(57)【要約】【課題】旋回半径の小さい駆動装置１において、マイコン等による方向制御を行わなくても、自律的に走行方向を修正できるようにすることにある。【解決手段】駆動装置１は、駆動輪３の接地部位、および駆動輪３の接地部位よりも後方で接地する後方接地部位にて、走行路面に接地する。また、後方接地部位における摩擦力は、駆動輪３の接地部位における摩擦力よりも小さく、駆動装置１全体の重心が駆動輪３の接地部位よりも後方に存在するように、ボディ６が成形されている。これにより、斜面の揺れ等により駆動装置１の走行方向が斜面を上る方向から変動しても、駆動装置１は、重力の作用により重心が駆動輪３の接地部位に対して最も斜面下方に到達するまで、駆動輪３の接地部位を支点として回動する。このため、マイコン等による方向制御を行わなくても、駆動装置１は、斜面を上る方向に自律的に走行方向を修正することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により駆動力を与えられる駆動輪を備えた駆動装置において、
少なくとも、前記駆動輪の接地部位、および前記駆動輪の接地部位よりも後方で接地する後方接地部位にて接地し、
前記後方接地部位における摩擦力は、前記駆動輪の接地部位における摩擦力よりも小さく、
前記駆動装置の重心は、前記駆動輪の接地部位よりも後方に存在することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、
前記駆動輪の走行方向に従属して走行方向を変える回動自在の従動輪を備え、
前記後方接地部位は、前記従動輪の接地部位であることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の駆動装置により駆動される走行体であって、
球状の内表面を有して球状の内部空間を形成するとともに、球状の外表面を有する球殻を備え、
前記駆動輪の接地部位および前記後方接地部位を前記内表面に接地させるとともに、前記駆動装置の重心が前記球殻の中心よりも下方に存在するように、前記駆動装置を前記内部空間に収容し、
前記外表面が走行路面に接地してこの走行路面上を走行することを特徴とする走行体。
【請求項４】
請求項３に記載の走行体の方向転換方法であって、
前記走行体の走行方向が斜面を下る方向であるときに、少なくとも２つの回動自在の回動体に前記走行体を乗り上げさせ、これらの回動体よりも前記走行方向の前方に突出した係止部に走行を止めさせることを特徴とする走行体の方向転換方法。
【請求項５】
請求項４に記載の走行体の方向転換方法を実施する際に用いられる方向転換装置であって、
前記回動体と前記係止部とを備える方向転換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、走行体の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
従来より、走行体の駆動装置として、自動車やバイクの駆動装置のように、車体に支持された前後の車輪と、前後車輪の一方に駆動力を与える内燃機関等の駆動源と、前後車輪の他方を操舵して走行体の方向転換を行う操舵機構とを備えたものが公知である。しかし、この駆動装置によれば車輪が前後にあるので、方向転換時に旋回半径が大きくなったり、内輪差が発生したりする。このため、小回りがきかず狭い場所での方向転換に不便である、といった不具合がある。
【０００３】
そこで、球殻の内部空間に、左右同軸の駆動輪を具備し球殻の中心よりも低い位置に重心を有する駆動装置を内在させ、方向転換時の旋回性能を向上させた走行体が提案されている。すなわち、この駆動装置は、左右の駆動輪ごとに駆動源を具備し、各々の駆動輪の駆動速度や駆動方向を自在に変化させることができる。このため、各々の駆動輪の駆動速度や駆動方向を目的方向に合わせて調節すれば、駆動装置を含む走行体全体を極めて小さな旋回半径で方向転換させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
〔従来技術の不具合〕
しかし、この駆動装置では、各々の駆動輪の駆動速度や駆動方向を自在に変化させるために、走行状態を検出する各種センサを装着しマイコン等による方向制御を行う必要がある。この結果、走行体の構成が煩雑になってしまう。
【特許文献１】特開平７−２８５４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、旋回半径の小さい走行体の駆動装置において、マイコン等による方向制御を行わなくても、自律的に走行方向を修正できる駆動装置およびこの駆動装置により駆動される走行体、ならびにこの走行体の方向転換方法および方向転換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の駆動装置は、駆動源により駆動力を与えられる駆動輪を備え、少なくとも、駆動輪の接地部位、および駆動輪の接地部位よりも後方で接地する後方接地部位にて接地する。また、後方接地部位における摩擦力は、駆動輪の接地部位における摩擦力よりも小さく、駆動装置の重心は、駆動輪の接地部位よりも後方に存在する。
これにより、斜面に駆動装置を載置すると、駆動装置は、重力の作用により重心が駆動輪の接地部位に対して最も斜面下方に到達するまで、駆動輪の接地部位を支点として回動する。このため、マイコン等による方向制御を行わなくても、駆動装置は、斜面を上る方向に自律的に走行方向を修正する。以上より、斜面を上る方向にこの駆動装置を走行させる場合、斜面の揺れ等の外乱により駆動装置の走行方向が変動しても、駆動装置は、斜面を上る方向に自律的に走行方向を修正できる。この結果、駆動装置に、直接、斜面を上らせる場合だけでなく、この斜面を走行路面とする走行体をこの駆動装置により駆動させる場合にも、走行体の走行方向を、斜面を上る方向に自律的に修正させることができる。なお、この駆動装置は駆動輪の接地部位を支点として回動するため、旋回半径は、従来の自動車やバイクに比べて極めて小さい。
【０００７】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の駆動装置は、駆動輪の走行方向に従属して走行方向を変える回動自在の従動輪を備え、後方接地部位は、従動輪の接地部位である。
これにより、後方接地部位の摩擦力を大幅に低減できる。このため、駆動装置またはこれに駆動される走行体は、より速く走行方向を修正することができる。
【０００８】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の走行体は、請求項１に記載の駆動装置により駆動されるものであり、球状の内表面を有して球状の内部空間を形成するとともに、球状の外表面を有する球殻を備え、駆動輪の接地部位および後方接地部位を内表面に接地させるとともに、駆動装置の重心が球殻の中心よりも下方に存在するように、駆動装置を内部空間に収容し、外表面が走行路面に接地してこの走行路面上を走行する。
これにより、駆動装置は球殻内部に収容されているので、この走行体は安全性や気密性などが要求される分野へ応用するのに好適である。
【０００９】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の走行体の方向転換方法は、走行体の走行方向が斜面を下る方向であるときに、少なくとも２つの回動自在の回動体に走行体を乗り上げさせ、これらの回動体よりも走行方向の前方に突出した係止部に走行を止めさせる。
これにより、外乱などのため、走行体が斜面を下る方向に付勢され斜面を下っても、走行体は、係止部により斜面を下るのを止められるとともに、係止部と走行体との接点における摩擦力が最小となる方向に回転することができる。この場合、「係止部と走行体との接点における摩擦力が最小となる方向」とは、係止部と走行体とが接点を持たない状態に向かう方向、すなわち、係止部から走行体が離脱する方向であり、この方向は、斜面を上る方向である。
このように、本方法によれば、走行体が斜面を下る方向に付勢され、斜面を下っても、斜面を上る方向に走行体の走行方向を転換することができる。
【００１０】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の方向転換装置は、請求項４に記載の走行体の方向転換方法を実施する際に用いられるものであり、回動体と係止部とを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
最良の形態１の駆動装置は、駆動源により駆動力を与えられる駆動輪を備え、少なくとも、駆動輪の接地部位、および駆動輪の接地部位よりも後方で接地する後方接地部位にて接地し、後方接地部位における摩擦力は、駆動輪の接地部位における摩擦力よりも小さく、駆動装置の重心は、駆動輪の接地部位よりも後方に存在する。
また、この駆動装置は、駆動輪の走行方向に従属して走行方向を変える回動自在の従動輪を備え、後方接地部位は、従動輪の接地部位である。
【００１２】
最良の形態２の駆動装置により駆動される走行体は、球状の内表面を有して球状の内部空間を形成するとともに、球状の外表面を有する球殻を備え、駆動輪の接地部位および後方接地部位を内表面に接地させるとともに、駆動装置の重心が球殻の中心よりも下方に存在するように、駆動装置を内部空間に収容し、外表面が走行路面に接地してこの走行路面上を走行する。
【００１３】
最良の形態３の走行体の方向転換方法は、走行体の走行方向が斜面を下る方向であるときに、少なくとも２つの回動自在の回動体に走行体を乗り上げさせ、これらの回動体よりも走行方向の前方に突出した係止部に走行を止めさせる。また、この方向転換方法を実施する際に用いられる方向転換装置は、回動体と係止部とを備える。
【実施例１】
【００１４】
〔実施例１の構成〕
実施例１の駆動装置の構成を図１ないし図２を用いて説明する。
駆動装置１は、電気モータや内燃機関等の周知の駆動源２と、駆動源２により駆動力を与えられる駆動輪３と、駆動輪３の走行方向に従属して走行方向を変える回動自在の従動輪４と、駆動源２から出力される駆動力を駆動輪３に伝達する動力伝達手段５と、駆動輪３、従動輪４および動力伝達手段５が装着されるとともに駆動源２を搭載するボディ６とを備える。
【００１５】
駆動輪３は、外周に環状かつ帯状のゴム素材９が装着され、ゴム素材９が接地部位をなしている。またゴム素材９の一端側には周状の外歯歯車１０が組み付けられ、動力伝達手段５から駆動力が与えられる。これにより、駆動輪３は、動力伝達手段５から与えられる駆動力により駆動される。なお、駆動輪３の車軸１１は、ボディ６に設けられた軸支部１３に回転自在に支持されている。
【００１６】
従動輪４は、駆動輪３よりも後方でボディ６の下面に装着されている（なお、前後方向は図２に示すとおりとする）。従動輪４は、回動自在に支持される２つの球状物であり、この外周面が駆動輪３の接地部位よりも後方で接地する後方接地部位をなす。従動輪４は、金属素材等を成形したものであり、後方接地部位をなす外周面は滑らかな球面状である。このため、接地面に対する後方接地部位の摩擦力は、ゴム素材９からなる駆動輪３の接地部位よりも遥かに小さい。この結果、従動輪４は、駆動輪３の走行方向に従属して自在に転がり、走行方向を変えることができる。
【００１７】
動力伝達手段５は、駆動源２の出力軸１５の回転を減速して駆動輪３に伝達するとともに、駆動輪３に与える駆動力を大きくする。動力伝達手段５は、出力軸１５のネジ状歯車１６と噛み合う外歯歯車１８、外歯歯車１８と同軸の車軸１９に装着されるとともに、外歯歯車１８よりも径小であって外歯歯車１０に噛み合う外歯歯車２０などにより構成されている。なお、動力伝達手段５の車軸１９も、軸支部１３に回転自在に支持されている。
なお、本実施例の動力伝達手段５は、歯車機構により作動するものであるが、チェーンスプロケット機構や、ベルトプーリ機構などにより作動するものであってもよい。
【００１８】
ボディ６は、金属素材により成形された略皿状部材であり、ボディ６の上部に平面状に設けられた皿部２２には駆動源２が搭載されている。また、ボディ６の前部から２つの軸支部１３が突出しており、軸支部１３が車軸１１、１９を軸支することにより、駆動輪３および動力伝達手段５がボディ６に装着されている。また、ボディ６の後部の下面には従動輪４が装着されている。そして、ボディ６は、駆動装置１全体の重心が駆動輪３の接地部位よりも後方に存在するように成形されている。
【００１９】
〔実施例１の作用〕
実施例１の駆動装置１の作用を説明する。
駆動装置１の駆動源２を作動させた状態で駆動装置１を斜面上に載置し、斜面を走行路面として斜面を上る方向に駆動装置１を走行させる。この状態で斜面を強制的に揺さぶり、図３に示す状態Ａから状態Ｂのように走行方向を変動させ、斜面の揺さぶりを止める。ここで、状態Ａとは、駆動輪３の接地部位に対して重心が最も斜面下方にあるときであり、重心が安定した位置を占めているときである。また、状態Ｂとは重心が状態Ａにおいて占める位置からずれた位置を占めているとき、すなわち重心が安定した位置を占めていないときである。そして、斜面の揺れが止まると、駆動装置１は、重力の作用により状態Ａに復元するまで、駆動輪３の接地部位を支点として回動する。そして、駆動装置１は、再び、斜面を上る方向に走行を開始する。
【００２０】
〔実施例１の効果〕
実施例１の駆動装置１は、駆動源２により駆動力を与えられる駆動輪３、駆動輪３が装着されるボディ６などを備え、駆動輪３の接地部位、および駆動輪３の接地部位よりも後方で接地する後方接地部位にて、走行路面に接地する。また、後方接地部位における摩擦力は、駆動輪３の接地部位における摩擦力よりも小さく、駆動装置１全体の重心が駆動輪３の接地部位よりも後方に存在するように、ボディ６が成形されている。
これにより、斜面の揺れ等により駆動装置１の走行方向が斜面を上る方向から変動しても、駆動装置１は、重力の作用により重心が駆動輪３の接地部位に対して最も斜面下方に到達するまで、駆動輪３の接地部位を支点として回動する。このため、マイコン等による方向制御を行わなくても、駆動装置１は、斜面を上る方向に自律的に走行方向を修正することができる。
【００２１】
また、駆動装置１は、駆動輪３の走行方向に従属して走行方向を変える回動自在の従動輪４を備え、後方接地部位は、従動輪４の接地部位である。
これにより、後方接地部位の摩擦力を大幅に低減できる。このため、駆動装置１は、より速く走行方向を修正することができる。
【実施例２】
【００２２】
〔実施例２の構成〕
実施例２では、図４に示すように、駆動装置１が球殻２４に収容されて走行体２５を構成する。すなわち、走行体２５は、球状の内表面２６を有して球状の内部空間２７を形成するとともに、球状の外表面２８を有する球殻２４を備える。駆動装置１は内部空間２７に収容され、駆動輪３の接地部位および後方接地部位が内表面２６に接地する。また、駆動装置１は、重心が球殻２４の中心よりも下方に存在するように収容される。そして、走行体２５は、外表面２８が走行路面に接地して走行路面上を走行する。
【００２３】
〔実施例２の作用〕
実施例２の走行体２５の作用を説明する。
駆動輪３が従動輪４よりも斜面上方に存在するように走行体２５を斜面上に載置する。そして、駆動装置１の駆動源２を作動させると、駆動輪３は内表面２６を駆け上る方向に駆動されると同時に球殻２４は斜面を駆け上がる方向に回転する。これにより、走行体２５全体は、斜面を走行路面として斜面を上る方向に走行する。
【００２４】
そして、この状態で斜面を強制的に揺さぶり、球殻２４と駆動装置１との位置関係を図５に示す状態Ｃから状態Ｄに変動させ、斜面の揺さぶりを止める。ここで、状態Ｃとは、駆動装置１の重心が球殻２４の中心よりも下方に存在しつつ、駆動輪３の接地部位に対して重心が最も斜面下方にあるときであり、重心が安定した位置を占めているときである。また、状態Ｄとは重心が状態Ｃにおいて占める位置からずれた位置を占めているとき、すなわち重心が安定した位置を占めていないときである。そして、斜面の揺れが止まると状態Ｃに復元するまで、駆動装置１は、重力の作用により駆動輪３の接地部位を支点として回動するとともに、球殻２４は斜面上を回転する。そして、走行体２５は、再び、斜面を上る方向に走行を開始する。
【００２５】
〔実施例２の効果〕
実施例２の走行体２５は、駆動装置１が球殻２４に収容されて構成され、駆動装置１の重心が安定した位置を占めながら、斜面を走行路面として斜面を上る方向に走行する。
これにより、斜面の揺れ等により走行体２５の走行方向が斜面を上る方向から変動しても、走行体２５は、駆動装置１の重心が安定した位置を占める状態Ｃに復元する。このため、マイコン等による方向制御を行わなくても、走行体２５は、斜面を上る方向に自律的に走行方向を修正することができる。
【００２６】
また、走行体２５では、駆動装置１が内部空間２７に収容されている。
このため、この走行体２５は安全性や気密性などが要求される分野へ応用するのに好適である。
【実施例３】
【００２７】
〔実施例３の構成〕
実施例３では、図６および図７に示すように、方向転換装置３１を用いて走行体２５の方向転換を行う。なお、方向転換装置３１とは、例えば、走行体２５が強力に斜面を下る方向に付勢されたり、斜面の下り勾配が大きすぎたりする場合に、走行体２５の方向修正を手助けする装置である。
方向転換装置３１は、図６に示すように、上面３２が走行体２５の走行路面をなすように略円板状に形成されたプレート３３、およびプレート３３を全方位において揺動自在に支持する支持部材３４により構成されている。
【００２８】
プレート３３は、図７に示すように、外周縁よりも小径の環状に複数の回動体３５が回動自在に埋設されている。回動体３５は、金属素材等を滑らかな球状に成形したものであり、上部が上面３２よりも上に突出している。そして、走行体２５は、回動体３５の環に到達すると、隣り合う２つの回動体３５に乗り上げる。また、プレート３３の外周縁はせり上げられ、走行体２５が内周側から外周側に回動体３５の環を乗り越えようとする走行方向に対し、前方に突出して走行を止めさせる係止部３６をなす。なお、係止部３６の形状はこれに限定されず、例えば、外周縁から筒状に突出する円周壁状に形成してもよい。
【００２９】
〔実施例３の作用〕
実施例３の走行体２５および方向転換装置３１の作用を説明する。
プレート３３に走行体２５を載置すると、プレート３３は、走行体２５の上面３２における位置に応じて揺動し傾斜する。そして、走行体２５は、この傾斜により形成される斜面を上る方向に、自律的に走行方向を修正し斜面を上り始める。そして、走行体２５が斜面を上り始め上面３２に対する位置を変えると、プレート３３は傾斜の状況を変える。この結果、走行体２５が斜面を下る方向を向いた場合、走行体２５は、再度、斜面を上る方向に走行方向を修正し斜面を上り始める。以上のように、プレート３３は走行体２５の上面３２に対する位置に応じて揺動し傾斜の状況を変えるが、走行体２５は、常に、斜面を上る方向に走行方向を修正し斜面を上り続ける。
【００３０】
また、何らかの要因で走行体２５が、図８に示すように回動体３５の環に到達してしまった場合、隣り合う２つの回動体３５に乗り上げるとともに、係止部３６に係止されて斜面を下る方向への走行を止める。そして、走行体２５は、係止部３６と走行体２５との接点における摩擦力が最小となる方向に回転する。この場合、「係止部３６と走行体２５との接点における摩擦力が最小となる方向」とは、係止部３６と走行体２５とが接点を持たない状態に向かう方向、すなわち、係止部３６から走行体２５が離脱する方向であり、この方向は、斜面を上る方向である。この結果、走行体２５は、再度、斜面を上る方向に走行方向を修正し、斜面を上り始める。
【００３１】
〔実施例３の効果〕
実施例３の方向転換装置３１は、走行体２５の走行方向が斜面を下る方向であるときに、隣り合う２つの回動体３５に走行体２５を乗り上げさせ、回動体３５よりも走行方向の前方に突出した係止部３６に走行を止めさせる。
これにより、走行体２５が斜面を下る方向に強力に付勢され斜面を下っても、走行体２５は、係止部３６により斜面を下るのを止められるとともに、係止部３６と走行体２５との接点における摩擦力が最小となる方向、すなわち、走行体２５が斜面を上る方向に方向転換される。このため、走行体２５はプレート３３から転落することなく、方向転換され、再度、斜面を上り始めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】駆動装置の斜視図である（実施例１）。
【図２】駆動装置の底面図である（実施例１）。
【図３】駆動装置の作用を示す説明図である（実施例１）。
【図４】走行体の斜視図である（実施例２）。
【図５】走行体の作用を示す説明図である（実施例２）。
【図６】走行体および方向転換装置を示す斜視図である（実施例３）。
【図７】走行体および方向転換装置の要部を示す説明図である（実施例３）。
【図８】走行体および方向転換装置の作用を示す説明図である（実施例３）。
【符号の説明】
【００３３】
１  駆動装置
２  駆動源
３  駆動輪
４  従動輪
２４  球殻
２５  走行体
２６  内表面
２７  内部空間
２８  外表面
３１  方向転換装置
３５  回動体
３６  係止部
【図１】
2006111117.tif 000003
【図２】
2006111117.tif 000004
【図３】
2006111117.tif 000005
【図４】
2006111117.tif 000006
【図５】
2006111117.tif 000007
【図６】
2006111117.tif 000008
【図７】
2006111117.tif 000009
【図８】
2006111117.tif 000010