特許 7231446 段差乗り越え変形偏心車輪及び段差乗り越え変形偏心車輪を用いた移動装置

(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】2023-02-20

(45)【発行日】2023-03-01

(54)【発明の名称】段差乗り越え変形偏心車輪及び段差乗り越え変形偏心車輪を用いた移動装置

(51)【国際特許分類】

   B60B 19/00 20060101AFI20230221BHJP

   B60B 33/00 20060101ALI20230221BHJP

   B62B 3/00 20060101ALI20230221BHJP

   B62B 5/02 20060101ALI20230221BHJP

   A61G 5/04 20130101ALI20230221BHJP

   A61G 5/06 20060101ALI20230221BHJP

   B60B 9/04 20060101ALI20230221BHJP

【ＦＩ】

B60B19/00 D

B60B33/00 X

B62B3/00 B

B62B5/02 Z

A61G5/04 701

A61G5/06

B60B9/04

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019042385

(22)【出願日】2019-03-08

(65)【公開番号】P2020142730

(43)【公開日】2020-09-10

【審査請求日】2022-02-18

(73)【特許権者】

【識別番号】300066449

【氏名又は名称】株式会社システムイグゼ

(72)【発明者】

【氏名】韮塚 昇

【審査官】浅野 麻木

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２３０８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０２９２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０６７３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭４８－０１６３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３１４２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１３９３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２１３１０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｂ １９／００

Ｂ６０Ｂ ３３／００

Ｂ６２Ｂ ３／００

Ｂ６２Ｂ ５／０２

Ａ６１Ｇ ５／０４

Ａ６１Ｇ ５／１０

Ｂ６０Ｂ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハブ（４）の外周上へ楕円型の凸構造体（５）を等間隔で複数備え、
楕円型の凸構造体（５）の先端部がハブ（４）の軸方向から見て楕円形状をし、
楕円型の凸構造体（５）の先端部の楕円形状は、楕円の長径が楕円型の凸構造体（５）の中心線（１６）と重なり、楕円の長径の延長線がハブ（４）の中心点を通る構造とし、
楕円型の凸構造体（５）とハブ（４）との結合部の幅は、ハブ（４）の軸方向から見て、楕円型の凸構造体（５）の幅（１０）よりも狭く、
楕円型の凸構造体（５）の内部に空洞がある構造を取ることで、
楕円型の凸構造体（５）
が、ハブ（４）の軸方向から見て、
ハブ（４）の中心点へ向かう力を受けた場合に生じる変形よりも、楕円型の凸構造体（５）が、
楕円型の凸構造体（５）の楕円形状に対して、楕円の短径方向から力を受けた場合に生じる変形の方が大きくなる
ことを特徴とする変形偏心車輪。

【請求項2】

ハブ（４）の外周上へ楕円型の凸構造体（５）を等間隔で複数備え、
楕円型の凸構造体（５）の先端部がハブ（４）の軸方向から見て楕円形状をし、
楕円型の凸構造体（５）の先端部の楕円形状は、楕円の長径が楕円型の凸構造体（５）の中心線（１６）と重なり、楕円の長径の延長線がハブ（４）の中心点を通る構造とし、
楕円型の凸構造体（５）とハブ（４）との結合部の幅は、ハブ（４）の軸方向から見て、楕円型の凸構造体（５）の幅（１０）よりも狭く、
楕円型の凸構造体（５）の内部に空洞がある構造を取ることで、
楕円型の凸構造体（５）
が、ハブ（４）の軸方向から見て、
ハブ（４）の中心点へ向かう力を受けた場合に生じる変形よりも、楕円型の凸構造体（５）が、
楕円型の凸構造体（５）の楕円形状に対して、楕円の短径方向から力を受けた場合に生じる変形の方
が大きくなる変形偏心車輪が段差を乗り越える際に受ける力を利用して、楕円型の凸構造体（５）が変形することで、車輪の半径が小さくなる効果により、少ない力で段差を乗り越えることを特徴とする変形偏心車輪。

【請求項3】

（削除）

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低速で走行する車椅子や車輪を用いた自動移動型ロボットが、機械式機構を使用しないで、車輪が変形することで車輪の半径を小さくする効果により段差を容易に乗り越えることが出来る変形偏心車輪装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車椅子や車輪を用いた自動移動型ロボットは、道路や公共の場に存在する数ｃｍの段差を乗り越えることが難しい。車輪は車輪の直径の大きさにより乗り越えられる段差の大きさが決定されるが、車椅子や車輪を用いた自動移動型ロボットに使用できる車輪の大きさには限界がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開2008-254716

【文献】特願2015-37380

【文献】特開2005-132322

【非特許文献】

【0004】

【文献】日本機械学会論文集,Vol.83,No.848,2017 OI:10.1299/transjsme.16-00471) (March 29 2017) 軸移動により段差乗り越え能力を高めた車輪機構の研究開発 白石 聖稀, 李 根浩, 豊田 彬敏, 米倉 裕貴, 野口 尚人

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複雑な機械機構を用いないで、少ない力を与えることで段差をスムーズに乗り越えられる車輪を簡易な構造で実現する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る変形偏心車輪は、固定した円形の形状を維持する従来の車輪構造を廃し、段差の高さに応じて車輪の形状が変形することで車輪の半径を小さくする効果を生み出し、車輪の軸を段差へ近づける偏心効果を作り出すことで車輪が段差を少ない力でスムーズに乗り越えることが可能となった。変形偏心車輪は、固定した円形の形状を維持する従来の車輪構造を廃し、複数の独立した楕円型の凸構造体を車輪軸を中心として円形に配した形状により、円形の車輪と同じ働きを有している。独立した楕円型の凸構造は力が加わる方向により変形する量が異なる性質を持つ。平坦な場所を車輪が回転して移動する場合は、地面から車輪へ加わる力は車輪の中心へ向かう力として働き、楕円型の凸構造体の変形が少なくなる特徴を持つ。独立した楕円型の凸構造体が段差と接した場合は、凸構造の接した部分へ力が加わることで凸構造が大きく変形する特徴を持つ。段差と接した凸構造との接点が支点となり車輪が段差を乗り越える半径を小さくする効果を生み、段差を乗り越える軸移動が小さくなることで段差を乗り越える為に必要なエネルギーを２段階に分散させることが出来るので、従来の外周が円形の車輪よりも小さい力でスムーズに段差を乗り越えることが可能となった。

【発明の効果】

【0007】

車椅子の前面にある車輪により数ｃｍ程度の段差を乗り越えることは困難である。また、ロボットや小型の自動走行車は、現在存在する道路や地面の凹凸がある環境下で移動する必要がある。このような環境下で移動できる移動装置の開発が必要であり、従来の車輪に代わる車輪構造を作成することで、多くの分野に応用することが可能である。変形偏心車輪は、段差から受ける力によって車輪の形状が変化する構造である為、複雑な機械式変形車輪よりも小型化や大型化が可能であり、製造コストを抑えることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】変形偏心車輪側面断面図を示した説明図である。（実施例１）

【図2】変形偏心車輪正面断面図を示した説明図である。（実施例１）

【図3】変形偏心車輪の楕円状凸構造を示した説明図である。（実施例１）

【図4】楕円状凸構造の横方向変形を示した説明図である。（実施例１）

【図5】楕円状凸構造の縦方向変形を示した説明図である。（実施例１）

【図6】変形偏心車輪が段差と接した状態を示した説明図である。（実施例１）

【図7】段差から力を受けた場合の楕円型の凸構造の変形を示した説明図である。（実施例１）

【図8】段差を乗り越えた変形偏心車輪の状態を示した説明図である。（実施例１）

【図9】段差を乗り越えた後の移動を示した説明図である。（実施例１）

【図10】段差を降りる変形偏心車輪の状態を示した説明図である。（実施例１）

【図11】変形偏心車輪を用いた自走式電動車椅子を示した説明図である。（実施例２）

【図12】変形偏心車輪を用いた自走式電動車椅子の平面図を示した説明図である。（実施例２）

【図13】段差を乗り越える変形偏心車輪を用いた電動車椅子を示した説明図である。（実施例２）

【図14】椅子をスライドさせた状態を示した説明図である。（実施例２）

【図15】椅子のスライド機構を示した側面断面図を示した説明図である。（実施例２）

【発明を実施するための形態】

【0009】

段差を乗り越える車輪を実現する為に、複雑な機械構造を持つことなく、車輪自体が段差から受ける力を利用して変形することで車輪の半径が変化し偏心する効果を生み出す車輪を実現し、少ない力でスムーズに段差を超える変形偏心車輪を実現した。

【実施例1】

【0010】

本発明は、例えば図１に示す変形偏心車輪１に適用される。
図１の説明に必要な車輪の各部の名称について、自転車の車輪を例に車輪の構造を示す名称を示す。自転車の車輪は軸を通す軸受があるハブとハブへ連結するスポークがあり、リムは車輪の外縁部を構成する全体の形状を支えている硬質の円環でスポークによりハブと接続し、リムに沿ってゴム製のタイヤが配置されている。以下の説明で、軸、軸受、ハブ、スポーク、リム、タイヤは上記の説明で示した部位を意味している。

【0011】

図１は、変形偏心車輪１の側面断面図で、変形偏心車輪構造の一例を示している。「図１の２」は、変形偏心車輪の中心点であり、「図１の３」は、軸受けであり、「図１の４」は、ハブである。「図１の５」は、スポークとリムとタイヤの役割の代わりとなる楕円型の凸構造体の１つであり、ハブ４の外周へ放射状に複数の楕円型の凸構造体が等間隔で設置され、隣り合う楕円型の凸構造体は互いに接している。「図１の６と７」は、楕円型の凸構造体５へ設けられた空洞の一例を示している。楕円型の凸構造体５へ空洞を設けることで、楕円型の凸構造体５へ働く力の向きや大きさに従って、楕円型の凸構造体５が変形する方向や、変形する角度が変化し、使用目的に対応した変形特性を作成することができる。「図１の８」は、中心点２を通る垂線である。「図１の９」は、楕円型の凸構造体５がハブの外周へ設置されている間隔の角度を示している。実施例１は、楕円型の凸構造体をハブの外周へ２０度間隔で１８個の凸構造５を設置した一例を示しているが、角度９は、車輪の直径の大きさや車輪が使用される地面の状況等の使用環境の違いにより２０度以外の角度であっても良い。

【0012】

図２は、変形偏心車輪１の正面断面図で、図１で示した車輪構造の正面から見た断面図により図１の２‐７の正面断面形状を示している。

【0013】

図３は、楕円型の凸構造体５を拡大した図であり、ハブ４へ設置されている状態を示している。楕円型の凸構造体５は、形状を変形させ、荷重に耐えられるゴムのような弾性物質や、弾性物質を補強した材料により構成されている。「図３の１０」は、楕円型の凸構造体５の幅の大きさを示し、「図３の１１」は、楕円型の凸構造体５の高さの大きさを示している。「図３の１２」は、楕円型の凸構造体５の根元部を示し、「図３の１３」は、楕円型の凸構造体５の先端部を示している。楕円型の凸構造体５の外形形状は、ハブ４へ連結する根元部１２が細く、先端部１３は広い形状であり、空洞６と空洞７のような空洞がある。楕円型の凸構造体５の幅１０と直交する中心線１６は変形偏心車輪１の中心点２を通り、楕円型の凸構造体５は、中心線１６の左右対称の形状である。先端部１３の外郭形状は楕円形状をし、幅１０より高さ１１が大きい縦長な形状にすることで、矢印１４の縦方向から力を受けた場合は、楕円型の凸構造体５の外形形状の変形は少なく、矢印１５の横方向から力を受けた場合は、楕円型の凸構造体５の外形形状が大きく変形する特徴がある。

【0014】

図４は、楕円型の凸構造体５が矢印１５で示した横方向から力を受けた場合に楕円型の凸構造体５が変形した状態の一例を示している。破線で表示されている楕円型の凸構造体５が変形する前の形状を示し、実線で表示されている楕円型の凸構造体５´が変形した後の形状を示している。楕円型の凸構造体５は、根元部１２の幅が先端部１３の幅１０よりも細い形状であることと、空洞６があることで、矢印１５の横方向ら力を受けた場合は、細い根元部１２へ応力が集中し、根元部１２の変形が大きくなり、横へ傾き、楕円型の凸構造体５´で示すような形状へ変形をする特徴がある。楕円型の凸構造体５が変形することで、楕円型の凸構造体５の弾性により元の状態へ戻る力が働き、楕円型の凸構造体５´の幅１０´は、楕円型の凸構造体５の幅１０よりも狭くなるように圧縮される特徴がある。

【0015】

図５は、楕円型の凸構造体５が、矢印１４で示した縦方向から力を受けた場合に変形した状態の一例を示している。矢印１４の方向から力を受けると、破線で表示されている楕円型の凸構造体５は空洞６と空洞７の影響により楕円型の凸構造体５が縦方向へ変形し、実線で表示されている楕円型の凸構造体５”のように変形する特徴がある。楕円型の凸構造体５は矢印１４で示した縦方向の力が加わると、楕円型の凸構造体５自体が縦方向に圧縮され、空洞６と空洞７が変形し、楕円型の凸構造体５”で示した形状へ変形する特徴がある。楕円型の凸構造体５は矢印１５のような横方向から力を受けた場合に変形が大きく、矢印１４のような縦方向から力を受けた場合に変形が小さくなる特徴がある。

【0016】

図６は、変形偏心車輪が矢印１７で示した方向へ回転し、矢印１８の方向へ移動し、楕円型の凸構造体５が段差へ接触している状態を示していて、楕円型の凸構造体５は段差と地点１９で接し、地点１９の地面から矢印２０で示した力が加わる状態を示している。「図６の２１」は、中心点２と地点１９を結ぶ直線であり点線で示している。「図６の２２」は、垂線８から中心点２と地点１９を結ぶ直線の角度（以後の説明では「接地角度」と記載する）を示している。「図６の２３」は、中心点２と地点１９を結ぶ直線と直交する直線であり点線で示している。「図６の２４」は、力２０により楕円型の凸構造体５が横から受ける力成分を示している。楕円型の凸構造体５の先端部１３は楕円形形状をしていることで、地点１９の楕円型の凸構造体５の接線の傾きと地面の傾斜が一致（または凹凸の影響により近似）し、地面から受ける力２０を楕円の接線と直行する方向の力として受け、段差の高さが図６と異なる場合でも、楕円型の凸構造体５の先端部１３（図３）が楕円形形状していることで、段差から受ける力を楕円型の凸構造体５へ楕円の接線と直行する方向の力として伝達することで段差を確実に捉えることが出来る。

【0017】

図７は、図６の状態にある変形偏心車輪が矢印１７の方向へ回転し、矢印１８の方向へ移動し楕円型の凸構造体５が地点１９から受ける力２４（図６）により変形した状態を示している。楕円型の凸構造体２５は、楕円型の凸構造体５と接し、楕円型の凸構造体２６は、楕円型の凸構造体２５と接し、楕円型の凸構造体２７は、楕円型の凸構造体２６と接している。楕円型の凸構造体５が変形すると、楕円型の凸構造体５と接している楕円型の凸構造体２５へ力が伝わり、楕円型の凸構造体２５が変形する。楕円型の凸構造体２５が変形すると、楕円型の凸構造体２５と接している楕円型の凸構造体２６へ力が伝わり、楕円型の凸構造体２６が変形する。楕円型の凸構造体２６が変形すると、楕円型の凸構造体２６と接している楕円型の凸構造体２７へ力が伝わり、楕円型の凸構造体２７が変形する。
楕円型の凸構造体５は、横からの力で幅１０（図４）が圧縮される為、図７で示している楕円型の凸構造体５の変形方向に接している楕円型の凸構造体へ伝わる変形量が少なくなり、伝播する変形量が段階的に減少することで、楕円型の凸構造体５の変形の影響は一定の範囲内になる。楕円型の凸構造体５へ働く力２４の一部が楕円型の凸構造体２５へ伝わり、楕円型の凸構造体５の変形が大きくなり過ぎるのを抑制する働きを行う。楕円型の凸構造体５の変形が伝播する楕円型の凸構造体の数は、力２４の大きさにより異なる。図７は、楕円型の凸構造体５の変形が楕円型の凸構造体２５から楕円型の凸構造体２７へ伝播することで、楕円型の凸構造体５の変形を支えている状態の一例を示している。「図７の２８」は、中心点２と接地点１９を結んだ直線を矢印で示していて、段差を乗り越える時の変形偏心車輪１の半径（以後の説明では「接地半径」と記載する）を示している。「図７の２９」は、平坦な地面を移動する時の変形偏心車輪１の半径を示している。「図７の３０」は、段差の高さを示している。楕円型の凸構造体５が変形することで、変形偏心車輪１は、接地半径２８の車輪により段差の高さ３０を乗り越えることで変形偏心車輪１が高さ３０の段差の上へ移動することが出来る。

【0018】

図８は、図７で示した変形偏心車輪１が高さ３０の段差の上へ移動した状態を示している。「図８の２８´」は、変形偏心車輪１が回転し、接地点が移動し、「図７の接地半径２８」が段差の高さ３０を乗り越えた状態での半径の大きさを示している。「図８の２９」は、変形しない状態での変形偏心車輪１の半径の大きさを示している。「図８の３２」は、半径２９の円を示し、「図８の３３」は、接地半径２８´の円を示している。変形偏心車輪１は、接地半径２８´の半径の車輪が段差の高さ３０を乗り越えたことと同じ状態を示していて、段差の高さ３０から楕円型の凸構造体５の変形により、実際には高さ３１を乗り越えることで高さ３０を乗り越えることができる。楕円型の凸構造体２５が接地点３４で接地し、地面から力３５を受けている。「図８の３６」は、楕円型の凸構造体２５の接地角度を示し、接地角度３６は図６の接地角度２２よりも小さくなり、楕円型の凸構造体２５へ加わる横方向の力が減少し、楕円型の凸構造体２５の変形は楕円型の凸構造体５の変形より小さくなり、楕円型の凸構造体２５の接地半径は、接地半径２８´よりも大きくなる。変形偏心車輪１が回転することで、楕円型の凸構造体の接地半径が徐々に長くなって変形前の状態に戻ることで、段差３０と段差３１の差を乗り越えることができる。

【0019】

図９は、段差３０と段差３１の差を乗り越える状態を示していて、中心点２の変形偏心車輪１が回転しながら中心点２´へ移動した状態を示していて、段差の高さ３０と高さ３１の差は、中心点２と中心点２´の高さの差３７と同じであり、中心点２の変形偏心車輪１が回転しながら中心点２´へ移動することで、楕円型の凸構造体の接地角度が小さくなり、接地半径が大きくなることで、高さの差３７を乗り越えた状態が中心点２´の位置の変形偏心車輪を示している。この動作は、高さ３０を高さ３１と高さ３７へ分けていることを示している。変形偏心車輪は、楕円型の凸構造体を変形させることで、変形偏心車輪の半径を小さくする効果により、１つの段差を２つの段差へ分けて乗り越える効果を生み出し、一度に段差を乗り越える場合に必要な力よりもより小さな力で乗り越えることができる。楕円型の凸構造体の先端部が楕円形形状をしていることで、楕円型の凸構造体が接地する際の衝撃を少なく出来るので、変形偏心車輪はスムーズに段差を乗り越えることが出来る。

【0020】

図１０は、変形偏心車輪１が矢印１７の方向へ回転しながら矢印１８の方向へ進み、段差を降りる状態を示した図であり、楕円型の凸構造体３８が段差の先端にあり、楕円型の凸構造体３８が変形した状態を示し、楕円型の凸構造体３８の変形が楕円型の凸構造体３９へ伝播し、楕円型の凸構造体３９の変形が楕円型の凸構造体４０へ伝播し、楕円型の凸構造体４０の変形が楕円型の凸構造体４１へ伝播した状態の一例を示している。楕円型の凸構造体３８の変形が楕円型の凸構造体３８から楕円型の凸構造体４１へ伝播することで、段差を変形偏心車輪１が段差を降りる衝撃を緩和する効果がある。楕円型の凸構造体３８の変形が他の楕円型の凸構造体へ伝播する数は、楕円型の凸構造体３８の変形の大きさにより異なる。

【0021】

変形偏心車輪１は、楕円型の凸構造体が段差により変形することで、車輪の中心軸が楕円型の凸構造体が地面と接する地点へ近づく偏心効果により、段差を乗り越える車輪の半径を小さくするのと同じ効果が生じて、段差を少ない力でスムーズに乗り越えることが可能となった。段差を降りる場合は、楕円型の凸構造体が変形することで段差を降りる際の衝撃を緩和することが可能となった。

【実施例2】

【0022】

実施例２は、図１１に示した「変形偏心車輪を用いた自走式電動車椅子１００」へ変形偏心車輪を適用した実施例について記載します。図１１は、自走式電動車椅子１００の側面図であり、自走式電動車椅子１００は四輪の車輪を有し、車輪を実施例１で示した変形偏心車輪を装着した自走式の電動車椅子を示している。「図１１の１０１」は、自走式電動車椅子１００の２輪ある前輪であり、「図１１の１０２」は、自走式電動車椅子１００の２輪ある後輪である。「図１１の１０３」は、円弧の形状をした車体フレームであり、円弧車体の両端と比べ、円弧車体の中央が地面から遠ざかる形状をしている。「図１１の１０４」は、車体フレーム１０３の円弧外縁部へ設置されたレールであり、レール１０４の上部は歯車となっている。「図１１の１０５」は、人間が座る椅子である。椅子１０５は、レール１０４上を車体の移動方向に対し前後に移動することができる構造となっている。「図１１の１０６」は、椅子に座った人間の状態を示し、「図１１の１０７」は、椅子に座った人間が垂直線に対しての傾斜角度を示している。車輪１０１と車輪１０２は、電気モーターにより駆動する構造になっている。

【0023】

図１２は、図１１で示した「変形偏心車輪を用いた自走式電動車椅子１００」の上から見た平面図である。図１１の１０１‐１０６の平面形状を示している。

【0024】

図１３は、図１１で示した「変形偏心車輪を用いた自走式電動車椅子１００」が矢印１０８の方向へ進み、実施例１で示した変形偏心車輪による前輪１０１が段差を乗り越えた状態を示した図である。「図１１の１０９」は、「変形偏心車輪を用いた自走式電動車椅子１００」の前輪１０１が段差の上へ上り、後輪１０２が段差の下にある状態での車体フレーム１０３の傾斜角度を示している。「図１１の１１０」は、傾斜角度１０９により、車椅子に乗っている人間１０６の傾斜角度を示している。傾斜角度１１０は、傾斜角度１０９が加わり傾斜角度１０７（図１１）よりも大きな角度となっている。車椅子に乗っている人間１０６は、傾斜角度１１０の大きさにより車椅子は後輪１０２を支点として後方へ回転する危険が生じると共に、人間１０６は傾斜角度１１０により仰向けの状態となる。

【0025】

図１４は、図１３で示した状態で、椅子１０５を矢印１１１の方向へ、矢印１１１の長さだけ、レール１０４により誘導されて移動した状態を示し、人間１０６が１０６´の位置へ移動した状態を示している。「図１４の１１２」は、椅子１０５をスライドし、人間１０６´の傾斜角度を示している。椅子１０５をスライドさせることで、乗車している人間の傾斜角度を一定に維持することができる。

【0026】

図１５は、車椅子に設置されている椅子１０５をスライドさせる機構を示した「変形偏心車輪を用いた自走式電動車椅子１００」の側面断面図である。「図１５の１１３」は、レール１０４と噛合う歯車である。「図１５の１１４」は、歯車１１３を駆動する電気モーターが内臓された駆動装置である。「図１５の１１５と１１６」は、椅子１０５をスライドさせるガイドをする車輪であり、車輪１１５と車輪１１６は、椅子１０５に取り付けられていて、レール１０４に設けられた溝を移動することで、椅子１０５をレール１０４に沿って移動させる。矢印１１７の方向へ歯車１１３を回転させることで椅子１０５を前方へ移動させ、矢印１１８の方向へ歯車１１３を回転させることで椅子１０５を後方へ移動させることが出来る。「図１５の１２０」は、車輪１０１を回転させる電気モーターを内臓した駆動装置であり、「図１５の１２１」は、車輪１０２を回転させる電気モーターを内臓した駆動装置である。「図１５の１１９」は、肘掛であり、車椅子を前進・後進させるスイッチと、歯車駆動装置１１４の前後回転させるスイッチが内臓されていて、車椅子に乗る人間により操作を行う。

【0027】

「変形偏心車輪を用いた自走式電動車椅子１００」は、変形偏心車輪が変形することで、段差を乗り越える時の車体の傾斜を緩やかにすることができる。また、円弧型の車体フレーム上を椅子をスライドさせることで、車椅子に乗車している人間の傾斜角度を変更させる機構を少ない部品数で実現することが出来た。

【産業上の利用可能性】

【0028】

小型軽量で低速走行する自走型ロボットや車椅子など、現在ある社会インフラの環境下で走行の障害となっているのが小さな段差であることは周知の事実である。しかし、従来の円形の車輪では、段差を乗り越えるには円形の車輪を機械的に組み合わせて対応している。変形偏心車輪は、固定した円形の車輪ではなく、楕円型の凸構造体をハブの外周へ複数設けることで、段差から受ける力により楕円型の凸構造体が変形することで、小さな段差を乗り越えることが出来る。小型の運搬車や旅行カバンの車輪など、小型軽量で低速で移動させる多くの製品に使用することが出来る。

【符号の説明】

【0029】

１ 変形偏心車輪
２ 変形偏心車輪の中心点
３ 軸受け
４ ハブ
５ 楕円型の凸構造体
６ 楕円型の凸構造体の根元部空洞
７ 楕円型の凸構造体の先端部空洞
８ 中心点２を通る垂線
９ 楕円型の凸構造体をハブ外周へ等間隔で配置する角度
１０ 楕円型の凸構造体の幅
１１ 楕円型の凸構造体の高さ
１２ 楕円型の凸構造体の根元部
１３ 楕円型の凸構造体の先端部
１４ 縦方向から楕円型の凸構造体へ働く力
１５ 横方向から楕円型の凸構造体へ働く力
１６ 楕円型の凸構造体の中心線
１７ 変形偏心車輪の回転方向
１８ 変形偏心車輪の進行方向
１９ 楕円型の凸構造体が段差と接する地点
２０ 段差から受ける力
２１ 中心点２と接地点１９を結んだ直線
２２ 楕円型の凸構造体の接地角度
２３ 直線２１と直交する直線
２４ 楕円型の凸構造体が接地点から受ける横方向の力
２５ 楕円型の凸構造体
２６ 楕円型の凸構造体
２７ 楕円型の凸構造体
２８ 中心点２と接地点１９を結んだ矢印
２９ 変形していない状態での変形偏心車輪の半径
３０ 段差の高さ
３１ 楕円型の凸構造体の変形により越える段差の高さ
３２ 変形していない状態での変形偏心車輪の外円
３３ 変形した状態の変形偏心車輪の半径の円
３４ 楕円型の凸構造体の接地点
３５ 楕円型の凸構造体が段差から受ける力
３６ 楕円型の凸構造体の接地角度
３７ 段差の高さ３０と３１との差
３８ 楕円型の凸構造体
３９ 楕円型の凸構造体
４０ 楕円型の凸構造体
４１ 楕円型の凸構造体
１００ 変形偏心車輪を用いた自走式電動車椅子
１０１ 前輪
１０２ 後輪
１０３ 車体フレーム
１０４ レール
１０５ 椅子
１０６ 乗車している人間
１０７ 乗車している人間の傾斜角度
１０８ 自走式電動車椅子の進行方向
１０９ 自走式電動車椅子の傾斜角度
１１０ 乗車している人間の傾斜角度
１１１ 椅子のスライド方向とスライド距離
１１２ 椅子がスライドした後の乗車している人間の傾斜角度
１１３ 椅子をスライドさせる歯車
１１４ 歯車１１３の駆動装置
１１５ 椅子をスライドさせるガイド車輪
１１６ 椅子をスライドさせるガイド車輪
１１７ 椅子を前へスライドさせる歯車１１３の回転方向
１１８ 椅子を後ろへスライドさせる歯車１１３の回転方向
１１９ 車椅子の移動と椅子のスライドさせるスイッチが内臓された肘掛
１２０ 車輪１０１の駆動装置
１２１ 車輪１０２の駆動装置

【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】

【図14】

【図15】