CN114555383B - 轮胎/车轮组装体 - Google Patents
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Abstract
本发明的轮胎/车轮组装体包括具有胎面部的轮胎和具有轮辋部的车轮,其中:轮胎安装到轮辋部;轮胎/车轮组装体包括:受电线圈;在轮胎/车轮组装体被充气到规定内压并加载最大负载重量时的接地面上,从轮胎宽度方向的边缘起位于胎面宽度方向内侧接地宽度W的10%的轮胎宽度方向位置处的接地长度与接地面的轮胎宽度方向中心处的接地长度之比、即矩形比为至少50%。
Description
技术领域
本公开涉及轮胎/车轮组装体。
背景技术
近年来,使用电能作为动力的车辆、即电动车辆的开发十分盛行。例如,参见专利文献1。这在目前正在认真实施的自动驾驶技术中尤其如此。鉴于使用电机比使用发动机对车辆操作更敏感,因此电动车辆使用的自动驾驶技术的开发取得了进展。
除了架线方法(使用电线的方法)之外,已经提出了诸如电磁感应方法和电场耦合方法的无线方法作为用于向轮胎/车轮组装体的受电装置供电的供电方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-068077号公报
发明内容
发明要解决的问题
在这些方法中,电磁感应方法是例如通过使电流通过安装在路面上的输电线圈(1次线圈)而在垂直于路面的方向上产生磁通量的方法。然后,该磁通量通过车辆侧的受电线圈(2次线圈),从而从输电线圈向受电线圈供给电能。使用电磁感应方法的技术实现了高受电效率,因此备受关注。
本公开的目的在于提供一种能够在使用电磁感应方法自动供电期间实现高受电效率的轮胎/车轮组装体。
用于解决问题的方案
本公开的概要如下。
(1)根据本公开的轮胎/车轮组装体包括:
具有胎面部的轮胎和具有轮辋的车轮,其中,
所述轮胎安装在所述轮辋上,
所述轮胎/车轮组装体包括受电线圈,并且
在所述轮胎/车轮组装体被填充至规定内压并承受最大负载时的接地面中,从轮胎宽度方向的边缘起位于胎面宽度方向内侧接地宽度W的10%的轮胎宽度方向位置处的接地长度LE与所述接地面的轮胎宽度方向中心处的接地长度LC之比、即矩形比为50%以上。
“接地宽度W”是指上述接地面的轮胎宽度方向的最大宽度。
上述“车轮”的“轮辋”是指在制造和使用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)。(换言之,“车轮的轮辋”不仅涵盖当前尺寸,而且涵盖可以包括在将来的工业标准中的尺寸。“未来将记载的尺寸”的示例是记载在2013版ETRTO标准手册中的“未来的发展”下的尺寸)。在上述工业标准中未记载的尺寸的情况下,“轮辋”是指宽度对应于轮胎的胎圈宽度的轮辋。
“规定内压”表示在前述的JATMA等记载的适用尺寸/帘布层等级中与单个车轮的最大负载能力相对应的气压(最大气压)。在工业标准中未列出的尺寸的情况下,“规定内压”是指与针对安装有轮胎的每个车辆规定的最大负载能力相对应的气压(最大气压)。
“最大负载”是指与上述最大负载能力对应的负载。
在此,“胎面部的厚度”是指从轮胎的外表面到内表面的厚度,不仅包括胎面橡胶,而且包括诸如带束、胎体帘布层和内衬等的其它部件,并且是指在胎面表面的在轮胎宽度方向上最靠近轮胎赤道面的位置处沿轮胎径向测得的胎面部的厚度。假设胎面部的厚度是在轮胎赤道面处沿轮胎径向测得的。然而,在槽位于轮胎赤道面上的位置的情况下,胎面部的厚度被定义为假设没有槽、使用假想线在轮胎赤道面上沿径向测得的厚度。
发明的效果
根据本公开,可以提供一种能够在使用电磁感应方法自动供电期间实现高受电效率的轮胎/车轮组装体。
附图说明
在附图中:
图1是使用轮胎宽度方向截面示意性地图示包括根据本公开的实施方式的轮胎/车轮组装体的无线受电系统的图;
图2是轮胎的轮胎宽度方向截面图;
图3是车轮的轮胎宽度方向截面图;
图4是使用轮胎宽度方向截面示意性地图示包括根据本公开的实施方式的变形例的轮胎/车轮组装体的无线受电系统的图;
图5是图示接地区域的平面图;
图6是图示轮胎的周向主槽和周边区域的轮胎宽度方向的局部截面图;和
图7图示了图5的情况下的效果。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本公开的实施方式。除非另有规定,否则尺寸等均指轮胎/车轮组装体填充至规定内压且无负载时的尺寸等。
<无线受电系统>
图1是使用轮胎宽度方向截面示意性地图示包括根据本公开的实施方式的轮胎/车轮组装体的无线受电系统的图。无线受电系统1是被构造为接收从外部输电装置无线输送的电力的系统。首先将说明无线受电系统的外部构造。输电装置40包括输电线圈(1次线圈)41。输电装置40安装在道路等的路面上或者埋设在路面附近的位置。输电线圈41基于从电源供给的AC电流产生交流(AC)磁场。输电线圈41整体被构造成环状,并且被配置为使得环的轴线方向大致垂直于路面,以在路面上方产生交流磁场。然而,输电线圈41在附图中被示意性地图示。输电装置40中包括的输电线圈41例如卷绕在诸如铁氧体芯等的芯上并且整体上构造成环状,但本示例不是限制性的。输电线圈41可以是能够产生交流磁场的任意线圈,诸如螺旋弹簧、空芯线圈等。
如图1所示,无线受电系统1包括根据本公开的实施方式的轮胎/车轮组装体3。在轮胎/车轮组装体3的收容部(该收容部是轮胎/车轮组装体3内部的空间)内收容有接收无线供给的电力的受电装置30。以下说明轮胎/车轮组装体3。
<轮胎/车轮组装体>
如图1所示,根据本公开的实施方式的轮胎/车轮组装体3包括轮胎10和具有轮辋21的车轮20。轮胎10安装在车轮20的轮辋21上。以下将依次说明轮胎10和车轮20。
(轮胎)
首先,将说明轮胎10的示例构造。图2是轮胎10的轮胎宽度方向截面图。如图2所示,轮胎10包括一对胎圈部11、连接到胎圈部11的一对胎侧部12以及连接到一对胎侧部12的胎面部13。
在该示例中,胎圈部11包括胎圈芯11A和胎圈填料11B。该示例中的胎圈芯11A包括被橡胶覆盖的多条胎圈线。在该示例中,胎圈线由钢帘线形成。胎圈填料11B由橡胶等形成并且位于胎圈芯11A的轮胎径向外侧。在该示例中,胎圈填料11B具有厚度向轮胎径向外侧减小的大致三角形截面形状。然而,在本公开中,轮胎10可以被构造成没有胎圈芯11A或胎圈填料11B。
在本公开中,胎圈线也可以由非磁性材料制成。由非磁性材料形成胎圈线可以确保从输电线圈41到达受电线圈31的磁场不会被胎圈线阻碍。在此,非磁性材料是指磁性材料以外的材料,并且磁性材料是指表现出铁磁性的材料(铁磁性材料)。因此,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,树脂材料的示例包括热塑性树脂(诸如聚酯和尼龙)、热固性树脂(诸如乙烯基酯树脂和不饱和聚酯树脂)以及其它合成树脂。树脂材料还可以包括作为增强纤维的玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、陶瓷纤维等。非磁性材料不限于树脂,而是可以使用任意非金属材料,包括橡胶、玻璃、碳、石墨、芳纶、聚乙烯和陶瓷。此外,金属材料可以用作非磁性材料,包括诸如铝的顺磁性材料或诸如铜的反磁性材料。
如图2所示,轮胎10包括在一对胎圈部11之间环状延伸的胎体14。胎体14的端侧与胎圈芯11A接合。具体地,胎体14具有胎体主体部14A和胎体折返部14B,胎体主体部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。可以适当地设定胎体折返部14B从轮胎宽度方向内侧向轮胎宽度方向外侧的延伸长度。胎体14可以是没有胎体折返部14B的结构,或者是胎体折返部14B卷绕胎圈芯11A的结构。
胎体14可以由一个或多个胎体帘布层构成。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。在本实施方式中,构成胎体14的胎体层的胎体帘线由非磁性材料(在本示例中为有机纤维)形成。可替代地,构成胎体14的胎体帘线可以由钢帘线形成。
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。
尽管钢帘线也可用于本公开中的胎体帘线,但优选地使用非磁性材料制成的胎体帘线。这可以确保从输电线圈41到达受电线圈31的磁场不被胎体14阻碍,从而能够提高受电效率。在本实施方式中,胎体14具有径向结构,但本例不是限制性的。胎体14可以具有偏置结构。
在胎体14的胎冠的轮胎径向外侧设置有带束15和胎面橡胶。带束15可以例如由沿轮胎径向堆叠的多个带束层构成。在本实施方式中,形成带束15的带束层的带束帘线由非磁性材料(在本示例中为有机纤维)形成。可替代地,构成带束15的带束帘线可以由钢帘线形成。
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。
在本公开中,尽管钢帘线也可以用于构成带束15的带束帘线,但优选地使用非磁性材料制成的带束帘线。这可以确保从输电线圈41到达受电线圈31的磁场不被带束15阻碍,从而可以提高受电效率。本公开中的带束层的层数、带束帘线的倾斜角度、各带束层在轮胎宽度方向上的宽度等没有特别限制并且可以适当地设定。
如图2所示,轮胎10包括内衬16。内衬16布置为覆盖轮胎10的内表面。内衬16可以由在轮胎赤道面CL处沿轮胎径向堆叠的一个或多个内衬层构成。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。
在本公开中,胎侧部12可以包括胎侧增强橡胶(未示出)。例如,胎侧增强橡胶可以具有月牙形截面。这使得胎侧增强橡胶能够在轮胎被刺破后行驶时承担负载。在本公开中,形成胎侧部12的橡胶或胎侧增强橡胶可以包括诸如铁氧体等的具有大磁导率的磁性材料(例如,铁磁材料)。这可以防止从输电线圈41到达受电线圈31的磁场因位于胎侧部12的轮胎宽度方向外侧的金属和其它磁场的影响而衰减。由此可以提高受电效率。
轮胎优选地是乘用车轮胎,并且更优选地是乘用车子午线轮胎。
在上述各示例中,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))。
OD(mm)≥2.135×SW(mm)+282.3(mm)
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。
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。
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。
轮胎10的截面宽度SW(mm)和外径OD(mm)也优选地满足以下关系式(关系式(2))。
OD(mm)≥-0.0187×SW(mm)2+9.15×SW(mm)-380(mm)
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。
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。
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。
在上述各示例中,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)。
在上述每个示例中,轮胎10优选地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。
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。
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。
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。
在此,通过将胎圈填料11B的轮胎宽度方向的截面积S1设定为胎圈芯11A的轮胎宽度方向的截面积S2的8倍以下,则可以防止作为高刚性构件的胎圈填料的体积变得过大,并且可以防止轮胎的纵向弹簧系数变得过大。由此可以抑制乘坐舒适性的降低。
另一方面,通过使胎圈填料11B的轮胎宽度方向的截面积S1为胎圈芯11A的轮胎宽度方向的截面积S2的1倍以上,可以确保胎圈部的刚性,并且可以防止横向弹簧系数过分减小,从而确保操纵稳定性。
在上述每个示例的轮胎10中,优选地满足以下关系式,其中BFW是胎圈填料11B在轮胎径向的中央位置处的轮胎宽度方向宽度,并且BDW是胎圈芯11A的轮胎宽度方向上的最大宽度。
0.1≤BFW/BDW≤0.6
由此可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
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。可以确保轮胎转动方向上的刚性,同时减小了纵向弹簧系数以改善乘坐舒适性,并且可以减轻轮胎的重量。
另一方面,通过将比率BFW/BDW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,并且可以进一步确保操纵稳定性。
在上述每个示例的轮胎中,优选地满足以下关系式,其中BFH是胎圈填料11B在轮胎径向上的高度,并且SH是轮胎的截面高度(轮胎截面高度)。
0.1≤BFH/SH≤0.5
由此可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
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。
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。
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安装有轮胎的各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。
胎圈填料11B在轮胎径向上的高度BFH优选地为45mm以下。由此可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
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(在该截面中,沿轮胎最大宽度部的轮胎表面上的点处的切线的法线方向测得)与胎圈芯11A在轮胎径向中央位置处的胎圈宽度Tb(胎圈部11在轮胎宽度方向上的宽度)的比率Ts/Tb为15%以上且60%以下。由此可以实现良好的供电效率和高燃料效率两者。
“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。
厚度Ts是诸如橡胶、增强构件和内衬等的所有构件的总厚度。
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。
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。
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。
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。
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)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。
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。
在胎圈芯被胎体分成多个小胎圈芯的结构的情况下,Tbc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。
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。
在上述每个示例中,轮胎10优选地被构造成使得带束帘线的杨氏模量为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。
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。
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与胎体帘线的直径Tc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。
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。
换言之,通过使比率Ts/Tc为12以下,可以防止胎侧部4在轮胎最大宽度部中的厚度变得过大,并且可以抑制导致较高的纵向弹簧系数的刚性的增大。另一方面,通过使比率Ts/Tc为4以上,可以防止横向弹簧系数过度减小,并且可以确保操纵稳定性。
在上述每个示例中,轮胎10优选地被构造成使得距离Ta与胎体帘线的直径Tc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。
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。
注意,“Ta”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的表面到轮胎外表面的距离。
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。
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。
通过将Tc设定为0.8mm以下,可以减小纵向弹簧系数以改善乘坐舒适性,而通过将Tc设定为0.4mm以上,可以增大横向弹簧系数以确保操纵稳定性。
图5是图示接地区域的平面图。图7图示了图5的情况下的效果。如图5所示,在本示例中,在轮胎/车轮组装体被填充到规定内压并承受最大负载时的接地面中,从轮胎宽度方向的边缘起位于胎面宽度方向内侧接地宽度W的10%的轮胎宽度方向位置处的接地长度LE与接地面的轮胎宽度方向中心处的接地长度LC之比、即矩形比为50%以上。
以下说明本实施方式的轮胎/车轮组装体的效果。
在本实施方式的轮胎/车轮组装体中,矩形比为50%以上。
如图7中示意性所示,当矩形比小时(用虚线表示),轮胎与路面之间产生空间,并且水、异物等可以进入该空间并阻碍磁通量,降低了受电效率。然而,通过将矩形比设定在上述范围内(由实线表示),可以消除轮胎与路面之间的空间,使得磁通量不会被水、异物等阻碍,从而提高受电效率。
这样,根据本公开,可以提供一种能够在使用电磁感应方法自动供电期间实现高受电效率的轮胎/车轮组装体。
此外,如果矩形比为50%以上,则能量损失也减少,因此提高了燃料效率。
在本实施方式中,接地面的形状相对于轮胎赤道面对称,但该形状也可以不对称。在这种情况下,如果在轮胎宽度方向上的任意半部中,作为接地长度LE与接地长度LC的比率的矩形比为50%以上,则在轮胎宽度方向上的该半部中可以实现上述效果。
为了进一步提高受电效率和燃料效率,矩形比优选地为60%以上,更优选地为70%以上,最优选地为80%以上。另一方面,为了提高耐磨性,矩形比优选地为110%以下。
为了实现上述50%以上(优选地60%以上、70%以上或者80%以上)的矩形比,应当适当地降低胎肩部的周向刚性。例如,在包括从轮胎宽度方向的边缘起位于胎面宽度方向内侧接地宽度W的10%的轮胎宽度方向位置的轮胎宽度方向区域中,不布置带束增强层,或者与其它区域相比,带束增强层中的层数减少。带束层中的层数可以少于其它区域。
在此,在轮胎赤道面的胎面部的胎面表面上优选地包括沿轮胎周向延伸的周向主槽。
如上所述,来自输电线圈41的磁通量从路面向上(在本例中,大致垂直于路面)产生。当轮胎10在胎面部13的胎面表面上具有沿着轮胎赤道面CL在轮胎周向上延伸的周向主槽时,由输电线圈41产生的大部分磁通量通过轮胎赤道面CL上的周向主槽,然后通过受电线圈31。由于该磁通量通过了由周向主槽形成的部分(空气),所以意欲到达受电线圈31的磁通量与通过无槽部分(胎面橡胶)的情况相比不太可能被阻碍。因此,更多的磁通量可以到达受电线圈31。
因此,根据这种构造,可以在使用电磁感应方法的自动供电期间实现高受电效率。
在受电线圈的其它构造中,输电线圈41倾斜配置,并且受电线圈31被配置为与输电线圈41相对。换言之,输电线圈41的环的轴线方向与受电线圈31的环的轴线方向在该配置中大致彼此平行。同样在这种情况下,如上所述,更多的磁通量可以到达受电线圈31,并且可以在使用电磁感应方法的自动供电中实现高受电效率。
即使输电线圈41的环的轴线与受电线圈31的环的轴线不大致平行,对于一定程度的磁通量来说也可以获得上述效果。因此可以实现高受电效率。
沿轮胎周向延伸的周向主槽还优选地在不位于轮胎赤道面内的情况下被包括在胎面部的胎面表面上。
如上所述,来自输电线圈41的磁通量从路面向上(例如,相对于路面倾斜)产生。在以下说明的情况中,输电线圈41位于周向主槽所在侧。
在本例中,轮胎10在胎面部13的胎面表面上具有在轮胎周向上延伸但不位于轮胎赤道面CL上的周向主槽。因此,由输电线圈41倾斜地产生的磁通量的大部分通过周向主槽,然后通过受电线圈31。由于该磁通量通过了由周向主槽形成的部分(空气),所以意欲到达受电线圈31的磁通量与通过无槽部分(胎面橡胶)的情况相比不太可能被阻碍。因此,更多的磁通量可以到达受电线圈31。
因此,根据这种构造,可以在使用电磁感应方法的自动供电期间实现高受电效率。
例如,受电线圈31也可以倾斜配置,并且受电线圈31可以配置为与输电线圈41相对。换言之,输电线圈41的环的轴线方向与受电线圈31的环的轴线方向在该配置中大致彼此平行。同样在这种情况下,如上所述,更多的磁通量可以到达受电线圈31,并且可以在使用电磁感应方法的自动供电中实现高受电效率。
即使输电线圈41的环大致平行于路面,如果周向主槽位于输电线圈41上方,也能够实现上述效果。
在这种情况下,周向主槽可以位于车辆安装内侧或外侧。
“胎面表面”是指当轮胎/车轮组装体被填充至规定内压并承受最大负载时与路面接触的接地面的轮胎周向的整个表面。
“周向主槽”是指当轮胎/车轮组装体被填充至规定内压且无负载时沿轮胎周向延伸且槽宽(开口宽度)为2mm以上的槽。
周向主槽最优选地沿轮胎周向笔直延伸。然而,周向主槽可以在之字形或弯曲的状态下沿轮胎周向方向延伸。在这种情况下,为了提高供电效率,周向主槽优选地包括沿轮胎周向连续地笔直延伸的槽部(看穿部(在接地期间从踏入侧观察蹬出侧时,允许看到蹬出侧而不被槽壁遮挡的部分))。
胎面部的厚度不特别限制,但优选地为25mm以下。这样的厚度可以提高受电效率,同时提高燃料效率。出于同样的原因,胎面部的厚度更优选地为20mm以下。另一方面,虽然没有特别限制,但为了确保耐磨性,胎面部的厚度优选地为8mm以上。出于同样的原因,胎面部的厚度更优选地为10mm以上。
胎面部13的胎面表面可以被构造为没有沿轮胎宽度方向延伸的宽度方向槽,或者可以包括一个或多个宽度方向槽。胎面部13的胎面表面也可以被构造为没有沿轮胎周向延伸的周向刀槽或沿轮胎宽度方向延伸的宽度方向刀槽,或者可以包括一个或多个周向刀槽和/或一个或多个宽度方向刀槽。宽度方向槽是指当轮胎/车轮组装体被填充至规定内压且无负载时,沿轮胎宽度方向延伸且槽宽(开口宽度)为2mm以上的槽。周向刀槽是指当轮胎/车轮组装体被填充至规定内压且无负载时,沿轮胎周向延伸且槽宽(开口宽度)小于2mm的刀槽。宽度方向刀槽是指当轮胎/车轮组装体被填充到规定内压且无负载时,槽宽(开口宽度)小于2mm的刀槽。
宽度方向槽的槽宽(开口宽度)不特别限制,但是可以例如在1mm和15mm之间,以兼顾排水性能和转弯性能。宽度方向槽的槽深(最大深度)不特别限制,但可以例如在2mm至10mm之间,以兼顾抗磨性能和操纵稳定性。出于同样的原因,宽度方向槽的槽深更优选地为3mm至8mm。
在轮胎的胎面表面上,从轮胎周向的一侧中途不中断地连接到另一侧的槽被认为是周向槽(包括周向主槽),并且其它槽被认为是宽度方向槽。
胎面部13的整个胎面表面的负比率(negative ratio)不特别限制,但可以是8%至40%。通过将胎面部13的整个胎面表面的负比率设定为8%以上,可以进一步提高排水性能,而通过将胎面部13的整个胎面表面的负比率设定为40%以下,可以进一步提高耐磨性。出于同样的原因,胎面部13的整个胎面表面13a的负比率更优选地为15%至35%。
关于周向主槽的配置,优选的是,在通过将受电线圈的表面沿着与该表面正交的方向投影而产生的区域中,胎面部的胎面表面上不设置沿轮胎周向延伸的周向主槽。这可以防止周向主槽被填充(这会降低受电效率)。
图6是图示周向主槽和周边区域的轮胎宽度方向的局部截面图。
在图6所示的示例中,轮胎10在胎面部13的胎面表面上包括胎肩陆部19,胎肩陆部19由胎面边缘(以下说明的接地边缘)以及在轮胎赤道面CL上沿轮胎周向延伸的周向主槽17限定。由周向主槽17限定的胎肩陆部19的壁的倾斜角度θ1大于由周向主槽17在轮胎宽度方向内侧限定的陆部的壁的倾斜角度θ2。
“倾斜角度”是指,在上述状态下的轮胎宽度方向截面图中,从周向主槽的槽底(槽的最深位置)起在轮胎径向上对应于槽深h的20%和80%的点之间的线段相对于周向主槽的位置处的胎面表面的法线方向的倾斜角度。
根据这种构造,胎肩陆部具有如下的形状:在截面图中,轮胎宽度方向的宽度从轮胎径向外侧向内侧增大。这增加了胎肩陆部的刚性并提高了胎肩部的耐磨性。由此,可以抑制轮胎的胎肩部的磨损。
在轮胎的轮胎宽度方向两侧倾斜角度θ1可以被设定为大于倾斜角度θ2,或者仅在轮胎10的轮胎宽度方向的一个半部中倾斜角度θ1被设定为大于倾斜角度θ2。在这种情况下,可以在对应的半部中抑制胎肩部的磨损。
在此,倾斜角度之间的差θ1-θ2优选地大于0°并且优选地为50°以下。通过使差θ1-θ2大于0°,通过由于胎肩陆部的形状而导致的刚性增大,可以进一步提高胎肩部的耐磨性,而通过使差θ1-θ2为50°以下,周向主槽的容积不会增加,并且可以确保胎肩陆部的刚性,用以进一步提高胎肩部的耐磨性。出于同样的原因,差θ1-θ2更优选地在1°和30°之间。出于同样的原因,差θ1-θ2更优选地在2°和15°之间。
作为示例,在轮胎10中,胎面部13的胎面表面上的宽度方向槽的负比率优选地小于胎面部13的胎面表面上的周向主槽的负比率。“宽度方向槽的负比率”是一个或多个宽度方向槽的总槽面积与胎面表面的面积的比率。在没有设置宽度方向槽的情况下,宽度方向槽的负比率为0%。“周向主槽的负比率”是一个或多个周向主槽的总槽面积与胎面表面的面积的比率。在没有设置周向主槽的情况下(以下说明的其它示例的情况),周向主槽的负比率为0%。当不包括周向主槽时,可以确保橡胶体积,并且可以特别地提高耐磨性。
例如,可以在胎面部13的胎面表面上设置一个或多个(例如,一个)沿轮胎周向延伸的周向主槽以及一个或多个沿轮胎宽度方向延伸的宽度方向槽。宽度方向槽可以从胎面边缘向轮胎宽度方向内侧延伸。也可以采用没有宽度方向槽的构造。
这种构造可以降低轮胎滚动期间由宽度方向槽引起的撞击噪声,从而提高轮胎的低噪声性能。另外,与周向主槽和宽度方向槽两者的负比率都减小的情况相比,可以抑制排水性能的降低。此外,与周向主槽和宽度方向槽两者的负比率都增大的情况相比,可以抑制耐磨性的降低。
宽度方向槽的负比率与周向主槽的负比率的比优选地在0%和70%之间。在没有宽度方向槽的情况(负比率为0%的情况)下,轮胎在滚动时不再发出撞击噪声,特别地提高了低噪声性能。其原因在于,将上述比设定为大于0%可以进一步抑制排水性能的降低,而将上述比设定为70%以下可以进一步提高轮胎的低噪声性能。出于同样的原因,上述比甚至更优选地在10%至60%之间。
在这种情况下,虽然不特别限制,但周向主槽的负比率例如可以在8%至30%之间,以兼顾抗磨性能和排水性能。虽然不特别限制,但宽度方向槽的负比率可以在1%至21%之间,以兼顾操纵稳定性和排水性能。
为了减小如上所述的宽度方向槽的负比率,可以减小宽度方向槽的槽宽(非限制性示例为15mm以下),或者可以增加轮胎周向的节距长度(非限制性示例为10mm以上)。可以采用不对称图案。例如,可以在由轮胎赤道面CL划分的轮胎宽度方向的一个半部中减小宽度方向槽的槽宽(非限制性示例为14mm以下),并且可以在轮胎宽度方向的另一个半部中增加宽度方向槽在轮胎周向上的节距长度(非限制性示例为11mm以上)。
作为另一示例,胎面部13的胎面表面上的宽度方向槽的负比率还优选地大于或等于胎面部13的胎面表面上的周向主槽的负比率。
例如,可以在胎面部13的胎面表面上设置一个或多个(例如,一个)沿轮胎周向延伸的周向主槽以及一个或多个沿轮胎宽度方向延伸的宽度方向槽,并且宽度方向槽例如可以从胎面边缘向轮胎宽度方向内侧延伸。可替代地,可以采用没有周向主槽的构造。
根据这种构造,通过宽度方向槽可以确保显著的排水性能,并且可以提高打滑性能(特别地,转弯期间的打滑性能)。此外,与周向主槽和宽度方向槽两者的负比率都增大的情况相比,可以确保轮胎的耐磨性。与周向主槽和宽度方向槽两者的负比率都减小的情况相比,可以提高轮胎的排水性能。
上述宽度方向槽的负比率与周向主槽的负比率的比优选地在100%至200%之间。通过将上述比设定为100%以上,可以进一步提高轮胎在转弯期间的打滑性能,而通过将该比设定为200%以下,可以进一步提高轮胎的耐磨性。出于同样的原因,上述比甚至更优选地在110%至180%之间。
在这种情况下,虽然没有特别限制,但是周向主槽的负比率例如可以在3%至30%之间,以兼顾抗磨性能和排水性能。虽然不特别限制,但宽度方向槽的负比率可以在3%至60%之间以兼顾操纵稳定性和排水性能。
在此,为了使宽度方向槽的负比率相对大,例如可以通过对宽度方向槽采用弯曲形状来确保延伸长度,或者例如可以增大宽度方向槽的槽宽(非限制性示例为1mm以上)。可替代地,可以减小轮胎周向上的节距长度(非限制性示例为50mm以下)。可以采用不对称图案。例如,可以在由轮胎赤道面CL划分的轮胎宽度方向的一个半部中配置一个周向主槽,而在轮胎宽度方向的另一个半部中不设置周向主槽。上述一个半部中的宽度方向槽的节距长度可以较小(相对于另一个半部中的节距长度),或者在上述另一个半部中,可以通过对宽度方向槽采用弯曲形状来确保延伸长度。
作为示例,轮胎10在胎面部13的胎面表面上包括沿轮胎周向延伸的一个或多个(例如,一个)周向主槽。在此,胎面部13的胎面表面的在轮胎宽度方向上位于车辆安装内侧的一个半部中的周向主槽的负比率优选地小于胎面部13的胎面表面的在轮胎宽度方向上位于车辆安装外侧的另一个半部中的周向主槽的负比率。例如,周向主槽可以位于轮胎赤道面CL上,槽宽的中心从轮胎赤道面朝向轮胎宽度方向的另一侧(车辆安装外侧)偏移。
根据这种构造,能够确保容易磨损(尤其在负外倾时)的车辆安装内侧的陆部的刚性以提高轮胎的耐磨性。此外,与车辆安装外侧和车辆安装内侧两者的负比率都减小的情况相比,可以抑制轮胎的排水性能的降低。与车辆安装外侧和车辆安装内侧两者的负比率都增大的情况相比,可以抑制轮胎的耐磨性的降低。
在此,轮胎宽度方向上的一个半部(车辆安装内侧)中的负比率与轮胎宽度方向上的另一个半部(车辆安装外侧)中的负比率的负关系优选为20%至99%。通过将上述负关系设定为20%以上,可以进一步确保车辆安装内侧的陆部的刚性,用以进一步提高轮胎的耐磨性,而通过将上述负关系设定为99%以下,还可以确保车辆安装内侧的排水性能。出于同样的原因,上述负关系更优选在30%至90%之间。
在这种情况下,虽然不特别限制,但是轮胎宽度方向上的另一个半部(车辆安装外侧)中的负比率例如可以在8%至40%之间。虽然不特别限制,但轮胎宽度方向上的一个半部(车辆安装内侧)中的负比率例如可以在2%至39%之间。
作为另一示例,轮胎10在胎面部13的胎面表面上包括沿轮胎周向延伸的一个或多个(例如,一个)周向主槽。在此,胎面部13的胎面表面的在轮胎宽度方向上位于车辆安装内侧的一个半部中的周向主槽的负比率大于胎面部13的胎面表面的在轮胎宽度方向上位于车辆安装外侧的另一个半部中的周向主槽的负比率。例如,周向主槽可以位于轮胎赤道面CL上,槽宽的中心从轮胎赤道面朝向轮胎宽度方向的一侧(车辆安装外侧)偏移。
根据这种构造,通过确保接地长度通常较长(尤其是负外倾角期间)(尤其是用作前轮时)的车辆安装内侧的槽面积,可以提高直行时轮胎的打滑性能。与增大车辆安装外侧和车辆安装内侧两者的负比率的情况相比,可以抑制轮胎的耐磨性的降低。与减小车辆安装外侧和车辆安装内侧两者的负比率的情况相比,可以抑制轮胎的排水性能的降低。
在此,轮胎宽度方向的另一个半部(车辆安装外侧)中的负比率与轮胎宽度方向的一个半部(车辆安装内侧)中的负比率的负关系优选为20%至99%。通过将上述负关系设定为20%以上,可以进一步确保车辆安装内侧的槽容积,用以进一步提高直行期间轮胎的打滑性能,而通过将上述负关系设定为99%以下,还可以确保轮胎的耐磨性。出于同样的原因,上述负关系更优选地在30%至90%之间。
在这种情况下,虽然不特别限制,但是轮胎宽度方向上的另一个半部(车辆安装外侧)中的负比率例如可以在2%至40%之间。虽然不特别限制,但轮胎宽度方向上的一个半部(车辆安装内侧)中的负比率例如可以在8%至41%之间。
在轮胎/车轮组装体包括轮毂电机和受电装置的情况下,胎面部优选地包括位于轮胎赤道面的陆部,并且当轮胎/车轮组装体被填充到规定内压并且无负载时,该陆部在轮胎宽度方向上的宽度优选地为胎面宽度的15%以上。即使当通过被驱动的轮毂电机将大扭矩瞬间施加到轮胎的胎面部时,该陆部的变形也可以被抑制,并且可以提高轮胎的耐磨性,这是因为最大扭矩所施加的轮胎赤道面上的陆部的轮胎宽度方向宽度是胎面宽度的15%以上,并且刚性高。出于同样的原因,该陆部在轮胎宽度方向上的宽度更优选地是胎面宽度的20%以上。出于同样的原因,该陆部在轮胎宽度方向上的宽度更优选地是胎面宽度的30%以上。为了通过适当降低轮胎赤道面上的陆部的刚性来提高耐磨性,轮胎赤道面上的陆部在轮胎宽度方向上的宽度优选地是胎面宽度的70%以下。
“胎面宽度”是指当轮胎/车轮组装体被填充至规定内压且无负载时的接地边缘(上述接地面的轮胎宽度方向的两端)之间的轮胎宽度方向距离。
作为示例,当轮胎/车轮组装体被填充到规定内压且无负载、并且在轮胎宽度方向截面图中从胎面边缘TE起在轮胎宽度方向内侧位于胎面宽度TW的1/8位置处的胎面表面上的点被指定为1/8点(点P)时,胎面部13在1/8点(点P)处的厚度T2优选地小于轮胎赤道面CL上的胎面部13的厚度T1。
根据这种构造,通过1/8点的磁通量不太容易被胎面橡胶阻碍而无法到达受电线圈31(例如,当输电线圈41的环倾斜地配置到路面时),因此提高了受电效率。此外,与胎面厚度在轮胎宽度方向的整个区域上减小的情况相比,还可以确保轮胎的耐磨性。只要输电线圈41和受电线圈31配置为使得磁通量的至少一部分可以通过1/8点,就可以获得上述效果。
轮胎10可以被构造为使得,在上述条件下,在由轮胎赤道面CL划分的轮胎宽度方向上的两个半部处,胎面部13在1/8点(点P)处的厚度T2均小于轮胎赤道面CL上的胎面部13的厚度T1,或者使得在上述条件下,仅在一个半部中,胎面部13在1/8点(点P)处的厚度T2小于轮胎赤道面CL上的胎面部13的厚度T1。
在此,1/8点处的胎面部的厚度T2与轮胎赤道面上的胎面部的厚度T1的比率T2/T1优选地在60%至99%之间。通过将比率T2/T1设定为60%以上,可以提高轮胎的耐磨性,而通过将比率T2/T1设定为99%以下,可以进一步提高受电效率。出于同样的原因,比率T2/T1更优选在65%至95%之间。
胎面部的厚度还优选地从轮胎赤道面CL朝向1/8点(点P)逐渐减小。原因在于,可以在避免产生轮胎宽度方向上的刚性台阶的同时提高受电效率。
在轮胎赤道面CL和1/8点(点P)之间,胎面厚度中可以设置台阶部,使得上述厚度T2变得小于上述厚度T1。在这种情况下,该台阶优选地设置有作为边界的周向主槽(即,使得在一个陆部内没有台阶)。
在此,在上述情况下,轮胎赤道面上的胎面部的厚度T1优选地在8mm和25mm之间。通过将厚度T1设定为8mm以上,可以提高轮胎的耐磨性,而通过将厚度T1设定为25mm以下,可以提高燃料效率,并且可以减少通过轮胎赤道面并被胎面橡胶阻碍的磁通量的量,从而提高受电效率。
在上述情况下,1/8点处的胎面部的厚度T2优选地在5mm和24mm之间。通过将厚度T2设定为5mm以上,可以提高轮胎的耐磨性,而通过将厚度T2设定为24mm以下,可以提高燃料效率,并且可以减少通过1/8点并被胎面橡胶阻碍的磁通量的量,从而提高受电效率。
在这种情况下,在设置有槽的情况下,通过追踪假设没有槽的假想线来考虑轮胎赤道面上的胎面部的厚度T1,并且当槽存在于1/8点时,也通过追踪假设没有槽的假想线来考虑。
当提到T1和T2之间的关系时,胎面部的厚度是在形成对应位置处的胎面表面的线(或假想线)的法线方向上测得的厚度。
在1/8点(点P)处的胎面部的厚度在由轮胎赤道面CL划分的胎面宽度方向半部之间不同的情况下,当车辆安装内侧的1/8点(点P)处的胎面部的厚度小于车辆安装外侧的1/8点(点P)处的胎面部的厚度时,对于从路面斜向外地产生并且通过车辆安装内侧的1/8点(点P)的磁通量,可以有效地获得上述效果,而当车辆安装外侧的1/8点(点P)处的胎面部的厚度小于车辆安装内侧的1/8点(点P)处的胎面部的厚度时,对于从路面斜向内地产生并且通过车辆安装外侧的1/8点(点P)的磁通量,可以有效地获得上述效果。
可替代地,当轮胎/车轮组装体3被填充到规定内压且无负载、并且在轮胎宽度方向截面图中从胎面边缘TE起在轮胎宽度方向内侧位于胎面宽度TW的1/8位置处的胎面表面上的点被指定为1/8点(点P)时,轮胎赤道面CL上的胎面部13的厚度T1也优选地小于胎面部13在1/8点(点P)处的厚度T2。
根据这种构造,通过轮胎赤道面的磁通量不太容易被胎面橡胶阻碍而无法到达受电线圈31(例如,当输电线圈41的环与路面平行配置时),因此提高了受电效率。此外,与胎面厚度在轮胎宽度方向的整个区域上减小的情况相比,还可以确保轮胎的耐磨性。
只要输电线圈41和受电线圈31配置为使得磁通量的至少一部分可以通过轮胎赤道面,就可以获得上述效果。
轮胎10可以被构造为使得,在上述条件下,在由轮胎赤道面CL划分的轮胎宽度方向上的两个半部处,轮胎赤道面CL上的胎面部13的厚度T1均小于胎面部13在1/8点(点P)处的厚度T2,或者使得在上述条件下,仅在一个半部中,轮胎赤道面CL上的胎面部13的厚度T1小于胎面部13在1/8点(点P)处的厚度T2。
在此,1/8点处的胎面部的厚度T2与轮胎赤道面上的胎面部的厚度T1的比率T2/T1优选地在100%至120%之间。通过将比率T2/T1设定为100%以上,可以提高轮胎的耐磨性,而通过将比率T2/T1设定为120%以下,可以进一步提高受电效率。出于同样的原因,比率T2/T1更优选在103%至115%之间。
胎面部的厚度还优选地从轮胎赤道面CL朝向1/8点(点P)逐渐增大。原因在于,可以在避免产生轮胎宽度方向上的刚性台阶的同时提高受电效率。
在轮胎赤道面CL和1/8点(点P)之间,胎面厚度中可以设置台阶部,使得上述厚度T1变得小于上述厚度T2。在这种情况下,该台阶优选地设置有作为边界的周向主槽(即,使得在一个陆部内没有台阶)。
在上述情况下,轮胎赤道面上的胎面部的厚度T1优选地在8mm和25mm之间。通过将厚度T1设定为8mm以上,可以提高轮胎的耐磨性,而通过将厚度T1设定为25mm以下,可以提高燃料效率,并且可以减少通过轮胎赤道面并被胎面橡胶阻碍的磁通量的量,从而提高受电效率。
在上述情况下,1/8点处的胎面部的厚度T2优选地在8mm和30mm之间。通过将厚度T2设定为8mm以上,可以提高轮胎的耐磨性,而通过将厚度T2设定为30mm以下,可以提高燃料效率,并且可以减少通过1/8点并被胎面橡胶阻碍的磁通量的量,从而提高受电效率。
在1/8点(点P)处的胎面部的厚度在由轮胎赤道面CL划分的胎面宽度方向半部之间不同的情况下,当车辆安装内侧的1/8点(点P)处的胎面部的厚度小于车辆安装外侧的1/8点(点P)处的胎面部的厚度时,对于从路面斜向外地产生并且通过车辆安装内侧的1/8点(点P)的磁通量,可以有效地获得上述效果,而当车辆安装外侧的1/8点(点P)处的胎面部的厚度小于车辆安装内侧的1/8点(点P)处的胎面部的厚度时,对于从路面斜向内地产生并且通过车辆安装外侧的1/8点(点P)的磁通量,可以有效地获得上述效果。
轮胎/车轮组装体的内压优选地在120kPa和200kPa之间。通过将内压设定为200kPa以下,接地面积增大。当接地面积小时,在轮胎和路面之间产生空间,并且水、异物等可以进入该空间并阻碍磁通量,降低了受电效率。然而,通过增大接地面积,可以消除轮胎与路面之间的空间,使得磁通量不会被水、异物等阻碍,从而提高受电效率。此外,通过将内压设定为200kPa以下,轮胎的胎侧部可以容易地挠曲,减小了受电线圈与输电线圈之间的距离。这也提高了受电效率。根据本实施方式的轮胎/车轮组装体,将内压设定为120kPa以上,这还可以降低滚动阻力并且提高燃料效率。
在此,内压更优选在140kPa和180kPa之间。这样的范围可以进一步提高受电效率,同时进一步提高燃料效率。
内压甚至更优选在150kPa和170kPa之间。这样的范围甚至可以进一步提高受电效率,同时甚至进一步提高燃料效率。
在填充到上述内压时,优选地满足SW和OD之间的上述关系式(1)和/或(2)。
可替代地,轮胎/车轮组装体的内压还优选地为大于200kPa且优选地为400kPa以下。通过将内压设定为大于200kPa,可以降低滚动阻力并且可以提高燃料效率。通过将内部压力设定为400kPa以下,接地面积增大。当接地面积小时,在轮胎和路面之间产生空间,并且水、异物等可以进入该空间并阻碍磁通量,降低了受电效率。然而,通过增大接地面积,可以消除轮胎与路面之间的空间,使得磁通量不会被水、异物等阻碍,从而提高受电效率。此外,通过将内压设定为400kPa以下,轮胎的胎侧部可以容易地挠曲,减小了受电线圈与输电线圈之间的距离。这也提高了受电效率。
在此,内压更优选地在260kPa和350kPa之间。这样的范围可以进一步提高燃料效率,同时进一步提高受电效率。内压甚至更优选在300kPa和320kPa之间。这样的范围甚至可以进一步提高燃料效率,同时甚至进一步提高受电效率。
在填充到上述内压时,优选地满足SW和OD之间的上述关系式(1)和/或(2)。
(车轮)
接着,说明车轮20的构造。图3是根据本公开的实施方式的车轮20的轮胎宽度方向截面图。
如图3所示,车轮20包括圆筒形轮辋21和设置在轮辋21的径向内侧并以支撑方式固定到车辆2的轮毂2A的轮辐22。
轮辋21从车轮的宽度方向外侧起包括一对凸缘23(内凸缘23A、外凸缘23B)、一对胎圈座24(内胎圈座24A、外胎圈座24B)以及凹部25。轮胎10的胎圈部11安装在胎圈座24上。凸缘23从胎圈座24向车轮的径向外侧以及车轮的宽度方向外侧延伸以从侧面支撑轮胎10的胎圈部11。凹部25具有在一对胎圈座24之间向车轮的径向内侧凹入的形状,以便于轮胎的拆卸。凹部25具有底部以及将底部连接到胎圈座24的倾斜面。此外,胎圈座24包括位于车轮的宽度方向内侧的一对隆起26(内隆起26A、外隆起26B)。隆起26向车轮的径向外侧突出以防止轮胎的胎圈落入凹部25中。
轮辋21例如可以由非磁性材料形成。
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。这确保了从输电线圈41到达受电线圈31的磁场不会被轮辋21阻碍并且由此可以提高受电效率。
此外,车轮20的轮辋21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。例如,阀27可以由上述树脂材料形成。由上述非磁性材料形成阀27可以确保从输电线圈41到达受电线圈31的磁场不会被阀27阻碍。
轮辐22包括形成轮辐22的径向内端的环形安装部22A以及从安装部22A向车轮的径向外侧延伸的多个辐条22B。安装部22A是联接并固定于车辆2的轮毂2A(参见图1和图3)的部分,并且具有在车轮的宽度方向上贯通的安装孔,安装孔用于插入螺栓等以固定轮毂2A和安装部22A。辐条22B的车轮径向外端与轮辋21的车轮径向内缘联接成一体。
例如,轮辐22可以包括等金属或具有大磁导率的磁性材料(例如,铁磁材料),诸如铁氧体。这可以防止从输电线圈41到达受电线圈31的磁场由于位于轮胎/车轮组装体3的外侧的金属和其它磁场的影响而衰减,并且可以提高受电效率。例如,在轮辐22由树脂材料制成的情况下,可以实现车轮20的轻量化。
车轮20的轮辐22还包括覆盖轮辐22B的车轮宽度方向外侧的车轮罩28。例如,车轮罩28可以包括金属或具有大磁导率的磁性材料(例如,铁磁材料),诸如铁氧体。这可以防止从输电线圈41到达受电线圈31的磁场由于位于轮胎/车轮组装体3的外侧的金属和其它磁场的影响而衰减,并且可以提高受电效率。
在轮辋21的轮胎径向内侧,即,在由轮辋21和轮辐22包围的空间内,车轮20设置有受电装置30(参见图1和图4),受电装置30接收从轮胎10的轮胎径向外侧无线供给的电力。例如,在受电装置30被安装到车辆2的轮毂2A的情况下,通过将车轮20安装到车辆2的轮毂2A,受电装置30被收容在车轮20的收容部中。
<受电线圈>
返回图1,受电装置30例如被安装到车辆2的轮毂2A上,但这种构造不是限制性的。一旦车轮20被安装到车辆2的轮毂2A,只要受电装置30被收容在车轮20的轮辋21的轮胎径向内侧,则受电装置30可以安装在诸如驱动轴2B的任意位置。在本例中,受电装置30被构造成相对于轮胎10和车轮20的转动不转动。
在本实施方式中,受电线圈(2次线圈)31被安装到凹部25的底部的外周面,4个受电线圈31沿着周向等间隔(间隔d(mm))地配置。因此,在本实施方式中,受电线圈31被构造成与轮胎10和车轮20的转动一起转动。此时,受电线圈31沿周向的位置随着轮胎10和车轮20转动而变化,但是,受电线圈31被配置为当轮胎/车轮组装体3位于输电装置40上方时至少以一定的轮胎转动角度面对输电线圈41。通过这种构造,当轮胎10位于输电线圈41上方的路面上并且输电线圈41与受电线圈31彼此面对时,基于由输电线圈41产生的交流磁场在受电线圈31中产生电动势。因此,电流流动,并且供给电力。受电线圈31被构造为整体上为环状,并配置为使得环的轴线方向大致垂直于路面。受电线圈31例如卷绕在诸如铁氧体芯等的芯上,并且被构造为整体上为环状,但本例不是限制性的。受电线圈31可以是能够基于交流磁场产生电动势的任意线圈,诸如螺旋弹簧、空芯线圈等。
当轮胎10位于输电线圈41上方的路面上时,受电线圈31在能够面对输电线圈41的位置处即可。例如,受电线圈31可以被安装到凹部25的底部的内周面,或者轮辋21的另一部分的内周面或外周面上。同样在这种情况下,受电线圈31也与轮胎10和车轮20的转动一起转动。可替代地,受电线圈31可以安装到轮胎/车轮组装体3的内部。在这种情况下,受电线圈31可以被构造为相对于轮胎10和车轮20的转动不转动。例如,通过设置突出到固定于车轮20的轮胎的内腔中的芯,能够将受电线圈31安装在该芯上,使得受电线圈31与轮胎10和车轮20的转动一起转动。
受电线圈31的数量没有特别限制。例如,在沿着周向使用一个连续的受电线圈31的情况下,当轮胎位于输电线圈41上方的路面上时,可以在轮胎滚动的状态下连续供电。也可以将受电线圈31分为多个,并且通过减小受电线圈31的总尺寸,可以抑制由于受电线圈31而导致的重量增加,以提高燃料效率。在本实施方式中,与上述4个受电线圈31对应地包括4个受电装置30,但是受电装置30的数量可以是与受电线圈31的数量等相对应的任意数量。受电装置30的数量也可以与受电线圈31的数量不同。
在本示例中,受电装置30包括电力转换电路32、蓄电部33和控制器34。电力转换电路32将受电线圈31中产生的电力转换成直流(DC)电力并且经由导线等将直流电力供给到车辆2中的蓄电部33或其它车载装置。蓄电部33存储受电线圈31产生的电力。蓄电部33是例如电容器,但本例不是限制性的。蓄电部33可以是任意蓄电装置,诸如蓄电池。在蓄电部33为电容器的情况下,与蓄电池相比,充放电更快。出于这种原因,作为电容器的蓄电部33在需要高度即时性、诸如在车辆2驶过设置在路上的输电装置40的状态下存储受电线圈31中产生的电力时是有利的。控制器34可以包括执行用于控制受电装置30的功能的处理的一个或多个处理器。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),或专门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的任意部件,诸如用于存储程序等的存储部件以及用于与外部电子装置进行有线或无线通信的通信部件。
如本实施方式那样,在使得受电线圈31与轮胎10和车轮20的转动一起转动的构造的情况下,受电线圈31中产生的电力例如可以经由滑环被输送到电力转换电路32等。可替代地,受电线圈31中产生的电力可以(通过电线)输送到第一继电器线圈,在第一继电器线圈中流动的电流产生的磁场可以通过第二继电器线圈,使电流在第二继电器线圈中流动,并且电力可以从第二继电器线圈被输送到电力转换电路32等。在这种情况下,第一继电器线圈和第二继电器线圈也被构造为与轮胎10和车轮20的转动一起转动,并且在上述示例的情况下,继电器线圈可以例如被安装到凹部25的外周面。
另一方面,在受电线圈31相对于轮胎10和车轮20的转动不转动的情况下(例如,当受电线圈31被安装到轮毂2A上时),电力可以从受电线圈31直接输送到蓄电部33等。在这种情况下,特别地,胎体14优选地由上述非磁性材料制成,带束帘线优选地由上述非磁性材料制成,并且车轮20的轮辋21优选地由上述非磁性材料制成,以抑制受电效率的降低。
图4是使用轮胎宽度方向截面示意性地图示包括根据本公开的变形例的轮胎/车轮组装体的无线受电系统的图。
在图4所示的示例中,轮胎/车轮组装体1包括轮毂电机4。受电装置30被安装到轮毂电机4。
如图4所示,受电装置30可以以当轮胎10和车轮20转动时不转动的方式被安装(到图示的示例中的轮毂2A的罩等)。
在这种情况下,特别地,仅一个受电装置30(受电线圈31)可以被配置在面对路面的位置。另一方面,如图1所示,在受电装置30安装在与轮胎10和车轮20的转动一起转动的位置的情况下,则在车轮20的周向上连续或间歇地安装一个或多个受电装置30(受电线圈31)是优选的。
尽管上面已经说明了本公开的实施方式,但是本公开决不限于上述实施例。例如,车辆2在本公开中已经被说明为汽车,但是本例不是限制性的。除了诸如乘用车、卡车、公共汽车和两轮车等的汽车之外,车辆2还可以包括利用诸如马达的动力源驱动车轮和轮胎的任意车辆,包括拖拉机和其它农用车辆、自卸卡车和其它工程或建筑车辆、电动自行车和电动轮椅。车辆本身可以是电驱动的或者可以用于供给在车辆内部使用的电力。
例如,在本公开中,轮胎已被说明为填充有空气,但该示例不是限制性的。轮胎可以例如填充有诸如氮气的气体。轮胎不限于填充有气体而是可以填充有任意流体,包括液体、凝胶状物质或粒状材料。
在本公开中,轮胎已经被说明为设置有内衬的无内胎轮胎,但是这种构造不是限制性的。例如,轮胎可以是设置有内胎的内胎式轮胎。
例如,本公开中的轮胎也可以是非充气轮胎。在这种情况下,将受电线圈配置在能够与输电线圈相对的位置即可。
在本公开中,特别优选的是轮胎具有120mm以上的接地宽度。
附图标记列表
1 无线受电系统
2 车辆
2A 轮毂
2B 驱动轴
3 轮胎/车轮组装体
4 轮毂电机
10 轮胎
11 胎圈部
12 胎侧部
13 胎面部
14 胎体
14A 胎体主体部
14B 胎体折返部
15 带束
16 内衬
17 周向主槽
20 车轮
21 轮辋
22 轮辐
22A 安装部
22B 辐条
23 凸缘
24 胎圈座
25 凹部
26 隆起
27 阀
28 车轮罩
30 受电装置
31 受电线圈
32 电力转换电路
33 蓄电部
34 控制器
40 输电装置
41 输电线圈
Claims (5)
1.一种轮胎/车轮组装体,其包括具有胎面部的轮胎和具有轮辋的车轮,其中,
所述轮胎安装在所述轮辋上,
所述轮胎/车轮组装体包括受电线圈,
在所述轮胎/车轮组装体被填充至规定内压并承受最大负载时的接地面中,从轮胎宽度方向的边缘起位于胎面宽度方向内侧接地宽度W的10%的轮胎宽度方向位置处的接地长度LE与所述接地面的轮胎宽度方向中心处的接地长度LC之比、即矩形比为50%以上,以及
当所述轮胎/车轮组装体被填充到规定内压且无负载、并且在轮胎宽度方向截面图中从胎面边缘起在轮胎宽度方向内侧位于胎面宽度TW的1/8位置处的胎面表面上的点被指定为1/8点时,轮胎赤道面上的所述胎面部的厚度T1小于所述胎面部在所述1/8点处的厚度T2,所述胎面部的厚度从所述轮胎赤道面朝向所述1/8点逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的轮胎/车轮组装体,其特征在于,所述矩形比为60%以上。
3.根据权利要求2所述的轮胎/车轮组装体,其特征在于,所述矩形比为70%以上。
4.根据权利要求3所述的轮胎/车轮组装体,其特征在于,所述矩形比为80%以上。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的轮胎/车轮组装体,其特征在于,所述胎面部的厚度为8mm至25mm。
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