JP2018131035A - センサ付タイヤホイール組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ内のセンサに対し軸受装置側からの電力供給が可能であると共に、ホイールに対するタイヤの組み付け作業性を確保できる、センサ付タイヤホイール組立体の構造を実現する。【解決手段】センサ９をタイヤ８の内面に取り付けると共に、このセンサ９に対し電気的に接続した状態で、非接触給電装置１０を構成する受電装置２５を、タイヤ８の内面に取り付ける。又、送電装置２４を、受電装置２５に対し径方向に対向させた状態で、ホイール７を構成するリム部１２の外周面のうち、外径寸法が最も小さくなったウェル部１７に取り付ける。これにより、ホイール７の中心から送電装置２４の外面までの距離を、タイヤ８を構成するビード部２３の自由状態での内径寸法よりも小さくして、送電装置２４の径方向外側をビード部２３が軸方向に通過できる様にする。【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤに作用する荷重などの状態量を測定する為にタイヤ内にセンサを備えた、センサ付タイヤホイール組立体の改良に関する。

近年、自動車の運動性能や安全性能を向上させる為、車両の挙動や路面状態の情報を正確に収集し、車両制御に利用する事が求められている。現在、車両の挙動に関する情報は、例えば車体に設置したＧセンサやヨーレートセンサ、アクセル開度等から得ているが、より正確な情報を得る為には、路面に近いタイヤやホイールの使用状況（例えば空気圧情報）や運動状態（例えば荷重情報）を把握する事が望ましい。この様な事情に鑑みて、例えば特許文献１には、タイヤ内にセンサを設ける事で、路面状態を推定する技術が提案されている。

特許第５８７８６１２号公報 特許第４６２７１０８号公報 特許第５５０８１２４号公報 特許第３９８３５０９号公報

ところで、タイヤの内部に設置したセンサを作動させるには、センサに電力を供給する必要がある。この様な事情に鑑み、例えば特許文献２、３には、タイヤ内に発電機を設け、この発電機で発電した電力をセンサに供給する技術が開示されている。但し、タイヤは、構成部品全体が回転し、回転しない部分を備えない為、発電機を構成する為には、車輪の回転運動を利用して相対変位する機構を別途設ける必要がある。この為、発電機の構造が複雑になり易く、コストが嵩む原因になると共に、十分な電力を得る事も難しくなる。

これに対し、例えば特許文献４には、車輪を支持する為の軸受装置の内部に発電機を設ける技術が開示されている。そこで、軸受装置側で発電した電力を、タイヤ内のセンサに供給する事が考えられる。この様な構成を採用すれば、センサに十分な電力を供給できると共に、コストの上昇を抑えられる。ところが、軸受装置から引き出した配線を、タイヤ内のセンサに直接接続する場合、次の様な問題を生じる。

例えば、タイヤの内面に取り付けたセンサに予め配線を接続した状態で、タイヤをホイールに組み付ける作業を行うと、配線がタイヤの組み付け作業の邪魔になり、配線の取り扱いが難しくなる。これに対し、タイヤをホイールに組み付けた後に、タイヤの内面に取り付けられたセンサに配線を接続する場合には、ホイールの一部（例えばリム部の一部）を取り外し可能に構成する等、特殊なホイールを使用しなければならなくなる。又、配線の取り扱い性を確保すべく、配線の長さに余裕を持たせると、タイヤの内部で配線の遊びが生じてしまい、車両走行時に配線が振り回され、断線するなどの問題を生じる可能性がある。
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、タイヤ内のセンサに対し軸受装置側からの電力供給が可能であると共に、ホイールに対するタイヤの組み付け作業性を確保できる、センサ付タイヤホイール組立体の構造を実現すべく発明したものである。

本発明のセンサ付タイヤホイール組立体は、ホイールと、タイヤと、センサと、受電装置と、送電装置とを備えている。
このうちのホイールは、前記タイヤと共に車輪を構成するもので、外径側に円筒状のリム部を有していると共に、リム部の径方向内側に、軸受装置に支持固定されるディスク部を有している。
又、前記タイヤは、外径側に円筒状のトレッド部を有していると共に、トレッド部の軸方向端部から径方向内方に延出する状態で、サイドウォール部、及び、前記リム部に装着されるビード部を有している。
又、前記センサは、前記タイヤの内面（例えばトレッド部の内周面、サイドウォールの内側面、ビード部の内側面）又は内部に設置されている。
又、前記受電装置は、前記送電装置と共に非接触給電装置を構成するものであり、前記センサと電気的に接続された状態で、前記タイヤの内面又は内部に設置されている。
更に、前記送電装置は、前記ホイールを支持固定する軸受装置側から配線等を通じて供給される電力を、前記受電装置に対し非接触で供給するものであり、前記リム部の外周面に対し前記ビード部が径方向外側を通過できる状態で取り付けられている。
本発明のセンサ付タイヤホイール組立体は、例えば外輪の内径側に複数個の転動体を介してハブを回転自在に支持した構成を有する軸受装置により、車体に支持する構成を採用できる。

本発明を実施する場合に、前記タイヤの内部に配置されると共に前記受電装置に接続されるセンサの数は、１個に限らず、複数個とする事ができる。又、センサの種類は、例えばタイヤの状態量を測定する為のセンサのうち、歪みセンサ、温度センサ、摩耗センサなどを採用できる。

又、本発明を実施する場合には、例えば前記受電装置と前記送電装置とを、径方向に対向させて配置する事ができる。
或いは、例えば前記受電装置と前記送電装置とを、軸方向、或いは、ホイール（リム部）の接線方向に対向させて配置する事もできる。
尚、本明細書及び特許請求の範囲で、特に断わる場合を除き、径方向及び軸方向とは、タイヤに関する径方向及び軸方向を言う。

又、本発明を実施する場合に、前記送電装置と前記受電装置との間で電力を非接触で伝送する為の原理（電力伝送方式）は特に問わず、例えば電磁誘導方式や磁界共鳴方式（磁界共振結合）等を採用する事ができる。
又、タイヤの内部に設置する受電装置の数及び送電装置の数は、それぞれ１個に限らず、複数個とする事もできる。
更に、前記受電装置と前記送電装置とに、電力を伝送する機能に加え、センサ信号を送受信（無線通信）する機能を併せ持たせる事もできる。この場合、前記受電装置及び前記送電装置に、それぞれ無線通信回路（手段）を別途設ける事もできるし、或いは、変調復調回路を別途設ける事で伝送される電力にセンサ信号を重ねて送信する事もできる。

上述の様に構成する本発明のセンサ付タイヤホイール組立体によれば、タイヤ内のセンサに対し軸受装置側からの電力供給が可能であると共に、ホイールに対するタイヤの組み付け作業性を確保できる。

本発明の実施の形態の第１例のセンサ付タイヤホイール組立体を懸架装置に対して支持した車輪支持構造を、軸方向外側から見た斜視図。 同じく軸方向内側から見た斜視図。 同じく断面図。 同じく車輪支持用転がり軸受ユニットを取り出して示す断面図。 同じくセンサに対する電力供給経路を説明する為の模式図（回路構成図）。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図５と同様の図。 本発明の実施の形態の第３例を示す、図５と同様の図。

［実施の形態の第１例］
本発明の実施の形態の第１例に就いて、図１〜５を参照しつつ説明する。
本例のセンサ付タイヤホイール組立体１は、懸架装置を構成するナックル２に対し、特許請求の範囲に記載した軸受装置に相当する車輪支持用転がり軸受ユニット３を介して回転自在に支持されている。図示の構造の場合、ナックル２は、車体４（図４参照）に対し揺動変位を可能に支持されたアッパアーム５とロアアーム６により支持されている。

センサ付タイヤホイール組立体１は、ホイール７と、タイヤ８と、センサ９と、非接触給電装置１０とを備えている。
このうちのホイール７は、タイヤ８と共に車輪１１を構成するもので、鉄合金、アルミニウム合金等の弾性を有する金属製である。図示の例では、ホイール７は、ダイカスト等の鋳造によって全体が一体に造られた１ピース構造となっている。この様なホイール７は、外径側にタイヤ８を装着可能な円筒状のリム部１２と、径方向外端部がリム部１２に結合されたディスク部１３とを有している。

リム部１２は、円筒状に構成されており、軸方向中間部に設けられたリムドロップ部１４と、リムドロップ部１４の軸方向両側に設けられたビードシート部１５、１５と、ビードシート部１５、１５の軸方向両端部から径方向外方に折れ曲がる状態で設けられたリムフランジ部１６、１６とを有している。又、リムドロップ部１４は、ビードシート部１５、１５よりも外径寸法が小さくなっている。又、リムドロップ部１４の軸方向外側部分には、他の部分によりも径方向内方に凹んだウェル部（凹溝）１７が設けられている。
尚、本明細書の全体で、特に断わる場合を除き、軸方向に関して「外」とは、自動車への組み付け状態で車体の幅方向外側となる、図３、４の左側を言い、反対に、車体の幅方向中央側となる、図３、４の右側を、軸方向に関して「内」と言う。

ディスク部１３は、径方向内端部を構成する円環状の取付部１８と、径方向中間部及び外端部を構成する複数本のスポーク１９、１９とを有している。このうちの取付部１８は、車輪支持用転がり軸受ユニット３を構成するハブ４１に結合固定される部位で、円周方向等間隔となる複数箇所に、それぞれ軸方向に貫通する取付孔２０、２０を有している。又、スポーク１９、１９は、円周方向に離隔して放射状に配置されると共に、径方向内端部を取付部１８の外周面に、径方向外端部をリム部１２の軸方向外端寄り部分（ビードシート部１５）の内周面に、それぞれ一体に結合されている。

上述した様なホイール７と共に車輪１１を構成するタイヤ８は、ゴム製で、外径側に円筒状のトレッド部２１を有していると共に、トレッド部２１の軸方向両端部から径方向内方にそれぞれ延出する状態で、１対のサイドウォール部２２、２２及び１対のビード部２３、２３を有している。トレッド部２１の外周面には、路面と直接接触するトレッドパターン（凹凸部）が形成されている。又、サイドウォール２２、２２は、略円輪状に構成されており、径方向に撓む事で、路面からタイヤ８に加わる衝撃等を吸収する役割を有する。又、ビード部２３、２３は、タイヤ８の径方向内端部に設けられており、タイヤ８をホイール７に対して支持固定する役割を有する。この様なビード部２３、２３は、リムフランジ部１６、１６を径方向外側から軸方向に乗り越える様にして、ビードシート部１５、１５に装着（外嵌）され、この状態で、リムフランジ部１６、１６によって軸方向の抜け止めが図られる。

トレッド部２１の内周面のうちの軸方向中間部には、タイヤ８の状態量を測定する為のセンサ９を取り付けている。タイヤ８の状態量を測定する為のセンサとしては、歪みセンサ、温度センサ、摩耗センサなどを、トレッド部２１の内周面に設置する。タイヤ８の内面に対するセンサ９の固定手段は、特に問わないが、例えば接着剤を用いた接着手段など、従来から知られた各種方法を採用できる。又、本発明を実施する場合に、センサをタイヤの内面に取り付ける以外に、センサをタイヤの内部に埋設する事もできる。

本例の場合には、上述の様なセンサ９に対し、非接触給電装置１０を用いて電力を供給する。非接触給電装置１０は、電磁誘導方式のもので、送電装置２４と受電装置２５とを備えている。尚、図３には、送電装置２４及び受電装置２５をそれぞれ１個ずつ図示しているが、これら送電装置２４及び受電装置２５はそれぞれ複数個ずつ設ける事ができる。

このうちの送電装置２４は、発振回路２６及び送電コイル（１次コイル）２７を有している。この様な送電装置２４は、車輪支持用転がり軸受ユニット３側から引き出された配線２８に接続された状態で、リム部１２を構成するリムドロップ部１４の外周面のうち、外径寸法が最も小さくなったウェル部１７に設置されている。これにより、ホイール７の中心から送電装置２４の外面までの距離を、タイヤ８を構成するビード部２３の自由状態での内半径寸法よりも小さくして、送電装置２４の径方向外側をビード部２３が軸方向に通過できる様にしている。この為、予め送電装置２４をホイール７に取り付けた状態で、ホイール７に対するタイヤ８の組み付け作業を行った場合にも、ビード部２３と送電装置２４との干渉を防止できる。

発振回路２６は、車輪支持用転がり軸受ユニット３側から配線２８を通じて供給される直流電力を高周波の交流電力に変換する。又、送電コイル２７は、コア（例えばフェライトコア）に巻き回され、全体を円環状に構成されており、発振回路２６から送られる高周波電流に基づき、交流磁界を発生させる。リム部１２の外周面に対する送電装置２４の固定手段は、特に問わないが、例えば接着剤を利用した接着手段を採用しても良いし、ねじを利用した結合手段を採用しても良い。

上述した様な送電装置２４に接続される配線２８は、電源線を含んで構成されており、一端部（径方向内端部）を、車輪支持用転がり軸受ユニット３の軸方向外側部分に設けられたコネクタ部２９に接続しており、他端部（径方向外端部）を送電装置２４に接続している。この様な配線２８は、図示の例では、ホイール７を構成するスポーク１９に沿って径方向に敷設されており、リム部１２の軸方向外端寄り部分を径方向に貫通する状態で設けられた挿通孔を通じて、リム部１２の径方向外側に取り出されている。又、挿通孔には、タイヤ８内の空気が漏洩するのを防止する為、シール部材により密封されている。尚、図３に示した配線２８の配線経路は、模式的なものであり、実際の配線経路は、使用するホイールの形状や断線のしにくさ等を考慮して決定する。

受電装置２５は、受電コイル（２次コイル）３０及び整流回路３１を有しており、センサ９に対し電源線を含む配線３２により電気的に接続された状態で、タイヤ８を構成するトレッド部２１の内周面の軸方向中間部のうち、センサ９の近傍に取り付けられている。この状態で、受電装置２５は、送電装置２４に対して径方向に対向している。

受電コイル３０は、コア（例えばフェライトコア）に巻き回され、全体を円環状に構成されており、必要に応じてエポキシ樹脂等によりモールド（封止）した状態で、基板上に設置されている。この様な受電コイル３０には、送電コイル２７に発生した交流磁界に基づいて起電力が発生し、電流が流れる（電磁誘導現象、相互誘導作用）。又、整流回路３１は、受電コイル３０に生じた電力に対し整流処理を施す事で、直流電力に変換する。タイヤ８の内面に対する受電装置２５の固定手段は、特に問わないが、例えば接着剤を用いた接着手段など、従来から知られた各種方法採用できる。又、本発明を実施する場合に、受電装置をタイヤの内面に取り付ける以外に、受電装置をタイヤの内部に埋設する事もできる。

本例のセンサ付タイヤホイール組立体１は、車輪支持用転がり軸受ユニット３側から配線２８を通じて送電装置２４に直流電力が送られると、送電装置２４を構成する発振回路２６により直流電力を高周波の交流電力に変換する。そして、交流電力を送電コイル２７に供給し、この送電コイル２７に交流磁界を発生させる。これにより、送電装置２４に対して径方向に対向して配置された受電装置２５を構成する受電コイル３０に起電力を発生させる。そして、受電コイル３０に生じた電力に対し、整流回路３１により整流処理を施し、直流電力に変換する。そして、この直流電力を、配線３２を通じてセンサ９等に供給する。これにより、センサ９は、タイヤ８の状態量（例えば歪み、加速度、温度など）を検出する。

センサ９の出力信号は、センサ９に内蔵された無線通信回路３３ａを利用して、車体４側に配置された無線通信回路３３ｂに送信される。この結果、無線通信回路３３ｂに接続された演算装置（ＥＣＵ）３４が、センサ９の出力信号であるタイヤ８（必要に応じてホイール７を含む）の状態量に関する情報を受け取り、車両の運動制御に利用する。

次に、上述した様な車輪１１を回転自在に支持すると共に、送電装置２４に電力を供給する、車輪支持用転がり軸受ユニット３の構造に就いて説明する。
図示の車輪支持用転がり軸受ユニット３は、従動輪用であり、車輪１１及び制動装置であるディスクブレーキ装置を構成するロータ３５を、ナックル２に対し回転自在に支持している。

車輪支持用転がり軸受ユニット３は、軸受機能を有する軸受部３６と、発電機能を有する発電機３７と、蓄電機能を有するバッテリ３８と、充電機能を有する充電器３９とを備えている。

このうちの軸受部３６は、車輪１１をナックル２に対し回転自在に支持する部分であり、外輪４０と、ハブ４１と、複数個の転動体４２、４２とを備えている。

外輪４０は、全体を略円環状に構成されており、内周面に複列の外輪軌道４３ａ、４３ｂを、外周面の軸方向中間部に静止側フランジ４４をそれぞれ有する。又、静止側フランジ４４には、軸方向に貫通する取付孔（ねじ孔又は通孔）が複数設けられている。

ハブ４１は、ハブ本体４５と内輪４６とを組み合わせて成るもので、外周面に複列の内輪軌道４７ａ、４７ｂを有し、外輪４０の内径側にこの外輪４０と同心に支持されている。具体的には、ハブ本体４５の外周面の軸方向中間部に外側列の内輪軌道４７ａを直接形成すると共に、同じく軸方向内端寄り部分に形成した小径段部４８に、外周面に内側列の内輪軌道４７ｂを形成した内輪４６を外嵌固定している。そして、ハブ本体４５の軸方向内端部を径方向外方に塑性変形させて形成したかしめ部４９により、内輪４６の軸方向内端面を抑え付けている。又、ハブ本体４５の軸方向外端部で、外輪４０の軸方向外端開口部よりも軸方向外方に突出した部分には、車輪１１を支持する為の回転側フランジ５０を設けている。回転側フランジ５０には、軸方向に貫通する結合孔（ねじ孔又は通孔）５１が設けられている。又、ハブ本体４５の中心部には、軸方向に貫通した貫通孔５２が設けられている。そして、貫通孔５２内に、バッテリ３８及び充電器３９を配置している。
尚、本発明を実施する場合には、ハブ本体のうち、内輪が外嵌固定された部分よりも軸方向内方に突出した部分に雄ねじ部を形成し、該雄ねじ部にナットを螺合し更に締め付ける事で、内輪をハブ本体に支持固定する構成を採用する事もできる。

転動体（玉）４２、４２は、外輪軌道４３ａ、４３ｂと内輪軌道４７ａ、４７ｂとの間に、両列毎に複数個ずつ、それぞれ保持器５３、５３により保持した状態で、背面組み合わせ型の接触角と共に予圧を付与した状態で転動自在に設けている。又、図示の例の場合、両列の転動体４２、４２同士の間で、直径、ピッチ円直径、及び、接触角の大きさを、互いに同じに設定している。但し、本発明を実施する場合には、両列の転動体の直径は必ずしも同じである必要はない。例えば、内側列を構成する転動体の直径を、外側列を構成する転動体の直径よりも大きくすると共に、外側列のピッチ円直径を、内側列のピッチ円直径よりも大きくする事で、貫通孔５２の軸方向外端側部分の容積をより大きく確保する（内部に収納するバッテリの容量を増大させる）事もできる。

又、外輪４０をナックル２に支持固定する為に、外輪４０のうち、静止側フランジ４４よりも軸方向内側に設けられた部分（ナックル側パイロット部）を、ナックル２に形成された円形の支持孔５４に挿入すると共に、静止側フランジ４４の軸方向内側面をナックル２の軸方向外端面に当接させる。そして、この状態で、静止側フランジ４４に設けられた取付孔と、ナックル２に設けられたナックル側取付孔とに、それぞれ結合部材（ボルト）５５、５５を螺合又は挿通し、更に締め付ける。これにより、外輪４０をナックル２に支持固定する。

これに対し、回転側フランジ５０には、ホイール７及びロータ３５を結合固定する。この為に、ロータ３５の中心孔及びホイール７の中心孔に、ハブ本体４５の軸方向外端部に設けられたパイロット部と呼ばれる位置決め筒部５６を順次挿入（内嵌）する。これにより、ホイール７及びロータ３５の径方向の位置決めを図った状態で、互いに整合する位置に設けられた、取付孔２０、２０及び結合孔５１、５１に、それぞれ結合部材５７、５７を螺合又は挿通し更に締め付ける。これにより、回転側フランジ５０の軸方向外側面に、ホイール７及びロータ３５を結合固定している。

又、図示の構造では、外輪４０の軸方向外端部内周面とハブ本体４５の軸方向中間部外周面との間に、シールリング５８を設置すると共に、外輪４０の軸方向内端部に、有底円筒状のカバー５９を装着している。これにより、転動体４２、４２を設置した内部空間内に封入したグリースが外部空間に漏洩したり、又は外部空間に存在する異物が、この内部空間内に侵入したりする事を防止している。

本例の場合、上述の様な構成を有する軸受部３６に対して、発電機３７と、バッテリ３８と、充電器３９とを組み付けている。

発電機３７は、三相の交流を発電する磁石式交流発電機で、センサ９等に対し供給する電力を発電するものであり、互いに同心に配置された固定子６０と回転子６１とを備えている。尚、本発明を実施する場合には、単相の交流を発電する交流発電機を使用する事もできる。

このうちの固定子６０は、磁性金属板により円筒状に構成された支持環６２と、支持環６２の内周面の円周方向複数個所に等間隔に支持固定された永久磁石６３、６３とを備えている。永久磁石６３、６３は、ブロック状に構成されており、径方向に着磁すると共に、円周方向に隣り合う永久磁石６３、６３同士の間で着磁の向きを異ならせている。この為、支持環６２の内側には、Ｓ極とＮ極とが交互に且つ等間隔で配置されている。又、支持環６２を、カバー５９を構成する筒状部分の軸方向中間部内周面に内嵌固定している。

これに対し、回転子６１は、複数枚の電磁鋼板を積層する事により形成したステータコア６４と、コイル６５、６５とから構成されている。コイル６５、６５は、ステータコア６４を構成する放射状に配置された複数本のティース（突極）の周囲に巻装されている。そして、本例の場合には、回転子６１を構成するステータコア６４を、ハブ本体４５に対し軸方向に関する相対変位を不能に内嵌支持された収納筒部６６の軸方向内端部外周面に外嵌固定している。

本例の場合、上述の様に、固定子６０を、カバー５９を構成する筒状部分の内周面に結合固定すると共に、回転子６１を、収納筒部６６を介してハブ本体４５に支持固定している。この状態で、固定子６０と回転子６１とが同心に配置され、回転子６１の外周面が、固定子６０を構成する永久磁石６３、６３の内周面に対し、微小隙間を介して径方向に対向する。この様な構成を採用する事で、回転子６１がハブ４１と共に回転した際に、コイル６５、６５の電磁誘導作用により起電力が発生する様にしている。つまり、車輪１１と共にハブ４１を回転させる事により、発電機３７が発電する様にしている。

バッテリ３８は、発電機３７が発電した電力を蓄えるものであり、複数本の蓄電池（例えばニッケル水素電池）を直列に接続する事により構成している。又、充電器３９は、発電機３７により発電した電力をバッテリ３８に供給し、バッテリ３８を充電するものであり、発電機３７が発電した交流電圧を直流電圧に変換する為の整流回路と、バッテリ３８の残量に応じて充放電を制御する充放電制御回路と、回転子６１の回転数変化に拘らず定電圧出力を行う為の電圧制御回路とを備えている。本例の場合には、このうちの充電器３９を、収納筒部６６の軸方向内側部分に配置しており、バッテリ３８を、略円筒状のバッテリケース６７内に収納した状態で、収納筒部６６の軸方向外側部分に軸方向外側から挿入している。

又、ハブ本体４５に形成された貫通孔５２の軸方向外端開口部を、コネクタ部２９を備えたキャップ６８により塞いでいる。前述した様に、このコネクタ部２９には、送電装置２４に接続された配線２８が接続されている。これにより、センサ９に対し、発電機３７により発電した電力を供給する様にしている。

本例の場合、上述の様な構成により、軸受部３６に対して、発電機３７と、バッテリ３８と、充電器３９とを組み付けた状態で、構成各部材同士が電力の供給及び信号の通信を可能に電気的に接続されている。

以上の様な構成を有する本例の場合には、車両の走行に伴い車輪１１（ホイール７及びタイヤ８）が回転すると、軸受部３６を構成するハブ４１が回転する。すると、ハブ４１の軸方向内端部に支持固定された回転子６１が、外輪４０に支持固定された固定子６０に対して相対回転する。これにより、これら固定子６０及び回転子６１から構成される発電機３７が発電する。そして、発電機３７により発電された交流電圧は、図示しないケーブル等を通じて充電器３９に送られる。そして、充電器３９にて直流電圧に変換された後、バッテリ３８に給電される。バッテリ３８に蓄えられた電力は、図示しないケーブル等によりコネクタ部２９へ送られ、そこから配線２８を通じて、ホイール７を構成するリム部１２の外周面に取り付けられた送電装置２４に供給される。

この様にして、送電装置２４に車輪支持用転がり軸受ユニット３側から直流電力が送られると、前述した通り、発振回路２６により交流電力に変換される。そして、交流電力が送電コイル２７に供給され、この送電コイル２７に交流磁界を発生させる。これにより、受電装置２５を構成する受電コイル３０に起電力を発生させる。そして、受電コイル３０に生じた電力を、整流回路３１により直流電力に変換した後、この直流電力を、配線３２を通じてセンサ９等に供給する。これにより、センサ９は、タイヤ８の状態量（例えば歪み、加速度、温度など）を検出する。その後、センサ９の出力信号は、演算装置（ＥＣＵ）３４に無線送信され、車両の運動制御に利用される。

以上の様に、本例の場合には、車輪支持用転がり軸受ユニット３の内部に設けた発電機３７により発電した電力を、リム部１２の外周面に設置された送電装置２４とトレッド部２１の内周面に設置された受電装置２５とから構成される非接触給電装置１０を利用して、タイヤ８の内面に設置したセンサ９に供給する事ができる。しかも、本例の場合には、送電装置２４を、リム部１２を構成するリムドロップ部１４の外周面のうち、外径寸法が最も小さくなったウェル部１７に設置しており、ホイール７の中心から送電装置２４の外面までの距離を、タイヤ８を構成するビード部２３の自由状態での内半径寸法よりも小さくしている。この為、予め送電装置２４をホイール７に取り付けた状態で、ホイール７に対するタイヤ８の組み付け作業を行った場合にも、ビード部２３と送電装置２４との干渉を防止できる。この為、送電装置２４が、タイヤ８をホイール７に組み付ける際に邪魔になる事を防止できる。又、受電装置２５及びセンサ９に就いても、トレッド部２１の内周面に取り付けている為、これら受電装置２５及びセンサ９（並びに配線３２）が、タイヤ８をホイール７に組み付ける際に邪魔になる事を防止できる。従って、本例の場合には、ホイール７に対するタイヤ８の組み付け作業性を確保できる。

又、本例の場合には、送電装置２４と受電装置２５とを、タイヤ８の内部で、径方向に対向させている為、送電コイル２７と受電コイル３０との間の伝送効率を高くする事が可能になり、送電コイル２７から受電コイル３０に対し、センサ９の消費電力に見合う大きな電力を伝達する事ができる。又、ホイール７とタイヤ８との間に配線を架け渡す必要がない為、配線が断線する等の問題が生じる事を防止でき、センサ９に対する電力供給の信頼性を高める事ができる。更に、ホイール７とタイヤ８（特にトレッド部２１）との間の距離は、接地によるタイヤ８の弾性変形に基づく変位を除き、大きな変位は生じない。この為、送電装置２４と受電装置２５との相対位置が変化するのを抑制でき、伝送効率を安定させる事ができる。

本発明を実施する場合に、センサ及び受電装置の取付位置は、トレッド部の内周面に限定されず、サイドウォール部の内側面やビード部の内側面に取り付ける事もできる。この様な構成により、トレッド部の内周面に取り付ける場合に比べて、受電装置と送電装置との伝送距離を縮める事が可能になり、伝送効率の向上を図る事ができる。

［実施の形態の第２例］
本発明の実施の形態の第２例に就いて、図６を参照しつつ説明する。前述した実施の形態の第１例の場合には、図５に示した様に、センサ９の出力信号を、センサ９に内蔵した無線通信回路３３ａと、車体４側に配置された無線通信回路３３ｂとの間で無線送信していた。

これに対し、本例の場合には、センサ９の出力信号を、配線３２（図３参照）を通じて、受電装置２５ａに送り、受電装置２５ａに内蔵した無線通信回路６９ａと、送電装置２４ａに内蔵した無線通信回路６９ｂとの間で無線送信を行う。そして、受電装置２５ａに無線送信された信号を、配線２８（図３参照）を通じて、車輪支持用転がり軸受ユニット３に送る。その後、この車輪支持用転がり軸受ユニット３に内蔵した無線通信回路を利用して、車体４側に配置された無線通信回路３３ｂに無線送信する。

以上の様な構成を有する本例の場合には、センサ９毎に無線通信回路を備える必要がない為、センサ９のコストを低く抑える事ができる。又、前記実施の形態の第１例の場合に比べて、センサ９の出力信号の伝送距離を短くできる為、無線通信を安定させる事ができると共に、消費電力を抑える事もできる。又、無線通信回路６９ａ、６９ｂ間に、金属製の部材等の遮蔽物が存在しない為、通信が途中で途絶える事を防止でき、無線通信の確実性を高める事もできる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第１例の場合と同様である。

［実施の形態の第３例］
本発明の実施の形態の第３例に就いて、図７を参照しつつ説明する。本例の場合にも、上述した実施の形態の第２例の場合と同様に、センサ９の出力信号を、受電装置２５ｂから送電装置２４ｂに無線送信する。

但し、本例の場合には、受電装置２５ｂの内部に設けた変調復調回路７０ａを利用して整流回路３１を制御すると共に、送電装置２４ｂの内部に設けた変調復調回路７０ｂを利用して発振回路２６を制御する様にしている。これにより、負荷変調方式等を用いて、電力信号にセンサ９の出力信号を重畳させて送信する様にしている。具体的には、受電装置２５ｂ側では、変調復調回路７０ａを利用して、センサ９の出力信号を送電装置２４ｂと受電装置２５ｂとの間で伝送される電力信号に乗せられる形態に変換（変調）し、送電装置２４ｂ側では、変調復調回路７０ｂを利用して、センサ９の出力信号を取り出す（復調する）様にしている。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第１例及び第２例の場合と同様である。

本発明を実施する場合に、リム部の外周面に設置した送電装置に対して車輪支持用転がり軸受ユニット側から供給する電力は、車輪支持用転がり軸受ユニット内部に設けた発電機により発電した電力に限らず、車輪支持用転がり軸受ユニット内部に設けた受電デバイスが、車体側に設置された送電デバイスから、非接触給電により供給された電力を利用する事もできる。又、車輪支持用転がり軸受ユニットと車体間で行う非接触給電に関しても、電力伝送方式は特に問わず、例えば電磁誘導方式や磁界共鳴方式等を採用できる。

１ センサ付タイヤホイール組立体
２ ナックル
３ 車輪支持用転がり軸受ユニット
４ 車体
５ アッパアーム
６ ロアアーム
７ ホイール
８ タイヤ
９ センサ
１０ 非接触給電装置
１１ 車輪
１２ リム部
１３ ディスク部
１４ リムドロップ部
１５ ビードシート部
１６ リムフランジ部
１７ ウェル部
１８ 取付部
１９ スポーク
２０ 取付孔
２１ トレッド部
２２ サイドウォール部
２３ ビード部
２４、２４ａ、２４ｂ 送電装置
２５、２５ａ、２５ｂ 受電装置
２６ 発振回路
２７ 送電コイル
２８ 配線
２９ コネクタ部
３０ 受電コイル
３１ 整流回路
３２ 配線
３３ａ、３３ｂ 無線通信回路
３４ 演算装置
３５ ロータ
３６ 軸受部
３７ 発電機
３８ バッテリ
３９ 充電器
４０ 外輪
４１ ハブ
４２ 転動体
４３ａ、４３ｂ 外輪軌道
４４ 静止側フランジ
４５ ハブ本体
４６ 内輪
４７ａ、４７ｂ 内輪軌道
４８ 小径段部
４９ かしめ部
５０ 回転側フランジ
５１ 結合孔
５２ 貫通孔
５３ 保持器
５４ 支持孔
５５ 結合部材
５６ 位置決め筒部
５７ 結合部材
５８ シールリング
５９ カバー
６０ 固定子
６１ 回転子
６２ 支持環
６３ 永久磁石
６４ ステータコア
６５ コイル
６６ 収納筒部
６７ バッテリケース
６８ キャップ
６９ａ、６９ｂ 無線通信回路
７０ａ、７０ｂ 変調復調回路

Claims (2)

1. 円筒状のリム部を有するホイールと、
   前記リム部に装着されるビード部を有するタイヤと、
   前記タイヤの内面又は内部に設置されたセンサと、
   前記センサに電気的に接続された状態で前記タイヤの内面又は内部に設置された受電装置と、
   前記ホイールを支持固定する軸受装置側から供給される電力を前記受電装置に対し非接触で供給するもので、前記リム部の外周面に対し前記ビード部が径方向外側を通過できる状態で取り付けられた送電装置と、
   を備えたセンサ付タイヤホイール組立体。
2. 前記受電装置と前記送電装置とが径方向に対向している、請求項１に記載したセンサ付タイヤホイール組立体。

Images