JP2010095142A

JP2010095142A - 磁気タイヤシステム

Info

Publication number: JP2010095142A
Application number: JP2008267502A
Authority: JP
Inventors: Kaneichiro Irimiya; 兼一郎入宮
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2010-04-30

Abstract

【課題】タイヤの重量を大幅に低減でき、低燃費が期待できると共に、一定のメンテナンスが容易に行える磁気タイヤシステムを提供する。
【解決手段】ホイール４の外側には磁性体９と対向する形で電磁石１０が配列されており、ホイール上位部の電磁石１０を磁性体９の磁極とは異なる磁極とし、それ以外の電磁石１０は同一の磁極とする。ホイール上位部の電磁石１０は磁性体９の磁極とは異なる磁極となっているため互いに吸引し、それ以外の電磁石１０は磁性体９の磁極とは同一の磁極となっているため互いに反発することで、ホイール４とリング３が接触することなくリング３で車両の重量を支持することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性体の反発力と吸引力によって車両を支持する磁気タイヤシステムに関する。

従来の空気入りタイヤは、接地するトレッド部とホイール部の間を空気などの気体を充填した圧力容器で結合させる基本構造により車両重量を支え、走る、曲がる、止まるという基本機能を発生させていた。また、圧力容器の弾性によって路面からの衝撃を和らげ、乗り心地を良くする効果も保有していた。
特表平４−５０４７０５号公報

しかしながら、従来の空気入りタイヤの機能を発生させるためには、必ずある程度の高圧気体が必要であり、気体を外部に逃さないシール機能と内圧や荷重に耐えるケース強度を得るための補強機構が必要である。そのため、実際に路面に接地するトレッド部以外のベルトやカーカス、ビード部といったケース部を重厚な構造にする必要があり、これがタイヤの軽量化や低燃費化を阻害する要因となっていた。
また、ある圧力の気体を充填していなければ機能を発揮できないため、一定のメンテナンスが必要であった。
さらに、トレッド面接地時にケース部との相互作用により接地面内で不均一な剪断力が発生しやすく、これが偏摩耗の原因にもなっていた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、タイヤの重量を大幅に低減でき、低燃費が期待できると共に、一定のメンテナンスが容易に行える磁気タイヤシステムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の磁気タイヤシステムは、地面に接地するトレッド面を備えたリングと、車両に結合されたホイールとを備え、前記リングの内面に配置された磁性体と、前記ホイールの外面に配置された電磁石との間の反発力と吸引力によって、前記リングが、前記ホイールに接触することなく前記車両を支持することを特徴とする。

前記リングは、前記ホイールに接触することなく回転することが好ましい。また、前記ホイールの外面に配置されたホイール上位部の電磁石は、前記磁性体の磁極と異なる磁極で対向し、前記ホイール上位部の電磁石以外の電磁石は、前記磁性体の磁極と同一の磁極で対向することが好ましい。また、第１の磁性体は永久磁石であることが好ましい。

本発明の磁気タイヤシステムは、車両走行時に実際に回転するのはトレッドゴムの部分とクッション層とリングだけであるため、回転部分の重量を大幅に低減でき、低燃費が期待できる。また、トレッドゴムが摩滅した場合には、トレッドゴムを取り替えることで容易に性能を回復することができる。さらに、従来タイヤのケース部を構成していた材料を削減することができるため、省資源にもつながる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の磁気タイヤシステムを構成する回転部分とホイールの正面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。剛体のリング３の外側には、地面に接するパターン付きトレッドゴムからなるトレッド１と、トレッド１の接地面積を広げ、また路面からの衝撃を和らげる緩衝材としても機能するクッション層２が貼り付けられている（トレッド１とクッション層２とは一体であっても構わない）。リング３は、クッション層２およびトレッド１を装着するベース部７と、ガイド機能および制駆動力をつかさどるガイド部８からなる。リング３の内面には周方向に２列の磁性体９が一定間隔で配置されており、各列内の磁性体９の磁極は同一である。磁性体９は永久磁石が好ましい。

リング３の内側には、リング３の内面よりも小さい径を有するホイール４があり、これがアクティブサスペンション５を介して車両に結合されている。このホイール４は回転しない。ホイール４の外側には上述の磁性体９と対向する形で電磁石１０が配列されており、ホイール上位部の電磁石１０を磁性体９の磁極とは異なる磁極とし、それ以外の電磁石１０は同一の磁極としている。ホイール上位部の電磁石１０は、磁性体９の磁極とは異なる磁極となっているため互いに吸引し、それ以外の電磁石１０は、磁性体９の磁極とは同一の磁極となっているため互いに反発することで、ホイール４とリング３が接触することなくリング３で車両の重量を支持することができる。

リング３の中央部には周方向に伸びるガイド部８が設けてあり、そこにも磁性体９が配置されている。このガイド部８の磁性体と対向する形でホイール４側にも電磁石１０が配置されている。電磁石１０の磁性を変化させてやることにより、ガイド部８がタイヤ幅方向へずれることを防ぐとともに、ガイド部８へ周方向の力を加えることが可能となり、これによってリング部の回転方向・駆動性動力を制御することが可能となる。
ホイール４は、アクティブサスペンション５を介して車両の脚部６と結合されている。

以下、荷重支持の見積もりについて説明する。図３は、荷重支持の見積もりに使用される磁気タイヤシステムを示す図である。図３に示す磁気タイヤで、荷重支持の見積もりを計算した。磁気タイヤのリングサイズは、径が５００ｍｍで幅が２００ｍｍである。
磁性体９には永久磁石として、図４に示すようなサイズが３０ｍｍ×４ｍｍ×２ｍｍであって、表面磁束密度３２００ガウス、吸引力２．３ｋｇ、質量１．７８ｇのネオジウム磁石を用いた。また、この磁石を、図５に示すように、リング３の周方向に２８８個、幅方向に５列配置して、磁石の個数を合計で２８８×５＝１４４０個とした。磁石重量は合計で１．４８×１４４０＝２．５６ｋｇである。

図３に示す磁気タイヤシステムにおいて、リングとホイールの間隔を６ｍｍとし、そのときの反発力は吸引力の０．２倍と仮定した。また、ホイールと電磁石との間の力は永久磁石単独の力の１．５倍と仮定した。
ホイール下位部（下半分）に配置された電磁石と永久磁石による反発力の鉛直方向の合力が３１４ｋｇ、ホール上位部（鉛直線を跨いで８０度の範囲内）に配置された電磁石と永久磁石による吸引力の鉛直方向の合力が２００ｋｇとなった。鉛直線を跨いで８０度の範囲内に配置された電磁石と永久磁石による吸引力に限定したのは、ホイール上位部の残りの電磁石と永久磁石による吸引力は、鉛直方向の成分が小さいためである。

表１は、タイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７の空気入りタイヤと、本発明による磁気タイヤとの外径、負荷荷重、トレッド部重量、ケース重量、ホイール・リング重力、磁石重量、回転部分の重量の合計とを比較して示す図である。

この表１から、磁気タイヤにおいては、負荷荷重と回転部分の重量の合計が５００＋１５＝５１５ｋｇであり、上述したように、ホイール下位部での反発力が３１４ｋｇ、ホイール上位部での吸引力が２００ｋｇで、鉛直方向の合計が５１４ｋｇであるので、リング３で車両の重量を支持できることが分かる。
また、従来の空気入りタイヤの回転部分の重量の合計が２２．４ｋｇであるのに対し、本発明の磁気タイヤの回転部分の重量の合計が、１５．０ｋｇであるので、回転部分の重量を大幅に低減できることが分かる。

上述したように、本発明の磁気タイヤシステムは、車両走行時に実際に回転するのはトレッドとクッション層とリングだけであり、従来の空気入りタイヤに比べ、回転部分の重量を大幅に低減でき、低燃費が期待できる。また、ホイールとリングが接触しないので、転がり抵抗（ＲＲ：Rolling Resistance）を低減できる。また、トレッドゴムが摩滅した場合には、トレッドゴムまたはトレッドゴムとクッション層を取り替えることで容易に性能を回復することができる。また、ホイール内にサスペンション機構を配置できるので、スペース効率がよい。さらに、従来タイヤのケース部を構成していた材料を削減することができるため、省資源にもつながる。

なお、上述した実施の形態では、好ましくはリングの形状を剛体の円環状として、リングの外側にトレッドとクッション層を貼り付けたが、リングの形状を好ましくは弾性を持つ複合体の、図６に示すようなクローラ状とし、クローラ状のリングの外側にトレッドとクッション層を貼り付けるようにしてもよい。

本発明の磁気タイヤシステムを構成する回転部分とホイールの正面図である。図１のＡ−Ａ’断面図である。荷重支持の見積もりに使用される磁気タイヤシステムを示す図である。リングの内面に配置される永久磁石を説明する図である。永久磁石の配置例を説明する図である。リングの他の形状例を示す図である。

符号の説明

１トレッド
２クッション層
３リング
４ホイール
５アクティブサスペンション
６脚部
７ベース部
８ガイド部
９磁性体
１０電磁石

Claims

地面に接地するトレッド面を備えたリングと、車両に結合されたホイールとを備え、
前記リングの内面に配置された磁性体と、前記ホイールの外面に配置された電磁石との間の反発力と吸引力によって、前記リングが前記ホイールに接触することなく前記車両を支持することを特徴とする磁気タイヤシステム。
前記リングは、前記ホイールに接触することなく回転することを特徴とする請求項１に記載の磁気タイヤシステム。
前記ホイールの外面に配置されたホイール上位部の電磁石は、前記磁性体の磁極と異なる磁極で対向し、前記ホイール上位部の電磁石以外の電磁石は、前記磁性体の磁極と同一の磁極で対向することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気タイヤシステム。
前記磁性体は永久磁石であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気タイヤシステム。