特開 2022-23432 駆動車輪

(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】P2022023432

(43)【公開日】2022-02-08

(54)【発明の名称】駆動車輪

(51)【国際特許分類】

   B60B 19/00 20060101AFI20220201BHJP

   F16H 1/14 20060101ALI20220201BHJP

【ＦＩ】

B60B19/00 H

F16H1/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020126372

(22)【出願日】2020-07-27

(71)【出願人】

【識別番号】000191353

【氏名又は名称】新明工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074273

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 英夫

(74)【代理人】

【識別番号】100173222

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 英二

(74)【代理人】

【識別番号】100151149

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 幸城

(72)【発明者】

【氏名】濱嶋 竜也

【テーマコード（参考）】

3J009

【Ｆターム（参考）】

3J009DA18

3J009EA06

3J009EA16

3J009FA07

(57)【要約】

【課題】電気制御の容易化を図りつつ前後及び左右方向の移動の実現に寄与する駆動車輪を提供すること。
【解決手段】第１モータから出力される回転力により中央軸Ａ１まわりに回転する中央車輪１と、中央車輪１の外周に設けられ、中央軸Ａ１を中心とする円の接線と平行な外周軸Ａ２まわりに回転し、かつ、相互に連動する複数の外周車輪２と、中央車輪１とは独立して動き、第２モータから出力される回転力により中央軸Ａ１まわりに回転する回転体８と、中央車輪１に設けられ、回転体８及び複数の外周車輪２の一つと連動して自身の軸回りに回転する連動ギア２２とを具備し、連動ギア２２を、中央車輪１と回転体８の中央軸Ａ１まわりの回転速度の差に応じて自身の軸回りに回転するように構成した。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１モータから出力される回転力により中央軸まわりに回転する中央車輪と、
中央車輪の外周に設けられ、中央軸を中心とする円の接線と平行な外周軸まわりに回転し、かつ、相互に連動する複数の外周車輪と、
中央車輪とは独立して動き、第２モータから出力される回転力により中央軸まわりに回転する回転体と、
中央車輪に設けられ、回転体及び複数の外周車輪の一つと連動して自身の軸回りに回転する連動ギアとを具備し、
連動ギアを、中央車輪と回転体の中央軸まわりの回転速度の差に応じて自身の軸回りに回転するように構成した駆動車輪。

【請求項2】

第１モータから出力される回転力を中央車輪に伝達するための第１間接的機構と、
第２モータから出力される回転力を前記回転体に伝達するための第２間接的機構とを具備した請求項１に記載の駆動車輪。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、無人搬送台車の車体に装着され、前後及び左右方向の移動を可能とする駆動車輪に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、下部に設けられた駆動車輪の回転によって移動する無人搬送台車として、駆動車輪を回転させるためのモータの正転・反転の切り替えに伴い、駆動車輪の回転方向が逆転し、これにより、台車の前進・後退の両方が可能となっているものがある。この無人搬送台車では、モータの正転・反転の切り替えを行うのみであり、電気制御は簡易であるが、前進と後退の２方向にしか移動できない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

そこで、全方向への移動が可能となるように、メカナムホイール等の全方向駆動車輪を設けた無人搬送台車も提案されているが、複雑な電気制御が必要になるという問題がある。

【0004】

本発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、電気制御の容易化を図りつつ前後及び左右方向の移動の実現に寄与する駆動車輪を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明に係る駆動車輪は、第１モータから出力される回転力により中央軸まわりに回転する中央車輪と、中央車輪の外周に設けられ、中央軸を中心とする円の接線と平行な外周軸まわりに回転し、かつ、相互に連動する複数の外周車輪と、中央車輪とは独立して動き、第２モータから出力される回転力により中央軸まわりに回転する回転体と、中央車輪に設けられ、回転体及び複数の外周車輪の一つと連動して自身の軸回りに回転する連動ギアとを具備し、連動ギアを、中央車輪と回転体の中央軸まわりの回転速度の差に応じて自身の軸回りに回転するように構成した（請求項１）。

【0006】

上記駆動車輪が、第１モータから出力される回転力を中央車輪に伝達するための第１間接的機構と、第２モータから出力される回転力を前記回転体に伝達するための第２間接的機構とを具備してもよい（請求項２）。

【発明の効果】

【0007】

本願発明では、電気制御の容易化を図りつつ前後及び左右方向の移動の実現に寄与する駆動車輪が得られる。

【0008】

すなわち、本願の各請求項に係る発明の駆動車輪では、第１モータ、第２モータのオン・オフ及び正転・逆転の切り替えといった比較的容易な電気制御により、例えばこの駆動車輪を設けた台車の前後及び左右方向の移動の実現に寄与することができる。

【0009】

請求項２に係る発明の駆動車輪では、間接的機構を設けたことにより、例えば中央車輪と回転体の中央軸まわりの回転速度を一致させるための調整を間接的機構のギア比の調整で比較的簡単に対応できるといったメリットがあり、第１、第２モータに関連する各部材の配置の自由度の向上を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る駆動車輪の試作品の構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】（Ｂ）及び（Ｃ）は前記駆動車輪の背面図及び平面図、（Ａ）は（Ｃ）のＡ－Ａ線切断断面図である。

【図3】（Ａ）及び（Ｂ）は前記駆動車輪の縦断面図及び側面図である。

【図4】前記駆動車輪の要部の構成を概略的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施の形態について以下に説明する。

【0012】

図１（Ａ）及び（Ｂ）、図２（Ｂ）及び（Ｃ）、図３（Ｂ）に示す駆動車輪は、中央軸Ａ１まわりに回転する中央車輪（非接地車輪）１と、中央車輪１の外周に設けられた複数の外周車輪（接地車輪）２とを具備し、中央車輪１の中央軸Ａ１まわりの回転に伴い、複数の外周車輪２が順次接地するように構成してある。

【0013】

中央車輪１は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、略ドーナツ状の二枚のラウンドプレート３、４（第１ラウンドプレート３、第２ラウンドプレート４）の外周部どうしを、スペーサを兼用する複数の連結ステー５で間隔をあけて連結して構成してあり、第１、第２ラウンドプレート３，４のそれぞれ内周側には滑り軸受（ブッシュ）６を介して第１、第２回転体（傘歯車）７，８を配し、回転体７，８は中央車輪１とは独立して中央軸Ａ１まわりに回転するようにしてある。なお、分かり易さのため、図１（Ａ）では第２ラウンドプレート４の厚みを無くし、同図（Ｂ）では第１ラウンドプレート３の厚みを無くしてあるが、第１、第２ラウンドプレート３，４は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すようにそれぞれ所定の厚みを有する。

【0014】

第１、第２回転体７，８の中央はシャフト９によって貫かれ、シャフト９と回転体７，８の間に設けた玉軸受１０によって回転体７，８はシャフト９の軸回りに回転可能となっている。ここで、シャフト９の両端部は、ベースプレート１１に相互に間隔をおいて固定された二つのブラケット１２，１３（第１ブラケット１２、第２ブラケット１３）に支持されている。

【0015】

また、回転体７，８の外側（回転体７，８を両側から挟む位置）にはそれぞれシャフト９に貫かれる歯付プーリである第１従動プーリ（第１従動回転体の一例）１４，第２従動プーリ（第２従動回転体の一例）１５が配され、シャフト９とプーリ１４，１５の間に設けた玉軸受１０によってプーリ１４，１５はシャフト９の軸回りに回転可能となっている。

【0016】

図１（Ｂ）に示すように、第１従動プーリ１４は、歯付プーリである第１主動プーリ（第１主動回転体の一例）１６と、プーリ１４，１６に掛けられる歯付ベルト（タイミングベルト）である第１ベルト（第１回転力伝達体の一例）１７とで一つのベルトドライブ機構（第１間接的機構の一例）を構成する（図２（Ｃ）も参照）。

【0017】

ここで、本発明の駆動車輪の実施形態としては、第１主動プーリ１６の回転軸に、図外の第１モータの出力軸を連動連結することが考えられるが、図１（Ｂ）を含めた図１～図４には本発明の駆動車輪の試作品を示してあり、この試作品では、第１モータの代わりに第１ハンドル１８を設け、その出力軸を第１主動プーリ１６の回転軸に連動連結してある。すなわち、第１ハンドル１８を回転させると第１主動プーリ１６が回転し、この回転が第１ベルト１７を介して第１従動プーリ１４に伝達される。また、第１ハンドル１８を逆回転させると第１従動プーリ１４も逆回転する。

【0018】

図１（Ａ）に示すように、第２従動プーリ１５は、歯付プーリである第２主動プーリ（第２主動回転体の一例）１９と、プーリ１５，１９に掛けられる歯付ベルト（タイミングベルト）である第２ベルト（第２回転力伝達体の一例）２０とで一つのベルトドライブ機構（第２間接的機構の一例）を構成する（図２（Ｃ）も参照）。

【0019】

ここで、本発明の駆動車輪の実施形態としては、第２主動プーリ１９の回転軸に、図外の第２モータの出力軸を連動連結することが考えられるが、図１（Ａ）を含めた図１～図４には本発明の駆動車輪の試作品を示してあり、この試作品では、第２モータの代わりに第２ハンドル２１を設け、その出力軸を第２主動プーリ１９の回転軸に連動連結してある。すなわち、第２ハンドル２１を回転させると第２主動プーリ１９が回転し、この回転が第２ベルト２０を介して第２従動プーリ１５に伝達される。また、第２ハンドル２１を逆回転させると第２従動プーリ１５も逆回転する。

【0020】

一方、外周車輪２はそれぞれ、図２（Ａ）に示すように、中央軸Ａ１を中心とする円の接線と平行な外周軸Ａ２まわりに回転し、かつ、全ての外周車輪２は相互に連動して回転する。すなわち、図４に示すように、各外周車輪２の両側面中央から、それぞれ複数（図示例では二つであるが三つ以上であってもよい）の噛合突起２ａが側方に向かって突出しており、隣り合う外周車輪２の噛合突起２ａどうしがやや角度を持った状態で噛み合い（キー結合し）、噛合突起２ａによって外周車輪２の回転が相互に伝達されるように構成してある。

【0021】

また、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、中央車輪１には、回転体７，８及び外周車輪２の一つと連動して自身の軸回りに回転する連動ギア２２が複数（本例では図２（Ａ）に示すように四つ）設けられている。すなわち、連動ギア２２は、中央車輪１の径内外方向に延びる軸回りに回転可能に配され、その一端部（中央車輪１の中央側の端部）は回転体７，８とかみ合う傘歯車２２ａとして構成され、他端部（中央車輪１の周縁側の端部）は、図４に示すように、複数の外周車輪２のうちの一部の外周車輪２Ａの側面に設けられた歯車２ｂにかみ合う歯車２２ｂとして構成されている。図示例では、歯車２ｂ及び歯車２２ｂはピン歯車である。また、歯車２ｂを有する外周車輪２Ａは、連動ギア２２に対応する位置にのみ設けてあり、図２（Ａ）に示す例では、計１６個ある外周車輪２のうち、四つのみが外周車輪２Ａとなっている。なお、複数の外周車輪２Ａは中央軸Ａ１まわりに等間隔に分散配置するのが望ましい。

【0022】

次に、本例の駆動車輪の作動について説明する。

【0023】

（１）第１ハンドル１８及び第２ハンドル２１を回し（第１モータ及び第２モータを駆動し）、プーリ１４，１５を相互に同方向に同速度で中央軸Ａ１まわりに回転させた場合、中央車輪１は回転し、各外周車輪２は回転しない。

【0024】

すなわち、この場合、第１従動プーリ１４の回転に伴い、第１従動プーリ１４に連結されている中央車輪１が第１従動プーリ１４と同じ速度で中央軸Ａ１まわりに回転する（図３参照）。一方、第２従動プーリ１５の回転に伴い、第２従動プーリ１５に連結されている第２回転体８が第２従動プーリ１５と同じ速度で回転する（なお、第２従動プーリ１５は中央車輪１に連結されておらず、中央車輪１とは独立して動く）。そして、プーリ１４，１５が相互に同方向に同速度で中央軸Ａ１まわりに回転する場合、中央車輪１に設けられた連動ギア２２及び連動ギア２２とかみ合う第２回転体８は相互に同方向に同速度で中央軸Ａ１まわりに回転するため、連動ギア２２は自身の軸まわりに回転しないので、連動ギア２２に連動するように構成した外周車輪２も外周軸Ａ２まわりに回転しない。なお、第１回転体７は、連動ギア２２とかみ合っているので、連動ギア２２と同じように中央軸Ａ１まわりに回転する。

【0025】

また、この場合、第１ハンドル１８及び第２ハンドル２１の回転方向を逆転させると、中央車輪１の回転方向も逆転させることができる。

【0026】

（２）第１ハンドル１８を停止した状態で、第２ハンドル２１を回す（第１モータを駆動せず、第２モータを駆動する）と、中央車輪１は回転せず、各外周車輪２は回転する。

【0027】

すなわち、この場合、第１従動プーリ１４は中央軸Ａ１まわりに回転しないので、第１従動プーリ１４に連結されている中央車輪１もこの中央車輪１に設けられた連動ギア２２も中央軸Ａ１まわりに回転しない（図３参照）。これに対し、第２従動プーリ１５は中央軸Ａ１まわりに回転し、第２従動プーリ１５に連結されている第２回転体８も中央軸Ａ１まわりに回転する。そして、連動ギア２２は中央軸Ａ１まわりに回転せず、第２回転体８は回転する場合、第２回転体８とかみ合う連動ギア２２は第２回転体８との回転速度の差に応じて自身の軸回りに回転するので、連動ギア２２に連動するように構成した外周車輪２も外周軸Ａ２まわりに回転する。なお、第１回転体７は、連動ギア２２とかみ合っているので、連動ギア２２の自身の軸回りの回転に伴って中央軸Ａ１まわりに回転するのであり、例えば第１回転体７と連動ギア２２のギア比と、第２回転体８と連動ギア２２のギア比とが同一であれば、第１回転体７は第２回転体８と同じように中央軸Ａ１まわりに回転することになる。

【0028】

また、この場合、第２ハンドル２１の回転方向を逆転させると、外周車輪２の回転方向も逆転させることができる。

【0029】

以上のように構成した駆動車輪では、第１モータ、第２モータのオン・オフ及び正転・逆転の切り替えといった比較的容易な電気制御により、例えばこの駆動車輪を設けた台車の前後及び左右方向の移動の実現に寄与することができる。

【0030】

また、電気制御はやや複雑になるが、中央車輪１の中央軸Ａ１まわりの回転と各外周車輪２の外周軸Ａ２まわりの回転とが同時に行われるように制御してもよく、この場合は、全方向移動の実現にも寄与するものとなる。

【0031】

すなわち、上述の説明から理解されるように、中央車輪１の中央軸Ａ１まわりの回転速度及び回転方向は、第１ハンドル１８の操作（つまりは第１モータの駆動）によって制御することができ、この制御に第２ハンドル２１の操作（つまりは第２モータの駆動）は無関係である。

【0032】

一方、各外周車輪２の外周軸Ａ２まわりの回転速度及び回転方向は、第１ハンドル１８及び第２ハンドル２１の操作（第１、第２モータの駆動）によって制御することができ、詳しくは、第１従動プーリ１４と第２従動プーリ１５の回転速度の差、ひいては中央車輪１ないし連動ギア２２と第２回転体８との回転速度の差に応じた回転を連動ギア２２が行い、これに伴って外周車輪２の外周軸Ａ２まわりの回転速度及び回転方向が決まるように構成してある。

【0033】

より具体的には、例えば第１従動プーリ１４（中央車輪１、連動ギア２２）が中央軸Ａ１まわりに時計回りに回転し、その時計回りの回転速度が第２従動プーリ１５（第２回転体８）よりも大きいとき（なお、第２従動プーリ１５が停止しているときや中央軸Ａ１まわりに半時計回りに回転しているときは常にこのときに該当する）、各外周車輪２が右方向に移動するように外周軸Ａ２まわりに回転しているとすると、第１従動プーリ１４（中央車輪１、連動ギア２２）が反時計回りに回転し、その反時計回りの回転速度が第２従動プーリ１５（第２回転体８）よりも小さい場合も、各外周車輪２は右方向に移動するように外周軸Ａ２まわりに回転する。またこのとき、第１従動プーリ１４（中央車輪１、連動ギア２２）が中央軸Ａ１まわりに時計回りに回転し、その時計回りの回転速度が第２従動プーリ１５（第２回転体８）よりも小さいと、外周車輪２は左方向に移動するように外周軸Ａ２まわりに回転するのであり、第１従動プーリ１４（中央車輪１、連動ギア２２）が中央軸Ａ１まわりに半時計回りに回転し、その反時計回りの回転速度が第２従動プーリ１５（第２回転体８）よりも大きくても、外周車輪２は左方向に移動するように外周軸Ａ２まわりに回転する。つまり、本例では、各外周車輪２が、第１従動プーリ１４（中央車輪１、連動ギア２２）と第２従動プーリ１５（第２回転体８）との中央軸Ａ１まわりの回転速度の差に応じて外周軸Ａ２まわりに回転するように構成している。

【0034】

なお、本発明は、上記の実施の形態に何ら限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々に変形して実施し得ることは勿論である。例えば、以下のような変形例を挙げることができる。

【0035】

上記実施の形態では、プーリ１４，１５，１６，１９を歯付プーリとし、ベルト１７，２０を歯付ベルトとしているが、これらの部材に他のベルトドライブ機構を構成する部材を採用してもよい。また、第１モータ及び第２モータ（試作品では第１、第２ハンドル１８，２１）から出力される回転力を中央車輪１及び第２回転体８に伝達する間接的機構は、ベルトドライブ機構に限らず、例えばローラーチェーンドライブ機構を採用してもよく、この場合、プーリをスプロケットに、ベルトをチェーンに適宜変更すればよい。さらに、こうした間接的機構を設けず、第１モータ及び第２モータ（試作品では第１、第２ハンドル１８，２１）から出力される回転力を中央車輪１及び第２回転体８に直接伝達するダイレクトドライブ機構を採用してもよい。ただし、間接的機構を設ける方が、例えば中央車輪１と第２回転体８の中央軸Ａ１まわりの回転速度を一致させるための調整を間接的機構のギア比の調整で比較的簡単に対応できるといったメリットがあり、第１、第２モータに関連する各部材の配置の自由度の向上を図ることもできる。

【0036】

歯車２ｂ及び歯車２２ｂは、ピン歯車に限らず、他の歯車機構であってもよい。

【0037】

本明細書で挙げた変形例どうしを適宜組み合わせてもよいことはいうまでもない。

【符号の説明】

【0038】

１ 中央車輪
２ 外周車輪
２Ａ 外周車輪
２ａ 噛合突起
２ｂ 歯車（ピン歯車）
３ 第１ラウンドプレート
４ 第２ラウンドプレート
５ 連結ステー
６ 滑り軸受
７ 第１回転体
８ 第２回転体
９ シャフト
１０ 球軸受
１１ ベースプレート
１２ 第１ブラケット
１３ 第２ブラケット
１４ 第１従動プーリ
１５ 第２従動プーリ
１６ 第１主動プーリ
１７ 第１ベルト
１８ 第１ハンドル
１９ 第２主動プーリ
２０ 第２ベルト
２１ 第２ハンドル
２２ 連動ギア
２２ａ 傘歯車
２２ｂ 歯車（ピン歯車）
Ａ１ 中央軸
Ａ２ 外周軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】