特開 2024-79374 履帯式走行体及び走行装置

(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】P2024079374

(43)【公開日】2024-06-11

(54)【発明の名称】履帯式走行体及び走行装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 55/14 20060101AFI20240604BHJP

   B62D 55/06 20060101ALI20240604BHJP

   B62D 55/30 20060101ALI20240604BHJP

   B62D 55/125 20060101ALI20240604BHJP

   B60K 7/00 20060101ALN20240604BHJP

【ＦＩ】

B62D55/14 Z

B62D55/06

B62D55/30 B

B62D55/125

B60K7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022192283

(22)【出願日】2022-11-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100107515

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 浩一

(72)【発明者】

【氏名】高橋 泰史

(72)【発明者】

【氏名】岡本 寛

【テーマコード（参考）】

3D235

【Ｆターム（参考）】

3D235AA11

3D235AA24

3D235BB26

3D235CC42

3D235GA03

3D235GA13

3D235GA59

3D235GB37

3D235HH44

(57)【要約】

【課題】履帯式走行体の走行時のエネルギ効率を改善する。
【解決手段】履帯式走行体１０は、ゴム製の履帯１１と、履帯１１に駆動力を与える駆動輪１３と、駆動輪１３の下方に配置された二つの転輪１５ａ、１５ｂと、駆動輪１３と転輪１５ａ、１５ｂに掛け回された履帯１１に駆動輪１３を押し当てることによって履帯１１にテンションを与えるテンショナ２５と、を備える。転輪１５ａ、１５ｂとして使用する車輪（円板部材１５２、１５３）のうち少なくとも履帯１１に接触する外周部分が樹脂製である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弾性材料で形成される履帯と、
前記履帯に駆動力を与える駆動輪と、
前記駆動輪の下方に配置された少なくとも二つの転輪と、
前記駆動輪と前記転輪に掛け回された前記履帯に前記駆動輪を押し当てることによって前記履帯にテンションを与えるテンショナと、
を備え、
前記転輪として使用する車輪のうち少なくとも前記履帯に接触する外周部分が樹脂製である、
履帯式走行体。

【請求項2】

前記駆動輪として使用する車輪のうち少なくとも前記履帯に接触する外周部分が樹脂製である、
請求項１に記載の履帯式走行体。

【請求項3】

前記二つの転輪の間に設けられ、前記履帯と従動して回転する補助輪を備え、
前記補助輪として使用する車輪のうち少なくとも前記履帯に接触する外周部分が樹脂製である、
請求項１に記載の履帯式走行体。

【請求項4】

前記車輪の全体が樹脂製である、
請求項１のいずれか一項に記載の履帯式走行体。

【請求項5】

前記車輪の前記外周部分が樹脂製であり、前記外周部分より回転中心側の部分が金属製である、
請求項１のいずれか一項に記載の履帯式走行体。

【請求項6】

前記駆動輪として利用する前記車輪は、
回転軸の両側に対向配置される一対の円板と、
前記一対の円板の周方向に沿って配置され、前記一対の円板を連結する金属製の複数のシャフトと、
を有し、
前記一対の円板の少なくとも前記外周部分が樹脂製である、
請求項１に記載の履帯式走行体。

【請求項7】

前記履帯はゴム製である、
請求項１に記載の履帯式走行体。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の履帯式走行体と、
少なくとも二つの前記履帯式走行体を支持する本体と、
を備える走行装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、履帯式走行体及び走行装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、履帯式走行体を備えた走行装置で、走行時の安定性を高める目的で、履帯にテンションを与えるテンショナ機構によって駆動輪を履帯に押し当てて回転させる履帯式走行体を用いる構成が開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

この構成ではインホイールモータの回転によって駆動輪を通じてゴム製の履帯を回転し、下部両端に設けられた転輪と下部中央に設けられたアイドラ（補助輪）は履帯が押し付けられた状態のため、モータ回転時は履帯に対して連れまわる構成となる。

【0004】

特許文献１などに記載の従来の履帯式走行体では、これらの履帯に接触させる部品の材料が考慮されていないため、走行時のエネルギ効率に改善の余地があった。

【0005】

本発明は、履帯式走行体の走行時のエネルギ効率を改善することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するために、本発明の一観点に係る履帯式走行体は、弾性材料で形成される履帯と、前記履帯に駆動力を与える駆動輪と、前記駆動輪の下方に配置された少なくとも二つの転輪と、前記駆動輪と前記転輪に掛け回された前記履帯に前記駆動輪を押し当てることによって前記履帯にテンションを与えるテンショナと、を備え、前記転輪として使用する車輪のうち少なくとも前記履帯に接触する外周部分が樹脂製である。

【発明の効果】

【0007】

履帯式走行体の走行時のエネルギ効率を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る走行装置の概略構成を示す斜視図

【図2】図１中の履帯式走行体の側面図

【図3】走行装置のハードウェア構成の一例を示す図

【図4】履帯の形状を示す斜視図

【図5】履帯式走行体の駆動輪、転輪、アイドラの配置を示す図

【図6】駆動輪の斜視図

【図7】転輪の斜視図

【図8】アイドラの斜視図

【図9】変形例に係る車輪の一例を示す斜視図

【図10】車輪を樹脂製にすることの効果を説明する図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0010】

なお、以下の説明において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに垂直な方向である。ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。Ｘ方向は走行装置１の前後方向である。Ｙ方向は、走行装置１の左右方向である。また、以下では説明の便宜上、Ｚ正方向側を上側、Ｚ負方向側を下側とも表現する場合がある。

【0011】

＜走行装置の構成＞
まず図１～図３を参照して、実施形態に係る履帯式走行体１０ａ、１０ｂを備える走行装置１の構成について説明する。図１は、実施形態に係る走行装置１の概略構成を示す斜視図である。図２は、図１中の履帯式走行体１０の側面図である。なお、図２では、一対の履帯式走行体１０ａ、１０ｂは構成が同一であるため、纏めて符号１０として図示している。

【0012】

図１に示すように、走行装置１は、Ｙ方向の中央に本体５０を有し、本体５０のＹ方向両側に、走行面と接地して駆動する一対の履帯式走行体１０ａ、１０ｂを有する。走行装置１は、一対の履帯式走行体１０ａ、１０ｂのそれぞれに速度差を付けることによって進行方向を変更するよう構成される。

【0013】

図１、図２に示すように、走行装置１は、姿勢を安定させて走行させるために、インホイールモータ１４を内蔵した駆動輪１３と二つの転輪１５ａ、１５ｂによって形成される三角形の履帯式の走行体１０を用いる。このように履帯式走行体１０を有する走行装置１は、高い走行性能を持ち、凹凸のある不整地を安定して走行することができる。

【0014】

履帯式走行体１０ａ、１０ｂは、走行装置１の移動手段となるユニットである。また、履帯式走行体１０ａ、１０ｂは、ゴム製のベルトを用いた履帯式（クローラ式）の走行体である。履帯式の走行体は、自動車のようなタイヤで走行する走行体と比較して接地面積が広く、例えば、足場の悪い環境においても、安定した走行を行うことができる。また、タイヤで走行する走行体は、回転動作を行う際に旋回スペースを必要とするのに対して、履帯式の走行体を備えた走行装置は、いわゆる超信地旋回を行うことができるため、限られたスペースでも回転動作をスムーズに行うことができる。

【0015】

本体５０は、履帯式走行体１０ａ、１０ｂを走行可能な状態で支持する支持体であるとともに、走行装置１を駆動させるための制御を行う制御装置である。また、本体５０は、履帯式走行体１０ａ、１０ｂを駆動させるための電力を供給する、後述のバッテリ５３０を搭載する。

【0016】

図１に示すように、走行装置１の本体５０は、非常停止ボタン３１、状態表示ランプ３３、接触充電部３５を備える。非常停止ボタン３１は、走行装置１の周辺にいる人が、走行中の走行装置１を停止させる際に押下する操作手段である。

【0017】

状態表示ランプ３３は、走行装置１の状態を通知するための通知手段である。状態表示ランプ３３は、例えば、バッテリ残量の低下等の走行装置１の状態が変化した場合、周囲の人に、走行装置１の状態変化を知らせるために点灯する。また、状態表示ランプ３３は、例えば、走行装置１の走行を妨げる障害物の存在等が検知された場合等、異常発生のおそれがある場合に点灯する。なお、図１は、走行装置１に状態表示ランプ３３が二つ備えられている例を示すが、状態表示ランプ３３の数は、一つであってもよく、三つ以上であってもよい。また、通知手段は、状態表示ランプ３３のみならず、スピーカから発せられる警告音等によって走行装置１の状態を通知する構成であってもよい。

【0018】

接触充電部３５は、充電タスクの際に外部の充電装置と接触して、バッテリに電力を供給する要素である。本実施形態では、本体５０の外形は略直方体形状で形成され、Ｘ方向を法線方向とする前面５０Ａが最も前方に配置される。接触充電部３５は、例えばこの前面５０Ａに設置される。接触充電部３５は、例えば樹脂製の矩形状の枠体３５Ｃの前面に、２つの金属製の接触面３５Ａ、３５Ｂが設けられる。２つの接触面３５Ａ、３５Ｂは、Ｙ方向を長手または長辺とする略長方形状の略同一形状で形成され、平行に配列される。

【0019】

図２に示すように、履帯式走行体１０は、駆動輪１３と二つの転輪１５ａ，１５ｂによって形成された三角形の形状を有する。三角形の形状の履帯式走行体１０は、例えば、走行体の前後のサイズに制約がある場合、前後の限られたサイズの中で接地面積を大きくすることができるので、走行時の安定性を向上させることができる。一方で、下側（転輪側）よりも上側（駆動輪側）の方が長い、いわゆる戦車タイプのクローラでは、前後のサイズの制約がある場合には全体的に接地面積が小さくなって不安定になる。このように、本実施形態の履帯式走行体１０は、比較的に小型の走行装置１の走行性を高める場合に有効である。

【0020】

履帯式走行体１０は、履帯１１、駆動輪１３、インホイールモータ１４、転輪１５ａ，１５ｂ、アイドラ１８ａ，１８ｂ、リンク１９、側板２０ａ，２０ｂおよびテンショナ２５を備える。

【0021】

履帯１１は、クローラとも呼ばれて、金属またはゴムで形成されている。履帯１１は、駆動輪１３と転輪１５ａ，１５ｂに掛け回される。履帯１１は、駆動輪１３の回転方向に従って移動しながら、転輪１５ａ，１５ｂを従動させることによって、履帯式走行体１０を回転させる。また、履帯１１の表面には、複数の突起部１１ａ，１１ｂが設けられている。履帯１１の外側の突起部１１ａは、例えば、路面上の石等の小さな障害物を安定して乗り越えて走行するために設けられている。また、内側の突起部１１ｂは、例えば、駆動輪１３または転輪１５ａ，１５ｂからの脱輪を防止するために設けられている。

【0022】

駆動輪１３は、履帯１１に対して、履帯式走行体１０を回転させるための駆動力を伝達する。履帯式走行体１０は、インホイールモータ１４が駆動輪１３に伝達した駆動力（回転力）を、履帯１１を介して、転輪１５ａ，１５ｂに伝達する。

【0023】

インホイールモータ１４は、駆動輪１３の内部に内蔵されており、駆動輪１３に回転力を伝達する。インホイールモータ１４は、駆動軸となるモータ軸１４１を中心にして回転駆動する。インホイールモータ１４の回転軸（モータ軸１４１）は、駆動輪１３の回転軸（駆動軸）となり、インホイールモータ１４の回転力によって駆動輪１３が回転する。そして、インホイールモータ１４の回転力は、駆動力として履帯１１に伝達される。具体的には、インホイールモータ１４は、駆動輪１３に対して、走行装置１を前進させる正方向の回転、または走行装置１を後退させる負方向の回転を与える。

【0024】

また、インホイールモータ１４は、駆動輪１３に内蔵されることで構造を簡略化することができ、例えば、駆動チェーンまたはギア等の部品を用いないことで、それらの部品に起因する故障等のリスクを低減することができる。さらに、インホイールモータ１４は、駆動輪１３に内蔵させることで、履帯式走行体１０の外周付近で駆動力を出すことができるため、トルクを大きくすることができる。

【0025】

転輪１５ａ，１５ｂは、履帯式走行体１０に回転自在に取り付けられている。転輪１５ａ，１５ｂは、履帯１１を介して駆動輪１３から伝達された駆動力（回転力）によって、転輪軸１５１ａ，１５１ｂを回転軸として回転する。

【0026】

ここで、駆動輪１３と転輪１５ａと転輪１５ｂは、側面視において、三角形を形成する。履帯１１は、駆動輪１３と転輪１５ａと転輪１５ｂとに掛け回されて、転輪１５ａと転輪１５ｂの間の範囲が接地する。すなわち、インホイールモータ１４が内蔵された駆動輪１３は、路面に接地しない。よって、履帯式走行体１０は、例えば、水溜まりを走行した場合であってもインホイールモータ１４が浸水することはないため、インホイールモータ１４に対して特別な防水機構を設置する必要はない。

【0027】

また、駆動輪１３と転輪１５ａ，１５ｂの径は異なる。走行体は、要求されるサイズの制限や走行性等の要因を踏まえてレイアウト設計する必要がある。一般的に、モータは径が小さいほどモータの厚み（幅）における単位幅当たりのトルクが下がる傾向にある。そのため、インホイールモータを内蔵した駆動輪は、要求されるトルク性能に対応できるようなモータ径以上の径を有する必要がある。したがって、履帯式走行体１０は、走行装置１または履帯式走行体１０のサイズ制限を満たすとともに、要求される走行性能を満たすようなレイアウトとして、上方に設置された駆動輪１３の径を、転輪１５ａ，１５ｂの径よりも大きくなるように設計する。なお、サイズが制限される中で転輪の径も大きくすると、接地面積が小さくなり走行安定性が損なわれる。そのため、駆動輪１３の径を踏まえて比較的小さい径の転輪１５ａ，１５ｂを採用する利点もある。

【0028】

アイドラ１８ａ，１８ｂは、二つの転輪１５ａ，１５ｂの間に設けられ、履帯１１に従動して回転する補助輪である。アイドラ１８ａ，１８ｂは、アイドラ軸１８１ａ，１８１ｂを回転軸としてそれぞれ回転する。また、リンク１９は、アイドラ１８ａおよびアイドラ１８ｂを支持する支持体である。

【0029】

側板２０ａは、履帯式走行体１０において、駆動輪１３、転輪１５ａ，１５ｂ、およびアイドラ１８ａ，１８ｂを支持する。側板２０ａは、履帯式走行体１０のＹ正方向側の側面に設置される。また、側板２０ａの反対側、履帯式走行体１０のＹ負方向側の側面には側板２０ａと同一形状の側板２０ｂが設定される。履帯式走行体１０は、二つの側板２０ａ，２０ｂを用いて、駆動輪１３および転輪１５ａ，１５ｂ等を支持する両持ち構造になっている。側板２０ａ，２０ｂは、モータ軸１４１を用いて、駆動輪１３を支持する。また、側板２０ａ，２０ｂは、転輪軸１５１ａ，１５１ｂを用いて、転輪１５ａ，１５ｂをそれぞれ支持する。さらに、側板２０ａ，２０ｂは、アイドラ１８ａ，１８ｂを支持するリンク１９のリンク軸１９１を介して、アイドラ１８ａ，１８ｂを支持する。

【0030】

テンショナ２５は、バネ等の弾性部材で形成されており、インホイールモータ１４および駆動輪１３の回転軸であるモータ軸１４１に接続される。テンショナ２５は、駆動輪１３が履帯１１の内側に押し当たるように設置されて、履帯１１にテンションを与える。テンショナ２５は、走行時に、駆動輪１３から履帯１１に与えるテンションを調整する役割を担う。テンショナ２５は、例えば、履帯式走行体１０の静止時のテンションを基準として、基準となるテンションを走行時に略一定に保つための役割を担う。また、履帯式走行体１０は、テンショナ２５によって履帯１１のたるみが調整されることによって、履帯１１による正常な駆動力の伝達を維持する。また、履帯式走行体１０は、テンショナ２５によって履帯１１にテンションを与えることで、履帯１１の脱輪を防止することができる。

【0031】

ここで、図１および図２に示されているように、履帯式走行体１０は、駆動輪１３を中心に、走行方向の前後に略対称の構造を有する。より詳細には、履帯式走行体１０は、図１および図２に示されているようなＹ軸方向から見た側面視において、二つの転輪１５ａ，１５ｂの転輪軸を結ぶ直線に対するインホイールモータ１４のモータ軸１４１からの垂線に対しておおよそ線対称の構造である。

【0032】

例えば、オフィスの廊下などの狭いスペースで走行する走行装置は、前進後進や超信地旋回を頻繁に行う必要がある。この場合、走行装置は、履帯の形状、または駆動輪、転輪もしくはテンショナ等の配置が前後に非対称だと、前進後進で駆動特性が変わったり、超信地旋回時に中心回転できなかったりする場合がある。そこで、履帯式走行体１０は、レイアウト（構造）を前後に略対称にすることによって、走行装置１の走行時の安定性の向上や制御の簡略化を図ることができる。また、履帯式走行体１０は、走行装置１の左右を意識せずに取り付けることができるため、部品点数の削減等を図ることができる。

【0033】

図３は、走行装置１のハードウェア構成の一例を示す図である。走行装置１は、図１に示されているように、走行装置１の処理または動作を制御する本体５０を備える。本体５０は、ラジコン受信部５０１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０２、メモリ５０３、通信Ｉ／Ｆ(Interface)５０６、バッテリ５３０、走行制御用モータドライバ５４０、姿勢制御用モータドライバ５５０、および姿勢制御用モータ５５５ａ，５５５ｂを備える。また、ラジコン受信部５０１、ＣＰＵ５０２、メモリ５０３、通信Ｉ／Ｆ５０６、バッテリ５３０、走行制御用モータドライバ５４０、および姿勢制御用モータドライバ５５０は、システムバス５１０を介して接続している。システムバス５１０は、上記各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等であり、アドレス信号、データ信号、および各種制御信号等を伝送する。

【0034】

ラジコン受信部５０１は、走行装置１の操作者が使用するＰＣ等の送信機から送信される動作指示信号を受信する。

【0035】

ＣＰＵ５０２は、走行装置１全体の制御を行う。ＣＰＵ５０２は、メモリ５０３に格納された、プログラムＰ１または走行装置１を動作させるのに必要な各種データを読み出し、処理を実行することで、走行装置１の各機能を実現する演算装置である。

【0036】

メモリ５０３は、ＣＰＵ５０２が実行するプログラムＰ１をはじめ、走行装置１を動作させるのに必要な各種データを記憶する。プログラムＰ１は、メモリ５０３に予め組み込まれて提供される。

【0037】

また、プログラムＰ１は、インストール可能な形式、または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のＣＰＵ５０２（コンピュータ）で読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。さらに、プログラムＰ１は、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由で走行装置１にダウンロードさせることにより提供されるように構成してもよい。また、プログラムＰ１は、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布されるように構成してもよい。プログラムＰ１が外部から提供される場合、ＣＰＵ５０２は、通信Ｉ／Ｆ５０６を介してプログラムＰ１を読み込む。なお、走行装置１は、ＣＰＵ５０２をプログラムＰ１に従って動作させる代わりに、プログラムＰ１が実行するのと同じ演算機能および制御機能を有する専用のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を実装することによって、ハードウェア的に動作させてもよい。

【0038】

通信Ｉ／Ｆ５０６は、通信ネットワークを経由して、他の機器または装置との通信（接続）を行う通信インターフェースである。通信Ｉ／Ｆ５０６は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信インターフェースである。なお、通信Ｉ／Ｆ５０６は、３Ｇ（3rd Generation）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）、Ｗｉ－Ｆｉ（Wireless Fidelity）（登録商標）、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、またはミリ波無線通信等の通信インターフェースを備えてもよい。また、走行装置１は、ＮＦＣ（Near Field communication）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信を行うための通信回路を備えていてもよい。

【0039】

バッテリ５３０は、走行装置１の処理または動作に必要な電力を供給する電力供給ユニットである。バッテリ５３０は、例えば、インホイールモータ１４ａ，１４ｂおよび姿勢制御用モータ５５５ａ，５５５ｂに対して電力を供給する。バッテリ５３０は、接触充電部３５と電気的に接続され、充電タスクの際には接触充電部３５を介して外部の充電装置から電力が供給されて充電が行われる。例えば図１に示す接触充電部３５の２つの接触面３５Ａ、３５Ｂが、それぞれ充電装置のコネクタと接触することによって、充電動作を実施できる。

【0040】

走行制御用モータドライバ５４０は、インホイールモータ１４ａ，１４ｂに対して、モータ駆動信号をそれぞれ供給することによって、インホイールモータ１４ａ，１４ｂを駆動させる。

【0041】

インホイールモータ１４ａ，１４ｂは、履帯式走行体１０ａの駆動輪１３、履帯式走行体１０ｂの駆動輪１３の内部にそれぞれ設置されており、各駆動輪１３に回転力を伝達する。インホイールモータ１４ａ，１４ｂは、履帯式走行体１０ａ、１０ｂの各駆動輪１３に対して、走行装置１を前進させる正方向の回転、または走行装置１を後退させる負方向の回転を与える。さらに、インホイールモータ１４ａ，１４ｂは、履帯式走行体１０ａ、１０ｂの各駆動輪１３の一方のみを正方向または負方向に回転させて、他方を停止させることによって、走行装置１を信地旋回させる。また、インホイールモータ１４ａ，１４ｂは、履帯式走行体１０ａ、１０ｂの各駆動輪１３の一方を正方向に回転させて、他方を負方向に回転させることによって、走行装置１を超信地旋回させる。

【0042】

姿勢制御用モータドライバ５５０は、姿勢制御用モータ５５５ａ，５５５ｂに対して、モータ駆動信号をそれぞれ供給することによって、姿勢制御用モータ５５５ａ，５５５ｂを駆動させる。姿勢制御用モータ５５５ａ，５５５ｂは、例えば、姿勢制御用モータドライバ５５０からの制御信号に応じて、リンク１９の高さを上下に変更することで、アイドラ１８ａ，１８ｂの高さを調整する。また、姿勢制御用モータ５５５ａ，５５５ｂは、例えば、本体５０の姿勢を制御することによって、走行装置１の転倒を防止する。

【0043】

なお、走行装置１は、ラジコン受信部５０１に受信された動作指示に応じて走行する構成に限られず、自律走行またはライントレース等の技術を用いて走行する構成であってもよい。また、走行装置１は、通信ネットワークを介して送信された動作指示信号を通信Ｉ／Ｆ５０６で受信することで、遠隔地にいるユーザから遠隔操作によって走行する構成であってもよい。また、走行装置１は、操作者の手動遠隔操作の他に、サーバなどの上位システムによって自動的に走行や各種タスクなどの操作を自動的に行う構成とすることもできる。この場合、走行装置１は、ラジコン受信部５０１や通信Ｉ／Ｆ５０６を介して、上位システムからの動作指示信号を受信することができる。

【0044】

図１～図３に例示した走行装置１の寸法は、例えば前後方向の長さ、左右方向の幅、高さ、共に１メートル程度である。

【0045】

＜履帯式走行体の各要素の構成＞
次に図４～図９を参照して、本実施形態に係る履帯式走行体１０の主要な各要素の詳細について説明する。

【0046】

図４は、ゴム製の履帯１１の形状を示す斜視図である。履帯１１の内部側の面には周期的な複数の突起部１１ｂが存在し、後述する駆動輪１３のシャフト１３３と、この突起部１１ｂとによって、履帯１１を回転させることが可能になる。なお図４では突起部１１ｂは履帯１１の内側の面のうち下側にしか図示されていないが、実際には全周にわたって存在する。また、図４では図示が省略されているが、履帯１１の外側の面には、図２を参照して説明したように複数の突起部１１ａが設けられる。

【0047】

なお、本実施形態で用いる「ゴム製」とは、履帯１１の全体が一種類のゴム材料で形成されるものに限られず、複数種のゴム材料を積層構造にしたり、部分ごとに使い分ける構造を含めてよい。例えば、履帯１１の内側の突起部１１ｂや、外側の突起部１１ａに、硬さや弾性が異なる別のゴム材料を適用してもよい。また、一般にＣＲＴ（Campsite Rubber Track）と呼ばれるゴム製履帯も含めてよい。ＣＲＴは、単にゴム製ではなく、アラミド繊維や金属など多くの異なった素材からなる重層的な構造をとる履帯である。ＣＲＴと同様にゴム以外の材料を含む構造も含めてよい。

【0048】

さらに、履帯１１は、例えばエラストマーなど、ゴム以外の弾性材料で形成される構成でもよい。

【0049】

図５は、履帯式走行体１０の駆動輪１３、転輪１５ａ、１５ｂ、及びアイドラ１８ａ、１８ｂの配置を示す図である。本実施形態では、駆動輪１３、転輪１５ａ、１５ｂ、及びアイドラ１８ａ、１８ｂとして機能する各車輪がすべて樹脂製で形成される。ゴム製の履帯１１に対して内部で接する各車輪が樹脂製の部分である。

【0050】

各車輪に用いる樹脂の種類としては、例えば剛性を高めるためにはガラス入りポリカーボネートを用いるのが好ましい。また、摺動性を重視するのであればポリアセタール（ＰＯＭ）などを金属の円盤の外周部に張り付けるなどの構成としてもよい。その他にも、一定以上の剛性であり、３Ｄプリンタでの加工が可能であるＰＡ１２（ポリエアミド１２）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、さらにはＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などの繊維強化樹脂などを適用してもよい。

【0051】

図６は、駆動輪１３の斜視図である。駆動輪１３は、インホイールモータ１４に対して軸方向（Ｙ方向）の両側から円環状の一対のリング部材１３１、１３２を組み付けることで車輪を構成している。すなわち駆動輪１３は一対のリング部材１３１、１３２の外周面が履帯１１と接触する部分であり、具体的には駆動輪１３の一対のリング部材１３１、１３２が樹脂製である。リング部材１３１、１３２の径方向内側にインホイールモータ１４が配置される。リング部材１３１、１３２の中心位置にインホイールモータ１４のモータ軸１４１が配置されて、これによりインホイールモータ１４の回転軸（モータ軸１４１）が駆動輪１３の回転軸となる。

【0052】

また一対のリング部材１３１、１３２の間に金属製の複数のシャフト１３３が配置される。複数のシャフト１３３は軸方向に延在し、リング部材１３１、１３２の周方向に沿って略等間隔で配置され、一対のリング部材１３１、１３２を連結する。複数のシャフト１３３の間隔は、履帯１１の内部側の面の突起部１１ｂのピッチと合うように、隣接する２つのシャフト１３３の間に１つの突起部１１ｂが篏合するように配置される。このようにシャフト１３３を設けることにより、駆動輪１３は履帯１１の突起部１１ｂと篏合しながら回転することによって履帯を駆動させる。しかしながらシャフト１３３は車輪の外周部のように履帯１１の内周面には接触せず、履帯１１を押し付けているわけではない。

【0053】

シャフト１３３は、駆動輪１３のうち突起部１１ｂを介して履帯１１に駆動力を伝達する部分であり、履帯１１から最も大きい反力を受ける部分である。このため本実施形態では、シャフト１３３を金属製とすることにより、耐荷重性や耐摩耗性を向上させることができ、駆動輪１３を長寿命化できるよう構成されている。

【0054】

図７は、転輪１５ａ、１５ｂの斜視図である。転輪１５ａ、１５ｂの回転軸（転輪軸１５１ａ，１５１ｂ）の軸方向の両側には円板状の一対の円板部材１５２、１５３が対向配置されている。転輪１５ａ、１５ｂは、一対の円板部材１５２、１５３を、円形状の中心にて軸１５１ａ、１５１ｂを貫通させることで車輪を構成している。すなわち転輪１５ａ、１５ｂの一対の円板部材１５２、１５３の外周面が履帯１１と接触する部分であり、具体的には転輪１５ａ、１５ｂのうち一対の円板部材１５２、１５３が樹脂製である。

【0055】

また、本実施形態では、転輪１５ａ、１５ｂは、内部に軸１５１ａ、１５１ｂを受けるベアリングを配置する構成としている。そのため軸で保持している一対の円板部材１５２、１５３は自由に回転することが可能となり、当接した履帯１１に連れ回ることで自由に回転する。なお図７の例では、内部の防水を果たすために軸まわりにカバー１５４を設けているが、この代わりに軸を円板部材１５２、１５３と一体化して軸も回転する構成としてもよい。

【0056】

なお、履帯式走行体１０は、少なくとも２つの転輪１５ａ、１５ｂを備え、これらの２つの転輪１５ａ、１５ｂとその上方に配置される駆動輪１３とによって側面視において略二等辺三角形状に配置される構成であればよく、２つの転輪１５ａ、１５ｂの間や、駆動輪１３と各転輪との間に別の転輪を設け、３つ以上の転輪を備える構成でもよい。

【0057】

図８は、アイドラ（補助輪）１８ａ、１８ｂの斜視図である。本実施形態では、アイドラ１８ａ、１８ｂは、転輪１５ａ、１５ｂと同様に内部に軸（アイドラ軸１８１ａ，１８１ｂ）を受けるベアリングを配置する構成としている。

【0058】

アイドラ１８ａ、１８ｂの回転軸（アイドラ軸１８１ａ，１８１ｂ）の軸方向の両側には円板状の一対の円板部材１８２、１８３が対向配置されている。アイドラ１８ａ、１８ｂは、一対の円板部材１８２、１８３を、円形状の中心にて軸１８１ａ，１８１ｂを貫通させることで車輪を構成している。すなわちアイドラ１８ａ、１８ｂは一対の円板部材１８２、１８３の外周面が履帯１１と接触する部分であり、具体的にはアイドラ１８ａ、１８ｂのうち一対の円板部材１８２、１８３が樹脂製である。

【0059】

なお、履帯式走行体１０は、２つのアイドラ１８ａ、１８ｂを備える構成に限られず、アイドラを１つまたは３つ以上備える構成でもよいし、アイドラを備えない構成でもよい。

【0060】

なお図５～図８では車輪全体を樹脂製としているが、本実施形態の目的はゴム製履帯１１との摺動性向上であるので、図９のように金属製の車輪１００と、樹脂製の外周部（カバー１０４）との組み合わせとしても問題ない。図９は、変形例に係る車輪１００の一例を示す斜視図である。

【0061】

図９に示す車輪１００は一対の円板状部材１０１、１０２を有するが、これらの円板状部材１０１、１０２は、図５～図８に示した駆動輪１３のリング部材１３１、１３２や、転輪１５ａ、１５ｂの円板部材１５２、１５３や、アイドラ１８ａ、１８ｂの円板部材１８２、１８３と置き換えることができるものである。

【0062】

図９に示すように、円板状部材１０１、１０２は、金属製の円板部１０３の外周部に、樹脂製のカバー１０４を取り付け、両者をボルト等で締結することで一体化する。この構成でも、車輪１００が履帯１１と接触する円板状部材１０１、１０２の外周面を樹脂製にできるので、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0063】

なお、図９に示す構造は、車輪の中央側が金属製であり、外周部分が樹脂製である構造の一例であって、他の構造でもよい。例えばカバー１０４の代わりに樹脂製の円環状部材を用いる構造でもよい。この場合、円環状部材の内径と、金属製の円板部１０３の外径とが略同一であり、円板部１０３の径方向外側に円環状部材を篏合させることによって、一体的な車輪を形成することができる。

【0064】

次に本実施形態に係る履帯式走行体１０の効果を説明する。本実施形態の履帯式走行体１０は、ゴム製の履帯１１と、履帯１１に駆動力を与える駆動輪１３と、駆動輪１３の下方に配置された二つの転輪１５ａ、１５ｂと、を備える。履帯１１は、駆動輪１３と転輪１５ａ、１５ｂとの間に掛け回される。

【0065】

このような構成の履帯式走行体１０では、インホイールモータ１４の回転によって駆動輪１３を通してゴム製の履帯１１を回転させ、下部両端に設けられた転輪１５ａ、１５ｂと下部中央に設けられたアイドラ１８ａ、１８ｂ（補助輪）は履帯１１が押し付けられた状態で、モータ回転時は履帯１１に対して連れまわる構成となる。従来は、これらの履帯１１に接触させる部品である駆動輪１３、転輪１５ａ、１５ｂ、アイドラ１８ａ、１８ｂの強度の確保を目的として、これらの車輪にアルミやステンレスなどの金属を用いることが一般的に考えられる。しかしながらゴム製である履帯１１を押し付けて連れまわす構成であるため、動力伝達時に金属製の各車輪から履帯１１に付与される摩擦抵抗などの負荷によりエネルギロスが生じる虞がある。また、履帯１１と各車輪との間で異音が生じる場合がある。従来、これらの問題の対策としてはシリコンスプレーなどの潤滑剤を両者の間に塗布して摺動抵抗を減らすことで改善が図られている。しかしながら、時間の経過により潤滑剤が不足することで再発するという問題がある。また、潤滑剤が不足するたびに再度塗布する必要があるので、メンテナンス作業の負担が増えるという問題もある。

【0066】

さらに、本実施形態の履帯式走行体１０は、駆動輪１３の駆動軸（すなわちインホイールモータ１４のモータ軸１４１）に接続され、駆動輪１３と転輪１５ａ、１５ｂに掛け回された履帯１１に駆動輪１３を押し当てることによって履帯１１にテンションを与えるテンショナ２５を備える。この構成の場合、従来のテンショナ２５を備えない構成と比較して履帯１１の張力が相対的に大きくなる。このため、履帯１１と駆動輪１３、転輪１５ａ、１５ｂ、アイドラ１８ａ、１８ｂとの接触部分における抵抗も相対的に大きくなるため、上述のエネルギロスや異音の問題が特に顕著になると考えられる。

【0067】

そこで本実施形態では、転輪１５ａ、１５ｂとして使用する車輪（円板部材１５２、１５３）のうち少なくとも履帯１１に接触する外周部分を樹脂製とする。この構成により、転輪１５ａ、１５ｂの履帯１１との摺動性を高めることができる。転輪１５ａ、１５ｂの摺動性が高まると、履帯１１に対して転輪１５ａ、１５ｂが滑りやすく空転しやすくできる。これにより、駆動輪１３によって履帯１１が駆動し、履帯１１が転輪１５ａ、１５ｂを連れまわす際に、履帯１１が転輪１５ａ、１５ｂから受ける摩擦抵抗を低減できるので、動力伝達のエネルギロスも低減でき、走行時のエネルギ効率を改善することができる。また、走行時の異音の発生も抑制できる。さらに、金属車輪の場合のように潤滑剤の塗布などの作業が不要となるので、メンテナンス性も向上できる。

【0068】

また、本実施形態の履帯式走行体１０では、駆動輪１３として使用する車輪（リング部材１３１、１３２）のうち少なくとも履帯１１に接触する外周部分を樹脂製とする。この構成によっても、転輪１５ａ、１５ｂを樹脂製とすることと同様の理由で、走行時のエネルギ効率をさらに改善することができ、また、走行時の異音の発生もさらに抑制できる。

【0069】

また、本実施形態の履帯式走行体１０では、アイドラ１８ａ、１８ｂとして使用する車輪（円板部材１８２、１８３）のうち少なくとも履帯１１に接触する外周部分を樹脂製とする。この構成によっても、転輪１５ａ、１５ｂを樹脂製とすることと同様の理由で、走行時のエネルギ効率をより一層改善することができ、また、走行時の異音の発生もより一層抑制できる。

【0070】

また、駆動輪１３、転輪１５ａ、１５ｂ、及びアイドラ１８ａ、１８ｂを樹脂製とすることにより、履帯式走行体１０の全体の重量の軽量化につながるため、走行時の消費電力が下がることによってバッテリ稼働時間を増加させることができる。これにより、バッテリの充電頻度を低減できるので、メンテナンス性をさらに向上できる。なお、この点の効果は、特に駆動輪１３、転輪１５ａ、１５ｂ、及びアイドラ１８ａ、１８ｂの車輪の全体が樹脂製である場合に、軽量化が促進されるため特に顕著となる。

【0071】

一方、図９に示す変形例のように、駆動輪１３、転輪１５ａ、１５ｂ、及びアイドラ１８ａ、１８ｂの車輪の外周部分が樹脂製であり、外周部分より回転中心側の部分が金属製である構成としてもよい。そしてこの構成の場合にも、車輪の一部を樹脂製とするので、従来の金属製車輪と比較して上述の軽量化やバッテリ稼働時間増加などの効果を奏することができる。

【0072】

なお、本実施形態のように車輪の全体を樹脂製とする構成（構成１）と、変形例のように車輪の外周部分のみを樹脂製とする構成（構成２）とを比較すると、構成１のほうが軽量化やバッテリ稼働時間増加の効果に優れる。一方、構成２は、車輪の中心側が金属製であるので、構成１に比べて車輪の剛性に優れ、これにより車輪の長寿命化という利点がある。したがって、履帯式走行体１０の使用環境に応じて、構成１と構成２のそれぞれの利点を考慮して適宜選択して適用すればよい。

【0073】

なお、本実施形態では、履帯１１と接触するすべての車輪、すなわち駆動輪１３、転輪１５ａ、１５ｂ、及びアイドラ１８ａ、１８ｂのすべて、より詳細には、駆動輪１３のリング部材１３１、１３２と、転輪１５ａ、１５ｂの円板部材１５２、１５３と、アイドラ１８ａ、１８ｂの円板部材１８２、１８３を樹脂製とする構成を例示したが、これらの要素のうち少なくとも一部が樹脂製であってもよい。樹脂製にする優先度としては、転輪１５ａ、１５ｂ→駆動輪１３→アイドラ１８ａ、１８ｂの順が好ましい。この理由は、転輪１５ａ、１５ｂは外周面のうち履帯１１と接触する部分の割合が最も大きいので、上述の走行時のエネルギ効率改善や、走行時の異音の発生抑制の効果に最も影響が強いためである。一方、アイドラ１８ａ、１８ｂは外周面のうち履帯１１と接触する部分の割合が最も小さいので、上述の効果に最も影響が少ない。

【0074】

図１０は、本実施形態において車輪を樹脂製にすることの効果を説明する図である。本実施形態に係る樹脂製の車輪を有する履帯式走行体１０を備える走行装置１（図１０には「樹脂車輪」と表記）と、比較例として履帯式走行体の車輪を金属製とした走行装置（図１０には「現行」と表記）との電力消費量を比較した。

【0075】

図１０の横軸は走行装置１の走行距離（ｍ）を示し、縦軸はバッテリ消費量（ｍＡｈ）を示す。また、図１０では、比較例において金属製車輪と履帯との間に潤滑剤（シリコンスプレー）を塗布する前の結果を白丸（〇）でプロットし、潤滑剤を塗布した後の結果を白三角（△）でプロットした。同様に、本実施形態において樹脂車輪と履帯との間に潤滑剤を塗布する前の結果を黒丸（●）でプロットし、潤滑剤を塗布した後の結果を黒三角（▲）でプロットした。

【0076】

さらに、上記の４種類の結果のプロットに基づき各結果の近似直線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを算出して図１０に図示した。各近似直線の式は「ｙ＝ａｘ＋ｂ」の形で表現しており、ｘは横軸の走行距離（ｍ）に対応し、ｙは縦軸のバッテリ容量（ｍＡｈ）に対応する。ａは各直線の傾きを示し、ｂはｙ切片を示す。図１０では、走行距離ｘに対してのバッテリ消費量ｙを測定しているので、近似直線Ａ～Ｄの傾きａの大きさが、各結果のエネルギ効率を表している。

【0077】

図１０の近似直線Ａ、Ｂに示すように、比較例の金属製車輪では潤滑剤の塗布によって消費電力が低下することが確認された。図１０の測定結果においては塗布の前後で近似直線Ａ、Ｂのそれぞれの傾きａの大きさが４．２４８４から３．９０９２に変化し、エネルギ効率が約８％向上した。また比較例では、潤滑剤を塗布する前の状態では走行時に履帯と車輪との間で異音が発生する事象が確認されたが、潤滑剤塗布により走行時の異音は消滅することが確認された。

【0078】

一方、図１０の近似直線Ｃ、Ｄに示すように、本実施形態の樹脂車輪では潤滑剤の塗布前後において共に消費電力が比較例よりも低下することが確認された。図１０の測定結果においては塗布の前後で近似直線Ｃ、Ｄのそれぞれの傾きａの大きさは３．５５７及び３．６１５６であり、エネルギ効率は潤滑剤の塗布前では比較例に対して約１６．７％高く、塗布後では比較例に対して約７．５％高い。この理由は、本実施形態では車輪が金属製から樹脂製になったことで、履帯１１と車輪の間での異音や摩擦熱によるエネルギロスがなくなったこと、およびクローラユニット（履帯式走行体）が軽量化されたこと、などによる効果と考えられる。なお本測定では走行装置１全体の質量は、比較例の金属車輪品では７１．８ｋｇ、実施形態の樹脂車輪品では６０．６ｋｇであった。

【0079】

また、図１０の測定結果においては塗布の前後で近似直線Ｃ、Ｄのそれぞれの傾きａの大きさが３．５５７から３．６１５６とほとんど変化せず、エネルギ効率に係る潤滑剤による影響は比較例より少ないことが確認された。これらの結果により、本実施形態では、比較例の金属車輪を用いた構成では経時で必要としていた潤滑剤の塗布などのメンテナンス作業を不要にできるか、または、作業頻度を低減できるので、メンテナンス作業の負荷を軽減できるといえる。

【0080】

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

【0081】

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 弾性材料で形成される履帯と、
前記履帯に駆動力を与える駆動輪と、
前記駆動輪の下方に配置された少なくとも二つの転輪と、
前記駆動輪と前記転輪に掛け回された前記履帯に前記駆動輪を押し当てることによって前記履帯にテンションを与えるテンショナと、
を備え、
前記転輪として使用する車輪のうち少なくとも前記履帯に接触する外周部分が樹脂製である、
履帯式走行体。
＜２＞ 前記駆動輪として使用する車輪のうち少なくとも前記履帯に接触する外周部分が樹脂製である、
前記＜１＞に記載の履帯式走行体。
＜３＞ 前記二つの転輪の間に設けられ、前記履帯と従動して回転する補助輪を備え、
前記補助輪として使用する車輪のうち少なくとも前記履帯に接触する外周部分が樹脂製である、
前記＜１＞または＜２＞に記載の履帯式走行体。
＜４＞ 前記車輪の全体が樹脂製である、
前記＜１＞～＜３＞のいずれか一項に記載の履帯式走行体。
＜５＞ 前記車輪の前記外周部分が樹脂製であり、前記外周部分より回転中心側の部分が金属製である、
前記＜１＞～＜３＞のいずれか一項に記載の履帯式走行体。
＜６＞ 前記駆動輪として利用する前記車輪は、
回転軸の両側に対向配置される一対の円板と、
前記一対の円板の周方向に沿って配置され、前記一対の円板を連結する金属製の複数のシャフトと、
を有し、
前記一対の円板の少なくとも前記外周部分が樹脂製である、
前記＜１＞～＜５＞のいずれか一項に記載の履帯式走行体。
＜７＞ 前記履帯はゴム製である、
前記＜１＞～＜６＞のいずれか一項に記載の履帯式走行体。
＜８＞ 前記＜１＞～＜７＞のいずれか一項に記載の履帯式走行体と、
少なくとも二つの前記履帯式走行体を支持する本体と、
を備える走行装置。

【符号の説明】

【0082】

１ 走行装置
５０ 本体
１０、１０ａ、１０ｂ 履帯式走行体
１１ 履帯
１３ 駆動輪
１３１、１３２ リング部材
１３３ シャフト
１５ａ、１５ｂ 転輪
１５２、１５３ 円板部材
１８ａ、１８ｂ アイドラ（補助輪）
１８２、１８３ 円板部材
２５ テンショナ

【先行技術文献】

【特許文献】

【0083】

【特許文献1】特開２０２１－１１６０６１号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】