(57)【要約】  車輪装置において、回転部及び中間部材は、タイヤと同軸に配置されている。第１弾性板は、タイヤと中間部材とを互いに連結している。第２弾性板は、回転部と中間部材とを互いに連結している。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いる。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いる。
2020213154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２０９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【発明の効果】
【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１の第１弾性板を示す斜視図である。
【図５】図１の第１弾性板がタイヤに固定されている状態を示す斜視図である。
【図６】図１の第２弾性板を示す斜視図である。
【図７】図１の第２弾性板が中間部材に固定されている状態を示す斜視図である。
【図８】図１の車輪装置をモデル化した車輪装置モデルを示す模式図である。
【図９】図１の車輪装置がレール上を移動する状態を示す正面図である。
【図１０】図９の車輪装置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】図９のタイヤとは異なる回転位置にあるときのタイヤがレールから衝撃力を受けたときの車輪装置の状態を示す正面図である。
【図１２】図１１の車輪装置をモデル化した車輪装置モデルを示す模式図である。
【図１３】この発明の実施の形態１による車輪装置の変形例を示す断面図である。
【図１４】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。
【図１５】図１４の車輪装置から電動機を取り外した状態を示す斜視図である。
【図１６】図１４の車輪装置を示す正面図である。
【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図１８】図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図１９】図１５の第１弾性板を示す斜視図である。
【図２０】図１５の第２弾性板を示す斜視図である。
【図２１】この発明の実施の形態２による車輪装置の変形例を示す断面図である。
【図２２】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。
【図２３】図２２の車輪装置から電動機を取り外した状態を示す斜視図である。
【図２４】図２２の車輪装置を示す正面図である。
【図２５】図２４のＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿った断面図である。
【図２６】図２４のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿った断面図である。
【図２７】図２３の第１弾性板を示す斜視図である。
【図２８】この発明の実施の形態３による車輪装置の変形例を示す断面図である。
【図２９】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。
【図３０】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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【符号の説明】
【０１２０】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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