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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-06
(45)【発行日】2022-06-14
(54)【発明の名称】車輪モジュールおよび移動機構
(51)【国際特許分類】
B60K 7/00 20060101AFI20220607BHJP
B60B 33/00 20060101ALI20220607BHJP
F16C 17/02 20060101ALI20220607BHJP
F16H 1/28 20060101ALI20220607BHJP
H02K 7/116 20060101ALI20220607BHJP
【ＦＩ】
B60K7/00
B60B33/00 504Z
F16C17/02 Z
F16H1/28
H02K7/116
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2018014048
(22)【出願日】2018-01-30
(65)【公開番号】P2019131009
(43)【公開日】2019-08-08
【審査請求日】2021-01-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001771
【氏名又は名称】特許業務法人虎ノ門知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】古崎 浩幸
(72)【発明者】
【氏名】土屋 英彦
【審査官】渡邊 義之
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－３０７９１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１７９６７０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平９－１０９６９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１０４５３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０１４４２３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｋ ７／００
Ｂ６０Ｂ ３３／００
Ｆ１６Ｈ １／２８－ １／４８
Ｈ０２Ｋ ７／１１６
Ｆ１６Ｃ １７／０２
Ｆ１６Ｃ ３５／０７７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータ部で発生した回転を減速させる歯車機構と、前記モータ部が収容される第１収容部と前記歯車機構が収容される第２収容部とを区画する第１壁部と、
前記第１壁部と向かい合うように設けられ、前記第２収容部を形成する第２壁部と、
を備え、
前記歯車機構の歯車の回転軸は、前記回転軸の軸方向に沿って形成された中空部を備え、
前記第１壁部は、前記回転軸を支持し、底部が閉塞された有底状の第１支持部を備え、
前記第２壁部は、前記中空部に連通する孔を備える
車輪モジュール。
【請求項2】
前記第２壁部は、前記回転軸を支持し、前記孔が形成された有底状の第２支持部を備える請求項１に記載の車輪モジュール。
【請求項3】
前記歯車機構は、太陽歯車と、複数の遊星歯車と、前記複数の遊星歯車を囲むように配置された内歯車とを有する遊星歯車機構であり、タイヤが取り付けられるホイールと、
前記ホイールよりも径方向内側に設けられ、前記遊星歯車機構の前記内歯車とともに回転する回転部材と、
前記回転部材を回転可能に支持するとともに、前記孔を塞ぐ回転軸受部と、を備える
請求項１または２に記載の車輪モジュール。
【請求項4】
前記回転軸は、焼結含油軸受を介して前記第１支持部および第２支持部によって支持される請求項１から３のいずれか一つに記載の車輪モジュール。
【請求項5】
タイヤが取り付けられるホイールと、
前記ホイールよりも径方向内側に設けられ、前記歯車機構の歯車とともに回転する回転部材を備え、
前記回転部材は、
前記第２壁部よりも径方向内側に設けられ、外部から前記第２収容部に油を供給する供給部と、
前記第２壁部よりも径方向外側に設けられ、前記第２収容部に前記油が供給された場合に、前記第２収容部内に存在する空気を外部に排出する排出部と、を備える
請求項１から４のいずれか一つに記載の車輪モジュール。
【請求項6】
前記排出部を開閉する開閉部を備える請求項５に記載の車輪モジュール。
【請求項7】
前記回転部材は、前記供給部および前記排出部を同一面に備える請求項５または６に記載の車輪モジュール。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか一つに記載の車輪モジュール、を備える移動機構。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車輪モジュールおよび移動機構に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、減速機構を有する車輪モジュールにおいて、電動モータと減速機構との間に端板を設け、端板によってモータ収容部と減速機構収容部とを区画することが知られている（例えば、特許文献１参照）。これにより、減速機構収容部からモータ収容部へ潤滑油・グリースが流出することが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－７６７７５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、上記技術では減速機構を組み立てる際に、端板と減速機構との間に存在する空気が抵抗となり、車輪モジュールの組み立てが困難となるおそれがある。
【0005】
本発明は、上記を課題の一例とするものであり、組み立てを容易にする車輪モジュールおよび移動機構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モジュールは、モータ部で発生した回転を減速させる歯車機構と、前記モータ部が収容される第１収容部と前記歯車機構が収容される第２収容部とを区画する第１壁部と、前記第１壁部と向かい合うように設けられ、前記第２収容部を形成する第２壁部と、を備え、前記歯車機構の歯車の回転軸は、前記回転軸の軸方向に沿って形成された中空部を備え、前記第１壁部は、前記回転軸を支持し、底部が閉塞された有底状の第１支持部を備え、前記第２壁部は、前記中空部に連通する孔を備える。
【0007】
本発明の一態様によれば、組み立てを容易にする車輪モジュールおよび移動機構を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、実施形態に係る車輪モジュールおよび移動機構について説明する。なお、以下の説明で参照する各図面において、各要素の寸法の関係や比率等は実物と異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一の役割を果たす構成要素には同一の符号が付されている。
【0010】
台車１００は、図１に示すように、荷台１１０と、取っ手１２０と、車輪モジュール２００とを有する。図１は、実施形態に係る車輪モジュール２００を備えた台車１００の外観を示す斜視図である。荷台１１０は、機体を構成する。
【0011】
荷台１１０は、厚板状に形成された部材であり、表面に荷物が載せられる。取っ手１２０は、利用者が台車１００を移動する際に把持するための湾曲した棒状の部材であり、荷台１１０の上面に取り付けられている。車輪モジュール２００は、図示していない電源から供給される駆動電流によって回転する車輪であり、荷台１１０の裏面に取り付けられている。
【0012】
車輪モジュール２００は、台車１００の移動機構として用いられる。例えば、車輪モジュール２００は、利用者が荷台１１０に荷物を載せて運搬する際の補助用に駆動されたり、台車１００が他の台車１００に追従して自走する機能を有する場合に、他の台車１００との間の距離に応じて駆動されたりする。なお、車輪モジュール２００は、台車１００に前輪として備えられてもよいし、中輪として備えられてもよいし、後輪として備えられてもよいし、前輪・中輪・後輪のいずれか２以上の組み合わせとして備えられてもよい。例えば、６輪の台車とした場合、旋回性能が高くなるが、４輪等、備えられる車輪の数は限定されない。
【0013】
また、車輪モジュール２００は、例えば、運送・搬送用ロボットや、清掃用ロボット等の所謂サービスロボットの移動機構として用いることもできる。
【0014】
車輪モジュール２００は、図２～図５に示すように、接続部材２１０と、車輪部２２０とを有する。図２は、車輪モジュール２００の外観を示す斜視図である。図３は、車輪モジュール２００の外観を示す斜視図である。図４は、図３の車輪モジュール２００の一部を分解した分解図である。図５は、軸方向に沿った車輪モジュール２００の断面図である。なお、図３および図４では、タイヤ１０を省略している。なお、車輪モジュール２００は、車輪部２２０のみで構成されてもよい。
【0015】
本実施形態では、車輪モジュール２００は、台車１００が有する荷台１１０の裏面における端部付近に取り付けられ、車輪部２２０が支持部材４１ｂの外側に配置される場合の例を説明する。このため、以下の説明では、車輪モジュール２００の回転軸の軸方向（以下、「軸方向」と称する。）において、台車１００の内側に近い側を「奥側」と称し、台車１００の外側に近い側を「手前側」と称する。また、鉛直方向を「下方」と称し、鉛直方向とは反対方向を「上方」と称する。また、車輪モジュール２００のホイール１１における径方向の外側を、「径方向外側」と称し、径方向の内側を「径方向内側」と称する場合がある。
【0016】
接続部材２１０は、台車１００における荷台１１０の裏面に取り付けられ、車輪部２２０を支持する。接続部材２１０は、軸方向から見た場合に略Ｌ字状に形成される。接続部材２１０は、固定部１と、支柱部２と、第１保持部３と、第２保持部４とを有する。固定部１、支柱部２、および第１保持部３は、一体的に形成される。なお、固定部１、支柱部２、および第１保持部３は、別体として形成されてもよい。固定部１は、厚板状に形成され、荷台１１０の裏面に取り付けられる。支柱部２は、固定部１の奥側の端部から下方に延びている。
【0017】
第１保持部３は、支柱部２の下端に設けられ、軸方向および支柱部２の延伸方向に対して直交する方向に延びている。第１保持部３の下面には、第１挟持部３ａと、第１給電線保持部３ｂとが形成される。
【0018】
第１挟持部３ａは、上方に向けて窪んだ半円弧状に形成され、軸方向に沿って形成される。第１挟持部３ａは、車輪部２２０の支持部材４１ｂを挟持するように形成される。第１給電線保持部３ｂは、上方に向けて窪んだ半円弧状に形成され、軸方向に沿って形成される。第１給電線保持部３ｂは、車輪部２２０に駆動電流を供給する給電線２２１を保持するように形成される。なお、第１挟持部３ａは、支持部材４１ｂを挟持できればよく、上記形状に限定されない。また、第１給電線保持部３ｂは、給電線２２１を保持できればよく、上記形状に限定されない。
【0019】
第２保持部４は、第１保持部３の下方に配置される。第２保持部４は、第１保持部３と同様に、軸方向および支柱部２の延伸方向に対して直交する方向に延びている。第２保持部４の上面には、第２挟持部４ａと、第２給電線保持部４ｂとが形成される。
【0020】
第２挟持部４ａは、下方に向けて窪んだ半円弧状に形成され、軸方向に沿って形成される。第２挟持部４ａは、支持部材４１ｂを挟持するように形成される。第２給電線保持部４ｂは、下方に向けて窪んだ半円弧状に形成され、軸方向に沿って形成される。第２給電線保持部４ｂは、給電線２２１を保持するように形成される。なお、第２挟持部４ａは、支持部材４１ｂを挟持できればよく、上記形状に限定されない。また、第２給電線保持部４ｂは、給電線２２１を保持できればよく、上記形状に限定されない。
【0021】
第２保持部４は、第１挟持部３ａおよび第２挟持部４ａによって支持部材４１ｂを挟んだ状態で、例えば、ネジ８０などにより、第１保持部３に取り付けられる。これにより、支持部材４１ｂが、接続部材２１０によって挟持され、車輪部２２０が荷台１１０に取り付けられ、固定される。
【0022】
なお、接続部材２１０は、例えば、３つ以上の保持部によって支持部材４１ｂを挟持して車輪モジュール２００を荷台１１０に取り付けてもよい。
【0023】
車輪部２２０は、図示していない電源から給電線２２１によって駆動電流が供給されることで、車輪部２２０が回転軸を中心に回転する。
【0024】
車輪部２２０は、タイヤ１０と、ホイール１１と、駆動部１２と、制動部１３とを有する。
【0025】
タイヤ１０は、ゴム等で形成された弾力性を有する円筒状の部材である。ここで、例えば、タイヤ１０の直径は１００～３００ｍｍである。ホイール１１は、円筒状に形成され、外周側にタイヤ１０が取り付けられる。
【0026】
駆動部１２は、ホイール１１の内側、具体的には、ホイール１１よりも径方向内側に配置されており、給電線２２１を介して供給される電流によって駆動されて、回転軸を中心にホイール１１を回転させる。駆動部１２は、ステータ１５と、ロータ１６と、回転シャフト１７と、遊星歯車機構１８と、筐体１９とを有する。
【0027】
ステータ１５とロータ１６とはインナーロータ型のモータを構成しており、駆動電流によって、回転軸を中心にロータ１６が回転する。ロータ１６の回転によって発生した回転力は、回転シャフト１７及び遊星歯車機構１８を介してホイール１１に伝達される。これにより、ホイール１１とともにタイヤ１０が回転する。
【0028】
ステータ１５は、駆動電流によって、回転軸を中心にロータ１６を回転させる。具体的には、ステータ１５は、中空の円筒状に形成されたステータ基部の内周面に複数の突極が周方向に並べて配置された構成を有しており、各突極にコイルが巻回されている。
【0029】
ロータ１６は、ステータ１５よりも径方向内側に配置されており、ステータ１５に対して回転軸を中心に回転することで、ホイール１１を回転させる。具体的には、ロータ１６は、円柱状に形成された基部の外周面に沿って複数の磁石が周方向に並べて配置された構成を有しており、各磁石が、ステータ１５の各コイルと対向するように配置されている。これにより、ロータ１６は、ステータ１５のコイルに駆動電流が流れた際にコイルに発生する電磁力によって、回転軸を中心に回転する。
【0030】
回転シャフト１７は、軸心が回転軸と一致するように配置され、ロータ１６の中心を貫通した状態で、ロータ１６に固定されている。ここで、回転シャフト１７は、ロータ１６よりも奥側に配置されたベアリング６０と、ロータ１６よりも手前側に配置されたベアリング６１とを介して、筐体１９の第２固定部材４２によって回転自在に支持されている。これにより、回転シャフト１７は、ロータ１６の回転に応じて、回転軸を中心に回転する。
【0031】
【0032】
遊星歯車１８ｂは、回転軸１８ｄと結合し、一体化している。また、遊星歯車１８ｂは、太陽歯車１８ａに噛合し、回転軸１８ｄとともに、回転軸１８ｄを中心に回転する。また、内歯車１８ｃは、３つの遊星歯車１８ｂに噛合する。図５に戻り、太陽歯車１８ａは、回転シャフト１７における手前側の端部に形成される。遊星歯車１８ｂの一方の端部は、第１軸受部２０ａの端部を介して筐体１９の第２固定部材４２に回転自在に支持される。また、遊星歯車機構１８の他方の端部は、第２軸受部２０ｂの端部を介して筐体１９の第３固定部材４３に回転自在に支持される。なお、遊星歯車１８ｂの回転軸１８ｄ、および回転軸１８ｄの支持機構の詳細については、後述する。軸受部２０ａ、２０ｂは、焼結含油軸受である。
【0033】
内歯車１８ｃは、筐体１９の第１回転部材３１に、ネジ（不図示）などによって固定されている。
【0034】
これにより、ロータ１６の回転に応じて回転シャフト１７が回転すると、回転シャフト１７に形成されている太陽歯車１８ａと噛合している３つの遊星歯車１８ｂがそれぞれ回転する。そして、内歯車１８ｃは第１回転部材３１にネジなどにて固定されていることから、３つの遊星歯車１８ｂが回転することで、各遊星歯車１８ｂに噛合している内歯車１８ｃが回転する。そして、内歯車１８ｃの回転とともに、ホイール１１およびタイヤ１０が回転する。この結果、ロータ１６の回転によって発生した回転出力は、減速比に反比例し、回転速度を減じ、減速比に比例して増加されたトルクをホイール１１およびタイヤ１０に伝達することになる。
【0035】
筐体１９は、回転部材３０と、固定部材４０とを有する。筐体１９は、ホイール１１の内側に配置され、制動部１３、ステータ１５、ロータ１６、回転シャフト１７および遊星歯車機構１８を収容する。
【0036】
回転部材３０は、第１回転部材３１と、第２回転部材３２とを有する。第１回転部材３１は、手前側に底部３１ａを有し、奥側に開口を有する有底円筒状に形成される。第１回転部材３１は、ネジ８１などによって、ホイール１１に取り付けられる。第１回転部材３１は、ベアリング６２を介して第３固定部材４３に回転自在に支持される。
【0037】
第１回転部材３１の底部３１ａには、奥側へ向けて突出する凸部３１ｂが形成される。凸部３１ｂは、回転シャフト１７と向かい合うように形成される。凸部３１ｂは、第３固定部材４３に形成される孔４３ｃに挿入される。凸部３１ｂには、遊星歯車機構１８に潤滑油・グリースを供給するための供給孔３１ｃが形成される。供給孔３１ｃには、グリースニップル３３が設けられる。供給孔３１ｃおよびグリースニップル３３は、供給部を構成する。
【0038】
また、第１回転部材３１の底部３１ａには、図７に示すように、供給孔３１ｃよりも径方向外側に、排出孔３１ｄが形成される。排出孔３１ｄには、排出孔３１ｄを開閉するボルト３４が設けられる。ボルト３４は、排出孔３１ｄに脱着可能である。図７は、ボルト３４を含む軸方向に沿った車輪モジュール２００の一部を示す断面図である。排出孔３１ｄおよびボルト３４は、排出部を構成する。また、ボルト３４は、排出孔３１ｄを封止する。
【0039】
ボルト３４は、劣化した潤滑油・グリースを排出する場合、および潤滑油・グリースをグリースニップル３３から供給する場合を除いて、排出孔３１ｄに取り付けられ、排出孔３１ｄを塞いでいる。グリースニップル３３を用いて潤滑油・グリースを遊星歯車機構１８に供給する場合には、ボルト３４が排出孔３１ｄから外された状態で、グリースニップル３３から潤滑油・グリースが供給される。これにより、後述する第２収容部４５に存在する空気、および劣化した潤滑油・グリースを排出孔３１ｄから排出しつつ、潤滑油・グリースが遊星歯車機構１８に供給される。
【0040】
図５に戻り、第２回転部材３２は、円筒状に形成される。第２回転部材３２は、軸方向に沿って第１回転部材３１と隣接するように配置され、第１回転部材３１よりも奥側に配置される。第２回転部材３２は、ネジ８２などによって、第１回転部材３１に取り付けられる。第２回転部材３２は、ベアリング６３を介して第１固定部材４１に回転自在に支持される。
【0041】
固定部材４０は、回転部材３０よりも径方向内側に配置される。固定部材４０は、第１固定部材４１と、第２固定部材４２と、第３固定部材４３とを有する。
【0042】
第１固定部材４１、第２固定部材４２および第３固定部材４３は、軸方向に沿って奥側から手前側にかけて第１固定部材４１、第２固定部材４２および第３固定部材４３の順で配置される。固定部材４０は、第１固定部材４１と第２固定部材４２とによって駆動部１２を収容する第１収容部４４を形成する。また、固定部材４０は、第２回転部材３２の一部と第２固定部材４２と第３固定部材４３とによって遊星歯車機構１８を収容する第２収容部４５を形成する。すなわち、第２固定部材４２は、第１収容部４４と第２収容部４５とを区画する。第２固定部材４２は、第１壁部を構成する。第３固定部材４３は、第２壁部を構成する。
【0043】
第１固定部材４１は、奥側に底部４１ａを有し、手前側に開口を有する有底円筒状に形成される。第１固定部材４１の底部４１ａには、軸方向に沿って延びる支持部材４１ｂが形成される。支持部材４１ｂは、底部４１ａから奥側に向けて延びる。なお、支持部材４１ｂは、第１固定部材４１とは別体として設けられてもよい。第１固定部材４１は、固定側部材を構成する。
【0044】
支持部材４１ｂは、円筒状に形成される。奥側の支持部材４１ｂの端部には、キャップ４１ｃが取り付けられる。キャップ４１ｃは奥側に底部を有し、手前側に開口を有する有底円筒状に形成される。支持部材４１ｂにキャップ４１ｃを取り付けることで、支持部材４１ｂの奥側には、制動部１３を収容する第３収容部４６が形成される。
【0045】
また、支持部材４１ｂには、肉厚部４１ｄが形成される。肉厚部４１ｄは、第３収容部４６よりも第１固定部材４１の底部４１ａ側、すなわち手前側に形成され、第３収容部４６を形成する箇所よりも肉厚に形成される。肉厚部４１ｄは、上記した接続部材２１０によって挟持される箇所に形成される。なお、支持部材４１ｂは、接続部材２１０によって挟持される箇所の少なくとも一部に肉厚部４１ｄが形成されればよい。支持部材４１ｂは、肉厚部４１ｄを有することで、強度を高くすることができる。
【0046】
肉厚部４１ｄには、回転シャフト１７が挿入される孔４１ｅが形成される。肉厚部４１ｄは、ベアリング６０を介して回転シャフト１７を回転自在に支持する。
【0047】
第２固定部材４２は、略円形状に形成される。第２固定部材４２は、軸方向に沿って第１固定部材４１に隣接して配置され、第１固定部材４１よりも手前側に配置される。第２固定部材４２は、ネジ８３などによって第１固定部材４１に取り付けられる。
【0048】
第２固定部材４２には、回転シャフト１７が挿入される孔４２ａが形成される。孔４２ａの周囲には、軸方向に沿って奥側に向けて突出する円筒状のベアリング支持部４２ｂが形成される。ベアリング支持部４２ｂの内周壁と、回転シャフト１７の外周壁との間には、ベアリング６１が配置される。
【0049】
第２固定部材４２の手前側の面、すなわち、遊星歯車１８ｂと向かい合う面には、軸方向に沿って奥側に窪んだ第１支持部４２ｃが形成される。第１支持部４２ｃは、底部４２ｇが閉塞された有底状に形成される。第１支持部４２ｃには、第１軸受部２０ａを介して遊星歯車１８ｂと一体の回転軸１８ｄが挿入される。第１支持部４２ｃは、第１軸受部２０ａを介して遊星歯車１８ｂの回転軸１８ｄを支持する。第１支持部４２ｃは、遊星歯車１８ｂに合わせて、３箇所形成される。なお、本実施形態において、遊星歯車１８ｂは３か所形成されているが、車輪モジュール２００は、１以上の遊星歯車を備えていればよい。第２固定部材４２は、遊星歯車１８ｂを回転自在に支持する。なお、第１支持部４２ｃの詳細については、後述する。
【0050】
第３固定部材４３は、ベースプレート４３ａと、連結部４３ｂとを有する。第３固定部材４３は、第２固定部材４２と向かい合うように配置される。具体的には、第３固定部材４３は、ベースプレート４３ａが、遊星歯車機構１８の遊星歯車１８ｂを挟んで第２固定部材４２と向かい合うように配置される。
【0051】
ベースプレート４３ａには、第１回転部材３１の凸部３１ｂが挿入される孔４３ｃが形成される。孔４３ｃの周囲には、軸方向に沿って手前側に突出する円筒状のベアリング支持部４３ｄが形成される。ベアリング支持部４３ｄの外周壁と、第１回転部材３１の底部３１ａの内周壁との間には、ベアリング６２が配置される。
【0052】
また、ベースプレート４３ａには、奥側の面、すなわち、遊星歯車１８ｂと向かい合う面に、軸方向に沿って手前側に窪んだ第２支持部４３ｅが形成される。第２支持部４３ｅは、有底状に形成される。第２支持部４３ｅには、第２軸受部２０ｂを介して遊星歯車１８ｂの回転軸１８ｄが挿入される。第２支持部４３ｅは、遊星歯車１８ｂに合わせて、３箇所形成される。第２支持部４３ｅの底部４３ｆには、軸方向に沿って貫通する孔４３ｇが形成される。なお、第２支持部４３ｅの詳細については、後述する。
【0053】
連結部４３ｂは、隣り合う遊星歯車１８ｂの間を、ベースプレート４３ａから奥側に向けて突出する。連結部４３ｂは、ネジ８４（図７参照）などによって第２固定部材４２に取り付けられる。なお、連結部４３ｂは、遊星歯車機構１８の内歯車１８ｃよりも径方向内側に配置され、内歯車１８ｃとは接触しない。第３固定部材４３は、遊星歯車１８ｂを回転自在に支持する。
【0054】
制動部１３は、第３収容部４６に収容され、回転シャフト１７を減速させるための制動力を発生させる。
【0055】
ここで、遊星歯車機構１８の遊星歯車１８ｂの支持構造、第２固定部材４２の第１支持部４２ｃおよび第３固定部材４３の第２支持部４３ｅについて、図８を参照し詳しく説明する。図８は、図５における遊星歯車付近を拡大した図である。
【0056】
上記したように、遊星歯車１８ｂの一方の端部は、第１軸受部２０ａを介して第２固定部材４２によって回転自在に支持され、もう一方の端部は、第２軸受部２０ｂを介して第３固定部材４３によって回転自在に支持される。遊星歯車１８ｂの回転軸１８ｄは、軸方向に沿って空洞部１８ｅが形成される。すなわち、遊星歯車１８ｂの回転軸１８ｄは、中空状に形成される。空洞部１８ｅは、中空部を構成する。
【0057】
遊星歯車１８ｂの端面にはワッシャ５２、５３を備え、遊星歯車１８ｂはワッシャ５２、５３を介して第１軸受部２０ａ、および第２軸受部２０ｂの端面と接触保持され、回転軸１８ｄと、第２固定部材４２、および第３固定部材４３との間には隙間が空いている。このような構成により、遊星歯車１８ｂは回転自在に支持される。
【0058】
第１軸受部２０ａは、円筒状に形成され、手前側、すなわち遊星歯車１８ｂ側の端部から第１軸受部２０ａにおける径方向外側に向けて突出する回転防止部２０ｃを有する。回転防止部２０ｃは、図９、図１０に示すように、小判状に形成される。すなわち、回転防止部２０ｃは、２つの直線状の外壁２０ｃ１と、２つの外壁２０ｃ１間を接続する円弧状の外壁２０ｃ２とを有する。図９は、第２固定部材４２と第１軸受部２０ａとを手前側から見た斜視図である。図１０は、図９における分解図である。
【0059】
第２固定部材４２の第１支持部４２ｃは、奥側に向けて段階的に窪むように形成される。これにより、第２固定部材４２には、奥側から順に、第１凹部４２ｄ、第２凹部４２ｅおよび第３凹部４２ｆが形成される。すなわち、第１支持部４２ｃは、第１凹部４２ｄ、第２凹部４２ｅおよび第３凹部４２ｆによって形成される。軸方向に垂直な断面における第１凹部４２ｄの形状は、円形状である。
【0060】
軸方向に垂直な断面における第２凹部４２ｅの形状は、円形状である。第２凹部４２ｅを形成する第１支持部４２ｃの内周壁４２ｅ１の径は、第１凹部４２ｄを形成する第１支持部４２ｃの内周壁４２ｄ１の径よりも大きい。第１支持部４２ｃは、第２凹部４２ｅに、Ｏリング５０を収容する。第２凹部４２ｅは、凹部を構成する。
【0061】
軸方向に垂直な断面における第３凹部４２ｆの形状は、小判状である。すなわち、第３凹部４２ｆは、向かい合う２つの直線状の内壁４２ｆ１と、２つの内壁４２ｆ１間を接続する２つの円弧状の内壁４２ｆ２とによって形成される。なお、円弧状の内壁４２ｆ２の径は、第２凹部４２ｅを形成する内周壁４２ｅ１の径よりも大きい。また、２つの直線状の内壁４２ｆ１間の距離は、第２凹部４２ｅを形成する内周壁４２ｅ１の直径よりも大きい。
【0062】
図８に戻り、第２軸受部２０ｂは、第１軸受部２０ａと同様の構成であり、詳しい説明は省略する。第２軸受部２０ｂは、円筒状に形成され、回転防止部２０ｄを有する。
【0063】
第３固定部材４３のベースプレート４３ａに形成される第２支持部４３ｅは、手前側に向けて段階的に窪むように形成される。これにより、第３固定部材４３には、手前側から順に、第１凹部４３ｈ、第２凹部４３ｉおよび第３凹部４３ｊが形成される。すなわち、第２支持部４３ｅは、第１凹部４３ｈ、第２凹部４３ｉおよび第３凹部４３ｊによって形成される。各凹部４３ｈ～４３ｊの形状については、第２固定部材４２の各凹部４２ｄ～４２ｆと同様の形状であり、詳しい説明は省略する。第２支持部４３ｅは、第２凹部４３ｉに、Ｏリング５１を収容する。第２凹部４３ｉは、凹部を構成する。
【0064】
第３固定部材４３の第２支持部４３ｅの底部４３ｆに形成される孔４３ｇは、遊星歯車１８ｂの回転軸１８ｄの空洞部１８ｅと向かい合うように形成される。孔４３ｇは、空洞部１８ｅと連通する。孔４３ｇの径は、空洞部１８ｅの径よりも小さい。手前側の孔４３ｇの開口は、ベアリング６２によって塞がれている。ベアリング６２は、回転軸受部を構成する。
【0065】
Ｏリング５０、５１は、弾性部材である。Ｏリング５０は、第１支持部４２ｃの第２凹部４２ｅを形成する内周壁４２ｅ１と、第１軸受部２０ａの外周壁２０ａ１との間に形成される隙間に配置され、内周壁４２ｅ１と外周壁２０ａ１とに当接する。
【0066】
これにより、第１支持部４２ｃの第１凹部４２ｄを形成する内周壁４２ｄ１と、第１軸受部２０ａの外周壁２０ａ１との間に隙間が形成される。また、第１支持部４２ｃの第３凹部４２ｆを形成する内壁４２ｆ１（図９参照）、４２ｆ２と、第１軸受部２０ａの回転防止部２０ｃの外壁２０ｃ１（図９参照）、２０ｃ２との間に隙間が形成される。
【0067】
すなわち、Ｏリング５０は、第１支持部４２ｃと第１軸受部２０ａとの間に隙間を生じさせた状態で、内周壁４２ｅ１と外周壁２０ａ１とに当接する。
【0068】
Ｏリング５１は、第２支持部４３ｅの第２凹部４３ｉを形成する内周壁４３ｉ１と、第２軸受部２０ｂの外周壁２０ｂ１との間に形成される隙間に配置され、内周壁４３ｉ１と外周壁２０ｂ１とに当接する。
【0069】
これにより、第２支持部４３ｅの第１凹部４３ｈを形成する内周壁４３ｈ１と、第２軸受部２０ｂの外周壁２０ｂ１との間に隙間が形成される。また、第２支持部４３ｅの第３凹部４３ｊを形成する内壁４３ｊ１と、第２軸受部２０ｂの回転防止部２０ｄの外壁２０ｄ１との間に隙間が形成される。
【0070】
すなわち、Ｏリング５１は、第２支持部４３ｅと第２軸受部２０ｂとの間に隙間を生じさせた状態で、内周壁４３ｉ１と外壁２０ｄ１とに当接する。
【0071】
車輪モジュール２００では、Ｏリング５０、５１が弾性変形することで、遊星歯車１８ｂは、径方向に変位することができる。そのため、車輪モジュール２００は、遊星歯車１８ｂが太陽歯車１８ａおよび内歯車１８ｃに噛み合うことで生じた振動を、Ｏリング５０、５１によって吸収することができる。また、遊星歯車機構１８を組み立てる際に、Ｏリング５０、５１を変形させながら遊星歯車機構１８を組み立てることができるため、組み立ての際の固定部材４２と固定部材４３との間の穴位置精度を高めなくてもよい。
【0072】
次に、遊星歯車機構１８の遊星歯車１８ｂの組み立て手順について説明する。
【0073】
遊星歯車１８ｂを組み立てる場合には、まず、Ｏリング５０を第１軸受部２０ａの外周壁２０ａ１に取り付け、Ｏリング５０を取り付けた第１軸受部２０ａを、第２固定部材４２の第１支持部４２ｃに挿入する。これにより、Ｏリング５０は、第２凹部４２ｅに収容される。
【0074】
次に、Ｏリング５１を第２軸受部２０ｂの外周壁２０ｂ１に取り付け、Ｏリング５１を取り付けた第２軸受部２０ｂを第２支持部４３ｅに挿入する。これにより、Ｏリング５１は、第２凹部４３ｉに収容される。
【0075】
次に、遊星歯車１８ｂに回転軸１８ｄを圧入する。これにより、遊星歯車１８ｂと回転軸１８ｄとが一体化される。そして、第２固定部材４２の第１支持部４２ｃに挿入された第１軸受部２０ａに、回転軸１８ｄを挿入する。このとき、第１凹部４２ｄ内の空気、および潤滑油・グリース等の残留物は、回転軸１８ｄの空洞部１８ｅを通って第１凹部４２ｄから排出される。そのため、第１凹部４２ｄ内で空気、および潤滑油・グリース等の残留物が圧縮されることが抑制され、第１凹部４２ｄ内の空気および潤滑油・グリース等の残留物が圧縮されることによる回転軸１８ｄの挿入抵抗が排除され、遊星歯車１８ｂの組み立てが可能となる。
【0076】
次に、回転軸１８ｄに第２軸受部２０ｂを挿入し、遊星歯車１８ｂを第３固定部材４３に取り付ける。このとき、第１凹部４３ｈ内の空気、および潤滑油・グリース等の残留物は、第２支持部４３ｅの底部４３ｆに形成した孔４３ｇから排出される。そのため、第１凹部４３ｈ内で空気、および潤滑油・グリース等の残留物が圧縮されることが抑制され、第１凹部４３ｈ内の空気、および潤滑油・グリース等の残留物が圧縮されることによる回転軸１８ｄの挿入抵抗が排除され、遊星歯車１８ｂの組み立てが可能となる。
【0077】
車輪モジュール２００は、第１固定部材４１から延びる支持部材４１ｂが接続部材２１０によって挟持され、荷台１１０に固定される。これにより、例えば、荷台１１０の寸法や、荷台１１０への取り付け方法が異なる場合に、車輪モジュール２００の車輪部２２０を変更せずに、接続部材２１０を変更することで車輪モジュール２００を荷台１１０に取り付けることができ、車輪モジュール２００の汎用性を向上させることができる。
【0078】
車輪モジュール２００は、接続部材２１０によって挟持される支持部材４１ｂに制動部１３を収容する。これにより、車輪モジュール２００を小型化することができる。また、制動部１３が収容された支持部材４１ｂを接続部材２１０で挟持することで、車輪モジュール２００を、荷台１１０に取り付けることができるので、組み立て性を向上させることができる。
【0079】
車輪モジュール２００は、接続部材２１０によって挟持される箇所に肉厚部４１ｄを有する。これにより、接続部材２１０によって挟持される支持部材４１ｂの強度を高くすることができ、支持部材４１ｂの変形を抑制することができる。そのため、車輪モジュール２００を荷台１１０に固定することができる。
【0080】
車輪モジュール２００は、第１保持部３および第２保持部４によって支持部材４１ｂを挟持する。これにより、車輪モジュール２００を荷台１１０に容易に取り付けることができ、組み立て性を向上させることができる。
【0081】
車輪モジュール２００は、駆動部１２に電力を供給する給電線２２１を接続部材２１０によって保持する。これにより、給電線２２１がタイヤ１０や、ホイール１１に接触することを抑制することができる。
【0082】
車輪モジュール２００は、駆動部１２を収容する第１収容部４４と、遊星歯車機構１８を収容する第２収容部４５とを第２固定部材４２によって区画する。また、遊星歯車１８ｂの回転軸１８ｄには、軸方向に空洞部１８ｅが形成される。また、第２固定部材４２には、遊星歯車１８ｂの回転軸１８ｄを支持し、底部４２ｇが閉塞された有底状の第１支持部４２ｃが形成される。また、第１固定部材４１と向かい合い、第２収容部４５を形成する第３固定部材４３には、空洞部１８ｅに連通する孔４３ｇが形成される。
【0083】
これにより、潤滑油・グリースが第２収容部４５から第１収容部４４に流出することを抑制することができ、遊星歯車機構１８で潤滑油切れの発生を遅延することができる。そのため、遊星歯車機構１８における動力の初期伝達効率をより長時間維持することができる。また、遊星歯車機構１８で騒音が発生することを抑制することができる。また、遊星歯車１８ｂを組み立てる際に、第２固定部材４２の第１凹部４２ｄ内で空気、および潤滑油・グリース等の残留物が圧縮されることを抑制することができ、回転軸１８ｄを第１支持部４２ｃに容易に挿入することができる。また、第３固定部材４３の第１凹部４３ｈ内で空気、および潤滑油・グリース等の残留物が圧縮されることを抑制することができ、回転軸１８ｄを第２支持部４３ｅに容易に取り付けることができる。従って、車輪モジュール２００の組み立て性を向上させることができる。
【0084】
孔４３ｇは、第２支持部４３ｅの底部４３ｆに形成される。これにより、遊星歯車１８ｂを組み立てる際に、回転軸１８ｄと向かい合う底部４３ｆの孔４３ｇから空気、および潤滑油・グリース等の残留物を排出することができる。そのため、第３固定部材４３の第１凹部４３ｈ内で空気、および潤滑油・グリース等の残留物が圧縮されることを抑制することができ、回転軸１８ｄを第２支持部４３ｅに容易に取り付けることができる。従って、車輪モジュール２００の組み立て性を向上させることができる。
【0085】
車輪モジュール２００は、孔４３ｇをベアリング６２によって塞ぐ。これにより、孔４３ｇを介して第２収容部４５から潤滑油・グリースが流出することを抑制することができる。これにより、遊星歯車機構１８の油切れを抑制し、遊星歯車機構１８における動力の伝達効率を向上させることができる。また、遊星歯車機構１８で騒音が発生することを抑制することができる。
【0086】
車輪モジュール２００は、焼結含油軸受である軸受部２０ａ、２０ｂを介して遊星歯車１８ｂの回転軸１８ｄを第２固定部材４２および第３固定部材４３によって回転自在に支持する。これにより、部品点数を少なくし、遊星歯車機構１８を小さくすることができる。すなわち、車輪モジュール２００を小型化することができる。
【0087】
第１固定部材４１には、外部から第２収容部４５に潤滑油・グリースを供給する供給孔３１ｃと、第２収容部４５に潤滑油・グリースが供給された場合に第２収容部４５内に存在する空気、および劣化した潤滑油・グリースを外部に排出する排出孔３１ｄとが形成される。これにより、第２収容部４５に存在する空気を外部に容易に排出することができ、第２収容部４５への潤滑油・グリースの供給を容易に行うことができる。
【0088】
車輪モジュール２００は、排出孔３１ｄを開閉可能なボルト３４を有する。これにより、排出孔３１ｄの開閉を容易に行うことができる。
【0089】
供給孔３１ｃおよび排出孔３１ｄは、第１回転部材３１の底部３１ａに形成される。すなわち、供給孔３１ｃおよび排出孔３１ｄは、同一面に形成される。そのため、手前側から、ボルト３４による排出孔３１ｄの開閉、および潤滑油・グリースの供給を行うことができ、潤滑油・グリースを供給する際の作業を容易に行うことができる。
【0090】
車輪モジュール２００は、遊星歯車１８ｂの回転軸１８ｄを軸受部２０ａ、２０ｂを介して回転自在に支持し、例えば、第１軸受部２０ａの外周壁２０ａ１と、第２固定部材４２の第２凹部４２ｅを形成する内周壁４２ｅ１との間に形成される隙間に、弾性部材であるＯリング５０を設ける。そして、Ｏリング５０は、第１軸受部２０ａの外周壁２０ａ１と、第２固定部材４２の内周壁４２ｅ１とに当接する。
【0091】
これにより、遊星歯車１８ｂと、太陽歯車１８ａおよび内歯車１８ｃとの噛み合いによって生じた振動をＯリング５０によって吸収し、振動が筐体１９などの他の部材に伝播されることを抑制することができる。そのため、騒音を低減することができる。また、Ｏリング５０によって遊星歯車機構１８の寸法誤差を吸収することができ、遊星歯車機構１８を容易に組み立てることができる。また、Ｏリング５０によって遊星歯車機構１８の寸法誤差を吸収することができ、遊星歯車機構１８を構成する各部品の寸法精度の許容値を大きくすることができ、各部品の製造、すなわち遊星歯車機構１８の製造を容易に行うことができる。また、Ｏリング５０、５１を用いることで、汎用性を向上させることができる。
【0092】
車輪モジュール２００は、Ｏリング５０、５１を第２凹部４２ｅ、４３ｉに収容する。これにより、遊星歯車機構１８の組み立て性を向上させることができる。
【0093】
車輪モジュール２００は、例えば、第１軸受部２０ａに、第２固定部材４２に対する回転を防止する回転防止部２０ｃを有する。これにより、第１軸受部２０ａが第２固定部材４２に対して回転することを防止することができる。
【0094】
変形例に係る車輪モジュール２００は、図１１に示すように、支持部材４１ｂを挟持する接続部材２１０として、切欠２１１を有する円弧状の挟持孔２１２に支持部材４１ｂを挿入し、ネジ２１３などによって締めることで、支持部材４１ｂを挟持してもよい。図１１は、変形例に係る車輪モジュール２００の斜視図である。ネジ２１３などによって締め付ける箇所は、複数箇所、例えば、２箇所であることが望ましく、そのうちの少なくとも１つは、肉厚部４１ｄ（図５参照）が形成された箇所である。なお、ネジ２１３などによって締め付ける箇所は、１箇所であってもよい。これにより、簡易な接続部材２１０の構成により、支持部材４１ｂを挟持し、車輪モジュール２００を荷台１１０（図１参照）に固定することができる。
【0095】
変形例に係る車輪モジュール２００は、図１２に示すように、例えば、第２軸受部２０ｂの外周壁２０ｂ１に凹部２０ｅが形成され、凹部２０ｅにＯリング５１を収容してもよい。図１２は、変形例に係る車輪モジュール２００の第２軸受部２０ｂ付近を拡大した断面図である。凹部２０ｅは、第２軸受部２０ｂの外周壁２０ｂ１の全周に渡り形成される。なお、Ｏリング５１を収容する凹部２０ｅは、例えば、第３固定部材４３に形成されてもよく、また、第２軸受部２０ｂおよび第３固定部材４３に形成されてもよい。なお、凹部２０ｅは第１軸受部２０ａに形成されてもよい。
【0096】
また、変形例に係る車輪モジュール２００は、例えば、支持部材４１ｂを軸方向に垂直な面で切断した支持部材４１ｂの断面形状を略Ｄ形状とし、第１挟持部３ａおよび第２挟持部４ａの形状を支持部材４１ｂに合わせて略Ｄ形状としてもよい。これにより、接続部材２１０に対する車輪部２２０の取り付け位置を所定位置に合わせることができ、組み立て性を向上させることができる。
【0097】
また、変形例に係る車輪モジュール２００は、例えば、制動部１３の部品などを支持部材４１ｂの外周側、例えば、側方からネジによって固定してもよい。このような場合であっても、変形例に係る車輪モジュール２００は、第１保持部３と第２保持部４とによって支持部材４１ｂを上下方向から挟み込むことで、ネジとの接触を回避しつつ支持部材４１ｂを挟持することができる。
【0098】
また、上記実施形態では、歯車機構として遊星歯車機構をあげているが、遊星歯車機構に限らず、歯車がかみ合いながら回転力を伝達する歯車機構であれば、同様に効果を得ることができる。特に、遊星歯車機構を使用した場合、一つの歯車に対して噛み合う歯車の数が多いため、より振動の伝播を低減する効果を得やすい。
【0099】
また、上記実施形態では、弾性部材としてＯリング５０、５１を用いているが、金属より弾性係数の小さい樹脂やゴム等を弾性部材として用いてもよい。なお、弾性部材は、シール機能を有してもよい。弾性部材としてＯリング５０、５１を用いた場合には、歯車機構のシール部材として、潤滑油・グリースの封止性や水等が外部から流入することを防ぐことが可能となる。
【0100】
変形例に係る車輪モジュール２００は、図１３に示すように、第１軸受部２０ａと第２固定部材４２との間、および第２軸受部２０ｂと第３固定部材４３との間に、上記実施形態のＯリング５０、５１（図８参照）を備えない構成であってもよい。図１３は、変形例に係る車輪モジュール２００の第２軸受部２０ｂ付近を拡大した断面図である。
【0101】
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【0102】
３ 第１保持部、４ 第２保持部，１０ タイヤ、１１ ホイール、１２ 駆動部、１３ 制動部、１８ 遊星歯車機構、１８ｂ 遊星歯車、１８ｄ 回転軸、１８ｅ 空洞部、１９ 筐体、２０ａ 第１軸受部、２０ｂ 第２軸受部、２０ｃ 回転防止部、３０ 回転部材、３１ｃ 供給孔、３１ｄ 排出孔、３３ グリースニップル、３４ ボルト、４０ 固定部材、４１ｂ 支持部材、４１ｄ 肉厚部、４２ 第２固定部材、４２ｃ 第１支持部、４２ｅ 第２凹部、４３ 第３固定部材、４３ｅ 第２支持部、４３ｆ 底部、４３ｇ 孔、４３ｉ 第２凹部、４４ 第１収容部、４５ 第２収容部、５０ Ｏリング、５１ Ｏリング、６２ ベアリング、１００ 台車、１１０ 荷台、２００ 車輪モジュール、２１０ 接続部材、２２０ 車輪部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】