CN108859620B - 包括接触带电自发电模块的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括接触带电自发电模块的轮胎，尤其涉及一种利用在轮胎的吸音材料和轮胎的内部产生的静电带电完成发电，并利用上述电力运行传感器的包括接触带电自发电模块的轮胎。本发明提供一种包括接触带电自发电模块的轮胎，包括：吸音材料，具备于轮胎的内衬的内侧；内部电极部，具备于上述吸音材料的内部并沿上述吸音材料的长度方向延长；及外部电极部，从上述吸音材料相隔而设，并具备与上述内部电极部平行的第一外部电极；在上述轮胎移动时，根据上述吸音材料的移动，上述内部电极部及上述外部电极部带电，由此产生电力。

Description

包括接触带电自发电模块的轮胎

技术领域

本发明涉及一种包括接触带电自发电模块的轮胎，尤其涉及一种利用在轮胎的吸音材料和轮胎的内部产生的静电带电完成发电，并利用上述电力运行传感器的包括接触带电自发电模块的轮胎。

背景技术

近来，对用于在轮胎内部进行发电的装置的研究进行得非常活跃。

其一例为，目前为止对利用在轮胎移动时被地面压缩的轮胎的力的压电方式的发电系统的研究开发开展得非常活跃。

但是，在将压电方式的发电系统应用于轮胎时，因压电方式的发电系统非常昂贵，压电物质的寿命短，从而难以永久使用。

更具体而言，这样利用施加于传感器的压力或力进行发电方式称之为压电发电方式。较之利用静电的发电方式，上述压电发电方式效率低，额外需要使用OP-AMP进行放大的电路，因此，存在结构变得复杂，压电元件无法永久使用的缺点。

另外，近来还开发出利用车辆行驶时由轮胎和地面的摩擦产生的热完成发电的技术。

但是，这样利用由轮胎和地面的摩擦产生的热完成发电的技术，存在在因天气等原因无法产生足够的轮胎的摩擦热的环境，无法达到预期的效率的问题。

因此需要一种包括可更有效经济地进行发电的自发电模块的轮胎。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国授权专利公报第10-1690833号

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种利用在轮胎的吸音材料和轮胎的内部产生的静电带电完成发电，并利用上述电力运行传感器的包括接触带电自发电模块的轮胎。

本发明所要解决的技术问题不受上述技术课题的限制，而对于本领域技术人员而言，未被提及的其他技术课题可通过下面的内容将变得明了。

为达到上述，本发明提供一种包括接触带电自发电模块的轮胎，包括：吸音材料，具备于轮胎的内衬的内侧；内部电极部，具备于上述吸音材料的内部并沿上述吸音材料的长度方向延长；及外部电极部，从上述吸音材料相隔而设，并具备与上述内部电极部平行的第一外部电极；在上述轮胎移动时，根据上述吸音材料的移动，上述内部电极部及上述外部电极部带电，由此产生电力。

在本发明的实施例中，上述第一外部电极具备于上述吸音材料的下部或上部。

在本发明的实施例中，还包括连接固定上述吸音材料及上述第一外部电极且包括电线的固定杆。

在本发明的实施例中，上述固定杆由具有绝缘性的材料构成。

在本发明的实施例中，还包括在内部收容上述吸音材料、上述内部电极部及上述外部电极部的外壳。

在本发明的实施例中，还包括与上述内部电极部及上述外部电极部连接以获得所生成的电力的电源部。

在本发明的实施例中，上述电源部，包括：空气压传感器，测量上述轮胎的空气压；及电源元件，将在上述内部电极部及上述外部电极部产生的非正玄波或正玄波的电力变换为直流形式提供给上述空气压传感器；上述电源元件以预设的电压向上述空气压传感器供电。

为达到上述目的，本发明提供一种包括接触带电自发电模块的轮胎，包括：第一吸音材料，粘接于轮胎的内衬的内侧面；外部电极部，具备于上述第一吸音材料的上部；第二吸音材料，具备于上述外部电极部的上部；及内部电极部，具备于上述第二吸音材料的内部并沿上述第二吸音材料的长度方向延长；上述第一吸音材料、上述第二吸音材料及上述外部电极部相互相隔而设；在上述轮胎移动时，根据上述第一吸音材料及上述第二吸音材料的移动，上述内部电极部及上述外部电极部带电，由此产生电力。

在本发明的实施例中，上述外部电极部包括与上述内部电极部平行的第四外部电极。

在本发明的实施例中，还包括连接固定上述第一吸音材料、上述第二吸音材料及上述第四外部电极且包括电线的固定杆。

为达到上述目的，本发明一种安装包括接触带电自发电模块的轮胎的汽车。

上述结构的本发明，在轮胎内部具备利用静电的自发电模块，从而可有效发电。另外，本发明可将所生成的电力用于运行空气压传感器，无需用于运行空气压传感器的额外的外部电源，从而提高经济性。

另外，轮胎的吸音材料由聚氨酯等能产生更多静电的材料构成。因此，如本发明一样，在吸音材料内部具备内部电极部时，可更有效地进行发电。

另外，本发明通过利用在轮胎内部产生的静电进行发电，可有效去除在轮胎内部及车辆内产生的静电。

另外，因本发明利用吸音材料进行发电，较之现有技术的压电发电方式，发电面积大，发电容量高，可均匀发电。

另外，本发明的自发电模块以与吸音材料连接的一体型结构构成，从而可维持现有技术的吸音材料轮胎的降噪功能。

本发明的效果不限于上述效果，可包括可从记载于本发明的详细说明或权利要求书的推出的所有效果。

附图说明

图1为本发明第一实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎的示例图；

图2为表示本发明一实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎的电源部的安装位置的示例图；

图3为本发明第二实施例的具备多个外部电极的包括接触带电自发电模块的轮胎的示例图；

图4为本发明第三实施例的具备侧面外部电极的包括接触带电自发电模块的轮胎的示例图；

图5为本发明第死实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎的示例图；

图6为本发明第一实施例至第二实施例的具备外壳的包括接触带电自发电模块的轮胎的示例图。

符号说明

10：内衬

100、400：包括接触带电自发电模块的轮胎

110、210、310、410：吸音材料

120、220、320、420：内部电极部

130：第一外部电极

140、440：固定杆

150：电源部

200：具备多个外部电极的包括接触带电自发电模块的轮胎

211：收容孔

230：第二外部电极

300：具备侧面外部电极的包括接触带电自发电模块的轮胎

330：第三外部电极

411：第一吸音材料

412：第二吸音材料

430：第死外部电极

C：外壳

具体实施方式

下面，结合附图对本发明进行说明。本发明可通过各种不同的形式实现而不受在此说明的实施例的限制。为了更明确地说明本发明，省略与说明无关的内容，而且，在整个说明书中的相同或类似的结构赋予相同的标记。

在全部说明书中，说某个部分与其他部分“连接(接入、接触、结合)”时，不仅包括“直接连接”的情况，而且，还包括其中间通过其他部件“间接连接”的情况。在说明书中，说某个部分“包括”某个构件时，除非有预期相反的记载，不是排出其他构件，而是还可包括其他构件。

用于本说明书中的术语只是说明特定实施例而非限制本发明。在语境中没有明显的区别，则单数的记载包含复数的含义。在本说明书中，“包括”或“拥有”等术语表示存在说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、结构、部件或它们的组合，而非预先排除一个或以上的其他特征、数字、步骤、动作、结构、部件或它们的组合的存在或附加可能性。

下面，结合附图对本发明的实施例进行说明。

图1为本发明第一实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎的示例图。

如图1所示，包括接触带电自发电模块的轮胎100包括吸音材料110、内部电极部120及外部电极部，在轮胎移动时，根据上述吸音材料110的移动，上述内部电极部120及上述外部电极部带电，由此产生电力。

上述吸音材料110可具备于轮胎的内衬10的内侧。在此，上述吸音材料110可由聚氨酯材料构成但非限制，上述吸音材料110可包括可通过摩擦容易产生静电以容易带电，且具有吸音功能的所有材料。其一例为，上述吸音材料110可在用于吸音的泡沫(sponge)结构上由容易带电的聚合物(polymer)材料构成。

另外，在将上述吸音材料110粘接于轮胎的上述内衬10的内侧时，所使用的粘接剂可以是密封剂类、硅类粘接剂，但粘接剂不受上述种类的限制。

上述内部电极部120具备于上述吸音材料110的内部并沿上述吸音材料110的长度方向延长。

上述外部电极部从上述吸音材料110相隔而设，而上述外部电极部包括与上述内部电极部110平行的第一外部电极130。

上述第一外部电极130可具备于上述吸音材料110的下部或上部。在此，上述吸音材料110的上部是指轮胎的内部方向，而上述吸音材料110的下部是指粘接上述吸音材料的轮胎的内衬10方向，而在下面的内容中同样适用。因此，图1的(a)为表示上述第一外部电极130位于上述吸音材料110的上部的状态的示例图，而图1的(b)为表示上述第一外部电极130位于上述吸音材料110的下部的状态的示例图。

另外，上述内部电极部120和上述外部电极部可由具备预设的柔性的金属及导电性物质构成。其一例为，上述内部电极部120及上述外部电极部可由因包含导电性物质容易带电的聚合物(polymer)、碳棒、碳纳米纤维(carbon nano fiber)、石墨烯膜等材料构成。

另外，上述内部电极部120及上述外部电极部的厚度不超过2mm，而上述第一外部电极130可从上述吸音材料110相隔0～5cm的间隔。

另外，上述包括接触带电自发电模块的轮胎100还可包括连接固定上述吸音材料110及上述第一外部电极130且包括电线的固定杆140。

具体而言，上述固定杆140连接上述吸音材料110及上述第一外部电极130的两端，且固定上述吸音材料110及上述第一外部电极130以形成一体。另外，上述固定杆140上具备供电荷移动的电线，以使上述内部电极部120和上述第一外部电极130连接于将要后述的电源部150。另外，上述固定杆140可由具备绝缘性的材料构成。

图2为表示本发明一实施例的包括自发电模块的轮胎的电源部的安装位置的示例图。

如图1及图2所示，上述包括接触带电自发电模块的轮胎100还可包括与上述内部电极部120及上述外部电极部连接以获得所生成的电力的电源部150。另外，上述电源部150包括空气压传感器(未图示)及电源元件(未图示)。

上述空气压传感器测量轮胎的空气压。

上述电源元件将在上述内部电极部120及上述外部电极部产生的非正玄波或正玄波的电力变换为直流形式提供给上述空气压传感器。另外，上述电源元件以上述空气压传感器所要求的预设的电压不变地供电。

但是，不限制上述电源元件只向上述空气压传感器供电，还可向车辆所需的其它位置供电。

另外，如图2的(a)所示，上述电源部150可具备于相邻的上述吸音材料110之间。具体而言，上述包括接触带电自发电模块的轮胎100可沿上述轮胎的内周方向具备多个。这样当上述包括接触带电自发电模块的轮胎100沿上述轮胎的内周方向具备多个时，相邻的一对包括上述接触带电自发电模块的轮胎100的上述吸音材料110之间可具备上述电源部150。

另外，当上述包括接触带电自发电模块的轮胎100沿上述轮胎的内周方向延长形成时，使上述吸音材料110的长度小于轮胎的内周面的长度，从而在上述吸音材料110的两端之间形成空间。另外，可在所形成的上述空间具备上述电源部150。

另外，如图2的(b)所示，上述电源部150可具备于形成在上述吸音材料110的内侧的空间。具体而言，如图2的(b)所示，当上述包括接触带电自发电模块的轮胎100沿上述轮胎的内周方向延长形成时，可在上述吸音材料110的两端，以对应于上述电源部150的形状及大小形成可设置电源部的空间。其一例为，如图2的(b)所示，将上述吸音材料110的两端各以半圆形切割，以设置上述电源部。

这样制成的包括接触带电自发电模块的轮胎100在车辆行驶时，根据轮胎的移动，上述吸音材料110移动。另外，移动的上述吸音材料110可使设置于内部的内部电极部120和按预设间隔相隔而设的第一外部电极130相互带电。这样因上述内部电极部120和上述第一外部电极130相互带电导致电荷移动所产生的电力，通过电线供应至上述电源部150。另外，上述电源部150的电源元件控制所获得的电力的电压，将具备得到控制的电压的电力提供给上述空气压传感器以测量轮胎的空气压。这样制成的上述包括接触带电自发电模块的轮胎100无需额外的外部电源即可运行空气压传感器，从而提高经济性。

另外，上述包括接触带电自发电模块的轮胎100捕集行驶中的车辆内部产生的静电生成电力，从而在去除行驶中的车辆内部产生的静电的同时，有效生成更多的电力。

图3为本发明第二实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎的示例图。

如图3所示，上述根据第二实施例的具备多个外部电极的包括接触带电自发电模块的轮胎200包括吸音材料210、内部电极部220及外部电极部，在轮胎移动时，根据上述吸音材料210的移动，上述内部电极部220及上述外部电极部带电，由此产生电力。

上述吸音材料210可具备于轮胎的内衬10的内侧。在此，上述吸音材料210可由聚氨酯材料构成但非限制，上述吸音材料210可包括容易带电，且具有吸音功能的所有材料。其一例为，上述吸音材料210可在用于吸音的泡沫(sponge)结构上由容易带电的聚合物(polymer)材料构成。

上述内部电极部220具备于上述吸音材料210的内部并沿上述吸音材料210的长度方向延长。

上述外部电极部具备于上述吸音材料210和上述内衬10之间，并包括粘接于上述内衬10的内侧面的多个第二外部电极230。

具体而言，如图3的(a)所示，上述吸音材料210通过粘接剂粘接于上述内衬10的内侧面，上述第二外部电极230位于上述吸音材料210和上述内衬10之间，且以与上述吸音材料210相隔一定间距的状态粘接。

为了在上述吸音材料210和上述第二外部电极230之间更好地形成规定的间隔，如图3的(b)所示，可调节吸音材料210的形状。具体而言，在上述吸音材料210的下部可形成与上述第二外部电极230的形状对应的收容孔211。

上述收容孔211在上述吸音材料210粘接于上述内衬10的内侧面时，可供上述第二外部电极230插入。其一例为，如图3的(b)所示，上述收容孔211形成于与上述内衬10接触的上述吸音材料210的下面，且对应于粘接于上述内衬10的内侧面的上述第二外部电极230的位置、数量、形状。

这样制成的上述收容孔211能使上述吸音材料210更好地贴近上述内衬10，从而可提高安全性，且在上述吸音材料210和上述第二外部电极230之间形成预设的间距。

另外，尤其是如上所述插入上述收容孔211的内侧的上述第二外部电极230不仅在上述吸音材料210左右移动时，还在上下移动时也带电，从而产生电力。

另外，第二实施例的具备多个外部电极的包括接触带电自发电模块的轮胎200还包括电源部。但是，具备多个外部电极的包括接触带电自发电模块的轮胎200的电源部实际上与第一实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎100的电源部150的结构相同，因此在此不再赘述。

图4为本发明第三实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎的示例图。

如图4所示，上述根据第三实施例的具备侧面外部电极的包括接触带电自发电模块的轮胎300包括吸音材料310、内部电极部320及外部电极部，在轮胎移动时，根据上述吸音材料310的移动，上述内部电极部320及上述外部电极部带电，由此产生电力。

上述吸音材料310可具备于轮胎的内衬10的内侧。在此，上述吸音材料310可由聚氨酯材料构成但非限制，上述吸音材料310可包括容易带电，且具有吸音功能的所有材料。其一例为，上述吸音材料310可在用于吸音的泡沫(sponge)结构上由容易带电的聚合物(polymer)材料构成。

上述内部电极部320具备于上述吸音材料310的内部并沿上述吸音材料310的长度方向延长。

上述外部电极包括成对具备于上述吸音材料310的两侧的第三外部电极330。

具体而言，如图4的(a)所示，上述第三外部电极330的一端粘接于上述内衬10的内侧面，而另一端从上述内衬10的内侧面沿垂直方向延长。

如图4的(b)所示，上述第三外部电极330在一端粘接于上述内衬10的内侧面，而另一端从上述内衬10的内侧面沿垂直方向延长的同时，上述第三外部电极330的另一端沿垂直方向弯曲延长，从而使一对上述第三外部电极330沿相互相对的方向弯曲延长。

这样制成的上述第三外部电极330在上述吸音材料310沿上下方向移动时更容易带电，从而提高发电效率。

另外，第三实施例的具备侧面外部电极的包括接触带电自发电模块的轮胎300还包括电源部。但是，具备侧面外部电极的包括接触带电自发电模块的轮胎300的电源部实际上与第一实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎100的电源部150的结构相同，因此在此不再赘述。

图5为本发明第四实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎的示例图。

如图5所示，上述根据第四实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎400包括吸音材料410、内部电极部420及外部电极部，在轮胎移动时，根据上述吸音材料410的移动，上述内部电极部420及上述外部电极部带电，由此产生电力。

上述吸音材料410包括第一吸音材料411、第二吸音材料412，在此，上述吸音材料410可由聚氨酯材料构成但非限制。即上述吸音材料410可包括容易带电，且具有吸音功能的所有材料。其一例为，上述吸音材料410可在用于吸音的泡沫(sponge)结构上由容易带电的聚合物(polymer)材料构成。

上述第一吸音材料411可粘接于轮胎的内衬10的内侧面。

在上述第一吸音材料411的上部具备上述外部电极部，而在上述外部电极部的上部具备上述第二吸音材料412。

上述内部电极部420具备于上述第二吸音材料412的内部并沿上述第二吸音材料412的长度方向延长。

上述外部电极部包括与上述内部电极部420平行的第四外部电极430，而上述第一吸音材料411、上述第二吸音材料412及上述第四外部电极430相互相隔而设。

这样制成的上述根据第四实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎400，在上述轮胎移动时，根据上述第一吸音材料411及上述第二吸音材料412的移动，上述内部电极部420及上述外部电极部相互带电，由此产生电力。

另外，根据第四实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎400还可包括连接固定上述第一吸音材料411、第二吸音材料412及上述第四外部电极413且包括电线的固定杆440。

具体而言，上述固定杆440连接上述吸音材料410及上述第四外部电极430的两端，且固定上述吸音材料410及上述第四外部电极430以形成一体。另外，上述固定杆440上具备供电荷移动的电线，以使上述内部电极部420和上述第四外部电极430连接于电源部。另外，上述固定杆440可由具备绝缘性的材料构成。

另外，第四实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎400还包括电源部。但是，第四实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎400的电源部实际上与第一实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎100的电源部150的结构相同，因此在此不再赘述。

图6为本发明第一实施例至第二实施例的具备外壳的包括自发电模块的轮胎的示例图。

如图6所示，本发明的第一实施例至第四实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎还各可包括在内部收容上述吸音材料、上述内部电极部及上述外部电极部的外壳C。

这样制成的上述外壳C通过模块化使上述吸音材料、上述内部电极部及上述外部电极部成为一体，从而在轮胎移动时稳定地不从原位置脱离。这样模块化了的包括自发电模块的轮胎可容易附着/拆卸于轮胎。

上述外壳C可由具备绝缘性的材料构成，而且，为了防止具备于内部的上述吸音材料、上述内部电极部及上述外部电极部不受轮胎和地面之间的摩擦热等的损伤，可由具备隔热性的材料构成。

如上所述的第一实施例至第四实施例的包括接触带电自发电模块的轮胎100、200、300、400，在轮胎内部具备利用静电的自发电模块，从而可有效生成电力。另外，本发明可将所生成的电力用于运行空气压传感器，无需用于运行空气压传感器的额外的外部电源，从而提高经济性。

另外，本发明的上述吸音材料110、210、310、410可由聚氨酯等能产生更多静电的材料构成。因此，在如本发明一样在上述吸音材料110、210、310、410内部具备上述内部电极部120、220、320、420时，可更有效地生成电力。

另外，本发明通过利用在轮胎内部产生的静电进行发电，可有效去除在轮胎内部及车辆内产生的静电。

另外，因本发明利用在上述吸音材料110、210、310、410和车辆产生的静电进行发电，较之现有技术的压电发电方式，发电面积大，发电容量高，可均匀发电。

另外，本发明的自发电模块以与上述吸音材料110、210、310、410连接的一体型结构构成，从而可维持现有技术的吸音材料轮胎的降噪功能。

如上制成的第一实施例至第四实施例的包括自发电模块的轮胎可设置在汽车上。

上述实施例仅用以说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换。而在不脱离本发明的精神和范围内，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。例如，单一型的各结构要素可分散实施，同样，分散的结构要素可以结合形式实施。

本发明的范围不受上述详细说明的限制，而只根据权利要求来确定，而权利要求的意思及范围和等价导出的所有变更或变形形式都包含在本发明的范围之中。

Claims (11)

1.一种包括接触带电自发电模块的轮胎，包括：

吸音材料，具备于轮胎的内衬的内侧，通过摩擦容易产生静电以容易带电；

内部电极部，具备于上述吸音材料的内部并沿上述吸音材料的长度方向延长；及

外部电极部，从上述吸音材料相隔而设，并具备与上述内部电极部平行的第一外部电极；

在上述轮胎移动时，根据上述吸音材料的移动，上述内部电极部及上述外部电极部带电，由此产生电力。

2.根据权利要求1所述的包括接触带电自发电模块的轮胎，其特征在于：上述第一外部电极具备于上述吸音材料的下部或上部。

3.根据权利要求2所述的包括接触带电自发电模块的轮胎，其特征在于：还包括连接固定上述吸音材料及上述第一外部电极且包括电线的固定杆。

4.根据权利要求3所述的包括接触带电自发电模块的轮胎，其特征在于：上述固定杆由具有绝缘性的材料构成。

5.根据权利要求1所述的包括接触带电自发电模块的轮胎，其特征在于：还包括在内部收容上述吸音材料、上述内部电极部及上述外部电极部的外壳。

6.根据权利要求1所述的包括接触带电自发电模块的轮胎，其特征在于：还包括与上述内部电极部及上述外部电极部连接以获得所生成的电力的电源部。

7.根据权利要求6所述的包括接触带电自发电模块的轮胎，其特征在于：

上述电源部，包括：

空气压传感器，测量上述轮胎的空气压；及

电源元件，将在上述内部电极部及上述外部电极部产生的非正玄波或正玄波的电力变换为直流形式提供给上述空气压传感器；

上述电源元件以预设的电压向上述空气压传感器供电。

8.一种包括接触带电自发电模块的轮胎，包括：

第一吸音材料，粘接于轮胎的内衬的内侧面；

外部电极部，具备于上述第一吸音材料的上部；

第二吸音材料，具备于上述外部电极部的上部；及

内部电极部，具备于上述第二吸音材料的内部并沿上述第二吸音材料的长度方向延长；

上述第一吸音材料、上述第二吸音材料及上述外部电极部相互相隔而设，

上述第一吸音材料、上述第二吸音材料通过摩擦容易产生静电以容易带电，

在上述轮胎移动时，根据上述第一吸音材料及上述第二吸音材料的移动，上述内部电极部及上述外部电极部带电，由此产生电力。

9.根据权利要求8所述的包括接触带电自发电模块的轮胎，其特征在于：上述外部电极部包括与上述内部电极部平行的第四外部电极。

10.根据权利要求9所述的包括接触带电自发电模块的轮胎，其特征在于：还包括连接固定上述第一吸音材料、上述第二吸音材料及上述第四外部电极且包括电线的固定杆。

11.一种安装根据权利要求1至10的任一项所述的包括接触带电自发电模块的轮胎的汽车。

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