特開 2023-144780 六輪式電動車両

(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】P2023144780

(43)【公開日】2023-10-11

(54)【発明の名称】六輪式電動車両

(51)【国際特許分類】

   B60G 21/045 20060101AFI20231003BHJP

   A61G 5/04 20130101ALI20231003BHJP

【ＦＩ】

B60G21/045

A61G5/04 710

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022051921

(22)【出願日】2022-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 亮矢

【テーマコード（参考）】

3D301

【Ｆターム（参考）】

3D301AA24

3D301AB21

3D301BA18

3D301BA20

3D301CA50

3D301DA08

3D301DB13

(57)【要約】

【課題】高い走行性能を有する六輪式電動車両を提供すること。
【解決手段】六輪式電動車両は、左右一対の前輪と、前記前輪の後方に配置された左右一対の駆動輪である中輪と、前記中輪の後方に配置された左右一対の後輪と、前記前輪、前記中輪、及び、前記後輪を、左右それぞれにおいて接続する接続部と、を備え、前記接続部は、前記前輪と前記中輪とを連結して懸架する第一リンクと、前記後輪が連結された第二リンクと、前記第一リンクに第一関節部を介して回動可能に連結され、且つ、前記第二リンクに第二関節部を介して回動可能に連結される第三リンクと、を含み、前記第一関節部は、前記前輪の回転中心と、前記中輪の回転中心とを結ぶ線分よりも下方に位置する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

左右一対の前輪と、
前記前輪の後方に配置された左右一対の駆動輪である中輪と、
前記中輪の後方に配置された左右一対の後輪と、
前記前輪、前記中輪、及び、前記後輪を、左右それぞれにおいて接続する接続部と、を備え、
前記接続部は、
前記前輪と前記中輪とを連結して懸架する第一リンクと、
前記後輪が連結された第二リンクと、
前記第一リンクに第一関節部を介して回動可能に連結され、且つ、前記第二リンクに第二関節部を介して回動可能に連結される第三リンクと、を含み、
前記第一関節部は、前記前輪の回転中心と、前記中輪の回転中心とを結ぶ線分よりも下方に位置する、
六輪式電動車両。

【請求項2】

前記第一関節部は、前記前輪の回転中心と前記中輪の回転中心とを結ぶ線分までの距離が、前記中輪の半径の１／７以上１／２以下の長さになるように配置されている、
請求項１に記載の六輪式電動車両。

【請求項3】

前記前輪の回転中心から前記第一関節部までの距離は、前記中輪の回転中心から前記第一関節部までの距離より長い、
請求項１又は請求項２に記載の六輪式電動車両。

【請求項4】

前記前輪の回転中心から前記第一関節部までの距離は、前記中輪の回転中心から前記第一関節部までの距離の１倍を超え、且つ、２倍以下の長さである、
請求項３に記載の六輪式電動車両。

【請求項5】

前記左右一対の前輪は、オムニホイールにより構成され、前記前輪の前端同士の間隔が後端同士の間隔と異なるように配置されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の六輪式電動車両。

【請求項6】

前記左右一対の前輪は、トーアウトの状態で配置されている、
請求項５に記載の六輪式電動車両。

【請求項7】

前記左右一対の前輪は、トー角が５°以上４５°以下となるように配置されている、
請求項６記載の六輪式電動車両。

【請求項8】

前記左右一対の前輪は、
左側の前記前輪及び地面の接点と左側の前記中輪及び地面の接点を結ぶ線が進行方向に対してなす角度と、前記前輪のトー角との和が１０°以上６０°以下となり、
右側の前記前輪及び地面の接点と右側の前記中輪及び地面の接点を結ぶ線が進行方向に対してなす角度と、前記前輪のトー角との和が１０°以上６０°以下となるよう配置されている、
請求項６または７記載の六輪式電動車両。

【請求項9】

前記左右一対の前輪は、前記左右一対の中輪よりも前記六輪式電動車両の内側に配置されている、
請求項５から８のいずれか一項に記載の六輪式電動車両。

【請求項10】

前記左右一対の後輪は、オムニホイールにより構成され、前記前輪の前端同士の間隔が後端同士の間隔と異なるように配置されている、
請求項１から９のいずれか一項に記載の六輪式電動車両。

【請求項11】

前記左右一対の後輪は、トーインの状態で配置されている、
請求項１０に記載の六輪式電動車両。

【請求項12】

前記左右一対の後輪は、トー角が５°以上３０°以下となるように配置されている、
請求項１１に記載の六輪式電動車両。

【請求項13】

前記左右一対の後輪は、
左側の前記後輪及び地面の接点と左側の前記中輪及び地面の接点を結ぶ線が進行方向に対してなす角度と、前記後輪のトー角との和が１０°以上６０°以下となり、
右側の前記後輪及び地面の接点と右側の前記中輪及び地面の接点を結ぶ線が進行方向に対してなす角度と、前記後輪のトー角との和が１０°以上６０°以下となるよう配置されている、
請求項１１または１２に記載の六輪式電動車両。

【請求項14】

前記前輪のトー角又は前記後輪のトー角を外部環境に応じて変更可能な機構を有する、
請求項５から１３のいずれか一項に記載の六輪式電動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、六輪式電動車両に関する。

【背景技術】

【0002】

六輪式電動車両は、駆動輪である一対の中輪と、その中輪の前後に２つずつ配置された４つの従動輪とからなる計６つの車輪を備える。六輪式電動車両は、四輪式の電動車両に比べ、回転半径をより小さくすることができるため、走行時の小回りが利く。また、六輪式電動車両は、傾斜に対して自重による車体の旋回をより抑えることができるため、高い走行安定性を有する。

【0003】

その一方、六輪式電動車両は、中輪が、接地面にある凹凸、段差、又は、平面と斜面との接続部等に差し掛かって接地面から離れてしまうと、中輪の駆動力を接地面に伝達できなくなる。そのため、六輪式電動車両は、路面の段差を安定して乗り越えることが難しい。この問題の解決にあたり、開発された六輪式電動車椅子の一例が特許文献１に開示されている。

【0004】

特許文献１の六輪式電動車両は、前輪と中輪と後輪とが、それぞれ一対でサスペンションに装着されている。サスペンションは、前輪と中輪とを連結した状態で懸架するボギーリンク部と、後輪を懸架するロッカーリンク部と、ボギーリンク部とロッカーリンク部とが回動可能に連結された関節部と、を有するロッカーボギーリンク機構により構成されている。前輪と後輪とを繋ぐ方向を前後方向とし、前後方向に直交し且つ水平方向に平行な方向を左右方向とし、前後方向及び左右方向に直交する方向を高さ方向とした場合、ロッカーリンク部は、前端側を関節部に接続した状態で、後端側に向けて直線的に延びるフレーム部材を有する。フレーム部材は、平坦面に基づく対地からの高さを基準に、前端側から後端側に向けて次第に高くなる後方高の傾斜姿勢で配置されている。後輪は、フレーム部材の後端側にある後輪支持部で、中輪の軸心より高い位置に、少なくとも１つ配設された支点軸により、左右両側とも互いに独立して懸架されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－１５１１６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の六輪式電動車両では、ボギーリンク部と、当該ボギーリンク部に懸架される前輪及び後輪の構成上、駆動輪による推進力由来の、ボギーリンク部とロッカーリンク部を連結する関節部周りモーメントが、前輪を上方へ上げる方向に働くため、意図せず前輪が上がり走行性を害することがある。

【0007】

本開示は、高い走行性能を有する六輪式電動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】

【0008】

本開示の六輪式電動車両は、左右一対の前輪と、前記前輪の後方に配置された左右一対の駆動輪である中輪と、前記中輪の後方に配置された左右一対の後輪と、前記前輪、前記中輪、及び、前記後輪を、左右それぞれにおいて接続する接続部と、を備え、前記接続部は、前記前輪と前記中輪とを連結して懸架する第一リンクと、前記後輪が連結された第二リンクと、前記第一リンクに第一関節部を介して回動可能に連結され、且つ、前記第二リンクに第二関節部を介して回動可能に連結される第三リンクと、を含み、前記第一関節部は、前記前輪の回転中心と、前記中輪の回転中心とを結ぶ線分よりも下方に位置する。

【発明の効果】

【0009】

本開示の六輪式電動車両によれば、高い走行性能を有する六輪式電動車両を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態における六輪式電動車両の左側面図

【図2】第１実施形態における六輪式電動車両の正面図

【図3】第１実施形態における六輪式電動車両の背面図

【図4】第１実施形態の構成を適用しない従来の六輪式電動車両を側面から見た概念図

【図5】第１実施形態における六輪式電動車両を側方から見た概念図

【図6】第２実施形態における六輪式電動車両の左側面図

【図7】第２実施形態における六輪式電動車両の平面図

【図8】第２実施形態における六輪式電動車両の従動輪に用いられるオムニホイールの平面図

【図9】第２実施形態における六輪式電動車両を上方から見た概念図

【図10】第３実施形態における六輪式電動車両の左側面図

【図11】第３実施形態における六輪式電動車両を上方から見た概念図

【図12】第３実施形態における六輪式電動車両における外部環境に応じてトー角を変更する動作を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0011】

［第１実施形態］
まず、本開示の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、本開示が以下の第１実施形態及び第２実施形態に限定されるわけではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。図１は、六輪式電動車両の左側面図である。図２は、六輪式電動車両の正面図である。図３は、六輪式電動車両の背面図である。図４は、特許文献１に代表されるような第１実施形態の構成を適用しない従来の六輪式電動車両を側面から見た概念図である。図５は、六輪式電動車両を側方から見た概念図である。

【0012】

図１～図３に示される六輪式電動車両１は、６つの車輪を有する電動式車両である。六輪式電動車両１の用途としては、例えば、屋外、屋内、施設、又は、私有地等において物品を搬送する移動ロボット、或いは、屋外、屋内、施設、又は、私有地等において人が移動のために搭乗する電動車椅子の走行部を、例示することができる。六輪式電動車両１は、車体部２と、本体部３と、制御部４と、を備える。

【0013】

車体部２は、前輪１１と、中輪１２と、後輪１３と、モータ１４と、接続部２０と、を含み、六輪式電動車両１の移動に関する機能を有する。

【0014】

本体部３は、六輪式電動車両１における積載等の機能を有する。本体部３としては、物品を搬送するためのロッカーのような構造、又は、人が搭乗するため椅子等を例示することができる。なお、本体部３は、ロッカーのような構造、又は、椅子に限定されず、他の構造を有していても良い。また、六輪式電動車両１は、本体部３が積載等の機能を有していなくても良い。

【0015】

制御部４は、バッテリー、モータドライバ又は速度判定部等の制御装置、及び、記憶部等を有している。制御部４は、車体部２の内部、本体部３の下方に配置されるが、制御部４の配置箇所は、前述の位置に限定されない。

【0016】

次に、車体部２の詳細な構成について説明する。車体部２は、それぞれ一対ずつの前輪１１（左側の前輪１１Ｌ、右側の前輪１１Ｒ）、中輪１２（左側の中輪１２Ｌ、右側の中輪１２Ｒ）、後輪１３（左側の後輪１３Ｌ、右側の後輪１３Ｒ）、及び、モータ１４（左側のモータ１４Ｌ、右側のモータ１４Ｒ）を備える。前輪１１と中輪１２と後輪１３とを繋ぐ方向は、前後方向である。また、一対の前輪１１Ｌ，１１Ｒ同士を繋ぐ方向、一対の中輪１２Ｌ，１２Ｒ同士を繋ぐ方向、及び、一対の後輪１３Ｌ，１３Ｒ同士を繋ぐ方向は、左右方向である。

【0017】

中輪１２は、駆動輪であり、モータ１４の駆動により回転する。左側の中輪１２Ｌは、左側のモータ１４Ｌに接続され、右側の中輪１２Ｒは、右側のモータ１４Ｒに接続されている。左側のモータ１４Ｌ及び右側のモータ１４Ｒは、制御部４により互いに独立的に制御され、左側の中輪１２Ｌ及び右側の中輪１２Ｒを互いに独立的に回転させる。中輪１２の直径は、前輪１１及び後輪１３の直径よりも大きい、又は、前輪１１及び後輪１３の直径と等しい。

【0018】

前輪１１及び後輪１３は、従動輪であり、六輪式電動車両１の移動に応じて回転する。すなわち、中輪１２が駆動して、六輪式電動車両１が移動すると、六輪式電動車両１の移動に追従して前輪１１と後輪１３が回転する。前輪１１及び後輪１３は、それぞれ全方位、すなわち、前後左右に自由に動ける車輪である。前輪１１及び後輪１３としては、オムニホイール、又は、キャスタを例示することができる。

【0019】

接続部２０は、左右一対の第一リンク２１と、左右一対の第二リンク２２と、左右一対の第三リンク２３と、第四リンク２４と、を備える。

【0020】

左側の第一リンク２１は、左側の前輪１１Ｌと中輪１２Ｌとを連結して懸架し、右側の第一リンク２１は、右側の前輪１１Ｒと中輪１２Ｒとを連結して懸架する。各第一リンク２１は、第一リンク前輪連結部２５を介して各前輪１１Ｌ，１１Ｒに連結され、第一リンク中輪連結部２６を介して各中輪１２Ｌ，１２Ｒに連結されている。

【0021】

左側の第二リンク２２には、左側の後輪１３Ｌが連結され、右側の第二リンク２２には、右側の後輪１３Ｌが連結されている。各第二リンク２２は、第二リンク後輪接続部２７を介して各後輪１３Ｌ，１３Ｒに連結されている。

【0022】

左側の第三リンク２３は、左側の第一リンク２１に左側の第一関節部２８を介して回動可能に連結され、且つ、左側の第二リンク２２に左側の第二関節部２９を介して回動可能に連結されている。右側の第三リンク２３は、右側の第一リンク２１に右側の第一関節部２８を介して回動可能に連結され、且つ、右側の第二リンク２２に右側の第二関節部２９を介して回動可能に連結されている。左右の第三リンク２３は、左右方向に伸びる第四リンク２４により連結されている。第四リンク２４は、左右の第三リンク２３と一体でも良いし、本体部３と一体でも良い。左右の第三リンク２３には、それぞれストッパ３０が設置されていることが望ましく、左右の第一リンク２１の揺動運動（回動）の稼働範囲は、ストッパ３０により制限されることが望ましい。

【0023】

従来例では、図４に示されるように第一リンク２１と第三リンク２３を接続する第一関節部２８は、前輪１１の回転中心１１Ｃと、中輪１２の回転中心１２Ｃとを結ぶ線分よりも上方に位置するように構成されている。この時、従来例の課題に記したように駆動輪による推進力由来の、ボギーリンク部とロッカーリンク部を連結する関節部周りモーメントが、前輪を上方へ上げる方向に働くため、意図せず前輪が上がり走行性を害することがある。さらに前方の段差を乗り越える際に、段差から前輪１１が受ける反力Ｔが、第一リンク２１が第一関節部２８まわりに揺動するトルクτに変換される際に損失される成分が存在する。

【0024】

一方、本第１実施形態の六輪式電動車両１は、図５に示されるように、第一リンク２１と第三リンク２３を接続する第一関節部２８は、前輪１１の回転中心１１Ｃと、中輪１２の回転中心１２Ｃとを結ぶ線分よりも下方に位置するように構成されている。第一関節部２８が、前輪１１の回転中心１１Ｃと、中輪１２の回転中心１２Ｃとを結ぶ線分よりも下方に配置されることで、モータ１４から発生するトルクより中輪１２が発する駆動力Ｆ由来の、第一関節部２８まわりのトルクτにより、不意に第一リンク２１が揺動して前輪１１が上がることを防ぐことができる。さらに、前方の段差を乗り越える際に、段差から前輪１１が受ける反力Ｔが、第一リンク２１が第一関節部２８まわりに揺動するトルクτを発生する方向に働くため、段差の乗り越え性能を向上することができる。したがって、高い走行性能を有する六輪式電動車両１を提供することができる。

【0025】

第一関節部２８と、前輪１１の回転中心１１Ｃと中輪１２の回転中心１２Ｃとを結ぶ線分ＦＭとの距離をＡＨとすると、距離ＡＨは、中輪１２の半径の１／７以上１／２以下の長さであることが望ましい。例えば、中輪１２の直径が２８０ｍｍ、つまり半径１４０ｍｍのときに、前輪１１の回転中心１１Ｃ及び中輪１２の回転中心１２Ｃを結ぶ線分から２５ｍｍだけ下方に離れた位置に、第一関節部２８を配置する。距離ＡＨが大きいほど、不意な前輪１１の浮き上がりを防ぐことができたり、段差の乗り越え性能を向上できる一方、前進時に中輪１２の駆動力より第一関節部２８まわりに揺動するトルクτが中輪１２を上方に浮かせる方向に働く。このため、距離ＡＨが過剰に大きいと、中輪１２と地面の摩擦力が十分に得られず、中輪１２が滑り、十分な駆動力Ｆが得られなくなるおそれがある。

【0026】

次に、前輪１１、中輪１２、後輪１３、第一関節部２８、及び、第二関節部２９の配置関係について説明する。各距離ＦＭ_ＨＯＲＩＺ，ＦＭ，ＭＲ_ＨＯＲＩＺ，ＭＲ，ＦＡ，ＡＭ，ＢＲを以下のように定義する。
距離ＦＭ_ＨＯＲＩＺ：六輪式電動車両１が平面に正立時の前輪１１と中輪１２の水平距離（前輪１１の回転中心１１Ｃから中輪１２の回転中心１２Ｃまでの水平方向の距離）
距離ＦＭ：六輪式電動車両１が平面に正立時の前輪１１と中輪１２の距離（前輪１１の回転中心１１Ｃから中輪１２の回転中心１２Ｃまでの距離）
距離ＭＲ_ＨＯＲＩＺ：車両が平面に正立時の中輪１２と後輪１３の水平距離（中輪１２の回転中心１２Ｃから後輪１３の回転中心１３Ｃまでの水平方向の距離）
距離ＭＲ：六輪式電動車両１が平面に正立時の中輪１２と後輪１３の距離（中輪１２の回転中心１２Ｃから後輪１３の回転中心１３Ｃまでの距離）
距離ＦＡ：六輪式電動車両１が平面に正立時の前輪１１と第一関節部２８との距離（前輪１１の回転中心１１Ｃから第一関節部２８までの線分ＦＭ方向の距離）
距離ＡＭ：六輪式電動車両１が平面に正立時の第一関節部２８と中輪１２との距離（第一関節部２８から中輪１２の回転中心１２Ｃまでの線分ＦＭ方向の距離）
距離ＢＲ：六輪式電動車両１が平面に正立時の第二関節部２９と後輪１３との距離（第二関節部２９から後輪１３の回転中心１３Ｃまでの線分ＭＲ方向の距離）

【0027】

距離ＦＭ_ＨＯＲＩＺと距離ＭＲ_ＨＯＲＩＺの割合比であるＦＭ_ＨＯＲＩＺ：ＭＲ_ＨＯＲＩＺは１：１に設定される。この距離ＦＭ_ＨＯＲＩＺと距離ＭＲ_ＨＯＲＩＺの割合比は、１：１に限定されるものではなく、適宜変更可能であるが、１：１に近いことが望ましい。さらに、距離ＦＡと距離ＡＭの割合比であるＦＡ：ＡＭは２：１に設定される。この距離ＦＡと距離ＡＭの割合比も２：１に限定されるものではなく、適宜変更可能であるが、ＦＡ／ＡＭが１より大きく且つ２以下の値になるように設定されることが理想的である。ＦＡ／ＡＭを１より大きくすることで、中輪１２に働く自重の割合が大きくなり、中輪１２の摩擦力を大きくすることができ、地面の凹凸に対して走行を安定させることができる。

【0028】

左右それぞれの第二リンク２２と第三リンク２３の間は、サスペンション３１が接続されていることが望ましい。各サスペンション３１は、第二サスペンション接続部３２を介して各第二リンク２２に接続され、第三サスペンション接続部３３を介して各第三リンク２３に接続される。サスペンション３１は、後輪１３の揺動を制限しつつ、地面の凹凸に対して後輪１３をなじませる役割を果たす。サスペンション３１の接続部である、第二サスペンション接続部３２及び第三サスペンション接続部３３には、揺動軸が設けられていることが望ましいが、揺動軸を設けることなく第二リンク２２及び第三リンク２３に固定されていても良い。サスペンション３１を構成するサスペンション用ばね３４は、車体部２の自重により、車体部２が水平になる状態を中立位置となるように設定するのが望ましい。

【0029】

サスペンション３１のストロークは、サスペンション用ばね３４の特性やストッパー等を用いて次のように設定するのが望ましい。サスペンション３１のストロークは、最も圧縮している状態、つまり後輪１３が最上端に位置する状態の場合、第二リンク２２が水平面に対して水平となる、又は、当該水平の状態より後輪１３が下方に位置するよう設定されることが望ましい。サスペンション３１のストロークは、最も伸長している状態、つまり後輪１３が最下端に位置する状態の場合、後輪１３が中立位置から乗り越え段差の高さ寸法以上、下がる高さに設定されることが望ましい。このような設定にすれば、六輪式電動車両１が段差に対して柔軟に走行しやすくなる。

【0030】

［第２実施形態］
次に、本開示の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。図６は、六輪式電動車両の左側面図である。図７は、六輪式電動車両の平面図である。図８は、六輪式電動車両の従動輪に用いられるオムニホイールの平面図である。図９は、六輪式電動車両を上方から見た概念図である。なお、第１実施形態の六輪式電動車両１の構成と同じ構成については、同一符号及び同一名称を付し、説明を省略する場合がある。また、第１実施形態の六輪式電動車両１の構成と機能が同じである一方で配置又は形状等が異なる構成については、同一名称を付し、説明を簡略にする場合がある。

【0031】

図６及び図７に示される第２実施形態の六輪式電動車両１００は、各前輪１１１及び各後輪１１３がオムニホイールにより構成される車両である。六輪式電動車両１００は、車輪の配置により、側方の段差を乗り越える性能を向上させることができる構成を有する。第２実施形態の六輪式電動車両１００は、前輪１１１及び後輪１１３の配置や角度が、第１実施形態の六輪式電動車両１と異なり、またそれに伴う周辺構造が、第１実施形態の六輪式電動車両１と異なる。

【0032】

六輪式電動車両１００は、車体部１１０と、本体部３と、制御部４と、を備える。車体部１１０は、それぞれ一対ずつの前輪１１１（左側の前輪１１１Ｌ、右側の前輪１１１Ｒ）、中輪１２（左側の中輪１２Ｌ、右側の中輪１２Ｒ）、後輪１１３（左側の後輪１１３Ｌ、右側の後輪１１３Ｒ）、及び、モータ１４（左側のモータ１４Ｌ、右側のモータ１４Ｒ）を備える。車体部１１０は、接続部１２０を更に備える。接続部１２０は、左右一対の第一リンク１２１と、左右一対の第二リンク１２２と、左右一対の第三リンク１２３と、第四リンク１２４と、を備える。第１実施形態の六輪式電動車両１と同様に、六輪式電動車両１００の第一関節部２８は、第一リンク前輪連結部２５及び第一リンク中輪連結部２６よりも下方に配置されている。また、六輪式電動車両１００の前輪１１１、中輪１２、後輪１１３、第一関節部２８、及び、第二関節部２９の配置関係についても、第１実施形態と同様に定義される各距離ＦＭ_ＨＯＲＩＺ，ＦＭ，ＭＲ_ＨＯＲＩＺ，ＭＲ，ＦＡ，ＡＭ，ＢＲが、第１実施形態と同じ関係を満たすように、設定されている。

【0033】

前輪１１１及び後輪１１３は、図８に示されるオムニホイール１１５により構成されている。オムニホイール１１５は、複数のローラ１１６を含む全方向車輪であり、ホイール１１７の車輪外周上に、円周を中心としてそれぞれが回転するローラ１１６が並ぶことで、ホイール１１７の回転方向と車輪軸１１８に沿う方向の移動を可能にする車輪である。なお、オムニホイールと呼ばれる全方向車輪は、図８に示される構造以外にも存在し、本開示に用いられるオムニホイールは、図８の構成に限定されない。

【0034】

オムニホイール１１５は、段差に対して、外周方向については通常の車輪と同様にオムニホイール１１５の外周により段差を乗り越える一方、車輪の側方に存在する段差に対しては外周上に配置されるローラ１１６によって段差を乗り越える。外周上に配置されるローラ１１６は、オムニホイール１１５の外径に比べ小さい。一般的に、車輪の段差乗り越え性能は車輪径が大きいほど、乗り越え可能な段差が大きくなる。前輪１１１がオムニホイール１１５により構成される車両は、各前輪１１１がトーアウトの状態で配置される場合のトー角を正の角度とした場合、各前輪１１１のトー角が、０°以下または０°に近い場合、車体側方に存続する段差に対する乗り越え性能が低くなる。なお、各前輪１１１がトーアウトの状態とは、各前輪１１１の前端が六輪式電動車両１００の外側に開くように、つまり前端同士の間隔が後端同士の間隔よりも大きくなるように、各前輪１１１が傾斜をつけて配置されることである。

【0035】

六輪式電動車両１００の各前輪１１１は、図７及び図９に示されるように、トーアウト、つまり、前向きの進行方向に対して前端が六輪式電動車両１００の外側に開くように、傾斜をつけて配置される。このように、各前輪１１１をトーアウトになるように配置することで、ローラ１１６の外周に加えて、ホイール１１７の外周でも段差を乗り越えることができるため、図９に示されるトー角θ１を０°にする場合に比べて、側方の段差の乗り越え性能が向上する。各前輪１１１のトー角θ１は、５°以上４５°以下が理想的である。トー角θ１が大きいほど、側方の段差の乗り越え性能が向上する一方、前方の段差の乗り越え性能が低下するため、トー角θ１は、走行環境や求める性能に対して設定することが望ましい。

【0036】

各前輪１１１をトーアウトになるように配置する方法としては、図７に示されるように、屈曲している第一リンク１２１を用いても良いし、トーアウトにするための締結構造を設けても良い。図７に示されるように、第一リンク１２１を屈曲した構造にする方法が、部品点数を抑えることができ、最も簡易な構造となる。この場合、第一リンク１２１の形状や揺動時の可動範囲を考慮して、第一リンク前輪連結部２５、第三リンク１２３、第四リンク１２４及び第一関節部１２８の形状が設定される。

【0037】

各前輪１１１は、トーアウトになるように配置されることに加えて、各中輪１２よりも車体の内側に配置される。各前輪１１１が各中輪１２よりも車体の内側に配置されることで、六輪式電動車両１００の旋回時に、側方の段差に対して各前輪１１１が接触する際に、段差に対して傾斜した状態で接触するため、前方の段差に対する性能を低下させずに、各前輪１１１をトーアウトになるように配置する場合と同様に、オムニホイール１１５の外周とローラ１１６の外周の双方で、側方の段差を乗り越えることができる。

【0038】

各前輪１１１を各中輪１２よりも内側へ配置するに際し、各前輪１１１の位置は、図９に示されるように、前輪１１１の地面との接点Ｐ１と中輪１２の地面との接点Ｐ２とを結ぶ線とＬ１、車体前後方向と平行な線Ｌ２とのなす角度Φに基づいて、設定される。つまり、各前輪１１１が内側に配置されるほど、角度Φは大きくなる。角度Φが大きいほど、側方の段差を乗り越える性能が向上する一方で、車体内部に機器を搭載可能な容積が小さくなる。このことを踏まえると、角度Φとトー角θ１との和（θ１＋Φ）は、１０°以上６０°以下であることが望ましい。

【0039】

各前輪１１１における傾斜と配置については、各後輪１１３に対しても同様に適用される。各後輪１１３は、トーインの状態で配置される。なお、各後輪１１３がトーインの状態とは、各後輪１１３の後端が六輪式電動車両１００の外側に開くように、つまり前端同士の間隔が後端同士の間隔よりも小さくなるように、各後輪１１３が傾斜をつけて配置されることである。各前輪１１１のトー角θ１と各後輪１１３のトー角θ２は、同じ角度又はほぼ同じ角度であることが望ましい。第２実施形態では、各後輪１１３をトーインになるように配置する方法として、屈曲している第二リンク１２２を用いる構成を適用しているが、トーインにするための締結構造を設けても良い。

【0040】

［第３実施形態］
次に、本開示の第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１０は、六輪式電動車両の左側面図である。図１１は、六輪式電動車両を上方から見た概念図である。図１２は、六輪式電動車両における外部環境に応じてトー角を変更する動作を示すフローチャートである。なお、第２実施形態の六輪式電動車両１００の構成と同じ構成については、同一符号及び同一名称を付し、説明を省略する場合がある。また、第２実施形態の六輪式電動車両１００の構成と機能が同じである一方で配置又は形状等が異なる構成については、同一名称を付し、説明を簡略にする場合がある。

【0041】

図１０に示される六輪式電動車両２００は、各前輪１１１のトー角θ１と、各後輪１１３のトー角θ２とが外界環境に応じて、変更できる構造を有する。

【0042】

六輪式電動車両２００は、車体部２１０と、本体部３と、制御部４と、を備える。車体部２１０は、それぞれ一対ずつの前輪１１１、中輪１２、後輪１１３、及び、モータ１４を備える。

【0043】

車体部２１０は、４つのトー角駆動部２１１を更に備える。トー角駆動部２１１は、鉛直方向に延びる回転軸を有するモータ、減速機、トー角を認識するエンコーダ、及び、それらの周辺機構を有する。２つのトー角駆動部２１１は、モータの回転軸に固定されたブラケット２１２及び前輪連結部２１３を介して、各前輪１１１を支持している。残りの２つのトー角駆動部２１１は、モータの回転軸に固定されたブラケット２１４及び後輪連結部２１５を介して、各後輪１１３を支持している。このような構成により、トー角駆動部２１１のモータが駆動すると、図１１に示されるように、前輪１１１のトー角θ１又は後輪１１３のトー角θ２が変更される。トー角駆動部２１１は、前輪１１１のトー角θ１又は後輪１１３のトー角θ２を０°以上４５°以下の範囲で変更できるように構成されていることが望ましい。なお、トー角駆動部２１１の構造は、トー角θ１，θ２を変更できる構造であれば、上述された構造に限定されない。

【0044】

車体部２１０は、接続部２２０を更に備える。接続部２２０は、左右一対の第一リンク２２１と、左右一対の第二リンク２２２と、左右一対の第三リンク２２３と、第四リンク１２４と、を備える。各前輪１１１は、トー角駆動部２１１の取付部を介して、第一リンク２２１に連結されている。各後輪１１３は、トー角駆動部２１１の取付部を介して、第二リンク２２２に連結されている。

【0045】

第２実施形態の六輪式電動車両１００と同様に、六輪式電動車両２００の第一関節部２８は、トー角駆動部２１１を介した前輪１１１の回転中心１１１Ｃと、中輪１２の回転中心１２Ｃとを結ぶ線分よりも下方に配置されている。また、六輪式電動車両２００の前輪１１１、中輪１２、後輪１１３、第一関節部２８、及び、第二関節部２９の配置関係についても、第２実施形態と同様に定義される各距離ＦＭ_ＨＯＲＩＺ，ＦＭ，ＭＲ_ＨＯＲＩＺ，ＭＲ，ＦＡ，ＡＭ，ＢＲが、第１実施形態と同じ関係を満たすように、設定されている。なお、第３実施形態における第二リンク後輪接続部２７に相当する部位は、トー角駆動部２１１を介した第二リンク２２２と後輪１１３との連結部２２７である。

【0046】

六輪式電動車両２００が電動車椅子等の人が操作する車両の場合、周囲の環境と目標進行方向に応じて、操作部を人が操作することにより、前輪１１１、後輪１１３のトー角を調整できるように構成すれば良い。人は、前方及び後方の段差を乗り越える際は、トー角θ１，θ２が０°に近づくように操作部を操作し、側方の段差を乗り越える際は、トー角θ１，θ２が大きくなる（０°を超える正の値になる）ように操作部を操作する。

【0047】

一方、六輪式電動車両２００がロボット等の自律的に移動する車両の場合、外部環境に応じて、前輪１１１、後輪１１３のトー角を自動的に決定して変更できることが望ましい。このときの構成を説明する。

【0048】

本体部３における例えば前面及び左右の両側面には、外部の段差状況を検出する段差検出部２３１が配置されている。段差検出部２３１は、例えばＬｉＤＡＲ又はカメラ等の物体の輪郭形状を検出するセンサにより構成されている。また、制御部４には、段差判定部２３２、経路判定部２３３、車輪角度設定部２３４が、第２実施形態のにおける制御部４の搭載物に追加して搭載される。段差判定部２３２、経路判定部２３３、車輪角度設定部２３４は、いずれもメモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサである。

【0049】

外部環境に応じてトー角を変更する動作について、図１２のフローチャートを交えて説明する。段差検出部２３１は、六輪式電動車両２００が停止している状態において、六輪式電動車両２００周囲の輪郭形状を撮像して、段差の状況を検出する（ステップＳ１）。次に、段差判定部２３２は、段差検出部２３１における検出結果に基づいて、六輪式電動車両２００周囲の段差の有無、段差の高さ及び位置を判定する（ステップＳ２）。経路判定部２３３は、六輪式電動車両２００に設定入力された情報に基づいて、六輪式電動車両２００の走行経路を判定する（ステップＳ３）。

【0050】

次に、車輪角度設定部２３４は、経路判定部２３３において判定された進行方向に段差が存在する場合、その段差の位置に応じて各車輪１１１，１１３のトー角θ１，θ２（各前輪１１１のトー角θ１及び各後輪１１３のトー角θ２）を設定する（ステップＳ４）。

【0051】

ステップＳ４の処理において、車輪角度設定部２３４は、進行方向が車体左右方向であり、六輪式電動車両２００が旋回する場合であって、段差が進行方向に存在する場合、図１１に示されるように、各前輪１１１がトーアウトの状態になり、各後輪１１３がトーインの状態になるように、各車輪１１１，１１３のトー角θ１，θ２を設定する。これ以外の場合においては、車輪角度設定部２３４は、各車輪１１１，１１３のトー角θ１，θ２を０°に近い値に設定する。

【0052】

また、進行方向が前方であり段差が前方に存在する場合、又は、進行方向が後方であり段差が後方に存在する場合、車輪角度設定部２３４は、各車輪１１１，１１３のトー角θ１，θ２を０°に設定する。また、段差が側方に存在し、六輪式電動車両２００が旋回により当該段差を乗り換えようとする場合、車輪角度設定部２３４は、各車輪１１１，１１３のトー角θ１，θ２をそれぞれ４５°に設定して、各前輪１１１がトーアウト、各後輪１１３がトーインの状態になるようにする。また、段差が進行方向斜め前方に存在する場合、車輪角度設定部２３４は、段差の高さ及び位置に応じて、各車輪１１１，１１３のトー角θ１，θ２を０°から４５°の間の値に設定することが望ましい。

【0053】

そして、各トー角駆動部２１１は、車輪角度設定部２３４における判定結果に基づいて、前輪１１１のトー角θ１及び後輪１１３のトー角θ２を変更する（ステップＳ５）。最後に、制御部４のモータドライバは、各モータ１４を制御して、六輪式電動車両２００を走行させる（ステップＳ６）。六輪式電動車両２００の走行中、ステップＳ１～Ｓ５の処理が繰り返し行われることにより、六輪式電動車両２００は目的地まで移動する。

【0054】

なお、本開示は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本開示は、走行性能向上させる効果を有し、電動車椅子や移動ロボット等の六輪式電動車両に適用することができる。

【符号の説明】

【0056】

１，１００，２００ 六輪式電動車両
２，１１０，２１０ 車体部
３ 本体部
４ 制御部
１１，１１Ｌ，１１Ｒ，１１１，１１１Ｌ，１１１Ｒ 前輪
１１Ｃ，１１１Ｃ 前輪の回転中心
１２，１２Ｌ，１２Ｒ 中輪
１２Ｃ 中輪の回転中心
１３，１３Ｌ，１３Ｒ，１１３，１１３Ｌ，１１３Ｒ 後輪
１３Ｃ 後輪の回転中心
１４，１４Ｌ，１４Ｒ モータ
２０，１２０，２２０ 接続部
２１，１２１，２２１ 第一リンク
２２，１２２，２２２ 第二リンク
２３，１２３，２２３ 第三リンク
２４，１２４ 第四リンク
２５ 第一リンク前輪連結部
２６ 第一リンク中輪連結部
２７ 第二リンク後輪接続部
２８，１２８ 第一関節部
２９ 第二関節部
３０ ストッパ
３１ サスペンション
３２ 第二サスペンション接続部
３３ 第三サスペンション接続部
１１５ オムニホイール
１１６ ローラ
１１７ ホイール
１１８ 車輪軸
２１１ トー角駆動部
２１２，２１４ ブラケット
２１３ 前輪連結部
２１５ 後輪連結部
２２７ 連結部
２３１ 段差検出部
２３２ 段差判定部
２３３ 経路判定部
２３４ 車輪角度設定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】