JP3165657B2 - 車輪駆動装置 - Google Patents

車輪駆動装置

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JP3165657B2 JP13693197A JP13693197A JP3165657B2 JP 3165657 B2 JP3165657 B2 JP 3165657B2 JP 13693197 A JP13693197 A JP 13693197A JP 13693197 A JP13693197 A JP 13693197A JP 3165657 B2 JP3165657 B2 JP 3165657B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無人誘導車両など
の操舵輪を駆動するホイールインドライブ方式の車輪駆
動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、工場や倉庫などでの物流の合
理化や無人化を図るために、無人誘導車両(以下、Auto
mated Guided Vehicleから「AGV」と略称する)が用
いられる。AGVでは、全体を小型化し、走行方向の変
更を容易にするため、操舵輪と駆動輪とを同一とする場
合がある。そのような場合には、動力の伝達機構を簡素
にするため、車輪内に動力の伝達機構を組込むホイール
インドライブ方式がとられる。
【0003】従来からのホイールインドライブ方式で
は、車輪はベアリングを介してホイールブラケットに取
付けられる。ホイールブラケット内には、車輪を駆動す
る駆動機構として、モータおよび減速機が保持される。
モータの出力軸と減速機の入力軸との間、および減速機
の出力軸と車輪との間は、それぞれ直接連結される。ホ
イールインドライブ方式に関連する先行技術は、たとえ
ば実開平2ー107248に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来からのホイールイ
ンドライブ方式では、減速機の出力軸と車輪との間が直
接連結され、減速機およびモータによる駆動機構から回
転駆動力が車輪に伝達される。車輪はホイールブラケッ
トの外周側でベアリングを介して支持され、駆動機構は
ホイールブラケット内部に収納されて保持される。駆動
機構の出力軸と車輪の回転軸との同心度や平行度は、ホ
イールブラケットの製作精度によって左右される。出力
軸と回転軸との間に軸ずれが生じると、回転に滞りがで
たり、繰返しの偏荷重となってベアリングなどの機器が
破損したり、寿命が著しく短くなったりする。軸ずれが
生じないようにするには、ホイールブラケットの製作精
度を向上させ、軸ずれを抑制する必要があるけれども、
製造コストも上昇してしまう。しかも軸ずれは、製作精
度ばかりではなく、車両に重量物を積載するような場合
に車輪が受ける荷重がホイールブラケットを歪ませるこ
との影響としても生じうる。実開平2−107248で
も、車輪内にモータ等を組込む構成を提案しているけれ
ども、小型化が目的であり、軸ずれを解消することに関
しては言及されていない。
【0005】本発明の目的は、ホイールインドライブ方
式による小型化が可能で、簡素な構成で軸ずれを解消す
ることができる車輪駆動装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、車体24の底
面側に装着され、個別的に操舵可能な複数の車輪1を、
各車輪1毎に駆動する車輪駆動装置であって、車軸部6
および操舵部11を備えるホイールブラケット5であっ
て、車軸部6は、概略的に円筒状であり、軸線1a方向
の一端側から挿入される車輪1を、回転軸受4を介して
回転可能に支持し、操舵部11は、該車輪1の軸線1a
方向の他端側で車軸部6に連結され、該連結部分から車
輪1の接地部2の幅方向中央付近まで戻るように屈曲し
てから、車体24側に向って延びる形状を有して、該車
輪1aの軸線に垂直でかつ該接地部2の幅方向中央を通
る軸線5aまわりに旋回変位可能である、そのようなホ
イールブラケット5と、該車輪1の軸線1a方向の一端
側に延びる出力軸を有し、ホイールブラケット5の車軸
部6の内部に収納される駆動機構7と、該車輪1の軸線
1a方向の一端側で、駆動機構7の出力軸と車輪1との
間に介在し、該出力軸と該車輪1の軸線1aとのずれを
吸収しながら、該出力軸の出力を車輪1に伝達するカッ
プリング10とを含み、該車輪1は、該車輪1の軸線1
a方向の一端側に位置するホイールディスク3と、該ホ
イールディスク3の外周側から該軸線1a方向の他端側
に延びて該接地部2を装着するリム3aとを備えること
を特徴とする車輪駆動装置である。
【0007】本発明に従えば、ホイールブラケット5の
概略的に円筒状の車軸部6の外周側に、車輪1の接地部
2が回転軸受4を解して支持される。車軸部6の内部に
は、駆動機構7が収納される。駆動機構7の出力軸は、
車輪1の軸線1aとの間のずれを吸収するカップリング
10を介して、軸線1aの一端側で、車輪1のホイール
ディスク3に出力を伝達する。ホイールブラケット5の
操舵部11は、車輪1の軸線1a方向の他端側で車軸部
6に連結され、連結部分から車輪1の接地部2の幅方向
中央付近まで戻るように屈曲してから、車体24側に向
って延びる形状を有して、車輪1aの軸線に垂直でかつ
接地部2の幅方向中央を通る軸線5aまわりに旋回変位
可能である。車輪1は、車体24の底面側に複数装着さ
れ、個別的に操舵可能である。各車輪1では、カップリ
ング10によって、駆動機構7の出力軸と車輪1との間
の軸ずれを吸収するので、軸ずれを生じないような高精
度でホイールブラケット5を製造する必要はなく、製造
コストの上昇を防ぐことができる。
【0008】また本発明で、前記駆動機構7は、前記ホ
イールブラケット5の車軸部6に収納される減速機9
と、該減速機9に対して前記車輪1の軸線1a方向の他
端側に設けられるモータ8とを含み、前記車輪1のホイ
ールディスク3は、該車輪1の軸線1a方向の一端側に
突出する形状を有し、該突出する形状の内部に、前記カ
ップリング10を収納し、該ホイールディスク3の該軸
線1a方向一端側への突出量と、該モータ10の該軸線
1a方向の他端側への突出量とは同等であることを特徴
とする。
【0009】本発明に従えば、車輪1の軸線1a方向の
一端側へ突出するホイールディスク3の突出量と、軸線
1a方向の他端側へ突出する駆動機構7のモータ8の突
出量とは、同等である。これによって、車輪1の接地部
2の幅方向中央付近を中心として旋回変位して操舵する
際に、周囲に必要な空間を小さくして、車両の小型化を
図ることができる。
【0010】
【0011】
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、(a)で、本発明の実施
の一形態の基本的構成を簡略化して示す。車輪1は、接
地部としてタイヤ2を有する。タイヤ2は、車輪1の軸
線1a方向の一端側で、ホイールディスク3の外周側か
ら軸線1a方向の他端側に延びるように形成されるリム
3aに装着される。リム3aの内周側には、回転軸受で
あるローラベアリング4の外輪が装着される。ローラベ
アリング4の内輪は、ホイールブラケット5の車軸部6
の外周側で支持される。車軸部6は、大略的に円筒状の
形状を有する。すなわち、車輪1は、回転軸受であるロ
ーラベアリング4を介して、ホイールブラケット5の車
軸部6の外周側で回転可能に支持される。
【0013】車軸部6の内部には、駆動機構7が収納さ
れて、ホイールインドライブ方式の構造を形成する。駆
動機構7は、電動式のモータ8と組合せ歯車方式の減速
機9とを含む。減速機9からの出力は、ディスクカップ
リング10を介して、ホイールディスク3に伝達され、
車輪1を回転駆動する。ホイールブラケット5の上部に
は、操舵部11が設けられる。操舵部11は、車輪1の
軸線1aに垂直でかつタイヤ2の幅方向の中央を通る軸
線5aまわりに、車輪1を旋回変位させる。
【0014】図1(b)に示すように、ホイールブラケ
ット5の車軸部6は、大略的に円筒形状で、図1(a)
に示すローラベアリング4を取付けるためのローラベア
リング取付部12が外周部に形成され、駆動機構7を収
納するための駆動機構収納部13が内周部に形成され
る。ローラベアリング取付部12では車輪1にかかる荷
重などを受け、駆動機構収納部13では減速機9にかか
る駆動トルクの反力などを受ける。
【0015】図2は、図1の車輪1およびホイールブラ
ケット5についてのより詳細な構造を示す。モータ8
は、車輪1の軸線1a方向の一端側のホイールディスク
3と対向するように、軸線1a方向の他端側に設けられ
る。モータ8の回転力は、モータ出力軸14を介して減
速機9に伝達され、回転速度が低減されるとともに、駆
動トルクが増大する。減速機9の出力は、減速機出力軸
15のフランジ16から、ボルト17および板ばね18
を介してカップリング部材19に伝達される。カップリ
ング部材19は大略的に円筒形で、軸線方向の両端に
は、径方向に延びる外向きフランジを有する。カップリ
ング部材19からは、さらに板ばね20およびボルト2
1を介して、ホイールディスク3に回転駆動力が伝達さ
れる。ホイールディスク3の表面には、カバー22が設
けられ、ボルト21の頭部などを覆って保護する。
【0016】図3は、図1のディスクカップリング10
の構成を分解して示す。ボルト17は、複数枚が積層さ
れる板ばね18を、カップリング部材19のフランジ
側、または減速機出力軸15側のフランジ16側に、ナ
ットを用いて交互に接合する。複数枚が積層される板ば
ね20は、ボルト21によって、カップリング部材19
のフランジ側、またはホイールディスク3側に、ナット
を用いて交互に接合される。ぼると17,21の頭部で
板ばね18,20の一方の表面を押えられるように、フ
ランジにはボルト頭部の外径よりも大きな貫通孔をあけ
ておく。ディスクカップリング10では、板ばね18,
20の弾性変形を利用して、軸ずれを吸収し、しかも大
きな駆動トルクの伝達を確実に行うことができる。
【0017】図4は、本実施形態で軸ずれが吸収される
状態を、誇張して示す。実際の軸ずれは、前述のよう
に、ホイールブラケット5の車軸部6の製造精度の関係
などで生じ、機械精度の範囲内には収るので、目視で感
知することは不可能に近い。ローラベアリング取付部1
2にローラベアリング4を介して取付けられる車輪1の
軸線1aと、駆動機構収納部13に収納される減速機9
の軸線9aとが、平行で中心がずれる状態を(a)に、
平行度がずれる場合を(b)にそれぞれ示す。軸ずれが
生じても、ディスクカップリング10で吸収することが
できるので、車輪1と減速機9とのずれが繰返し偏荷重
となって、減速機9などの機器が破損したり、寿命が短
くなったりすることを避けることができる。
【0018】図5は、本実施形態の車両駆動装置を使用
するAGV23の一例を示す。AVV23は、4つの車
輪1が駆動輪でありかつ操舵輪である。各車輪1は、平
面形状が矩形の車体24の4隅付近に操舵部11を介し
て取付けられる。各車輪1が操舵可能であるので、AG
V23は良好な旋回性能を有する。
【0019】図6は、図5に示すAGV23に車輪1お
よびホイールブラケット5を装着している部分の構造を
示す。ホイールブラケット5の操舵部11は、車体24
に取付けられるモータ25によって、旋回駆動される。
モータ25の出力軸には駆動歯車26が取付けられ、操
舵部11の外周部に取付けられる操舵歯車27と噛合し
て回転するように駆動する。操舵部11は、操舵歯車2
7によって外周側が駆動されるので、内部に車体24に
対する支持部28を収納する。
【0020】図7は、本発明の実施の他の形態の基本的
構成を簡略化して示す。本実施形態で図1の実施形態に
対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は
省略する。本実施形態の車輪31のホイールディスク3
3には、図1の実施形態と同様に、ディスクカップリン
グ10を介して回転駆動力が伝達される。ホイールブラ
ケット35では、車軸部36の外周側に車輪31が装着
され、車軸部36の内周側にモータ8が収納される。旋
回変位の軸線5aに関して、軸線1a方向の一方側への
ホイールディスク33の突出量L1と、他方側へのモー
タ8の突出量L2とは同等、すなわちL1=L2であ
る。操舵部11の旋回変位の軸線5aは、車輪31のタ
イヤ2の幅方向の中央を通り、ホイールディスク33お
よびモータ8の車輪軸線方向両側への突出量は同等であ
るので、車輪31の周囲に設ける操舵用の空間を小さく
しても、大きな操舵角を得ることができる。本実施形態
の車輪駆動装置を図5に示すようなAGV23に使用す
れば、車体24の一層の小型化を図ることができる。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ホイール
ブラケット5の車軸部6の外周側で、車輪1の接地部2
を回転軸受4を解して支持し、内部に駆動機構7を収納
する。駆動機構7の出力軸は、車輪1の軸線1aとの間
のずれを吸収するカップリング10を介して、車輪1の
ホイールディスク3に出力を伝達する。各車輪1では、
カップリング10によって、駆動機構7の出力軸と車輪
1との間の軸ずれを吸収するので、軸ずれを生じないよ
うな高精度でホイールブラケット5を製造する必要はな
く、製造コストの上昇を防ぐことができる。駆動機構7
には、繰返しの偏荷重が伝わらず、破損や寿命短縮を避
けることができる。
【0022】また本発明によれば、各車輪1の接地部2
の幅方向中央付近を中心として旋回変位して操舵する際
に、周囲に必要な空間を小さくして、車両の小型化を図
ることができる。
【0023】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の基本的な構成を示す簡
略化した断面図である。
【図2】図1の実施形態の車輪1およびホイールブラケ
ット5に関連する構造を示す断面図である。
【図3】図1の実施形態のディスクカップリング10の
分解斜視図である。
【図4】図1の実施形態の動作状態を誇張して示す断面
図である。
【図5】図1の実施形態の車輪駆動装置を用いるAGV
23の平面図である。
【図6】図5の車輪駆動装置の側面図である。
【図7】本発明の実施の他の形態の基本的な構成を示す
簡略化した断面図である。
【符号の説明】
1,31 車輪 1a,5a 軸線 2 タイヤ 3,33 ホイールディスク 4 ローラベアリング 5,35 ホイールブラケット 6,36 車軸部 7 駆動機構 8 モータ 9 減速機 10 ディスクカップリング 11 操舵部 12 ローラベアリング取付部 13 駆動機構収納部 15 減速機出力軸 17,21 ボルト 18,20 板ばね 19 カップリング部材 23 AGV 24 車体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−25834(JP,A) 特開 平9−132040(JP,A) 特開 平7−285350(JP,A) 特開 昭60−209329(JP,A) 特開 平5−116546(JP,A) 特開 平7−52664(JP,A) 特開 昭63−162327(JP,A) 実開 平3−4931(JP,U) 実開 昭49−95629(JP,U) 実開 昭58−39316(JP,U) 実公 昭49−3872(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60K 17/356 B60K 7/00 B62D 7/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車体24の底面側に装着され、個別的に
    操舵可能な複数の車輪1を、各車輪1毎に駆動する車輪
    駆動装置であって、 車軸部6および操舵部11を備えるホイールブラケット
    5であって、 車軸部6は、概略的に円筒状であり、軸線1a方向の一
    端側から挿入される車輪1を、回転軸受4を介して回転
    可能に支持し、 操舵部11は、該車輪1の軸線1a方向の他端側で車軸
    部6に連結され、該連結部分から車輪1の接地部2の幅
    方向中央付近まで戻るように屈曲してから、車体24側
    に向って延びる形状を有して、該車輪1aの軸線に垂直
    でかつ該接地部2の幅方向中央を通る軸線5aまわりに
    旋回変位可能である、 そのようなホイールブラケット5と、 該車輪1の軸線1a方向の一端側に延びる出力軸を有
    し、ホイールブラケット5の車軸部6の内部に収納され
    る駆動機構7と、 該車輪1の軸線1a方向の一端側で、駆動機構7の出力
    軸と車輪1との間に介在し、該出力軸と該車輪1の軸線
    1aとのずれを吸収しながら、該出力軸の出力を車輪1
    に伝達するカップリング10とを含み、 該車輪1は、 該車輪1の軸線1a方向の一端側に位置するホイールデ
    ィスク3と、 該ホイールディスク3の外周側から該軸線1a方向の他
    端側に延びて該接地部2を装着するリム3aとを備える
    ことを特徴とする車輪駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記駆動機構7は、前記ホイールブラケ
    ット5の車軸部6に収納される減速機9と、該減速機9
    に対して前記車輪1の軸線1a方向の他端側に設けられ
    るモータ8とを含み、 前記車輪1のホイールディスク3は、該車輪1の軸線1
    a方向の一端側に突出する形状を有し、該突出する形状
    の内部に、前記カップリング10を収納し、 該ホイールディスク3の該軸線1a方向一端側への突出
    量と、該モータ10の該軸線1a方向の他端側への突出
    量とは同等であることを特徴とする請求項1記載の車輪
    駆動装置。
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