JP2020097279A - タイヤ、車両給電装置及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】道路側から供給される電力の伝送効率を向上し得るタイヤ、車両給電装置及び移動体を提供する。【解決手段】空気入りタイヤ10のカーカス40は、導体で形成されたカーカスコードを有する。空気入りタイヤ10は、カーカスコードと接続され、導体で形成された引き出し配線70を有する。引き出し配線70は、空気入りタイヤ10の表面に延出する。【選択図】図３

Description

本発明は、非接触給電方式に好適に用い得るタイヤ、車両給電装置及び移動体に関する。

電気自動車などの車両に対して、電力を非接触（無線）で供給する方式（非接触給電方式）として、いわゆる電界給電方式が知られている（特許文献１参照）。

電界給電方式では、リムホイールに組み付けられたタイヤが、道路に埋設された金属板からの電場を車両内に中継する。これにより、道路側から車両への給電が可能となり、走行中の車両にも対応する。

特許5777139号公報

しかしながら、上述したような従来の電界給電方式には、次のような問題がある。具体的には、一般的に、タイヤ自体の導電率は必ずしも高くなく、電力の伝送効率低下の要因となり得る。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、道路側から供給される電力の伝送効率を向上し得るタイヤ、車両給電装置及び移動体の提供を目的とする。

本発明の一態様は、路面に接するトレッド部（トレッド部20）と、前記トレッド部よりもタイヤ径方向内側に設けられるカーカス（カーカス40）とを備えるタイヤ（空気入りタイヤ10）であって、前記カーカスは、導体で形成されたカーカスコード（カーカスコード40a）を有し、前記カーカスコードと接続され、導体で形成された引き出し配線（引き出し配線70）を有し、前記引き出し配線は、前記タイヤの表面に延出する。

上述したタイヤ、車両給電装置及び移動体によれば、道路側から供給される電力の伝送効率を向上し得る。

図１は、車両給電システム1の全体概略構成図である。 図２は、車両100の一部側面、及び道路200の敷設方向に沿った一部断面を示す図である。 図３は、空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面図である。 図４は、空気入りタイヤ10のカーカス40及びベルト層50の一部を示す上面図（トレッド面視）である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）車両給電システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る車両給電システム1の全体概略構成図である。図１に示すように、車両給電システム1は、車両100及び道路200を含む。車両100には、空気入りタイヤ10が装着される。

具体的には、図１は、車幅方向に沿った車両100（空気入りタイヤ10を含む）の模式的な断面図、及び幅方向に沿った道路200の模式的な断面図を示す。

車両100は、本実施形態では、一般的な四輪の乗用自動車である。なお、車両100は、必ずしも四輪でなくてもよく、また、乗用自動車でなくても構わない。但し、車両100は、図１に示すように、少なくとも一つの車軸が、左右一対の車輪（タイヤ）を備えている。

また、本実施形態では、車両100は、バッテリ140の電力のみで走行する電気自動車（EV）である。なお、車両100は、外部からバッテリ140に充電可能なプラグインハイブリッド車（PHEV）でもよい。

車両100が走行する道路200には、一対の送電ユニット210が埋設されている。一対の送電ユニット210は、車両100のトレッド幅に対応できるように、道路200の幅方向において所定距離を隔てて埋設される。

一対の送電ユニット210には、電源装置220が接続される。電源装置220は、送電ユニット210を介して車両100に電力を供給する。具体的には、電源装置220は、送電ユニット210を介して、電力を非接触（無線）で供給する方式（非接触給電方式）を実現する。

このような非接触給電方式は、電界給電方式と呼ばれる。電界給電方式は、送電側（道路200側）と、受電側（車両100側）との双方において、直列共振回路を構成し、共振状態において電力（交流電力）を伝送する。本実施形態では、共振周波数は、13MHz程度である。

空気入りタイヤ10が組み付けられたリムホイール110は、車両100の車軸120（ハブ）に装着される。リムホイール110は、スチールホイールでもよいし、アルミホイールでもよい。但し、カーボンファイバー製のホイールは、金属よりも導電性が低いため、好ましくない。

なお、車軸120も金属製である。つまり、車軸120に装着されたリムホイール110は、車軸120と導通している。

送電ユニット210、道路200、空気入りタイヤ10、リムホイール110及び車軸120を介して、電源装置220から車両100内に備えられる整流回路130に交流電力が供給される。整流回路130は、バッテリ140に対して整流された直流電力を供給する。

バッテリ140は、車両100の走行用モータ（不図示）に電力を供給する。一方、バッテリ140は、外部から供給された電力を蓄える。外部とは、上述した道路200側の電源装置220、及び充電用ソケット（不図示）に接続される電源（充電スタンドなど）が挙げられる。電源装置220からバッテリ140への給電は、上述したように非接触（無線）であるため、車両100の走行中でも充電が可能である。

図２は、車両100の一部側面、及び道路200の敷設方向に沿った一部断面を示す図である。図２に示すように、送電ユニット210は、道路200の敷設方向に沿って所定の長さに亘って設けられる。送電ユニット210は、道路200の敷設方向全域に亘って設けられている必要はないが、走行中の車両100に対して十分な給電時間を確保できる程度の長さであることが好ましい。

また、図２に示すように、空気入りタイヤ10には、引き出し配線70が設けられている。引き出し配線70は、配線接続ボルト111によってリムホイール110に固定される。

本実施形態において、道路200側の送電ユニット210及び電源装置220は、車両100を含む移動体に給電する車両給電装置を構成する。また、車両100は、車両給電装置から給電される移動体を構成する。

（２）タイヤの構成
次に、車両100に装着される空気入りタイヤ10の構成について説明する。図３は、空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面図である。

図３に示すように、空気入りタイヤ10は、トレッド部20、タイヤサイド部30、カーカス40、ベルト層50及びビード部60を有する。

トレッド部20は、路面と接する部分である。トレッド部20には、空気入りタイヤ10の使用環境や装着される車両の種別に応じたパターン（不図示）が形成される。

タイヤサイド部30は、トレッド部20に連なり、トレッド部20のタイヤ径方向内側に位置する。タイヤサイド部30は、トレッド部20のタイヤ幅方向外側端からビード部60の上端までの領域である。タイヤサイド部30は、サイドウォールなどと呼ばれることもある。

カーカス40は、空気入りタイヤ10の骨格を形成する。カーカス40は、トレッド部20よりもタイヤ径方向内側に設けられる。カーカス40は、本体部41及び折り返し部42を有する。

本体部41は、トレッド部20、タイヤサイド部30及びビード部60に亘って設けられ、ビード部60において折り返されるまでの部分である。

折り返し部42は、本体部41に連なり、ビード部60を介してタイヤ幅方向外側に折り返された部分である。

カーカス40は、タイヤ径方向に沿って放射状に配置されたカーカスコード40a（図３において不図示、図４参照）がゴム材料によって被覆されたラジアル構造である。但し、ラジアル構造に限定されず、カーカスコード40aがタイヤ径方向及びタイヤ周方向において交錯するように配置されたバイアス構造でも構わない。

ベルト層50は、トレッド部20のタイヤ径方向内側に設けられる。ベルト層50は、一対の交錯ベルト51, 52（図３において不図示、図４参照）を含む。なお、ベルト層50には、交錯ベルト51, 52のタイヤ径方向外側に設けられる補強ベルトを含んでもよい。

ビード部60は、タイヤサイド部30に連なり、タイヤサイド部30のタイヤ径方向内側に位置する。ビード部60は、タイヤ周方向に延びる円環状であり、リムホイール110に係止される。

ビード部60には、引き出し配線70が設けられる。引き出し配線70は、空気入りタイヤ10の表面に延出する。

具体的には、引き出し配線70は、空気入りタイヤ10の外側表面60a、具体的には、空気入りタイヤ10の外側の側面に延出し、空気入りタイヤ10と組み付けられたリムホイール110と接続される。

本実施形態では、リムホイール110には、配線接続ボルト111を取り付けるためのボルト孔（不図示）が形成されている。具体的には、配線接続ボルト111は、リムホイール110のリムフランジ部110aに取り付けられる。

引き出し配線70の長さは、給電ロスを抑制する観点から、なるべく短いことが好ましい。但し、引き出し配線70が短すぎると断線する可能性がある一方、長すぎると配線が絡まる可能性があるため、フランジ部110aのタイヤ径方向に沿った高さの0.5〜3.0倍の長さとすることが好ましい。また、このような観点から、引き出し配線70は、ビード部60の外側の側面に延出するとともに、フランジ部110aと接続される。

図４は、空気入りタイヤ10のカーカス40及びベルト層50の一部を示す上面図（トレッド面視）である。

図４に示すように、カーカス40は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って配置された複数のカーカスコード40aを有する。カーカスコード40aは、導体で形成される。具体的には、カーカスコード40aは、スチールなどの金属によって形成される。

引き出し配線70は、カーカスコード40aと接続される。引き出し配線70も導体で形成される。具体的には、引き出し配線70は、カーカスコード40aと同様に、スチールなどの金属によって形成される。なお、引き出し配線70は、リムホイール110への接続時などに変形させられるため、撚り線を用いるなど、変形しても断裂しないような構造とすることが好ましい。

引き出し配線70は、配線の取り回し容易性を考慮すると、カーカス40の折り返し部42に位置するカーカスコード40aと接続されることが好ましい。但し、引き出し配線70は、カーカス40の本体部41に位置するカーカスコード40aと接続されても構わない。

ベルト層50は、交錯ベルト51及び交錯ベルト52を有する。交錯ベルト51は、トレッド部20（図３参照）のタイヤ径方向内側に設けられる。交錯ベルト51は、タイヤ幅方向（タイヤ周方向）に対して傾斜したベルトコード51aを有する。

交錯ベルト52は、交錯ベルト51のタイヤ径方向内側に設けられる。交錯ベルト52は、タイヤ幅方向（タイヤ周方向）に対して傾斜したベルトコード52aを有する。ベルトコード51aとベルトコード52aとは、反対方向に傾斜している。これにより、ベルトコード51aとベルトコード52aとが交錯し、一対の交錯ベルトを構成する。

ベルトコード51a及びベルトコード52aも導体で形成される。具体的には、ベルトコード51a及びベルトコード52aは、スチールなどの金属によって形成される。なお、ベルト層50は、タイヤ周方向に沿ってコードが配置されるスパイラルベルトでも構わない。

（３）作用・効果
上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、空気入りタイヤ10では、カーカスコード40aがスチールなどの導体で形成されるとともに、同じく導体で形成された引き出し配線70がカーカスコード40aと接続される。引き出し配線70は、空気入りタイヤ10の外側表面60aに延出する。このため、導電率が高いリムホイール110に引き出し配線70を容易に接続できる。これにより、道路200側から供給される電力の伝送効率を向上し得る。

まず、カーカスコード40aを有機繊維ではなくスチールなどの導体とすることによって、空気入りタイヤ10内の導電率が高まるため、電力の伝送効率が大きく向上する。

本実施形態では、引き出し配線70は、空気入りタイヤ10の外側表面60aに延出し、空気入りタイヤ10と組み付けられたリムホイール110と接続される。つまり、リムホイール110に接続される引き出し配線70を設けることによって、空気入りタイヤ10とリムホイール110との間の導電率が高まるため、電力の伝送効率がさらに向上する。

（４）その他の実施形態
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、上述した実施形態では、引き出し配線70は、空気入りタイヤ10の外側表面60aに延出し、空気入りタイヤ10と組み付けられたリムホイール110と接続されていたが、引き出し配線70は、空気入りタイヤ10の外側表面60a以外に延出してもよい。例えば、引き出し配線70は、空気入りタイヤ10の内側表面、つまり、インナーライナーが設けられている側の表面に延出し、リムホイール110とフランジ部110a以外の部分と接続されてもよい。これにより、引き出し配線70が視認可能な外部に露出しないため、リムホイール110などの外観も損ねない。

さらに、引き出し配線70は、リムホイール110以外の導体、例えば、車軸120（ハブ）に接続されてもよい。

上述した実施形態では、交錯ベルト51のベルトコード51a及び交錯ベルト52のベルトコード52aは、スチールなどの金属によって形成されていたが、ベルトコード51a及びベルトコード52aは、必ずしも導体で形成されていなくてもよく、有機繊維によって構成されてもよい。

上述した実施形態では、乗用自動車などの車両100を例として説明したが、空気入りタイヤ10と同様の構成を有するタイヤは、車両100以外の移動体、例えば、飛行機の車輪に装着されてもよい。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

1 車両給電システム
10 空気入りタイヤ
20 トレッド部
30 タイヤサイド部
40 カーカス
40a カーカスコード
41 本体部
42 折り返し部
50 ベルト層
51 交錯ベルト
51a ベルトコード
52 交錯ベルト
52a ベルトコード
60 ビード部
60a 外側表面
70 引き出し配線
100 車両
110 リムホイール
110a フランジ部
111 配線接続ボルト
120 車軸
130 整流回路
140 バッテリ
200 道路
210 送電ユニット
220 電源装置

Claims (4)

1. 路面に接するトレッド部と、
   前記トレッド部よりもタイヤ径方向内側に設けられるカーカスと
   を備えるタイヤであって、
   前記カーカスは、導体で形成されたカーカスコードを有し、
   前記カーカスコードと接続され、導体で形成された引き出し配線を有し、
   前記引き出し配線は、前記タイヤの表面に延出するタイヤ。
2. 前記引き出し配線は、前記タイヤの外側表面に延出し、前記タイヤと組み付けられたリムホイールと接続される請求項１に記載のタイヤ。
3. 車両を含む移動体に給電する車両給電装置であって、
   前記移動体に装着されるタイヤは、
   路面に接するトレッドと、
   前記トレッド部よりもタイヤ径方向内側に設けられるカーカスと
   を備え、
   前記カーカスは、導体で形成されたカーカスコードを有し、
   前記カーカスコードと接続され、導体で形成された引き出し配線を有し、
   前記引き出し配線は、前記タイヤの表面に延出する車両給電装置。
4. 車両給電装置から給電される移動体であって、
   前記移動体に装着されるタイヤは、
   路面に接するトレッドと、
   前記トレッド部よりもタイヤ径方向内側に設けられるカーカスと
   を備え、
   前記カーカスは、導体で形成されたカーカスコードを有し、
   前記カーカスコードと接続され、導体で形成された引き出し配線を有し、
   前記引き出し配線は、前記タイヤの表面に延出する移動体。
   

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