(57)【要約】【課題】クローラーベルトで走行する移動装置において、室外の悪路だけでなく、室内の床、じゅうたん、畳等の傷付易い場所においても走行が可能なクローラーベルト機構の移動体を実現する。【解決手段】クローラーベルト１にクローラーベルト１の回転方向に対して回転軸が既定の角度Θaを成す回転ローラー３を配置し、かつ、左右のクローラーベルトの回転ローラーの回転軸角度が、移動体の前進方向に対して前方が開く方向に対象的に配置することにより実現する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クローラーベルトの回転方向に対して、回転軸が一定の角度を成す回転ローラーをクローラーベルトに配置構成したことを特徴とするクローラーベルト駆動機構。
【請求項２】
請求項１において、左右対称形に配置された複数のクローラーベルトからなり、回転ローラーの回転軸の成す角度が移動体の前進方向に対して前方が開く方向で、左右対称となるよう回転ローラーを配置したことを特徴とするクローラーベルト駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段差、溝などのバリア環境、室内環境でも走行可能な電動車椅子等の移動体の駆動輪機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動車椅子は前後方向に回転する駆動輪と自在に方向が回転するキャスター車輪から構成されており、乗り越えられる段差は車輪の径で決まってしまう。また、前輪がキャスター車輪で構成される電動車椅子では段差の角部でキャスター車輪が回転してしまい、車輪の径を大きくしても５センチ程度の段差が限界である。溝については車輪がはまってしまい走行が不可能となるため、電車の乗降のような溝と段差がある場所ではスロープ板を渡すことによりのみ走行が可能となる。
【０００３】
このような段差、溝に対して、走行車輪としてクローラー（無限軌道）を用いる構造が考えられる。クローラーは段差、溝、悪路での走行性能は高いが、平地での旋回時は横方向の摩擦が大きく回転半径を小さくできない、路面を傷つける問題があり、室内を走行するには適さないため、室外の悪路専用となる。
【０００４】
この問題を解決するために、クローラーと車輪を切り替えて使用する電動車椅子が提案されている（特許３８００４００、特許３１３２６７７）。これは、クローラーの面を接地させるのは段、溝を乗り越える時のみ使用する構造となっている。これは通常の平面を走行するときはクローラーの接地面が多いと旋回するときに大きな力を必要とするために、特許３８００４００では左右前後にある４つのクローラーの角度を電動で変えてクローラーが円形状に動く部分を路面に接地するようにしており、特許３１３２６７７ではクローラー全体を電動で上方向に移動し、車輪が路面に接地するようにすることにより円形の車輪部分が接地するようにすることにより問題を解決している。しかし、複雑な機構が必要となるためコストが高い、耐久性が低下する、重量が重くなる等の問題があり実現性が低いという欠点がある。
【０００５】
また、別の解決方法として、走行車輪として横回転する駆動用ローラーをチェーンにより無限軌道状に構成したクローラー車輪により全方向の移動を可能にしたもの（特許２６０４１１２）が提案されている。ここでは前記クローラー車輪が平行に配置されて移動するものが提案されているが、横方向に傾いた路面を走行する場合、意図せずに横滑りするため傾斜の無い路面での走行が前提となる。さらに三角形用に３つのクローラー車輪を設置した構成も提案されているが、自在に走行するためには左右、前後の傾斜角に応じた制御が必要となり、サスペンションの構造も複雑となりことから実用性に欠け、平面での走行を前提にした解決策である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許  ３８００４００
【特許文献２】特許  ３１３２６７７
【特許文献３】特許  ２６０４１１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、クローラーを用いた移動体の駆動輪として、全方向に滑らかに旋回することと傾斜路で意図せず移動しないことを両立する構造ができない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、横方向の滑りの防止と旋回時の回転作動を両立させるため、クローラーベルトの回転軌道軸に対して斜めに回転するローラーを設け、左右のクローラーのローラーが対象形に配置することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のクローラーは左右対称に斜めに配置されたローラーにより横方向に対して滑りを抑制する力が働き、旋回時は左右ローラーが回転することにスムーズに旋回できるので、斜め面で意図せずに横滑りすることなく、クローラーの最も荷重のかかったローラーの位置により決定される回転軸を中心に旋回できる利点がある。
さらに、ローラーの回転軸を前進時の進行方向に対して先端が狭くなる方向に配置しておくことにより、左右のクローラーに内側方向に力が働き、その作用により車両の前端が車両中心の旋回を抑える方向に抑制し直進性が高まる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１はローラーにより構成されたクローラーを駆動輪とした電動車椅子の構成を示した説明図である。
【００１１】
【図２】図２はローラーにより構成されたクローラーを駆動輪とした電動車椅子の旋回時の作動を示した説明図である。
【００１２】
【図３】図３は、クローラー駆動輪を構成するローラーの形状を示した説明図である。
【００１３】
【図４】図４は、クローラー駆動輪を構成するローラーの他の実施例の形状を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
直進時の駆動推進力、直進安定性と旋回時の横移動を可能とする目的を、左右のクローラーベルトと該ベルトに対して回転軸が斜めに固定されたローラーを適切に配置することで実現した。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の機構を有する電動車椅子の１実施例の構成を示す図である。１はクローラーのベルト部であって、たとえばスティールベルトを芯金にしてゴムで被覆したベルトである。２−１〜２−６はクローラーベルト１の軌道を規定するガイド車輪でベルトが外れないよう溝が設けられており、クローラーベルトの内側の凸部が嵌る構造となっている。３−１〜３−７はクローラーベルトに固定されたローラーの一部でクッション性と騒音低減のため例えばゴムで製作されることがある。４はガイド車輪、モーターを固定するためのフレーム、５はスプロケットで、減速ギアにてモーターにより回転駆動され、スプロケット外周に設けられた歯をクローラーベルト１に設けられた当ピッチの穴に引っかけることにより回転力を伝達している。
【００１６】
図２は本実施例における旋回時の作動の説明図で電動車椅子の下側から見た図である。３−１〜３−７は図１の３−１〜３−７同様に電動車椅子の左側クローラーの接地面に位置するローラー部で、３−１１〜３−１７は左側クローラーの接地面に位置するローラー部である。
左右の各クローラーを構成するローラーは、その回転軸がクローラーベルトの回転方向に対してΘaの角度で、かつ、接地面で見たときに前進方向に対してローラー回転軸が前方に開く形で対称的になるよう取り付けられている。
【００１７】
第２図では、左側クローラーは速度VL、右側クローラーは速度VRで駆動し、VL＜VRとなっている。この時には右側クローラーの速度が左側クローラーの速度より大きいため、車椅子は左側に旋回する。この旋回に対して接地している各ローラーに作用する力を、各ローラーの回転方向と直角方向の成分に分けると、車椅子前方のローラーほどローラーの回転方向の成分が大きく、車椅子後方のローラーほどローラーの回転方向と直角方向の成分が大きく摩擦力が大きい。このため、旋回時に下面のローラーが全て接地している場合、車椅子の旋回中心点は接地しているローラーの最も後方に位置する左右ローラーの接地点の中心位置が回転中心となる。このように、旋回時は接地面にあるローラーの回転方向に一部の成分を生じるため、その成分に相当する摩擦力が低減し、スムーズな旋回が可能となる。
【００１８】
左側クローラー速度VLと右側クローラー速度VRがVL＝VRの場合、路面に接地している各ローラーの回転方向に対して駆動力が作用するが、その駆動力が接地している各ローラーの前後方向の静摩擦力の合計値以下の場合はローラーが回転することなく駆動力が得られ、ロスなく前進することが可能となる。
また、左側クローラーのローラーと右側ローラーの回転軸は角度２×Θaを成しているため、例えば路面が右側クローラーのローラーの回転軸と並行に傾いていても、左側クローラーのローラーに対して回転方向と直行する成分の摩擦力が生じるため、その摩擦力による保持力以下の傾斜角をもつ路面で横滑りすることはない。
【００１９】
図３は本実施例におけるローラーの形状の説明図で、ローラーは片端より少し離れた位置の断面の直径が最も大きく、両端に行くほど円弧上を描いて細くなる形状となっている。クローラーの接地面にあるローラーは、断面の直径が最も大きい部位が路面に接触し、路面との摩擦が発生することにより、駆動力を得ている。
【００２０】
左右クローラーベルトの回転方向に対して回転軸がΘaを成すローラーでベルトを構成したことにより、横滑りも少なく、かつ、旋回時も摩擦が少ないクローラーベルトを実現することができる。
【実施例２】
【００２１】
図４の実施例はローラー部形状が円筒形状に対して溝を設けたものである。
平らな路面を走行する場合、ローラーの凸部の面が路面と接するため、クローラーの回転に対して連続的に路面に接するため振動が少なくなる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
横滑りが少なく、かつ、旋回時も摩擦の少ないクローラーベルトの移動体を実現でき、段差、凸凹路面、砂地、砂利道等の悪路だけでなく、整地、室内の平らな床面、じゅうたん、たたみ等でも床を傷めることなく走行可能な移動体を実現することができ、車椅子、ロボットをはじめ種々の路面で走行する移動体の走行装置として利用できる。
【符号の説明】
【００２３】
１    クローラーベルト
２−1〜２−６    ガイド車輪
３−１〜３−７    左側クローラーベルトの接地面回転ローラー
３−１１〜３−１７    右側クローラーベルトの接地面回転ローラー
４    クローラーフレーム
５    駆動用スプロケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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