(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
左右方向に延在する軸線を中心とした円環状の芯体と、前記芯体の円周方向に複数配置され各々自身の配置位置に於ける前記芯体の接線方向に延在する軸線周りに回転可能なドリブンローラとを含む主輪と、
前記フレームに取り付けられて左右方向に延在する支持軸と、
前記主輪の左右両側に配置され、各々自身の中心軸線周りに回転可能に前記支持軸に支持された左右のドライブディスクと、
前記左右のドライブディスクの各々に当該ドライブディスクの周方向に間隔をおいて配置され、各々前記ドライブディスクの中心軸線に対してねじれの関係をなす軸線周りに回転可能に支持されて外周面をもって前記ドリブンローラの外周面に接触する複数のドライブローラと、
前記フレームに取り付けられた駆動装置と、
前記駆動装置の出力を前記左右のドライブディスクに伝達する伝動機構とを有し、
前記ドライブローラが前記ドリブンローラと接触する点の集合により画成されるドライブ側接触円の直径が、前記ドリブンローラが前記ドライブローラと接触する点の集合により画成されるドリブン側接触円の直径より小さく、前記ドライブディスクが前記主輪に対して径方向にオフセットして配置され、前記ドリブンローラに近い側に位置する前記ドライブローラのみが前記ドリブンローラに接触しており、
前記主輪の径方向内側と前記ドライブディスクの径方向外側との間に画成される側面視で三日月状の空間に前記駆動装置が配置されている摩擦式走行装置。
【請求項２】
前記駆動装置は、左右のドライブディスクを個別に駆動する２個の電動モータを含み、前記ドライブディスクと前記２個の電動モータとは、側面視において前記ドライブディスクの中心と前記２個の電動モータの出力軸中心とを結ぶ直線が前記ドライブディスクの中心を頂点とする二等辺三角形を描くように配置されている請求項１に記載の摩擦式走行装置。
【請求項３】
前記ドライブディスクと前記２個の電動モータとは、前記二等辺三角形の頂点が前記主輪の接地点を通る鉛直線上に位置し、且つ前記二等辺三角形の底辺が水平となる配置である請求項２記載の摩擦式走行装置。
【請求項４】
前記駆動装置は、左右のドライブディスクを個別に駆動する２個の電動モータを含み、当該２個の電動モータの出力軸中心が前記主輪の接地点を通る鉛直線上に配置されている請求項１に記載の摩擦式走行装置。
【請求項５】
前記伝動機構は、前記２個の電動モータの各々の出力軸に取り付けられた小径の左右のドライブプーリと、前記左右のドライブディスクの各々に取り付けられた大径の左右のドリブンプーリと、前記ドライブプーリと前記ドリブンプーリとに掛け渡された左右の伝動ベルトとを有し、
前記電動モータと前記ドライブプーリと前記ドリブンプーリと前記伝動ベルトとが左右のもので共通部品である請求項２から４の何れか一項に記載の摩擦式走行装置。
【請求項６】
前記フレームに取り付けられ、前記ドライブローラが接触していない前記ドリブンローラに摺動可能あるいは転動可能に係合して前記フレームに対する前記主輪のヨーおよび／またはロール運動を規制する第１の規制部材を有する請求項１から５の何れか一項に記載の摩擦式走行装置。
【請求項７】
前記支持軸に回動可能に取り付けられたアームと、
前記アームに取り付けられ、前記ドライブローラが接触していない前記ドリブンローラに摺動可能あるいは転動可能に係合して前記フレームに対する前記主輪のヨーおよび／またはロール運動を規制する第２の規制部材を有する請求項１から６の何れか一項に記載の摩擦式走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦式走行装置に関し、更に詳細には、オムニホイール式の主輪を用いた全方向移動体のための摩擦式走行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
全方向移動体のための摩擦式走行装置として、円環状の芯体と当該芯体の円周方向（円環方向）に複数配置され各々自身の配置位置に於ける前記芯体の接線方向の軸線周りに回転可能なドリブンローラ（フリーローラ）とを含むオムニホイール式の主輪と、前記主輪の軸線方向の左右両側に各々自身の中心軸線周りに回転可能に配置された左右のドライブディスクと、前記左右のドライブディスクの各々に等間隔に円環状に配置され、各々前記ドライブディスクの中心軸線に対してねじれの関係をなす軸線周りに回転可能に支持されて外周面をもって前記ドリブンローラの外周面に接触する複数のドライブローラとを有し、左右のドライブディスクが走行装置のフレームによって回転可能に支持され、左右のドライブローラがドリブンローラを左右より挟むようにして主輪を回転可能に支持し、主輪の下側のドリブンローラが接地するものが知られている（例えば、特許文献１〜４）。
【０００３】
この摩擦式走行装置は、左右のドライブディスクが個別の電動モータによって個別に回転駆動されることにより、主輪の回転（芯体の中心軸線周りの回転）とドリブンローラの回転との組み合わせによって前後、斜めおよび真横の全方向に走行することができる。この摩擦式走行装置には、主輪の上方に電動モータが配置され、伝動ベルト機構によって電動モータの動力をドライブディスクに伝達する型式のもの（例えば、特許文献１、２）と、ドライブディスクと同軸上に電動モータが配置されたもの（例えば、特許文献３、４）とが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２００８／１３２７７９号パンフレット
【特許文献２】特開２０１３−２３７３２７号公報
【特許文献３】特開２０１１−６３２０９号公報
【特許文献４】特開２０１３−１０７５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動モータが主輪の上方に配置されているものは、重心を低くすることおよび装置高さを低くすることが難しい。電動モータがドライブディスクと同軸上に配置されているものは、低重心化および装置高さを低くすることができるが、ドライブディスクと同軸上に配置できる大減速比の減速装置として、波動歯車装置等の特殊な減速装置が必要となり、低コスト化が難しい。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、摩擦式走行装置において、電動モータの配置位置の工夫によって特殊な減速装置を必要とすることなく低重心化および装置高さを低くすることができ、併せて低コスト化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による摩擦式走行装置は、フレーム（１０）と、左右方向に延在する軸線を中心とした円環状の芯体（３２）と前記芯体（３２）の円周方向に複数配置され各々自身の配置位置に於ける前記芯体（３２）の接線方向に延在する軸線周りに回転可能なドリブンローラ（６０）とを含む主輪（３０）と、前記フレーム（１０）に取り付けられて左右方向に延在する支持軸（２２）と、前記主輪（３０）の左右両側に配置され、各々自身の中心軸線周りに回転可能に前記支持軸（２２）に支持された左右のドライブディスク（７０）と、前記左右のドライブディスク（７０）の各々に当該ドライブディスク（７０）の周方向に間隔をおいて配置され、各々前記ドライブディスク（７０）の中心軸線に対してねじれの関係をなす軸線周りに回転可能に支持されて外周面をもって前記ドリブンローラ（６０）の外周面に接触する複数のドライブローラ（７８）と、前記フレーム（１０）に取り付けられた駆動装置（８４）と、前記駆動装置（８４）の出力を前記左右のドライブディスク（７０）に伝達する伝動機構（８０、８６、８８）とを有し、前記ドライブローラ（７８）が前記ドリブンローラ（６０）と接触する点の集合により画成されるドライブ側接触円の直径（Ｄ１）が、前記ドリブンローラ（６０）が前記ドライブローラ（７８）と接触する点の集合により画成されるドリブン側接触円の直径（Ｄ２）より小さく、前記ドライブディスク（７０）が前記主輪（３０）に対して径方向にオフセットして配置され、前記ドリブンローラ（６０）に近い側に位置する前記ドライブローラ（７８）のみが前記ドリブンローラ（６０）に接触しており、前記主輪（３０）の径方向内側と前記ドライブディスク（７０）の径方向外側との間に画成される側面視で三日月状の空間（Ｃ）に前記駆動装置（８４）が配置されている。
【０００８】
この構成によれば、空間（Ｃ）が２個の駆動装置（８４）の配置に有効に利用され、低重心化および装置高さを低くすることが図られる。
【０００９】
本発明による摩擦式走行装置は、好ましくは、前記駆動装置は、左右のドライブディスク（７０）を個別に駆動する２個の電動モータ（８４）を含み、前記ドライブディスク（７０）と前記２個の電動モータ（８４）とは、側面視において前記ドライブディスク（７０）の中心と前記２個の電動モータ（８４）の出力軸（８５）の中心とを結ぶ直線が前記ドライブディスク（７０）の中心を頂点とする二等辺三角形を描くように配置されている。
【００１０】
この構成によれば、走行装置の左右幅を小さくできる。
【００１１】
本発明による摩擦式走行装置は、好ましくは、前記ドライブディスク（７０）と前記２個の電動モータ（８４）とは、前記二等辺三角形の頂点が前記主輪（３０）の接地点（Ｐ）を通る鉛直線（Ｖ）上に位置し、且つ前記二等辺三角形の底辺が水平となる配置である。
【００１２】
この構成によれば、空間（Ｃ）が２個の電動モータ（８４）の配置に有効に利用されると共に、走行装置の前後左右の重心バランスが安定し、走行安定性が向上する。
【００１３】
本発明による摩擦式走行装置は、好ましくは、前記駆動装置は、左右のドライブディスク（７０）を個別に駆動する２個の電動モータ（８４）を含み、当該２個の電動モータ（８４）が前記主輪（３０）の接地点（Ｐ）を通る鉛直線（Ｖ）上に配置されている。
【００１４】
この構成によれば、空間（Ｃ）が２個の電動モータ（８４）の配置に有効に利用されると共に、走行装置の前後左右の重心バランスが安定し、走行安定性が向上する。
【００１５】
本発明による摩擦式走行装置は、好ましくは、前記伝動機構は、前記２個の電動モータ（８４）の各々の出力軸（８５）に取り付けられた小径の左右のドライブプーリ（８６）と、前記左右のドライブディスク（７０）の各々に取り付けられた大径の左右のドリブンプーリ（８０）と、前記ドライブプーリ（８６）と前記ドリブンプーリ（８０）とに掛け渡された左右の伝動ベルト（８８）とを有する。
【００１６】
この構成によれば、電動モータ（８４）とドライブプーリ（８６）とドリブンプーリ（８０）と伝動ベルト（８８）とを、各々、左右のもので共通部品で構成することができる。
【００１７】
本発明による摩擦式走行装置は、好ましくは、更に、前記フレーム（１０）に取り付けられ、前記ドライブローラ（７８）が接触していない前記ドリブンローラ（６０）に摺動可能あるいは転動可能に係合して前記フレーム（１０）に対する前記主輪（３０）のヨーおよび／またはロール運動、ピッチ運動を規制する第１の規制部材（１０２）を有する。
【００１８】
この構成によれば、主輪（３０）の接地していない側のドリブンローラ（６０）が左右のドライブローラ（７８）によって挟まれていなくても、フレーム（１０）に対する主輪（３０）のヨー運動および／またはロール運動、ピッチ運動が規制される。
【００１９】
本発明による摩擦式走行装置は、好ましくは、更に、前記支持軸（２２）に回動可能に取り付けられたアーム（１０６）と、前記アーム（１０６）に取り付けられ、前記ドライブローラ（７８）が接触していない前記ドリブンローラ（６０）に摺動可能あるいは転動可能に係合して前記フレームに対する前記主輪のヨー運動および／またはロール運動を、ピッチ運動規制する第２の規制部材（１１０）を有する。
【００２０】
この構成によれば、主輪（３０）の接地していない側のドリブンローラ（６０）が左右のドライブローラ（７８）によって挟まれていなくても、フレーム（１０）に対する主輪（３０）のヨー運動および／またはロール運動、ピッチ運動が規制され、しかも支持軸（２２）に対してフレーム（１０）が回動しても、ドライブローラ（７８）がドリブンローラ（６０）に過剰に押し付けられることがない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による摩擦式走行装置によれば、電動モータが主輪内の三日月状の空間に配置されることにより、特殊な減速装置を必要とすることなく低重心化および装置高さを低くすることができると共に低コスト化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による摩擦式走行装置が用いられた倒立振子型車両の一つの実施形態を示す正面図
【図２】本実施形態による摩擦式走行装置の縦断面図（支持フレームおよび支持フレームに装着されている部材は不図示）
【図３】本実施形態による摩擦式走行装置の要部の斜視図
【図４】本実施形態による摩擦式走行装置の要部の分解斜視図
【図５】他の実施形態による摩擦式走行装置の要部の側面図
【図６】他の実施形態による摩擦式走行装置の要部の側面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明による摩擦式走行装置が用いられた倒立振子型車両の一つの実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。
【００２４】
図１に示されているように、本実施形態の倒立振子型車両（全方向移動装置）は、車体骨格をなす車体フレーム１０を有する。車体フレーム１０は、前後２個の上部部材１２と、上部部材１２の左右両端より各々垂下し且つ前後２個の上部部材１２を互いに接続する左右の脚部材１４と、脚部材１４の下部に取り付けられた左右の下部支持プレート１６とを含む。上部部材１２の上部には乗員の臀部を支持するサドル１８が取り付けられている。下部支持プレート１６には乗員の足裏を支持する左右のフットステップ２０が取り付けられている。
【００２５】
左右の脚部材１４および下部支持プレート１６間には主輪３０および左右のドライブディスク７０が配置されている。
【００２６】
主輪３０は、図１〜図３に示されているように、左右方向に水平に延在する軸線を中心とした円環状の芯体３２と、芯体３２の円周方向に複数配置され各々自身の配置位置に於ける芯体３２の接線方向に延在する軸線周りに回転可能なドリブンローラ（フリーローラ）６０とを含む。
【００２７】
左右のドライブディスク７０は、図２および図３に示されているように、主輪３０の左右両側に対称の配置で、ハブ７２と、円盤状のホイール７４と、ハブ７２およびホイール７４の周方向に、つまりドライブディスク７０の周方向に等間隔に配置されて両端をハブ７２のフランジ部７２Ａとホイール７４とに固定された複数のホルダ７６との組立体によって構成され、ホルダ７６によって複数のドライブローラ７８を回転可能に支持している。複数のドライブローラ７８は、ドライブディスク７０の周方向に等間隔に配置され、各々、ドライブディスク７０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周りに回転可能である。
【００２８】
左右の下部支持プレート１６には各々スリーブ２３が取り付けられている。スリーブ２３は主輪３０の内側を左右方向に貫通して略水平に延在する支持軸２２を支持している。支持軸２２は、左右のハブ７２の円筒部７２Ｂ内を左右方向に貫通し、ボール軸受７５によって左右のハブ７２を同軸上に個別に回転可能に支持している。換言すると、車体フレーム１０は一つの支持軸２２によって左右のハブ７２、つまり左右のドライブディスク７０を各々略水平な同一軸線上に回転可能に支持している。支持軸２２の中心軸線はドライブディスク７０の中心軸線Ａと同一であり、中心軸線Ａと主輪３０の中心軸線Ｂとは互いに平行である。
【００２９】
ここで、ドライブローラ７８がドリブンローラ６０と接触する点を結んだ仮想円、つまりドライブローラ７８がドリブンローラ６０と接触する点の集合により画成される仮想円をドライブ側接触円と呼び、ドライブローラ７８がドリブンローラ６０と接触する点を結んだ仮想円、つまりドリブンローラ６０がドライブローラ７８と接触する点の集合により画成される仮想円をドリブン側接触円と呼ぶ。
【００３０】
図２に示されているように、ドライブ側接触円の直径Ｄ１は、ドリブン側接触円の直径Ｄ２より小さい。そして、中心軸線Ａと主輪３０の中心軸線Ｂとは互いに水平方向（左右方向）に平行であり、左右のドライブディスク７０は支持軸２２によって同一軸線上に支持されているから、前記ドライブ側接触円を含む仮想平面と前記ドリブン側接触円を含む仮想平面とは支持軸２２の中心軸線Ａに直交する面、つまり鉛直面をもって互いに平行である。
【００３１】
Ｄ１＜Ｄ２であることにより、ドライブディスク７０が主輪３０に対して径方向（上下方向）にオフセットして配置され、オフセットによってドリブンローラ６０に近い側に位置するドライブローラ７８のみがドリブンローラ６０に接触している。つまり、ドライブディスク７０の中心軸線Ａが主輪３０の中心軸線Ｂに対して下方（径方向）に偏倚しており、左右のドライブローラ７８はドリブンローラ６０に近い側に位置するもののみが外周面をもって下側、つまり接地側に位置するドリブンローラ６０の外周面（主輪３０の径方向内方の外周面）に左右対称に摺接（接触）している。理想的には、接地状態にあるドリブンローラ６０にのみドライブローラ７８が摩擦による動力伝達に有効に接触している。
【００３２】
接地側に位置するドライブローラ７８は、サドル１８に乗員が着座した状態では、乗員の荷重が車体フレーム１０を介して支持軸２２に作用することにより、接地している主輪３０のドリブンローラ６０に押し付けられる。接地するドリブンローラ６０の個数は、設計上は１〜３個であるが、サドル１８に乗員が着座した状態では、乗員の荷重が、車体フレーム１０、支持軸２２、ドライブディスク７０、ドライブローラ７８を介してドリブンローラ６０に作用し、ドリブンローラ６０が弾性変形することにより、３〜５個になると考えられる。
【００３３】
Ｄ１＜Ｄ２であってドライブディスク７０が主輪３０に対して下側にオフセットして配置されていることにより、図１〜図３に示されているように、ドライブディスク７０の上方に、且つ主輪３０の径方向内側とドライブディスク７０の径方向外側との間に、側面視で三日月状の空間（三日月状空間）Ｃが画成される。
【００３４】
三日月状空間Ｃには支持フレーム１７が配置されている。三日月状空間Ｃは左右が開放された空間であるから、支持フレーム１７はこの左右の開放部分において主輪３０と干渉することなく車体フレーム１０に連結されている。
【００３５】
支持フレーム１７には、図３および図４に示されているように、三日月状空間Ｃの上部を左右方向に延在する軸１００が取り付けられている。軸１００は、支持軸２２の中心軸線Ａと平行に延在し、規制ローラ（第１の規制部材）１０２を回転可能に支持している。規制ローラ１０２は、図５に示されているように、主輪３０の接地点Ｐを通る鉛直線Ｖ上に配置されている。規制ローラ１０２は、軸線方向の中間部が括れた鼓形状、つまり軸線方向の中間部より端部に向かうに従って外径が徐々に大きくなる円弧母線による回転形状になっており、主輪３０の上側（接地側とは反対の側）に位置してドライブローラ７８と接触していないドリブンローラ６０の外周面（主輪３０の径方向内方の外周面）に接触している。
【００３６】
支持軸２２は、図２〜図４に示されているように、左右のハブ７２の円筒部７２Ｂ間に、ボール軸受１０４によってアーム１０６の中間部を回動可能に支持している。アーム１０６は中間部（支持軸２２による支持部）から支持軸２２の径方向の両側（前後）に延在している。アーム１０６は、前後の先端部に各々左右方向に延在するローラ支持部１０８を有し、平面視で略Ｈ形をしている。ローラ支持部１０８は左右の先端部に対をなす規制ローラ（第２の規制部材）１１０を回転可能に支持している。規制ローラ１１０は、主輪３０の軸線方向の両側（左右両側）から、接地しているドリブンローラ６０の前後に隣接する位置にあってドライブローラ７８が接触していないドリブンローラ６０、換言すると、主輪３０の接地点Ｐを通る鉛直線Ｖより前後方向に離れた位置にあるドリブンローラ６０の外周面（主輪３０の径方向内方の外周面）に転動可能に接触している。
【００３７】
主輪３０は、下側を左右のドライブローラ７８および規制ローラ１１０によって軸線方向に挟まれ、上側を規制ローラ１０２によって支持されることにより、中心軸線が略水平になる起立姿勢を維持する。
【００３８】
左右のホイール７４には各々大径のドリブンプーリ８０が同心に固定されている。支持フレーム１７には、左側ドライブディスク用および右側ドライブディスク用の２個のギアモータ等による電動モータ８４が取り付けられている。２個の電動モータ８４は、前後に振り分けられ、且つ出力軸８５が空間Ｃ側（左右内側）に位置する左右対称の配置になっており、各々の出力軸８５にドリブンプーリ８０より小径のドライブプーリ８６が取り付けられている。
【００３９】
ドライブディスク７０に対する２個の電動モータ８４の配置は、図５に示されているように、側面視においてドライブディスク７０の中心（支持軸２２の軸心）と２個の電動モータ８４の出力軸８５の中心とを結ぶ直線がドライブディスク７０の中心を頂点とする二等辺三角形Ｔを描く配置である。この場合、ドライブディスク７０と２個の電動モータ８４とは、二等辺三角形Ｔの頂点が主輪３０の接地点Ｐを通る鉛直線Ｖ上に位置し、二等辺三角形の底辺が水平となる配置であることが好ましい。つまり、２個の電動モータ８４は、側面視で、主輪３０の接地点Ｐを通る鉛直線Ｖを対称線として前後対称の配置であることが好ましい。
【００４０】
電動モータ８４は、正面視で、その全体が三日月状空間Ｃに収容されることはなく、三日月状空間Ｃより左右外側にはみ出した部分を有しており、側面視で、その全体が三日月状空間Ｃに配置される。
【００４１】
ドライブプーリ８６とドリブンプーリ８０とには左右で対応するもの同士間に無端のコグドベルト８８が掛け渡されている。これにより、左右のドライブディスク７０は左右の電動モータ８４によって個別に回転駆動される。
【００４２】
上述した２個の電動モータ８４とドリブンプーリ８０との配置により、出力軸８５と支持軸２２との軸間距離が左右のもので互いに等しくなり、電動モータ８４とドライブプーリ８６とドリブンプーリ８０とコグドベルト８８とを左右共通部品で構成することができる。
【００４３】
図１に示されているように、下部支持プレート１６にはカラー等（不図示）を介して支持軸９０が取り付けられている。支持軸９０は尾輪支持アーム９２の基端を回動可能に支持している。尾輪支持アーム９２は、基端より主輪３０の後方に向けて延在し、支持軸９０の中心軸線周りに車体フレーム１０に対して略上下方向に回動可能になっている。尾輪支持アーム９２は遊端にオムニホイール式の尾輪（副輪）９４をドライブディスク７０の回転軸線に直交する略水平な中心軸線周りに回転可能に支持している。尾輪９４は尾輪支持アーム９２に取り付けられた電動モータ９６によって回転駆動される。
【００４４】
車体フレーム１０には主輪３０の上方に位置する電気ボックス９８が取り付けられている。電気ボックス９８は、電子制御装置、ジャイロセンサ、モータドライブユニット等を内蔵している。電子制御装置は、倒立振子制御則に従った制御処理に基づいて車体フレーム１０が略直立姿勢を維持すべく左右の電動モータ８４を制御すると共に、旋回のために電動モータ９６を制御する。なお、車体フレーム１０には、図示されていないが、これらの電装品の電源をなすバッテリが搭載されている。
【００４５】
左右の電動モータ８４が同一方向に且つ同一速度で駆動されている場合には、左右のドライブディスク７０が同一速度で同一方向に回転し、主輪３０が円環中心を回転軸線として回転する。このとき、左右のドライブディスク７０に回転速度差が生じないため、主輪３０のドリブンローラ６０が自転せず、倒立振子型車両は真っ直ぐに前進あるいは後進する。
【００４６】
左右の電動モータ８４が互いに異なった回転方向及び又は回転速度に駆動されている場合には、左右のドライブディスク７０間に回転速度差が生じ、左右のドライブディスク７０の回転力による円周（接線）方向の力に対し、この力に直交する向きの分力が左右のドライブローラ７８と主輪３０のドリブンローラ６０との接触面に作用する。この分力によってドリブンローラ６０が自身の中心軸線回りに回転（自転）することになる。
【００４７】
ドリブンローラ６０の回転は、左右のドライブディスク７０の回転速度差によって定まるから、例えば、左右のドライブディスク７０を互いに同一速度で逆向きに回転させると、主輪３０は全く公転せず、ドリブンローラ６０の自転だけが生じる。これにより、主輪３０には左右方向の走行力が加わることになり、倒立振子型車両は、左右方向に走行（真横移動）する。左右のドライブディスク７０を同一方向に相違した速度で回転させると、主輪３０の公転と共にドリブンローラ６０の自転が生じ、倒立振子型車両は斜め前方あるいは斜め後方に走行する。
【００４８】
電動モータ９６によって尾輪９４が回転駆動されると、倒立振子型車両は主輪３０の接地点を中心として旋回する。なお、主輪３０及び尾輪９４が同時に回転駆動されると、その回転駆動の状態に応じて、旋回中心は変化する。
【００４９】
上述したように、本実施形態の摩擦式走行装置は、左右のドライブローラ７８のドライブディスク７０のドライブ側接触円の直径Ｄ１が主輪３０のドリブン側接触円の直径Ｄ２より小さく、従来のＤ１＝Ｄ２である場合に比して、ドライブローラ７８の周方向の配置ピッチが同じである場合、直径Ｄ１の小径化に応じてドライブローラ７８の個数が減少する。このことにより、従来のものに比して部品点数および組付工数の削減がされ、併せて重量が低減、つまり摩擦式走行装置が、従来のものに比して軽量化される。
【００５０】
主輪３０に対するドライブディスク７０のオフセットによってドリブンローラ６０に近づく側に位置するドライブローラ７８のみがドリブンローラ６０に接触しているから、接地状態にあるドリブンローラ６０にのみドライブローラ７８が摩擦による動力伝達を有効に行い、接地していないドリブンローラ６０が無駄に回転駆動されることがない。これにより、動力損失が低減し、駆動効率のよい摩擦式走行装置が得られる。
【００５１】
Ｄ１＜Ｄ２であることにより主輪３０内に画定される三日月状空間Ｃに電動モータ８４が配置されているので、走行装置全体の重心を低くできると共に、装置高さ（車高）を低くすることができ、走行安定性を向上することができる。つまり、三日月状空間Ｃが電動モータ８４の配置に有効に活用され、低重心化および低車高化が図られる。
【００５２】
ドライブディスク７０に対する２個の電動モータ８４の配置が、側面視においてドライブディスク７０の中心と２個の電動モータ８４の出力軸８５の中心とを結ぶ直線がドライブディスク７０の中心を頂点とする二等辺三角形Ｔを描く配置であるから、走行装置の横幅の増大を抑えることができ、旋回性が向上する。
【００５３】
更には、ドライブディスク７０と２個の電動モータ８４とは、二等辺三角形Ｔの頂点が主輪３０の接地点Ｐを通る鉛直線Ｖ上に位置し、二等辺三角形の底辺が水平となる配置であることにより、２個の電動モータ８４の全体の重心が主輪３０の接地点Ｐを通る鉛直線Ｖ上に位置することになる。これにより、走行装置の前後のバランスが安定し、走行安定性が向上する。
【００５４】
支持軸２２の中心軸線Ａと主輪３０の中心軸線Ｂとが互いに平行であり、前記ドライブ側接触円を含む仮想平面と前記ドリブン側接触円を含む仮想平面とが鉛直面をもって互いに平行であるから、左右のドライブディスク７０の配置が左右に拡がることがなく、ドライブ側接触円を含む仮想平面が傾斜している場合に比して摩擦式走行装置の左右幅を小さくすることができる。また、ドライブ側接触円を含む仮想平面が支持軸２２の中心軸線Ａに直交する鉛直面であることにより、ドライブディスク７０を駆動する電動モータ８４等も水平に配置でき、車体フレーム１０に対する電動モータ８４の取り付けが特殊なものになることがない。
【００５５】
規制ローラ１０２は、外周面が主輪３０の上側に位置するドリブンローラ６０の外周面に接触していることにより、主として主輪３０が下側の接地部を傾斜基点として左右方向に傾斜することを規制、つまり車体フレーム１０に対する主輪３０のロール運動を規制する。これにより、主輪３０の上側のドリブンローラ６０が左右のドライブローラ７８によって挟まれていなくても、主輪３０が車体フレーム１０に対してロール運動することがなく、主輪３０が鉛直姿勢を維持する。また、規制ローラ１０２が鼓形であることにより、複数のローラを必要とすることなく、主輪３０が下側の接地部を傾斜基点として左右方向に傾くことが確実に防止される。
【００５６】
また、規制ローラ１０２は、車体フレーム１０が持ち上げられた場合、主輪３０が車体フレーム１０より路面（地面）側にぶら下がることを防止する。これにより、車体フレーム１０が持ち上げられて主輪３０が路面より離れても、主輪３０が車体フレーム１０に対して降下（落下）することが回避される。
【００５７】
規制ローラ１１０は、接地点を通る鉛直線より前後方向に離れた位置にあるドリブンローラ６０に接触していることにより、主輪３０が接地点を通る鉛直線周りに回転することを規制、つまり車体フレーム１０に対する主輪３０のヨー運動を規制する。これにより、主輪３０の上側のドリブンローラ６０が左右のドライブローラ７８によって挟まれていなくても、主輪３０が車体フレーム１０に対してヨー運動することが防止される。また、規制ローラ１１０は、主輪３０が車体フレーム１０に対してロール運動することも規制し、主輪３０が下側の接地部を傾斜基点として左右方向に傾くことを防止する。また、規制ローラ１１０は、主輪３０が車体フレーム１０に対してピッチ運動することも規制する。
【００５８】
規制ローラ１１０は、ドライブローラ７８と同様に、サドル１８に着座した乗員の荷重が車体フレーム１０を介して支持軸２２に作用することにより、接地している主輪３０のドリブンローラ６０に押し付けられるから、規制ローラ１１０が車体フレーム１０に対する主輪３０のヨー運動、ロール運動およびピッチ運動を規制する作用が良好になる。
【００５９】
アーム１０６は、支持軸２２を中心として揺動できるから、車体フレーム１０が支持軸２２を中心として前側あるいは後側に傾斜しても、支持軸２２に対するアーム１０６の回動により、規制ローラ１１０がドリブンローラ６０に過剰に押し付けられることがない。
【００６０】
図６は、本発明による摩擦式走行装置の他の実施形態を示している。なお、図６において、図１〜図５に対応する部分は、図１〜図５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。
【００６１】
この実施形態では、２個の電動モータ８４の出力軸８５の中心が、主輪３０の接地点Ｐを通る鉛直線Ｖ上に、且つ三日月状空間Ｃ内を左右水平方向に延在する同一軸線上に配置されている。
【００６２】
この実施形態でも、三日月状空間Ｃが２個の電動モータ８４の配置に有効に利用され、低重心化および低車高化が図られる。また、２個の電動モータ８４の合計の重心が主輪３０の接地点Ｐを通る鉛直線Ｖ上の位置するから、走行装置の前後のバランスが安定する。このことによっても走行安定性が向上する。
【００６３】
以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６４】
例えば、電動モータ８４は、薄型の電動モータの使用により、正面視で、その全体が三日月状空間Ｃに収容されるように、よりコンパクトにレイアウトすることも可能である。この場合、ドライブローラ７８をより狭角に配置し、且つドライブディスク７０を薄型化すれば、より容易に可能である。ドリブンプーリ８０はホイール７４の左右方向の内側に配置することも可能である。主輪３０のヨー運動、ロール運動を規制する規制部材は、規制ローラ１１０に限られることはなく、ドリブンローラ６０に摺接する接触子のようなものであってもよい。ドリブンプーリ８０とドライブプーリ８６とは同径であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０    車体フレーム
１７    支持フレーム
２２    支持軸
３０    主輪
３２    芯体
６０    ドリブンローラ
７０    ドライブディスク
７８    ドライブローラ
８０    ドリブンプーリ
８４    電動モータ
８５    出力軸
８６    ドライブプーリ
８８    コグドベルト
９４    尾輪
９６    電動モータ
１０２  規制ローラ（第１の規制部材）
１０６  アーム
１１０  規制ローラ（第２の規制部材）
Ｃ      空間（三日月状空間）
【図１】
0006424131.tif 000002
【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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