WO2021079834A1

WO2021079834A1 - 車輪

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Publication number: WO2021079834A1
Application number: PCT/JP2020/039152
Authority: WO
Inventors: 好秀河野; 誓志今
Original assignee: 株式会社ブリヂストン
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2021-04-29
Also published as: EP4049857A1; CN114555382A; EP4049857B1; US20220379657A1; EP4049857A4

Abstract

車輪は、同一軸上に配置された２つの環状のリム部材と、２つのリム部材と回転軸が同一となるように配置され、２つのリム部材の間に配置された環状のフランジ部材と、２つのリム部材と、１つ以上のフランジ部材とのうち、隣接する部材同士の相対的な位置関係を固定する固定部材と、２つのリム部材と、１つ以上のフランジ部材とのうち、隣接する部材同士をつなぐ複数の本体スプリングと、複数の本体スプリングの相互間の相対変位を規制するように本体スプリングに連結された複数の連結スプリングと、を備え、本体スプリングは、少なくとも車輪の幅方向の一部がリム部材及びフランジ部材よりも車輪の径方向外側に突出し、車輪の周方向全体にわたって間隔をおいて設けられている。

Description

車輪

　本発明は、車輪に関する。

　従来、コイルばねを用いて構成されたタイヤが知られている。例えば、特許文献１には、複数のコイルばねのそれぞれが、他のコイルばねと組み合わされるとともに、環状リムに固定されることにより、全体としてトロイダル形状に形成されたタイヤが開示されている。

国際公開第２０１０／１３８１５０号

　しかしながら、特許文献１に開示されているように、トロイダル形状のタイヤを１つのみ有する車輪では、車輪に係る荷重が大きくなると、荷重を支持しきれなくなる場合がある。特に特許文献１に開示されたタイヤのように、タイヤがコイルばねによって構成されている場合には、コイルばねに一定以上の力がかかると、コイルばねが座屈するなどして、タイヤとしての機能を発揮できなくなる場合がある。

　本発明は、スプリングを用いて構成されたタイヤを備える車輪において、大きな荷重を支持することが可能な車輪を提供することを目的とする。

　本発明の車輪は、同一軸上に配置された２つの環状のリム部材と、前記２つのリム部材と回転軸が同一となるように配置され、前記２つのリム部材の間に配置された環状のフランジ部材と、前記２つのリム部材と、前記１つ以上のフランジ部材とのうち、隣接する部材同士の相対的な位置関係を固定する固定部材と、前記２つのリム部材と、前記１つ以上のフランジ部材とのうち、隣接する部材同士をつなぐ複数の本体スプリングと、前記複数の本体スプリングの相互間の相対変位を規制するように前記本体スプリングに連結された複数の連結スプリングと、を備え、前記本体スプリングは、少なくとも前記車輪の幅方向の一部が前記リム部材及び前記フランジ部材よりも前記車輪の径方向外側に突出し、前記車輪の周方向全体にわたって相互間に間隔をおいて設けられている。

　本発明によれば、スプリングを用いて構成されたタイヤを備える車輪において、大きな荷重を支持することが可能な車輪を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る車輪の外観斜視図である。図１の車輪の骨格部のホイール部の外観斜視図である。図２のホイール部のリム部材のボルト穴の位置を示す概略図である。図２の第１部材における座繰り加工を示す概略図である。図２のリム部材及びフランジ部材に対する本体スプリングの装着態様を示す概略図である。リム部材の一変形例を示す概略図である。図５の本体スプリングに対する連結スプリングの連結方法の一例を説明するための概略図である。図５の本体スプリングに対する連結スプリングの連結方法の一例を説明するための概略図である。トレッド部材の骨格部への装着の状態を示す概略図である。トレッド部材の一変形例を示す概略図である。トレッド部材の一変形例を示す概略図である。トレッド部材の他の一変形例を示す概略図である。トレッド部材の他の一変形例を示す概略図である。車輪におけるトレッド部材の配列の一例を模式的に示す図である。車輪におけるトレッド部材の配列の一例を模式的に示す図である。車輪におけるトレッド部材の配列の一例を模式的に示す図である。車輪におけるトレッド部材の配列の一例を模式的に示す図である。車輪におけるトレッド部材の配列の一例を模式的に示す図である。３つのタイヤ部を備える車輪の外観斜視図である。４つのタイヤ部を備える車輪の外観斜視図である。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して例示説明する。

　図１は、本発明の一実施形態に係る車輪１の外観斜視図である。車輪１は、骨格部２と、トレッド部３とにより構成されている。具体的には、車輪１は、図１に示されているように、骨格部２が、骨格部２の径方向外側にトレッド部３が装着されていることにより、その車輪１の径方向外側をトレッド部３により覆われるように構成されている。なお、車輪１の径方向は、車輪１の回転軸と直交する方向をいう。

　本実施形態に係る車輪１は、２つのタイヤ部４ａ及び４ｂを備えている。本実施形態において、タイヤ部４ａ及び４ｂは、骨格部２を車輪１の幅方向において２等分した骨格部２の一部分と、当該一部分に装着されたトレッド部材３とにより、それぞれ構成されている。タイヤ部４ａ及び４ｂは、車輪１の幅方向断面視において、外形が車輪１の径方向外側に向かって凸形状となっている部分である。なお、車輪１の幅方向とは、車輪１の回転軸と平行な方向をいう。

　骨格部２は、ホイール部と、接地変形可能な接地変形部と、により構成されている。図２は、図１の車輪１の骨格部２のホイール部１０の外観斜視図である。ホイール部１０を構成する部材は、金属製又は樹脂製である。図２に示されているように、本実施形態では、ホイール部１０は、２つのリム部材１１ａ及び１１ｂと、１つのフランジ部材１２とを備えている。リム部材１１ａ及び１１ｂと、フランジ部材１２とは、全て外径が同径の環状に形成されている。リム部材１１ａ及び１１ｂと、フランジ部材１２とは、全て、回転軸が同一軸上となるように配置されている。具体的には、リム部材１１ａ及び１１ｂと、フランジ部材１２との回転軸は、車輪１の回転軸と一致している。フランジ部材１２は、２つのリム部材１１ａ及び１１ｂの間に配置されている。リム部材１１ａ及び１１ｂと、フランジ部材１２との外径は、必要とされる車輪１のサイズに応じて適宜決定される。

　リム部材１１ａとフランジ部材１２とは、複数の固定部材１３により固定されている。また、リム部材１１ｂとフランジ部材１２とは、複数の固定部材１３により固定されている。図２に示されている例では、リム部材１１ａとフランジ部材１２、及びリム部材１１ｂとフランジ部材１２は、それぞれ６本の固定部材１３により固定されている。本実施形態では、固定部材１３は、棒状の部材であり、車輪１の幅方向に延在するように配置されている。固定部材１３により、リム部材１１ａ及び１１ｂと、フランジ部材１２とのうち、隣接する部材同士（ここでは、リム部材１１ａとフランジ部材１２、及び、フランジ部材１２とリム部材１１ｂ）の相対的な位置関係が固定される。これにより、リム部材１１ａ及び１１ｂ並びにフランジ部材１２全体の相対的位置関係が固定される。

　リム部材１１ａ及び１１ｂには、それぞれスポーク部材１４ａ及び１４ｂが取り付けられている。本実施形態のスポーク部材１４ａ及び１４ｂは、図２に示されているように、それぞれ６本のスポーク１５を有し、これらの６本のスポーク１５が、リム部材１１ａ及び１１ｂに固定されることにより、スポーク部材１４ａ及び１４ｂが、それぞれリム部材１１ａ及び１１ｂに取り付けられている。骨格部２がスポーク部材１４ａ及び１４ｂを備えていることにより、車輪１の強度を向上させることができる。

　図２に示されているように、本実施形態では、スポーク部材１４ａ及び１４ｂは、それぞれさらに６本のサブスポーク１６を有している。６本のサブスポーク１６が、フランジ部材１２に固定されることにより、スポーク部材１４ａ及び１４ｂは、フランジ部材１２にも取り付けられている。なおスポーク部材１４ａ及び１４ｂは、サブスポーク１６を備えていなくてもよい。本実施形態では、スポーク部材１４ａ及び１４ｂは、スポーク１５及びサブスポーク１６が連結されている環状部をさらに有する。

　リム部材１１ａ及び１１ｂには、固定部材１３と、スポーク１５とを固定するためのボルト穴が設けられている。図３は、リム部材１１ａのボルト穴の位置を示す概略図であり、リム部材１１ａを車輪１の幅方向から見た場合の概略図である。ただし、図３では、リム部材１１ａ及び１１ｂにおいて、径方向外側の部分は記載が省略されている。

　図３に示されているように、リム部材１１ａには、６個の固定部材１３用の第１ボルト穴１７ａが設けられている。第１ボルト穴１７ａは、スポーク部材１４ａが有する固定部材１３の位置に対応して設けられており、本実施形態では、リム部材１１ａの周方向に沿って、等間隔に設けられている。本実施形態では、リム部材１１ａは、６個の第１ボルト穴１７ａを有するため、中心軸（車輪１の回転軸）の周りに、６０度ごとに第１ボルト穴１７ａが設けられている。固定部材１３は、第１ボルト穴１７ａにおいてボルトを用いてリム部材１１ａに固定される。

　また、リム部材１１ａには、６本のスポーク１５用の第２ボルト穴１７ｂが設けられている。第２ボルト穴１７ｂは、スポーク部材１４ａが有するスポーク１５の位置に対応して設けられており、本実施形態では、リム部材１１ａの周方向に沿って、等間隔に設けられている。また、本実施形態では、第２ボルト穴１７ｂは、２つの第１ボルト穴１７ａの中央に設けられている。スポーク１５が第２ボルト穴１７ｂにおいてボルトを用いてリム部材１１ａに固定されることにより、スポーク部材１４ａがリム部材１１ａに固定される。

　リム部材１１ｂについても、図３を参照して説明したリム部材１１ａと同一の位置に第１ボルト穴１７ａ及び第２ボルト穴１７ｂを有していてよい。また、フランジ部材１２についても、図３を参照して説明したリム部材１１ａと同様に、第１ボルト穴１７ａ及び第２ボルト穴１７ｂを有し、第１ボルト穴１７ａ及び第２ボルト穴１７ｂにおいて、固定部材１３並びにスポーク部材１４ａ及び１４ｂがボルトで固定されてよい。フランジ部材１２の第２ボルト穴１７ｂは、スポーク部材１４ａ及び１４ｂのサブスポーク１６をボルトで固定するために用いられる。なお、スポーク部材１４ａ及び１４ｂがサブスポーク１６を有していない場合、フランジ部材１２は、第２ボルト穴１７ｂを有していなくてよい。

　本実施形態において、フランジ部材１２は、２つの部材を結合することにより形成されている。具体的には、フランジ部材１２は、第１部材１２ａと、第２部材１２ｂとを結合することにより形成されている。第１部材１２ａと第２部材１２ｂとは、同一形状の部材であり、反対方向に向けて、つまり背中合わせに、固定することにより形成されている。フランジ部材１２が２つの部材により構成されている場合、車輪１を組み立てる際に、タイヤ部４ａ及び４ｂを形成してから、２つの部材を結合させてフランジ部材１２を構成させることができるため、作業がしやすくなる。

　なおフランジ部材１２は、一体の部材により形成されていてもよい。フランジ部材１２が一体の部材により構成されている場合には、車輪１を組み立てる際に、フランジ部材１２を組み立てる必要がないため、作業工程を減らすことができる。

　本実施形態のようにフランジ部材１２が２つの部材により形成されている場合、第１部材１２ａ及び第２部材１２ｂにおける、固定部材１３用の第１ボルト穴１７ａには、座繰り１８が設けられていてよい。具体的には、図４に第１部材１２ａについて概略的に示すように、第１部材１２ａは、第２部材１２ｂとの結合時に第２部材１２ｂと接触する面１９に、座繰り１８が形成されていてよい。座繰り１８の寸法は、固定部材１３を固定するために用いられるボルトのサイズに合わせて適宜決定されてよく、当該ボルトが面１９から突出しない寸法とすることが好ましい。第２部材１２ｂについても、第１部材１２ａと同様に構成されていてよい。これにより、第１部材１２ａと第２部材１２ｂとを結合した際に、結合面（面１９）において、固定部材１３を固定するボルト同士が干渉しなくなる。

　ホイール部１０のリム部材１１ａ及び１１ｂ並びにフランジ部材１２には、本体スプリングが取り付けられる。本体スプリングは、骨格部２の接地変形部を構成する部材である。

　ここで、図５を参照しながら、リム部材１１ａ又は１１ｂとフランジ部材１２とに対する本体スプリング２１の装着態様について説明する。図５は、リム部材１１ａとフランジ部材１２とに対する本体スプリング２１の装着態様を示す概略図であり、骨格部２の、本体スプリング２１を含む、車輪１の幅方向の概略断面図である。図５では、本体スプリング２１と、リム部材１１ａ及び第１部材１２ａの一部と、が示されている。図５において、本体スプリング２１の中央の一部が、簡略化して図示されている。

　本実施形態において、本体スプリング２１は、図５に概略的に示されているように、リム部材１１ａと第１部材１２ａとをつなぐように、取り付けられている。また、本体スプリング２１は、図５と同様に、リム部材１１ｂと第２部材１２ｂとをつなぐように、取り付けられている。本実施形態では、リム部材１１ａと第１部材１２ａとの間と、リム部材１１ｂと第２部材１２ｂとの間との、本体スプリング２１の装着態様は同じであるため、ここでは、リム部材１１ａと第１部材１２ａとの間の装着態様について説明する。

　本実施形態では、本体スプリング２１は、金属製である。本体スプリング２１は、弾性変形部２２と、係止部２３とを有している。

　本実施形態では、弾性変形部２２は、コイルばねで構成されている。ここで、コイルばねとは、荷重に応じて弾性的に変形するばねであって、軸Ａ（本体スプリング２１の軸）のまわりにコイル状（螺旋状）に巻回されてなるばねをいう。弾性変形部２２は、所期する車輪１のサイズ及び重量や、要求される接地変形部の性質等に応じて、適宜の材質及び弾性を有する弾性変形部２２を使用することができる。

　係止部２３は、弾性変形部２２の両端に設けられている。係止部２３は、本体スプリング２１をホイール部１０に係止する。係止部２３は、弾性変形部２２とは異なる形状を有している。すなわち、本実施形態では、係止部２３は、コイル状とは異なる形状を有している。

　本実施形態では、係止部２３は、弾性変形部２２と一体の部材により構成されている。すなわち、本実施形態では、例えば図５に示されているように、弾性変形部２２の両端から、弾性変形部２２を構成する材料が延びて、係止部２３を構成している。

　本実施形態では、例えば図５に示されているように、係止部２３は、弾性変形部２２の両端に結合された、直線状に形成されたストレート部２３ａを含む。また、本実施形態では、例えば図５に示されているように、係止部２３は、ストレート部２３ａの先端側に、ストレート部２３ａに対して屈曲した屈曲部２３ｂを含む。本実施形態では、本体スプリング２１の側面視（本体スプリング２１の軸Ａを含む面内）で屈曲部２３ｂは、ストレート部２３ａに対して、直交するように屈曲している。

　本実施形態において、リム部材１１ａ及び第１部材１２ａは、これらをつなぐ固定部材１３が延在する側において、係止部２３の屈曲部２３ｂを挿入可能な係合受部を有する。本実施形態において、係合受部は、係止部２３の屈曲部２３ｂを挿入可能な有底の孔として構成されている。屈曲部２３ｂを係合受部としての孔に挿入することにより、本体スプリング２１が、両端部において、リム部材１１ａ及び第１部材１２ａに係合される。図５に示す例では、係合受部の孔は、車輪１の幅方向に延在するように形成されている。係合受部の孔の延在方向の長さ（孔の深さ）は、屈曲部２３ｂの長さと同一かそれよりも長いことが好ましい。これにより、屈曲部２３ｂの全体が係合受部に挿入可能となり、係合状態が安定しやすくなる。なお、係合受部は、無底の孔（貫通孔）として構成されていてもよい。

　係合受部の孔の断面形状は、屈曲部２３ｂが入る限り限定されず、例えば、長円形、楕円形、矩形、多角形等であってもよい。弾性変形部２２がより確実に係止（固定）されるためには、孔の断面の形状及び大きさは、屈曲部２３ｂの断面の形状及び大きさとほぼ同じであることが好ましい。

　本実施形態では、図５に示されているように、本体スプリング２１の両端の係止部２３は、車輪１の径方向において、同じ位置に配置されている。なお、本体スプリング２１の両端の係止部２３は、車輪１の径方向において、異なる位置に配置されていてもよい。

　図５に示されているように、屈曲部２３ｂが係合受部に係合された状態において、ストレート部２３ａは、係合受部の位置から、リム部材１１ａ及び第１部材１２ａの表面に沿って、車輪１の径方向外側に延在するように配置される。このようにして、図５に示されているように、本体スプリング２１は、車輪１の幅方向の一部（例えば中央部）がリム部材１１ａ及び第１部材１２ａよりも車輪１の径方向外側に突出する。これにより、車輪１に対する荷重が本体スプリング２１により支持される。

　リム部材１１ａ及び第１部材１２ａには、図５に示されているように、表面にストレート部２３ａを収容可能な溝２０が形成されており、溝２０にストレート部２３ａが収容されていてよい。このように溝２０を設けることにより、リム部材１１ａ及び第１部材１２ａにおけるストレート部２３ａの取付け状態が安定する。

　本実施形態では、図５に示されているように、本体スプリング２１は、リム部材１１ａ及び第１部材１２ａの周縁部から、本体スプリング２１の軸Ａが車輪１の径方向外側に向かって延びるように、リム部材１１ａ及び第１部材１２ａの周縁部に取り付けられている。リム部材１１ａ及び第１部材１２ａの周縁部は、リム部材１１ａ及び第１部材１２ａにおける、車輪１の径方向外側の端部をいう。このように、本体スプリング２１の軸Ａが車輪１の径方向外側に向かうように、リム部材１１ａ及び第１部材１２ａの周縁部に取り付けられていることにより、車輪１に対する荷重を、本体スプリング２１が軸Ａ方向で支持することができる。そのため、本体スプリング２１の弾性力を最大限に活用して荷重を支持することができる。

　本実施形態では、本体スプリング２１の軸Ａは、周縁部において、径方向となす角が０°となっている。なお、本体スプリング２１の軸Ａは、周縁部において、径方向となす角が、必ずしも０°となっていなくてもよい。本体スプリング２１の軸Ａは、周縁部において、径方向となす角が３０°以下であることが好ましい。この場合にも、本体スプリング２１の弾性力を活用して、荷重を支持することができる。本体スプリング２１の軸Ａは、周縁部において、径方向となす角が２０°以下であることがさらに好ましく、径方向となす角が１０°以下であることがさらに好ましい。本体スプリング２１の軸Ａは、周縁部において、径方向となす角が０°に近い方が好ましい。０°に近いほど、本体スプリング２１の弾性力が活用されるためである。また、本体スプリング２１の軸Ａは、周縁部において、径方向に対して傾斜する場合、各タイヤ４ａ及び４ｂの中央方向に向かって傾斜していることが好ましい。これによりタイヤ部４ａを形成する本体スプリング２１とタイヤ部４ｂを形成する本体スプリング２１とが干渉しにくくなる。

　複数の本体スプリング２１は、車輪１の周方向全体にわたって相互間に間隔をおいて設けられている。つまり、本体スプリング２１は、ホイール部１０の全周にわたって、上述した態様で、係止部２３がリム部材１１ａ及び第１部材１２ａに係合されている。リム部材１１ａ及び第１部材１２ａに対して係合される本体スプリング２１の数量及び間隔は、車輪１のサイズ及び重量や、要求される接地変形部の性質等に応じて、適宜決定されてよい。

　なお、ホイール部１０には、さらに、係合受部に係合した屈曲部２３ｂの係合状態を、固定部材１３が延在する側から補助する、係合補助部材（不図示）が取り付けられていてもよい。係合補助部材は、例えば、板状の部材により構成され、リム部材１１ａ及び第１部材１２ａに固定されて、屈曲部２３ｂが係合受部としての孔から抜け出さないように支持する。係合補助部材を有する場合には、リム部材１１ａ及び第１部材１２ａに対する係止部２３の係合状態が、より安定する。

　なお、リム部材１１ａ及び１１ｂ並びに第１部材１２ａ及び第２部材１２ｂにおいて、本体スプリング２１の屈曲部２３ｂが係号する係合受部の孔の形態は、図５に示すものに限られない。例えば、図５に示す例では、係合受部の孔は、車輪１の幅方向に沿って（つまり、車輪１の幅方向に対して０°の角度で）延在するように形成されていると説明した。しかしながら、係合受部の孔は、必ずしも車輪１の幅方向に沿って延在するように形成されていなくてもよい。図６は、リム部材１１ａの一変形例を示す概略図である。図６に一例として示されているように、係合受部の孔は、車輪１の幅方向に対して傾斜する方向に延在するように形成されていてもよい。第１部材１２ａ及び第２部材１２ｂについても、同様に、係合受部の孔が、車輪１の幅方向に対して傾斜する方向に延在するように形成されていてよい。この場合にも、係合受部の孔に屈曲部２３ｂを挿入することによって、本体スプリング２１をリム部材１１ａ及び１１ｂ並びに第１部材１２ａ及び第２部材１２ｂに係合させることができる。

　本実施形態に係る車輪１の骨格部２では、このようにしてホイール部１０に係合された複数の本体スプリング２１が、連結スプリングと連結されることにより、接地変形部が形成されている。すなわち、本実施形態において、接地変形部は、本体スプリング２１と連結スプリングとの２種類のスプリングにより構成されている。連結スプリングは、本体スプリング２１の相互間の相対変位を規制するように、本体スプリング２１に連結される。すなわち、本実施形態では、連結スプリングが、隣接する本体スプリング２１を連結する連結部材として機能する。連結スプリングは、具体的には、ホイール部１０に係合された、周方向に隣接する２本の本体スプリング２１の間に配置され、これら２本の本体スプリング２１に組み合わされて本体スプリング２１と連結される。

　本実施形態では、連結スプリングは、弾性変形部を有している。弾性変形部は、コイルばねで構成されている。弾性変形部は、所期する車輪１のサイズ及び重量や、要求される接地変形部の性質等に応じて、適宜の材質及び弾性を有する弾性変形部を使用することができる。連結スプリングの弾性変形部を構成するコイルばねの直径は、本体スプリング２１の弾性変形部２２を構成するコイルばねの直径に近い方が好ましい。ここで、コイルばねの直径は、コイルばねを軸方向から見たときの、外接円の直径であり、以下同様とする。連結スプリングの弾性変形部を構成するコイルばねの直径が、本体スプリング２１の弾性変形部２２を構成するコイルばねの直径に近いほど、連結スプリングの弾性変形部２２を構成するコイルばねと、連結スプリングの弾性変形部を構成するコイルばねとを、後述するように連結させて接地変形部を形成したときに、均等に力がかかりやすくなる。例えば、連結スプリングの弾性変形部２２を構成するコイルばね、及び、連結スプリングの弾性変形部を構成するコイルばねの直径は、いずれも１５ｍｍ～２５ｍｍ、例えば２０ｍｍ等とすることができる。

　図７Ａ及び図７Ｂは、本体スプリング２１に対する連結スプリング２４の連結方法の一例を説明するための概略図である。連結スプリング２４は、図７Ａに示されているように、ホイール部１０に係合された本体スプリング２１の弾性変形部２２に引っ掛けて、隣接する２本の本体スプリング２１と組むようにして、これら２本の本体スプリング２１と連結していく。具体的には、連結スプリング２４は、周方向に隣接する２本の本体スプリング２１の相互間の相対変位を規制するように本体スプリング２１に連結される。このとき、連結スプリング２４は、回転しながら前進するように本体スプリング２１に差し込まれていくことにより、隣接する２本の本体スプリング２１と徐々に組み合わされる。このようにして、図７Ｂに示されているように、連結スプリング２４の全体が２本の本体スプリング２１と連結される。

　なお、本実施形態では、連結スプリング２４の両端は、ホイール部１０に固定されていない。つまり、本実施形態では、連結スプリング２４は、両端が非固定となっている。ただし、連結スプリング２４は、両端のうちの一方の端部のみがホイール部１０に固定されていてもよい。

　本実施形態では、ホイール部１０に係合された全ての本体スプリング２１は、隣接する２本の本体スプリング２１の間に連結スプリング２４が配置されるように、連結スプリング２４と連結される。本実施形態では、このようにして、骨格部２が構成されている。すなわち、本実施形態では、骨格部２の接地変形部の全ての本体スプリング２１は、２本の連結スプリング２４と連結され、骨格部２の接地変形部の全ての連結スプリング２４は、２本の本体スプリング２１と連結されている。このように、隣接する２本の本体スプリング２１の間に連結スプリング２４が連結されていることにより、骨格部２に対して荷重がかかった場合であっても、本体スプリング２１同士の距離が広がりすぎず、車輪１としての機能を維持しやすくなる。

　連結スプリング２４の長さは、所期する車輪１のサイズ及び重量や、要求される接地変形部の性質等に応じて、適宜決定されてよい。連結スプリング２４は、弾性変形部の長さ（延在長さ）が、本体スプリング２１の弾性変形部２２の長さ（延在長さ）よりも短く構成されていることが好ましい。連結スプリング２４は、弾性変形部がタイヤの幅方向の全体にわたって延在するような長さを有することが好ましい。これにより、本体スプリング２１の弾性変形部２２のうち、少なくとも接地する領域が、連結スプリング２４の弾性変形部と連結される。

　本実施形態に係る車輪１は、上述した骨格部２の外周に、トレッド部３を形成するトレッド部材が装着されることにより構成されている。トレッド部材は、例えば、図１に示すように、骨格部２のタイヤの幅方向の全体にわたって延在するように、骨格部２に装着される。トレッド部材は、少なくとも、骨格部２の、本体スプリング２１及び連結スプリング２４により形成される接地領域に装着されている。トレッド部材は、例えば不織布を含んで構成されてよい。不織布は、例えば金属製であってよい。金属製の不織布を使用することにより、温度変化が大きい環境においても、所期する車輪１を使用可能となる。ここでは、トレッド部材が、金属製の不織布を含んで構成されているとして説明する。

　トレッド部材は、例えば、本体スプリング２１及び連結スプリング２４を組み合わせた状態において、骨格部２において車輪１の径方向外側の面に形成される溝に嵌め込まれることにより、骨格部２に対して装着される。具体的には、本実施形態では、本体スプリング２１が、ホイール部１０において、車輪１の幅方向に沿って（つまり、車輪１の幅方向に対して０°の角度で）延在するように取り付けられている。そのため、本体スプリング２１に織り合わされた連結スプリング２４も、ホイール部１０において、車輪１の幅方向に沿って延在している。このように、本体スプリング２１及び連結スプリング２４が車輪１の幅方向に沿って延在している場合、図７Ｂに破線で示すように、本体スプリング２１及び連結スプリング２４により、骨格部２において車輪１の径方向外側の面から窪んだ溝２５が形成される。

　本実施形態では、トレッド部材が、本体スプリング２１及び連結スプリング２４により形成された溝２５に装着される。このとき、トレッド部材３０は、例えば図８に示されているように、少なくとも一部が溝２５に埋め込まれるようにして装着される。トレッド部材３０の少なくとも一部が溝２５に埋め込まれるようにして装着されることにより、トレッド部材３０が、溝２５から脱落しにくくなる。本実施形態では、トレッド部材３０の一部のみ、すなわち、トレッド部材３０における車輪１の径方向内側の部分のみが、溝２５に埋め込まれるようにして装着されており、トレッド部材３０における車輪１の径方向外側の部分は、溝２５から車輪１の径方向外側に露出している。このように装着されていることにより、走行時の振動等が抑制され得る。ただし、トレッド部材３０は、その全体が溝２５に埋め込まれるようにして装着されていてもよい。この場合、トレッド部材３０は、溝２５から脱落しにくくなる。本実施形態では、図１に示すように、トレッド部材３０は、骨格部２に形成された全ての溝２５に埋め込まれている。ただし、トレッド部材３０は、全ての溝２５に埋め込まれていなくてもよい。例えば、トレッド部材３０は、骨格部２に形成された溝２５のうち、一部のみに埋め込まれていてもよい。この場合、車輪１の軽量化を図ることができる。

　本実施形態において、トレッド部材３０は、骨格部２に対して着脱可能に装着されていることが好ましい。トレッド部材３０が骨格部２に対して着脱可能に装着されていることにより、トレッド部材３０が摩耗した場合等に、トレッド部材３０を骨格部２から外して交換することができる。

　本実施形態において、トレッド部材３０は、例えば図８に模式的に示すように、不織布３２により構成されている。トレッド部材３０は、延在方向の断面視において、中央部に貫通穴３０ａを有する棒状に構成することができる。トレッド部材３０は、不織布３２を、断面がほぼ円形状の、細長い棒状に構成することができる。ここで、ほぼ円形状とは、真円だけでなく、ゆがんだ円形状（例えば図８に模式的に示されているような楕円形状）や、断面の外周部に凹凸を有する形状を含むことをいう。トレッド部材３０に設けられた貫通穴３０ａは、芯材３１を通すための穴である。芯材３１は、トレッド部材３０の延在方向に沿って延在する。芯材３１は、例えば、ピッチの密な線径の細いコイルばねにより構成することができる。

　なお、トレッド部材３０は、図８に示した例に限られない。例えば、トレッド部材３０は、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、貫通穴３０ａに、貫通穴３０ａを補強するための補強部材３３を備えていてよい。補強部材３３は、例えばピッチの密なコイルばねにより構成されていてよい。円筒形状の補強部材３３の内部には、芯材３１が配置されている。補強部材３３を設けることにより、補強部材３３がない場合と比較して、芯材３１の不織布３２への食い込みを防ぐことができる。また、補強部材３３が芯材３１を保護することにより、トレッド部材３０の耐久性が向上する。また、補強部材３３が、ホイール部１０等からの伝達熱とトレッド部材３０が発する熱とを蓄熱保持し、極低温環境下におけるトレッド部材３０の過冷却を防ぐことができる。

　また、トレッド部材３０は、例えば図１０Ａ及び図１０Ｂに示されているように、断面視においてひょうたん型となる形状であってもよい。この場合、トレッド部材３０は、溝２５に埋め込まれる固定領域Ａ１と、接地する接地領域Ａ２とを有する。固定領域Ａ１に対して、車輪１の径方向外側に接地領域Ａ２が設けられている。トレッド部材３０には、固定領域Ａ１に貫通穴３０ａが設けられ、貫通穴３０ａに補強部材３３を備える。補強部材３３の内部には、芯材３１が配置されている。断面において、接地領域Ａ２の幅は、固定領域Ａ１の幅よりも大きい。

　本実施形態において、トレッド部材３０は、トレッド部材３０を骨格部２に固定するための固定部材をさらに備えることが好ましい。これにより、トレッド部材３０が、骨格部２からより脱落しにくくなる。固定部材は、トレッド部材３０を骨格部２に固定可能な任意の構成とすることができる。

　例えば、トレッド部材３０は、図８に示す例のように棒状に構成されている場合、当該棒状のトレッド部材３０の両端から、当該トレッド部材３０の延在方向に延びる固定部材を備えていてよい。例えば、トレッド部材３０は、芯材３１の延在方向に延びる固定部材を備えていてよい。この場合、芯材３１と固定部材とは、一体の部材として構成されていてもよい。具体的には、芯材３１と固定部材との機能を有するコイルばねが、貫通穴３０ａに挿通されるとともに、骨格部２に固定され、これにより、トレッド部材３０が骨格部２に固定される。コイルばねは、１つのトレッド部材３０に対して、少なくとも１本用いられていればよく、複数本用いられていてもよい。ただし、固定部材の態様は、これに限られない。固定部材は、例えばトレッド部材３０とは独立した別体の部材として構成することもできる。

　このように、本実施形態に係る車輪１は、少なくとも、骨格部２の外周に配置されたトレッド部材３０を備える。そのため、本実施形態に係る車輪１により、例えば砂地等を走行する場合であっても、トレッド部材３０により、車輪１の内部側（つまり回転中心側）に砂等の異物が入ることを防ぐことができる。これにより、車輪１の走行性能が低下しにくくなる。

　複数のタイヤ部のそれぞれにおいて、トレッド部材３０は、タイヤ部の回転軸に対して一方向に配列されている。具体的には、図７Ｂに示すように、トレッド部材３０を埋め込む溝２５が一方向に形成されているため、溝２５にトレッド部材３０を埋め込むことにより、トレッド部材３０が一方向に配列され、トレッド部３に一方向のパターンが形成される。複数のタイヤ部に形成されるトレッド部３のパターンの方向及びピッチは、タイヤ部ごとに適宜定めることができる。

　トレッド部材３０の配列は、接地変形部を構成するコイルばね（本実施形態では、本体スプリング２１及び連結スプリング２４）の、リム部材及び／又はフランジ部材への取付け位置と、スプリングの巻き方向と、により定まる。例えば、上記実施形態のように、本体スプリング２１が車輪１の幅方向において、同じ位置に配置されている場合、図７Ｂに示すように溝２５が車輪１の幅方向に対して所定の角度で傾斜するように形成されるため、トレッド部材３０の配列も同様の角度で傾斜して形成される。本体スプリング２１の、リム部材及び／又はフランジ部材への取付け位置を変更することにより、車輪１の幅方向に対する、トレッド部材３０の配列の傾斜角度を変更することができる。従って、本体スプリング２１の、リム部材及び／又はフランジ部材への取付け位置によっては、トレッド部材３０を、車輪１の幅方向と同じ方向に配列することもできる。また、スプリングの巻き方向を反対方向にした場合、本体スプリング２１をリム部材及び／又はフランジ部材の同じ位置に取り付けたとしても、溝２５は、車輪１の幅方向に対して異なる角度で形成される。そのため、スプリングの巻き方向によっても、タイヤ部に形成されるトレッド部材３０の配列方向を変更することができる。

　複数のタイヤ部に形成されるトレッド部材３０の配列のピッチは、接地変形部を構成するコイルばねのスプリングのピッチにより定まる。例えば、本体スプリング２１及び連結スプリング２４のピッチが広いほど、溝２５の幅が広くなるため、トレッド部材３０の配列のピッチが広くなる。反対に、本体スプリング２１及び連結スプリング２４のピッチが狭いほど、溝２５の幅が狭くなるため、トレッド部材３０の配列のピッチが狭くなる。

　従って、接地変形部を構成するコイルばねの、リム部材及び／又はフランジ部材への取付け位置、スプリングの巻き方向、及び、スプリングのピッチを適宜変えることによって、タイヤ部において多様なパターンのトレッド部材３０の配列を実現することができる。

　複数のタイヤ部において、トレッド部材３０の配列は、タイヤ部ごとに異ならせることができる。ここで、図１１Ａから図１１Ｅを参照して、上記実施形態のように、車輪１が２つのタイヤ部４ａ及び４ｂを有する場合における、トレッド部材３０の配列のいくつかの例について、説明する。図１１Ａから図１１Ｅは、それぞれ車輪１におけるトレッド部材３０の配列の一例を示す図である。

　例えば、車輪１において、トレッド部材３０の配列の方向は、タイヤ部４ａ及び４ｂの回転軸に対して、タイヤ部４ａ及び４ｂごとに異なっていてよい。例えば、図１１Ａに示されているように、２つのタイヤ部４ａ及び４ｂのそれぞれにおいて、トレッド部材３０の配列の方向が、タイヤ部４ａ及び４ｂの回転軸に対して対称であってよい。このような配列は、スプリングのピッチが同じであり巻き方向が異なる本体スプリング２１を、リム部材及び／又はフランジ部材の車輪１の幅方向において同じ位置に取り付けることによって、２つのタイヤ部４ａ及び４ｂを構成することにより、実現することができる。このような車輪１のトレッド部材３０の配列は、図１１Ａに示されているようにＶ字状となっている。このようなトレッド部材３０の配列によれば、車輪１が回転して車両を走行させる際に、２つのタイヤ部４ａ及び４ｂにおいて、車輪１の左右にかかる力の均一化を図りやすくなる。

　例えば、図１１Ｂに示されているように、車輪１において、２つのタイヤ部４ａ及び４ｂのトレッド部材３０は、同一の配列を有していてもよい。このような配列は、同一のピッチ及び巻き方向の本体スプリング２１を、４つのタイヤ部４ａ及び４ｂを構成するリム部材及び／又はフランジ部材において同様に取り付けることによって、２つのタイヤ部４ａ及び４ｂを構成することにより、実現できる。このようなトレッドのパターンによれば、１つのタイヤ部を有する車輪１と比較して、トラクションを強化することができる。

　例えば、車輪１において、トレッド部材３０の配列のピッチは、複数のタイヤ部４ａ及び４ｂごとにそれぞれ異なっていてよい。例えば、図１１Ｃに示されているように、タイヤ部４ａのトレッド部材３０の配列のピッチが、タイヤ部４ｂのトレッド部材３０の配列のピッチよりも広くなっていてよい。このような配列は、スプリングのピッチが異なり巻き方向が同じである本体スプリング２１を、用いることによって実現することができる。このようなトレッド部材３０の配列によれば、車輪１を備える車両が走行する路面の環境が、一方の配列のピッチに適しておらず、トラクションがかかりにくい場合であっても、他方の配列のピッチによりトラクションがかかり、車輪１全体として、多様な路面の環境に対応して走行することが可能になる。

　例えば、図１１Ｄに示されているように、車輪１において、２つのタイヤ部４ａ及び４ｂのトレッド部材３０は、互いに異なる方向の配列を有していてもよい。このような配列は、本体スプリング２１の両端のリム部材及び／又はフランジ部材への取付け位置を異ならせることにより、実現することができる。このようなトレッド部材３０の配列によれば、車輪１を備える車両が走行する路面の環境が、一方の配列のピッチに適しておらず、トラクションがかかりにくい場合であっても、他方の配列のピッチによりトラクションがかかり、車輪１全体として、多様な路面の環境に対応して走行することが可能になる。

　例えば、図１１Ｅに示されているように、車輪１において、２つのタイヤ部４ａ及び４ｂのトレッド部材３０の配列は、異なる位相となるように形成されていてもよい。このような配列は、本体スプリング２１の両端のリム部材及び／又はフランジ部材への取付け位置を、タイヤ部４ａを形成するリム部材及び／又はフランジ部材と、タイヤ部４ｂを形成するリム部材及び／又はフランジ部材とで、ずらすことにより、実現することができる。このようなトレッド部材３０の配列によれば、２つのタイヤ部４ａ及び４ｂが、それぞれ異なるタイミングでトラクションを利かせることができる。

　なお、各タイヤ部４ａ及び４ｂにおけるトレッド部材３０の配列の組合せは、ここで示した例に限られず、任意の組合せを取ることができる。このように、本実施形態に係る車輪１は、複数のタイヤ部４ａ及び４ｂのそれぞれにおいて一方向のパターンを構成することができるため、これら一方向のパターンを有するタイヤ部４ａ及び４ｂを組み合わせることにより、表面のパターンの自由度を高めることができる。

　なお、トレッド部材３０は、金属製の不織布を含んで構成されていると説明したが、トレッド部材３０の材質は、金属製の不織布に限られない。例えば、トレッド部材３０の全体は、シリコンゴムにより構成されていてもよい。

　また、例えば、トレッド部材３０は、ゴム製であってもよい。例えば、トレッド部材３０は、天然ゴム（ＮＲ）及び合成ゴムにより構成されていてよい。合成ゴムとしては、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等が挙げられる。ゴムは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

　本実施形態に係る車輪１は、例えば次のようにして組み立てることができる。すなわち、まず、リム部材１１ａと第１部材１２ａとに、図５に示されているように複数の本体スプリング２１を取り付ける。リム部材１１ｂと第２部材１２ｂとにも、同様に複数の本体スプリング２１を取り付ける。次に、図７Ａ及び図７Ｂに示されているように、本体スプリング２１に対して、連結スプリング２４を連結させる。そして、リム部材１１ａと第１部材１２ａとを固定部材１３で固定することにより、タイヤ部４ａのタイヤ幅を固定する。リム部材１１ｂと第２部材１２ｂとも、同様に固定部材１３で固定することにより、タイヤ部４ｂのタイヤ幅を固定する。次に、第１部材１２ａと第２部材１２ｂとをボルトで結合し、フランジ部材１２を構成させる。そして、スポーク部材１４ａ及び１４ｂを取り付ける。最後に、トレッド部材３０を装着させて、車輪１の組立てが完了する。

　以上説明したように、本実施形態に係る車輪１は、２つのリム部材１１ａ及び１１ｂの間に１つのフランジ部材１２を備え、フランジ部材１２と各リム部材１１ａ及び１１ｂとには、複数の本体スプリング２１が取り付けられており、本体スプリング２１には連結スプリング２４が結合されている。この構成により、１つの車輪１が２つのタイヤ部４ａ及び４ｂを有する。そのため、１つの車輪１が１つのタイヤ部のみを備える場合と比較して、より大きな荷重を支持することが可能となる。

　上記実施形態では、車輪１が、２つのタイヤ部４ａ及び４ｂを備えている場合について説明した。しかしながら、車輪１が備えるタイヤ部の数は、２つに限られない。車輪１は、３つ以上のタイヤ部を備えていてもよい。

　図１２は、３つのタイヤ部４ａ、４ｂ及び４ｃを備える車輪１の外観斜視図である。図１２に示されているように、車輪１は、３つのタイヤ部４ａ、４ｂ及び４ｃを備えていてもよい。この場合、車輪１の骨格部２は、２つのリム部材１１ａ及び１１ｂと、２つのフランジ部材１２とを備えている。２つのフランジ部材１２は、２つのリム部材１１ａ及び１１ｂと回転軸が同一となるように配置され、２つのリム部材１１ａ及び１１ｂの間に配置されている。本体スプリング２１は、２つのリム部材１１ａ及び１１ｂと、２つのフランジ部材１２のうち、隣接する部材をつなぐように構成されており、これによって、３つのタイヤ部４ａ、４ｂ及び４ｃが形成されている。具体的には、１つのリム部材と、これに隣接するフランジ部材とに、本体スプリング２１が取り付けられることにより、タイヤ部４ａが形成されている。また、他のリム部材と、これに隣接する他のフランジ部材とに、本体スプリング２１が取り付けられることにより、タイヤ部４ｃが形成されている。そして、２つの隣接するフランジ部材同士に、本体スプリング２１が取り付けられることにより、タイヤ部４ｂが形成されている。このように、図１２に示されている車輪１は、上記実施形態で説明した車輪１と異なり、２つのフランジ部材を含み、隣接するフランジ部材同士に本体スプリング２１が取り付けられている。その他の点については、上記実施形態で説明した車輪１と同様である。３つのタイヤ部４ａ、４ｂ及び４ｃを備える車輪１によれば、荷重支持力がさらに高まる。

　図１３は、４つのタイヤ部４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを備える車輪１の外観斜視図である。図１３に示されているように、車輪１は、４つのタイヤ部４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを備えていてもよい。この場合、車輪１の骨格部２は、２つのリム部材１１ａ及び１１ｂと、３つのフランジ部材１２とを備えている。３つのフランジ部材１２は、２つのリム部材１１ａ及び１１ｂと回転軸が同一となるように配置され、２つのリム部材１１ａ及び１１ｂの間に配置されている。この場合も、図１２に示す車輪１と同様に、フランジ部材同士に本体スプリング２１が取り付けられる。４つのタイヤ部４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを備える車輪１の場合には、タイヤ部４ｂ及び４ｃが、フランジ部材同士に本体スプリング２１を取り付けることによって形成されたタイヤ部である。４つのタイヤ部４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを備える車輪１によれば、荷重支持力がさらに高まる。

　図１２及び図１３に示すように、３つ以上のタイヤ部を有する車輪においても、上記実施形態で説明した車輪１と同様に、各タイヤ部ごとに、異なるパターンのトレッドを形成することができる。これにより、車輪１における表面のパターンの自由度を高めることができる。

　本開示を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

　１：車輪、　１０：ホイール部、　１１ａ，１１ｂ：リム部材、　１２：フランジ部材、　１２ａ：第１部材、　１２ｂ：第２部材、　１３：固定部材、　１４ａ，１４ｂ：スポーク部材、　１５：スポーク、　１６：サブスポーク、　１７ａ：第１ボルト穴、　１７ｂ：第２ボルト穴、　１８：座繰り、　１９：面、　２：骨格部、　２０，２５：溝、　２１：本体スプリング、　２２：弾性変形部、　２３：係止部、　２３ａ：ストレート部、　２３ｂ：屈曲部、　２４：連結スプリング、　３：トレッド部、　３０：トレッド部材、　３０ａ：貫通穴、　３１：芯材、　３２：不織布、　３３：補強部材、　４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ：タイヤ部、Ａ：本体スプリングの軸

Claims

　同一軸上に配置された２つの環状のリム部材と、
　前記２つのリム部材と回転軸が同一となるように配置され、前記２つのリム部材の間に配置された環状のフランジ部材と、
　前記２つのリム部材と、前記１つ以上のフランジ部材とのうち、隣接する部材同士の相対的な位置関係を固定する固定部材と、
　前記２つのリム部材と、前記１つ以上のフランジ部材とのうち、隣接する部材同士をつなぐ複数の本体スプリングと、
　前記複数の本体スプリングの相互間の相対変位を規制するように前記本体スプリングに連結された複数の連結スプリングと、
を備え、
　前記本体スプリングは、少なくとも前記車輪の幅方向の一部が前記リム部材及び前記フランジ部材よりも前記車輪の径方向外側に突出し、前記車輪の周方向全体にわたって相互間に間隔をおいて設けられている、
車輪。
　前記２つのリム部材にそれぞれ装着されるスポーク部材をさらに備える、請求項１に記載の車輪。
　前記本体スプリングは、前記リム部材及び前記フランジ部材の周縁部において、前記本体スプリングの軸が、前記車輪の径方向に対する傾斜角が３０度未満となるように、前記リム部材及び前記フランジ部材に取り付けられている、請求項１又は２に記載の車輪。
　前記フランジ部材は、一体の部材により形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の車輪。
　前記フランジ部材は、同一形状の２つの部材を互いに固定することにより形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の車輪。
　接地変形可能な接地変形部が前記複数の本体スプリングにより構成されている骨格部と、前記骨格部の径方向外側に装着されているトレッド部と、を含むタイヤ部を複数備え、
　前記トレッド部は、トレッド部材を含んで構成されており、
　前記トレッド部材は、前記複数のタイヤ部のそれぞれにおいて、一方向に配列されている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の車輪。
　前記トレッド部材が配列されている方向は、前記タイヤ部の回転軸に対して、前記複数のタイヤ部ごとにそれぞれ異なる、請求項６に記載の車輪。
　前記トレッド部材が配列されているピッチは、前記複数のタイヤ部ごとにそれぞれ異なる、請求項６又は７に記載の車輪。
　前記タイヤ部を２つ備え、
　前記２つのタイヤ部のそれぞれにおいて、前記トレッド部材が配列されている方向は、前記タイヤ部の回転軸に対して対称である、
請求項７に記載の車輪。