WO2020250912A1 - 非空気入りタイヤ、移動体給電装置及び移動体 - Google Patents

非空気入りタイヤ、移動体給電装置及び移動体 Download PDF

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WO2020250912A1
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annular body
pneumatic tire
tire
electrode portion
inner annular
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泰通 若尾
成志 西田
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株式会社ブリヂストン
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Definitions

  • the present invention relates to a non-pneumatic tire, a mobile power feeding device, and a moving body that can be suitably used for a non-contact power feeding system.
  • the so-called electric field power supply method is known as a non-contact (wireless) method of supplying electric power to a vehicle such as an electric vehicle (see Patent Document 1).
  • the tires attached to the rim wheel relay the electric field from the metal plate buried in the road into the vehicle.
  • power can be supplied to the vehicle from the road surface side, and the vehicle can be supported while traveling.
  • non-pneumatic tires having a structure different from that of a pneumatic tire that fills the internal space of a tire assembled on a rim wheel with air is known (see Patent Document 2).
  • non-pneumatic tires include an inner annular body (also referred to as an inner cylinder) centered on a rotating shaft portion, an outer annular body (also referred to as an outer cylinder) provided on the radial outer side of the inner annular body, and an inner annular body. It has a connecting member that connects the body and the outer annular body and is elastically deformed, and a tread portion that is provided on the radial outer side of the outer annular body and is in contact with the road surface.
  • the connecting member and the outer annular body constituting the non-pneumatic tire are formed of a resin material, that is, a non-metal material, the conductivity is lower than that of a metal rim wheel. Power transmission efficiency is low.
  • An object of the present invention is to provide a tire, a moving body power feeding device, and a moving body.
  • Non-pneumatic tire for example, a non-pneumatic tire 10
  • a non-pneumatic tire 10 which is an inner annular body (inner annular body 40) centered on a rotating shaft portion (rotating shaft portion 41), and the inner annular body.
  • a wheel portion (wheel portion 30) including an outer annular body (outer annular body 50) provided on the radial outer side of the body, a connecting member (connecting member 60) that connects the inner annular body and the outer annular body and elastically deforms.
  • tread portion 20 provided on the radial outer side of the outer annular body and in contact with the road surface (road surface 200), and is in contact with the inside of the tread portion or the tread portion and is in contact with the tread portion.
  • a part is formed of a non-metallic material, and the electrode portion is formed of a conductor having a predetermined width in the tire width direction and a predetermined length in the tire circumferential direction.
  • FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of the power supply system 1.
  • FIG. 2 is an overall side view of the non-pneumatic tire 10.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the non-pneumatic tire 10 along the F3-F3 direction of FIG.
  • FIG. 4 is a partially enlarged side view of the non-pneumatic tire 10.
  • FIG. 5 is a partially enlarged side view of the non-pneumatic tire 10A according to the first modification.
  • FIG. 6 is a partially enlarged side view of the non-pneumatic tire 10B according to the second modification.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the non-pneumatic tire 10C according to the third modification.
  • FIG. 8 (a) and 8 (b) are a partial front view and a partial cross-sectional view of the non-pneumatic tire 10D according to the fourth modification.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view including the non-pneumatic tire 10E according to the fifth modification and the wheeled moving body 100A to which the non-pneumatic tire 10E is mounted.
  • FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of the power supply system 1 according to the present embodiment.
  • the power feeding system 1 includes a wheeled mobile body 100 and a road surface 200.
  • a non-pneumatic tire 10 is attached to the wheeled moving body 100.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a moving body 100 with wheels (including a non-pneumatic tire 10) along the width direction and a schematic cross-sectional view of a road surface 200 along the width direction. Shown.
  • the moving body 100 with wheels is a moving body that moves on the road surface, and in the present embodiment, it is an electric wheelchair to which two non-pneumatic tires 10 are mounted.
  • the moving body 100 with wheels may be equipped with an auxiliary tire (not shown) for changing direction.
  • the moving body 100 with wheels is not limited to an electric wheelchair equipped with two non-pneumatic tires 10, but is a handle type electric wheelchair equipped with four non-pneumatic tires 10, a so-called senior car (registered trademark). There may be.
  • the diameter size of the non-pneumatic tire 10 may be smaller than the diameter size as shown in FIG.
  • a pair of power transmission units 210 are embedded in the road surface 200 through which the wheeled mobile body 100 passes.
  • the pair of power transmission units 210 are predetermined in the width direction of the road surface 200 (direction orthogonal to the moving direction of the wheeled moving body 100) so as to correspond to the tread width (width between the left and right tires) of the wheeled moving body 100. It is buried at a distance.
  • the road surface 200 is typically a road or a passage for pedestrians through which vehicles pass, but is not limited to a road or a passage as long as the power transmission unit 210 can be installed, such as a floor surface in a building.
  • a power supply device 220 is connected to the pair of power transmission units 210.
  • the power supply 220 supplies electric power to the wheeled mobile body 100 via the power transmission unit 210.
  • the power supply device 220 realizes a method (contactless power supply method) of supplying electric power in a non-contact (wireless) manner via a power transmission unit 210.
  • Such a non-contact power supply method is called an electric field power supply method.
  • a series resonance circuit is formed on both the power transmission side (road surface 200 side) and the power reception side (moving body 100 side with wheels), and electric power (AC power) is transmitted in the resonance state.
  • the resonance frequency is about 100 kHz to 13 MHz.
  • the non-pneumatic tire 10 is rotatably mounted on the axle 120 of the wheeled moving body 100 using a nut 110.
  • the axle 120 is made of metal, and as will be described later, the non-pneumatic tire 10 mounted on the axle 120 is electrically connected to the axle 120.
  • AC power is supplied from the power supply device 220 to the rectifier circuit 130 provided in the wheeled moving body 100 via the power transmission unit 210, the road surface 200, the non-pneumatic tire 10 and the axle 120.
  • the rectifier circuit 130 supplies rectified DC power to the battery 140.
  • the battery 140 supplies electric power to the moving motor (not shown) of the moving body 100 with wheels.
  • the battery 140 stores electric power supplied from the outside. Examples of the outside include the power supply device 220 on the road surface 200 side and the power supply connected to the charging socket (not shown). Since the power supply from the power supply device 220 to the battery 140 is non-contact (wireless) as described above, charging is possible even while the moving body 100 with wheels is moving.
  • the power transmission unit 210 and the power supply device 220 on the road surface 200 side constitute a mobile body power supply device that supplies power to the wheeled moving body 100 moving on the road surface 200. Further, the moving body 100 with wheels constitutes a moving body to be fed from the moving body power feeding device.
  • FIG. 2 is an overall side view of the non-pneumatic tire 10.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the non-pneumatic tire 10 along the F3-F3 direction of FIG.
  • the non-pneumatic tire 10 has a tread portion 20 and a wheel portion 30.
  • the tread portion 20 is a portion in contact with the road surface 200 (see FIG. 1) and is formed of a rubber material.
  • a tread pattern may be formed on the surface of the tread portion 20 in contact with the road surface 200 according to the use of the moving body 100 with wheels.
  • the wheel portion 30 is composed of an inner annular body 40, an outer annular body 50, and a connecting member 60.
  • the tread portion 20 is provided on the radial outer side of the wheel portion 30.
  • the inner annular body 40 has a rotating shaft portion 41, spokes 42, and an annular portion 43.
  • the inner annular body 40 is an annular body (may be called an inner cylinder) centered on the rotation shaft portion 41.
  • the rotating shaft portion 41 is formed by an insertion hole through which the axle 120 of the moving body 100 with wheels is inserted, and the inner annular body 40 rotates about the rotating shaft portion 41 (axle 120).
  • the rotating shaft portion 41 and the annular portion 43 are connected by a plurality of spokes 42 extending radially from the rotating shaft portion 41.
  • the outer annular body 50 is provided on the radial outer side of the inner annular body 40. Specifically, the outer annular body 50 is also an annular body (may be called an outer cylinder) centered on the rotating shaft portion 41, and rotates around the rotating shaft portion 41 (axle 120).
  • annular body may be called an outer cylinder
  • the diameter size of the outer annular body 50 is larger than the diameter size of the inner annular body 40. That is, the outer annular body 50 is located radially outward with a predetermined distance from the inner annular body 40.
  • the connecting member 60 connects the inner annular body 40 and the outer annular body 50.
  • a plurality of connecting members 60 are provided in the circumferential direction of the inner annular body 40 and the outer annular body 50. When a load is applied, the connecting member 60 elastically deforms over a predetermined range (for example, about several cm).
  • the wheel portion 30 is mainly formed of a resin material. However, a part of the wheel portion 30, specifically, the rotating shaft portion 41 is formed of a conductor, specifically, a metal material. Further, the portion requiring higher strength such as the spoke 42 may be formed of a metal material. That is, at least a part of the wheel portion 30 is formed of a non-metal material such as a resin material.
  • the electrode portion 70 is provided inside the tread portion 20 in the radial direction.
  • the electrode portion 70 is in contact with the tread portion 20 and is provided inside the tread portion 20 in the radial direction. That is, the tread portion 20 is adjacent to the outer annular body 50 via the electrode portion 70, and is provided on the radial outer side of the outer annular body 50. Further, the electrode portion 70 is in contact with the outer annular body 50 and is provided on the radial outer side of the outer annular body 50.
  • the electrode portion 70 is formed of a conductor having a predetermined width in the tire width direction and a predetermined length in the tire circumferential direction.
  • the electrode portion 70 is formed of a tape-shaped metal material (for example, a tape mainly composed of aluminum).
  • the electrode portion 70 is provided so as to occupy the entire width of the outer annular body 50 in the tire width direction. In other words, the electrode portion 70 is provided so as to occupy the entire width of the tread portion 20 in the tire width direction.
  • the wiring portion 80 connects the electrode portion 70 and the inner annular body 40.
  • the wiring portion 80 is formed of a conductor such as a metal material.
  • the wiring portion 80 is preferably a core wire formed of a conductor coated with an insulating material such as vinyl.
  • the wiring portion 80 connects the electrode portion 70 formed of the conductor and the conductor portion of the inner annular body 40.
  • the wiring portion 80 connects the electrode portion 70 and the rotating shaft portion 41.
  • the wiring route of the wiring portion 80 is schematically shown in a straight line, but it is preferable that the wiring portion 80 is laid along the surface shape of the wheel portion 30.
  • the wiring portion 80 may be connected to the electrode portion 70 via a through hole (not shown) formed in the wheel portion 30 (inner annular body 40 and outer annular body 50), or the wheel portion 30. It may be crawled along the surface of the wheel and connected to the electrode portion 70. Further, when the rotating shaft portion 41 and the spokes 42 are formed of a conductor (metal material) and the rotating shaft portion 41 and the spokes 42 are in a conductive state, the wiring portion 80 connects the electrode portion 70 and the spokes 42. May be good.
  • FIG. 4 is a partially enlarged side view of the non-pneumatic tire 10. Specifically, FIG. 4 is a partially enlarged side view of the non-pneumatic tire 10 including the annular portion 43 of the inner annular body 40, the outer annular body 50, and the connecting member 60.
  • the electrode portion 70 is an annular shape extending along the tire circumferential direction. That is, in the present embodiment, the electrode portion 70 is provided along the outer peripheral surface (inner peripheral surface of the tread portion 20) of the outer annular body 50 over the entire circumferential direction.
  • the electrode portion 70 does not necessarily have to be provided in the entire circumferential direction, and is predetermined in the tire circumferential direction to the extent that the transmission efficiency of the electric power supplied from the road surface 200 side is not significantly reduced. It suffices to have the length of.
  • the wiring portion 80 is laid along the surface of the connecting member 60.
  • the wiring portion 80 is preferably fixed to the surface of the connecting member 60 by a method such as adhesion in order to prevent the wiring portion 80 from floating.
  • the wiring portion 80 is not on the side surface of the connecting member 60 but on the front or back surface of the connecting member 60 orthogonal to the tire circumferential direction. It is preferable to be crawled along.
  • the wiring portion 80 is preferably located on the wheeled moving body 100 side (inside) when the non-pneumatic tire 10 is mounted on the wheeled moving body 100 (see FIG. 1).
  • the non-pneumatic tire 10 for the right wheel and the non-pneumatic tire 10 for the left wheel are prepared separately.
  • the non-pneumatic tire 10 may be attached to the wheeled moving body 100 so that the wiring portion 80 is located on the wheeled moving body 100 side (inside).
  • the non-pneumatic tire 10 is formed of a conductor by contacting the tread portion 20 and connecting the electrode portion 70 provided on the radial inner side of the tread portion 20 with the electrode portion 70 and the inner annular body 40. It is equipped with a wiring unit 80.
  • the electrode portion 70 is formed of a conductor having a predetermined width in the tire width direction and a predetermined length in the tire circumferential direction.
  • the electrode portion 70 provided on the inner side in the radial direction of the tread portion 20 and the inner annular body 40 near the axle 120 of the moving body 100 with wheels can be made conductive.
  • the transmission efficiency of the electric power supplied from the road surface 200 side is improved even when the main components of the non-pneumatic tire 10, specifically, at least a part of the wheel portion 30 is made of a non-metal material. Can be improved.
  • the distance between the power transmission unit 210 and the electrode unit 70 is short, so there is no significant effect on the power transmission efficiency.
  • the tire radial inner end of the wiring portion 80 does not necessarily have to be connected to the rotating shaft portion 41, and may be connected to the spokes 42 or the annular portion 43 of the inner annular body 40.
  • the wiring portion 80 is particularly stretchable. General wiring that does not take into consideration can be used. As a result, the transmission efficiency of the electric power supplied from the road surface 200 side can be effectively improved by extremely simple wiring.
  • the power transmission efficiency (power supply efficiency) is significantly improved as compared with a general pneumatic tire.
  • the electrode portion 70 is an annular shape extending along the tire circumferential direction. Therefore, even if the non-pneumatic tire 10 rolls on the road surface 200, any part of the electrode portion 70 is in a state of being close to the power transmission unit 210. As a result, the transmission efficiency of the electric power supplied from the road surface 200 side can be further improved.
  • the power transmission unit 210 is wider than the tire width, and the electrode portion 70 is provided so as to occupy the entire width of the outer annular body 50 in the tire width direction. Therefore, the size of the electrode portion 70 in the tire width direction can be maximized. As a result, the transmission efficiency of the electric power supplied from the road surface 200 side can be further improved.
  • the configuration of the non-pneumatic tire 10 described above may be changed as in the modification examples 1 to 5 described below.
  • the parts different from the non-pneumatic tire 10 described above will be mainly described, and the description thereof will be omitted as appropriate for the same parts.
  • FIG. 5 is a partially enlarged side view of the non-pneumatic tire 10A according to the first modification. As shown in FIG. 5, the non-pneumatic tire 10A is provided with a plate portion 81 between the outer annular body 50 and the electrode portion 70.
  • the plate portion 81 is formed of a plate-shaped conductor and is connected to the wiring portion 80.
  • the plate portion 81 can facilitate connection with the wiring portion 80 while ensuring a conduction area with the electrode portion 70. As a result, the transmission efficiency of the electric power supplied from the road surface 200 side can be further improved.
  • the wiring portion 80 is connected to the plate portion 81 via a through hole (not shown) formed in the outer annular body 50. May be good.
  • FIG. 6 is a partially enlarged side view of the non-pneumatic tire 10B according to the second modification. As shown in FIG. 6, in the non-pneumatic tire 10B, the wiring portion 80 is embedded inside the wheel portion 30.
  • the wiring portion 80 is embedded inside the outer annular body 50 and the connecting member 60. Therefore, the wiring portion 80 is not exposed on the surface of the wheel portion 30. As a result, damage to the wiring portion 80 can be prevented.
  • the wiring portion 80 can be embedded inside the wheel portion 30 by arranging the wiring portion 80 at a predetermined position in the mold in advance when molding the wheel portion 30.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the non-pneumatic tire 10C according to the third modification. Specifically, FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the non-pneumatic tire 10C along the tire width direction and the tire radial direction.
  • the non-pneumatic tire 10C is equipped with a spiral belt 70C.
  • a cord 71 made of a metal material is arranged along the tire circumferential direction.
  • the cord 71 is wound around the tire circumference.
  • the non-pneumatic tire 10C about 6 turns are wound along the tire circumferential direction.
  • the number of times the cord 71 is wound may vary depending on the performance required for the non-pneumatic tire 10C.
  • the electrode portion is also used by the code 71 included in the spiral belt 70C. Therefore, the wiring unit 80 is connected to the cord 71.
  • non-pneumatic tire 10C it is not necessary to newly provide an electrode portion, and it is possible to improve the transmission efficiency of the electric power supplied from the road surface 200 side while suppressing the increase in manufacturing cost and weight.
  • Change example 4 8 (a) and 8 (b) are a partial front view and a partial cross-sectional view of the non-pneumatic tire 10D according to the fourth modification.
  • FIG. 8A shows a partial front view of the non-pneumatic tire 10D along the tire width direction and the tire radial direction
  • FIG. 8B shows the tire width of the non-pneumatic tire 10D.
  • a partial cross-sectional view is shown along the direction and the tire radial direction.
  • the tread portion 20 of the non-pneumatic tire 10D is provided with a wide portion 21.
  • a plurality of wide portions 21 are provided in the tire circumferential direction.
  • four wide portions 21 are provided at 90 degree intervals in the tire circumferential direction.
  • the number of wide portions 21 is not particularly limited, but it is preferable to provide several to five or six wide portions at appropriate intervals in the tire circumferential direction.
  • the wide portion 21 is preferably located on the wheeled moving body 100 side (inside) when the non-pneumatic tire 10D is mounted on the wheeled moving body 100.
  • the outer annular body 50 also has a wide portion 52 and the electrode portion 70 also has a wide portion 72 so as to correspond to the wide portion 21. That is, in the non-pneumatic tire 10D, a part of the tread portion 20 and the electrode portion 70 in the tire circumferential direction has a wide portion 21 and a wide portion 72, which are wider in the tire width direction than the other portions, respectively.
  • the area of the electrode portion 70 can be expanded, so that the transmission efficiency of the electric power supplied from the road surface 200 side can be improved.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view including a non-pneumatic tire 10E according to the fifth modification and a wheeled moving body 100A equipped with the non-pneumatic tire 10E. Specifically, FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of the wheeled moving body 100A (including the non-pneumatic tire 10E) along the width direction and a schematic cross-sectional view of the road surface 200 along the width direction. Shown.
  • a pair of power transmission units 210 are provided so as to face one non-pneumatic tire 10E.
  • an in-wheel motor 90 is provided inside the non-pneumatic tire 10E. That is, the wheeled moving body 100A does not have a motor for driving wheels (tires).
  • the in-wheel motor 90 may include a battery (not shown) that stores the power supplied by the power transmission unit 210.
  • the non-pneumatic tire 10E is provided with two electrode portions 73 and an electrode portion 74 separated in the tire width direction so as to correspond to the pair of power transmission units 210.
  • the wiring unit 83 is connected to the electrode unit 73, and the wiring unit 84 is connected to the electrode unit 74. Further, the wiring unit 83 and the wiring unit 84 are connected to the in-wheel motor 90. As a result, electric power can be supplied from the power transmission unit 210 to the in-wheel motor 90 via the electrode unit 73 and the wiring unit 83, and the electrode unit 74 and the wiring unit 84.
  • the non-pneumatic tire 10E does not necessarily have to be equipped with an in-wheel motor 90, and a moving motor may be provided on the side of the moving body 100A with wheels.
  • a moving motor may be provided on the side of the moving body 100A with wheels.
  • the wiring unit 83 and the wiring unit 84 are wired to the side of the moving body 100A with wheels.
  • a guide groove portion 230 for guiding the non-pneumatic tire 10E is formed on the road surface 200. You may.
  • the non-pneumatic tire 10 may be further modified as follows.
  • the electrode portion 70 may be provided inside the tread portion 20. That is, the electrode portion 70 may be embedded inside the rubber forming the tread portion 20. Further, when the tread portion 20 is worn, only the tread portion 20 or the electrode portion 70 and the tread portion 20 may be replaced.
  • the wear state of the tread portion 20 may be determined based on the increase in transmission efficiency.
  • the moving body 100 with wheels is an electric wheelchair
  • the moving body 100 with wheels is not an electric wheelchair, for example.
  • Ordinary vehicles such as four-wheeled vehicles may be used.

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Abstract

非空気入りタイヤ(10)は、回転軸部分を中心とした内側環状体、内側環状体の径方向外側に設けられる外側環状体、内側環状体と外側環状体とを連結し、弾性変形する連結部材を含むホイール部と、外側環状体の径方向外側に設けられ、路面(200)と接するトレッド部とを有する。非空気入りタイヤ(10)は、トレッド部に接し、トレッド部の径方向内側に設けられる電極部と、電極部と内側環状体とを接続し、導体で形成された配線部(80)とを備える。ホイール部の少なくとも一部は、非金属材料によって形成され、電極部は、タイヤ幅方向において所定の幅を有するとともに、タイヤ周方向において所定の長さを有する導体によって形成される。

Description

非空気入りタイヤ、移動体給電装置及び移動体
 本発明は、非接触給電方式に好適に用い得る非空気入りタイヤ、移動体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、路面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。
 また、近年、リムホイールに組み付けられたタイヤの内部空間に空気を充填する空気入りタイヤと異なる構造を有する非空気入りタイヤが知られている(特許文献2参照)。具体的には、非空気入りタイヤは、回転軸部分を中心とした内側環状体(内筒ともいう)、内側環状体の径方向外側に設けられる外側環状体(外筒ともいう)、内側環状体と外側環状体とを連結し、弾性変形する連結部材、及び外側環状体の径方向外側に設けられ、路面と接するトレッド部を有する。
特許5777139号公報 特開2018-083456号公報
 上述したような非空気入りタイヤが装着された車両に対して、電界給電方式によって電力を供給する場合、次のような問題がある。
 具体的には、非空気入りタイヤを構成する連結部材及び外側環状体などは、樹脂材料、つまり、非金属材料によって形成されているため、金属製のリムホイールと比較すると、導電率が低く、電力の伝送効率が低い。
 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、主要な構成部材が非金属材料によって形成される場合でも、路面側から供給される電力の伝送効率を向上し得る非空気入りタイヤ、移動体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、非空気入りタイヤ(例えば、非空気入りタイヤ10)であって、回転軸部分(回転軸部分41)を中心とした内側環状体(内側環状体40)、前記内側環状体の径方向外側に設けられる外側環状体(外側環状体50)、前記内側環状体と前記外側環状体とを連結し、弾性変形する連結部材(連結部材60)を含むホイール部(ホイール部30)と、前記外側環状体の径方向外側に設けられ、路面(路面200)と接するトレッド部(トレッド部20)とを有し、前記トレッド部の内部、または前記トレッド部に接し、前記トレッド部の径方向内側に設けられる電極部(電極部70)と、前記電極部と前記内側環状体とを接続し、導体で形成された配線部(配線部80)とを備え、前記ホイール部の少なくとも一部は、非金属材料によって形成され、前記電極部は、タイヤ幅方向において所定の幅を有するとともに、タイヤ周方向において所定の長さを有する導体によって形成される。
図1は、給電システム1の全体概略構成図である。 図2は、非空気入りタイヤ10の全体側面図である。 図3は、図2のF3-F3方向に沿った非空気入りタイヤ10の一部断面図である。 図4は、非空気入りタイヤ10の一部拡大側面図である。 図5は、変更例1に係る非空気入りタイヤ10Aの一部拡大側面図である。 図6は、変更例2に係る非空気入りタイヤ10Bの一部拡大側面図である。 図7は、変更例3に係る非空気入りタイヤ10Cの一部断面図である。 図8(a)及び図8(b)は、変更例4に係る非空気入りタイヤ10Dの一部正面図及び一部断面図である。 図9は、変更例5に係る非空気入りタイヤ10E、及び非空気入りタイヤ10Eが装着された車輪付き移動体100Aを含む模式的な断面図である。
 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)給電システムの全体概略構成
 図1は、本実施形態に係る給電システム1の全体概略構成図である。図1に示すように、給電システム1は、車輪付き移動体100及び路面200を含む。車輪付き移動体100には、非空気入りタイヤ10が装着される。
 具体的には、図1は、幅方向に沿った車輪付き移動体100(非空気入りタイヤ10を含む)の模式的な断面図、及び幅方向に沿った路面200の模式的な断面図を示す。
 車輪付き移動体100は、路面上を移動する移動体であり、本実施形態では、非空気入りタイヤ10が2本装着される電動車椅子である。車輪付き移動体100には、非空気入りタイヤ10以外に、方向転換用の補助タイヤ(不図示)が装着されていてもよい。
 なお、車輪付き移動体100は、非空気入りタイヤ10が2本装着される電動車椅子に限定されず、非空気入りタイヤ10が4本装着されるハンドル型電動車椅子、いわゆるセニアカー(登録商標)であってもよい。この場合、非空気入りタイヤ10の径サイズは、図1に示すような径サイズよりも小型化されてもよい。
 車輪付き移動体100が通行する路面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、車輪付き移動体100のトレッド幅(左右のタイヤ間の幅)に対応できるように、路面200の幅方向(車輪付き移動体100の移動方向に直交する方向)において所定距離を隔てて埋設される。なお、路面200とは、典型的には車両が通行する道路または歩行者用通路であるが、建物内の床面など、送電ユニット210を設置できる場所であれば、道路や通路に限定されない。
 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を介して車輪付き移動体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(路面200側)と、受電側(車輪付き移動体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、100kHz~13MHz程度である。
 非空気入りタイヤ10は、車輪付き移動体100の車軸120にナット110を用いて回転可能に装着される。車軸120は金属製であり、後述するように、車軸120に装着された非空気入りタイヤ10は、車軸120と導通している。
 送電ユニット210、路面200、非空気入りタイヤ10及び車軸120を介して、電源装置220から車輪付き移動体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、車輪付き移動体100の移動用モータ(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、上述した路面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、車輪付き移動体100の移動中でも充電が可能である。
 本実施形態において、路面200側の送電ユニット210及び電源装置220は、路面200上を移動する車輪付き移動体100に給電する移動体給電装置を構成する。また、車輪付き移動体100は、移動体給電装置から給電される移動体を構成する。
 (2)非空気入りタイヤの構成
 次に、車輪付き移動体100に装着される非空気入りタイヤ10の構成について説明する。図2は、非空気入りタイヤ10の全体側面図である。図3は、図2のF3-F3方向に沿った非空気入りタイヤ10の一部断面図である。
 図2及び図3に示すように、非空気入りタイヤ10は、トレッド部20とホイール部30とを有する。
 トレッド部20は、路面200(図1参照)と接する部分であり、ゴム材料によって形成される。路面200と接するトレッド部20の表面には、車輪付き移動体100の用途などに応じたトレッドパターンが形成されてもよい。
 ホイール部30は、内側環状体40、外側環状体50及び連結部材60によって構成される。トレッド部20は、ホイール部30の径方向外側に設けられる。
 内側環状体40は、回転軸部分41、スポーク42及び環状部43を有する。内側環状体40は、回転軸部分41を中心とした環状体(内筒と呼ばれてもよい)である。
 回転軸部分41は、車輪付き移動体100の車軸120が挿通される挿通孔によって形成され、内側環状体40は、回転軸部分41(車軸120)を中心として回転する。回転軸部分41と環状部43とは、回転軸部分41から放射状に延びる複数のスポーク42によって連結されている。
 外側環状体50は、内側環状体40の径方向外側に設けられる。具体的には、外側環状体50も、回転軸部分41を中心とした環状体(外筒と呼ばれてもよい)であり、回転軸部分41(車軸120)を中心として回転する。
 外側環状体50の径サイズは、内側環状体40の径サイズよりも大きい。つまり、外側環状体50は、内側環状体40から所定距離を隔てて径方向外側に位置する。
 連結部材60は、内側環状体40と外側環状体50とを連結する。連結部材60は、内側環状体40及び外側環状体50の周方向において複数設けられる。連結部材60は、荷重が負荷されると所定範囲(例えば、数cm程度)に亘って弾性変形する。
 ホイール部30は、主に樹脂材料によって形成される。但し、ホイール部30の一部、具体的には、回転軸部分41は、導体、具体的には、金属材料によって形成される。また、スポーク42など、より高い強度が要求される部分は、金属材料によって形成されてもよい。つまり、ホイール部30の少なくとも一部が、樹脂材料など、非金属材料によって形成されている。
 電極部70は、トレッド部20の径方向内側に設けられる。本実施形態では、電極部70は、トレッド部20と接し、トレッド部20の径方向内側に設けられる。つまり、トレッド部20は、電極部70を介して外側環状体50と隣接し、外側環状体50の径方向外側に設けられる。また、電極部70は、外側環状体50と接し、外側環状体50の径方向外側に設けられる。
 電極部70は、タイヤ幅方向において所定の幅を有するとともに、タイヤ周方向において所定の長さを有する導体によって形成される。本実施形態では、電極部70は、テープ状の金属材料(例えば、アルミニウムを主としたテープ)によって形成される。
 本実施形態では、電極部70は、タイヤ幅方向における外側環状体50の幅全体を占めるように設けられる。換言すれば、電極部70は、タイヤ幅方向におけるトレッド部20の幅全体を占めるように設けられる。
 配線部80は、電極部70と内側環状体40とを接続する。配線部80は、金属材料などの導体で形成される。なお、配線部80は、導体で形成された芯線をビニールなどの絶縁材料で被覆したものであることが好ましい。
 配線部80は、導体で形成される電極部70と、内側環状体40の導体部分とを接続する。本実施形態では、配線部80は、電極部70と回転軸部分41とを接続する。図3では、配線部80の配線ルートは、模式的に直線状で示されているが、配線部80は、ホイール部30の表面形状に沿って這わされることが好ましい。
 なお、配線部80は、ホイール部30(内側環状体40及び外側環状体50)に形成された貫通用の孔(不図示)を介して電極部70と接続されてもよいし、ホイール部30の表面に沿って這わされ、電極部70と接続されてもよい。また、回転軸部分41及びスポーク42が導体(金属材料)によって形成され、回転軸部分41とスポーク42とが導通状態となる場合、配線部80は、電極部70とスポーク42とを接続してもよい。
 (3)電極部及び配線部の形状及び配置
 次に、上述した電極部70及び配線部80の形状及び配置について、さらに説明する。図4は、非空気入りタイヤ10の一部拡大側面図である。具体的には、図4は、内側環状体40の環状部43、外側環状体50及び連結部材60を含む非空気入りタイヤ10の一部拡大側面図である。
 図4に示すように、電極部70は、タイヤ周方向に沿って延びる円環状である。つまり、本実施形態では、電極部70は、外側環状体50の外周面(トレッド部20の内周面)に沿って周方向全体に亘って設けられる。但し、上述したように、電極部70は、必ずしも周方向全体に亘って設けられていなくてもよく、路面200側から供給される電力の伝送効率を大きく低下させない程度に、タイヤ周方向において所定の長さを有していればよい。
 配線部80は、連結部材60の表面に沿って這わされる。配線部80は、浮き上がり防止のため、連結部材60の表面に接着などの方法によって固定されることが好ましい。
 また、配線部80は、車輪付き移動体100(電動車椅子)のユーザなどが容易に触れることを防止するため、連結部材60の側面ではなく、タイヤ周方向に直交する連結部材60の正面または背面に沿って這わされることが好ましい。
 さらに、同様の観点から、配線部80は、非空気入りタイヤ10の車輪付き移動体100への装着状態(図1参照)において、車輪付き移動体100側(内側)に位置することが好ましい。非空気入りタイヤ10の回転方向が指定される場合、右車輪用の非空気入りタイヤ10と、左車輪用の非空気入りタイヤ10とが別個に準備される。一方、非空気入りタイヤ10の回転方向が指定されない場合、配線部80が車輪付き移動体100側(内側)に位置するように非空気入りタイヤ10を車輪付き移動体100に装着すればよい。
 (4)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、非空気入りタイヤ10は、トレッド部20に接し、トレッド部20の径方向内側に設けられる電極部70と、電極部70と内側環状体40とを接続し、導体で形成された配線部80とを備える。
 また、電極部70は、タイヤ幅方向において所定の幅を有するとともに、タイヤ周方向において所定の長さを有する導体によって形成される。
 このため、トレッド部20の径方向内側に設けられた電極部70と、車輪付き移動体100の車軸120近傍の内側環状体40とを導通状態とすることができる。これにより、非空気入りタイヤ10の主要な構成部材、具体的には、ホイール部30の少なくも一部が非金属材料によって形成される場合でも、路面200側から供給される電力の伝送効率を向上し得る。
 なお、送電ユニット210と電極部70との間は必ずしも導通していないが、送電ユニット210と電極部70との距離が短いため、電力の伝送効率には大きな影響はない。同様に、配線部80のタイヤ径方向内側端は、必ずしも回転軸部分41に接続されていなくてもよく、内側環状体40のスポーク42または環状部43に接続されていてもよい。
 また、非空気入りタイヤ10は、一般的な空気入りタイヤと比較すると、トレッド部20と車軸120との間において、特に引張方向への変形が小さいため、配線部80としては、特に伸張性などを考慮していない一般的な配線を用い得る。これにより、極めて簡素な配線によって路面200側から供給される電力の伝送効率を効果的に向上し得る。
 さらに、非空気入りタイヤ10によれば、一般的な空気入りタイヤと比較して、電力の伝送効率(給電効率)が大幅に向上することが確認できている。
 本実施形態では、電極部70は、タイヤ周方向に沿って延びる円環状である。このため、非空気入りタイヤ10が路面200を転動しても、電極部70の何れかの部分が、送電ユニット210に近接した状態となる。これにより、路面200側から供給される電力の伝送効率をさらに向上し得る。
 本実施形態では、送電ユニット210がタイヤ幅よりも広く、電極部70は、タイヤ幅方向における外側環状体50の幅全体を占めるように設けられる。このため、電極部70のタイヤ幅方向におけるサイズを最大化し得る。これにより、路面200側から供給される電力の伝送効率をさらに向上し得る。
 (5)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、上述した非空気入りタイヤ10の構成は、以下に説明する変更例1~5のように変更してもよい。以下、上述した非空気入りタイヤ10と異なる部分について主に説明し、同様の部分については、その説明を適宜省略する。
 (5.1)変更例1
 図5は、変更例1に係る非空気入りタイヤ10Aの一部拡大側面図である。図5に示すように、非空気入りタイヤ10Aには、外側環状体50と電極部70との間にプレート部81が設けられている。
 プレート部81は、板状の導体で形成され、配線部80と接続される。プレート部81は、電極部70との導通面積を確保しつつ、配線部80との接続を容易にし得る。これにより、路面200側から供給される電力の伝送効率をさらに向上し得る。
 なお、プレート部81が、タイヤ幅方向における中央部分にのみ設けられる場合、配線部80は、外側環状体50に形成された貫通用の孔(不図示)を介してプレート部81と接続されてもよい。
 (5.2)変更例2
 図6は、変更例2に係る非空気入りタイヤ10Bの一部拡大側面図である。図6に示すように、非空気入りタイヤ10Bでは、配線部80がホイール部30の内部に埋設されている。
 具体的には、配線部80は、外側環状体50及び連結部材60の内部に埋設されている。このため、配線部80は、ホイール部30の表面に露出しない。これにより、配線部80の損傷を防止し得る。
 なお、配線部80は、ホイール部30の成形時に予め金型内の所定位置に配置することによってホイール部30の内部に埋設できる。
 (5.3)変更例3
 図7は、変更例3に係る非空気入りタイヤ10Cの一部断面図である。具体的には、図7は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った非空気入りタイヤ10Cの一部断面図である。
 図7に示すように、非空気入りタイヤ10Cは、スパイラルベルト70Cを備える。スパイラルベルト70Cには、金属材料で形成されたコード71がタイヤ周方向に沿って配置されている。
 具体的には、コード71は、タイヤ周方向に沿って巻き廻されている。非空気入りタイヤ10Cでは、タイヤ周方向に沿って6周程度巻き廻されている。なお、コード71を巻き廻す回数は、非空気入りタイヤ10Cに要求される性能などによって異なり得る。
 つまり、非空気入りタイヤ10Cでは、電極部は、スパイラルベルト70Cに含まれるコード71によって兼用される。このため、配線部80は、コード71と接続される。
 非空気入りタイヤ10Cによれば、電極部を新たに設ける必要がなく、製造コスト及び重量の増加を抑制しつつ、路面200側から供給される電力の伝送効率を向上し得る。
 (5.4)変更例4
 図8(a)及び図8(b)は、変更例4に係る非空気入りタイヤ10Dの一部正面図及び一部断面図である。
 具体的には、図8(a)は、非空気入りタイヤ10Dのタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った一部正面図を示し、図8(b)は、非空気入りタイヤ10Dのタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った一部断面図を示す。
 図8(a)及び図8(b)に示すように、非空気入りタイヤ10Dのトレッド部20には、幅広部分21が設けられている。非空気入りタイヤ10Dでは、タイヤ周方向において複数の幅広部分21が設けられている。非空気入りタイヤ10Dでは、タイヤ周方向において、90度間隔で4つの幅広部分21が設けられている。
 なお、幅広部分21の数は特に限定されないが、タイヤ周方向において適当な間隔を空けて、数個から5,6つ程度、設けられることが好ましい。
 また、幅広部分21は、非空気入りタイヤ10Dの車輪付き移動体100への装着状態において、車輪付き移動体100側(内側)に位置することが好ましい。
 幅広部分21と対応するように、外側環状体50も幅広部分52を有するとともに、電極部70も幅広部分72を有する。つまり、非空気入りタイヤ10Dでは、タイヤ周方向におけるトレッド部20及び電極部70の一部分は、タイヤ幅方向における幅が他の部分よりも広い幅広部分21及び幅広部分72をそれぞれ有する。
 非空気入りタイヤ10Dによれば、電極部70の面積を広げることができるため、路面200側から供給される電力の伝送効率を向上し得る。
 (5.5)変更例5
 図9は、変更例5に係る非空気入りタイヤ10E、及び非空気入りタイヤ10Eが装着された車輪付き移動体100Aを含む模式的な断面図である。具体的には、図9は、幅方向に沿った車輪付き移動体100A(非空気入りタイヤ10Eを含む)の模式的な断面図、及び幅方向に沿った路面200の模式的な断面図を示す。
 図9に示すように、本変更例では、一対の送電ユニット210が1本の非空気入りタイヤ10Eに対向するように設けられている。
 また、本変更例では、非空気入りタイヤ10Eの内部には、インホイールモータ90が備えられている。つまり、車輪付き移動体100Aは、車輪(タイヤ)駆動用のモータを備えていない。インホイールモータ90には、送電ユニット210から供給された電力を蓄えるバッテリ(不図示)が含まれてもよい。
 非空気入りタイヤ10Eでは、一対の送電ユニット210と対応するように、タイヤ幅方向に分離された2つの電極部73及び電極部74が設けられている。
 電極部73には、配線部83が接続され、電極部74には、配線部84が接続されている。また、配線部83及び配線部84は、インホイールモータ90に接続されている。これにより、送電ユニット210から、電極部73と配線部83、及び電極部74と配線部84を介してインホイールモータ90に電力を供給できる。
 但し、非空気入りタイヤ10Eには、必ずしもインホイールモータ90が備えられていなくてもよく、車輪付き移動体100A側に移動用モータが備えられていてもよい。この場合、配線部83及び配線部84は、車輪付き移動体100A側まで配線される。
 また、電極部73及び電極部74が一対の送電ユニット210と対向するように非空気入りタイヤ10Eを位置させるため、路面200には、非空気入りタイヤ10Eを案内する案内溝部230が形成されていてもよい。
 以上、非空気入りタイヤ10の変更例1~5について説明したが、非空気入りタイヤ10は、さらに、次のように変更されてもよい。
 例えば、電極部70は、トレッド部20の内部に設けられるようにしてもよい。つまり、電極部70は、トレッド部20を形成するゴムの内部に埋設してもよい。また、トレッド部20が摩耗した場合、トレッド部20のみ、または電極部70及びトレッド部20を交換できるようにしてもよい。
 さらに、トレッド部20が摩耗して厚みが減ると、電極部70と送電ユニット210との距離が接近するため、電力の伝送効率(給電効率)が上昇する。そこで、伝送効率の上昇に基づいて、トレッド部20の摩耗状態を判定してもよい。
 また、上述した実施形態では、車輪付き移動体100が電動車椅子である例について説明したが、左右一対の非空気入りタイヤ10が装着される限り、車輪付き移動体100は、電動車椅子以外、例えば、四輪自動車などの通常の車両であっても構わない。
 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 給電システム
 10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E 非空気入りタイヤ
 20 トレッド部
 21 幅広部分
 30 ホイール部
 40 内側環状体
 41 回転軸部分
 42 スポーク
 43 環状部
 50 外側環状体
 52 幅広部分
 60 連結部材
 70 電極部
 70C スパイラルベルト
 71 コード
 72 幅広部分
 73, 74 電極部
 80 配線部
 81 プレート部
 83, 84 配線部
 90 インホイールモータ
 100, 100A 車輪付き移動体
 110 ナット
 120 車軸
 130 整流回路
 140 バッテリ
 200 路面
 210 送電ユニット
 220 電源装置
 230 案内溝部

Claims (8)

  1.  非空気入りタイヤであって、
     回転軸部分を中心とした内側環状体、前記内側環状体の径方向外側に設けられる外側環状体、前記内側環状体と前記外側環状体とを連結し、弾性変形する連結部材を含むホイール部と、
     前記外側環状体の径方向外側に設けられ、路面と接するトレッド部と
    を有し、
     前記トレッド部の内部、または前記トレッド部に接し、前記トレッド部の径方向内側に設けられる電極部と、
     前記電極部と前記内側環状体とを接続し、導体で形成された配線部と
    を備え、
     前記ホイール部の少なくとも一部は、非金属材料によって形成され、
     前記電極部は、タイヤ幅方向において所定の幅を有するとともに、タイヤ周方向において所定の長さを有する導体によって形成される非空気入りタイヤ。
  2.  前記電極部は、タイヤ周方向に沿って延びる円環状である請求項1に記載の非空気入りタイヤ。
  3.  前記電極部は、タイヤ幅方向における前記外側環状体の幅全体を占めるように設けられる請求項1または2に記載の非空気入りタイヤ。
  4.  前記電極部は、金属材料で形成されたコードがタイヤ周方向に沿って配置されたスパイラルベルトに含まれる前記コードによって兼用され、
     前記配線部は、前記コードと接続される請求項1に記載の非空気入りタイヤ。
  5.  前記配線部は、前記ホイール部の内部に埋設されている請求項1乃至4の何れか一項に記載の非空気入りタイヤ。
  6.  タイヤ周方向における前記トレッド部及び電極部の一部分は、タイヤ幅方向における幅が他の部分よりも広い幅広部分を有する請求項1乃至5の何れか一項に記載の非空気入りタイヤ。
  7.  路面上を移動する移動体に給電する移動体給電装置であって、
     前記移動体に装着される非空気入りタイヤは、
     回転軸部分を中心とした内側環状体、前記内側環状体の径方向外側に設けられる外側環状体、前記内側環状体と前記外側環状体とを連結し、弾性変形する連結部材を含むホイール部と、
     前記外側環状体の径方向外側に設けられ、路面と接するトレッド部と
    を有し、
     前記トレッド部の内部、または前記トレッド部に接し、前記トレッド部のタイヤ径方向内側に設けられる電極部と、
     前記電極部と前記内側環状体とを接続し、導体で形成された配線部と
    を備え、
     前記ホイール部の少なくとも一部は、非金属材料によって形成され、
     前記電極部は、タイヤ幅方向において所定の幅を有するとともに、タイヤ周方向において所定の長さを有する導体によって形成される移動体給電装置。
  8.  移動体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非空気入りタイヤは、
     回転軸部分を中心とした内側環状体、前記内側環状体の径方向外側に設けられる外側環状体、前記内側環状体と前記外側環状体とを連結し、弾性変形する連結部材を含むホイール部と、
     前記外側環状体の径方向外側に設けられ、路面と接するトレッド部と
    を有し、
     前記トレッド部の内部、または前記トレッド部に接し、前記トレッド部のタイヤ径方向内側に設けられる電極部と、
     前記電極部と前記内側環状体とを接続し、導体で形成された配線部と
    を備え、
     前記ホイール部の少なくとも一部は、非金属材料によって形成され、
     前記電極部は、タイヤ幅方向において所定の幅を有するとともに、タイヤ周方向において所定の長さを有する導体によって形成される移動体。
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