JP7086508B2 - 車輪装置 - Google Patents
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Description
この発明は、環状のタイヤを有する車輪装置に関するものである。
従来、鉄道車両の車体の低床化を図るために、環状のタイヤの内側に駆動機器を収めた車輪装置が知られている。このような従来の車輪装置では、鉄道車両の走行時にレールからの衝撃力がタイヤを介して駆動機器に伝わりやすい。特に、連続する2つのレールの間の継ぎ目を車輪装置が通過するとき、タイヤの外周面に異常摩耗が発生したときなどには、タイヤの内側に収められた駆動機器が受ける衝撃力が大きくなる。従って、従来の車輪装置では、駆動機器が故障しやすくなる懸念がある。
従来、タイヤから駆動機器へ伝わる衝撃力を抑制するために、タイヤの内側に収められた駆動機器の周囲を弾性体で覆うようにした車輪装置が提案されている。このような従来の車輪装置では、駆動機器の周囲を覆う弾性体として合成樹脂、空気ばね又は粘弾性ゲルが用いられている(例えば特許文献1参照)。
特許文献1に示されている従来の車輪装置では、タイヤから駆動機器へ伝わる衝撃力を抑制するために、タイヤの半径方向における弾性体の剛性を低く設定する必要がある。しかし、タイヤの半径方向における弾性体の剛性を低くすると、タイヤの回転方向における弾性体の剛性も低下してしまう。従って、従来の車輪装置では、駆動機器のトルクがタイヤに伝わりにくくなってしまう。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、タイヤから車輪本体に伝わる衝撃力を抑制することができるとともに、車輪本体からタイヤにトルクをより確実に伝えることができる車輪装置を得ることを目的とする。
この発明による車輪装置は、環状のタイヤ、回転部を有する車輪本体、タイヤ及び車輪本体のそれぞれとは別部材となっている中間部材、タイヤと中間部材とを互いに連結する第1弾性板を有する第1連結構造部、及び回転部と中間部材とを互いに連結する第2弾性板を有する第2連結構造部を備え、回転部及び中間部材は、タイヤと同軸に配置されており、タイヤの軸線に直交する直線を第1仮想直線とすると、第1弾性板は、第1仮想直線に直交して配置されており、タイヤの軸線に直交しかつ第1仮想直線とは異なる直線を第2仮想直線とすると、第2弾性板は、第2仮想直線に直交して配置されており、中間部材は、第1弾性板の厚さ方向へ第1弾性板が弾性変形することにより、タイヤに対して移動可能になっており、車輪本体は、第2弾性板の厚さ方向へ第2弾性板が弾性変形することにより、中間部材に対して移動可能になっている。
この発明による車輪装置によれば、タイヤから車輪本体に伝わる衝撃力を抑制することができるとともに、車輪本体からタイヤにトルクをより確実に伝えることができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による車輪装置を示す正面図である。また、図2は、図1のII-II線に沿った断面図である。さらに、図3は、図1のIII-III線に沿った断面図である。図において、車輪装置1は、タイヤ2と、電動機3と、中間部材4と、第1連結構造部5と、第2連結構造部6とを有している。この例では、鉄道車両の車体に設けられる鉄道車両用車輪装置が車輪装置1として用いられている。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による車輪装置を示す正面図である。また、図2は、図1のII-II線に沿った断面図である。さらに、図3は、図1のIII-III線に沿った断面図である。図において、車輪装置1は、タイヤ2と、電動機3と、中間部材4と、第1連結構造部5と、第2連結構造部6とを有している。この例では、鉄道車両の車体に設けられる鉄道車両用車輪装置が車輪装置1として用いられている。
タイヤ2の形状は、軸線Pを中心とする環状である。また、タイヤ2の内周面21は、軸線Pを中心とする円筒面である。タイヤ2は、鉄などの金属で構成されている。車輪装置1は、タイヤ2の外周面がレールに接触した状態でレールに載せられる。レールに載せられた車輪装置1は、タイヤ2の回転に応じてレールに沿って移動する。
電動機3は、タイヤ2の内側に車輪本体として配置されている。この例では、タイヤ2の軸線Pに沿った方向をタイヤ2の軸線方向とすると、図2及び図3に示すように、タイヤ2の軸線方向における電動機3の寸法が、タイヤ2の軸線方向におけるタイヤ2の寸法よりも大きくなっている。
また、電動機3は、電機子としてのステータ3aと、ステータ3aの外周を囲む環状のロータ3bと、ステータ3a及びロータ3bを支持する図示しない支持部材とを有している。電動機3の支持部材は、鉄道車両の車体に取り付けられている。
ステータ3aは、電動機3の固定部として支持部材に固定されている。ロータ3bは、電動機3の回転部として支持部材に回転可能に支持されている。ステータ3a及びロータ3bのそれぞれの軸線は、電動機3の軸線と一致している。電動機3は、タイヤ2と同軸に配置されている。
ロータ3bの外周面31は、電動機3の軸線を中心とする円筒面である。ロータ3bの外径は、タイヤ2の内径よりも小さくなっている。ロータ3bは、ステータ3aへの給電により電動機3の軸線を中心としてステータ3aに対して回転する。これにより、電動機3は、タイヤ2を回転させるトルクを発生する。
中間部材4は、タイヤ2の内側に配置された環状の部材である。中間部材4の内側には、電動機3が配置されている。従って、この例では、電動機3がタイヤ2の内側に配置されたインホイールモータが車輪装置1となっている。中間部材4は、タイヤ2及び電動機3のそれぞれとは別部材である。この例では、図2及び図3に示すように、タイヤ2の軸線方向で中間部材4がタイヤ2と同位置に配置されている。
中間部材4の軸線は、タイヤ2の軸線Pと一致している。即ち、中間部材4は、タイヤ2と同軸に配置されている。中間部材4の内周面41及び外周面42のそれぞれは、中間部材4の軸線を中心とする円筒面である。中間部材4の外径は、タイヤ2の内径よりも小さくなっている。また、中間部材4の内径は、ロータ3bの外径よりも大きくなっている。従って、環状の中間部材4は、タイヤ2と電動機3との間の空間に配置されている。
第1連結構造部5は、タイヤ2と中間部材4との間に設けられている。また、第1連結構造部5は、タイヤ2と中間部材4とを互いに連結する一対の第1弾性板51を有している。
第2連結構造部6は、中間部材4とロータ3bとの間に設けられている。また、第2連結構造部6は、中間部材4とロータ3bとを互いに連結する一対の第2弾性板61を有している。
ここで、Y軸がタイヤ2の軸線Pと一致するXYZ直交座標系と、XYZ直交座標系のZ軸に設定された基準位置Aに対するタイヤ2の周方向の角度θとを用いて、一対の第1弾性板51及び一対の第2弾性板61のそれぞれの構成を説明する。
タイヤ2の軸線Pに直交する直線のうち、X軸方向に沿った直線を第1仮想直線とすると、一対の第1弾性板51のそれぞれは、第1仮想直線と交わる位置に配置されている。また、一対の第1弾性板51は、第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向で、タイヤ2の軸線Pに対して互いに反対側となる位置に配置されている。即ち、一対の第1弾性板51のうち、一方の第1弾性板51は、基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=90°だけ進んだ位置に配置され、他方の第1弾性板51は、基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=270°だけ進んだ位置に配置されている。従って、タイヤ2の軸線Pは、一対の第1弾性板51の間に位置している。
図4は、図1の第1弾性板51を示す斜視図である。各第1弾性板51は、長方形状の平板である。第1弾性板51の長方形の短辺に沿った方向は、第1弾性板51の幅方向とされている。また、第1弾性板51の長方形の長辺に沿った方向は、第1弾性板51の長手方向とされている。さらに、第1弾性板51の幅方向及び長手方向のいずれにも直交する方向は、第1弾性板51の厚さ方向とされている。
各第1弾性板51は、図1に示すように、第1仮想直線に直交して配置されている。即ち、各第1弾性板51の厚さ方向は、第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向と一致している。また、各第1弾性板51の幅方向は、タイヤ2の軸線方向、即ちY軸方向と一致している。これにより、各第1弾性板51の長手方向は、X軸方向及びY軸方向のいずれにも直交するZ軸方向と一致している。即ち、一対の第1弾性板51は、X軸方向に直交するYZ平面と平行に配置されている。
各第1弾性板51の長手方向両端部511は、一対の固定用端部としてタイヤ2の内周面21にそれぞれ固定されている。各第1弾性板51の長手方向中間部512は、単一の固定用板部として中間部材4の外周面42に固定されている。
第1弾性板51の厚さ方向に直交する方向の剛性、即ち第1弾性板51の面内剛性は、第1弾性板51の厚さ方向の剛性、即ち第1弾性板51の面外剛性よりも十分に高くなっている。これにより、タイヤ2と中間部材4とが第1弾性板51を介して連結されている状態は、第1弾性板51の厚さ方向に直交する方向でタイヤ2と中間部材4とが剛結合されている状態と等価であると考えることができる。
これに対して、第1弾性板51の面外剛性が第1弾性板51の面内剛性よりも十分低いことから、第1弾性板51の厚さ方向では、第1弾性板51が弾性変形可能になっている。中間部材4は、第1弾性板51の厚さ方向へ各第1弾性板51が弾性変形することにより、第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向へタイヤ2に対して移動可能になっている。即ち、タイヤ2及び中間部材4は、各第1弾性板51の厚さ方向への弾性変形により、X軸方向へのみ相対移動が可能となる自由度を有している。
中間部材4の外周面42のうち、各第1弾性板51の長手方向中間部512が単一の固定用板部として固定されている位置には、外周平面部421がそれぞれ形成されている。この例では、2つの外周平面部421が中間部材4の外周面42に形成されている。外周平面部421は、中間部材4の外周面42のうち、基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=90°だけ進んだ位置と、基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=270°だけ進んだ位置とにそれぞれ形成されている。各外周平面部421は、第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向に直交する平面部である。
第1弾性板51の長手方向中間部512は、第1弾性板51の厚さ方向に直交する面を外周平面部421に隙間なく接触させた状態で中間部材4の外周面42に固定されている。第1弾性板51の長手方向中間部512を中間部材4の外周面42に固定する方法としては、ねじ、ボルト、溶接、接着剤などによる固定方法が用いられている。
タイヤ2の内周面21のうち、各第1弾性板51の長手方向両端部511が一対の固定用端部として固定されている位置には、一対の段部211がそれぞれ形成されている。従って、タイヤ2の内周面21には、一対の段部211が第1弾性板51の数だけ形成されている。この例では、一対の段部211がタイヤ2の内周面21に2組形成されている。
図5は、図1の第1弾性板51がタイヤ2に固定されている状態を示す斜視図である。第1弾性板51の長手方向両端部511は、一対の段部211にそれぞれ嵌っている。一対の段部211は、タイヤ2の周方向で互いに対向している。一対の段部211のそれぞれは、第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向に直交する段部底面211aと、段部底面211aからタイヤ2の内側に向けて延びる段部端面211bとによって構成されている。
一対の段部211のそれぞれの段部端面211bは、Z軸方向にそれぞれ直交する平面である。一対の段部211は、2つの段部端面211bをZ軸方向で互いに対向させた状態でタイヤ2の内周面21に形成されている。
第1弾性板51の長手方向両端部511は、第1弾性板51の厚さ方向に直交する面を段部底面211aに隙間なく接触させ、かつ第1弾性板51の長手方向端面を段部端面211bに隙間なく接触させた状態でタイヤ2の内周面21に固定されている。第1弾性板51の長手方向両端部511をタイヤ2の内周面21に固定する方法としては、ねじ、ボルト、溶接、接着剤などによる固定方法が用いられている。
タイヤ2の軸線Pに直交する直線のうち、第1仮想直線と異なる直線を第2仮想直線とすると、一対の第2弾性板61のそれぞれは、第2仮想直線と交わる位置に配置されている。この例では、Z軸方向に沿った直線が第2仮想直線とされている。即ち、この例では、第1仮想直線と直交する直線が第2仮想直線とされている。また、一対の第2弾性板61は、第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向で、タイヤ2の軸線Pに対して互いに反対側となる位置に配置されている。従って、一対の第2弾性板61のうち、一方の第2弾性板61は、θ=0°の基準位置Aに配置され、他方の第2弾性板61は、基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=180°だけ進んだ位置に配置されている。従って、タイヤ2の軸線Pは、一対の第2弾性板61の間に位置している。
図6は、図1の第2弾性板61を示す斜視図である。各第2弾性板61は、長方形状の平板である。第2弾性板61の長方形の短辺に沿った方向は、第2弾性板61の幅方向とされている。また、第2弾性板61の長方形の長辺に沿った方向は、第2弾性板61の長手方向とされている。さらに、第2弾性板61の幅方向及び長手方向のいずれにも直交する方向は、第2弾性板61の厚さ方向とされている。
各第2弾性板61は、図1に示すように、第2仮想直線に直交して配置されている。即ち、各第2弾性板61の厚さ方向は、第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向と一致している。また、各第2弾性板61の幅方向は、タイヤ2の軸線方向、即ちY軸方向と一致している。これにより、各第2弾性板61の長手方向は、Y軸方向及びZ軸方向のいずれにも直交するX軸方向と一致している。即ち、一対の第2弾性板61は、Z軸方向に直交するXY平面と平行に配置されている。
各第2弾性板61の長手方向両端部611は、一対の固定用端部として中間部材4の内周面41にそれぞれ固定されている。各第2弾性板61の長手方向中間部612は、単一の固定用板部としてロータ3bの外周面31に固定されている。
第2弾性板61の厚さ方向に直交する方向の剛性、即ち第2弾性板61の面内剛性は、第2弾性板61の厚さ方向の剛性、即ち第2弾性板61の面外剛性よりも十分に高くなっている。これにより、中間部材4とロータ3bとが第2弾性板61を介して連結されている状態は、第2弾性板61の厚さ方向に直交する方向では中間部材4とロータ3bとが剛結合されている状態と等価であると考えることができる。
これに対して、第2弾性板61の面外剛性が第2弾性板61の面内剛性よりも十分低いことから、第2弾性板61の厚さ方向では、第2弾性板61が弾性変形可能になっている。電動機3は、第2弾性板61の厚さ方向へ各第2弾性板61が弾性変形することにより、第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向へ中間部材4に対して移動可能になっている。即ち、中間部材4及び電動機3は、各第2弾性板61の厚さ方向への弾性変形により、Z軸方向へのみ相対移動が可能となる自由度を有している。
ロータ3bの外周面31のうち、各第2弾性板61の長手方向中間部612が単一の固定用板部として固定されている位置には、外周平面部311がそれぞれ形成されている。この例では、2つの外周平面部311がロータ3bの外周面31に形成されている。外周平面部311は、ロータ3bの外周面31のうち、θ=0°の基準位置Aと、基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=180°だけ進んだ位置とにそれぞれ形成されている。各外周平面部311は、第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向に直交する平面部である。
第2弾性板61の長手方向中間部612は、第2弾性板61の厚さ方向に直交する面を外周平面部311に隙間なく接触させた状態でロータ3bの外周面31に固定されている。第2弾性板61の長手方向中間部612をロータ3bの外周面31に固定する方法としては、ねじ、ボルト、溶接、接着剤などによる固定方法が用いられている。
中間部材4の内周面41のうち、各第2弾性板61の長手方向両端部611が一対の固定用端部として固定されている位置には、一対の段部411がそれぞれ形成されている。従って、中間部材4の内周面41には、一対の段部411が第2弾性板61の数だけ形成されている。この例では、一対の段部411が中間部材4の内周面41に2組形成されている。
図7は、図1の第2弾性板61が中間部材4に固定されている状態を示す斜視図である。第2弾性板61の長手方向両端部611は、一対の段部411にそれぞれ嵌っている。一対の段部411は、中間部材4の周方向で互いに対向している。一対の段部411のそれぞれは、第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向に直交する段部底面411aと、段部底面411aから中間部材4の内側に向けて延びる段部端面411bとによって構成されている。
一対の段部411のそれぞれの段部端面411bは、X軸方向にそれぞれ直交する平面である。一対の段部411は、2つの段部端面411bをX軸方向で互いに対向させた状態で中間部材4の内周面41に形成されている。
第2弾性板61の長手方向両端部611は、第2弾性板61の厚さ方向に直交する面を段部底面411aに隙間なく接触させ、かつ第2弾性板61の長手方向端面を段部端面411bに隙間なく接触させた状態で中間部材4の内周面41に固定されている。第2弾性板61の長手方向両端部611を中間部材4の内周面41に固定する方法としては、ねじ、ボルト、溶接、接着剤などによる固定方法が用いられている。
次に、車輪装置1の動作について説明する。図8は、図1の車輪装置1をモデル化した車輪装置モデルを示す模式図である。電動機3は、一対の第2弾性板61の弾性変形により中間部材4に対してZ軸方向へ移動可能になっている。中間部材4に対するZ軸方向以外の方向への電動機3の移動は、一対の第2弾性板61の面内剛性により制限されている。
中間部材4は、一対の第1弾性板51の弾性変形によりタイヤ2に対してX軸方向へ移動可能になっている。タイヤ2に対するX軸方向以外の方向への中間部材4の移動は、一対の第1弾性板51の面内剛性により制限されている。
これにより、車輪装置1では、電動機3がタイヤ2に対してXZ平面内を自由に移動可能な並進2自由度の振動系が構成されている。
各第1弾性板51及び各第2弾性板61のそれぞれの剛性は、タイヤ2の周方向で面内剛性となる。従って、タイヤ2の周方向では、各第1弾性板51及び各第2弾性板61のそれぞれの弾性変形が制限されている。これにより、タイヤ2の周方向では、タイヤ2に対する中間部材4の連結状態と、中間部材4に対する電動機3の連結状態とが剛結合の状態とみなすことができる。
図9は、図1の車輪装置1がレール上を移動する状態を示す正面図である。また、図10は、図9の車輪装置1をモデル化した車輪装置モデルを示す模式図である。車輪装置1がレール10に載せられている状態では、タイヤ2の外周面がレール10に接触している。車輪装置1は、タイヤ2が回転することによりレール10上を移動する。
ステータ3aへの給電により電動機3のロータ3bが回転すると、電動機3のトルクは、ロータ3bから一対の第2弾性板61を介して中間部材4に伝わる。このとき、ロータ3bから各第2弾性板61に伝わるトルクの方向が各第2弾性板61の面内剛性の方向と一致する。これにより、各第2弾性板61の弾性変形が制限され、ロータ3bのトルクが中間部材4へ効果的に伝わる。
中間部材4に伝わったトルクは、一対の第1弾性板51を介してタイヤ2に伝わる。このとき、中間部材4から各第1弾性板51に伝わるトルクの方向が各第1弾性板51の面内剛性の方向と一致する。これにより、各第1弾性板51の弾性変形が制限され、中間部材4に伝わったトルクがタイヤ2へ効果的に伝わる。これにより、タイヤ2が回転する。
レール10は、複数の単位レール10aが連続して繋がって構成されている。互いに隣り合う2つの単位レール10aの間の継ぎ目には、段差が生じていることがある。この場合、2つの単位レール10aの間の継ぎ目を車輪装置1が通過するときに、タイヤ2がレール10から衝撃力を受ける。
図9及び図10に示すように、第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向と一致する方向へタイヤ2が衝撃力を受けた場合、各第2弾性板61の弾性変形により、電動機3が中間部材4に対して第2仮想直線に沿った方向へのみ移動する。これにより、タイヤ2が受けた衝撃力は、一対の第2弾性板61に吸収されて電動機3に伝わりにくくなる。
また、図11は、図9のタイヤ2とは異なる回転位置にあるときのタイヤ2がレール10から衝撃力を受けたときの車輪装置1の状態を示す正面図である。さらに、図12は、図11の車輪装置1をモデル化した車輪装置モデルを示す模式図である。図11及び図12に示すように、第1仮想直線に沿った方向及び第2仮想直線に沿った方向のいずれにも一致しない方向へタイヤ2がレール10から衝撃力を受けた場合には、各第1弾性板51の弾性変形により中間部材4がタイヤ2に対して第1仮想直線に沿った方向へ移動し、各第2弾性板61の弾性変形により電動機3が中間部材4に対して第2仮想直線に沿った方向へ移動する。これにより、タイヤ2が受けた衝撃力は、各第1弾性板51及び各第2弾性板61のそれぞれに吸収されて電動機3に伝わりにくくなる。
このような車輪装置1では、タイヤ2の軸線Pに直交する第1仮想直線に各第1弾性板51が直交して配置されている。また、第1仮想直線とは異なる第2仮想直線に各第2弾性板61が直交して配置されている。このため、タイヤ2の周方向における各第1弾性板51及び各第2弾性板61のそれぞれの剛性を高めることができる。これにより、タイヤ2の回転方向における各第1弾性板51及び各第2弾性板61のそれぞれの弾性変形を制限することができ、電動機3に対するタイヤ2の不要な振動がタイヤ2の回転方向で生じることを防止することができる。従って、電動機3からタイヤ2にトルクをより確実に伝えることができる。また、タイヤ2が外部から衝撃力を受けると、第1弾性板51及び第2弾性板61の少なくともいずれか一方が弾性変形しながら、電動機3をタイヤ2に対して移動させることができる。これにより、タイヤ2が受けた衝撃力を第1弾性板51及び第2弾性板61の少なくともいずれか一方に吸収させることができる。従って、タイヤ2から電動機3に伝わる衝撃力を抑制することができる。
また、各第2弾性板61と直交する第2仮想直線は、各第1弾性板51と直交する第1仮想直線に直交している。このため、各第1弾性板51及び各第2弾性板61をタイヤ2の周方向で均等に配置することができる。これにより、タイヤ2が受ける衝撃力の抑制力の均等化をタイヤ2の周方向で図ることができる。
また、タイヤ2の軸線Pは、一対の第1弾性板51の間に位置し、かつ一対の第2弾性板61の間に位置している。このため、中間部材4がタイヤ2に連結された状態と、電動機3が中間部材4に連結された状態とを安定させることができる。これにより、車輪装置1の故障の発生をより確実に抑制することができ、車輪装置1の信頼性の向上を図ることができる。
また、第1弾性板51の長手方向両端部511はタイヤ2に固定され、第1弾性板51の長手方向中間部512は中間部材4に固定されている。このため、第1弾性板51の厚さ方向への弾性変形を可能にしながら、タイヤ2及び中間部材4のそれぞれに対する第1弾性板51の固定状態をより確実にすることができる。
また、第2弾性板61の長手方向両端部611は中間部材4に固定され、第2弾性板61の長手方向中間部612は電動機3のロータ3bに固定されている。このため、第2弾性板61の厚さ方向への弾性変形を可能にしながら、中間部材4及びロータ3bのそれぞれに対する第2弾性板61の固定状態をより確実にすることができる。
また、タイヤ2の内周面21のうち、第1弾性板51の長手方向両端部511が一対の固定用端部として固定されている位置には、第1弾性板51の長手方向両端部511がそれぞれ嵌る一対の段部211が形成されている。このため、タイヤ2に対して第1弾性板51をさらに確実に固定することができ、タイヤ2に対する第1弾性板51の位置ずれをさらに確実に防止することができる。
また、中間部材4の内周面41のうち、第2弾性板61の長手方向両端部611が一対の固定用端部として固定されている位置には、第2弾性板61の長手方向両端部611がそれぞれ嵌る一対の段部411が形成されている。このため、中間部材4に対して第2弾性板61をさらに確実に固定することができ、中間部材4に対する第2弾性板61の位置ずれをさらに確実に防止することができる。
なお、上記の例では、トルクを発生する電動機3が車輪本体としてタイヤ2の内側に配置されている。しかし、図13に示すように、トルクを発生する機能を持たないハブ7を車輪本体としてタイヤ2の内側に配置してもよい。この場合、ハブ7は、トルクを発生する電動機に連結される。ハブ7は、電動機から受けるトルクによって軸線Pを中心に回転する回転部となる。このようにしても、タイヤ2からハブ7及び電動機のそれぞれに伝わる衝撃力を抑制することができる。
実施の形態2.
図14は、この発明の実施の形態2による車輪装置を示す斜視図である。また、図15は、図14の車輪装置から電動機3を取り外した状態を示す斜視図である。さらに、図16は、図14の車輪装置を示す正面図である。また、図17は、図16のXVII-XVII線に沿った断面図である。図18は、図16のXVIII-XVIII線に沿った断面図である。
図14は、この発明の実施の形態2による車輪装置を示す斜視図である。また、図15は、図14の車輪装置から電動機3を取り外した状態を示す斜視図である。さらに、図16は、図14の車輪装置を示す正面図である。また、図17は、図16のXVII-XVII線に沿った断面図である。図18は、図16のXVIII-XVIII線に沿った断面図である。
中間部材4は、タイヤ2の軸線方向、即ちY軸方向へタイヤ2と並んで配置されている。この例では、中間部材4の内径がタイヤ2の内径と同一である。また、この例では、中間部材4の外径がタイヤ2の外径よりも小さくなっている。
中間部材4の内周面41には、中間部材4から径方向内側へ突出する一対の第1支持突起部414が形成されている。タイヤ2の周方向における各第1支持突起部414の位置は、タイヤ2の周方向における各第1弾性板51の位置と同位置となっている。タイヤ2の周方向における各第1弾性板51の位置は、実施の形態1と同様である。従って、一対の第1支持突起部414のうち、一方の第1支持突起部414は、Z軸に設定された基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=90°だけ進んだ位置に配置され、他方の第1支持突起部414は、基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=270°だけ進んだ位置に配置されている。各第1支持突起部414の径方向内側端面は、第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向に直交している。
電動機3のロータ3bの外周面31には、ロータ3bから径方向外側へ突出する一対の第2支持突起部314が形成されている。タイヤ2の周方向における各第2支持突起部314の位置は、タイヤ2の周方向における各第2弾性板61の位置と同位置となっている。タイヤ2の周方向における各第2弾性板61の位置は、実施の形態1と同様である。従って、一対の第2支持突起部314のうち、一方の第2支持突起部314は、θ=0°の基準位置Aに配置され、他方の第2支持突起部314は、基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=180°だけ進んだ位置に配置されている。各第2支持突起部314の径方向内側端面は、第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向に直交している。
図19は、図15の第1弾性板51を示す斜視図である。各第1弾性板51は、長方形状の第1本体板部513と、第1本体板部513の長手方向中間部から第1本体板部513の幅方向へ突出する第1突出板部514とを有している。第1弾性板51は、第1本体板部513及び第1突出板部514によってT字状の平板になっている。第1弾性板51の幅方向、長手方向及び厚さ方向は、第1本体板部513の幅方向、長手方向及び厚さ方向とそれぞれ一致している。
各第1弾性板51は、図16に示すように、第1仮想直線に直交して配置されている。即ち、各第1弾性板51の厚さ方向は、第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向と一致している。また、各第1弾性板51の幅方向は、タイヤ2の軸線方向、即ちY軸方向と一致している。これにより、各第1弾性板51の長手方向は、X軸方向及びY軸方向のいずれにも直交するZ軸方向と一致している。即ち、一対の第1弾性板51は、X軸方向に直交するYZ平面と平行に配置されている。
第1本体板部513の長手方向両端部513aは、一対の固定用端部としてタイヤ2の内周面21にそれぞれ固定されている。第1突出板部514は、第1支持突起部414を介して中間部材4の内周面41に単一の固定用板部として固定されている。従って、中間部材4は、第1弾性板51の厚さ方向へ各第1弾性板51が弾性変形することにより、第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向へタイヤ2に対して移動可能になっている。また、電動機3は、第2弾性板61の厚さ方向へ各第2弾性板61が弾性変形することにより、第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向へ中間部材4に対して移動可能になっている。
第1本体板部513の長手方向両端部513aが一対の固定用端部としてタイヤ2の内周面21に固定されている構成は、実施の形態1の第1弾性板51の長手方向両端部511がタイヤ2の内周面21に固定されている構成と同様である。従って、タイヤ2の内周面21のうち、各第1本体板部513の長手方向両端部513aが一対の固定用端部としてタイヤ2の内周面21に固定されている位置には、第1本体板部513の長手方向両端部513aがそれぞれ嵌る一対の段部211が形成されている。従って、タイヤ2の内周面21には、一対の段部211が第1弾性板51の数だけ形成されている。
第1突出板部514は、第1弾性板51の厚さ方向に直交する面を第1支持突起部414の径方向内側端面に隙間なく接触させた状態で中間部材4の内周面41に固定されている。これにより、第1突出板部514の厚さ方向が第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向と一致した状態が維持されている。第1突出板部514は、第1支持突起部414の径方向内側端面に固定されることにより中間部材4の内周面41に固定されている。第1支持突起部414の径方向内側端面に第1突出板部514を固定する方法としては、ねじ、ボルト、溶接、接着剤などによる固定方法が用いられている。
図20は、図15の第2弾性板61を示す斜視図である。各第2弾性板61は、長方形状の第2本体板部613と、第2本体板部613の長手方向中間部から第2本体板部613の幅方向へ突出する第2突出板部614とを有している。第2弾性板61は、第2本体板部613及び第2突出板部614によってT字状の平板になっている。第2弾性板61の幅方向、長手方向及び厚さ方向は、第2本体板部613の幅方向、長手方向及び厚さ方向とそれぞれ一致している。この例では、第2弾性板61の形状が第1弾性板51の形状と同一である。
各第2弾性板61は、図16に示すように、第2仮想直線に直交して配置されている。即ち、各第2弾性板61の厚さ方向は、第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向と一致している。また、各第2弾性板61の幅方向は、タイヤ2の軸線方向、即ちY軸方向と一致している。これにより、各第2弾性板61の長手方向は、Y軸方向及びZ軸方向のいずれにも直交するX軸方向と一致している。即ち、一対の第2弾性板61は、Z軸方向に直交するXY平面と平行に配置されている。
第2本体板部613の長手方向両端部613aは、一対の固定用端部として中間部材4の内周面41にそれぞれ固定されている。第2突出板部614は、第2支持突起部314を介してロータ3bの外周面31に単一の固定用板部として固定されている。
第2本体板部613の長手方向両端部613aが一対の固定用端部として中間部材4の内周面41に固定されている構成は、実施の形態1の第2弾性板61の長手方向両端部611が中間部材4の内周面41に固定されている構成と同様である。従って、中間部材4の内周面41のうち、各第2本体板部613の長手方向両端部613aが一対の固定用端部として固定されている位置には、第2本体板部613の長手方向両端部613aがそれぞれ嵌る一対の段部411が形成されている。従って、中間部材4の内周面41には、一対の段部411が第2弾性板61の数だけ形成されている。
第2突出板部614は、第2弾性板61の厚さ方向に直交する面を第2支持突起部314の径方向外側端面に隙間なく接触させた状態でロータ3bの外周面31に固定されている。これにより、第2突出板部614の厚さ方向が第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向と一致した状態が維持されている。第2突出板部614は、第2支持突起部314の径方向外側端面に固定されることによりロータ3bの外周面31に固定されている。第2支持突起部314の径方向外側端面に第2突出板部614を固定する方法としては、ねじ、ボルト、溶接、接着剤などによる固定方法が用いられている。他の構成及び動作は、実施の形態1と同様である。
このようにしても、タイヤ2の周方向における各第1弾性板51及び各第2弾性板61のそれぞれの剛性を高めることができ、電動機3からタイヤ2にトルクをより確実に伝えることができる。また、タイヤ2が受けた衝撃力を第1弾性板51及び第2弾性板61の少なくともいずれか一方に吸収させることができ、タイヤ2から電動機3に伝わる衝撃力を抑制することができる。
また、タイヤ2及び中間部材4は、タイヤ2の軸線Pに沿った方向へ並んで配置されている。このため、中間部材4がタイヤ2の内側に配置されている場合よりも中間部材4の内径を大きくすることができる。これにより、車輪本体としての電動機3の外径を大きくすることができる。従って、タイヤ2の外径が予め決まっている場合、タイヤ2の内側に配置される電動機3の大型化を図ることができ、電動機3が発生するトルクの増大を図ることができる。
また、第1本体板部513の長手方向両端部513aは、一対の固定用端部としてタイヤ2に固定されている。さらに、第1突出板部514は、単一の固定用板部として中間部材4に固定されている。このため、第1弾性板51の厚さ方向への弾性変形を許容しながら、タイヤ2の軸線Pに沿った方向へ並んで配置されたタイヤ2及び中間部材4を連結することができる。
また、第2本体板部613の長手方向両端部613aは、一対の固定用端部として中間部材4に固定されている。さらに、第2突出板部614は、単一の固定用板部としてロータ3bに固定されている。このため、第2弾性板61の厚さ方向への弾性変形を許容しながら、中間部材4及びロータ3bを連結することができる。
また、第1突出板部514は、第1支持突起部414を介して中間部材4の内周面41に固定されている。このため、平板である第1弾性板51から中間部材4の内周面41がタイヤ2の径方向へ離れていても、第1弾性板51を曲げ加工することなく中間部材4の内周面41に第1弾性板51を容易に固定することができる。
また、第2突出板部614は、第2支持突起部314を介してロータ3bの外周面31に固定されている。このため、平板である第2弾性板61からロータ3bの外周面31がタイヤ2の径方向へ離れていても、第2弾性板61を曲げ加工することなくロータ3bの外周面31に第2弾性板61を容易に固定することができる。
また、第2弾性板61の形状は、第1弾性板51の形状と同じである。このため、第1弾性板51及び第2弾性板61のそれぞれの製造工程の共通化を図ることができる。また、第1弾性板51及び第2弾性板61のそれぞれのばね定数の設計を行いやすくすることができる。
なお、上記の例では、トルクを発生する電動機3が車輪本体としてタイヤ2の内側に配置されている。しかし、図21に示すように、トルクを発生する機能を持たないハブ7を車輪本体としてタイヤ2及び中間部材4のそれぞれの内側に配置してもよい。この場合、ハブ7は、トルクを発生する電動機に連結される。ハブ7は、電動機から受けるトルクによって軸線Pを中心に回転する回転部となる。このようにしても、タイヤ2からハブ7及び電動機のそれぞれに伝わる衝撃力を抑制することができる。
また、上記の例では、中間部材4の内径がタイヤ2の内径と同一になっている。しかし、中間部材4の内径は、タイヤ2の内径よりも大きくなっていてもよい。また、中間部材4の内径は、タイヤ2の内径よりも小さくなっていてもよい。
実施の形態3.
図22は、この発明の実施の形態3による車輪装置を示す斜視図である。また、図23は、図22の車輪装置から電動機3を取り外した状態を示す斜視図である。さらに、図24は、図22の車輪装置を示す正面図である。また、図25は、図24のXXV-XXV線に沿った断面図である。図26は、図24のXXVI-XXVI線に沿った断面図である。
図22は、この発明の実施の形態3による車輪装置を示す斜視図である。また、図23は、図22の車輪装置から電動機3を取り外した状態を示す斜視図である。さらに、図24は、図22の車輪装置を示す正面図である。また、図25は、図24のXXV-XXV線に沿った断面図である。図26は、図24のXXVI-XXVI線に沿った断面図である。
中間部材4の内周面41には、図24に示すように、第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向にそれぞれ直交する一対の中間部材内周平面部416が形成されている。タイヤ2の周方向における各中間部材内周平面部416の位置は、タイヤ2の周方向における各第1弾性板51の位置と同位置となっている。タイヤ2の周方向における各第1弾性板51の位置は、実施の形態2と同様である。従って、一対の中間部材内周平面部416のうち、一方の中間部材内周平面部416は、Z軸に設定された基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=90°だけ進んだ位置に配置され、他方の中間部材内周平面部416は、基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=270°だけ進んだ位置に配置されている。
タイヤ2の内周面21には、図26に示すように、第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向にそれぞれ直交する一対のタイヤ内周平面部216が形成されている。タイヤ2の周方向における各タイヤ内周平面部216の位置は、タイヤ2の周方向における各第1弾性板51の位置と同位置となっている。従って、一対のタイヤ内周平面部216のうち、一方のタイヤ内周平面部216は、Z軸に設定された基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=90°だけ進んだ位置に配置され、他方のタイヤ内周平面部216は、基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=270°だけ進んだ位置に配置されている。
電動機3のロータ3bの外周面31には、図25に示すように、第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向にそれぞれ直交する一対の外周平面部316が形成されている。タイヤ2の周方向における各外周平面部316の位置は、タイヤ2の周方向における各第2弾性板61の位置と同位置となっている。タイヤ2の周方向における各第2弾性板61の位置は、実施の形態2と同様である。従って、一対の外周平面部316のうち、一方の外周平面部316は、θ=0°の基準位置Aに配置され、他方の外周平面部316は、基準位置Aからタイヤ2の周方向へθ=180°だけ進んだ位置に配置されている。
図27は、図23の第1弾性板51を示す斜視図である。各第1弾性板51は、長方形状の平板である。各第1弾性板51の長手方向一端部は、タイヤ側平板部515となっている。各第1弾性板51の長手方向他端部は、中間部材側平板部516となっている。
各第1弾性板51は、図24に示すように、第1仮想直線に直交して配置されている。即ち、各第1弾性板51の厚さ方向は、第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向と一致している。また、各第1弾性板51の長手方向は、タイヤ2の軸線方向、即ちY軸方向と一致している。これにより、各第1弾性板51の幅方向は、X軸方向及びY軸方向のいずれにも直交するZ軸方向と一致している。即ち、一対の第1弾性板51は、X軸方向に直交するYZ平面と平行に配置されている。
各第1弾性板51のタイヤ側平板部515は、単一の固定用板部としてタイヤ2の内周面21にそれぞれ固定されている。各第1弾性板51の中間部材側平板部516は、単一の固定用板部として中間部材4の内周面41にそれぞれ固定されている。タイヤ2及び中間部材4は、各第1弾性板51を介して互いに連結されている。従って、中間部材4は、第1弾性板51の厚さ方向へ各第1弾性板51が弾性変形することにより、第1仮想直線に沿った方向、即ちX軸方向へタイヤ2に対して移動可能になっている。また、電動機3は、第2弾性板61の厚さ方向へ各第2弾性板61が弾性変形することにより、第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向へ中間部材4に対して移動可能になっている。
各第1弾性板51のタイヤ側平板部515は、第1弾性板51の厚さ方向に直交する面をタイヤ内周平面部216に隙間なく接触させた状態でタイヤ2の内周面21に固定されている。各第1弾性板51の中間部材側平板部516は、第1弾性板51の厚さ方向に直交する面を中間部材内周平面部416に隙間なく接触させた状態で中間部材4の内周面41に固定されている。これにより、第1弾性板51の厚さ方向が第1方向、即ちX軸方向と一致した状態が維持されている。タイヤ内周平面部216にタイヤ側平板部515を固定する方法、及び中間部材内周平面部416に中間部材側平板部516を固定する方法としては、ねじ、ボルト、溶接、接着剤などによる固定方法が用いられている。
各第2弾性板61の構成は、実施の形態2と同様である。各第2弾性板61は、図24に示すように、第2仮想直線に直交して配置されている。即ち、各第2弾性板61の厚さ方向は、第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向と一致している。また、各第2弾性板61の幅方向は、タイヤ2の軸線方向、即ちY軸方向と一致している。これにより、各第2弾性板61の長手方向は、X軸方向と一致している。即ち、一対の第2弾性板61は、Z軸方向に直交するXY平面と平行に配置されている。
第2本体板部613の長手方向両端部613aは、一対の固定用端部として中間部材4の内周面41にそれぞれ固定されている。第2突出板部614は、ロータ3bの外周面31に単一の固定用板部として固定されている。
第2本体板部613の長手方向両端部613aが一対の固定用端部として中間部材4の内周面41に固定されている構成は、実施の形態2と同様である。従って、中間部材4の内周面41のうち、各第2本体板部613の長手方向両端部613aが一対の固定用端部として固定されている位置には、第2本体板部613の長手方向両端部613aがそれぞれ嵌る一対の段部411が形成されている。これにより、中間部材4の内周面41には、一対の段部411が第2弾性板61の数だけ形成されている。
第2突出板部614は、第2弾性板61の厚さ方向に直交する面をロータ3bの外周平面部316に隙間なく接触させた状態でロータ3bの外周面31に固定されている。これにより、第2突出板部614の厚さ方向が第2仮想直線に沿った方向、即ちZ軸方向と一致した状態が維持されている。第2突出板部614は、ロータ3bの外周平面部316に固定されることによりロータ3bの外周面31に固定されている。ロータ3bの外周平面部316に第2突出板部614を固定する方法としては、ねじ、ボルト、溶接、接着剤などによる固定方法が用いられている。他の構成及び動作は、実施の形態2と同様である。
このようにしても、タイヤ2の周方向における各第1弾性板51及び各第2弾性板61のそれぞれの剛性を高めることができ、電動機3からタイヤ2にトルクをより確実に伝えることができる。また、タイヤ2が受けた衝撃力を第1弾性板51及び第2弾性板61の少なくともいずれか一方に吸収させることができ、タイヤ2から電動機3に伝わる衝撃力を抑制することができる。
また、各第1弾性板51の長手方向一端部であるタイヤ側平板部515は、単一の固定用板部としてタイヤ2に固定されている。さらに、各第1弾性板51の長手方向他端部である中間部材側平板部516は、単一の固定用板部として中間部材4に固定されている。このため、第1弾性板51の厚さ方向への弾性変形を許容しながら、タイヤ2の軸線方向へ並んで配置されたタイヤ2及び中間部材4を連結することができる。また、第1弾性板51の形状を簡単にすることができる。
また、第1弾性板51は、タイヤ2の内周面21に形成されたタイヤ内周平面部216と、中間部材4の内周面41に形成された中間部材内周平面部416とに固定されている。さらに、第2弾性板61の第2突出板部614は、ロータ3bの外周面31に形成された外周平面部316に固定されている。このため、第1弾性板51及び第2弾性板61のそれぞれをタイヤ2の内周面21及び中間部材4の内周面41のそれぞれに近づけることができる。これにより、タイヤ2及び中間部材4のそれぞれの内側で第1弾性板51及び第2弾性板61のそれぞれよりも内側に存在する空間の拡大化を図ることができる。従って、タイヤ2の外径が予め決まっている場合、タイヤ2の内側に配置される電動機3の大型化をさらに図ることができ、電動機3が発生するトルクの増大をさらに図ることができる。
なお、上記の例では、トルクを発生する電動機3が車輪本体としてタイヤ2の内側に配置されている。しかし、図28に示すように、トルクを発生する機能を持たないハブ7を車輪本体としてタイヤ2及び中間部材4のそれぞれの内側に配置してもよい。この場合、ハブ7は、トルクを発生する電動機に連結される。ハブ7は、電動機から受けるトルクによって軸線Pを中心に回転する回転部となる。このようにしても、タイヤ2からハブ7及び電動機のそれぞれに伝わる衝撃力を抑制することができる。
実施の形態4.
図29は、この発明の実施の形態4による車輪装置を示す正面図である。中間部材4の外周面42に形成された各外周平面部421には、凹部422が形成されている。即ち、中間部材4の外周面42のうち、第1弾性板51の長手方向中間部512が単一の固定用板部として固定されている位置には、凹部422がそれぞれ形成されている。
図29は、この発明の実施の形態4による車輪装置を示す正面図である。中間部材4の外周面42に形成された各外周平面部421には、凹部422が形成されている。即ち、中間部材4の外周面42のうち、第1弾性板51の長手方向中間部512が単一の固定用板部として固定されている位置には、凹部422がそれぞれ形成されている。
第1弾性板51の長手方向中間部512には、凹部422に嵌る突起部材52が固定されている。突起部材52は、凹部422に隙間なく嵌っている。
ロータ3bの外周面31に形成された各外周平面部311には、凹部312が形成されている。即ち、ロータ3bの外周面31のうち、第2弾性板61の長手方向中間部612が単一の固定用板部として固定されている位置には、凹部312がそれぞれ形成されている。
第2弾性板61の長手方向中間部612には、凹部312に嵌る突起部材62が固定されている。突起部材62は、凹部312に隙間なく嵌っている。他の構成及び動作は、実施の形態1と同様である。
このような車輪装置1では、中間部材4の外周面42のうち、第1弾性板51の長手方向中間部512が単一の固定用板部として固定された位置に凹部422が形成されている。また、第1弾性板51の長手方向中間部512には、凹部422に嵌る突起部材52が固定されている。このため、中間部材4に対する第1弾性板51の位置決めをタイヤ2の周方向でさらに確実に行うことができる。これにより、電動機3からタイヤ2にトルクをさらに確実に伝えることができる。
また、ロータ3bの外周面31のうち、第2弾性板61の長手方向中間部612が単一の固定用板部として固定された位置に凹部312が形成されている。また、第2弾性板61の長手方向中間部612には、凹部312に嵌る突起部材62が固定されている。このため、ロータ3bに対する第2弾性板61の位置決めをタイヤ2の周方向でさらに確実に行うことができる。これにより、電動機3からタイヤ2にトルクをさらに確実に伝えることができる。
なお、上記の例では、実施の形態1の第1弾性板51の長手方向中間部512に突起部材52が固定されている。しかし、実施の形態2の第1弾性板51の第1突出板部514に突起部材を固定してもよい。この場合、中間部材4の内周面41のうち、第1突出板部514が単一の固定用板部として固定された位置にある第1支持突起部414には、第1突出板部514に固定された突起部材が嵌る凹部が形成される。
さらに、実施の形態3の第1弾性板51のタイヤ側平板部515及び中間部材側平板部516に突起部材をそれぞれ固定してもよい。この場合、タイヤ2の内周面21のうち、タイヤ側平板部515が単一の固定用板部として固定された位置には、タイヤ側平板部515に固定された突起部材が嵌る凹部が形成される。また、この場合、中間部材4の内周面41のうち、中間部材側平板部516が単一の固定用板部として固定された位置には、中間部材側平板部516に固定された突起部材が嵌る凹部が形成される。
また、上記の例では、実施の形態1の第2弾性板61の長手方向中間部612に突起部材62が固定されている。しかし、実施の形態2の第2突出板部614に突起部材を固定してもよい。この場合、ロータ3bの外周面31のうち、第2突出板部614が単一の固定用板部として固定された位置にある第2支持突起部314には、第2突出板部614に固定された突起部材が嵌る凹部が形成される。
さらに、実施の形態3の第2突出板部614に突起部材を固定してもよい。この場合、ロータ3bの外周面31のうち、第2突出板部614が単一の固定用板部として固定された位置には、第2突出板部614に固定された突起部材が嵌る凹部が形成される。
実施の形態5.
図30は、この発明の実施の形態5による車輪装置の第1弾性板を示す分解斜視図である。各第1弾性板51は、複数の薄板510で構成された積層板である。複数の薄板510は、第1弾性板51の厚さ方向へ互いに積層されている。この例では、複数の薄板510同士が接触しているだけで、複数の薄板510同士が固定されてはいない。他の構成及び動作は、実施の形態1と同様である。
図30は、この発明の実施の形態5による車輪装置の第1弾性板を示す分解斜視図である。各第1弾性板51は、複数の薄板510で構成された積層板である。複数の薄板510は、第1弾性板51の厚さ方向へ互いに積層されている。この例では、複数の薄板510同士が接触しているだけで、複数の薄板510同士が固定されてはいない。他の構成及び動作は、実施の形態1と同様である。
このような車輪装置1では、互いに積層された複数の薄板510で構成された積層板が第1弾性板51として用いられている。このため、第1弾性板51が弾性変形したときに、複数の薄板510の間の摩擦力を減衰要素として機能させることができる。これにより、第1弾性板51の弾性変形によってタイヤ2に対する電動機3の共振が発生したときでも、共振応答倍率を低減することができる。
即ち、タイヤ2に対する電動機3の共振が発生すると、第1弾性板51、第2弾性板61、電動機3などに加わる応力が高くなる。複数の薄板510を積層した積層板を第1弾性板51として用いることにより、複数の薄板510の間の摩擦力によってタイヤ2に対する電動機3の共振を減衰させやすくすることができる。従って、車輪装置1の破損の抑制をより確実に図ることができる。複数の薄板510で構成された積層板の減衰効果の調整は、薄板510の積層数の調整によって行うことができる。
なお、上記の例では、互いに積層された複数の薄板510で構成された積層板が実施の形態1の第1弾性板51として用いられている。しかし、互いに積層された複数の薄板で構成された積層板を実施の形態2~5の第1弾性板51として用いてもよい。また、互いに積層された複数の薄板で構成された積層板を実施の形態1~5の第2弾性板61として用いてもよい。
また、各上記実施の形態では、第1連結構造部5に含まれる第1弾性板51の数が2個となっている。しかし、第1連結構造部5に含まれる第1弾性板51の数は、1個でもよい。
また、各上記実施の形態では、第2連結構造部6に含まれる第2弾性板61の数が2個となっている。しかし、第2連結構造部6に含まれる第2弾性板61の数は、1個でもよい。
また、各上記実施の形態では、第2弾性板61と直交する第2仮想直線が、第1弾性板51と直交する第1仮想直線に直交している。しかし、第2仮想直線は、タイヤ2の軸線Pに直交しかつ第1仮想直線とは異なる直線であれば、第1仮想直線と直交してなくてもよい。
また、各上記実施の形態では、タイヤ2が鉄などの金属で構成されている。しかし、ゴムなどの弾性材料でタイヤ2を構成してもよい。
1 車輪装置、2 タイヤ、3 電動機(車輪本体)、3b ロータ(回転部)、4 中間部材、5 第1連結構造部、6 第2連結構造部、51 第1弾性板、52 突起部材、61 第2弾性板、62 突起部材、211 段部、411 段部、312 凹部、422 凹部、510 薄板、511 第1弾性板の長手方向両端部、512 第1弾性板の長手方向中間部、513 第1本体板部、513a 第1本体板部の長手方向両端部、514 第1突出板部、515 タイヤ側平板部(第1弾性板の長手方向一端部)、516 中間部材側平板部(第1弾性板の長手方向他端部)、611 第2弾性板の長手方向両端部、612 第2弾性板の長手方向中間部、613 第2本体板部、613a 第2本体板部の長手方向両端部、614 第2突出板部。
Claims (12)
- 環状のタイヤ、
回転部を有する車輪本体、
前記タイヤ及び前記車輪本体のそれぞれとは別部材となっている中間部材、
前記タイヤと前記中間部材とを互いに連結する第1弾性板を有する第1連結構造部、及び
前記回転部と前記中間部材とを互いに連結する第2弾性板を有する第2連結構造部
を備え、
前記回転部及び前記中間部材は、前記タイヤと同軸に配置されており、
前記タイヤの軸線に直交する直線を第1仮想直線とすると、前記第1弾性板は、前記第1仮想直線に直交して配置されており、
前記タイヤの軸線に直交しかつ前記第1仮想直線とは異なる直線を第2仮想直線とすると、前記第2弾性板は、前記第2仮想直線に直交して配置されており、
前記中間部材は、前記第1弾性板の厚さ方向へ前記第1弾性板が弾性変形することにより、前記タイヤに対して移動可能になっており、
前記車輪本体は、前記第2弾性板の厚さ方向へ前記第2弾性板が弾性変形することにより、前記中間部材に対して移動可能になっている車輪装置。 - 前記第2仮想直線は、前記第1仮想直線に直交している請求項1に記載の車輪装置。
- 前記第1連結構造部は、一対の前記第1弾性板を有しており、
前記第2連結構造部は、一対の前記第2弾性板を有しており、
前記タイヤの軸線は、前記一対の第1弾性板の間に位置し、かつ前記一対の第2弾性板の間に位置している請求項1又は請求項2に記載の車輪装置。 - 前記第1弾性板の長手方向は、前記タイヤの軸線に沿った方向及び前記第1仮想直線に沿った方向のいずれにも直交する方向と一致しており、
前記第1弾性板の長手方向両端部は、一対の固定用端部として前記タイヤにそれぞれ固定されており、
前記第1弾性板の長手方向中間部は、単一の固定用板部として前記中間部材に固定されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の車輪装置。 - 前記第2弾性板の長手方向は、前記タイヤの軸線に沿った方向及び前記第2仮想直線に沿った方向のいずれにも直交する方向と一致しており、
前記第2弾性板の長手方向両端部は、一対の固定用端部として前記中間部材にそれぞれ固定されており、
前記第2弾性板の長手方向中間部は、単一の固定用板部として前記回転部に固定されている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の車輪装置。 - 前記中間部材は、前記タイヤの軸線に沿った方向へ前記タイヤと並んで配置されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の車輪装置。
- 前記第1弾性板は、第1本体板部と、前記第1本体板部の長手方向中間部から前記第1本体板部の幅方向へ突出する第1突出板部とを有しており、
前記第1本体板部の長手方向両端部は、一対の固定用端部として前記タイヤにそれぞれ固定されており、
前記第1突出板部は、単一の固定用板部として前記中間部材に固定されている請求項6に記載の車輪装置。 - 前記第1弾性板の長手方向一端部は、単一の固定用板部として前記タイヤに固定されており、
前記第1弾性板の長手方向他端部は、単一の固定用板部として前記中間部材に固定されている請求項6に記載の車輪装置。 - 前記第2弾性板は、第2本体板部と、前記第2本体板部の長手方向中間部から前記第2本体板部の幅方向へ突出する第2突出板部とを有しており、
前記第2本体板部の長手方向両端部は、一対の固定用端部として前記中間部材にそれぞれ固定されており、
前記第2突出板部は、単一の固定用板部として前記回転部に固定されている請求項6から請求項8のいずれか一項に記載の車輪装置。 - 前記タイヤ及び前記中間部材のうち、前記一対の固定用端部が固定された位置には、前記一対の固定用端部がそれぞれ嵌る一対の段部が形成されている請求項4、請求項5、請求項7及び請求項9のいずれか一項に記載の車輪装置。
- 前記タイヤ、前記中間部材及び前記回転部のうち、前記単一の固定用板部が固定された位置には、凹部が形成されており、
前記単一の固定用板部には、前記凹部に嵌る突起部材が固定されている請求項4、請求項5、請求項7から請求項9のいずれか一項に記載の車輪装置。 - 前記第1弾性板及び前記第2弾性板の少なくともいずれかは、互いに積層された複数の薄板で構成された積層板である請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の車輪装置。
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