ローラ及びブシュ間の隙間調整方法
【課題】ブシュを設けたローラの支持構造におけるブシュ及びローラの隙間調整を簡単な構成で高精度化する。
【解決手段】ドライブローラ５６Ｌの軸線方向端面５６ａにおける鍔付きブシュ５３の鍔部５３ａに対峙する部分に潤滑性皮膜層５６２を設ける。一対の側壁部４７Ｌの間隔ａと、鍔部５３ａの厚さｂと、ドライブローラ５６Ｌの軸線方向幅ｃとに応じて厚さｔを変えた潤滑性皮膜層を形成する。別部材からなるシムを挟むようにして、ブシュの鍔部とローラの軸線方向端面との間の隙間の調整を行う必要が無いことから、隙間調整に関与する部品点数を減少することができ、部品点数が多い場合の誤差の増大を抑制でき、容易に高精度な隙間調整を行うことができる。
【解決手段】ドライブローラ５６Ｌの軸線方向端面５６ａにおける鍔付きブシュ５３の鍔部５３ａに対峙する部分に潤滑性皮膜層５６２を設ける。一対の側壁部４７Ｌの間隔ａと、鍔部５３ａの厚さｂと、ドライブローラ５６Ｌの軸線方向幅ｃとに応じて厚さｔを変えた潤滑性皮膜層を形成する。別部材からなるシムを挟むようにして、ブシュの鍔部とローラの軸線方向端面との間の隙間の調整を行う必要が無いことから、隙間調整に関与する部品点数を減少することができ、部品点数が多い場合の誤差の増大を抑制でき、容易に高精度な隙間調整を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラ及びブシュ間の隙間調整方法に関し、特に、ローラの軸線方向端面に対峙する鍔部を同軸に有する鍔付きブシュを設けたローラの支持構造におけるローラ及びブシュ間の隙間調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
全方向移動体のための走行駆動装置として、無端円環状の環状軸体とその環状軸体の環方向に複数個配置され各々自身の配置位置に於ける環状軸体の接線方向の軸線周りに回転可能なフリーローラ形態のドリブンローラとを含む主輪と、主輪の軸線方向の左右両側に各々自身の中心軸線周りに回転可能に配置された左右のドライブディスクと、左右のドライブディスクの各々にドライブディスクの中心軸線に対してねじれの関係をなす軸線周りに回転可能に配置され、外周面をもってドリブンローラの外周面に接触する複数個のフリーローラ形態のドライブローラとを有する摩擦式駆動装置がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この摩擦式駆動装置は、一輪式の倒立振子型移動体の走行ユニット等として用いられ、左右のドライブディスクが倒立振子型移動体のフレームより回転可能に支持され、左右のドライブローラがドリブンローラを左右より挟むようにして主輪を回転（公転）可能に支持する。
【０００４】
この摩擦式駆動装置が用いられた倒立振子型移動体では、ドライブローラがドリブンローラに押し付けられ、ドライブローラとドリブンローラとの摩擦によってドライブディスクの回転がドライブローラよりドリブンローラに伝達され、左右のドライブディスクが互いに同方向に同速度で回転駆動された場合には、主輪が公転し、左右のドライブディスクが互いに異なる方向あるいは異なる速度で回転駆動された場合には、主輪が公転しつつドリブンローラが自転（環状軸体の接線方向の軸線周りに回転）あるいは主輪が公転せずドリブンローラが自転し、倒立振子制御によって起立した姿勢で、前後左右、斜めに、移動（走行）することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２００８／１３２７７９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１のように複数個のドリブンローラに駆動力を伝達するための複数個のドライブローラを設ける場合には、ドリブンローラに対するドライブローラの相対的な接触方向の関係がいずれのドリブンローラといずれのドライブローラとの間でも常に一定であることが臨まれる。そのためには、ドライブローラがドライブディスクに高精度に組み付けられていることが要求される。
【０００７】
一方、ドライブローラの支持構造としては、ドライブディスクに一体的に設けた互いに平行に対峙する一対の側壁部間にドライブローラをその軸線方向に挟むように支持するようにしている。側壁部にはローラ軸を回転可能に支持する鍔付きブシュを挿入状態に設け、ブシュの鍔部とドライブローラとの各軸線方向端面同士を互いに対峙させる。そして、鍔部とドライブローラとの間に生じる隙間に対応する厚さのシムを介装し、隙間が所定の公差内に収まるようにしてドライブローラの組み付け作業を行っていた。
【０００８】
しかしながら、上記したようなドライブローラの組み付け構造では、ドライブローラの軸線方向両端面側にそれぞれシムが設けられるため、ドライブローラの軸線方向に対する隙間に関与するものが、ブシュの鍔部の厚さと、ドライブローラの軸線方向幅と、シムの厚さとなり、それらの部品点数が多く、かつ部品毎に誤差（公差）が存在するため、全体としての誤差は各加工誤差の積算値となって、ドライブローラの軸線方向のがたが増大して、ドライブローラの組み付け精度が低下するという問題が生じていた。それに対しては、各部品の精度を高める必要があり、加工や組み付けを高精度化することによる製造コストが高騰化するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決して、ブシュを設けたローラの支持構造におけるブシュ及びローラの隙間調整を簡単な構成で高精度化し得るために、本発明に於いては、一対の軸線方向端面（５６ａ）を有するローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）と、前記ローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）の軸線方向両外側に設けられかつ前記ローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）を回転可能に支持する一対の支持部（４７Ｌ、４７Ｒ）を備えるローラ支持部材（４８Ｌ、４８Ｒ）と、前記軸線方向端面（５６ａ）に対峙する鍔部（５３ａ）を同軸に有しかつ前記ローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）と前記支持部（４７Ｌ、４７Ｒ）との間に設けられたブシュ（５３）とを有するローラの支持構造におけるローラ及びブシュ間の隙間調整方法であって、前記ローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）の前記軸線方向端面間（５６ａ）の厚さと、前記鍔部の軸線方向厚さと、前記一対の支持部間の寸法とから、前記ローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）を前記ブシュ（５３）を介して前記支持部（４７Ｌ、４７Ｒ）に組み付けた状態における前記軸線方向端面（５６ａ）と前記鍔部（５３ａ）との間に生じる前記ローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）の軸線方向に対する軸線方向隙間を求めて、前記軸線方向隙間に対応する厚さの潤滑性皮膜層（５６２）を前記軸線方向端面（５６ａ）と前記鍔部（５３ａ）とのいずれか一方に設けるものとした。
【００１０】
これによれば、ブシュの鍔部とローラの軸線方向端面との間の隙間の調整を、潤滑性皮膜層の厚さにより調整することができるため、別部材からなるシムを用いる必要が無くなる。また、各部品の加工誤差によるばらつきがあっても、何等問題なくローラの支持部における軸線方向に対する隙間を容易かつ高精度に調整し得る。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明によれば、別部材からなるシムを挟むようにして、ブシュの鍔部とローラの軸線方向端面との間の隙間の調整を行う必要が無いことから、隙間調整に関与する部品点数を減少することができ、部品点数が多い場合の誤差の増大を抑制でき、容易に高精度な隙間調整を行うことができる。また、汎用のシムの場合には薄い物でもある程度の厚さがあり、シムを用いることによる重量増が生じてしまうのに対して、潤滑性皮膜層を形成する場合にはシムに比べて極端に薄くすることができ、重量増とはならなず、シムを用いる場合に対して軽量化を促進し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用された倒立振子型移動体の一つの実施例を示すサドル・ステップ格納状態の斜視図。
【図２】図１のサドル・ステップの繰り出し状態の斜視図。
【図３】本実施例による摩擦式駆動装置の縦断面図。
【図４】本実施例による摩擦式駆動装置の要部の斜視図。
【図５】本実施例による摩擦式駆動装置のドライブローラ支持部の拡大斜視図。
【図６】本実施例による摩擦式駆動装置のドライブローラ支持部の拡大断面図。
【図７】本発明に基づく隙間調整要領の説明図である。
【図８】従来のシムを用いた隙間調整状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明が適用された摩擦式駆動装置および倒立振子型移動体の実施例を、図１〜図４を参照して説明する。尚、上下、前後、左右の直交三次元座標軸を、移動体の移動方向に準じて図示のように定義する。
【００１４】
まず、図１、図２を参照して本実施例による摩擦式駆動装置を走行ユニットとして含む倒立振子型移動体の全体構成について説明する。倒立振子型移動体は、互いに連結された下部フレーム１０と上部フレーム２０とを有する。図１、図２では左側が表側に示されており、裏側となる右側で隠れて見えない部分の符号は省略されており、以下の図１、図２の説明では符号のみ記す。なお、右側の符号に対応する部分は図３で示している。
【００１５】
下部フレーム１０は走行ユニット４０を支持している。走行ユニット４０は、一輪式のものであり、内蔵のジャイロスコープ、荷重センサ（図示省略）を用いた倒立振子制御のもとに、下部フレーム１０と上部フレーム２０の全体を起立姿勢に保ち、一輪車として前後左右、斜めの全方向の走行を担う。
【００１６】
下部フレーム１０の左右両側には、左右のステップ１４Ｌ、１４Ｒが跳ね上げ式に格納可能に設けられている。図１は左右のステップ１４Ｌ、１４Ｒが下部フレーム１０の左右両側に形成されたステップ格納部１６Ｌ、１６Ｒに格納された状態を、図２は左右のステップ１４Ｌ、１４Ｒがステップ格納部１６Ｌ、１６Ｒより水平姿勢に繰り出された状態を各々示している。
【００１７】
上部フレーム２０の左右両側には左右の湾曲したサドルアーム２２Ｒ、２２Ｌによって左右個別型のサドル３０Ｌ、３０Ｒが格納可能に設けられている。また、上部フレーム２０では、移動体持ち運び用のハンドル２６が格納可能に設けられている。
【００１８】
サドル３０Ｌ、３０Ｒは、乗員の臀部、大腿部を左右個別に受け持つ乗員用座部であり、平面視で各々円盤状をなしている。図１は左右のサドル３０Ｌ、３０Ｒが上部フレーム２０に左右方向に貫通形成された円筒状空間によるサドル格納部２４に格納された状態を、図２は左右のサドル３０Ｌ、３０Ｒが各々サドルアーム２２Ｌ、２２Ｒによってサドル格納部２４より水平姿勢に繰り出された状態を各々示している。
【００１９】
つぎに、本実施例による走行ユニット４０（摩擦式駆動装置）の詳細を、図３、図４を参照して説明する。
【００２０】
下部フレーム１０は左右方向に間隔をおいて互いに対向する左側壁部１２Ｌと右側壁部１２Ｒとを有する。走行ユニット４０は下部フレーム１０の左側壁部１２Ｌと右側壁部１２Ｒとの間に配置されている。
【００２１】
走行ユニット４０は、円筒状の左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒを有する。左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒは、各々、取付ボルト４４によって左側壁部１２Ｌと右側壁部１２Ｒの内側に固定装着されている。左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒは、左右方向に延在する一つの中心軸線Ａを共通の中心軸線としている。すなわち、左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒは、中心軸線Ａをもって互いに同心に下部フレーム１０に固定されている。
【００２２】
左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒは、各々、円筒部４２１Ｌ、４２１Ｒの外周に、左右の円環状のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒをクロスローラ軸受４６Ｌ、４６Ｒによって回転自在に支持している。クロスローラ軸受４６Ｌ、４６Ｒは、ラジアル荷重とアキシャル荷重（スラスト荷重）を受け持つことができるころがり軸受であり、マウント部材４２Ｌ、４２Ｒの円筒部４２１Ｌ、４２１Ｒの外周と、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円筒部４８１Ｌ、４８１Ｒの内周とに各々ねじ締結された締結リング５０、５２によってマウント部材４２Ｌ、４２Ｒとドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒに対してアキシャル方向の定位置に固定されている。
【００２３】
左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒは、各々、円筒部４８１Ｌ、４８１Ｒより大きい径の外側円環部４８２Ｌ、４８２Ｒを有している。外側円環部４８２Ｌ、４８２Ｒは、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの外周部をなしており、外側円環部４８２Ｌ、４８２Ｒには、図５に示されているように、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に沿ったスロット４９Ｌ、４９Ｒが、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円周方向に所定間隔、本実施例では等間隔をおいてドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線を対称中心線として回転対称に、切削加工によって複数個形成されている。
【００２４】
各スロット４９Ｌ、４９Ｒには、ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒによって左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒが各々回転可能に配置されている。ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒは、金属や硬質プラスチック等の高剛性材料により構成され、各々、ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒの中心軸線周りに回転可能になっている。
【００２５】
ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒは、図６（左側を代表して示す）に示されているように、両端をスロット４９Ｌ、４９Ｒの側壁部４７Ｌ、４７Ｒにドリル加工あるいはミーリング加工によって貫通形成された互いに対向して対となる軸受孔５１に、それぞれ半径方向外向きの鍔部を同軸に有する鍔付きブッシュ５３と共に挿入され、前述の仮想面（ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面）を直交する方向に延在している。ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒは、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの中心孔５６１を貫通し、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒを支持している。
【００２６】
ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒの軸線方向は、軸受孔５１の穿孔方向により決まるものであり、各ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒの軸受孔５１の穿孔方向を、ドリル加工、ミーリング加工によって所要精度をもって保証することにより、各ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒの軸線方向を所要精度をもって保証でき、ついては各ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの配置姿勢を容易に高精度に設定することができる。
【００２７】
このドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの配置姿勢は、ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒの軸線方向がドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線（図３のＡ）に対して平行でも直交でもない一つの仮想面を直交する方向に延在していることにより、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線Ａに対して平行でも直交でもない一つの仮想面に平行な面に回転面を有する配置になる。
【００２８】
このように、ローラ支持部材としてドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの外周部分に、一体に形成された支持部としての側壁部４７Ｌ、４７Ｒが周方向に等間隔に配設されている。すなわち、側壁部４７Ｌ、４７Ｒに、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの支持部が直接構成されている。また、これにより、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒをドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒに取り付けるためのブラケットが不要になる。このことは、部品点数、組み付け工数の削減に大きく寄与する。
【００２９】
また、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの配置姿勢は、ブラケットの組み付け精度によらず、軸受孔５１の加工精度により決まり、この加工精度は現在の工作機械によって十分保証できるから、多数のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒを、ブラケットの組み付け誤差の影響を受けることなく、容易に一様に高精度に配置することができる。
【００３０】
本実施例では、ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒは、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの中心孔５６１に圧入されてドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒと一体化され、鍔付きブッシュ５３に対して回転自在になっている。このような嵌め合い関係で、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒがドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒにより回転可能に支承されている。
【００３１】
鍔付きブッシュ５３は、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤を含む固体潤滑焼結金属により構成されている。鍔付きブッシュ５３の鍔部５３ａは、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの軸線方向端面である側面５６ａと側壁部４７Ｌ、４７Ｒの側面との間にあり、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの軸線方向のがた付きを低減あるいは無くしている。そして、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの側面５６ａには、鍔付きブッシュ５３の鍔部５３ａと摺接する摺動面となる部分に例えばフッ素樹脂による潤滑性皮膜層５６２がコーティング処理等によって形成されている。なお、潤滑性皮膜層５６２は鍔部５３ａに設けても良い。
【００３２】
このように、鍔付きブッシュ５３が固体潤滑焼結金属により構成されていることにより、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの回転運動における潤滑性能が向上し、併せて、フッ素樹脂による潤滑性皮膜層５６２が形成されていることにより、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの回転が低摩擦抵抗で円滑に行われるようになる。
【００３３】
ここで見かたを変えると、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒと軸受片をなす側壁部４７Ｌ、４７Ｒとは、互いに同等の幅を有してドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円周廻りに交互に存在している。このことにより、一つの側壁部４７Ｌ（４７Ｒ）は、円周方向両側に位置する二つのドライブローラ５６Ｌ（５６Ｒ）の各一方の軸受部を兼ねている。従って、側壁部４７Ｌ、４７Ｒの各々には、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの軸線方向に異なる二つの位置に各々軸受孔５１が穿設されている。
【００３４】
この構成により、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒを、最小限の軸受ブラケット構成で、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円周廻りに容易に高密度に配置することが可能になる。
【００３５】
このことは、最下部分において接地している後述の主輪８４のドリブンローラ９２には必ず少なくとも一組の左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒが接触し、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒより少なくとも接地状態にあるドリブンローラ９２に常に推進力（回転力）が与えられる設定にすることに大きく寄与する。
【００３６】
左右のローラ軸５４Ｌ、５４Ｒは、左右対称の配置で、各々、中心軸線Ａに対してねじれの関係をなす軸線方向に延在している。これにより、左右のローラ軸５４Ｌ、５４Ｒにより支持された左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒは、左右対称で、はすば歯車の歯すじと同様の傾斜配置になる。
【００３７】
左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒは、軸線方向に互いに近付く方向に延出した円筒延長部４８３Ｌ、４８３Ｒを有する。各円筒延長部４８３Ｌ、４８３Ｒは、クロスローラ軸受５８によって相対回転可能に設けられている。クロスローラ軸受５８は、ラジアル荷重とアキシャル荷重（スラスト荷重）を受け持つことができるころがり軸受であり、インナレースをもって一方の円筒延長部４８３Ｌの外周面に嵌合し、アウタレースをもって他方の円筒延長部４８３Ｒの内周面に嵌合している。クロスローラ軸受５８のインナレースは円筒延長部４８３Ｌの外周にねじ締結された締結リング６２によって円筒延長部４８３Ｌに軸線方向に固定され、クロスローラ軸受５８のアウタレースは円筒延長部４８３Ｒの外周にねじ締結された締結リング６０によって円筒延長部４８３Ｒに軸線方向に固定されている。
【００３８】
クロスローラ軸受５８は、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒを相対回転可能に連結する連結機構の主要部をなしており、上述の組み付けにより、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの径方向と軸線方向の双方の相対変位を規制（禁止）している。換言すると、クロスローラ軸受５８の上記組み付け構造は、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒを、相対回転可能に同心に連結し、且つ互いに軸線方向に変位できないようにしている。
【００３９】
これにより、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの相互の同心精度が保証されると共に、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの軸線方向の離間量が所定値に不変設定される。
【００４０】
左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円筒部４８１Ｌ、４８１Ｒの内側、つまり、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心部分に画定された円筒状の空間部４８４Ｌ、４８４Ｒには左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒが配置されている。左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒは、ステータコイル（図示省略）等を内蔵したアウタハウジング６６Ｌ、６６Ｒをボルト６８によって左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒに固定されている。左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒは、ともに中心軸線Ａと同心配置で、軸線方向に互いに近付く方向に延出したロータ軸７０Ｌ、７０Ｒを有する。
【００４１】
左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒは、各々、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの一つの半径方向で見て、左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒと軸線方向に重複する部分を含んでいる。換言すると、中心軸線Ａと平行な一つの投影面において、左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒと左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒは、軸線方向に重複する部分を含んでいる。
【００４２】
ロータ軸７０Ｌ、７０Ｒの先端部には、左右の波動歯車装置７２Ｌ、７２Ｒのウェーブプラグ７４Ｌ、７４Ｒが固定連結されている。波動歯車装置７２Ｌ、７２Ｒは、周知の構造のものであり、左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒと共に中心軸線Ａと同心配置で、入力部材である楕円形輪郭をした高剛性のウェーブプラグ７４Ｌ、７４Ｒと、ウェーブプラグ７４Ｌ、７４Ｒの外周面に嵌め込み装着されたウェーブベアリング７６Ｌ、７６Ｒと、ウェーブベアリング７６Ｌ、７６Ｒの外周面に摩擦係合し外周面に外歯を有するフランジ付き薄肉円筒形状の可撓性外歯部材７８Ｌ、７８Ｒと、可撓性外歯部材７８Ｒ、７８Ｌの外歯と噛合する内歯を有する高剛性のリング形状の内歯部材８０Ｌ、８０Ｒとを有する。内歯部材８０Ｌ、８０Ｒは、出力部材であり、ボルト８２によって左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒに固定連結されている。
【００４３】
これにより、左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒの出力回転は、左右の波動歯車装置７２Ｌ、７２Ｒによって減速され、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒに個別に伝達される。
【００４４】
本実施例では、ウェーブプラグ７４Ｌ、７４Ｒ、ウェーブベアリング７６Ｌ、７６Ｒ、内歯部材８０Ｌ、８０Ｒは、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの延長円筒部４８３Ｌ、４８３Ｒの内側空間内に配置されている。このことと、電動モータ６４Ｌ、６４Ｒがドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円筒部４８１Ｌ、４８１Ｒの内側空間内に配置されていることとが相俟って走行ユニット４０の軸方向寸法の縮小化が図られる。
【００４５】
左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒは、左右の複数個のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒによる円環状ローラ群によって左右両側より挟むようにして主輪８４を中心軸線Ａと同一あるいは近似の中心軸線上に支持している。換言すると、主輪８４は、左右の複数個のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒによる円環状配置のローラ群によって左右両側より挟まれるようにして左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒより、中心軸線Ａと同一あるいは近似の中心軸線上に無軸で支持され、自身の中心周りに回転（公転）可能になっている。
【００４６】
主輪８４は、角柱体により構成された無端円環状の環状体８６と、環状体８６の環方向軸線周りの外周に嵌合装着された複数個のインナスリーブ８８と、各インナスリーブ８８の外周にボール軸受９０によって回転可能に取り付けられた複数のドリブンローラ９２とにより構成されている。
【００４７】
ドリブンローラ９２は、接地するローラであり、各々、ボール軸受９０と嵌合する金属製円筒部９２Ａと、金属製円筒部９２Ａの外周に加硫接着されたゴム製円筒部９２Ｂとにより構成されている。ドリブンローラ９２は、インナスリーブ８８と共に環状体８６の環方向（周方向）に複数個並べられ、自身の配置位置における環状体８６の接線方向の軸線周りに回転（自転）可能になっている。
【００４８】
左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒは、外周面をもって主輪８４の実質的な外周面をなすドリブンローラ９２のゴム製円筒部９２Ｂの外周面に接触し、摩擦によってドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転（推進力）をドリブンローラ９２に伝達する。
【００４９】
ドリブンローラ９２と左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒとの関係（個数)は、最下部分において接地しているドリブンローラ９２には必ず少なくとも一組の左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒが接触し、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒより、少なくとも接地状態にあるドリブンローラ９２に常に推進力（回転力）が与えられる設定になっている。
【００５０】
左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒは、各々、主輪８４の中心軸線（輪中心）周りの回転方向、より正確には、各ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒのドリブンローラ９２との接触箇所における接線方向に対して、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配置されている。
【００５１】
つまり、左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒは、各々、主輪８４の中心軸線周りの回転方向（公転方向）に対して傾斜し、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転軸線に対してねじれの関係をなす回転軸線を有し、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に沿った回転面を有する配置になっている。
【００５２】
換言すると、左右の各ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの中心軸線は、ドリブンローラ９２の中心軸相当の環状体８６の半径線に対してある角度をもって傾いていると同時に、環状体８６の中心線が接する仮想平面に対してある角度をもって傾いている。この三次元的な中心軸線の傾きにより、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒにおけるドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの配置は、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（歯すじ）の傾きに似ている。このことについて、より詳細な説明が必要ならば、国際公開２００８／１３９７４０号パンフレットを参照されたい。
【００５３】
本実施例では、左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒによって左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転方向あるいは（および）回転速度を互いに違えると、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒ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左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒとドリブンローラ９２との接触面に作用する。この分力により、ドリブンローラ９２の外表面には、これを捩る力が作用し、ドリブンローラ９２が自身の中心軸線周りに回転（自転）することになる。
【００５４】
このドリブンローラ９２の回転は、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転速度差によって定まる。例えば、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒを互いに同一速度で逆向きに回転させると、主輪８４は全く公転せず、ドリブンローラ９２の自転だけが生じる。これにより、主輪８４には左右方向の走行力が加わることになり、倒立振子移動体は、左右方向に移動（真横移動）する。
【００５５】
これに対し、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転方向および回転速度が同一である場合には、ドリブンローラ９２が自転することがなく、主輪８４が公転し、倒立振子移動体１０は、前進（直進）あるいは後進する。
【００５６】
このように、左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒによって左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転速度および回転方向を独立に制御することにより、倒立振子移動体は、路面上で全方向へ移動することができる。
【００５７】
つぎに、本発明によるローラの軸線方向隙間の調整方法について説明する。上述したように、ローラとしてのドライブローラ５６Ｌ（左側を代表として説明する。以下同様）の軸線方向端面５６ａには、少なくとも鍔付きブシュ５３の鍔部５３ａに対峙する部分に潤滑性皮膜層５６２が設けられている。
【００５８】
潤滑性皮膜層５６２は、上記したように例えばフッ素樹脂であって良く、所定の厚さ（図６のｔ）をもって形成されており、その厚さｔにより、ドライブローラ５６Ｌの軸線方向端面５６ａと鍔部５３ａとの隙間が調整されている。
【００５９】
すなわち、ドライブローラ５６Ｌと側壁部４７Ｌと鍔付きブシュ５３とを模式的に示す図７に示されるように、ドライブローラ５６Ｌを軸線方向に挟むように対峙する一対の側壁部４７Ｌの間（スロット４９Ｌ）の間隔がａであり、鍔部５３ａの厚さがｂであり、ドライブローラ５６Ｌの軸線方向幅がｃであり、また図示省略するが、鍔部５３ａとドリブンローラ５６Ｌとの摺動性を確保するための微少な隙間をｄとすると、２ｔ＝ａ−（２ｂ＋ｃ＋２ｄ）、となる潤滑性皮膜層５６２の厚さｔを設定する。
【００６０】
これにより、ドライブローラ５６Ｌと鍔付きブシュ５３との軸線方向隙間の調整を、シムを用いることなく行うことができる。このように、ドライブローラ５６Ｌの組み付け前に潤滑性皮膜層５６２を形成することにより、ドライブローラ５６Ｌは、潤滑性皮膜層５６２が一体化された１部品と同じとなり、ブシュ５３を有するドライブローラ支持構造において、最小限の部品点数で、ドライブローラ５６Ｌとブシュとの軸線方向隙間の調整を行うことができる。したがって、部品毎に生じる誤差の積算値を減らすことができ、部品点数の多さによる誤差の増大が抑制され、組み付けられた状態のドライブローラ５６Ｌの軸線方向のがたを減少し得る。すなわち、ドライブローラ５６Ｌの組み付け状態の位置精度を高精度化し得る。
【００６１】
一方、従来のシム調整の場合には、図８に示されるように鍔付きブッシュ５３の鍔部５３ａとドライブローラ５６Ｌとの間にシム９９を介装して隙間を調整していた。この場合、シム９９には汎用品を用いることが低コスト化のために有効であるが、汎用品のシム９９の場合には最小厚さに限度がある。したがって、その厚さ以上の隙間が生じるように各部品の加工を行い、加工誤差等により生じた隙間に対応するシム９９を選択して組み付けることになる。また、シム９９の厚さ違いの設定も所定のピッチであり、ステップ的に選択することになることから、その中間の厚さに対応することはできない。そのため、高精度な隙間調整ができないという問題があった。
【００６２】
それに対して、本発明によれば、ドライブローラ５６Ｌ（または鍔付きブシュ５３）に潤滑性皮膜層５６２を形成することから、その厚さをステップ的ではなく任意の値に設定することができる。したがって、各部品の加工誤差にばらつきがあって、各組み付け部位毎に異なる隙間が生じるようになっても、それぞれ異なる隙間に合わせた一定の公差を確保した寸法精度でドライブローラ５６Ｌを組み付けることができるため、ドライブローラ５６Ｌの組み付け状態の位置が高精度になり、摩擦式駆動装置を走行ユニットとする倒立振子型移動体における高精度な制御の実現が容易となる。
【００６３】
また、上記したようにシム９９には最小限の厚さがあるため、それによる重量増があるのに対して、潤滑性皮膜層５６２はシム９９に対して極めて薄く形成でき、それによる重量増はほとんど無い。したがって、部品点数の減少による組み付けの煩雑さを低減できるばかりでなく、装置の軽量化も促進し得る。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明にかかるローラ及びブシュ間の隙間調整方法は、シムを用いることなくメーラ軸線方向隙間の調整を容易に行うことができ、ブシュを用いたローラの支持構造を用いた種々のものに適用できる。
【符号の説明】
【００６５】
４７Ｌ、４７Ｒ 側壁部（支持部）
４８Ｌ、４８Ｒ ドライブディスク（ローラ支持部材）
５３ 鍔付きブシュ（ブシュ）
５３ａ 鍔部
５６ａ 軸線方向端面
５６Ｌ、５６Ｒ ローラ
５６２ 潤滑性皮膜層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラ及びブシュ間の隙間調整方法に関し、特に、ローラの軸線方向端面に対峙する鍔部を同軸に有する鍔付きブシュを設けたローラの支持構造におけるローラ及びブシュ間の隙間調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
全方向移動体のための走行駆動装置として、無端円環状の環状軸体とその環状軸体の環方向に複数個配置され各々自身の配置位置に於ける環状軸体の接線方向の軸線周りに回転可能なフリーローラ形態のドリブンローラとを含む主輪と、主輪の軸線方向の左右両側に各々自身の中心軸線周りに回転可能に配置された左右のドライブディスクと、左右のドライブディスクの各々にドライブディスクの中心軸線に対してねじれの関係をなす軸線周りに回転可能に配置され、外周面をもってドリブンローラの外周面に接触する複数個のフリーローラ形態のドライブローラとを有する摩擦式駆動装置がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この摩擦式駆動装置は、一輪式の倒立振子型移動体の走行ユニット等として用いられ、左右のドライブディスクが倒立振子型移動体のフレームより回転可能に支持され、左右のドライブローラがドリブンローラを左右より挟むようにして主輪を回転（公転）可能に支持する。
【０００４】
この摩擦式駆動装置が用いられた倒立振子型移動体では、ドライブローラがドリブンローラに押し付けられ、ドライブローラとドリブンローラとの摩擦によってドライブディスクの回転がドライブローラよりドリブンローラに伝達され、左右のドライブディスクが互いに同方向に同速度で回転駆動された場合には、主輪が公転し、左右のドライブディスクが互いに異なる方向あるいは異なる速度で回転駆動された場合には、主輪が公転しつつドリブンローラが自転（環状軸体の接線方向の軸線周りに回転）あるいは主輪が公転せずドリブンローラが自転し、倒立振子制御によって起立した姿勢で、前後左右、斜めに、移動（走行）することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２００８／１３２７７９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１のように複数個のドリブンローラに駆動力を伝達するための複数個のドライブローラを設ける場合には、ドリブンローラに対するドライブローラの相対的な接触方向の関係がいずれのドリブンローラといずれのドライブローラとの間でも常に一定であることが臨まれる。そのためには、ドライブローラがドライブディスクに高精度に組み付けられていることが要求される。
【０００７】
一方、ドライブローラの支持構造としては、ドライブディスクに一体的に設けた互いに平行に対峙する一対の側壁部間にドライブローラをその軸線方向に挟むように支持するようにしている。側壁部にはローラ軸を回転可能に支持する鍔付きブシュを挿入状態に設け、ブシュの鍔部とドライブローラとの各軸線方向端面同士を互いに対峙させる。そして、鍔部とドライブローラとの間に生じる隙間に対応する厚さのシムを介装し、隙間が所定の公差内に収まるようにしてドライブローラの組み付け作業を行っていた。
【０００８】
しかしながら、上記したようなドライブローラの組み付け構造では、ドライブローラの軸線方向両端面側にそれぞれシムが設けられるため、ドライブローラの軸線方向に対する隙間に関与するものが、ブシュの鍔部の厚さと、ドライブローラの軸線方向幅と、シムの厚さとなり、それらの部品点数が多く、かつ部品毎に誤差（公差）が存在するため、全体としての誤差は各加工誤差の積算値となって、ドライブローラの軸線方向のがたが増大して、ドライブローラの組み付け精度が低下するという問題が生じていた。それに対しては、各部品の精度を高める必要があり、加工や組み付けを高精度化することによる製造コストが高騰化するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決して、ブシュを設けたローラの支持構造におけるブシュ及びローラの隙間調整を簡単な構成で高精度化し得るために、本発明に於いては、一対の軸線方向端面（５６ａ）を有するローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）と、前記ローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）の軸線方向両外側に設けられかつ前記ローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）を回転可能に支持する一対の支持部（４７Ｌ、４７Ｒ）を備えるローラ支持部材（４８Ｌ、４８Ｒ）と、前記軸線方向端面（５６ａ）に対峙する鍔部（５３ａ）を同軸に有しかつ前記ローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）と前記支持部（４７Ｌ、４７Ｒ）との間に設けられたブシュ（５３）とを有するローラの支持構造におけるローラ及びブシュ間の隙間調整方法であって、前記ローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）の前記軸線方向端面間（５６ａ）の厚さと、前記鍔部の軸線方向厚さと、前記一対の支持部間の寸法とから、前記ローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）を前記ブシュ（５３）を介して前記支持部（４７Ｌ、４７Ｒ）に組み付けた状態における前記軸線方向端面（５６ａ）と前記鍔部（５３ａ）との間に生じる前記ローラ（５６Ｌ、５６Ｒ）の軸線方向に対する軸線方向隙間を求めて、前記軸線方向隙間に対応する厚さの潤滑性皮膜層（５６２）を前記軸線方向端面（５６ａ）と前記鍔部（５３ａ）とのいずれか一方に設けるものとした。
【００１０】
これによれば、ブシュの鍔部とローラの軸線方向端面との間の隙間の調整を、潤滑性皮膜層の厚さにより調整することができるため、別部材からなるシムを用いる必要が無くなる。また、各部品の加工誤差によるばらつきがあっても、何等問題なくローラの支持部における軸線方向に対する隙間を容易かつ高精度に調整し得る。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明によれば、別部材からなるシムを挟むようにして、ブシュの鍔部とローラの軸線方向端面との間の隙間の調整を行う必要が無いことから、隙間調整に関与する部品点数を減少することができ、部品点数が多い場合の誤差の増大を抑制でき、容易に高精度な隙間調整を行うことができる。また、汎用のシムの場合には薄い物でもある程度の厚さがあり、シムを用いることによる重量増が生じてしまうのに対して、潤滑性皮膜層を形成する場合にはシムに比べて極端に薄くすることができ、重量増とはならなず、シムを用いる場合に対して軽量化を促進し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用された倒立振子型移動体の一つの実施例を示すサドル・ステップ格納状態の斜視図。
【図２】図１のサドル・ステップの繰り出し状態の斜視図。
【図３】本実施例による摩擦式駆動装置の縦断面図。
【図４】本実施例による摩擦式駆動装置の要部の斜視図。
【図５】本実施例による摩擦式駆動装置のドライブローラ支持部の拡大斜視図。
【図６】本実施例による摩擦式駆動装置のドライブローラ支持部の拡大断面図。
【図７】本発明に基づく隙間調整要領の説明図である。
【図８】従来のシムを用いた隙間調整状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明が適用された摩擦式駆動装置および倒立振子型移動体の実施例を、図１〜図４を参照して説明する。尚、上下、前後、左右の直交三次元座標軸を、移動体の移動方向に準じて図示のように定義する。
【００１４】
まず、図１、図２を参照して本実施例による摩擦式駆動装置を走行ユニットとして含む倒立振子型移動体の全体構成について説明する。倒立振子型移動体は、互いに連結された下部フレーム１０と上部フレーム２０とを有する。図１、図２では左側が表側に示されており、裏側となる右側で隠れて見えない部分の符号は省略されており、以下の図１、図２の説明では符号のみ記す。なお、右側の符号に対応する部分は図３で示している。
【００１５】
下部フレーム１０は走行ユニット４０を支持している。走行ユニット４０は、一輪式のものであり、内蔵のジャイロスコープ、荷重センサ（図示省略）を用いた倒立振子制御のもとに、下部フレーム１０と上部フレーム２０の全体を起立姿勢に保ち、一輪車として前後左右、斜めの全方向の走行を担う。
【００１６】
下部フレーム１０の左右両側には、左右のステップ１４Ｌ、１４Ｒが跳ね上げ式に格納可能に設けられている。図１は左右のステップ１４Ｌ、１４Ｒが下部フレーム１０の左右両側に形成されたステップ格納部１６Ｌ、１６Ｒに格納された状態を、図２は左右のステップ１４Ｌ、１４Ｒがステップ格納部１６Ｌ、１６Ｒより水平姿勢に繰り出された状態を各々示している。
【００１７】
上部フレーム２０の左右両側には左右の湾曲したサドルアーム２２Ｒ、２２Ｌによって左右個別型のサドル３０Ｌ、３０Ｒが格納可能に設けられている。また、上部フレーム２０では、移動体持ち運び用のハンドル２６が格納可能に設けられている。
【００１８】
サドル３０Ｌ、３０Ｒは、乗員の臀部、大腿部を左右個別に受け持つ乗員用座部であり、平面視で各々円盤状をなしている。図１は左右のサドル３０Ｌ、３０Ｒが上部フレーム２０に左右方向に貫通形成された円筒状空間によるサドル格納部２４に格納された状態を、図２は左右のサドル３０Ｌ、３０Ｒが各々サドルアーム２２Ｌ、２２Ｒによってサドル格納部２４より水平姿勢に繰り出された状態を各々示している。
【００１９】
つぎに、本実施例による走行ユニット４０（摩擦式駆動装置）の詳細を、図３、図４を参照して説明する。
【００２０】
下部フレーム１０は左右方向に間隔をおいて互いに対向する左側壁部１２Ｌと右側壁部１２Ｒとを有する。走行ユニット４０は下部フレーム１０の左側壁部１２Ｌと右側壁部１２Ｒとの間に配置されている。
【００２１】
走行ユニット４０は、円筒状の左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒを有する。左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒは、各々、取付ボルト４４によって左側壁部１２Ｌと右側壁部１２Ｒの内側に固定装着されている。左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒは、左右方向に延在する一つの中心軸線Ａを共通の中心軸線としている。すなわち、左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒは、中心軸線Ａをもって互いに同心に下部フレーム１０に固定されている。
【００２２】
左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒは、各々、円筒部４２１Ｌ、４２１Ｒの外周に、左右の円環状のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒをクロスローラ軸受４６Ｌ、４６Ｒによって回転自在に支持している。クロスローラ軸受４６Ｌ、４６Ｒは、ラジアル荷重とアキシャル荷重（スラスト荷重）を受け持つことができるころがり軸受であり、マウント部材４２Ｌ、４２Ｒの円筒部４２１Ｌ、４２１Ｒの外周と、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円筒部４８１Ｌ、４８１Ｒの内周とに各々ねじ締結された締結リング５０、５２によってマウント部材４２Ｌ、４２Ｒとドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒに対してアキシャル方向の定位置に固定されている。
【００２３】
左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒは、各々、円筒部４８１Ｌ、４８１Ｒより大きい径の外側円環部４８２Ｌ、４８２Ｒを有している。外側円環部４８２Ｌ、４８２Ｒは、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの外周部をなしており、外側円環部４８２Ｌ、４８２Ｒには、図５に示されているように、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に沿ったスロット４９Ｌ、４９Ｒが、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円周方向に所定間隔、本実施例では等間隔をおいてドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線を対称中心線として回転対称に、切削加工によって複数個形成されている。
【００２４】
各スロット４９Ｌ、４９Ｒには、ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒによって左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒが各々回転可能に配置されている。ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒは、金属や硬質プラスチック等の高剛性材料により構成され、各々、ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒの中心軸線周りに回転可能になっている。
【００２５】
ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒは、図６（左側を代表して示す）に示されているように、両端をスロット４９Ｌ、４９Ｒの側壁部４７Ｌ、４７Ｒにドリル加工あるいはミーリング加工によって貫通形成された互いに対向して対となる軸受孔５１に、それぞれ半径方向外向きの鍔部を同軸に有する鍔付きブッシュ５３と共に挿入され、前述の仮想面（ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面）を直交する方向に延在している。ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒは、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの中心孔５６１を貫通し、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒを支持している。
【００２６】
ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒの軸線方向は、軸受孔５１の穿孔方向により決まるものであり、各ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒの軸受孔５１の穿孔方向を、ドリル加工、ミーリング加工によって所要精度をもって保証することにより、各ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒの軸線方向を所要精度をもって保証でき、ついては各ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの配置姿勢を容易に高精度に設定することができる。
【００２７】
このドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの配置姿勢は、ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒの軸線方向がドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線（図３のＡ）に対して平行でも直交でもない一つの仮想面を直交する方向に延在していることにより、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線Ａに対して平行でも直交でもない一つの仮想面に平行な面に回転面を有する配置になる。
【００２８】
このように、ローラ支持部材としてドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの外周部分に、一体に形成された支持部としての側壁部４７Ｌ、４７Ｒが周方向に等間隔に配設されている。すなわち、側壁部４７Ｌ、４７Ｒに、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの支持部が直接構成されている。また、これにより、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒをドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒに取り付けるためのブラケットが不要になる。このことは、部品点数、組み付け工数の削減に大きく寄与する。
【００２９】
また、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの配置姿勢は、ブラケットの組み付け精度によらず、軸受孔５１の加工精度により決まり、この加工精度は現在の工作機械によって十分保証できるから、多数のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒを、ブラケットの組み付け誤差の影響を受けることなく、容易に一様に高精度に配置することができる。
【００３０】
本実施例では、ローラ軸５４Ｌ、５４Ｒは、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの中心孔５６１に圧入されてドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒと一体化され、鍔付きブッシュ５３に対して回転自在になっている。このような嵌め合い関係で、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒがドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒにより回転可能に支承されている。
【００３１】
鍔付きブッシュ５３は、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤を含む固体潤滑焼結金属により構成されている。鍔付きブッシュ５３の鍔部５３ａは、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの軸線方向端面である側面５６ａと側壁部４７Ｌ、４７Ｒの側面との間にあり、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの軸線方向のがた付きを低減あるいは無くしている。そして、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの側面５６ａには、鍔付きブッシュ５３の鍔部５３ａと摺接する摺動面となる部分に例えばフッ素樹脂による潤滑性皮膜層５６２がコーティング処理等によって形成されている。なお、潤滑性皮膜層５６２は鍔部５３ａに設けても良い。
【００３２】
このように、鍔付きブッシュ５３が固体潤滑焼結金属により構成されていることにより、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの回転運動における潤滑性能が向上し、併せて、フッ素樹脂による潤滑性皮膜層５６２が形成されていることにより、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの回転が低摩擦抵抗で円滑に行われるようになる。
【００３３】
ここで見かたを変えると、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒと軸受片をなす側壁部４７Ｌ、４７Ｒとは、互いに同等の幅を有してドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円周廻りに交互に存在している。このことにより、一つの側壁部４７Ｌ（４７Ｒ）は、円周方向両側に位置する二つのドライブローラ５６Ｌ（５６Ｒ）の各一方の軸受部を兼ねている。従って、側壁部４７Ｌ、４７Ｒの各々には、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの軸線方向に異なる二つの位置に各々軸受孔５１が穿設されている。
【００３４】
この構成により、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒを、最小限の軸受ブラケット構成で、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円周廻りに容易に高密度に配置することが可能になる。
【００３５】
このことは、最下部分において接地している後述の主輪８４のドリブンローラ９２には必ず少なくとも一組の左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒが接触し、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒより少なくとも接地状態にあるドリブンローラ９２に常に推進力（回転力）が与えられる設定にすることに大きく寄与する。
【００３６】
左右のローラ軸５４Ｌ、５４Ｒは、左右対称の配置で、各々、中心軸線Ａに対してねじれの関係をなす軸線方向に延在している。これにより、左右のローラ軸５４Ｌ、５４Ｒにより支持された左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒは、左右対称で、はすば歯車の歯すじと同様の傾斜配置になる。
【００３７】
左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒは、軸線方向に互いに近付く方向に延出した円筒延長部４８３Ｌ、４８３Ｒを有する。各円筒延長部４８３Ｌ、４８３Ｒは、クロスローラ軸受５８によって相対回転可能に設けられている。クロスローラ軸受５８は、ラジアル荷重とアキシャル荷重（スラスト荷重）を受け持つことができるころがり軸受であり、インナレースをもって一方の円筒延長部４８３Ｌの外周面に嵌合し、アウタレースをもって他方の円筒延長部４８３Ｒの内周面に嵌合している。クロスローラ軸受５８のインナレースは円筒延長部４８３Ｌの外周にねじ締結された締結リング６２によって円筒延長部４８３Ｌに軸線方向に固定され、クロスローラ軸受５８のアウタレースは円筒延長部４８３Ｒの外周にねじ締結された締結リング６０によって円筒延長部４８３Ｒに軸線方向に固定されている。
【００３８】
クロスローラ軸受５８は、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒを相対回転可能に連結する連結機構の主要部をなしており、上述の組み付けにより、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの径方向と軸線方向の双方の相対変位を規制（禁止）している。換言すると、クロスローラ軸受５８の上記組み付け構造は、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒを、相対回転可能に同心に連結し、且つ互いに軸線方向に変位できないようにしている。
【００３９】
これにより、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの相互の同心精度が保証されると共に、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの軸線方向の離間量が所定値に不変設定される。
【００４０】
左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円筒部４８１Ｌ、４８１Ｒの内側、つまり、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心部分に画定された円筒状の空間部４８４Ｌ、４８４Ｒには左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒが配置されている。左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒは、ステータコイル（図示省略）等を内蔵したアウタハウジング６６Ｌ、６６Ｒをボルト６８によって左右のマウント部材４２Ｌ、４２Ｒに固定されている。左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒは、ともに中心軸線Ａと同心配置で、軸線方向に互いに近付く方向に延出したロータ軸７０Ｌ、７０Ｒを有する。
【００４１】
左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒは、各々、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの一つの半径方向で見て、左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒと軸線方向に重複する部分を含んでいる。換言すると、中心軸線Ａと平行な一つの投影面において、左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒと左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒは、軸線方向に重複する部分を含んでいる。
【００４２】
ロータ軸７０Ｌ、７０Ｒの先端部には、左右の波動歯車装置７２Ｌ、７２Ｒのウェーブプラグ７４Ｌ、７４Ｒが固定連結されている。波動歯車装置７２Ｌ、７２Ｒは、周知の構造のものであり、左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒと共に中心軸線Ａと同心配置で、入力部材である楕円形輪郭をした高剛性のウェーブプラグ７４Ｌ、７４Ｒと、ウェーブプラグ７４Ｌ、７４Ｒの外周面に嵌め込み装着されたウェーブベアリング７６Ｌ、７６Ｒと、ウェーブベアリング７６Ｌ、７６Ｒの外周面に摩擦係合し外周面に外歯を有するフランジ付き薄肉円筒形状の可撓性外歯部材７８Ｌ、７８Ｒと、可撓性外歯部材７８Ｒ、７８Ｌの外歯と噛合する内歯を有する高剛性のリング形状の内歯部材８０Ｌ、８０Ｒとを有する。内歯部材８０Ｌ、８０Ｒは、出力部材であり、ボルト８２によって左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒに固定連結されている。
【００４３】
これにより、左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒの出力回転は、左右の波動歯車装置７２Ｌ、７２Ｒによって減速され、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒに個別に伝達される。
【００４４】
本実施例では、ウェーブプラグ７４Ｌ、７４Ｒ、ウェーブベアリング７６Ｌ、７６Ｒ、内歯部材８０Ｌ、８０Ｒは、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの延長円筒部４８３Ｌ、４８３Ｒの内側空間内に配置されている。このことと、電動モータ６４Ｌ、６４Ｒがドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの円筒部４８１Ｌ、４８１Ｒの内側空間内に配置されていることとが相俟って走行ユニット４０の軸方向寸法の縮小化が図られる。
【００４５】
左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒは、左右の複数個のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒによる円環状ローラ群によって左右両側より挟むようにして主輪８４を中心軸線Ａと同一あるいは近似の中心軸線上に支持している。換言すると、主輪８４は、左右の複数個のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒによる円環状配置のローラ群によって左右両側より挟まれるようにして左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒより、中心軸線Ａと同一あるいは近似の中心軸線上に無軸で支持され、自身の中心周りに回転（公転）可能になっている。
【００４６】
主輪８４は、角柱体により構成された無端円環状の環状体８６と、環状体８６の環方向軸線周りの外周に嵌合装着された複数個のインナスリーブ８８と、各インナスリーブ８８の外周にボール軸受９０によって回転可能に取り付けられた複数のドリブンローラ９２とにより構成されている。
【００４７】
ドリブンローラ９２は、接地するローラであり、各々、ボール軸受９０と嵌合する金属製円筒部９２Ａと、金属製円筒部９２Ａの外周に加硫接着されたゴム製円筒部９２Ｂとにより構成されている。ドリブンローラ９２は、インナスリーブ８８と共に環状体８６の環方向（周方向）に複数個並べられ、自身の配置位置における環状体８６の接線方向の軸線周りに回転（自転）可能になっている。
【００４８】
左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒは、外周面をもって主輪８４の実質的な外周面をなすドリブンローラ９２のゴム製円筒部９２Ｂの外周面に接触し、摩擦によってドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転（推進力）をドリブンローラ９２に伝達する。
【００４９】
ドリブンローラ９２と左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒとの関係（個数)は、最下部分において接地しているドリブンローラ９２には必ず少なくとも一組の左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒが接触し、ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒより、少なくとも接地状態にあるドリブンローラ９２に常に推進力（回転力）が与えられる設定になっている。
【００５０】
左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒは、各々、主輪８４の中心軸線（輪中心）周りの回転方向、より正確には、各ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒのドリブンローラ９２との接触箇所における接線方向に対して、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配置されている。
【００５１】
つまり、左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒは、各々、主輪８４の中心軸線周りの回転方向（公転方向）に対して傾斜し、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転軸線に対してねじれの関係をなす回転軸線を有し、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に沿った回転面を有する配置になっている。
【００５２】
換言すると、左右の各ドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの中心軸線は、ドリブンローラ９２の中心軸相当の環状体８６の半径線に対してある角度をもって傾いていると同時に、環状体８６の中心線が接する仮想平面に対してある角度をもって傾いている。この三次元的な中心軸線の傾きにより、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒにおけるドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒの配置は、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（歯すじ）の傾きに似ている。このことについて、より詳細な説明が必要ならば、国際公開２００８／１３９７４０号パンフレットを参照されたい。
【００５３】
本実施例では、左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒによって左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転方向あるいは（および）回転速度を互いに違えると、ドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒ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左右のドライブローラ５６Ｌ、５６Ｒとドリブンローラ９２との接触面に作用する。この分力により、ドリブンローラ９２の外表面には、これを捩る力が作用し、ドリブンローラ９２が自身の中心軸線周りに回転（自転）することになる。
【００５４】
このドリブンローラ９２の回転は、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転速度差によって定まる。例えば、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒを互いに同一速度で逆向きに回転させると、主輪８４は全く公転せず、ドリブンローラ９２の自転だけが生じる。これにより、主輪８４には左右方向の走行力が加わることになり、倒立振子移動体は、左右方向に移動（真横移動）する。
【００５５】
これに対し、左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転方向および回転速度が同一である場合には、ドリブンローラ９２が自転することがなく、主輪８４が公転し、倒立振子移動体１０は、前進（直進）あるいは後進する。
【００５６】
このように、左右の電動モータ６４Ｌ、６４Ｒによって左右のドライブディスク４８Ｌ、４８Ｒの回転速度および回転方向を独立に制御することにより、倒立振子移動体は、路面上で全方向へ移動することができる。
【００５７】
つぎに、本発明によるローラの軸線方向隙間の調整方法について説明する。上述したように、ローラとしてのドライブローラ５６Ｌ（左側を代表として説明する。以下同様）の軸線方向端面５６ａには、少なくとも鍔付きブシュ５３の鍔部５３ａに対峙する部分に潤滑性皮膜層５６２が設けられている。
【００５８】
潤滑性皮膜層５６２は、上記したように例えばフッ素樹脂であって良く、所定の厚さ（図６のｔ）をもって形成されており、その厚さｔにより、ドライブローラ５６Ｌの軸線方向端面５６ａと鍔部５３ａとの隙間が調整されている。
【００５９】
すなわち、ドライブローラ５６Ｌと側壁部４７Ｌと鍔付きブシュ５３とを模式的に示す図７に示されるように、ドライブローラ５６Ｌを軸線方向に挟むように対峙する一対の側壁部４７Ｌの間（スロット４９Ｌ）の間隔がａであり、鍔部５３ａの厚さがｂであり、ドライブローラ５６Ｌの軸線方向幅がｃであり、また図示省略するが、鍔部５３ａとドリブンローラ５６Ｌとの摺動性を確保するための微少な隙間をｄとすると、２ｔ＝ａ−（２ｂ＋ｃ＋２ｄ）、となる潤滑性皮膜層５６２の厚さｔを設定する。
【００６０】
これにより、ドライブローラ５６Ｌと鍔付きブシュ５３との軸線方向隙間の調整を、シムを用いることなく行うことができる。このように、ドライブローラ５６Ｌの組み付け前に潤滑性皮膜層５６２を形成することにより、ドライブローラ５６Ｌは、潤滑性皮膜層５６２が一体化された１部品と同じとなり、ブシュ５３を有するドライブローラ支持構造において、最小限の部品点数で、ドライブローラ５６Ｌとブシュとの軸線方向隙間の調整を行うことができる。したがって、部品毎に生じる誤差の積算値を減らすことができ、部品点数の多さによる誤差の増大が抑制され、組み付けられた状態のドライブローラ５６Ｌの軸線方向のがたを減少し得る。すなわち、ドライブローラ５６Ｌの組み付け状態の位置精度を高精度化し得る。
【００６１】
一方、従来のシム調整の場合には、図８に示されるように鍔付きブッシュ５３の鍔部５３ａとドライブローラ５６Ｌとの間にシム９９を介装して隙間を調整していた。この場合、シム９９には汎用品を用いることが低コスト化のために有効であるが、汎用品のシム９９の場合には最小厚さに限度がある。したがって、その厚さ以上の隙間が生じるように各部品の加工を行い、加工誤差等により生じた隙間に対応するシム９９を選択して組み付けることになる。また、シム９９の厚さ違いの設定も所定のピッチであり、ステップ的に選択することになることから、その中間の厚さに対応することはできない。そのため、高精度な隙間調整ができないという問題があった。
【００６２】
それに対して、本発明によれば、ドライブローラ５６Ｌ（または鍔付きブシュ５３）に潤滑性皮膜層５６２を形成することから、その厚さをステップ的ではなく任意の値に設定することができる。したがって、各部品の加工誤差にばらつきがあって、各組み付け部位毎に異なる隙間が生じるようになっても、それぞれ異なる隙間に合わせた一定の公差を確保した寸法精度でドライブローラ５６Ｌを組み付けることができるため、ドライブローラ５６Ｌの組み付け状態の位置が高精度になり、摩擦式駆動装置を走行ユニットとする倒立振子型移動体における高精度な制御の実現が容易となる。
【００６３】
また、上記したようにシム９９には最小限の厚さがあるため、それによる重量増があるのに対して、潤滑性皮膜層５６２はシム９９に対して極めて薄く形成でき、それによる重量増はほとんど無い。したがって、部品点数の減少による組み付けの煩雑さを低減できるばかりでなく、装置の軽量化も促進し得る。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明にかかるローラ及びブシュ間の隙間調整方法は、シムを用いることなくメーラ軸線方向隙間の調整を容易に行うことができ、ブシュを用いたローラの支持構造を用いた種々のものに適用できる。
【符号の説明】
【００６５】
４７Ｌ、４７Ｒ 側壁部（支持部）
４８Ｌ、４８Ｒ ドライブディスク（ローラ支持部材）
５３ 鍔付きブシュ（ブシュ）
５３ａ 鍔部
５６ａ 軸線方向端面
５６Ｌ、５６Ｒ ローラ
５６２ 潤滑性皮膜層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の軸線方向端面を有するローラと、前記ローラの軸線方向両外側に設けられかつ前記ローラを回転可能に支持する一対の支持部を備えるローラ支持部材と、前記軸線方向端面に対峙する半径方向外向きの鍔部を同軸に有しかつ前記ローラと前記支持部との間に設けられたブシュとを有するローラの支持構造におけるローラ及びブシュ間の隙間調整方法であって、
前記ローラの前記軸線方向端面間の厚さと、前記鍔部の軸線方向厚さと、前記一対の支持部間の寸法とから、前記ローラを前記ブシュを介して前記支持部に組み付けた状態における前記軸線方向端面と前記鍔部との間に生じる前記ローラの軸線方向に対する軸線方向隙間を求めて、前記軸線方向隙間に対応する厚さの潤滑性皮膜層を前記軸線方向端面と前記鍔部とのいずれか一方に設けることを特徴とするローラ及びブシュ間の隙間調整方法。
【請求項１】
一対の軸線方向端面を有するローラと、前記ローラの軸線方向両外側に設けられかつ前記ローラを回転可能に支持する一対の支持部を備えるローラ支持部材と、前記軸線方向端面に対峙する半径方向外向きの鍔部を同軸に有しかつ前記ローラと前記支持部との間に設けられたブシュとを有するローラの支持構造におけるローラ及びブシュ間の隙間調整方法であって、
前記ローラの前記軸線方向端面間の厚さと、前記鍔部の軸線方向厚さと、前記一対の支持部間の寸法とから、前記ローラを前記ブシュを介して前記支持部に組み付けた状態における前記軸線方向端面と前記鍔部との間に生じる前記ローラの軸線方向に対する軸線方向隙間を求めて、前記軸線方向隙間に対応する厚さの潤滑性皮膜層を前記軸線方向端面と前記鍔部とのいずれか一方に設けることを特徴とするローラ及びブシュ間の隙間調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−６４３１５（Ｐ２０１１−６４３１５Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１７８２８（Ｐ２００９−２１７８２８）
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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