JP6351725B2 - 車両を移動させるための球状ホイールおよびそのホイールを使用する車両 - Google Patents
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Description
・キャップの範囲を定める平面で地面と接触することと、
・開口の縁部を通って移行することと、
・キャスタで転動することと、
・再度開口の縁部を通って移行することと、
・最終的に、キャップの範囲を定める平面に戻ることと、
を互いにつなぐシーケンスを有することが可能である。
Cfc/S=Cfr/r
ωcは、ホイールが、開口の縁部でキャップに接する地面に支持されている場合のキャップの回転速度を表し、ωrは、ホイールが、開口の縁部でキャップに接する地面に支持される状態から、キャスタで地面に支持される状態に移った場合のキャスタの回転速度を表す。
Claims (12)
- 車両(11)を移動させるための半径Rの球状ホイール(10、30)であって、軸(14)のまわりに回転できるシャフト(12)によって回転駆動され、2つのキャップ(15、16;31、32)を含み、前記キャップの表面は、前記ホイール(10、30)の球面に合わされ、それぞれが平面(17、18;33、34)によって範囲を定められ、前記キャップ(15、16;31、32)はそれぞれ、ピボットリンク(19、20)を用いて、前記シャフト(12)に対して、該当する前記キャップ(15、16;31、32)の前記平面(17、18;33、34)に対して直角な軸(21、22)を中心として関節式に連結され、前記ホイール(10、30)は、それぞれが各前記キャップ(15、16;31、32)の開口(54)に配置された2つのキャスタ(28、29;37、38)をさらに含み、前記開口(54)は円形であり、前記対応するピボットリンク(19、20)の前記軸(21、22)を中心とし、各キャスタ(28、29;37、38)は、該当する前記キャップ(15、16;31、32)の前記ピボットリンク(19、20)の延長部分に配置され、各キャスタ(28、29;37、38)は、前記シャフト(12)の前記軸(14)に対して直角な軸(47、49)のまわりに自由回転し、各キャスタ(28、29;37、38)は、前記球面の位置での転動を保証する、ホイール(10、30)において、各キャップ(15、16;31、32)の前記開口(54)は、前記ピボットリンク(19、20)の前記軸(21、22)を中心とした半径Sを有することと、各キャップ(15、16;31、32)の前記開口(54)の前記半径Sと、前記対応するキャスタ(28、29;37、38)の大きい方の半径rとは、前記ホイール(10、30)が、前記開口(54)の縁部でキャップ(15、16;31、32)に接する地面に支持される状態から、前記対応するキャスタ(28、29;37、38)で前記地面に支持される状態に移るときに、キャップ(15、16;31、32)および前記対応するキャスタ(28、29;37、38)を駆動するのに必要とされる力をバランスさせるように規定されることと、を特徴とするホイール。
- 前記キャスタ(28、29;37、38)の転動線(51、52)は、前記球状ホイール(10、30)の中心を中心とする扇角(β)をとることと、前記扇角(β)は35°よりも大きいこととを特徴とする、請求項1に記載のホイール。
- 前記扇角(β)は、125°未満であることを特徴とする、請求項2に記載のホイール。
- 前記扇角(β)は、45°〜50°であることを特徴とする、請求項2または3に記載のホイール。
- 各前記キャスタ(28、29;37、38)のそれぞれの軸(47、49)を中心とする大きい方の半径rは、前記球状ホイール(10、30)の前記半径Rの1/4よりも大きいことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のホイール。
- 各前記キャスタ(28、29;37、38)のそれぞれの軸(47、49)を中心とする大きい方の半径rは、前記球状ホイール(10、30)の前記半径Rの1/3よりも大きいことを特徴とする、請求項5に記載のホイール。
- 各前記キャスタ(28、29;37、38)のそれぞれの軸(47、49)を中心とする大きい方の半径rは、前記球状ホイール(10、30)の前記半径Rの半分であることを特徴とする、請求項6に記載のホイール。
- 各キャップ(15、16;31、32)に対して、該当する前記キャップ(15、16;31、32)と前記シャフト(12)との間のピボットリンク(19、20)の位置で摩擦トルクCfcが規定されることと、各キャスタ(28、29;37、38)に対して、前記シャフト(12)に対する前記キャスタの自由回転における摩擦トルクCfrが規定されることと、以下の等式
Cfc/S=Cfr/r
に従うように、前記キャップ(15、16;31、32)の前記開口(54)の半径Sおよび前記キャスタ(28、29;37、38)の大きい方の半径rが規定されることと、を特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のホイール。 - 前記キャップ(15、16;31、32)および前記キャスタ(28、29;37、38)は、前記ホイール(10、30)が、前記開口(54)の前記縁部で前記キャップ(15、16;31、32)に接する地面に支持される状態から、前記キャスタ(28、29;37、38)で前記地面に支持される状態に移るときに、キャップ(15、16;31、32)および前記対応するキャスタ(28、29;37、38)の運動エネルギをバランスさせるように規定されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のホイール。
- 各キャップ(15、16;31、32)に対して、該当する前記キャップ(15、16;31、32)と前記シャフト(12)と間のピボットリンクの軸のまわりの慣性モーメントIcが規定されることと、各キャスタ(28、29;37、38)に対して、前記シャフト(12)に対する前記キャスタの自由回転における前記軸(47、49)のまわりの慣性モーメントIrが規定されることと、前記キャップ(15、16;31、32)および前記キャスタ(28、29;37、38)の寸法および材料は、以下の等式
ωcは、前記ホイールが、前記開口(54)の前記縁部で前記キャップ(15、16;31、32)に接する前記地面に支持されている場合の前記キャップの回転速度を示し、
ωrは、前記ホイールが、前記開口(54)の前記縁部で前記キャップ(15、16;31、32)に接する地面に支持される状態から、前記キャスタ(28、29;37、38)で前記地面に支持される状態に移るときの前記キャスタ(28、29;37、38)の回転速度を示すことと、を特徴とする、請求項9に記載のホイール。 - 各キャスタ(28、29;37、38)に対応し、前記シャフト(12)に固定された2つのカバー(56)を含むことと、前記カバー(56)は共に、該当する前記キャスタ(28、29;37、38)の転動線(51、52)に関して対称に延びることと、を特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載のホイール。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載のホイール(10、30)を少なくとも3つ含むことと、少なくとも2つのホイール(10)の前記シャフト(12)の前記軸(14)は、同じ平面に配置されないことと、を特徴とする車両。
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