JP2021142963A - 三列車輪車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両を前上がりに傾斜させることにより、前輪が上昇して段差などへ容易に乗り上げることができるよう改良された三列車輪車両を提供する。【解決手段】前後方向に配列された前輪１６、中央輪１８及び後輪２０を有する三列車輪車両１０。車両は、第一の枢軸線３０Ａの周りに前後方向に揺動可能に車体１４に連結され且つ下端部にて前輪を回転可能に支持する前輪支持アーム２４と、第二の枢軸線３４Ａの周りに上下方向に枢動可能に車体に連結され中央輪を回転可能に支持する中央輪支持アーム２６と、前輪支持アームの揺動を中央輪支持アームへ伝達する運動伝達リンク５０と、を有し、運動伝達リンクは、前輪が後方へ移動する方向の第一の枢軸線の周りの前輪支持アームの揺動を、中央輪が下降する方向への第二の枢軸線の周りの枢動に変換して中央輪支持アームへ伝達するよう構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、前輪、中央輪及び後輪を有し、前輪、中央輪及び後輪の少なくとも一つは横方向に隔置された一対の車輪を含む三列車輪車両に係る。

自走式の車両として、不整地、段差などにおける踏破性に優れた種々の特殊車両が知られている。車両が不整地を走行するためには、自動車などの一般的な車両に比して車輪が突起などを乗り越す性能が優れている必要がある。また、荷物を搬送する自走式の台車のような車両も、一般道から歩道に乗り上げたりする場合のように、車輪が段差に乗り上げる性能が優れている必要がある。

突起などの乗り越しや段差への乗り上げを容易に行わせるための手段として、前輪が突起、段差などに差し掛かると、前輪を上昇させることが考えられる。例えば、下記の特許文献１には、前輪、中央輪及び後輪を有する車両であって、前輪と中央輪とを繋ぐリンクの長さや当該リンクの横方向のオフセット角を調整することにより、前輪が持ち上がり易くし、これにより前輪が突起などの乗り越しや段差への乗り上げを容易に行えるよう構成された車両が記載されている。

特開２０１２−２２８９９６号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
上記特許文献１に記載された車両においては、前輪が段差などに差し掛かると、前輪が持ち上がり易くなるようにすることはできるが、前輪が積極的に持ち上げられる訳ではないので、段差などの高さが高い場合には、前輪が段差などを乗り越すことができない。また、前輪と中央輪とを繋ぐリンクの長さや当該リンクの横方向のオフセット角を調整することにより、車両の重心位置が変化するため、車両の走行安定性が悪化し易い。

本発明の主要な課題は、前輪が段差などに到達し後方へ移動することを利用して中央輪を下降させ、車両を前上がりに傾斜させることにより、前輪が上昇して段差などへ容易に乗り上げることができるよう改良された三列車輪車両を提供することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕

本発明によれば、前後方向に配列された前輪（１６）、中央輪（１８）及び後輪（２０）を有する三列車輪車両（１０）であって、前輪、中央輪及び後輪の少なくとも一つは横方向に隔置された一対の車輪を含む三列車輪車両が提供される。

三列車輪車両は、第一の枢軸線（３０Ａ）の周りに前後方向に揺動可能に車体（１４）に連結され且つ下端部にて前輪を回転可能に支持する前輪支持アーム（２４）と、第二の枢軸線（３４Ａ）の周りに上下方向に枢動可能に車体に連結され中央輪を回転可能に支持する中央輪支持アーム（２６）と、前輪支持アームの揺動を中央輪支持アームへ伝達する運動伝達リンク（５０）と、を有している。運動伝達リンクは、前輪が後方へ移動する方向の第一の枢軸線の周りの前輪支持アームの揺動を、中央輪が下降する方向への第二の枢軸線の周りの枢動に変換して中央輪支持アームへ伝達するよう構成されている。

前輪が段差などに到達すると、前輪は段差などから上向きの力だけでなく後方への力を受ける。前輪は、第一の枢軸線の周りに前後方向に揺動可能に車体に連結された前輪支持アームの下端部に回転可能に支持されているので、後方への力によって後方へ移動され、前輪支持アームは前輪が後方へ移動する方向へ第一の枢軸線の周りに揺動する。前輪が後方へ移動する方向の第一の枢軸線の周りの前輪支持アームの揺動は、運動伝達リンクにより、中央輪が下降する方向への第二の枢軸線の周りの枢動に変換されて中央輪支持アームへ伝達される。

前輪が段差などから上向きの力も受ける状況にて中央輪が下降すると、車両は前上がりに傾斜するので、前輪が上昇する。よって、上記の構成によれば、前輪が段差などに到達すると、前輪は段差などへ容易に乗り上げることができる

なお、前輪が段差などへ乗り上げる際に前輪支持アーム、中央輪支持アーム及び運動伝達リンクが枢動しても、車両の重心は実質的に前後方向にも横方向にも変化しないので、車両の走行安定性が悪化することはない。

本願において、「前」、「後」、「前後」、「前方」、「後方」、「横方向」などの部材間の位置関係及び方向を示す用語は、特に断らない限り、全て車両についての前後、前後方向及び横方向を意味する。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられた符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明による三列車輪車両の第一の実施形態を車両の横方向に見て示す側面図である。 図１に示された三列車輪車両において、前輪が標準位置（実線）及び後方位置（破線）にあるときの前輪支持アームなどの位置を示す図である。 車両が段差に到達して段差の角に押し付けられることにより、外力Ｆwfが前輪に作用し、前輪の車軸へ伝達される状況を説明する図である。 本発明による三列車輪車両の第二の実施形態を車両の横方向に見て示す側面図である。 本発明による三列車輪車両の第三の実施形態を車両の横方向に見て示す側面図である。 図５に示された三列車輪車両において、前輪が標準位置（実線）及び後方位置（破線）にあるときの前輪支持アームなどの位置を示す図である。 本発明による三列車輪車両の第四の実施形態を車両の横方向に見て示す側面図である。 図７に示された三列車輪車両において、前輪が標準位置（実線）及び後方位置（破線）にあるときの前輪支持アームなどの位置を示す図である。 本発明による三列車輪車両の第五の実施形態を車両の横方向に見て示す側面図である。 図９に示された三列車輪車両において、前輪が標準位置（実線）及び後方位置（破線）にあるときの前輪支持アームなどの位置を示す図である。 本発明による三列車輪車両の第六の実施形態を車両の横方向に見て示す側面図である。 図１１に示された三列車輪車両において、前輪が標準位置（実線）及び後方位置（破線）にあるときの前輪支持アームなどの位置を示す図である。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。

［第一の実施形態］
第一の実施形態及び後述の他の実施形態にかかる三列車輪車両１０は、自走式の搬送台車として構成されており、搬送されるべき荷物（図示せず）を載置された状態にて支持する支持板１２と、支持板１２の下面に固定された車体フレーム１４とを有している。なお、本発明の三列車輪車両は、例えば人が搭乗して移動する無人運転車両などのような車両に適用されてもよい。

図１に示されているように、車両１０は、それぞれ横方向に隔置された一対の前輪１６FL及び１６FR、一対の中央輪１８CL及び１８CR及び一対の後輪２０RL及び２０RRを有し、これらの車輪はそれぞれ前方車輪列、中央車輪列及び後方車輪列を構成している。本明細書においては、必要に応じて前輪１６FL及び１６FR、中央輪１８CL及び１８CR及び後輪２０RL及び２０RRをそれぞれ前輪１６、中央輪１８及び後輪２０と総称する。図１及び図２には示されていないが、前輪１６及び後輪２０は、前後方向だけでなく、横方向及び斜め前後方向にも移動可能なオムニホイールである。中央輪１８は、回転軸と一体をなすホイールと、ホイールのリム部に支持された中空又は中実のタイヤとよりなっていてよい。なお、前輪１６及び後輪２０も、中央輪１８と同様にホイールとタイヤとよりなり、転動方向を変化し得るよう支持されていてもよい。

第一の実施形態においては、車両１０は、それぞれ横方向に隔置された一対の前輪支持アーム２４と、一対の中央輪支持アーム２６と、一対の後輪支持アーム２８と、を有している。このことは、後述の第二乃至第五の実施形態においても同様である。更に、後述の第二乃至第六の実施形態を示す図４乃至図１２において、図１及び図２に示された部材に対応する部材には、図１及び図２において付された符号と同一の符号が付されている。

＜前輪＞
各前輪支持アーム２４は、上端部にて枢軸３０により第一の枢軸線３０Ａの周りに前後方向に揺動可能に車体フレーム１４に連結され且つ下端部にて対応する前輪１６を回転可能に支持している。図示の第一の実施形態においては、各前輪支持アーム２４は、メインアーム２４Ａとサブアーム２４Ｂとよりなっている。メインアーム２４Ａは、上向きに開き且つ車体フレーム１４の両側に位置するヨーク状の上方部と、上方部と一体をなし且つ上方部から下方へ延在する平板状の下方部とよりなっている。枢軸３０は、車体フレーム１４及びメインアーム２４Ａの一方に固定され、軸受又はブッシュを介して車体フレーム１４及びメインアーム２４Ａの他方により支持されていてよい。メインアーム２４Ａの前端部と支持板１２との間には、緩衝用の圧縮コイルばね３１が弾装されている。

サブアーム２４Ｂは、主要部が対応する前輪１６の両側に位置する下向きに開いたヨーク状をなし、上端部にてメインアーム２４Ａに溶接などにより一体的に連結されている。前輪１６は車軸３２を有し、サブアーム２４Ｂは、下端部にて車軸３２を回転軸線３２Ａの周りに回転可能に軸受又はブッシュを介して支持している。回転軸線３２Ａは、第一の枢軸線３０Ａに対し前方且つ下方にて横方向に延在している。

＜中央輪＞
第一の実施形態においては、中央輪支持アーム２６は、前端部にて枢軸３４により第二の枢軸線３４Ａの周りに上下方向に枢動可能に車体フレーム１４に連結されたトレーリングアームである。中央輪１８は車軸３６を有し、中央輪支持アーム２６は、後端部にて車軸３６を回転軸線３６Ａの周りに回転可能に軸受又はブッシュを介して支持している。回転軸線３６Ａは、第二の枢軸線３４Ａに対し後方にて横方向に延在している。

＜後輪＞
各後輪２０は車軸３８を有し、車軸３８は後輪支持キャスタ４０により横方向に延在する回転軸線３８Ａの周りに回転可能に軸受又はブッシュを介して支持されている。後輪支持キャスタ４０は、主要部が対応する後輪２０の両側に位置する下向きに開いたヨーク状をなし、車軸３８よりも前方の上端部にてトレーリングアーム４２の後端部に溶接などにより一体的に連結されている。トレーリングアーム４２の前端部は、枢軸４４を片持ち支持し、枢軸４４は、車体フレーム１４により横方向に延在する枢軸線４４Ａの周りに枢動可能に軸受又はブッシュを介して支持されている。

よって、後輪支持キャスタ４０及びトレーリングアーム４２は、互いに共働して後輪２０を回転軸線３８Ａの周りに回転可能に支持する後輪支持アーム２８として機能する。トレーリングアーム４２の後端部と支持板１２との間には、緩衝用の圧縮コイルばね４６が弾装されている。

なお、第一の実施形態及び後述の他の実施形態においては、前輪１６の第一の枢軸線３０Ａと中央輪１８の回転軸線３６Ａとの間の前後方向の距離は、中央輪１８の回転軸線３６Ａと後輪２０の回転軸線３８Ａとの間の前後方向の距離よりも小さいことが好ましい。。また、車両１０の全体の重心は、中央輪１８の回転軸線３６Ａと同一の前後方向位置又はそれよりも後方にあることが好ましい。

＜運動伝達リンク＞
前輪支持アーム２４の揺動を中央輪支持アーム２６へ伝達し、中央輪支持アーム２６の揺動を前輪支持アーム２４へ伝達する運動伝達リンク５０が設けられている。運動伝達リンク５０は、前端部にて枢軸５２により枢軸線５２Ａの周りに枢動可能にメインアーム２４Ａの下端延長部２４ＬＥに連結され、後端部にて枢軸５４により枢軸線５４Ａの周りに枢動可能に中央輪支持アーム２６の前端延長部２６ＦＥに連結されている。車両１０が水平平坦路にある場合について見て、枢軸線５２Ａは第一の枢軸線３０Ａよりも下方且つ僅かに後方に位置し、枢軸線５４Ａは第二の枢軸線３４Ａよりも上方且つ僅かに前方に位置している。

後に詳細に説明するように、運動伝達リンク５０は、前輪１６が後方へ移動する方向の第一の枢軸線３０Ａの周りの前輪支持アーム２４の揺動を、中央輪１８が下降する方向への第二の枢軸線３４Ａの周りの枢動に変換して中央輪支持アーム２６へ伝達する。

＜駆動力＞
車体フレーム１４には、それぞれ左右の中央輪１８を駆動するための電動機５８が取り付けられている。各電動機の出力軸には、中央輪１８を駆動するためのチェーンスプロケット６０が取り付けられている。左右の中央輪１８は、車軸３６と一体をなすチェーンスプロケット６２を有している。各チェーンスプロケット６０及び６２には、チェーン６４が巻き掛けられている。

後に詳細に説明するように、中央輪１８がバウンド、リバウンドすると、中央輪の回転軸線３６Ａは、第二の枢軸線３４Ａの周りに揺動するので、チェーンスプロケット６０及び６２の間の距離が変化する。よって、図１及び図２には示されていないが、チェーンスプロケットの間の距離の変化に起因するチェーン６４の張力の変動が低減されるよう、これらのチェーンにはテンショナーが設けられている。

＜制動力＞
走行時の回転方向とは逆方向のトルクが電動機５８によって発生されることにより、制動力が中央輪１８に付与されてよい。更に、図１及び図２には示されていない制動装置が設けられ、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０の全て又は一部の左右輪に制動装置によって制動力が付与されるようになっていてもよい。
＜走行＞

以上の説明から解るように、第一の実施形態の実施形態においては、前輪１６及び後輪２０は従動輪であり、中央輪１８は駆動輪である。電動機５８の出力が同一になるよう制御されるときには、左右の中央輪１８の駆動力は同一であるので、車両１０は直進にて前進又は後進する。

これに対し、左側の電動機５８の出力が右側の電動機５８の出力よりも高くなるよう制御されると、左側の中央輪１８の駆動力が右側の中央輪１８の駆動力よりも高くなり、車両１０は右旋回にて前進又は左旋回にて後進する。逆に、右側の電動機５８の出力が左側の電動機５８の出力よりも高くなるよう制御されると、右側の中央輪１８の駆動力が左側の中央輪１８の駆動力よりも高くなり、車両１０は左旋回にて前進又は右旋回にて後進する。

更に、左側の中央輪１８が前進駆動され、右側の中央輪１８が後進駆動されると、車両１０は小旋回半径にて右旋回し、或いは実質的に移動せずに右旋回する。逆に、右側の中央輪１８が前進駆動され、左側の中央輪１８が後進駆動されると、車両１０は小旋回半径にて左旋回し、或いは実質的に移動せずに左旋回する。

＜前輪が段差から受ける力＞
図３に示されているように、車両１０が例えば一般道から歩道へ移行して走行する際のように、前輪１６が路面Ｘ上を移動して段差Ｙに到達し、段差の角Ｚに押し付けられると、角Ｚにおける法線６８に垂直な外力Ｆwfが前輪１６に作用し、外力Ｆwfは前輪を介して車軸３２へ伝達される。よって、車軸３２には外力Ｆwfの垂直成分Ｆwfvが上向きの力として作用すると共に、外力Ｆwfの水平成分Ｆwfhが後方への力として作用する。外力Ｆwf、従って垂直成分、即ち上向きの力Ｆwfv及び水平成分、即ち後方への力Ｆwfhは、車両１０の駆動力が高いほど大きくなる。段差Ｙの高さが高くなるほど、上向きの力Ｆwfvが小さくなり、後方への力Ｆwfhが大きくなる。段差Ｙの高さが前輪１６の半径以上になると、上向きの力Ｆwfvは０になり、後方への力Ｆwfhは外力Ｆwfと等しい値になる。

＜前輪の段差乗り上げ＞
前輪１６が段差Ｙに乗り上げる際には、上述のように外力Ｆwfが前輪１６に作用し、車軸３２には上向きの力Ｆwfv及び後方への力Ｆwfhが作用する。図には示されていないが、段差Ｙの高さが小さく、外力Ｆwfの傾斜角が前輪１６の回転軸線３２Ａと第一の枢軸線３０Ａとを結ぶ直線の傾斜角よりも大きいときには、回転軸線３２Ａは第一の枢軸線３０Ａの周りに上方へ揺動する。よって、前輪１６は上方へ変位し、段差Ｙに乗り上げる。

なお、外力Ｆwfの傾斜角が前輪１６の回転軸線３２Ａと第一の枢軸線３０Ａとを結ぶ直線の傾斜角と同一であるときには、回転軸線３２Ａは第一の枢軸線３０Ａの周りに上方へ揺動しない。しかし、車両１０の駆動力によって前輪１６が段差Ｙに対し前方へ移動せしめられるので、前輪１６は回転軸線３２Ａの周りに前進方向へ転動し、段差Ｙに乗り上げる。

段差Ｙの高さが大きく、外力Ｆwfの傾斜角が前輪１６の回転軸線３２Ａと第一の枢軸線３０Ａとを結ぶ直線の傾斜角よりも小さいときには、図２に示されているように、回転軸線３２Ａは第一の枢軸線３０Ａの周りに後方へ揺動する。よって、前輪支持アーム２４は第一の枢軸線３０Ａの周りに反時計回り方向へ枢動する。なお、本明細書において、「時計回り方向」及び「反時計回り方向」は、特に断らない限り、車両１０を左方から横方向に見た場合の回転方向である。

前輪支持アーム２４の枢動は、運動伝達リンク５０によって中央輪支持アーム２６へ伝達され、中央輪支持アーム２６は回転軸線３６Ａの周りに時計回り方向へ枢動せしめられる。よって、車軸３６回転軸線３４Ａの周りに時計回り方向へ揺動し、中央輪１８が車体フレーム１４などに対し下方へ変位する。その結果、車両１０は前上がりに傾斜し、前輪１６が上昇することにより段差Ｙに乗り上げる。よって、段差Ｙの高さが大きくても、前輪１６は段差に乗り上げることができる。

＜中央輪の段差乗り上げ＞
車両１０が走行し、中央輪１８が段差Ｙに乗り上げる状況になると、図３に示された前輪１６の場合と同様に、中央輪１８の車軸３６に上向きの力Ｆwfv及び後方への力Ｆwfhが作用する。中央輪支持アーム２６は、第二の枢軸線３４Ａの周りに反時計回り方向へ枢動するので、中央輪１８は車体フレーム１４などに対し上方へ変位し、段差Ｙに乗り上げる。

なお、中央輪支持アーム２６が第二の枢軸線３４Ａの周りに反時計回り方向へ枢動すると、その枢動が運動伝達リンク５０によって前輪支持アーム２４へ伝達され、前輪支持アーム２４は第一の枢軸線３０Ａの周りに時計回り方向へ枢動せしめられる。よって、前輪１６は上昇するが、前輪１６は既に段差Ｙに乗り上げた状況にあるので、前輪支持アーム２４の枢動及び前輪１６の上昇によって中央輪１８の段差乗り上げが阻害されることはない。

＜後輪の段差乗り上げ＞
車両１０が更に走行し、前輪１６及び中央輪１８が既に段差Ｙに乗り上げた状態にて後輪２０が段差に乗り上げる状況になると、後輪２０は車両１０が前上がりの姿勢にて段差に乗り上げる。その場合にも、車両１０が水平姿勢にある場合と同様に、後輪２０の車軸３８に上向きの力Ｆwfv及び後方への力Ｆwfhが作用する。よって、トレーリングアーム４２及び後輪支持キャスタ４０は、枢軸４４の枢軸線４４Ａの周りに反時計回り方向へ枢動するので、後輪２０は車体フレーム１４などに対し上方へ変位し、段差Ｙに乗り上げる。

＜前輪の段差乗り下げ＞
前輪１６が段差Ｙを通過して乗り下げる際には、中央輪１８及び後輪２０は段差上にあるので、車両１０の前端部がオーパハング状態になって前輪１６は段差Ｙを通過する。よって、前輪は段差Ｙを通過しても下降せず、段差通過後の路面Ｘから浮き上がった状態になる。

なお、前輪１６が路面Ｘから浮き上がった状態になると、前輪は重力の作用により車体フレーム１４などに対し下降しようとする。前輪が下降するためには、前輪支持アーム２４などが図２において破線にて示されているように変位しなければならず、中央輪１８が下降しなければならない。しかし、中央輪１８は後輪２０と共に段差上にあり、下降することができないので、前輪１６は車体フレーム１４などに対し下降しない。

＜中央輪の段差乗り下げ＞
中央輪１８が段差Ｙを乗り下げる際には、中央輪は段差の角Ｚの周りに転動しながら下降するので、車両１０は前下がりに傾斜する。車両の傾斜角は前輪１６が路面Ｘに接地するまで増大し、その後減少する。

中央輪１８が転動しながら下降する際には、中央輪支持アーム２６は、第二の枢軸線３４Ａの周りに反時計回り方向のモーメントを受ける。しかし、中央輪支持アーム２６が第二の枢軸線３４Ａの周りに反時計回り方向へ枢動し、その枢動が運動伝達リンク５０によって前輪支持アーム２４へ伝達されると、前輪支持アームが第一の枢軸線３０Ａの周りに時計回り方向へ枢動する。よって、圧縮コイルばね３１が圧縮され、ばね力が増大されるので、前輪支持アーム２４及び中央輪支持アーム２６の枢動は抑制され、中央輪１８が車体フレーム１４などに対し上昇することが抑制される。

＜後輪の段差乗り下げ＞
前輪１６及び中央輪１８の段差乗り下げが完了し、後輪２０のみが段差Ｙ上にあるときには、トレーリングアーム４２が枢軸線４４Ａの周りに上方へ枢動した状態になり、これにより後輪２０はバウンド状態になる。よって、トレーリングアーム４２は、車両１０の水平走行時の位置へ戻るよう、圧縮コイルばね４６によって枢軸線４４Ａの周りに下方へ付勢される。従って、後輪２０が段差Ｙを乗り下げる際には、後輪２０が段差Ｙの角Ｚの周りに転動しながら下降し、トレーリングアーム４２は、枢軸線４４Ａの周りに下方へ枢動するので、後輪２０は容易に段差Ｙを乗り下げることができる。

［第二の実施形態］
図４に示された第二の実施形態においては、第一の実施形態における運動伝達リンク５０は設けられていない。中央輪支持アーム２６の前端延長部２６ＦＥには支持軸７０が固定されており、支持軸７０は第一の枢軸線３０Ａ及び第二の枢軸線３４Ａと平行な回転軸線の周りに回転可能にローラ７２を支持している。ローラ７２の回転軸線は第二の枢軸線３４Ａに対し前方且つ上方に位置している。前輪支持アーム２４のメインアーム２４Ａの下端延長部２４ＬＥには、その先端へ向けて下方且つ後方へ傾斜する平面状の当接面７４が設けられている。

中央輪支持アーム２６は車両１０に作用する重力により第二の枢軸線３４Ａの周りに反時計回り方向に付勢されているので、ローラ７２は当接面７４に押し付けられている。よって、前輪支持アーム２４及び中央輪支持アーム２６がそれぞれ第一の枢軸線３０Ａ及び第二の枢軸線３４Ａの周りに枢動する際には、ローラ７２は当接面７４に当接して当接面上を転動する。

従って、ローラ７２及び当接面７４は、互いに共働して第一の実施形態における運動伝達リンク５０と同様に運動伝達リンク７６として機能し、前輪支持アーム２４の揺動を中央輪支持アーム２６へ伝達し、中央輪支持アーム２６の揺動を前輪支持アーム２４へ伝達する。第二の実施形態の他の点は、上述の第一の実施形態と同様に構成されている。

［第三の実施形態］
図５及び図６に示された第三の実施形態においては、前輪支持アーム２４は上端延長部２４ＵＥを有し、上端延長部２４ＵＥは第一の枢軸線３０Ａに対し上方且つ後方へ延在している。中央輪支持アーム２６は、後端部にて枢軸３４により第二の枢軸線３４Ａの周りに枢動可能に車体フレーム１４に連結されたリーディングアームである。中央輪支持アーム２６は後端延長部２６ＲＥを有し、後端延長部２６ＲＥは第二の枢軸線３４Ａに対し上方へ延在している。

運動伝達リンク５０は、前端部にて枢軸５２により枢軸線５２Ａの周りに枢動可能に上端延長部２４ＵＥに連結され、後端部にて枢軸５４により枢軸線５４Ａの周りに枢動可能に後端延長部２６ＲＥに連結されている。よって、図６に示されているように、前輪支持アーム２４が第一の枢軸線３０Ａの周りに反時計回り方向へ枢動すると、その枢動が運動伝達リンク５０によって中央輪支持アーム２６へ伝達され、中央輪支持アームは第二の枢軸線３４Ａの周りに反時計回り方向へ枢動する。従って、第一の実施形態と同様に、前輪１６が後方へ変位すると、中央輪１８が車体フレーム１４などに対し下方へ変位する。

第一の実施形態と同様に、トレーリングアーム４２は、前端部にて車体フレーム１４により枢軸４４の枢軸線４４Ａの周りに枢動可能に軸受又はブッシュを介して支持されている。しかし、後輪支持キャスタ４０は設けられておらず、後輪２０の車軸３８は、トレーリングアーム４２の後端部により回転軸線３８Ａの周りに回転可能に軸受又はブッシュを介して支持されている。よって、トレーリングアーム４２は、後輪支持アーム２８として機能する。圧縮コイルばね４６は、トレーリングアーム４２と車体フレーム１４との間に弾装されている。

更に、電動機５８の下方には、大径の中間入力チェーンスプロケット７８及びこれと一体的に回転する小径の中間出力チェーンスプロケット８０が設けられている。電動機５８の出力軸に取り付けられたチェーンスプロケット６０及び中間入力チェーンスプロケット７８には、チェーン８２が巻き掛けられている。

中央輪１８の車軸３６と一体をなすチェーンスプロケット６２及び中間出力チェーンスプロケット８０には、チェーン８４が巻き掛けられている。後輪２０は、車軸３８と一体をなすチェーンスプロケット８６を有している。後輪２０のチェーンスプロケット８６及び中間出力チェーンスプロケット８０には、チェーン８８が巻き掛けられている。図５及び図６には示されていないが、チェーンスプロケットの間の距離の変化に起因するチェーン８４及び８８の張力の変動が低減されるよう、これらのチェーンにはテンショナーが設けられている。

以上の説明から解るように、第三の実施形態においては、中央輪１８及び後輪２０が駆動輪である。第三の実施形態の他の点は、上述の第一及び第二の実施形態と同様に構成されている。従って、第三の実施形態によれば、上述の第一及び第二の実施形態と同様に、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０は、段差Ｙに容易に乗り上げることができると共に、段差Ｙを容易に乗り下げることができる。

［第四の実施形態］
図７及び図８に示された第四の実施形態においては、トレーリングアーム４２は前端延長部４２ＦＥを有し、前端延長部４２ＦＥは枢軸線４４Ａに対し上方へ延在している。中央輪支持アーム２６の後端延長部２６ＲＥ及びトレーリングアーム４２の前端延長部４２ＦＥは、接続リンク８９により互いに接続されている。接続リンク８９は、中間部にて枢軸９０により枢軸線９０Ａの周りに枢動可能に後端延長部２６ＲＥに連結され、後端部にて枢軸９２により枢軸線９２Ａの周りに枢動可能に前端延長部４２ＦＥに連結されている。

運動伝達リンク５０は、前端部にて枢軸５２により枢軸線５２Ａの周りに枢動可能に前輪支持アーム２４の上端延長部２４ＵＥに連結され、後端部にて枢軸９４により枢軸線９４Ａの周りに枢動可能に接続リンク８９の前端部に連結されている。第四の実施形態の他の点は、上述の第三の実施形態と同様に構成されている。

図８に示されているように、前輪支持アーム２４が第一の枢軸線３０Ａの周りに反時計回り方向へ枢動すると、その枢動が運動伝達リンク５０によって接続リンク８９へ伝達され、接続リンクは前方へ移動する。その結果、中央輪支持アーム２６は第二の枢軸線３４Ａの周りに反時計回り方向へ枢動する。

よって、第一の実施形態と同様に、前輪１６が後方へ変位すると、中央輪１８は車体フレーム１４などに対し下方へ変位する。また、トレーリングアーム４２は枢軸線４４Ａの周りに枢動可能に反時計回り方向へ枢動する。よって、前輪１６が後方へ変位すると、後輪２０は車体フレーム１４などに対し上方へ変位する。

従って、前輪１６が段差Ｙに乗り上げる際には、車両１０は、下降した中央輪１８の接地点の周りに、上昇した後輪２０が接地するまで枢動し、第一乃至第三の実施形態の場合よりも前上がりに傾斜するので、前輪１６は第一乃至第三の実施形態の場合よりも高く上昇する。よって、前輪１６は第一乃至第三の実施形態の場合よりも確実に段差に乗り上げることができる。なお、この作用効果は、後述の第六の実施形態においても得られる。

また、中央輪１８が段差Ｙに乗り上げる際には、中央輪が上昇するので、中央輪支持アーム２６は第二の枢軸線３４Ａの周りに時計回り方向へ枢動し、その枢動が接続リンク８９によってトレーリングアーム４２へ伝達される。よって、トレーリングアーム４２は枢軸線４４Ａの周りに枢動可能に時計回り方向へ枢動するので、後輪２０は車体フレーム１４などに対し下方へ変位する。その結果、車両１０が上昇せしめられるので、中央輪１８が段差Ｙに対し上昇する。従って、中央輪１８は第三の実施形態の場合よりも確実に段差に乗り上げることができる。

［第五の実施形態］
図９及び図１０に示された第五の実施形態においては、第三の実施形態と同様に、前輪支持アーム２４は上端延長部２４ＵＥを有し、上端延長部２４ＵＥは第一の枢軸線３０Ａに対し上方且つ後方へ延在している。中央輪支持アーム２６は、第一の実施形態の中央輪支持アーム２６と同様に構成されており、第一の実施形態と同様に、運動伝達リンク５０により前輪支持アーム２４と連結されている。

トレーリングアーム４２は、第四の実施形態のトレーリングアーム４２と同様に前端延長部４２ＦＥを有し、前端延長部４２ＦＥは枢軸線４４Ａに対し上方へ延在している。前輪支持アーム２４の上端延長部２４ＵＥ及びトレーリングアーム４２の前端延長部４２ＦＥは、接続リンク９６により互いに接続されている。接続リンク９６は、前端部にて枢軸９８により枢軸線９８Ａの周りに枢動可能に前端延長部４２ＦＥに連結され、後端部にて枢軸１００により枢軸線１００Ａの周りに枢動可能に前端延長部４２ＦＥに連結されている。第五の実施形態の他の点は、上述の第一の実施形態と同様に構成されている。

図１０に示されているように、前輪支持アーム２４が第一の枢軸線３０Ａの周りに反時計回り方向へ枢動すると、その枢動が運動伝達リンク５０によって中央輪支持アーム２６へ伝達され、中央輪支持アームは第二の枢軸線３４Ａの周りに反時計回り方向へ枢動する。よって、第一の実施形態と同様に、前輪１６が後方へ変位すると、中央輪１８は車体フレーム１４などに対し下方へ変位する。

更に、前輪支持アーム２４の枢動が接続リンク９６によってトレーリングアーム４２へ伝達され、トレーリングアームは枢軸線４４Ａの周りに反時計回り方向へ枢動する。よって、前輪１６が後方へ変位すると、後輪２０は車体フレーム１４などに対し上方へ変位する。

従って、第五の実施形態によれば、上述の第四の実施形態と同様に、前輪１６が段差Ｙに乗り上げる際には、車両１０は第一乃至第三の実施形態の場合よりも前上がりに傾斜するので、前輪１６は第一乃至第三の実施形態の場合よりも高く上昇する。よって、前輪１６は第一乃至第三の実施形態の場合よりも確実に段差に乗り上げることができる。

［第六の実施形態］
図１１及び図１２に示された第六の実施形態においては、前輪支持アーム２４は、第三の実施形態の前輪支持アーム２４と同様に構成され、上端延長部２４ＵＥを有している。中央輪支持アーム２６、トレーリングアーム４２などは設けられておらず、中央輪１８及び後輪２０を支持する共通支持部材１０２が設けられている。共通支持部材１０２は、中央部にて車体フレーム１４により枢軸１０４の枢軸線１０４Ａの周りに枢動可能に軸受又はブッシュを介して支持されている。

共通支持部材１０２は、枢軸１０４に対し前方へ延在するリーディングアーム部１０２Ｌ、枢軸１０４に対し後方へ延在するトレーリングアーム部１０２Ｔ、及び枢軸１０４に対し上方へ延在する上端延長部１０２ＵＥを有している。リーディングアーム部１０２Ｌは、前端部にて中央輪１８の車軸３６を回転軸線３６Ａの周りに回転可能に軸受又はブッシュを介して支持している。トレーリングアーム部１０２Ｔは、後端部にて後輪２０の車軸３８を回転軸線３８Ａの周りに回転可能に軸受又はブッシュを介して支持している。よって、トレーリングアーム部１０２Ｔは、第二の枢軸線としての枢軸線１０４Ａの周りに枢動可能な後輪支持アーム２８として機能する。

前輪支持アーム２４の上端延長部２４ＵＥ及び共通支持部材１０２の上端延長部１０２ＵＥは、接続リンク１０６により互いに接続されている。接続リンク１０６は、前端部にて枢軸１０８により枢軸線１０８Ａの周りに枢動可能に上端延長部２４ＵＥに連結され、後端部にて枢軸１１０により枢軸線１１０Ａの周りに枢動可能に上端延長部１０２ＵＥに連結されている。第六の実施形態の他の点は、上述の第一の実施形態と同様に構成されている。

更に、電動機５８の出力軸に取り付けられたチェーンスプロケット６０及び中央輪１８の車軸３６と一体をなすチェーンスプロケット６２には、チェーン８４が巻き掛けられている。チェーンスプロケット６０及び後輪２０の車軸３８と一体をなすチェーンスプロケット８６には、チェーン８８が巻き掛けられている。図１１及び図１２には示されていないが、チェーンスプロケットの間の距離の変化に起因するチェーン８４及び８８の張力の変動が低減されるよう、これらのチェーンにはテンショナーが設けられている。第六の実施形態の他の点は、上述の第一の実施形態と同様に構成されている。

以上の説明から解るように、上述の第一乃至第五実施形態によれば、前輪１６が段差などに到達し後方への力を受け後方へ移動すると、前輪支持アーム２４が第一の枢軸線の周りに反時計回り方向へ揺動する。前輪支持アームの揺動は、運動伝達リンク５０などにより、中央輪１８が下降する方向への第二の枢軸線３４Ａの周りの枢動に変換されて中央輪支持アーム２６へ伝達される。また、第六実施形態によれば、前輪支持アームの揺動は、接続リンク１０６により、中央輪１８が下降する方向への枢軸線１０４Ａの周りの枢動に変換されて共通支持部材１０２へ伝達される。中央輪が下降すると、車両１０は前上がりに傾斜し前輪が上昇するので、前輪を段差などへ容易に乗り上げさせることができる。

特に、第四乃至第六の実施形態によれば、前輪支持アーム２４の揺動が、運動伝達リンク５０及び接続リンク８９などにより、後輪２０が上昇する方向への枢軸線４４Ａの周りの枢動に変換して後輪支持アーム２８へ伝達される。後輪２０が上昇すると、後輪が上昇しない場合に比して車両１０の前上がりの傾斜角大きくなり、前輪１６の上昇量が大きくなるので、第一乃至第三の実施形態に比して、前輪を段差などへ一層容易に乗り上げさせることができる。

また、上述の各実施形態によれば、左右の駆動輪は、それぞれ対応する電動機により駆動される。よって、左右の駆動輪間に駆動力差を与えることができ、また左右輪の一方に駆動力を付与し且つ左右輪の他方に制動力を付与することができ、これにより車両１０を旋回させることができる。更に、駆動力差及び制動力差を制御することにより、車輪を操舵することなく車両１０の旋回方向及び旋回半径を制御することができる。更に、車輪を操舵するための操舵装置は不要であるので、操舵装置が設けられる場合に比して車両１０の構造を簡略化することができる。

特に、上述の第三、第四及び第六の実施形態によれば、中央輪１８及び後輪２０の２列の車輪が駆動輪である。よって、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０の何れかが段差に乗り上げる際に、中央輪１８及び後輪２０の一方が走行路Ｘから浮き上がっても、中央輪１８及び後輪２０の他方が駆動力を発生するので、車両１０は支障なく走行することができる。

更に、上述の第三、第四及び第六の実施形態によれば、左側の中央輪及び後輪を駆動する電動機５８及び右側の中央輪及び後輪を駆動する電動機５８が設けられている。よって、左右の中央輪及び左右の後輪のそれぞれに専用の電動機が設けられる場合に比して、電動機の数を低減し、電動機の制御を容易にすることができる。

なお、前輪１６が段差Ｙなどへ乗り上げる際に前輪支持アーム２４、中央輪支持アーム２６などが枢動しても、車両１０の重心は実質的に前後方向にも横方向にも変化しないので、車両の走行安定性が悪化することはない。

以上においては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、上述の各実施形態においては、前述のように、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０はそれぞれ横方向に隔置された一対の車輪よりなっている。しかし、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０の少なくとも一つの車輪が車両１０の横方向に隔置された一対の車輪よりなっていればよい。即ち、少なくとも一つの車輪以外の車輪はそれぞれ横方向中央に配置された一つの車輪であってもよい。また、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０は同一の直径を有しているが、各車輪の直径は相互に異なっていてもよい。

また、上述の各実施形態においては、駆動源は電動機であるが、駆動源は電動機以外の駆動装置であってもよく、駆動力の伝達はチェーン以外の駆動力伝達手段であってよい。また、駆動輪は、電動機及び減速歯車が組み込まれたインホイールモータ式の車輪であってもよい。更に、上述の第三、第四及び第六の実施形態においては、中央輪１８及び後輪２０は共通の電動機により駆動されるようになっているが、中央輪１８及び後輪２０はそれぞれ専用の電動機により駆動されるようになっていてもよい。

また、上述の第一、第二及び第五の実施形態においては、駆動輪は中央輪１８のみであるが、後輪２０も駆動輪であってよい。更に、上述の各実施形態において、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０の全てが駆動輪であってもよい。

また、上述の各実施形態においては、車両１０の旋回は、左右の駆動輪間に駆動力差を与えることにより、また左右輪の一方に駆動力を付与し且つ左右輪の他方に制動力を付与することにより行われる。しかし、車両１０の旋回は、任意の駆動輪の駆動力差又は制駆動力差を制御することにより行われてよい。更に、車両１０の旋回は、前輪１６及び後輪２０の少なくとも一方が操舵されることにより行われてもよく、任意の駆動輪の駆動力差又は制動力差が制御されると共に前輪及び後輪の少なくとも一方が操舵されることにより行われてもよい。

更に、上述の各実施形態においては、前輪１６の回転軸線３２Ａは、前輪支持アーム２４の第一の枢軸線３０Ａに対し前方且つ下方に位置しているが、第一の枢軸線３０Ａの下方又は第一の枢軸線３０Ａに対し後方且つ下方に位置していてもよい。

１０…三列車輪車両、１４…車体フレーム、１６…前輪、１８…中央輪、２０…後輪、２４…前輪支持アーム、２６…中央輪支持アーム、２８…後輪支持アーム、５０，７６，８９…運動伝達リンク、５８…電動機、８９…接続リンク

Claims (1)

1. 前後方向に配列された前輪、中央輪及び後輪を有する三列車輪車両であって、前記前輪、前記中央輪及び前記後輪の少なくとも一つは横方向に隔置された一対の車輪を含む三列車輪車両において、第一の枢軸線の周りに前後方向に揺動可能に車体に連結され且つ下端部にて前記前輪を回転可能に支持する前輪支持アームと、第二の枢軸線の周りに上下方向に枢動可能に車体に連結され前記中央輪を回転可能に支持する中央輪支持アームと、前記前輪支持アームの揺動を前記中央輪支持アームへ伝達する運動伝達リンクと、を有し、前記運動伝達リンクは、前記前輪が後方へ移動する方向の前記第一の枢軸線の周りの前記前輪支持アームの揺動を、前記中央輪が下降する方向への前記第二の枢軸線の周りの枢動に変換して前記中央輪支持アームへ伝達するよう構成されていることを特徴とする三列車輪車両。
   
   

Images