとを有する。【００１０】
また、本発明による摩擦式駆動装置は、上述の発明による車輪と、前記車輪の軸線方向の一方の側に前記環状体の環中心と同心の軸線周りに回転自在に配置され、前記車輪の前記環状体を支持する車輪支持回転部材と、前記車輪の他方の側に前記環状体の環中心と同心の軸線周りに回転自在に配置された回転部材と、前記回転部材に当該回転部材の回転中心と同心の円周上に複数個配置され、各々、前記回転部材の回転軸線に対してねじれの関係をなす回転軸線周りに回転可能で、外周面をもって前記フリーローラの外周面に接触する駆動ローラとを有する。【００１１】
本発明による全方向移動体は、上述の発明による摩擦式駆動装置を含み、前記車輪によって走行する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による車輪によれば、フリーローラ間の空隙が補填部材によって埋められることにより、フリーローラ間に石などの異物が噛み込むことが未然に回避される。また、車輪外郭の凸凹が少なくなり、車輪回転時の走行振動、騒音が低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による車輪およびそれを用いた摩擦式駆動装置、全方向移動体の実施形態１を示す斜視図
【図２】実施形態１による車輪およびそれを用いた摩擦式駆動装置、全方向移動体の要部を示す拡大正面図
【図３】実施形態１による車輪を示す拡大断面図
【図４】実施形態１による車輪の要部の拡大斜視図
【図５】本発明による車輪の他の実施形態の要部の拡大斜視図
【図６】本発明による車輪の他の実施形態の要部の拡大斜視図
【図７】本発明による車輪の他の実施形態の要部の拡大部分断面図
【図８】図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図
【図９】本発明による摩擦式駆動装置およびそれを用いた全方向移動体の実施形態２の要部を示す拡大斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明による車輪およびそれを用いた摩擦式駆動装置、全方向移動体の実施形態１を、図１〜図４を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態の全方向移動体１は、図１、図２に示されているように、ヨーク状（門形）の下部車体７を有し、下部車体７が、間接的ではあるが、車輪２を回転可能に支持している。
【００１６】
下部車体７は、ヒンジ軸１１によって互いにヒンジ接続された左右一対の右側脚部材７Ｒ、左側脚部材７Ｌを有する。右側脚部材７Ｒには右側ステップ３２Ｒが、左側脚部材７Ｌには左側ステップ３２Ｌが各々略水平に取り付けられている。下部車体７の右側脚部材７Ｒにはポール３３の下端部が固定されている。ポール３３は、下部車体７より上方に垂直に立てられており、ポール３３の上端部には水平方向に延在するハンドルバー３４が取り付けられている。下部車体７の右側脚部材７Ｒと左側脚部材７Ｌとの間には圧縮コイルばね８が設けられている。圧縮コイルばね８は、下部車体７の脚部をなす右側脚部材７Ｒと左側脚部材７Ｌを互いに近づける方向に付勢する。
【００１７】
下部車体７、左右のステップ３２Ｒ、３２Ｌ、ポール３３、ハンドルバー３４は、互いに一体構造であり、本実施形態では、下部車体７、左右のステップ３２Ｒ、３２Ｌ、ポール３３、ハンドルバー３４の全体が、全方向移動体１の車体であると云える。
【００１８】
下部車体７にはアーム３６によって補助輪３５が取り付けられている。アーム３６は、上端を下部車体７の後面（背面）に枢支され、跳ね上げ可能になっている。補助輪３５は、アーム３６の先端部（下端）に水平軸線周りに回転可能に取り付けられており、車輪２の前後方向後方に位置している。ハンドルバー３４にはグリップレバー３７が設けられている。グリップレバー３７は、公知のボーデンケーブル（図示せず）によってアーム３６と連結され、手にて握られことにより、アーム３６の跳ね上げを行う。
【００１９】
右側脚部材７Ｒは支持軸６Ｒによって右側の回転部材４Ｒを回転可能に支持している。左側脚部材７Ｌは支持軸６Ｌによって左側の回転部材４Ｌを回転可能に支持している。これにより、左右の回転部材４Ｒ、４Ｌは、所定の軸線方向間隔（左右方向間隔）をおいて、下部車体７に、互いに同一の中心軸線（Ａ）周りに、各々回転可能に取り付けられる。
【００２０】
回転部材４Ｒ、４Ｌには、プーリ９Ｒ、９Ｌ（或いはスプロケット）が同心位置に一体的に形成されている。右側脚部材７Ｒと、左側脚部材７Ｌには、各々、電動モータ５Ｒ、５Ｌが取り付けられている。電動モータ５Ｒは、無端ベルト１０Ｒ（或いはリンクチェーン）によってプーリ９Ｒと駆動連結され、回転部材４Ｒを支持軸６Ｒの中心軸線周り（Ａ）に回転駆動する。電動モータ５Ｌは、無端ベルト１０Ｌ（或いはリンクチェーン）によってプーリ９Ｌと駆動連結され、回転部材４Ｌを支持軸６Ｌの中心軸線周り（Ａ）に回転駆動する。これにより、左右の回転部材４Ｒ、４Ｌが、電動モータ５Ｒ、５Ｌによって個別に独立駆動される。
【００２１】
なお、下部車体７、ポール３３には、図示していないが、電動モータ５Ｒ、５Ｌの電源として、リーチャージブルなバッテリ電源、全方向移動体１の倒立振子制御と走行制御のための制御装置が搭載される。
【００２２】
回転部材４Ｒ、４Ｌは、互い対向する側にテーパ外周面１２Ｒ、１２Ｌを有切頭円錐形をしている。回転部材４Ｒのテーパ外周面１２Ｒには、第２のフリーローラである複数個の右側駆動ローラ３Ｒが、各々、ブラケット１３Ｒに支持軸１４Ｒによって、回転部材４Ｒの移動方向である円周方向に沿って等間隔において、回転（自転）自在に取り付けられている。回転部材４Ｌのテーパ外周面１２Ｌには、同じく第２のフリーローラである複数個の左側駆動ローラ３Ｌが、各々、ブラケット１３Ｌに支持軸１４Ｒによって、回転部材４Ｌの移動方向である円周方向に沿って等間隔をおいて、回転（自転）自在に取り付けられている
【００２３】
車輪２は、左右の回転部材４Ｒ、４Ｌの間に配置され、当該車輪２の中心軸線（対称軸）の両側（左右両側）より左右の回転部材４Ｒ、４Ｌの右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌによって挟まれるようにして左右の回転部材４Ｒ、４Ｌの中心軸線（Ａ）と同一の中心軸線（Ｂ）（対称軸）周りに回転可能に支持されている。
【００２４】
車輪２は、左右の回転部材４Ｒ、４Ｌの間に配置され、当該車輪２の中心軸線（対称軸）の両側（左右両側）より左右の回転部材４Ｒ、４Ｌの右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌによって挟まれるようにして左右の回転部材４Ｒ、４Ｌの中心軸線（Ａ）と同一の中心軸線（Ｂ）（対称軸）周りに回転可能に支持されている。換言すると、左右の回転部材４Ｒ、４Ｌは、車輪２の左右両側に車輪中心（後述する環状体２２の環中心）と同心の軸線周りに回転自在に配置されている。
【００２５】
車輪２は、円環状の環状体２２と、環状体２２の外周に、各々、当該環状体２２の接線方向軸線周りに回転可能に取り付けられた複数のフリーローラ２５と、補填部材５３により構成されている。
【００２６】
より詳細には、図３に示されているように、環状体２２は、金属製の正六角形柱体により構成されている。環状体２２の外周には、当該環状体２２の曲率と同じ曲率で曲がった正六角形孔による装着孔２３Ａを有する多数のインナスリーブ２３が周方向に移動不能かつ回転不能に嵌着されている。インナスリーブ２３の外周面２３Ｂは円筒面になっている。なお、環状体２２は、多角形や円環ユニットを組み合わせたものであってもよい。
【００２７】
複数のフリーローラ２５は、各々、円筒状の金属製スリーブ２５Ａと、金属製スリーブ２５Ａの外周に接合されてフリーローラ２５の外周面２５Ｃを構成する円筒状のゴム状弾性体製の外周部材２５Ｂとにより構成され、各々、インナスリーブ２３の外周面２３Ｂにニードルベアリング５１を介して回転可能に装着されている。
【００２８】
フリーローラ２５は、駆動力を作用させる対象物に接触するローラであって、数珠繋ぎ状に環状体２２に装着され、各々、環状体２２の接線方向軸線周り、つまり、断面中心線（Ｃ）周りと同等の軸線周りに回転可能、更に換言すると、各フリーローラ２５自体の中心軸線周りに回転可能になっている。このフリーローラ２５の回転をフリーローラ２５の自転と云う。
【００２９】
右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌは、前述の圧縮コイルばね８のばね力によってフリーローラ２５の外周面２５Ｃに向けて付勢されて外周面をもってフリーローラ２５の外周面２５Ｃに接触し、摩擦によって動力をフリーローラ２５に伝達する。つまり、右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌの外周面がフリーローラ２５の外周面２５Ｃに摩擦力をもって回転部材４Ｒ、４Ｌの回転を車輪２に伝達するトルク伝達関係で接触している。
【００３０】
この場合、フリーローラ２５と右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌとの関係（個数）は、接地しているフリーローラ２５には必ず少なくとも一つの右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌが接触し、右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌより接地状態にあるフリーローラ２５に常に動力が与えられるような設定になっている。
【００３１】
この実施形態の車輪２の断面中心線は、フリーローラ２５の回転軸線同士をリング状に繋げたものとなり、車輪２の断面中心線（Ｃ）周りの回転は、フリーローラ２５自体の回転（自転）によって得られる。
【００３２】
互いに隣接するフリーローラ２５間には補填部材５３が配置されている。補填部材５３は、車輪の中心軸線に近い側が薄い楔形状、好ましくは、図４に示されているように、隣接するフリーローラ２５間の空隙を補完する楔形状をしており、環状体２２の正六角形横断面形状に外接する円形孔５３Ａを有し、外側が、フリーローラ２５の外周面２５Ｃと同心で、フリーローラ２５の外径に等しいか、それより少し小さい外径の円弧面（接地面）５３Ｂになっている。補填部材５３は、合成樹脂、ゴム状弾性体、エラストマ部材、スポンジ等により構成することができる。
【００３３】
補填部材５３は、車輪２の中心軸線（Ｂ）に直交する仮想平面で見て、つまり、図３で見て、車輪２の中心軸線（Ｂ）側が薄い楔形をしており、円形孔５３Ａをもって環状体２２の外周に回動（揺動）可能に嵌合し、環状体２２より当該環状体２２の断面中心線（Ｃ）周りに回動（揺動）可能に支持され、隣接するフリーローラ２５間にできる楔形状の空隙（空所）の概ね全体を埋めている。
【００３４】
換言すると、補填部材５３は、接地可能な円弧面５３Ｂがフリーローラ２５の回転方向と同方向に移動可能である。なお、車輪２が転動球体の外周面に当接して転動球体を回転させるような使用では、接地可能な円弧面５３Ｂは転動球体の外周面との当接側になる。
【００３５】
車輪２は、互いに隣接するフリーローラ２５間にできる楔形状の空隙を補填部材５３によって埋められることにより、中心軸線（Ｂ）周りの凸凹が低減あるいはなくなる。
【００３６】
なお、補填部材５３は、フリーローラ２５との干渉を避けるために、楔厚みが薄くなる側（車輪２の内周側）を直線的に切除されており、正面から見てＤ形をしている。また、補填部材５３は、楔厚みが薄くなる側にスリット５３Ｃを有しており、スリット５３Ｃを境にして、その両側を楔厚み方向に互いにずらすことにより、環状体２２に交換可能に装着できるようになっている。
【００３７】
右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌは、前述の圧縮コイルばね８のばね力によってフリーローラ２５の外周面２５Ｃに向けて付勢されて外周面３Ｒａ、３Ｌａをもってフリーローラ２５の外周面２５Ｃに接触し、摩擦によって推進力（回転力）をフリーローラ２５に伝達する。つまり、右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌの外周面３Ｒａ、３Ｌａが、フリーローラ２５の外周面２５Ｃに摩擦力をもって運動を車輪２に伝達する動力伝達関係で接触している。
【００３８】
右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌは、車輪２の中心軸線（Ｂ）周り（回転部材４Ｒ、４Ｌの中心軸線（Ａ）周りと同じ）の回転方向（より正確には、接触箇所における中心軸線（Ｂ）周りの円周の接線方向）に対して、直交および平行の何れでもない方向に延在する中心軸線（Ｄ）周りに回転自在に配置されている。つまり、右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌは、車輪２の中心軸線（Ｂ）周りの回転方向に対して傾斜し、回転部材４Ｒ、４Ｌの回転軸線（中心軸線（Ａ））に対してねじれの関係をなす回転軸線（中心軸線（Ｄ））を有する。
【００３９】
つまり、右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌの中心軸線は、各ローラの配置部位における中心軸線（Ａ）方向への投影平面で見て、フリーローラ２５の中心軸線に対して所定の傾斜角をもって傾斜している。右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌの中心軸線は、フリーローラ２５の中心軸相当の環状体２２の半径線に対してある角度をもって傾いていると同時に、環状体２２の中心線が接する仮想平面に対してある角度をもって傾いている。この三次元的な軸線の傾きは、喩えると、ある角度の円錐面上に置かれた「はす歯傘歯車」の歯の傾きに似ている。
【００４０】
この幾何学的配置により、右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌは、フリーローラ２５との外周面同士の接触による摩擦によって、回転部材４Ｒ、４Ｌの回転を横力としてフリーローラ２５に伝達する。
【００４１】
この実施形態の車輪２では、回転部材４Ｒ、４Ｌと共に回転移動する右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌとの接触によってフリーローラ２５が環状体２２の周り（断面中心線（Ｃ）周り）に回転し、左右方向への駆動力を接地面に作用させることができると共に、車輪２全体の中心軸線（Ｂ）周りの回転による円周方向移動により、前後方向への駆動力を接地面に作用させることができる。
【００４２】
本実施形態の全方向移動体１では、左右の電動モータ５Ｒ、５Ｌによって左右の回転部材４Ｒ、４Ｌを同じ回転方向に同じ回転速度で回転させると、右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌは、各々自転することなく回転部材４Ｒ、４Ｌの回転に伴って公転し、右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌの公転による横力が車輪２のフリーローラ２５に回転軸線方向（母線方向）の分力として作用する。これにより、フリーローラ２５が自転することなく、車輪２が公転（中心軸線（Ｂ）周りの回転）する。
【００４３】
これに対し、左右の電動モータ５Ｒ、５Ｌによって左右の回転部材４Ｒ、４Ｌの回転方向あるいは（および）回転速度を互いに違えると、右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌが各々自転しながら公転し、右側駆動ローラ３Ｒ、左側駆動ローラ３Ｌの自転による横力が車輪２のフリーローラ２５に円周方向（回転軸線周り）の分力として作用する。これにより、フリーローラ２５が自転（断面中心線（Ｃ）周りの回転）する。
【００４４】
このフリーローラ２５の断面中心線（Ｃ）周りの回転は、回転部材４Ｒ、４Ｌ同士の回転速度差によって定まる。例えば、回転部材４Ｒ、４Ｌを互いに同一速度で逆向きに回転させると、車輪２は中心軸線（Ｂ）（対称軸線）周りには回転（公転）せず、フリーローラ２５だけが断面中心線（Ｃ）周りに回転することになる。これにより、車輪２には、車輪２の中心軸線（Ｂ）の延在方向、つまり左右方向の駆動力が加わることになり、全方向移動体１は、左右方向移動する。
【００４５】
このように、電動モータ５Ｒ、５Ｌによって回転部材４Ｒ、４Ｌの回転速度および回転方向を独立に制御することにより、全方向移動体１は、路面上で全方向へ移動することができる。
【００４６】
また、補助輪３５を接地させた状態で、電動モータ５Ｒ、５Ｌによって車輪２を断面中心線（Ｃ）周りに回転させると、補助輪３５の接地による左右方向（車輪２の中心軸線（Ｂ）の方向）の横力により進行方向が拘束されることから、車輪２にはヨー軸（垂直方向）周りのモーメントが作用し、下部車体７（全方向移動体１）は旋回することができる。つまり、補助輪３５を用いて、車輪２の接地点と補助輪３５の接地点とを結ぶ直線に一致しない方向に摩擦力を発生させることにより、ヨー軸方向のモーメントを作用させことができる。これにより、下部車体７は、比較的小さな旋回半径をもって方向転換を行うことができる。
【００４７】
車輪２は、互いに隣接するフリーローラ２５間にできる楔形状の空隙を補填部材５３によって埋められ、中心軸線（Ｂ）周りの車輪外郭の凸凹が低減あるいは凸凹がないから、車輪２が中心軸線（Ｂ）周りに回転して全方向移動体１が走行する際に、大きい走行振動、騒音が生じることが回避され、走行振動、騒音が低減する。
【００４８】
また、フリーローラ２５間にできる楔形状の空隙が補填部材５３によって埋められフリーローラ２５間に石などの異物が噛み込むことが未然に回避され、異物噛み込みによりフリーローラ２５の自転（断面中心線（Ｃ）周りに回転）が阻害されるような事態に陥ることがなく、全方向移動体１の旋回が適切に行われることが保証される。
【００４９】
補填部材５３は、フリーローラ２５の自転に可及的に抵抗を与えないよう、フリーローラ２５との接触面は摩擦抵抗が少ない高滑性面であることが好ましい。本実施形態では、補填部材５３は、円形孔５３Ａをもって環状体２２の外周に回動可能に嵌合しているから、フリーローラ２５の自転に対して少しは連れ回りすることができる。補填部材５３がスポンジ等、楔厚さ方向に圧縮変形できるものであれば、補填部材５３はフリーローラ２５の自転に伴って断面中心線（Ｃ）周りに３６０度回転することができ、補填部材５３が接地している状態にある時の全方向移動体１の旋回性能が損なわれることがない。
【００５０】
補填部材５３は、他の実施形態として、図５に示されているように、正六角形柱による環状体２２に嵌合する正六角形孔５３Ｄを有し、正六角形孔５３Ｄをもって環状体２２の外周に回転不能に嵌合していてもよい。
【００５１】
この場合には、補填部材５３は、フリーローラ２５の自転に対して連れ回りすることがなく、フリーローラ２５と補填部材５３との相対関係が一定に保たれる。補填部材５３が断面中心線（Ｃ）周りに回転しない場合には、補填部材５３が接地しないよう、円弧面５３Ｂの外径は、異物噛み込み防止の効果を実質的に阻害しない範囲で、フリーローラ２５の外径より小さいことが好ましい。
【００５２】
図６は、補填部材の他の実施形態を示している。本実施形態の補填部材５５は、正六角形柱による環状体２２に嵌合する正六角形孔５５Ａを有する金属あるいは合成樹脂製の正六角形環体５５Ｂと、正六角形環体５５Ｂの外周に取り付けられて正六角形孔５５Ａの中心を中心として放射状に延在する複数の羽根板状部材５５Ｃにより構成され、ブラシ状をしている。羽根板状部材５５Ｃは、金属板、合成樹脂板あるいは繊維状部材により構成され、幅方向（フリーローラ２５の公転方向）には高剛性を有し、板厚方向（フリーローラ２５の自転方向）には比較的弱い力で曲げ弾性変形可能になっている。
【００５３】
補填部材５５は、正六角形孔５５Ａをもって環状体２２の外周に回転不能に嵌合し、環状体２２より固定支持されている。これにより、複数の羽根板状部材５５Ｃは、環状体２２の断面中心を中心として放射状に延在する。複数の羽根板状部材５５Ｃの先端を結ぶ包絡円弧ａは、フリーローラ２５の外周面２５Ｃと同心で、フリーローラ２５の外径に等しいか、それより少し小さい外径になっている。
【００５４】
補填部材５５は、互いに隣接するフリーローラ２５間にできる楔形状の空隙を、幅方向（断面中心線（Ｃ）の延在方向）には高剛性を有する複数の羽根板状部材５５Ｃをもって埋める。これにより、車輪２は、中心軸線（Ｂ）周りの車輪外郭の凸凹が低減あるいは凸凹がないから、車輪２が中心軸線（Ｂ）周りに回転して全方向移動体１が走行する際に、大きい走行振動、騒音が生じることが回避され、走行振動、騒音が低減する。
【００５５】
互いに隣接する羽根板状部材５５Ｃ間の間隙が狭いことにより、石などの異物の噛み込みが回避される。これにより、異物噛み込みによりフリーローラ２５の自転（断面中心線（Ｃ）周りに回転）が阻害されるような事態に陥ることが未然に回避され、全方向移動体１の旋回が適切に行われることが保証される。
【００５６】
補填部材５５は羽根板状部材５５Ｃの端面でしかフリーローラ２５に接触しないので、フリーローラ２５の自転に大きい摩擦抵抗を与えることがない。補填部材５５が接地している状態でフリーローラ２５が自転した場合には、羽根板状部材５５Ｃが板厚方向には比較的弱い力で曲げ弾性変形可能であることから、羽根板状部材５５Ｃが曲げ弾性変形する。これにより、補填部材５５が接地している状態にある時の全方向移動体１の旋回性能が大きく損なわれることがない。
【００５７】
つぎに、本発明による車輪の他の実施形態を、図７、図８を参照して説明する。
【００５８】
本実施形態では、正八角形柱体による円環の環状体６１が用いられている。環状体２２の外周には、当該環状体６１の曲率と同じ曲率で曲がった装着孔６２Ａを有する鍔付きインナスリーブ６２が周方向に移動不能かつ回転不能に複数個嵌着されている。
【００５９】
フリーローラ２５は、前述の実施形態のものと同等のものであり、各々、円筒状の金属製スリーブ２５Ａと、金属製スリーブ２５Ａの外周に接合されてフリーローラ２５の外周面２５Ｃを構成する円筒状のゴム状弾性体製の外周部材２５Ｂとにより構成されており、各々、鍔付きインナスリーブ２３の円筒面による外周面２３Ｂにボールベアリング６３を介して回転可能に装着されている。
【００６０】
鍔付きインナスリーブ６２は、各フリーローラ２５毎に設けられていて環状体６１の環方向に連続して配置されており、スリーブ自体の軸線方向（環状体６１の環方向）の端部に鍔部６４を有する。鍔部６４は、互いに隣接するフリーローラ２５間にあり、隣接するフリーローラ２５の間隔を設定するディスタンス部材として機能する。換言すると、鍔部６４は、互いに隣接するフリーローラ２５間にできる楔形状の空隙内に存在している。鍔部６４は、図８に示されているように、二面取り形状になっている。
【００６１】
鍔部６４には、当該鍔部６４を車輪２の外周側から跨ぐように補填部材６５が取り付けられている。補填部材６５は、図７で見て（側面から見て）フリーローラ２５間の楔形状の空隙を埋めるように楔状をなし、図８で見て（正面から見て）鞍状をしていて鍔部６４の二面取り部を両側から挟む形状になっている。補填部材６５がこの二面取り部を挟む部分には突起６６が形成されている。突起６６は鍔部６４の二面取り部に形成された凹部６７に嵌り込み係合している。この係合により、補填部材６５が鍔部６４に固定される。
【００６２】
補填部材６５は、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂やゴム状弾性材により構成されていることにより、凹部６７に対する突起６６の係脱を弾性変形によって行うことができる。これにより、補填部材６５の着脱交換を簡便に行うことが可能になる。
【００６３】
この実施形態でも、補填部材６５は、フリーローラ２５間の楔形状の空隙を埋めるから、フリーローラ２５間に石などの異物が噛み込むことが防止される。
【００６４】
つぎに、本発明による車輪、摩擦式駆動装置およびそれを用いた全方向移動体の実施形態２を、図９を参照して説明する。なお、図９において、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００６５】
本実施形態では、下部車体７の左側脚部材７Ｌと右側脚部材７とに、切頭円錐形の回転部材７１、７２が各々支持軸７３、７４によって中心軸線（Ａ）上に互いに同心に回転自在に取り付けられている。
【００６６】
下部車体７の左側脚部材７Ｌには電動モータ７５が取り付けられている。回転部材７１にはプーリ（或いはスプロケット）７６が同心に一体形成されている。電動モータ７５は、無端ベルト（或いはリンクチェーン）７７によってプーリ７６と駆動連結され、回転部材７１を支持軸７３の中心軸線（Ａ）周りに回転駆動する。
【００６７】
下部車体７の右側脚部材７Ｒにはもう一つの電動モータ７８が取り付けられている。回転部材７２にはプーリ（或いはスプロケット）７９が同心に一体形成されている。電動モータ７８は、無端ベルト（或いはリンクチェーン）８０によってプーリ７９と駆動連結され、回転部材７２を支持軸７４の中心軸線（Ａ）周りに回転駆動する。
【００６８】
回転部材７１は、そのテーパ外周面８１よりもう一方の回転部材７２の側（図９で見て右側）に延出した複数個のアーム８２を有し、アーム８２によって前述の実施形態の車輪２の同等の環状体２２とフリーローラ２５とによる車輪２の環状体２２を固定支持している。これにより、車輪２は回転部材７１と共に下部車体７より中心軸線（Ａ）周りに回転自在に支持されている。換言すると、下部車体７は、回転部材７１によって車輪２を中心軸線（Ａ）周りに回転自在に支持している。
【００６９】
回転部材７２のテーパ外周面８３には、複数個の駆動ローラ８４が、各々、ブラケット８５に支持軸８６によって、回転部材７２の円周方向に沿って等間隔をおいて、回転（自転）自在に取り付けられている。
【００７０】
駆動ローラ８４は、圧縮コイルばね８のばね力によって左側脚部材７Ｌと右側脚部材７Ｒとが互い近付く方向に付勢されることにより、フリーローラ２５の外周面にトルク伝達関係で接触し、相手側のフリーローラ２５の中心軸線（Ｃ）に対してねじれの関係にある方向に延在する中心軸線（Ｄ）の周りに回転可能に取り付けられている。これにより、駆動ローラ８４の回転軸線は、接触するフリーローラ２５の回転軸線に対してねじれの関係をなす。
【００７１】
つまり、駆動ローラ８４の中心軸線は、各ローラの配置部位における中心軸線（Ａ）方向への投影平面で見て、フリーローラ２５の中心軸線に対して所定の傾斜角をもって傾斜している。駆動ローラ８４の中心軸線は、フリーローラ２５の中心軸相当の円環部材２２の半径線に対してある角度をもって傾いていると同時に、円環部材２２の中心線が接する仮想平面に対してある角度をもって傾いている。この三次元的な軸線の傾きは、喩えると、ある角度の円錐面上に置かれた「はす歯傘歯車」の歯の傾きに似ている。
【００７２】
この幾何学的配置により、回転部材７１と７２とを相対回転させた際に、フリーローラ２５の駆動ローラ８４との接触点には、フリーローラ２５の回転軸線周りと回転軸線方向（母線方向）の摩擦力（横力）が作用することになる。
【００７３】
これにより、電動モータ７５、７８によって回転部材７１、７２を同じ回転方向に同じ回転速度で回転させると、駆動ローラ８４は、自転することなく回転部材７１、７２の回転に伴って公転し、駆動ローラ８４の公転による横力が車輪２のフリーローラ２５に回転軸線方向の分力として作用する。これにより、フリーローラ２５が自転することなく、車輪２が回転部材７１からも回転駆動されつつ公転（中心軸線（Ｂ）周りの回転）する。
【００７４】
これに対し、電動モータ７５、７８によって左右の回転部材７１、７２の回転方向あるいは（および）回転速度を互いに違えると、駆動ローラ８４が自転しながら公転し、駆動ローラ８４の自転による横力が車輪２のフリーローラ２５に円周方向の分力として作用する。これにより、フリーローラ２５が自転（断面中心線（Ｃ）周りの回転）する。
【００７５】
このように、電動モータ７５、７８によって回転部材７１、７２の回転速度および回転方向を独立に制御することにより、全方向移動体１は、路面上で全方向へ移動することができる。
【００７６】
なお、この実施形態でも、フリーローラ２５と駆動ローラ８４との関係（個数）は、接地しているフリーローラ２５には必ず少なくとも１つの駆動ローラ８４が接触し、駆動ローラ８４より接地状態にあるフリーローラ２５に常に動力が与えられるような設定になっている。
【００７７】
本実施形態の車輪２は、前述した実施形態の車輪２と同じ構造のものであるから、本実施形態でも、フリーローラ２５間に石などの異物が噛み込むことを防止すること、走行振動、騒音を低減することについて、前述した実施形態と同等の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  全方向移動体
２  車輪
３Ｒ  右側駆動ローラ
３Ｌ  左側駆動ローラ
４Ｒ、４Ｌ  回転部材
７  下部車体
２２  環状体
２５  フリーローラ
５３、５５  補填部材
６２  鍔付きインナスリーブ
６４  鍔部
６５  補填部材
７１、７２  回転部材
８４  駆動ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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