JP4892677B2 - 回転体支持機構 - Google Patents

Description

本発明は、回転体支持機構に関する。

従来、車輪を回転させるためのモータなどの回転駆動アクチュエータを、その回転駆動部を含めてステアリングを切る、すなわち、車輪と回転駆動部とを共に垂直軸周りに回転させることでステアリングを変化させるといった回転支持機構を搭載した車両が報告されている（例えば、特許文献１参照。）。これは図５、図６のように回転駆動部１、車輪３、駆動部固定体１４、ベアリング９、線状物６、本体連結部１５よりなる。
特開２０００−１５９１４２号公報

しかしながら、上述したような従来の回転体支持機構では、つぎのような問題がある。この車輪３が垂直軸周りに同じ方向に続けて回ることを考える。回転駆動部１の配線などの線状物６の一端は基板に、もう一端は回転駆動部１そのものに固定されている。また回転駆動アクチュエータ自身は駆動部固定体１４に固定されている。そのため、これらの車両はステアリングを変化させる、すなわち車輪の向きを垂直軸周りに変化させる際に、線状物６の捩れが蓄積されてしまうという問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、車輪内にモータを有するいわゆるホイールインモーターを装備した車輪などの無限回転する部材を、さらに垂直軸回りに無限回転可能なように支持しようとするとき、線状物６の捩れを逐一戻すことにより、線状物が切れることを防止し、その結果、車輪モジュールを垂直軸周りに無限回転させることが可能な機構を提供することを目的とする。

本発明の回転体支持機構は、支持体と伝達機構を有する。（イ）連結部と回転駆動体を回転可能に支持する支持体、（ロ）上記支持体に対して相対的に上記連結部が回転したとき、上記連結部の回転角度と同一の回転角度を上記回転駆動体に伝える伝達機構、ここで、上記連結部を、上記伝達機構が存在する側とは反対側から見たとき、また、上記回転駆動体を、上記伝達機構が存在する側とは反対側から見たとき、上記連結部の回転方向と上記回転駆動体の回転方向は、逆方向である。

本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１記載の発明の回転体支持機構によれば、回転体支持機構は、車軸内に車輪駆動モータを有するいわゆるホイールインモーターを装備した車輪などの無限回転する部材を、さらに垂直軸回りに無限回転可能なように支持しようとするとき、モータ駆動用などの電線が捩じ切れることを防止することができる。

これはモータなどの回転駆動体が電気駆動式のものでなく、空圧、油圧といった流体駆動式のものにおいても、その配管が捩れることを防止することが可能である。

以下、本発明の回転支持機構を実施するための最良の形態について説明する。
最初に、回転支持機構を搭載した車両の構成について説明する。

図１は、本発明の回転支持機構を搭載した車両の一例を示す斜視図である。車両は、基板８、および複数の回転支持機構からなっている。また回転支持機構は３つ存在する。一車両における回転支持機構の個数は３つに限定されない。本発明の回転支持機構を適応できるかどうかは車両の有する車輪の個数によるものではない。

基板８は正三角形上の板である。なお、基板８の形は正三角形に限定されない。基板８は、金属、プラスチック、木材などからなっている。

回転支持機構の構成について説明する。
図２は、回転支持機構の断面図である。回転支持機構は本体連結部８ａ、ベアリング９、ベアリング支持体５、回転駆動部１、回転動力出力軸２、車輪３、傘歯車７ａ，７ｂ、線状物６からなっている。本体連結部８ａ、ベアリング９、ベアリング支持体５、回転駆動部１、回転動力出力軸２、車輪３、傘歯車７ａ，７ｂ、線状物６について説明する。

本体連結部８ａは、円筒型の形状を有している。本体連結部８ａは、その上端部が基板８に固定されている。また、本体連結部８ａの下端部には傘歯車７ａが固定されている。

ベアリング９は、図２において、垂直軸周りの車輪モジュール全体の回転、および回転駆動部１の水平軸周りの回転を許容するものである。垂直軸まわりの車輪モジュールの全体の回転においては、ベアリングの内輪は本体連結部８ａに、ベアリングの外輪はベアリング支持体５にそれぞれ固定されている。したがって、ベアリング支持機構５は、基板８に固定された本体連結部８ａを軸として、垂直軸周りに回転することが可能である。

ベアリング支持体５は垂直軸まわりと水平軸まわりの回転を許容するベアリングを支持する働きをする。ベアリング支持体５は、金属、プラスチックからなる。１つの回転支持機構におけるベアリング支持体５の個数は１つである。ベアリング支持体５は金属、プラスチック、木などからなる。

回転駆動部１はモータなどの回転型のアクチュエータおよびそのアクチュエータを固定する部材を含むもので、部材はベアリング９の内輪と接触する。つまり、この回転駆動部１は、それ自身が水平軸まわりに回転可能である。

回転動力出力軸２はモータなどの回転型アクチュエータの出力軸である。回転動力出力軸２は金属、プラスチックなどからなる。

車輪３は回転動力出力軸２に連結されており、回転駆動部１が回転駆動力を出力すると、回転動力出力軸２に連結されたこの車輪３も同じ方向に同じ速度で回転を始める。車輪３は金属、プラスチック、ゴム、木などからなる。

傘歯車７ａ，７ｂについて説明する。
傘歯車７ａ，７ｂの個数はそれぞれ１つずつである。傘歯車７ａは、本体固定部８ａの下端に、また傘歯車７ｂは回転駆動部１の右端に固定されて、それぞれが噛み合わされている。歯車は金属、プラスチックなどからなる。歯車の歯の枚数はそれぞれが同じ枚数であればよい。

線状物６について説明する。
線状物６の個数は２本存在する。線状物６の個数は２本に限定されない。線状物は回転駆動部にエネルギーや信号を送るための物で、束ねたとしても必ず１本以上存在するものである。線状物は、回転駆動部からの配線や配管などにより構成される。つまり線状物の一方の端部は回転駆動部１に固定されている。回転駆動部自身が回転すると、この線状物もその回転の影響を受ける。また回転駆動部１とは逆の方の端部は基板８、もしくは本体連結部８ａに固定されている。

次に、この回転支持機構が線状物の捩れをほぐす原理について説明する。
まず、説明用に、図２において、２つの視点を考える。１つは図２において、本発明の回転支持機構を車輪から見る視点（Ｓ）、もう一つは本発明の回転支持機構を図２の上から下に向かって見る視点（Ｂ）である。

車輪３が視点（Ｓ）から見て半時計周りに回転した場合について考える。ステアリングを切る際には、視点（Ｓ）からみて半時計周りに回転する車輪３の回転に同期して、ベアリング支持体５全体が本体連結部８ａ周りに、視点（Ｔ）からみて時計回りに回転する。ベアリング支持体５が本体連結部８ａ回りに回転する際、傘歯車７ｂは視点（Ｓ）からみて時計周りに回転する。これは傘歯車７ｂと対になって存在する傘歯車７ａが本体連結部８ａもしくは基板８に固定されているため、ベアリング支持体５と共に傘歯車７ｂが垂直軸周りに回転する際に、視点（Ｓ）から見て強制的に時計回りに回らざるを得ないことによる。

この時の傘歯車７ｂの回転角度について考える。傘歯車７ｂの歯数は傘歯車７ａの歯数と同数であることから、傘歯車７ｂが垂直軸周りに公転した角度だけ、傘歯車７ｂは水平軸周りにそれ自身が回転することになる。

傘歯車７ｂは、図２でいう回転駆動部１の右端に連結されている。よって、ステアリングを切る際に、傘歯車７ｂがステアリングを切った角度だけ視点（Ｓ）から見て時計周りに回転するということは、その際に傘歯車７ｂに連結している回転駆動部１も同様に時計周りにステアリングを切った角度だけ回転するということになる。

また線状物６は回転駆動体１にその端部を固定されている。よって回転駆動部が時計回りに回転する際には、線状物６も同様に時計回りにステアリングを切った角度だけ回転することになる。これにより、ステアリングを変化させることによって生じる線状物の捩れの分だけ、線状物６の一端を固定した回転駆動部１が、その捩れとは逆の方に線状物６を捩れなおすため、結果として線状物に捩れが蓄積されず、車輪モジュールは走行面４に対して垂直な軸周りに無限に回転することができる。

線状物６自身の姿勢に着目した場合、これは例えば、ホースなどを片方の端を垂直方向に、位置も回転も固定し、ホース全体の形状をＬ字型に曲げた状態を保ったまま、垂直方向に固定した端部周りに回転させる際に、水平方向にのびたもう一端の端部が垂直軸周りに蓄積されつつあるホースの捩れをほどく向きに水平方向にも回転するのと同様の現象である。

また、この回転支持機構は図３、図４に示すように回転駆動部１を車輪３の中に配置するような形態をとることも可能である。この形態は実環境を移動する際に、回転駆動部を外界から保護する効果がある。

以上のことから、本発明を実施するための最良の形態によれば、図２に示すように本体連結部８ａ、ベアリング９、ベアリング支持体５、回転駆動部１、回転動力出力軸２、車輪３、傘歯車７ａ，７ｂ、線状物６からなり、車輪３が走行面に垂直な軸周りに向きを変えるステアリング動作を行う際に、線状物の捩れをほぐすことができるため、結果として車輪モジュールは走行面に対して垂直な軸周りに無限回転することが可能になる。

なお、垂直軸と水平軸は図２の一例においての場合を説明したものであり、この２軸の間の角度は０°よりも大きなある任意の角度で固定されていれば同様の機能を持つ。

なお、傘歯車７ａ，７ｂの部分は、本実施の形態で説明したものに限定されるわけではない。このほか、ユニバーサルジョイントやスプリングジョイントなどの機械要素も採用することができる。要するに、図２でいう垂直軸周りの回転と水平軸まわりの回転を等しくさせる手段であればいかなるものでも採用することができる。

また本発明においてはモータなどの回転駆動体が電気駆動式のものでなく、空圧、油圧といった流体駆動式のものにおいても、その配管が捩れることを防止することが可能である。

また、本発明においては車輪に限らず回転体であればいかなるものでも採用することができる。

また、本発明は上述の実施の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明を適応させる車輌の一例を示す斜視図である。 本発明の回転体支持機構の実施の一例を示す断面図である。 本発明の回転体支持機構を構成する一例の斜視図である。 本発明の回転体支持機構を構成する一例の斜視図である。 線状物の捩れを防止する機構を持たない従来の回転支持機構の斜視図である。 線状物の捩れを防止する機構を持たない従来の回転支持機構の斜視図である。

符号の説明

１‥‥回転駆動部、２‥‥回転動力出力軸、３‥‥車輪、４‥‥走行面、５‥‥ベアリング支持体、６‥‥線状物、７ａ，７ｂ‥‥傘歯車、８‥‥基板、８ａ‥‥本体連結部、９‥‥ベアリング、１４‥‥駆動部固定体、１５‥‥本体連結部

Claims (1)

1. 以下の支持体と伝達機構を有する回転体支持機構。
   （イ）連結部と回転駆動体を回転可能に支持する支持体
   （ロ）上記支持体に対して相対的に上記連結部が回転したとき、上記連結部の回転角度と同一の回転角度を上記回転駆動体に伝える伝達機構
   ここで、上記連結部を、上記伝達機構が存在する側とは反対側から見たとき、
   また、上記回転駆動体を、上記伝達機構が存在する側とは反対側から見たとき、
   上記連結部の回転方向と上記回転駆動体の回転方向は、逆方向である

Images