WO2021015258A1

WO2021015258A1 - タイヤ・ホイール組立体及びタイヤ

Info

Publication number: WO2021015258A1
Application number: PCT/JP2020/028512
Authority: WO
Inventors: 勲桑山
Original assignee: 株式会社ブリヂストン
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2021-01-28
Also published as: CN114126895A; EP4005818A1; JP2021020512A; US20220258623A1; EP4005818A4

Abstract

タイヤ・ホイール組立体は、ディスク部とリム部とを備えるホイールであって、前記リム部の外周面に取り付けられ、前記リム部よりも前記ホイールの径方向外側から無線によって供給される電力を受電する、受電装置を有する、ホイールと、前記ホイールの外周面を覆うように取り付けられ、一対のサイドウォール部を備えるタイヤであって、前記サイドウォール部のゲージは、１．５ｍｍ以上である、タイヤと、を備える。

Description

タイヤ・ホイール組立体及びタイヤ

　本発明は、タイヤ・ホイール組立体及びタイヤに関する。

　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、特許文献１に開示された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、受電効率が低下するおそれがあった。

　そこで、本発明は、無線給電における受電効率を向上可能な、タイヤ・ホイール組立体及びタイヤを提供することを目的とする。

　本発明のタイヤ・ホイール組立体は、ディスク部とリム部とを備えるホイールであって、前記リム部の外周面に取り付けられ、前記リム部よりも前記ホイールの径方向外側から無線によって供給される電力を受電する、受電装置を有する、ホイールと、前記ホイールの外周面を覆うように取り付けられ、一対のサイドウォール部を備えるタイヤであって、前記サイドウォール部のゲージは、１．５ｍｍ以上である、タイヤと、を備える。

　本発明のタイヤは、上述のタイヤ・ホイール組立体に用いられる前記タイヤであって、前記ホイールの外周面を覆うように取り付けられている。

　本発明によれば、無線給電における受電効率を向上可能な、タイヤ・ホイール組立体及びタイヤを提供することができる。

本発明に係るタイヤ・ホイール組立体を備える車両の給電方法の一例について説明する概念図である。図１のタイヤの詳細を示すタイヤ幅方向断面図である。本発明の第１実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体の概略構成を示す断面の模式図である。本発明の第２実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体の概略構成を示す断面の模式図である。図３のタイヤ・ホイール組立体の一変形例である。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して例示説明する。

　図１は、本発明に係るタイヤ・ホイール組立体を備える車両の給電方法について説明する概念図である。本明細書で説明する給電方法は、例えば電気自動車等の、電気をエネルギー源とし、電動機を動力源として走行する車両１００に適用することができる。以下、車両１００は、コンピュータにより車両の走行が制御される、自動運転により走行するとして説明する。

　図１には、説明を簡潔にするため、車両１００の給電に関連する機構のみが図示されている。本例では、車両１００には、いわゆる電磁誘導方式で電力が供給されるとして説明する。車両１００による電磁誘導方式での給電について、車両１００の構成とともに、図１を参照して説明する。

　車両１００は、タイヤ・ホイール組立体１１０を備えている。車両１００は、例えばタイヤ・ホイール組立体１１０を４つ備えるが、図１には２つのみが図示されている。

　車両１００は、路面２００上を走行する。路面２００の内部、つまり地中には、送電装置２１０が配置されている。車両１００が電磁誘導方式で電力の供給を受ける場合には、送電装置２１０は、送電コイル２１０ａにより構成される。送電装置２１０は、車両１００のタイヤ幅、つまり車両１００に取り付けられた左右のタイヤ・ホイール組立体１１０間の幅と略同じ幅で、路面２００内に配置されている。送電装置２１０には、系統電源２２０から出力された電力が、電力変換回路２３０を介して供給される。例えば、系統電源２２０から出力された電力は、電力変換回路２３０で、例えば電圧、電流又は周波数等が変換され、変換後の交流電力が送電装置２１０に供給される。送電装置２１０に交流電力が供給されることにより、送電コイル２１０ａに磁界が発生する。

　タイヤ・ホイール組立体１１０は、受電装置１１１を備えている。なお、図１において、受電装置１１１の位置は、説明しやすいように画かれており、正確な位置を示すものではない。車両１００が電磁誘導方式で電力の供給を受ける場合には、受電装置１１１は、受電コイル１１１ａにより構成される。タイヤ・ホイール組立体１１０が送電コイル２１０ａ上に位置するように、車両１００が走行することにより、タイヤ・ホイール組立体１１０に設けられた受電コイル１１１ａには、送電コイル２１０ａにより発生する磁界に応じた誘導起電力が発生する。このようにして、受電コイル１１１ａを介して、受電装置１１１は、電力の供給を受けることができる。

　すなわち、送電装置２１０が、磁界を発生させることによって、受電装置１１１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１１１がタイヤ・ホイール組立体１１０のタイヤ径方向内側に収容され、タイヤ・ホイール組立体１１０の接地面が、路面２００に設けられた送電装置２１０の上を通過するように車両１００が走行し、あるいは、タイヤ・ホイール組立体１１０の接地面が送電装置２１０の上に位置するように車両１００が停止することで、送電装置２１０から略垂直上向きに発生する磁界によって、受電装置１１１が電力を受電することができる。この際に、タイヤ・ホイール組立体１１０のトレッド部が路面と接触しているため、受電装置１１１と送電装置２１０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１１１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。

　タイヤ・ホイール組立体１１０は、内部に、タイヤを回転させるための駆動機構（以下、「内部機構」ともいう）として、電力変換回路１２０と、インホイールモータ（ＩＷＭ）１２１と、を備える。受電装置１１１で受電した電力は、各タイヤ・ホイール組立体１１０に対応して設けられている電力変換回路１２０に供給され、例えば直流電力に変換される。電力変換回路１２０で変換された電力は、各タイヤ・ホイール組立体１１０に対応して設けられているＩＷＭ１２１に供給される。ＩＷＭ１２１は、タイヤ・ホイール組立体１１０を回転させて車両１００を走行させるための電気モータである。タイヤ・ホイール組立体１１０は、内部に、電力変換回路１２０により変換された電力を充電するために用いられるキャパシタを、さらに備えていてもよい。

　電力変換回路１２０で変換された電力のうち、ＩＷＭ１２１で消費されなかった電力は、車両１００が備える車載バッテリ１３０に供給され、充電されてもよい。このとき、車載バッテリ１３０には、電力変換回路１３１を介して電力が供給され、充電されてよい。車載バッテリ１３０に充電された電力は、例えば、車両１００における多様な機器を動作させるために用いられる。

　図２には、図１のタイヤ１１を、タイヤ幅方向に沿って、タイヤ１１の回転軸を通る面で切断した、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１１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１１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。本実施形態において、タイヤ１１は、タイヤの赤道面ＣＬに対して対称な構成であるとして説明するが、これに限られず、タイヤ１１は、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１１の回転軸に近い側を「タイヤ径方向内側」又は「タイヤ内周側」と称し、タイヤ径方向に沿ってタイヤ１１の回転軸から遠い側を「タイヤ径方向外側」又は「タイヤ外周側」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１１は、一対のビード部２１と、それぞれビード部２１からタイヤ径方向外側に連続する一対のサイドウォール部２２と、一対のサイドウォール部２２どうしの間にあるトレッド部２３と、を有している。トレッド部２３は、一対の接地端どうしの間のタイヤ幅方向部分である。

　トレッド部２３は、例えば、非磁性材料のみで形成されている。これにより、仮にトレッド部２３が磁性材料（例えば、スチール）を含む場合に比べて、受電効率を向上できる。

　トレッド部２３は、受電の際に送電装置２１０と受電装置１１１との間に位置する（ひいては、電力（本実施形態において、具体的には、磁界）が主に通る位置にある）ため、トレッド部２３の材料をこのように適切化することは、受電効率向上への寄与が高い。

　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熱可塑性樹脂、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。

　タイヤ１１は、カーカス２４を有している。カーカス２４は、一対のビードコア２１Ａ間にトロイダル状に延在しており、タイヤの骨格を形成している。カーカス２４の端部側はビードコア２１Ａに係止されている。具体的には、カーカス２４は、ビードコア２１Ａ間に配置されたカーカス本体部２４Ａと、ビードコア２１Ａ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返し部２４Ｂと、を有している。カーカス折返し部２４Ｂの長さは、任意とすることができる。また、カーカス２４は、カーカス折返し部２４Ｂを有していない構造、或いはカーカス折返し部２４Ｂをビードコア２１Ａに巻きつけている構造とすることができる。

　カーカス２４は、１枚以上（図２の例では、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２４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もできる。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２４ｃと、カーカスコード２４ｃを被覆する被覆ゴム２４ｒと、を含んでいる。カーカスコード２４ｃは、モノフィラメント又は撚り線で形成することができる。

　カーカスコード２４ｃは、例えば非磁性材料で形成されている。これにより、仮にカーカスコードが磁性材料（例えば、スチール）で形成された場合に比べて、受電効率を向上できる。あるいは、カーカスコード２４ｃは、カーカス２４のうち、トレッド部２３を構成する部分を含む一部分のみが、非磁性材料で形成され、それ以外の部分が磁性材料で形成されていてもよい。

　カーカス２４は、主にトレッド部２３を構成する部分が、受電の際に送電装置２１０と受電装置１１１との間に位置するため、カーカス２４の材料をこのように適切化することは、受電効率向上への寄与が高い。

　カーカスコード２４ｃが、非磁性材料で形成される場合、カーカスコード２４ｃは、例えば、ポリエステル、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２４は、ラジアル構造でもよいし、あるいは、バイアス構造でもよい。なお、カーカス２４は、カーカスコード２４ｃを用いることなく、全体を上述した樹脂材料等によって、一体に形成してもよい。また、カーカス２４は、トレッド部２３を構成する部分を含む一部分のみが、非磁性材料で形成され、それ以外の部分が磁性材料を含んで形成されていてもよい。

　トレッド部２３におけるカーカス２４のタイヤ径方向外側には、トレッド部２３を補強するベルト２５が設けられている。ベルト２５のタイヤ径方向外周側には、トレッドゴムが設けられている。

　ベルト２５は、例えば、タイヤ径方向に積層された１枚以上（図２の例では、２枚）のベルト層２５ａ及び２５ｂ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２５ａ及び２５ｂは、１本又は複数本のベルトコード２５ｃと、ベルトコード２５ｃを被覆する被覆ゴム２５ｒと、を含んでいる。ベルトコード２５ｃは、モノフィラメント又は撚り線で形成することができる。

　ベルトコード２５ｃは、例えば、非磁性材料で形成されている。これにより、仮にベルトコード２５ｃが磁性材料（例えば、スチール）で形成された場合に比べて、受電効率を向上できる。あるいは、ベルトコード２５ｃは、ベルト２５のうち、トレッド部２３を構成する部分を含む一部分のみが、非磁性材料で形成され、それ以外の部分が磁性材料で形成されていてもよい。

　ベルト２５は、そのほとんど又は全部がトレッド部２３に位置しており、受電の際に送電装置２１０と受電装置１１１との間に位置するため、ベルト２５の材料をこのように適切化することは、受電効率向上への寄与が高い。

　ベルトコード２５ｃが、非磁性材料で形成される場合、ベルトコード２５ｃは、例えば、ポリエステル、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。

　なお、ベルト２５は、ベルトコード２５ｃを用いることなく、全体を上述した樹脂材料等によって、一体に形成してもよい。また、ベルト２５は、トレッド部２３を構成する部分を含む一部分のみが、非磁性材料で形成され、それ以外の部分が磁性材料を含んで形成されていてもよい。

　一対のビード部２１は、ビードコア２１Ａと、ビードフィラ２１Ｂ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２１Ａは、周囲をゴムにより被覆された複数のビードワイヤ２１ｃを備える。ビードワイヤ２１ｃは、モノフィラメント又は撚り線で形成することができる。ビードフィラ２１Ｂは、ゴム等で構成され、ビードコア２１Ａ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２１Ｂ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１１は、ビードフィラ２１Ｂを設けない構造とすることができる。ビード部２１は、タイヤ１１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。

　ビード部２１は、受電の際に送電装置２１０及び受電装置１１１よりもタイヤ幅方向外側に位置する傾向にあるため、トレッド部２３よりは、受電効率への影響が少ない部分である。

　従って、ビードワイヤ２１ｃは、非磁性材料又は磁性材料（例えば、スチール）のいずれで形成されても、良好な受電が可能である。

　ビードワイヤ２１ｃが、非磁性材料で形成される場合、ビードワイヤ２１ｃは、例えば、ポリエステル、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。

　サイドウォール部２２は、受電の際に送電装置２１０及び受電装置１１１よりもタイヤ幅方向外側に位置する傾向にあるため、トレッド部２３よりは、受電効率への影響が少ない部分である。

　従って、サイドウォール部２２は、非磁性材料（例えば、ゴム）のみで形成されていても、あるいは、磁性材料を含んで形成されていても、良好な受電が可能である。なお、サイドウォール部２２が磁性材料を含んで形成される場合、送電装置２１０から受電装置１１１に伝送される磁界が、サイドウォール部２２よりもタイヤ幅方向外側に存在し得る金属及び他の磁界の影響によって減衰するのを抑制でき、受電効率を向上できる。

　サイドウォール部２２に含まれ得る磁性材料は、例えば、フェライトが挙げられる。

　タイヤ１１は、インナーライナー２６を有している。インナーライナー２６は、タイヤ１１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２６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２６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２６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。

　次に、本発明に係るタイヤ・ホイール組立体１１０のいくつかの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
　図３は、本発明の第１実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体の概略構成を示す断面の模式図である。第１実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体１０は、タイヤ１１と、ホイール１２と、内部機構１４０としての電力変換回路１２０及びＩＷＭ１２１と、を備える。図３では、タイヤ１１とホイール１２との模式的な断面を示している。また、図３では、電力変換回路１２０とＩＷＭ１２１とを機能ブロックとして示している。

　ホイール１２は、概略円盤形状のディスク部１２ａと、ディスク部１２ａの中心軸Ｏを中心とした環状に形成されるリム部１２ｂとを有している。

　図３に示すように、ホイール１２には、リム部１２ｂにおいて、中心軸Ｏを中心とした径方向外側の面（以下、単に「外周面」ともいう）に、受電装置１３が取り付けられている。受電装置１３は、例えば受電コイル１３ａにより構成されている。受電コイル１３ａは、例えばリム部１２ｂの外周面に接着されることにより、リム部１２ｂに取り付けられている。受電コイル１３ａは、環状に形成されており、環の軸方向（環状面に垂直な方向）が、ホイール１２の径方向（図３の断面では上下方向）を向くように、リム部１２ｂに取り付けられている。ただし、図１から図５では、模式化されており、受電コイル１３ａの環状面の方向は、必ずしも正確に記載したものではない。なお、このことは、送電コイル２１０ａ、並びに、後述する中継コイル１４ａ及び内部受電コイル１２２についても同様である。

　受電コイル１３ａは、円環形状のリム部１２ｂの円周に沿って、１つ以上取り付けられていてよい。リム部１２ｂに取り付けられる受電コイル１３ａの数は、必要な受電量や車両の仕様等に応じて、適宜決定されてよい。受電装置１３は、リム部１２ｂよりもホイール１２の径方向外側から無線によって供給される電力を受電する。本明細書において、「無線によって供給される電力を受電する」とは、外部から無線によって電力そのものが伝送され、当該電力そのものを受電側が受電する場合のみならず、外部からの無線による作用により、受電側にはじめて電力（電流及び／又は電圧）が発生する場合も含む。従って、「無線によって供給される電力を受電する」には、電磁誘導方式によって供給される電力を受電すること、即ち、外部からの磁界の作用により、受電側にはじめて起電力が発生することを含む。本実施形態では、受電装置１３は、受電コイル１３ａにより、図１を参照して説明した受電コイル１１１ａと同様に、路面２００に設けられた送電コイル２１０ａの磁界に応じて誘導起電力が発生することによって、電力の供給を受けることができる。

　本実施形態において、受電装置１３が送電装置２１０から受電した電力は、中継装置１４を介して電力変換回路１２０に伝達されてよい。本実施形態では、中継装置１４は、中継コイル１４ａにより構成されている。図３に示す例において、中継コイル１４ａは、リム部１２ｂのタイヤ径方向内側の面（以下、単に「内周面」ともいう）に取り付けられている。中継コイル１４ａは、受電コイル１３ａに対して、１対１に対応させて取り付けられていてよい。つまり、リム部１２ｂには、同数の受電コイル１３ａと中継コイル１４ａとが取り付けられていてよい。

　受電コイル１３ａと中継コイル１４ａとは、金属配線１５に接続されている。受電コイル１３ａで発生した電力は、金属配線１５を介して中継コイル１４ａに伝達される。受電コイル１３ａで発生した電力が中継コイル１４ａに供給されることにより、中継コイル１４ａに磁界が発生する。

　本実施形態において、リム部１２ｂは、受電コイル１３ａに発生した電力を、リム部１２ｂのタイヤ径方向内側（つまり内周側）に伝送する金属配線１５を通すための貫通孔３０を有する。本実施形態において、リム部１２ｂは、金属製又は非金属製（例えば樹脂製）であってよい。すなわち、本実施形態では、受電コイル１３ａがリム部１２ｂの外周面に配置されているため、リム部１２ｂが金属製、特に磁性金属製であっても、送電コイル２１０ａに発生した磁界が妨げられることなく、受電コイル１３ａにより効率的に受電がおこなわれる。

　タイヤ・ホイール組立体１０は、図３に示すように、内部機構１４０として、さらに内部受電コイル１２２を備えている。内部受電コイル１２２には、中継コイル１４ａにより発生する磁界に応じた誘導起電力が発生する。このようにして、内部受電コイル１２２は、送電コイル２１０ａから供給される電力を、中継コイル１４ａを介して間接的に受電することができる。内部受電コイル１２２は、受電した電力を電力変換回路１２０に供給する。電力変換回路１２０では、受電した電力が直流電力に変換されて、タイヤ・ホイール組立体１０を備える車両で消費される。なお、図３に示すタイヤ・ホイール組立体１０は、中継装置１４及び金属配線１５を備えていなくてもよい。この場合、リム部１２ｂは、非磁性材料製、特に非金属製（例えば樹脂製）とすることが好ましい。この場合、受電コイル１３ａが受電した電力が、中継装置１４を介さずに、内部受電コイル１２２に伝達される。

　ホイール１２には、ホイール１２の外周面を覆うようにタイヤ１１が取り付けられている。タイヤ１１の詳細は、図２を参照して説明した通りである。タイヤ１１は、少なくともトレッド部が、磁性材料を含まず、非磁性材料により構成されている。タイヤ１１は、スチールを含まない、いわゆるスチールレスタイヤとして構成されていてよい。これにより、送電コイル２１０ａに発生した磁界がトレッド部により妨げられることがなく、受電コイル１３ａが送電コイル２１０ａから電力を効率的に受電することができる。

　このように、本実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体１０によれば、リム部１２ｂの外周面に取り付けられた受電装置１３により、リム部１２ｂよりもホイール１２の径方向外側に位置する送電装置２１０から、無線によって電力を受電できる。また、受電装置１３により受電した電力を、中継装置１４を介して、内部機構１４０に伝送することができる。このようにして、タイヤ・ホイール組立体１０は、路面２００から電力供給を受けることができる。この際に、タイヤ・ホイール組立体１１０のトレッド部が路面と接触しているため、受電装置１３と送電装置２１０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１３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。

　また、本実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体１０では、リム部１２ｂが金属製（例えばスチール製やアルミ製）であってよいため、ホイール１２として、従来から大量生産可能な金属製のホイールを使用することができる。そのため、本実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体１０で使用されるホイール１２のコストの上昇を抑えることができる。

（第２実施形態）
　図４は、本発明の第２実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体の概略構成を示す断面の模式図である。第２実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体２０は、第１実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体１０と同様に、タイヤ１１と、ホイール１２と、内部機構１４０としての電力変換回路１２０及びＩＷＭ１２１と、を備える。図４では、タイヤ１１とホイール１２との模式的な断面を示している。また、図４では、電力変換回路１２０とＩＷＭ１２１とを機能ブロックとして示している。

　第２実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体２０は、中継装置１４として、中継コイル１４ａ及び内部受電コイル１２２に代えて、スリップリングを用いるという点で、第１実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体１０と異なる。第２実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体２０について、第１実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体１０と共通する内容については適宜説明を省略しながら、説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と共通する構成部材については、同一の符号を付す。

　本実施形態においても、第１実施形態と同様に、ホイール１２には、リム部１２ｂにおいて、中心軸Ｏを中心とした外周面に、受電装置１３が取り付けられている。

　本実施形態において、第１実施形態と異なり、受電コイル１３ａが送電コイル２１０ａから受電した電力は、スリップリングを用いて、内部機構１４０に伝達される。スリップリングは、従来公知の金属製のリングとブラシとを備えるスリップリングが使用されてよい。スリップリングを構成する、中継装置１４としてのリング１６は、図４に示すように、ホイール１２に固定される。例えば、リング１６は、ディスク部１２ａにおいて、内部機構１４０が設けられている側に固定される。リング１６は、ディスク部１２ａの中心軸Ｏと同軸となるように配置されていてよい。一方、スリップリングを構成するブラシ１７は、内部機構１４０に固定されている。ブラシ１７は、電力変換回路１２０に電気的に接続されている。ブラシ１７は、タイヤ１１が回転する際に、リング１６とこすれる位置に配置されている。

　受電コイル１３ａとリング１６とは、金属配線１５に接続されている。これにより、受電コイル１３ａで発生した電力は、金属配線１５を介してリング１６に伝達され、リング１６からさらにブラシ１７を介して、電力変換回路１２０に供給される。なお、金属配線１５は、第１実施形態と同様に、リム部１２ｂに設けられた貫通孔３０を通って、受電装置１３とリング１６とを接続している。

　このように、本実施形態では、第１実施形態と異なり、リング１６とブラシ１７とを備えるスリップリングを用いることによって、受電コイル１３ａで受電した電力が内部機構１４０に伝達される。本実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体２０によっても、リム部１２ｂの外周面に取り付けられた受電装置１３により、送電コイル２１０ａから電力を受電できる。また、受電装置１３により受電した電力を、スリップリングを介して、内部機構１４０に伝送することができる。これにより、タイヤ・ホイール組立体２０も、路面２００から電力供給を受けることができる。このとき、第１実施形態と同様の原理で、受電装置１３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。

　本実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体２０においても、リム部１２ｂが金属製（例えばスチール製又はアルミ製）であってよいため、ホイール１２として、従来から大量生産可能な金属製のホイールを使用することができ、コストの上昇を抑えることができる。

　上記実施形態において、リム部１２ｂが非磁性材料（例えば樹脂）により構成される場合、非磁性材料製のリム部１２ｂの内部に、受電コイル１３ａで受電した電力を内周側の中継コイル１４ａ又はリング１６に電気的に接続する配線を構成することができる。この場合、ホイール１２を軽量化し得る。例えば、磁性金属製のホイールと比較し、樹脂製のホイールは、軽量化され得る。

　また、上記実施形態では、受電装置１３がリム部１２ｂに固定されると説明した。しかしながら、受電装置１３は、必ずしもリム部１２ｂに固定されていなくてもよい。例えば、受電装置１３は、タイヤ１１の内部でホイール１２に取り付けられた中子に取り付けられていてよい。

　図５は、図３のタイヤ・ホイール組立体１０の一変形例である。図５は、受電装置１３が中子１８に取り付けられている場合の例を示す図である。中子１８は、環状の部材であり、リム部１２ｂの外周面に沿って取り付けられる。中子１８は、例えば金属製又は非金属製（例えば樹脂製）であってよい。本変形例においては、中子１８の外周面に受電装置１３が取り付けられている。他の構造については、図３と同様である。

　このように、本実施形態のように、中子１８に受電装置１３が取り付けられている場合であっても、受電装置１３により路面２００に配置された送電装置２１０から送電される電力を受電できる。また、本実施形態のように、中子１８を用いる場合、中子１８を用いない場合と比較して、送電装置２１０との距離が近づくため、より電力を受電しやすい。

　なお、図５は、図３のタイヤ・ホイール組立体１０の一変形例を示すものであるが、同様の構成が、図４のタイヤ・ホイール組立体２０に対しても適用可能である。つまり、中子１８の外周面に受電装置１３を取り付けるという構成は、スリップリングにより電力を内部機構１４０に伝達するタイヤ・ホイール組立体に対しても適用可能である。

　また、上記実施形態では、電磁誘導方式により、車両１００に無線で電力が伝送される場合の例について説明したが、電力の伝送方式は、電磁誘導方式に限られない。例えば、電界結合方式により、無線で電力を伝送してもよい。この場合、例えば、路面２００に、送電装置としての送電側の電極を埋め込み、ホイール組立体のリム部１２ｂ、又はホイール組立体のリム部１２ｂに取り付けられた中子１８に、受電装置としての受電側の電極を取り付ける。送電側の電極と受電側の電極とが対面したときキャパシタが形成されるため、送電側の電極に電力を供給すると、受電側電極にも電力が発生し、これによって電力を伝送することができる。なお、この場合、タイヤ１１の少なくともトレッド部が、金属材料を含まない非金属製であることが好ましい。

　本開示を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や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、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

　本発明においては、タイヤは、タイヤの断面幅ＳＷが１６５（ｍｍ）未満である場合は、タイヤの断面幅ＳＷと外径ＯＤとの比ＳＷ／ＯＤは、０．２６以下であり、タイヤの断面幅ＳＷが１６５（ｍｍ）以上である場合には、タイヤの断面幅ＳＷ（ｍｍ）及び外径ＯＤ（ｍｍ）は、
　　ＯＤ（ｍｍ）≧２．１３５×ＳＷ（ｍｍ）＋２８２．３（ｍｍ）
　　（以下、関係式（１）と称する）
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、タイヤの外径ＯＤに対してタイヤの断面幅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、タイヤの断面幅ＳＷに対してタイヤ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、タイヤは、タイヤの断面幅ＳＷ（ｍｍ）及び外径ＯＤ（ｍｍ）が、
　　ＯＤ（ｍｍ）≧－０．０１８７×ＳＷ（ｍｍ）²＋９．１５×ＳＷ（ｍｍ）－３８０（ｍｍ）
　　（以下、関係式（２）と称する）
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、タイヤの外径ＯＤに対してタイヤの断面幅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、タイヤの断面幅ＳＷに対してタイヤ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１１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１１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１１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１１は、ビードフィラ２１Ｂのタイヤ幅方向断面積が、ビードコア２１Ａのタイヤ幅方向断面積の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、上記タイヤ幅方向断面積に代えて、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用いることができる。

　ビードフィラ２１Ｂ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、ビードフィラを軽量化して、タイヤを軽量化することもでき、従って、タイヤ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２１Ｂ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２１Ｂのタイヤ幅方向断面積を、ビードコア２１Ａ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２１Ｂのタイヤ幅方向断面積を、ビードコア２１Ａのタイヤ幅方向断面積の１倍未満とすると、ビード部２１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１１は、ビードフィラ２１Ｂ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）とし、ビードコア２１Ａのタイヤ幅方向の最大幅をＢＤＷ（図２）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２１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１１は、ビードフィラ２１Ｂのタイヤ径方向の高さをＢＦＨ（図２）とし、タイヤのセクションハイト（タイヤ断面高さ）をＳＨ（図２）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の径方向高さを小さくして、タイヤ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２１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、タイヤセクションハイトＳＨとは、タイヤをリムに組み込み、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２１Ｂのタイヤ径方向の高さＢＦＨ（図２）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１１は、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部２２のゲージＴｓ（図２）と、ビードコア２１Ａのタイヤ径方向中心位置におけるビード幅Ｔｂ（ビード部２１のタイヤ幅方向の幅、図２）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。

　ゲージＴｓ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である。

　また、ビードコアがカーカス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Ｔｂとすればよい。

　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２２のゲージが大きくなり、サイドウォール部２２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１１は、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部２２のゲージＴｓ（図２）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１１は、ビードコア２１Ａ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）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、リムフランジ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。

　上述の各例において、タイヤ１１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１１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１１は、ベルトコード２５ｃ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１１は、インナーライナー２６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１１は、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部２２のゲージＴｓ（図２）と、カーカスコード２４ｃの径Ｔｃ（図２）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２２のゲージＴｓ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１１は、タイヤ最大幅部における、カーカスコード２４ｃ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）とするとき、距離Ｔａとカーカスコード２４ｃの径Ｔｃ（図２）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２２のゲージＴｓを小さくして、サイドウォール部２２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）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２４ｃ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、カーカス折返し部２４Ｂ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、カーカス折返し部２４Ｂをなす部分のカーカスコード２４ｃ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１１は、カーカスコード２４ｃの径Ｔｃ（図２）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、カーカスコード径Ｔｃに対するサイドウォール部２２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、カーカスコード径Ｔｃに対するサイドウォール部２２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。

　１０，２０，１１０：タイヤ・ホイール組立体、　１１：タイヤ、　１２：ホイール、　１２ａ：ディスク部、　１２ｂ：リム部、　１３，１１１：受電装置、　１３ａ，１１１ａ：受電コイル（受電装置）、　１４：中継装置、　１４ａ：中継コイル（中継装置）、　１５：金属配線、　１６：リング（中継装置）、　１７：ブラシ、　１８：中子、　２１：ビード部、　２１Ａ：ビードコア、　２１Ｂ：ビードフィラ、　２１ｃ：ビードワイヤ、　２２：サイドウォール部、　２３：トレッド部、　２４：カーカス、　２４Ａ：カーカス本体部、　２４Ｂ：カーカス折返し部、２４ｃ：カーカスコード、　２４ｒ，２５ｒ：被覆ゴム、　２５：ベルト、　２５ａ：ベルト層、　２５ｃ：ベルトコード、　２６：インナーライナー、　３０：貫通孔、　１００：車両、　１２０，１３１，２３０：電力変換回路、　１２１：インホイールモータ（ＩＷＭ）、　１２２：内部受電コイル、　１３０：車載バッテリ、　１４０：内部機構、　２００：路面、　２１０：送電装置、　２１０ａ：送電コイル（送電装置）、　２２０：系統電源、　Ｏ：中心軸

Claims

　ディスク部とリム部とを備えるホイールであって、
　　前記リム部の外周面に取り付けられ、前記リム部よりも前記ホイールの径方向外側から無線によって供給される電力を受電する、受電装置を有する、ホイールと、
　前記ホイールの外周面を覆うように取り付けられ、一対のサイドウォール部を備えるタイヤであって、
　　前記サイドウォール部のゲージは、１．５ｍｍ以上である、タイヤと、
を備える、タイヤ・ホイール組立体。
　前記リム部は、前記受電装置が受電した電力を内周側に伝送する配線を通す貫通孔を有する、
請求項１に記載のタイヤ・ホイール組立体。
　前記リム部は、非磁性材料により構成され、前記受電装置が受電した電力を内周側に伝送する配線を有する、
請求項１に記載のタイヤ・ホイール組立体。
　前記リム部の内周面側に、前記配線に電気的に接続された中継装置を有する、
請求項２又は請求項３に記載のタイヤ・ホイール組立体。
　前記中継装置は、前記リム部の内周面に取り付けられた中継コイルにより構成される、
請求項４に記載のタイヤ・ホイール組立体。
　前記中継装置は、前記ディスク部の中心軸と同軸となるように配置された、導電性のリングにより構成される、
請求項４に記載のタイヤ・ホイール組立体。
　ディスク部とリム部とを備えるホイールであって、
　　前記リム部の外周面に取り付けられた中子と、
　　前記中子の外周面に取り付けられ、前記中子よりも前記ホイールの径方向外側から無線によって供給される電力を受電する、受電装置と、
を有する、ホイールと、
　前記ホイールの外周面を覆うように取り付けられ、一対のサイドウォール部を備えるタイヤであって、
　　前記サイドウォール部のゲージは、１．５ｍｍ以上である、タイヤと、
を備える、タイヤ・ホイール組立体。
　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電する、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のタイヤ・ホイール組立体。
　前記タイヤのトレッド部が非磁性材料で形成されている、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のタイヤ・ホイール組立体。
　請求項１から請求項９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、
　前記ホイールの外周面を覆うように取り付けられた、タイヤ。