发电装置和轮胎制造方法及图纸

目的是提供一种能够改善因轮胎转动而发电的效率的发电装置，并且提供配备有这种发电装置的轮胎。因此，在安装于轮胎内面并且借助于在行驶期间因轮胎的转动而振动的振动元件产生电动势的该发电装置中，振动元件的共振频率与对应于在以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间的轮胎内面的加速度的变化的频率相匹配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发电装置和轮胎
本专利技术涉及发电装置和轮胎，更具体地涉及能够利用轮胎的转动来改善发电效率的发电装置和配备有这种发电装置的轮胎。
技术介绍
已知的是，存在一种与用于检测轮胎气室内的诸如压力和温度等使用环境的装置一起设置于轮胎内的发电装置。专利文献1公开了一种发电装置，其通过利用当轮胎表面与路面接触时轮胎接收的冲击力使主弹簧支撑的磁体振动而在通电线圈中产生感应电动势来发电。另外，该发电装置设置有副弹簧，当磁体在轮胎的转动速度快时由于离心力而从主弹簧支撑的磁体中立位置沿轮胎半径方向向外移动时，副弹簧弹性地支撑该磁体。在该配置中，因为磁体在轮胎转动速度慢时主要通过主弹簧的弹性来振动而在轮胎转动速度快时主要通过副弹簧的弹性来振动，所以能够改善发电效率。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-47003号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，专利文献1公开的发电装置具有如下问题：虽然无论轮胎的转动速度如何都能通过磁体的振动发电，但是不同速度时的发电量很低。也就是，专利文献1公开的副弹簧的弹性力被设计为在磁体的中立位置的半径方向外侧的一侧开始作用。结果，仅当转动速度低时，中立位置的半径方向内侧的一侧才会处于磁体的振动范围中，仅当转动速度快时，半径方向外侧的一侧才会处于磁体的振动范围中。因此，专利文献1公开的发电装置的问题是，在没有副弹簧的情况下，磁体的振动范围减小到设定的一半。因此，当转动速度低或高时，发电量下降。鉴于上述问题做出本专利技术，目的是提供一种能够改善利用轮胎的转动而发电的效率的发电装置和配备有这种发电装置的轮胎用于解决问题的方案作为解决上述问题的发电装置，提供一种发电装置，其安装于轮胎内面，所述发电装置包括：振动元件，其在车辆行驶期间通过轮胎的转动而振动以产生电动势，其中，所述振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面处的加速度的变化的频率相匹配。该配置能够改善发电效率。也就是，通过将振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面处的加速度的变化的频率相匹配而使振动元件共振。并且通过使振动元件的振幅变大而增加的电动势将改善发电效率。另外，配备有上述发电装置的轮胎能够改善发电效率并且获得比现有技术大的发电量。附图说明图1示出了安装于轮胎的发电装置。图2是示出发电装置的构造的框图。图3示出了发电装置的结构。图4示出了由磁体形成的磁路。图5是示出当发电量最大时可动单元的振动状态的图。图6是示出在轮胎内周面产生的在轮胎半径方向上的加速度的变化的时间序列变化波形图。图7是示出接地前后的离心力的变化的图。图8是示出根据优选实施方式的发电的机制的图。图9是示出当可动单元共振振动时的发电电压的变化的图。图10示出了发电装置的另一适用例。图11是示出根据另一适用例的发电的机制的图。以下，将基于不旨在限制本专利技术的权利要求的范围的优选实施方式说明本专利技术。实施方式中说明的特征的所有组合对于本专利技术提出的解决方案而言并非都是必不可少的。因此，实施方式必须被解释为还包括选择性采用的特征。具体实施方式图1是示出安装在轮胎内的发电装置的概要的图。图2是示出发电装置的构造的框图。如图1所示，发电装置10安装于车辆、飞机等的轮胎2的内周面2a(轮胎内面)。当轮胎2在由图中的箭头A示出的方向上转动时，发电装置10通过利用振动元件随着轮胎2从与路面4接触的接地区间E到非接地区间F重复转动而振动产生电动势来产生电力。如图2所示，发电装置10与例如整流电路9、电容器8、开关电路7、传感器5以及发送电路6等一起一体地构成，其中，整流电路9用于整流导电线圈22中出现的电流，电容器8用于储存整流后的电流，开关电路7用于控制储存在电容器8中的电力的输出，传感器5用于检测轮胎2的诸如气室内的空气的压力或温度等使用环境，发送电路6用于发送由传感器5检测到的值。整流电路9、电容器8、开关电路7、发送电路(发送器)6以及传感器5集中地配置于电路板50，电路板50被保持在发电装置10内。电容器8内储存的电力在开关电路7的控制下被供应到传感器5和发送电路6，并且由传感器5检测到的压力、温度等例如经由后述的天线52从发送电路6被发送到设置于车辆内的接收器。图3的(a)是示出发电装置10的结构的分解立体图。图3的(b)是发电装置10的平面图。图3的(c)是发电装置10的截面图。注意的是，图3的(b)所示的平面图以省略一方的半构件32和磁体保持器46(未示出)的方式示出了发电装置10。另外，图中示出的方向以如下方式限定：图3的(b)的平面图中示出的可动单元40的移动方向(振动方向)被称为上下方向，垂直于该方向的方向为左右方向。另外，垂直于图3的(c)的截面图中示出的上下方向的方向被称为前后方向。发电装置10由固定单元20和可动单元40构成，其中，固定单元20固定到轮胎2的内周面2a，可动单元40布置成相对于固定单元20在与轮胎2的转动一致的振动中可动。固定单元20包括外壳30和线圈保持器24。由一对半构件31、32组合而成的外壳30由诸如树脂等轻量但具有预定刚性的材料制成。半构件31、32均为在平面视图中近似正方形的矩形形状的、在一侧开口的盒子。半构件31、32的开口面对面地放置在一起以形成用于保持线圈保持器24、电路板50和可动单元40的空间。在各半构件31、32中均形成有允许可动单元40移动的运动空间C和弹簧保持空间30C。形成外壳30内的运动空间C的上端壁30a和下端壁30b均贴附有在左右方向上以带状延伸的缓冲材料26。当可动单元40的上下振动的振幅为一定值以上时，缓冲材料26与可动单元40接触。因此，缓冲材料26不仅限制可动单元40的过振幅振动，还通过吸收与可动单元40接触时的冲击力防止对可动单元40的损坏。各半构件31、32的左右两侧部均具有以在上下方向上延伸的方式形成以保持弹簧12的一对弹簧保持空间30c、30c。在一个半构件31的各弹簧保持空间30c的上下两侧设置有用于接合弹簧12的销30d。在另一个半构件32的各弹簧保持空间30c的上下两侧设置有销接收孔30f，销30d的端部能够插入销接收孔30f。各半构件31、32的下壁侧的左右方向的中央设置有用于在左右方向上定位线圈保持器24的突部30g。半构件31的上部形成有用于保持电路板50的电路板保持空间30e。在平面视图中为具有近似正方形的矩形形状的板状构件的线圈保持器24几乎位于外壳30的中央。线圈保持器24的下端面的左右中央位置设置有倒U字形的定位凹部24b。线圈保持器24在外壳30的突部30g装配到凹部24b中的情况下在外壳30内在左右方向上定位并且由外壳30的内壁从上下两侧和前后两侧保持。线圈保持器24中设置有线圈收容部24a，线圈收容部24a为用于保持导电线圈22的在前后方向(板厚方向)上贯通的通孔。线圈收容部24a被成形为在左右方向上延伸的具有圆角的矩形。在将导电线圈22置于线圈保持器24中之后，在线圈保持器24的前后两面均粘贴未示出的摩擦降低膜。线圈保持器24由例如树脂制成。导电线圈22的外部形状被成形为与线圈收容部24a相同。导电线圈22具有预定数量的匝数，使得导线在被保持在线圈保持器24中时在左右方向上延伸。导电线圈22的卷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电装置，其安装于轮胎内面，所述发电装置包括：振动元件，其在车辆行驶期间通过轮胎的转动而振动以产生电动势，其中，所述振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面处的加速度的变化的频率相匹配。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.09 JP 2015-2405551.一种发电装置，其安装于轮胎内面，所述发电装置包括：振动元件，其在车辆行驶期间通过轮胎的转动而振动以产生电动势，其中，所述振动元件的共振频率与对应于以一定速度转动的轮胎的转动一圈期间轮胎的内面处的加速度的变化的频率相匹配。2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述加速度是轮胎半径方向的加速度。3.根据权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于，基于轮胎半径方向的加速度的时间序列变化波形中出现的踏入侧峰值与蹬出侧峰值之间的峰值间时间计算对应于所述加速度的变化的频率。4.根据权利要求1所述的发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：长屋豪，若尾泰通，
申请(专利权)人：株式会社普利司通，
类型：发明
国别省市：日本,JP