WO2021015253A1 - タイヤ・ホイール組立体、タイヤ、及び無線受電システム - Google Patents

タイヤ・ホイール組立体、タイヤ、及び無線受電システム Download PDF

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WO2021015253A1
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勲 桑山
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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 tire / wheel assembly, a tire, and a wireless power receiving system.
  • Patent Document 1 discloses a vehicle that can be charged by a power transmission device provided on a road surface by providing a power receiving device on the lower side of the vehicle.
  • the space between the power receiving device and the power transmission device is made of metal.
  • an eddy current may be generated around the obstacle and the power receiving efficiency may decrease.
  • An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a tire / wheel assembly, a tire, and a wireless power receiving system that improve the power receiving efficiency in wireless power supply.
  • the tire / wheel assembly includes a wheel in which at least a part of the rim portion is made of a non-magnetic material, and a tire mounted on the rim portion and having a tread portion made of a non-magnetic material.
  • the wheel comprises an accommodating portion that accommodates a power receiving device that receives power wirelessly supplied from the tire radial outside of the tire inside the tire radial side of the rim portion, and the tire includes a bead filler.
  • the radial height of the bead filler is BFH and the tire cross-sectional height is SH, 0.1 ⁇ BFH / SH ⁇ 0.5.
  • the tire according to the present invention is the tire used in the tire / wheel assembly described above, and the tread portion is made of a non-magnetic material.
  • the wireless power receiving system is attached to a power receiving device that receives power supplied by radio, a wheel in which at least a part of the rim portion is made of a non-magnetic material, and the rim portion, and the tread portion is non-magnetic.
  • the wheel includes a tire made of a material, and the wheel includes an accommodating portion for accommodating the power receiving device inside the tire radial direction of the rim portion, and the power receiving device is accommodated in the accommodating portion. Then, the electric power supplied wirelessly from the outside of the tire in the radial direction of the tire is received.
  • FIG. 1 shows a schematic view schematically showing a wireless power receiving system 1 according to an embodiment of the present invention using a cross section in the tire width direction.
  • the wireless power receiving system 1 includes a tire / wheel assembly 3 in which a tire 10 is mounted on a rim portion 21 of a wheel 20, and a power receiving device 30 included in a vehicle 2 such as an automobile (not shown as a whole). ing.
  • the power receiving device 30 is provided on, for example, the hub 2A of the vehicle 2.
  • the wheel 20 can accommodate the power receiving device 30 included in the vehicle 2 inside the rim portion 21 of the wheel 20 in the tire radial direction while being attached to the hub 2A of the vehicle 2.
  • the power receiving device 30 receives electric power wirelessly supplied from outside the tire in the radial direction of the tire 10.
  • the power transmission device 40 wirelessly supplies electric power to the power receiving device 30 by generating a magnetic field. More specifically, the power receiving device 30 is housed inside the rim portion 21 of the wheel 20 in the tire radial direction, so that the ground contact surface of the tire 10 passes over the power transmitting device 40 provided on the road or the like. By running the vehicle 2 in this way or by stopping the vehicle 2 so that the ground contact surface of the tire 10 is located above the power transmission device 40, power is received by the magnetic field generated by the power transmission device 40 substantially vertically upward. The device 30 can receive power.
  • the tread portion 13 is formed of a non-magnetic material. Further, at least a part of the rim portion 21 of the wheel 20 is made of a non-magnetic material.
  • the magnetic field generated by the power transmission device 40 reaches the power reception device 30 due to the presence of a metal such as steel between the power reception device 30 and the power transmission device 40 while maintaining the strength of the tire 10 and the wheel 20. It is possible to prevent the power receiving device 30 from being attenuated by the time it is used, and to improve the power receiving efficiency of the power receiving device 30 in the wireless power supply.
  • Non-magnetic materials include paramagnetic materials and diamagnetic materials with low magnetic permeability.
  • a resin material containing a plastic resin such as polyester and nylon, a thermosetting resin such as vinyl ester resin and unsaturated polyester resin, and other synthetic resins can be used.
  • the resin material can further contain fibers such as glass, carbon, graphite, aramid, polyethylene, and ceramic as reinforcing fibers.
  • the non-magnetic material not only resin but also any non-metal material including rubber, glass, carbon, graphite, aramid, polyethylene, ceramic and the like can be used.
  • a metal material containing a paramagnetic material such as aluminum or a diamagnetic material such as copper can be used.
  • the power transmission device 40 includes a power transmission coil (primary coil) 41.
  • the power transmission device 40 is installed on a road surface such as a road, or is buried so as to be located near the road surface.
  • the power transmission coil 41 generates an alternating magnetic field based on the alternating current supplied from the power source.
  • the power transmission coil 41 is formed in an annular shape as a whole, and is arranged so that the axial direction of the ring is substantially perpendicular to the road surface so as to generate an alternating magnetic field toward the upper side of the road surface.
  • the power transmission coil 41 is schematic.
  • the power transmission coil 41 included in the power transmission device 40 is wound around a core such as a ferrite core to form an annular shape as a whole, but is not limited to this, and an alternating magnetic field such as a coil spring or an air core coil can be applied. It can be any coil that can be generated.
  • the power receiving device 30 includes a power receiving coil (secondary coil) 31.
  • the power receiving device 30 is attached to, for example, the hub 2A of the vehicle 2, but is not limited to this, and the power receiving device 30 is the rim of the wheel 20 in a state where the wheel 20 is attached to the hub 2A of the vehicle 2 such as the drive shaft 2B. It can be attached to any position accommodated inside the tire radial direction of the portion 21.
  • the power receiving coil 31 is configured in an annular shape as a whole, and the axial direction of the ring is substantially perpendicular to the road surface so as to face the power transmission coil 41 in a state where the tire / wheel assembly 3 is located above the power transmission device 40. It is arranged so as to be.
  • the power receiving coil 31 included in the power receiving device 30 is wound around a core such as a ferrite core to form an annular shape as a whole, but is not limited to this, and can be used in an alternating magnetic field such as a coil spring or an air core coil. Based on this, any coil capable of generating an electromotive force can be used.
  • the power receiving device 30 may further include a power conversion circuit 32, a power storage unit 33, and a control unit 34.
  • the power conversion circuit 32 converts the power generated in the power receiving coil 31 into DC power, and supplies the DC power to the power storage unit 33 or another in-vehicle device included in the vehicle 2 via a conductive wire or the like.
  • the power storage unit 33 stores the electric power generated in the power receiving coil 31.
  • the power storage unit 33 is, for example, a capacitor, but is not limited to this, and can be any power storage device such as a storage battery. When the power storage unit 33 is a capacitor, charging / discharging can be performed in a shorter time than that of a storage battery.
  • the control unit 34 may include one or more processors that provide processing for controlling each function of the power receiving device 30.
  • the control unit 34 can be a general-purpose processor such as a CPU (Central Processing Unit) that executes a program that defines a control procedure, or a dedicated processor that specializes in processing each function.
  • the control unit 34 may include a storage means for storing a program or the like, and an arbitrary means used for controlling a power receiving device 30 such as a communication means for communicating with an external electronic device by wire or wirelessly.
  • one power receiving device 30 is included in the wireless power receiving system 1, but any number can be used.
  • the power receiving device 30 is attached to a position where the tire 10 and the wheel 20 do not rotate when the tire 10 and the wheel 20 rotate, for example, a cover of the hub 2A, only one power receiving device 30 may be installed at a position facing the road surface.
  • the power receiving device 30 is attached to a position where the tire 10 and the wheel 20 rotate in the same manner as the tire 10 and the wheel 20 rotate, for example, the drive shaft 2B or the like, the plurality of power receiving devices 30 are continuous in the wheel circumferential direction. Alternatively, it may be installed intermittently.
  • tires and wheels that can form a tire / wheel assembly according to an embodiment of the present invention will be shown.
  • power is supplied to the power receiving device 30 housed in the rim portion 21.
  • At least a part of the tread portion 13 of the tire 10 and the rim portion 21 of the wheel 20, which are the main paths to be supplied is formed of a non-magnetic material. As long as it is done, there is no particular limitation.
  • the positional relationship of each element shall be measured in a reference state in which the tire is attached to the rim of the wheel, which is the applicable rim, the specified internal pressure is applied, and no load is applied. ..
  • the width of the contact patch in contact with the road surface in the tire width direction is defined as the tire contact width when the tire is attached to the rim of the wheel, which is the applicable rim, the tire is filled with the specified internal pressure, and the maximum load is applied.
  • the end of the contact patch in the tire width direction is called the contact patch.
  • the "applicable rim” is an industrial standard effective in the area where pneumatic tires are produced and used.
  • JATMA Joint Automobile Tire Association
  • JATMA YEAR BOOK JATMA YEAR BOOK
  • ETRTO ETRTO
  • STANDARDS MANUAL Maasuring Rim
  • TRA's YEAR BOOK refers to Design Rim
  • Applicable rims include sizes that may be included in the aforementioned industrial standards in the future in addition to current sizes.
  • size described in the future the size described as “FUTURE DEVELOPMENTS” in the ETRTO 2013 edition can be mentioned.
  • the "specified internal pressure” means the air pressure (maximum air pressure) corresponding to the maximum load capacity of a single wheel in the applicable size and ply rating described in the above-mentioned industrial standards such as JATMA YEAR BOOK. In the case of a size not described in the above-mentioned industrial standards, it means the air pressure (maximum air pressure) corresponding to the maximum load capacity specified for each vehicle equipped with tires. Further, in the present specification, the "maximum load” means a load corresponding to the maximum load capacity of a tire of an applicable size described in the above-mentioned industrial standard, or a size not described in the above-mentioned industrial standard. Means the load corresponding to the maximum load capacity specified for each vehicle equipped with tires.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view in the tire width direction in which the tire 10 of this embodiment is cut along the tire width direction.
  • the tire width direction means a direction parallel to the rotation axis of the tire 10.
  • the tire width direction is indicated by an arrow W.
  • the tire radial direction means a direction orthogonal to the rotation axis of the tire 10.
  • the tire radial direction is indicated by an arrow R.
  • the tire 10 is described as having a configuration symmetrical with respect to the equatorial plane CL of the tire, but the present invention is not limited to this, and the tire 10 may have a configuration asymmetrical with respect to the equatorial plane CL of the tire.
  • the side close to the rotation axis of the tire 10 along the tire radial direction is referred to as “inside in the tire radial direction”
  • the side far from the rotation axis of the tire 10 along the tire radial direction is referred to as “outside in the tire radial direction”. It is called.
  • the side of the tire near the equatorial plane CL along the tire width direction is referred to as “inside in the tire width direction”
  • the side of the tire far from the equatorial plane CL along the tire width direction is referred to as "outside in the tire width direction”.
  • the tire 10 has a pair of bead portions 11, a pair of sidewall portions 12, and a tread portion 13.
  • the sidewall portion 12 extends between the tread portion 13 and the bead portion 11.
  • the sidewall portion 12 is located outside the bead portion 11 in the tire radial direction.
  • the tread portion 13 can be a portion between the above-mentioned grounding ends.
  • the pair of bead portions 11 have a bead core 11A and a bead filler 11B, respectively.
  • the bead core 11A includes a plurality of bead wires 11c whose periphery is covered with rubber.
  • the bead wire 11c is formed of a steel cord.
  • the bead filler 11B is made of rubber or the like and is located outside the bead core 11A in the tire radial direction.
  • the bead filler 11B has a thickness decreasing toward the outer side in the tire radial direction.
  • the tire 10 may have a structure in which the bead filler 11B is not provided.
  • the bead portion 11 is configured to be in contact with the rim on the inner side in the tire radial direction and the outer side in the tire width direction when the tire 10 is mounted on the rim.
  • the steel cord forming the bead wire 11c can be formed of, for example, a steel monofilament or a stranded wire.
  • a steel cord By forming the bead wire 11c with a steel cord, when the power receiving device 30 is housed inside the tire radial direction from the rim portion 21 of the wheel 20, power is received from the power transmitting device 40 located outside the tire radial direction from the tire 10.
  • the magnetic field reaching the device 30 can be made less likely to be attenuated by the influence of metals and other magnetic fields existing outside the bead core 11A in the tire width direction.
  • the bead wire 11c can also be formed by a resin cord.
  • a resin cord made of a resin material when the power receiving device 30 is housed inside the tire radial direction with respect to the rim portion 21 of the wheel 20, it is positioned outside the tire radial direction with respect to the tire 10.
  • the magnetic field reaching the power receiving device 30 from the power transmitting device 40 can be made difficult to be attenuated by the bead core 11A.
  • Tire 10 has a carcass 14.
  • the carcass 14 extends toroidally between the pair of bead cores 11A to form the skeleton of the tire.
  • the end side of the carcass 14 is locked to the bead core 11A.
  • the carcass 14 has a carcass main body portion 14A arranged between the bead cores 11A, and a carcass folded portion 14B that is folded around the bead core 11A from the inside in the tire width direction to the outside in the tire width direction. ing.
  • the length of the carcass folded-back portion 14B can be arbitrary.
  • the carcass 14 may have a structure that does not have the carcass folded portion 14B, or a structure in which the carcass folded portion 14B is wound around the bead core 11A.
  • the carcass 14 can be composed of one or more carcass layers (one in FIG. 2).
  • the carcass 14 can be composed of two carcass layers arranged so as to be laminated in the tire radial direction on the equatorial plane CL of the tire.
  • each carcass layer includes one or a plurality of carcass cords 14c and a coated rubber 14r covering the carcass cords 14c.
  • the carcass cord 14c constituting the carcass layer of the carcass 14 is made of a non-magnetic material.
  • the carcass cord 14c is made of, for example, polyester, but is not limited to it, and can be made of any resin material such as nylon, rayon, and aramid, as well as any other non-magnetic material.
  • the carcass cord 14c constituting the carcass 14 With a non-magnetic material, when the power receiving device 30 is housed inside the tire radial direction with respect to the rim portion 21 of the wheel 20, the power receiving device 30 is accommodated outside the tire radial direction with respect to the tire 10. It is possible to prevent the magnetic field reaching the power receiving device 30 from the positioned power transmitting device 40 from being attenuated by passing through the carcass 14 in the bead portion 11, and thus to improve the power receiving efficiency of the power receiving device 30.
  • the carcass 14 has a radial structure, but is not limited to this, and may have a bias structure.
  • the carcass 14 and the carcass layer constituting the carcass 14 can be integrally formed by the above-mentioned resin material or the like without using the above-mentioned carcass cord 14c.
  • a belt 15 and tread rubber for reinforcing the tread portion 13 are provided on the outer side of the carcass 14 in the tread portion 13 in the tire radial direction.
  • the belt 15 can be composed of, for example, one or more (two in FIG. 2) belt layers 15a and 15b laminated in the tire radial direction.
  • each of the belt layers 15a and 15b includes one or a plurality of belt cords 15c and a covering rubber 15r that covers the belt cords 15c.
  • the belt cord 15c constituting the belt layers 15a and 15b of the belt 15 is made of a non-magnetic material.
  • the belt cord 15c is made of, for example, polyester, but is not limited to this, and can be made of any resin material such as nylon, rayon, and aramid, as well as any other non-magnetic material.
  • the tire 10 has an inner liner 16.
  • the inner liner 16 is arranged so as to cover the inner wall surface of the tire 10.
  • the inner liner 16 can be composed of a plurality of inner liner layers laminated in the tire radial direction on the equatorial plane CL of the tire.
  • the inner liner 16 is made of, for example, a butyl rubber having low air permeability.
  • Butyl rubber includes, for example, butyl rubber and a halogenated butyl rubber which is a derivative thereof.
  • the inner liner 16 is not limited to the butyl rubber, and can be composed of other rubber compositions, resins, or elastomers.
  • the material such as the rubber and the reinforcing rubber constituting the sidewall portion 12 may include a magnetic material having a large magnetic permeability such as ferrite, for example, a ferromagnetic material.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view in the wheel width direction in which the wheel 20 of this embodiment is cut along the wheel width direction.
  • the wheel width direction means a direction parallel to the rotation axis of the wheel 20.
  • the wheel width direction is indicated by an arrow W.
  • the wheel radial direction means a direction orthogonal to the rotation axis of the wheel 20.
  • the wheel radial direction is indicated by an arrow R.
  • the side close to the rotation axis of the wheel 20 along the wheel radial direction is referred to as “inside in the wheel radial direction”
  • the side far from the rotation axis of the wheel 20 along the wheel radial direction is referred to as “outside in the wheel radial direction”. It is called.
  • the side of the wheel near the equatorial plane CL along the wheel width direction is referred to as “inside in the wheel width direction”
  • the side of the wheel far from the equatorial plane CL along the wheel width direction is referred to as "outside in the wheel width direction”.
  • the wheel 20 has a cylindrical rim portion 21 and a disc portion 22 provided inside the rim portion 21 in the tire radial direction and supported and fixed to the hub 2A of the vehicle 2. There is.
  • the rim portion 21 has a pair of flanges 23 (inner flange 23A, outer flange 23B), a pair of bead seats 24 (inner bead seat 24A, outer bead seat 24B), and wells 25 from the outside in the wheel width direction. , Are provided.
  • the bead portion 11 of the tire 10 is attached to the bead seat 24.
  • the flange 23 extends from the bead seat 24 outward in the wheel radial direction and outward in the wheel width direction in order to support the bead portion 11 of the tire 10 from the side surface.
  • the well 25 has a concave shape inward in the radial direction of the wheel between the pair of bead seats 24 in order to facilitate the attachment / detachment of the tire.
  • the well 25 has an inclined surface that descends inward in the wheel width direction from the boundary with the bead sheet 24 to the bottom surface of the well 25.
  • the bead seat 24 is provided with a pair of humps 26 (inner hump 26A, outer hump 26B) inside in the wheel width direction.
  • the hump 26 projects outward in the wheel radial direction to prevent the tire bead from falling into the well 25.
  • At least a part of the rim portion 21 is formed of, for example, the resin material described above, but is not limited to this, and can be formed of any non-magnetic material.
  • the rim portion 21 of the wheel 20 is further provided with a valve 27 for filling the cavity of the tire 10 with a gas such as air when the tire 10 is mounted.
  • the valve 27 can be made of, for example, the non-magnetic material described above.
  • the rim portion 21 does not have to be entirely made of a non-magnetic material.
  • the inner part in the tire width direction of the tire 10 facing the tread portion 13 is formed of a non-magnetic material, and the outer part in the tire width direction is ferromagnetic such as metal. It may be made of a material.
  • the power receiving device 30 housed in the wheel 20 can improve the strength of the wheel 20 or reduce the manufacturing cost of the wheel 20 without reducing the power receiving efficiency of the wireless power supply on the ground contact surface of the tire 10. it can.
  • the disc portion 22 is provided with an annular mounting portion 22A forming an inner end portion in the radial direction and a plurality of spokes 22B extending outward in the radial direction from the mounting portion 22A.
  • the mounting portion 22A is a portion to be coupled and fixed to the hub 2A of the vehicle 2, and has a mounting hole penetrating in the wheel width direction for inserting a bolt or the like for fixing the hub 2A and the mounting portion 22A. ..
  • the wheel radial outer end of the spoke 22B is integrally coupled to the end of the wheel radial inner surface of the rim portion 21.
  • the disk portion 22 may contain a magnetic material having a high magnetic permeability, for example, a ferromagnetic material, such as metal or ferrite.
  • a magnetic material having a high magnetic permeability for example, a ferromagnetic material, such as metal or ferrite.
  • the disc portion 22 of the wheel 20 is provided with a wheel cover 28 that covers the outside of the spokes 22B in the wheel width direction.
  • the wheel cover 28 may contain a magnetic material having a high magnetic permeability, for example, a ferromagnetic material, such as metal or ferrite.
  • the wheel 20 provides a power receiving device 30 that receives power wirelessly supplied from the tire radial outside of the tire 10 in the space surrounded by the rim portion 21 and the disc portion 22 inside the tire radial direction. Can be accommodated.
  • the space surrounded by the rim portion 21 and the disc portion 22 is also referred to as an accommodating portion.
  • the power receiving device 30 is attached to the hub 2A of the vehicle 2
  • the power receiving device 30 is accommodated in the accommodating portion of the wheel 20 by attaching the wheel 20 to the hub 2A of the vehicle 2.
  • the power receiving coil 31 is housed in the wheel 20 accommodating portion so as to face the rim portion 21 of the wheel 20, particularly the well 25 of the rim portion 21. May be good.
  • the power receiving coil 31 and the power transmission coil 41 of the power transmission device 40 are brought into contact with each other.
  • the facing area can be increased.
  • FIG. 4 shows a schematic view schematically showing a modified example of the wireless power receiving system 1 according to the embodiment of the present invention using a cross section in the tire width direction.
  • a modification of the wireless power receiving system 1 is different from the wireless power receiving system 1 shown in FIG. 1 in that the in-wheel motor 4 is housed in the wheel 20.
  • the members and parts common to the wireless power receiving system 1 shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and their description will be omitted.
  • the wireless power receiving system 1 includes a tire / wheel assembly 3 in which the tire 10 is mounted on the rim portion 21 of the wheel 20, and a power receiving device 30 included in the in-wheel motor 4.
  • the in-wheel motor 4 is integrated with the hub and installed in the accommodating portion of the wheel 20 to drive the tire 10 and the wheel 20. As shown in FIG. 4, the in-wheel motor 4 may be partially located outside the accommodating portion of the wheel 20 in the tire width direction in a state of being attached to the wheel 20.
  • the power receiving device 30 may further include a power conversion circuit 32, a power storage unit 33, and a control unit 34.
  • the power conversion circuit 32 converts the power generated in the power receiving coil 31 into DC power, and supplies DC power to the power storage unit 33 or the in-wheel motor 4 via a conductive wire or the like.
  • the power storage unit 33 stores the electric power generated in the power receiving coil 31.
  • the power storage unit 33 is, for example, a capacitor, but is not limited to this, and can be any power storage device such as a storage battery. When the power storage unit 33 is a capacitor, charging / discharging can be performed in a shorter time than that of a storage battery.
  • the control unit 34 may include one or more processors that provide processing for controlling each function of the power receiving device 30.
  • the control unit 34 can be a general-purpose processor such as a CPU (Central Processing Unit) that executes a program that defines a control procedure, or a dedicated processor that specializes in processing each function.
  • the control unit 34 may include a storage means for storing a program or the like, and an arbitrary means used for controlling a power receiving device 30 such as a communication means for communicating with an external electronic device by wire or wirelessly.
  • the wheel 20 can accommodate the power receiving device 30 included in the in-wheel motor 4 inside the rim portion 21 of the wheel 20 in the tire radial direction while being attached to the hub of the in-wheel motor 4. ..
  • the in-wheel motor 4 is attached to a drive shaft 2B of a vehicle 2 (not shown as a whole) such as an automobile.
  • the power receiving device 30 receives electric power wirelessly supplied from outside the tire in the radial direction of the tire 10.
  • the power transmission device 40 wirelessly supplies electric power to the power receiving device 30 by generating a magnetic field.
  • the power receiving device 30 is housed inside the rim portion 21 of the wheel 20 in the tire radial direction, so that the ground contact surface of the tire 10 passes over the power transmitting device 40 provided on the road or the like.
  • the power receiving device 30 is powered by the magnetic field generated by the power transmission device 40. Can receive power.
  • the power receiving device 30 supplies the power received by wireless power supply to the in-wheel motor 4. At this time, since the tread portion 13 of the tire is in contact with the road surface, it is possible to reduce the possibility of an obstacle entering between the power receiving device 30 and the power transmitting device 40, and by extension, in the wireless power supply of the power receiving device 30. The power receiving efficiency can be improved.
  • one power receiving device 30 is installed in the wireless power receiving system 1 at a position facing the road surface of the in-wheel motor 4, but this is not the case.
  • the power receiving device 30 is installed in a position where the tire 10 and the wheel 20 do not rotate when the tire 10 and the wheel 20 rotate, for example, in the in-wheel motor 4, only one power receiving device 30 may be installed at a position facing the road surface.
  • the power receiving device 30 is attached to the in-wheel motor 4 at a position where the tire 10 and the wheel 20 rotate in the same manner, the plurality of power receiving devices 30 are continuously or continuously in the wheel circumferential direction. It may be installed intermittently.
  • the ratio SW / OD of the cross-sectional width SW of the tire 10 to the outer diameter OD is 0.26 or less. Is preferable. Further, in the present invention, when the cross-sectional width SW of the tire 10 is 165 (mm) or more, the cross-sectional width SW (mm) and the outer diameter OD (mm) of the tire 10 are the relational expressions (1) and OD (mm). ) ⁇ 2.135 ⁇ SW (mm) + 282.3 (mm).
  • the cross-sectional width SW of the tire 10 becomes relatively small with respect to the outer diameter OD of the tire 10, the air resistance is reduced, and the cross-sectional width is narrow. Therefore, it is possible to secure a vehicle space, and in particular, a space for installing drive parts can be secured in the vicinity of the inside of the tire 10 mounted on the vehicle.
  • the outer diameter of the tire 10 becomes relatively large with respect to the cross-sectional width SW of the tire 10, the rolling resistance is reduced, and the tire 10 Since the wheel shaft becomes taller due to the larger diameter and the space under the floor is expanded, it is possible to secure a space for the trunk of the vehicle 2 and a space for installing drive parts.
  • the cross-sectional width SW (mm) and the outer diameter OD (mm) of the tire 10 have the relational expression (2), OD (mm) ⁇ ⁇ 0.0187 ⁇ SW (mm) 2 + 9. It is preferable to satisfy 15 ⁇ SW (mm) -380 (mm).
  • the cross-sectional width SW of the tire 10 becomes relatively small with respect to the outer diameter OD of the tire 10, the air resistance is reduced, and the vehicle space is reduced by the narrow cross-sectional width. It can be secured, and in particular, the installation space for the drive parts can be secured near the inside of the tire 10 mounted on the vehicle.
  • the outer diameter of the tire 10 becomes relatively large with respect to the cross-sectional width SW of the tire 10, the rolling resistance is reduced, and the wheel is increased by increasing the diameter of the tire 10. Since the shaft is raised and the space under the floor is expanded, it is possible to secure a space for the trunk of the vehicle 2 and a space for installing drive parts.
  • the tire 10 preferably satisfies the ratio SW / OD and / or the relational expression (2), or preferably satisfies the relational expression (1) and / or the relational expression (2).
  • the tire 10 preferably satisfies the ratio SW / OD and / or the relational expression (2) when the internal pressure is 250 kPa or more, or the relational expression (1) and / Alternatively, it is preferable to satisfy the relational expression (2).
  • the tire 10 is preferably used at an internal pressure of 250 kPa or more.
  • the tire 10 satisfies the ratio SW / OD and / or the relational expression (2) when the internal pressure is 250 kPa or more, or the relational expression (1) and / or the relational expression (2). ) Is satisfied.
  • both the rolling resistance value of the tire and the weight of the tire can be reduced. Therefore, both power feeding efficiency and fuel efficiency can be suitably achieved.
  • the cross-sectional area of the bead filler 11B in the tire width direction is the cross-sectional area of the bead core 11A in the tire width direction (cross-sectional area of the bead core 11A in the cross section shown in FIG. 2). It is preferable that the cross-sectional area of the tire is 1 times or more and 8 times or less. As a result, both power supply efficiency and fuel efficiency can be suitably achieved.
  • the total area of the bead cores inside and outside the width direction of the carcass is defined as the cross-sectional area of the bead core in the tire width direction.
  • the tension rigidity of the belt is high and the tension rigidity of the tire side portion is low as compared with the belt.
  • the effect of reducing the vertical spring constant by setting the cross-sectional area of the bead filler 11B in the tire width direction within a predetermined range becomes very high.
  • the cross-sectional area of the bead filler in the tire width direction is more than 8 times the cross-sectional area of the bead core in the tire width direction, the volume of the bead filler, which is a high-rigidity member, becomes large, and the longitudinal spring coefficient of the tire is not sufficiently reduced.
  • Riding comfort may be reduced.
  • the cross-sectional area in the tire width direction of the bead filler is less than 1 times the cross-sectional area in the tire width direction of the bead core, the rigidity of the bead portion is significantly reduced and the lateral spring coefficient is excessively reduced to ensure steering stability. It may not be possible.
  • the tire 10 has a width in the tire width direction of the bead filler 11B at the center position in the tire radial direction as "BFW" (see FIG. 2) and a maximum width of the bead core 11A in the tire width direction as “BDW” (FIG. 2). 2) 0.1 ⁇ BFW / BDW ⁇ 0.6 It is preferable to satisfy. As a result, both power supply efficiency and fuel efficiency can be suitably achieved.
  • the ratio BFW / BDW is maintained and the volume of the bead filler 11B is reduced, so that the rigidity in the tire rotation direction is secured and the vertical spring coefficient is reduced.
  • the ride comfort can be improved, and the weight of the tire 10 can be reduced.
  • the ratio BFW / BDW to 0.1 or more, the rigidity of the bead portion 11 can be ensured, the lateral spring constant can be maintained, and the steering stability can be further ensured.
  • the height of the bead filler 11B in the tire radial direction is "BFH” (see FIG. 2)
  • the tire cross-sectional height (section height) of the tire 10 is "SH" (see FIG. 2).
  • the tire cross-sectional height SH is the difference between the outer diameter and the rim diameter of the tire 10 in a no-load state when the tire 10 is incorporated in the rim and the internal pressure specified for each vehicle to which the tire is mounted is applied. It shall mean 1/2 of.
  • the height BFH of the bead filler 11B in the tire radial direction is preferably 45 mm or less. As a result, both power supply efficiency and fuel efficiency can be suitably achieved.
  • the tire 10 has a gauge Ts (see FIG. 2) of the sidewall portion 12 in the maximum tire width portion and a bead width Tb (in the tire width direction of the bead portion 11) at the center position in the tire radial direction of the bead core 11A. It is preferable that the ratio Ts / Tb with the width (see FIG. 2) is 15% or more and 60% or less. As a result, both power supply efficiency and fuel efficiency can be suitably achieved.
  • the “maximum tire width portion” refers to the maximum width position in the cross section in the tire width direction when the tire 10 is mounted on the rim and is in a no-load state.
  • the gauge Ts (see FIG. 2) of the sidewall portion 12 in the maximum tire width portion and a bead width Tb (in the tire width direction of the bead portion 11) at the center position in the tire radial direction of the bead core 11A. It is preferable that the ratio Ts / Tb with the width (see FIG. 2) is 15% or
  • the ratio Ts / Tb is the total thickness of all members such as rubber, reinforcing members, and inner liner.
  • the tire 10 preferably has a gauge Ts (see FIG. 2) of the sidewall portion 12 at the maximum tire width portion of 1.5 mm or more.
  • Ts see FIG. 2
  • both power supply efficiency and fuel efficiency can be suitably achieved.
  • the thickness By setting the thickness to 1.5 mm or more, it is possible to maintain an appropriate rigidity in the maximum tire width portion, suppress a decrease in the lateral spring coefficient, and further secure steering stability.
  • the tire 10 preferably has a bead core 11A having a diameter Tbc (in this example, the maximum width of the bead core in the tire width direction, see FIG. 2) of 3 mm or more and 16 mm or less.
  • Tbc diameter of the bead core in the tire width direction, see FIG. 2
  • both power supply efficiency and fuel efficiency can be suitably achieved.
  • By making it 3 mm or more it is possible to realize weight reduction while ensuring bending rigidity and torsional rigidity on the flange 23 of the rim (see FIG. 3), while by making it 16 mm or less, the weight is increased. It is possible to secure steering stability while suppressing.
  • Tbc the distance between the innermost end and the outermost end in the width direction of all the small bead cores may be Tbc.
  • the tire 10 preferably has a ground contact area of 8000 mm 2 or more when a maximum load specified for each vehicle to which the tire is mounted is applied.
  • a ground contact area of 8000 mm 2 or more when a maximum load specified for each vehicle to which the tire is mounted is applied.
  • the tire 10 preferably has a belt cord 15c with a Young's modulus of 40,000 MPa or more.
  • the carcass structure and belt rigidity can be optimized, and the strength of the tire 10 that can be used even at a high internal pressure can be secured.
  • both power supply efficiency and fuel efficiency can be suitably achieved.
  • the tire 10 preferably has an inner liner 16 having a thickness of 0.6 mm or more. This makes it possible to suppress air leakage in a high internal pressure state. In addition, both power supply efficiency and fuel efficiency can be suitably achieved.
  • the tire 10 has a ratio Ts / Tc of 4 or more between the gauge Ts of the sidewall portion 12 in the maximum tire width portion (see FIG. 2) and the diameter Tc of the carcass cord 14c (see FIG. 2). 12 or less is preferable.
  • both power supply efficiency and fuel efficiency can be suitably achieved.
  • the tire 10 has a distance Ta and a diameter of the carcass cord 14c, where Ta (see FIG. 2) is the distance in the tire width direction from the surface of the carcass cord 14c to the outer surface of the tire in the tire maximum width portion.
  • the ratio Ta / Tc with Tc is preferably 2 or more and 8 or less.
  • both power supply efficiency and fuel efficiency can be suitably achieved.
  • the gauge Ts (see FIG. 2) of the sidewall portion 12 in the maximum tire width portion is reduced, the rigidity of the sidewall portion 12 is reduced, and the longitudinal spring coefficient is increased. It can be reduced and the riding comfort can be further improved.
  • Ta (see FIG. 2) means the distance in the tire width direction from the surface of the outermost carcass cord 14c in the width direction to the outer surface of the tire in the tire maximum width portion. That is, when the carcass folded portion 14B extends radially outward from the maximum tire width portion, the distance in the tire width direction from the surface of the carcass cord 14c of the portion forming the carcass folded portion 14B to the outer surface of the tire is set to Ta. ..
  • the tire 10 preferably has a carcass cord 14c having a diameter Tc (see FIG. 2) of 0.2 mm or more and 1.2 mm or less.
  • a diameter Tc see FIG. 2
  • both power supply efficiency and fuel efficiency can be suitably achieved.
  • the gauge Ts of the sidewall portion 12 with respect to the diameter Tc of the carcass cord 14c can be reduced to reduce the vertical spring coefficient, while by setting it to 0.2 mm or more, it is possible to reduce the vertical spring coefficient.
  • the gauge Ts of the sidewall portion 12 with respect to the diameter Tc of the carcass cord 14c can be secured, and the lateral spring coefficient can be increased to ensure steering stability.
  • the tire / wheel assembly 3 is mounted on the wheel 20 in which at least a part of the rim portion 21 is made of a non-magnetic material and the rim portion 21 and has a tread portion.
  • a power receiving device 30 that includes a tire 10 in which 13 is made of a non-magnetic material, and a wheel 20 that receives power wirelessly supplied from the tire radial inside of the rim portion 21 from the tire radial outside of the tire 10. It is equipped with a storage unit that houses the tires. According to such a configuration, the power receiving device 30 can efficiently receive the electric power wirelessly supplied from the power transmitting device 40 provided on the road or the like while the power receiving device 30 is housed in the accommodating portion of the wheel 20.
  • the power receiving device 30 in the tire / wheel assembly 3 in contact with the road surface, it is possible to reduce the possibility of an obstacle entering between the power receiving device 30 and the power transmitting device 40. Therefore, in the power receiving device 30 housed in the tire / wheel assembly 3, the power receiving efficiency in wireless power feeding by the electromagnetic induction method or the like is improved.
  • the rim portion 21 of the wheel 20 is made of a non-magnetic material
  • the tread portion 13 of the tire 10 is a carcass 14 made of a resin material.
  • a belt 15 made of a resin material is preferably provided.
  • the tire 10 has a pair of bead portions 11 and a pair of sidewall portions 12 extending between the tread portion 13 and the bead portion 11. It is preferable that the sidewall portion 12 contains a magnetic material.
  • the power transmission device 40 is a device that generates a magnetic field
  • the magnetic field generated by the power transmission device 40 is housed in the tire / wheel assembly 3 from the outer side in the tire radial direction with respect to the tire 10. By the time it reaches the device 30, it is possible to reduce the attenuation due to the influence of the metal and other magnetic fields existing outside the sidewall portion 12 in the tire width direction.
  • the wheel 20 includes a disc portion 22 and the disc portion 22 contains a magnetic material.
  • the power transmission device 40 is a device that generates a magnetic field
  • the magnetic field generated by the power transmission device 40 is housed in the tire / wheel assembly 3 from outside the tire radial direction with respect to the wheel 20.
  • the time it reaches the device 30 it is possible to reduce the attenuation due to the influence of the metal and other magnetic fields existing outside the disc portion 22 in the tire width direction.
  • the power receiving device 30 receives the electric power supplied by the electromagnetic induction method.
  • the distance between the power receiving device 30 and the power transmission device 40 provided on the road or the like is kept within the range in which wireless power feeding by the electromagnetic induction method can be performed. be able to.
  • in wireless power feeding it is possible to adopt an electromagnetic induction method, which has a shorter transmission distance than an electric field coupling method but high transmission efficiency. As a result, wireless power supply can be performed with high transmission efficiency.
  • the power receiving device 30 supplies the received electric power to the in-wheel motor 4. According to such a configuration, the power transmission path from the power receiving device 30 to the motor can be shortened, and the power loss in the power transmission path can be reduced.
  • the tire 10 according to an embodiment of the present invention is a tire used in the tire / wheel assembly 3 described above, and the tread portion 13 is made of a non-magnetic material.
  • the power receiving device 30 receives the electric power wirelessly supplied from the power transmitting device 40 provided on the road or the like while the power receiving device 30 is housed in the tire / wheel assembly 3. Can be received efficiently. Therefore, in the power receiving device 30 housed in the tire / wheel assembly 3, the power receiving efficiency in wireless power feeding by the electromagnetic induction method or the like is improved.
  • the wireless power receiving system 1 includes a power receiving device 30 that receives power supplied wirelessly, a wheel 20 in which at least a part of the rim portion 21 is made of a non-magnetic material, and a rim portion 21.
  • the wheel 20 includes a tire 10 which is mounted and the tread portion 13 is made of a non-magnetic material, and the wheel 20 includes an accommodating portion for accommodating the power receiving device 30 inside the rim portion 21 in the tire radial direction. Receives power supplied wirelessly from the outer side in the tire radial direction with respect to the tire 10 in a state of being housed in the accommodating portion.
  • the power receiving device 30 can efficiently receive the electric power wirelessly supplied from the power transmitting device 40 provided on the road or the like while the power receiving device 30 is housed in the accommodating portion of the wheel 20. it can. Further, by accommodating the power receiving device 30 in the tire / wheel assembly 3 in contact with the road surface, it is possible to reduce the possibility of an obstacle entering between the power receiving device 30 and the power transmitting device 40. Therefore, in the power receiving device 30 housed in the tire / wheel assembly 3, the power receiving efficiency in wireless power feeding by the electromagnetic induction method or the like is improved.
  • the power receiving device 30 is wirelessly supplied with power from the power transmitting device 40 by an electromagnetic induction method, but this is not the case.
  • the power receiving device 30 may be wirelessly supplied with power from the power transmitting device 40 by any method such as an electric field coupling method.
  • vehicle 2 has been described as being an automobile, but this is not the case.
  • vehicle 2 can be moved by wheels and tires such as agricultural vehicles such as tractors, construction or construction vehicles such as dump trucks, bicycles, and wheelchairs. It may be any vehicle.
  • the tire 10 has been described as being filled with air, but this is not the case.
  • the tire 10 can be filled with a gas such as nitrogen.
  • the tire 10 can be filled with any fluid including not only gas but also liquid, gel-like substance, powder or granular material and the like.
  • the tire 10 has been described as being a tubeless tire provided with an inner liner 16, but this is not the case.
  • the tire 10 may be a tube type tire including a tube.
  • the tire 10 may be an airless tire which is formed in whole or in part by the above-mentioned resin material and is used without being filled with gas.

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Abstract

タイヤ・ホイール組立体3は、リム部21の少なくとも一部が非磁性材料で形成されたホイール20と、リム部21に装着され、トレッド部13が非磁性材料で形成されたベルト15を備えるタイヤ10と、を含む。ホイール20は、リム部21のタイヤ径方向内側に、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側から無線によって供給される電力を受け付ける受電装置30を収容する、収容部を備える。タイヤ10はビードフィラ11Bを備える。ビードフィラ11Bの径方向の高さをBFHとし、タイヤ断面高さをSHとするとき、0.1≦BFH/SH≦0.5である。

Description

タイヤ・ホイール組立体、タイヤ、及び無線受電システム
 本発明はタイヤ・ホイール組立体、タイヤ、及び無線受電システムに関する。
 従来、道路又は駐車場等に設けられた送電装置が、車両に搭載された受電装置に、無線で電力を供給する無線給電技術が知られている。例えば、特許文献1には、車両の下側に受電装置を備えることによって、路面に設けられた送電装置による充電が可能な車両が開示されている。
特開2018-068077号公報
 しかしながら、上述した従来の車両の下側に設置された受電装置が、道路等に設けられた送電装置から無線で電力の供給を受ける際に、受電装置と送電装置との間の空間に、金属又は小動物等の障害物が入り込むことで、障害物の周囲に渦電流が発生して、受電効率が低下するおそれがあった。
 かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、無線給電における受電効率を向上させる、タイヤ・ホイール組立体、タイヤ、及び無線受電システムを提供することにある。
 本発明に係るタイヤ・ホイール組立体は、リム部の少なくとも一部が非磁性材料で形成されたホイールと、前記リム部に装着され、トレッド部が非磁性材料で形成されたタイヤと、を含み、前記ホイールは、前記リム部のタイヤ径方向内側に、前記タイヤよりもタイヤ径方向外側から無線によって供給される電力を受け付ける受電装置を収容する、収容部を備え、前記タイヤはビードフィラを備え、前記ビードフィラの径方向の高さをBFHとし、タイヤ断面高さをSHとするとき、0.1≦BFH/SH≦0.5である。
 本発明に係るタイヤは、上述したタイヤ・ホイール組立体に用いられる、前記タイヤであって、トレッド部が非磁性材料で形成された、タイヤである。
 本発明に係る無線受電システムは、無線によって供給される電力を受け付ける受電装置と、リム部の少なくとも一部が非磁性材料で形成されたホイールと、前記リム部に装着され、トレッド部が非磁性材料で形成されたタイヤと、を含み、前記ホイールは、前記リム部のタイヤ径方向内側に、前記受電装置を収容する、収容部を備え、前記受電装置は、前記収容部に収容された状態で、前記タイヤよりもタイヤ径方向外側から無線によって供給される電力を受け付ける。
 本発明によれば、無線給電における受電効率を向上させる、タイヤ・ホイール組立体、タイヤ、及び無線受電システムを提供することができる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システムを、タイヤ幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。 本発明の一実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体における、タイヤの一例の、タイヤ幅方向断面図である。 本発明の一実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体における、ホイールの一例の、ホイール幅方向断面図である。 本発明の一実施形態に係る無線受電システムの変形例を、タイヤ幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。
 以下、本発明の一実施形態に係る、タイヤ・ホイール組立体、タイヤ、及び無線受電システムについて、図面を参照して説明する。各図において共通する部材・部位には同一の符号を付している。
 図1には、本発明の一実施形態に係る無線受電システム1を、タイヤ幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図が示されている。無線受電システム1には、タイヤ10をホイール20のリム部21に装着させたタイヤ・ホイール組立体3と、自動車等の車両2(全体は、図示しない)が備える受電装置30と、が含まれている。受電装置30は、例えば車両2のハブ2Aに設けられている。ホイール20は、車両2のハブ2Aに取り付けられた状態で、車両2が備える受電装置30を、ホイール20のリム部21のタイヤ径方向内側に収容することができる。受電装置30は、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側から無線によって供給される電力を受け付ける。本実施形態では、送電装置40が、磁界を発生させることによって、受電装置30に無線によって電力を供給する。より具体的には、受電装置30が、ホイール20のリム部21のタイヤ径方向内側に収容されることによって、タイヤ10の接地面が、道路等に設けられた送電装置40の上を通過するように車両2を走行させ、或いは、タイヤ10の接地面が、送電装置40の上に位置するように車両2を停車させることで、送電装置40が略垂直上向きに発生させた磁界によって、受電装置30が電力を受電することができる。この際に、タイヤのトレッド部13が路面と接触しているため、受電装置30と送電装置40との間に障害物が入り込むおそれを低減させ、ひいては、受電装置30の無線給電における受電効率を向上させることができる。
 更に、タイヤ10は、トレッド部13が非磁性材料で形成されている。また、ホイール20のリム部21の少なくとも一部は、非磁性材料で形成されている。これによって、タイヤ10及びホイール20の強度を維持しつつ、受電装置30と送電装置40との間にスチール等の金属が存在することで、送電装置40が発生させた磁界が受電装置30に到達するまでに減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の無線給電における受電効率を向上させることができる。
 非磁性材料には、透磁率が小さい、常磁性体及び反磁性体が含まれる。非磁性材料として、例えば、ポリエステル及びナイロン等の可塑性樹脂、ビニルエステル樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、並びにその他の合成樹脂を含む、樹脂材料を用いることができる。樹脂材料には、更に、補強繊維として、ガラス、カーボン、グラファイト、アラミド、ポリエチレン、及びセラミック等の繊維を含ませることができる。非磁性材料として、樹脂に限らず、ゴム、ガラス、カーボン、グラファイト、アラミド、ポリエチレン、及びセラミック等を含む、任意の非金属材料を用いることができる。さらに、非磁性材料として、アルミ等の常磁性体、又は銅等の反磁性体を含む、金属材料を用いることができる。
 送電装置40は、送電コイル(1次コイル)41を備えている。送電装置40は、道路等の路面に設置され、或いは路面の近傍に位置するように埋設されている。送電コイル41は、電力源から供給された交流電流に基づき、交流磁界を発生させる。送電コイル41は、全体を環状に構成され、路面の上方に向けて交流磁界を発生するように、当該環の軸方向が路面と略垂直となるように配置されている。ただし、図面では、送電コイル41は、模式化されている。送電装置40が備える送電コイル41は、例えば、フェライトコア等のコアに巻き回され、全体を環状に構成されたものであるが、これに限られず、コイルばね、空芯コイル等、交流磁界を発生可能な任意のコイルとすることができる。
 本実施形態では、受電装置30は、受電コイル(2次コイル)31を備えている。受電装置30は、例えば、車両2のハブ2Aに取り付けられるが、これに限られず、ドライブシャフト2B等、車両2のハブ2Aにホイール20が取り付けられた状態で、受電装置30がホイール20のリム部21のタイヤ径方向内側に収容される、任意の位置に取り付けることができる。受電コイル31は、全体を環状に構成され、タイヤ・ホイール組立体3が送電装置40の上方に位置している状態で送電コイル41と対向するように、当該環の軸方向が路面と略垂直となるように配置されている。これによって、タイヤ10が送電コイル41の上の路面に位置するとき、受電コイル31に、送電コイル41が発生した交流磁界に基づいて、電磁誘導によって起電力が発生し、電流が流れる。受電装置30が備える受電コイル31は、例えば、フェライトコア等のコアに巻き回され、全体を環状に構成されたものであるが、これに限られず、コイルばね、空芯コイル等、交流磁界に基づいて起電力を発生可能な任意のコイルとすることができる。
 受電装置30は、更に、電力変換回路32、蓄電部33、及び制御部34を備えていてもよい。電力変換回路32は、受電コイル31に生じた電力を直流電力に変換し、導電線等を介して、蓄電部33、或いは、車両2が備える他の車載装置に直流電力を供給する。蓄電部33は、受電コイル31に生じた電力を蓄える。蓄電部33は、例えば、キャパシタであるが、これに限られず、蓄電池等の任意の蓄電装置とすることができる。蓄電部33がキャパシタである場合、蓄電池に比べて短時間で充放電を行うことができる。そのため、キャパシタである蓄電部33は、道路に設けられた送電装置40の上を車両2が走行する際に受電コイル31に生じた電力を蓄積するような、高い即応性を求められる状況において、有利である。制御部34は、受電装置30の各機能を制御するための処理を提供する1つ以上のプロセッサを含んでいてもよい。制御部34は、制御手順を規定したプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)等の汎用のプロセッサ又は各機能の処理に特化した専用のプロセッサとすることができる。制御部34には、プログラム等を記憶する記憶手段、及び外部の電子機器と有線又は無線で通信をする通信手段等の受電装置30の制御に用いられる任意の手段が含まれていてもよい。
 図1において、無線受電システム1には、1つの受電装置30が含まれているが、任意の数とすることができる。受電装置30が、例えば、ハブ2Aのカバー等、タイヤ10及びホイール20が回転する際に、回転しない位置に取り付けられる場合、路面と対向する位置に1つだけ設置されていてもよい。また、受電装置30が、例えば、ドライブシャフト2B等、タイヤ10及びホイール20が回転することに応じて、同様に回転する位置に取り付けられる場合、複数の受電装置30が、ホイール周方向において連続的又は断続的に設置されていてもよい。
 以下に、本発明の一実施形態に係る、タイヤ・ホイール組立体を構成し得るタイヤ、ホイールそれぞれの例を示すが、当該タイヤ及びホイールは、リム部21に収容される受電装置30に電力が供給される主な経路(上述の実施形態では、磁界即ち磁力線が通過する主な経路)である、タイヤ10のトレッド部13及びホイール20のリム部21の少なくとも一部が、非磁性材料で形成されている限り、特に限定されない。
(タイヤの構成)
 次に、本発明の一実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体における、タイヤの一例の構成について、詳細に説明する。
 以下、特に断りのない限り、各要素の位置関係等は、タイヤを適用リムであるホイールのリム部に装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした、基準状態で測定されるものとする。また、タイヤを適用リムであるホイールのリム部に装着し、タイヤに規定内圧を充填し、最大荷重を負荷した状態で、路面と接する接地面のタイヤ幅方向の幅を、タイヤの接地幅といい、当該接地面のタイヤ幅方向の端部を接地端という。
 本明細書において、「適用リム」とは、空気入りタイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではJATMA(日本自動車タイヤ協会)のJATMA YEAR BOOK、欧州ではETRTO(The European Tyre and Rim Technical Organisation)のSTANDARDS MANUAL、米国ではTRA(The Tire and Rim Association,Inc.)のYEAR BOOK等に記載されているまたは将来的に記載される、適用サイズにおける標準リム(ETRTOのSTANDARDS MANUALではMeasuring Rim、TRAのYEAR BOOKではDesign Rim)を指すが、これらの産業規格に記載のないサイズの場合は、空気入りタイヤのビード幅に対応した幅のリムをいう。「適用リム」には、現行サイズに加えて将来的に前述の産業規格に含まれ得るサイズも含まれる。「将来的に記載されるサイズ」の例として、ETRTO 2013年度版において「FUTURE DEVELOPMENTS」として記載されているサイズが挙げられ得る。
 本明細書において、「規定内圧」とは、前述したJATMA YEAR BOOK等の産業規格に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧(最高空気圧)をいい、前述した産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する空気圧(最高空気圧)をいうものとする。また、本明細書において、「最大荷重」とは、前述した産業規格に記載されている適用サイズのタイヤにおける最大負荷能力に対応する荷重、又は、前述した産業規格に記載のないサイズの場合には、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する荷重を意味する。
 図2には、本実施例のタイヤ10をタイヤ幅方向に沿って切断した、タイヤ幅方向断面図が示されている。本明細書において、タイヤ幅方向とは、タイヤ10の回転軸と平行な方向をいう。図2において、タイヤ幅方向は、矢印Wで示される。また、タイヤ径方向とは、タイヤ10の回転軸と直交する方向をいう。図2において、タイヤ径方向は、矢印Rで示される。本実施例において、タイヤ10は、タイヤの赤道面CLに対して対称な構成であるものとして説明するが、これに限らず、タイヤの赤道面CLに対して非対称な構成とすることができる。
 本明細書において、タイヤ径方向に沿ってタイヤ10の回転軸に近い側を「タイヤ径方向内側」と称し、タイヤ径方向に沿ってタイヤ10の回転軸から遠い側を「タイヤ径方向外側」と称する。一方、タイヤ幅方向に沿ってタイヤの赤道面CLに近い側を「タイヤ幅方向内側」と称し、タイヤ幅方向に沿ってタイヤの赤道面CLから遠い側を「タイヤ幅方向外側」と称する。
 図2に示すように、タイヤ10は、一対のビード部11と、一対のサイドウォール部12と、トレッド部13とを有している。サイドウォール部12は、トレッド部13とビード部11との間に延在している。サイドウォール部12は、ビード部11のタイヤ径方向外側に位置している。本明細書において、トレッド部13は、上述した接地端の間の部分とすることができる。
 一対のビード部11は、ビードコア11Aと、ビードフィラ11Bと、をそれぞれ有している。図2において一部拡大して示すように、ビードコア11Aは、周囲をゴムにより被覆された複数のビードワイヤ11cを備える。ビードワイヤ11cはスチールコードによって形成されている。ビードフィラ11Bは、ゴム等で構成され、ビードコア11Aに対してタイヤ径方向外側に位置している。本実施形態では、ビードフィラ11Bは、タイヤ径方向外側に向けて厚みが減少している。ただし、タイヤ10は、ビードフィラ11Bを設けない構造とすることができる。ビード部11は、タイヤ10をリムに装着したときに、タイヤ径方向内側及びタイヤ幅方向外側においてリムに接するように構成される。
 ビードワイヤ11cを形成するスチールコードは、例えば、スチールのモノフィラメント又は撚り線で形成することができる。ビードワイヤ11cをスチールコードにより形成することで、ホイール20のリム部21よりもタイヤ径方向内側に受電装置30が収容された場合に、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、ビードコア11Aよりもタイヤ幅方向外側に存在する金属及び他の磁界の影響によって減衰しにくくすることができる。
 ただし、ビードワイヤ11cは樹脂コードによって形成することもできる。ビードワイヤ11cを樹脂材料で構成された樹脂コードにより形成することで、ホイール20のリム部21よりもタイヤ径方向内側に受電装置30が収容された場合に、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、ビードコア11Aによって減衰しにくくすることができる。
 タイヤ10は、カーカス14を有している。カーカス14は、一対のビードコア11A間にトロイダル状に延在してタイヤの骨格を形成している。カーカス14の端部側はビードコア11Aに係止されている。具体的には、カーカス14は、ビードコア11A間に配置されたカーカス本体部14Aと、ビードコア11Aの周りにタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側へ折り返されているカーカス折り返し部14Bと、を有している。カーカス折り返し部14Bの長さは、任意とすることができる。また、カーカス14は、カーカス折り返し部14Bを有していない構造、或いはカーカス折り返し部14Bをビードコア11Aに巻きつけている構造とすることができる。
 カーカス14は、1枚以上(図2では1枚)のカーカス層によって構成することができる。例えば、カーカス14は、タイヤの赤道面CLにおいてタイヤ径方向に積層して配置された2枚のカーカス層によって構成することができる。図2において一部拡大して示すように、各カーカス層は、1本又は複数本のカーカスコード14cと、カーカスコード14cを被覆する被覆ゴム14rと、を含む。カーカス14のカーカス層を構成するカーカスコード14cは、非磁性材料で形成されている。カーカスコード14cは、例えば、ポリエステルで構成されるが、これに限られず、例えばナイロン、レーヨン、及びアラミド等の、任意の樹脂材料、並びにその他の任意の非磁性材料で構成することができる。カーカス14を構成するカーカスコード14cを非磁性材料で形成することで、ホイール20のリム部21よりもタイヤ径方向内側に受電装置30が収容された場合に、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、ビード部11においてカーカス14を通過することによって減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の受電効率を向上させることができる。本実施形態において、カーカス14は、ラジアル構造とされるが、これに限られず、バイアス構造とすることができる。なお、カーカス14及びカーカス14を構成するカーカス層は、上記のカーカスコード14cを用いることなく、全体を上述した樹脂材料等によって、一体に形成することができる。
 トレッド部13におけるカーカス14のタイヤ径方向外側には、トレッド部13を補強するベルト15及びトレッドゴムが設けられている。ベルト15は、例えば、タイヤ径方向に積層された1枚以上(図2では2枚)のベルト層15a、15bによって構成することができる。図2において一部拡大して示すように、各ベルト層15a、15bは、1本又は複数本のベルトコード15cと、ベルトコード15cを被覆する被覆ゴム15rと、を含む。ベルト15のベルト層15a、15bを構成するベルトコード15cは、非磁性材料で形成される。ベルトコード15cは、例えば、ポリエステルで構成されるが、これに限られず、例えばナイロン、レーヨン、及びアラミド等の、任意の樹脂材料、並びにその他の任意の非磁性材料で構成することができる。ベルト15を構成するベルトコード15cを、非磁性材料で形成することで、ホイール20のリム部21よりもタイヤ径方向内側に受電装置30が収容された場合に、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、ビード部11においてベルト15を通過することによって減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の受電効率を向上させることができる。なお、ベルト15及びベルト15を構成するベルト層15a、15bは、上記のベルトコード15cを用いることなく、全体を上述した樹脂材料等によって、一体に形成することができる。
 タイヤ10は、インナーライナー16を有している。インナーライナー16は、タイヤ10の内壁面を覆うように配置されている。インナーライナー16は、タイヤの赤道面CLにおいてタイヤ径方向に積層された複数のインナーライナー層によって構成することができる。インナーライナー16は、例えば、空気透過性の低いブチル系ゴムで構成される。ブチル系ゴムには、例えばブチルゴム、及びその誘導体であるハロゲン化ブチルゴムが含まれる。インナーライナー16は、ブチル系ゴムに限られず、他のゴム組成物、樹脂、又はエラストマで構成することができる。
 サイドウォール部12を構成するゴム及び補強用ゴム等の材料は、フェライト等の、透磁率が大きい、例えば強磁性体の、磁性材料を含んでいてもよい。これによって、ホイール20のリム部21よりもタイヤ径方向内側に受電装置30が収容された場合に、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、サイドウォール部12よりもタイヤ幅方向外側に存在する金属及び他の磁界の影響によって減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の受電効率を向上させることができる。
(ホイールの構成)
 次に、本発明の一実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体における、ホイールの一例の構成について、詳細に説明する。
 図3には、本実施例のホイール20をホイール幅方向に沿って切断した、ホイール幅方向断面図が示されている。本明細書において、ホイール幅方向とは、ホイール20の回転軸と平行な方向をいう。図3において、ホイール幅方向は、矢印Wで示される。また、ホイール径方向とは、ホイール20の回転軸と直交する方向をいう。図3において、ホイール径方向は、矢印Rで示される。タイヤ10をホイール20に装着した状態において、ホイール幅方向は、上述したタイヤ幅方向と平行となり、ホイール径方向は、上述したタイヤ径方向と平行となる。
 本明細書において、ホイール径方向に沿ってホイール20の回転軸に近い側を「ホイール径方向内側」と称し、ホイール径方向に沿ってホイール20の回転軸から遠い側を「ホイール径方向外側」と称する。一方、ホイール幅方向に沿ってホイールの赤道面CLに近い側を「ホイール幅方向内側」と称し、ホイール幅方向に沿ってホイールの赤道面CLから遠い側を「ホイール幅方向外側」と称する。
 図3に示すように、ホイール20は、円筒状のリム部21と、リム部21のタイヤ径方向内側に設けられ、車両2のハブ2Aに支持固定されるディスク部22と、を有している。
 リム部21には、ホイール幅方向外側から、1対のフランジ23(インナーフランジ23A、アウターフランジ23B)と、1対のビードシート24(インナービードシート24A、アウタービードシート24B)と、ウェル25と、が設けられている。ビードシート24には、タイヤ10のビード部11が装着される。フランジ23は、タイヤ10のビード部11を側面から支えるために、ビードシート24からホイール径方向外側かつホイール幅方向外側に延びている。ウェル25は、タイヤの脱着を容易にさせるために、1対のビードシート24の間でホイール径方向内側に向かって凹形状を呈している。そのため、ウェル25は、ビードシート24との境界からウェル25の底面まで、ホイール幅方向内側に向かうほど、ホイール径方向内側に向かって下がっていく傾斜面を有している。さらに、ビードシート24には、ホイール幅方向内側に1対のハンプ26(インナーハンプ26A、アウターハンプ26B)が設けられている。ハンプ26は、タイヤのビードがウェル25に落ちるのを防ぐために、ホイール径方向外側に突出している。
 リム部21の少なくとも一部は、例えば、上述した樹脂材料で形成されているが、これに限られず、任意の非磁性材料で形成することができる。これによって、ホイール20のリム部21よりもホイール径方向内側、即ちタイヤ径方向内側に受電装置30が収容された場合に、リム部21よりもホイール径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、リム部21を通過することによって減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の受電効率を向上させることができる。
 ホイール20のリム部21には、更にタイヤ10を装着した際に、タイヤ10の内腔に空気等の気体を充填するためのバルブ27が設けられている。バルブ27は、例えば、上述した非磁性材料で構成することができる。バルブ27を非磁性材料で構成することで、ホイール20のリム部21よりもホイール径方向内側に受電装置30が収容された場合に、リム部21よりもホイール径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、バルブ27によって減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の受電効率を向上させることができる。
 ただし、リム部21は、全体が非磁性材料で形成されていなくてもよい。例えば、タイヤ10を装着した状態で、タイヤ10のトレッド部13と対向する部分よりもタイヤ幅方向内側の部分が、非磁性材料で形成され、タイヤ幅方向外側の部分が、金属等の強磁性材料で形成されていてもよい。これによって、ホイール20に収容された受電装置30が、タイヤ10の接地面における無線給電の受電効率を低減させずに、ホイール20の強度を向上させ、或いはホイール20の製造コストを低減させることができる。
 ディスク部22は、径方向内端部を構成する円環状の取付部22Aと、取付部22Aからホイール径方向外側に延在している複数本のスポーク22Bと、が設けられている。取付部22Aは、車両2のハブ2Aに結合固定される部位であって、ハブ2Aと取付部22Aを固定するボルト等を挿入するために、ホイール幅方向に貫通する取付孔を有している。スポーク22Bのホイール径方向外側の端部は、リム部21のホイール径方向内側の面の端部に、一体として結合されている。
 ディスク部22は、金属又はフェライト等の、透磁率が大きい、例えば強磁性体の、磁性材料を含んでいてもよい。ディスク部22が磁性材料を含むことによって、ホイール20のリム部21よりもホイール径方向内側に受電装置30が収容された場合に、リム部21よりもホイール径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、ディスク部22よりもホイール幅方向外側に存在する金属及び他の磁界の影響によって減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の受電効率を向上させることができる。一方で、ディスク部22は、上述した樹脂材料で構成することができる。これによって、ホイール20の軽量化を図ることができる。
 ホイール20のディスク部22には、スポーク22Bのホイール幅方向外側を覆うホイールカバー28が設けられている。ホイールカバー28は、金属又はフェライト等の、透磁率が大きい、例えば強磁性体の、磁性材料を含んでいてもよい。ホイールカバー28が磁性材料を含むことによって、ホイール20のリム部21よりもホイール径方向内側に受電装置30が収容された場合に、リム部21よりもホイール径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、ホイールカバー28よりもホイール幅方向外側に存在する金属及び他の磁界の影響によって減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の受電効率を向上させることができる。
 ホイール20は、リム部21のタイヤ径方向内側に、即ち、リム部21及びディスク部22で囲まれた空間に、タイヤ10のタイヤ径方向外側から無線によって供給される電力を受け付ける受電装置30を収容することができる。本明細書において、リム部21及びディスク部22で囲まれた空間を、収容部とも称する。例えば、受電装置30が車両2のハブ2Aに取り付けられている場合、ホイール20が車両2のハブ2Aに取り付けられることで、受電装置30がホイール20の収容部に収容される。
 例えば、受電装置30は、図1に示されるように、受電コイル31が、ホイール20のリム部21、特に、リム部21のウェル25に対向するように、ホイール20の収容部に収容されてもよい。これによって、車両2の走行中に、タイヤ10の接地面が、道路等に設けられた送電装置40の上に位置している際に、受電コイル31と、送電装置40の送電コイル41との対向する面積を大きくすることができる。
 以下、本発明の一実施形態に係る無線受電システム1の変形例を説明する。図4には、本発明の一実施形態に係る無線受電システム1の変形例を、タイヤ幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図が示されている。当該無線受電システム1の変形例は、図1に示した無線受電システム1と比べて、ホイール20にインホイールモータ4が収容されている点で異なる。当該無線受電システム1の変形例において、図1に示した無線受電システム1と共通する部材・部位には同一の符号を付しており、それらの説明は省略する。無線受電システム1には、タイヤ10をホイール20のリム部21に装着させたタイヤ・ホイール組立体3と、インホイールモータ4が備える受電装置30と、が含まれている。
 インホイールモータ4は、ハブと一体化して、ホイール20の収容部の中に設置され、タイヤ10及びホイール20を駆動させる。インホイールモータ4は、図4に示すように、ホイール20に取り付けられた状態で、その一部がホイール20の収容部よりもタイヤ幅方向外側に位置していてもよい。
 受電装置30は、更に、電力変換回路32、蓄電部33、及び制御部34を備えていてもよい。電力変換回路32は、受電コイル31に生じた電力を直流電力に変換し、導電線等を介して、蓄電部33、或いは、インホイールモータ4に直流電力を供給する。蓄電部33は、受電コイル31に生じた電力を蓄える。蓄電部33は、例えば、キャパシタであるが、これに限られず、蓄電池等の任意の蓄電装置とすることができる。蓄電部33がキャパシタである場合、蓄電池に比べて短時間で充放電を行うことができる。そのため、キャパシタである蓄電部33は、道路に設けられた送電装置40の上を車両2が走行する際に受電コイル31に生じた電力を蓄積するような、高い即応性を求められる状況において、有利である。制御部34は、受電装置30の各機能を制御するための処理を提供する1つ以上のプロセッサを含んでいてもよい。制御部34は、制御手順を規定したプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)等の汎用のプロセッサ又は各機能の処理に特化した専用のプロセッサとすることができる。制御部34には、プログラム等を記憶する記憶手段、及び外部の電子機器と有線又は無線で通信をする通信手段等の受電装置30の制御に用いられる任意の手段が含まれていてもよい。
 本変形例において、ホイール20は、インホイールモータ4のハブに取り付けられた状態で、インホイールモータ4が備える受電装置30を、ホイール20のリム部21のタイヤ径方向内側に収容することができる。インホイールモータ4は、自動車等の車両2(全体は、図示しない)のドライブシャフト2Bに取り付けられる。受電装置30は、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側から無線によって供給される電力を受け付ける。本実施形態では、送電装置40が、磁界を発生させることによって、受電装置30に無線によって電力を供給する。より具体的には、受電装置30が、ホイール20のリム部21のタイヤ径方向内側に収容されることによって、タイヤ10の接地面が、道路等に設けられた送電装置40の上を通過するように車両2を走行させ、或いは、タイヤ10の接地面が、送電装置40の上に位置するように車両2を停車させることで、送電装置40が発生させた磁界によって、受電装置30が電力を受電することができる。受電装置30は、無線給電によって受電した電力を、インホイールモータ4に供給する。この際に、タイヤのトレッド部13が路面と接触しているため、受電装置30と送電装置40との間に障害物が入り込むおそれを低減させることができ、ひいては、受電装置30の無線給電における受電効率を向上させることができる。
 図4において、無線受電システム1には、1つの受電装置30が、インホイールモータ4の路面と対向する位置に設置されているが、この限りではない。受電装置30が、例えば、インホイールモータ4において、タイヤ10及びホイール20が回転する際に、回転しない位置に取り付けられる場合、路面と対向する位置に1つだけ設置されていてもよい。また、受電装置30が、インホイールモータ4において、タイヤ10及びホイール20が回転することに応じて、同様に回転する位置に取り付けられる場合、複数の受電装置30が、ホイール周方向において連続的又は断続的に設置されていてもよい。
 本発明においては、タイヤ10は、タイヤ10の断面幅SWが165(mm)未満である場合、タイヤ10の断面幅SWと外径ODとの比SW/ODは、0.26以下であることが好ましい。また、本発明においては、タイヤ10の断面幅SWが165(mm)以上である場合、タイヤ10の断面幅SW(mm)及び外径OD(mm)は、関係式(1)、OD(mm)≧2.135×SW(mm)+282.3(mm)、を満たすことが好ましい。
 上記比SW/OD又は関係式(1)を満たすことにより、タイヤ10の外径ODに対してタイヤ10の断面幅SWが相対的に小さくなり、空気抵抗を低減し、また、断面幅が狭い分、車両スペースを確保することができ、特にタイヤ10の車両装着内側近傍に駆動部品の設置スペースを確保することができる。
 また、上記比SW/OD又は関係式(1)を満たすことにより、タイヤ10の断面幅SWに対してタイヤ10の外径が相対的に大きくなり、転がり抵抗を低減し、また、タイヤ10の大径化によって車輪軸が高くなり、床下のスペースが拡大されるため、車両2のトランク等のスペースや、駆動部品の設置スペースを確保することができる。
 以上のように、上記比SW/OD又は関係式(1)を満たすことにより、給電された電気エネルギーに対して低燃費性を達成することができ、また、車両スペースを大きく確保することもできる。
 本発明においては、タイヤ10は、タイヤ10の断面幅SW(mm)及び外径OD(mm)が、関係式(2)、OD(mm)≧-0.0187×SW(mm)2+9.15×SW(mm)-380(mm)、を満たすことが好ましい。
 上記関係式(2)を満たすことにより、タイヤ10の外径ODに対してタイヤ10の断面幅SWが相対的に小さくなり、空気抵抗を低減し、また、断面幅が狭い分、車両スペースを確保することができ、特にタイヤ10の車両装着内側近傍に駆動部品の設置スペースを確保することができる。
 また、上記関係式(2)を満たすことにより、タイヤ10の断面幅SWに対してタイヤ10の外径が相対的に大きくなり、転がり抵抗を低減し、また、タイヤ10の大径化によって車輪軸が高くなり、床下のスペースが拡大されるため、車両2のトランク等のスペースや、駆動部品の設置スペースを確保することができる。
 以上のように、上記関係式(2)を満たすことにより、給電された電気エネルギーに対して低燃費性を達成することができ、また、車両スペースを大きく確保することもできる。
 本発明では、タイヤ10は、上記比SW/OD及び/又は関係式(2)を満たすことが好ましく、あるいは、上記関係式(1)及び/又は関係式(2)を満たすことが好ましい。
 なお、上述の各例では、タイヤ10は、内圧が250kPa以上であるときに、上記比SW/OD及び/又は関係式(2)を満たすことが好ましく、あるいは、上記関係式(1)及び/又は関係式(2)を満たすことが好ましい。
 上述の各例では、タイヤ10は、内圧250kPa以上で使用されることが好ましい。この場合、特に、タイヤ10は、内圧が250kPa以上であるときに、上記比SW/OD及び/又は関係式(2)を満たすもの、あるいは、上記関係式(1)及び/又は関係式(2)を満たすものであると、好適である。これにより、タイヤの転がり抵抗値とタイヤ重量とを共に低減することができる。よって、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 上述の各例において、タイヤ10は、ビードフィラ11Bのタイヤ幅方向断面積(図2に示す断面におけるビードフィラ11Bの断面積)が、ビードコア11Aのタイヤ幅方向断面積(図2に示す断面におけるビードコア11Aの断面積)の1倍以上8倍以下であると、好適である。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 なお、カーカスをタイヤ幅方向内側及び外側から挾持する、挟み込みビードコア構造である場合には、当該カーカスの幅方向内側及び外側のビードコアの合計面積を、ビードコアのタイヤ幅方向断面積とする。
 ビードフィラ11Bのタイヤ幅方向断面積を上記の範囲とすることにより、高剛性部材であるビードフィラ11Bの体積を小さくして、タイヤの縦バネ係数を低減し、乗り心地性を向上させることができる。また、ビードフィラ11Bを軽量化して、タイヤ10を軽量化することもでき、従って、タイヤ10の転がり抵抗値がさらに低減される。
 特に、上記関係式(1)又は関係式(2)を満たす、狭幅・大径タイヤにおいては、ベルトの張力剛性が高く、タイヤサイド部の張力剛性がベルト対比で低くなるため、上記のようにビードフィラ11Bのタイヤ幅方向断面積を所定の範囲とすることによる縦バネ係数の低減効果が非常に高くなる。
 ここで、ビードフィラのタイヤ幅方向断面積を、ビードコアのタイヤ幅方向断面積の8倍超とすると、高剛性部材であるビードフィラの体積が大きくなり、タイヤの縦バネ係数が十分に低減されず、乗り心地性が低下してしまうおそれがある。
 一方で、ビードフィラのタイヤ幅方向断面積を、ビードコアのタイヤ幅方向断面積の1倍未満とすると、ビード部の剛性が著しく低下し、横バネ係数が減少しすぎて、操縦安定性を確保することができなくなるおそれがある。
 上述の各例において、タイヤ10は、ビードフィラ11Bのタイヤ径方向中央位置におけるタイヤ幅方向の幅を「BFW」(図2参照)とし、ビードコア11Aのタイヤ幅方向の最大幅を「BDW」(図2参照)とするとき、
  0.1≦BFW/BDW≦0.6
を満たすことが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 比BFW/BDWを0.6以下とすることにより、ビードフィラ高さを維持しつつもビードフィラ11Bの体積を減少させることにより、タイヤ回転方向に対する剛性を確保しつつも、縦バネ係数を低減させて、乗り心地性を向上させ、また、タイヤ10を軽量化することができる。
 一方で、比BFW/BDWを0.1以上とすることにより、ビード部11の剛性を確保して、横バネ係数を維持し、操縦安定性をより確保することができる。
 上述の各例において、タイヤ10は、ビードフィラ11Bのタイヤ径方向の高さを「BFH」(図2参照)とし、タイヤ10のタイヤ断面高さ(セクションハイト)を「SH」(図2参照)とするとき、
  0.1≦BFH/SH≦0.5
を満たすことが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 上記比BFH/SHを0.5以下とすることにより、高剛性部材であるビードフィラ11Bの径方向高さを小さくして、タイヤ10の縦バネ係数を効果的に低減し、乗り心地性を向上させることができる。
 一方で、上記比BFH/SHを0.1以上とすることにより、ビード部11の剛性を確保して、横バネ係数を維持し、操縦安定性をより確保することができる。
 ここで、タイヤ断面高さSHとは、タイヤ10をリムに組み込み、タイヤを装着する車両毎に規定される内圧を充填したときの無負荷状態でのタイヤ10の外径とリム径との差の1/2をいうものとする。
 ビードフィラ11Bのタイヤ径方向の高さBFH(図2参照)は、45mm以下とすることが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 上述の各例において、タイヤ10は、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部12のゲージTs(図2参照)と、ビードコア11Aのタイヤ径方向中心位置におけるビード幅Tb(ビード部11のタイヤ幅方向の幅、図2参照)との比Ts/Tbが、15%以上60%以下であると、好適である。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 なお、「タイヤ最大幅部」とは、リムにタイヤ10を組み込み、無負荷状態としたときの、タイヤ幅方向断面内の最大幅位置をいうものとする。
 ゲージTs(図2参照)はゴム、補強部材、インナーライナーなどすべての部材の厚みの合計となる。
 比Ts/Tbを上記の範囲とすることにより、タイヤ荷重時の曲げ変形の大きいタイヤ最大幅部における剛性を適度に低下させて、縦バネ係数を低減して乗り心地性を向上させることができる。
 すなわち、上記比Ts/Tbが60%超であると、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部12のゲージTs(図2参照)が大きくなり、サイドウォール部12の剛性が高くなって縦バネ係数が高くなってしまうおそれがある。一方で、上記比Ts/Tbが15%未満であると、横バネ係数が低下し過ぎて、操縦安定性が確保できなくなるおそれがある。
 上述の各例において、タイヤ10は、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部12のゲージTs(図2参照)が、1.5mm以上であることが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 1.5mm以上とすることにより、タイヤ最大幅部における剛性を適度に保って、横バネ係数の低下を抑え、操縦安定性をより確保することができる。
 上述の各例において、タイヤ10は、ビードコア11Aの径Tbc(本例ではビードコアのタイヤ幅方向の最大幅、図2参照)が、3mm以上16mm以下であることが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 3mm以上とすることにより、リムのフランジ23(図3参照)上での曲げ剛性及びねじれ剛性を確保しつつ、軽量化を実現することができ、一方で、16mm以下とすることにより、重量増大を抑えつつ、操縦安定性を確保することができる。
 またビードコア11Aがカーカス14によって複数の小ビードコアに分割されている構造の場合には、全小ビードコアのうち幅方向最内側端部と最外側端部の距離をTbcとすればよい。
 上述の各例において、タイヤ10は、タイヤを装着する車両毎に規定される最大荷重を負荷した際、タイヤ10の接地面積が、8000mm2以上であることが好ましい。これにより、タイヤ10の転がり抵抗値の低減とタイヤ重量の低減とを両立させることができ、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。また、タイヤ軸力を確保して車両の安定性や安全性を高めることができる。
 上述の各例において、タイヤ10は、ベルトコード15cのヤング率が40000MPa以上であることが好ましい。これにより、カーカス構造やベルト剛性を適切化して、高内圧でも使用可能なタイヤ10の強度を確保することができる。また、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 上述の各例において、タイヤ10は、インナーライナー16の厚さが0.6mm以上であることが好ましい。これにより、高内圧状態での空気漏れを抑制することができる。また、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 上述の各例において、タイヤ10は、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部12のゲージTs(図2参照)と、カーカスコード14cの径Tc(図2参照)との比Ts/Tcが、4以上12以下であると、好適である。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 比Ts/Tcを上記の範囲とすることにより、タイヤ荷重時の曲げ変形の大きいタイヤ最大幅部における剛性を適度に低下させて、縦バネ係数を低減して乗り心地性を向上させることができる。
 すなわち、上記比Ts/Tcが12超であると、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部12のゲージTs(図2参照)が大きくなり、この部分の剛性が高くなって縦バネ係数が高くなってしまうおそれがある。一方で、上記比Ts/Tcが4未満であると、横バネ係数が低下しすぎて、操縦安定性が確保できなくなるおそれがある。
 上述の各例において、タイヤ10は、タイヤ最大幅部における、カーカスコード14cの表面からタイヤ外面までのタイヤ幅方向の距離をTa(図2参照)とするとき、距離Taとカーカスコード14cの径Tc(図2参照)との比Ta/Tcが2以上8以下であることが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 上記比Ta/Tcを8以下とすることにより、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部12のゲージTs(図2参照)を小さくして、サイドウォール部12の剛性を低下させて、縦バネ係数を低減し、乗り心地性をより向上させることができる。一方で、上記比Ta/Tcを2以上とすることにより、横バネ係数を確保して、より操縦安定性が確保することができる。
 なお、「Ta」(図2参照)は、タイヤ最大幅部において、幅方向最外側のカーカスコード14cの表面からタイヤ外面までのタイヤ幅方向の距離をいう。
 すなわち、カーカス折り返し部14Bがタイヤ最大幅部より径方向外側まで延びている場合には、カーカス折り返し部14Bをなす部分のカーカスコード14cの表面からタイヤ外面までのタイヤ幅方向の距離をTaとする。
 上述の各例において、タイヤ10は、カーカスコード14cの径Tc(図2参照)が、0.2mm以上1.2mm以下であることが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
 1.2mm以下とすることにより、カーカスコード14cの径Tcに対するサイドウォール部12のゲージTsを小さくして、縦バネ係数を低減することができ、一方で、0.2mm以上とすることにより、カーカスコード14cの径Tcに対するサイドウォール部12のゲージTsを確保して、横バネ係数を大きくして操縦安定性を確保することができる。
 以上述べたように、本発明の一実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体3は、リム部21の少なくとも一部が非磁性材料で形成されたホイール20と、リム部21に装着され、トレッド部13が非磁性材料で形成されたタイヤ10と、を含み、ホイール20は、リム部21のタイヤ径方向内側に、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側から無線によって供給される電力を受け付ける受電装置30を収容する、収容部を備える。かかる構成によれば、受電装置30がホイール20の収容部に収容された状態で、道路等に設けられた送電装置40から無線で供給された電力を、受電装置30が効率的に受け取ることができる。さらに、路面と接するタイヤ・ホイール組立体3に受電装置30を収容することによって、受電装置30と送電装置40との間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。したがって、タイヤ・ホイール組立体3に収容される受電装置30において、電磁誘導方式等による無線給電における受電効率が向上する。
 本発明の一実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体3では、ホイール20のリム部21の少なくとも一部が非磁性材料で形成され、タイヤ10のトレッド部13は、樹脂材料で形成されたカーカス14及び樹脂材料で形成されたベルト15を備えることが好ましい。かかる構成によれば、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側に存在する送電装置40が発生させた磁界が、タイヤ・ホイール組立体3に収容された受電装置30に到達するまでに、カーカス14を通過して減衰することを低減できるとともに、タイヤ・ホイール組立体3を軽量化することができる。
 本発明の一実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体3では、タイヤ10は、一対のビード部11と、トレッド部13とビード部11との間に延在する一対のサイドウォール部12と、を備え、サイドウォール部12には、磁性材料が含まれていることが好ましい。かかる構成によれば、送電装置40が磁界を発生させる装置である場合に、送電装置40が発生させた磁界が、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側からタイヤ・ホイール組立体3に収容された受電装置30に到達するまでに、サイドウォール部12よりもタイヤ幅方向外側に存在する金属及び他の磁界の影響によって減衰することを低減できる。
 本発明の一実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体3では、ホイール20は、ディスク部22を備え、ディスク部22には、磁性材料が含まれていることが好ましい。かかる構成によれば、送電装置40が磁界を発生させる装置である場合に、送電装置40が発生させた磁界が、ホイール20よりもタイヤ径方向外側からタイヤ・ホイール組立体3に収容された受電装置30に到達するまでに、ディスク部22よりもタイヤ幅方向外側に存在する金属及び他の磁界の影響によって減衰することを低減できる。
 本発明の一実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体3では、受電装置30は、電磁誘導方式によって供給される電力を受け付けることが好ましい。タイヤ・ホイール組立体3に受電装置30を収容することによって、受電装置30と道路等に設けられた送電装置40との距離を、電磁誘導方式による無線給電を実施可能な距離の範囲内にすることができる。かかる構成によれば、無線給電において、電界結合方式よりも送電可能距離は短いが伝送効率が高い、電磁誘導方式を採用することができる。これによって、高い伝送効率で無線給電を行うことができる。
 本発明の一実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体3では、受電装置30は、受け付けた電力をインホイールモータ4に供給することが好ましい。かかる構成によれば、受電装置30からモータへの送電経路を短くすることができ、送電経路における電力損失を低減できる。
 本発明の一実施形態に係るタイヤ10は、上述したタイヤ・ホイール組立体3に用いられる、タイヤであって、トレッド部13が非磁性材料で形成された、タイヤ10である。
上述した構成のタイヤ10を用いることで、受電装置30がタイヤ・ホイール組立体3に収容された状態で、道路等に設けられた送電装置40から無線で供給された電力を、受電装置30が効率的に受け取ることができる。したがって、タイヤ・ホイール組立体3に収容される受電装置30において、電磁誘導方式等による無線給電における受電効率が向上する。
 本発明の一実施形態に係る無線受電システム1は、無線によって供給される電力を受け付ける受電装置30と、リム部21の少なくとも一部が非磁性材料で形成されたホイール20と、リム部21に装着され、トレッド部13が非磁性材料で形成されたタイヤ10と、を含み、ホイール20は、リム部21のタイヤ径方向内側に、受電装置30を収容する、収容部を備え、受電装置30は、収容部に収容された状態で、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側から無線によって供給される電力を受け付ける。かかる構成によれば、受電装置30がホイール20の収容部に収容された状態で、道路等に設けられた送電装置40から無線で供給された電力を、受電装置30が効率的に受け取ることができる。さらに、路面と接するタイヤ・ホイール組立体3に受電装置30を収容することによって、受電装置30と送電装置40との間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。したがって、タイヤ・ホイール組立体3に収容される受電装置30において、電磁誘導方式等による無線給電における受電効率が向上する。
 本発明を諸図面及び実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本発明に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各実施形態又は各実施例に含まれる構成又は機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能である。また、各実施形態に含まれる構成又は機能等は、他の実施形態又は他の実施例に組み合わせて用いることができ、複数の構成又は機能等を1つに組み合わせたり、分割したり、或いは一部を省略したりすることが可能である。
 例えば、本発明において、受電装置30が、送電装置40から電磁誘導方式で、無線によって電力を供給される例を示したが、この限りではない。例えば、受電装置30は、電界結合方式等、任意の方法によって、送電装置40から無線によって電力を供給されてもよい。
 また、例えば、本発明において、車両2は、自動車であるものとして説明したが、この限りではない。車両2には、乗用車、トラック、バス、及び二輪車等の自動車に加え、トラクター等の農業用車両、ダンプカー等の工事用又は建設用車両、自転車、並びに車いす等の、ホイール及びタイヤによって移動可能な任意の車両であってもよい。
 また、例えば、本発明において、タイヤ10は、空気が充填されるものとして説明したが、この限りではない。例えば、タイヤ10には、窒素等の気体を充填することができる。また、例えば、タイヤ10には、気体に限らず、液体、ゲル状物質、又は粉粒体等を含む、任意の流体を充填することができる。
 また、例えば、本発明において、タイヤ10は、インナーライナー16を備えるチューブレスタイヤであるものとして説明したが、この限りではない。例えば、タイヤ10は、チューブを備えるチューブタイプタイヤであってもよい。また、例えば、タイヤ10は、上述した樹脂材料によって全体又は一部を形成され、気体を充填させずに用いられるエアレスタイヤであってもよい。
 1:無線受電システム、 2:車両、 2A:ハブ、 2B:ドライブシャフト、 3:タイヤ・ホイール組立体、 4:インホイールモータ、 10:タイヤ、 11:ビード部、 11A:ビードコア、 11B:ビードフィラ、 11c:ビードワイヤ、 12:サイドウォール部、 13:トレッド部、 14:カーカス、 14A:カーカス本体部、 14B:カーカス折り返し部、 14c:カーカスコード、 14r:被覆ゴム、 15:ベルト、 15a、15b:ベルト層、 15c:ベルトコード、 15r:被覆ゴム、 16:インナーライナー、 20:ホイール、 21:リム部、 22:ディスク部、 22A:取付部、 22B:スポーク、 23:フランジ、 24:ビード―シート、 25:ウェル、 26:ハンプ、 27:バルブ、 28:ホイールカバー、 30:受電装置、 31:受電コイル、 32:電力変換回路、 33:蓄電部、 34:制御部、 40:送電装置、 41:送電コイル

Claims (8)

  1.  リム部の少なくとも一部が非磁性材料で形成されたホイールと、
     前記リム部に装着され、トレッド部が非磁性材料で形成されたタイヤと、
    を含み、
     前記ホイールは、前記リム部のタイヤ径方向内側に、前記タイヤよりもタイヤ径方向外側から無線によって供給される電力を受け付ける受電装置を収容する、収容部を備え、
     前記タイヤはビードフィラを備え、
     前記ビードフィラの径方向の高さをBFHとし、タイヤ断面高さをSHとするとき、0.1≦BFH/SH≦0.5である、タイヤ・ホイール組立体。
  2.  前記ホイールの前記リム部の少なくとも一部が非磁性材料で形成され、前記タイヤのトレッド部は、樹脂材料で形成されたカーカス及び樹脂材料で形成されたベルトを備える、請求項1に記載のタイヤ・ホイール組立体。
  3.  前記タイヤは、一対のビード部と、前記トレッド部と前記ビード部との間に延在する一対のサイドウォール部と、を備え、
     前記サイドウォール部には、磁性材料が含まれている、請求項1又は2に記載のタイヤ・ホイール組立体。
  4.  前記ホイールは、ディスク部を備え、
     前記ディスク部には、磁性材料が含まれている、請求項1から3のいずれか一項に記載のタイヤ・ホイール組立体。
  5.  前記受電装置は、電磁誘導方式によって供給される電力を受け付ける、請求項1から4のいずれか一項に記載のタイヤ・ホイール組立体。
  6.  前記受電装置は、前記受け付けた電力をインホイールモータに供給する、請求項1から5のいずれか一項に記載のタイヤ・ホイール組立体。
  7.  請求項1から6のいずれか一項に記載のタイヤ・ホイール組立体に用いられる、前記タイヤであって、トレッド部が非磁性材料で形成された、タイヤ。
  8.  無線によって供給される電力を受け付ける受電装置と、
     リム部の少なくとも一部が非磁性材料で形成されたホイールと、
     前記リム部に装着され、トレッド部が非磁性材料で形成されたタイヤと、
    を含み、
     前記ホイールは、前記リム部のタイヤ径方向内側に、前記受電装置を収容する、収容部を備え、
     前記受電装置は、前記収容部に収容された状態で、前記タイヤよりもタイヤ径方向外側から無線によって供給される電力を受け付ける、無線受電システム。
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