JPH0732234Y2 - 移動車の駆動輪の旋回機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は無人車などの移動車の駆動輪の旋回機構に関
し、より具体的には駆動輪がステアリング軸に対し半径
方向に延在する車輪軸に装着され、ステアリング軸より
も水平方向に偏寄している点において接地する、いわゆ
る偏寄式駆動輪を使用して駆動モータとにより操舵、走
行する無人車などにおいて、タイヤ接地幅の影響により
発生する旋回時のトルクの反作用により走行、操舵上不
安定になるのを解消して、安定し正確な軌跡で走行する
ことの可能な旋回機構に関する。

［従来の技術］ 移動車の車輪やキャスターにおいて、ステアリング軸の
軸線と、車輪の接地位置を通過してその進行方向に向く
ベクトルが交差せず、旋回時に車輪に加わる抵抗を低減
した偏寄式駆動輪を使用した移動車が提案されている
（特開昭54-120140）。

この偏寄式駆動輪を使用した移動車は第３図に示すよう
に、ステアリング軸１、車輪軸２、車輪３とこの車輪を
駆動する駆動モータ５を備え、第４図に示すように、移
動車４に装着されてチェンホイール６とチェン７を介し
てステアリングモータ８により旋回移動ができ、移動車
４が停止しているときでも抵抗なく車輪を転向、すなわ
ち、据え切りもできる構造としたものである。

本考案の考案者は、前記特開昭54-120140の偏寄式駆動
輪を使用し，かつそれを改良した全方向無人台車を開発
し、昭和62年１月24日実用新案登録出願（実願昭62-813
9）をした。

本考案の考案者の先願考案であるこの全方向無人台車
は、その概要が第５図と第６図に示されるように、車体
フレーム11にそれぞれ１対の駆動輪12（12a,12b）と自
由輪13a,13bとが対角線状に配置され、駆動輪12は、旋
回軸14、車輪軸15および車輪16とを有し、旋回軸14は車
体フレーム11に軸受17を介して水平旋回可能に鉛直に軸
支されている。車輪軸15は旋回軸14から半径方向に突出
し、車輪16は，車輪軸15が旋回軸14から半径方向に偏寄
した位置において減速機19を介して駆動モータ18により
駆動される。旋回軸14にはパルスエンコーダ20と電磁ブ
レーキ21が付設され、駆動モータ18のモータ軸にはパル
スエンコーダ22が付設されている。

［考案が解決しようとする問題点］ 考案者らはさらに前記の全方向無人台車において、駆動
モータとステアリングモータを共用にした無人台車を試
作したが、タイヤ接地幅によってはその影響により、旋
回時のトルクの反作用が発生し、走行、操舵上不安定に
なる場合があり解決の必要に迫られた。それは車輪の旋
回に際しタイヤ接地幅の影響により、車体がタイヤに連
れ動かされることであり、車体の姿勢変化、位置変化が
生じる。無人台車のように車外指令によって車両を走行
させる場合には、路面に対する位置精度の誤差となり、
走行精度を向上させるのが困難になる。第２図を参照し
て力学的に考察すると、第２図において、車輪16をＡの
位置からＢへ旋回させるためには、車輪の回転トルク以
外にトルクＴ（実線）を必要とする。車輪16が停止の状
態のまま旋回させ（いわゆる据え切り）ようとするとき
の抵抗トルクは−Ｔ（点線）でＴとは方向が反対であ
る。

Ｔと−Ｔは大きさが同じで方向が反対であり、旋回軸か
ら車輪16までの距離すなわち旋回半径をＲとすると、 Ｔ、又は−Ｔ＝F.Rとなり力Ｆが発生する。

旋回軸に力Ｆが発生すると、車輪16は旋回軸の周りを廻
ることなく旋回軸（車体）と共に連れ動くことになる。

タイヤの接地幅をb;車輪荷重をW;接地面との摩擦係数を
μとすると： であり となる。

［問題点を解決するための手段］ 車輪を旋回させようとするとき旋回軸に発生する力Ｆを
相殺するような力−Ｆを旋回軸に与えてやれば、車輪は
容易に円滑に旋回可能となる。

本考案では車輪に近接して旋回軸の下方に車輪とは別の
補助車輪を装着し、旋回することなく進行する場合には
この補助車輪は自由回転輪（アイドルホイール）とし、
旋回の際にはこの補助車輪を制動して、旋回軸と補助車
輪との関係は据え切りの状態とし、一方旋回軸と車輪と
の関係は通常の旋回操作の状態とし、旋回のトルクを据
え切られる時の抵抗トルクを相殺することにより、旋回
軸に掛る力による車輪の連れ動きを防止し、無人車が想
定通りの車体軌跡に沿って走行することを可能にしたも
のである。

［実施例］ 第１図は本考案の実施例を示す概略正面図であり、図面
中従来技術のものと同一又は類似の部材には同一参照符
号を付して重複して説明するのを省略する。

旋回軸14は、軸受17を介して水平旋回可能であり、旋回
軸14に一体に又は固定されて旋回軸14の半径方向に離れ
て垂下するアーム23には、車輪軸15が装着され、車輪軸
15には車輪16が減速機19を介して駆動モータ18により回
転駆動可能に装着される。旋回軸14のほぼ真下において
前記のアーム23に対しスプライン24により上下動可能に
装着された第２のアーム25には、第２の車輪軸26が装着
されその回りに補助車輪27と電磁ブレーキ28が装着され
ている。第２のアーム25の上面とアーム23の底面の間に
はバネ29が取り付けられており、これは補助車輪27の接
地圧を設定するためと、車輪1616と補助車輪27の両者を
接地させるためである。

車輪16が走行駆動のために使用される時は電磁ブレーキ
は開とされ走行自由となる。

［考案の作用］ 車輪16を旋回させる時は、電磁ブレーキ28を閉として補
助車輪27の回転を停止させ、車輪16のみを回転させるこ
とにより、旋回軸が補助車輪27を据え切る状態とし、旋
回軸に生じる力Ｆを補助車輪27と路面との接触摩擦抵抗
により相殺して、車体が連れ動きにより移動することな
く車輪を円滑かつ正確に旋回させる。

Ｆは車輪幅ｂと車輪荷重Ｗにより決まるため、補助車輪
27の必要摩擦抵抗はそれらの値とバネの諸元により設定
することができる。

［考案の効果］ 旋回軸の下方に、偏寄式駆動輪に近接して上下動自由
に、常時はバネによって地面や床面に対して押圧されて
接地して自由に走行可能であり、偏寄式駆動輪が旋回さ
れる際にはブレーキにより制動されて固定される補助車
輪を設けるだけで、偏寄式駆動輪の旋回軌跡を円滑かつ
正確にすることができるので電動式移動車などの旋回制
御機構として極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示す概略側面図、第２図は偏寄
式駆動輪の旋回動作の説明図、第３図は偏寄式駆動輪の
基本構成図、第４図は偏寄式駆動輪を使用した先行技術
による移動車の概略平面図で、第５図は偏寄式駆動輪を
使用した先願考案の偏寄式駆動輪の側面図、第６図は先
願考案の偏寄式駆動輪を使用した移動車の概略平面図で
ある。 図面中の符号 1:旋回軸,2:車輪軸,3:車輪,5:駆動モータ、11:車体フレ
ーム、12:駆動輪,14:旋回軸,15:車輪軸,16:車輪,17:軸
受,18:駆動モータ,19:減速機,20:パルスエンコーダ、2
1:電磁ブレーキ、22:パルスエンコーダ、23:アーム、2
4:スプライン、25:第２のアーム、26:車輪軸,27:補助車
輪、28:電磁ブレーキ、29:バネ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電動車両の走行駆動用の駆動輪の旋回機構
   において： 旋回軸と、前記旋回軸上に設けられ、その旋回角位置を
   検出するためのエンコーダと、その旋回角位置でロック
   するブレーキと； 前記旋回軸より偏寄している位置で路面に接しモータと
   減速機を駆動源とする駆動輪と； 前記モータのモータ軸に装着され車輪の速度と位置を検
   出するエンコーダを含む駆動輪制御機構と； 前記旋回軸の延長線上その下方に上下に移動可能で常時
   バネにより下方に押圧されて路面に接し、走行の際には
   回転可能に支持され、旋回の際には制動装置により制動
   ・固定される補助車輪と； を備えたことを特徴とする移動車の駆動輪の旋回機構。