特開 2023-21694 走行ユニット及び車両

(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】P2023021694

(43)【公開日】2023-02-14

(54)【発明の名称】走行ユニット及び車両

(51)【国際特許分類】

   B60B 19/00 20060101AFI20230207BHJP

   B62B 3/00 20060101ALI20230207BHJP

【ＦＩ】

B60B19/00 H

B62B3/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021126731

(22)【出願日】2021-08-02

(71)【出願人】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】石井 勇樹

【テーマコード（参考）】

3D050

【Ｆターム（参考）】

3D050AA01

3D050BB02

3D050GG01

3D050KK13

(57)【要約】

【課題】異物混入等による動作不良を起こしにくくできる走行ユニット及び車両を提供する。
【解決手段】車体２に設けられ、出力軸の回転軸線Ｌ１が路面Ｆの面方向に対して交差している減速機付きモータ部６と、出力軸に取り付けられ、出力軸と一体となって回転するタイヤ１５と、を備える。路面Ｆに対するタイヤ１５の接触部Ｐは、路面Ｆと回転軸線Ｌ１とが交わる位置Ｃからずれた位置にある。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被走行体に設けられ、出力軸の回転軸線が路面の面方向に対して交差しているモータ装置と、
前記出力軸に取り付けられ、前記出力軸と一体となって回転するタイヤと、
を備え、
前記路面に対する前記タイヤの接触部は、前記路面と前記回転軸線とが交わる位置からずれた位置にある
ことを特徴とする走行ユニット。

【請求項2】

前記タイヤの前記接触部は球面状に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の走行ユニット。

【請求項3】

前記モータ装置は、前記出力軸を下方に向け、かつ前記回転軸線が前記路面の法線方向に沿うように設けられており、
前記タイヤは、前記路面側が球面体となる半球状に形成されており、
前記タイヤの中心軸線は、前記回転軸線に平行で、かつ前記回転軸線に対して偏心している
ことを特徴とする請求項２に記載の走行ユニット。

【請求項4】

前記モータ装置は、前記出力軸を下方に向けて設けられており、
前記タイヤは、前記路面側が球面体となる半球状に形成されており、
前記タイヤの中心軸線は、前記回転軸線と同一直線上に位置しており、
前記回転軸線及び前記タイヤの中心軸線は、前記路面の法線方向に対して傾斜している
ことを特徴とする請求項２に記載の走行ユニット。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の走行ユニットと、
前記走行ユニットが設けられた前記被走行体と、
を備え、
前記走行ユニットの個数は偶数個である
ことを特徴とする車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、走行ユニット及び車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、車体に全方向に移動可能な走行ユニットが設けられた車両が知られている。この種の走行ユニットに用いられる駆動輪には、例えば、メカナムホイールが用いられる。メカナムホイールは、例えば車体の４隅に設けられる。メカナムホイールは、主輪の外周部に複数の太鼓状の小輪が回転自在に設けられたものである。
このような構成のもと、各主輪を同方向に回転させたり、各主輪の回転方向を変化させたりする。これにより、車両は前進や方向転換の他、真横への移動やその場での旋回など、複雑な動作を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－３０７３５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、上述の従来技術にあっては、１つの主輪に設けられた各小輪の間に異物等が挟まりやすい。各小輪の間に異物等が挟まると動作不良を起こしてしまう可能性があった。

【0005】

そこで、本発明は、異物混入等による動作不良を起こしにくくできる走行ユニット及び車両を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明に係る走行ユニットは、被走行体に設けられ、出力軸の回転軸線が路面の面方向に対して交差しているモータ装置と、前記出力軸に取り付けられ、前記出力軸と一体となって回転するタイヤと、を備え、前記路面に対する前記タイヤの接触部は、前記路面と前記回転軸線とが交わる位置からずれた位置にあることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、簡素な構造で全方向に移動可能な走行ユニットを構成することができる。このため、従来のような小輪を必要とせず、各小輪の間に異物等が挟まるようなこともない。よって、異物混入等による動作不良を起こしにくくできる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１実施形態における車両を路面側からみた平面図である。

【図2】本発明の第１実施形態における走行ユニットの側面図である。

【図3】本発明の第１実施形態における走行ユニットの分解斜視図である。

【図4】本発明の第２実施形態における走行ユニットの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0010】

［第１実施形態］
＜車両＞
図１は、車両１を路面Ｆ（図２参照）側からみた平面図である。
車両１は、例えば電動車いすや搬送車として用いられる。
図１に示すように、車両１は、被走行体である車体２と、車体２の下部に設けられた４つの走行ユニット３と、を備える。以下の説明では、路面Ｆに車両１を使用できる状態で配置した姿勢、つまり、走行ユニット３を下向きにした姿勢での上方、下方を、単に上方、下方と称する。前後方向及び左右方向は、水平方向に沿い、かつ互いに直交する方向とする。
４つの走行ユニット３は、例えば車体２の４隅に配置されている。すなわち、４つの走行ユニット３は、前後方向及び左右方向に２列となるように配置されている。

【0011】

＜走行ユニット＞
図２は、走行ユニット３の側面図である。図３は、走行ユニット３の分解斜視図である。
図２、図３に示すように、走行ユニット３は、ダンパ４を介して車体２に取り付けられたベース部５と、ベース部５に設けられた減速機付きモータ部（請求項におけるモータ装置の一例）６と、減速機付きモータ部６に取り付けられた車輪７と、を備える。

【0012】

ベース部５は円板状に形成されており、板厚方向と上下方向とが一致するように配置されている。ベース部５の径方向中央の大部分には、開口部５ａが形成されている。この開口部５ａに嵌るように減速機付きモータ部６が設けられている。また、ベース部５の外周部に、４つのダンパ４が周方向に等間隔で設けられている。

【0013】

ダンパ４は、車体２とベース部５とに跨る円柱状に形成され、両端に雄ネジ部８ａが形成された棒体８と、棒体８の雄ネジ部８ａに螺合されたナット９と、棒体８の外周面に嵌合するように螺旋状に形成されたコイルスプリング１０と、を備える。
車体２及びベース部５には、それぞれダンパ４に対応する箇所に、棒体８の軸方向端部が挿通される図示しない挿通孔が形成されている。この挿通孔に棒体８を挿通した後、棒体８の軸方向両端から雄ネジ部８ａにナット９を螺合させる。

【0014】

コイルスプリング１０は、車体２とベース部５との間に圧縮された状態で配置される。コイルスプリング１０によって、車体２とベース部５とが互いに離間する方向に向かって付勢される。棒体８の軸方向両端にはナット９が螺合されているので、コイルスプリング１０とナット９とにより、車体２及びベース部５が挟持される。これにより、ダンパ４を介して車体２にベース部５が取り付けられる。

【0015】

減速機付きモータ部６は、モータ本体１１と、モータ本体１１の図示しないモータシャフトの回転を減速して出力する減速機構１２と、モータ本体１１の駆動制御を行う制御部１３と、が一体化されたものである。減速機付きモータ部６は、モータ本体１１を挟んで両側に減速機構１２と制御部１３とが配置されたいわゆる扁平型の減速機付きモータである。

【0016】

減速機付きモータ部６は、制御部１３を上方に向け、減速機構１２を下方に向けて配置されている。減速機構１２は、ベース部５の開口部５ａを介して下方に突出している。
制御部１３からは、モータ本体１１に電力を供給する電源線１３ａと、モータ本体１１の図示しないモータシャフトの回転制御を行うための信号を出入力する信号線１３ｂと、が引き出されている。

【0017】

減速機構１２は、モータシャフトの回転を減速して出力軸１２ａから出力する。出力軸１２ａの回転軸線Ｌ１は、モータシャフトの回転軸線と一致している。出力軸１２ａの回転軸線Ｌ１は、上下方向と一致している。換言すれば、出力軸１２ａの回転軸線Ｌ１は、路面Ｆの法線方向Ｆｈに沿っている。このような出力軸１２ａに、車輪７が取り付けられる。

【0018】

車輪７は、出力軸１２ａに取り付けられる偏心ホイール１４と、偏心ホイール１４に組み付けられるタイヤ１５と、を備える。
偏心ホイール１４は、回転軸線Ｌ１と平行な中心軸線Ｌ２を有する円板状に形成されたディスク部１６と、ディスク部１６の外周面から径方向外側に向かって突出するリム部１７と、が一体成形されたものである。ディスク部１６の中心軸線Ｌ２は、回転軸線Ｌ１に対して距離△１だけずれて偏心している。

【0019】

ディスク部１６には、減速機付きモータ部６とは反対側の一面１６ａに、回転軸線Ｌ１を中心とする円形の凹部１６ｂが形成されている。凹部１６ｂには、ボルト１８を挿通可能な挿通孔１６ｃがディスク部１６の厚さ方向に貫通形成されている。一方、出力軸１２ａには、挿通孔１６ｃに対応する位置に雌ネジ部１２ｂが形成されている。凹部１６ｂの挿通孔１６ｃに、減速機付きモータ部６とは反対側からボルト１８を挿入し、雌ネジ部１２ｂにボルト１８を螺合させることにより、出力軸１２ａに偏心ホイール１４が締結固定される。

【0020】

リム部１７は、ディスク部１６の外周面のうち、厚さ方向両側の周縁からそれぞれ突出された２つの外フランジ部１７ａからなる。これら外フランジ部１７ａによって、リム部１７は、径方向外側に開口されたタイヤ取り付け凹部１９を形成する。このタイヤ取り付け凹部１９に、タイヤ１５が取り付けられる。

【0021】

タイヤ１５は、偏心ホイール１４の一面１６ａ及びタイヤ取り付け凹部１９（リム部１７）を覆うように、かつ下方が凸となる半球状に形成されている。このため、路面Ｆに対してタイヤ１５は点接触になる。
また、タイヤ１５の中心軸線Ｌ３は、ディスク部１６の中心軸線Ｌ２と一致している。このため、路面Ｆに対して点接触するタイヤ１５の接触部Ｐは、路面Ｆと減速機付きモータ部６における出力軸１２ａの回転軸線Ｌ１とが交わる位置Ｃから距離△１だけずれた位置にある。このようなタイヤ１５と偏心ホイール１４とは、一体となって回転する。

【0022】

＜走行ユニットの動作＞
次に、走行ユニット３の動作について説明する。
走行ユニット３は、減速機付きモータ部６における出力軸１２ａの回転軸線Ｌ１からタイヤ１５の中心軸線Ｌ３（タイヤ１５の接触部Ｐ）がずれている。このため、減速機付きモータ部６を駆動させると、タイヤ１５は、回転軸線Ｌ１回りに距離△１だけ偏心して回転する（図３における矢印Ｙ１参照）。換言すれば、タイヤ１５の接触部Ｐは、回転軸線Ｌ１（路面Ｆと減速機付きモータ部６における出力軸１２ａの回転軸線Ｌ１とが交わる位置Ｃ）回りに回転する。

【0023】

ここで、車両１は、前後方向及び左右方向に２列となるように４つの走行ユニット３が配置されている。このため、各走行ユニット３におけるタイヤ１５の回転方向を制御することにより、車両１は、前進、後進、方向転換、真横への移動、その場での旋回などさまざまな動作を行う。

【0024】

例えば、図１に示すように、紙面左側の走行ユニット３のタイヤ１５（以下、単に左タイヤ１５という）を時計回りに回転させると（図１における矢印ＣＷ参照）、これに応じて路面Ｆに対する左タイヤ１５の接触部Ｐが回転軸線Ｌ１回りに時計回りに回転する。一方、紙面右側の走行ユニット３のタイヤ１５（以下、単に右タイヤ１５という）を反時計回りに回転させると（図１における矢印ＣＣＷ参照）、これに応じて路面Ｆに対する右タイヤ１５の接触部Ｐが回転軸線Ｌ１回りに反時計回りに回転する。

【0025】

これらの動作の際に生じる路面Ｆに対するタイヤ１５の接触抵抗により、車両１が前進される（図１における矢印Ｙ２参照）。この他、各走行ユニット３におけるタイヤ１５の回転方向を別々に制御することにより、車両１は、前進、後進、方向転換、真横への移動、その場での旋回などさまざまな動作を行う。

【0026】

このように、上述の走行ユニット３は、出力軸１２ａの回転軸線Ｌ１が路面Ｆの法線方向に沿っている減速機付きモータ部６と、出力軸１２ａに取り付けられ出力軸１２ａと一体となって回転するタイヤ１５と、備える。路面Ｆに対するタイヤ１５の接触部Ｐは、路面Ｆと回転軸線Ｌ１とが交わる位置Ｃから距離△１だけずれた位置にある。このように構成することで、簡素な構造で全方向に移動可能な走行ユニット３を構成することが可能になる。このため、従来のような小輪を必要とせず、各小輪の間に異物等が挟まるようなこともない。よって、異物混入等による動作不良を起こしにくくできる。

【0027】

走行ユニット３の動作不良を起こしにくくすることで、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「強靭（レジリエント）なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの促進を図る」に貢献することが可能となる。

【0028】

回転軸線Ｌ１に対して接触部Ｐをずらすために偏心ホイール１４を用い、タイヤ１５の中心軸線Ｌ３を回転軸線Ｌ１に平行で、かつ回転軸線Ｌ１に対して偏心させている。このため、路面Ｆに対するタイヤ１５の接触部Ｐを、容易に回転軸線Ｌ１からずらすことができる。
また、回転軸線Ｌ１は、路面Ｆの法線方向Ｆｈに沿っている。このため、出力軸１２ａに回転軸線Ｌ１と交差する無理な力がかかりにくく、減速機付きモータ部６の耐荷重性も向上できる。

【0029】

タイヤ１５は、半球状に形成されている。このため、路面Ｆに対するタイヤ１５の接触部Ｐは、路面Ｆに対して点接触になる。このため、路面Ｆに対するタイヤ１５の接触抵抗をできる限り低減でき、走行性の優れた走行ユニット３を提供できる。
優れた走行性を発揮することにより、走行ユニット３における効率的運用に寄与することができるので、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標７「全ての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する」に貢献することが可能となる。

【0030】

車両１は、走行ユニット３を４つ備えている。４つの走行ユニット３は、前後方向及び左右方向に２列となるように配置されている。このため、各走行ユニット３におけるタイヤ１５の回転方向を別々に制御することにより、前進、後進、方向転換、真横への移動、その場での旋回などさまざまな動作を行うことができる車両１を提供できる。

【0031】

［第２実施形態］
次に、図４に基づいて第２実施形態について説明する。
図４は、第２実施形態における走行ユニット２０３の側面図である。図４は、前述の図２に対応している。以下の説明では、前述の第１実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する。

【0032】

図４に示すように、第２実施形態における車両２０１は、被走行体である車体２と、車体２の下部に設けられた４つの走行ユニット２０３と、を備える点は、前述の第１実施形態と同様である。第２実施形態における走行ユニット２０３は、ベース部５と、ベース部５に設けられた減速機付きモータ部６と、減速機付きモータ部６に取り付けられた車輪２０７と、を備える点は、前述の第１実施形態と同様である。

【0033】

第１実施形態と第２実施形態との相違点は、第１実施形態における走行ユニット３は、減速機付きモータ部６における出力軸１２ａの回転軸線Ｌ１からタイヤ１５の中心軸線Ｌ３がずれているのに対し、第２実施形態における走行ユニット２０３は、減速機付きモータ部６における出力軸１２ａの回転軸線Ｌ１とタイヤ１５の中心軸線Ｌ３とが同一直線上にある点である。

【0034】

より詳しくは、走行ユニット２０３の減速機付きモータ部６とタイヤ１５とを連結する円板状のホイール２１４は偏心していない。すなわち、ホイール２１４の中心軸線Ｌ２２と減速機付きモータ部６の回転軸線Ｌ１とが同一直線上にある。この結果、減速機付きモータ部６の回転軸線Ｌ１とタイヤ１５の中心軸線Ｌ３とが同一直線上にある。

【0035】

ここで、走行ユニット２０３は、車体２の下部に傾斜ブラケット２１を介して設けられている。傾斜ブラケット２１は、路面Ｆに対して傾斜する傾斜面２１ａを有する。この傾斜面２１ａに、走行ユニット２０３のダンパ４が取り付けられている。このため、走行ユニット２０３における減速機付きモータ部６の回転軸線Ｌ１、ホイール２１４の中心軸線Ｌ２２、及びタイヤ１５の中心軸線Ｌ３は、路面Ｆの法線方向Ｆｈに対して角度θだけ傾斜している。この結果、路面Ｆに対して点接触するタイヤ１５の接触部Ｐは、路面Ｆと減速機付きモータ部６における出力軸１２ａの回転軸線Ｌ１とが交わる位置Ｃから距離△２だけずれる。

【0036】

したがって、上述の第２実施形態によれば、前述の第１実施形態と同様の効果を奏する。また、タイヤ１５の中心軸線Ｌ３を減速機付きモータ部６における出力軸１２ａの回転軸線Ｌ１に対して偏心させることなく、路面Ｆに対して点接触するタイヤ１５の接触部Ｐを、路面Ｆと回転軸線Ｌ１とが交わる位置Ｃから距離△２だけずらすことができる。このため、走行ユニット２０３をさらに簡素な構造にできる。

【0037】

本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、車両１，２０１は、電動車いすや搬送車として用いられる場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、さまざまな装置に走行ユニット３，２０３を用いることができる。

【0038】

走行ユニット３，２０３は、タイヤ１５を回転させるモータ装置として減速機付きモータ部６を備える場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、タイヤ１５を回転できればよい。例えば、モータ装置としてモータ本体１１のみとし、このモータ本体１１の図示しないモータシャフトにタイヤ１５（車輪７，２０７）を連結してもよい。この場合、モータシャフトが出力軸となる。
また、偏心ホイール１４やホイール２１４を備える車輪７，２０７として構成せずに、タイヤ１５のみをモータ装置に連結してもよい。

【0039】

タイヤ１５は、下方が凸となる半球状に形成されている場合について説明した。このため、路面Ｆに対するタイヤ１５の接触部Ｐは、路面Ｆに対して点接触になる場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、路面Ｆに対してタイヤ１５が面接触であったり線接触であったりしてもよい。路面Ｆに対してタイヤ１５を点接触とする場合も少なくとも接触部Ｐが球面状に形成されていればよい。

【0040】

車両１，２０１は、車体２の下部に設けられた４つの走行ユニット３，２０３を備える場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、走行ユニット３，２０３の個数は偶数個であればよい。例えば、車体２の下部に左右方向に２つ走行ユニット３，２０３を設け、これら走行ユニット３，２０３の前方又は後方に２つの従動輪を設けてもよい。このように構成した場合であっても前述の実施形態と同様の効果を奏する。
また、偶数個の走行ユニット３，２０３の配置は任意でよい。車体２に対して左右又は前後方向に並べて配置する場合に限られない。従動輪の個数も任意に設定することができる。

【符号の説明】

【0041】

１，２０１…車両、２…車体（被走行体）、３，２０３…走行ユニット、４…ダンパ、５…ベース部、５ａ…開口部、６…減速機付きモータ部（モータ装置）、７，２０７…車輪、８…棒体、８ａ…雄ネジ部、９…ナット、１０…コイルスプリング、１１…モータ本体、１２…減速機構、１２ａ…出力軸、１２ｂ…雌ネジ部、１３…制御部、１３ａ…電源線、１３ｂ…信号線、１４…偏心ホイール、１５…タイヤ、１６…ディスク部、１６ａ…一面、１６ｂ…凹部、１６ｃ…挿通孔、１７…リム部、１７ａ…外フランジ部、１８…ボルト、１９…タイヤ取り付け凹部、２１…傾斜ブラケット、２１ａ…傾斜面、２１４…ホイール、Ｃ…路面と回転軸線とが交わる位置、Ｆ…路面、Ｆｈ…路面の法線方向、Ｌ１…回転軸線、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ２２…中心軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】