(57)【要約】【課題】片持ち軸構造でも剛性を確保することができる車輪モジュール及び台車を提供すること。【解決手段】実施形態に係る車輪モジュールは、タイヤが取り付けられるホイールと、ステータと、前記ステータに対して回転軸を中心に回転することで、前記ホイールを回転させるロータと、前記ホイールの内側に配置され、前記ステータを保持する保持部材と、前記保持部材を支持する支持部材とを備え、前記保持部材は、前記回転軸の軸方向における一方の側に、前記回転軸に沿って延出する固定部を有しており、当該固定部が前記支持部材に固定されて支持されている。【選択図】図４
2018052479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤが取り付けられるホイールと、
ステータと、
前記ステータに対して回転軸を中心に回転することで、前記ホイールを回転させるロータと、
前記ホイールの内側に配置され、前記ステータを保持する保持部材と、
前記保持部材を支持する支持部材と
を備え、
前記保持部材は、前記回転軸の軸方向における一方の側に、前記回転軸に沿って延出する固定部を有しており、当該固定部が前記支持部材に固定されて支持されている、
車輪モジュール。
【請求項２】
前記保持部材は、前記ステータ及び前記ロータを収容する筐体である、
請求項１に記載の車輪モジュール。
【請求項３】
前記保持部材は、前記軸方向における一方の端部に取り付けられた第１のベアリング及び他方の端部に取り付けられた第２のベアリングを介して、前記ホイールを回転自在に支持しており、
前記第１のベアリングは、前記第２のベアリングと比べて大きい径を有する、
請求項２に記載の車輪モジュール。
【請求項４】
前記保持部材は、前記ステータの前記軸方向における一方の側に配置されている、
請求項１に記載の車輪モジュール。
【請求項５】
前記保持部材は、当該保持部材に取り付けられた第１のベアリングを介して、前記ホイールを回転自在に支持しており、
前記ステータは、当該ステータに取り付けられた第２のベアリングを介して、前記ホイールを回転自在に支持しており、
前記第１のベアリングは、前記第２のベアリングと比べて大きい径を有する、
請求項４に記載の車輪モジュール。
【請求項６】
前記ロータは、前記ステータの内側に配置されている、
請求項１、２又は３に記載の車輪モジュール。
【請求項７】
前記ロータは、前記ステータの外側に配置されている、
請求項１〜５のいずれか一つに記載の車輪モジュール。
【請求項８】
前記ホイールは、前記軸方向における一方の側に開口部を有し、他方の側に底部を有する有底円筒状に形成されており、
前記第１のベアリングは、シールベアリングであり、前記開口部に取り付けられて、前記ホイールの内側の空間を密閉している、
請求項３又は５に記載の車輪モジュール。
【請求項９】
前記タイヤは、前記ホイールに対して、前記軸方向における他方の側に着脱可能に取り付けられる、
請求項１〜８のいずれか一つに記載の車輪モジュール。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つに記載の車輪モジュールを備える、台車。
【請求項１１】
前記タイヤの直径が、１００〜３００ｍｍである、
請求項１０に記載の台車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪モジュール及び台車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動自転車等の駆動装置として用いられる車輪装置として、車輪が有する回転軸の両端を支持する両持ち軸構造を有する車輪装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７８２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術における車輪装置をそのまま片持ち軸構造とした場合には、装置の剛性が不足することがあり得る。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、片持ち軸構造でも剛性を確保することができる車輪モジュール及び台車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る車輪モジュールは、タイヤが取り付けられるホイールと、ステータと、前記ステータに対して回転軸を中心に回転することで、前記ホイールを回転させるロータと、前記ホイールの内側に配置され、前記ステータを保持する保持部材と、前記保持部材を支持する支持部材とを備え、前記保持部材は、前記回転軸の軸方向における一方の側に、前記回転軸に沿って延出する固定部を有しており、当該固定部が前記支持部材に固定されて支持されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、片持ち軸構造でも剛性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る車輪モジュールを備えた台車の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る車輪モジュールの外観を示す斜視図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る車輪モジュールの構成を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る車輪モジュールの回転軸に沿った断面図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る車輪モジュールにおけるタイヤの着脱を示す斜視図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る車輪モジュールの構成を示す分解斜視図である。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る車輪モジュールの回転軸に沿った断面図である。
【図８】図８は、第３の実施形態に係る車輪モジュールの構成を示す分解斜視図である。
【図９】図９は、第３の実施形態に係る車輪モジュールの回転軸に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、実施形態に係る車輪モジュール及び台車について説明する。なお、以下の説明で参照する各図面において、各要素の寸法の関係や比率等は実物と異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一の役割を果たす構成要素には同一の符号が付されている。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る車輪モジュールを備えた台車１００の外観を示す斜視図である。例えば、図１に示すように、台車１００は、荷台１１０と、取っ手１２０と、車輪モジュール２００とを有する。荷台１１０は、厚板状に形成された部材であり、表面に荷物が載せられる。取っ手１２０は、利用者が台車１００を移動する際に把持するための湾曲した棒状の部材であり、荷台１１０の上面に取り付けられている。車輪モジュール２００は、図示していない電源から供給される駆動電流によって回転する車輪であり、荷台１１０の裏面に取り付けられている。
【００１１】
ここで、車輪モジュール２００は、台車１００の移動機構として用いられる。例えば、車輪モジュール２００は、利用者が荷台１１０に荷物を載せて運搬する際の補助用に駆動されたり、台車１００が他の台車に追従して自走する機能を有する場合に、他の台車との間の距離に応じて駆動されたりする。なお、車輪モジュール２００は、台車１００に前輪として備えられてもよいし、後輪として備えられてもよいし、前輪及び後輪の両方として備えられてもよい。
【００１２】
図２は、第１の実施形態に係る車輪モジュール２００の外観を示す斜視図である。例えば、図２に示すように、車輪モジュール２００は、車輪部２１０と、支持部材２２０と、ブレーキ部２３０とを有する。車輪部２１０は、図示していない電源から供給される駆動電流によって駆動され、回転軸を中心に回転する。支持部材２２０は、台車１００における荷台１１０の裏面に取り付けられ、車輪部２１０を支持する。ブレーキ部２３０は、図示していない制御機構や利用者等による制御に応じて、車輪部２１０の回転を停止又は解放する。
【００１３】
ここで、支持部材２２０は、車輪部２１０の軸方向における一方の側から車輪部２１０の回転軸を支持している。すなわち、本実施形態に係る車輪モジュール２００は、片持ち軸構造を有している。本実施形態に係る車輪モジュール２００は、以下で説明するように、このような片持ち軸構造でも剛性を確保することができるように構成されている。
【００１４】
なお、本実施形態では、車輪モジュール２００は、台車１００が有する荷台１１０の裏面における端部付近に取り付けられ、車輪部２１０が支持部材２２０の外側に配置される場合の例を説明する。このため、以下の説明では、車輪モジュール２００の回転軸の軸方向において、台車１００の内側に近い側を「奥側」と称し、台車１００の外側に近い側を「手前側」と称する。
【００１５】
図３は、第１の実施形態に係る車輪モジュール２００の構成を示す分解斜視図である。また、図４は、第１の実施形態に係る車輪モジュール２００の回転軸に沿った断面図である。例えば、図３及び４に示すように、車輪モジュール２００では、回転軸の軸方向に沿って、車輪部２１０の奥側に支持部材２２０が配置され、支持部材２２０の奥側にブレーキ部２３０が配置されている。
【００１６】
車輪部２１０は、タイヤ２１１と、ホイール２１２と、駆動部２１３とを有する。
【００１７】
タイヤ２１１は、ゴム等で形成された弾力性を有する円筒状の部材である。ここで、例えば、タイヤ２１１の直径は１００〜３００ｍｍである。
【００１８】
ホイール２１２は、奥側に開口部を有し、手前側に底部を有する有底円筒状に形成されており、外周側にタイヤ２１１が取り付けられている。具体的には、ホイール２１２は、第１のホイール部材２１２ａと、第２のホイール部材２１２ｂとを有する。各ホイール部材は、軸方向に沿って隣接して配置されており、第１のホイール部材２１２ａが奥側に配置され、第２のホイール部材２１２ｂが手前側に配置されている。
【００１９】
第１のホイール部材２１２ａは、奥側及び手前側それぞれに開口部を有する概略円筒状に形成されている。また、第２のホイール部材２１２ｂは、奥側に開口部を有し、手前側に底部を有する有底円筒状に形成されている。ここで、第１のホイール部材２１２ａにおける手前側の開口部と、第２のホイール部材２１２ｂにおける奥側の開口部との間には、ゴム等で形成されたＯリング２１２ｃが密着した状態で配置されている。これにより、ホイール２１２は、開口部を除いた部分が密閉された状態となっている。
【００２０】
そして、第１のホイール部材２１２ａは、環状に形成された第１のプレート２１９が奥側から押し当てられた状態で、第１のプレート２１９を介して、ボルト２１４によって第２のホイール部材２１２ｂに固定されている。これにより、第１のホイール部材２１２ａと第２のホイール部材２１２ｂとが、連結されて固定された状態となる。さらに、第２のホイール部材２１２ｂには、環状に形成された第２のプレート２１５が、手前側から押し当てられた状態で、ボルト２１６によって固定されている。
【００２１】
ここで、第１のプレート２１９及び第２のプレート２１５は、それぞれ、タイヤ２１１の内周より大きい径を有するように形成されている。これにより、タイヤ２１１は、第１のプレート２１９と第２のプレート２１５との間に内周端が挟まれることで、ホイール２１２に固定される。
【００２２】
駆動部２１３は、ホイール２１２の内側に配置されており、図示していない電源から供給される駆動電流によって駆動されて、回転軸を中心にホイール２１２を回転させる。具体的には、駆動部２１３は、ステータ２１３ａと、ロータ２１３ｂと、回転シャフト２１３ｃと、遊星歯車機構２１３ｄと、筐体２１３ｅとを有する。
【００２３】
ステータ２１３ａとロータ２１３ｂとはインナーロータ型のモータを構成しており、図示していない電源から供給される駆動電流によって、回転軸を中心にロータ２１３ｂが回転する。ロータ２１３ｂの回転によって発生した回転力は、後述する回転シャフト２１３ｃ及び遊星歯車機構２１３ｄを介してホイール２１２に伝達される。
【００２４】
ステータ２１３ａは、図示していない電源から供給される駆動電流によって、回転軸を中心にロータ２１３ｂを回転させる。具体的には、ステータ２１３ａは、中空の円筒状に形成されたステータ基部の内周面に複数の突極が周方向に並べて配置された構成を有しており、各突極にコイルが巻回されている。
【００２５】
ロータ２１３ｂは、ステータ２１３ａの内側に配置されており、ステータ２１３ａに対して回転軸を中心に回転することで、ホイール２１２を回転させる。具体的には、ロータ２１３ｂは、円柱状に形成された基部の外周面に沿って複数の磁石が周方向に並べて配置された構成を有しており、各磁石が、ステータ２１３ａの各コイルと対向するように配置されている。これにより、ロータ２１３ｂは、ステータ２１３ａのコイルに駆動電流が流れた際にコイルに発生する電磁力によって、回転軸を中心に回転する。
【００２６】
回転シャフト２１３ｃは、軸心が回転軸と一致するように配置され、ロータ２１３ｂの中心を貫通した状態で、当該ロータ２１３ｂに固定されている。ここで、回転シャフト２１３ｃは、ロータ２１３ｂの奥側に配置された第３のベアリング２１３ｆと、ロータ２１３ｂの手前側に配置された第４のベアリング２１３ｇとを介して、筐体２１３ｅによって回転自在に支持されている。これにより、回転シャフト２１３ｃは、ロータ２１３ｂの回転に応じて、回転軸を中心に回転する。
【００２７】
遊星歯車機構２１３ｄは、３つの遊星歯車２１３ｄ−１と、３つの遊星歯車２１３ｄ−１を囲むように配置された内歯車２１３ｄ−２とを有している。３つの遊星歯車２１３ｄ−１は、それぞれ、回転シャフト２１３ｃにおける手前側の端部に形成された太陽歯車２１３ｄ−３に噛合している。また、内歯車２１３ｄ−２は、３つの遊星歯車２１３ｄ−１それぞれに噛合し、かつ、第２のホイール部材２１２ｂの内周面に固定されている。これにより、ロータ２１３ｂの回転に応じて回転シャフト２１３ｃが回転すると、回転シャフト２１３ｃに形成されている太陽歯車２１３ｄ−３と噛合している３つの遊星歯車２１３ｄ−１がそれぞれ回転する。そして、内歯車２１３ｄ−２はホイール２１２にネジにて固定されていることから、３つの遊星歯車２１３ｄ−１が回転することで、各遊星歯車に噛合している内歯車２１３ｄ−２が回転し、内歯車２１３ｄ−２の回転とともに、ホイール２１２が回転する。この結果、ロータ２１３ｂの回転によって発生した回転力が、回転速度が減速されながらホイール２１２に伝達されることになる。
【００２８】
筐体２１３ｅは、ホイール２１２の内側に配置され、ステータ２１３ａを保持する保持部材であり、ステータ２１３ａ、ロータ２１３ｂ、回転シャフト２１３ｃ、及び遊星歯車機構２１３ｄを収容する。具体的には、筐体２１３ｅは、第１の筐体部材２１３ｅ−１と、第２の筐体部材２１３ｅ−２と、第３の筐体部材２１３ｅ−３とを有する。各筐体部材は、軸方向に沿って隣接して配置されており、第１の筐体部材２１３ｅ−１が第２の筐体部材２１３ｅ−２の奥側に配置され、第２の筐体部材２１３ｅ−２が第３の筐体部材２１３ｅ−３の奥側に配置されている。
【００２９】
ここで、第１の筐体部材２１３ｅ−１は、奥側に底部を有し、手前側に開口部を有する有底円筒状に形成されている。また、第２の筐体部材２１３ｅ−２は、奥側に開口部を有し、手前側に底部を有する有底円筒状に形成されている。そして、第１の筐体部材２１３ｅ−１及び第２の筐体部材２１３ｅ−２は、内側にステータ２１３ａ、ロータ２１３ｂ及び回転シャフト２１３ｃを収容し、かつ、互いの開口部が対向した状態で、ネジ２１３ｅ−４によって第１の筐体部材２１３ｅ−１が第２の筐体部材２１３ｅ−２に固定されている。また、第３の筐体部材２１３ｅ−３は、円盤状に形成されており、第２の筐体部材２１３ｅ−２との間に遊星歯車機構２１３ｄを挟み込むように収容した状態で、ネジ２１３ｅ−５によって第２の筐体部材２１３ｅ−２に固定されている。
【００３０】
そして、筐体２１３ｅは、奥側の端部に取り付けられた第１のベアリング２１７及び手前側の端部に取り付けられた第２のベアリング２１８を介して、ホイール２１２を回転自在に支持している。具体的には、第１の筐体部材２１３ｅ−１が、奥側の端部に取り付けられた第１のベアリング２１７を介して、第１のホイール部材２１２ａを回転自在に支持しており、第３の筐体部材２１３ｅ−３が、手前側の端部に取り付けられた第２のベアリング２１８を介して、第２のホイール部材２１２ｂを回転自在に支持している。
【００３１】
ここで、本実施形態では、第１のベアリング２１７は、第２のベアリング２１８と比べて大きい径を有する。また、第１のベアリング２１７は、シールベアリングであり、ホイール２１２の開口部に取り付けられている。前述したように、ホイール２１２は、回転軸の軸方向における一方の側に開口部を有し、他方の側に底部を有する有底円筒状に形成されており、開口部を除いた部分が密閉された状態となっている。そのため、ホイール２１２の開口部にシールベアリングである第１のベアリング２１７を取り付けることによって、ホイール２１２と筐体２１３ｅとの間の空間を密閉することができる。
【００３２】
また、第１の筐体部材２１３ｅ−１及び第２の筐体部材２１３ｅ−２それぞれの底部には、回転軸が通る位置に貫通孔が形成されており、回転シャフト２１３ｃが、各筐体部材の貫通孔を通って両端部が延出するように配置されている。具体的には、回転シャフト２１３ｃにおける奥側の端部が、第１の筐体部材２１３ｅ−１の貫通孔を通って、支持部材２２０を介してブレーキ部２３０に達する位置まで延出している。また、回転シャフト２１３ｃにおける手前側の端部が、第２の筐体部材２１３ｅ−２の貫通孔を通って、当該端部に形成された太陽歯車２１３ｄ−３が遊星歯車機構２１３ｄの３つの遊星歯車２１３ｄ−１に噛合する位置まで延出している。これにより、前述したように、ロータ２１３ｂの回転によって発生した回転力が、回転シャフト２１３ｃ及び遊星歯車機構２１３ｄを介してホイール２１２に伝達されることになる。この結果、ロータ２１３ｂの回転に応じて、回転軸を中心にホイール２１２が回転することになる。
【００３３】
支持部材２２０は、台車１００における荷台１１０の裏面に取り付けられ、車輪部２１０を支持する。具体的には、支持部材２２０は、支持台２２１と、ブラケット２２２とを有する。支持台２２１は、厚板状に形成された部材であり、上側の面が台車１００の荷台１１０の裏面に取り付けられる。また、支持台２２１の下側の面には、ブラケット２２２が固定されている。ブラケット２２２は、略Ｌ字状に湾曲した形状を有する棒状の部材であり、上側の端部が、支持台２２１の下側の面に固定され、下側の端部が、回転軸と略直交するように配置されている。なお、支持部材２２０の形状及び構成は、ここで説明したものに限られず、下側の端部が回転軸と交差するように配置されていれば、他の形状及び構成を有していてもよい。
【００３４】
そして、このような構成のもと、本実施形態では、上述したように筐体２１３ｅは、第１の筐体部材２１３ｅ−１と、第２の筐体部材２１３ｅ−２と、第３の筐体部材２１３ｅ−３とを有し、それぞれがネジ等により固定されている。このように一体的に固定された筐体２１３ｅが、ステータ２１３ａ、ロータ２１３ｂ、回転シャフト２１３ｃ、遊星歯車機構２１３ｄ等の回転運動に係る要部を支持することになる。また、筐体２１３ｅが、奥側に、回転軸に沿って延出する固定部２１３ｈを有しており、当該固定部２１３ｈが支持部材２２０に固定されて支持されている。このように、ステータ２１３ａ及びロータ２１３ｂを収容する筐体２１３ｅを固定部２１３ｈによって支持部材２２０に固定することによって、本実施形態に係る車輪モジュール２００のような片持ち軸構造でも剛性を確保することができるようになる。また、両持ち軸構造に対して、片持ち軸構造とした場合には、例えば図４に示すように、車輪モジュール２００の回転軸方向における片側のみでブラケット２２２を構成することが可能となる。このようにすることで、例えば、台車１００等のように荷台を有する装置に車輪モジュール２００を用いる場合に、荷台の内側に全ての車輪モジュールが収まるように各車輪モジュールを配置することも可能である。
【００３５】
具体的には、固定部２１３ｈは、円筒状に形成されており、第１の筐体部材２１３ｅ−１における第１のベアリング２１７が取り付けられた奥側の端部から、回転軸に沿って奥側に延出するように設けられている。ここで、固定部２１３ｈは、第１の筐体部材２１３ｅ−１と一体形成されている。そして、固定部２１３ｈは、支持部材２２０のブラケット２２２における下側の端部に形成された貫通孔２２３に挿嵌されて、固定されている。そして、このように固定部２１３ｈがブラケット２２２の貫通孔２２３に嵌合した状態で、ブラケット２２２が、ボルト２２４によって、第１の筐体部材２１３ｅ−１の奥側の端部に固定されている。これにより、筐体２１３ｅ及び固定部２１３ｈが、支持部材２２０に固定されて支持されることになる。
【００３６】
このような構成では、筐体２１３ｅが、第１のベアリング２１７が配置された奥側の端部で支持されることになるため、例えば、台車１００が段差を乗り越える際や、石畳や砂利道等の凹凸のある面を走行する場合に、第２のベアリング２１８と比べて、第１のベアリング２１７により大きな負荷がかかることになる。そこで、本実施形態では、第１のベアリング２１７は、第２のベアリング２１８と比べて大きい径を有するものとしている。これにより、片持ち軸構造における支点部分の剛性を高めることが可能になる。加えて、このように支持部材２２０に近い第１のベアリング２１７を大径とすることで、第１のベアリング２１７の内径側から回転軸となる回転シャフト２１３ｃをブレーキ部２３０まで延伸させることが可能となる。また、駆動部２１３やブレーキ部２３０、図示しない制御機構等を接続する各種ケーブルを引き出しやすくする効果も得られる。
【００３７】
なお、固定部２１３ｈを含む筐体２１３ｅの材料としては、車輪モジュール２００に加えられる加重の大きさに応じて適切な材料が用いられる。また、固定部２１３ｈは、筐体２１３ｅの材料に応じて、固定部２１３ｈに要求される強度を実現することが可能な太さ及び長さに形成される。ここで、例えば、固定部２１３ｈを含む筐体２１３ｅは、アルミニウムを材料として、ダイキャストによって作製される。または、固定部２１３ｈを含む筐体２１３ｅは、より高い強度が要求される場合には、例えば、鉄やチタン等によって作製される。または、固定部２１３ｈを含む筐体２１３ｅは、炭素繊維カーボン樹脂によって作製した場合、軽量化に有利である。
【００３８】
そして、固定部２１３ｈは、中心軸に沿って貫通孔を有するように形成されている。ここで、固定部２１３ｈが有する貫通孔は、第１の筐体部材２１３ｅ−１の貫通孔と連続するように形成されており、回転シャフト２１３ｃにおける奥側の端部が、各貫通孔を通るように配置されている。これにより、回転シャフト２１３ｃにおける奥側の端部は、第１の筐体部材２１３ｅ−１の貫通孔及び固定部２１３ｈの貫通孔を通って、支持部材２２０のブラケット２２２に形成された貫通孔２２３から奥側に延出するように配置される。そして、ブラケット２２２の貫通孔２２３から延出した回転シャフト２１３ｃの奥側の端部は、ブレーキ部２３０の内側に挿入された状態で配置される。
【００３９】
ブレーキ部２３０は、図示していない制御機構や利用者等による制御に応じて、車輪モジュール２００の回転を停止又は解放する。具体的には、ブレーキ部２３０は、内蔵しているブレーキ機構によって、ブラケット２２２の貫通孔２２３から延出した回転シャフト２１３ｃの奥側の端部に作用することで、車輪部２１０の回転を停止又は解放する。
【００４０】
上述したように、第１の実施形態では、ステータ２１３ａ及びロータ２１３ｂを収容する筐体２１３ｅが、第１の筐体部材２１３ｅ−１と、第２の筐体部材２１３ｅ−２と、第３の筐体部材２１３ｅ−３とを有し、それぞれがネジ等により一体的に固定されている。また、筐体２１３ｅは、回転軸の軸方向における一方の側に、回転軸に沿って延出する固定部２１３ｈを有しており、当該固定部２１３ｈが支持部材２２０に固定されて支持されている。このような構成によれば、ステータ２１３ａ及びロータ２１３ｂを収容する筐体２１３ｅが、固定部２１３ｈを介して支持部材２２０に固定される。これにより、片持ち軸構造でも剛性を確保することができる。
【００４１】
また、第１の実施形態では、筐体２１３ｅは、回転軸の軸方向における一方の端部に取り付けられた第１のベアリング２１７及び他方の端部に取り付けられた第２のベアリング２１８を介して、ホイール２１２を回転自在に支持しており、第１のベアリング２１７は、第２のベアリング２１８と比べて大きい径を有する。これにより、片持ち軸構造における支点部分の剛性を高めることができる。
【００４２】
また、第１の実施形態では、ホイール２１２が、回転軸の軸方向における一方の側に開口部を有し、他方の側に底部を有する有底円筒状に形成されており、第１のベアリング２１７は、シールベアリングであり、ホイール２１２の開口部に取り付けられて、ホイール２１２と筐体２１３ｅとの間の空間を密閉している。これにより、１つのシールベアリングでホイール２１２内の防水を実現することができ、回転ロスを低減することができる。
【００４３】
また、第１の実施形態では、タイヤ２１１が、第１のプレート２１９と第２のプレート２１５との間に内周端が挟まれることで、第１のホイール部材２１２ａ及び第２のホイール部材２１２ｂに固定されている。これにより、タイヤ２１１は、ホイール２１２に対して、軸方向における他方の側に着脱可能に取り付けられることになる。
【００４４】
図５は、第１の実施形態に係る車輪モジュール２００におけるタイヤ２１１の着脱を示す斜視図である。両持ち軸の場合、タイヤを交換する場合は車輪モジュールごと一旦取り外さなければいけないため手間がかかる。しかしながら、例えば、図５に示すように、本実施形態では、ホイール２１２の手前側に取り付けられている第２のプレート２１５を取り外すことで、タイヤ２１１を手前側に着脱することが可能となっている。これにより、台車１００に車輪モジュール２００が取り付けられた状態でも、タイヤ２１１を容易に交換することができる。
【００４５】
なお、本実施形態において、ロータ２１３ｂの内部に複数の直線状の磁石が周方向に並べて埋め込まれた埋込磁石型（ＩＰＭ：Interior  Permanent  Magnet）モータの構成を有するようにすれば、車輪モジュール２００として必要なトルクが得やすくなり、磁石をロータ２１３ｂで確実に保持することができ、また、モータの回転中に遠心力で磁石が離散することを防ぐことができる。
【００４６】
また、上述した実施形態では、車輪モジュール２００が、ステータ２１３ａの内側にロータ２１３ｂが配置された、いわゆるインナーロータ型のモータの構成を有する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、車輪モジュール２００は、ロータの内側にステータが配置されるアウターロータ型のモータの構成を有していてもよい。
【００４７】
そこで、以下では、第２及び第３の実施形態として、車輪モジュールが、アウターロータ型のモータの構成を有する場合の例を説明する。なお、以下で説明する実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明することとし、第１の実施形態で説明した構成要素と同じ役割を果たす構成要素については詳細な説明を省略する。
【００４８】
（第２の実施形態）
まず、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、車輪モジュールが、第１の実施形態で説明したインナーロータ型のモータの代わりに、アウターロータ型のモータを備える場合の例である。
【００４９】
図６は、本実施形態に係る車輪モジュール１２００の構成を示す分解斜視図である。また、図７は、本実施形態に係る車輪モジュール１２００の回転軸に沿った断面図である。例えば、図６及び７に示すように、車輪モジュール１２００では、回転軸の軸方向に沿って、車輪部１２１０の奥側に支持部材２２０が配置され、支持部材２２０の奥側にブレーキ部２３０が配置されている。
【００５０】
車輪部１２１０は、タイヤ２１１と、ホイール２１２と、駆動部１２１３とを有する。なお、本実施形態に係る車輪部１２１０は、第１の実施形態で説明した車輪部２１０と比べて、駆動部１２１３の構成が異なっている。
【００５１】
駆動部１２１３は、ホイール２１２の内側に配置されており、図示していない電源から供給される駆動電流によって駆動されて、回転軸を中心にホイール２１２を回転させる。具体的には、駆動部１２１３は、ステータ１２１３ａと、ロータ１２１３ｂと、回転シャフト１２１３ｃと、遊星歯車機構２１３ｄと、筐体２１３ｅとを有する。なお、本実施形態に係る駆動部１２１３では、第１の実施形態で説明した駆動部２１３と比べて、ステータ１２１３ａ、ロータ１２１３ｂ、及び回転シャフト１２１３ｃの構成が異なっている。
【００５２】
ステータ１２１３ａとロータ１２１３ｂとはアウターロータ型のモータを構成しており、図示していない電源から供給される駆動電流によって、回転軸を中心にロータ１２１３ｂが回転する。ロータ１２１３ｂの回転によって発生した回転力は、後述する回転シャフト１２１３ｃ及び遊星歯車機構２１３ｄを介してホイール２１２に伝達される。
【００５３】
ステータ１２１３ａは、図示していない電源から供給される駆動電流によって、回転軸を中心にロータ１２１３ｂを回転させる。具体的には、ステータ１２１３ａは、中空の円筒状に形成されたステータ基部の外周面に複数の突極が周方向に並べて配置された構成を有しており、各突極にコイルが巻回されている。
【００５４】
ロータ１２１３ｂは、ステータ１２１３ａの外側に配置されており、ステータ１２１３ａに対して回転軸を中心に回転することで、ホイール２１２を回転させる。具体的には、ロータ１２１３ｂは、中空の有底円筒状に形成されたロータフレーム１２１３ｂ−１と、ロータフレーム１２１３ｂ−１の内周面に沿って周方向に並べて配置された複数の磁石１２１３ｂ−２を有しており、各磁石が、ステータ１２１３ａの各コイルと対向するように配置されている。これにより、ロータ１２１３ｂは、ステータ１２１３ａのコイルに駆動電流が流れた際にコイルに発生する電磁力によって、回転軸を中心に回転する。
【００５５】
回転シャフト１２１３ｃは、軸心が回転軸と一致するように配置され、ロータフレーム１２１３ｂ−１の底部に形成された貫通孔を貫通した状態で、ロータ１２１３ｂに固定されている。ここで、回転シャフト１２１３ｃは、ステータ１２１３ａの奥側に配置された第３のベアリング２１３ｆと、ステータ１２１３ａの手前側に配置された第４のベアリング２１３ｇとを介して、筐体２１３ｅによって回転自在に支持されている。これにより、回転シャフト１２１３ｃは、ロータ１２１３ｂの回転に応じて、回転軸を中心に回転する。
【００５６】
そして、このような構成のもと、本実施形態では、筐体２１３ｅが、第１の筐体部材２１３ｅ−１と、第２の筐体部材２１３ｅ−２と、第３の筐体部材２１３ｅ−３とを有し、それぞれがネジ等により固定されている。このように一体的に固定された筐体２１３ｅが、ステータ１２１３ａ、ロータ１２１３ｂ、回転シャフト１２１３ｃ、遊星歯車機構２１３ｄ等の回転運動に係る要部を支持することになる。また、筐体２１３ｅが、奥側に、回転軸に沿って延出する固定部２１３ｈを有しており、当該固定部２１３ｈが支持部材２２０に固定されて支持されている。このように、ステータ１２１３ａ及びロータ１２１３ｂを収容する筐体２１３ｅを固定部２１３ｈによって支持部材２２０に固定することによって、本実施形態に係る車輪モジュール１２００のような片持ち軸構造でも剛性を確保することができるようになる。また、両持ち軸構造に対して、片持ち軸構造とした場合には、例えば図７に示すように、車輪モジュール１２００の回転軸方向における片側のみでブラケット２２２を構成することが可能となる。このようにすることで、例えば、台車１００等のように荷台を有する装置に車輪モジュール１２００を用いる場合に、荷台の内側に全ての車輪モジュールが収まるように各車輪モジュールを配置することも可能である。
【００５７】
具体的には、固定部２１３ｈは、円筒状に形成されており、第１の筐体部材２１３ｅ−１における第１のベアリング２１７が取り付けられた奥側の端部から、回転軸に沿って奥側に延出するように設けられている。ここで、固定部２１３ｈは、第１の筐体部材２１３ｅ−１と一体形成されている。そして、固定部２１３ｈは、支持部材２２０のブラケット２２２における下側の端部に形成された貫通孔２２３に挿嵌されて、固定されている。そして、このように固定部２１３ｈがブラケット２２２の貫通孔２２３に嵌合した状態で、ブラケット２２２が、ボルト２２４によって、第１の筐体部材２１３ｅ−１の奥側の端部に固定されている。これにより、筐体２１３ｅ及び固定部２１３ｈが、支持部材２２０に固定されて支持されることになる。
【００５８】
このような構成では、筐体２１３ｅが、第１のベアリング２１７が配置された奥側の端部で支持されることになるため、例えば、台車１００が段差を乗り越える際や、石畳や砂利道等の凹凸のある面を走行する場合に、第２のベアリング２１８と比べて、第１のベアリング２１７により大きな負荷がかかることになる。そこで、本実施形態では、第１のベアリング２１７は、第２のベアリング２１８と比べて大きい径を有するものとしている。これにより、片持ち軸構造における支点部分の剛性を高めることが可能になる。加えて、このように支持部材２２０に近い第１のベアリング２１７を大径とすることで、第１のベアリング２１７の内径側から回転軸となる回転シャフト１２１３ｃをブレーキ部２３０まで延伸させることが可能となる。また、駆動部１２１３やブレーキ部２３０、図示しない制御機構等を接続する各種ケーブルを引き出しやすくする効果も得られる。
【００５９】
なお、固定部２１３ｈを含む筐体２１３ｅの材料としては、車輪モジュール１２００に加えられる加重の大きさに応じて適切な材料が用いられる。また、固定部２１３ｈは、筐体２１３ｅの材料に応じて、固定部２１３ｈに要求される強度を実現することが可能な太さ及び長さに形成される。ここで、例えば、固定部２１３ｈを含む筐体２１３ｅは、アルミニウムを材料として、ダイキャストによって作製される。または、固定部２１３ｈを含む筐体２１３ｅは、より高い強度が要求される場合には、例えば、鉄やチタン等によって作製される。または、固定部２１３ｈを含む筐体２１３ｅは、炭素繊維カーボン樹脂によって作製した場合、軽量化に有利である。
【００６０】
そして、固定部２１３ｈは、中心軸に沿って貫通孔を有するように形成されている。ここで、固定部２１３ｈが有する貫通孔は、第１の筐体部材２１３ｅ−１の貫通孔と連続するように形成されており、回転シャフト１２１３ｃにおける奥側の端部が、各貫通孔を通るように配置されている。これにより、回転シャフト１２１３ｃにおける奥側の端部は、第１の筐体部材２１３ｅ−１の貫通孔及び固定部２１３ｈの貫通孔を通って、支持部材２２０のブラケット２２２に形成された貫通孔２２３から奥側に延出するように配置される。そして、ブラケット２２２の貫通孔２２３から延出した回転シャフト１２１３ｃの奥側の端部は、ブレーキ部２３０の内側に挿入された状態で配置される。
【００６１】
上述したように、第２の実施形態では、ステータ１２１３ａ及びロータ１２１３ｂを収容する筐体２１３ｅが、第１の筐体部材２１３ｅ−１と、第２の筐体部材２１３ｅ−２と、第３の筐体部材２１３ｅ−３とを有し、それぞれがネジ等により一体的に固定されている。また、筐体２１３ｅは、回転軸の軸方向における一方の側に、回転軸に沿って延出する固定部２１３ｈを有しており、当該固定部２１３ｈが支持部材２２０に固定されて支持されている。このような構成によれば、ステータ１２１３ａ及びロータ１２１３ｂを収容する筐体２１３ｅが、固定部２１３ｈを介して支持部材２２０に固定される。これにより、片持ち軸構造でも剛性を確保することができる。
【００６２】
また、第２の実施形態では、筐体２１３ｅは、回転軸の軸方向における一方の端部に取り付けられた第１のベアリング２１７及び他方の端部に取り付けられた第２のベアリング２１８を介して、ホイール２１２を回転自在に支持しており、第１のベアリング２１７は、第２のベアリング２１８と比べて大きい径を有する。これにより、片持ち軸構造における支点部分の剛性を高めることができる。
【００６３】
また、第２の実施形態では、ホイール２１２が、回転軸の軸方向における一方の側に開口部を有し、他方の側に底部を有する有底円筒状に形成されており、第１のベアリング２１７は、シールベアリングであり、ホイール２１２の開口部に取り付けられて、ホイール２１２と筐体２１３ｅとの間の空間を密閉している。これにより、１つのシールベアリングでホイール２１２内の防水を実現することができ、回転ロスを低減することができる。
【００６４】
さらに、第２の実施形態では、アウターロータ型のモータを用いることによって、インナーロータ型のモータを用いる場合と比べて、ロータの径を大きくすることができるため、トルクを得やすい。また、第２の実施形態では、アウターロータ型のモータを用いることによって、インナーロータ型のモータを用いる場合と比べて、モータの容積が同じであれば、電流を削減することが可能である。
【００６５】
なお、本実施形態において、ロータ１２１３ｂの内部に複数の直線状の磁石が周方向に並べて埋め込まれた埋込磁石型（ＩＰＭ：Interior  Permanent  Magnet）モータの構成を有するようにすれば、車輪モジュール２００として必要なトルクが得やすくなり、また、通電時に繰り返し生じる吸引反発力によって磁石が剥がれ落ちるおそれを軽減することができ、磁石をロータ１２１３ｂで確実に保持することができる。
【００６６】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、車輪モジュールが、アウターロータ型のモータを備え、かつ、モータの回転力を歯車機構を介さずに直接ホイールに伝達する、いわゆるダイレクトドライブの構成を備える場合の例である。
【００６７】
図８は、第３の実施形態に係る車輪モジュール２２００の構成を示す分解斜視図である。また、図９は、第３の実施形態に係る車輪モジュール２２００の回転軸に沿った断面図である。例えば、図８及び９に示すように、車輪モジュール２２００では、回転軸の軸方向に沿って、車輪部２２１０の奥側に支持部材２２０が配置され、支持部材２２０の奥側にブレーキ部２３０が配置されている。
【００６８】
車輪部２２１０は、タイヤ２１１と、ホイール２１２と、駆動部２２１３とを有する。なお、本実施形態に係る車輪部１２１０は、第１の実施形態で説明した車輪部２１０と比べて、駆動部２２１３の構成が異なっている。
【００６９】
駆動部２２１３は、ホイール２１２の内側に配置されており、図示していない電源から供給される駆動電流によって駆動されて、回転軸を中心にホイール２１２を回転させる。具体的には、駆動部２２１３は、ステータ２２１３ａと、ロータ２２１３ｂと、回転シャフト２２１３ｃと、保持部材２２１３ｅとを有する。なお、本実施形態に係る駆動部２２１３は、第１の実施形態で説明した駆動部２１３と比べて、ステータ２２１３ａ、ロータ２２１３ｂ、及び回転シャフト２２１３ｃの構成が異なっており、かつ、筐体２１３ｅの代わりに保持部材２２１３ｅを有する点が異なっている。
【００７０】
ステータ２２１３ａとロータ２２１３ｂとはアウターロータ型のモータを構成しており、図示していない電源から供給される駆動電流によって、回転軸を中心にロータ２２１３ｂが回転する。ロータ２２１３ｂの回転によって発生した回転力は、後述する回転シャフト２２１３ｃを介してホイール２１２に直接伝達される。
【００７１】
ステータ２２１３ａは、図示していない電源から供給される駆動電流によって、回転軸を中心にロータ２２１３ｂを回転させる。具体的には、ステータ２２１３ａは、中空の円筒状に形成されたステータ基部２２１３ａ−１と、ステータ基部２２１３ａ−１の外周面に固定されたステータコア２２１３ａ−２とを有している。ステータコア２２１３ａ−２は、ステータ基部２２１３ａ−１の外周面に沿って周方向に並べて配置された複数の突極を有しており、各突極にコイルが巻回されている。
【００７２】
ロータ２２１３ｂは、ステータ２２１３ａの外側に配置されており、ステータ２２１３ａに対して回転軸を中心に回転することで、ホイール２１２を回転させる。具体的には、ロータ２２１３ｂは、第２のホイール部材２１２ｂの内周面に沿って周方向に並べて配置された複数の磁石を有しており、各磁石が、ステータ２２１３ａの各コイルと対向するように配置されている。すなわち、本実施形態では、第２のホイール部材２１２ｂがロータフレームを兼ねた構成となっている。これにより、ロータ２２１３ｂは、ステータ２２１３ａのコイルに駆動電流が流れた際にコイルに発生する電磁力によって、回転軸を中心に回転する。
【００７３】
回転シャフト２２１３ｃは、軸心が回転軸と一致するように配置され、手前側の端部が第２のホイール部材２１２ｂに固定されている。また、回転シャフト２２１３ｃは、ステータ２２１３ａに取り付けられた第２のベアリング（第３のベアリング２１３ｆ、第４のベアリング２１３ｇ）を介して、ステータ２２１３ａによって回転自在に支持されている。具体的には、回転シャフト２２１３ｃは、ステータ２２１３ａの内周面の奥側に取り付けられた第３のベアリング２１３ｆと、ステータ２２１３ａの内周面の手前側に取り付けられた第４のベアリング２１３ｇとを介して、ステータ２２１３ａによって回転自在に支持されている。これにより、回転シャフト２２１３ｃは、ロータ２２１３ｂの回転に応じて、回転軸を中心に回転し、ロータ２２１３ｂの回転によって発生した回転力が、歯車機構を介さずに、ホイール２１２に直接伝達されることになる。
【００７４】
保持部材２２１３ｅは、ホイール２１２の内側に配置され、ステータ２２１３ａを保持している。具体的には、保持部材２２１３ｅは、ステータ２２１３ａの奥側に配置されており、手前側の端部がステータ２２１３ａのステータ基部２２１３ａ−１に一体的に固定されている。
【００７５】
そして、保持部材２２１３ｅは、当該保持部材２２１３ｅの奥側の端部に取り付けられた第１のベアリング２１７を介して、ホイール２１２（第１のホイール部材２１２ａ）の奥側の端部を回転自在に支持している。また、保持部材２２１３ｅは、ステータ２２１３ａを保持することで、ステータ２２１３ａに取り付けられた第３のベアリング２１３ｆ及び第４のベアリング２１３ｇを介して、回転シャフト２２１３ｃを回転自在に支持している。これにより、保持部材２２１３ｅは、回転シャフト２２１３ｃに固定されたホイール２１２（第２のホイール部材２１２ｂ）の手前側の端部を回転自在に支持している。
【００７６】
ここで、本実施形態では、第１のベアリング２１７は、ステータ２２１３ａに取り付けられた第３のベアリング２１３ｆ及び第４のベアリング２１３ｇと比べて大きい径を有する。また、第１のベアリング２１７は、シールベアリングであり、ホイール２１２の開口部に取り付けられている。前述したように、ホイール２１２は、回転軸の軸方向における一方の側に開口部を有し、他方の側に底部を有する有底円筒状に形成されており、開口部を除いた部分が密閉された状態となっている。そのため、ホイール２１２の開口部にシールベアリングである第１のベアリング２１７を取り付けることによって、ホイール２１２の内側の空間を密閉することができる。
【００７７】
また、保持部材２２１３ｅには、回転軸が通る位置に貫通孔が形成されており、回転シャフト２２１３ｃにおける奥側の端部が、保持部材２２１３ｅの貫通孔を通って、支持部材２２０を介してブレーキ部２３０に達する位置まで延出している。また、回転シャフト２２１３ｃにおける手前側の端部が、第２のホイール部材２１２ｂに達する位置まで延出して、第２のホイール部材２１２ｂに固定されている。これにより、前述したように、ロータ２２１３ｂの回転によって発生した回転力が、回転シャフト２２１３ｃを介してホイール２１２に直接伝達されることになる。この結果、ロータ２２１３ｂの回転に応じて、回転軸を中心にホイール２１２が回転することになる。
【００７８】
そして、このような構成のもと、本実施形態では、上述したように保持部材２２１３ｅは、ステータ２２１３ａのステータ基部２２１３ａ−１に一体的に固定されている。これにより、保持部材２２１３ｅは、ステータ２２１３ａ、ロータ２２１３ｂ、回転シャフト２２１３ｃ等の回転運動に係る要部を支持することになる。また、保持部材２２１３ｅは、奥側に、回転軸に沿って延出する固定部２１３ｈを有しており、当該固定部２１３ｈが支持部材２２０に固定されて支持されている。このように、ステータ２２１３ａを保持する保持部材２２１３ｅを固定部２１３ｈによって支持部材２２０に固定することによって、本実施形態に係る車輪モジュール２２００のような片持ち軸構造でも剛性を確保することができるようになる。また、両持ち軸構造に対して、片持ち軸構造とした場合には、例えば図９に示すように、車輪モジュール２２００の回転軸方向における片側のみでブラケット２２２を構成することが可能となる。このようにすることで、例えば、台車１００等のように荷台を有する装置に車輪モジュール２２００を用いる場合に、荷台の内側に全ての車輪モジュールが収まるように各車輪モジュールを配置することも可能である。
【００７９】
具体的には、固定部２１３ｈは、円筒状に形成されており、保持部材２２１３ｅにおける第１のベアリング２１７が取り付けられた奥側の端部から、回転軸に沿って奥側に延出するように設けられている。ここで、固定部２１３ｈは、保持部材２２１３ｅと一体形成されている。そして、固定部２１３ｈは、支持部材２２０のブラケット２２２における下側の端部に形成された貫通孔２２３に挿嵌されて、固定されている。そして、このように固定部２１３ｈがブラケット２２２の貫通孔２２３に嵌合した状態で、ブラケット２２２が、ボルト２２４によって、保持部材２２１３ｅの奥側の端部に固定されている。これにより、保持部材２２１３ｅ及び固定部２１３ｈが、支持部材２２０に固定されて支持されることになる。
【００８０】
このような構成では、保持部材２２１３ｅが、第１のベアリング２１７が配置された奥側の端部で支持されることになるため、例えば、台車１００が段差を乗り越える際や、石畳や砂利道等の凹凸のある面を走行する場合に、第２のベアリング２１８と比べて、第１のベアリング２１７により大きな負荷がかかることになる。そこで、本実施形態では、第１のベアリング２１７は、第３のベアリング２１３ｆ及び第４のベアリング２１３ｇと比べて大きい径を有するものとしている。これにより、片持ち軸構造における支点部分の剛性を高めることが可能になる。加えて、このように支持部材２２０に近い第１のベアリング２１７を大径とすることで、第１のベアリング２１７の内径側から回転軸となる回転シャフト２２１３ｃをブレーキ部２３０まで延伸させることが可能となる。また、駆動部２１３やブレーキ部２３０、図示しない制御機構等を接続する各種ケーブルを引き出しやすくする効果も得られる。
【００８１】
なお、固定部２１３ｈを含む保持部材２２１３ｅの材料としては、車輪モジュール２２００に加えられる加重の大きさに応じて適切な材料が用いられる。また、固定部２１３ｈは、保持部材２２１３ｅの材料に応じて、固定部２１３ｈに要求される強度を実現することが可能な太さ及び長さに形成される。ここで、例えば、固定部２１３ｈを含む保持部材２２１３ｅは、アルミニウムを材料として、ダイキャストによって作製される。または、固定部２１３ｈを含む保持部材２２１３ｅは、より高い強度が要求される場合には、例えば、鉄やチタン等によって作製される。または、固定部２１３ｈを含む保持部材２２１３ｅは、炭素繊維カーボン樹脂によって作製した場合、軽量化に有利である。
【００８２】
そして、固定部２１３ｈは、中心軸に沿って貫通孔を有するように形成されている。ここで、固定部２１３ｈが有する貫通孔は、保持部材２２１３ｅの貫通孔と連続するように形成されており、回転シャフト２２１３ｃにおける奥側の端部が、各貫通孔を通るように配置されている。これにより、回転シャフト２２１３ｃにおける奥側の端部は、保持部材２２１３ｅの貫通孔及び固定部２１３ｈの貫通孔を通って、支持部材２２０のブラケット２２２に形成された貫通孔２２３から奥側に延出するように配置される。そして、ブラケット２２２の貫通孔２２３から延出した回転シャフト２２１３ｃの奥側の端部は、ブレーキ部２３０の内側に挿入された状態で配置される。
【００８３】
上述したように、第３の実施形態では、ステータ２２１３ａを保持する保持部材２２１３ｅが、ステータ２２１３ａのステータ基部２２１３ａ−１に一体的に固定されている。また、保持部材２２１３ｅは、回転軸の軸方向における一方の側に、回転軸に沿って延出する固定部２１３ｈを有しており、当該固定部２１３ｈが支持部材２２０に固定されて支持されている。このような構成によれば、ステータ２２１３ａを保持する保持部材２２１３ｅが、固定部２１３ｈを介して支持部材２２０に固定される。これにより、片持ち軸構造でも剛性を確保することができる。
【００８４】
また、第３の実施形態では、保持部材２２１３ｅは、回転軸の軸方向における一方の端部に取り付けられた第１のベアリング２１７、及び、ステータ２２１３ａに取り付けられた第３のベアリング２１３ｆ及び第４のベアリング２１３ｇを介して、ホイール２１２を回転自在に支持しており、第１のベアリング２１７は、第３のベアリング２１３ｆ及び第４のベアリング２１３ｇと比べて大きい径を有する。これにより、片持ち軸構造における支点部分の剛性を高めることができる。
【００８５】
また、第３の実施形態では、ホイール２１２が、回転軸の軸方向における一方の側に開口部を有し、他方の側に底部を有する有底円筒状に形成されており、第１のベアリング２１７は、シールベアリングであり、ホイール２１２の開口部に取り付けられて、ホイール２１２の内側の空間を密閉している。これにより、１つのシールベアリングでホイール２１２内の防水を実現することができ、回転ロスを低減することができる。
【００８６】
さらに、第３の実施形態では、アウターロータ型のモータを用いることによって、インナーロータ型のモータを用いる場合と比べて、ロータ２２１３ｂの外径を大きくできるため、トルクを得やすい。また、第３の実施形態では、モータの回転力を歯車機構を介さずに直接ホイール２１２に伝達する、いわゆるダイレクトドライブの構成を備えるため、歯車機構を用いる場合と比べて、部品点数を少なくすることができ、組み立てが容易になる。また、第３の実施形態では、歯車機構を用いる場合と比べて、モータの回転速度が低くなり、また、減速機自体の騒音が無くなるため車輪モジュール２２００の動作音が静穏になる。また、第３の実施形態では、第２のホイール部材２１２ｂがロータフレームを兼ねた構成となっているため、ホイール２１２とロータフレームとを１つの部品で実現することができ、部品点数をさらに少なくすることができる。
【００８７】
なお、上述した実施形態では、車輪モジュール２００、１２００及び２２００が台車１００の車輪として用いられる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、上述した実施形態で説明した車輪モジュール２００、１２００及び２２００は、ベビーカーや車椅子、スクータ、ショッピングカート、ゴルフカート等の乗用又は運搬用の移動装置の車輪として用いることも可能である。また、例えば、車輪で移動する方式の各種のロボットで用いることも可能である。ここでいう各種のロボットは、例えば、屋内を清掃する清掃用のロボットや、ホテルや催し会場等で利用者を案内するロボット、病院等で患者の移動やカルテの運搬等を支援するロボット等、自立型あるいは操作型のロボット等である。
【００８８】
また、上述した実施形態では、４輪の台車に車輪モジュール（２００、１２００、２２００）が適用される場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、上述した実施形態で説明した車輪モジュールは、６輪やそれよりも多い数の車輪を有する台車にも同様に適用することが可能である。なお、例えば、６輪の台車に適用される場合には、車輪モジュールは、前輪と後輪の間に設けられる中央部の２つの車輪として用いられるのが好ましい。
【００８９】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１００  台車
２００  車輪モジュール
２１０  車輪部
２１１  タイヤ
２１２  ホイール
２１３  駆動部
２１３ａ  ステータ
２１３ｂ  ロータ
２１３ｃ  回転シャフト
２１３ｅ  筐体
２１７  第１のベアリング
２１８  第２のベアリング
２２０  支持部材
２３０  ブレーキ部
【図１】
2018052479.tif 000003
【図２】
2018052479.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018052479.tif 000008
【図７】
2018052479.tif 000009
【図８】
2018052479.tif 000010
【図９】
2018052479.tif 000011