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審決分類 審判 訂正 3項(134条5項)特許請求の範囲の実質的拡張 訂正する B62K
管理番号 1351684
審判番号 訂正2018-390181  
総通号数 235 
発行国 日本国特許庁(JP) 
公報種別 特許審決公報 
発行日 2019-07-26 
種別 訂正の審決 
審判請求日 2018-11-22 
確定日 2019-04-26 
訂正明細書 有 
事件の表示 特許第5358432号に関する訂正審判事件について、次のとおり審決する。 
結論 特許第5358432号の明細書及び特許請求の範囲を本件審判請求書に添付された訂正明細書及び特許請求の範囲のとおり、訂正後の請求項〔1-15〕について訂正することを認める。 
理由 第1 手続の経緯
本件特許第5358432号は、2008年(平成20年)4月8日(優先権主張 平成19年4月20日 日本国)を国際出願日とする出願であって、請求項1?15に係る発明について平成25年9月6日に特許権の設定登録がされ、その後、平成30年11月22日に訂正審判の請求(以下「本件請求」という。)がなされ、平成31年2月1日付けで訂正拒絶理由が通知され、これに対して、同年3月5日に意見書及び手続補正書が提出されたものである。


第2 平成31年2月1日付け訂正拒絶理由通知の概要
訂正事項6は、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更する訂正といえるので、訂正事項6を含む本件審判請求書による訂正は、特許法第126条第6項の規定に適合しない。


第3 平成31年3月5日に提出された手続補正書における補正(以下「本件補正」という。)の適否
1 本件補正の内容
本件補正は訂正事項6を削除するものであって、具体的には審判請求書の「6 請求の理由」において「(2)カ 訂正事項6」及び「(3)イ(カ)訂正事項6」を削除し、また特許請求の範囲において請求項12の「前記主輪の周方向に沿う周方向運動及び前記断面中心線周りの回転運動を引起すようにした」との記載を、訂正事項6の削除により「前記主輪の周方向に沿う周方向運動及び前記無端筒状体の環状中心線周りの回転運動を引起すようにした」との記載に戻すものである(下線は訂正箇所を示す。以下同様。)。

2 本件補正についての当審の判断
訂正事項6は請求項12についてのものであるが、請求項12についての訂正事項には、訂正事項6の他に訂正事項4?5もある。そして訂正事項4?5は後記「第5 1(4)及び(5)」で述べるように明瞭でない記載の釈明を目的とするものであって請求項12に係る発明の構成を実質的に変えるものでないことを踏まえると、訂正事項6を削除する本件補正によって審理対象は実質的に変更されないといえるので、本件補正は審判請求書の要旨を変更するものでなく、特許法第131条の2第1項の規定に違反しない。
したがって、本件補正を認める。
これにより、当審による訂正拒絶理由は解消した。


第4 本件請求の趣旨及び訂正の内容
本件請求の趣旨は、特許第5358432号の明細書及び特許請求の範囲を、平成31年3月5日付けの手続補正により補正された審判請求書に添付した訂正明細書及び特許請求の範囲のとおりに訂正すること、すなわち以下の訂正事項に係る訂正(以下「本件訂正」という。)を求めるものである。

1 訂正事項1
特許請求の範囲の請求項1に
「前記第2の複数の第2のフリーローラと、」と記載されているのを、
「前記第2の駆動力伝達体に軸支された複数の第2のフリーローラと、」に訂正する。

2 訂正事項2
特許請求の範囲の請求項3に
「前記無端筒状体がエラストマ材料からなる」と記載されているのを、
「前記主輪は無端筒状体を有し、前記無端筒状体がエラストマ材料からなる」に訂正する。

3 訂正事項3
特許請求の範囲の請求項9に
「前記主輪が、前記主輪が路面或いは床面に接触する」と記載されているのを、
「前記主輪が路面或いは床面に接触する」に訂正する。

4 訂正事項4
特許請求の範囲の請求項12に
「前記第3及び第4の駆動力伝達体をそれぞれ駆動する前記第3及び第4の駆動ユニットと、」と記載されているのを、
「前記第3及び第4の駆動力伝達体をそれぞれ駆動する第3及び第4の駆動ユニットと、」に訂正する。

5 訂正事項5
特許請求の範囲の請求項12に
「回転軸線周りに回転自在に前記第4の軸支された複数の第4のフリーローラとを有し、」と記載されているのを、
「回転軸線周りに回転自在に前記第4の駆動力伝達体に軸支された複数の第4のフリーローラとを有し、」に訂正する。

6 訂正事項7
願書に添付した明細書(以下「明細書」という。)の段落【0017】に
「回転部材6R、6L」と記載されているのを、
「回転部材4R、4L」に訂正する。

7 訂正事項8
明細書の段落【0032】に
「フリーローラ3R、3L3」と記載されているのを、
「フリーローラ3R、3L」に訂正する。

8 訂正事項9
明細書の段落【0036】に
「基台7」と記載されているのを、
「基体7」に訂正する。

9 訂正事項10
明細書の段落【0036】に
「走行用球体128」と記載されているのを、
「走行用球体12」に訂正する。

10 訂正事項11
明細書の段落【0044】に
「円環軸体46」と記載されているのを、
「円環軸体22」に訂正する。

11 訂正事項12
明細書の段落【0044】に
「換言するとと、」と記載されているのを、
「換言すると、」に訂正する。

12 訂正事項13
明細書の段落【0044】に
「各第スリーブ25」と記載されているのを、
「各スリーブ25」に訂正する。

13 訂正事項14
明細書の段落【0046】に
「フリーローラ3R、4L」と記載されているのを、
「フリーローラ3R、3L」に訂正する。

14 訂正事項15
明細書の段落【0046】に
「キャスタホイール21」と記載されているのを、
「スリーブ25」に訂正する。

15 訂正事項16
明細書の段落【0047】に
「第1のフリーローラ14」と記載されているのを、
「第1のフリーローラ3R」に訂正する。

16 訂正事項17
明細書の段落【0047】に
「第2のフリーローラ15」と記載されているのを、
「第2のフリーローラ3L」に訂正する。

17 訂正事項18
明細書の段落【0047】に
「第1及び第2のフリーローラ14、15」と記載されているのを、
「第1及び第2のフリーローラ3R、3L」に訂正する。

訂正前の請求項1?15は一群の請求項に該当するから、訂正事項1?5に係る請求項1?15についての訂正は、一群の請求項である請求項〔1?15〕について請求されている。また、訂正事項7?18に係る明細書の訂正は、一群の請求項である請求項〔1?15〕について請求されている。よって、本件訂正は、一群の請求項〔1?15〕について請求されている。


第5 本件訂正についての当審の判断
1 訂正の目的の適否、新規事項の有無、特許請求の範囲の拡張・変更の存否について(特許法第126条第1項ただし書及び同条第5項乃至第6項)

(1)訂正事項1について
訂正事項1に係る請求項1についての訂正は、訂正前の「前記第2の複数の第2のフリーローラと、」という「前記第2の複数」の点で不明瞭な記載を、明細書の段落【0016】,【0020】、図1?2等に基づいて「前記第2の駆動力伝達体に軸支された複数の第2のフリーローラと」という明確な記載にするものであるから、明瞭でない記載の釈明を目的とするものであり、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。

(2)訂正事項2について
訂正事項2に係る請求項3についての訂正は、訂正前の「前記無端筒状体がエラストマ材料からなる」という既出の用語でない「無端筒状体」に対して「前記」とする不明瞭な記載を、明細書の段落【0012】,【0021】、図3等に基づいて「前記主輪は無端筒状体を有し、前記無端筒状体がエラストマ材料からなる」と明確にするものであるから、明瞭でない記載の釈明を目的とするものであり、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。

(3)訂正事項3について
訂正事項3に係る請求項9についての訂正は、訂正前の「前記主輪が、前記主輪が路面或いは床面に接触する」という「前記主輪が」重複して前者の述語が不明瞭な記載を、「前記主輪が路面或いは床面に接触する」と明確にするものであるから、明瞭でない記載の釈明を目的とするものであり、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。

(4)訂正事項4について
訂正事項4に係る請求項12についての訂正は、訂正前の「前記第3及び第4の駆動力伝達体をそれぞれ駆動する前記第3及び第4の駆動ユニットと、」という既出の用語でない「第3及び第4の駆動ユニット」に対して「前記」とする不明瞭な記載を、「前記第3及び第4の駆動力伝達体をそれぞれ駆動する第3及び第4の駆動ユニットと、」と明確にするものであるから、明瞭でない記載の釈明を目的とするものであり、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。

(5)訂正事項5について
訂正事項5に係る請求項12についての訂正は、訂正前の「回転軸線周りに回転自在に前記第4の軸支された複数の第4のフリーローラとを有し、」という「前記第4の軸支された」の点で不明瞭な記載を、明細書の段落【0020】,【0049】?【0050】、図1?2等に基づいて「回転軸線周りに回転自在に前記第4の駆動力伝達体に軸支された複数の第4のフリーローラとを有し、」と明確にするものであるから、明瞭でない記載の釈明を目的とするものであり、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。

(6)訂正事項7?18について
訂正事項7?8,10?11,14,16?18に係る明細書についての訂正は符号についての明らかな誤りを正すものであり、訂正事項9,13,15に係る明細書についての訂正は符号等から明らかな不適切な表記を適切な表記に正すものであり、訂正事項12に係る明細書についての訂正は日本語として不適切な表記を正すものであるから、訂正事項7?18に係る明細書についての訂正は誤記の訂正を目的とするものであり、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。

2 特許出願の際独立して特許を受けることができるか否か(特許法第126条第7項)
訂正事項7?18は、明細書における誤記を訂正するものであるから、特許出願の際独立して特許を受けることができなくなるような特段の事情は存在しない。


第6 むすび
以上のとおりであるから、訂正事項1?5,7?18に係る本件訂正は、特許法第126条第1項ただし書第2号又は第3号に掲げる事項を目的とし、かつ、同条第5項乃至第7項の規定に適合する。

よって、結論のとおり審決する。
 
発明の名称 (54)【発明の名称】
全方向駆動装置及びそれを用いた全方向移動車
【技術分野】
【0001】
本発明は、全方向駆動装置およびそれを用いた全方向移動車に関する。
【背景技術】
【0002】
床面上を自在に動き回れる全方向移動車の駆動装置として、回転駆動されるホイールの外周の複数箇所に各々接線方向の軸部を有し、その軸部の各々に樽形分割スリーブがホイール接線軸線周りに回転可能に取り付けられ、隣接する樽形分割スリーブ同士が回転力伝達関係で互いに連繋していて、ホイールに内蔵された電動モータによって樽形分割スリーブをホイール接線軸線周りに回転駆動するものがある(例えば、特許文献1)。
【0003】
この駆動装置によると、ホイールの回転によって樽形分割スリーブの接地面に前後方向(ホイール回転方向)の駆動力が作用し、樽型分割スリーブ自体の回転によって樽型分割スリーブの接地面に左右方向(樽型分割スリーブ回転方向)の駆動力が作用することになり、両駆動力の割合を適宜に制御すれば、全方向への移動が可能となる。
【特許文献1】特許第3820239号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかるに、この従来技術によると、ホイールの外周に置かれた軸部より支持された樽型分割スリーブに回転力を与えるための電動モータは、ホイールに搭載されてホイールと共に一体回転させねばならない。このため、ホイール外に設置されるであろう電源より電動モータに電力を供給する機構が複雑になり、メンテナンスも面倒なものなる。
【0005】
これに対し、電源もホイールに搭載すると、電動モータや動力伝達機構がホイールに組み込まれることにより、ホイールのコンパクト設計が難しいことになっていることが更に助長され、しかも、ホイール重量も重くなる。
【0006】
このような課題を解決するために、本発明は、電動モータ等の駆動源に対するパワーソース供給の取り回しを複雑なものにすることがなく、耐久性、保守性に優れ、回転部(移動部)の重量増加を招くこともないコンパクト設計の自由度が高い全方向駆動装置およびそれを用いた全方向移動車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明による全方向駆動装置は、基体と、前記基体に、互いに同軸的に回転可能に保持される第1の駆動力伝達体及び第2の駆動力伝達体と、前記第1及び第2の駆動力伝達体をそれぞれ回転駆動する第1及び第2の駆動ユニットと、前記第1の駆動力伝達体に回転自在に支持され、かつ第1の同心円に沿って配置され、更に該第1の同心円の半径方向に対して或る角度をなす回転軸線を有する複数の第1のフリーローラと、前記第2の駆動力伝達体に回転自在に支持され、かつ第2の同心円に沿って配置され、更に該第2の同心円の半径方向に対して或る角度をなす回転軸線を有する複数の第2のフリーローラと、比較的高剛性の環状部材及び該環状部材に外装されたフレキシブルな無端筒状体を有し、前記第1のフリーローラ及び前記第2のフリーローラにより係合される主輪とを有し、各フリーローラの横力が前記主輪に伝達され、前記主輪の周方向に沿う周方向運動及び前記無端筒状体の環状中心線周りの回転運動を引起すようにすることを特徴としている。
【0008】
本発明の別の側面による全方向駆動装置は、基体と、前記基体に回転可能に保持される駆動力伝達体と、前記駆動力伝達体を回転駆動する駆動ユニットと、前記駆動力伝達体に回転自在に支持され、かつ同心円に沿って配置され、更に該同心円の半径方向に対して或る角度をなす回転軸線を有する複数のフリーローラと、前記フリーローラにより係合される環状部材を有する主輪とを有し、各フリーローラの横力が前記主輪に伝達されることにより、前記駆動力伝達体の回転運動を前記主輪に伝達することを特徴としている。
【0009】
本発明は更に、上記したような全方向駆動装置を備え、移送対象の荷重を受け持つ荷重受け持ち部を前記基体に設けたことを特徴とする全方向移動車も提供する
【発明の効果】
【0010】
本発明による全方向駆動装置によれば、左右の回転部材(駆動力伝達体)を、駆動手段によって同一方向且つ同一速度に回転させると、フリーローラを介して主輪は、左右の回転部材と回転方向と同じ方向へ回転(対称軸周り回転=中心軸線B周り回転)し、前後方向の駆動力を主輪の接地面に作用させる。左右の回転部材を、駆動手段によって、互いに異なる方向、あるいは(および)互いに異なる速度で回転させると、フリーローラが主輪の中心軸線B周りの回転方向に対して傾斜して主輪に接しているため、フリーローラの傾斜角度に応じた分力が主輪の外表面に作用し、主輪は、円形横断面形状の中心を中心として回転(断面中心周りの回転=中心軸線C周りの回転)し、左右方向の駆動力を主輪の接地面に作用させる。従って、駆動手段によって左右の回転部材の回転方向、回転速度を個別に制御することにより、前後方向の駆動力と左右方向の駆動力の合成により、全方向への駆動力を発生させることができる。
【0011】
左右の回転部材を個別に回転駆動する駆動手段は、すべて基体側に設けられるので、それら駆動手段に対する電力供給等のパワーソース供給の取り回しが複雑になることがなく、耐久性、保守性に優れ、移動部の重量増加を招くこともなく、コンパクト設計の自由度が高い。
【0012】
本発明の好適実施例に於いては、前記主輪が、前記両駆動力伝達体に対して同軸をなす。無端筒状体がエラストマ材料からなるものとすると良いが、主輪が、環状部材と、前記環状部材に回転自在に外装された互いに別体をなす複数のスリーブとを有するものからなるものとしても良い。即ち、無端筒状体として、比較的硬質の環状部材に回転自在に外装された互いに別体をなす複数のスリーブを利用することもできる。そのような場合、前記主輪に対して、常に少なくとも1つの前記第1のフリーローラ及び少なくとも1つの前記第2のフリーローラに転動接触するようにすれば、主輪に対して常に駆動力が作用し、空すべりが生じる事態を回避することができる。或いは、第1のフリーローラ及び前記第2のフリーローラの数が、それぞれ、主輪のスリーブの数よりも多いものとすると良い。
【0013】
前記第1及び第2の駆動力伝達体を、前記主輪に向きけて付勢するための弾性的装置を有するものとすれば、主輪とフリーローラとの転動接触を確実にすることができる。前記第1のフリーローラ及び前記第2のフリーローラが、前記主輪の内周部に対して斜め方向から係合するようにすれば、主輪がフリーローラにより軸支され、主輪のための軸受を不要とすることができる。
【0014】
本発明による全方向移動車は、第1のフリーローラが、前記駆動対象としての路面或いは床面に係合することにより駆動力を得ることもできるが、球体を介して駆動力を得ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明による全方向駆動装置の一つの実施形態を、図1?図5を参照して説明する。
【0016】
本実施形態の全方向駆動装置1は、基体7と、左右の回転部材(駆動力伝達体)4R、4Lと、フリーローラ3R、3Lと、主輪2とを有する。基体7は、固定側部材7Aと、固定側部材7Aにヒンジ軸71によってヒンジ接続された可動側部材7Bとを有するヨーク形になっている。
【0017】
固定側部材7Aは支持軸6Rによって右側の回転部材4Rを回転可能に支持している。可動側部材7Bは支持軸6Lによって左側の回転部材4Lを回転可能に支持している。これにより、左右の回転部材4R、4Lは、所定の軸線方向間隔(左右方向間隔)をおいて、基体7に、互いに同一の中心軸線A周りに、各々回転可能に取り付けられる。
【0018】
回転部材4R、4Lには、プーリ9R、9L(或いはスプロケット)が一体的に形成されている。基体7には、二つの電動モータ5R、5Lが取り付けられている。電動モータ5Rは、ベルト10R(或いはリンクチェーン)によってプーリ9Rと駆動連結され、プーリ9Rを回転駆動する。電動モータ5Lは、ベルト10L(或いはリンクチェーン)によってプーリ9Lと駆動連結され、プーリ9Lを回転駆動する。
【0019】
なお、基体7には、図示していないが、電動モータ5R、5Lの電源として、リーチャージブルなバッテリ電源が搭載される。
【0020】
回転部材4R、4Lは、互い対向する側に切頭円錐状のテーパ外周面41R、41Lを有する。回転部材4Rのテーパ外周面41Rには、複数個(例えば8個)のフリーローラ3Rが、各々ブラケット42Rによって、回転部材4Rの回転軸線についての同心円上に位置するように、回転部材4Rの円周方向に等間隔に各々回転可能に取り付けられている。回転部材4Lのテーパ外周面41Lには、複数個(例えば8個)のフリーローラ3Lが、各々ブラケット42Lによって、同様に回転部材4Lの回転軸線についての同心円上に位置するように、回転部材4Lの円周方向に等間隔に各々回転可能に取り付けられている。
【0021】
主輪2は、タイヤ用ゴム等、ゴムやゴム状の物性を示す樹脂(ゴム類似物質)のように、弾性的に撓むゴム状弾性体により円環状に構成され、中実あるいは中空で、円形の横断面形状を有する。主輪2は、この円形の横断面形状の中心(断面中心)Cを中心として回転可能になっている。
【0022】
なお、主輪2の外表面に、グリッド溝が形成されている場合には、厳密には、主輪2の横断面形状(外郭)は、円形にならないが、主輪2の横断面形状は、当該横断面形状の中心Cを中心として回転可能であればよく、ここでは、グリッド溝が形成されているようなものも、まとめて円形と云う。
【0023】
主輪2は、左右の回転部材4R、4Lの間に配置され、当該主輪2の中心軸線(対称軸)両側(左右両側)より左右の回転部材4R、4Lのフリーローラ3R、3Lによって挟まれるようにして左右の回転部材4R、4Lの中心軸線Aと同一の中心軸線B(対称軸)周りに回転可能に支持されている。
【0024】
基体7の固定側部材7Aと可動側部材7Bとの間には圧縮コイルばね8が設けられている。圧縮コイルばね8は、付勢手段であり、基体7の脚部(軸支部)をなす固定側部材7Aと可動側部材7Bを互い近づける方向に付勢する。これにより、フリーローラ3R、3Lが主輪2の外表面に向けて付勢され、フリーローラ3R、3Lが、主輪2の外表面に摩擦力をもって運動(回転)を主輪2に伝達するトルク伝達関係で接触する。本実施例の場合、主輪2の環状軸線に直交する断面で見たときに、主輪2の内周側の方向から、両フリーローラ3R、3Lが主輪2に当接している。主輪2が、両フリーローラ3R、3Lのみにより保持されるためには、両フリーローラ3R、3Lは、主輪2の横方向ではなく、内周側に当接する必要があり、しかも両フリーローラ3R、3L間の相互干渉を回避するためには、主輪2の内周側の斜め方向の位置に当接する必要がある。本発明は、これに限定されるものではなく、主輪2の環状軸線に直交する断面で見たときに、両フリーローラ3R、3Lが主輪2の外周側の方向から、主輪2に斜め方向に当接しているようにすることもできる。
【0025】
ここで、重要なことは、フリーローラ3R、3Lが、主輪2の中心軸線B(回転部材4R、4Lの中心軸線Aと同じ)に対して交差することなく、かつ平行でない方向(ねじれの方向)に延在する中心軸線D周りに回転自在であることである。つまり、回転部材4R、4Lの回転に伴ない、フリーローラ3R、3Lが主輪2に対して横力を加え得るように、フリーローラ3R、3Lの回転軸線の向きを定める必要がある。
【0026】
このことを、図4、図5を参照して詳細に述べると、各フリーローラ3R、3Lの中心軸線Dは、主輪2の対称軸の軸方向から見て、少なくとも主輪2の径方向Rに対してある角度(図4のα)をもって傾いていると同時に、主輪2の内周側から径方向に見て、主輪2の断面中心線に対してある角度(図5のβ1、β2)をもって傾いている。このような三次元的な軸線の傾きは、喩えると、ある角度の円錐面上に置かれた「はす歯傘歯車」の歯の傾きに似ている。ここで、主輪2の断面中心線とは、主輪2の円形の横断面形状の中心(断面中心)Cがなす中心線であり、主輪中心軸線Bと同心の円である。以降、主輪2の断面中心線を断面中心線(C)と云う。
【0027】
なお、傾斜角αは、0度でなく、角度β1、β2は何れも90度でないことが必要である。
【0028】
このように、フリーローラ3R、3Lの中心軸線Dを、水平な中心軸線A=Bに対して直交する仮想垂直面に対して三次元的に傾けることにより、各フリーローラ3R、3Lの外周面と主輪2の外表面との接触部において作用する摩擦力が、フリーローラの横力として主輪2の接線方向(中心軸線A=B周り方向)と、断面中心線(C)周り方向とに作用することとなる。なお、フリーローラ3R、3Lは、その一方だけが三次元的に傾いていけばよく、他方は主輪2の回転方向に対して平行であってもよい。
【0029】
また、上述の摩擦力が最大限発揮されるように、フリーローラ3R、3Lと主輪2との接触面には、適宜な凹凸加工や粗面加工を施しておくとよい。
【0030】
次に、本実施形態の全方向駆動装置1の作用について説明する。
左右の回転部材4R、4Lを、電動モータ5R、5Lによって、同一速度で、同一方向に回転させると、回転部材4R、4Lに設けられたフリーローラ3R、3Lを介して、主輪2に、その回転力が摩擦により伝達される。ここで、各フリーローラ3R、3Lの中心軸線Dは、上述の通り傾いており、しかも主輪2を挟んで対称形に配置されているので、両回転部材4R、4Lが、同一速度で、同一方向に回転すると、各フリーローラ3R、3Lと主輪2との接触部における摩擦力は、専ら主輪2の円周(接線)方向、つまり、中心軸線B周り方向に作用する。これにより、主輪2の中心軸線B周りの駆動力が主輪2の接地面に作用する。
【0031】
図6のモデル図に示す通り、中心軸線Cbの周りに回転自在な丸棒Bの外表面に対して中心軸線Cfを傾けたフリーローラFを押し当て、フリーローラFを丸棒Bの中心軸線Cbに沿って移動させると、フリーローラFと丸棒Bとの接点に作用する摩擦力の分力fにより、丸棒Bには中心軸線Cb周りの回転力が作用する。
【0032】
この原理を本実施形態の全方向駆動装置1に当てはめると、電動モータ5R、5Lによって左右の回転部材4R、4Lの回転方向あるいは(および)回転速度を互いに違えると、回転部材4R、4Lの回転力による円周(接線)方向の力に対し、この力に直交する向きの分力が主輪2におけるフリーローラ3R、3Lの当接面(接触面)に作用する。この分力により、主輪2の外表面には、これを捩る力、即ち主輪2の断面中心線(C)周りについての回転駆動力が作用し、主輪2が断面中心線(C)周りに回転することになる。
【0033】
この主輪2の断面中心線(C)周りの回転は、回転部材4R、4L同士の回転速度差によって定まる。例えば、回転部材4R、4Lを互いに同一速度で逆向きに回転させると、主輪2は中心軸線B(対称軸線)周りには回転せず、断面中心線(C)周りについて回転することになる。これにより、主輪2には、主輪2の中心軸線Bと同じ方向、つまり左右方向の駆動力が加わることとなる。
【0034】
このように、電動モータ5R、5Lによって回転部材4R、4Lの回転速度および回転方向を個々に制御することにより、主輪2は平面上で全方向へ移動することができる。
【0035】
図7は、本発明による全方向移動車の一つの実施形態を示している。本実施形態の全方向移動車は、下方開口の箱状の車体11に走行用球体12が全方向に転動可能に設けられている。走行用球体12の下部領域は、車体11の下方開口部111より下方に露呈し、走行面100に転動可能に接触する。走行用球体12は、車体11の下方開口部111の近傍に設けられた支持ボール14により、車体11より下方に脱落しないようになっている。
【0036】
車体11内には走行用球体12の上方部に位置する形態で全方向駆動装置1が配置されている。全方向駆動装置1は、基体7を車体11に固定され、車体11より吊り下げ固定されている。この吊り下げ固定で、全方向駆動装置1の主輪2が走行用球体12の球面に摩擦力によるトルク伝達関係で接触している。
【0037】
これにより、走行用球体12は全方向駆動装置1によって全方向に転動駆動され、車体11が全方向に移動することになる。
【0038】
主輪2の走行用球体12の球面に対する接触圧は、車体11、全方向駆動装置1の自重、車体11の積載荷重により得られる。
【0039】
図8は、全方向駆動装置1を用いた本発明による全方向移動車の他の実施形態を示している。
【0040】
本実施形態の全方向移動車は、全方向駆動装置1の基体7の両側(固定側部材7Aと可動側部材7B)に左右一対のステップ34を略水平に取り付けられている。基体7(固定側部材7A)にはポール35の下端部が固定されている。ポール35の上端にはハンドルバー36が取り付けられている。
【0041】
この全方向移動車は、一輪車のようなもので、主輪2が直接接地し、左右一対のステップ34に足を載せ、ハンドルバー36を手にて握って使用される。
【0042】
この実施形態でも、左右の回転部材4R、4Lの回転制御により、走行面100に全方向への駆動力を作用させることができる。
【0043】
図9及び10は、図8の実施例と同様であるが、主輪2の構造に於いて同実施例と相違する。本実施形態の主輪2は、円環軸体22と、円環軸体22に各々当該円環軸体22の接線方向軸線周りに回転可能に取り付けられ、駆動力を作用させる対象物に接触する複数のスリーブ25とを有する。
【0044】
より詳細には、円環軸体22には周方向移動不能かつ回転不能に多数のインナスリーブ23が嵌着されている。各インナスリーブ23にはメタル軸受24を一体結合してなるスリーブ25が回転可能に装着されている。スリーブ25は、駆動力を作用させる対象物に接触するフリーローラであって、数珠繋ぎ状に円環軸体22に装着され、各々、円環軸体22の接線方向軸線周り、つまり、断面中心線(C)周りと同等の軸線周りに回転可能、更に換言すると、各スリーブ25自体の中心軸線周りに回転可能になっている。
【0045】
この実施形態の主輪2の断面中心線は、スリーブ25の回転軸線同士をリング状に繋げたものとなり、主輪2の断面中心線(C)周りの回転は、スリーブ25自体の回転(自転)によって得られる。
【0046】
この実施形態の主輪2では、回転部材4R、4Lと共に回転移動するフリーローラ3R、3Lとの接触によってスリーブ25が円環軸体22の周り(断面中心線(C)周り)に回転し、左右方向への駆動力を接地面に作用させることができると共に、主輪2全体の回転によるスリーブ25の円周方向移動により、前後方向への駆動力を接地面に作用させることができる。
【0047】
この場合、主輪2に対して常に駆動力が作用し、空すべりが生じる事態を回避するためには、スリーブ25に対して、常に少なくとも1つの第1のフリーローラ3R及び又は少なくとも1つの第2のフリーローラ3Lが転動接触するようにすると良い。本実施例の場合、第1及び第2の移動体の移動方向に沿う長さが概ね同一であることから、スリーブ25に対する第1及び第2のフリーローラ3R、3Lの移動体の移動方向に沿う配列密度を適切に定めると共に、スリーブ25よりも、第1のフリーローラ及び又は第2のフリーローラがより多数設けられているようにすると良い。或いは、第1のフリーローラ及び又は第2のフリーローラの第2の移動体の移動方向に沿っての配列密度が、スリーブ25の対応する配列密度よりも高いようにすると良い。
【0048】
図11は、本発明による全方向駆動装置および全方向移動車の他の実施形態を示している。なお、図11において、図7に対応する部分は、図7に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【0049】
本実施形態の全方向駆動装置および全方向移動車は、基体(車体11)に所定のホイール間間隔をおいて各々回転可能に配置された二つの回転ホイール装置41、42と、上述の実施形態の主輪2に相当する無限軌道体43とを有する。
【0050】
回転ホイール装置は、所定の軸線方向間隔をおいて配置され互いに同一の中心軸線周りに回転可能に基体7より支持された左右の回転部材4R、4Lと、基体7に取り付けられ左右の回転部材4R、4Lを個別に回転駆動する電動モータ(図示省略)、左右の回転部材4R、4Lの各々の円周周りに取り付けられた複数個のフリーローラ3R、3Lとを有し、図1、図2に示されている回転部分と同じ機構のものである。
【0051】
無限軌道体43は、左右の回転部材4R、4Lの間に配置され軸線方向両側より左右の回転部材4R、4Lのフリーローラ3R、3Lによって挟まれるようにして二つの回転ホイール装置41,42間に掛け渡されている。
【0052】
無限軌道体43は、たとえば、図9に示されている主輪2の円環軸体22を可撓性無端芯体に置き換え、これに複数個のスリーブ25を回転(自転)可能に取り付けて数珠繋ぎ状にしたものであり、スリーブ25により円形の横断面形状を与えられ、この円形の横断面形状の中心を中心として回転可能である。無限軌道体43は、回転ホイール装置41と42とのパス部において走行用球体12に接触している。
【0053】
フリーローラ3R、3Lは、回転ホイール装置41、42に巻き付いている部分における無限軌道体43の中心軸線、つまり、回転部材4R、4Lの中心軸線と実質的に同一の中心軸線周りの回転方向に対して直交および平行の何れでもない方向に延在する中心軸線周りに回転自在に設けられ、無限軌道体43の外表面(スリーブ25の外周面)に接触している。
【0054】
本実施形態では、スリーブ25の自転により、左右方向への駆動力を走行用球体12に作用させることができると共に、無限軌道体43の回転ホイール装置41、42間の走行により、前後方向への駆動力を走行用球体12に作用させることができる。
【0055】
以上、本発明を特定の実施例について説明したが、当業者であれは容易に理解できるように、本発明の発明概念から逸脱することなく様々な変形・変更が可能であって、本発明の発明概念は、添付の請求の範囲に記載された通りである。また、パリ条約に基づく優先権主張の基礎となった日本国出願は、それに言及することをもって、その内容を本願の一部とする。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】本発明による全方向駆動装置の一つの実施形態を示す正面図である。
【図2】本発明による全方向駆動装置の一つの実施形態の要部斜視図である。
【図3】本実施形態の全方向駆動装置に用いられる主輪の一部破断斜視図である。
【図4】対称軸の軸方向から見た主輪とフリーローラとの関係を示す説明図である。
【図5】主輪の中心から径方向に見た主輪とフリーローラとの関係を示す説明図である。
【図6】本発明装置の原理を示すモデル図である。
【図7】図1、2に示した実施形態の全方向駆動装置を用いた全方向移動車の一つの実施形態を示す概略側面図である。
【図8】図1、2に示した実施形態の全方向駆動装置を用いた全方向移動車の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図9】図1、2に示した実施形態の全方向駆動装置を用いた全方向移動車の更に他の実施形態を示す概略拡大正面図である。
【図10】図9に示された全方向駆動装置に用いられる主輪を示す概略断面図である。
【図11】本発明による全方向駆動装置および全方向移動車の他の実施形態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【0057】
1 駆全方向動装置
2 主輪
3R、3L フリーローラ
4R、4L 回転部材
5R、5L 電動モータ
7 基体
8 圧縮コイルばね
12 走行用球体
13 全方向移動車
22 円環軸体
25 スリーブ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基体と、
前記基体に、或る回転軸線周りに互いに同軸的に回転可能に保持される第1の駆動力伝達体及び第2の駆動力伝達体と、
前記第1及び第2の駆動力伝達体をそれぞれ回転駆動する第1及び第2の駆動ユニットと、
前記第1の駆動力伝達体の回転中心との同心円に沿って配置され、かつ前記第1の駆動力伝達体の回転軸線に対してねじれの関係をなす回転軸線周りに回転自在に前記第1の駆動力伝達体に軸支された複数の第1のフリーローラと、
前記第2の駆動力伝達体の回転中心との同心円に沿って配置され、かつ前記第2の駆動力伝達体の回転軸線に対してねじれの関係をなす回転軸線周りに回転自在に前記第2の駆動力伝達体に軸支された複数の第2のフリーローラと、
断面中心線周りの回転が可能な円環状に構成され、かつ前記第1のフリーローラ及び前記第2のフリーローラにより接触される主輪とを有し、
各フリーローラの横力が前記主輪に伝達され、前記主輪の周方向に沿う周方向運動及び前記断面中心線周りの回転運動を引起すようにしたことを特徴とする全方向駆動装置。
【請求項2】
前記主輪が、前記両駆動力伝達体に対して同軸をなすことを特徴とする請求項1に記載の全方向駆動装置。
【請求項3】
前記主輪は無端筒状体を有し、前記無端筒状体がエラストマ材料からなることを特徴とする請求項2に記載の全方向駆動装置。
【請求項4】
前記主輪は、環状部材と、前記環状部材に回転自在に外装された互いに別体をなす複数のスリーブとを有することを特徴とする請求項1に記載の全方向駆動装置。
【請求項5】
前記主輪に対して、常に少なくとも1つの前記第1のフリーローラ及び少なくとも1つの前記第2のフリーローラが転動接触することを特徴とする請求項4に記載の全方向駆動装置。
【請求項6】
前記第1のフリーローラ及び前記第2のフリーローラの数が、それぞれ、前記主輪のスリーブの数よりも多いことを特徴とする請求項4に記載の全方向駆動装置。
【請求項7】
前記第1のフリーローラ及び前記第2のフリーローラが、前記主輪の内周部に対して斜め方向から接触することを特徴とする請求項1に記載の全方向駆動装置。
【請求項8】
前記第1及び第2の駆動力伝達体を、前記主輪に向けて付勢するための弾性的装置を有することを特徴とする請求項1に記載の全方向駆動装置。
【請求項9】
前記主輪が路面或いは床面に接触することを特徴とする請求項1に記載の全方向駆動装置。
【請求項10】
前記主輪が、路面或いは床面に係合する球体に対して接触することを特徴とする請求項1に記載の全方向駆動装置。
【請求項11】
前記基体が、移送対象の荷重を受け持つ荷重受け持ち部を有することを特徴とする請求項1に記載の全方向駆動装置。
【請求項12】
前記基体に、互いに同軸的に回転可能に保持される第3の駆動力伝達体及び第4の駆動力伝達体と、
前記第3及び第4の駆動力伝達体をそれぞれ駆動する第3及び第4の駆動ユニットと、
前記第3の駆動力伝達体の回転中心との同心円に沿って配置され、かつ前記第3の駆動力伝達体の回転軸線に対してねじれの関係をなす回転軸線周りに回転自在に前記第3の駆動力伝達体に軸支された複数の第3のフリーローラと、
前記第4の駆動力伝達体の回転中心との同心円に沿って配置され、かつ前記第4の駆動力伝達体の回転軸線に対してねじれの関係をなす回転軸線周りに回転自在に前記第4の駆動力伝達体に軸支された複数の第4のフリーローラとを有し、
前記主輪が更に前記第3のフリーローラ及び前記第4のフリーローラに接触し、各フリーローラの横力が前記主輪に伝達され、前記主輪の周方向に沿う周方向運動及び前記無端筒状体の環状中心線周りの回転運動を引起すようにしたことを特徴とする請求項1に記載の全方向駆動装置。
【請求項13】
全方向移動車であって、
請求項1に記載の全方向駆動装置を備え、移送対象の荷重を受け持つ荷重受け持ち部を前記基体に設けたことを特徴とする全方向移動車。
【請求項14】
前記主輪が、路面或いは床面に接触することを特徴とする請求項13に記載の全方向移動車。
【請求項15】
前記主輪が、路面或いは床面に接触する球体に係合することを特徴とする請求項13に記載の全方向移動車。
 
訂正の要旨 審決(決定)の【理由】欄参照。
審理終結日 2019-04-03 
結審通知日 2019-04-08 
審決日 2019-04-19 
出願番号 特願2009-511651(P2009-511651)
審決分類 P 1 41・ 854- Y (B62K)
最終処分 成立  
特許庁審判長 氏原 康宏
特許庁審判官 中村 泰二郎
一ノ瀬 覚
登録日 2013-09-06 
登録番号 特許第5358432号(P5358432)
発明の名称 全方向駆動装置及びそれを用いた全方向移動車  
代理人 特許業務法人 大島特許事務所  
代理人 特許業務法人大島特許事務所  
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