CN113905913A - 非充气轮胎、移动体供电装置以及移动体 - Google Patents

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Abstract

非充气轮胎(10)具有：车轮部，其包括以旋转轴部分为中心的内侧环状体、设于内侧环状体的径向外侧的外侧环状体、连结内侧环状体与外侧环状体并且弹性变形的连结构件；以及胎面部，其设于外侧环状体的径向外侧，与路面(200)接触。非充气轮胎(10)具备：电极部，其与胎面部接触，设于胎面部的径向内侧；以及布线部(80)，其连接电极部与内侧环状体，由导体形成。车轮部的至少一部分由非金属材料形成，电极部由在轮胎宽度方向上具有预定宽度并且在轮胎周向上具有预定长度的导体形成。

Description

非充气轮胎、移动体供电装置以及移动体
技术领域
本发明涉及能够适当地用于非接触供电方式的非充气轮胎、移动体供电装置以及移动体。
背景技术
作为对电动汽车等车辆非接触(无线)地供给电力的方式(非接触供电方式)，已知有所谓的电场供电方式(参照专利文献1)。
在电场供电方式中，组装于车轮轮辋的轮胎将来自埋设于道路的金属板的电场向车辆内中继。由此，能够从路面侧向车辆供电，也应对行驶过程中的车辆。
另外，近年来已知有具有与向组装于车轮轮辋的轮胎的内部空间填充空气的充气轮胎不同的构造的非充气轮胎(参照专利文献2)。具体来说，非充气轮胎具有：内侧环状体(也称为内筒)，其以旋转轴部分为中心；外侧环状体(也称为外筒)，其设于内侧环状体的径向外侧；连结构件，其连结内侧环状体与外侧环状体，并且弹性变形；以及胎面部，其设于外侧环状体的径向外侧，与路面接触。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许5777139号公报
专利文献2：日本特开2018-083456号公报
发明内容
在利用电场供电方式对安装有像上述那样的非充气轮胎的车辆供给电力的情况下，存在如下所述的问题。
具体来说，构成非充气轮胎的连结构件和外侧环状体等由树脂材料也就是说由非金属材料形成，因此如果与金属制的车轮轮辋相比，则导电率较低，电力的传输效率较低。
因此，本发明是鉴于像这样的状况而完成的，其目的在于，提供一种即使在主要的构成构件由非金属材料形成的情况下，也能够提高从路面侧供给的电力的传输效率的非充气轮胎、移动体供电装置以及移动体。
本发明的一个技术方案是一种非充气轮胎(例如非充气轮胎10)，该非充气轮胎具有：车轮部(车轮部30)，其包括以旋转轴部分(旋转轴部分41)为中心的内侧环状体(内侧环状体40)、设于所述内侧环状体的径向外侧的外侧环状体(外侧环状体50)、连结所述内侧环状体与所述外侧环状体并且弹性变形的连结构件(连结构件60)；以及胎面部(胎面部20)，其设于所述外侧环状体的径向外侧，与路面(路面200)接触，该非充气轮胎具备：电极部(电极部70)，其设于所述胎面部的内部，或与所述胎面部接触且设于所述胎面部的径向内侧；以及布线部(布线部80)，其连接所述电极部与所述内侧环状体，由导体形成，所述车轮部的至少一部分由非金属材料形成，所述电极部由在轮胎宽度方向上具有预定宽度并且在轮胎周向上具有预定长度的导体形成。
附图说明
图1是供电系统1的整体概略结构图。
图2是非充气轮胎10的整体侧视图。
图3是沿着非充气轮胎10的图2的F3-F3方向的局部剖视图。
图4是非充气轮胎10的局部放大侧视图。
图5是变更例1的非充气轮胎10A的局部放大侧视图。
图6是变更例2的非充气轮胎10B的局部放大侧视图。
图7是变更例3的非充气轮胎10C的局部剖视图。
图8的(a)和图8的(b)是变更例4的非充气轮胎10D的局部主视图和局部剖视图。
图9是包括变更例5的非充气轮胎10E以及安装有非充气轮胎10E的带车轮移动体100A的示意性的剖视图。
具体实施方式
以下基于附图对实施方式进行说明。此外，对相同的功能、结构标注相同或相似的附图标记，并且适当省略其说明。
(1)供电系统的整体概略结构
图1是本实施方式的供电系统1的整体概略结构图。如图1所示，供电系统1包括带车轮移动体100和路面200。在带车轮移动体100安装有非充气轮胎10。
具体来说，图1表示带车轮移动体100(包括非充气轮胎10)的沿着宽度方向的示意性的剖视图和路面200的沿着宽度方向的示意性的剖视图。
带车轮移动体100是在路面上移动的移动体，在本实施方式中是安装有两个非充气轮胎10的电动轮椅。在带车轮移动体100中，除了非充气轮胎10以外，也可以安装有转向用的辅助轮胎(未图示)。
此外，带车轮移动体100不限定于安装有两个非充气轮胎10的电动轮椅，也可以是安装有四个非充气轮胎10的方向盘型电动轮椅，所谓的senior car(注册商标)。在该情况下，非充气轮胎10的直径尺寸也可以比图1所示的直径尺寸小型化。
在带车轮移动体100所通行的路面200埋设有一对输电单元210。一对输电单元210以能够与带车轮移动体100的胎面宽度(左右的轮胎间的宽度)对应的方式，在路面200的宽度方向(与带车轮移动体100的移动方向正交的方向)上隔开预定距离地埋设。此外，路面200典型地是指车辆所通行的道路或行人用通道，但只要是建筑物内的地面等能够设置输电单元210的场所，则不限定于道路、通道。
在一对输电单元210连接有电源装置220。电源装置220经由输电单元210向带车轮移动体100供给电力。具体来说，电源装置220借助输电单元210实现非接触(无线)地供给电力的方式(非接触供电方式)。
像这样的非接触供电方式被称为电场供电方式。电场供电方式在送电侧(路面200侧)和受电侧(带车轮移动体100侧)这两者构成串联共振电路，在共振状态下传输电力(交流电力)。在本实施方式中，共振频率是100kHz～13MHz左右。
使用螺母110将非充气轮胎10以能够旋转的方式安装于带车轮移动体100的车轴120。车轴120是金属制，像后述那样，安装于车轴120的非充气轮胎10与车轴120导通。
经由输电单元210、路面200、非充气轮胎10以及车轴120，从电源装置220向装备在带车轮移动体100内的整流电路130供给交流电力。整流电路130对电池140供给整流后的直流电力。
电池140向带车轮移动体100的移动用马达(未图示)供给电力。另一方面，电池140将从外部供给的电力蓄积。所谓外部列举出上述的路面200侧的电源装置220以及与充电用插座(未图示)连接的电源。从电源装置220向电池140的供电是像上述那样非接触(无线)的，因此在带车轮移动体100的移动过程中也能够充电。
在本实施方式中，路面200侧的输电单元210和电源装置220构成对在路面200上移动的带车轮移动体100供电的移动体供电装置。另外，带车轮移动体100构成被从移动体供电装置供电的移动体。
(2)非充气轮胎的结构
接下来，对安装于带车轮移动体100的非充气轮胎10的结构进行说明。图2是非充气轮胎10的整体侧视图。图3是非充气轮胎10的沿着图2的F3-F3方向的局部剖视图。
如图2和图3所示，非充气轮胎10具有胎面部20和车轮部30。
胎面部20是与路面200(参照图1)接触的部分，由橡胶材料形成。在胎面部20的与路面200接触的表面，也可以形成有与带车轮移动体100的用途等相应的胎面花纹。
车轮部30由内侧环状体40、外侧环状体50以及连结构件60构成。胎面部20设于车轮部30的径向外侧。
内侧环状体40具有旋转轴部分41、辐条42以及环状部43。内侧环状体40是以旋转轴部分41为中心的环状体(也可以称为内筒)。
旋转轴部分41由供带车轮移动体100的车轴120贯穿的贯穿孔形成，内侧环状体40以旋转轴部分41(车轴120)为中心而旋转。旋转轴部分41与环状部43由从旋转轴部分41呈放射状延伸的多个辐条42连结。
外侧环状体50设于内侧环状体40的径向外侧。具体来说，外侧环状体50也是以旋转轴部分41为中心的环状体(也可以称为外筒)，并且以旋转轴部分41(车轴120)为中心而旋转。
外侧环状体50的直径尺寸比内侧环状体40的直径尺寸大。也就是说，外侧环状体50从内侧环状体40隔开预定距离而位于径向外侧。
连结构件60连结内侧环状体40与外侧环状体50。连结构件60在内侧环状体40和外侧环状体50的周向上设置多个。当负载载荷时，连结构件60在预定范围(例如数cm左右)内弹性变形。
车轮部30主要由树脂材料形成。不过，车轮部30的一部分具体来说是旋转轴部分41由导体形成，具体来说由金属材料形成。另外，辐条42等要求更高强度的部分也可以由金属材料形成。也就是说，车轮部30的至少一部分由树脂材料等非金属材料形成。
电极部70设于胎面部20的径向内侧。在本实施方式中，电极部70与胎面部20接触，设于胎面部20的径向内侧。也就是说，胎面部20隔着电极部70与外侧环状体50相邻，设于外侧环状体50的径向外侧。另外，电极部70与外侧环状体50接触，设于外侧环状体50的径向外侧。
电极部70由在轮胎宽度方向上具有预定宽度并且在轮胎周向上具有预定长度的导体形成。在本实施方式中，电极部70由带状的金属材料(例如以铝为主的带)形成。
在本实施方式中，电极部70以占据外侧环状体50在轮胎宽度方向上的宽度整体的方式设置。换言之，电极部70以占据胎面部20在轮胎宽度方向上的宽度整体的方式设置。
布线部80连接电极部70与内侧环状体40。布线部80由金属材料等导体形成。此外，布线部80优选由乙烯树脂等绝缘材料包覆由导体形成的芯线而成。
布线部80连接由导体形成的电极部70与内侧环状体40的导体部分。在本实施方式中，布线部80连接电极部70与旋转轴部分41。在图3中，布线部80的布线路径示意性地表示为直线状，但布线部80优选为沿着车轮部30的表面形状走线。
此外，布线部80既可以经由形成于车轮部30(内侧环状体40和外侧环状体50)的贯通用的孔(未图示)与电极部70连接，也可以沿着车轮部30的表面走线而与电极部70连接。另外也可以是，在旋转轴部分41和辐条42由导体(金属材料)形成且旋转轴部分41与辐条42成为导通状态的情况下，布线部80连接电极部70和辐条42。
(3)电极部和布线部的形状和配置
接下来，对上述的电极部70和布线部80的形状和配置进一步进行说明。图4是非充气轮胎10的局部放大侧视图。具体来说，图4是包括内侧环状体40的环状部43、外侧环状体50以及连结构件60的非充气轮胎10的局部放大侧视图。
如图4所示，电极部70是沿着轮胎周向延伸的圆环状。也就是说，在本实施方式中，电极部70沿着外侧环状体50的外周面(胎面部20的内周面)在整个周向上设置。不过，电极部70也可以未必像上述那样在整个周向上设置，只要在不使从路面200侧供给的电力的传输效率较大程度地降低的程度上在轮胎周向上具有预定长度即可。
布线部80沿着连结构件60的表面走线。为了防止悬空，布线部80优选利用粘接等方法固定于连结构件60的表面。
另外，为了防止带车轮移动体100(电动轮椅)的使用者等容易地接触到布线部80，优选为布线部80不沿着连结构件60的侧面而是沿着连结构件60的与轮胎周向正交的正面或背面走线。
而且，从相同的观点出发优选的是，在非充气轮胎10安装到带车轮移动体100的安装状态(参照图1)下，布线部80位于带车轮移动体100侧(内侧)。在指定非充气轮胎10的旋转方向的情况下，分别准备右车轮用的非充气轮胎10和左车轮用的非充气轮胎10。另一方面，在不指定非充气轮胎10的旋转方向的情况下，只要以布线部80位于带车轮移动体100侧(内侧)的方式将非充气轮胎10安装于带车轮移动体100即可。
(4)作用和效果
根据上述的实施方式，获得以下的作用效果。具体来说，非充气轮胎10具备：电极部70，其与胎面部20接触，设于胎面部20的径向内侧；以及布线部80，其连接电极部70与内侧环状体40，由导体形成。
另外，电极部70由在轮胎宽度方向上具有预定宽度并且在轮胎周向上具有预定长度的导体形成。
因此，能够使设于胎面部20的径向内侧的电极部70和带车轮移动体100的车轴120附近的内侧环状体40成为导通状态。由此，即使在非充气轮胎10的主要构成构件具体来说是车轮部30的至少一部分由非金属材料形成的情况下，也能够提高从路面200侧供给的电力的传输效率。
此外，输电单元210与电极部70之间未必导通，由于输电单元210与电极部70的距离较短，因此对电力的传输效率没有较大的影响。同样地，布线部80的轮胎径向内侧端也可以未必与旋转轴部分41连接，也可以与内侧环状体40的辐条42或环状部43连接。
另外，与一般的充气轮胎相比，非充气轮胎10在胎面部20与车轴120之间特别是向拉伸方向的变形较小，因此作为布线部80，能够使用未特别地考虑伸展性等的一般的布线。由此，能够利用极其简单的布线有效地提高从路面200侧供给的电力的传输效率。
而且，利用非充气轮胎10，与一般的充气轮胎相比，能够确认电力的传输效率(供电效率)大幅地提高。
在本实施方式中，电极部70是沿着轮胎周向延伸的圆环状。因此，即使非充气轮胎10在路面200上滚动，电极部70的某一部分也会成为接近输电单元210的状态。由此能够进一步提高从路面200侧供给的电力的传输效率。
在本实施方式中，输电单元210比轮胎宽度宽，电极部70以占据外侧环状体50在轮胎宽度方向上的宽度整体的方式设置。因此，能够使电极部70的轮胎宽度方向上的尺寸最大化。由此能够进一步提高从路面200侧供给的电力的传输效率。
(5)其他实施方式
以上按照实施例对本发明的内容进行了说明，但本发明不限定于这些记载，而能够进行各种变形和改良，这对本领域技术人员来说是显而易见的。
例如，上述的非充气轮胎10的结构也可以像以下说明的变更例1～5那样变更。以下主要对与上述的非充气轮胎10不同的部分进行说明，对相同的部分适当省略其说明。
(5.1)变更例1
图5是变更例1的非充气轮胎10A的局部放大侧视图。如图5所示，在非充气轮胎10A中，在外侧环状体50与电极部70之间设有板部81。
板部81由板状的导体形成，与布线部80连接。板部81能够在确保布线部80与电极部70的导通面积的同时，使电极部70与布线部80的连接容易。由此，能够进一步提高从路面200侧供给的电力的传输效率。
此外，在板部81仅设于轮胎宽度方向上的中央部分的情况下，布线部80可以经由形成于外侧环状体50的贯通用的孔(未图示)与板部81连接。
(5.2)变更例2
图6是变更例2的非充气轮胎10B的局部放大侧视图。如图6所示，在非充气轮胎10B中，布线部80埋设于车轮部30的内部。
具体来说，布线部80埋设于外侧环状体50和连结构件60的内部。因此，布线部80不在车轮部30的表面露出。由此能够防止布线部80的损伤。
此外，布线部80能够通过在车轮部30的成形时预先配置于模具内的预定位置来埋设于车轮部30的内部。
(5.3)变更例3
图7是变更例3的非充气轮胎10C的局部剖视图。具体来说，图7是非充气轮胎10C的沿着轮胎宽度方向和轮胎径向的局部剖视图。
如图7所示，非充气轮胎10C具备螺旋带束70C。在螺旋带束70C沿着轮胎周向配置有由金属材料形成的帘线71。
具体来说，帘线71沿着轮胎周向卷绕。在非充气轮胎10C中，帘线71沿着轮胎周向卷绕六周左右。此外，卷绕帘线71的次数能够根据对非充气轮胎10C要求的性能等而不同。
也就是说，在非充气轮胎10C中，电极部由在螺旋带束70C中包括的帘线71兼用。因此，布线部80与帘线71连接。
利用非充气轮胎10C，不需要新设置电极部，能够在抑制制造成本和重量的增加的同时，提高从路面200侧供给的电力的传输效率。
(5.4)变更例4
图8的(a)和图8的(b)是变更例4的非充气轮胎10D的局部主视图和局部剖视图。
具体来说，图8的(a)表示非充气轮胎10D的沿着轮胎宽度方向和轮胎径向的局部主视图，图8的(b)表示非充气轮胎10D的沿着轮胎宽度方向和轮胎径向的局部剖视图。
如图8的(a)和图8的(b)所示，在非充气轮胎10D的胎面部20设有加宽部分21。在非充气轮胎10D中，在轮胎周向上设有多个加宽部分21。在非充气轮胎10D中，在轮胎周向上以90度间隔设有四个加宽部分21。
此外，加宽部分21的数量没有特别限定，但优选为在轮胎周向上隔开适当的间隔地设置几个到五、六个左右。
另外优选的是，在非充气轮胎10D安装到带车轮移动体100的安装状态下，加宽部分21位于带车轮移动体100侧(内侧)。
以与加宽部分21对应的方式，外侧环状体50也具有加宽部分52，并且电极部70也具有加宽部分72。也就是说，在非充气轮胎10D中，胎面部20和电极部70在轮胎周向上的局部分别具有轮胎宽度方向上的宽度比其他部分宽的加宽部分21和加宽部分72。
利用非充气轮胎10D，能够扩大电极部70的面积，因此能够提高从路面200侧供给的电力的传输效率。
(5.5)变更例5
图9是包括变更例5的非充气轮胎10E以及安装有非充气轮胎10E的带车轮移动体100A的示意性的剖视图。具体来说，图9是表示带车轮移动体100A(包括非充气轮胎10E)的沿着宽度方向的示意性的剖视图以及路面200的沿着宽度方向的示意性的剖视图。
如图9所示，在本变更例中，以一对输电单元210与一个非充气轮胎10E相对的方式设置。
另外，在本变更例中，在非充气轮胎10E的内部具备轮内马达90。也就是说，带车轮移动体100A不具备车轮(轮胎)驱动用的马达。在轮内马达90中也可以包括蓄积从输电单元210供给的电力的电池(未图示)。
在非充气轮胎10E中，以与一对输电单元210对应的方式设有在轮胎宽度方向上分离的两个电极部73和电极部74。
在电极部73连接有布线部83，在电极部74连接有布线部84。另外，布线部83和布线部84与轮内马达90连接。由此，能够从输电单元210经由电极部73和布线部83以及电极部74和布线部84向轮内马达90供给电力。
不过，在非充气轮胎10E中未必具备轮内马达90，也可以在带车轮移动体100A侧具备移动用马达。在该情况下，布线部83和布线部84布线至带车轮移动体100A侧。
另外，为了以电极部73和电极部74与一对输电单元210相对的方式使非充气轮胎10E定位，也可以在路面200形成有引导非充气轮胎10E的引导槽部230。
以上对非充气轮胎10的变更例1～5进行了说明，但非充气轮胎10也可以进一步像以下那样变更。
例如，电极部70也可以设置为设于胎面部20的内部。也就是说，电极部70也可以埋设于形成胎面部20的橡胶的内部。另外，在胎面部20磨损的情况下，可以设为能够仅更换胎面部20或更换电极部70和胎面部20。
而且，当胎面部20磨损而厚度减小时，电极部70与输电单元210的距离接近，因此电力的传输效率(供电效率)上升。因此，也可以基于传输效率的上升来判断胎面部20的磨损状态。
另外，在上述的实施方式中，对带车轮移动体100是电动轮椅的例子进行了说明，但只要安装有左右一对非充气轮胎10，除了电动轮椅以外，带车轮移动体100例如也可以是四轮汽车等通常的车辆。
虽然如上所述地记载了本发明的实施方式，但不应理解为构成本公开的一部分的论述和附图限定本发明。根据本公开，各种替代实施方式、实施例以及运用技术对于本领域技术人员而言是显然的。
附图标记说明
1、供电系统；10、10A、10B、10C、10D、10E、非充气轮胎；20、胎面部；21、加宽部分；30、车轮部；40、内侧环状体；41、旋转轴部分；42、辐条；43、环状部；50、外侧环状体；52、加宽部分；60、连结构件；70、电极部；70C、螺旋带束；71、帘线；72、加宽部分；73、74、电极部；80、布线部；81、板部；83、84、布线部；90、轮内马达；100、100A、带车轮移动体；110、螺母；120、车轴；130、整流电路；140、电池；200、路面；210、输电单元；220、电源装置；230、引导槽部。

Claims (8)

1.一种非充气轮胎，其中，
该非充气轮胎具有：
车轮部，其包括以旋转轴部分为中心的内侧环状体、设于所述内侧环状体的径向外侧的外侧环状体、连结所述内侧环状体与所述外侧环状体并且弹性变形的连结构件；以及
胎面部，其设于所述外侧环状体的径向外侧，与路面接触，
该非充气轮胎具备：
电极部，其设于所述胎面部的内部，或与所述胎面部接触且设于所述胎面部的径向内侧；以及
布线部，其连接所述电极部与所述内侧环状体，由导体形成，
所述车轮部的至少一部分由非金属材料形成，
所述电极部由在轮胎宽度方向上具有预定宽度并且在轮胎周向上具有预定长度的导体形成。
2.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中，
所述电极部是沿着轮胎周向延伸的圆环状。
3.根据权利要求1或2所述的非充气轮胎，其中，
所述电极部以占据所述外侧环状体在轮胎宽度方向上的宽度整体的方式设置。
4.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中，
所述电极部由在由金属材料形成的帘线沿着轮胎周向配置而成的螺旋带束中包括的所述帘线兼用，
所述布线部与所述帘线连接。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的非充气轮胎，其中，
所述布线部埋设于所述车轮部的内部。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的非充气轮胎，其中，
所述胎面部和电极部在轮胎周向上的局部具有轮胎宽度方向上的宽度比其他部分宽的加宽部分。
7.一种移动体供电装置，其对在路面上移动的移动体供电，其中，
安装于所述移动体的非充气轮胎具有：
车轮部，其包括以旋转轴部分为中心的内侧环状体、设于所述内侧环状体的径向外侧的外侧环状体、连结所述内侧环状体与所述外侧环状体并且弹性变形的连结构件；以及
胎面部，其设于所述外侧环状体的径向外侧，与路面接触，
所述非充气轮胎具备：
电极部，其设于所述胎面部的内部，或与所述胎面部接触且设于所述胎面部的轮胎径向内侧；以及
布线部，其连接所述电极部与所述内侧环状体，由导体形成，
所述车轮部的至少一部分由非金属材料形成，
所述电极部由在轮胎宽度方向上具有预定宽度并且在轮胎周向上具有预定长度的导体形成。
8.一种移动体，其被从移动体供电装置供电，其中，
安装于所述移动体的非充气轮胎具有：
车轮部，其包括以旋转轴部分为中心的内侧环状体、设于所述内侧环状体的径向外侧的外侧环状体、连结所述内侧环状体与所述外侧环状体并且弹性变形的连结构件；以及
胎面部，其设于所述外侧环状体的径向外侧，与路面接触，
该非充气轮胎具备：
电极部，其设于所述胎面部的内部，或与所述胎面部接触且设于所述胎面部的轮胎径向内侧；以及
布线部，其连接所述电极部与所述内侧环状体，由导体形成，
所述车轮部的至少一部分由非金属材料形成，
所述电极部由在轮胎宽度方向上具有预定宽度并且在轮胎周向上具有预定长度的导体形成。
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