特許 7546913 トルク測定装置を含む可変コンプライアンス金属ホイール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-30

(45)【発行日】2024-09-09

(54)【発明の名称】トルク測定装置を含む可変コンプライアンス金属ホイール

(51)【国際特許分類】

   B60B 9/04 20060101AFI20240902BHJP

   G01L 3/14 20060101ALI20240902BHJP

   B60C 7/00 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

B60B9/04

G01L3/14 G

B60C7/00 H

【請求項の数】 8

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021020916

(22)【出願日】2021-02-12

(65)【公開番号】P2022123544

(43)【公開日】2022-08-24

【審査請求日】2023-08-09

(73)【特許権者】

【識別番号】521065908

【氏名又は名称】エイチティーアール エスエー

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100129702

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 喜永

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(72)【発明者】

【氏名】パパントニウ ヴァシリオス

【審査官】菅 和幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０８３２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９０１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０７７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１１００２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２６３２５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｂ ９／０４

Ｇ０１Ｌ ３／１４

Ｂ６０Ｃ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可変コンプライアンス非空気圧ホイール（以下、単に「ホイール」ともいう。）であって、
車両のシャーシに取り付けられ、前記ホイールの回転軸となる固定の管状ボディ（３２）と、
前記管状ボディに取り付けられ、前記管状ボディに対して相対的に自由に回転でき、ハブを形成する管状部材であって、前記ホイールの幅方向における異なる２つの側面に面する、前記ハブの両側面の周縁部に一連の取り付けロッド（１２，１３）を備える管状部材と、
前記ホイールの外周縁部を形成し、相互接続され、互いに自由に回転でき、前記ホイールの動作中に地面と接触するキャタピラ状の多数のタイル（５）と、
前記ハブの特定の側面の特定の取り付けロッド（１２，１３）とホイール幅方向において同じ側のタイル（５）の端縁とを接続する、複数の接続スプリング部材（３，４，６，７，８，９，１０，１１）であって、前記管状のハブと前記タイル（５）の間に周方向に取り付けられ、前記ハブ（１，２）とタイル（５）を互いに接続するように構成された、複数の接続スプリング部材とを備え、
前記ハブを形成する前記管状部材が、２つの部分に分割されており、それぞれの部分がもう一方に対して相対的に自由に回転でき、前記各部分には前記ハブが分割された分割ハブ（１，２）がそれぞれ形成されており、それぞれの部分が半数の前記取り付けロッド（１２、１３）及び前記接続スプリング部材（３、４、６、７、８、９、１０、１１）を前記ホイールの幅方向側面上においてそれぞれ支持していることを特徴とする、可変コンプライアンス非空気圧ホイール。

【請求項2】

前記ホイールに半径方向に沿った荷重がかかった場合に、前記接続スプリング部材（３，４，６，７，８，９，１０，１１）が、前記ホイールの半径方向に沿った当該接続スプリング部材の曲げを促進する湾曲状に形成されていることを特徴とし、
同時に、前記接続スプリング部材が、前記ホイールの軸方向に沿った前記ホイールの剛性の増加に寄与するために、前記ホイールの幅方向に実質的な幅を有し、その結果、前記ホイールの軸方向に沿った変形を回避することを特徴とする、請求項１に記載の可変コンプライアンス非空気圧ホイール。

【請求項3】

湾曲した前記接続スプリング部材（３，４，６，７，８，９，１０，１１）が、湾曲形状の凹部側が常に同一の周方向を向いており、２つの前記分割ハブのうち、第１の分割ハブに取り付けられていることを特徴とし、また、前記ホイールを側面から見た場合に、２つの前記分割ハブのそれぞれの接続スプリング部材の凹部側が互いに対向するように、２つの前記分割ハブのうち、第２の分割ハブの湾曲形状スプリングの凹部側の面が、前記第１の分割ハブのスプリングの凹部側の面と対向していることを特徴とする、請求項２に記載の可変コンプライアンス非空気圧ホイール。

【請求項4】

２つの前記分割ハブ（１，２）が、互いに数度の相対的な逆回転が可能であり、該逆回転は、前記ホイール各側面それぞれの分割ハブに取り付けられた前記接続スプリング部材の凹部を、周方向に沿って接近させる方向であるとともに、同一タイルに取り付けられた前記接続スプリング部材各対の分割ハブ上における取り付け位置を、周方向に沿って接近させる方向であることを特徴とする、請求項３に記載の可変コンプライアンス非空気圧ホイール。

【請求項5】

前記各接続スプリング部材（３，６，７，８，９，１０，１１）が、２つの取り付け点の間にある湾曲形状ボディならびに、前記接続スプリング部材の一部であるが、前記分割ハブへの取り付け点の後ろに形成された、湾曲テールによって形成されていることを特徴とし、
前記接続スプリング部材の主体である湾曲形状ボディに発生した力が、前記各分割ハブ（１，２）に設けられた取り付けロッド（１２，１３）及び各タイルに設けられたピンからなる、各接続スプリング部材の２つの前記取り付け点の相対変位によって生じる一方、前記接続スプリング部材の湾曲テールに発生した力が、各接続スプリング部材の前記湾曲テールと、それに隣に配置された前記接続スプリング部材の隣接する湾曲形状ボディとの接触によって生じるように構成されており、また、前記湾曲テールは、前記ホイールの分割ハブが逆回転した場合に、隣接する前記接続スプリング部材の湾曲形状ボディと接触することで、実質的に前記ハブの取り付けロッド上での前記接続スプリング部材の自由な回転を制限し、特定のタイルの反対側に取り付けられた前記接続スプリング部材の各対に伝導する力を発生させ、前記タイルを半径方向外側に押す半径方向の合力を生み出し、前記ホイールの剛性を増加させることを特徴とする請求項４に記載の可変コンプライアンス非空気圧ホイール。

【請求項6】

前記２つの分割ハブ（１，２）を形成する２つの管状部材は、剛体レバー（１７）を介して接続されており、この剛体レバー（１７）は、一方の前記分割ハブ（２）に端を固定され、他方の前記分割ハブ（１）に到達するものであり、
前記他方の分割ハブが、前記剛体レバーに対して数度の相対的な回転が可能であり、
前記剛体レバー（１７）が、該剛体レバーを数度動かすことができるように前記他方の分割ハブ（１）に組み込まれた電動部材を有することを特徴とし、
前記電動部材が、前記２つの分割ハブ間の相対角度を変更し、前記各接続スプリング部材の湾曲テールと、前記分割ハブの同じ側に取り付けられた隣の前記接続スプリング部材の隣接する湾曲形状ボディとの間の接触力を増加させることで、特定のタイルの反対側に取り付けられ、同一の前記タイルに接続された前記接続スプリング部材の各対がそれらの間で力を発生させ、前記タイルを半径方向外側に押す半径方向の合力を生み出し、その結果、前記ホイールの剛性を増加させることを特徴とする、請求項５に記載の可変コンプライアンス非空気圧ホイール。

【請求項7】

前記電動部材が電気的であり、前記ホイールの固定された回転軸から前記ホイールの回転する前記分割ハブに向けての電力及び信号を伝達する、連続回転電気接続部(スリップリング)（２０）によって電力供給されることを特徴とし、
前記電動部材が、電気モータ（２１）と、前記ホイールの剛性変動に必要な非常に重要な力を発生させるために高負荷ボールねじアセンブリの回転を操作する、高減速ギアボックス（２２）とを備えることを特徴とし、
前記高負荷ボールねじアセンブリが、最終的に、自転車型チェーン（２４）を介して前記分割ハブを接続する前記剛体レバーに係合し、その結果、２つの前記分割ハブ間に非常に大きな力を発生させることを可能にすることを特徴とする、請求項６に記載の可変コンプラインス非空気圧ホイール。

【請求項8】

前記車両のシャーシに取り付けられ、前記ホイールの回転軸となる前記固定の管状ボディ（３２）が中空であり、２つの前記回転する分割ハブのうちの１つに固定された、平歯車を介して内歯駆動歯車に係合するホイール駆動電気モータ（２７）を備えている一方で、前記ホイール駆動電気モータが、車軸を形成する前記固定の管状ボディの内部の回転自在なジョイント（４３）に取り付けられており、該ジョイントにおける数度の自由な回転が可能であることを特徴とし、
前記ホイール駆動電気モータの数度の自由回転が、必ずしも前記平歯車から前記内歯駆動歯車への伝達を介して前記分割ハブを動かすことなく、前記ホイール駆動電気モータのアセンブリ全体の数度の回転ならびに一対のばね（３６，３７）の変形を生み出すように、前記ホイール駆動電気モータ（２７）によって発生したトルクに比例して変形する前記一対のばね（３６，３７）によって拘束されることを特徴とし、
前記ホイール駆動電気モータ（２７）の数度の回転及び前記一対のばねの変形が、前記ホイール駆動電気モータ（２７）のボディの軸方向に取り付けられた、古典的なポテンショメータ（４１）又はロータリエンコーダ装置によって測定されること、又は一対の結合機構（４０）を介した前記ホイール駆動電気モータのボディから、発生したトルクを電気信号へ変換する前記ポテンショメータ（４１）又はロータリエンコーダに向けて伝達されることを特徴とする、請求項１に記載の可変コンプライアンス非空気圧ホイール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

１．発明の属する技術分野
本発明は、加圧された空気を充填せずに使用することができ、動作中にその可撓性を変動させる能力ならびに動作中に車軸によって発生した又は車軸に付与されるトルクを測定する能力を有する非空気圧タイヤに関する。

【背景技術】

【0002】

２．関連する技術の説明

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】US ６１７０５４４ B１ Hottebart Jan.９、２００１は、変形可能な非空気圧ホイールに関係する

【文献】US ２０１７/０１２０６７１ A１ Miles et al. May ４、２０１７は、部分的に適合するハブを備えた非空気圧タイヤに関係する

【文献】US ２０１８/００７２０９５ A１ Anderfaas et al. Mar.１５、２０１８は、可変コンプライアンスホイールに関係する

【文献】US ８９５０４５１ B２ Akihiko Abe Feb.１０、２０１５は、非空気圧ホイールに関係する

【文献】US ２００２００９６２３７ A１ Buhroe et al. Jul. ２５、２００２は、コンプライアントリムホイール及びアセンブリに関係する

【文献】US ２００９/０２１１６７５ A１ Louden B. Aug. ２７、２００９は、非空気圧タイヤアセンブリに関係する

【文献】US ２０１４/０１１００２４ A１ Anderfaas et al. Apr. ２４、２０１４は、可変コンプライアンスホイールに関係する

【文献】US ２０１６/０１９３８７６ A１ Kyo et al. Jul. ７、２０１６は、非空気圧タイヤに関係する

【文献】US ２０１１/０２４０１９３ A１ Matsuda et al. Oct. ６、２０１１は、非空気圧タイヤ及びその製造方法に関係する

【文献】US ２００９/００３３０５１ A１ Ahnert S. Feb. ５、２００９は、モジュラーサスペンションを備えたベビーカーのホイールに関係する

【文献】US ２００９/０２９４０００ A１ Cron S.M. Dec. ３は、２００９、非空気圧アセンブリのための可変剛性スポークに関係する

【文献】US ２０１６/００１６４２６ A１ Endicott J.M. Jan. ２１、２０１６は、取り外し可能なハブを備えた非空気圧ホイールアセンブリに関係する

【文献】US ２００４/００６９３８５ A１ Timoney et al. Apr. １５、２００４は、ホイールに関係する

【文献】US ２０１６/０２１４４３５ A１ Schaedler et al. Jul. ８、２０１６は、非空気圧タイヤを備えたホイールアセンブリに関係する

【0004】

非空気圧ホイールの分野では、多くの重要な特許が出願されている。非空気圧ホイールは、パンクによるホイール故障などの短所を回避しながら、道路の凹凸からの衝撃吸収に関し空気圧タイヤの長所を有する。近年の特許出願には、上記一覧表に示すように、車軸に取り付けられるアタッチメントボディと、アタッチメントボディを外側からタイヤ径方向に囲むように構成されたリング状ボディと、アタッチメントボディとリング状ボディとの間にタイヤ周方向に配置された複数の接続部材とを含む非空気圧タイヤが提案されている。さらに、近年、惑星探査に金属ホイールを使用する研究が行われている。なぜなら、大気のない又は大気が非常に薄い惑星では、ゴムを迅速に劣化させ、空気で膨らませたタイヤを役に立たない状態にし得る放射線が存在するため、空気圧タイヤの使用は不可能だからである。

【0005】

さらに、ホイール駆動用の電動モータによって車軸に発生するトルクを測定する場合、高減速比ギアボックスを使用すると、発生するトルクを測定するために、連続回転電気接続部(スリップリング)と組み合わせたトルクセンサの使用を必要とするという技術課題がある。このアセンブリは、規模がかなり大きく、価格及び質量が増加する。他方、遠隔地又は他の惑星で動作する無人ローバーにホイールが取り付けられている場合、トルクの測定は、車両の安全にとって特に重要である。

【発明の概要】

【0006】

３．発明の簡単な説明
本発明は、空気圧タイヤのように振る舞うことができるだけでなく、ホイールが動いているときでも動作することができる、ホイールの内側に支持された機構によってその半径方向の剛性を変更することができる非空気圧ホイールの設計、ならびにホイールの駆動系に組み込むことができ、その動作中にホイールによって発生するか、又は、ホイールに及ぼされるトルクを監視することができる、単純なトルクセンサの解決策から構成されている。

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

４．最新技術に対する進歩
本発明は、非空気圧ホイールの剛性調節に対する解決策ならびに非空気圧ホイールの変形可能スポークとして使用される弾性材料(金属、樹脂など)に関連する耐久性の問題に対する解決策を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、剛性調節の特定の機能に合わせて調整される、特別に設計されたリーフスプリング部材を提案し、これらのスプリングを支持するハブディスクの逆回転によるホイールの半径方向の可撓性の変更を可能にする、特別に設計された形状と組み合わさり、動作中の所望の耐久性要求を提示する。

【発明の効果】

【0009】

そのようにして、提案された発明は、路面状態及び車軸荷重に応じて、非空気圧ホイールに関連する耐久性の問題ならびにホイール剛性調節の問題の両方を解決する。本発明は、ホイールが動作中であっても、ハブディスクの電動による逆回転を通して、ホイールの半径方向剛性を調節するための、技術的に実行可能で単純な解決策を提供する。最後に、本発明は、動作中に車軸に発生する、又は及ぼされるトルクを測定するための単純かつロバストな解決策を提案する。このトルクは、荒れた地形、特に遠隔環境又は他の惑星を移動する無人電動車両の動作の安全性に必要とされる特徴である。このような場合、例えば、ホイールがブロックされた場合、トルクセンサは、車両の制御装置に通知し、ホイールのモータへの損傷を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

５．図面の簡単な説明
他の目的、特徴、及び利点は、本発明の精神から逸脱することなく、好ましい実施形態の以下の説明及び添付の図面から当業者に想起されるだろう。

【図1】図１は、１つのタイルに接続された２つのスプリング部材が取り付けられている、２つに分割されたホイールのハブを提示する。

【図2】図２は、３対のスプリングが取り付けられた、２つに分割されたハブアセンブリの側面図を提示し、２つのスプリング間の相対角度は弛緩位置にある。

【図3】図３は、３対のスプリングが取り付けられた、２つに分割されたハブアセンブリの側面図を提示し、２つのスプリング間の相対角度は予荷重位置にある。

【図4】図４は、スプリングの詳細を提示する。

【図5】図５は、第１ハブを繋ぎ、第２ハブに力を伝達する剛体レバーを備えた、２つに分割されたホイールのハブの分解図を提示する。

【図5.1】図５.１は、スプリングを備えた組み立て済みのハブならびにハブを繋げる剛体レバーを提示する。

【図5.2】図５.２は、スプリングとタイルを備えた組み立て済みのハブならびに２つのハブを繋ぐ剛体レバーを提示する。

【図6】図６は、スプリングの予荷重機構に電力を供給するために使用されるスリップリング及び組み立て前の（prior to assembly）予荷重機構の詳細を提示する。

【図7】図７は、ハブを繋ぐ剛体レバーに接続された、完全に組み立てられた予荷重機構を提示する。

【図8】図８は、駆動モータと内部の歯車を備えたホイールの固定中空軸を提示する。

【図9】図９は、絶縁された駆動モータ及びギアボックスアセンブリならびにトルク測定システムを提示する。

【図10】図１０は、モータ機構及びトルク測定システムの背面図を提示する。

【図11】図１１は、完全なホイールアセンブリを提示する。

【発明を実施するための形態】

【0011】

６．好ましい実施形態の開示
以下、図１～図１１を参照して、本発明に係る非空気圧タイヤの一実施形態について説明する。

【0012】

図１は、分割ハブ１及び分割ハブ２からなる、２つに分割されたホイールのハブを提示し、その各々の上に、リーフスプリング３及び４が、それぞれ、取り付けロッドによって、それらの周縁における複数の穴のうちの１つに取り付けられる。スプリングは、取り付けロッドの周りを自由に回転することができる。スプリングは共に単一のタイル５に接続されて示されており、タイルと隣接するタイルとを接続する自由回転ジョイントとして機能する自由回転ジョイントも介して接続されているため、ホイールの地面と接触する部分となる円形の多重タイルキャタピラチェーンを形成する。２つに分割されたハブの間の相対角度は、それぞれのハブの各スプリングの取り付け点をより近づけ、また、２つのスプリング３及び４のそれぞれの凹部の距離を減少させるように変更することができる。このような角度変更の効果をより良く理解するために、図２及び図３を提示する必要がある。

【0013】

図２は、２つに分割されたハブの同じ要素の側面図を提示し、今回のみ３つのスプリング６、７及び８がハブ２の３つの隣接する取り付けロッドに取り付けられ、別の３つのスプリング９、１０、１１がハブ１の３つの隣接する取り付けロッドに取り付けられており、スプリングの各対がホイール周縁の３つの隣接するタイルに接続される(ハブ１、２は側面から見られる)。この図において、ハブ１とハブ２の間の相対角度は完全な弛緩位置にあり、各ハブ上のスプリング８、９の取り付け点１２、１３は、最大距離にある。また、各スプリングの湾曲したテール(例えば、スプリング７のテール１４)は、それぞれが隣接するスプリングの本体と接触していないことが分かる(テール１４がスプリング６の本体と接触していない、など)。この場合、全てのスプリングにゼロの予荷重状態が存在する。タイル、例えば、スプリング８、９によって支持されたタイルに及ぼされる半径方向の力は、スプリングの変形を容易に生じさせる。スプリングは、それぞれのジョイントの周りを自由に回転し、その場合トルクが伝達されないので、この場合のホイールアセンブリは、ホイールの周縁にトルクを伝達できないことに注意しなくてはならない。したがって、ここでは、このケースがスプリングの状態の例として示されている。この状態は、ホイールの製造中に目にすることができるが、動作中にホイールを使用する間は回避される。動作中、トルクをホイールの周縁に伝達できるようにするために、スプリングは少なくとも最小値で予荷重されなければならない。

【0014】

この状況は図３に誇張して描かれている。図３では、２つのハブの相対角度が数度変更されている。この回転により、スプリング８、９の取り付け点１２、１３はそれぞれ大きく接近している。これらの新しい位置は、各スプリングのテールを、隣接するスプリングのそれぞれの本体に接触させ、したがって、各スプリング部材を、同じタイルに接続された、反対側のハブの対応するスプリング(例えば、スプリング８と９)に対して予荷重をかけさせる。スプリングの各対から生じる合力は、ホイールの周縁を増加させるように、各タイルを半径方向に沿って押す。タイルは全て相互接続されているので、ホイールの周縁は変化しないが、全てのスプリングによって生じる合力は、ホイールの見かけの半径方向剛性を増加させる。なぜなら、与えられた半径方向荷重に対して、予荷重をかけられたスプリングの変形には、今やはるかに大きな力を必要とするからである。しかしながら、取り付けロッド１２及び１３が互いに非常に接近した、この誇張された状態では、ホイールハブはホイール周縁に重要なトルクを再び伝達することができない。非常に重要なトルクは、ホイールを回転させる代わりに、再びスプリング対を回転させることになるだろう。したがって、各ホイールアセンブリの理想的な予荷重範囲条件は、図２に示す位置と図３に示す位置との間の中間位置にあり、個々のスプリング剛性及びホイールに伝達したいトルクに依存する。本発明において開示された原理に従って構築された直径０.３４mのホイールに対して実施される試験に基づき、２５０Nオーダーの軸荷重に対して、そのようなホイールにおける見かけの剛性の４倍の増加を達成することができる。これは、「完全に予荷重された」スプリング状態と「最小限に予荷重された」スプリング状態との間の、車軸にかかる所定の荷重に対するハブの垂直変位(弾性ホイールの全変形量の差異(２５０Nのオーダー)が４００%であることを意味する。言い換えれば、本発明において開示された原理に基づいて達成された可撓性の変動は、４００%のオーダーとすることができる(最小限に予圧されたホイールの撓みが、完全に予圧されたホイールの撓みより４倍大きいことを提示する)。地面と接触するホイール周縁部に影響を及ぼし、したがって、ホイールの接地圧に影響を及ぼし、ゆるい土壌などに対するホイールの牽引能力（traction capacity）を増加させるため、ホイールの撓みの度合いは一般に重要である。

【0015】

図４には、スプリング要素の好ましい実施形態が提示されている。スプリングは、適切な形状の湾曲部１２からホイールの各ハブのロッドに取り付けられ、この湾曲部は取り付けロッドの周りでスプリングの自由な回転を可能にするのに十分な大きさであるが、スプリングはロッドから外れることはない。同様にして、スプリング１５の他端は、タイルのジョイント上に取り付けられ、固定ロッドの周りのスプリングの自由な回転を可能にするが、ロッドから外れることはない。またスプリングは、凹部及び凸部を提示する湾曲部１６を備える。スプリングは、取り付け部１２に近接し、スプリングの凹部の反対方向に配置された、自由に湾曲したテール１４をさらに備える。テールの役割は、上の図３に描写されており、２つに分割されたハブが逆回転する場合、テールが隣接するスプリング本体上に押しつけられ、スプリングの回転を阻止するとともにスプリングの予荷重に寄与し、ホイールの剛性の増加を生じさせていることを示している。

【0016】

ハブのこの逆回転によって発生する力は、使用されるスプリングの剛性に依存する。提示された実施形態について、全体のホイールの剛性は、２.５kN/mから１０kN/mまで変化する値を有し、具体的な実施形態については、３００Nmのオーダーで、ハブの逆回転のための重要なトルクの発生を必要とする。このトルクは２つのハブの間における残差制約（residual constraint）であり、保存されなければならない。そうでなければ、ホイールは予め設定された剛性を失い、より柔軟になる。

【0017】

２つのハブの間でこの重要なトルクを伝達するために、強力な剛体レバーが使用され、図５に示されている。この図では、様々な部品をよりよく理解することができるように、２つのハブが分解して示されている。ハブを繋げる剛体レバーは１７であり、固定パッド１８を介してハブ２上に取り外せないように固定され、かつ可撓性変動機構に係合する開口部１９を横切り、ハブ１に向かって延びている。図５.１は、タイルのない組み立て済みの全てのスプリングを備えた組み立て済みのハブ及びハブ１から延びる連結レバー１７を提示する。図５.２は、スプリング及びタイルを備えた組み立て済みのハブを提示する。

【0018】

図６は、可撓性変動機構を提示する。この機構がハブ１上に固定され、ホイールの回転と共に回転するプレート２８に取り付けられている。プレートは、モータ２１を備え、モータ２１は、ホイール３２の中心の軸に固定された、連続的に回転する電気接続部(スリップリング)２０によって供給される電力を使用する。モータ２１は、平歯車を介して補助減速歯車列（supplementary reduction gear-train）２２に係合し、補助減速歯車列２２は、最終的に、レバー１７が取り付けられた二重自転車型チェーン（double bicycle-type chain）２４を引っ張る重負荷用ボールねじ（heavy duty ball-screw）駆動部２３に係合する。スリップリング２０を介して電力供給されるモータの回転によって、レバー１７に非常に重要な力を発生させることが可能であり、２つのハブの逆回転を生じさせ、その結果、ホイールの剛性を増加させる。

【0019】

図７は、組み立て済みでハブ１の側面に固定された可撓性変動機構を提示しており、二重チェーン２４が剛体連結レバー１７に取り付けられ、ハブ１に対する相対運動を引き起こしている。また図７は、剛性変動動作中のホイールの所望の剛性を正確に調節することを可能にするために、ねじ上のボールねじ駆動部のテンショニングチャリオット（tensioning chariot）の位置を追跡するために使用される、リニアポテンショメータ２５を提示する。また、ポテンショメータ信号は、スリップリング２０を介して、ホイールを動作させるために使用することができるマイクロプロセッサベースの制御装置に向けて伝達される。

【0020】

図８は、ホイールアセンブリの幅方向に沿った切断図を提示しており、ここで、分割ハブ１及び２を視認でき、可撓性変動モータ２１は、図の後ろ側に示されているが、スリップリング２０もまた、可撓性変動モータに電力を供給するように示されている。ホイール３２の固定中空軸も示され、ホイールの駆動モータ２７を備えており、この駆動モータは、平歯車３１、３０及び２９を介して、ハブ２の内側に固定された内歯歯車２６に係合し、ホイールが回転するための駆動力を伝達する。中空の円形部３３は、中空軸３２の内側に固定され、駆動モータを支持すると同時に、モータがその内部で自由に回転することを可能にする。

【0021】

図９は、駆動系のアセンブリをより詳細に提示し、モータ２７は、長手方向に支持されているが、中空部３３の内側で自由に回転することができ、半円形の部分３９及び３４は、歯車を支持し、中空軸３２の内側で固定され、十字形レバー３５は、モータ２７の前側に固定され、モータと一緒に回転することもできる。

【0022】

図１０は、他方向からの組み立て図を提示しており、２つの滑り軸受４３は、部品３３（図１０には不図示）内側でのモータの自由回転を支持し、十字形部品３５は、２つの螺旋状スプリング３６及び３７の助けを借りて位置に保持されている。螺旋状スプリングの他端は、歯車列を支持し、中空軸３２の内側に固定された部品３８及び３９上に固定されている。モータがホイールを運動状態となるようにトルクを発生させる場合、平歯車３１は歯車列上で係合し、このトルクを伝達する際に役立つ。反動により、この同じトルクはモータ２７の本体に伝達され、次いで、モータが逆方向に回転し、スプリング３６及び３７の内部で発生した力がモータの本体の回転を停止するまで伝達される。モータの運動は、十字形レバー部３５及び結合機構４０を介してレバー４１に向けて伝達され、レバーは、回転ポテンショメータ４２の回転軸上に固定される。このレバーは、部品３４上にも固定され、中空軸３２の内側に接続されている。このようにして、モータ２７によって生じたトルク、又はホイール上で外部的に生じ、最終的にモータに伝達されるトルク(モータが電力を受けていない場合であっても)は、ポテンショメータによって測定される。したがって、歯車列３１、３０及び２９の内部で発生し、最終的に内歯歯車２６に伝達され、ホイールを回転動作させる力（effort）は、ポテンショメータ４２で監視することができる。トルク測定の精度は、歯車列２９、 ３０、 ３１及び２６に存在する非線形クーロン摩擦に依存することに注意しなくてはならない。この歯車列に大きな摩擦が存在すると、トルクの測定精度が変わることがある。最良の結果を得るために、歯車列に使用される伝達比は、歯車の品質、使用される潤滑剤の種類、環境条件、汚染などに応じて、３０:１を超えてはならない。本実施形態は、２０:１のギア比を有し、３０Nmのオーダーでホイール周縁にトルクを発生させ測定する能力を有する。

【0023】

図１１は、スプリング、タイル及びテンション機構を備えた組み立て済みホイールを提示する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図5.1】

【図5.2】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】