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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022146377
(43)【公開日】2022-10-05
(54)【発明の名称】車輪及び車両
(51)【国際特許分類】
B60B 19/00 20060101AFI20220928BHJP
B62D 63/04 20060101ALI20220928BHJP
【ＦＩ】
B60B19/00 D
B62D63/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021047298
(22)【出願日】2021-03-22
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】藤岡 紘
(57)【要約】
【課題】単純な構造で、平地走行時の安定性を維持しつつ段差を乗り越えることができる車輪及び車両を提供する。
【解決手段】車輪１は、車輪回転軸Ａｗ回りに回動する外輪１０と、車輪回転軸Ａｗに垂直な平面に平行なアーム軸Ａａに沿って外輪１０に対して直動可能なアーム５０と、外輪１０と独立して車輪回転軸Ａｗ回りに回動可能なアーム作動軸部材７０と、外輪１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が一方向に回転する場合にアーム５０を外輪１０の外周より径方向外側に一部を突出させる方向（突出方向Ｒｐ）にアーム軸Ａａに沿って直動させ、外輪１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が一方向とは反対の他方向に回転する場合にアーム５０を外輪１０の外周より径方向内側に収容させる方向（収容方向Ｒｓ）にアーム軸Ａａに沿って直動させる伝達部９０と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】車輪１は、車輪回転軸Ａｗ回りに回動する外輪１０と、車輪回転軸Ａｗに垂直な平面に平行なアーム軸Ａａに沿って外輪１０に対して直動可能なアーム５０と、外輪１０と独立して車輪回転軸Ａｗ回りに回動可能なアーム作動軸部材７０と、外輪１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が一方向に回転する場合にアーム５０を外輪１０の外周より径方向外側に一部を突出させる方向（突出方向Ｒｐ）にアーム軸Ａａに沿って直動させ、外輪１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が一方向とは反対の他方向に回転する場合にアーム５０を外輪１０の外周より径方向内側に収容させる方向（収容方向Ｒｓ）にアーム軸Ａａに沿って直動させる伝達部９０と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車輪回転軸回りに回動する外輪と、
前記車輪回転軸に垂直な平面に平行なアーム軸に沿って前記外輪に対して直動可能なアームと、
前記外輪と独立して前記車輪回転軸回りに回動可能なアーム作動軸部材と、
前記外輪に対して相対的に前記アーム作動軸部材が一方向に回転する場合に前記アームを前記外輪の外周より径方向外側に一部を突出させる方向に前記アーム軸に沿って直動させ、前記外輪に対して相対的に前記アーム作動軸部材が前記一方向とは反対の他方向に回転する場合に前記アームを前記外輪の外周より径方向内側に収容させる方向に前記アーム軸に沿って直動させる伝達部と、
を備える車輪。
前記車輪回転軸に垂直な平面に平行なアーム軸に沿って前記外輪に対して直動可能なアームと、
前記外輪と独立して前記車輪回転軸回りに回動可能なアーム作動軸部材と、
前記外輪に対して相対的に前記アーム作動軸部材が一方向に回転する場合に前記アームを前記外輪の外周より径方向外側に一部を突出させる方向に前記アーム軸に沿って直動させ、前記外輪に対して相対的に前記アーム作動軸部材が前記一方向とは反対の他方向に回転する場合に前記アームを前記外輪の外周より径方向内側に収容させる方向に前記アーム軸に沿って直動させる伝達部と、
を備える車輪。
【請求項2】
前記伝達部は、前記外輪に対して相対的に前記アーム作動軸部材が回転しない場合、前記アームの突出した状態又は収容される状態を維持する、
請求項１に記載の車輪。
請求項１に記載の車輪。
【請求項3】
前記アームは、前記アーム軸に沿って設けられるラック歯を含み、
前記アーム作動軸部材は、外周面にウォーム歯を有する円筒ウォームを含み、
前記伝達部は、前記車輪回転軸に垂直な平面に平行かつ前記車輪回転軸及び前記アーム軸とねじれの関係を有する伝達回転軸回りに回動可能であって、前記円筒ウォームに噛み合うホイール歯を有するウォームホイールと、前記ウォームホイールと共に回転しかつ前記ラック歯に噛み合うピニオンと、を含む、
請求項１又は２に記載の車輪。
前記アーム作動軸部材は、外周面にウォーム歯を有する円筒ウォームを含み、
前記伝達部は、前記車輪回転軸に垂直な平面に平行かつ前記車輪回転軸及び前記アーム軸とねじれの関係を有する伝達回転軸回りに回動可能であって、前記円筒ウォームに噛み合うホイール歯を有するウォームホイールと、前記ウォームホイールと共に回転しかつ前記ラック歯に噛み合うピニオンと、を含む、
請求項１又は２に記載の車輪。
【請求項4】
前記アームは、前記アーム軸に沿って設けられる雄ねじ部を含み、
前記アーム作動軸部材は、外周面にウォーム歯を有する円筒ウォームを含み、
前記伝達部は、前記車輪回転軸に垂直な平面に平行かつ前記車輪回転軸及び前記アーム軸とねじれの関係を有する伝達回転軸回りに回動可能であって、前記円筒ウォームに噛み合うホイール歯を有するウォームホイールと、前記ウォームホイールと共に回転しかつ前記雄ねじ部に噛み合う雌ねじ孔と、を含む、
請求項１又は２に記載の車輪。
前記アーム作動軸部材は、外周面にウォーム歯を有する円筒ウォームを含み、
前記伝達部は、前記車輪回転軸に垂直な平面に平行かつ前記車輪回転軸及び前記アーム軸とねじれの関係を有する伝達回転軸回りに回動可能であって、前記円筒ウォームに噛み合うホイール歯を有するウォームホイールと、前記ウォームホイールと共に回転しかつ前記雄ねじ部に噛み合う雌ねじ孔と、を含む、
請求項１又は２に記載の車輪。
【請求項5】
前記アーム作動軸部材を駆動するアーム作動用アクチュエータと、
前記車輪回転軸回りに前記外輪と一体的に回転する外輪歯車と、
前記外輪歯車と噛み合い、前記車輪回転軸と平行な外輪駆動回転軸回りに回転する外輪駆動歯車と、
前記アーム作動用アクチュエータと独立して駆動し、前記外輪駆動歯車を駆動する外輪駆動用アクチュエータと、
を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の車輪。
前記車輪回転軸回りに前記外輪と一体的に回転する外輪歯車と、
前記外輪歯車と噛み合い、前記車輪回転軸と平行な外輪駆動回転軸回りに回転する外輪駆動歯車と、
前記アーム作動用アクチュエータと独立して駆動し、前記外輪駆動歯車を駆動する外輪駆動用アクチュエータと、
を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の車輪。
【請求項6】
前記アーム作動軸部材の前記車輪回転軸回りの回転を制動する状態と制動しない状態とを、通電の有無で切り替え可能なアーム作動用ブレーキを備え、
前記アーム作動軸部材は、前記アーム作動用ブレーキに制動されない状態において、前記外輪と同回転方向かつ同回転速度で回転する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の車輪。
前記アーム作動軸部材は、前記アーム作動用ブレーキに制動されない状態において、前記外輪と同回転方向かつ同回転速度で回転する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の車輪。
【請求項7】
前記アーム作動軸部材を駆動するアーム作動用アクチュエータと、
前記アームの前記外輪の外周より径方向外側に一部を突出させる方向への移動範囲を制限する突出側規制部と、
前記アームの前記外輪の外周より径方向内側に収容させる方向への移動範囲を制限する収容側規制部と、
を備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の車輪。
前記アームの前記外輪の外周より径方向外側に一部を突出させる方向への移動範囲を制限する突出側規制部と、
前記アームの前記外輪の外周より径方向内側に収容させる方向への移動範囲を制限する収容側規制部と、
を備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の車輪。
【請求項8】
前記アームは、前記車輪回転軸回りに回転対称かつ等間隔に複数設けられる、
請求項１から７のいずれか１項に記載の車輪。
請求項１から７のいずれか１項に記載の車輪。
【請求項9】
請求項１から８のいずれか１項に記載の車輪と、
前記車輪を前記車輪回転軸回りに回転可能に支持する車体と、
を備える、車両。
前記車輪を前記車輪回転軸回りに回転可能に支持する車体と、
を備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車輪及び車両に関する。
【背景技術】
【0002】
宅配ロボット、無人搬送台車（ＡＧＶ；Auto Guided Vehicle）、搬送用カート、電動車いす、掃除ロボット、パートナーロボット等の自走車に搭載される駆動輪には、走行路に存在する段差、凹凸、傾斜部、階段等の障害物の乗り越え及び昇降を行う技術が求められている。特許文献１には、走行輪の周方向に分割され走行輪の放射方向に出退開閉可能に支持された複数の分割部を、選択的に突出展開して段差に係合させることで、段差を乗り越える車輪の構造が開示されている。また、特許文献２には、閉じ回転位置では転動周面を形成し、展開回転位置では転動周面外へ突出する、周方向所定間隔で設けられる複数の転動爪体を備える車輪の構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１０－１５５５２０号公報
【特許文献2】特開２０１１－０３１７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１の車輪は、車輪側にそれぞれの分割部に対する変形用のアクチュエータが配置されるため、駆動源から回転するアクチュエータへの伝達部の機構が複雑である。また、特許文献２の車輪は、車輪の外輪自体を変形させるため、外輪が完全な円にならず、走行時の安定性に問題がある。
【0005】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、単純な構造で、平地走行時の安定性を維持しつつ段差を乗り越えることができる車輪及び車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係る車輪は、車輪回転軸回りに回動する外輪と、前記車輪回転軸に垂直な平面に平行なアーム軸に沿って前記外輪に対して直動可能なアームと、前記外輪と独立して前記車輪回転軸回りに回動可能なアーム作動軸部材と、前記外輪に対して相対的に前記アーム作動軸部材が一方向に回転する場合に前記アームを前記外輪の外周より径方向外側に一部を突出させる方向に前記アーム軸に沿って直動させ、前記外輪に対して相対的に前記アーム作動軸部材が前記一方向とは反対の他方向に回転する場合に前記アームを前記外輪の外周より径方向内側に収容させる方向に前記アーム軸に沿って直動させる伝達部と、を備える。
【0007】
車輪は、平地走行時にはアームを外輪の外周より径方向内側に収容することによって外輪が転動する。車輪は、平地走行時には変形しない外輪が転動するので、平地走行時の安定性を維持することができる。また、車輪は、段差走行時にはアームの一部を外輪の外周より径方向外側に突出することによってアームが段差を捉えて走破することができる。アームは、外輪とアーム作動軸部材とを相対回転させるという単純な構造で、突出及び収容することができる。
【0008】
本発明の一態様に係る車輪において、前記伝達部は、前記外輪に対して相対的に前記アーム作動軸部材が回転しない場合、前記アームの突出した状態又は収容される状態を維持する。これにより、車輪の意図しない変形を抑制できるので、安定した段差走行及び平地走行が可能である。
【0009】
本発明の一態様に係る車輪において、前記アームは、前記アーム軸に沿って設けられるラック歯を含み、前記アーム作動軸部材は、外周面にウォーム歯を有する円筒ウォームを含み、前記伝達部は、前記車輪回転軸に垂直な平面に平行かつ前記車輪回転軸及び前記アーム軸とねじれの関係を有する伝達回転軸回りに回動可能であって、前記円筒ウォームに噛み合うホイール歯を有するウォームホイールと、前記ウォームホイールと共に回転しかつ前記ラック歯に噛み合うピニオンと、を含む。これにより、アーム作動軸部材の車輪回転軸回りの回転を、アームのアーム軸方向への直動に伝達する伝達経路の構造を簡素化できる。
【0010】
本発明の一態様に係る車輪において、前記アームは、前記アーム軸に沿って設けられる雄ねじ部を含み、前記アーム作動軸部材は、外周面にウォーム歯を有する円筒ウォームを含み、前記伝達部は、前記車輪回転軸に垂直な平面に平行かつ前記車輪回転軸及び前記アーム軸とねじれの関係を有する伝達回転軸回りに回動可能であって、前記円筒ウォームに噛み合うホイール歯を有するウォームホイールと、前記ウォームホイールと共に回転しかつ前記雄ねじ部に噛み合う雌ねじ孔と、を含む。これにより、アーム作動軸部材の車輪回転軸回りの回転を、アームのアーム軸方向への直動に伝達する伝達経路の構造を簡素化できる。
【0011】
本発明の一態様に係る車輪は、前記アーム作動軸部材を駆動するアーム作動用アクチュエータと、前記車輪回転軸回りに前記外輪と一体的に回転する外輪歯車と、前記外輪歯車と噛み合い、前記車輪回転軸と平行な外輪駆動回転軸回りに回転する外輪駆動歯車と、前記アーム作動用アクチュエータと独立して駆動し、前記外輪駆動歯車を駆動する外輪駆動用アクチュエータと、を備える。すなわち、外輪とアーム作動軸部材とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、アーム作動用アクチュエータの出力軸及び外輪駆動用アクチュエータの出力軸の回転方向及び回転速度を制御することによって、アームの突出した状態又は収容される状態を維持することができる。これにより、車輪の意図しない変形を抑制できるので、安定した段差走行及び平地走行が可能である。また、アーム作動用アクチュエータの出力軸及び外輪駆動用アクチュエータの出力軸のいずれか一方の回転を停止させ、いずれか他方のみを駆動させることによって、アームを突出又は収容することができる。
【0012】
本発明の一態様に係る車輪は、前記アーム作動軸部材の前記車輪回転軸回りの回転を制動する状態と制動しない状態とを、通電の有無で切り替え可能なアーム作動用ブレーキを備え、前記車輪において、前記アーム作動軸部材は、前記アーム作動用ブレーキに制動されない状態において、前記外輪と同回転方向かつ同回転速度で回転する。すなわち、外輪とアーム作動軸部材とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、アーム作動用ブレーキを作動させないように制御することによって、アームの突出した状態又は収容される状態を維持することができる。これにより、車輪の意図しない変形を抑制できるので、安定した段差走行及び平地走行が可能である。また、外輪１０が回転している状態で、アーム作動用ブレーキを作動させるように制御することによって、アームを突出又は収容することができる。
【0013】
本発明の一態様に係る車輪は、前記アーム作動軸部材を駆動するアーム作動用アクチュエータと、前記アームの前記外輪の外周より径方向外側に一部を突出させる方向への移動範囲を制限する突出側規制部と、前記アームの前記外輪の外周より径方向内側に収容させる方向への移動範囲を制限する収容側規制部と、を備える。これにより、車輪の意図しない変形を抑制できるので、安定した段差走行及び平地走行が可能である。
【0014】
本発明の一態様に係る車輪において、前記アームは、前記車輪回転軸回りに回転対称かつ等間隔に複数設けられる。これにより、車輪は、周方向に均等になるので、走行時の安定性を向上させることができる。また車輪が段差に到達した際に、アームが段差に引っ掛かるまで、車輪が空転する量を抑制することができる。
【0015】
本発明の一態様に係る車両は、前記車輪と、前記車輪を前記車輪回転軸回りに回転可能に支持する車体と、を備える。車両は、平地走行時にはアームを外輪の外周より径方向内側に収容することによって外輪が転動する。車両は、平地走行時には変形しない外輪が転動する車輪を備えるので、平地走行時の安定性を維持することができる。また、車両は、段差走行時にはアームの一部を外輪の外周より径方向外側に突出することによってアームが段差を捉えて走破することができる。アームは、外輪とアーム作動軸部材とを相対回転させるという単純な構造で、突出及び収容することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、単純な構造で、平地走行時の安定性を維持しつつ段差を乗り越えることができる車輪及び車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【0019】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係る車輪１の構成について、図１から図４までを参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る車輪１の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示す車輪１の側面図である。図３は、図１に示す車輪１のＡ－Ａ断面図である。図４は、図１に示す車輪１の伝達部９０の構成例を示す斜視図である。
まず、第１実施形態に係る車輪１の構成について、図１から図４までを参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る車輪１の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示す車輪１の側面図である。図３は、図１に示す車輪１のＡ－Ａ断面図である。図４は、図１に示す車輪１の伝達部９０の構成例を示す斜視図である。
【0020】
以下の説明において、車輪１が段差の走破が可能な方向への回転方向を正回転方向Ｒ１といい、正回転方向Ｒ１とは反対側の回転方向を逆回転方向Ｒ２という。正回転方向Ｒ１は、図２において、時計方向である。逆回転方向Ｒ２は、図２において、反時計方向である。
【0021】
実施形態の車輪１は、宅配ロボット、無人搬送台車、搬送用カート、電動車いす、掃除ロボット、パートナーロボット等の自走車に搭載される駆動輪である。自走車は、例えば、左右対称に車輪１が配置される四輪車両（後述の図１２参照）が想定されるが、本実施形態ではこれに限定されない。
【0022】
第１実施形態において、車輪１が平地走行及び段差走行するための回転駆動力は、車輪１が搭載される自走車の車体側に搭載される電源等のエネルギー源から供給される。車輪１は、第１実施形態において、外輪１０と、外輪駆動歯車３０と、外輪駆動用アクチュエータ４０と、アーム５０と、アーム作動軸部材７０と、アーム作動用アクチュエータ８０と、伝達部９０と、を備える。
【0023】
外輪１０は、車輪１が搭載される自走車（例えば、後述の図１２の車両３００）に設けられる車輪支持部３２０に対して、車輪１の車輪回転軸Ａｗ回りに回動可能に設けられる。外輪１０は、外輪本体１２と、筒状支持部１４と、タイヤ部１６と、カバー１８と、アーム支持部２０と、を含む。
【0024】
外輪本体１２は、車輪回転軸Ａｗを中心軸とする円板形状である。外輪本体１２は、車輪支持部３２０より車体の外側に設けられる。すなわち、外輪本体１２は、内側面２２側で、車輪支持部３２０と対面する。なお、内側面２２とは、車輪１が自走車に搭載される際に車体の内側に面する側面である。
【0025】
外輪本体１２は、径方向の中心部に筒状支持部１４の内周面側に連通する開口を有する。開口には、車輪支持部３２０から車体の外側に向かって突出するように設けられる筒状部３２２、及び筒状部３２２の内周面側に設けられる後述のアーム作動用アクチュエータ８０が挿通する。開口は、外輪本体１２が筒状部３２２及びアーム作動用アクチュエータ８０に対して相対回転可能であるように、内径が筒状部３２２の外径より大きい。
【0026】
筒状支持部１４は、中心軸が車輪回転軸Ａｗに一致する円筒状である。筒状支持部１４は、外輪本体１２の内側面２２側において、外輪本体１２と一体で設けられる。なお、筒状支持部１４は、外輪本体１２と別体で設けられて外輪本体１２に固定されてもよい。筒状支持部１４には、筒状部３２２、及び後述のアーム作動用アクチュエータ８０が挿通する。筒状支持部１４は、内周面が、軸受２４を介して筒状部３２２の外周面に支持される。これにより、外輪１０は、筒状部３２２、軸受２４、及び筒状支持部１４を介して、車輪回転軸Ａｗ回りに車輪支持部３２０に対して回動可能である。
【0027】
筒状支持部１４は、外周面側には、外輪歯車２６を有する。外輪歯車２６は、径方向の中心に開口を有する外歯車である。外輪歯車２６は、回転軸が車輪回転軸Ａｗに一致するように、開口の内周面が、筒状支持部１４の外周面に固定される。外輪歯車２６は、後述の外輪駆動歯車３０と噛み合う。外輪歯車２６は、外輪駆動歯車３０の回転方向と反対方向に回転する。これにより、外輪１０は、外輪歯車２６、及び筒状支持部１４を介して、外輪駆動歯車３０の回転方向と反対方向に回転する。
【0028】
タイヤ部１６は、外輪本体１２の外周面の周方向に取り付けられる輪形状である。タイヤ部１６の外周面は、全周に亘って車輪１の転動周面を構成する。タイヤ部１６は、例えば、ゴム等で形成され、走行時における接地面から受ける外輪１０への衝撃を吸収する。
【0029】
カバー１８は、外輪本体１２の外側面２８側を覆う蓋部材である。カバー１８は、外輪本体１２に固定される。カバー１８は、外輪本体１２の外側面２８との間に、後述のアーム５０、アーム作動軸部材７０、及び伝達部９０を収容する。カバー１８には、アーム支持部２０が設けられる。カバー１８は、後述のようにアーム５０が外輪１０の外周より径方向外側に突出するための開口部を外周に有する。
【0030】
アーム支持部２０は、外輪本体１２の外側面２８側に設けられる後述のアーム５０を、アーム軸Ａａに沿って直動可能に支持する。なお、外側面２８とは、内側面２２と反対側の側面であって、車輪１が自走車に搭載される際に車体の外側に面する側面である。アーム軸Ａａは、それぞれのアーム５０のアーム本体５２の長手方向に平行であって、車輪１の車輪回転軸Ａｗに垂直な平面に平行である。アーム軸Ａａは、第１実施形態において、車輪回転軸Ａｗとねじれの関係を有する。側面視において、車輪回転軸Ａｗとそれぞれのアーム軸Ａａとの距離は、全て等しい。側面視において、アーム軸Ａａは、車輪回転軸Ａｗ回りに回転対称かつ等間隔に設けられる。
【0031】
アーム支持部２０は、第１実施形態において、カバー１８と一体で設けられる。すなわち、アーム支持部２０は、カバー１８を介して、外輪本体１２に固定される。アーム支持部２０は、第１実施形態において、アーム５０の直動方向（アーム軸Ａａに沿う方向）に沿ってカバー１８に設けられた孔を含む。アーム支持部２０の孔は、アーム５０を挿通する。
【0032】
なお、アーム支持部２０は、アーム５０をアーム軸Ａａ方向に沿って外輪１０に対して直動可能に支持するものであれば、どのようなものでもよく、例えば、カバー１８と別体で設けられてカバー１８に固定されるガイド部材でもよい。また、アーム支持部２０は、外輪本体１２と一体で設けられてもよいし、外輪本体１２と別体で設けられて外輪本体１２に固定されてもよい。
【0033】
外輪駆動歯車３０は、径方向の中心に開口を有する外歯車である。外輪駆動歯車３０は、車輪１の車輪回転軸Ａｗ及び外輪歯車２６の回転軸と平行な外輪駆動回転軸Ａｄ回りに回動可能に設けられる。外輪駆動歯車３０は、外輪本体１２の内側面２２側に設けられる。外輪駆動歯車３０は、外輪歯車２６と噛み合う。外輪駆動歯車３０は、外輪歯車２６の回転方向と反対方向に回転する。
【0034】
外輪駆動歯車３０は、開口の内周面が、後述の外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２に固定される。これにより、外輪駆動歯車３０は、出力軸４２の回転方向と同方向に回転する。外輪駆動歯車３０は、出力軸４２の回転方向と反対方向に、外輪歯車２６、及び筒状支持部１４を介して、外輪１０を回転させる。
【0035】
外輪駆動用アクチュエータ４０は、外輪駆動歯車３０を回転させる駆動源である回転アクチュエータである。外輪駆動用アクチュエータ４０の筐体は、車輪支持部３２０に固定される。外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２は、軸心が外輪駆動回転軸Ａｄに一致するように、外輪駆動歯車３０に固定される。外輪駆動用アクチュエータ４０によるトルクは、外輪駆動歯車３０を介して、外輪歯車２６及び外輪１０に伝達される。
【0036】
外輪駆動用アクチュエータ４０は、例えば、インナーロータ式のモータである。外輪駆動用アクチュエータ４０は、例えば、ステータと、電力が供給されることによってステータに対して回転するロータと、ロータと共に回転する出力軸４２と、を含む。外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２の回転方向及び回転速度は、例えば、車輪１が搭載される自走車の車体側に設けられた制御装置によって制御される。外輪駆動用アクチュエータ４０は、車輪１が搭載される自走車の車体側に設けられた電源（不図示）から電力が供給される。
【0037】
外輪駆動用アクチュエータ４０は、電力が供給されることによって、出力軸４２を介して外輪駆動歯車３０を回転させる。すなわち、外輪駆動用アクチュエータ４０は、出力軸４２及び外輪駆動歯車３０の外輪駆動回転軸Ａｄ回りの回転を介して、外輪歯車２６及び外輪１０を車輪回転軸Ａｗ回りに回転させる。外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２及び外輪駆動歯車３０は、外輪歯車２６及び外輪１０の回転方向と反対方向に回転する。
【0038】
アーム５０は、柱状の棒部材である。アーム５０は、外輪本体１２の外側面２８側に設けられる。アーム５０は、第１実施形態において、１つの車輪１に対して３つ設けられる。それぞれのアーム５０は、車輪回転軸Ａｗ回りに回転対称かつ等間隔に設けられる。それぞれのアーム５０は、カバー１８を介して外輪本体１２に固定されるアーム支持部２０によって、アーム軸Ａａに沿って外輪１０に対して直動可能に支持される。アーム５０は、外輪１０の外周より径方向内側に収容される位置（図２の実線で示す位置。以下の説明では「収容位置」と称する）と、外輪１０の外周より径方向外側に一部が突出する位置（図２の点線で示す位置。以下の説明では「突出位置」と称する）との間で、アーム軸Ａａに沿って直動可能である。
【0039】
アーム５０は、突出方向Ｒｐに移動することにより、収容位置から突出位置に外輪１０に対して相対的に移動して、一部を突出させる。アーム５０は、収容方向Ｒｓに移動することにより、突出位置から収容位置に外輪１０に対して相対的に移動して、外輪１０の外周より径方向内側に収容される。アーム５０の突出方向Ｒｐ及び収容方向Ｒｓは、対応するアーム５０のアーム軸Ａａ方向に一致する。
【0040】
なお、第１実施形態では、部分的な突出も「突出」に含まれるものとする。より詳しくは、収容位置から突出位置へ向かう方向にアーム５０が外輪１０に対して相対的に移動して、外輪１０の外周より径方向外側に少しでも突出した場合、突出位置まで完全に突出しなかったとしてもアーム５０が突出したものとする。また、第１実施形態では、部分的な収容も「収容」に含まれるものとする。より詳しくは、突出位置から収容位置へ向かう方向にアーム５０が外輪１０に対して相対的に移動して、突出した部分が少しでも収容された場合、収容位置まで完全に収容しなかったとしても、アーム５０が収容されたものとする。
【0041】
アーム５０は、第１実施形態において、アーム本体５２と、ラック歯５４と、先端部６０と、収容側規制部６２と、突出側規制部６４と、を含む。アーム本体５２は、長手方向がアーム軸Ａａに沿う平板状の棒状部分を示す。アーム本体５２は、アーム支持部２０によって、アーム軸Ａａに沿って外輪１０に対して直動可能に支持される。
【0042】
ラック歯５４は、アーム本体５２の外輪本体１２の外側面２８側に対面する側の面に設けられる。ラック歯５４は、アーム軸Ａａに沿って設けられる。ラック歯５４は、後述の伝達部９０のピニオン９６と噛み合って、ラックアンドピニオン機構をなす。アーム５０は、ピニオン９６の回転運動がラック歯５４を介してアーム軸Ａａ方向の直動運動に変換されることによって、アーム軸Ａａに沿って直動する。
【0043】
先端部６０は、アーム本体５２の突出方向Ｒｐ側の端部に設けられる。先端部６０は、第１実施形態において、球形状である。先端部６０は、例えば、ゴム等で形成され、段差走行時における接地面から受けるアーム５０への衝撃を吸収するとともに、段差を捉えるアーム５０と接地面との間の滑りを抑制することができる。先端部６０は、第１実施形態において、アーム軸Ａａに垂直な断面形状が、アーム本体５２の外形より大きい。先端部６０は、例えば、アーム支持部２０の孔の内径より大きい外径を有し、アーム５０の収容方向Ｒｓ側への移動範囲を制限するストッパの役目を有していてもよい。
【0044】
収容側規制部６２は、アーム５０の外輪１０に対する収容方向Ｒｓ側への移動範囲を制限する。収容側規制部６２は、第１実施形態において、アーム本体５２の外輪本体１２の外側面２８側に対面する側の面において、ラック歯５４の突出方向Ｒｐ側の端部に設けられる凹面である。すなわち、ラック歯５４と噛み合う後述の伝達部９０のピニオン９６は、アーム５０が収容位置にある状態において、収容側規制部６２に対して空転する。これにより、収容側規制部６２は、アーム５０の収容方向Ｒｓ側への移動範囲を制限するストッパの役目を有する。
【0045】
突出側規制部６４は、アーム５０の外輪１０に対する突出方向Ｒｐ側への移動範囲を制限する。突出側規制部６４は、第１実施形態において、アーム本体５２の外輪本体１２の外側面２８側に対面する側の面において、ラック歯５４の収容方向Ｒｓ側の端部に設けられる凹面である。すなわち、ラック歯５４と噛み合う後述の伝達部９０のピニオン９６は、アーム５０が突出位置にある状態において、突出側規制部６４に対して空転する。これにより、突出側規制部６４は、アーム５０の突出方向Ｒｐ側への移動範囲を制限するストッパの役目を有する。
【0046】
アーム作動軸部材７０は、第１実施形態において、径方向の中心に開口を有する。アーム作動軸部材７０は、外輪１０と独立して、車輪回転軸Ａｗ回りに回動可能に設けられる。アーム作動軸部材７０は、外輪本体１２の外側面２８側に設けられる。アーム作動軸部材７０は、外周面にウォーム歯を有する円筒ウォーム７２を含む。円筒ウォーム７２は、後述の伝達部９０のウォームホイール９４に噛み合う。円筒ウォーム７２の歯のねじれ方向は、第１実施形態において、左上がりである。
【0047】
アーム作動軸部材７０は、開口の内周面が、後述のアーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２に固定される。これにより、アーム作動軸部材７０は、出力軸８２の回転方向と同方向に回転する。アーム作動軸部材７０は、円筒ウォーム７２を介して、後述の伝達部９０のウォームホイール９４を回転させる。
【0048】
アーム作動用アクチュエータ８０は、アーム作動軸部材７０を回転させる駆動源である回転アクチュエータである。アーム作動用アクチュエータ８０の筐体は、車輪支持部３２０の筒状部３２２の内周面側に固定される。アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２は、軸心が車輪回転軸Ａｗに一致するように、アーム作動軸部材７０に固定される。アーム作動用アクチュエータ８０によるトルクは、アーム作動軸部材７０の円筒ウォーム７２を介して、後述の伝達部９０に伝達される。さらに、伝達部９０に伝達されたトルクは、伝達部９０のピニオン９６及びアーム５０のラック歯５４を介して、伝達部９０の回転運動がアーム５０直動運動に変換されて、アーム５０に伝達される。
【0049】
アーム作動用アクチュエータ８０は、例えば、インナーロータ式のモータである。アーム作動用アクチュエータ８０は、例えば、ステータと、電力が供給されることによってステータに対して回転するロータと、ロータと共に回転する出力軸８２と、を含む。アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転方向及び回転速度は、例えば、車輪１が搭載される自走車の車体側に設けられた制御装置によって制御される。アーム作動用アクチュエータ８０は、車輪１が搭載される自走車の車体側に設けられた電源（不図示）から電力が供給される。
【0050】
アーム作動用アクチュエータ８０は、電力が供給されることによって、出力軸８２を介してアーム作動軸部材７０を回転させる。すなわち、アーム作動用アクチュエータ８０は、出力軸８２及びアーム作動軸部材７０の車輪回転軸Ａｗ回りの回転を介して、後述の伝達部９０を後述の伝達回転軸Ａｔ回りに回転させる。さらに、伝達回転軸Ａｔ回りに回転する伝達部９０は、伝達部９０のピニオン９６及びアーム５０のラック歯５４を介して、アーム５０をアーム軸Ａａ方向に直動させる。
【0051】
アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２及びアーム作動軸部材７０は、外輪１０に対して相対的に一方向（第１実施形態では、逆回転方向Ｒ２）に回転すると、アーム５０を突出方向Ｒｐに直動させる。また、アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２及びアーム作動軸部材７０は、外輪１０に対して相対的に一方向とは反対の他方向（第１実施形態では、正回転方向Ｒ１）に回転すると、アーム５０を突出方向Ｒｐに直動させる。なお、アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転方向とアーム５０の直動方向との関係は、アーム作動軸部材７０の円筒ウォーム７２のウォーム歯のねじれ方向と、アーム５０のラック歯５４と後述の伝達部９０のピニオン９６とが噛み合う位置関係と、によって決まる。
【0052】
伝達部９０は、アーム作動軸部材７０の車輪回転軸Ａｗ回りの回転運動を、アーム５０のアーム軸Ａａ方向への直動運動に変換して伝達する。伝達部９０は、第１実施形態において、伝達軸部９２と、ウォームホイール９４と、ピニオン９６と、を含む。
【0053】
伝達軸部９２は、円柱状の軸部材である。伝達軸部９２は、外輪本体１２の外側面２８側に設けられる。伝達軸部９２は、１つのアーム５０に対して１つずつ設けられる。伝達軸部９２は、第１実施形態において、１つの車輪１に対して３つ設けられる。それぞれの伝達軸部９２は、車輪回転軸Ａｗ回りに回転対称かつ等間隔に設けられる。それぞれの伝達軸部９２は、外輪本体１２によって伝達回転軸Ａｔ回りに外輪１０に対して回動可能に支持される。
【0054】
伝達回転軸Ａｔは、車輪１の車輪回転軸Ａｗに垂直な平面に平行かつ車輪回転軸Ａｗとねじれの関係を有する。側面視において、車輪回転軸Ａｗとそれぞれの伝達回転軸Ａｔとの距離は、全て等しい。側面視において、伝達回転軸Ａｔは、車輪回転軸Ａｗ回りに回転対称かつ等間隔に設けられる。第１実施形態において、それぞれの伝達回転軸Ａｔは、側面視においてそれぞれのアーム軸Ａａと直交し、かつアーム軸Ａａとねじれの関係を有する。
【0055】
ウォームホイール９４は、径方向の中心に開口を有する。ウォームホイール９４は、回転軸が伝達回転軸Ａｔに一致するように、開口の内周面が、伝達軸部９２の長手方向の一方の端部近傍の外周面に固定される。ウォームホイール９４は、外周面に円筒ウォーム７２のウォーム歯と噛み合うホイール歯を有する。
【0056】
ピニオン９６は、径方向の中心に開口を有する。ピニオン９６は、回転軸が伝達回転軸Ａｔに一致するように、開口の内周面が、伝達軸部９２の長手方向のウォームホイール９４が設けられる側とは反対側の他方の端部近傍の外周面に固定される。すなわち、ピニオン９６は、回転軸が伝達軸部９２及びウォームホイール９４と一致し、かつ共に回転する。ピニオン９６は、アーム５０のラック歯５４と噛み合う外歯車である。
【0057】
このような構成により、伝達部９０は、円筒ウォーム７２及びウォームホイール９４、伝達軸部９２、ピニオン９６及びラック歯５４を介して、アーム作動軸部材７０の車輪回転軸Ａｗ回りの回転運動を、アーム５０のアーム軸Ａａ方向への直動運動に変換して伝達する。伝達部９０は、外輪１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が一方向（第１実施形態では、逆回転方向Ｒ２）に回転する場合、アーム５０を突出方向Ｒｐにアーム軸Ａａに沿って直動させる。伝達部９０は、外輪１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が一方向とは反対の他方向（第１実施形態では、正回転方向Ｒ１）に回転する場合、アーム５０を収容方向Ｒｓにアーム軸Ａａに沿って直動させる。伝達部９０は、外輪１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が回転しない場合、アーム５０の突出した状態又は収容される状態を維持する。
【0058】
なお、セルフロック効果により、円筒ウォーム７２はウォームホイール９４を回転させるが、ウォームホイール９４は円筒ウォームを回転させない。すなわち、アーム５０が外力を受けた場合、アーム５０のアーム軸Ａａに沿う方向に受けた力によって、ウォームホイール９４を介して円筒ウォーム７２を回転させることができない。
【0059】
次に、第１実施形態の車輪１におけるアーム５０の収容位置（図２の実線で示す位置）と突出位置（図２の点線で示す位置）との間の変形動作について説明する。第１実施形態の車輪１において、アーム支持部２０は、カバー１８を介して外輪１０の外輪本体１２に固定されている。また、伝達部９０は、伝達軸部９２の伝達回転軸Ａｔが外輪本体１２に固定されている。このため、アーム支持部２０に支持されるアーム５０のアーム軸Ａａと伝達軸部９２の伝達回転軸Ａｔとは、外輪１０と共に車輪回転軸Ａｗ回りに回動する。
【0060】
アーム作動軸部材７０が外輪１０と同回転方向かつ同回転速度で回転する（相対回転しない）場合、伝達部９０に対してアーム作動軸部材７０が相対回転しないので、伝達部９０は、伝達回転軸Ａｔ回りに回転しない。すなわち、アーム５０のラック歯５４に対してピニオン９６が回転しないので、アーム５０は、外輪１０に対してアーム軸Ａａ方向に直動しない。
【0061】
アーム５０が収容位置にある状態で、アーム作動軸部材７０が外輪１０と同回転方向かつ同回転速度で回転する（相対回転しない）場合、アーム５０は、収容位置から突出方向Ｒｐへ直動しない。すなわち、平地走行時においては、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２及びアーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転方向及び回転速度を制御する。これにより、車輪１は、アーム５０が外輪１０の外周より径方向内側に収容される収容位置を維持する。この場合、車輪１は、円形を保ち、外輪１０の外周面が全周に亘って車輪１の転動周面を構成するので、通常の車輪と同様な走行が可能である。
【0062】
アーム作動軸部材７０の正回転方向Ｒ１への回転速度が、外輪１０の正回転方向Ｒ１への回転速度より遅い場合、アーム作動軸部材７０は、外輪１０に対して相対的に逆回転方向Ｒ２へ回転する。アーム５０が収容位置にある状態において、アーム作動軸部材７０が外輪１０に対して相対的に逆回転方向Ｒ２へ回転すると、伝達部９０に対してアーム作動軸部材７０が逆回転方向Ｒ２へ相対回転する。これにより、伝達部９０は、伝達回転軸Ａｔ回りに、ピニオン９６がアーム５０のラック歯５４を突出方向Ｒｐへ送り出す方向に回転する。したがって、アーム５０は、収容位置から突出位置まで、外輪１０に対してアーム軸Ａａに沿って突出方向Ｒｐに直動する。すなわち、アーム５０を収容位置から突出位置まで変形させる際には、アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転を停止させ、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２のみを駆動させる。これにより、アーム５０を突出位置に突出させて、車輪１を変形させることができる。
【0063】
アーム５０が突出位置にある状態で、アーム作動軸部材７０が外輪１０と同回転方向かつ同回転速度で回転する（相対回転しない）場合、アーム５０は、突出位置から収容方向Ｒｓへ直動しない。すなわち、段差走行時においては、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２及びアーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転方向及び回転速度を制御する。これにより、車輪１は、アーム５０の一部が外輪１０の外周より径方向外側に突出させた突出位置を維持する。この場合、車輪１は、アーム５０の先端部６０を段差（後述の図１３を参照）の上面に引っ掛けることによって、段差の走破が可能である。
【0064】
アーム作動軸部材７０の正回転方向Ｒ１への回転速度が、外輪１０の正回転方向Ｒ１への回転速度より早い場合、アーム作動軸部材７０は、外輪１０に対して相対的に正回転方向Ｒ１へ回転する。アーム５０が突出位置にある状態において、アーム作動軸部材７０が外輪１０に対して相対的に正回転方向Ｒ１へ回転すると、伝達部９０に対してアーム作動軸部材７０が正回転方向Ｒ１へ相対回転する。これにより、伝達部９０は、伝達回転軸Ａｔ回りに、ピニオン９６がアーム５０のラック歯５４を収容方向Ｒｓへ送り出す方向に回転する。したがって、アーム５０は、突出位置から収容位置まで、外輪１０に対してアーム軸Ａａに沿って収容方向Ｒｓに直動する。すなわち、アーム５０を突出位置から収容位置まで変形させる際には、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２の回転を停止させ、アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２のみを駆動させる。これにより、アーム５０を収容位置に収容させて、車輪１を円形に戻すことができる。
【0065】
以上説明したように、第１実施形態の車輪１は、車輪回転軸Ａｗ回りに回動する外輪１０と、車輪回転軸Ａｗに垂直な平面に平行なアーム軸Ａａに沿って外輪１０に対して直動可能なアーム５０と、外輪１０と独立して車輪回転軸Ａｗ回りに回動可能なアーム作動軸部材７０と、外輪１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が一方向（例えば、逆回転方向Ｒ２）に回転する場合にアーム５０を外輪１０の外周より径方向外側に一部を突出させる方向にアーム軸Ａａに沿って直動させ、外輪１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が一方向とは反対の他方向（例えば、正回転方向Ｒ１）に回転する場合にアーム５０を外輪１０の外周より径方向内側に収容させる方向にアーム軸Ａａに沿って直動させる伝達部９０と、を備える。
【0066】
車輪１は、平地走行時にはアーム５０を外輪１０の外周より径方向内側に収容することによって外輪１０が転動する。車輪１は、平地走行時には変形しない外輪１０が転動するので、平地走行時の安定性を維持することができる。また、車輪１は、段差走行時にはアーム５０の一部を外輪１０の外周より径方向外側に突出することによってアーム５０が段差を捉えて走破することができる。アーム５０は、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを相対回転させるという単純な構造で、突出及び収容することができる。
【0067】
また、第１実施形態の車輪１において、伝達部９０は、外輪１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が回転しない場合、アーム５０の突出した状態又は収容される状態を維持する。これにより、車輪１の意図しない変形を抑制できるので、安定した段差走行及び平地走行が可能である。
【0068】
また、第１実施形態の車輪１において、アーム５０は、アーム軸Ａａに沿って設けられるラック歯５４を含み、アーム作動軸部材７０は、外周面にウォーム歯を有する円筒ウォーム７２を含み、伝達部９０は、車輪回転軸Ａｗに垂直な平面に平行かつ車輪回転軸Ａｗ及びアーム軸Ａａとねじれの関係を有する伝達回転軸Ａｔ回りに回動可能であって、円筒ウォーム７２に噛み合うホイール歯を有するウォームホイール９４と、ウォームホイール９４と共に回転しかつラック歯５４に噛み合うピニオン９６と、を含む。これにより、アーム作動軸部材７０の車輪回転軸Ａｗ回りの回転を、アーム５０のアーム軸Ａａ方向への直動に伝達する伝達経路の構造を簡素化できる。
【0069】
また、第１実施形態の車輪１は、アーム作動軸部材７０を駆動するアーム作動用アクチュエータ８０と、車輪回転軸Ａｗ回りに外輪１０と一体的に回転する外輪歯車２６と、外輪歯車２６と噛み合い、車輪回転軸Ａｗと平行な外輪駆動回転軸Ａｄ回りに回転する外輪駆動歯車３０と、アーム作動用アクチュエータ８０と独立して駆動し、外輪駆動歯車３０を駆動する外輪駆動用アクチュエータ４０と、を備える。すなわち、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２及び外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２の回転方向及び回転速度を制御することによって、アーム５０の突出した状態又は収容される状態を維持することができる。これにより、車輪１の意図しない変形を抑制できるので、安定した段差走行及び平地走行が可能である。また、アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２及び外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２のいずれか一方の回転を停止させ、いずれか他方のみを駆動させることによって、アーム５０を突出又は収容することができる。
【0070】
また、第１実施形態の車輪１は、アーム作動軸部材７０を駆動するアーム作動用アクチュエータ８０と、アーム５０の外輪１０の外周より径方向外側に一部を突出させる方向への移動範囲を制限する突出側規制部６４と、アーム５０の外輪１０の外周より径方向内側に収容させる方向への移動範囲を制限する収容側規制部６２と、を備える。これにより、車輪１の意図しない変形を抑制できるので、安定した段差走行及び平地走行が可能である。
【0071】
また、第１実施形態の車輪１において、アーム５０は、車輪回転軸Ａｗ回りに回転対称かつ等間隔に複数設けられる。これにより、車輪１は、周方向に均等になるので、走行時の安定性を向上させることができる。また車輪１が段差に到達した際に、アーム５０が段差に引っ掛かるまで、車輪１が空転する量を抑制することができる。
【0072】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る車輪１０１の構成について、図５から図８までを参照して説明する。図５は、第２実施形態に係る車輪１０１の構成例を示す斜視図である。図６は、図５に示す車輪１０１の側面図である。図７は、図５に示す車輪１０１のＢ－Ｂ断面図である。図８は、図５に示す車輪１０１の伝達部１９０の構成例を示す斜視図である。
次に、第２実施形態に係る車輪１０１の構成について、図５から図８までを参照して説明する。図５は、第２実施形態に係る車輪１０１の構成例を示す斜視図である。図６は、図５に示す車輪１０１の側面図である。図７は、図５に示す車輪１０１のＢ－Ｂ断面図である。図８は、図５に示す車輪１０１の伝達部１９０の構成例を示す斜視図である。
【0073】
第２実施形態に係る車輪１０１について、第１実施形態に係る車輪１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。第２実施形態に係る車輪１０１は、第１実施形態に係る車輪１と比較して、外輪１０、アーム５０及び伝達部９０の代わりに、外輪１１０、アーム１５０及び伝達部１９０を備える点で異なる。
【0074】
第２実施形態の外輪１１０は、第１実施形態の外輪１０と比較して、外輪本体１２、カバー１８及びアーム支持部２０の代わりに、外輪本体１１２、カバー１１８及び伝達部支持部１２０を含む点で異なる。第２実施形態の外輪本体１１２及びカバー１１８について、第１実施形態の外輪本体１２及びカバー１８と同様の構成については説明を省略する。第２実施形態の外輪本体１１２は、後述の伝達部１９０を伝達回転軸Ａｔ回りに回動可能に支持する伝達部支持部１２０が設けられる点で、第１実施形態の外輪本体１２と異なる。第２実施形態のカバー１１８は、第１実施形態のアーム支持部２０が設けられない点で、第１実施形態のカバー１８と異なる。
【0075】
伝達部支持部１２０は、第２実施形態において、外輪本体１１２と一体で設けられる。伝達部支持部１２０は、第２実施形態において、アーム１５０の直動方向（アーム軸Ａａに沿う方向）に沿って設けられた貫通孔を含み、外輪本体１１２の外側面２８から外側面２８側に突出して設けられる板形状である。
【0076】
第２実施形態のアーム１５０について、第１実施形態のアーム５０と同様の構成については説明を省略する。アーム１５０は、外輪本体１１２に設けられる伝達部支持部１２０によって、アーム軸Ａａに沿って外輪１１０に対して直動可能に支持される。
【0077】
アーム１５０は、第２実施形態において、アーム本体１５２と、雄ねじ部１５４と、溝部１５６と、回転止め１５８と、先端部６０と、収容側規制部１６２と、突出側規制部１６４と、を含む。アーム本体１５２は、長手方向がアーム軸Ａａに沿う円柱状の棒状部分を示す。アーム本体１５２は、後述の伝達部１９０の雌ねじ孔１９６によって、アーム軸Ａａに沿って外輪１１０に対して直動可能に支持される。
【0078】
雄ねじ部１５４は、アーム本体１５２の外周面に設けられる。雄ねじ部１５４は、後述の伝達部１９０の雌ねじ孔１９６と噛み合って、ボールねじ機構をなす。アーム１５０は、雌ねじ孔１９６の回転運動が雄ねじ部１５４を介してアーム軸Ａａ方向の直動運動に変換されることによって、アーム軸Ａａに沿って直動する。
【0079】
溝部１５６は、アーム本体１５２の外輪本体１１２の外側面２８側に対面する側において、アーム軸Ａａに平行な方向に沿って、雄ねじ部１５４に設けられる。溝部１５６には、回転止め１５８が挿通する。溝部１５６及び回転止め１５８は、アーム本体１５２のアーム軸Ａａ方向への直動をガイドするとともに、アーム軸Ａａ回りの回動を規制する。
【0080】
回転止め１５８は、外輪本体１１２の外側面２８から外側面２８側に突出して設けられる突起である。回転止め１５８は、外輪本体１１２と一体で設けられてもよいし、外輪本体１１２と別体で設けられて外輪本体１１２に固定されてもよい。溝部１５６及び回転止め１５８は、アーム本体１５２のアーム軸Ａａ方向への直動をガイドするとともに、アーム軸Ａａ回りの回動を規制する。
【0081】
収容側規制部１６２は、アーム１５０の外輪１１０に対する収容方向Ｒｓ側への移動範囲を制限する。収容側規制部１６２は、第２実施形態において、雄ねじ部１５４の突出方向Ｒｐ側の端部に設けられる。収容側規制部１６２は、第２実施形態において、雄ねじ部１５４のねじの谷部分の径と同等又は小さい径を有する円柱状である。すなわち、雄ねじ部１５４と噛み合う後述の伝達部１９０の雌ねじ孔１９６は、アーム１５０が収容位置にある状態において、収容側規制部１６２に対して空転する。これにより、収容側規制部１６２は、アーム１５０の収容方向Ｒｓ側への移動範囲を制限するストッパの役目を有する。
【0082】
突出側規制部１６４は、アーム１５０の外輪１１０に対する突出方向Ｒｐ側への移動範囲を制限する。突出側規制部１６４は、第２実施形態において、雄ねじ部１５４の収容方向Ｒｓ側の端部に設けられる。突出側規制部１６４は、第２実施形態において、雄ねじ部１５４のねじの谷部分の径と同等又は小さい径を有する円柱状である。すなわち、雄ねじ部１５４と噛み合う後述の伝達部１９０の雌ねじ孔１９６は、アーム１５０が突出位置にある状態において、突出側規制部１６４に対して空転する。これにより、突出側規制部１６４は、アーム１５０の突出方向Ｒｐ側への移動範囲を制限するストッパの役目を有する。
【0083】
伝達部１９０は、アーム作動軸部材７０の車輪回転軸Ａｗ回りの回転運動を、アーム１５０のアーム軸Ａａ方向への直動運動に変換して伝達する。伝達部１９０は、第２実施形態において、筒状部１９２と、ウォームホイール１９４と、雌ねじ孔１９６と、を含む。
【0084】
筒状部１９２は、円筒状の回転部材である。筒状部１９２は、外輪本体１１２の外側面２８側に設けられる。筒状部１９２は、１つのアーム１５０に対して１つずつ設けられる。筒状部１９２は、第２実施形態において、１つの車輪１０１に対して３つ設けられる。それぞれの筒状部１９２は、車輪回転軸Ａｗ回りに回転対称かつ等間隔に設けられる。それぞれの筒状部１９２は、外輪本体１１２に設けられる伝達部支持部１２０によって伝達回転軸Ａｔ回りに外輪１１０に対して回動可能に支持される。
【0085】
第２実施形態において、それぞれの伝達回転軸Ａｔは、それぞれのアーム軸Ａａと一致する。すなわち、第２実施形態の筒状部１９２は、内周面側にアーム１５０のアーム本体１５２の一部を収容する。
【0086】
ウォームホイール１９４は、径方向の中心に開口を有する。ウォームホイール９４は、回転軸が伝達回転軸Ａｔに一致するように、開口の内周面が、筒状部１９２の長手方向の一方の端部の外周面に固定される。ウォームホイール１９４は、外周面に円筒ウォーム７２のウォーム歯と噛み合うホイール歯を有する。
【0087】
雌ねじ孔１９６は、軸心が伝達回転軸Ａｔに一致するように、筒状部１９２の内周面に設けられる。雌ねじ孔１９６は、アーム１５０の雄ねじ部１５４に噛み合う。雌ねじ孔１９６は、伝達回転軸Ａｔ回りに回動することによって、アーム１５０をアーム軸Ａａに沿って直動可能に支持する。
【0088】
このような構成により、伝達部１９０は、円筒ウォーム７２及びウォームホイール１９４、筒状部１９２、雌ねじ孔１９６及び雄ねじ部１５４を介して、アーム作動軸部材７０の車輪回転軸Ａｗ回りの回転運動を、アーム１５０のアーム軸Ａａ方向への直動運動に変換して伝達する。伝達部１９０は、外輪１１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が一方向（第２実施形態では、逆回転方向Ｒ２）に回転する場合、アーム１５０を突出方向Ｒｐにアーム軸Ａａに沿って直動させる。伝達部１９０は、外輪１１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が一方向とは反対の他方向（第２実施形態では、正回転方向Ｒ１）に回転する場合、アーム１５０を収容方向Ｒｓにアーム軸Ａａに沿って直動させる。伝達部１９０は、外輪１１０に対して相対的にアーム作動軸部材７０が回転しない場合、アーム１５０の突出した状態又は収容される状態を維持する。
【0089】
次に、第２実施形態の車輪１０１におけるアーム１５０の収容位置（図６の実線で示す位置）と突出位置（図６の点線で示す位置）との間の変形動作について説明する。第２実施形態の車輪１０１において、伝達部支持部１２０は、外輪１１０の外輪本体１１２に設けられている。また、伝達部１９０は、伝達回転軸Ａｔが、伝達部支持部１２０を介して外輪本体１１２に固定されている。このため、伝達部１９０の雌ねじ孔１９６に支持されるアーム１５０のアーム軸Ａａと伝達部１９０の伝達回転軸Ａｔとは、外輪１１０と共に車輪回転軸Ａｗ回りに回動する。
【0090】
アーム作動軸部材７０が外輪１１０と同回転方向かつ同回転速度で回転する（相対回転しない）場合、伝達部１９０に対してアーム作動軸部材７０が相対回転しないので、伝達部１９０は、伝達回転軸Ａｔ回りに回転しない。すなわち、アーム１５０の雄ねじ部１５４に対して雌ねじ孔１９６が回転しないので、アーム１５０は、外輪１１０に対してアーム軸Ａａ方向に直動しない。
【0091】
アーム１５０が収容位置にある状態で、アーム作動軸部材７０が外輪１１０と同回転方向かつ同回転速度で回転する（相対回転しない）場合、アーム１５０は、収容位置から突出方向Ｒｐへ直動しない。すなわち、平地走行時においては、外輪１１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２及びアーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転方向及び回転速度を制御する。これにより、車輪１０１は、アーム１５０が外輪１１０の外周より径方向内側に収容される収容位置を維持する。この場合、車輪１０１は、円形を保ち、外輪１１０の外周面が全周に亘って車輪１０１の転動周面を構成するので、通常の車輪と同様な走行が可能である。
【0092】
アーム作動軸部材７０の正回転方向Ｒ１への回転速度が、外輪１１０の正回転方向Ｒ１への回転速度より遅い場合、アーム作動軸部材７０は、外輪１１０に対して相対的に逆回転方向Ｒ２へ回転する。アーム１５０が収容位置にある状態において、アーム作動軸部材７０が外輪１１０に対して相対的に逆回転方向Ｒ２に回転すると、伝達部１９０に対してアーム作動軸部材７０が逆回転方向Ｒ２へ相対回転する。これにより、伝達部１９０は、伝達回転軸Ａｔ回りに、雌ねじ孔１９６がアーム１５０の雄ねじ部１５４に対して突出方向Ｒｐへ送り出す方向に回転する。したがって、アーム１５０は、収容位置から突出位置まで、外輪１１０に対してアーム軸Ａａに沿って突出方向Ｒｐに直動する。すなわち、アーム１５０を収容位置から突出位置まで変形させる際には、アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転を停止させ、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２のみを駆動させる。これにより、アーム１５０を突出位置に突出させて、車輪１０１を変形させることができる。
【0093】
アーム１５０が突出位置にある状態で、アーム作動軸部材７０が外輪１１０と同回転方向かつ同回転速度で回転する（相対回転しない）場合、アーム１５０は、突出位置から収容方向Ｒｓへ直動しない。すなわち、段差走行時においては、外輪１１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２及びアーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転方向及び回転速度を制御する。これにより、車輪１０１は、アーム１５０の一部が外輪１１０の外周より径方向外側に突出させた突出位置を維持する。この場合、車輪１０１は、アーム１５０の先端部６０を段差（後述の図１３を参照）の上面に引っ掛けることによって、段差の走破が可能である。
【0094】
アーム作動軸部材７０の正回転方向Ｒ１への回転速度が、外輪１１０の正回転方向Ｒ１への回転速度より早い場合、アーム作動軸部材７０は、外輪１１０に対して相対的に正回転方向Ｒ１へ回転する。アーム１５０が突出位置にある状態において、アーム作動軸部材７０が外輪１１０に対して相対的に正回転方向Ｒ１に回転すると、伝達部１９０に対してアーム作動軸部材７０が正回転方向Ｒ１へ相対回転する。これにより、伝達部１９０は、伝達回転軸Ａｔ回りに、雌ねじ孔１９６がアーム１５０の雄ねじ部１５４に対して収容方向Ｒｓへ送り出す方向に回転する。したがって、アーム１５０は、突出位置から収容位置まで、外輪１１０に対してアーム軸Ａａに沿って収容方向Ｒｓに直動する。すなわち、アーム１５０を突出位置から収容位置まで変形させる際には、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２の回転を停止させ、アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２のみを駆動させる。これにより、アーム１５０を収容位置に収容させて、車輪１０１を円形に戻すことができる。
【0095】
以上説明したように、第２実施形態の車輪１０１は、アーム１５０は、アーム軸Ａａに沿って設けられる雄ねじ部１５４を含み、アーム作動軸部材７０は、外周面にウォーム歯を有する円筒ウォーム７２を含み、伝達部１９０は、車輪回転軸Ａｗに垂直な平面に平行かつ車輪回転軸Ａｗ及びアーム軸Ａａとねじれの関係を有する伝達回転軸Ａｔ回りに回動可能であって、円筒ウォーム７２に噛み合うホイール歯を有するウォームホイール１９４と、ウォームホイール１９４と共に回転しかつ雄ねじ部１５４に噛み合う雌ねじ孔１９６と、を含む。これにより、アーム作動軸部材７０の車輪回転軸Ａｗ回りの回転を、アーム１５０のアーム軸Ａａ方向への直動に伝達する伝達経路の構造を簡素化できる。
【0096】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る車輪２０１の構成について、図９から図１１までを参照して説明する。図９は、第３実施形態に係る車輪２０１の構成例を示す斜視図である。図１０は、図９に示す車輪２０１の側面図である。図１１は、図９に示す車輪２０１のＣ－Ｃ断面図である。
次に、第３実施形態に係る車輪２０１の構成について、図９から図１１までを参照して説明する。図９は、第３実施形態に係る車輪２０１の構成例を示す斜視図である。図１０は、図９に示す車輪２０１の側面図である。図１１は、図９に示す車輪２０１のＣ－Ｃ断面図である。
【0097】
第３実施形態に係る車輪２０１について、第１実施形態に係る車輪１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。第３実施形態に係る車輪２０１は、第１実施形態に係る車輪１と比較して、アーム作動用アクチュエータ８０の代わりに、アーム作動用ブレーキ２８０を備える点で異なる。
【0098】
アーム作動用ブレーキ２８０は、アーム作動軸部材７０を外輪１０に対して相対回転させるために、アーム作動軸部材７０の回転を止める又は回転速度を下げるための制動装置である。アーム作動用ブレーキ２８０は、第３実施形態において、アーム作動用ブレーキ２８０の筐体は、車輪支持部３２０に固定される。
【0099】
アーム作動用ブレーキ２８０の制動軸２８２は、軸心が車輪回転軸Ａｗに一致するように、アーム作動軸部材７０に固定される。また、制動軸２８２は、外周面が、軸受２８４を介して車輪支持部３２０の筒状部３２２の内周面に支持される。これにより、制動軸２８２は、筒状部３２２及び軸受２８４を介して、車輪回転軸Ａｗ回りに車輪支持部３２０に対して回動可能である。
【0100】
アーム作動用ブレーキ２８０は、例えば、励磁作動型の電磁ブレーキである。アーム作動用ブレーキ２８０は、例えば、制動軸２８２と共に回転するロータと、筐体に固定されるステータと、を含む。ステータは、コイルを有し、コイルを通電することによって、磁力を帯びる。ステータは、コイルに通電している状態では、磁力がロータを引き付けることによって、ロータと密着するので、ロータを介して制動軸２８２を制動させる。ステータは、コイルに通電していない状態では、磁力を帯びず、ロータを引き付けないため、ロータと離隔するので、制動軸２８２を制動させない。アーム作動用ブレーキ２８０は、車輪２０１が搭載される自走車の車体側に設けられた電源（不図示）から電力が供給される。
【0101】
アーム作動用ブレーキ２８０は、電力が供給されることによって、制動軸２８２を介してアーム作動軸部材７０を制動させる。すなわち、アーム作動用ブレーキ２８０は、外輪１０が一方向（正回転方向Ｒ１又は逆回転方向Ｒ２）に回転している状態において、アーム作動軸部材７０を制動させることによって、アーム作動軸部材７０を外輪１０に対して相対的に一方向とは反対の他方向（逆回転方向Ｒ２又は正回転方向Ｒ１）に回転させる。アーム作動軸部材７０が外輪１０に対して相対回転する場合のアーム５０の動作については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【0102】
アーム作動用ブレーキ２８０に電力が供給されず、アーム作動軸部材７０が制動されない状態では、アーム作動軸部材７０及び制動軸２８２は、車輪支持部３２０に対して回動自在である。外輪１０が車輪支持部３２０に対して回動する場合、共に伝達部９０が車輪回転軸Ａｗ回りに同方向に回動する。この際、アーム作動軸部材７０の円筒ウォーム７２と伝達部９０のウォームホイール９４との間の摩擦により、アーム作動軸部材７０も、外輪１０と共に車輪回転軸Ａｗ回りに同方向に回転する。すなわち、アーム作動軸部材７０は、アーム作動用ブレーキ２８０に電力が供給されず、アーム作動軸部材７０が制動されない場合、外輪１０と同回転方向かつ同回転速度で回転する（相対回転しない）。
【0103】
次に、第３実施形態の車輪２０１におけるアーム５０の収容位置（図１０の実線で示す位置）と突出位置（図１０の点線で示す位置）との間の変形動作について説明する。第３実施形態の車輪２０１において、アーム支持部２０は、カバー１８を介して外輪１０の外輪本体１２に固定されている。また、伝達部９０は、伝達軸部９２の伝達回転軸Ａｔが外輪本体１２に固定されている。このため、アーム支持部２０に支持されるアーム５０のアーム軸Ａａと伝達軸部９２の伝達回転軸Ａｔとは、外輪１０と共に車輪回転軸Ａｗ回りに回動する。
【0104】
アーム作動用ブレーキ２８０は、電力が供給されていない状態では、アーム作動軸部材７０を制動させない。この際、アーム作動軸部材７０及び制動軸２８２は、車輪支持部３２０に対して回動自在なので、アーム作動軸部材７０の円筒ウォーム７２と伝達部９０のウォームホイール９４との間の摩擦により、外輪１０と共に車輪回転軸Ａｗ回りに回転する。
【0105】
アーム５０が収容位置にある状態で、アーム作動軸部材７０が外輪１０と同回転方向かつ同回転速度で回転する（相対回転しない）場合、アーム５０は、収容位置から突出方向Ｒｐへ直動しない。すなわち、平地走行時においては、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、アーム作動用ブレーキ２８０の制動軸２８２を作動させないように制御する。これにより、車輪２０１は、アーム５０が外輪１０の外周より径方向内側に収容される収容位置を維持する。この場合、車輪２０１は、円形を保ち、外輪１０の外周面が全周に亘って車輪２０１の転動周面を構成するので、通常の車輪と同様な走行が可能である。
【0106】
アーム作動軸部材７０の正回転方向Ｒ１への回転速度が、外輪１０の正回転方向Ｒ１への回転速度より遅い場合、アーム作動軸部材７０は、外輪１０に対して相対的に逆回転方向Ｒ２へ回転する。アーム５０が収容位置にある状態において、アーム作動軸部材７０が外輪１０に対して相対的に逆回転方向Ｒ２へ回転すると、伝達部９０に対してアーム作動軸部材７０が逆回転方向Ｒ２へ相対回転する。これにより、伝達部９０は、伝達回転軸Ａｔ回りに、ピニオン９６がアーム５０のラック歯５４を突出方向Ｒｐへ送り出す方向に回転する。したがって、アーム５０は、収容位置から突出位置まで、外輪１０に対してアーム軸Ａａに沿って突出方向Ｒｐに直動する。すなわち、アーム５０を収容位置から突出位置まで変形させる際には、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２を正回転方向Ｒ１に回転駆動させた状態で、アーム作動用ブレーキ２８０を作動させることによって、制動軸２８２を介してアーム作動軸部材７０の回転を制動させる。これにより、これにより、アーム５０を突出位置に突出させて、車輪２０１を変形させることができる。
【0107】
アーム５０が突出位置にある状態で、アーム作動軸部材７０が外輪１０と同回転方向かつ同回転速度で回転する（相対回転しない）場合、アーム５０は、突出位置から収容方向Ｒｓへ直動しない。すなわち、段差走行時においては、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、アーム作動用ブレーキ２８０の制動軸２８２を作動させないように制御する。これにより、車輪２０１は、アーム５０の一部が外輪１０の外周より径方向外側に突出させた突出位置を維持する。この場合、車輪２０１は、アーム５０の先端部６０を段差（後述の図１３を参照）の上面に引っ掛けることによって、段差の走破が可能である。
【0108】
アーム作動軸部材７０の逆回転方向Ｒ２への回転速度が、外輪１０の逆回転方向Ｒ２への回転速度より遅い場合、アーム作動軸部材７０は、外輪１０に対して相対的に正回転方向Ｒ１へ回転する。アーム５０が突出位置にある状態において、アーム作動軸部材７０が外輪１０に対して相対的に正回転方向Ｒ１へ回転すると、伝達部９０に対してアーム作動軸部材７０が正回転方向Ｒ１へ相対回転する。これにより、伝達部９０は、伝達回転軸Ａｔ回りに、ピニオン９６がアーム５０のラック歯５４を収容方向Ｒｓへ送り出す方向に回転する。したがって、アーム５０は、突出位置から収容位置まで、外輪１０に対してアーム軸Ａａに沿って収容方向Ｒｓに直動する。すなわち、アーム５０を突出位置から収容位置まで変形させる際には、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２を逆回転方向Ｒ２に回転駆動させた状態で、アーム作動用ブレーキ２８０を作動させることによって、制動軸２８２を介してアーム作動軸部材７０の回転を制動させる。これにより、アーム５０を収容位置に収容させて、車輪２０１を円形に戻すことができる。
【0109】
なお、アーム作動用ブレーキ２８０の作動は、上記に限定されない。アーム作動用ブレーキ２８０は、例えば、アーム作動用ブレーキ２８０のステータのコイルに通電している状態では、制動軸２８２を制動させ、ステータのコイルに通電していない状態では、制動軸２８２を制動させない構成であってもよい。アーム作動用ブレーキ２８０は、制動軸２８２を介してアーム作動軸部材７０の回転を制動する状態と、制動しない状態と、を通電の有無で切り替え可能であれば、どのような構成であっても構わない。
【0110】
以上説明したように、第３実施形態の車輪２０１は、アーム作動軸部材７０の車輪回転軸Ａｗ回りの回転を制動する状態と制動しない状態とを、通電の有無で切り替え可能なアーム作動用ブレーキ２８０を備え、車輪２０１において、アーム作動軸部材７０は、アーム作動用ブレーキ２８０に制動されない状態において、外輪１０と同回転方向かつ同回転速度で回転する。すなわち、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、アーム作動用ブレーキ２８０２８２を作動させないように制御することによって、アーム５０の突出した状態又は収容される状態を維持することができる。これにより、車輪２０１の意図しない変形を抑制できるので、安定した段差走行及び平地走行が可能である。また、外輪１０が回転している状態で、アーム作動用ブレーキ２８０を作動させるように制御することによって、アーム５０を突出又は収容することができる。
【0111】
【0112】
適用形態の車両３００は、車両３００の車体３１０と、４つの車輪１と、を備える台車である。車体３１０は、４つの車輪１をそれぞれ支持する４つの車輪支持部３２０を含む。車体３１０には、例えば、外輪駆動用アクチュエータ４０及びアーム作動用アクチュエータ８０に供給する電力の電源、外輪駆動用アクチュエータ４０及びアーム作動用アクチュエータ８０の回転方向及び回転速度を制御する制御装置等（不図示）が搭載される。車体３１０には、進行方向の段差を検出する検出装置を搭載してもよい。検出装置は、例えば、段差までの距離を検出する赤外線センサ等のセンサを含む。検出装置は、例えば、段差を撮像する撮像部を含み、撮像画像に基づいて段差を検出してもよい。
【0113】
４つの車輪１は、車輪支持部３２０を介して車体３１０に支持される。４つの車輪１は、車体３１０の左右前後に配置される。それぞれの車輪１は、車輪回転軸Ａｗが水平姿勢かつ進行方向に直交するように配置される。左右２つの車輪１は、車輪回転軸Ａｗが同軸となるように設けられる。左右２つの車輪１は、アーム５０の位置が、車輪回転軸Ａｗ方向視で互いに同一の位置になるように取り付けられる。
【0114】
車輪１は、適用形態において、車輪支持部３２０の上端部が、車体３１０の下面に固体される。車両３００は、適用形態において、４つの車輪１が左右前後に配置されるが、車輪１を自走車に適用する場合、３つ以上の車輪１を備えればよい。車両３００の左右方向への旋回は、操舵にステアリング装置を用いるのではなく、右側の車輪１と左側の車輪１との回転速度差を用いる。
【0115】
次に、車両３００の動作について、図１３を参照して説明する。図１３は、図１２に示す車両３００による段差乗り越え動作を説明するための説明図である。車両３００は、車輪１が正回転方向Ｒ１に回転する方向に移動しているものとし、進行方向に段差があるものとする。また、１段の段差は、車輪１の半径より高く車輪１の直径より低いものを想定する。
【0116】
図１３のステップＳ１に示すように、車両３００が段差に到達せず、平地走行中においては、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２及びアーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転方向及び回転速度を制御する。これにより、車輪１は、アーム５０が外輪１０の外周より径方向内側に収容される収容位置を維持する。
【0117】
図１３のステップＳ２に示すように、車両３００が段差に接近した場合、又は前輪側の車輪１が段差に到達した場合、前輪側の車輪１のアーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転を停止させ、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２のみを駆動させる。これにより、アーム５０を突出位置に突出させて前輪側の車輪１を変形させる。
【0118】
前輪側の車輪１のアーム５０を突出位置まで突出させた後、再び、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２及びアーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転方向及び回転速度を制御する。これにより、前輪側の車輪１は、アーム５０が先端部６０を含む一部を外輪１０の外周より径方向外側に突出させる突出位置を維持する。アーム５０の突出位置を維持した状態で前輪側の車輪１が段差に到達すると、前輪側の車輪１は、アーム５０の先端部６０が段差の上面に接触する。
【0119】
なお、車輪回転軸Ａｗに対するアーム５０の位置によって、アーム５０の先端部６０が段差に引っ掛からないことがある。このような場合は、車輪１が段差の手前で正回転方向Ｒ１に空転することによって、逆回転方向Ｒ２側に隣接するアーム５０の先端部６０が段差に引っ掛かる。
【0120】
図１３のステップＳ３示すように、前輪側の車輪１は、段差に先端部６０を引っ掛けたアーム５０が突出位置を維持しながら、１段目の段差に乗り上げる。この際、後輪側の車輪１は、アーム５０が収容位置を維持している。
【0121】
図１３のステップＳ４示すように、後輪側の車輪１が段差に接近した場合、後輪側の車輪１のアーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転を停止させ、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２のみを駆動させる。これにより、アーム５０を突出位置に突出させて後輪側の車輪１を変形させる。
【0122】
後輪側の車輪１のアーム５０を突出位置まで突出させた後、再び、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２及びアーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転方向及び回転速度を制御する。これにより、後輪側の車輪１は、アーム５０が先端部６０を含む一部を外輪１０の外周より径方向外側に突出させる突出位置を維持する。アーム５０の突出位置を維持した状態で後輪側の車輪１が段差に到達すると、後輪側の車輪１は、アーム５０の先端部６０が段差の上面に接触する。
【0123】
この際、前輪側の車輪１は、アーム５０の先端部６０が２段目の段差の上面に接触する。前輪側の車輪１は、２段目の段差に先端部６０を引っ掛けたアーム５０が突出位置を維持しながら、１段目の段差の上面から浮き上がり、１段目と同様に２段目に乗り上げる。
【0124】
図１３のステップＳ５に示すように、車両３００は、前輪側の車輪１がアーム５０の突出位置を維持した状態で３段目の段差に乗り上げるとともに、後輪側の車輪１がアーム５０の突出位置を維持した状態で２段目の段差に乗り上げる。
【0125】
図１３のステップＳ６に示すように、前輪側の車輪１が段差の最上段に乗り上げた場合、前輪側の車輪１の外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２の回転を停止させ、アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２のみを駆動させる。すなわち、ステップＳ２で行った制御と反対の制御を行う。これにより、アーム５０を収容位置に収容させて前輪側の車輪１を円形に戻す。
【0126】
前輪側の車輪１のアーム５０が収容位置に達した後は、再び、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２及びアーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転方向及び回転速度を制御する。これにより、前輪側の車輪１は、アーム５０の収容位置を維持させる。
【0127】
図１３のステップＳ７に示すように、車両３００がさらに走行して、後輪側の車輪１が段差の最上段に乗り上げた場合、後輪側の車輪１の外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２の回転を停止させ、アーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２のみを駆動させる。すなわち、ステップＳ４で行った制御と反対の制御を行う。これにより、アーム５０を収容位置に収容させて後輪側の車輪１を円形に戻す。
【0128】
後輪側の車輪１のアーム５０が収容位置に達した後は、再び、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを同回転方向かつ同回転速度で回転させるよう、外輪駆動用アクチュエータ４０の出力軸４２及びアーム作動用アクチュエータ８０の出力軸８２の回転方向及び回転速度を制御する。これにより、後輪側の車輪１は、アーム５０の収容位置を維持させる。
【0129】
前輪側の車輪１及び後輪側の車輪１が収容位置に戻った後は、それぞれの車輪１が円形を保ち、外輪１０の外周面が全周に亘って車輪１の転動周面を構成するので、車両３００は、通常の車輪と同様な走行が可能である。
【0130】
以上説明したように、適用形態の車両３００は、車輪１と、車輪１を車輪回転軸Ａｗ回りに回転可能に支持する車体３１０と、を備える。車両３００は、平地走行時にはアーム５０を外輪１０の外周より径方向内側に収容することによって外輪１０が転動する。車両３００は、平地走行時には変形しない外輪１０が転動する車輪１を備えるので、平地走行時の安定性を維持することができる。また、車両３００は、段差走行時にはアーム５０の一部を外輪１０の外周より径方向外側に突出することによってアーム５０が段差を捉えて走破することができる。アーム５０は、外輪１０とアーム作動軸部材７０とを相対回転させるという単純な構造で、突出及び収容することができる。
【0131】
なお、本実施形態は、上記態様に限定されるものではない。即ち、本実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本実施形態では、１つの車輪１、１０１、２０１に対して設けられるアーム５０、１５０の数は、３つに限定されず、１つ、２つ、又は４つ以上であってもよい。
【符号の説明】
【0132】
１、１０１、２０１ 車輪
１０、１１０ 外輪
１２、１１２ 外輪本体
１４ 筒状支持部
１６ タイヤ部
１８、１１８ カバー
２０ アーム支持部
１２０ 伝達部支持部
２２ 内側面
２４ 軸受
２６ 外輪歯車
２８ 外側面
３０ 外輪駆動歯車
４０ 外輪駆動用アクチュエータ
４２ 出力軸
５０、１５０ アーム
５２、１５２ アーム本体
５４ ラック歯
１５４ 雄ねじ部
１５６ 溝部
１５８ 回転止め
６０ 先端部
６２、１６２ 収容側規制部
６４、１６４ 突出側規制部
７０ アーム作動軸部材
７２ 円筒ウォーム
８０ アーム作動用アクチュエータ
８２ 出力軸
２８０ アーム作動用ブレーキ
２８２ 制動軸
２８４ 軸受
９０、１９０ 伝達部
９２ 伝達軸部
９４ ウォームホイール
９６ ピニオン
１９２ 筒状部
１９４ ウォームホイール
１９６ 雌ねじ孔
３００ 車両
３１０ 車体
３２０ 車輪支持部
３２２ 筒状部
Ａｗ 車輪回転軸
Ａａ アーム軸
Ａｄ 外輪駆動回転軸
Ａｔ 伝達回転軸
Ｒ１ 正回転方向
Ｒ２ 逆回転方向
Ｒｐ 突出方向
Ｒｓ 収容方向
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７ ステップ
１０、１１０ 外輪
１２、１１２ 外輪本体
１４ 筒状支持部
１６ タイヤ部
１８、１１８ カバー
２０ アーム支持部
１２０ 伝達部支持部
２２ 内側面
２４ 軸受
２６ 外輪歯車
２８ 外側面
３０ 外輪駆動歯車
４０ 外輪駆動用アクチュエータ
４２ 出力軸
５０、１５０ アーム
５２、１５２ アーム本体
５４ ラック歯
１５４ 雄ねじ部
１５６ 溝部
１５８ 回転止め
６０ 先端部
６２、１６２ 収容側規制部
６４、１６４ 突出側規制部
７０ アーム作動軸部材
７２ 円筒ウォーム
８０ アーム作動用アクチュエータ
８２ 出力軸
２８０ アーム作動用ブレーキ
２８２ 制動軸
２８４ 軸受
９０、１９０ 伝達部
９２ 伝達軸部
９４ ウォームホイール
９６ ピニオン
１９２ 筒状部
１９４ ウォームホイール
１９６ 雌ねじ孔
３００ 車両
３１０ 車体
３２０ 車輪支持部
３２２ 筒状部
Ａｗ 車輪回転軸
Ａａ アーム軸
Ａｄ 外輪駆動回転軸
Ａｔ 伝達回転軸
Ｒ１ 正回転方向
Ｒ２ 逆回転方向
Ｒｐ 突出方向
Ｒｓ 収容方向
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７ ステップ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】