无线受电系统、轮胎/轮组件和轮胎的制作方法

1.本公开涉及无线受电系统、轮胎/轮组件和轮胎。
2.本技术要求2019年7月25日提交的日本专利申请no.2019-137240的优先权，其全部内容通过引用合并于此。


背景技术：

3.已经提出了用于安装在车身下侧的受电装置的技术以从设置在道路、停车场等中的输电装置无线地接收电力。例如，参见专利文献1。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2018-068077号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的问题
8.本发明人新发现了能够通过具有轮胎的移动体中的轮胎良好地受电的技术，从而导致了本公开。
9.本公开提供了能够通过轮胎良好地接收电力的无线受电系统、轮胎/轮组件和轮胎。
10.用于解决问题的方案
11.根据本公开的第一无线受电系统包括：
12.输电装置；
13.受电装置；
14.轮，其包括轮辋；和
15.轮胎，其安装在所述轮辋上，其中
16.所述轮胎包括胎圈芯和胎圈填料，
17.所述胎圈填料的轮胎宽度方向上的截面积s1是所述胎圈芯的轮胎宽度方向上的截面积s2的1倍以上且8倍以下，
18.所述输电装置被构造为无线传输频率为1000khz以下的电力，
19.所述受电装置被布置在所述轮胎的胎面部的轮胎径向内侧，
20.所述受电装置被构造为在使得所述输电装置位于所述轮胎的轮胎径向外侧的状态下从所述输电装置无线地接收电力，并且
21.所述轮胎的胎面部由非磁性材料形成。
22.根据本公开的第一轮胎/轮组件是用在前述第一无线受电系统中的轮胎/轮组件并且包括：
23.前述轮；和
24.前述轮胎。
25.根据本公开的第一轮胎是用在前述第一无线受电系统中的轮胎，其中所述胎面部由非磁性材料形成。
26.根据本公开的第二无线受电系统包括：
27.输电装置；
28.受电装置；
29.轮，其包括轮辋；和
30.轮胎，其安装在所述轮辋上，其中
31.所述轮胎包括胎圈芯和胎圈填料，
32.所述胎圈填料的轮胎宽度方向上的截面积s1是所述胎圈芯的轮胎宽度方向上的截面积s2的1倍以上且8倍以下，
33.所述输电装置被构造为无线传输频率高于1000khz的电力，
34.所述受电装置被布置在所述轮胎的胎面部的轮胎径向内侧，
35.所述受电装置被构造为在使得所述输电装置位于所述轮胎的轮胎径向外侧的状态下从所述输电装置无线地接收电力，并且
36.所述轮胎的胎面部由非磁性材料形成或部分地由磁性材料形成。
37.根据本公开的第二轮胎/轮组件是用在前述第二无线受电系统中的轮胎/轮组件并且包括：
38.前述轮；和
39.前述轮胎。
40.根据本公开的第二轮胎是用在前述第二无线受电系统中的轮胎，其中所述胎面部由非磁性材料形成或部分地由磁性材料形成。
41.发明的效果
42.根据本公开，可以提供通过轮胎能够良好地接收电力的无线受电系统、轮胎/轮组件和轮胎。
附图说明
43.在附图中：
44.图1是使用轮胎宽度方向的截面示意性地图示根据本公开的实施方式的无线受电系统的图；
45.图2是轮胎宽度方向的截面图，其图示了图1的轮胎；
46.图3是轮胎宽度方向的截面图，其图示了图1的轮；和
47.图4是使用轮胎宽度方向的截面示意性地图示根据本公开的实施方式的无线受电系统的变形例的图。
具体实施方式
48.本公开的无线受电系统、轮胎/轮组件和轮胎适用于任何具有轮胎的移动体，例如车辆、摩托车、轮椅和手推车等。车辆的示例包括乘用车、卡车、公共汽车、农用车辆(诸如拖拉机)以及工程或建筑车辆(诸如自卸卡车)，其中乘用车特别适用。
49.将参考附图使用示例说明本公开的无线受电系统、轮胎/轮组件和轮胎的实施方
式。
50.除非另有说明，否则前述“本公开的第一无线受电系统”和前述“本公开的第二无线受电系统”统称为“本公开的无线受电系统”等，前述“本公开的第一轮胎/轮组件”和前述“本公开的第二轮胎/轮组件”统称为“本公开的轮胎/轮组件”等，并且“本公开的第一轮胎”和“本公开的第二轮胎”统称为“本公开的轮胎”等。
51.所有附图中共同的构件和部件标以相同的附图标记。
52.[无线受电系统的整体构造]
[0053]
首先，参照图1说明根据本公开的实施方式的无线受电系统1的整体构造。图1是使用轮胎宽度方向的截面示意性地图示根据本公开的实施方式的无线受电系统1的图。
[0054]
本实施方式的无线受电系统1包括输电装置40、受电装置30和根据本公开的实施方式的轮胎/轮组件3。轮胎/轮组件3用于附接到车辆2，并且包括具有轮辋21的轮20和安装在轮辋21上的根据本公开的实施方式的轮胎10。车辆2例如是乘用车、卡车、公共汽车、农用车辆(诸如拖拉机)、工程或建筑车辆(诸如自卸卡车)等。车辆2包括驱动轴2b和轮毂2a。
[0055]
无线受电系统1可以包括输电装置40、受电装置30和轮胎/轮组件3中的一个或多个。可以为一个轮胎/轮组件3设置一个或多个受电装置30。
[0056]
输电装置40被构造为无线地传输电力。
[0057]
受电装置30设置在轮胎/轮组件3的内部，更具体地，受电装置30在与轮胎10对应的轮胎宽度方向区域中布置在轮胎10的胎面部13的轮胎径向内侧。受电装置30如下地被构造：至少在输电装置40在对应于轮胎10的轮胎宽度方向区域中位于轮胎10的轮胎径向外侧的状态下，从输电装置40无线地接收电力。
[0058]
输电装置40由输电线圈(初级线圈)(输电线圈40)构成。电源(未示出)连接到输电装置40。输电装置40安装在道路等的路面上或被埋设成位于路面附近。输电线圈40被构造成基于从电源(未示出)供应的ac电流产生交流(ac)磁场。在本实施方式中，输电装置40通过产生ac磁场的输电线圈40无线地传输电力。
[0059]
输电线圈40整体上被构造为环状并且配置为使得环的轴线方向与路面基本上垂直以在路面上方产生ac磁场。然而，在图1中为了清楚起见，以与实际取向不同的取向(指向方向)图示了输电线圈40。
[0060]
输电线圈40例如卷绕在诸如铁氧体芯的芯上并且整体上被构造为环状，但是该示例不限于此。输电线圈40可以是任何能够产生ac磁场的线圈，诸如线圈弹簧、空心线圈等。
[0061]
在本实施方式中，受电装置30包括受电线圈(次级线圈)(在下文中，受电装置30也被称为“受电线圈30”)。受电线圈30整体上被构造为环状。受电线圈30被配置为使得环的轴线方向基本上垂直于路面，以便在轮胎/轮组件3位于输电装置40的上方(并且因此输电装置40位于轮胎10的轮胎径向外侧)的状态下与输电线圈40相对。例如使受电线圈30的环的轴线方向基本上平行于轮胎径向。然而，在图1中为了清楚起见，以与实际取向不同的取向(指向方向)图示了受电线圈30。
[0062]
受电线圈30例如缠绕在诸如铁氧体芯的芯上并且整体被构造为环状，但是该示例不限于此。受电线圈30可以是任何能够基于ac磁场产生电动势的线圈，诸如线圈弹簧、空心线圈等。
[0063]
由于输电装置40和受电装置30如上述地构造，所以当轮胎10在输电装置40上行驶
或停止使得轮胎10位于输电装置40上(并且因此输电装置40位于轮胎10的轮胎径向外侧)时，输电装置40可以通过电磁感应向受电装置30供电。即，由于输电装置40产生基本上垂直向上的ac磁场，所以通过电磁感应在受电装置30中产生电动势，并且电流开始流动(即，受电线圈30接收电力)。这使得能够通过轮胎10良好地受电。
[0064]
在本说明书中，声明输电装置40“无线地输电”不仅指实际传输电流的情况，而且指输电装置40的整体作用使得受电装置30可以受电，在本实施方式中，这是指输电装置40产生ac磁场。同样地，声明受电装置30“无线地受电”不仅指受电装置30实际接收电流的情况，而且指受电装置30通过输电装置40的作用受电的整体情况，在本实施方式中，这是指在受电装置30中产生电动势并且电流在受电装置30中流动。
[0065]
受电装置30受电时，由于轮胎10的胎面部13与路面接触，因此可以降低受电装置30与输电装置40之间出现障碍物的风险，从而可以提高受电装置30在无线供电期间的受电效率。
[0066]
在图1的示例中，虽然受电装置30被附接到车辆2的轮毂2a，但是本示例不限于此。在轮胎/轮组件3的内部，受电装置30可以被附接到在与轮胎10对应的轮胎宽度方向区域内并且在轮胎10的胎面部13的轮胎径向内侧的任意位置。例如，受电装置30可以被附接到车辆2的驱动轴2b，被附接到轮辋21并且布置在轮辋21的内周或外周，或者被附接到轮胎10的内表面。从受电效率的观点来看，受电装置30优选地至少布置在与胎面部13对应的轮胎宽度方向区域内，如图1的示例中那样。
[0067]
在图1的示例中，对于一个轮胎/轮组件3仅设置一个受电装置30，但是可以为一个轮胎/轮组件3设置一个或多个受电装置30。
[0068]
然而，在受电装置30被附接到不随着轮胎10的旋转而旋转的位置的情况下(例如，如图1的示例中那样被附接到轮毂2a时)，在面向路面的位置处仅设置一个受电装置30就足够了。在受电装置30被附接到随着轮胎10的旋转而旋转的位置的情况下(例如，被附接到驱动轴2b、轮辋21或轮胎10时)，优选地沿着轮胎周向配置多个受电装置30。
[0069]
如图1所示，无线受电系统1还可以包括在轮胎/轮组件3内部(优选在轮20内部)的电力转换电路32、蓄电部33和控制器34。
[0070]
电力转换电路32将受电线圈30中产生的ac电力转换为直流(dc)电力，并经由导线等将dc电力供应到蓄电部33或车辆2中的其它车载装置。
[0071]
蓄电部33储存由受电线圈30产生的电力。蓄电部33例如是电容器，但本示例不限于此。蓄电部33可以是任何蓄电装置，诸如蓄电池。在蓄电部33是电容器的情况下，充电和放电比蓄电池快。因此，作为电容器的蓄电部33在需要高度的即时性时是有利的，诸如在车辆2驶过设置在路上的输电装置40的同时存储受电线圈30中产生的电力时。
[0072]
控制器34可以包括一个或多个处理器，所述处理器进行用于控制受电装置30的功能的处理。控制器34可以是通用处理器，诸如执行指定控制过程的程序的中央处理单元(cpu)，或指定用于处理每个功能的专用处理器。控制器34可以包括用于控制受电装置30的任何装置，诸如用于存储程序等的存储装置以及用于与外部电子装置进行有线或无线通信的通信装置。
[0073]
[轮胎构造]
[0074]
接下来，参照图2更详细地说明如在根据本公开的实施方式的上述无线受电系统1
中使用的根据本公开的实施方式的轮胎10的构造。
[0075]
本发明人新发现，通过根据从输电装置40传输的电力的频率(以及因此从电源供应到输电装置40的ac电流的频率、从输电装置40传输的ac磁场的频率以及受电装置30接收到的电力的频率)来优化轮胎10的构造，可以提高受电效率。
[0076]
更具体地，本发明人新发现，在输电装置40被构造为以1000khz以下(优选地500khz以下)的频率无线地传输电力的情况下，与轮胎10不包含磁性材料的情况相比，在轮胎10的主要位于输电装置40和受电装置30之间的部分中包括磁性材料(诸如钢)显著地增大了受电期间的电力损失。本发明人还新发现，在输电装置40被构造为以1000khz以下(优选地500khz以下)的频率无线地传输电力的情况下，尽可能避免在轮胎10的主要位于输电装置40和受电装置30之间的部分中包括磁性材料(诸如钢)的构造可以抑制受电期间的电力损失并且提高受电效率。
[0077]
此外，本发明人新发现，在输电装置40被构造为以高于1000khz(优选地高于2000khz)的频率无线地传输电力的情况下，轮胎10在主要位于输电装置40和受电装置30之间的部分中包括磁性材料(诸如钢)的构造以与不包括磁性材料时几乎等同的方式在受电期间没有电力损失。本发明人还新发现，在输电装置40被构造为以高于1000khz(优选地高于2000khz)的频率无线地传输电力的情况下，无论轮胎10在主要位于输电装置40和受电装置30之间的部分中是否包括磁性材料，都可以抑制受电期间的电力损失，并且可以实现良好的受电。
[0078]
以下说明的轮胎10的构造基于这些发现。
[0079]
为了方便起见，在以下说明中，输电装置40被构造为以1000khz以下(优选地，500khz以下)的频率无线地传输电力的情况被称为“低频情况”，并且输电装置40被构造为以高于1000khz(优选地高于2000khz)的频率无线地传输电力的情况被称为“高频情况”。
[0080]
除非另有说明，以下假设在轮胎10被安装在作为适用轮辋的轮辋21上并且填充至规定的内压、没有被施加负载的基准状态下测量元件的位置关系等。当轮胎10被安装在作为适用轮辋的轮辋21上并填充至规定的内压、被施加最大负载时，与路面接触的接地面在轮胎宽度方向上的宽度被称为为轮胎的接地宽度，并且接地面的轮胎宽度方向的边缘被称为接地边缘。
[0081]
在本说明书中，“适用轮辋”是指在制造和使用充气轮胎的地区中有效的工业标准(例如，日本的jatma(日本汽车轮胎制造商协会)出版的jatma年鉴、欧洲的etrto(欧洲轮胎和轮辋技术组织)的标准手册、美国的tra(轮胎和轮辋协会)的年鉴等)中记载或者未来将记载的适用尺寸的标准轮辋(诸如欧洲的etrto的标准手册中的测量轮辋或美国的tra年鉴中的设计轮辋)。在上述工业标准中未记载的尺寸的情况下，“轮辋”是指宽度对应于充气轮胎的胎圈宽度的轮辋。“适用轮辋”包括当前尺寸以及未来将在前述工业标准中记载的尺寸。“未来将记载的尺寸”的示例包括在2013版的etrto标准手册中的“未来的发展”下记载的尺寸。
[0082]
在本说明书中，“规定内压”是指与针对诸如上述jatma年鉴的工业标准中的适用尺寸/帘布层等级的单个车轮的最大负载能力相对应的气压(最大气压)。在上述工业标准中未记载的尺寸的情况下，“规定内压”是指与针对安装了轮胎的各车辆规定的最大负载能力相对应的气压(最大气压)。在本说明书中，“最大负载”是指与前述工业标准中记载的适
用尺寸的轮胎的最大负载能力相对应的负载。在前述工业标准中未记载的尺寸的情况下，“最大负载”是指与为安装轮胎的每辆车规定的最大负载能力相对应的负载。
[0083]
图2是沿着轮胎宽度方向截取的本实施方式的轮胎10的轮胎宽度方向的截面图。在本说明书中，轮胎宽度方向是指与轮胎10的旋转轴线平行的方向。在图2中，轮胎宽度方向由箭头w表示。轮胎径向是指与轮胎10的旋转轴线垂直的方向。在图2中，轮胎径向由箭头r表示。在本实施方式中，轮胎10被说明为相对于轮胎赤道面cl具有对称构造，但该示例不限于此。轮胎10相对于轮胎赤道面cl可以具有非对称构造。
[0084]
在本说明书中，沿着轮胎径向靠近轮胎10的旋转轴线的一侧称为“轮胎径向内侧”或“轮胎内周侧”，沿着轮胎径向远离轮胎10的旋转轴线的一侧称为“轮胎径向外侧”或“轮胎外周侧”。沿着轮胎宽度方向靠近轮胎赤道面cl的一侧称为“轮胎宽度方向内侧”，沿着轮胎宽度方向远离轮胎赤道面cl的一侧称为“轮胎宽度方向外侧”。
[0085]
如图2所示，轮胎10包括一对胎圈部11、一对胎侧部12和胎面部13，每个胎侧部12均从胎圈部11沿轮胎径向向外侧连续，胎面部13在该对胎侧部12之间。胎面部13是在一对接地端之间的轮胎宽度方向部分。
[0086]
在低频情况下，胎面部13优选地仅由非磁性材料形成。与胎面部13包括磁性材料(诸如钢)的情况相比，这可以提高受电效率。
[0087]
另一方面，在高频情况下，无论形成胎面部13的材料如何，都可以实现良好的受电。具体地，胎面部13优选地仅由非磁性材料形成，或者仅部分地由磁性材料形成(其余部分由非磁性材料形成)。
[0088]
由于在受电期间胎面部13位于输电装置40和受电装置30之间(因此，位于电力(具体地，本实施方式中的磁场)主要经过的位置)，所以胎面部13的材料的这种优化极大地有助于提高受电效率。
[0089]
非磁性材料包括具有低磁导率的顺磁性和反磁性材料。树脂材料可以用作非磁性材料，其示例包括诸如聚酯和尼龙的热塑性树脂、诸如乙烯基酯树脂和不饱和聚酯树脂的热固性树脂以及其它合成树脂。树脂材料还可以包括玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、陶瓷纤维等作为增强纤维。非磁性材料不限于树脂，并且可以使用任何非金属材料，包括橡胶、玻璃、碳、石墨、芳族、聚乙烯和陶瓷。此外，金属材料可以用作非磁性材料，包括诸如铝等的顺磁性材料或诸如铜等的反磁性材料。
[0090]
磁性材料是表现出铁磁性的材料(铁磁材料)，例如钢。
[0091]
轮胎10包括胎体14。胎体14在一对胎圈芯11a之间以环形形状延伸并且形成轮胎的骨架。胎体14的端侧与胎圈芯11a接合。具体地，胎体14具有胎体本体部14a和胎体折返部14b，胎体本体部14a布置在胎圈芯11a之间，胎体折返部14b围绕胎圈芯11a从轮胎宽度方向内侧朝向轮胎宽度方向外侧折返。胎体折返部14b的长度可以自由设定。胎体14可以具有没有胎体折返部14b的结构或者胎体折返部14b围绕胎圈芯11a卷绕的结构。
[0092]
胎体14可以由一个或多个胎体层(图2的示例中为一个胎体层)构成。例如，胎体14可以由在轮胎赤道面cl处沿轮胎径向堆叠的两个胎体层构成。如图2中的局部放大图所示，每个胎体层均包括一个或多个胎体帘线14c和涂覆胎体帘线14c的涂覆橡胶14r。胎体帘线14c可以由单丝或绞合线形成。
[0093]
在低频情况下，胎体帘线14c优选地仅由非磁性材料形成。与胎体帘线由磁性材料
(诸如钢)形成的情况相比，这可以提高受电效率。可替代地，胎体帘线14c可以仅在胎体14的包括形成胎面部13的部分的一部分中由非磁性材料形成，而其余部分可以由磁性材料形成。
[0094]
另一方面，在高频情况下，无论胎体帘线14c由非磁性材料形成还是由磁性材料形成，都可以实现良好的受电。
[0095]
由于在受电期间胎体14的主要形成胎面部13的部分位于输电装置40和受电装置30之间，所以胎体14的材料的这种优化极大地有助于提高受电效率。
[0096]
在胎体帘线14c由非磁性材料形成的情况下，胎体帘线14c可以由任何树脂材料(诸如聚酯、尼龙、人造丝和芳纶)以及任何其它非磁性材料构成。
[0097]
胎体14可以具有径向结构或斜交结构。胎体14可以完全由上述树脂材料等一体地形成，而不使用胎体帘线14c。此外，可以由非磁性材料形成胎体14的仅一部分(该仅一部分包括构成胎面部13的部分)，而其它部分被形成为包括磁性材料。
[0098]
加强胎面部13的带束15设置在胎面部13中的胎体14的轮胎径向外侧。胎面橡胶沿轮胎径向设置在带束15的外周。
[0099]
带束15例如可以通过在沿轮胎径向上堆叠的一个或多个(在图2的示例中为两个)带束层15a、15b而形成。如图2中的局部放大图所示，带束层15a、15b中的每一者均包括一个或多个带束帘线15c和涂覆带束帘线15c的涂覆橡胶15r。带束帘线15c可以由单丝或绞合线形成。
[0100]
在低频情况下，带束帘线15c优选地仅由非磁性材料形成。与带束帘线15c由磁性材料(诸如钢)形成的情况相比，这可以提高受电效率。可替代地，带束帘线15c可以仅在带束15的包括构成胎面部13的部分的一部分中由非磁性材料形成，而其余部分可以由磁性材料形成。
[0101]
另一方面，在高频情况下，无论带束帘线15c由非磁性材料形成还是由磁性材料形成，都可以实现良好的受电。
[0102]
由于大部分或全部带束15位于胎面部13中(胎面部13在受电期间位于输电装置40和受电装置30之间)，所以带束15的材料的这种优化极大地有助于提高受电效率。
[0103]
在带束帘线15c由非磁性材料形成的情况下，带束帘线15c可以由任何树脂材料(诸如聚酯、尼龙、人造丝和芳纶)以及任何其它非磁性材料构成。
[0104]
带束15可以整体地由上述树脂材料等一体形成，而不使用带束帘线15c。此外，可以由非磁性材料形成带束15的仅一部分(该一部分包括构成胎面部13的部分)，而其它部分形成为包括磁性材料。
[0105]
两个胎圈部11均包括胎圈芯11a和胎圈填料11b。如图2中的局部放大图所示，胎圈芯11a设置有多个被橡胶涂层包围的胎圈丝11c。胎圈丝11c可以由单丝或绞合线形成。胎圈填料11b由橡胶等形成并且定位于比胎圈芯11a在轮胎径向上更靠外侧的位置。在本实施方式中，胎圈填料11b的厚度在轮胎径向上朝外侧减小。然而，轮胎10可以被构造为没有胎圈填料11b。当轮胎10安装在轮辋上时，胎圈部11被构造为在轮胎径向内侧和轮胎宽度方向外侧接触轮辋。
[0106]
在受电期间，胎圈部11趋向于相对于输电装置40和受电装置30位于轮胎宽度方向上更朝外侧的位置，因此与胎面部13相比对受电效率的影响较小。
[0107]
因此，在低频情况下，无论胎圈丝11c是由非磁性材料还是磁性材料(诸如钢)形成，都可以实现良好的受电。
[0108]
在高频情况下，无论胎圈丝11c是由非磁性材料形成还是由磁性材料形成，都可以实现良好的受电。
[0109]
在胎圈丝11c由非磁性材料形成的情况下，胎圈丝11c可以由任何树脂材料(诸如聚酯、尼龙、人造丝和芳纶)以及任何其它非磁性材料构成。
[0110]
在受电期间，胎侧部12趋向于相对于输电装置40和受电装置30位于轮胎宽度方向上更朝外侧的位置，因此与胎面部13相比对受电效率的影响较小。
[0111]
因此，在低频情况下，无论胎侧部12是仅由非磁性材料(例如橡胶)形成还是形成为包括磁性材料，都可以实现良好的受电。将胎侧部12形成为包括磁性材料可以抑制由于可能存在于胎侧部12的轮胎宽度方向外侧的其它磁场和金属的影响而导致的从输电装置40传输到受电装置30的磁场的衰减，从而提高了受电效率。
[0112]
另一方面，在高频情况下，无论胎侧部12是仅由非磁性材料(诸如橡胶)形成还是被形成为包括磁性材料，都能够实现良好的受电。
[0113]
可以包括在胎侧部12中的磁性材料的示例是铁氧体。
[0114]
轮胎10包括内衬16。内衬16布置为覆盖轮胎10的内壁面。内衬16可以由在轮胎赤道面cl处沿轮胎径向堆叠的多个内衬层构成。内衬16例如由透气性低的丁基系橡胶构成。丁基系橡胶的示例包括丁基橡胶和作为丁基橡胶的衍生物的丁基卤化物橡胶。内衬16不限于丁基系橡胶并且可以由其它橡胶组成物、树脂或弹性体构成。
[0115]
[轮构造]
[0116]
接下来，参照图3更详细地说明如在根据本公开的实施方式的上述无线受电系统1中使用的根据本公开的实施方式的轮20的构造。图3是沿着轮胎宽度方向截取的本实施方式的轮20的轮胎宽度方向的截面图。
[0117]
本发明人新发现，通过根据从输电装置40传输的电力的频率(以及因此从电源供应到输电装置40的ac电流的频率、从输电装置40传输的ac磁场的频率以及受电装置30接收到的电力的频率)来优化轮20的构造，可以提高受电效率。
[0118]
更具体地，本发明人新发现，如果受电装置30被布置在轮20的轮胎径向内侧，如图1的示例中那样，则在低频情况下，与轮20不包含磁性材料时相比，在轮20的主要位于输电装置40和受电装置30之间的部分中包括磁性材料(诸如钢)显著增大了受电期间的电力损失。本发明人还新发现，在低频情况下，尽可能避免轮20的主要位于输电装置40和受电装置30之间的部分中包括磁性材料的构造可以抑制受电期间的电力损失并且提高受电效率。
[0119]
此外，本发明人新发现，如果受电装置30被布置在轮20的轮胎径向内侧，如图1的示例中那样，则在高频情况下，轮胎20在主要位于输电装置40和受电装置30之间的部分中包括磁性材料(诸如钢)的构造以与不包括磁性材料时几乎等同的方式在受电期间没有电力损失。本发明人还新发现，在高频情况下，无论轮20在主要位于输电装置40和受电装置30之间的部分中是否包括磁性材料，都可以抑制受电期间的电力损失并且可以实现良好的受电。
[0120]
下述的轮20的构造基于这些发现。
[0121]
在说明轮20时，术语“轮胎径向”、“轮胎宽度方向”和“轮胎周向”分别是指轮胎10
被组装在轮20上的状态下的轮胎径向、轮胎宽度方向和轮胎周向。
[0122]
如图3所示，轮20包括圆筒状轮辋21和轮辐22，轮辐22设置在轮辋21的轮胎径向内侧并被支撑和固定到车辆2的轮毂2a。
[0123]
在图1的示例中，轮20在轮辋21的轮胎径向内侧、即由轮辋21和轮辐22围成的空间内收容受电装置30。
[0124]
轮辋21从轮胎宽度方向外侧起包括一对轮缘23(内轮缘23a、外轮缘23b)、一对胎圈座24(内胎圈座24a、外胎圈座24b)以及凹槽25。轮胎10的胎圈部11安装在胎圈座24上。轮缘23从胎圈座24沿轮胎径向向外并沿轮胎宽度方向向外延伸以从侧面支撑轮胎10的胎圈部11。凹槽25具有在一对胎圈座24之间沿轮胎径向内凹的形状以便于轮胎的拆卸。因此，凹槽25具有倾斜面，从与胎圈座24的边界到凹槽25的底面，所述倾斜面随着朝向轮胎宽度方向内侧的距离增大而向轮胎径向内侧延伸。此外，胎圈座24包括位于轮胎宽度方向内侧的一对隆起26(内隆起26a、外隆起26b)。隆起26沿轮胎径向向外突出以防止轮胎10的胎圈部11落入凹槽25中。
[0125]
在低频情况下，轮辋21优选部分地或完全地由非磁性材料形成。与仅由磁性材料(诸如钢)形成轮辋21的情况相比，这可以提高受电效率。
[0126]
另一方面，在高频情况下，无论轮辋21由非磁性材料形成还是由磁性材料形成，都可以实现良好的受电。
[0127]
如在图1的示例中，在受电装置30位于轮20的轮胎径向内侧的情况下，由于轮辋21在受电期间趋向于位于输电装置40和受电装置30之间，所以轮辋21的材料的这种优化极大地有助于提高受电效率。
[0128]
当轮辋21的至少一部分由非磁性材料形成时，所述非磁性材料例如可以是树脂材料。
[0129]
例如，在轮胎10被安装在轮辋21上的状态下，轮辋21的与轮胎10的胎面部13相对的部分可以由非磁性材料形成，而轮辋21的在轮胎宽度方向外侧的部分可以由磁性材料(诸如钢)形成。在低频情况下，与轮辋21完全由磁性材料形成相比，这可以提高受电效率。
[0130]
轮20的轮辋21还包括阀27，阀27用于在安装轮胎10时用诸如空气的气体填充轮胎10的内腔。
[0131]
轮辐22包括形成径向内端的环状安装部22a以及从安装部22a沿轮胎径向向外延伸的多个辐条22b。安装部22a是联接并固定到车辆2的轮毂2a的部分，并且具有贯穿轮胎宽度方向的安装孔，安装孔用于插入螺栓等以固定轮毂2a和安装部22a。辐条22b的轮胎径向外侧端一体地联接到轮辋21的轮胎径向内侧面的边缘。
[0132]
在受电期间，轮辐22趋向于位于输电装置40和受电装置30的轮胎宽度方向外侧。
[0133]
因此，在低频情况下，无论轮辐22仅由非磁性材料形成还是形成为包括磁性材料，都可以实现良好的受电。将轮辐22形成为包括磁性材料可以抑制由于可能存在于轮辐22的轮胎宽度方向外侧的其它磁场和金属的影响而导致的从输电装置40传输到受电装置30的磁场的衰减，从而提高了受电效率。
[0134]
另一方面，在高频情况下，无论轮辐22仅由非磁性材料形成还是形成为包括磁性材料，都可以实现良好的受电。
[0135]
可以形成轮辐22的一部分或全部的磁性材料的示例包括钢和铁氧体。
[0136]
例如，树脂材料适合作为可以形成轮辐22的一部分或全部的非磁性材料。树脂材料具有重量轻的优点。
[0137]
轮20的轮辐22包括轮盖28，轮盖28覆盖辐条22b的轮胎宽度方向外侧。在受电期间，轮盖28趋向于位于输电装置40和受电装置30的轮胎宽度方向外侧。
[0138]
因此，在低频情况下，无论轮盖28仅由非磁性材料形成还是形成为包括磁性材料，都能够实现良好的受电。将轮盖28形成为包括磁性材料可以抑制由于可能存在于轮盖28的轮胎宽度方向外侧的其它磁场和金属的影响而导致的从输电装置40传输到受电装置30的磁场的衰减，从而提高了受电效率。
[0139]
另一方面，在高频情况下，无论轮盖28仅由非磁性材料形成还是形成为包括磁性材料，都可以实现良好的受电。
[0140]
可以形成轮盖28的一部分或全部的磁性材料的示例包括钢和铁氧体。
[0141]
例如，树脂材料适合作为可以形成轮盖28的一部分或全部的非磁性材料。
[0142]
现在说明根据本公开的实施方式的无线受电系统1的变形例。图4是使用轮胎宽度方向的截面示意性地图示根据本公开的实施方式的无线受电系统1的变形例的图。无线受电系统1的变形例与图1所示的无线受电系统1的不同在于进一步包括收容在轮20中的轮毂电机4。
[0143]
在无线受电系统1的变形例中，相同的附图标记赋予与图1所示的无线受电系统1共有的构件和部件，并且省略其说明。
[0144]
在图4的示例中，轮毂电机4与轮毂集成并安装在轮20内，并且被构造为使轮胎10和轮20旋转。如图4所示，轮毂电机4可以以使得其部分位于轮20的轮胎宽度方向外侧的方式安装到轮20。
[0145]
在图4的示例中，受电装置30被安装到轮毂电机4。轮毂电机4被安装到作为汽车等(未完全绘示)的车辆2的驱动轴2b。然而，如上所述，在轮胎/轮组件3内侧，受电装置30可以安装到位于对应于轮胎10的轮胎宽度方向区域内并且在轮胎10的胎面部13的轮胎径向内侧的任何位置。
[0146]
受电装置30的具体安装位置例如可以是轮辋21的轮胎径向外侧。当受电装置30被安装到轮辋21的径向外侧时，轮20可以由磁性材料或非磁性材料形成。
[0147]
受电装置30可以被安装到轮辋21的轮胎径向内侧。当受电装置30被安装到轮辋21的径向内侧时，轮20优选地由非磁性材料形成。
[0148]
电力转换电路32将受电线圈30中产生的电力转换为dc电力，并且经由导线等将dc电力供应到蓄电部33或轮毂电机4。蓄电部33存储由受电线圈30产生的电力。蓄电部33例如是电容器，但本示例不限于此。蓄电部33可以是诸如蓄电池等的任何蓄电装置。在蓄电部33是电容器的情况下，充电和放电比蓄电池快。因此，作为电容器的蓄电部33在需要高度的即时性时是有利的，诸如在车辆2驶过设置在路上的输电装置40的同时存储受电线圈30中产生的电力时。
[0149]
在该构造的情况下，由受电装置30接收的电力可以被用于使轮毂电机4旋转。
[0150]
本公开的无线受电系统、轮胎/轮组件和轮胎不限于以上示例，并且可以有多种变形例。
[0151]
例如，可以通过除电磁感应之外的任何方法将电力从输电装置40供应到受电装置
30。例如，可以通过电场耦合方法将电力从输电装置40供应到受电装置30。
[0152]
轮胎/轮组件3和轮胎10还可以安装到除车辆2之外的任何具有轮胎的移动体(诸如摩托车、轮椅或手推车)。在这种情况下，轮胎10不是必须具有胎体14和/或带束15。
[0153]
在上述每个示例中，轮胎10和轮辋21之间的空间被说明为填充有空气，但是该示例不限于此。例如，轮胎10和轮辋21之间的空间可以填充有诸如氮气等的气体。轮胎10与轮辋21之间的空间不限于被填充气体，而是可以填充任何流体，所述流体包括液体、凝胶状物质或颗粒材料。
[0154]
在上述每个示例中，轮胎10被说明为设置有内衬16的无内胎轮胎，但是该构造不限于此。例如，轮胎10可以是设置有内胎的内胎型轮胎。此外，例如，轮胎10可以是全部或部分由上述树脂材料形成并且在轮胎10和轮辋21之间的空间没有填充气体的情况下使用的非充气轮胎。
[0155]
在上述每个示例中，在轮胎10的截面宽度sw小于165(mm)的情况下，轮胎10的截面宽度sw与外径od的比率sw/od为0.26以下，并且在轮胎10的截面宽度sw为165(mm)以上的情况下，轮胎10的截面宽度sw(mm)和外径od(mm)优选满足以下关系式(关系式(1))。
[0156]
od(mm)≥2.135
×
sw(mm)+282.3(mm)
[0157]
通过满足比率sw/od或关系式(1)，轮胎10的截面宽度sw相对于轮胎10的外径od变得相对小，从而减小了空气阻力。较窄的截面宽度确保了车辆空间，特别是在轮胎的车辆安装内侧附近用于安装驱动部件的空间。
[0158]
此外，通过满足比率sw/od或关系式(1)，轮胎10的外径od相对于轮胎10的截面宽度sw变得相对大，从而减小了滚动阻力。由于轮胎10的直径越大，轮轴也变得越高，扩大了地板下的空间，从而确保了车辆的用于行李箱等的空间和驱动部件的安装空间。
[0159]
如上所述，通过满足比率sw/od或关系式(1)，对于供应的电能可以实现高燃料效率，并且还可以确保大量的车辆空间。
[0160]
轮胎10的截面宽度sw(mm)和外径od(mm)还优选地满足以下关系式(关系式(2))。
[0161]
od(mm)≥-0.0187
×
sw(mm)2+9.15
×
sw(mm)-380(mm)
[0162]
通过满足关系式(2)，轮胎的截面宽度sw相对于轮胎10的外径od变得相对小，从而减小了空气阻力。较窄的截面宽度也确保了车辆空间，特别是在轮胎10的车辆安装内侧附近用于安装驱动部件的空间。
[0163]
此外，通过满足关系式(2)，轮胎的外径od相对于轮胎10的截面宽度sw变得相对大，从而减小了滚动阻力。由于轮胎10的直径越大，轮轴也变得越高，扩大了地板下的空间，从而确保了车辆的用于行李箱等的空间和驱动部件的安装空间。
[0164]
如上所述，通过满足关系式(2)，对于供应的电能可以实现高燃料效率，并且还可以确保大量的车辆空间。
[0165]
在上述每个示例中，轮胎10优选地满足比率sw/od和/或关系式(2)，或者满足关系式(1)和/或关系式(2)。
[0166]
在上述每个示例中，在内压为250kpa以上的情况下，轮胎10优选地满足比率sw/od和/或关系式(2)，或满足关系式(1)和/或关系式(2)。
[0167]
在上述每个示例中，轮胎10优选地在250kpa以上的内压下使用。在这种情况下，特别是当内压为250kpa以上时，轮胎10优选地满足比率sw/od和/或关系式(2)，或者满足关系
式(1)和/或关系式(2)。从而可以减小轮胎滚动阻力和轮胎重量两者。结果，可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0168]
在上述每个示例中，轮胎10优选地被构造为使得胎圈填料11b在轮胎宽度方向上的截面积s1是胎圈芯11a在轮胎宽度方向上的截面积s2的一倍以上且八倍以下。从而可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0169]
在胎体被从轮胎宽度方向内侧和外侧保持的夹层胎圈芯结构的情况下，胎圈芯在胎体的宽度方向内侧和外侧的总体积被定义为s2。
[0170]
通过将胎圈填料11b的截面积s1设定到上述范围，可以减小作为高刚性构件的胎圈填料的体积，以降低轮胎的纵向弹簧系数并且改善乘坐舒适性。此外，可以将胎圈填料做得更轻，以减轻轮胎的重量，从而进一步减小轮胎滚动阻力。
[0171]
特别地，在满足关系式(1)或关系式(2)的窄宽度大直径轮胎中，带束的拉伸刚性高，与带束相比，轮胎侧部的拉伸刚性低。因此，将胎圈填料的截面积s1设定到如上所述的预定范围对于减小纵向弹簧系数非常有效。
[0172]
在此，如果胎圈填料11b在轮胎宽度方向上的截面积s1大于胎圈芯11a在轮胎宽度方向上的截面积s2的八倍，则作为高刚性构件的胎圈填料的体积变大，并且轮胎的纵向弹簧系数没有被充分减小。这可能会导致乘坐舒适性降低。
[0173]
另一方面，如果胎圈填料11b在轮胎宽度方向上的截面积s1小于胎圈芯11a在轮胎宽度方向上的截面积s2，则胎圈部的刚性可能会显著降低，并且横向弹簧系数可能会减小太多以致无法确保操纵稳定性。
[0174]
在上述各示例的轮胎10中，优选地满足以下关系式，其中bfw(图2)是胎圈填料11b在轮胎径向的中心位置处的轮胎宽度方向上的宽度，并且bdw(图2)是胎圈芯11a在轮胎宽度方向上的最大宽度。
[0175]
0.1≤bfw/bdw≤0.6
[0176]
因此可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0177]
通过将比率bfw/bdw设定到0.6以下，在维持胎圈填料高度的同时减小了胎圈填料的体积。这确保了轮胎旋转方向的刚性，同时降低了纵向弹簧系数以改善乘坐舒适性，并且还可以减轻轮胎的重量。
[0178]
另一方面，通过将比率bfw/bdw设定到0.1以上，能够确保胎圈部的刚性，可以维持横向弹簧系数，并且能够进一步确保操纵稳定性。
[0179]
在上述各示例的轮胎10中，优选地满足以下关系式，其中bfh(图2)是胎圈填料11b在轮胎径向上的高度，并且sh(图2)是轮胎的截面高度(轮胎截面高度)。
[0180]
0.1≤bfh/sh≤0.5
[0181]
因此可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0182]
通过将比率bfh/sh设定到0.5以下，可以降低作为高刚性构件的胎圈填料的径向高度，以有效地降低轮胎的纵向弹簧系数并改善乘坐舒适性。
[0183]
另一方面，通过将比率bfh/sh设定到0.1以上，可以确保胎圈部的刚性，可以维持横向弹簧系数，并且能够进一步确保操纵稳定性。
[0184]
在此，轮胎截面高度sh是指当轮胎安装在轮辋上并填充到为每个安装有轮胎的车辆所规定的内压时，无负载状态下的轮胎外径与轮辋直径之差的1/2。
[0185]
胎圈填料11b在轮胎径向上的高度bfh(图2)优选地为45mm以下。因此可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0186]
在上述每个示例中，轮胎10优选地被构造成使得胎侧部12在轮胎最大宽度部处的厚度ts(图2)与在胎圈芯11a的轮胎径向中心位置处的胎圈宽度tb(胎圈部11在轮胎宽度方向上的宽度，图2)的比率ts/tb为15％以上且60％以下。因此可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0187]“轮胎最大宽度部”是指当轮胎安装在轮辋上并且无负载时，轮胎宽度方向截面中的最大宽度位置。
[0188]
厚度ts是诸如橡胶、加强构件和内衬等所有构件的总厚度。
[0189]
在胎圈芯被胎体分成多个小胎圈芯的结构的情况下，tb可以是所有小胎圈芯的宽度方向最内端和最外端之间的距离。
[0190]
通过将比率ts/tb设定到上述范围，可以适当降低轮胎承受负载时弯曲变形大的轮胎最大宽度部处的刚性，以降低纵向弹簧系数并且改善乘坐舒适性。
[0191]
即，如果比率ts/tb大于60％，则胎侧部12在轮胎最大宽度部处的厚度增大，并且胎侧部12变得更加刚性，这可能导致纵向弹簧系数更高。另一方面，如果比率ts/tb小于15％，则横向弹簧系数可能降低太多以致无法确保操纵稳定性。
[0192]
在上述每个示例中，轮胎10优选地被构造成使得胎侧部12在轮胎最大宽度部处的厚度(gauge)ts(图2)为1.5mm以上。因此可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0193]
通过使厚度ts为1.5mm以上，可以将轮胎最大宽度部处的刚性维持在适当的水平，以抑制横向弹簧系数的降低并且进一步确保操纵稳定性。
[0194]
在上述每个示例中，轮胎10优选地被构造为使得胎圈芯11a的直径tbc(胎圈芯的轮胎宽度方向上的最大宽度，图2)为3mm以上且16mm以下。因此可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0195]
3mm以上的直径tbc能够在确保轮辋凸缘的弯曲刚性和扭转刚性的同时实现轻量化，而16mm以下的直径tbc能够在抑制重量增加的同时实现操纵稳定性。
[0196]
在上述每个示例中，轮胎10优选地被构造为使得当轮胎10处于为安装有轮胎的每个车辆规定的最大负载时，轮胎10的接地面积为8000mm2以上。这可以实现轮胎滚动阻力的减小和轮胎重量的减轻，因此实现良好的供电效率和高燃料效率两者。此外，可以确保轮胎轴向力以提高车辆的稳定性和安全性。
[0197]
在上述每个示例中，轮胎10优选地被构造成使得带束帘线15c的杨氏模量为40000mpa以上。这可以优化胎体结构和带束刚性，以确保即使在高内压下也能使用的轮胎强度。此外，可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0198]
在上述每个示例中，轮胎10优选地被构造成使得内衬16的厚度为0.6mm以上。这可以抑制在高内压状态下的空气泄漏。此外，可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0199]
在上述每个示例中，轮胎10优选地被构造成使得胎侧部12在轮胎最大宽度部处的厚度ts(图2)与胎体帘线的直径tc(图2)的比率ts/tc为4以上且12以下。因此，可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0200]
通过将比率ts/tc设定到上述范围，可以适当降低轮胎承受负载时弯曲变形大的轮胎最大宽度部处的刚性，以降低纵向弹簧系数并改善乘坐舒适性。
[0201]
即，如果比率ts/tc大于12，则胎侧部12在轮胎最大宽度部处的厚度增大，增大了该部分的刚性，这可能导致较高的纵向弹簧系数。另一方面，如果比率ts/tc小于4，则横向弹簧系数可能降低太多以致无法确保操纵稳定性。
[0202]
在上述每个示例中，轮胎10优选地被构造成使得距离ta(图2)与胎体帘线的直径tc(图2)的比率ta/tc为2以上且8以下，其中ta是轮胎最大宽度部处的、在轮胎宽度方向上从胎体帘线14c的表面到轮胎外表面的距离。因此，可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0203]
通过将比率ta/tc设定为8以下，可以减小胎侧部12在轮胎最大宽度部处的厚度，以降低胎侧部12的刚性，从而降低纵向弹簧系数并进一步改善乘坐舒适性。另一方面，通过将比率ta/tc设定为2以上，可以确保横向弹簧系数以进一步确保操纵稳定性。
[0204]
注意，"ta"(图2)是指轮胎最大宽度部处的、在轮胎宽度方向上从宽度方向最外侧的胎体帘线14c的表面到轮胎外表面的距离。
[0205]
即，当胎体折返部14b比轮胎最大宽度部更向径向外侧延伸时，ta是在轮胎宽度方向上从胎体帘线14c在形成胎体折返部14b的部分处的表面到轮胎外表面的距离。
[0206]
在上述每个示例中，轮胎10优选地被构造成使得胎体帘线14c的直径tc(图2)为0.2mm以上且1.2mm以下。因此可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
[0207]
通过将直径tc设定为1.2mm以下，可以使胎侧部的厚度ts相对于胎体帘线直径tc较小，从而减小纵向弹簧系数，而通过将直径tc设定为0.2mm以上，可以相对于胎体帘线直径tc来确保胎侧部的厚度ts，从而增大横向弹簧系数以确保操纵稳定性。
[0208]
产业上的可利用性
[0209]
本公开的无线受电系统、轮胎/轮组件和轮胎适用于任何具有轮胎的移动体，例如车辆、摩托车、轮椅、手推车等。车辆的示例包括乘用车、卡车、公共汽车、农用车辆(诸如拖拉机)以及工程或建筑车辆(诸如自卸卡车)，其中乘用车特别适合。
[0210]
附图标记列表
[0211]
1 无线受电系统
[0212]
2 车辆
[0213]
2a 轮毂
[0214]
2b 驱动轴
[0215]
3 轮胎/轮组件
[0216]
4 轮毂电机
[0217]
10 轮胎
[0218]
11 胎圈部
[0219]
11c 胎圈丝
[0220]
11a 胎圈芯
[0221]
11b 胎圈填料
[0222]
12 胎侧部
[0223]
13 胎面部
[0224]
14 胎体
[0225]
14c 胎体帘线
[0226]
14r 涂覆橡胶
[0227]
14a 胎体本体部
[0228]
14b 胎体折返部
[0229]
15 带束
[0230]
15a、15b 带束层
[0231]
15c 带束帘线
[0232]
15r 涂覆橡胶
[0233]
16 内衬
[0234]
20 轮
[0235]
21 轮辋
[0236]
22 轮辐
[0237]
22a 安装部
[0238]
22b 辐条
[0239]
23 轮缘
[0240]
24 胎圈座
[0241]
25 凹槽
[0242]
26 隆起
[0243]
27 阀
[0244]
28 轮盖
[0245]
30 受电装置(受电线圈)
[0246]
32 电力转换电路
[0247]
33 蓄电部
[0248]
34 控制器
[0249]
40 输电装置(输电线圈)