JP2001063645A

JP2001063645A - 車輪型移動体

Info

Publication number: JP2001063645A
Application number: JP24232399A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yuda; 信一油田; Eiji Koyanagi; 栄次小柳
Original assignee: INST TSUKUBA LIAISON CO Ltd; Institute of Tsukuba Liaision Co Ltd
Current assignee: INST TSUKUBA LIAISON CO Ltd; Institute of Tsukuba Liaision Co Ltd
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2001-03-13

Abstract

(57)【要約】【課題】走行性能及び急旋回等の操舵性能に優
れ、段差があっても安定して昇降可能であり、凹凸のあ
る不整地でも安定して走行可能とする車輪型走行移動体
を実現する。【解決手段】前方アイドルローラ２０及び後方アイド
ルローラ２１を湾曲周面を有する鼓型に形成し、主駆動
輪４と前方操舵輪６及び後方操舵輪７を前方アイドルロ
ーラ２０及び後方アイドルローラ２１を介して互いに当
接させ、主駆動輪４の回転駆動力を前方操舵輪６及び後
方操舵輪７に伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無人搬送車や車椅
子などの車輪型移動体に関し、特に段差や凸凹のある不
整地を高効率で移動することのできる車輪型移動体に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、一般に利用されている無人搬送車
や車椅子などの車輪型移動体は、平地走行時の高速性や
安定性及び走行効率などの走行運動特性が優れており、
さらに心地旋回などの小回りも容易であるという秀れた
特長がある。しかし、この種の車輪型移動体は、ほぼ平
らな床面上では優れた特性を発揮するが、床面にある程
度以上の段差や凸凹があるとこれを走破する事ができな
い、という欠点があった。

【０００３】これに対し、特に屋内の階段を登る能力を
持たせるため、4本や6本の脚を用いる移動体や脚機構と
車輪機構を組み合わせたハイブリッド移動体の構成が考
案され、検討されている。しかし、これら脚機構や脚・
車輪のハイブリッド機構は、機構が複雑である上に、一
般に平坦地を走行する場合、従来の車輪型移動体に比し
て著しく効率や走行性能が劣るという問題点があった。

【０００４】従来の車輪型移動体について具体的に説明
する。図１０は無人搬送車等に用いられている、車両本
体の左右にある主駆動輪５３によって走行及び操舵を制
御する(PWS方式の)従来の車輪型移動体５４の代表例を
示す側面図及び底面図である。

【０００５】図１０の車輪型移動体５４では、本体及び
負荷の重量を本体の左右にある主駆動輪５３と前後にあ
るキャスタ５５によって支えている。走行は左右の主駆
動輪５３を独立に、夫々対応するモータ５６によって駆
動することにより行う。ここで左右の主駆動輪５３を同
じ速度で同方向に回転させれば前後に直進し、それらに
速度差を与えれば適当な曲率で円弧状の軌跡を走行す
る。また、左右の主駆動輪５３を逆向きに回転させるこ
とで、左右の主駆動輪５３の間を結ぶ中点を中心として
心地旋回させることができる。

【０００６】このような構成の車輪型移動体５４は、無
人搬送車等に利用されているが、走行面が十分に平らで
ない場合、キャスタの存在が走行性能に大きな影響を与
え、安定した走行が難しいという問題点がある。

【０００７】図１１は、その問題点を解消するための別
の構造の従来の車輪型移動体５７の平面図及び側面図で
あり、図１１の構成においてキャスタ５５の代わりに、
従輪５９が夫々操舵機構５８を有することを特徴とす
る。

【０００８】すなわち、前後の従輪５９の接地点の上方
のほぼ鉛直線を回転軸とする能動的な回転機構を持た
せ、従輪５９の向きを能動的に制御することにより、車
輌の走行時の操舵を制御する。この構成では、走行すべ
き軌跡に応じて左右の主駆動輪５３に速度差を与えて駆
動するのみでなく、それと同時に従輪５９の向きを適切
な方向となるよう制御するので、それによってスリップ
の少ない、効率の良い走行が実現される。

【０００９】なお、図１１に示すように、主駆動輪に対
して前後対称の位置に従輪５９が配設される時は、前後
の従輪５９は常に同じ角度で逆向きとなるよう制御すれ
ばよい。この車輪型走行移動体５７は、従輪５９もしく
は主駆動輪５３にサスペンションをつけることにより、
ある程度の路面の凸凹に対しても比較的良好な走行性能
が得られる。

【００１０】しかし、このような従来の車輪型走行移動
体５７で走破可能な路面は、ある程度平らな路面に限ら
れ、従輪５９の直径又は主駆動輪５３の半径の１／２程
度以上の段差があったり、路面にある程度の凸凹がある
と主駆動輪５３にスリップが発生し、走行することが不
可能となる。

【００１１】この欠点を解決するためには、前又は後も
しくはその両方の従輪５９にも駆動力を発生するように
モータを具備することが考えられる。しかし、その構成
では構造が複雑となり、かつ重量が増加してしまうとい
う問題点がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決することを目的とするものであり、平坦な
走行路面では、従来の車輪型移動体と同等の走行性を有
し、しかも心地回転を含め急角度の方向変換も可能であ
る優れた操舵性を有する車輪型移動体を実現することを
課題とする。

【００１３】そして、本発明は、通常の路面に見られる
凹凸程度は当然走行可能であるが、さらに、従輪の直径
程度の大きな段差のある路面や不整地であっても、複雑
なメカニズムを設けることなく、昇降し走行可能な車輪
型移動体を実現し、無人搬送車や車椅子等各種の車輌に
適用可能な車輪型移動体を実現するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、本体フレームと、該本体フレームの中央
部に取り付けられた左右の主駆動輪と、上記左右の主駆
動輪の前方及び後方に配置され、走行方向の操舵が行わ
れる左右の前方操舵輪及び後方操舵輪と、上記主駆動輪
と、上記左右の前方操舵輪及び上記後方操舵輪の間に夫
々介装された左右の前方アイドルローラ及び後方アイド
ルローラとを有し、上記前方アイドルローラ及び後方ア
イドルローラは、湾曲周面を有する鼓型に形成されてお
り、上記前方操舵輪及び後方操舵輪が、上記前方アイド
ルローラ及び上記後方アイドルローラの上記湾曲周面に
当接し又は当接していない状態では、上記主駆動輪の回
転駆動力が、上記前方操舵輪及び上記後方操舵輪に伝達
される又は伝達されないようになる構成であることを特
徴とする車輪型移動体を提供する。

【００１５】上記前方操舵輪及び上記後方操舵輪を、上
記前方アイドルローラ及び上記後方アイドルローラに当
接した状態で上昇させ、そして下降させて下方に押しつ
ける左右夫々独立した前方昇降機構及び後方昇降機構を
有する構成としてもよい。

【００１６】上記前方昇降機構及び上記後方昇降機構
は、その基端部が上記主駆動輪の主軸部又は主駆動輪の
取付部に枢着され、その先端部に上記前方操舵輪及び後
方操舵輪が進行方向を操舵するように取り付けられてお
り、かつそのほぼ中間部に上記前方アイドルローラ及び
上記後方アイドルローラが取り付けられた左右の前方リ
ンク杆及び後方リンク杆と、上記前方リンク杆及び後方
リンク杆を回動する前方伸縮機構及び後方伸縮機構とを
有する構成としてもよい。

【００１７】上記前方アイドルローラ及び上記後方アイ
ドルローラは、前方補助リンク及び後方補助リンクを介
して上記前方リンク杆及び後方リンク杆に取りつけられ
ており、上記前方補助リンク及び上記後方補助リンクを
動作する脱着駆動手段を設け、該脱着駆動手段により作
動されて、上記前方アイドルローラ及び上記後方アイド
ルローラを、上記主駆動輪及び上記前方アイドルローラ
と上記後方アイドルローラの両方若しくはいずれか一方
に当接し、かつ引き離す脱着動作を可能な構成としても
よい。

【００１８】上記左の前方操舵輪及び後方操舵輪は、互
いに同じ角度で異なる方向に、夫々対応する左の前方及
び後方操舵駆動力発生機構により制御されるか又は一つ
の左の操舵駆動力発生機構により制御され、上記右の前
方操舵輪及び後方操舵輪は、互いに同じ角度で異なる方
向に、夫々対応する右の前方及び後方操舵駆動力発生機
構により制御されるか又は一つの右の操舵駆動力発生機
構により制御されるように構成してもよい。

【００１９】そして、本発明は、上記課題を解決するた
めに、本体フレームと、該本体フレームの中央部に取り
付けられた左右の主駆動輪と、上記左右の主駆動輪の前
方又は後方に配置され、走行方向の操舵が行われる左右
の前方操舵輪又は後方操舵輪とを含む４輪車あるいは６
輪車である車輪型移動体において、上記主駆動輪と、上
記前方操舵輪又は上記後方操舵輪の間に介装された左右
の前方アイドルローラ又は後方アイドルローラとを有
し、上記前方アイドルローラ又は後方アイドルローラ
は、湾曲周面を有する鼓型に形成されており、上記前方
操舵輪又は後方操舵輪が、上記前方アイドルローラ又は
上記後方アイドルローラの上記湾曲周面に当接し又は当
接していない状態では、上記主駆動輪の回転駆動力が、
上記前方操舵輪又は上記後方操舵輪伝達される又は伝達
されないようになる構成であることを特徴とする車輪型
移動体と提供する。

【００２０】上記本体フレームに対して上体部を前後に
スライドして、車輪型移動体の重心移動を行う上体部移
動機構を有する構成としてもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明に係る車輪型移動体の実施
の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。図
１は、本発明に係る車輪型移動体の実施例の全体構成を
説明する図であり、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ
から見た平面図である。図１において、車輪型移動体１
の本体フレーム２の中央の主駆動輪の取付部３に左右の
主駆動輪４が回転可能に取り付けられている。

【００２２】この主駆動輪４は、左右夫々の主駆動輪４
に対応して本体フレーム２に取り付けられた変速機構等
を付設している主電動機５、あるいはオイルモータ、エ
ンジン等の原動機により、左右夫々独立して駆動され
る。主駆動輪４が正転すると車輪型移動体１は前進し、
逆転すると後退するように構成されている。

【００２３】主駆動輪４に対して、前方には左右の前方
操舵輪６が、又後方には左右の後方操舵輪７が夫々設け
られている。これらの前方操舵輪６及び後方操舵輪７
は、本体フレーム２に対して前方リンク杆８及び後方リ
ンク杆９に取り付けられ、操舵駆動力発生機機構（この
機構の構成は従来例と同様である。）により、進行方向
の操舵が可能なように駆動操作される。

【００２４】主駆動輪４と同軸的にあるいは主駆動輪の
取付部３に、左右の前方リンク杆８及び左右の後方リン
ク杆９の夫々の基端部が枢着されている。前方リンク杆
８と後方リンク杆９は、ほぼクランク形をしており、主
駆動輪４を中心に前後に対称的に配設されている。図１
（ａ）に示すように、左右の前方リンク杆８は、夫々主
駆動輪４、後述するアイドルローラ及び前方操舵輪６の
内外に配設されており、しかも前方水平部１０により橋
絡された内外二つのリンク部材から成る。同様に、左右
の前方リンク杆８及び後方リンク杆９は、左右の主駆動
輪４、後述するアイドルローラ及び前後の操舵輪６、７
の内外に配設されており、しかも左右の前方水平部１０
及び後方水平部１１により橋絡された内外二つのリンク
部材から成る。

【００２５】図２は、前後のリンク杆８、９の先端に取
り付けられる前後の操舵輪の構成を示す要部を説明する
図である。図２（ａ）はその側面を示し、（ｂ）は平面
図で、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。左右の前
後の操舵輪６、７の前後のリンク杆８、９への取付構造
は同じであるから、以下前方操舵輪６の前方リンク杆８
への取付構造を中心に説明し、後方操舵輪７の後方リン
ク杆９への取付については（）内で示す。

【００２６】前方リンク杆８（後方リンク杆９）は、そ
の先端部の前方水平部１０（後方水平部１１）に、前方
操舵駆動力発生機構１２（後方操舵駆動力発生機構１
３）が載置されている。この前方操舵駆動力発生機構１
２（後方操舵駆動力発生機構１３）は、左右夫々につい
て独立的に動作する。

【００２７】そして、左側の前後の操舵駆動力発生機構
１２、１３は、一つの組となって向きが逆で角度の異な
るように左側の前後操舵輪６、７を操舵制御し、他方、
右側の前後の操舵駆動力発生機構１２、１３は、一つの
組となって向きが逆で角度の異なるように右側の前後操
舵輪６、７を操舵制御する。

【００２８】前方操舵駆動力発生機構１２（後方操舵駆
動力発生機構１３）は、前方フォーク軸１４（後方フォ
ーク軸１５）を軸心中心に回動して操舵制御を行う。前
方フォーク軸１４（後方フォーク軸１５）は、前方操舵
駆動力発生機構１２（後方操舵駆動力発生機構１３）か
ら下方に伸び、前方水平部１０（後方水平部１１）に、
前方ベアリング１６（後方ベアリング１７）により回動
可能に取り付けられている。

【００２９】前方フォーク軸１４（後方フォーク軸１
５）の下端部には前方フォーク部１８（後方フォーク部
１９）が形成されている。前方フォーク部１８（後方フ
ォーク部１９）には、前方操舵輪６（後方操舵輪７）
が、回転可能に取り付けられている。

【００３０】図１及び図２において、左右の主駆動輪４
と左右の前方操舵輪６の間に、前方アイドルローラ２０
が接地しないように介装されている。又、左右の主駆動
輪４と左右の後方操舵輪７の間に、後方アイドルローラ
２１が接地しないように介装されている。

【００３１】主駆動輪４、前方アイドルローラ２０及び
前方操舵輪６は、適当な力で互いに当接可能な構成とさ
れている。そして、主駆動輪４、前方アイドルローラ２
０及び前方操舵輪６は、適当な力で互いに当接可能な構
成とされている。このような構成により、主駆動輪４が
回転すると、その回転力が、前方アイドルローラ２０及
び後方アイドルローラ２１を介して、前方操舵輪６及び
後方操舵輪７に夫々伝達される。この結果、車輪型移動
体１は、６輪駆動車として機能し、路面の凸凹等による
主駆動輪４のスリップは著しく減少し、走行性能の向上
が図られる。

【００３２】図３は、主駆動輪４と、前後の操舵輪６、
７と、前後のアイドルローラ２０、２１との関係的構成
を説明する図であり、この図３（ａ）は平面図であり、
（ｂ）はその要部拡大図であり、（ｃ）は、走行中矢印
のように左方に曲がる場合の平面面図である。

【００３３】前後の操舵駆動力発生機構１２、１３によ
り、左右の夫々について、前方操舵輪６及び後方操舵輪
７は、互いに同期して同じ角度で逆方向に操舵制御が可
能である。方向変換する場合は、前後の操舵輪６、７の
夫々について、左右の操舵輪は互いに若干操舵角度を変
えることによりスムースな方向変換が可能である。

【００３４】そして、図３（ｃ）に示すように、前後の
操舵輪６、７は、操舵の際に、前後の操舵輪６、７を互
いに同期して逆の角度となるように制御されることによ
り、スムースな方向転換が可能となる。この点は、上記
従来の車輪型移動体と同じである。

【００３５】なお、図４（ａ）は、操舵力駆動発生機構
の変形例を示す図である。この変形例は、左右夫々につ
いて、前方操舵輪６及び後方操舵輪７は、歯車機構２
３、たすき掛けにされたプーリベルト２２及びモータ２
３’から成る左右夫々の操舵力駆動発生機構である。

【００３６】この左右夫々について、一つの操舵力駆動
発生機構により、前方操舵輪６及び後方操舵輪７は、互
いに同期して同じ角度で逆方向に操舵されることとな
る。又、前後の操舵輪６、７の夫々について、左右の操
舵輪は互いに若干操舵角度を変えることによりスムース
な方向変換が可能である。

【００３７】前方アイドルローラ２０及び後方アイドル
ローラ２１は、夫々鼓型ローラ形状をしており、その鼓
型ローラは、図３に示すように、湾曲周面２４を有して
いる。前方アイドルローラ（後方アイドルローラについ
ても同じ。）２０についてみると、図３（ｂ）の（イ）
は直進方向の関係を示している。

【００３８】又、図３（ｂ）の（ロ）に示されるように
前方操舵輪６は、前方のアイドルローラ２０の幅ｗに対
応する操舵角度θ以内の角度で操舵された場合は、前方
操舵輪６と前方アイドルローラ２０は当接が維持され
る。この結果、前方の操舵輪６は、車輪型移動体１の走
行方向を変える操舵機能を発揮しながら、駆動力も生
じ、走行性、操舵性の優れた６輪駆動車として機能す
る。

【００３９】そして、前後の操舵輪６、７を大きく旋回
して、走行方向（操舵方向）を大きく変えたいときは、
図３（ｂ）の（ハ）に示すように、前方の操舵輪６を上
記角度θの範囲を超えるように大きく回転させればよ
い。すると、前方操舵輪６は、前方アイドルローラ２０
の湾曲周面２４と当接していない状態になり、前方操舵
輪６には、主駆動輪４から駆動力は伝達されないが、前
方操舵輪６を水平面内で自由な向きに向けることができ
る。

【００４０】例えば、前方操舵輪６を左方に大きく旋回
し、後方操舵輪７を右方に大きく旋回して、夫々前後ア
イドルローラ２０、２１との当接をはずした状態で、左
側の主駆動輪４を停止し、右側の主駆動輪４のみ正転さ
せた場合は、車輪型移動体１の本体中心を軸心にしてそ
の場で回転する心地旋回を行うことができる。

【００４１】このように、左右の主駆動輪４の速度の制
御と前後の操舵輪６、７の向きの制御を併用することに
より、心地旋回をはじめ、２つの主駆動輪６、７を結ぶ
車軸上の任意の点を中心とした回転軌跡を描くことが可
能である。

【００４２】ところで、本発明に係る車輪型移動体１
は、前後の操舵輪６、７に適宜従来から知られているサ
スペンションをつけることにより、路面に凸凹があって
もその凹凸がある程度であれば、６輪駆動が有効に働
き、通常の走行をさせることができる。しかしながら、
単にサスペンションをつけただけでは、前後の操舵輪
６、７の直径程度の高さの大きな段差があると、これを
越えることができない。

【００４３】この問題を解決するために、本発明に係る
車輪型移動体１では、図２に示すような昇降機構を設け
る。即ち、この昇降機構は、前後のリンク杆８、９の基
端部を主駆動輪４の主軸部又は主駆動輪の取付部３に適
宜枢着し、その先端部に前後の操舵輪６、７を取付け、
かつそのほぼ中間部に前後のアイドルローラを取り付
け、しかも前後のリンク杆８、９を前後の伸縮機構で主
駆動輪の主軸部を中心に回動可能とした構成である。

【００４４】ここで、伸縮機構としては、本体フレーム
２の左右の前方取り付け部材２５’及び後方取り付け部
材２６’と、左右の前方リンク杆８及び左右の後方リン
ク杆９の間に、夫々取り付けられた左右の前方エアシリ
ンダー２５及び左右の後方エアシリンダ２６から成り、
この前後のエアシリンダ２５、２６の伸縮動作により、
左右の前方リンク杆８及び左右の後方リンク杆９を、夫
々左右の主駆動輪４の軸心又主駆動輪の取付部３への枢
着部を中心に回動可能とし、前後の操舵輪６、７を昇降
可能とする。

【００４５】即ち、前後のエアシリンダ２５、２６の伸
縮動作により、前後の操舵輪６、７を能動的に、図１
（ｂ）に示す通常の状態（これを中立姿勢という。）か
ら、前後の操舵輪６、７を夫々上昇させ（振り上げ）、
そして押し下げて前後の操舵輪６、７を路面や床面に押
しつけるようにすることができる。このような構成及び
機能を有するの昇降機構を設けることにより、後述する
ように大きな段差まで越えることができるようにしてい
る。

【００４６】ところで、図４（ｂ）は、本発明に係る車
輪型移動体１の左右の主駆動輪取付部３の変形例を示す
図である。左右の主駆動輪の取付部３は、夫々本体フレ
ーム２に対してサスペンションばね３’（通常は板ばね
等も使用される。）により、左右独立的に懸架され上下
動可能とする段軸機構を採用することにより、左右の主
駆動輪４が上下に独立的に移動可能であり、左右の凹凸
状態の相違に対応してスムースに走行可能となる。

【００４７】このような段軸機構を採用した場合は、前
方エアシリンダ８（後方エアシリンダ９）は、前方リン
ク杆８（後方リンク杆９）と、主駆動輪の取付部３の間
に取り付けられる。なお、このような左右の主駆動輪の
取付部３の独立的に上下動する構成を、さらに積極的に
上下動のストロークを大きくするような構成とすると、
左右により段差の状態が異なる凹凸部の乗り越えに効果
的である。

【００４８】さらに、本発明に係る車輪型移動体１は、
その上体部２７を移動する上体部移動装置２８を有す
る。図５は、この上体部移動装置２８を示す図であり、
図５（ａ）は底面図であり、（ｂ）はその要部拡大図で
あり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。ここで、
車輪型移動体１の上体部２７は、車輪型移動体１が段差
を乗り越える場合の重心移動のための重量体となるもの
であり、専用の重量体を設けてもよいが、車種の用途に
よりも異なるが、荷台、乗車席、付属装置の搭載部等で
兼用させてもよい。

【００４９】図５に示すように、上体部移動装置２８
は、本体フレーム２の前後端に固定され前後方向に伸び
る左右平行なガイド杆２９と、このガイド杆２９に前後
のリニアベアリング３０、３１を介して摺動可能に取り
付けられた前方スライド３２及び後方スライド３３を有
する。この前後スライド３２、３３に、上体部２７が載
置され固定されている。前後スライド３２、３３は、往
復直動機構３４によりガイド杆２９にガイドされ前後に
移動する。

【００５０】往復直動機構３４は、ベルトとプーリによ
るもの、工作機械のテーブル移動に用いるボールネジを
利用したもの、エアシリンダや油圧シリンダによるも
の、ラックとピニオンによるもの等、１自由度を有する
往復直動機構であればどのような構成でもよい。

【００５１】本実施例では、図５に示すように、歯付き
ベルト３５を利用した往復直動機構３４を採用してい
る。フレーム本体２の前後方向の中央部に水平の横板３
６が取り付けられており、この横板３６から垂直に左右
一対の支持板３７が垂設されている。この左右の支持体
３７の間に、ドライブプーリ３８及び前後二つのアイド
ルプーリ３９、４０が枢着されている。

【００５２】一方、前後スライド３２、３３には、支持
板４１、４２が垂設されている。支持板４１、４２に
は、夫々アイドルプーリ４３、４４が夫々枢着されてい
る。歯付きベルト３５の一端４５は支持板３７の前部
に、他端４６は支持板３７の後部に夫々固着されてい
る。そして、歯付きベルト３５は、前後スライド３２、
３３、アイドルプーリ３９、４０、アイドルプーリ４
３、４４及びドライブプーリ３８の間に張設されてい
る。

【００５３】ドライブプーリ３８は、フレーム本体２に
取り付けられた補助電動機４７により駆動される。補助
電動機４７乃至ドライブプーリ３８により歯付きベルト
３５が一方向に駆動されて引っ張られると、前後スライ
ド３２、３３は、ガイド杆２９でガイドされて前後方向
のいずれかに摺動する。これにより、前後スライド３
２、３３に取り付けられた、重量となる上体部２７が前
後方向に移動する。

【００５４】以上のような構成から成る車輪型移動体１
の作用を、以下説明する。車輪型移動体１の前後の操舵
輪６、７が主駆動輪４に対して中立姿勢（図１（ｂ）の
状態）にあるときは、左右の主駆動輪４が夫々左右の原
動機により主駆動輪４が駆動され、この駆動力により前
後のアイドルローラ２０、２１を介して前後の操舵輪
６、７が走行駆動される。これにより、左右の主駆動輪
４及び左右の前後操舵輪６、７が駆動され、６輪全てが
駆動され６輪駆動として車輪型移動体１が走行する。

【００５５】主駆動輪４と前後操舵輪６、７は、互いに
鼓型のアイドルローラ２０、２１を介して駆動力が伝達
されているために、前後の６、７操舵輪が操舵されて
も、その操舵角度が図３（ｂ）のθの範囲内であれば、
アイドルローラの湾曲周面１４からはずれず、主駆動輪
４の駆動力が前後操舵輪に伝達され、車輪型移動体１は
左方又は右方に曲がりながら駆動される。

【００５６】しかしながら、前後の操舵輪６、７が、θ
を越える大ききな角度操舵され、アイドルローラ２０、
２１の湾曲周面２４との当接状態からはずれる状態とな
ると、主駆動輪４の駆動力は前後の操舵輪６、７に伝達
されない。この場合、前方操舵輪６を例えば大きな角度
で左方に、後方操舵輪７を右方に操舵している状態で、
左の主駆動輪４を停止し、右の主駆動輪４を正転駆動す
ると、車輪型移動体１は、前方に移動することなくその
場所で回転する心地回転することができる。これによ
り、きわめて狭い限られたスペースでの旋回等が可能と
なる。

【００５７】なお、この場合、左の主駆動輪４を停止せ
ずに、左側の主電動機５を低速運転しながら、右側の主
電動機５を正転し、左側に前方操舵輪６を、右方に後方
操舵輪７を操舵すると、車輪型移動体１は、前方へ走行
しながら、左方へ大きな角度で旋回することができる。

【００５８】車輪型移動体１が、平坦地上を走行させる
場合は、従来の車輪型移動体とほぼ同様の性能を有する
ことは明らかである。しかし、平坦地走行時は、前後の
アイドルローラ２０、２１を介して左右の主駆動輪４及
び左右の前後の操舵輪６、７の全輪で駆動するため、走
行安定性は優れているが、前後のアイドルローラ２０、
２１を介することにより、若干のエネルギー効率が低下
の可能性はある。

【００５９】これを避けるためには、アイドルローラ脱
着機構をオプションとして設けて平坦地走行時には、ア
イドルローラ２０、２１と、主駆動輪４及び／又は前後
の操舵輪６、７の両方又はいずれかとの係合をはずし
て、アイドルローラ２０、２１に駆動力を与えないよう
にすれば、前後の操舵輪は駆動力が生じないが、アイド
ルローラ２０、２１による伝達ロスがなくなるから上記
エネルギー効率の低下は防げる。

【００６０】このようなアイドルローラ脱着機構の一例
としては、上記実施例のように前後のリンク杆８、９に
直接前後のアイドルローラ２０、２１を枢着するのでは
なく、図６に示すように、前方リンク杆８（後方リンク
杆９）に前方補助リンク４８（後方補助リンク４９）の
基端部を枢着して、エアシリンダ５０で、前方アイドル
ローラ２０（後方アイドルローラ２１）を、主駆動輪４
及び／又は前後の操舵輪６、７に図６（ａ）に示すよう
に当接させたり、図６（ｂ）に示すようにはずしたりす
ることが可能な構成とする。

【００６１】次に、車輪型移動体１が、操舵輪の径と同
程度の幅の段差Ｄを昇る動作を説明する。（１）まず、車輪型移動体１が、中立姿勢で６輪駆動さ
れ、平坦地を走行し段差Ｄに接近してきて、前方操舵輪
６が段差Ｄの垂直面５１に当接する（図７（ａ））。

【００６２】（２）そして、上体部移動装置の補助電動
機４７を動作させ、ドライブプーリ３８を反時計方向に
回転すると、歯付きベルト３５により前後スライド３
２、３３は、ガイド杆２９でガイドされて後方へ摺動す
る。これにより、前後スライド３２、３３に載置されて
取り付けられた、上体部２７が後方に移動し、車輪型移
動体１の重心を後方に移す（図７（ｂ））。

【００６３】（３）ここで、主駆動輪４を正転させ前後
アイドルローラ２０、２１を介して前後の操舵輪６、７
に前進させるトルクを与えながら、前方エアシリンダ２
５を動作させて、前方操舵輪６を上方に振り上げる。そ
して、前方操舵輪６が段差Ｄの上面５２まで上がると、
主駆動輪４及び後方操舵輪７の前進トルクにより、主駆
動輪４が段差の垂直面５１に当たるまで前進する（図８
（ａ））。

【００６４】（３）主駆動輪４は段差Ｄの垂直面５１に
当接してから、主駆動輪４と前後の操舵輪６、７にも前
進トルクが与えられた状態で、前方エアシリンダ２５を
操作して前方操舵輪６を押し下げて段差の上面に押圧さ
せながら車輪型移動体１を若干押し上げ、前後の操舵輪
６、７は前進トルクにより前進する。そして、主駆動輪
４は、段差Ｄの垂直面５１に沿い持ち上げられしかも垂
直面５１に押しつけられ、その前進トルクにより、主駆
動輪４は段差Ｄを登ることができる（図８（ｂ））。

【００６５】（４）この状態で主駆動輪４が段差Ｄの上
面５２に達すると、上記６輪の前進トルクによって後方
操舵輪７が段差Ｄの垂直面５１に当たるまで前進する。
そして上体部移動装置２８のドライブプーリ３８を、上
記とは逆に時計方向に回転させて上体部２７を前方に移
動し重心を前方移動する（図８（ｂ）参照。）。

【００６６】そして、主駆動輪４及び前方操舵輪６に前
進トルクを与えながら、後方エアシリンダ２６を動作さ
せて後方操舵輪７を中立姿勢まで振り上げる（図９
（ａ））。さらに主駆動輪４及び前方操舵輪６に前進ト
ルクにより前進して後方操舵輪７が段差Ｄの上面５２に
達すると、車輪型移動体１は段差Ｄを登りきることがで
きる（図９（ｂ））。

【００６７】そして、段差Ｄを降りる場合には、同様に
して、主駆動輪４及び前後の操舵輪６、７の回転と、前
後エアシリンダ２５、２６による前後の操舵輪６、７の
振り上げ、押し下げと、上体部２７の前後への重心移動
の三者が適宜組み合わされて操作させることにより、段
差を安定して降りることができる。

【００６８】以上、本発明に係る車輪型移動体を６輪駆
動される車輪型移動体の実施例で説明したが、本発明に
係る車輪型移動体における、主駆動輪にアイドルローラ
を介して鼓型の操舵輪を配設することにより、走行駆動
しながら左右に方向を操舵する構成は、６輪車でも前後
両方に必ず操舵輪を持つ必要もなく前後のいずれかでも
よい。６輪車でなくても、例えば４輪車等において、主
駆動輪と前方操舵輪又は後方操舵輪のいずれかが鼓型ロ
ーラを介して伝導されるような構成となっていればよ
い。又、動力伝達の観点からみれば、６輪車でも前後の
アイドルローラを両方に必ず持つ必要もなく、前後のい
ずれかでもよい。

【００６９】又、段差を昇降するためには、必ずしも後
方操舵輪は必要なく、エアシリンダにより振り上げ、押
し下げが可能な前方操舵輪と主駆動輪をアイドルローラ
を介して設け、さらに上体部移動装置により前後に重心
移動が可能とする構成でもよい。このような構成によ
り、主駆動輪４及び前方操舵輪６回転と、前方エアシリ
ンダ２５による前方操舵輪６振り上げ、押し下げと、上
体部２７の前後への重心移動の三者が適宜組み合わされ
て操作させることにより、段差を安定して昇降すること
ができる。

【００７０】以上、本発明に係る車輪型移動体を実施例
に基づいて説明したが、本発明は、上記実施例に限定さ
れることなく特許請求の範囲の範囲でいろいろな実施の
態様が考えられることは言うまでもない。

【００７１】

【発明の効果】以上のような構成であるから、本発明に
係る車輪型の移動体は、平坦地では従来の車輪型の移動
体と同等の十分な走行性を発揮でき、しかも急角度の方
向変換やその場における旋回運動を含めてすぐれた操舵
性を発揮することができる。

【００７２】そして、本発明に係る車輪型の移動体は、
段差があっても安定して昇降可能であり、また凹凸のあ
る不整地でも、安定して走行できる。

【００７３】さらに、本発明に係る車輪型移動体の基本
構成は、主駆動輪の前後にアイドルローラを介して前後
の操舵輪を配設し、主駆動輪に対して前後の操舵輪を昇
降可能とするという、きわめて簡単な構造であるから、
通常の走行路環境だけでなく、過酷な不整地環境条件に
おいて、ロボット車両、無人搬送車、車椅子、農業機
械、建設機械、レジャー用車両等のきわめて広範囲の用
途に低価格で適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車輪型移動体の実施例の全体を示
す図である。

【図２】図１の要部を示す図である

【図３】主駆動輪４、前後の操舵輪と、前後のアイドル
ローラとの関係的構成を説明する図である。

【図４】前後の操舵機構の変形例及び主駆動輪の取付部
の変形例を夫々示す図である。

【図５】図１の車輪型移動体の上体部移動装置を示す図
である。

【図６】車輪型移動体にオプションとして取り付けられ
る脱着機構を示す図である。

【図７】図１の車輪型移動体により段差を昇る動作を説
明する図である。

【図８】図１の車輪型移動体により段差を昇る動作を説
明する図である。

【図９】図１の車輪型移動体により段差を昇る動作を説
明する図である。

【図１０】従来の車輪型移動体を説明する図である。

【図１１】従来の別の車輪型移動体を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１車輪型移動体２本体フレーム３主駆動輪の取付部４主駆動輪５主電動機６前方操舵輪７後方操舵輪８前方リンク杆９後方リンク杆２０前方アイドルローラ２１後方アイドルローラ２４湾曲周面２５前方エアシリンダ２６後方エアシリンダ２７上体部２９ガイド杆３２前方スライド３３後方スライド３５歯付きベルト３８ドライブプーリ４７補助電動機５１段差の垂直面５２段差の上面Ｄ段差

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体フレームと、該本体フレームの中央部に取り付けられた左右の主駆動
輪と、上記左右の主駆動輪の前方及び後方に配置され、走行方
向の操舵が行われる左右の前方操舵輪及び後方操舵輪
と、上記主駆動輪と、上記左右の前方操舵輪及び上記後方操
舵輪の間に夫々介装された左右の前方アイドルローラ及
び後方アイドルローラとを有し、上記前方アイドルローラ及び後方アイドルローラは、湾
曲周面を有する鼓型に形成されており、上記前方操舵輪及び後方操舵輪が、上記前方アイドルロ
ーラ及び上記後方アイドルローラの上記湾曲周面に当接
し又は当接していない状態では、上記主駆動輪の回転駆
動力が、上記前方操舵輪及び上記後方操舵輪に伝達され
る又は伝達されないようになる構成であることを特徴と
する車輪型移動体。
【請求項２】上記前方操舵輪及び上記後方操舵輪
を、上記前方アイドルローラ及び上記後方アイドルロー
ラに当接した状態で上昇させ、そして下降させて下方に
押しつける左右夫々独立した前方昇降機構及び後方昇降
機構を有することを特徴とする請求項１記載の車輪型移
動体。
【請求項３】上記前方昇降機構及び上記後方昇降機
構は、その基端部が上記主駆動輪の主軸部又は主駆動輪
の取付部に枢着され、その先端部に上記前方操舵輪及び
後方操舵輪が進行方向を操舵するように取り付けられて
おり、かつその中間部に上記前方アイドルローラ及び上
記後方アイドルローラが取り付けられた左右の前方リン
ク杆及び後方リンク杆と、上記前方リンク杆及び後方リンク杆を回動する前方伸縮
機構及び後方伸縮機構とを有することを特徴とする請求
項２記載の車輪型移動体。
【請求項４】上記前方アイドルローラ及び上記後方
アイドルローラは、前方補助リンク及び後方補助リンク
を介して上記前方リンク杆及び後方リンク杆に取りつけ
られており、上記前方補助リンク及び上記後方補助リンクを動作する
脱着駆動手段を設け、該脱着駆動手段により作動されて、上記前方アイドルロ
ーラ及び上記後方アイドルローラを、上記主駆動輪及び
上記前方アイドルローラと上記後方アイドルローラの両
方若しくはいずれか一方に当接し、かつ引き離す脱着動
作を可能な構成としたことを特徴とする請求項３記載の
車輪型移動体。
【請求項５】上記左の前方操舵輪及び後方操舵輪
は、互いに同じ角度で異なる方向に、夫々対応する左の
前方及び後方操舵駆動力発生機構により制御されるか又
は一つの左の操舵駆動力発生機構により制御され、上記右の前方操舵輪及び後方操舵輪は、互いに同じ角度
で異なる方向に、夫々対応する右の前方及び後方操舵駆
動力発生機構により制御されるか又は一つの右の操舵駆
動力発生機構により制御されるように構成されているこ
とを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の車輪型移
動体。
【請求項６】本体フレームと、該本体フレームの中央部に取り付けられた左右の主駆動
輪と、上記左右の主駆動輪の前方又は後方に配置され、走行方
向の操舵が行われる左右の前方操舵輪又は後方操舵輪と
を含む４輪車あるいは６輪車である車輪型移動体におい
て、上記主駆動輪と、上記前方操舵輪又は上記後方操舵輪の
間に介装された左右の前方アイドルローラ又は後方アイ
ドルローラとを有し、上記前方アイドルローラ又は後方アイドルローラは、湾
曲周面を有する鼓型に形成されており、上記前方操舵輪又は後方操舵輪が、上記前方アイドルロ
ーラ又は上記後方アイドルローラの上記湾曲周面に当接
し又は当接していない状態では、上記主駆動輪の回転駆
動力が、上記前方操舵輪又は上記後方操舵輪伝達される
又は伝達されないようになる構成であることを特徴とす
る車輪型移動体。
【請求項７】上記本体フレームに対して上体部を移
動して、車輪型移動体の重心移動を行う上体部移動機構
を有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５又
は６記載の車輪型移動体。