JPH0412681A

JPH0412681A - タイヤの変形を動力とした発電装置

Info

Publication number: JPH0412681A
Application number: JP11349590A
Authority: JP
Inventors: Akio Kimura; 明夫木村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1992-01-17
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH078118B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】イ４発明の目的産業上の利用分野電気自動車に於いて、動力として搭載されている蓄電池
の、走行による電力の消耗を、走行中の接地圧によるタ
イヤの変形を利用して、タイヤ内部において発電し、発
生電力を車体内に導入、搭載蓄電池に充電し、走行中に
電力の補充を行うことに関する。

搭載蓄電池の充電は、車体内部に設置された、図示され
ていない電圧調整、整流、カットイン等の諸装置による
。

従来の技術電気自動車に使用する、小型でエネルギー密度の高い蓄
電池の開発は徐々にではあるが着実に前進している０本
格的な電気自動車の普及のためには、充電して（フル充
電）、連続的に、また断続して、合計、どのくらいの距
離を走行できるかにか）っている、走行しながら、電力
を補充するものとしてはソーラーコレクターを具備した
自動車があるが、更に一段の進歩が望まれている。

発明が解決しようとする課題利用可能な、未利用の動力として、走行状態にあって、
転動するタイヤの接地圧による変形に注目し、タイヤの
内部に設置した、タイヤの変形を動力とした発電装置と
、発生電力を搭載蓄電池に充電するため、走行しながら
電力を車体内に導入する装置を提供せんとするものであ
る。

転勤するタイヤの変形を用いて、発電装置を動かすとす
れば、タイヤの何処に動力を求め、またその方法が課題
となる。向心力、遠心作用に耐え、スリップ角が付いて
、旋回しているタイヤの「ねじれ変形」による摩擦力の
着力点の移動に対する対応、タイヤ内で永久磁石を回転
させるには困難が多い。そのためコイルに磁極を出入さ
せる方式を採用した場合の発電効率の低下、コイル内の
空気の流れ、繰舵により向きを変えるホイールから、電
力を取り出し、車体内に導入する手段等の、互いに矛盾
しない配置などが主要な課題である。

口０発明の構成課題を解決するための手段第７図はタイヤが接地圧により、接地部分が変形するこ
とを示した図である。タイヤが何れの方向に回転しても
、接地影響領域を含めて接地面積以外の部分は、接地圧
が無くなり次第、変形は元の形状に回復する。第１図は
発電装置の側面図、第２図は平面図であるが、軸受６ａ
〜６ｂの両側に、２個のＮ回巻きコイル２８〜２ｂがあ
り、永久磁石３はＵ字型磁石の変形型を用い、図ではＮ
極＝３ｂ、Ｓ極＝３ａとした。永久磁石３は全体をフェ
ライト成形、あるいは、磁石鋼、また、先端のＳ極、Ｎ
極をフェライト成形とし、磁石鋼で連結する等、何れで
もよく、磁気回路１に設置されたコイル２８〜２ｂは直
列に結線される。軸受６ａ〜６ｂの固定軸に支持された
可動板７を支点とする永久磁石支柱１３は永久磁石３を
内包し、磁極３ｂは引き索１４の引っ張りによってバネ
θを圧してコイル２ｂに挿入される。同時に、磁極３ａ
はコイル２ａがら脱出する。

引き索１４が弛るんだときは、バネ５は永久磁石支柱１
３を押し上げ、磁極３ａはコイル２ａに挿入され、磁極
３ｂはコイル２ｂから引き抜がれる。フェライト形成の
永久磁石は必ずしも衝撃に強くはない、　３３ｂ　、３
３ａは永久磁石補強ボールドナツトである。可動板７に
はストッパー１２ａ〜１２ｂがあり、時としてタイヤの
変形が大きく、引き索１４が弛み過ぎ、磁極３ａがコイ
ル２ａに過剰に挿入されることを防止するため、軸受固
定板８に粘弾性材質のストッパー受リング１１を設ける
。

引き索１４は第５図、第６図の如く、正立したタイヤ内
面の中心線上インナーライナー３１と名付けられた部位
に類似のゴム材を用いて引き索接着部１５により接着さ
れる。引き索接着部内には複数に交差する有機繊維帯２
１があり、引き索１４の端が連結されている。引き索１
４は有機繊維コード又は無機の瑳り線とし、硬直性のな
いものとする。

引き索接着部１５とタイヤの接着面は、一定範囲の広さ
の接着面で、前記のタイヤの接着箇所に接着する。第５
図の如く、引き索１４の他端は調節ボールドナツト１７
に固定され、組立時においては、引き索１４の長さを調
節することができる。タイヤは圧力容器である。その構
造から、引き索１４が引っ張られ過ぎることはないが、
ストッパー受リング１１は何れの側にも機能する。軸受
６ａ〜６ｂは軸受固定板８に、磁気回路１はホイールの
リム２５に密着した磁気回路固定板９と接して、３層と
も、ホイールのリムに溶着された４個のスベリ止１０に
よって固定される。コイル枠４は脚があり、コイル２８
〜２ｂ、磁気回路１との間に脚の厚さに相当する空隙が
ある。第３図Ａ−Ａ、第４図Ｂ−Ｂ断面図に示した防護
板２９ａ〜２９ｂは、防護板止ナツト２２により、発電
装置ごとに取り付け、ホイールのリムに、タイヤを嵌め
込み、または、取り外すとき、装置が損傷を受けぬよう
にするために取り付ける。

この防護板２９ａ〜２９ｂは第１図、第２図には図示し
ていない。以上の装置をホイールのリム内面、磁気回路
上に等間隔に配置する。

コイル２ａ〜２ｂは直列に連結され、取出端子３２を用
い、タイヤ外部に出て、第９図に示すホイール外側の電
線保護カバー３８内を通り、スリップリング３５に導入
される。取出端子３２は（第１４図）絶縁体２３とゴム
付ワッシャ３０、締め付は用ナツトによって、気密に、
導線をリム外に取り出す、スリップリング３５には第１
０図のようにベアリング３９をもつスリップリングカバ
ー３７があり、刷子３６と刷子ケース４０を保持してい
る。刷子ケースから渦巻き状に延長された電線４日は内
筒４１の中を通り車体車輪カバー４６から車体内に入る
。

外筒４２は内筒の外側にあって、内筒４１は上下に移動
可能である。外筒４２の上端の外筒止４７は車体車輪カ
バー４６に固着していて、タイヤの上下、操舵によるタ
イヤの傾き、方向の変化に対応し、スリップリングとス
リップリングカバーとの共回りを抑止する。

作用第１１図は発電装置４個を配置した例の説明図である一
発電装置５０ａ〜５０ｄは、タイヤのホイールのリム２
５に固定された、磁気回路１上に等間隔に設置され、引
き索１４はタイヤに接着している引き索接着部に接続し
ている。タイヤの転勤による接地圧により、接地部は、
接地影響領域２４を含めてホイール方向に凹む。引き索
１４は押し上げられ弛む。タイヤの転勤が進ろ、変形し
た部位が元の形状に回復するにつれて引き索１４は弛み
を失い引っ張りに転する。引き索１４の弛みと引っ張り
のため、発電装置の磁極３ａ、３ｂはコイル２ａ、２ｂ
に出入する。

発電装Ｗ５０ｂ　、５０ｃ　、５０ｄが接地部上に近付
いて通過するときも同様である。起電力は前記（第９図
）のように、取出端子３２より、ホイール２８の外側、
電線保護カバー３８を内を経て、刷子３６から取り出さ
れる。タイヤはチュウブレスタイヤを使用する。引き索
１４は硬直性がなく、スリップ角が付いて、第８図説明
のタイヤの「ねじれ変形」による接地面積の着力点の移
動にも順応する。また、コイル枠４の脚によって、脚の
厚みの分だけ磁気回路１との間に空隙をつくり、磁極が
コイルに出入するときの空気抵抗を弱める。

磁気回路１上に配置された４個の発電装置の中で、タイ
ヤが接地圧で変形した部位に対応する発電装置からのみ
起電力が得られ、取出端子３２、スリップリング３５、
刷子３６、内筒４１、外筒４２、車体車輪カバー４６を
経て車体内に導入される。

その時点に注目すれば、他の３個の発電装置は、引き索
１４が引かれたまＸであり、基本的には停止の状態にあ
る。基本的に停止している装置の磁極は、タイヤの走行
振動により、若干の動きがあっても、スリップリングを
介して刷子に接していないコイルには電流は流れない。

タイヤの進行方向の変化は走行中は小さく、車寄せ等に
あっては角度が大きくなるが、動きは遅い、第１３図は
スリップリング、内筒、外筒を車体車輪カバーに取り付
けた外観図で、耐候性を有する。走行中に発生した電力
は車体内に設置した図示していない変圧、整流、カット
イン装置等で搭載蓄電池の充電に用いる。

ストッパー受リング１１は（第１５図）、中央に小孔の
ある底板があり、ストッパー受すング止１９によって逸
脱しない程度に止められ、軸受固定板８に固着していな
い。外からの力で、ストッパー受すング止１９を軸とし
て回転できるので、ストッパー受リング１１の特定の箇
所に、ストッパー１２８゜１２ｂが突き当たり、同一箇
所のみが多く摩耗することを避ける。

実施例第１１図は発電装置４個を配置した例であるが、６個、
８個と増重が可能である。永久磁石がフェライト成形、
あるいは、一部がフェライト成形である場合は、衝撃に
強くするため、必要あれば一部または全体に薄膜の被覆
を施す。

効果リム内には、コイルの巻数を確保するに足る空隙があり
、永久磁石は現存する強力なものを用いる。挿入、脱出
する磁極の速度は、タイヤの転動する速度に比例する。

タイヤの回転速度は、広く使用されているタイヤ、外径
６００閣、荷重半径２８７閣とした例を用いれば、１回
転で１　、８００閣進む、　６０ｂｍ／ｈの速度では０
．１秒で１回転する。

タイヤは圧縮空気入りであるので、引き索接着部１５は
、タイヤ内面のインナーライナーに、接着する面を、あ
る程度広くすることで接着力も強まり、引き索１４の引
っ張り力も増す。

タイヤは空気バネである。起電力はバネ５と、軸受６ａ
〜６ｂを支点とした永久磁石を内包する支柱１３と、コ
イル、それに、タイヤの空気バネによる引き索１４を主
体とする作動によるものである。

タイヤに発電装置を配置すると、その分の重量増加を防
ぐことは出来ない。自動車の走行抵抗は、■タイヤの転
がり抵抗　　■駆動系の回転抵抗■空気抵抗　　　　　
　　■勾配抵抗 ■加速抵抗以上のうち、■の加速抵抗では、回転体を回すための慣
性抵抗がある。この場合軽量であることは有利である。

新しい素材の採用を含め、発電装置の軽量化に努めなけ
ればならない。

■のタイヤの転がり抵抗は、その９０％はタイヤの変形
によるものである。当然荷重に留意すべきであるが、特
別な場合を除いて、適当なタイヤの接地面積が得られる
よう、努めて空気圧を正常に調節すことで、転がり抵抗
が小さくなり、発電装置も順調に作動する。

ラジアルタイヤはバイアスタイヤに比べてトレッドの変
形が少ない、タイヤの種類によって変形の度合いが異な
ることがあるから、第１図に示した調節板１６を移動さ
せ、調節ボールドナツト１７を使用して、引き索１４の
長さを加減する。また、このことにより、引き索１４の
引っ張り距離に対する、磁極のコイルに出入する距離を
変化させることが出来る。この作業は使用するタイヤの
種類によって、組立時に行う。

永久磁石３、永久磁石補強ホールトナラ）　３３ａ、３
３ｂ、　ｖｔ磁気回路などを除いては、努めて軽く、ま
た、強磁性体でない材質を選定する。

配置する発電装置は６個、８個と増やし得るものである
から、交流のサイン波に近い波形で電力が得られ、出来
るだけ駆動系に対する負担が軽くなる発電方式により、
前記の損失を考慮しても、なお、効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は発電装置の側面図、第２図は平面図、第３図は
Ａ−Ａ断面図、第４図はＢ−Ｂ断面図、第５図はインナ
ーライナー、引き索接着部及び引き索と、永久磁石支柱
との関連図、第６図は引き索接着部と引き索、調節ボー
ルドナツトの連結画策７図は接地圧によるタイヤの変形
説明図。第８図はスリップ角発生時のタイヤの着力点の説明図、
第９図はスリップリングとスリップリングカバー及び電
線との関係図、第１０図はスリップリングから車体に至
る導入装置の破砕図。第１１図は装置の配置説明図、第１２図は車体内に導入
する装置の外筒止の拡大図、第１３図は導入装置を装着
した外観図、第１４図は取出端子の破砕図、第１５図バ
ストツバ−受リングの破砕図。１、磁気回路　　　　　２ａ、　２ｂ、　Ｎ回巻コイル
３、３ａ、３ｂ、永久磁石　　４．コイル枠５、バネ　
　　　　　　６ａ、６ｂ、軸受７、可動板　　　　　　
８．軸受固定板９、磁気回路固定板　　１０．スベリ止
１１、ストッパー受リング１２ａ、　１２ｂ、ストッパ
ー１３、永久磁石支柱　　　１４．引き索１５、引き索
接着部　　　１６．調節板１７、調節ボールドナツト１９、ストッパー受すング止２１、有機繊維帯　　　　２２．防護板止ナツト２３、
絶縁体　　　　　　２４．接地影響領域２５、ホイール
のリム　　２６．タイヤビード部２７、タイヤトレッド
　　２８．ホイール２９ａ、２９ｂ、防護板　　　　３
０．ゴム付ワッシャ３１、インナーライナー　３２．取
出端子３３ａ、３３ｂ、永久磁石補強ボールドナツト３
５、スリップリング　　３６．刷子３７、スリップリングカバー３８、電線保護カバー　　３９．ベアリング４０、刷子
ケース　　　　４１．内筒４２、外筒　　　　　　　４６．車体車輪カバー４７、
外筒止　　　　　　４８．電線５０ａ、　５０ｂ、　５０ｃ、　５０ｄ、発電装置５１
゜路面

Claims

【特許請求の範囲】１、電気自動車に於いて、走行により発生するタイヤの
変形を、タイヤ内面のインナーライナーに取り付けた引
き索を用いて、ホイールのリム内面の底部に設けた、磁
気回路上の軸受固定板に軸受けを持ち、内部に永久磁石
を有する永久磁石支柱に伝え、引き索の引っ張りと、弛
みによって、永久磁石支柱と軸受固定板の間にあるバネ
を伸縮させ、可動板を支点とした永久磁石支柱の磁極を
、同時に、かつ、互いに、磁気回路上に設けた対応する
コイルに出入せしめることを特徴とした発電装置を、複
数配置し、起電力を、気密にリム外側に通ずる取出端子
から、ホイール外側中心部位に設けたスリップリングに
導入する回路をもつ、空気入りタイヤの接地圧による変
形を動力とした発電装置。２、スリップリングにカバーを設け、スリップリングカ
バーの刷子に連結された電線を内部にもつ内筒と、内筒
と連係してタイヤの進行方向、タイヤの傾き及び上下動
に対応する外筒と、外筒止を有する請求項第１項に記載
の発電装置からの電力を、走行中、車体内に導入する装
置。