JP2012196990A - タイヤアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、組付工数が少なく、剛性の調整が容易なタイヤアセンブリを提供することを課題とする。
【解決手段】タイヤアセンブリ１は、ホイール２と、ホイール２の径方向外側に配置され、路面に接地するタイヤ３と、ホイール２とタイヤ３との間に介装され、ホイール２に当接する内端部４００、タイヤ３に当接する外端部４０１、内端部４００と外端部４０１とを弾性変形可能に連結する連結部４０２、内端部４００と外端部４０１との間に区画され連結部４０２に車幅方向に対向する開口部４０３、を有する複数のばね部４０が周方向に並べられて成るサスペンション部４と、を備える。複数のばね部４０は、車幅方向一方から見て、周方向に沿って開口部４０３と連結部４０２とが交互に並ぶように、配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、自動車、台車、ストレッチャー、カート、ロボットなどに用いられ、サスペンション機能を有するタイヤアセンブリに関する。

空気を入れて使用する空気タイヤに対して、空気不要の非空気タイヤは、空気圧を適正圧に設定する必要がない。また、非空気タイヤは、設定した空気圧を維持する必要がない。また、非空気タイヤは、パンクが発生しない。一方、非空気タイヤは、空気タイヤと比較して、剛性が高い。このため、非空気タイヤは、路面からの振動などを吸収しにくい。そこで、空気タイヤと同等の性能を備えるべく、サスペンション機能を有する、非空気タイヤを用いたタイヤアセンブリの開発が進んでいる。

例えば、特許文献１には、ハブ部とタイヤ部と連結部とを備える台車用の車輪が開示されている。車輪の回転中心から径方向外側に向かって、ハブ部と連結部とタイヤ部とは、この順番で、同心円状に配置されている。連結部は、径方向内側のハブ部側規制部材と、径方向外側のタイヤ部側規制部材と、多数のコイルばねと、を備えている。特許文献１の［図４］に記載されているように、多数のコイルばねは、ハブ部側規制部材の外周面と、タイヤ部側規制部材の内周面と、の間に配置されている。多数のコイルばねは、車輪の回転中心から、放射状に延在している。特許文献１の車輪によると、多数のコイルばねにより、サスペンション機能が確保されている。

特許文献２には、取り付け体とリング状体と連結部材とを備える非空気タイヤが開示されている。タイヤの回転中心から径方向外側に向かって、取り付け体と連結部材とリング状体とは、この順番で、同心円状に配置されている。リング状体は、複数の分割体からなる。連結部材は、多数の弧状の板ばねを備えている。板ばねは周方向にＣ字状に湾曲している。板ばねの径方向内端は、取り付け体に揺動可能に取り付けられている。板ばねの径方向外端は、分割体に揺動可能に取り付けられている。車幅方向一方から見て、多数の弧状の板ばねは渦巻状に配置されている。一つの渦巻を構成する板ばね群を一層と数える場合、径方向外側から見て、板ばね群は、車幅方向に沿って、二層並んでいる。二層の板ばね群の渦巻方向は、互いに反対方向である。特許文献２のタイヤによると、多数の板ばねにより、サスペンション機能が確保されている。

特許文献３には、タイヤ本体に埋設された多数の板ばねを有するタイヤが開示されている。多数の板ばねは、周方向に並んで配置されている。板ばねは、径方向内側（リム側）に向かって開口する、Ｃ字状を呈している。言い換えると、板ばねは、リムに伏設されている。特許文献３のタイヤによると、多数の板ばねにより、サスペンション機能が確保されている。

特開２０１０−１７３５２４号公報 特開２０１０−１３２２５９号公報 特表２００８−５４２０８６号公報

特許文献１の車輪の場合、ハブ部とタイヤ部との間でトルクの伝達を行う場合、多数のコイルばねが、車幅方向一方から見て、放射状から渦巻状に変形しながら、トルクの伝達を行うことになる。このため、当該変形に消費される分、トルク伝達性が低くなる。

また、コイルばねは、軸方向に圧縮される際、当該圧縮力により軸直方向に膨出するおそれがある。このため、特許文献１の車輪の場合、コイルばねが軸直方向に膨出するのを規制するために、ハブ部側規制部材、タイヤ部側規制部材が必要になる。このため、不可避的に部品点数が多くなる。また、多数のコイルばねを、一本ずつ、ハブ部側規制部材とタイヤ部側規制部材との間に配置する必要がある。このため、組付工数が多くなる。

これに対して、特許文献２のタイヤの場合、二層の板ばね群の渦巻方向は互いに反対方向である。このため、タイヤ正転時には一方の層の板ばね群が、タイヤ逆転時には他方の層の板ばね群が、トルクの伝達を行うことになる。このため、特許文献１の車輪と比較して、トルク伝達性が高くなる。

しかしながら、特許文献２のタイヤの場合、タイヤが回転する際、径方向内側の取り付け体と、径方向外側の分割体と、が相対的に、周方向にずれしてしまう。このため、板ばねの径方向内端と径方向外端との相対位置が周方向にずれてしまう。したがって、板ばねの径方向内端および径方向外端を、周方向に揺動可能に支持する構造が必要になる。よって、不可避的に部品点数が多くなる。また、多数の板ばねを、一本ずつ、取り付け体と分割体との間に揺動可能に取り付ける必要がある。また、任意の層において、弧状の板ばねの取り付け方向を、全て揃える必要がある。このため、組付工数が多くなる。

この点、特許文献３のタイヤの場合、特許文献１、２の車輪、タイヤと比較して、部品点数が少なくなる。また、組付工数が少なくなる。しかしながら、特許文献３のタイヤの場合、板ばねが、径方向内側のリムに、伏設されている。このため、板ばねの開口部の開口幅が固定されている。したがって、板ばねが弾性変形する際、開口幅は不変である。よって、板ばねの剛性の調整幅が狭くなる。

本発明のタイヤアセンブリは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、部品点数が少なく、組付工数が少なく、剛性の調整が容易なタイヤアセンブリを提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明のタイヤアセンブリは、ホイールと、該ホイールの径方向外側に配置され、路面に接地するタイヤと、該ホイールと該タイヤとの間に介装され、該ホイールに当接する内端部、該タイヤに当接する外端部、該内端部と該外端部とを弾性変形可能に連結する連結部、該内端部と該外端部との間に区画され該連結部に車幅方向に対向する開口部、を有する複数のばね部が周方向に並べられて成るサスペンション部と、を備え、複数の該ばね部は、車幅方向一方から見て、周方向に沿って該開口部と該連結部とが交互に並ぶように、配置されることを特徴とする。

特許文献１の車輪の場合、コイルばねの軸直方向への膨出を規制する構造が必要になる。また、特許文献２のタイヤの場合、板ばねの径方向内端および径方向外端を周方向に揺動可能に支持する構造が必要になる。

この点、本発明のタイヤアセンブリによると、このような構造は不要である。このため、部品点数が少なくなる。また、組付工数が少なくなる。また、本発明のタイヤアセンブリによると、連結部の周方向の剛性により、トルクを確実に伝達することができる。ただし、本発明のタイヤアセンブリは、トルク伝達が必要な駆動輪としてのみならず、トルク伝達不要な従動輪としても用いることができる。

また、特許文献２のタイヤの場合、板ばねが周方向に、弧状に湾曲している。言い換えると、周方向に開口している。このため、板ばねの開口幅が狭くなる方向にタイヤが回転する際、板ばねが弾性変形しやすい。したがって、トルク伝達性が低くなる。よって、タイヤの正逆両方向の回転に対応するために、渦巻方向の異なる二層の板ばね群を配置する必要がある。

この点、本発明のタイヤアセンブリによると、ばね部が車幅方向に開口している。このため、連結部の周方向の剛性により、トルクを確実に伝達することができる。したがって、特許文献２のタイヤと比較して、トルク伝達性が高くなる。

また、特許文献３のタイヤの場合、板ばねが径方向内側に開口している。また、板ばねはリムに伏設されているため、開口部の開口幅が固定されている。

この点、本発明のタイヤアセンブリによると、ばね部が車幅方向に開口している。このため、ばね部の弾性変形に伴い、開口部の開口幅が自由に変化する。したがって、ばね部、延いてはタイヤアセンブリの剛性の調整幅が広くなる。

また、ばね部のうち、剛性が高いのは連結部側である。一方、剛性が低いのは開口部側である。この点、本発明のタイヤアセンブリによると、複数のばね部が、車幅方向一方から見て周方向に沿って開口部と連結部とが交互に並ぶように、配置されている。このため、車幅方向一方から見て周方向に沿って開口部あるいは連結部が連なる場合と比較して、車幅方向に亘って剛性のばらつきが小さくなる。

また、本発明のタイヤアセンブリによると、ばね部で、径方向内側の部材（例えば、特許文献２のタイヤの取り付け体）と、径方向外側の部材（例えば、特許文献２のタイヤの分割体）と、を繋ぐ必要がない。このため、組付工数が少なくなる。また、組付作業が簡単になる。また、ばね部とタイヤとの間に、ばね部を受けるための部材を配置する必要がない。このため、部品点数が少なくなる。

また、本発明のタイヤアセンブリによると、ばね部が直接タイヤに当接している。このため、タイヤに局所的に大きな荷重が入力された場合、荷重入力部に対応するばね部（単一でも複数でもよい）が主に弾性変形する。つまり、サスペンション部は、ばね部単位で弾性変形する。このように、本発明のタイヤアセンブリによると、局所的に入力された荷重の影響が、タイヤアセンブリ全体に発現しにくい。このため、タイヤアセンブリが全体的に振動しにくい。したがって、本発明のタイヤアセンブリによると、乗り心地が良くなる。

（１−１）好ましくは、上記（１）の構成において、複数の前記ばね部は、全て同一物である構成とする方がよい。本構成によると、複数のばね部を共通化することができる。このため、タイヤアセンブリに用いる部品の種類を削減することができる。

（１−２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記タイヤはゴム製であり、前記ばね部は金属製であり、該ばね部は該タイヤに架橋接着されている構成とする方がよい。

本構成によると、タイヤアセンブリを製造する際、タイヤ用成形型のキャビティ内にばね部を配置した状態で、タイヤの成形が行われる。このため、タイヤの成形と同時に、タイヤとばね部とを接合することができる。

（１−３）好ましくは、上記（１）の構成において、前記タイヤは前記ばね部と同数のタイヤ片から成り、該タイヤおよび前記サスペンション部は、該タイヤ片と該ばね部とが組み付けられた複数の分割片が、周方向に連なって形成される構成とする方がよい。本構成によると、複数の分割片を繋げることにより、タイヤおよびサスペンション部を製造することができる。

（１−４）好ましくは、上記（１）の構成において、前記タイヤは、気体が充填されていない非気体タイヤである構成とする方がよい。本構成によると、気体（空気、窒素など）を入れて使用する気体タイヤに対して、気体圧を適正圧に設定する必要がない。また、設定した気体圧を維持する必要がない。また、パンクが発生しない。また、複数のばね部により、タイヤアセンブリの振動吸収性を自在に調整することができる。すなわち、気体タイヤのように非気体タイヤ全体の剛性のばらつきを小さくすることができる一方、意図的に、車幅方向あるいは周方向の剛性に、部分的な高低を設定することができる。なお、上記（１）の構成におけるタイヤには、非気体タイヤおよび気体タイヤが含まれる。

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記ばね部の前記外端部は、前記連結部に連なる固定縁と、前記開口部に隣接する自由縁と、を有し、該固定縁の方が、該自由縁よりも、周方向長さが長く、車幅方向一方から見て、周方向に隣り合う一対の該ばね部の該固定縁同士は、周方向に部分的に重複する構成とする方がよい。

本構成によると、タイヤアセンブリが回転する場合、タイヤを介して、路面に、周方向に隣り合う複数のばね部が接触しやすい。このため、周方向の剛性のばらつきが小さくなる。

また、ばね部のうち、剛性が高いのは連結部側つまり固定縁側である。一方、剛性が低いのは開口部側つまり自由縁側である。この点、本構成によると、車幅方向両側において、固定縁が周方向に延在する区間が長くなる。このため、車幅方向両側の剛性が高くなる。したがって、例えば旋回時などに、タイヤの中心に対して、ホイールの中心が、下方あるいは上方に動くのを抑制することができる。つまり、ローリングが発生するのを抑制することができる。また、本構成によると、ホイール一つあたりのばね部の配置数を増やすことができる。このため、剛性の調整幅が広くなる。

（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記ばね部の前記内端部と前記外端部との間には、径方向に弾性変形可能な緩衝部材が介装される構成とする方がよい。本構成によると、大きな荷重が入力された場合、内端部と外端部とが弾性限度を超えて近接するのを抑制することができる。このため、ばね部に永久歪みが残留しにくい。

（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記外端部および前記タイヤのうち、一方は被係合部を、他方は該被係合部に係合する係合部を、有する構成とする方がよい。

本構成によると、タイヤとばね部とが相対的に空転するのを抑制することができる。このため、トルク伝達性が高くなる。また、サスペンション部からタイヤが脱落するのを抑制することができる。

（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記連結部の方が、前記内端部および前記外端部よりも、周方向長さが長い構成とする方がよい。荷重が入力される際、連結部には応力が集中しやすい。この点、本構成によると、内端部および外端部よりも、連結部の方が、周方向長さが長い。このため、応力集中部である連結部を強化することができる。また、連結部の周方向の剛性を高くすることができる。したがって、トルク伝達性が高くなる。

本発明によると、部品点数が少なく、組付工数が少なく、剛性の調整が容易なタイヤアセンブリを提供することができる。

第一実施形態のタイヤアセンブリが配置された移動支援ロボットの左側面図である。 同タイヤアセンブリの左側面図である。 同タイヤアセンブリの斜視図である。 図２のＩＶ−ＩＶ方向断面図である。 （ａ）は、同タイヤアセンブリのサスペンション部の周方向展開図である。（ｂ）は、（ａ）の中心角θ＝９０°〜１８０°区間の拡大図である。 図２の区間ＶＩ−ＶＩの透過拡大図である。 同タイヤアセンブリのサスペンション部の一部の周方向展開図である。 第二実施形態のタイヤアセンブリのサスペンション部の一部の周方向展開図である。 第三実施形態のタイヤアセンブリの左側面図である。 同タイヤアセンブリの分割片の斜視図である。 第四実施形態のタイヤアセンブリの透過左側面図である。 同タイヤアセンブリのばね部連結体の展開図である。

以下、本発明のタイヤアセンブリの実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
［タイヤアセンブリの構成］
まず、本実施形態のタイヤアセンブリの構成について説明する。なお、以降の図においては、移動支援ロボットの進行方向、後方から前方を見た場合を基準に、方位を定義する。図１に、本実施形態のタイヤアセンブリが配置された移動支援ロボットの左側面図を示す。図１に示すように、移動支援ロボット９は、ベース９０と、左右一対のステップ９１と、ハンドル９２と、左右一対のタイヤアセンブリ１と、を備えている。

搭乗者Ｍは、左右一対のステップ９１の上に立った状態で、ハンドル９２を把持している。左右一対のタイヤアセンブリ１は、ベース９０に配置されている。搭乗者Ｍの体重移動により、モータ（図略）は駆動される。モータの回転軸は、左右一対のタイヤアセンブリ１の車軸（図略）に連結されている。このため、搭乗者Ｍの体重移動により、左右一対のタイヤアセンブリ１のタイヤは、各々、正方向あるいは逆方向に回転する。すなわち、移動支援ロボット９は、搭乗者Ｍの体重移動により、前進、後進、左旋回、右旋回可能である。

図２に、本実施形態のタイヤアセンブリの左側面図を示す。図３に、同タイヤアセンブリの斜視図を示す。図４に、図２のＩＶ−ＩＶ方向断面図を示す。

なお、以降の図に示すのは、図１の移動支援ロボット９の左右一対のタイヤアセンブリ１のうち、左方のタイヤアセンブリ１である。左右両方のタイヤアセンブリ１の構成、動きは同様である。

図２〜図４に示すように、タイヤアセンブリ１は、ホイール２と、タイヤ３と、サスペンション部４と、を備えている。ホイール２は、アルミニウム合金製であって、右方（車幅方向内側）に開口する有底円筒状（詳しくは有底２４面体筒状）を呈している。ホイール２には、車軸が連結されている。ホイール２の外周面は、２４個の平板部２０が周方向に連なって形成されている。平板部２０には、左右一対の取付孔２０ａが穿設されている。取付孔２０ａは、径方向に延在している。周方向に隣り合う任意の一対の平板部２０のうち、一方の平板部２０には、左端位置と中央位置に、一対の取付孔２０ａが配置されている。他方の平板部２０には、右端位置と中央位置に、一対の取付孔２０ａが配置されている。取付孔２０ａの内周面には、ねじ部（図略）が形成されている。

タイヤ３は、ホイール２の径方向外側に配置されている。タイヤ３は、中実のゴム製である。すなわち、タイヤ３は、空気や窒素などの気体が充填されていない、非気体タイヤである。タイヤ３は、トレッド部３０と、左右一対のサイドウォール部３１と、を備えている。トレッド部３０は、短軸円筒状であって、路面Ｆに接地している。図４に示すように、トレッド部３０の内周面には、多数の係合部３００が突設されている。係合部３００の配置数は、後述する２４個のばね部４０の全ての被係合部４０１ｃの配置数と、同数である。左右一対のサイドウォール部３１は、各々、円環状であって、トレッド部３０の左右両縁から径方向内側に立設されている。

サスペンション部４は、ホイール２の外周面とタイヤ３の内周面との間に介装されている。サスペンション部４は、合計２４個のばね部４０を備えている。ばね部４０は、ステンレス鋼製であって、Ｃ字板状を呈している。ばね部４０は、内端部４００と、外端部４０１と、連結部４０２と、開口部４０３と、緩衝部材４０４と、を備えている。

内端部４００は、平板状を呈している。図３、図４に示すように、内端部４００は、固定縁４００ａと、自由縁４００ｂと、左右一対の取付孔４００ｃと、を備えている。固定縁４００ａは、後述する連結部４０２の径方向内縁に連なっている。自由縁４００ｂは、内端部４００の車幅方向先端に配置されている。左右一対の取付孔４００ｃは、固定縁４００ａと自由縁４００ｂとの間に配置されている。左右一対の取付孔４００ｃは、各々、円形状を呈している。

外端部４０１は、部分円弧板状を呈している。図３に示すように、左方または右方から見て、全ての外端部４０１は、周方向に略真円状に連なっている。外端部４０１は、固定縁４０１ａと、自由縁４０１ｂと、左右一対の被係合部４０１ｃと、を備えている。外端部４０１は、内端部４００の径方向外側に配置されている。外端部４０１と内端部４００とは、略平行に配置されている。固定縁４０１ａは、後述する連結部４０２の径方向外縁に連なっている。すなわち、外端部４０１は、固定縁４０１ａを介して、連結部４０２に片持ち梁状に支持されている。自由縁４０１ｂは、外端部４０１の車幅方向先端に配置されている。ここで、固定縁４０１ａの方が、自由縁４０１ｂよりも、周方向長さが長い。このため、外端部４０１は、固定縁４０１ａを下底、自由縁４０１ｂを上底とする、台形状を呈している。左右一対の被係合部４０１ｃは、固定縁４０１ａと自由縁４０１ｂとの間に配置されている。左右一対の被係合部４０１ｃは、各々、台形孔状を呈している。

連結部４０２は、車幅方向に膨らむ弧板状を呈している。連結部４０２は、径方向に延在している。連結部４０２は、内端部４００の固定縁４００ａと、外端部４０１の固定縁４０１ａと、の間を連結している。荷重が入力される際、連結部４０２は、弧の曲率が大きくなる方向に、つまり車幅方向に膨出する方向に、弾性変形可能である。

開口部４０３は、内端部４００の自由縁４００ｂと、外端部４０１の自由縁４０１ｂと、の間に区画されている。荷重が入力される際、連結部４０２の弾性変形に伴って、開口部４０３の開口幅（自由縁４００ｂと自由縁４０１ｂとの間の隙間幅）は小さくなる。

緩衝部材４０４は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）製であって、直方体ブロック状を呈している。緩衝部材４０４は、内端部４００と外端部４０１との間に介装されている。荷重が入力される際、開口部４０３の開口幅が小さくなるのに従って、緩衝部材４０４は径方向に収縮する。

図５（ａ）に、本実施形態のタイヤアセンブリのサスペンション部の周方向展開図を示す。図５（ｂ）に、図５（ａ）の中心角θ＝９０°〜１８０°区間の拡大図を示す。なお、図５（ａ）、図５（ｂ）の角度表示は、図２に示すように、最上位置を中心角θ＝０°として、上→前→下→後と回転する方向を、正方向としている。

図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、２４個のばね部４０は、中心角θ＝１５°ごとに配置されている。２４個のばね部４０は、車幅方向一方（左方（車幅方向外側）または右方（車幅方向内側））から見て、周方向に沿って、固定縁４０１ａ（つまり連結部４０２）と、自由縁４０１ｂ（つまり開口部４０３）と、が左右方向交互に配置されるように、連なっている。周方向に隣り合う一対のばね部４０間には、隙間Ｃが区画されている。

図４に示すように、ばね部４０の内端部４００の取付孔４００ｃと、ホイール２の平板部２０の取付孔２０ａと、は同軸上に配置されている。取付孔４００ｃ、２０ａには、径方向外側から内側に向かって、ボルト４００ｄが挿入されている。ボルト４００ｄの挿入端は、取付孔２０ａの内周面のねじ部に螺着されている。ボルト４００ｄにより、ばね部４０つまりサスペンション部４は、ホイール２に固定されている。

前述したように、周方向に隣り合う任意の一対の平板部２０のうち、一方の平板部２０には、左端位置と中央位置に一対の取付孔２０ａが配置されている。他方の平板部２０には、右端位置と中央位置に一対の取付孔２０ａが配置されている。

図４の上方に示すように、開口部４０３が左向きのばね部４０は、左端位置と中央位置に一対の取付孔２０ａが配置された平板部２０に、取り付けられている。図４の下方に示すように、開口部４０３が右向きのばね部４０は、右端位置と中央位置に一対の取付孔２０ａが配置された平板部２０に、取り付けられている。

ばね部４０の外端部４０１の被係合部４０１ｃには、タイヤ３のトレッド部３０の係合部３００が係合している。当該係合により、タイヤ３は、ばね部４０つまりサスペンション部４に固定されている。

図６に、図２の区間ＶＩ−ＶＩの透過拡大図を示す。なお、図６においては、透過部分を細線で示す。また、タイヤ３を断面で示す。また、説明の便宜上、緩衝部材４０４を省略して示す。図５（ｂ）、図６に示すように、左方または右方から見て、周方向に隣り合う一対のばね部４０の固定縁４０１ａ（つまり連結部４０２）同士は、重複代Ｌを介して、周方向に部分的に重複している。このため、左方または右方から見て、２４個の固定縁４０１ａは、周方向に円環状に連なっている。

［タイヤアセンブリを構成する各部材の機能］
次に、本実施形態のタイヤアセンブリ１を構成する各部材の機能について説明する。ホイール２は、車軸の駆動力をタイヤ３に伝達する、駆動力伝達部材としての機能を有している。また、ホイール２は、後述するサスペンション部４のばね部４０の内端部４００を固定する、内端部固定部材としての機能を有している。

タイヤ３は、車軸の駆動力を受け路面Ｆを転がる、転動体としての機能を有している。タイヤ３のトレッド部３０は、サスペンション部４のばね部４０の外端部４０１を固定する、外端部固定部としての機能を有している。タイヤ３の左右一対のサイドウォール部３１は、車幅方向にサスペンション部４からタイヤ３が脱落するのを抑制する、脱落抑制部としての機能を有している。また、左右一対のサイドウォール部３１は、外部からサスペンション部４を保護する、保護部としての機能を有している。また、左右一対のサイドウォール部３１は、外部からサスペンション部４内に異物（小石など）が入るのを抑制する、異物混入抑制部としての機能を有している。

サスペンション部４は、路面Ｆからの振動を吸収する、振動吸収部としての機能を有している。また、サスペンション部４は、タイヤ３の熱を放熱する、放熱部としての機能を有している。内端部４００は、ばね部４０をホイール２に固定する、径方向内側固定部としての機能を有している。外端部４０１は、ばね部４０をタイヤ３に固定する、径方向外側固定部としての機能を有している。連結部４０２は、弾性変形することにより路面Ｆからの振動を吸収する、弾性変形部としての機能を有している。また、連結部４０２は、ホイール２からタイヤ３にトルクを伝達する、トルク伝達部としての機能を有している。隙間Ｃは、周方向に隣り合う一対のばね部４０同士の干渉を抑制する、干渉抑制部としての機能を有している。ボルト４００ｄは、ばね部４０をホイール２に取り付ける、取付部材としての機能を有している。

［タイヤアセンブリの動き］
次に、本実施形態のタイヤアセンブリ１の動きについて説明する。図１に示す搭乗者Ｍがステップ９１上で体重を移動させると、モータが駆動し、車軸が回転する。このため、搭乗者Ｍの体重の移動方向に移動支援ロボット９が動くように、タイヤアセンブリ１は回転する。

図７に、本実施形態のタイヤアセンブリのサスペンション部の一部の周方向展開図を示す。説明の便宜上、ばね部４０の剛性の高低を三段階に分けて示す。図７に示すように、ばね部４０の外端部４０１は、高剛性部４０５Ｈ（密ハッチングで示す）と、中剛性部４０５Ｍ（中ハッチングで示す）と、低剛性部４０５Ｌ（粗ハッチングで示す）と、に区分されている。各部の面積は、低剛性部４０５Ｌ→中剛性部４０５Ｍ→高剛性部４０５Ｈの順に、大きくなっている。

タイヤアセンブリ１が回転すると、路面Ｆ（図１参照）との接地面ｆ１〜ｆ３（細線で示す）は、接地面ｆ１→接地面ｆ２→接地面ｆ３のように、順に移動する。最初の接地面ｆ１の径方向内側には、周方向に隣り合う二つのばね部４０が配置される。次の接地面ｆ２の径方向内側には、略単一のばね部４０が配置される。次の接地面ｆ３の径方向内側には、再び、周方向に隣り合う二つのばね部４０が配置される。

ここで、接地面ｆ１〜ｆ３を比較すると、単一の接地面ｆ１〜ｆ３における、高剛性部４０５Ｈ、中剛性部４０５Ｍ、低剛性部４０５Ｌの比率は、略一定である。このため、周方向に亘って径方向の剛性のばらつきが小さくなる。

また、周方向に隣り合う連結部４０２間には、重複代Ｌが設定されている。このため、単一の接地面ｆ１〜ｆ３の左右方向（車幅方向）両側に、高剛性部４０５Ｈが出現しやすい。したがって、図１に示す移動支援ロボット９が、例えば旋回する場合であっても、旋回方向外側のタイヤアセンブリ１のホイール２が、下方に沈み込みにくい。

また、単一の外端部４０１に占める、高剛性部４０５Ｈの割合が大きい。このため、車幅方向両側の剛性が高い。この点においても、旋回方向外側のタイヤアセンブリ１のホイール２が、下方に沈み込みにくい。

［作用効果］
次に、本実施形態のタイヤアセンブリ１の作用効果について説明する。本実施形態のタイヤアセンブリ１によると、図４に示すように、ばね部４０が車幅方向（左方または右方）に開口している。このため、連結部４０２の周方向の剛性により、ホイール２からタイヤ３に、トルクを確実に伝達することができる。したがって、トルク伝達性が高くなる。

また、図３にハッチングで示すように、連結部４０２の周方向断面４０２ａの形状は、周方向に長く車幅方向（左右方向）に短い長方形状を呈している。このため、連結部４０２の周方向の剛性が高い。したがって、この点においても、トルク伝達性が高くなる。

また、図４に示すように、ばね部４０が車幅方向に開口しているため、開口部４０３の開口幅が自由に変化する。したがって、ばね部４０延いてはタイヤアセンブリ１の剛性の調整幅が広くなる。

また、図４に示すように、ばね部４０は、直接タイヤ３のトレッド部３０に取り付けられている。すなわち、本実施形態のタイヤアセンブリ１によると、ばね部４０を受けるための部材を、ばね部４０とタイヤ３との間に介装する必要がない。このため、部品点数が少なくなる。また、組付工数が少なくなる。

また、ばね部４０のうち、剛性が高いのは連結部４０２側である。一方、剛性が低いのは開口部４０３側である。この点、本実施形態のタイヤアセンブリ１によると、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、２４個のばね部４０が、車幅方向一方から見て周方向に沿って自由縁４０１ｂ（つまり開口部４０３）と固定縁４０１ａ（つまり連結部４０２）とが交互に並ぶように、配置されている。このため、車幅方向一方から見て周方向に沿って開口部４０３あるいは連結部４０２が連なる場合と比較して、車幅方向に亘って剛性のばらつきが小さくなる。したがって、移動支援ロボット９の乗り心地が向上する。

また、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、２４個のばね部４０は、全て同一物である。このため、２４個のばね部４０を共通化することができる。したがって、タイヤアセンブリ１に用いる部品の種類を削減することができる。

また、図４に示すように、タイヤ３は中実である。すなわち、タイヤ３には、空気や窒素などの気体が充填されていない。このため、気体タイヤのように、気体圧を、設定、維持する必要がない。また、パンクが発生しない。また、２４個のばね部４０により、タイヤ３の剛性、延いてはタイヤアセンブリ１の振動吸収性を自在に調整することができる。すなわち、気体タイヤのようにタイヤ３全体の剛性のばらつきを小さくすることができる一方、意図的に、車幅方向あるいは周方向の剛性に、部分的な高低を設定することができる。

また、タイヤ３に気体が充填されていないため、タイヤ３の温度が上昇しにくい。また、タイヤ３はゴム製である。一方、ばね部４０は、全てステンレス鋼製である。このため、ばね部の方が、タイヤ３よりも、熱伝導率が高い。したがって、タイヤ３の温度が上昇しても、ばね部４０を介して放熱することができる。

また、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、ばね部４０の外端部４０１は、固定縁４０１ａと自由縁４０１ｂとを有している。ここで、固定縁４０１ａの方が、自由縁４０１ｂよりも、周方向長さが長い。また、車幅方向一方から見て、周方向に隣り合う一対のばね部４０の固定縁４０１ａ同士は、重複代Ｌを介して、周方向に部分的に重複している。このため、図７に示すように、タイヤアセンブリ１が回転する場合、接地面ｆ１〜ｆ３の径方向内側に、周方向に隣り合う一対のばね部４０が配置されやすい。したがって、周方向の剛性のばらつきが小さくなる。

また、図７に示すように、ばね部４０のうち、剛性が高いのは連結部４０２側つまり固定縁４０１ａ側である。一方、剛性が低いのは開口部４０３側つまり自由縁４０１ｂ側である。この点、本実施形態のタイヤアセンブリ１によると、車幅方向両側において、固定縁４０１ａが周方向に延在する区間が長くなる。このため、車幅方向両側の剛性が高くなる。したがって、ローリングが発生するのを抑制することができる。

また、図７に示すように、外端部４０１は、周方向外側から見て、連結部４０２側から開口部４０３側に向かって尖る、台形状を呈している。このため、単一の外端部４０１に占める、高剛性部４０５Ｈの割合は大きい。したがって、車幅方向両側の剛性が高い。この点においても、ローリングが発生するのを抑制することができる。また、図５（ａ）に示すように、ホイール２一つあたりのばね部４０の配置数を増やすことができる。このため、剛性の調整幅が広くなる。

また、図４に示すように、ばね部４０の内端部４００と外端部４０１との間には、径方向に弾性変形可能な緩衝部材４０４が介装されている。このため、大きな荷重が入力された場合、内端部４００と外端部４０１とが弾性限度を超えて近接するのを抑制することができる。したがって、ばね部４０に永久歪みが残留しにくい。また、内端部４００と外端部４０１とが衝突することによる異音の発生を抑制することができる。

また、図４に示すように、外端部４０１には、被係合部４０１ｃが配置されている。これに対して、タイヤ３のトレッド部３０の内周面には、係合部３００が配置されている。係合部３００は、径方向外側から、被係合部４０１ｃに係合している。このため、タイヤ３とばね部４０とが相対的に空転するのを抑制することができる。したがって、トルク伝達性が高くなる。また、サスペンション部４からタイヤ３が脱落するのを抑制することができる。

また、被係合部４０１ｃは、ばね部４０の弾性力により径方向外側に付勢されている。これに対して、係合部３００は、ゴム製のタイヤ３の弾性力により径方向内側に付勢されている。このため、係合部３００はしっかりと被係合部４０１ｃに係合している。

また、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、被係合部４０１ｃは、左縁（車幅方向一縁）、右縁（車幅方向他縁）、前縁（周方向一縁）、後縁（周方向他縁）を有する、四角形状を呈している。係合部３００も同様に四角形状を呈している。このため、移動支援ロボット９の運転時には、前縁または後縁を介して、トルクを伝達することができる。また、車幅方向から荷重が加わる時には、左縁または右縁により、タイヤ３の脱落を抑制することができる。また、外端部４０１に被係合部４０１ｃ（つまり肉抜き部）が配置されているため、外端部４０１延いてはタイヤアセンブリ１を軽量化することができる。

また、図３に示すように、荷重が入力される際、連結部４０２には応力が集中しやすい。この点、本実施形態のタイヤアセンブリ１によると、内端部４００および外端部４０１よりも、連結部４０２の方が、周方向長さが長い。このため、応力集中部である連結部４０２を強化することができる。

また、図５（ｂ）に示すように、周方向に隣り合うばね部４０の間には、隙間Ｃが設定されている。このため、周方向に隣り合うばね部４０同士が干渉しにくい。したがって、ばね部４０同士の干渉に起因する、異音や振動などが発生しにくい。

また、タイヤアセンブリ１にサスペンション部４が配置されているため、移動支援ロボット９の本体に、別途、サスペンション装置を配置する必要がない。このため、移動支援ロボット９を軽量化、小型化することができる。また、空いたスペースに他の装置を配置することができる。

また、図４の上方に示すように、開口部４０３が左向きのばね部４０は、左端位置と中央位置に一対の取付孔２０ａが配置された平板部２０に、取り付けられている。図４の下方に示すように、開口部４０３が右向きのばね部４０は、右端位置と中央位置に一対の取付孔２０ａが配置された平板部２０に、取り付けられている。このため、弾性変形時における、ばね部４０の安定性が高い。

また、図３に示すように、ばね部４０の内端部４００の内周面、およびホイール２の平板部２０の外周面は、共に平面状を呈している。このため、ばね部４０ががたつきにくい。

また、図４に示すように、ばね部４０の連結部４０２は、車幅方向に張り出す、弧状を呈している。このため、弾性変形に有効な、展開長（固定縁４００ａ〜固定縁４０１ａ間の長さ）を長く設定することができる。したがって、剛性を低下させやすい。

また、図３に示すように、左方または右方から見て、外端部４０１は、部分円弧板状を呈している。全ての外端部４０１は、周方向に略真円状に連なっている。このため、タイヤアセンブリ１が回転する際、周方向に隣り合う外端部４０１（具体的には、外端部４０１が径方向内側に配置されている、トレッド部３０の外周面）に接地面ｆ１〜ｆ３が引き継がれる際、路面Ｆからタイヤアセンブリ１に振動が入力されにくい。このため、さらに乗り心地がよくなる。

また、図４に示すように、ばね部４０つまりサスペンション部４は、ボルト４００ｄにより、ホイール２に固定されている。ボルト４００ｄの挿入端は、ホイール２の径方向内側に突出していない。このため、ホイール２の径方向内側に収容される部材（例えばモータなど）に、ボルト４００ｄが干渉するおそれが小さい。

＜第二実施形態＞
本実施形態のタイヤアセンブリと第一実施形態のタイヤアセンブリとの相違点は、ばね部の外端部の形状が異なる点である。また、緩衝部材が配置されていない点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。

図８に、本実施形態のタイヤアセンブリのサスペンション部の一部の周方向展開図を示す。なお、図５（ｂ）と対応する部位については、同じ符号で示す。また、連結部４０２を細線で示す。

図８に示すように、外端部４０１は長方形板状を呈している。外端部４０１の長辺は、左右方向に延在している。外端部４０１の短辺は、周方向に延在している。固定縁４０１ａと自由縁４０１ｂとの周方向長さは等しい。

外端部４０１には、被係合部が配置されていない。外端部４０１は、タイヤ（図略）に加硫接着されている。すなわち、タイヤアセンブリを製造する際、タイヤ用成形型のキャビティ内にばね部４０を配置した状態で、タイヤの成形が行われている。内端部４００と外端部４０１との間には、緩衝部材が配置されていない。

本実施形態のタイヤアセンブリと、第一実施形態のタイヤアセンブリとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のように、固定縁４０１ａと自由縁４０１ｂとの周方向長さを一致させてもよい。また、本実施形態のタイヤアセンブリによると、タイヤの成形と同時に、タイヤとばね部４０とを接合することができる。このため、組付工数が少なくなる。また、本実施形態のタイヤアセンブリによると、緩衝部材が配置されていない。このため、部品点数が少なくなる。また、組付工数が少なくなる。

＜第三実施形態＞
本実施形態のタイヤアセンブリと第一実施形態のタイヤアセンブリとの相違点は、タイヤおよびサスペンション部が、合計１２個の分割片から形成されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。

図９に、本実施形態のタイヤアセンブリの左側面図を示す。なお、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。図９に示すように、タイヤアセンブリ１のタイヤ３およびサスペンション部４は、１２個の分割片５が周方向に連なって形成されている。

図１０に、同タイヤアセンブリの分割片の斜視図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。図１０に示すように、分割片５は、タイヤ片５０とばね部４０とを備えている。タイヤ片５０は、ゴム製であって、部分円弧ブロック状を呈している。ばね部４０の外端部４０１は、タイヤ片５０の曲率半径内側の面に接着されている。ばね部４０の内端部４００は、取付孔４００ｃに挿通されるボルト４００ｄ（図９参照）により、ホイール２に固定されている。

本実施形態のタイヤアセンブリ１と、第一実施形態のタイヤアセンブリとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のように、複数の分割片５を連結することにより、タイヤアセンブリ１を製造してもよい。

＜第四実施形態＞
本実施形態のタイヤアセンブリと第一実施形態のタイヤアセンブリとの相違点は、全てのばね部が一体的に形成されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。図１１に、本実施形態のタイヤアセンブリの透過左側面図を示す。なお、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。図１２に、同タイヤアセンブリのばね部連結体の展開図を示す。なお、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。

図１１に示すように、ホイール２の外周面には、ステンレス鋼製のばね部連結体６が巻装されている。ばね部連結体６は、１２個のばね部４０が周方向に連なって形成されている。図１２に示すように、１２個のばね部４０の内端部４００は、帯状に一体に連なっている。連結部４０２および外端部４０１は、帯状の内端部４００の連結体から、左右方向に交互に突出している。

ばね部連結体６は、以下の手順で作製され、ホイール２の外周面に取り付けられる。まず、ステンレス鋼板から、図１２に示す展開体６０を、せん断加工により打ち抜く。次に、図１２に一点鎖線で示すように、内端部４００と連結部４０２との境界線、連結部４０２と外端部４０１との境界線を、谷折りにする。すなわち、内端部４００に対して、連結部４０２を径方向外側に立ち上がらせる。並びに、内端部４００に対して、外端部４０１を径方向外側に対向させる。それから、展開体６０をホイール２の外周面の形状（１２面体の環状）に沿うように、折り曲げる。最後に、展開体６０をホイール２の外周面に一巻きし、溶接する。このようにして、ばね部連結体６は作製され、ホイール２の外周面に取り付けられる。

本実施形態のタイヤアセンブリ１と、第一実施形態のタイヤアセンブリとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のように、複数のばね部４０を一体的に形成してもよい。こうすると、部品点数が少なくなる。また、組付工数が少なくなる。

＜その他＞
以上、本発明のタイヤアセンブリの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、上記実施形態においては、本発明のタイヤアセンブリを移動支援ロボット９に用いたが、他のロボット、自動車、自転車、三輪車、一輪車、台車、ストレッチャー、カート、無限軌道車（建設機械、農作業機など）など、タイヤのような転動体を有するあらゆる移動体に、用いることができる。

また、上記実施形態においては、本発明のタイヤアセンブリを移動支援ロボット９の駆動輪として用いたが、従動輪として用いてもよい。

また、ばね部４０の材質、形状、配置数、大きさなどは特に限定しない。また、ばね部４０の剛性の調整方法は特に限定しない。例えば、連結部４０２の断面形状、断面積、展開長、ばね部４０の材質、配置数などにより、ばね部４０の剛性を調整してもよい。

また、第一実施形態においては、図４に示すように、外端部４０１に孔状の被係合部４０１ｃを配置したが、有底凹部状の被係合部を配置してもよい。また、外端部４０１に係合部をタイヤに被係合部を配置してもよい。

また、タイヤ３として、空気や窒素が充填された気体タイヤを用いてもよい。こうすると、サスペンション部４に加えて、気体圧によりタイヤアセンブリ１の剛性を調整することができる。このため、タイヤアセンブリ１の剛性の調整幅が広くなる。

また、例えばインサート成形などにより、外端部４０１をタイヤ３に埋設してもよい。この場合、外端部４０１の内周面までタイヤ３のゴムで覆うことにより、いわゆる「アンカー効果」が作用し、ばね部４０とタイヤ３とをしっかりと接合することができる。

また、上記実施形態においては、緩衝部材４０４をＥＰＤＭ製としたが、緩衝部材４０４の材質は特に限定しない。例えば、ＮＲ（天然ゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、Ｕ（ウレタンゴム）、ＡＣＭ（アクリルゴム）、Ｑ（シリコーンゴム）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＢＲ（ポリブタジエンゴム）などのゴムを用いてもよい。好ましくは、環境温度８０℃以下でゴム弾性を確保できるゴムである方がよい。また、緩衝部材４０４の材質は、ゴムや樹脂の発泡体でもよい。

また、第一実施形態においては、図７に示すように、ばね部４０の剛性の高低を、車幅方向に三段階に分けて示したが、車幅方向における剛性の変化の状態は特に限定しない。段階的であっても、無段階的であってもよい。

また、第一実施形態においては、図４に示すように、ばね部４０ごとにブロック状の緩衝部材４０４を配置したが、全てのばね部４０の内端部４００と外端部４０１との間を通過する、全ばね部４０共用の円環状の緩衝部材４０４を配置してもよい。こうすると、部品点数が少なくなる。

また、図３に示すように、サイドウォール部３１の径方向内側への突出量を大きくしてもよい。こうすると、サスペンション部４に異物が入りにくい。また、タイヤ３の材質は特に限定しない。ゴムは勿論、金属、発泡体などであってもよい。また、タイヤ３には、ポリアミド、レーヨン、ポリエステル、スチールなどの材質の、補強部材を配置してもよい。

また、上記実施形態においては、図４に示すように、ボルト４００ｄによりばね部４０をホイール２に固定したが、ボルト４００ｄとナットとによりばね部４０をホイール２に固定してもよい。この際、取付孔２０ａの径方向内側の開口部に座繰り部を設け、当該座繰り部にナットを収容してもよい。こうすると、ナットがホイール２の径方向内側に突出しない。また、溶接、接着、リベット締結などにより、ばね部４０をホイール２に固定してもよい。

１：タイヤアセンブリ、２：ホイール、３：タイヤ、４：サスペンション部、５：分割片、６：ばね部連結体、９：移動支援ロボット。
２０：平板部、２０ａ：取付孔、３０：トレッド部、３１：サイドウォール部、４０：ばね部、５０：タイヤ片、６０：展開体、９０：ベース、９１：ステップ、９２：ハンドル。
３００：係合部、４００：内端部、４００ａ：固定縁、４００ｂ：自由縁、４００ｃ：取付孔、４００ｄ：ボルト、４０１：外端部、４０１ａ：固定縁、４０１ｂ：自由縁、４０１ｃ：被係合部、４０２：連結部、４０２ａ：周方向断面、４０３：開口部、４０４：緩衝部材、４０５Ｈ：高剛性部、４０５Ｌ：低剛性部、４０５Ｍ：中剛性部。
Ｃ：隙間、Ｆ：路面、Ｌ：重複代、Ｍ：搭乗者、ｆ１〜ｆ３：接地面。

Claims (5)

1. ホイールと、
   該ホイールの径方向外側に配置され、路面に接地するタイヤと、
   該ホイールと該タイヤとの間に介装され、該ホイールに当接する内端部、該タイヤに当接する外端部、該内端部と該外端部とを弾性変形可能に連結する連結部、該内端部と該外端部との間に区画され該連結部に車幅方向に対向する開口部、を有する複数のばね部が周方向に並べられて成るサスペンション部と、
   を備え、複数の該ばね部は、車幅方向一方から見て、周方向に沿って該開口部と該連結部とが交互に並ぶように、配置されるタイヤアセンブリ。
2. 前記ばね部の前記外端部は、前記連結部に連なる固定縁と、前記開口部に隣接する自由縁と、を有し、
   該固定縁の方が、該自由縁よりも、周方向長さが長く、
   車幅方向一方から見て、周方向に隣り合う一対の該ばね部の該固定縁同士は、周方向に部分的に重複する請求項１に記載のタイヤアセンブリ。
3. 前記ばね部の前記内端部と前記外端部との間には、径方向に弾性変形可能な緩衝部材が介装される請求項１または請求項２に記載のタイヤアセンブリ。
4. 前記外端部および前記タイヤのうち、一方は被係合部を、他方は該被係合部に係合する係合部を、有する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のタイヤアセンブリ。
5. 前記連結部の方が、前記内端部および前記外端部よりも、周方向長さが長い請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のタイヤアセンブリ。

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