(57)【要約】【課題】全ての回転輪を個々に回転駆動して方向変換することができる、全駆動型回転体付き車輪を提供する。【解決手段】ホイール１６の周囲の回転体１７ａ，１７ｂに従動傘歯車２１ａ，２１ｂを備え、１つ置きの回転体１７ａの従動傘歯車２１ａを第１の回転分配伝達機構２２を介して第１の回転体用モータ１８で駆動し、残り１つ置きの回転体１７ａの従動傘歯車２１ｂを第２の回転分配伝達機構２３を介して第２の回転体用モータ１９で駆動する。制御部１３は、前進時、後進時及び斜め方向走行時に右又は左へ方向変換するときは、一の回転体の接地状態が終わりになると共に次の一の回転体の接地状態が始まる、２つの回転体１７ａ，１７ｂが接地状態にある時間帯に、接地状態が終わりになる回転体の周速と、接地状態が始まる回転体の周速とを相違させるように、第１、第２の回転体用モータ１８，１９の制御を行う。【選択図】図１
2011183908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームに回転可能に支持されかつ車体フレームに支持される走行用モータにより駆動回転されるホイールと、
ホイールの周囲に備えられ車輪外周円の円弧を形成する周面を有し回転体用モータの回転動力を伝達されて車輪の直進方向に対して直交方向へ駆動回転される複数の回転体と、
上記走行用モータ及び上記回転体用モータの回転を制御する制御部と、
を備えた全駆動型回転体付き車輪において、
上記複数の回転体は、１つ置きの第１群の各回転体が第１の回転体用モータの回転動力を個々に伝達され、残り１つ置きの第２群の各回転体が第２の回転体用モータの回転動力を個々に伝達される構成であり、
上記制御部は、前進時、後進時及び斜め方向走行時のうち、少なくとも前進時に右又は左へ方向変換する指令を入力したときは、一の回転体の接地状態が終わりになると共に次の一の回転体の接地状態が始まり、該２つの回転体が共に接地状態にある時間帯に、上記接地状態が終わりになる回転体の周速と上記接地状態が始まる回転体の周速とを相違させるように、上記第１及び第２の回転体用モータの制御を行う構成であることを特徴とする、全駆動型回転体付き車輪。
【請求項２】
前進時又は後進時に右又は左へ方向変換する指令を入力した場合には、
制御部は、２つの回転体が共に接地状態にある時間帯だけ、前記第１及び第２の回転体用モータのうち、前記接地状態が始まる回転体を駆動回転させる一方の回転体用モータについて、該接地状態が始まる回転体の周速を前記接地状態が終わりになる回転体の周速に対して相違させる制御を行うことを、第１及び第２の回転体用モータを交番させて適用することを特徴とする、請求項１記戴の全駆動型回転体付き車輪。
【請求項３】
前記複数の回転体が、前記半紡錘形に形成されているか、又は前記径の大きい樽形と径が小さい樽形とが交互に配列されていて、径が小さい端部の一部が隣接する回転体の径の大きい端部に入り込んだ状態にかつ径が小さい端部の一部が隣接する回転体の径の大きい端部に入り込んだ状態に備えられた構成である場合には、
前記制御部は、
前記斜め方向走行時には、上記回転体の接地位置の直径が変化しても接地位置の直径部分の周速が所定速度になるように上記第１及び第２の回転体用モータを変速制御し、かつ一の回転体の大径端部と他の一の回転体の小径端部とが同時に接地状態のときに大径端部の周速と小径端部の周速とが一致するように上記第１及び第２の回転体用モータを位相を異ならせて変速制御し、
さらに該斜め方向走行時に右又は左へ方向変換する指令を入力したときは、前記２つの回転体が共に接地状態にある時間帯だけ、前記第１及び第２の回転体用モータのうち、前記接地状態が始まる回転体を駆動回転させる一方の回転体用モータについて、該接地状態が始まる回転体の周速を前記接地状態が終わりになる回転体の周速に対して相違させる制御を行うことを、第１及び第２の回転体用モータを交番させて適用することを特徴とする、請求項１又は２記戴の全駆動型回転体付き車輪。
【請求項４】
前記複数の回転体が同一の大きさの樽形である場合には、
前記制御部は、前記斜め方向走行時には、前記回転体の接地位置の直径が変化しても接地位置の直径部分の周速が所定速度になるように、前記第１及び第２の回転体用モータを変速制御し、さらに該斜め方向走行時に右又は左へ方向変換する指令を入力したときは、前記２つの回転体が共に接地状態にある時間帯だけ、前記第１及び第２の回転体用モータのうち、前記接地状態が始まる回転体を駆動回転させる一方の回転体用モータについて、該接地状態が始まる回転体の周速を前記接地状態が終わりになる回転体の周速に対して相違させる制御を行うことを、第１及び第２の回転体用モータを交番させて適用することを特徴とする、請求項１又は２記戴の全駆動型回転体付き車輪。
【請求項５】
前記複数の回転体が、同一の大きさの略短円筒形である場合には、
前記制御部は、前記第１及び第２の回転体用モータを定速制御し、さらに該斜め方向走行時に右又は左へ方向変換する指令を入力したときは、前記２つの回転体が共に接地状態にある時間帯だけ、前記第１及び第２の回転体用モータのうち、前記接地状態が始まる回転体を駆動回転させる一方の回転体用モータについて、該接地状態が始まる回転体の周速を前記接地状態が終わりになる回転体の周速に対して相違させる制御を行うことを、第１及び第２の回転体用モータを交番させて適用することを特徴とする、請求項１又は２記戴の全駆動型回転体付き車輪。
【請求項６】
前記複数の回転体に対し個々に回転を与える回転手段は、
各回転体に固定された従車と、
前記ホイール内に備えられた第１の太陽歯車を含み第１の太陽歯車の回転を上記複数の回転体のうち、１つ置きの第１群の回転体に固定された上記従車に分配伝達する第１の回転分配伝達機構と、
前記ホイール内に備えられた第２の太陽歯車を含み第２の太陽歯車の回転を残り１つ置きの第２群の回転体に固定された上記従車に分配伝達する第２の回転分配伝達機構と、
を備えてなることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の全駆動型回転体付き車輪。
【請求項７】
前記複数の回転体に対し個々に回転を与える回転手段は、
前記ホイール内に備えられた第１の太陽歯車を含み第１の太陽歯車の回転を、上記複数の回転体のうち１つ置きの第１群の回転体に対し、フリクションドライブにより分配伝達する第１の回転分配伝達機構と、
前記ホイール内に備えられた第２の太陽歯車を含み第２の太陽歯車の回転を、残り１つ置きの第２群の回転体に対し、フリクションドライブにより分配伝達する第２の回転分配伝達機構と、
を備えてなることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の全駆動型回転体付き車輪。
【請求項８】
前記第１及び第２の回転体用モータが前記ホイール外に備えられていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の全駆動型回転体付き車輪。
【請求項９】
前記第１及び第２の回転体用モータが前記ホイール内に備えられていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の全駆動型回転体付き車輪。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の全駆動型回転体付き車輪を備え、前記制御部が、前記走行用モータに対して車両の前後方向の倒立制御を行うと共に、前記第１及び第２の回転体用モータに対して車両の横方向の倒立制御を行う構成でなる、倒立制御型一輪車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直進方向に駆動回転されるホイールの周囲にホイールとは別の駆動源で車輪の直進方向に対して直交方向へ駆動回転される複数個の回転体を備え、平面上を全方向に移動する、特に全ての回転体を受動回転ではなく能動回転させるタイプの全駆動型回転体付き車輪及び倒立制御型一輪車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平面上を全方向に走行する全方向移動車は、全駆動型回転体付き車輪を備えている。全ての回転体を受動回転ではなくホイールを回転駆動するモータとは別のモータで能動回転させるタイプの全駆動型回転体付き車輪は、ホイールと、ホイールの周囲に配設される複数個の回転体と、を有し、走行駆動源として、ホイールを駆動回転する一のモータと、複数個の回転体を駆動回転する他のモータと、を有している。複数個の回転体は、ホイールの外周面のブラケットに設けられホイールの回転平面内に軸心を有する車軸に支持されている。
従って、個々の回転体は、ホイールの回転方向に直交する方向に回転するようになっている。そうして、前後方向の走行は、一のモータでホイールを前進回転又は後進回転させて行い、横方向走行は、他のモータでホイールを右回転又は左回転させて行い、斜め方向の走行は、ホイールを回転させると共に全部の回転体を回転させることにより行う。
従来の、全ての回転体を受動回転ではなく能動回転させるタイプの全駆動型回転体付き車輪としては、例えば特許文献１〜４のものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載されている固定式車輪は、車輪外周部に円形の軸を備え、この軸に車輪の回転方向と直角方向に回転するローラ及び緩衝部材を交互に連続して配置し自在に方向転換できる構成である。
【０００４】
特許文献２に記載されている回転体付き車輪は、直進方向に駆動回転されるホイールの周囲に車輪の直進方向に対して直交方向へ回転される複数個の回転体を備え、各回転体が、車軸を中心とする半径方向に対して交差する回転軸線を中心に回転自在に支持され、車輪回転方向前側に対応する先端部の直径を後端部の直径よりも小さくし、周面の母線を車輪外周円の円弧となるように形成され、各回転体の先端部が隣接する回転体の基端部に近接し得るように、各回転体の先端部が、隣接する回転体の基端部に形成された凹部に部分的に侵入している構成である。
【０００５】
特許文献３に記載されている全方向移動用車輪は、ホイールの外側に、外面が車輪外周円に一致する複数の樽形分割ローラが隣接する樽形分割ローラ同士を連結して配設され、各樽形分割ローラが支持部材とローラ軸とで支持され、一の樽形分割ローラに回転力を伝達する動力伝達手段を備えている。
【０００６】
特許文献４に記載されている移動搬送機構は、ホイール部材の周囲に複数の副車輪が回転自在に支持され、ホイールと固定されたホイール回転中心軸と副車輪を駆動するための出力部材とを同軸対向して備えて差動機構で連結し、さらに差動機構を副車輪に連結してなり、出力部材の自転による回転で副車輪が回転され、かつ出力部材の公転に伴ってホイール部材が回転する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２２７４０４号公報
【特許文献２】特開２００２−１３７６０２号公報
【特許文献３】特開２００５−６７３３４号公報
【特許文献４】特開２００９−１７９１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に記載された技術は、回転輪を駆動する構成ではないので、車輪の回転に伴って回転輪が回転して側方への移動成分が入る走行中に、回転輪が段差に出合うと、この段差を乗り越えられない場合がある。
【０００９】
特許文献３に記載された全方向移動用車輪は、動力伝達手段から回転力を直接に伝達される樽形分割ローラには回転力が伝わるが、樽形分割ローラにはガタやバックラッシが多く、回転力を直接に伝達される樽形分割ローラから隣接の樽形分割ローラには、回転力が伝わりにくく、反対側の樽形分割ローラにはさらに回転力が伝わりにくい。この全方向移動用車輪によれば、上記反対側の樽形分割ローラに負荷が掛かれば、この負荷は、回転力を直接に伝達される樽形分割ローラに対して大きな抵抗となる。このため、この全方向移動用車輪によれば、樽形分割ローラを円滑に回転駆動することができない。
【００１０】
特許文献４に記載された移動搬送機構は、円周方向の４等分位置の副車輪が駆動され、残りの副車輪は駆動される副車輪から軸を介して回転伝達される。このため、この移動搬送機構は、駆動される副車輪の数が４つとなるので、副車輪の駆動性が改善されるが、基本的には、特許文献３に記載された全方向移動用車輪と同様に、副車輪の駆動性が悪いという同じ問題点を残している。
【００１１】
特許文献３に記載された全方向移動用車輪及び特許文献４に記載された移動搬送機構は、図１５に示すように、回転体を回転させずホイールを回転させる前進方向Ａ及び後進方向Ｂと、ホイールを回転させず回転体を回転させる横方向Ｃ，Ｄと、ホイールを回転させると共に回転体を回転させる斜め方向Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの計８方向に走行することができるが、走行方向を変換する機能を備えていない。
【００１２】
そこで、本発明者は、特許文献１及び特許文献２に記載された回転体付き車輪について、回転輪が回転して横方向の移動成分を生じる走行中に、回転輪が段差に出合っても、この段差を乗り越えられるようにすることを解決課題とし、回転輪を駆動する構造として、特許文献３及び特許文献４の駆動をさらに考察し、種々に工夫を重ねて本発明を完成させたものである。
【００１３】
また、本発明者は、特許文献１及び特許文献２に記載された回転輪を有する回転体付き車輪について、回転輪に駆動を与えるに際して以下のような問題に着目した。
すなわち、特許文献１に記載された回転体は、径が両端で小さく中央で大きい樽形であり、所定速度で回転すると、設置位置が異なることによって回転輪の回転速度が連続的に変化する。また、特許文献２に記載された回転体は、半紡錘形であり、設置位置が異なることによって回転輪の回転速度が連続的に変化することに加え、同時に接地する一の回転体の大径端部と他の一の回転体の小径端部との周速が相違し、大径端部から小径端部に乗り換える状態では速度が落ちるので大径端部から小径端部に乗り換える状態がちょうど段差に対応してしまうときは、ロックしてしまい、該段差を乗り越えることができない虞がある。さらに同時に接地する一の回転体の大径端部と他の一の回転体の小径端部との周速が相違することに起因して進行方向が変わってしまう虞もある。
【００１４】
本発明は、上述した点に鑑み案出されたもので、ホイールを回転させ回転体を回転させない前進時、後進時及びホイールを回転させ回転体を回転させる斜め方向走行時（右斜め方向前進時、左斜め方向前進時、右斜め方向後進時又は左斜め方向後進時）のうち、少なくとも前進時に右又は左へ方向変換することができる、全駆動型回転体付き車輪及び倒立制御型一輪車を提供することを目的としている。
【００１５】
本発明は、回転輪同士の連鎖による回転伝達を介さないで全ての回転輪を個々に回転駆動して回転輪が段差を円滑に乗り越えられる、全駆動型回転体付き車輪及び倒立制御型一輪車を提供することを目的としている。
【００１６】
また本発明は、回転輪が半紡錘形又は樽形であることに起因して回転輪の接地位置の径が変化しても周速が変化せず、回転輪の回転による横方向の速度成分を安定させることができて、乗り心地が向上する、全駆動型回転体付き車輪及び倒立制御型一輪車を提供することをさらなる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の全駆動型回転体付き車輪は、車体フレームに回転可能に支持されかつ車体フレームに支持される走行用モータにより駆動回転されるホイールと、ホイールの周囲に備えられ車輪外周円の円弧を形成する周面を有し回転体用モータの回転動力を伝達されて車輪の直進方向に対して直交方向へ駆動回転される複数の回転体と、走行用モータ及び回転体用モータの回転を制御する制御部と、を備え、複数の回転体は、１つ置きの第１群の各回転体が第１の回転体用モータの回転動力を個々に伝達され、残り１つ置きの第２群の各回転体が第２の回転体用モータの回転動力を個々に伝達される構成であり、制御部は、前進時、後進時及び斜め方向走行時のうち、少なくとも前進時に右又は左へ方向変換する指令を入力したときは、一の回転体の接地状態が終わりになると共に次の一の回転体の接地状態が始まる、２つの回転体が共に接地状態にある時間帯に、接地状態が終わりになる回転体の周速と接地状態が始まる回転体の周速とを相違させるように、第１及び第２の回転体用モータの制御を行う構成であることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、前進時又は後進時にはホイールを回転させ、かつ回転体を回転させない前進時又は後進時に、制御部に右又は左へ方向変換する指令を入力した場合には、制御部は、第１及び第２の回転体用モータに対する制御を、上述したように、第１及び第２の回転体用モータが、ホイール外に備えられる場合と、ホイール内に備えられる場合とで相違させるが、２つの回転体が共に接地状態にある時間帯だけ、第１及び第２の回転体用モータのうち、接地状態が始まる回転体を駆動回転させる一方の回転体用モータについて、接地状態が始まる回転体の周速を接地状態が終わりになる回転体の周速に対して相違させる制御を行うことを、第１及び第２の回転体用モータを交番させて適用する、ということにおいて相違しない。
この制御により、前進時又は後進時に右又は左へ方向変換することができる。前進時又は後進時におけるこの制御は、回転体が、半紡錘形であるか、樽形であるか、略短円筒形であるかに関わらず同一に行うものである。
【００１９】
本発明によれば、複数の回転体が、半紡錘形に形成されているか、又は径の大きい樽形と径が小さい樽形とが交互に配列されていて、径が小さい端部の一部が隣接する回転体の径の大きい端部に入り込んだ状態にかつ径が小さい端部の一部が隣接する回転体の径の大きい端部に入り込んだ状態に備えられた構成である場合には、制御部は、斜め方向走行時（右斜め方向前進時、左斜め方向前進時、右斜め方向後進時又は左斜め方向後進時）には、回転体の接地位置の直径が変化しても接地位置の直径部分の周速が所定速度になるように第１及び第２の回転体用モータを変速制御し、かつ一の回転体の大径端部と他の一の回転体の小径端部とが同時に接地状態のときに大径端部の周速と小径端部の周速とが一致するように第１及び第２の回転体用モータを位相を持たせて変速制御する。
さらに斜め方向走行時に右又は左へ方向変換する指令を入力したときは、２つの回転体が共に接地状態にある時間帯だけ、第１及び第２の回転体用モータのうち、接地状態が始まる回転体を駆動回転させる一方の回転体用モータについて、接地状態が始まる回転体の周速を接地状態が終わりになる回転体の周速に対して相違させる制御を行うことを、第１及び第２の回転体用モータを交番させて適用する。
この構成により、斜め方向走行時に横方向の速度成分を安定させることができ、斜め方向走行から右又は左へ方向変換することができる。
【００２０】
本発明によれば、複数の回転体が同一の大きさの樽形である場合には、制御部は、斜め方向走行時には、回転体の接地位置の直径が変化しても接地位置の直径部分の周速が所定速度になるように、第１又は第２の回転体用モータを変速制御し、さらに斜め方向走行時に右又は左へ方向変換する指令を入力したときは、２つの回転体が共に接地状態にある時間帯だけ、第１及び第２の回転体用モータのうち、接地状態が始まる回転体を駆動回転させる一方の回転体用モータについて、接地状態が始まる回転体の周速を接地状態が終わりになる回転体の周速に対して相違させる制御を行うことを、第１及び第２の回転体用モータを交番させて適用する。この構成により、斜め方向走行時に横方向の速度成分を安定させることができ、斜め方向走行から右又は左へ方向変換することができる。
【００２１】
複数の回転体が、同一の大きさの略短円筒形である場合には、制御部は、斜め方向走行時に右又は左へ方向変換する指令を入力したときは、２つの回転体が共に接地状態にある時間帯だけ、第１及び第２の回転体用モータのうち、接地状態が始まる回転体を駆動回転させる一方の回転体用モータについて、接地状態が始まる回転体の周速を接地状態が終わりになる回転体の周速に対して相違させる制御を行うことを、第１及び第２の回転体用モータを交番させて適用する。この構成により、斜め方向走行から右又は左へ方向変換することができる。
【００２２】
前進時又は後進時にはホイールを回転させ、かつ回転体を回転させない。斜め方向の走行時は、ホイールを回転させ、かつ回転体を回転させる。
本発明は、第１及び第２の回転体用モータが、ホイール外に備えられる場合とホイール内に備えられる場合の両方を含むものである。第１及び第２の回転体用モータがホイール外に備えられる場合には、第１及び第２の回転体用モータを走行用モータに同期させて回転させることで、第１群及び第２群の回転体を回転させないようにすることができ、第１及び第２の回転体用モータを走行用モータに非同期させて回転させることで、第１群及び第２群の回転体を回転させることができる。
これに対し、第１及び第２の回転体用モータがホイール内に備えられる場合には、走行用モータの回転に関わらず、第１及び第２の回転体用モータを回転させれば、第１群及び第２群の回転体を回転させることができる。この場合には、第１及び第２の回転体用モータへの給電にスリップリングとブラシを用い、かつ、通信により制御を行う。
上記の制御は、第１及び第２の回転体用モータが、モータの回転数に注目すれば、ホイール外に備えられる場合と、ホイール内に備えられる場合とで相違することになるが、回転体の回転に注目すれば、同一制御であることが理解される。
【００２３】
本発明の倒立制御型一輪車は、上記構成の全駆動型回転体付き車輪を備え、制御部が、走行用モータに対して車両の前後方向の倒立制御を行うと共に、第１及び第２の回転体用モータに対して車両の横方向の倒立制御を行う、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、１つ置きの第１群の各回転体が第１の回転体用モータの回転動力を個々に伝達され、残り１つ置きの第２群の各回転体が第２の回転体用モータの回転動力を個々に伝達され、少なくとも前進時に右又は左へ方向変換する指令を入力したときは、２つの回転体が共に接地状態にある時間帯に、接地状態が終わりになる回転体の周速と、接地状態が始まる回転体の周速とを相違させるように、制御部が第１、第２の回転体用モータの制御を行うので、少なくとも前進時に右又は左へ方向変換することができる。また、回転輪同士の連鎖による回転伝達を介さないで全ての半紡錘形又は樽形の回転輪を個々に回転駆動する構成であるから、回転輪が段差を円滑に乗り越えられる、全駆動型回転体付き車輪及び倒立制御型一輪車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係り、全駆動型回転体付き車輪を倒立制御型一輪車に適用した場合の概略の側面図である。
【図２】図１の全駆動型回転体付き倒立制御型一輪車の内部構造を示す概略斜視図である。
【図３】図１の倒立制御型一輪車の内部構造を示す模式的な縦断面図である。
【図４】図１の倒立制御型一輪車のIV−IV矢視図である。
【図５】図１の倒立制御型一輪車が移動できる方向を示す移動方向図である。
【図６】図１の倒立制御型一輪車の、前進又は後進走行から方向変換させる制御を説明するための図である。
【図７】前進又は後進走行から方向変換させる一パターンの説明図である。
【図８】前進又は後進走行から方向変換させる他の一パターンの説明図である。
【図９】前進又は後進走行から方向変換させる他の一パターンの説明図である。
【図１０】前進又は後進走行から方向変換させる他の一パターンの説明図である。
【図１１】斜め方向の走行状態を説明するための図である。
【図１２】斜め方向の走行時における回転体の、位相が異なる変速制御を説明するための図である。
【図１３】斜め方向の走行から方向変換させる制御を説明するための図である。
【図１４】斜め方向の走行から方向変換させる一パターンの説明図である。
【図１５】斜め方向の走行から方向変換させる他の一パターンの説明図である。
【図１６】斜め方向の走行から方向変換させる他の一パターンの説明図である。
【図１７】斜め方向の走行から方向変換させる他の一パターンの説明図である。
【図１８】（ａ）は、横方向走行時に接地走行する回転体が１つのときを示す図、（ｂ）は横方向走行時に接地走行する回転体が２つのときを示す図である。
【図１９】本発明の第２実施形態に係り、全駆動型回転体付き車輪の内部構造を示す模式的な縦断面図である。
【図２０】本発明の第３実施形態に係り、全駆動型回転体付き車輪の内部構造を示す模式的な縦断面図である。
【図２１】本発明の第４実施形態に係り、全駆動型回転体付き車輪の内部構造を示す模式的な縦断面図である。
【図２２】本発明の第５実施形態に係り、全駆動型回転体付き車輪の内部構造を示す模式的な縦断面図である。
【図２３】本発明の第６実施形態に係り、全駆動型回転体付き車輪の要部を示す模式的な正面図である。
【図２４】前進方向又は後進方向への走行時に方向変換するときの回転体の速度変化を示す説明図である。
【図２５】前進方向又は後進方向への走行時に右に方向変換するときの回転体の速度変化を示す説明図である。
【図２６】前進方向又は後進方向への走行時に左に方向変換するときの回転体の速度変化を示す説明図である。
【図２７】斜め方向への走行時に方向変換するときの回転体の速度変化を示す説明図である。
【図２８】（ａ）は右斜め方向への走行時を示す説明図、（ｂ）は右斜め方向への走行時に右に方向変換するときの回転体の速度変化を示す説明図、（ｃ）は右斜め方向への走行時に左に方向変換するときの回転体の速度変化を示す説明図である。
【図２９】（ａ）は左斜め方向への走行時を示す説明図、（ｂ）は左斜め方向への走行時に左に方向変換するときの回転体の速度変化を示す説明図、（ｃ）は左斜め方向への走行時に右に方向変換するときの回転体の速度変化を示す説明図である。
【図３０】本発明の第７実施形態に係り、全駆動型回転体付き車輪の要部を示す模式的な正面図である。
【図３１】前進方向又は後進方向への走行時に方向変換するときの回転体の速度変化を示す説明図である。
【図３２】斜め方向への走行時に方向変換するときの回転体の速度変化を示す説明図である。
【図３３】本発明の第８実施形態に係り、全駆動型回転体付き車輪の要部を示す模式的な正面図である。
【図３４】回転体の前後進を指示する線と、左右の横方向移動を指示する線と、方向変換を指示する線と、の角度に応じて指示する強度が異なっている３つの指示線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係る全駆動型回転体付き車輪及び倒立制御型一輪車について図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
図１，図２は、第１実施形態に係る全駆動型回転体付き車輪を示す。この全駆動型回転体付き車輪１は、倒立制御型一輪車に適用した場合を示すもので、運転者Ｍが跨いで座りかつ両足を着地できる高さに調整可能なサドル１１を有する。このサドル１１は車体フレーム１２の頂部に備えている。サドル１１は、図１において左端１１ａが車両前方側、右端１１ｂが車両後方側である。図２に示すように、車体フレーム１２は、中程より上部が筒状に形成され、この筒状の車体フレーム１２内に、制御部１３と、バッテリ１４と、走行用モータ１５と、を収容している。図２〜図４に示すように、車体フレーム１２は、下部に、走行用モータ１５により駆動回転されるホイール１６と、ホイール１６の周囲に配列され車輪の直進方向に対して直交方向へ回転する複数の回転体１７ａ，１７ｂとからなる車輪部分、及びホイール１６の両側に備えられ１つ置きの第１群の回転体１７ａを駆動回転するための第１の回転体用モータ１８及び残り１つ置きの第２群の回転体１７ｂを駆動回転するための第２の回転体用モータ１９を収容している。車体フレーム１２は、下端両側部に一対のステップ１２１を備え、各ステップ１２１には下面より突出して補助輪１２２を備えている。全駆動型回転体付き車輪１は、倒立制御していないときは２つの補助輪１２２を含む３点支持で起立状態に維持される。
【００２７】
走行用モータ１５は、回転伝達機構２０を介してホイール１６と接続されている。回転伝達機構２０は、モータ出力軸に設けられた小径の原プーリ２０ａと、ホイール１６の側面に一体に設けられた大径の従プーリ２０ｂと、原プーリ２０ａと従プーリ２０ｂとに巻掛けされた無端Ｖベルト２０ｃとからなる巻掛機構が採用されている。なお、巻掛伝達機構に替えて歯車伝達機構としても良い。
【００２８】
図４，図６に示すように、全ての回転体１７ａ，１７ｂは、車輪の前進回転方向下流側に対応する一端が小径端部１７１で車輪の前進回転方向上流側に対応する他端が大径端部１７２であり車輪外周円の円弧を形成する周面を有する二分割構造の半紡錘形に形成されている。さらに各回転体の小径端部１７１の一部は、車輪の回転方向下流側に隣接する回転体の大径端部１７２に入り込んだ状態に備えられている。１つ置きの第１群の回転体１７ａが第１の回転体用モータ１８により回転される。残り１つ置きの第２群の回転体１７ｂが第２の回転体用モータ１９により回転される構成である。
【００２９】
図２に示すように、各回転体１７ａ，１７ｂは、ホイール１６の筒部の外側に配設された複数のブラケット２６の各ブラケット間に位置され、ブラケット２６により両端支持される軸２７により、ホイール１６の回転軸を中心とする半径方向に対して交差する軸線を回転中心として回転可能に支持されている。これにより、各回転体１７ａ，１７ｂは、車輪の直進方向に対して直交方向へ回転し得る。
【００３０】
図３に示すように、全駆動型回転体付き車輪１は、１つ置きの第１群の各回転体１７ａを個別に駆動回転するために、第１群の各回転体１７ａの内部空間に位置して固定された「従車」としての従動傘歯車２１ａと、第１の回転体用モータ１８により駆動回転される第１の太陽平歯車２２ａの回転を複数の従動傘歯車２１ａに分配伝達する第１の回転分配伝達機構２２と、を備えている。また、全駆動型回転体付き車輪１は、残り１つ置きの第２群の各回転体１７ｂを個別に駆動回転するために、第２群の各回転体１７ｂの内部空間に位置して固定された「従車」としての従動傘歯車２１ｂと、第２の回転体用モータ１９により駆動回転される第２の太陽平歯車２３ａの回転を複数の従動傘歯車２１ｂに分配伝達する第２の回転分配伝達機構２３と、を備えている。さらにこの全駆動型回転体付き車輪１は、ホイール１６の位相を検出するアブソリュートエンコーダ２４を備えている。
【００３１】
上記構成によれば、第１群の回転体１７ａの一つ一つを駆動するための第１の回転分配伝達機構２２と、第２群の回転体１７ｂの一つ一つを駆動するための第２の回転分配伝達機構２３をホイール１６内に備えた構成であるので、ホイール１６の外周に配置した回転体１７ａ，１７ｂの数が多い場合でも、全ての回転体１７ａ，１７ｂの個々の駆動を実現できる。
【００３２】
アブソリュートエンコーダ２４は、車輪の位相（回転方向の位置）を制御部１３に出力すると共に、車体の１回転あたり所定のパルスを制御部１３に出力する。これにより、制御部１３は、アブソリュートエンコーダ２４から出力された信号を入力して車体の位相を逐次検出することができ、かつ車速を随時に得ることができる。
【００３３】
図３に示すように、第１の回転分配伝達機構２２は、第１の太陽傘歯車２２ａを含み、第１の太陽傘歯車２２ａの回転を複数の回転体のうち、１つ置きの第１群の回転体１７ａに固定された従動傘歯車２１ａに、以下の構成により分配伝達する。
第１の回転分配伝達機構２２は、第１の太陽傘歯車２２ａと、第１の太陽傘歯車２２ａの周囲に配設され第１の太陽傘歯車２２ａと噛み合う複数の遊星傘歯車２２ｂと、各遊星傘歯車２２ｂと同軸一体に設けられた原動傘歯車２２ｃとからなり、原動傘歯車２２ｃが従動傘歯車２１ａと噛み合っている。第１の太陽傘歯車２２ａと、遊星傘歯車２２ｂの軸は、ホイール１６に軸支されている。
【００３４】
図３に示すように、第２の回転分配伝達機構２３は、第２の太陽傘歯車２３ａを含み、第２の太陽傘歯車２３ａの回転を残り１つ置きの第２群の回転体１７ｂに固定された従動傘歯車２１ｂに、以下の構成により分配伝達する。
第２の回転分配伝達機構２３は、第２の太陽傘歯車２３ａと、第２の太陽傘歯車２３ａの周囲に配設され第２の太陽傘歯車２３ａと噛み合う複数の遊星傘歯車２３ｂと、各遊星傘歯車２３ｂと同軸一体に設けられた原動傘歯車２３ｃとからなり、原動傘歯車２３ｃが従動傘歯車２１ｂと噛み合っている。第２の太陽傘歯車２３ａと遊星傘歯車２３ｂの軸は、ホイール１６に軸支されている。
制御部１３は、ＣＰＵと、プログラムを格納しているＲＯＭと、速度演算部１３１と、パルス出力部１３２と、走行用モータ１５と第１の回転体用モータ１８と第２の回転体用モータ１９に対応するモータドライバ１３３，１３４，１３５と、ジャイロセンサ１３６と、を備えている。速度演算部１３１は、アブソリュートエンコーダ２４から出力された信号を入力して車体の速度を逐次検出する。パルス出力部１３２は、アブソリュートエンコーダ２４から出力された角度信号を入力して車輪の位相を演算し、この位相と速度演算部１３１で演算した速度に基づいて所定パターンの変速回転となるようにパルスを出力する。
【００３５】
制御部１３は、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納されているプログラムをリードし、車両の走行制御を行うための図示しない入力装置（操縦ハンドル）からの走行制御信号に基づいてプログラムを実行する。これにより、パルス出力部１３２から、各モータに対応するモータドライバ１３３〜１３５にそれぞれ所要のパルスが出力され、走行用モータ１５と第１の回転体用モータ１８と第２の回転体用モータ１９の回転制御が行われる。
【００３６】
ジャイロセンサ１３６は、極めて短時間毎に倒立制御を行うための車体フレーム１２の傾斜角度と傾き角速度を演算し制御部１３に出力する。また、ジャイロセンサ１３６は、一輪車に乗った運転者が希望する方向に走行するため、希望走行方向に体重移動する姿勢をとることによって、車体フレーム１２が傾いていく方向及び傾き角速度を短時間毎に演算し制御部１３に出力する。
【００３７】
〔全駆動型回転体付き車輪１の倒立制御〕
図１に示すように、全駆動型回転体付き車輪１は、倒立制御していないときは２つの補助輪１２２を含む３点支持で前傾斜に起立した状態に維持され、運転者Ｍがサドル１１に座り車体フレーム１２の上端後部に備えた起動スイッチ２５をオンにすると、倒立制御を開始し、図１に示すように自立する。
【００３８】
制御部１３は、ジャイロセンサ１３６から倒立制御用信号を入力して走行用モータ１５の駆動を倒立制御する。これによりホイール１６の回転が制御されて車体フレーム１２の車両の前後方向の倒立が制御されるまた、この制御部１３は、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の駆動を倒立制御し、これにより回転体１７ａ，１７ｂの回転を制御して車体フレーム１２の車両の横方向の倒立制御を行う。
【００３９】
〔全駆動型回転体付き車輪１の全方向移動〕
図１，図２に示すように、全駆動型回転体付き車輪１では、倒立制御の開始後、運転者Ｍが両足をステップ１２１に乗せて希望移動方向に上半身を傾けて体重移動すると、体重移動の方向に車体フレーム１２が傾き、ジャイロセンサ１３６が傾き方向と傾き角と傾き角速度とを極めて短時間ごとに計測して検出信号を制御部１３に送る。
そして、全駆動型回転体付き車輪１は、制御部１３が、車両の前後方向の倒立制御と左右方向の倒立制御とを同時に行いながら、さらにホイール１６の回転と回転体１７ａ，１７ｂの回転を選択的に行うように、走行用モータ１５と第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の駆動制御を行うことで、図５に示すように、方向変換を含む全方向移動となる走行を行うことができる。
【００４０】
図３，図５に示すように、制御部１３は、進行方向へ車体を体重移動することにより、回転体１７ａ，１７ｂを回転させずホイール１６を回転させる矢印Ａの前進方向及び矢印Ｂの後進方向と、ホイール１６を回転させず回転体１７ａ，１７ｂを回転させる矢印Ｃ，Ｄの横方向と、ホイール１６を回転させると共に回転体１７ａ，１７ｂを回転させる矢印Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの斜め方向の計８方向に走行できるように、モータの駆動制御を行う。
さらに、制御部１３は、車体を傾かせる体重移動の姿勢を戻さずに変更することにより、前進方向中、後進方向中、横方向への走行中及び斜め四方への走行中に、矢印Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｈ１，Ｈ２で示すように、それぞれ左右に方向変換できるように、モータの駆動制御を行う。
【００４１】
図３４は、前後進を指示する線と、左右の横方向移動を指示する線と、方向変換を指示する線と、の角度に応じて指示する強度が異なっている３つの指示線図を示す。前後進を指示する線は、＋180°〜−180°の範囲で実線のサイン曲線で示され、体重移動の方向が０°のときに前進の指示値が最大値となり、また±180°のときに後進の指示値が最大値となる。太い一点鎖線は、＋180°〜−180°の範囲で示され、体重移動の方向が＋45°〜−45°の範囲のときに指示値が０であり、＋90°のときに右方向の指示値が最大値となり、−90°のときに左方向の指示値が最大値となり、また±180°のときに指示値が０となる。方向変換を指示する線は、−90°〜＋90°の範囲で細い点線のサイン曲線で示され、＋45°のときに右への方向変換の指示値が最大値となり、また−45°のときに左への方向変換の指示値が最大値となる。
制御部１３は、図３４に対応するデータ及びこのデータに照合するプログラムを有している。
制御部１３は、ジャイロセンサ１３６から得られた体重移動方向の角度値を、図３４に示す３つの指示線に沿って、前後方向の移動速度、横移動速度及び方向変換速度を合成し、制御部１３に指示することで、体重移動の姿勢に基づいて自然な運転制御が実現でき、また余分なセンサを省くことができる。
なお、制御部１３に対し方向変換を指示する指示器を備えてもよい。図１では、制御部１３に対し方向変換を指示する指示器として、サドル１１の左端（車両前方端）１１ａにポテンショメータ３０が備えられている。ポテンショメータ３０は、左右に揺動する指示レバー３０ａと、指示レバー３０ａを中央位置に戻すばねとを有し、指示レバー３０ａを右又は左へ揺動することにより、このレバーを傾きに応じ右方向又は左方向に変換支持信号を制御部１３に出力する。図２では、制御部１３に対し方向変換を指示する指示器として、左右一対のステップ１２１に一対の感圧センサ３１ａ、３１ｂを備えていて、足裏で感圧センサ３１ａ又は３１ｂを押圧すると、右方向又は左方向に変換支持信号を制御部１３に出力する。
【００４２】
〔前進方向Ａ及び後進方向Ｂの走行制御〕
運転者Ｍが、車両が停止状態となる垂直姿勢から、図５において、車両１に関し、矢印Ａの前進方向又は矢印Ｂの後進方向へ体重移動した姿勢をとると、矢印Ａの前進方向又は矢印Ｂの後進方向に走行させることができる。
【００４３】
制御部１３は、運転者Ｍが上記体重移動姿勢をとることに対応し、ジャイロセンサ１３６から入力する制御指令に基づいた演算の結果として、図５の矢印Ａの前進方向又は矢印Ｂの後進方向に走行させる制御内容を導出し、以下のような制御を行う。
この制御部１３は、回転体１７ａ，１７ｂが回転を行わず、ホイール１６が前進回転又は後進回転するように、モータ制御を行う。
【００４４】
この実施形態では、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９がホイール１６の外に備えられた構成であるので、制御部１３は、第１，第２の太陽傘歯車２２ａ，２３ａの回転をホイール１６の回転に一致するように、走行用モータ１５と、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の駆動を制御する。これによって、回転体１７ａ，１７ｂは回転を行わず、ホイール１６が前進回転又は後進回転する制御を行うことができる。
さらに、この実施形態では、走行用モータ１５が巻掛機構を介してホイール１６を減速回転し、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９が第１，第２の太陽傘歯車２２ａ，２３ａを直動回転する構成であるから、巻掛機構の減速比を仮に１：３であるとすれば、制御部１３は、走行用モータ１５の３回転と、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の１回転と、が同期するように制御する。
なお、運転者Ｍが、垂直姿勢に一度戻すと、車両は停止状態になる。
【００４５】
〔前進方向Ａ及び後進方向Ｂの走行状態から、右又は左へ方向変換する走行制御〕
運転者Ｍが、車両の前進方向Ａ又は後進方向Ｂへ体重移動した姿勢から、車両が停止状態になる垂直姿勢に一度戻すことなく、斜め走行方向へ体重移動する姿勢に変えると、図５の矢印Ａの前進方向又は矢印Ｂの後進方向の走行から、矢印Ａ１もしくはＢ１の右方向、又は矢印Ａ２又はＢ２の左方向へ方向変換させることができる。
制御部１３は、運転者Ｍが上記体重移動姿勢を変えたことに対応し、ジャイロセンサ１３６から入力する制御指令に基づいた演算の結果として、図５に示す、前進方向Ａ又は後進方向Ｂの走行から、矢印Ａ１もしくはＢ１の右方向、又は矢印Ａ２又はＢ２の左方向へ方向変換させる制御内容を導出し、以下のような制御を行う。
【００４６】
図６は、図５の前進方向Ａ又は後進方向Ｂの走行から、矢印Ａ１もしくはＢ１の右方向、又は矢印Ａ２もしくはＢ２の左方向へ方向変換させる制御を説明するための図である。
一の回転体（図において右から２番目の回転体１７ａ）の接地状態が終わりになると共に、次の一の回転体（図において右から３番目の回転体１７ｂ）の接地状態が始まる状態を示している。１つ置きの第１群の回転体１７ａは第１の回転体用モータ１８によって図７中の第１の速度グラフとなるように駆動回転される。また、残り１つ置きの第２群の回転体１７ｂは第２の回転体用モータ１９によって図７中の第２の速度グラフとなるように駆動回転される。図６に示すように、右から１番目の回転体１７ｂが、接地状態が終わりになる回転体であり、右から２番目の回転体１７ａが、接地状態が始まる回転体であるとき、該２つの回転体が共に接地状態にある時間に対応して、接地状態が終わりになる右から２番目の回転体１７ａを間欠回転（山形ｐ１の部分）する。次に、右から２番目の回転体１７ａが、接地状態が終わりになる回転体であり、右から３番目の回転体１７ｂが、接地状態が始まる回転体であるとき、該２つの回転体が共に接地状態にある時間に対応して、接地状態が終わりになる右から３番目の回転体１７ｂを間欠回転（山形ｐ１の部分）する。こうして、次々に２つの回転体が同時に接地状態になる毎に、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９を交番して間欠駆動させることにより、第１群の回転体１７ａと第２群の回転体１７ｂとを交番して間欠回転させ、方向変換を行うことができる。
なお、ここでは、接地状態が始まる回転体の周速がゼロ（回転停止）であり、接地状態が終わりになる回転体を右回転又は左回転させる構成であるが、接地状態が終わりになる回転体の周速がゼロ（回転停止）であり、接地状態が始まる回転体を右回転又は左回転させる構成としてもよい。
【００４７】
要するに、制御部１３は、方向変換する前の制御として、上述したように、回転体１７ａ，１７ｂが回転を行わず、ホイール１６が前進回転又は後進回転する制御を行っている状態から、図６に示すように、回転体１７ａが第１の速度グラフのように間欠回転し、回転体１７ｂが第１の速度グラフとは位相を異ならせた第２の速度グラフのように間欠回転する、方向変換制御を行う。回転体１７ａ，１７ｂの間欠回転は、対応する第１の回転体用モータ１８又は第２の回転体用モータ１９が、走行用モータ１５の回転に対して相対回転を生じるように制御されることにより実行される。
【００４８】
図７〜図１０は、制御部１３が、前進時又は後進時に、右又は左に方向変換しうる制御パターンを示している。制御部１３が、全てのパターンを有しているのではなく、いずれか１つのパターンを有している。図７〜図１０の各図において、回転体１７ａ，１７ｂのいずれも接地状態にあり、図で下側の回転体の接地状態が終わりになる回転体で、図で上側の回転体の接地状態が始まる回転体として表されている。また、（ａ）の接地状態から、回転体１つ分の前進回転又は後進回転があって、（ｂ）の接地状態に移行したものとして表している。
図７（ａ），（ｂ）では、図６を用いて説明したように、接地状態が始まる回転体を瞬時回転することを繰り返して右へ方向変換する（図５の矢印Ａ１，Ｂ１の方向変換）ところを示している。
図８（ａ），（ｂ）では、図６を用いて説明したように、接地状態が始まる回転体を瞬時回転することを繰り返して左へ方向変換（図５の矢印Ａ２，Ｂ２の方向変換）するところを示している。
図９，図１０は、図６を用いた説明以外の方向変換を示している。
図９（ａ），（ｂ）では、接地状態が終わりになる回転体を瞬時回転することを繰り返して右へ方向変換するところを示している。
図１０（ａ），（ｂ）では、接地状態が終わりになる回転体を瞬時回転することを繰り返して左へ方向変換するところを示している。
制御部１３は、右へ方向変換する１つのパターンと、左へ方向変換する１つのパターンと、を有する制御を行う。
【００４９】
なお、運転者Ｍが、車両の前進方向Ａ又は後進方向Ｂへ体重移動した姿勢から、車両が停止状態になる垂直姿勢に一度戻すことなく、元の前進方向Ａ又は後進方向Ｂへ体重移動する姿勢に復帰すると、制御部１３は、方向変換の制御を終了して、前進方向Ａ又は後進方向Ｂへ走行する制御に復帰するように構成されている。
【００５０】
〔斜め方向の走行制御〕
運転者Ｍが、車両が停止状態となる垂直姿勢から、図５の矢印Ｅの右斜め前方向、矢印Ｆの左斜め前方向、矢印Ｇの右斜め後方向、矢印Ｈの左斜め後方向、の４方向のいずれか一方向へ体重移動する姿勢をとると、該体重移動した姿勢に一致した斜め方向に走行させることができる。
【００５１】
制御部１３は、運転者Ｍが上記体重移動姿勢を変えたことに対応し、ジャイロセンサ１３６から入力する制御指令に基づいた演算の結果として、図５の矢印Ｅ〜Ｈのうちの、該体重移動した姿勢に一致した斜め方向に走行させる制御内容を導出し、以下のような制御を行う。
【００５２】
図５に示す、矢印Ｅ〜Ｈの４方向のいずれか一方向へ走行させるには、ホイール１６を回転させると共に、回転体１７ａ，１７ｂを回転させる必要がある。上記構成では、第１の太陽平歯車２２ａ及び第２の太陽平歯車２３ａの、ホイール１６に対する相対回転によって、回転体１７ａ，１７ｂを回転させることができる。
【００５３】
制御部１３は、回転体１７ａ，１７ｂが右方向移動成分又は左方向移動成分を生じる回転を行わせるために、第１の太陽平歯車２２ａ及び第２の太陽平歯車２３ａを、同一方向に回転しかつホイール１６に対して相対回転を生じさせるように、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の駆動を制御する。
【００５４】
この実施形態では、走行用モータ１５が巻掛機構を介してホイール１６を減速回転し、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９が第１，第２の太陽傘歯車２２ａ，２３ａを直動回転する構成であるから、矢印Ｅ〜Ｈの各斜め方向を、車両の前後方向に対して４５°の平面角を有する方向に限定する場合には、制御部１３は、車輪の周速と回転体１７ａ，１７ｂの周速とが同一となるように、第１，第２の回転体用モータ１８，１９の駆動を制御する。
【００５５】
この実施形態では、制御部１３は、第１の太陽平歯車２２ａ及び第２の太陽平歯車２３ａの、ホイール１６に対する相対回転に関して、位相が異なった変速回転となるように、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の変速制御を行う。
【００５６】
制御部１３は、運転者Ｍが車両の斜め方向へ体重移動することに対応し、ジャイロセンサ１３６から入力する制御指令に基づいて演算する。この制御部１３は、演算結果が、図５の矢印Ｅ〜Ｈのいずれかの斜め方向へ走行させる制御内容を導出したときは、１つ置きの第１群の回転体１７ａと、残り１つ置きの第２群の回転体１７ｂとが位相が異なった変速回転をするように、走行用モータ１５と第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の駆動回転について変速制御を行う。
位相を相違させた変速制御を行うのは、回転体１７ａ，１７ｂが半紡錘形であることに起因する矢印Ｅ〜Ｈの各斜め方向の走行を行う場合の不都合（後述する）を解消するためである。
【００５７】
図１１（ａ）において、線Ｉは、走行用モータ１５の回転速度線図であり、走行を開始すると回転数を増して所定速度になり、速度を増す走行指令があると、回転数をさらに増して新たな所定速度になる。直進走行では、第１の回転体用モータ１８及び第２の回転体用モータ１９の、回転数の変化は線Ｉと完全に一致し、回転体１７ａ，１７ｂは右回転も左回転もしない。
【００５８】
斜め方向の走行は、回転体１７ａ，１７ｂを回転させて右方向移動成分又は左方向移動成分を伴う走行となる。制御部１３は、斜め方向の走行では、第１の回転体用モータ１８を、図１１（ｂ）の線Ｊに示す回転数変化となるように制御すると共に、第２の回転体用モータ１９を、図１１（ｃ）の線Ｋに示す回転数変化となるように制御する。図１１（ｄ）は、線Ｉ，Ｊ，Ｃを重ねて示したものである。図１１（ｄ）から分かるように、線Ｊ及び線Ｋの、線Ｉと相違する回転数の部分ＬとＮがモータの相対回転を示しており、これが、回転体１７ａ，１７ｂを回転させることになる。部分Ｌは、回転体１７ａ，１７ｂを右回転させるものとすれば、部分Ｍは、回転体１７ａ，１７ｂを左回転させることになる。
【００５９】
制御部１３は、図１１（ｄ）に示す線Ｊ及び線Ｋの、線Ｉと相違する回転数の部分ＬとＮについて、図１２に示すように、回転体１７ａ，１７ｂの回転数を変化させた制御を行う。制御部１３は、ＲＯＭに、第１の回転体用モータ１８に関する１回転分の回転数変化のパターンを有していると共に、第２の回転体用モータ１９に関する１回転分の回転数変化のパターンを有している。
制御部１３は、図１１（ｄ）に示す、線Ｊ及び線Ｋの、線Ｉと相違する回転数の部分ＬとＮを作り出すときは、アブソリュートエンコーダ２４の角度信号と関係させて、変化のパターンに対応したモータ駆動用信号を作り出して、各モータに対応するモータドライバ１３３，１３４，１３５のそれぞれに出力する。
【００６０】
図１２は、図５の矢印Ｅ〜Ｈのいずれかの斜め方向の走行時における回転体１７ａ，１７ｂの、位相が異なる変速制御を説明するための図である。図１２は、走行用モータ１５の回転制御と関連させて、第１の回転体用モータ１８及び第２の回転体用モータ１９の変速制御と位相制御を行うところを示す。走行用モータ１５と第１の回転体用モータ１８と第２の回転体用モータ１９とを、例えば回転体１７ａ，１７ｂを右回転するにはホイール１６の回転数よりも少ない回転数となるように、又は左回転するにはホイール１６の回転数よりも多い回転数となるように回転制御する。
【００６１】
図１２では、第１群の回転体１７ａが実線で示す変速回転とされ、第２群の回転体１７ｂが点線で示す変速回転とされ、実線と点線とは、回転体の１つ分だけの位相が相違している。制御部１３が第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の駆動回転について変速制御を行うことにより、回転体１７ａ，１７ｂのどの部分が接地位置であっても接地部分における周速が一定になるように、回転体１７ａ，１７ｂが変速回転される。
制御部１３は、第１の回転体用モータ１８に対する変速回転と、第２の回転体用モータ１９に対する変速回転とを同じパターンでかつ回転体１つ分の位置ずれした位相を持たせて回転制御する。
【００６２】
図５の矢印Ｅ〜Ｈの各斜め方向は、前後方向に対して４５°の平面角を有する方向に限定しなくてもよい。
運転者Ｍがサドル１１に座って上半身を傾けることにより、車体フレーム１２の傾き方向をジャイロセンサ１３６が正確に検出できる。よって、制御部１３は、このジャイロセンサ１３６からの信号に基づいて、車体フレーム１２が任意の傾き方向に走行する制御が可能である。制御部１３は、ホイール１６の回転に対し、第１，第２の太陽傘歯車２２ａ，２３ａが制御指令信号に応じた所定割合の相対回転を生じるように、走行用モータ１５と、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の駆動を制御することにより、車体フレーム１２が傾く任意の方向に走行する制御ができる。
【００６３】
図５の矢印Ｅ〜Ｈの各斜め方向に走行を行う場合に、半紡錘形である回転体１７ａ，１７ｂを一定速度で駆動回転させることにより生ずる不都合について説明する。
複数の回転体１７ａ，１７ｂが半紡錘形であるため、ホイール１６が回転すれば、回転体１７ａ，１７ｂの接地位置の直径が絶えず変化することになる。このため、もしも複数の回転体１７ａ，１７ｂを一定速度で回転駆動すると、回転体１７ａ，１７ｂの接地位置の直径変化に起因して斜め方向走行時の横方向移動成分の速度が絶えず変化し、乗り心地が悪くなる。また、複数の回転体１７ａ，１７ｂが半紡錘形であるため、接地走行する一の回転体から他の一の回転体に乗り移る瞬間は、一の回転体の小径端部から他の一の回転体の大径端部に乗り移る瞬間である。もしも、複数の回転体１７ａ，１７ｂを一定速度で回転すると、一の回転体の小径端部の周速と、他の一の回転体の大径端部の周速とが相違するので、横方向移動成分の速度が不連続となって最も大きく変化し、直交方向が変化すると共に、乗り心地が一層悪くなる。
【００６４】
そこで、制御部１３は、上記の不都合を解消するために、図１１に示すように、斜め方向走行時では、回転体１７ａ，１７ｂの接地位置の直径が変化しても接地位置の周速が変動せず所定速度を保つように、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９を変速制御する。さらに、制御部１３は、一の回転体の大径端部と他の一の回転体の小径端部とが同時に接地状態のときに大径端部の周速と小径端部の周速とが一致するように、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９に位相を持たせて変速制御する。
これにより、一の回転体の小径端部から他の一の回転体の大径端部に乗り移る瞬間においても、周速に変化が生じず、斜め方向走行時の横方向移動成分の速度が安定し、かつ直交方向の変化もなく、良い乗り心地を保障できる。
【００６５】
上記のように、制御部１３は、斜め走行を行う場合には複数の回転体１７ａ，１７ｂのうち、１つ置きの第１群の回転体１７ａと、残り１つ置きの第２群の回転体１７ｂとに分かれて別々に同一方向に回転数変化をするように、第１の回転体用モータ１８と第２の回転体用モータ１９の回転制御を行う。さらに、制御部１３は、同時に接地状態となる２つの回転体１７ａ，１７ｂのうちの、一の回転体の大径部分と他の一の回転体の小径部分とが同じ周速になるようにするため、第１群の回転体１７ａの回転と第２群の回転体１７ｂの回転とが位相を異なるように、第１の回転体用モータ１８の回転と第２の回転体用モータ１９の回転について位相制御を行う。
【００６６】
全駆動型回転体付き車輪１は、上記のように、制御部１３が、第１の回転体用モータ１８の回転と第２の回転体用モータ１９の回転について変速制御と位相制御を行うことにより、回転体１７ａ，１７ｂの周速を走行指令に応じた所定速度に保つことができ、車輪の斜め方向の速度を安定させて走行することができる。
なお、運転者Ｍが、垂直姿勢に一度戻すと、車両は停止状態になる。
【００６７】
〔矢印Ｅ〜Ｈの斜め方向の走行状態から右又は左へ方向変換する走行制御〕
運転者Ｍが、図５の矢印Ｅ〜Ｈのいずれか一の斜め方向に走行している体重移動姿勢から、車両が停止する垂直姿勢に一度戻すことなく、車両前側もしくは車両側方側、又は車両後側又はもしくは車両側方側へ体重移動する姿勢に変えると、図５の矢印Ｅ〜Ｈの各右斜め方向の走行から矢印Ｅ１，Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１に示す右方向又は矢印Ｅ２，Ｆ２，Ｇ２，Ｈ２に示す左方向へ方向変換させることができる。
【００６８】
制御部１３は、運転者Ｍが上記体重移動姿勢を変えたことに対応し、ジャイロセンサ１３６から入力する制御指令に基づいた演算の結果として、図５の矢印Ｅ〜Ｈの各右斜め方向の走行から矢印Ｅ１，Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１に示す右方向又は矢印Ｅ２，Ｆ２，Ｇ２，Ｈ２に示す左方向へ方向変換させる制御内容を導出し、以下のような制御を行う。
【００６９】
図１３〜図１７は、図５の矢印Ｅ〜Ｈのいずれか一の斜め方向の走行状態から、方向変換するための制御を行うことについて説明するための図である。
【００７０】
図１３中の速度グラフに示すように、図５の矢印Ｅ〜Ｈのいずれか一の斜め方向の走行状態では、１つ置きの第１群の回転体１７ａと、残り１つ置きの第２群の回転体１７ｂとが、回転体１つ分の位相を異ならせて変速回転される。このときの回転体１７ａ，１７ｂの変速回転は、回転体の接地部分の周速が所定速度に保たれ、変化しない回転である。運転者Ｍが方向変換するための体重移動姿勢を変えたときには、制御部１３は、ＲＯＭに記憶しているパルス出力パターンを図６中の速度グラフに対応するパルス出力パターンから、図１３中の速度グラフに対応するパルス出力パターンに切り替えてリードする。この場合、アブソリュートエンコーダ２４の信号を用いて位相を合わせる。
図１３中の速度グラフに対応するパルス出力パターンは、図１３中の速度グラフの回転を実行する。図１３中の速度グラフの特徴は、接地状態が終わりになる回転体（図において右から２番目の回転体１７ａ）と、接地状態が始まる回転体（図において右から３番目の回転体１７ｂ）である２つの回転体が、共に接地状態にある時間に対応して、接地状態が始まる回転体を間欠増速回転（山形ｐ２の部分）する。次に、２つの回転体が、共に接地状態になるときも、同様に共に接地状態にある時間に対応して、接地状態が始まる回転体を間欠増速回転（山形ｐ２の部分）する。
こうして、次々に第１群の回転体と第２群の回転体を交番して間欠増速回転させ、接地状態が始まる回転体の周速と接地状態が終わりになる回転体の周速とを相違させることにより、方向変換を行うことができる。なお、間欠増速回転ではなくて、間欠減速回転であってもよい。さらに、間欠増速回転又は間欠減速回転を、接地状態が終わりになる回転体に対して生じさせるようにしてもよい。
【００７１】
要するに、制御部１３は、方向変換する前の制御として、上述したように、ホイール１６を回転させ、かつ回転体１７ａ，１７ｂを接地部分の周速が所定速度となるように位相を異ならせた変速回転させる、制御を行っている状態から、方向変換を行うための外部入力があると、２つの回転体が共に接地状態にある時間に対応して、該接地状態にあるいずれかの回転体を間欠増速回転又は間欠減速回転を生じさせることで方向変換を行うようモータ制御を行う。
【００７２】
図１４〜図１７は、制御部１３が、斜め方向の走行から右又は左に方向変換しうる制御パターンを示している。制御部１３は、全てのパターンを有しているのではなく、いずれか１つのパターンを有している。図１４〜図１７の各図において、回転体１７ａ，１７ｂのいずれも接地状態にあり、図で下側の回転体が、接地状態が終わりになる回転体で、図で上側の回転体が、接地状態が始まる回転体として表されている。また、図１４〜図１７の各（ａ）は斜め方向の走行状態を表している。各（ａ）に対応する各（ｂ）と各（ｃ）は、各（ａ）の斜め方向の走行から、右又は左に方向変換するところを表している。
【００７３】
図１４（ｂ）では、接地状態が終わりになる回転体を瞬時増速回転することを繰り返して右へ方向変換する（図５の矢印Ｅの方向から矢印Ｅ１の方向変換）ところを示している。
図１４（ｃ）では、接地状態が始まる回転体を瞬時増速回転することを繰り返して右へ方向変換する（図５の矢印Ｅの方向から矢印Ｅ２の方向変換）ところを示している。
図１５（ｂ）では、接地状態が始まる回転体を瞬時増速回転することを繰り返して右へ方向変換（図５の矢印Ｆの方向から矢印Ｆ１の方向変換）するところを示している。
図１５（ｃ）では、接地状態が終わりになる回転体を瞬時増速回転することを繰り返して左へ方向変換（図５の矢印Ｆの方向から矢印Ｆ２の方向変換）するところを示している。
図１６（ｂ）では、接地状態が終わりになる回転体を瞬時増速回転することを繰り返して右へ方向変換（図５の矢印Ｇの方向から矢印Ｇ１の方向変換）するところを示している。
図１６（ｃ）では、接地状態が始まる回転体を瞬時増速回転することを繰り返して左へ方向変換（図５の矢印Ｇの方向から矢印Ｇ２の方向変換）するところを示している。
図１７（ｂ）では、接地状態が始まる回転体を瞬時増速回転することを繰り返して右へ方向変換（図５の矢印Ｈの方向から矢印Ｈ１の方向変換）するところを示している。
図１７（ｃ）では、接地状態が終わりになる回転体を瞬時増速回転することを繰り返して左へ方向変換（図５のＨの方向から矢印Ｈ２の方向変換）するところを示している。
なお、制御部１３は、図１４〜図１７において、瞬時増速回転に替えて瞬時減速回転にするパターンを有していてもよい。この場合には、個々の図における方向変換が逆になる。
【００７４】
なお、運転者Ｍが、車両が停止状態になる垂直姿勢に一度戻すことなく、矢印Ｅ〜Ｈのいずれか一の元の斜め方向に走行している体重移動姿勢に復帰すると、制御部１３は、方向変換の制御を終了して、元の斜め方向に走行する制御に復帰する。
【００７５】
〔矢印Ｃの右横方向及び矢印Ｄの左横方向の走行制御〕
運転者Ｍが、車両が停止状態となる垂直姿勢から、図５で車両１に関し矢印Ｃの右横方向又は矢印Ｄの左横方向へ体重移動した姿勢をとると、車両１を矢印Ｃの右横方向又は矢印Ｄの左横方向に走行させることができる。
【００７６】
制御部１３は、運転者Ｍが上記体重移動姿勢をとることに対応し、ジャイロセンサ１３６から入力する制御指令に基づいた演算の結果として、図５に示す、矢印Ｃの右横方向又は矢印Ｄの左横方向に走行させる制御内容を導出し、以下のような制御を行う。
【００７７】
制御部１３は、ホイール１６が回転を行わず、回転体１７ａ，１７ｂが右回転又は左回転するように、モータ制御を行う。具体的には、制御部１３は、第１，第２の太陽傘歯車２２ａ，２３ａが制御指令信号に応じた所定回転速度で同一方向に回転するように、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の駆動を制御する。
【００７８】
さらにこの場合、図１８（ａ）に示すように、制御部１３は、接地走行する回転体が１つのときは、接地している回転体が、第１群の回転体１７ａであるか、第２群の回転体１７ｂであるかを問わないで、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９を所定回転となるように駆動する。このときの回転数は、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９について、後述する斜め方向走行において変速回転させる場合の平均回転数とすることが好ましい。これにより、接地走行する回転体が１つのときに、全駆動型回転体付き車輪１を右又は左へ所定速度で横方向走行させることができる。
【００７９】
また、図１８（ｂ）に示すように、接地走行する回転体が２つのときは、一の回転体（図では回転体１７ａ）の小径端部の周速と他の一の回転体（図では回転体１７ｂ）の大径端部の周速とが同一となるように、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９をそれぞれ異なる定速回転となるように駆動する。これにより、接地走行する回転体が２つのときに、全駆動型回転体付き車輪１を右又は左へ所定速度で方向変換が生じることなく横方向走行させることができる。
【００８０】
〔矢印Ｃの右横方向及び矢印Ｄの左横方向の走行状態から、右又は左へ方向変換する走行制御〕
運転者Ｍが、図５で車両１に関し矢印Ｃの右横方向又は矢印Ｄの左横方向へ体重移動した姿勢から、車両が停止状態になる垂直姿勢に一度戻すことなく、体重移動の姿勢をさらに後方又は前方に変えると、図５の矢印Ｃの右横方向及び矢印Ｄの左横方向の走行から、矢印Ｃ１もしくはＤ１の右方向、又は矢印Ｃ２又はＤ２の左方向へ方向変換させることができる。
制御部１３は、運転者Ｍが上記体重移動姿勢を変えたことに対応し、ジャイロセンサ１３６から入力する制御指令に基づいた演算の結果として、図５に示す、前進方向Ａ又は後進方向Ｂの走行から、矢印Ａ１もしくはＢ１の右方向、又は矢印Ａ２又はＢ２の左方向へ方向変換させる制御内容を導出し、回転体１７ａ，１７ｂに車輪の前進方向又は後進方向の回転を加えて方向変換させる制御を行うように構成されている。
【００８１】
なお、制御部１３が、回転体１つ分の角度内で、ホイール１６を回転して、図１８（ｂ）に示すように、接地走行する回転体が２つになる状態に維持して横方向の走行を行わせ、運転者Ｍが方向変換の体重移動姿勢をとったとき、接地状態にある２つの回転体のうちの、一方の回転体の接地部分の周速度を他方の回転体の接地部分の周速度と相違させることで方向変換ができ、方向変換の体重移動姿勢を戻さなければピボットターンが行える。
【００８２】
以上説明したように、この実施形態によれば、半紡錘形の回転体１７ａ，１７ｂを用いていることで、ホイール１６を駆動回転しかつ回転体１７ａ，１７ｂを一定速度で駆動回転するときに生じる横方向移動成分の速度変動についても、回転体１７ａ，１７ｂを変速回転させ、回転体１７ａ，１７ｂの接地部分の周速を安定させることで解消している。
さらにその上に、倒立制御を行いながら、前後左右、斜め四方の全方向に移動できるだけでなく、方向変換を自由に制御できる全駆動型回転体付き車輪並びに倒立制御型一輪車を実現している。上記説明から分かるように、方向変換を自由に制御できる前提の技術として、１つ置きの第１群の各回転体１７ａと、残り１つ置きの第２群の各回転体１７ｂとを、走行用モータ１５とは別の２つのモータで個々に駆動回転させる技術の実現が必要であり、ホイールの小さなスペースに第１の回転分配伝達機構２２と、第２の回転分配伝達機構２３とを備えたことで実現できたものである。
【００８３】
〔第２実施形態〕
図１９は、第２実施形態の全駆動型回転体付き車輪を示す。この第２実施形態の全駆動型回転体付き車輪２は、全ての回転体を個別に駆動回転するために、１つ置きの第１群の各回転体１７ａの内部空間に位置して固定された「従車」としての従動ハイポイド歯車２１ｃが備えられ、この従動ハイポイド歯車２１ｃに原動ハイポイド歯車２２ｄが噛み合わされ、残り１つ置きの第２群の各回転体１７ｂの内部空間に位置して固定された「従車」としての従動ハイポイド歯車２１ｄが備えられ、この従動ハイポイド歯車２１ｄに原動ハイポイド歯車２３ｄが噛み合わされていることが、第１実施形態の全駆動型回転体付き車輪１と比較して相違する。また、第１の太陽平歯車２２ａと第２の太陽平歯車２３ａの向きが、第１実施形態の全駆動型回転体付き車輪１と比較して反対になっている。その他の構成については、第１実施形態の全駆動型回転体付き車輪１と相違しない。
従って、第２実施形態の全駆動型回転体付き車輪２の構成要素について、第１実施形態の全駆動型回転体付き車輪１の構成要素と同一のものについては同一符号を付し、説明を省略する。また、第２実施形態の全駆動型回転体付き車輪２の作用効果についても、第１実施形態の全駆動型回転体付き車輪１と同一であるので、説明を省略する。
【００８４】
〔第３実施形態〕
図２０は、第３実施形態の全駆動型回転体付き車輪を示す。この全駆動型回転体付き車輪３は、ホイール１６の外周に配設される回転体１７ａ，１７ｂが摩擦車として構成され、各回転体１７ａ又は１７ｂに押し付けられる原摩擦車２２ｇ又は２３ｇがホイール１６内に備えられ、フリクションドライブによる回転伝達が行われる構成が、第１実施形態の全駆動型回転体付き車輪１と相違する。
【００８５】
このため、第１の回転分配伝達機構２２は、第１の太陽傘歯車２２ａと、遊星傘歯車２２ｂと、遊星傘歯車２２ｂと同軸一体の中間小傘歯車２２ｅと、原摩擦車２２ｇと同軸一体に設けられ中間小傘歯車２２ｅと噛み合う中間大傘歯車２２ｆと、を有してなり、また、第２の回転分配伝達機構２３は、第２の太陽傘歯車２３ａと、遊星傘歯車２３ｂと、遊星傘歯車２３ｂと同軸一体の中間小傘歯車２３ｅと、原摩擦車２３ｇと同軸一体に設けられ中間小傘歯車２３ｅと噛み合う中間大傘歯車２３ｆと、を有してなる。
【００８６】
走行用モータ１５の回転をホイール１６に伝達する回転伝達機構２０は、巻掛機構ではなく、モータ出力軸に備えられた小平歯車２０ｄと、ホイール１６の側面に備えられた大平歯車２０ｅとの噛み合いよりなる歯車伝達機構が採用されている。
【００８７】
その他の構成については、第１実施形態の全駆動型回転体付き車輪１と相違しない。
従って、第３実施形態の全駆動型回転体付き車輪２の構成要素について、第１実施形態の全駆動型回転体付き車輪１の構成要素と同一のものについては同一符号を付し、説明を省略する。また、第３実施形態の全駆動型回転体付き車輪２の作用効果についても、第１実施形態の全駆動型回転体付き車輪１と同一であるので、説明を省略する。
【００８８】
〔第４実施形態〕
図２１は、第４実施形態の全駆動型回転体付き車輪を示す。この全駆動型回転体付き車輪４は、第１の回転体用モータ１８と第２の回転体用モータ１９とがホイール１６内に備えられ、モータ１８，１９に給電する給電手段２７が、ホイール１６を支持する中空の車軸２０ｆに固定された２つのスリップリング２７ａ及び各スリップリングに摺接するブラシ２７ａを含んで構成されている。ホイール１６内にはスレーブ制御部２８が備えられ、スレーブ制御部２８には、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９を駆動するモータドライバ２８１，２８２が備えられる。制御部１３とホイール１６内に備えられたスレーブ制御部２８は、車軸２０ｆの中心孔の車体側フレーム側に配置された送信部２９ａと車軸２０ｆの中心孔のホイール側に配置された受信部２９ｂとの間で電波通信又は光通信を行うことにより、第１の回転体用モータ１８と第２の回転体用モータ１９の回転制御を行う。
【００８９】
走行用モータ１５の回転をホイール１６に伝達する回転伝達機構２０は、モータ出力軸に備えられた小平歯車２０ｄと、車軸２０ｆに備えられた大平歯車２０ｇとの噛み合いよりなる歯車伝達機構が採用されている。
【００９０】
その他の構成については、第１実施形態の全駆動型回転体付き車輪１と相違しない。
従って、第３実施形態の全駆動型回転体付き車輪２の構成要素について、第１実施形態の全駆動型回転体付き車輪１の構成要素と同一のものについては同一符号を付し、説明を省略する。
【００９１】
第４実施形態の全駆動型回転体付き車輪４では、第１の回転体用モータ１８と第２の回転体用モータ１９とがホイール１６内に備えられているので、制御部１３は、第１の回転体用モータ１８と第２の回転体用モータ１９に対して、第１実施形態の全駆動型回転体付き車輪１とは相違する制御を行う。
【００９２】
詳述すると、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９とがホイール１６内に備えられているので、回転体１７ａ，１７ｂの回転は、走行用モータ１５の回転に対し、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９を相対回転が生じるようにすることで生起するのではなく、走行用モータ１５の回転に関係なく、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の回転によって生起する。
【００９３】
従って、制御部１３は、３つのモータ１５，１８，１９の倒立制御を行いながら、前進走行又は後進走行を行わせる場合には、走行用モータ１５の走行制御を行い、横方向走行を行わせる場合には、第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の走行制御を行い、斜め方向走行を行わせる場合には、走行用モータ１５の走行制御と第１及び第２の回転体用モータ１８，１９の走行制御を行う。そして、方向変換の制御を行う場合には、第１の回転体用モータ１８の走行制御と、第２の回転体用モータ１９の走行制御とを、位相を異ならせた変速制御を行う。方向変換の詳細な制御については、第１実施形態の場合と同様であるので、説明を省略する。
【００９４】
〔第５実施形態〕
図２２は、第５実施形態の全駆動型回転体付き車輪を示す。この全駆動型回転体付き車輪５は、全ての回転体を個別に駆動回転するために、１つ置きの第１群の各回転体１７ａの内部空間に、「従車」としての従動ハイポイド歯車２１ｃが備えられ、この従動ハイポイド歯車２１ｃに原動ハイポイド歯車２２ｄが噛み合わされ、残り１つ置きの第２群の各回転体１７ｂの内部空間に、「従車」としての従動ハイポイド歯車２１ｄが備えられ、この従動ハイポイド歯車２１ｄに原動ハイポイド歯車２３ｄが噛み合わされている。この構成は、第２実施形態と同一である。
【００９５】
第１及び第２の回転体用モータ１８，１９は、第４実施形態と同様にホイール１６内に備えられている。第１の回転体用モータ１８は、第１の太陽平歯車２２ｈと、原動ハイポイド歯車２２ｄと一軸一体に設けられている。従って、この第１の回転体用モータ１８の回転は、第１の太陽平歯車２２ｈに噛み合う遊星傘歯車平歯車２２ｉを介して、原動ハイポイド歯車２２ｄに伝達され、１つ置きの第１群の各回転体１７ａに伝達される。第２の回転体用モータ１９は、第２の太陽平歯車２３ｈと、原動ハイポイド歯車２３ｄと一軸一体に設けられている。従って、第２の回転体用モータ１９の回転は、第２の太陽平歯車２３ｈに噛み合う遊星傘歯車平歯車２３ｉを介して、原動ハイポイド歯車２３ｄに伝達され、１つ置きの第２群の各回転体１７ｂに伝達される。
【００９６】
その他の構成については、第４実施形態の全駆動型回転体付き車輪４と相違しない。
従って、第５実施形態の全駆動型回転体付き車輪５の構成要素について、第４実施形態の全駆動型回転体付き車輪４の構成要素と同一のものについては同一符号を付し、説明を省略する。全駆動型回転体付き車輪５の作用効果は、全駆動型回転体付き車輪４の作用効果と同様であるので説明を省略する。
【００９７】
〔第６実施形態〕
図２３は、第６実施形態の全駆動型回転体付き車輪を示す。この全駆動型回転体付き車輪６は、ホイール１６の周囲に配列された回転体が、径が大きい樽形の回転体１７ｃと、径の小さい樽形の回転体１７ｄとを交互に配列し、かつ、回転体１７ｄの径が小さい端部の一部を、隣接の回転体１７ｃの径が大きい端部に入り込ませた状態に備えている。
【００９８】
図示していないが、１つ置きの第１群の回転体１７ｃを駆動回転するための第１の回転体用モータ及び第１の回転分配伝達機構と、残り１つ置きの第１群の回転体１７ｄを駆動回転する第２の回転体用モータ及び第２の回転分配伝達機構は、図３、図１９、図２０、図２１、図２２に示す構成のいずれかが採用されているものとする。
【００９９】
この全駆動型回転体付き車輪６の制御部は、図２４に示すように、前進方向又は後進方向の走行時に方向変換する場合には、回転体１７ｃが第１の速度グラフで示す間欠回転を行い、回転体１７ｄが第２の速度グラフで示す間欠回転を行うようにモータ制御を行う。第１の速度グラフと第２の速度グラフは、回転体１つ分の位相を異ならせて、各回転体１７ｃ，１７ｄの接地状態が始まるときに間欠回転Ｐ３を行うことを示している。
【０１００】
図２５（ａ）は、回転体１７ｄの接地状態が終わりになると共に次の回転体１７ｃの接地状態が始まり、該２つの回転体１７ｃ、１７ｄが共に接地状態にある時間帯に、接地状態が終わりになる回転体１７ｄを回転させず、接地状態が始まる回転体１７ｃを回転させる状態を示す。図２５（ｂ）は、ホイール１６が回転体１つ分回転し、回転体１７ｃの接地状態が終わりになると共に次の回転体１７ｄの接地状態が始まり、該２つの回転体１７ｃ、１７ｄが共に接地状態にある時間帯に、接地状態が終わりになる回転体１７ｃを回転させず、接地状態が始まる回転体１７ｄを回転させる状態を示す。図２５（ａ）に示す状態と図２５（ｂ）に示す状態とを交番して行うと、前進方向又は後進方向の走行状態から右へ方向変換できる。
図２６（ａ）と（ｂ）は、前進方向又は後進方向の走行状態から左へ方向変換するところを示している。
【０１０１】
図２７は、斜め方向の走行時に方向変換できることを示している。
この全駆動型回転体付き車輪６の制御部は、図２７に示すように、斜め方向に走行する場合には、回転体１７ｃが第１の速度グラフで示す変速回転を行い、回転体１７ｄが第２の速度グラフで示す変速回転を行うようにモータ制御を行う。これによって、回転体１７ｃと回転体１７ｄの接地部分の周速が一定になり、斜め方向に走行する場合の横移動成分が一定になり、安定した速度を保つ。
【０１０２】
斜め方向の走行時に方向変換する場合には、回転体１７ｃが第１の速度グラフに瞬時増速回転Ｐ４を加えた速度グラフで間欠回転を行い、回転体１７ｄが第２の速度グラフに瞬時増速回転Ｐ４を加えた速度グラフで間欠回転を行うようにモータ制御を行う。第１の速度グラフと第２の速度グラフは、回転体１つ分の位相を異ならせて、各回転体１７ｃ，１７ｄの接地状態が始まるときに瞬時増速回転Ｐ４を行うことを示している。
【０１０３】
図２８（ａ）は、右斜め方向への走行状態を示しており、回転体１７ｃと回転体１７ｄは、接地部分の周速が同一である。図２８（ｂ）は、右斜め方向に走行する状態から、接地状態が始まる回転体１７ｃが瞬時増速回転Ｐ４を行うことにより、右へ方向変換する状態を示す。図２８（ｃ）は、右斜め方向への走行状態から、接地状態が終わりになる回転体１７ｄが瞬時減速回転を行うことにより、右へ方向変換する状態を示す。
【０１０４】
図２９（ａ）は、左斜め方向への走行状態を示している。図２９（ｂ）は、右斜め方向の走行する状態から、接地状態が始まる回転体１７ｃが瞬時増速回転Ｐ４を行うことにより、左へ方向変換する状態を示す。図２９（ｃ）は、左斜め方向への走行状態から、接地状態が終わりになる回転体１７ｄが瞬時減速回転を行うことにより、左へ方向変換する状態を示す。
【０１０５】
〔第７実施形態〕
図３０は、第７実施形態の全駆動型回転体付き車輪を示す。この全駆動型回転体付き車輪７は、ホイール１６の周囲に配列された回転体が、同一径の樽形であり、図示していないが、１つ置きの第１群の回転体１７ｅを駆動回転するための第１の回転体用モータ及び第１の回転分配伝達機構と、残り１つ置きの第２群の回転体１７ｆを駆動回転する第２の回転体用モータ及び第２の回転分配伝達機構は、図３、図１９、図２０、図２１、図２２に示す構成のいずれかが採用されているものとする。
【０１０６】
この全駆動型回転体付き車輪７の制御部は、図３１に示すように、前進方向又は後進方向の走行時に方向変換する場合には、回転体１７ｅが第１の速度グラフで示す間欠回転を行い、回転体１７ｆが第２の速度グラフで示す間欠回転を行うようにモータ制御を行う。第１の速度グラフと第２の速度グラフは、回転体１つ分の位相を異ならせて、各回転体１７ｅ，１７ｆの接地状態が始まるときに間欠回転Ｐ５を行うことを示している。
【０１０７】
図３２は、斜め方向の走行時に方向変換できることを示している。
この全駆動型回転体付き車輪７の制御部は、図３２に示すように、斜め方向へ走行する場合には、回転体１７ｅが第１の速度グラフで示す変速回転を行い、回転体１７ｆが第２の速度グラフで示す変速回転を行うようにモータ制御を行う。これによって、回転体１７ｅと回転体１７ｆの接地部分の周速が一定になり、斜め方向へ走行する場合の横移動成分が一定になり、安定した速度を保つ。
【０１０８】
斜め方向の走行時に方向変換する場合には、回転体１７ｅが第１の速度グラフに瞬時増速回転Ｐ６を加えた速度グラフで間欠回転を行い、回転体１７ｆが第２の速度グラフに瞬時増速回転Ｐ６を加えた速度グラフで間欠回転を行うようにモータ制御を行う。第１の速度グラフと第２の速度グラフは、回転体１つ分の位相を異ならせて、各回転体１７ｃ，１７ｄの接地状態が始まるときに瞬時増速回転Ｐ６を行うことを示している。
【０１０９】
〔第８実施形態〕
図３３は、第８実施形態の全駆動型回転体付き車輪を示す。この全駆動型回転体付き車輪８は、ホイール１６の周囲に配列された回転体が、同一径の樽形であり、図示していないが、１つ置きの第１群の回転体１７ｇを駆動回転するための第１の回転体用モータ及び第１の回転分配伝達機構と、残り１つ置きの第２群の回転体１７ｈを駆動回転する第２の回転体用モータ及び第２の回転分配伝達機構は、図３、図１９、図２０、図２１、図２２に示す構成のいずれかが採用されているものとする。
【０１１０】
この全駆動型回転体付き車輪８の制御部は、第７実施形態の全駆動型回転体付き車輪７と同一の制御を行う。なお、回転体の直径変化が少ないので、回転体を一定速度で回転させても周速変化が少なく無視することができるので、回転体を変速させて周速を一定にすることを行わなくてもよい。前進方向又は後進方向の走行時に方向変換する場合、及び斜め方向の走行時に方向変換する場合には、２つの回転体１７ｇ、１７ｈが共に接地状態にある時間帯に、いずれかを瞬時増速回転又は瞬時減速回転させる制御を行う。
【０１１１】
〔その他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した技術的範囲には、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々、設計変更した形態が含まれる。
（１）上記実施形態では、全駆動型回転体付き車輪を倒立制御型一輪車について説明したが、本発明は、前輪が２輪、後輪が２輪の４輪車において、前輪又は後輪の２輪を駆動輪として適用する場合も含まれる。
また、前輪が２輪、後輪が２輪の４輪車において、後輪の２輪を別々のモータで直結駆動すると共に、モータの回転を巻掛機構を介して動力分岐し各側の前輪に伝達する構造の４輪駆動車を構成し、前輪に本発明の全駆動型回転体付き車輪を適用するようにしてもよい。この場合には、図１の走行用モータ１５は後輪に直結したモータが該当する。
（２）回転体に従動プーリを備えると共にホイール内に太陽歯車の回転を分配伝達される原動プーリを備え、従動プーリと原動プーリとに無端巻掛体を巻掛けした構成も、本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１１２】
１〜８…全駆動型回転体付き車輪（倒立制御型一輪車）、
１１…サドル、
１２…車体フレーム、
１３…制御部、
１４…バッテリ、
１５…走行用モータ、
１６…ホイール、
１７ａ〜１７ｈ…回転体、
１８…第１の回転体用モータ、
１９…第２の回転体用モータ、
２０…回転伝達機構、
２１ａ…従動傘歯車（従車）、
２１ｂ…従動傘歯車（従車）、
２１ｃ…従動ハイポイド歯車、
２１ｄ…従動ハイポイド歯車、
２２…第１の回転分配伝達機構、
２２ａ…第１の太陽平歯車、
２３…第２の回転分配伝達機構、
２３ａ…第２の太陽平歯車、
２４…アブソリュートエンコーダ、
Ｍ…運転者、
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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