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公開番号2025022365
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023126845
出願日2023-08-03
発明の名称径可変車輪及び車輪駆動装置
出願人学校法人神奈川大学
代理人個人,個人
主分類B60B 19/04 20060101AFI20250206BHJP(車両一般)
要約【課題】径可変車輪の車輪径の変更範囲を広くする。
【解決手段】車軸Oの軸回りで回転するハブ部材22と、ハブ部材に一端側が接続される複数のアーム部材21A～21Fと、外部駆動源の駆動力により車軸と同軸回りに回転駆動される回転部材23と、ハブ部材に対する回転部材の相対回転により複数のアーム部材の他端側の各車輪径方向位置を変更する径変更機構24と、複数のアーム部材の他端側に支持される車輪外周部材26と、を備えた径可変車輪20であって、複数のアーム部材の一端側は、ハブ部材に対し、車軸と平行なアーム軸24a回りで回動自在にそれぞれ接続されており、径変更機構は、ハブ部材に対する回転部材の相対回転によって複数のアーム部材をアーム軸回りでそれぞれ回動させることにより、複数のアーム部材の他端側の各車輪径方向位置を変更する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
車軸の軸回りで回転するハブ部材と、
前記ハブ部材に一端側が接続される複数のアーム部材と、
外部駆動源の駆動力により前記車軸と同軸回りに回転駆動される回転部材と、
前記ハブ部材に対する前記回転部材の相対回転により前記複数のアーム部材の他端側の各車輪径方向位置を変更する径変更機構と、
前記複数のアーム部材の前記他端側に支持される車輪外周部材と、を備えた径可変車輪であって、
前記複数のアーム部材の前記一端側は、前記ハブ部材に対し、前記車軸と平行なアーム軸回りで回動自在にそれぞれ接続されており、
前記径変更機構は、前記ハブ部材に対する前記回転部材の相対回転によって前記複数のアーム部材を前記アーム軸回りでそれぞれ回動させることにより、前記複数のアーム部材の他端側の各車輪径方向位置を変更することを特徴とする径可変車輪。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の径可変車輪において、
前記複数のアーム部材の他端側の各車輪径方向位置が車輪径方向外側へ移動する向きの付勢力を付与する付勢力付与部を有する径可変車輪。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の径可変車輪において、
前記車輪外周部材は、前記複数のアーム部材の他端側にそれぞれ支持される複数の円弧部材が前記径可変車輪の周方向に沿って配列され、互いに隣接する円弧部材同士が前記径可変車輪の周方向へ相対移動可能に接続されて円環状をなす構成であることを特徴とする径可変車輪。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の径可変車輪において、
前記ハブ部材は、第二の外部駆動源からの駆動力により前記車軸の軸回りで回転駆動されることを特徴とする径可変車輪。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の径可変車輪と、
前記径可変車輪の外部に設けられ、該径可変車輪の前記回転部材を回転駆動させる外部駆動源と、
前記径可変車輪の回転速度情報及び目標径情報に基づいて、前記径可変車輪の径が目標径となるように前記外部駆動源を制御する径制御部とを、備えることを特徴とする車輪駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の径可変車輪と、
前記径可変車輪の外部に設けられ、該径可変車輪の前記回転部材を回転駆動させる第一外部駆動源と、
前記径可変車輪の外部に設けられ、該径可変車輪の前記ハブ部材を回転駆動させる第二外部駆動源と、
前記目標速度情報に基づいて、前記径可変車輪の回転速度が目標速度となるように前記第二外部駆動源を制御する速度制御部と、
前記径可変車輪の回転速度情報及び目標径情報に基づいて、前記径可変車輪の径が目標径となるように前記外部駆動源を制御する径制御部とを、備えることを特徴とする車輪駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の車輪駆動装置において、
前記径制御部は、前記径可変車輪の径が目標径になった後、前記回転部材が前記ハブ部材の回転速度と同じ回転速度で回転駆動するように、前記外部駆動源を制御することを特徴とする車輪駆動装置。
【請求項８】
請求項６に記載の車輪駆動装置において、
前記ハブ部材と前記回転部材とが一体で回転する固定状態と、前記ハブ部材と前記回転部材とが相対的に回転可能な非固定状態とに切り替える切替機構を有する車輪駆動装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、径可変車輪及び車輪駆動装置に関するものである。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、車両、車いす、自転車、スーツケース、ベビーカーなどに用いられる車輪において、車輪の径を変更することが可能な径可変車輪が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、車軸と同軸に配置されるハブ（ハブ部材）に対し、車輪径方向に延びる複数の格納式アーム（アーム部材）によってリム（車輪外周部材）が連結された径可変車輪が開示されている。リムは、車輪の周方向に沿って配列される複数の弓形セグメントを連結セグメントによって互いに連結して円環状をなすように構成され、車輪の径変化に応じてリムの周長（車輪の周長）が変更可能に構成されている。各弓形セグメントはそれぞれ格納式アームの径方向外側端部に取り付けられている。各格納式アームには、ハブと同軸のディスク（回転部材）に形成された各曲線溝に嵌り込むラグが設けられている。ディスクのハブに対する相対回転によりディスクの各曲線溝に沿って各格納式アームのラグが移動することで、各格納式アームがハブに対して車輪径方向に摺動し、車輪の直径が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－５３１８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の径可変車輪は、各アーム部材が車輪径方向に沿って直線移動することにより車輪の径を変更する構成であるため、径縮小時には各アーム部材の径方向内側端部が車軸に向かって移動する。そのため、車軸付近で互いに干渉するのを避ける必要があるので車輪径を十分に小さくすることが困難であり、その結果、車輪径を大きく変更させることが難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、車軸の軸回りで回転するハブ部材と、前記ハブ部材に一端側が接続される複数のアーム部材と、外部駆動源の駆動力により前記車軸と同軸回りに回転駆動される回転部材と、前記ハブ部材に対する前記回転部材の相対回転により前記複数のアーム部材の他端側の各車輪径方向位置を変更する径変更機構と、前記複数のアーム部材の前記他端側に支持される車輪外周部材と、を備えた径可変車輪であって、前記複数のアーム部材の前記一端側は、前記ハブ部材に対し、前記車軸と平行なアーム軸回りで回動自在にそれぞれ接続されており、前記径変更機構は、前記ハブ部材に対する前記回転部材の相対回転によって前記複数のアーム部材を前記アーム軸回りでそれぞれ回動させることにより、前記複数のアーム部材の他端側の各車輪径方向位置を変更するものである。
本態様においては、ハブ部材に対する回転部材の相対回転により、複数のアーム部材の他端側に支持された車輪外周部材の車輪径方向位置が変更され、径可変車輪の径が変更される。このとき、本態様では、複数のアーム部材がアーム軸回りで回動（回転運動）することにより、複数のアーム部材の他端側に支持された車輪外周部材がアーム軸回りを回動して、車輪外周部材の車輪径方向位置が変更される。このようなアーム部材の回動では、径縮小時に各アーム部材の一端側を車軸に近づけなくても車輪径を変更することが可能である。したがって、各アーム部材の一端側が車軸付近で互いに干渉することを避けつつ、車輪径を小さくすることが可能となる。よって、車輪径を従来よりも大きく変更させることが可能になり、車輪径の変更範囲の広い径可変車輪を実現することができる。
【０００７】
前記径可変車輪において、前記複数のアーム部材の他端側の各車輪径方向位置が車輪径方向外側へ移動する向きの付勢力を付与する付勢力付与部を有してもよい。
一般に、径可変車輪の使用時には、径可変車輪の車輪外周部材に対して車輪径方向内側向けの外力が作用している。例えば、径可変車輪が車両の車輪として使用される場合、路面に接地される車輪外周部材は、路面から、車両重量に応じた車輪径方向内側に向かう外力を受ける。また、例えば、径可変車輪がベルトプーリとして使用される場合、張架されているベルトから、ベルト張力に応じた車輪径方向内側に向かう外力を受ける。したがって、径可変車輪の使用中にアーム部材の回動により車輪外周部材の車輪径方向位置を径方向外側へ移動させて車輪径を拡大しようとする場合、車輪外周部材へ作用している外力に抗してアーム部材を回動させる必要がある。そのため、径可変車輪の使用中に車輪径を拡大させる場合には、アーム部材の回動負荷が大きく、アーム部材を回動させるための回転部材を回転駆動させる外部駆動源の駆動負荷も大きいものとなる。
本態様によれば、付勢力付与部により、複数のアーム部材の他端側の各車輪径方向位置が車輪径方向外側へ移動する向きの付勢力が付与される。そのため、径可変車輪の使用中に車輪外周部材へ作用している外力に抗して車輪径を拡大させる場合、付勢力付与部の付勢力の補助を受けてアーム部材を回動させることができる。その結果、アーム部材を回動させるための回転部材を回転駆動させる外部駆動源の駆動負荷を軽減することができる。
なお、付勢力付与部による付勢力は、径可変車輪の使用中に車輪径を縮小させる際には、外部駆動源の駆動負荷を増大させる。しかしながら、車輪径を縮小させる場合には、車輪外周部材へ作用している外力により外部駆動源の駆動負荷が軽減されるため、付勢力付与部による付勢力が外部駆動源の駆動負荷の問題にはならない。
【０００８】
また、前記径可変車輪において、前記車輪外周部材は、前記複数のアーム部材の他端側にそれぞれ支持される複数の円弧部材が前記径可変車輪の周方向に沿って配列され、互いに隣接する円弧部材同士が前記径可変車輪の周方向へ相対移動可能に接続されて円環状をなす構成であってもよい。
本態様によれば、車輪縮小時と拡大時のいずれの時でも、車輪周方向に配列された複数の円弧部材による円環状の車輪外周部材によって径可変車輪の外周部が形成される。そのため、車輪縮小時と拡大時のいずれの時でも、車輪外周部に不連続部分（車輪外周部材が無い部分）が存在しない径可変車輪を実現することができる。
【０００９】
また、前記径可変車輪において、前記ハブ部材は、第二の外部駆動源からの駆動力により前記車軸の軸回りで回転駆動されてもよい。
径可変車輪の用途としては、いわゆる駆動輪と従動輪とに大別できる。本態様の径可変車輪は、第二の外部駆動源からの駆動力により、ハブ部材を車軸の軸回りで回転駆動させることができるので、駆動輪として使用することができる。
【００１０】
本発明の他の態様は、車輪駆動装置であって、上述した径可変車輪と、前記径可変車輪の外部に設けられ、該径可変車輪の前記回転部材を回転駆動させる外部駆動源と、前記径可変車輪の回転速度情報及び目標径情報に基づいて、前記径可変車輪の径が目標径となるように前記外部駆動源を制御する径制御部とを、備えるものである。
本態様によれば、径可変車輪の車輪径を変更させる駆動を行う車輪駆動装置において、径可変車輪の車輪径の変更範囲を広くすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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