JP2017030580A - ホイール電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイールへ電力供給する際に耐久性および安全性に優れたホイール電力供給装置を提供する。
【解決手段】ホイール電力供給装置１Ａは、ホイール４の回転円周方向に沿って取り付けられ電気器具７へ電力供給を行うための配線を有する電極リング３と、自動車のディスクブレーキ背面に取り付けられたサーボ１１と、電極リング３に対して電気的に接続及び開放可能なように接触及び開放動作させるアーム２とを備え、サーボ１１が電力供給及び電力停止指令に基づいて、アーム２を電極リング３に接続及び開放させて電気器具７へ電力供給及び電力供給を停止するように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホイール電力供給装置に関する。

自動車のホイールに、ランプなどの表示灯を備えた場合に、その表示灯に電力を供給するためのホイール電力供給装置が必要とされている。

なお、ホイール用光表示装置において、車載バッテリーに接続された通電用ブラシが、電極リングと接触可能となっており、電極リングに発光ランプが電気的に接続され、発光ランプが車輪に取り付けられていることが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

実用新案登録第３０７８２９２号公報

従来の技術は、ホイール静止及び回転中、電力供給を必要としない場合も常にホイールに通電用ブラシが接続している。

すなわち、ホイール静止及び回転中、電力供給を必要としない場合でも常にホイールに通電用ブラシが接触しているため、通電用ブラシと電極リング双方の消耗が早い。また、ホイールおよび通電用ブラシが過渡に摩擦した場合に、発火する危険性があった。

また、電力供給を必要としない場合においても常にホイールに通電用ブラシが接続しているため、電力供給元となるバッテリーなどに無駄な電力を消費させてしまう。

さらに、ＬＥＤランプなどの表示灯の用途だけでなく、タイヤの空気圧状態を測定するセンサー類などのホイールに取り付ける電気器具に対しても、安定的な電力供給できるものが求められている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ホイールへ電力供給する際に耐久性および安全性に優れたホイール電力供給装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係るホイール電力供給装置は、自動車のホイールに取り付けられた電気器具に電力供給可能である。当該ホイール電力供給装置は、前記ホイールの回転円周方向に沿って取り付けられ、前記電気器具へ電力供給を行うための配線を有する電極リングと、前記自動車のディスクブレーキ背面に取り付けられたサーボと、前記電極リングに対して電気的に接続及び開放可能なように接触及び開放動作させるアームとを備えている。前記サーボは、前記サーボに指令された電力供給指令に基づいて前記アームを前記電極リングに接続させて前記電気器具へ電力供給を行うように制御し、前記サーボに指令された電力停止指令に基づいて前記アームを前記電極リングから開放して前記電気器具への電力供給を停止するように制御することを主な特徴とする。

また、本発明に係るホイール電力供給装置において、前記アームは、前記サーボの出力軸に取り付けた第１のアームと、前記サーボの出力軸側と反対方向となる前記第１のアームの先端側に連結されて前記第１のアームにより支持され、当該連結側と反対方向に前記電極リングに対して電気的に接続及び開放可能なブラシを有して接触及び開放動作する第２のアームと、前記第１のアームと前記第２のアームとを駆動可能に連結するアーム連結部と、を有し、前記アーム連結部は、前記第２のアームと前記電極リングとが接続中に発生した前記ブラシにかかる衝撃を吸収する衝撃吸収機構を有することを主な特徴とする。

さらに、本発明に係るホイール電力供給装置において、前記第２のアームの先端に、前記ブラシと共に前記電極リングと通電する通電用ベアリングを前記電極リングに対して前記ホイールの回転円周方向に沿って滑走可能なように取り付けたことを主な特徴とする。

さらに、また、本発明に係るホイール電力供給装置において、前記サーボと前記アームとの組み合せの機構について、前記電極リングに対して電気的に接続及び開放可能な位置が互いに異なるように前記アームを複数取り付けたことを主な特徴とする。

本発明に係るホイール電力供給装置によれば、ホイールへ電力供給する際に耐久性および安全性に優れたものとすることができる。

本発明に係るホイール電力供給装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態のホイール電力供給装置のホイール背面取り付けを示す図である。 図２に示すホイール電力供給装置の部品構成を示す図である。 図３に示すホイール電力供給装置の電力停止状態を示す図である。 図４に示すホイール電力供給装置の電力停止状態から電力供給状態へ移行する動作を示す図である。 図５に示すホイール電力供給装置のアーム稼動範囲を説明する図である。 図２に示すホイール電力供給装置のホイール背面取り付け状態を示すタイヤ及びホイールにおける縦断面図である。 図７に示すアーム連結部の部分拡大図である。 アーム連結部の部品構成を示す斜視図である。 ホイールに取り付けた電極リングの一例を示す図である。 ホイール電力供給処理を示すフロー図である。 図１１の電極リング接続制御処理の詳細を示すフロー図である。 図１１の電極リング開放制御処理の詳細を示すフロー図である。 本発明に係るホイール電力供給装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。 図１４の第２のアームの構成を示す図である。 図１４に示すホイール電力供給装置の電力供給状態を示す図である。 本発明に係るホイール電力供給装置の第３の実施形態の構成を示す図である。 本発明に係るホイール電力供給装置の第４の実施形態の応用例を示すブロック図である。

以下、本発明に係る実施形態のホイール電力供給装置について、図面を参照して具体的に説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。ここで説明する下記の実施形態はいずれも、自動車のホイールの背面に取り付けた場合の一例をとりあげて説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明に係るホイール電力供給装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。また、図２は、第１の実施形態のホイール電力供給装置１Ａのホイール背面取り付けを示す図であり、図３は、図２に示すホイール電力供給装置１Ａの部品構成を示す図である。以下、第１の実施形態のホイール電力供給装置１Ａについて、図１ないし図３を参照しながら説明する。さらに、図４ないし図１０についても、適宜、参照する。

ホイール電力供給装置１Ａは、自動車のホイール４に取り付けられた電気器具７（センサなども含む）に電力供給可能である。このために、ホイール電力供給装置１Ａは、図１に示すように、サーボ１１と、電源インタフェース部１２と、アーム２と、電極リング３とを備えている。

ホイール電力供給装置１Ａは、電源インタフェース部１２を介して、外部電源５に接続される。外部電源５は、例えば車に搭載されているバッテリーなどである。

電源インタフェース部１２は、外部電源５とケーブル・ハーネスなどで接続される。電源インタフェース部１２は、外部電源５から供給される電力を分電、または、電圧変換などを用いて、サーボ１１および電極リング３の配線ルートに供給する。好ましくは、電源インタフェース部１２は、外部電源５の保護のために、ヒューズなどの保護素子を有する。

電極リング３は、ホイール４の回転円周方向に沿って取り付けられ、電気器具７へ電力供給を行うための配線を有する。

アーム２は、外部電源５から供給される電力を電気器具７に対して供給及び停止可能なように、電極リング３に対して電気的に接続及び開放可能とする接触及び開放動作を行う。

サーボ１１は、自動車のディスクブレーキ４３の背面に取り付けられる。サーボ１１は、回動自在な出力軸を有する。サーボ１１の出力軸には、第１のアーム２３が取り付けられている。サーボ１１は、サーボコントローラーなどの指令に応じて、出力軸を制御する。

例えば、サーボ１１は、サーボ１１に指令された電力供給指令に基づいてアーム２を電極リング３に接続させて電気器具７へ電力供給を行うように制御する。また、サーボ１１は、サーボ１１に指令された電力停止指令に基づいてアーム２を電極リング３から開放して電気器具７への電力供給を停止するように制御する。

なお、電力供給指令および電力停止指令は、ホイール電力供給装置１Ａの外部装置から送出されるサーボ指令に含まれる。外部装置は、例えばＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、ランプ点滅システム（例えばヘッドライトランプを制御する制御回路など）等である。

図２に、ホイール電力供給装置１Ａのホイール背面取り付けを示す。図２に示すように、車の足回り（ホイール）４には、例えばキャリパー４１、タイヤ４２、ディスクブレーキ４３が含まれる。

＜アームの構造＞
ディスクブレーキ４３及びドラムブレーキ背面に、サーボ１１で駆動可能に独立した２本のアーム（第１のアーム２３及び第２のアーム２２）からなるアーム２が取り付けられている。

アーム２は、通電用ベアリング２１と、第１のアーム２３と、第２のアーム２２と、アーム連結部２４とを有する。

第１のアーム２３は、サーボ１１の出力軸に取り付けられている。第１のアーム２３は、電極リング３へ第２のアーム２２を近接、および、電極リング３から第２のアーム２２を離隔させるための稼動範囲をカバーする移動機構である。第１のアーム２３は、例えばアルミニウム合金やステンレス製の材料で、アーム形状の薄板に形成されている。

第２のアーム２２は、サーボ１１の出力軸側と反対方向となる第１のアーム２３の先端側に連結され、当該連結部を起点として第１のアーム２３により支持される。第２のアーム２２は、例えばアルミニウム合金やステンレス製などの導通可能な材料で、アーム形状の薄板に形成されている。第２のアーム２２は、電力供給用配線１２２および通電用ベアリング２１に導通可能に接続されている。すなわち、第２のアーム２２は、自材料の導電性を介して、電力供給用配線１２２と通電用ベアリング２１との間の導電経路となる。

通電用ベアリング２１は、第２のアーム２２の先端側に、ホイールリム３１に取り付けられた電極リング３に対してホイール４の回転円周方向に沿って滑走可能なように取り付けられる。通電用ベアリング２１は、例えば円盤外周の辺に幅（厚み方向）を有する円盤状に形成されている。さらに、通電用ベアリング２１は、円盤中央において第２のアーム２２の先端側で回転自在に支持されている。これにより、通電用ベアリング２１は、ホイール４の回転円周方向に沿って滑走可能な状態とされる。

通電用ベアリング２１は、例えば円盤外周の辺に沿って電極リング３に対して電気的に接続及び開放可能なブラシを有する。第２のアーム２２は、このブラシを用いて、電極リング３に対して接触及び開放動作する。すなわち、第２のアーム２２は、電極リング３へ通電用ベアリング２１を接触、および、電極リング３から通電用ベアリング２１を開放させるための稼動範囲をカバーする移動機構である。

アーム連結部２４は、第１のアーム２３と第２のアーム２２とを連結する。アーム連結部２４は、第２のアーム２２と電極リング３とが接触時及び接触中に発生した通電用ベアリング２１にかかる衝撃を吸収する衝撃吸収機構２４０を有する。なお、衝撃吸収機構２４０の詳細については、後述する。

＜電極リングの構造＞
図３に、図２に示すホイール電力供給装置１Ａの部品構成を示す。

電源インタフェース部１２は、サーボ１１へ電力を供給するためのサーボ電源配線１２１、および、アーム２を介して電極リング３へ電力供給可能な電力供給用配線１２２（陽極）を有している。

電極リング３は、例えばホイールリム３１に対して、以下のように絶縁ゴムシート３２および導電性シート３３が取り付けられた構造である。例えば導体（導電性シート３３など）がホイール４に直に取り付けられた場合、ホイール４の回転により衝撃が大きいため、クッション性のある絶縁ゴムシート３２を、通電用ベアリング２１の横幅よりも幅のあるサイズにてホイールリム３１における一周に貼り付ける。この際に、絶縁ゴムシート３２は、通電用ベアリング２１の滑走位置に合わせて貼り付けられる。さらに、その上に、通電可能な（焼結）合金製又はカーボン製の導電性シート３３を同じ幅で一周貼り付ける。

電極リング３に電気的に接続されている電力供給用（陽極）配線３３１は、通電用ベアリング２１がホイール４の回転円周方向に沿って滑走する際に発生する摩擦による損傷を防ぐために、絶縁ゴムシート３２の背面端、かつ、車外側に取り付けられる。

図４に、図３に示すホイール電力供給装置１Ａの電力停止状態を示す。また、図５に、図４に示すホイール電力供給装置１Ａの電力停止状態から電力供給状態へ移行する動作を示す。さらに、図６に、図５に示す第１のアーム２３及び第２のアーム２２の稼動範囲を示す。

第１のアーム２３は、図４ないし図６に示すように、サーボ１１の回転軸Ａ地点から軸Ｃ地点までの稼動範囲を有する移動機構である。すなわち、第１のアーム２３は、電極リング３へ第２のアーム２２を近接(回転軸Ｃ地点)、および、電極リング３から第２のアーム２２を離隔（回転軸Ａ〜Ｂ地点）させるための稼動範囲をカバーする移動機構である。これにより、第１のアーム２３は、第２のアーム２２を電極リング３へ近接および電極リング３から離隔可能に支持している。

ホイール電力供給装置１Ａにおいて、第１のアーム２３が回転軸Ａ地点からＢ地点の位置に収容されていれば、ホイール４からの距離は、十分離隔しており、例え第２のアーム２２を稼動させても又はホイール４からの衝撃で第２のアーム２２が動いても、電極リング３には接続できない位置である。

一方、第１のアーム２３をサーボ１１の回転軸Ｃ地点の位置に移動させた場合には、第２のアーム２２の稼動制御により、第２のアーム２２を電極リング３に接続可能な位置である。

第２のアーム２２は、図４ないし図６に示すように、第１のアーム２３先端の連結部Ｄ地点から連結部Ｆ地点までの稼動範囲を有する移動機構である。すなわち、第２のアーム２２は、電極リング３へ通電用ベアリング２１を接触（連結部Ｆ地点）、および、電極リング３から通電用ベアリング２１を開放（連結部Ｄ及びＦ地点）させるための稼動範囲をカバーする移動機構である。

ホイール電力供給装置１Ａにおいて、第１のアーム２３先端の連結部Ｄ地点からＥ地点の位置に収容されていれば、ホイール４からの距離は、十分離隔しており、例え第２のアーム２２を稼動させても、電極リング３に接続できない位置である。

一方、第１のアーム２３先端の連結部Ｅ地点からＦ地点の位置に移動させた場合には、第２のアーム２２の稼動制御により、第２のアーム２２を電極リング３に接続可能な位置である。

連結部Ｅ地点からＦ地点の位置で、衝撃吸収機構２４０による蓄積エネルギーが発生する。

図７は、図２に示すホイール電力供給装置１Ａのホイール背面取り付け状態を示すタイヤ４２及びホイール４における縦断面図である。また、図８は、図７に示すアーム連結部２４の部分拡大図であり、図９は、アーム連結部２４の部品構成を示す斜視図である。

アーム連結部２４は、図８及び図９に示すように、キックバネ２４１、連結用ベアリング２４２及び２４３、連結用ナット２４５、連結用ボルト２４６を有する。

図９に示すように、連結用ベアリング２４２及び２４３が、第１のアーム２３の先端側の孔と、第２のアーム２２のやや中央側よりの孔とに、この２つのアーム及びキックバネ２４１を挟むように挿環される。さらに、連結用ベアリング２４２及び２４３は、連結用ナット２４５と連結用ボルト２４６とで、第１のアーム２３及び第２のアーム２２とが回動可能なように固定される。

ここで、図９に示すように、くの字型のキックバネ２４１の一方の端部は、第１のアーム２３の板の略中央に位置する小孔を貫通するように鈎状に引っ掛けられる。また、キックバネ２４１の他方の端部は、第２のアーム２２にの板の略中央に位置する小孔を貫通するように鈎状に引っ掛けられる。以上のような構造が、衝撃吸収機構２４０の構造である。

電力供給用配線１２２は、例えばステンレス製などの導通可能な材料が用いられる第２のアーム２２に導通可能に配線される。また、通電用ベアリング２１は、第２のアーム２２と導通可能に取り付けられている。

第２のアーム２２は、図５及び図９に示すように、第１のアーム２３の先端の結合部分（アーム連結部２４）が回動自在となる軸として、通電用ベアリング２１がホイール４の回転円周方向に沿って、ホイール４の内周側から電極リング３に滑らかに接触および開放可能なように通電用ベアリング２１を円弧動作させる制御を行う。

第１のアーム２３と第２のアーム２２との結合部（アーム連結部２４）には、図５に示すように、くの字型のキックバネ２４１が取り付けられる。これにより、第２のアーム２２側が、余分な範囲まで円弧動作しないように支持される。

なお、第１のアーム２３が第２のアーム２２を支持する手段として、この他にも、例えば第１のアーム２３と第２のアーム２２とをワイヤなど共に連結し、ワイヤの伸張によって第２のアーム２２を支持するようにしてもよい。

＜衝撃吸収処理の説明＞
衝撃吸収機構２４０の動作について、以下に説明する。例えば、ホイール４に電力供給中、車の走行時における衝撃が発生したとする。アーム２は、ホイール４からの衝撃を受けると、衝撃吸収機構２４０により以下のような衝撃吸収処理を実行する。

（１）ホイール４からの衝撃を受け、第２のアーム２２は、第１のアーム２３先端のアーム結合部２４を軸として、円弧動作を行う。

（２）第２のアーム２２が円弧動作した際、第１のアーム２３と第２のアーム２２の間に取り付けられたキックバネ２４１がバネの蓄積エネルギーにより、それらの衝撃を吸収する。

（３）第２のアーム２２は、キックバネ２４１の蓄積エネルギーによって、電極リング３側へと押し戻されるように半円弧動作する。

（４）これにより、通電用ベアリング２１がホイールリム３１に取り付けられた電極リング３と接触している際に、走行中の衝撃等で電極リング３と分離した場合でも、キックバネ２４１の付勢力で押し戻されるため、電極リング３に接触し直すことができる。

以上のような衝撃吸収機構２４０の衝撃吸収処理により、アーム２はホイール４からの衝撃を緩和することができる。

図１０に、ホイール４に取り付けた電極リング３の一例を示す。

ホイール４に点灯装置や電力を必要とする電気器具７を取り付ける場合、図７及び図１０に示すように、陽極側は電極リング３の導電性シート３３から出た電力供給用配線３３１に接続される。一方、陰極側は主にホイール４を止めるナット（凹）、又は、車体側（凸）ボルトなどに接続される。

なお、電力供給装置側を陽極（＋）側として、ボディーアースから取れる電極は陰極（−）側とされる。陽極の元は、車のバッテリーになる。また、交流電力の場合には、それぞれインバーターからなる。

図７において、前述した部品の他にも、ショックアブソーバ８、ディスクブレーキカバー４４などを示している。

次に、第１の実施形態のホイール電力供給装置１Ａにおけるホイール電力供給処理について、図１１ないし図１３を参照しながら説明する。ここで、図１１は、第１の実施形態のホイール電力供給装置１Ａにおけるホイール電力供給処理を示すフロー図である。また、図１２は、図１１の電極リング接続制御処理の詳細を示すフロー図であり、図１３は、図１１の電極リング開放制御処理の詳細を示すフロー図である。

はじめに、図１１に示すホイール電力供給処理を示すフローについて説明する。

ホイール電力供給装置１Ａの主電源パワーオン後（起動後）、起動初期化処理などを経た後、以降のようなホイール電力供給処理を開始する。

ホイール電力供給装置１Ａは、外部装置からのサーボ指令受信を待つ（ステップＳ１）。

ホイール電力供給装置１Ａは、サーボ指令を受信した場合（ステップＳ１ Ｙｅｓ）、ステップＳ２へ処理を進める。一方、ホイール電力供給装置１Ａは、サーボ指令を受信しない場合（ステップＳ１ Ｎｏ）、引き続き、外部装置からのサーボ指令受信を待つ。

ホイール電力供給装置１Ａは、サーボ指令がホイール電力供給指令か否か判断する（ステップＳ２）。ホイール電力供給装置１Ａは、サーボ指令がホイール電力供給指令である場合、（ステップＳ２ Ｙｅｓ）、電極リング接続制御処理へ移行する（ステップＳ３）。電極リング接続制御処理終了後、ステップＳ１へ処理を戻す。

一方、ホイール電力供給装置１Ａは、サーボ指令がホイール電力供給指令でない場合（ステップＳ２ Ｎｏ）、電極リング開放制御処理へ移行する（ステップＳ４）。電極リング開放制御処理終了後、ステップＳ１へ処理を戻す。

次に、図１２に示す電極リング接続制御処理のフローについて説明する。

サーボ１１は、ホイール電力供給の指令を受け、作動を開始する（ステップＳ３１）。

サーボ１１は、第１のアーム２３を電極リング３の接続方向の位置へ作動させる（ステップＳ３２）。

次に、サーボ１１は、第２のアーム２２を電極リング３へ通電用ベアリング２１を接触させる方向の位置へ作動させる（ステップＳ３３）。

その際に、アーム連結部２４は、衝撃吸収処理を行う（ステップＳ３４）。

アーム連結部２４による衝撃吸収処理と共に、第２のアーム２２は、電極リング３へ通電用ベアリング２１を接触させる（ステップＳ３５）。本ステップ処理終了後、ステップＳ１へ処理を戻す。

次に、図１３に示す電極リング開放制御処理のフローについて説明する。

サーボ１１は、ホイール電力停止の指令を受け、作動を開始する（ステップＳ４１）。

サーボ１１は、第２のアーム２２を電極リング３から通電用ベアリング２１を開放させる方向の位置へ作動させる（ステップＳ４２）。

その際に、アーム連結部２４は、衝撃吸収処理を行う（ステップＳ４３）。

アーム連結部２４による衝撃吸収処理と共に、第２のアーム２２は、電極リング３から通電用ベアリング２１を開放させる（ステップＳ４４）。

次に、サーボ１１は、第１のアーム２３を電極リング３から離隔方向の位置へ作動させる（ステップＳ４５）。本ステップ処理終了後、ステップＳ１へ処理を戻す。

以上説明したように、本実施形態のホイール電力供給装置は、ホイール静止及び回転中、電力供給を必要としない場合には、ホイールに通電用ベアリングが接触しないため、通電用ベアリングと電極リング双方の消耗を低減することができる。また、また、ホイールおよび通電用ベアリングが過渡に摩擦することを回避することができる。

また、電力供給を必要としない場合に、ホイールに電力供給をしないため、電力供給元となるバッテリーなどに無駄な電力を消費させることがない。

すなわち、ホイールへ電力供給する際に耐久性および安全性に優れたホイール電力供給装置である。

［第２の実施形態］
図１４は、本発明に係るホイール電力供給装置の第２の実施形態の構成を示す図である。また、図１５は、図１４の第１のアーム２３ｂの構成を示す図であり、図１６は、図１４に示すホイール電力供給装置１Ｂの電力供給状態を示す図である。

図１４に示すホイール電力供給装置１Ｂは、サーボ１１とアーム２との組み合せの機構について、電極リング３に対して電気的に接続及び開放可能な位置が互いに異なるようにアーム２を複数（アーム２ａ、アーム２ｂ）取り付けたものである。

図１４ないし図１６に示すように、サーボ１１の出力軸に第１のアーム２３ｂを取り付けている。第１のアーム２３ｂは、凸形状（台形状）に連結された薄板の両側に、第２のアーム２２を２本取り付けている。なお、一方の第１のアーム２３ｂと第２のアーム２２の組み合せ機構をアーム２ａとして、他方の第１のアーム２３ｂと第２のアーム２２の組み合せ機構をアーム２ｂとする。

第１のアーム２３ｂは、図１５に示すように、上下動作スライドレール２３１と、衝撃吸収バネ２３２と、ラック２３３と、第２のアーム連結部２３４とを有する。

上下動作スライドレール２３１は、サーボ１１の出力軸に連結されたギアなどにより、スライドレールの長手方向に沿って伸縮自在とされる。

例えば、第２のアーム２２をホイール４の円周方向に近接する方向に移動させる場合には、上下動作スライドレール２３１は、スライドレールの長手方向に沿って伸長される。一方、第２のアーム２２をホイール４の円周方向から離隔する方向に移動させる場合には、上下動作スライドレール２３１は、スライドレールの長手方向に沿って短縮される。

衝撃吸収バネ２３２は、第２のアーム連結部２３４とラック２３３との間に挟むように装着される。衝撃吸収バネ２３２は、第２のアーム連結部２３４とラック２３３と間の衝撃を緩和するためのバネなどの弾性体又は弾性機構である。例えば、バネの他にも、油圧式の弾性機構を用いてもよい。

ラック２３３は、サーボ１１の出力軸に連結されたギアなどにより、スライドレールの長手方向に沿って移動可能とされる。これにより、ラック２３３は、衝撃吸収バネ２３２を介して、上下動作スライドレール２３１を伸縮自在となるように制御することができる。

第２のアーム連結部２３４は、第１のアーム２３ｂの主なアーム部分であり、台形状に折れ曲がった薄板により、二つの第２のアーム２２を支持すると共に連結している。

以上のような構成より、ホイール電力供給装置１Ｂは、図１６及び図１４に示すように、アーム２ａ及び２ｂをホイール４の内周側からホイール４の回転円周方向に沿って、電極リング３に滑らかに接触および開放可能なように通電用ベアリング２１を円弧動作させる制御を行うことができる。

なお、本実施形態のホイール電力供給装置１Ｂでは、第１のアーム２３ｂに対して、一つのサーボ１１を駆動源としたが、第１実施形態のホイール電力供給装置１Ａが備える第１のアーム２３のように、各々の第２のアーム２２とサーボ１１とをするような複数取り付ける構成であってもよい。すなわち、この場合には、例えば二つのサーボ１１と、それに連結される二つの第１のアーム２３と二つの第２のアーム２２とされる構成となる。

本実施形態のホイール電力供給装置１Ｂは、第１の実施形態のホイール電力供給装置１Ａの効果に加えて、以下のような効果を有する。

本実施形態のホイール電力供給装置１Ｂによれば、通電用ベアリング２１が一つの構造に比べ、万が一どちらかの、通電用ベアリング２１に通電不良が起きた場合、もう片方で電力供給を行うことができる。

また、電極リング３に接触する際の第１のアーム２３ｂにかかる力が分散されるため、サーボ１１にかかる負担を軽減することができる。

［第３の実施形態］
図１７は、本発明に係るホイール電力供給装置の第３の実施形態の構成を示す図である。

図１７に示すホイール電力供給装置１Ｃは、サーボ１１とアーム２ｃとを備えており、以下のような特徴を有する。なお、図１７に示すホイール電力供給装置１Ｃは、図１に示す電源インタフェース部１２および電極リング３等も同様に備えているが、図示省略している。

アーム２ｃは、図１７に示すように、第１のアーム２３ｃ、第２のアーム２２ｃおよびアーム連結部２４ｃを有する。

サーボ１１の出力軸に、第１のアーム２３ｃが取り付けられている。第１のアーム２３ｃは、図１７に示すように、上下動作スライドレール２３１と、衝撃吸収バネ２３２と、ラック２３３と、第１のアーム連結部２３４ｃとを有する。

第１のアーム連結部２３４ｃは、凸形状（台形状）に連結された薄板の先端側に、さらに、コの字状（又はＵ字状）の薄板が形成されている。

上下動作スライドレール２３１は、サーボ１１の出力軸に連結されたギアなどにより、スライドレールの長手方向に沿って伸縮自在とされる。

例えば、第２のアーム２２ｃをホイール４の円周方向に近接する方向に移動させる場合には、上下動作スライドレール２３１は、スライドレールの長手方向に沿って伸長される。一方、第２のアーム２２ｃをホイール４の円周方向から離隔する方向に移動させる場合には、上下動作スライドレール２３１は、スライドレールの長手方向に沿って短縮される。

衝撃吸収バネ２３２は、第１のアーム連結部２３４ｃとラック２３３との間に挟むように装着される。衝撃吸収バネ２３２は、第１のアーム連結部２３４ｃとラック２３３と間の衝撃を緩和するためのバネなどの弾性体又は弾性機構である。例えば、バネの他にも、油圧式の弾性機構を用いてもよい。

ラック２３３は、サーボ１１の出力軸に連結されたギアなどにより、スライドレールの長手方向に沿って移動可能とされる。これにより、ラック２３３は、衝撃吸収バネ２３２を介して、上下動作スライドレール２３１を伸縮自在となるように制御することができる。

第２のアーム２２ｃは、図１７に示すように、ブラシ収納体２２１ｃと、通電用カーボンブラシ２２２ｃと、ブラシ押出しバネ２２３ｃとを有する。

第１のアーム連結部２３４ｃのコの字状の薄板の内側間隔に、筒状に形成されたブラシ収納体２２１ｃが、複数の衝撃吸収バネからなるアーム連結部２４ｃを介して、支持されている。

ブラシ収納体２２１ｃには、通電用カーボンブラシ２２２ｃが、筒状の一方側から突出可能なように、筒状の他方側に固定されたブラシ押出しバネ２２３ｃを介して、接続されている。

第２のアーム２２ｃにおいて、アーム連結部２４ｃにおける複数の衝撃吸収バネが上下左右の衝撃を吸収し、さらに、ブラシ押出しバネ２２３ｃが通電用カーボンブラシ２２２ｃの電極リング３に対する接触および開放時における衝撃を吸収または緩和することができる。

以上のような構成より、ホイール電力供給装置１Ｃは、ホイール４の内周側からホイール４の回転円周方向に対して、電極リング３に滑らかに接触および開放可能なように通電用カーボンブラシ２２２ｃを、上下動作スライドレール２３１のスライド方向に沿って制御を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態のホイール電力供給装置は、ホイール静止及び回転中、電力供給を必要としない場合には、ホイールに通電用ブラシが接触しないため、ブラシと電極リング双方の消耗を低減することができる。また、また、ホイールおよび通電用ブラシが過渡に摩擦することを回避することができる。

また、電力供給を必要としない場合に、ホイールに電力供給をしないため、電力供給元となるバッテリーなどに無駄な電力を消費させることがない。

すなわち、ホイールへ電力供給する際に耐久性および安全性に優れたホイール電力供給装置である。

［第４の実施形態］
図１８は、本発明に係るホイール電力供給装置の第３の実施形態の応用例を示すブロック図である。図１８に示すホイール電力供給装置１Ｄには、サーボコントローラー９１を介して、外部装置として空気圧計測システム９２およびランプ表示システム９３が接続されている。

空気圧計測システム９２は、タイヤの空気圧計測データを収集するためのシステムである。そのために、ホイール４には、タイヤ空気圧センサ６が取り付けられている。タイヤ空気圧センサ６は、電極リング３の配線ルートを介して、電力供給を受けることが可能とされている。

空気圧計測システム９２は、例えばエンジン始動時やアイドリング時に、サーボコントローラー９１に対して、ホイール電力供給の指令を送出する。この指令を受けたサーボコントローラー９１は、ホイール電力供給装置１Ｄに対して、ホイール電力供給のサーボ指令を送出する。

ホイール電力供給装置１Ｄは、サーボコントローラー９１からホイール電力供給のサーボ指令を受信すると、前述したような電極リング接続制御処理を実行する。タイヤ空気圧センサ６は、電極リング３から電力が供給されると、起動処理後、タイヤの空気圧を計測し、例えば計測したデータを無線変調信号または電力搬送波信号などに重畳させて、空気圧計測システム９２へ送信可能とされる。

空気圧計測システム９２は、タイヤ空気圧の計測データを収集後、サーボコントローラー９１に対して、ホイール電力停止の指令を送出する。この指令を受けたサーボコントローラー９１は、ホイール電力供給装置１Ｄに対して、ホイール電力停止のサーボ指令を送出する。これにより、ホイール電力供給装置１Ｄは、サーボコントローラー９１からホイール電力停止のサーボ指令を受信すると、前述したような電極リング開放制御処理を実行する。この結果、ホイール４への電力供給は停止される。

また、ランプ表示システム９３は、ホイール４に取り付けられたランプ７ａを点灯および消灯可能なように制御する。ランプ表示システム９３は、例えば車のヘッドライト制御システムと連携されている。ランプ７ａは、電極リング３の配線ルートを介して、電力供給を受けることが可能とされている。

なお、簡易的に、空気圧計測システム９２およびランプ表示システム９３をサーボコントローラー９１に接続させる構成としているが、どちらか一方であってもよい。

また、この他のシステムとして、ホイール電力供給装置１Ｄ自体のホイール４における異常な発熱を検出するようなサーモセンサー等を取り付けて、ホイール４における発熱異常を感知する等の監視保護機能を設けてもよい。

前述したように、本実施形態のホイール電力供給装置は、ホイールへ電力供給する際に耐久性および安全性に優れたものである。

また、本実施形態のホイール電力供給装置は、外部装置から指令を受信して制御することができるため、ＬＥＤランプなどの表示灯の用途だけでなく、タイヤの空気圧状態を測定するセンサ類などのホイールに取り付ける計測器具に対しても、制御自在に電力供給することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、例えば各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形には、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…ホイール電力供給装置、２、２ａ、２ｂ、２ｃ…アーム、３…電極リング、４…ホイール、５…外部電源、６…タイヤ空気圧センサ、７…電気器具、７ａ…ランプ７ａ、８…ショックアブソーバ、１１…サーボ、１２…電源インタフェース部、２１…通電用ベアリング、２２、２２ｃ…第２のアーム、２３、２３ｂ、２３ｃ…第１のアーム、２４、２４ｃ…アーム連結部、３１…ホイールリム、３２…絶縁ゴムシート、３３…導電性シート、４１…キャリパー、４２…タイヤ、４３…ディスクブレーキ、４４…ディスクブレーキカバー、９１…サーボコントローラー、９２…空気圧計測システム、９３…ランプ表示システム、１２１…サーボ電源配線、１２２…電力供給用配線、２２１ｃ…ブラシ収納体、２２２ｃ…通電用カーボンブラシ、２２３ｃ…ブラシ押出しバネ、２３１…上下動作スライドレール、２３２…衝撃吸収バネ、２３３…ラック、、２３４ｃ…第１のアーム連結部、２４０…衝撃吸収機構、２４１…キックバネ、２４２、２４３…連結用ベアリング、２４５…連結用ナット、２４６…連結用ボルト、３３１…電力供給用配線

上記課題を解決するために、本発明に係るホイール電力供給装置は、自動車のホイールに取り付けられた電気器具に電力供給可能である。当該ホイール電力供給装置は、前記ホイールの回転円周方向に沿って取り付けられ、前記電気器具へ電力供給を行うための配線を有する電極リングと、前記自動車のディスクブレーキ背面に取り付けられたサーボと、前記電極リングに対して電気的に接続及び開放可能なように接触及び開放動作させるアームとを備えている。前記アームは、前記サーボの出力軸に取り付けた第１のアームと、前記サーボの出力軸側と反対方向となる前記第１のアームの先端側に連結されて前記第１のアームにより支持され、当該連結側と反対方向に前記電極リングに対して電気的に接続及び開放可能なブラシを有して接触及び開放動作する第２のアームと、前記第１のアームと前記第２のアームとを駆動可能に連結するアーム連結部と、を有し、前記アーム連結部は、前記第２のアームと前記電極リングとが接続中に発生した前記ブラシにかかる衝撃を吸収する衝撃吸収機構を有し、前記サーボは、前記サーボに指令された電力供給指令に基づいて前記第１のアームを前記ホイールの前記回転円周方向に沿って前記電極リングと隔離した所定の収容位置から前記電極リングの近傍位置に移動させた後に前記第２のアームを前記電極リングに接続させて前記電気器具へ電力供給を行うように制御することができ、前記サーボに指令された電力停止指令に基づいて前記第２のアームを前記電極リングから開放させて前記第１のアームを前記電極リングの近傍位置から前記所定の収容位置に移動させて前記電気器具への電力供給を停止するように制御することができる移動機構を有することを主な特徴とする。

また、本発明に係るホイール電力供給装置において、前記第２のアームの先端に、前記ブラシと共に前記電極リングと通電する通電用ベアリングを前記電極リングに対して前記ホイールの回転円周方向に沿って滑走可能なように取り付けたことを主な特徴とする。

さらに、本発明に係るホイール電力供給装置において、前記サーボと前記アームとの組み合せの機構について、前記電極リングに対して電気的に接続及び開放可能な位置が互いに異なるように前記アームを複数取り付けたことを主な特徴とする。

Claims (4)

1. 自動車のホイールに取り付けられた電気器具に電力供給可能なホイール電力供給装置であって、
   前記ホイールの回転円周方向に沿って取り付けられ、前記電気器具へ電力供給を行うための配線を有する電極リングと、
   前記自動車のディスクブレーキ背面に取り付けられたサーボと、
   前記電極リングに対して電気的に接続及び開放可能なように接触及び開放動作させるアームとを備え、
   前記サーボは、前記サーボに指令された電力供給指令に基づいて前記アームを前記電極リングに接続させて前記電気器具へ電力供給を行うように制御し、前記サーボに指令された電力停止指令に基づいて前記アームを前記電極リングから開放して前記電気器具への電力供給を停止するように制御する
   ことを特徴とするホイール電力供給装置。
2. 前記アームは、
   前記サーボの出力軸に取り付けた第１のアームと、
   前記サーボの出力軸側と反対方向となる前記第１のアームの先端側に連結されて前記第１のアームにより支持され、当該連結側と反対方向に前記電極リングに対して電気的に接続及び開放可能なブラシを有して接触及び開放動作する第２のアームと、
   前記第１のアームと前記第２のアームとを駆動可能に連結するアーム連結部と、を有し、
   前記アーム連結部は、前記第２のアームと前記電極リングとが接続中に発生した前記ブラシにかかる衝撃を吸収する衝撃吸収機構を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のホイール電力供給装置。
3. 前記第２のアームの先端に、前記ブラシと共に前記電極リングと通電する通電用ベアリングを前記電極リングに対して前記ホイールの回転円周方向に沿って滑走可能なように取り付けた
   ことを特徴とする請求項２に記載のホイール電力供給装置。
4. 前記サーボと前記アームとの組み合せの機構について、前記電極リングに対して電気的に接続及び開放可能な位置が互いに異なるように前記アームを複数取り付けた
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のホイール電力供給装置。
   
   

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