JP7181507B2 - 三列車輪車両 - Google Patents

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、前輪が段差などから受ける上向きの力だけでなく後方への力を有効に利用して前輪を上方へ移動させることにより、前輪が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。

車両（１０）は、後端部にて第一の枢軸線（２８Ａ）の周りに上下方向に枢動可能に車体（１４）に連結されたリーディングアーム（２２）と、第二の枢軸線（３０Ａ）の周りに前後方向に揺動可能にリーディングアームの前端部に連結され且つ下端部にて前輪を回転可能に支持する揺動アーム（２４）と、リーディングアームと揺動アームとの間に配設されたリンク機構（２６）と、を有している。

リンク機構（２６）は、横方向に延在する第三の枢軸線（４０Ａ）の周りに枢動可能に車体（１４）に枢支された枢動リンク（３４）と、前端部にて揺動アーム（２４）に枢着され且つ後端部にて第三の枢軸線から上下方向に隔置された第一の枢点（４４Ａ）において枢動リンク（３４）に枢着された水平リンク（３６）と、一端にて第三の枢軸線から後方に隔置された第二の枢点（４６Ａ）において枢動リンク（３４）に枢着され且つ他端にて第一の枢軸線よりも前方側においてリーディングアーム（２２）に枢着された上下リンク（３８）とを含み、前輪（１６）から揺動アーム（２４）へ伝達される後方への力を上向きの力に変換してリーディングアーム（２２）へ伝達するよう構成されている。

上記の構成によれば、車両は、後端部にて上下方向に枢動可能に車体に連結されたリーディングアームと、前後方向に揺動可能にリーディングアームの前端部に連結され且つ下端部にて前輪を回転可能に支持する揺動アームと、これらのアームの間に配設されたリンク機構と、を有している。リンク機構は、車体に枢支された枢動リンクと、前端部にて揺動アームに枢着され且つ後端部にて枢動リンクに枢着された水平リンクと、一端にて枢動リンクに枢着され且つ他端にてリーディングアームに枢着された上下リンクとを含んでいる。更に、リンク機構は、前輪から揺動アームへ伝達される後方への力を上向きの力に変換してリーディング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。上向きの力は揺動アームによってリーディングアームへ伝達されるので、リーディングアームが後端部の周りに上方へ枢動せしめられる。更に、後方への力はリンク機構によって上向きの力に変換されてリーディングアームへ伝達されるので、このことによってもリーディングアームは後端部の周りに上方へ枢動せしめられる。

よって、上述のように構成されたリンク機構が設けられていない場合に比して、リーディングアームを後端部の周りに上方へ効率的に枢動させることができるので、揺動アームを介して前輪を上方へ積極的に移動させることができる。従って、前輪が段差などから受ける上向きの力だけでなく後方への力を有効に利用して前輪を上方へ移動させることができるので、前輪は段差などへ容易に乗り上げることができる。

特に、後に詳細に説明するように、段差などの高さが前輪の半径以上になると、上向きの力は０になり後方への力のみになるが、このような状況においてもリンク機構の上記作用によって前輪を上方へ移動させることができる。よって、段差などの高さが前輪の半径以上であっても過剰な高さでなければ、前輪は段差などへ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リーディングアームなどが枢動しても、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、前輪の中立位置（実線）、バウンド位置（一点鎖線）及びリバウンド位置（破線）にあるときの揺動アームなどの位置を示すスケルトン図である。 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。 図４に示された三列車輪車両において、前輪の中立位置（実線）、バウンド位置（一点鎖線）及びリバウンド位置（破線）にあるときの揺動アームなどの位置を示すスケルトン図である。

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第二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リーディングアーム２２と、一対の揺動アーム２４と、対応するリーディングアームと揺動アームとの間に配設された一対のリンク機構２６と、を有している。各リーディングアーム２２は、後端部にて枢軸２８により第一の枢軸線２８Ａの周りに上下方向に枢動可能に車体フレーム１４に連結されている。図１には示されていないが、枢軸２８は車体フレーム１４及びリーディングアーム２２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及びリーディングアームの他方により支持されていてよい。

＜前輪＞
各揺動アーム２４は、上端部にて枢軸３０により第二の枢軸線３０Ａの周りに前後方向に揺動可能にリーディングアーム２２の前端部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、各揺動アーム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、上向きに開き且つリーディングアーム２２の前端部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、リーディングアーム２２の前端部及びメインアーム２４Ａの一方に固定され、軸受又はブッシュを介してリーディングアーム２２の前端部及びメインアーム２４Ａの他方により支持されていてよい。

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、第二の枢軸線３０Ａに対し前方且つ下方にて横方向に延在している。

図示の第一の実施形態においては、揺動アーム２４のメインアーム２４Ａ上の点Ｐとリーディングアーム２２上の点Ｑとの間には、緩衝装置（図示せず）が配設されている。緩衝装置は、例えばマクファーソンストラットのように、ショックアブソーバと圧縮コイルスプリングとが一体的に組み込まれた部材であり、前輪１６に入力される衝撃を緩和し、振動を減衰させるようになっていてよい。なお、緩衝装置は、点Ｐと点Ｑとの間以外の部位に配設されてもよい。

＜リンク機構＞
各リンク機構２６は、枢動リンク３４と、水平リンク３６と、上下リンク３８とを含み、前輪１６から揺動アーム２４へ伝達される後方への力を上向きの力に変換してリーディングアーム２２へ伝達するよう構成されている。なお、このことは後述の第二の実施形態においても同様である。

第一の実施形態においては、枢動リンク３４は、枢軸４０により横方向に延在する第三の枢軸線４０Ａの周りに枢動可能に車体フレーム１４に枢支されており、それぞれ枢軸４０から下方及び後方へ延在する第一及び第二のアーム部を有する実質的にＬ形をなしている。枢軸４０は、車体フレーム１４及び枢動リンク３４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及び枢動リンク３４の他方により支持されていてよい。

水平リンク３６は、前端部にて枢軸４２により横方向に延在する枢軸線４２Ａの周りに枢動可能に揺動アーム２４のサブアーム２４Ｂの下端部に枢着されている。更に、水平リンク３６は、後端部にて第三の枢軸線４０Ａから下方に隔置された枢軸４４により横方向に延在する枢軸線４４Ａの周りに枢動可能に枢動リンク３４の第一のアーム部の下端部に枢着されている。よって、枢軸線４４Ａは、水平リンク３６の後端部を枢動リンク３４の第一のアーム部の下端部に枢着する第一の枢点である。

枢軸４２は、揺動アーム２４のサブアーム２４Ｂの下端部及び水平リンク３６の前端部の一方に固定され、軸受又はブッシュを介してサブアーム２４Ｂの下端部及び水平リンク３６の前端部の他方により支持されていてよい。同様に、枢軸４４は、枢動リンク３４の第一のアーム部の下端部及び水平リンク３６の下端部の一方に固定され、軸受又はブッシュを介して枢動リンク３４の第一のアーム部の下端部及び水平リンク３６の下端部の他方により支持されていてよい。

上下リンク３８は、下端部にて第三の枢軸線４０Ａから後方に隔置された枢軸４６により横方向に延在する枢軸線４６Ａの周りに枢動可能に枢動リンク３４の第二のアーム部の後端部に枢着されている。よって、枢軸線４６Ａは、上下リンク３８の下端部を枢動リンク３４の第二のアーム部の後端部に枢着する第二の枢点である。更に、上下リンク３８は、上端部にて第一の枢軸線２８Ａよりも前方側において枢軸４８により横方向に延在する枢軸線４８Ａの周りに枢動可能にリーディングアーム２２に枢着されている。

枢軸４６は、枢動リンク３４の第二のアーム部の後端部及び上下リンク３８の下端部の一方に固定され、軸受又はブッシュを介して枢動リンク３４の第二のアーム部の後端部及び上下リンク３８の下端部の他方により支持されていてよい。同様に、枢軸４８は、リーディングアーム２２及び上下リンク３８の上端部の一方に固定され、軸受又はブッシュを介してリーディングアーム２２及び上下リンク３８の上端部の他方により支持されていてよい。

＜第一及び第二の力伝達経路＞
図1において、リーディングアーム２２などについて枢軸を結ぶ直線は、それぞれ対応するリーディングアーム２２などを直線のリンクに置換して示すスケルトン図である。このスケルトン図から解るように、揺動アーム２４のサブアーム２４Ｂは、メインアーム２４Ａと共働して、前輪１６が走行路Ｘから受ける主として上向きの力をリーディングアーム２２の前端部に伝達する第一の力伝達経路を構成している。

また、揺動アーム２４、枢動リンク３４、水平リンク３６及び上下リンク３８は、互いに共働して水平リンク３６の水平変位を上下リンク３８の上下変位に変換する。よって、揺動アーム２４及びリンク機構２６は、互いに共働して、前輪１６が走行路Ｘから受ける後方への力を上向きの力に変換してリーディングアーム２２の前端部と後端部との間に伝達する第二の力伝達経路を構成している。

＜中央輪＞
各リーディングアーム２２には、枢軸２８から下方へ延在する中央輪支持アーム５０が一体に設けられている。中央輪支持アーム５０は、下端部にて車軸５２を片持ち支持し、車軸５２は、横方向に延在する回転軸線５２Ａの周りに回転可能に軸受又はブッシュを介して中央輪１８を支持している。回転軸線５２Ａは、第一の枢軸線２８Ａの下方にて横方向に延在している。中央輪１８は、車軸５２と一体をなすチェーンスプロケット５４を有している。第一の実施形態及び後述の第二の実施形態においては、車両１０が水平の走行路Ｘにあるときについて見て、回転軸線５２Ａは第一の枢軸線２８Ａの真下に位置している。

なお、図示の第一の実施形態においては、枢軸線４２Ａ及び４４Ａの高さは、車両１０が水平の走行路Ｘ上にあるときには、前輪１６の回転軸線３２Ａ及び中央輪１８の回転軸線５２Ａの高さと同一であるが、これらの回転軸線の高さと異なっていてもよい。また、枢軸線４２Ａ及び４４Ａの高さは、互いに異なっていてもよい。更に、枢軸線２８Ａ、３０Ａ及び４８Ａは、同一直線上にあるが、同一直線上になくてもよい。

＜後輪＞
各後輪２０は車軸５６を有し、車軸５６は後輪支持キャスタ５８により横方向に延在する回転軸線５６Ａ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５８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５６よりも前方の上端部にてトレーリングアーム６０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６０の前端部は、車軸６２を片持ち支持し、車軸６２は、車体フレーム１４により横方向に延在する枢軸線６２Ａ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。トレーリングアーム６０の後端部と車体フレーム１４との間には、緩衝用の圧縮コイルばね６４が弾装されている。後輪２０は、車軸５８と一体をなすチェーンスプロケット６６を有している。

＜駆動力＞
車体フレーム１４には、左中央輪１８CL及び左後輪２０RLを駆動するための電動機６８L及び右中央輪１８CR及び右後輪２０RRを駆動するための電動機６８R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７０C及び後輪２０を駆動するためのチェーンスプロケット７０Rが取り付けられている。各中央輪１８のチェーンスプロケット５４及び中央輪駆動用のチェーンスプロケット７０Cには、チェーン７２Cが巻き掛けられている。同様に、各後輪２０のチェーンスプロケット６６及び後輪駆動用のチェーンスプロケット７０Rには、チェーン７２Rが巻き掛けられている。

後に詳細に説明するように、前輪１６がバウンド、リバウンドすると、中央輪１８の回転軸線５２Ａは、第一の枢軸線２８Ａの周りに揺動するので、チェーンスプロケット５４及び７０Cの間の距離が変化する。また、後輪２０がバウンド、リバウンドすると、後輪２０の回転軸線５６Ａは、後輪駆動用のチェーンスプロケット７０Rの軸線とは異なる位置にある枢軸線６２Ａの周りに枢動するので、チェーンスプロケット６６及び７０R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７２C及び７２R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６８L及び６８Rによって発生されることにより、制動力が中央輪１８及び後輪２０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、第一の実施形態及び後述の第二の実施形態においては、前輪１６は従動輪であり、中央輪１８及び後輪２０は駆動輪である。電動機６８L及び６８R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及び後輪２０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６８Lの出力が右側の電動機６８Rの出力よりも高くなるよう制御されると、左側の中央輪１８CL及び後輪２０RLの駆動力が右側の中央輪１８CR及び後輪２０RR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６８Rの出力が左側の電動機６８Lの出力よりも高くなるよう制御されると、右側の中央輪１８CR及び後輪２０RRの駆動力が左側の中央輪１８CL及び後輪２０RL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１８CL及び後輪２０RLが前進駆動され、右側の中央輪１８CR及び後輪２０RR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１８CR及び後輪２０RRが前進駆動され、左側の中央輪１８CL及び後輪２０RL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８０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、上述のように車軸３２には上向きの力Ｆwfv及び後方への力Ｆwfhが作用するので、図２に示されているように、車軸３２は上方且つ後方へ移動しようとする。よって、上向きの力Ｆwfvが上述の第一の力伝達経路を経てリーディングアーム２２の前端部に伝達されるので、リーディングアーム２２は枢軸線２８Ａの周りに上方へ枢動せしめられる。また、後方への力Ｆwfhが上述の第二の力伝達経路を経てリーディングアーム２２の中間部に伝達されるので、このことによってもリーディングアーム２２は枢軸線２８Ａの周りに上方へ枢動せしめられる。

リーディングアーム２２が枢軸線２８Ａの周りに上方へ枢動すると、揺動アーム２４が持ち上げられるが、中央輪１８の高さは実質的に変化しない。よって、図２において一点鎖線にて示されているように、中央輪１８及び後輪２０が走行路Ｘに接地し、支持板１２が水平姿勢を維持した状態で、前輪１６は中央輪１８及び後輪２０に対し相対的に上昇するので、段差Ｙに容易に乗り上げることができる。

なお、リーディングアーム２２が枢軸線２８Ａの周りに上方へ枢動すると、中央輪支持アーム５０が枢軸線２８Ａの周りに前方へ枢動するので、車軸５２は僅かに前方へ移動する。この時、中央輪１８は回転軸線５２Ａの周りに前方へ転動することができる。従って、中央輪支持アーム５０がリーディングアーム２２と一体に設けられていることに起因してリーディングアーム２２の上方への枢動が阻害されることはない。

＜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、中央輪１８の車軸５２に後方への力Ｆwfhが作用し、リーディングアーム２２及び中央輪支持アーム５０は、枢軸線２８Ａの周りに図１及び図２で見て反時計回り方向のモーメントを受ける。よって、リーディングアーム２２は揺動アーム２４及び前輪１６を下方へ押し下げようとするが、前輪１６は既に段差Ｙに乗り上げた状況にあり、降下しないので、モーメントの反力により中央輪１８が持ち上げられる。従って、中央輪１８も段差Ｙに容易に乗り上げることができる。なお、前輪１６が段差ではなく突起などを乗り越して中央輪１８及び後輪２０と同一の高さ位置にある場合にも、前輪降下しないので、モーメントの反力により中央輪１８が持ち上げられる。

＜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に乗り上げた状況になると、車両１０の重心が中央輪１８の回転軸線５２Ａ上又はそれより前方にあるときには、車両１０は水平姿勢になる。よって、後輪１８は走行路Ｘから浮き上がるので、容易に段差Ｙに乗り上げることができる。なお、後輪２０を支持する後輪支持キャスタ５８はトレーリングアーム６０により支持されている。よつて、後輪１８が前輪１６及び中央輪１８と同一の高さ位置にあって突起などに乗り上げる場合にも、トレーリングアーム６０が前端の周りに上方へ枢動することにより、後輪１８は突起などに容易に乗り上げることができる。

＜前輪の段差乗り下げ＞
前輪１６が段差Ｙを乗り下げる際には、図２において破線にて示されているように、前輪１６はリバウンドし、リーディングアーム２２及び中央輪支持アーム５０は、枢軸線２８Ａの周りに図１及び図２で見て反時計回り方向へ枢動する。しかし、中央輪１８の高さは実質的に変化しないので、中央輪１８及び後輪２０は段差Ｙに接地した状態を維持する。よって、前輪１６は容易に段差Ｙを乗り下げることができ、車両１０は支持板１２が水平姿勢を維持した状態で走行を継続することができる。

＜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１８の高さが漸次低下するので、支持板１２が前下がりになろうとする。よって、リーディングアーム２２は前輪１６から揺動アーム２４を介して上向きの力を受ける。しかし、揺動アーム２４が枢軸線３０Ａの周りに図１及び図２で見て時計回り方向のモーメントを受け、このモーメントは第二の力伝達経路を経てリーディングアーム２２に下向きの力を及ぼす。よって、リーディングアーム２２は実質的に枢動しない。従って、支持板１２が急激に前下がりになることなく、中央輪１８は容易に段差Ｙを乗り下げることができる。

＜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６０が枢軸線６２Ａ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６０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６４によって枢軸線６２Ａ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６０は、枢軸線６２Ａ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及び図５に示された第二の実施形態にかかる三列車輪車両１０も、それぞれ横方向に隔置された一対のリーディングアーム２２と、一対の揺動アーム２４と、対応するリーディングアームと揺動アームとの間に配設された一対のリンク機構２６と、を有している。この実施形態においても、各リーディングアーム２２は、後端部にて枢軸２８により第一の枢軸線２８Ａの周りに上下方向に枢動可能に車体フレーム１４に連結されている。なお、図４及び図５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。

第二の実施形態においては、各リンク機構２６は対応するリーディングアーム２２の上方に配置されている。そのため、リンク機構２６の水平リンク３６は、枢軸３０よりも上方に配置された枢軸４２により揺動アーム２４のメインアーム２４Ａに枢着されている。また、リンク機構２６の揺動アーム２４は、それぞれ枢軸４０から上方及び後方へ延在する第一及び第二のアーム部を有する実質的にＬ形をなしている。更に、リンク機構２６の上下リンク３８は、上端部にて枢軸４６により枢軸線４６Ａの周りに枢動可能に枢動リンク３４の第二のアーム部の後端部に枢着されている。更に、上下リンク３８は、下端部にて第一の枢軸線２８Ａよりも前方側において枢軸４８により枢軸線４８Ａの周りに枢動可能にリーディングアーム２２に枢着されている。

図４及び図５と図１及び図２との比較から解るように、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。なお、上述のように、リンク機構２６はリーディングアーム２２の上方に配置されているので、第二の実施形態における支持板１２の高さは第一の実施形態における支持板の高さよりも大きい。

第二の実施形態においても、揺動アーム２４のサブアーム２４Ｂは、メインアーム２４Ａと共働して、前輪１６が走行路Ｘから受ける上向きの力をリーディングアーム２２の前端部に伝達する第一の力伝達経路を構成している。また、揺動アーム２４及びリンク機構２６は、互いに共働して、前輪１６が走行路Ｘから受ける後方への力を上向きの力に変換してリーディングアーム２２の前端部と後端部との間に伝達する第二の力伝達経路を構成している。

従って、第二の実施形態によれば、上述の第一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。特に、段差の高さが前輪１６の半径と同一又はこれよりも僅かに大きくても、前輪１６は段差に乗り上げることができる。

＜第一及び第二の実施形態に共通の効果＞
以上の説明から解るように、上述の第一及び第二の実施形態によれば、前輪１６が段差Ｙから受ける上向きの力Ｆwfvは、上述の第一の力伝達経路を経てリーディングアーム２２の前端部に伝達される。また、前輪１６が段差Ｙから受ける後方への力Ｆwfhは、リンク機構２６を含む上述の第二の力伝達経路を経て上向きの力に変換されてリーディングアーム２２の中間部に伝達される。よって、前述のように構成されたリンク機構２６が設けられていない場合に比して、リーディングアーム２２を後端部の周りに上方へ効率的に枢動させることができるので、揺動アーム２４を介して前輪１６を上方へ積極的に移動させることができる。従って、前輪が段差Ｙなどから受ける上向きの力だけでなく後方への力を有効に利用して前輪を上方へ移動させることができるので、前輪の段差などへの乗り上げを容易に行わせることができる。

なお、前輪１６が段差Ｙなどへ乗り上げる際にリーディングアーム２２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。

また、上述のように、段差Ｙの高さが高くなるほど、垂直成分、即ち上向きの力Ｆwfvが小さくなり、水平成分、即ち後方への力Ｆwfhが大きくなる。よって、前輪がキャスタによって支持された従来の車両や、前輪が後輪２０の支持構造と同様に支持された従来の車両においては、段差の高さが高くなると、前輪は段差に乗り上げることができない。

これに対し、第一及び第二の実施形態によれば、例えば段差Ｙの高さが前輪１６の半径と同一又はこれよりも僅かに大きくても、前輪１６が段差から受ける後方への力Ｆwfhが第二の力伝達経路を経てリーディングアーム２２の中間部に伝達される。よって、リーディングアーム２２を枢軸線２８Ａの周りに上方へ枢動させ、前輪１６が揺動アーム２４を介して上方へ持ち上げられる。従って、段差の高さが前輪１６の半径と同一又はこれよりも僅かに大きくても、前輪１６は段差に乗り上げることができる。

また、上述の第一及び第二の実施形態によれば、中央輪１８を支持する中央輪支持アーム５０は、リーディングアーム２２の後端部と一体をなしている。前述のように、中央輪１８が段差Ｙに乗り上げる状況になり、中央輪１８の車軸５２に後方への力Ｆwfhが作用すると、リーディングアーム２２及び中央輪支持アーム５０は、枢軸線２８Ａの周りに図１及び図２で見て反時計回り方向のモーメントを受ける。よって、リーディングアーム２２は揺動アーム２４及び前輪１６を下方へ押し下げようとするが、前輪１６は既に段差Ｙに乗り上げた状況にあり、降下しないので、モーメントの反力により中央輪１８が持ち上げられる。従って、中央輪１８の段差Ｙへの乗り上げを容易に行わせることができる。

また、上述の第一及び第二の実施形態においては、車両１０が水平の走行路Ｘにあるときについて見て、回転軸線５２Ａは第一の枢軸線２８Ａの真下に位置している。よって、リーディングアーム２２及び中央輪支持アーム５０が第一の枢軸線２８Ａの周りに枢動すると、回転軸線５２Ａは第一の枢軸線２８Ａの周りに移動するので、中央輪１８の高さは僅かに上昇し、下降しない。従って、車両１０の積載荷重が高く、各車輪の接地荷重が高くても、中央輪１８が走行路Ｘを下方へ押す力が増大することに起因してリーディングアーム２２及び中央輪支持アーム５０の枢動が阻害されることを回避することができる。

また、上述の第一及び第二の実施形態によれば、左側の中央輪、後輪を駆動する電動機６８L及び右側の中央輪、後輪を駆動する電動機６８Rが設けられている。よって、左側及び左側の中央輪及び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。

また、中央輪１８及び後輪２０の左右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、駆動力差及び制駆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。

更に、上述の第一及び第二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。

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、上述の第一及び第二の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、上述の第一及び第二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、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、駆動輪は、前輪１６、中央輪１８及び後輪２０の少なくとも一つの車輪であってもよく、これら車輪の全てが駆動輪であってもよい。

また、上述の第一及び第二の実施形態においては、駆動輪は中央輪１８及び後輪２０であり、車両１０の旋回は、中央輪１８及び後輪２０の左右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駆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、上述の第一及び第二の実施形態においては、中央輪１８は、リーディングアーム２２に一体に設けられ枢軸２４から下方へ延在する中央輪支持アーム５０により支持されており、前述のように中央輪１８も段差に容易に乗り上げることができる。しかし、中央輪支持アーム５０が省略され、中央輪１８は例えば後輪２０の支持構造のような当技術分野において公知の他の支持構造により支持されてもよい。

１０…三列車輪車両、１４…車体フレーム、１６…前輪、１８…中央輪、２０…後輪、２２…リーディングアーム、２４…揺動アーム、２６…リンク機構、３４…枢動リンク、３６…水平リンク、３８…上下リンク、５０…中央輪支持アーム、５８…後輪支持キャスタ、６０…トレーリングアーム、６８L，６８R…電動機、７２C，７２R…チェーン

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、後端部にて第一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たリーディングアームと、第二の枢軸線の周りに前後方向に揺動可能に前記リーディングアームの前端部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揺動アームと、前記リーディングアームと前記揺動アームとの間に配設されたリンク機構と、を有し、前記リンク機構は、横方向に延在する第三の枢軸線の周りに枢動可能に前記車体に枢支された枢動リンクと、前端部にて前記揺動アームに枢着され且つ後端部にて前記第三の枢軸線から上下方向に隔置された第一の枢点において前記枢動リンクに枢着された水平リンクと、一端にて前記第三の枢軸線から後方に隔置された第二の枢点において前記枢動リンクに枢着され且つ他端にて前記第一の枢軸線よりも前方側において前記リーディングアームに枢着された上下リンクとを含み、前記前輪から前記揺動アームへ伝達される後方への力を上向きの力に変換して前記リーディング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。
   
   

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