(57)【要約】  車輪の各ハブ（１０２）の外周の周囲に配置される磁石（１１８）及び複数のローラ（１０４）を含む、表面を横断するための多方向移動車輪（１００）を提供する。ローラ（１０４）は、車輪（１００）の第一軸方向に垂直である第二軸方向における回転のために取り付けられる。ローラ（１０４）は、ハブ（１０２）に取り付けられる複数の磁気誘導性ブラケット（１０６）により支持される。ブラケット（１０６）は、車輪（１００）、及び車輪が走行する表面の磁性材料間の空間を減少させるような、最適な寸法にされ、形成される。
2019512422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輪郭を有する表面を横断する多方向移動車輪であって、
回転の第一軸方向を画定する少なくとも１つのハブと、
前記第一軸方向に略外接するように配置される外面を含む少なくとも１つの磁石であって、前記ハブは横断する前記表面方向へ前記少なくとも１つの磁石の磁束を向ける磁気誘導性材料から作製される、少なくとも１つの磁石と、
前記少なくとも１つのハブの外周全体の周囲に配置され、間隙の寸法が前記車輪の各回転位置において前記表面の前記輪郭を補完しない車輪輪郭と比較して縮小するように、前記表面の前記輪郭を補完する車輪輪郭を画定するような前記寸法にされ、形成される、複数の磁気誘導性ブラケットと、
前記複数のブラケットによる回転のために支持され、前記第一軸方向に対して一定の角度にある第二軸方向における回転用の前記ブラケットにより支持される複数のローラと、
を備え、
少なくとも１つのローラは前記磁石、前記ハブ、及び前記ブラケットの前記表面と前記外面との間の間隙を画定しながら、前記車輪が前記表面を横断する場合に、前記車輪の任意の回転位置において前記表面に接触する、
多方向移動車輪。
【請求項２】
前記ブラケットは、凸状車輪輪郭を画定するような寸法にされ、形成される、請求項１に記載の多方向移動車輪。
【請求項３】
前記ブラケットは、テーパ状部分を含む、請求項２に記載の多方向移動車輪。
【請求項４】
前記ブラケットは、平らな車輪輪郭を画定するような寸法にされ、形成される、請求項１に記載の多方向移動車輪。
【請求項５】
前記ブラケットは、平らな部分を含む、請求項４に記載の多方向移動車輪。
【請求項６】
前記ブラケットは、凹状車輪輪郭を画定するような寸法にされ、形成される、請求項１に記載の多方向移動車輪。
【請求項７】
前記ブラケットは、突出部分を含む、請求項６に記載の多方向移動車輪。
【請求項８】
前記車輪輪郭は、つぎの組み合わせ、
（１）前記車輪輪郭は凸状であり、前記表面の輪郭は凹状であること、
（２）前記車輪輪郭は平らであり、前記表面の輪郭は平らであること、及び
（３）前記車輪輪郭は凹状であり、前記表面の輪郭は凸状であること、
に従い前記表面の前記輪郭を補完する、請求項１に記載の多方向移動車輪。
【請求項９】
前記ブラケットは、前記ローラ及び突出部を支持するマウントを含む、請求項１に記載の多方向移動車輪。
【請求項１０】
前記突出部は、ローブ形状である、請求項９に記載の多方向移動車輪。
【請求項１１】
前記突出部は、平らな形状である、請求項９に記載の多方向移動車輪。
【請求項１２】
前記突出部は、テーパ形状である、請求項９に記載の多方向移動車輪。
【請求項１３】
回転の前記第一軸方向を画定する２つのハブがあり、前記少なくとも１つの磁石は、前記２つのハブの間に配置されるディスクを備える、請求項１に記載の多方向移動車輪。
【請求項１４】
前記ブラケットは、前記２つのハブのそれぞれの周囲に配置される、請求項１３に記載の多方向移動車輪。
【請求項１５】
前記２つのハブのそれぞれの周囲に配置される前記ブラケット、前記ハブ、及び前記磁石は、凹状輪郭を集合的に画定する、請求項１４に記載の多方向移動車輪。
【請求項１６】
前記２つのハブのそれぞれの周囲に配置される前記ブラケット、前記ハブ、及び前記磁石は、凸状輪郭を集合的に画定する、請求項１４に記載の多方向移動車輪。
【請求項１７】
前記２つのハブのそれぞれの周囲に配置される前記ブラケット、前記ハブ、及び前記磁石は、平らな輪郭を集合的に画定する、請求項１４に記載の多方向移動車輪。
【請求項１８】
モータをさらに備え、前記２つのハブのうちの少なくとも１つは駆動回転用に前記モータへ動作可能に結合される、請求項１３に記載の多方向移動車輪。
【請求項１９】
前記モータ、及び前記２つのハブのうちの前記少なくとも１つに動作可能に結合される車軸をさらに備える、請求項１８に記載の多方向移動車輪。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方向移動車輪に関し、特に、表面を横断するローラを支持するために最適化された特性を有するローラブラケットを含む磁気全方向移動車輪に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる設計を有する車輪は、とりわけ、「Omni-wheel based driving device with belt transmission mechanism」と題する米国特許第８，３０８，６０４号、「Dynamically balanced in-line wheel vehicle」と題する米国特許出願公開第２００８／０２９５５９５号、「Magnetic wheel for vehicles」と題する米国特許第７，２３３，２２１号、「Magnetic wheel」と題する米国特許出願公開第２０１２／０２００３８０号、及び「Recognition of Corrosion State Based on Omnidirectional Mobile Robot for Inspection of CAS for Oil Tanker Annual Conference 2008」と題するLee, Seung-heui, et.al.による論文を含む、さまざまな文書において既知である。これらの文書内に記述される車輪及び車両の具体的な設計及び特徴は、それらのそれぞれの開示の検討により最もよく理解されることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８，３０８，６０４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０２９５５９５号明細書
【特許文献３】米国特許第７，２３３，２２１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１２／０２００３８０号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Lee, Seung-heui他、「Recognition of Corrosion State Based on Omnidirectional Mobile Robot for Inspection of CAS for Oil Tanker Annual Conference 2008」
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様に従い、輪郭を有する表面を横断する多方向移動車輪を提供する。この車輪は、少なくとも１つのハブを含み、この少なくとも１つのハブは、回転の第一軸方向を画定する。車輪は、少なくとも１つの磁石を含み、これらの少なくとも１つの磁石は、第一軸方向に一般的に外接するように配置される外面を含み、ハブは、横断する表面方向へ少なくとも１つの磁石の磁束を向ける磁気誘導性材料から作製される。ハブは、横断する表面方向へ少なくとも１つの磁石の磁束を向ける磁気誘導性材料から作製される。車輪は、少なくとも１つのハブの外周全体の周囲に配置される、複数の磁気誘導性ブラケットを含む。ブラケットは、間隙の寸法が車輪の各回転位置において表面の輪郭を補完しない車輪輪郭と比較して縮小するように、表面の輪郭を補完する車輪輪郭を画定するような寸法にされ、形成される。また車輪は、複数のブラケットによる回転のために支持される複数のローラを備える。ローラは、第一軸方向に対して一定の角度にある第二軸方向における回転用のブラケットにより支持される。少なくとも１つのローラは、表面と磁石の外面との間の間隙を画定しながら、車輪が表面を横断する場合に、車輪の任意の回転位置において表面に接触する。
【０００６】
さらなる態様に従い、ブラケットは、凸状車輪輪郭を画定するような寸法にされ、形成される。
【０００７】
もう一つの態様に従い、ブラケットは、テーパ状部分を含む。
【０００８】
さらなる態様に従い、ブラケットは、平らな車輪輪郭を画定するような寸法にされ、形成される。
【０００９】
もう一つの態様に従い、ブラケットは、平らな部分を含む。
【００１０】
さらなる態様に従い、ブラケットは、凹状車輪輪郭を画定するような寸法にされ、形成される。
【００１１】
もう一つの態様に従い、ブラケットは、突出部分を含む。
【００１２】
さらなる態様に従い、車輪輪郭は、つぎの組み合わせ、（１）車輪輪郭は凸状であり、表面輪郭は凹状であること、（２）車輪輪郭は平らであり、表面輪郭は平らであること、及び（３）車輪輪郭は凹状であり、表面輪郭は凸状であること、に従い表面の輪郭を補完する。
【００１３】
さらなる態様に従い、ブラケットは、ローラ及び突出部を支持するマウントを含む。
【００１４】
もう一つの態様に従い、突出部は、ローブ形状である。
【００１５】
さらなる態様に従い、突出部は、平らな形状である。
【００１６】
さらなる態様に従い、突出部は、テーパ形状である。
【００１７】
もう一つの態様に従い、回転の第一軸方向を画定する２つのハブがあり、少なくとも１つの磁石は、２つのハブの間に配置されるディスクを備える。
【００１８】
もう一つの態様に従い、ブラケットは、２つのハブのそれぞれの周囲に配置される。
【００１９】
さらなる態様に従い、２つのハブのそれぞれの周囲に配置されるブラケット、ハブ、及び磁石は、凹状輪郭を集合的に画定する。
【００２０】
さらなる態様に従い、２つのハブのそれぞれの周囲に配置されるブラケット、ハブ、及び磁石は、凸状輪郭を集合的に画定する。
【００２１】
さらなる態様に従い、２つのハブのそれぞれの周囲に配置されるブラケット、ハブ、及び磁石は、平らな輪郭を集合的に画定する。
【００２２】
もう一つの態様に従い、車輪は、モータを備え、２つのハブのうちの少なくとも１つは、駆動回転用にモータへ動作可能に結合される。
【００２３】
さらなる態様に従い、車軸は、モータ、及び２つのハブのうちの少なくとも１つに動作可能に結合される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】第一配置に従う磁気全方向移動車輪の断面図を示す。
【図１Ｂ】図１Ａの磁気全方向移動車輪の分解図を示す。
【図２Ａ】第二配置に従う、磁気全方向移動車輪の正面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ａの磁気全方向移動車輪の分解図を示す。
【図３Ａ】磁気全方向移動車輪についてのブラケットの等角図を示す。
【図３Ｂ】図３Ａのブラケットの平面図である。
【図３Ｃ】図３Ａ内のような１セットのブラケットを含む磁気全方向移動車輪の平面図である。
【図３Ｄ】表面を横断する図３Ｃの磁気全方向移動車輪の平面図である。
【図４Ａ】磁気全方向移動車輪についてのブラケットの等角図である。
【図４Ｂ】図４Ａのブラケットの平面図である。
【図４Ｃ】図４Ａ内のような１セットのブラケットを含む磁気全方向移動車輪の平面図である。
【図４Ｄ】表面を横断する図４Ｃの磁気全方向移動車輪の平面図である。
【図５Ａ】磁気全方向移動車輪についてのブラケットの等角図である。
【図５Ｂ】図５Ａのブラケットの平面図である。
【図５Ｃ】図５Ａ内のような１セットのブラケットを含む磁気全方向移動車輪の平面図である。
【図５Ｄ】表面を横断する図５Ｃの磁気全方向移動車輪の平面図である。
【図６】表面上で平らなブラケットと突出するブラケットとの比較を図示する磁気全方向移動車輪の平面図である。
【図７Ａ】凸状表面を補完する配置を有する磁気全方向移動車輪の概略図である。
【図７Ｂ】凸状表面を補完する配置を有する磁気全方向移動車輪のさらなる概略図である。
【図７Ｃ】凹状表面を補完する配置を有する磁気全方向移動車輪の概略図である。
【図７Ｄ】凹状表面を補完する配置を有する磁気全方向移動車輪のさらなる概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１Ａ、１Ｂ、及び２Ｂを参照して、磁気全方向移動車輪１００を示す。全方向移動車輪１００は、ハブまたはヨーク１０２、及びハブ１０２の外周の周囲に配置される複数のローラモジュール１０４含む。ローラモジュール１０４は、ハブ１０２の回転の軸方向へ垂直にローラを支持するように配置される。図１Ｂは、２つの隣接するローラモジュール１０４を分解状態で全方向移動車輪の片側上に示す。図２Ａは、分解状態で磁気全方向移動車輪の両側を示す。各ローラモジュールは、ブラケット１０６、ベアリング１０８、ローラ１１０、及びブラケット１０６をハブ１０２へ結合するファスナ１１２を含む。各ブラケット１０６は、ブラケット１０６の各側面上に突出マウント１１４、及びアンカー部分１１５を含む。アンカー部分１１５は、ファスナ１１２を受容するような寸法にされ、形成されるホールを含むため、ブラケットは、ハブに固定されることが可能である。各マウント１１４は、隣接するベアリング１０８がその上に支持されることが可能であるようなサイズにされ、形成される。その結果、隣接するブラケットは、図１Ａ及び２Ａに示されることが可能であるように、２つの対向するマウントを提供し、それらの間にベアリング１０８及びローラ１１０を支持する（説明を簡単にするためにローラを図２Ａから省略し、隣接するマウントがごく近接し、ベアリング及びローラを支持することを示す）。ベアリング１０８及びローラ１１０は、ローラ１１０がベアリング１０８上に支持されることが可能であるような、及びローラがマウント１１４の軸周囲で回転するのに自由であるような、寸法にされ、形成される。
【００２６】
磁気全方向移動車輪１００は、全方向移動車輪１００の第一側面１１６ａ及び第二側面１１６ｂが各ハブ周辺部の周囲に配置されるローラモジュール１０４を含む全方向移動車輪の各側面上にハブ１０２を備えるという点で両側構成を有することが可能である。磁石１１８は、２つのハブ１０２と、２セットのローラモジュール１０４との間に配置され、全方向移動車輪１００が横断する表面へ引力を与える。好ましくは、さらに詳細に以下に考察されるように、各ハブは、磁石１１８から磁束を向けることが可能であるように、磁気誘導性材料（たとえば、強磁性材料または鉄）から作製される。
【００２７】
ローラ１１０は、１つの材料から作製され、または表面テクスチャ（たとえば、ゴム、軟質プラスチック、または表面テクスチャ鋼など）を備え、車輪１００が静止摩擦を維持するのに十分である摩擦係数を提供することが可能であるため、それは、車両の重量が磁石１１８により与えられる垂直抗力に反作用するときに、垂直方向に、及び／または逆方向に車両を駆動する／操舵することが可能である。増加した静止摩擦を与える、この配置は、磁石により生成されることを要求される力を減少させることを可能にする。その結果、磁石の寸法及び重量は、減少することが可能である、及び／または安価な磁性材料は、使用されることが可能である。これは、車両が右側上方向に走行するときに効率を増す（たとえば、より軽量）。
【００２８】
図１Ａを参照して、ハブ１０２は、第一軸方向を画定するハブの軸周囲に矢印「Ａ」により示される方向における回転を可能にする。ローラ１１０は、第一軸方向に垂直である第二軸方向にある矢印「Ｂ」により示される方向における回転を可能にする（あるいは、メカナム型車輪は代替に使用されることが可能であり、この事例において、ローラはハブに関して４５°に一般的に取り付けられる）。このように、全方向移動車輪は、２自由度に関する回転を可能にする。この配置は、パイプ、タンク、及び他の金属構造体を検査するために使用されるロボット車両などの、狭い範囲内で動作させる車両について特に有用である。
【００２９】
磁石１１８は、リング、ディスク、または複数の個々の磁石であることが可能であり、磁束力を与え、磁石（複数可）の、材料、寸法／数、及び強度は、磁気誘導性材料（たとえば、鋼タンクまたはパイプ壁部）と接触している全方向移動車輪を保持するために選択される。加えて、磁気誘導性ハブ１０２は、全方向移動車輪が走行する磁気誘導性表面方向へ磁石１１８から磁束力をさらに向けるために磁石１１８の側面上に配置されることにより、車輪と表面との間の引力を増加させる。したがって、車輪は、車輪が磁石１１８及びハブ１０２を介して移動する磁気誘導性表面方向により強い牽引力を与え、同時に、ハブ１０２及びローラ１１０の回転を介して表面沿いに車輪の移動の２自由度を可能にする。
【００３０】
加えて、ローラ１１０を支持するブラケット１０６は、磁気誘導性材料から作製されることが可能である。磁石（１１８）からハブ（１０２）の間の引力のカップリングは、上記で考察されるように、ブラケット（１０６）を形成する磁気誘導性材料を通り表面方向にさらに延出する。このように、ブラケット１０６は、磁石１１８から走行面方向へ磁束を向ける際に援助することが可能である。この配置は、それが取り付けられる磁気誘導性表面方向に車輪のより強い保持力をもたらす。
【００３１】
図３から５を参照して、ブラケットは、車輪と表面との間に引力を増加させる走行面方向への磁束の指向を改善するように形成されることが可能である。図３Ａから３Ｄは、突出部１２０を備えるブラケット１０６ａを含む車輪１００ａを図示する。突出部１２０は、ローブ形状であり、それは、ブラケットが車輪のハブに取り付けられるときに磁石の外面から離れて延出し、車輪が表面上に配置されるときに表面方向へ延出する。ローブ形状の突出部１２０は、ブラケットが表面方向へ、ならびに車輪のハブ及び磁石から離れて延伸するように、ブラケット１０６ａの輪郭を変更する。このような、ブラケット１０６ａは、車輪の両側上に着座するときに、ブラケット間に凹部１２１を画定する。ブラケット１０６ａは、車輪の各側面が他方の鏡像であるように車輪の各側面上に配置されることが可能である。また、車輪の所望の運動により、対向する位相内にローラを配置するようにブラケットを配置することは、現実的である。表面に関して車軸の高さが横方向の揺動より重要である場合に、位相がずれた配置は、望ましい。代替に、車輪が静止点（４つのローラが表面と係合する位置からなる）間で移動するときに、揺動が車軸高さを変更することより動作へ有害である場合に、ローラは、同位相にあるように配置され、磁石を介して対称軸を形成する。ブラケットのローブ形状の突出部は、磁石１１８の外面の平面より上に延出するが、ローラ（１１０）の曲率内に留まる。ブラケットの突出部は、車輪の凹状輪郭を画定する。その結果、図３Ｄに示されることが可能であるように、車輪が凸状輪郭Ａ（たとえば、丸パイプの外側）を有する表面上に走行しているときに、外面磁石１１８と表面との間の空隙は、減少する。磁石１１８の外面と表面との間の間隙の縮小は、車輪が凸状輪郭を有する表面上で走行しているときに、平らな輪郭を有する車輪、及び凹状輪郭を有する車輪により生成される間隙の比較を提供する、図６にさらに示されることが可能である。ブラケット１０６ａは、いかなる車輪の部分もローラ以外の表面に接触せずに、表面と車輪との間の空隙を減少させるような寸法にされ、形成される。ブラケットは、ブラケットにより支持されるローラに加えて、ブラケット及び磁石が表面に接触せず、空隙が維持されるような寸法にされ、形成される。この構造上の配置は、車輪／磁石にわたりＮ極及びＳ極の分離を保持しながら、車輪の磁気誘導性材料が表面へできる限り近接することを可能にする。ブラケットの構造は、空隙を減少させるように車輪が走行している、表面に対応するような寸法にされ、形成されるブラケットを提供することにより、車輪と表面との間の牽引力の効率を向上させる。このように、空隙は、凹状構成、凸状構成、及び平らな構成について減少する。
【００３２】
図４Ａから４Ｄを参照して、車輪１００ｂは、平らな輪郭を有するブラケット１０６ｂを含む。ブラケット１０６ｂは、突出部１２２を含む。突出部１２２は、ブラケットが車輪のハブに取り付けられるときに、突出部が磁石の外面に関して一般的に平行に延出するような、平らな形状である。平らな形状の突出部１２２は、ブラケットが車輪のハブ及び磁石の方向へも、これらから離れても延出しないように、ブラケット１０６ｂの輪郭を変更する。この配置は、磁石を保持する磁石／筐体の外層の外側に配置されるローラをもたらし、ブラケットは、ローラの曲率内にまさにある。その結果、磁気誘導性材料の本体（磁石、ハブ、及びブラケット）と、横断する平らな表面との間に小さな分離がある。ローラの接触点（磁石及びハブを近くに保持するために）と、ブラケットが表面へできる限り近接することをも確保するように、そのローラ輪郭に続くブラケットとの間の実質的に平らな領域は、改善された保持力を与える。ブラケット１０６ｂは、車輪の各側面が他方の鏡像であるように、車輪の各側面上に配置されることが可能である。ブラケットの平らな形状の突出部は、磁石１１８の外面の同一平面上にある。その結果、ブラケット１０６ｂを含む車輪は、磁石１１８の外面と、平らな輪郭を有する走行面との間の空隙を減少させる。このように、平らな輪郭を有する車輪は、縮小した空隙、及び増加した磁束の結果として車輪と平らな走行面との間の増加した磁気引力を有する。
【００３３】
図５Ａから５Ｄを参照して、車輪１００ｃは、突出部１２４を含むブラケット１０６ｃを備える。突出部１２４は、ブラケットが車輪のハブに取り付けられるときに突出部が磁石の外面から離れて延出し、車輪が表面上に配置されるときに突出部が表面から離れて延出するように、テーパ形状である。テーパ形状の突出部１２４は、ブラケットが車輪のハブ及び磁石から離れて延出するように、ブラケット１０６ｃの輪郭を変更する。このように、ブラケット１０６ｃは、車輪の両側上に着座するときに、磁石の外面がブラケットに関して外方向へ膨張することを可能にする。ブラケット１０６ｂは、車輪の各側面が他方の鏡像であるように、車輪の各側面上に配置されることが可能である。ブラケットのテーパ形状の突出部は、磁石１１８の外面の平面より下に延出する。テーパ部１２４は、ブラケットが車輪のハブ及び磁石の方向に湾曲するように、ブラケット１０６ｃの輪郭を変更する。このように、車輪の両側上のブラケット１０６ｃは、車輪の凸状輪郭を画定する。その結果、図５Ｄに示されることが可能であるように、車輪が凹状輪郭Ｃ（たとえば、丸パイプの内側）を有する表面上で走行しているときに、磁石１１８の外面と表面との間の空隙は、減少する。ブラケット１０６ｃは、車輪が表面に接触せずに、表面と車輪との間の空隙を減少させるような寸法にされ、形成される。ブラケットの構造は、空隙を縮小させるように車輪が走行している、表面に対応するような寸法にされ、形成されるブラケットを提供することにより、車輪と表面との間の牽引力の効率を向上させる。
【００３４】
図７Ａから７Ｄを参照して、特定の表面（図７Ａ及びＢ＝凸状、ならびに図７Ｃ及びＤ＝凹状）に適合される車輪の寸法及び形状を決定する１つの手段を示し、以下のように記述する。図７Ａから７Ｄは、標的接触面として円形断面を示し、この円形断面は、検査ロボットがその特定のパイプ径周囲の周方向に駆動している状態について、車輪が最適化されることを意味する、たとえば、その中心線に垂直であるパイプの断面に対応することが可能である。しかしながら、これらの概念がたとえば、その中心線に、または非円筒形パイプに関して一定の角度にあるパイプの断面に対応する楕円形断面と異なる断面に適用されることが可能であることを理解するであろう。
【００３５】
図７Ａ及び７Ｃを参照して、ｒ１は、関心の断面における標的の曲率半径であり、ｔ１は、ｒ１についての公差因子（すなわち、ｒ１＋／−ｔ１）であり、ｒ３は、全方向移動車輪ローラの半径であり、ｔ３は、ｒ１についての公差因子（すなわち、ｒ１＋／−ｔ１）であり、ｄ１は、磁石の幅であり、ｄ２は、ローラセット間の距離であり、ｔ２は、ｄ２についての公差因子（すなわち、ｄ２＋／−ｄ２）である。標的曲率が選択され、走行面の特定の断面が既知であると、及び全方向移動車輪の全体的な設計プロセス（たとえば、２セットのローラ間の距離、ローラの直径、磁石の幅、磁石の外径、及び全体的な全方向移動車輪の直径）から寸法が既知であると、オフセットパラメータを設定することが可能である。オフセットパラメータは、正常動作中に標的表面上で期待されることが可能である、最大の可能な凹凸部／突出部の高さ（半径方向に測定される）の合計と、ｔ１、ｔ２、ｔ３及び任意の可能な突出部を考慮する、ブラケット及び標的表面間の最小の可能な距離である隙間係数とを表現する。
【００３６】
標的の断面は、ｒ１の曲率を有し、標的が凹状または凸状であるかどうかによって、凹状標的について＋ｔ１の公差を、凸状標的について−ｔ１の公差を加える。これらの公差は、ブラケットを表面にできる限り近接して維持することを可能にしながら、可能な変動を説明する。２つの接触ローラは、半径ｒ３、及び距離ｄ２で分けられるそれらの中心の両方を有する、標的に接する、円として表現される。また、標的の種類により、つぎの、凹状標的について−ｔ３及び−ｔ２、凸状標的について−ｔ３及び＋ｔ２のように、公差をｒ３及びｄ２、それぞれに加える。線分Ｂ−Ｅは、標的の輪郭に平行で、「オフセット」の一定距離によりオフセットされる曲線である。その結果、ローラは、標的へそれらの最も近い可能な位置（ｔ１、ｔ２、ｔ３及び可能な突出部を考慮する）に示され、線分Ｂ−Ｅは、選択された隙間をいかなる可能な突出部からも保つことを確保しながら、標的の輪郭に最も近接する曲線である。凹状の事例において、ｒ２の値は、（ｒ２＝ｒ１＋ｔ１−オフセット）として定義され、隙間嵌め（たとえば、ａからｈ）についてシャフト公差により製造される。凸状の事例において、ｒ２の値は、（ｒ２＝ｒ１−ｔ１＋オフセット）として定義され、隙間嵌め（たとえば、ＡからＨ）についてホール公差により製造される。
【００３７】
点Ｅは、その対応するローラに最も近接する磁石の面とアライメントをとり、線分Ｅ−Ｆは、その同一の磁石面の縁部と同一線上にある。ブラケットの輪郭の線分Ｅ−Ｆは、必要に応じてカスタマイズされることが可能である。凹状の事例において、ｄ４＞＝０であり、凸状の事例において、ｄ４＞＝ｒ２−sqrt（ｒ２＾２−（ｄ１／２）＾２）である。
【００３８】
線分Ｂ−Ｄは、さまざまな方式において画定されることが可能であり、１つの実施例は、半径ｒ４＝ｒ３−ｔ３−オフセットに関して、弧としてであり、その対応するローラと同心であり、線分Ｂ−Ｅに接する。弧の長さＢ−Ｄ、ならびに点Ｂ及びＤの正確な地点は、必要に応じてカスタマイズされることが可能である。
【００３９】
図７Ａ及び７Ｃは、公差の変動を仮定して、最大間隙距離の条件において、全方向移動車輪のブラケットと標的との間の境界面を示す。上記に考察されるように、ブラケット、及び標的の輪郭は、平行な曲線として、及び同心（すなわち、点Ａ及びＬは同一である）として円形断面の事例において、表されることが可能である。
【００４０】
図７Ｂ及び７Ｄは、凹状の事例において標的から離れて、及び凸状の事例において標的方向へ、点Ａから離れてシフトされる点Ｌをもたらす、それらのそれぞれの公称値に寸法をシフトする、幾何学的形状を表す。図７Ｂ及び７Ｄは、設計プロセスを完了するときに、ブラケットと標的との間に残る、平均隙間または空隙を表す。表面粗さのような他のパラメータは、隙間を画定するときに考慮されることが可能である。
【００４１】
その結果、車輪のブラケットは、車輪と、車輪の磁石と、車輪が走行する表面との間の空隙を減少させるような寸法にされ、形成される。ブラケットは、車輪の輪郭を画定する、形成された突出部を含み、車輪の輪郭は、走行面の輪郭を補完する。その結果、表面輪郭が凸状である場合に、車輪輪郭は、これらの２つが相互に補完し、相互に入れ子にすることが可能であるように、凹状である。表面輪郭が平らである場合に、車輪輪郭は、これらの２つが相互に補完し、相互に入れ子にすることが可能であるように、平らである。表面輪郭が凹状である場合に、車輪輪郭は、これらの２つが相互に補完し、相互に入れ子にすることが可能であるように、凸状である。その間に、各実施形態は、磁石１１８の側面を囲むブラケットを含み、磁石の外面は、それと、凸状の、平らな、または凹状の表面との間に、さらに最適化された間隙を有する。そして、車輪の効率、及び牽引力を改善することが可能である。磁石１１８が完全なリングではないが、複数の個々の磁石からなる他の実施形態において、ブラケット１０６は、そこから延伸するリップを備え、本来であれば磁石を移動させることが可能である垂直抗力に対して、磁石を固定することが可能である。
【００４２】
上述される発明の主題は、例示としてのみ提供され、限定するものとして解釈されるべきではない。さまざまな修正形態及び変更形態は、図示され、記述される例示的な実施形態及び用途に従わず、以下の特許請求の範囲に記載される、本発明の真の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記述される発明の主題に行われることが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１００  磁気全方向移動車輪
１００ａ  車輪
１００ｂ  車輪
１００ｃ  車輪
１０２  磁気誘導性ハブ
１０４  ローラモジュール
１０６  磁気誘導性ブラケット
１０６ａ  ブラケット
１０６ｂ  ブラケット
１０６ｃ  ブラケット
１０８  ベアリング
１１０  ローラ
１１２  ファスナ
１１４  突出マウント
１１５  アンカー部分
１１６ａ  第一側面
１１６ｂ  第二側面
１１８  外面磁石
１２０  突出部
１２１  凹部
１２２  突出部
１２４  突出部（テーパ部）
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
2019512422.tif 000005
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
2019512422.tif 000009
【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【国際調査報告】
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