JPH0516623A - 車両用車輪 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、車両用車輪のタイヤを積極的に温
め、車両の燃費向上に貢献させるものである。 【構成】タイヤ１に囲まれたホイール１２外周部に発熱
体８０を設け、ホイール側面に太陽電池４０を設け、該
太陽電池４０による起電力を上記発熱体８０に供給する
ことによりタイヤ１によって密封されている空気９０を
加熱することによってタイヤ１の温度を上昇させる。 【効果】タイヤ１の温度上昇により燃費が向上すると共
に、グリップ性能がよくなり、更に慣性モーメント低減
により燃費も向上し、又タイヤ交換も従来に比べ簡略化
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用の車輪に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】タイヤに用いるゴムは、応力を加えると
歪みが生じ、該応力をある周波数を持ってゴムに入力す
ると歪みは入力に対して位相δだけ遅れて生じる。この
遅れがタイヤに用いるゴムの動的損失（ヒステリシスロ
ス）となる。図１０に、上記周波数とヒステリシスロス
との関係を表すグラフを、ゴムの温度が３０℃と８０℃
とについて示す。グラフに示すごとくタイヤの温度が高
いほうが、３０ヘルツ付近ではヒステリシスロスが減少
し、２０００ヘルツ付近では増加する。

【０００３】ところで、上記周波数と走行時のタイヤと
の関係は、数十ヘルツ付近は通常走行でのタイヤ回転に
よるタイヤへの入力周波数であり転がり領域を示す。即
ち、この領域におけるヒステリシスロスの大きさはタイ
ヤの転がり抵抗の大きさを示すものである。一方、２０
００ヘルツ付近は通常走行での路面凹凸によるタイヤへ
の入力周波数でありタイヤと路面との摩擦領域である。
即ち、この領域におけるヒステリシスロスの大きさはタ
イヤのグリップ性能の高さを示すものである。即ち、グ
ラフはタイヤの温度が上昇すると、転がり抵抗が減り、
なおかつグリップ性能も良くなることを示している。

【０００４】車両に用いるタイヤの性能としては、車両
のトラクションを考えた場合グリップ性能は高い方がよ
く、車両の燃費を考えた場合、転がり抵抗は少ない方が
よいといえる。

【０００５】そこで実開平１−１０８８０号公報に開示
されるごとく積極的にタイヤ温度を上昇させる方法が考
案されていた。これは図１１に示すごとくタイヤ１の内
側に導電ゴムシート２を張り付け、該導電ゴムシート２
に通電することで導電ゴムシートを発熱させ、該熱によ
りタイヤを温めていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の車
両用車輪においては、発熱手段である導電ゴムシート２
をタイヤの内側に設けていたためにタイヤの慣性モーメ
ントが増大し、その分だけ燃費が悪化してしまうという
問題があった。また、タイヤ交換時に導電ゴムシート２
の取換えが難しく時間も掛かってしまうという問題があ
った。

【０００７】本発明はかかる点を勘案し、その目的はタ
イヤ交換を容易に行え、タイヤの慣性モーメントを減少
した車輪を積極的に温めることのできる車両用車輪を提
供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に特許請求の範囲第１項記載の発明は、ホイール外周部
にタイヤをはめ込み、該タイヤ内部に気体を密封する車
両用車輪において、前記タイヤ内のホイール外周上に供
給電力により発熱する発熱手段を設け、該発熱手段に電
力を供給する電力供給手段をホイールもしくは車体に設
けたことを特徴とする。

【０００９】上記目的を達成するために特許請求の範囲
第２項記載の発明は、図１に概念を示すごとく、ホイー
ル１２外周部にタイヤ１をはめ込み、該タイヤ１内部に
気体を密封する車両用車輪において、前記タイヤ１内に
磁性材５７を封入し、前記タイヤ１内のホイール１２外
周上に電磁石４５を設け、該電磁石４５に電流を供給す
る電流供給手段Ｍ２をホイール１２もしくは車体に設
け、所定条件時に前記電磁石４５に電流を供給するよう
前記電流供給手段Ｍ２に対して信号を出力する制御手段
Ｍ１とを備えることを特徴とする。

【００１０】上記目的を達成するために特許請求の範囲
第３項記載の発明は、特許請求の範囲第２項記載の発明
において、制御手段Ｍ１を、タイヤ１内の温度を測定す
る第１温度測定手段Ｍ１０と、測定した温度信号を入力
し、温度が所定値以上になると電磁石４５に電流を供給
するよう電流供給手段Ｍ２に対して信号を出力する制御
装置Ｍ１１とすることを特徴とする。

【００１１】上記目的を達成するために特許請求の範囲
第４項記載の発明は、特許請求の範囲第２項記載の発明
において、制御手段Ｍ１を、タイヤ１内の温度を測定す
る第１温度測定手段Ｍ１０と、外気の温度を測定する第
２温度測定手段Ｍ１２と、測定したタイヤ１内と外気と
の温度信号を入力し、タイヤ１内と外気との温度差が所
定値以上になると電磁石４５に電流供給するよう電流供
給手段に対して信号を出力する制御装置Ｍ１３とするこ
とを特徴とする。

【００１２】

【作用】特許請求の範囲第１項記載の発明による車両用
車輪を用いた場合、電力供給手段より供給される電力に
より発熱手段が発熱し、タイヤ内部の気体の温度上昇に
伴いタイヤの温度も上昇し、転がり抵抗が減る。

【００１３】特許請求の範囲第２項記載の発明による車
両用車輪を用いた場合、走行時にタイヤ１内部に封入し
た磁性体５７とタイヤ１内面との摩擦により発熱し、タ
イヤ１の温度上昇により転がり抵抗が減る。その後所定
条件にて制御手段Ｍ１より電磁石４５に電流を供給する
信号を電流供給手段Ｍ２に対して出力し、ホイール１２
外周部に磁性体５７が引き寄せられタイヤ１の慣性モー
メントが減る。

【００１４】特許請求の範囲第３項記載の発明による車
両用車輪を用いた場合、請求項２同様転がり抵抗が減
る。その後タイヤ１内の温度が所定値以上になると電磁
石１に電流供給手段Ｍ２により電流が供給され、ホイー
ル１２外周部に磁性体５９が引き寄せられタイヤ１の慣
性モーメントが減る。

【００１５】特許請求の範囲第４項記載の発明による車
両用車輪を用いた場合、請求項２同様転がり抵抗が減
る。その後タイヤ１内の温度とタイヤ外の温度との温度
差が所定値以上になると電磁石４５に電流供給手段Ｍ２
により電流が供給され、外気温にかかわらずほぼ同じ時
間でホイール１２外周部に磁性体４５が引き寄せられタ
イヤ１の慣性モーメントが減る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【００１７】図２乃至図３は、本発明の第１実施例を示
す。

【００１８】図２は第１実施例における車輪５０の斜視
図を示す。図外のホイールと、該ホイール外周部にはめ
込められたタイヤ１とからなる車輪５０は車体２０に図
外のサスペンションを介して回転自在になるように取付
けられており、車輪５０側面には太陽電池４０（電力供
給手段）が設けられている。

【００１９】図３に上記車輪５０の断面図を示す。即
ち、ホイール１２は筒型状をしたリム１２ｂと該リム１
２ｂの内周部に円盤型部材１２ａを接合したものからな
る。リム１２ｂ外周部にはタイヤ１がはめ込まれてお
り、リム１２ｂとタイヤ１とで空気（気体）９０を密封
している。又、ホイール１２側面に円盤型状のホイール
キャップ３０を設けるため、該ホイールキャップ３０に
取り付けた取付部材３１を上記リム１２ｂに嵌合し、取
付部材３２を上記円盤型部材１２ａに嵌合する。上記ホ
イールキャップ３０側面には太陽電池４０を固着してい
る。

【００２０】一方、上記リム１２ｂ外周部には断熱材７
０を全周に渡り設け、該断熱材７０外周部に発熱体（発
熱手段）８０を全周に渡り設けている。該発熱体８０に
太陽電池４０より生じた電力を供給するためハーネス８
がホイール１２に取付けられたコネクタ６０を介して接
続されている。

【００２１】又、タイヤ１のビード部１ａがリム１２ｂ
と接触する面より発熱体８０はホイール１２の中心より
に配置している。

【００２２】以上の構成により、上記太陽電池４０に光
が当たると起電力が発生し、ハーネス８、コネクタ６０
を介して上記発熱体８０に電流が導かれる。上記発熱体
８０は発熱し上記空気９０を加熱する。上記空気９０は
膨脹すると共にタイヤ１を温め、タイヤ１の温度も上昇
する。

【００２３】タイヤ１の温度上昇による転がり抵抗の減
少により車両の燃費が向上すると共に、タイヤ１内の空
気９０が膨張することにより路面との接地面積が減り、
路面との転がり抵抗が減ることによっても燃費を向上で
きる。更に、タイヤ１の温度上昇にともないグリップ性
能が向上するため車両のコーナリング性能もよくなる。

【００２４】又、従来に比べ発熱体８０をホイール１２
外周部に設けているため慣性モーメントが少ない分燃費
の悪化を防止できると共に、発熱体８０をタイヤビード
部１ａより中心よりに配置していることから、タイヤ交
換でタイヤ１が発熱体８０と接触することはなく簡単に
脱着ができる。

【００２５】次に図４を用いて本発明の第２実施例につ
いて説明する。車輪５１は、第１実施例で用いた発熱体
８０外周上に格子状フィンを有する放熱板１００を全周
に渡って設けたものである。該放熱板１００はタイヤ１
のビード部１ａがリム１２ｂと接触する面よりホイール
１２の中心よりに配置している。その他の構成は第１実
施例と同一であるため説明は省略する。

【００２６】以上の構成により、第１実施例で示した作
用、効果に加え、放熱板１００の表面積が広いため上記
空気９を加熱するスピードが早い。

【００２７】次に図５乃至図７を用いて本発明の第３実
施例に付いて説明する。図５は第３実施例における車輪
５２の断面図であり、図６は図５における矢視Ａであ
る。即ちリム１２ｂに４本のスポーク１２ｃを固定した
ホイール１２は、図外の車輪支持部材に４本のボルト、
ナット２１により取付けられている。スポーク１２ｃに
は一端がリム１２ｂ外周部に突出するように鉄心にコイ
ルを巻いた電磁石４５を固定している。コイルにハーネ
ス８の一端が接続されており、他端は図外のスリップリ
ングを介して車体に取付けられた電源（電流供給手段）
４１に接続されている。電磁石４５とリム１２ｂとの境
界にはシール材３６を設けると共に、キャップ３７によ
りハーネス８を保護している。電磁石４５はビード部１
ａがリム１２ｂと接触する面よりホイール１２の中心よ
りに配置している。

【００２８】又、図外の車体には上記電源４１のＯＮ、
ＯＦＦを決める制御装置４２ａが設けられており、スポ
ーク１２ｃには一端がリム１２ｂ外周部からタイヤ１内
に突出するように温度センサ（第１温度測定手段）４４
を固定しており、上記制御装置４２ａは温度センサ４４
からの温度信号を入力する。又、タイヤ１内には砂鉄
（磁性体）５７が封入されている。

【００２９】図７は、上記制御装置４２ａの制御プログ
ラムを示すフローチャートである。まずステップＳ３０
１でタイヤ内の温度Ｔ2 を入力し、ステップＳ３０２で
Ｔ2と所定の温度Ｔa を比較する。即ちＴ2 ≧Ｔa がＹ
ＥＳであった場合、ステップＳ３０３を実行し、電磁石
４５に電流を流すよう電源に信号を出力する。Ｔ2 ≧Ｔ
a がＮＯであった場合ステップＳ３０４を実行し、電磁
石に電流を流さないよう電源に信号を出力する。このル
ープをイグニッションＯＮの間所定時間毎に繰り返し実
行する。

【００３０】以上により、タイヤ１の温度が低い走行初
期にはタイヤ１と砂鉄５７との摩擦によってタイヤ１の
温度が上昇する。よって、タイヤ１の温度上昇による転
がり抵抗の減少により車両の燃費が向上する。更にタイ
ヤのグリップ性能が向上するため車両のコーナリング性
能も良くなる。

【００３１】又、タイヤ１の温度が上昇すると砂鉄５７
をホイール外周部に引き寄せるため、慣性モーメントが
少なくなり、燃費の悪化を防止できると共に、タイヤ１
の交換で電磁石４５とタイヤ１とが干渉し合うことはな
く、砂鉄５７は簡単に取替えられるため、タイヤ交換の
簡略化と時間短縮ができる。

【００３２】即ち、タイヤの状態を確実に把握でき、転
がり抵抗の減少と慣性モーメントの影響の低減とを精度
よく制御できる。

【００３３】次に、図８乃至図９を用いて本発明の第４
実施例について説明する。即ち第４実施例は、第３実施
例での構成に加え外気温センサ（第２温度測定手段）４
３からの温度信号を制御装置４２ｂに入力し、図９に示
す制御フローチャートにて制御するものである。即ちま
ずステップＳ２０１で外気の温度Ｔ1 を入力し、ステッ
プＳ２０２でタイヤ内の温度Ｔ2 を入力し、ステップＳ
２０３でＴ1 とＴ2 との温度差を所定の温度差Ｔb と比
較する。即ちＴ2 −Ｔ1 ≧Ｔb がＹＥＳであった場合、
ステップＳ２０４を実行し、電磁石４５に電流を流す。
Ｔ2 −Ｔ1 ≧Ｔb がＮＯであった場合ステップＳ２０５
を実行し、電磁石４５に電流を流さない。このループを
イグニッションＯＮの間所定時間毎に繰り返し実行す
る。

【００３４】以上により、タイヤ１の温度が低い走行初
期にはタイヤ１と砂鉄５７との摩擦によってタイヤ１の
温度が上昇する。よって、タイヤ１の温度が上昇すると
路面との転がり抵抗がへり、車両の燃費が向上する。更
にタイヤ１のグリップ性能は向上するため車両のコーナ
リング性能はよくなる。

【００３５】又、第３実施例同様タイヤ１の温度が上昇
すると砂鉄５７をホイール外周部に引き寄せるため慣性
モーメントが減り、燃費の悪化を防止できるが、第３実
施例に比べ外気の温度に左右されずほぼ同じ時間で砂鉄
をホイール外周部に引き寄せられるため砂鉄がタイヤ１
内周部にあることによる慣性モーメントの影響を受ける
時間は常に同じである。このため第４実施例においては
極端に路面の温度が低く、タイヤ１の温度が所定値まで
上昇するのに時間がかかる場合に、慣性モーメントによ
る燃費への影響とタイヤ１の温度上昇による車両の燃費
向上の効果とが相殺しあうことを防止できる。

【００３６】即ち、タイヤ１の状態を確実に把握でき、
転がり抵抗の減少と慣性モーメントの影響の低減とを精
度よく制御できる。

【００３７】又、タイヤ交換で電磁石４５とタイヤ１と
が干渉しあうことはなく、砂鉄５７も簡単に取り替えら
れることから従来に比べタイヤ交換の簡略化と時間短縮
ができる。

【００３８】ところで第１実施例においては、電力供給
手段として太陽電池４０を車輪に設けていたが、これを
車体に設けてもよく、太陽電池４０の代わりにバッテリ
などの電源を用いてもよい。もちろん反対に第３実施例
においては電流供給手段として車体に設けた電源４１を
用いたが、第１実施例のように、車輪に設けた太陽電池
としてもよい。

【００３９】又、第３実施例においては電磁石に電流を
供給する時期を、タイヤ内の温度が所定値以上になるこ
ととしていたが、これに限るものでなく、例えば車両の
走行開始から所定時間後や所定距離走行後に電磁石に電
流を供給しても良い。

【００４０】

【効果】以上説明してきたように、特許請求の範囲第１
項記載の発明による車両用車輪にあっては、タイヤ温度
の低い走行初期であってもタイヤ内の空気を電力供給手
段からの供給電力で発熱するホイール上に設けた発熱手
段によって積極的に温めるため、タイヤ温度を上昇でき
転がり抵抗を減少できることから燃費を向上でき、又タ
イヤ内の空気膨張によって接地面積が減ることによって
も燃費を向上できる。

【００４１】更にタイヤの温度上昇によりグリップ性能
も向上できる。又、発熱手段をホイール上に設けたた
め、従来に比べ慣性モーメントを低減できる分燃費の悪
化を防止できると共に、従来に比べタイヤ交換を簡略化
できる。

【００４２】特許請求の範囲第２項記載の発明による車
両用車輪にあっては、タイヤ内面と磁性体との摩擦によ
って熱が生じ、タイヤの温度を上昇でき転がり抵抗を減
少できることから燃費を向上でき、所定条件にて上記磁
性体をホイール外周部に設けた電磁石に引き寄せるた
め、慣性モーメントの影響を低減でき、燃費の悪化を防
止できる。更にタイヤの温度上昇によりグリップ性能も
向上できる。又、磁性体は簡単に取り替えられる為、タ
イヤ交換を従来に比べ簡略化できる。

【００４３】特許請求の範囲第３項記載の発明による車
両用車輪にあっては、請求項２記載の所定条件をタイヤ
内の温度が所定温度を上回ったときとしたため、請求項
２記載の発明による効果に加え、タイヤの状態を確実に
把握でき、転がり抵抗の減少と慣性モーメントの影響の
低減とを精度よく制御できる。

【００４４】特許請求の範囲第４項記載の発明による車
両用車輪にあっては、請求項２記載の所定条件をタイヤ
内の温度と外気の温度との温度差が所定値を上回ったと
きとしたため、請求項２記載の発明による効果に加え、
タイヤの状態を確実に把握でき、転がり抵抗の減少と慣
性モーメントの影響の低減とを精度よく制御できると共
に、極端に路面温度が低く、タイヤの温度上昇に時間が
かかる状況下で、慣性モーメントによる燃費への影響と
タイヤの温度上昇による車両の燃費向上の効果とが相殺
しあうことを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２乃至請求項４における車両用車輪の概
念図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す斜視図である。

【図３】本発明の第１実施例を示す断面図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す断面図である。

【図５】本発明の第３実施例を示す断面図である。

【図６】図５の矢視Ａにおける側面図である。

【図７】第３実施例における電源のＯＮ、ＯＦＦを決め
る制御プログラムである。

【図８】本発明の第４実施例を示す断面図である。

【図９】第４実施例における電源のＯＮ、ＯＦＦを決め
る制御プログラムである。

【図１０】タイヤのヒステリシスロスと周波数との関係
を示すグラフである。

【図１１】従来の車輪の断面図である。

【符号の説明】

１…タイヤ、１２…ホイール、４０…太陽電池（電力供
給手段）、４１…電源（電流供給手段）、４２ａ、４２
ｂ…制御装置、４３…温度センサ（第２温度測定手
段）、４４…温度センサ（第１温度測定手段）、４５…
電磁石、５０、５１、５２…車輪、５７…砂鉄（磁性
体）、８０…発熱体（発熱手段）、９０…空気（気
体）、１００…放熱板（発熱手段）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ホイール外周部にタイヤをはめ込み、該タ
   イヤ内部に気体を密封する車両用車輪において、 前記タイヤ内のホイール外周上に供給電力により発熱す
   る発熱手段を設け、 該発熱手段に電力を供給する電力供給手段をホイールも
   しくは車体に設けたことを特徴とする車両用車輪。
2. 【請求項２】ホイール外周部にタイヤをはめ込み、該タ
   イヤ内部に気体を密封する車両用車輪において、 前記タイヤ内に磁性材を封入し、 前記タイヤ内のホイール外周上に電磁石を設け、 該電磁石に電流を供給する電流供給手段をホイールもし
   くは車体に設け、 所定条件で前記電磁石に電流を供給するよう前記電流供
   給手段に対して信号を出力する制御手段とを備えること
   を特徴とする車両用車輪。
3. 【請求項３】請求項２において、制御手段は、 タイヤ内の温度を測定する第１温度測定手段と、 測定した温度信号を入力し、温度が所定値以上になると
   電磁石に電流を供給するよう電流供給手段に対して信号
   を出力する制御装置とで構成することを特徴とする車両
   用車輪。
4. 【請求項４】請求項２において、制御手段は、 タイヤ内の温度を測定する第１温度測定手段と、 外気の温度を測定する第２温度測定手段と、 測定したタイヤ内と外気との温度信号を入力し、タイヤ
   内と外気との温度差が所定値以上になると電磁石に電流
   を供給するよう電流供給手段に対して信号を出力する制
   御装置とで構成することを特徴とする車両用車輪。