タイヤ加熱装置
【課題】車両の走行開始直後であってもタイヤ温度を高めることが可能なタイヤ加熱装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ホイール３と一体に回転する外装部１０内に収納されてホイール３の回転による遠心力でホイールの回転中心から外方に向かって移動する振動子１１を有する発電部４０ａと、発熱モジュール４２を含んで構成されてタイヤ空気室２ａ内の空気温度を高める発熱部４０ｂと、を備える回転側装置１ａ、および、ホイール３の回転中心から外方に向かって移動している振動子１１を周期的にホイール３の回転中心に向かって移動させる固定側装置１ｂ、を有し、発電部４０ａは、ホイール３の回転にともなって振動子１１が外装部１０内で往復動するときに圧電素子１２を振動させて発電し、発熱モジュール４２は、発電部４０ａで発電された電力が供給されて発熱するタイヤ加熱装置１とする。
【解決手段】ホイール３と一体に回転する外装部１０内に収納されてホイール３の回転による遠心力でホイールの回転中心から外方に向かって移動する振動子１１を有する発電部４０ａと、発熱モジュール４２を含んで構成されてタイヤ空気室２ａ内の空気温度を高める発熱部４０ｂと、を備える回転側装置１ａ、および、ホイール３の回転中心から外方に向かって移動している振動子１１を周期的にホイール３の回転中心に向かって移動させる固定側装置１ｂ、を有し、発電部４０ａは、ホイール３の回転にともなって振動子１１が外装部１０内で往復動するときに圧電素子１２を振動させて発電し、発熱モジュール４２は、発電部４０ａで発電された電力が供給されて発熱するタイヤ加熱装置１とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールの回転によってタイヤ空気室内の空気温度を高めるタイヤ加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行開始時などにタイヤ空気室内の空気温度（以下、タイヤ温度と称する）が低いと走行抵抗が大きくなって燃費が低下するため、走行開始後は速やかにタイヤ温度を高めることが好ましい。または、走行開始のときに、予めタイヤ温度がある程度まで高まっていることが好ましい。
例えば、特許文献１、２には、走行時にタイヤの回転を利用して発電する技術が開示されており、このように発電された電力を利用してタイヤ温度を高めることができれば、車両に備わる二次電池（バッテリ）など別のエネルギの消費量を増やすことなく、効率よくタイヤ温度を高めることができる。
特許文献１に開示される技術によると、走行中の車両におけるタイヤの温度上昇を利用し、ゼーベック効果によって発電することができる。
また、特許文献２に開示される技術によると、走行中の車両でタイヤに発生する静電気をキャパシタなどの蓄電器に蓄電することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４０４０８号公報
【特許文献２】特表２００６−５２１２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、車両が走行を開始してからタイヤ温度が上昇するまでは発電できない。また、特許文献２の技術では、車両が走行を開始してからタイヤに十分な静電気が蓄電されるまでは発電できない。したがって、特許文献１、２に開示される技術では走行開始直後に発電できず、特許文献１、２に開示される技術で発電される電力を利用してタイヤ温度を高める構成としても、走行開始後に速やかにタイヤ温度を高めることができないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、車両の走行開始直後であってもタイヤ温度を高めることが可能なタイヤ加熱装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、タイヤが装着されるホイールと一体に回転する外装部内に収納されて前記ホイールの回転による遠心力で当該ホイールの回転中心から外方に向かって移動する振動子を有する発電部と、発熱モジュールを含んで構成されてタイヤ空気室内の空気温度を高める発熱部と、を備える回転側装置、および、前記ホイールの回転中心から外方に向かって移動している前記振動子を周期的に前記ホイールの回転中心に向かって移動させる固定側装置、を有し、前記発電部は、前記ホイールの回転にともなって前記振動子が前記外装部内で往復動するときの運動エネルギを電力に変換し、前記発熱モジュールは、前記発電部で変換された電力が供給されて発熱するタイヤ加熱装置とする。
【０００７】
この発明によると、ホイールの回転にともなって外装部内を往復動する振動子の運動エ
ネルギを電力に変換することができ、さらに、この電力を利用して発熱モジュールを発熱してタイヤ温度を高めることができる。振動子は車両の走行開始直後であっても往復動して運動エネルギを電力に変換できることから、走行開始直後から発熱モジュールを発熱させることができタイヤ温度を高めることができる。また、二次電池など別のエネルギを消費することなく、タイヤ温度を高めることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は請求項１に記載のタイヤ加熱装置であって、前記外装部は、前記ホイールの回転中心の側となる底部と、前記底部と対向する頂部と、を有し、前記振動子１１は、前記底部と前記頂部の間を往復動可能に収納され、前記発電部は、前記ホイールの回転による遠心力で前記振動子が当該ホイールの回転中心から外方に向かって移動して前記頂部に衝突したときに振動して電力を発生する圧電素子を備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明によると、往復動する振動子が外装部の頂部に衝突したときに圧電素子を振動させて電力を発生させることができる。つまり、往復動する振動子が圧電素子を振動させて電力を発生することによって、往復動する振動子の運動エネルギを電力に変換できる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は請求項１または請求項２に記載のタイヤ加熱装置であって、前記固定側装置は、前記ホイールに制動力を付与するディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石であり、前記振動子は、前記固定側装置に吸引される磁性部材を有していることを特徴とする。
【００１１】
この発明によると、ディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石を固定側装置とすることができる。そして、振動子は固定側装置に吸引される磁性部材を有し、振動子が固定側装置に吸引されるように構成できる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、タイヤが装着されるホイールと一体に回転する外装部内に収納されて前記ホイールの回転による遠心力で当該ホイールの回転中心から外方に向かって移動する振動子を備える回転側装置、および、前記ホイールの回転中心から外方に向かって移動している前記振動子を周期的に前記ホイールの回転中心に向かって移動させる固定側装置、を有し、前記回転側装置は、前記ホイールの回転にともなって前記振動子が前記外装部内で往復動するときの運動エネルギで発熱するタイヤ加熱装置とする。
【００１３】
この発明によると、ホイールの回転にともなって外装部内を往復動する振動子の運動エネルギで発熱してタイヤ温度を高めることができる。振動子は車両の走行開始直後であっても往復動して運動エネルギで回転側装置を発熱できることから、走行開始直後からタイヤ温度を高めることができる。また、二次電池など別のエネルギを消費することなく、タイヤ温度を高めることができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は請求項４に記載のタイヤ加熱装置であって、前記回転側装置は、前記ホイールの回転にともなって往復動する前記振動子が前記外装部内を摺動し、前記振動子と前記外装部の間に発生する摩擦熱で発熱することを特徴とする。
【００１５】
この発明によると、ホイールの回転にともなって往復動する振動子が外装部内を摺動して発生する摩擦熱で回転側装置を発熱できる。そして、発熱した回転側装置でタイヤ温度を高めることができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は請求項４または請求項５に記載のタイヤ加熱装置であって、前記固定側装置は、前記ホイールに制動力を付与するディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石であり、前記振動子は、前記固定側装置に吸引される磁性部
材を有していることを特徴とする。
【００１７】
この発明によると、ディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石を固定側装置とすることができる。そして、振動子は固定側装置に吸引される磁性部材を有し、振動子が固定側装置に吸引されるように構成できる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は請求項４に記載のタイヤ加熱装置であって、前記固定側装置は、前記ホイールに制動力を付与するディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石であり、前記振動子は、前記固定側装置に吸引される磁性部材を有し、前記回転側装置は、前記ホイールの回転にともなって前記振動子が往復動するときに前記永久磁石が発生する磁束が変動することで発生する渦電流によって発熱することを特徴とする。
【００１９】
この発明によると、ディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石を固定側装置とし、さらに、振動子は固定側装置に吸引される磁性部材を有して固定側装置に吸引されるように構成できる。そして、ホイールの回転にともなって振動子が往復動するときに固定側装置の永久磁石が発生する磁束を変動して渦電流を発生させ、その渦電流による発熱（ジュール熱）で回転側装置を発熱させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、車両の走行開始直後であってもタイヤ温度を高めることが可能なタイヤ加熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ホイールに備わる回転側装置とキャリパに備わる固定側装置を示す図である。
【図２】（ａ）は発電部と発熱部の構造を示す断面図、（ｂ）は先細に形成される外装部と振動子を示す断面図、（ｃ）は頂部が底部を含む周囲に弾性支持される構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）は振動子がホイールの回転中心に向かって移動した状態を示す図、（ｂ）は振動子がホイールの回転中心から外方に向かって移動した状態を示す図である。
【図４】（ａ）は発電部で発電した電力を蓄電する蓄電器を備える発熱部を示す図、（ｂ）はタイヤ温度が低下する状態を示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は発電部を備えない回転側装置を示す図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は固定側装置がフェンダに備わる一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るタイヤ加熱装置１は、例えば、ディスクブレーキ装置４とホイール３に取り付けられる。
具体的には、ナックル５に取り付けられて回転中心ＣＬの周りに回転するホイール３のリム３ａに取り付けられ、ホイール３に装着されるタイヤ２とリム３ａの間に密閉空間として形成されるタイヤ空気室２ａ内に備わる回転側装置１ａと、ディスクブレーキ装置４のキャリパ４ｂに備わる固定側装置１ｂと、を含んで構成される。回転側装置１ａをリム３ａに固定する方法および固定側装置１ｂをキャリパ４ｂに固定する方法は限定するものではなく、接着や溶接など適宜選択することができる。
【００２３】
キャリパ４ｂは、ホイール３と一体に回転するブレーキディスクロータ４ａを挟持するように備わるキャリパボディ４ｂ１に、インナパッド４ｂ３とアウタパッド４ｂ２がブレーキディスクロータ４ａを挟んで対向するように配置されて備わっている。そして、ピス
トン４ｂ４がインナパッド４ｂ３をブレーキディスクロータ４ａに押し付けたときにインナパッド４ｂ３とアウタパッド４ｂ２がブレーキディスクロータ４ａに圧接されてホイール３に制動力を付与する。
【００２４】
図２の（ａ）に示すように、回転側装置１ａは発電部４０ａと発熱部４０ｂを備え、発電部４０ａは中空の外装部１０の内部に収納される振動子１１を有する。
外装部１０は、ホイール３の回転中心の側となる底部１０ａがホイール３のリム３ａに接するように、タイヤ空気室２ａ側に取り付けられている。そして、底部１０ａと対向する頂部１０ｂに、薄膜状の圧電素子１２が振動可能に取り付けられている。
【００２５】
例えば、外装部１０の頂部１０ｂの一部に貫通孔１０ｃが形成され、薄膜状の圧電素子１２が適度な緊張を持って貫通孔１０ｃを塞ぐように取り付けられている。また、圧電素子１２には貫通孔１２ａが形成され、外装部１０の中空部とタイヤ空気室２ａが連通している。このように貫通孔１２ａを形成することで、圧電素子１２が振動しているときの空気抵抗を軽減することができ、空気抵抗によって振動が減衰することを抑制できる。
なお、外装部１０が金属素材など導体となる素材で形成される場合、圧電素子１２は樹脂など絶縁性の部材を介して支持されることが好ましい。
【００２６】
振動子１１は、外装部１０内で底部１０ａと頂部１０ｂとの間を自在に往復動可能に収納され、ホイール３が回転するときの遠心力で頂部１０ｂの側に移動するように構成される。つまり、振動子１１は、ホイール３の回転によって回転中心から外方に向かって移動する。さらに、振動子１１の底部１０ａ側には、鉄などの磁性部材１１ａが取り付けられている。または、鉄などの磁性部材で振動子１１を形成してもよい。
そして、振動子１１が圧電素子１２の側に移動したときに、外装部１０の内側で頂部１０ｂに衝突するように構成される。
【００２７】
なお、外装部１０はホイール３（リム３ａ）の周方向に沿った方向の断面形状が矩形の立方体形状であってもよいし、断面形状が円形の円筒形状であってもよい。
また、図２の（ｂ）に示すように、底部１０ａの側から頂部１０ｂの側に向かって先細に構成される外装部１０であってもよい。ホイール３の周方向に沿った方向の断面形状が矩形の場合、外装部１０は角錐台（四角錐台）形状となり、断面形状が円形の場合、外装部１０は円錐台形状となる。
【００２８】
そして、振動子１１の側面を外装部１０の傾斜に合わせて傾斜させ、頂部１０ｂの側で振動子１１の側面と外装部１０の内側が接するように構成する。
このように構成すると、例えば、振動子１１が外装部１０内の底部１０ａの側で傾いた状態であっても、頂部１０ｂの側で外装部１０の内側の傾斜と振動子１１の側面の傾斜とが一致するように振動子１１の姿勢が修正されて振動子１１の傾きが解消される。
【００２９】
振動子１１が頂部１０ｂの側で傾いた状態にあると、振動子１１の例えば隅部が貫通孔１０ｃに入り込んで圧電素子１２に接触し、圧電素子１２が破損する虞がある。図２の（ｂ）に示すように、外装部１０を先細に形成して振動子１１の側面を傾斜させ、振動子１１の姿勢を修正するように構成することで、振動子１１と圧電素子１２の接触を回避することができ、ひいては、圧電素子１２の破損を回避できる。
【００３０】
また、図２の（ｂ）に示すように、外装部１０の底部１０ａから中空部に突出する突起部１０ｄを形成し、さらに、振動子１１に突起部１０ｄと嵌合する凹部１１ｂを形成し、振動子１１が底部１０ａの側に移動したときに凹部１１ｂと突起部１０ｄとが嵌合する構成としてもよい。この構成によって、底部１０ａの側に移動した振動子１１が、例えば、横方向（ホイール３（図１参照）の周方向）にずれることを防止できる。ひいては、振動
子１１が横方向に振動することを防止できる。
なお、四角錐台形状、円錐台形状の他、例えば半球形状の外装部１０なども考えられる。
【００３１】
本実施形態に係る固定側装置１ｂは、図２の（ａ）に示すように、ディスクブレーキ装置４のキャリパボディ４ｂ１のリム３ａ側に取り付けられ、振動子１１を吸引する磁石（永久磁石）を含んで構成される。
【００３２】
この構成によると、ホイール３が回転している場合、図３の（ａ）に示すように回転側装置１ａ（図１参照）の発電部４０ａがキャリパボディ４ｂ１の位置に接近して振動子１１と固定側装置１ｂが対峙したとき、振動子１１は固定側装置１ｂ（永久磁石）に吸引されて底部１０ａの側に移動する。つまり、固定側装置１ｂは、振動子１１をホイール３の回転中心に向かって移動させる。また、回転側装置１ａは、ホイール３の回転にともなって周期的にキャリパボディ４ｂ１の位置に接近することから、固定側装置１ｂは周期的に振動子１１をホイール３の回転中心に向かって移動させる。
そして、図３の（ｂ）に示すように回転側装置１ａがキャリパボディ４ｂ１と離れると、振動子１１は遠心力によって回転中心から外方に向かって移動し、外装部１０の内側で頂部１０ｂに衝突する。このとき、圧電素子１２が振動して電力を発生する（発電する）。
【００３３】
このように、ホイール３が回転している間、振動子１１は、ホイール３の回転にともなって外装部１０の内側で頂部１０ｂの側と底部１０ａの側との間を往復動し、頂部１０ｂに衝突したときに圧電素子１２を振動させて電力を発生させる（発電させる）。
したがって、振動子１１と圧電素子１２を備える発電部４０ａはホイール３が回転している間、周期的に発電することができる。
このことによって、発電部４０ａは、振動子１１がホイール３の回転にともなって外装部１０の内部で往復動するときの運動エネルギを電力に変換する機能を有することになる。
【００３４】
なお、振動子１１が頂部１０ｂに衝突したときに圧電素子１２を効率よく振動させるため、頂部１０ｂを、底部１０ａを含む周囲と別部材とし、頂部１０ｂが底部１０ａに対して弾性支持されるように構成してもよい。
例えば、図２の（ｃ）に示すように、頂部１０ｂを、底部１０ａを含む周囲と別部材として構成し、バネなどの弾性体１０ｂ１で底部１０ａを含む周囲に弾性支持される構成とする。
このように構成すると、振動子１１が衝突したときに頂部１０ｂを効果的に振動させることができ、ひいては、頂部１０ｂに備わる圧電素子１２を効果的に振動させることができる。そして、効率よく発電することができる。
又は、例えば硬質ゴムなど弾性を有する部材で外装部１０を構成しても、圧電素子１２を効果的に振動させることができる。
【００３５】
回転側装置１ａの発熱部４０ｂは、図２の（ａ）に示すように、発電部４０ａが発電した電力を整流する整流器４１、整流器４１で整流された電力が供給されて発熱する発熱モジュール４２、および発熱モジュール４２の発熱を広い範囲に伝熱する伝熱モジュール４３がベース４４に組み込まれて構成される。
ベース４４は、例えば、発電部４０ａの外装部１０の底部１０ａからホイール３の周方向（リム３ａの周方向）に沿って延びるように形成され、熱伝導率の高い金属などを素材とすることが好ましい。
【００３６】
発電部４０ａの圧電素子１２が振動によって発生する電力は交流電力である。そこで、
発熱部４０ｂは、図示しないダイオード等を含んで構成される整流器４１を備え、交流電力を直流電力に変換する。
発熱モジュール４２は、例えばニクロム線で構成される発熱体４２ａを含んで構成され、整流器４１から供給される電力（直流電力）で発熱する。
また、整流器４１を備えて発電部４０ａで発生する電力を整流することによって、発熱体４２ａに安定した電流を供給することができ、動作を安定できるとともに長寿命化を図ることができる。
【００３７】
伝熱モジュール４３は、例えば、容器内に真空封入された作動液の蒸発・凝縮によって伝熱するヒートパイプで構成され、発熱モジュール４２の発熱をベース４４に伝熱して加熱する。なお、伝熱モジュール４３はヒートパイプに限定されず、例えば伝熱率の高い銅などの素材で形成されていてもよい。
そして、加熱されたベース４４がタイヤ空気室２ａ内の空気温度を高める。つまり、タイヤ温度を高める。
【００３８】
以上、図２の（ａ）に示すように、発電部４０ａと発熱部４０ｂを含んで構成される回転側装置１ａを、ホイール３（図１参照）のリム３ａに取り付けると、ホイール３の回転で熱を発生させることができ、さらにタイヤ空気室２ａ内の空気温度（タイヤ温度）を高めることができる。
車両の走行開始時などタイヤ温度が低いときは走行時の抵抗が大きくなって、走行時の燃費が低下する。したがって、車両の走行時にはタイヤ温度を好適に上昇させることが好ましい。
【００３９】
図２の（ａ）に示すように構成される回転側装置１ａをホイール３（図１参照）のリム３ａに取り付けてホイール３の回転に応じて発電し、さらに、発電した電力を発熱モジュール４２に供給して発熱する構成とすると、発熱モジュール４２を発熱させるためのエネルギをホイール３の回転で発生させることができる。
つまり、車両に備わる二次電池（図示せず）など別のエネルギを消費することなく、タイヤ温度を高めることができる。
【００４０】
タイヤ温度が高まるとタイヤ空気室２ａ内の空気圧が上昇してタイヤ２（図１参照）の変形量が少なくなって転がり抵抗が低減する。
また、タイヤ温度が高まると、タイヤ２自体の温度も高まり、タイヤ２を形成するゴムのヒステリシスロスが少なくなって、転がり抵抗が低減する。
このように、タイヤ温度が高まると、転がり抵抗が低減して走行時の抵抗を小さくでき、燃費を向上できる。
また、本実施形態に係るタイヤ加熱装置１の発電部４０ａ（図２の（ａ）参照）は、ホイール３（図１参照）の回転に応じて発電することができ、車両の走行開始時に速やかに発電可能であり、タイヤ温度を高めることができる。
【００４１】
なお、本実施形態に係る回転側装置１ａの振動子１１（図２の（ａ）参照）は、ホイール３（図２の（ａ）参照）が回転するときの遠心力によって外装部１０の頂部１０ｂ（図２の（ａ）参照）の側に移動し、固定側装置１ｂ（図２の（ａ）参照）の吸引力（磁力）によって底部１０ａ（図２の（ａ）参照）の側に移動する。したがって、ホイール３の回転速度が高いとき、すなわち、ホイール３が備わる車両の車速が高いとき、振動子１１（図２の（ａ）参照）は大きな遠心力で頂部１０ｂの側に押し付けられるため、固定側装置１ｂの吸引力が弱いと、固定側装置１ｂの吸引力で底部１０ａ（図２の（ａ）参照）側に移動しない。つまり、圧電素子１２（図２の（ａ）参照）が振動せず、発電部４０ａ（図２の（ａ）参照）は発電しない。
【００４２】
また、車速が高いとき、発熱部４０ｂ（図２の（ａ）参照）が発熱しなくてもタイヤ温度は速やかに高まることから、車速が高いときは発電部４０ａ（図２の（ａ）参照）が発電しなくてもよい。
したがって、タイヤ温度を発熱部４０ｂの発熱で高める必要がある所定の車速のときに振動子１１（図２の（ａ）参照）が往復動するように固定側装置１ｂの吸引力（磁力）を設定することが好ましい。このような所定の車速と固定側装置１ｂの吸引力は、走行実験等で決定する値とすればよい。
【００４３】
例えば、永久磁石の磁力を高めるなど固定側装置１ｂ（図２の（ａ）参照）が振動子１１（図２の（ａ）参照）を吸引する吸引力を強くすると、車両の車速が高くホイール３（図２の（ａ）参照）の回転速度が高いときに振動子１１を外装部１０の底部１０ａの側に移動させることができ、振動子１１を往復動させることができる。そして、圧電素子１２（図２の（ａ）参照）を振動させて発電できる。
つまり、固定側装置１ｂの吸引力（磁力）を強くすれば、高い車速でも発電部４０ａ（図２の（ａ）参照）が発電して、タイヤ加熱装置１（図１参照）でタイヤ温度を高めることができる。
【００４４】
なお、図２の（ａ）に示すように、振動子１１には磁性部材１１ａが取り付けられて固定側装置１ｂに吸引されるが、磁性部材１１ａを、固定側装置１ｂと逆の磁極の永久磁石としてもよい。つまり、固定側装置１ｂに備わる永久磁石のリム３ａ側をＳ極（Ｎ極）とした場合、底部１０ａの側がＮ極（Ｓ極）の永久磁石を磁性部材１１ａとして振動子１１に取り付ける構成としてもよい。
この構成によると、固定側装置１ｂと振動子１１との間の吸引力（磁力）を、より高めることができ、高い車速の場合でも発電部４０ａが発電して、タイヤ加熱装置１（図１参照）でタイヤ温度を高めることができる。
【００４５】
また、ホイール３の周方向に沿って複数個の回転側装置１ａ（図２の（ａ）参照）が取り付けられる構成であってもよいし、１つの回転側装置１ａに１つ以上の発電部４０ａ（図２の（ａ）参照）と１つ以上の発熱部４０ｂ（図２の（ａ）参照）が備わる構成であってもよい。
また、発熱部４０ｂ（図２の（ａ）参照）は、リム３ａの幅方向に延びるように構成されていてもよい。
また、発電部４０ａと発熱部４０ｂとが一体に形成される構成に限定されず、発電部４０ａと発熱部４０ｂを別体に構成し、発電部４０ａで発電した電力を発熱部４０ｂに供給する導線で発電部４０ａと発熱部４０ｂを接続する構成であってもよい。
【００４６】
また、例えば、図４の（ａ）に示すように、発熱モジュール４２に、発電部４０ａが発電した電力を蓄電するキャパシタなどの蓄電器４２ｂと、タイヤ温度に応じて発熱体４２ａへの電力の供給を入切り可能に構成されるサーモスタット４２ｃと、を備える構成としてもよい。サーモスタット４２ｃは、例えばバイメタルを利用した簡易な構成のものでよく、タイヤ温度が所定の温度以上になると、整流器４１と発熱体４２ａとの間を電気的に遮断して、発熱体４２ａへの電力の供給を停止するように構成する。ここでいう所定の温度は、走行実験等で決定される値とすればよい。
また、蓄電器４２ｂはキャパシタに限定されるものではなく、充放電可能な二次電池などであってもよい。
【００４７】
さらに、サーモスタット４２ｃの上流側、すなわち、整流器４１側に蓄電器４２ｂを備え、整流器４１と発熱体４２ａとの間がサーモスタット４２ｃによって遮断されたときに、整流器４１が出力する電力を蓄電器４２ｂに蓄電するように構成する。
【００４８】
この構成によると、タイヤ温度が所定の温度以上のときは、発電部４０ａで発電された電力を蓄電器４２ｂに蓄電することができる。そして、タイヤ温度が所定の温度より下がって整流器４１と発熱体４２ａの間をサーモスタット４２ｃが電気的に接続すると、ホイール３（図１参照）が回転していない場合であっても蓄電器４２ｂに電力が蓄電されているときは、その電力を発熱体４２ａに供給して発熱させてタイヤ温度を高めることができる。
【００４９】
例えば、車両が停車中でホイール３（図１参照）が回転しない場合であっても、蓄電器４２ｂに電力が蓄電されていればタイヤ温度を適宜高めることができ、車両が走行開始する前にタイヤ温度を予め高めておくことが可能になる。そして、走行開始時の抵抗を小さくして燃費を向上できる。
【００５０】
図４の（ｂ）に示すように、外気温Ｔｌｏｗまでタイヤ温度が低下した車両が時刻ｔ０で走行開始し、時刻ｔ１でタイヤ温度が温度Ｔｈｉｇｈまで上昇して走行する場合、時刻ｔ２で停車すると、タイヤ温度は時間の経過にともなって徐々に低下し、例えば時刻ｔ３で外気温Ｔｌｏｗまで低下する。しかしながら、図４の（ａ）に示すように、発電部４０ａで発電した電力を蓄電器４２ｂに蓄電し、さらに、蓄電器４２ｂに蓄電される電力で適宜タイヤ温度を高める構成とすれば、図４の（ｂ）に破線で示すように、タイヤ温度の低下を遅らせることができる。例えば、タイヤ温度が外気温Ｔｌｏｗまで低下する時刻ｔ４をｔ３より遅くすることができる。
【００５１】
この場合、時刻ｔ３とｔ４の間に走行を再開すると、タイヤ温度が外気温Ｔｌｏｗまで下がりきらないうちに走行を再開することができる。したがって、走行抵抗が小さいうちに走行を再開することができ燃費を向上できる。
【００５２】
また、図４の（ａ）に示すサーモスタット４２ｃに替わって図示しないスイッチを備え、さらに、回転側装置１ａに備わる図示しない制御装置で当該スイッチを開閉制御する構成としてもよい。そして、例えば運転者が予め設定する所定の時刻に制御装置が当該スイッチを制御して整流器４１と発熱体４２ａの間を電気的に接続する構成とすれば、運転者が設定する所定の時刻にタイヤ温度を高めることができる。運転者が走行開始する時刻を設定すれば、走行開始のときにタイヤ温度を予め高めておくことができ、燃費を向上できる。このような制御装置としては、例えば、図示しないＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System）の制御装置を利用することができる。
【００５３】
なお、図２の（ａ）に示すタイヤ加熱装置１は、発電部４０ａが発電する電力で発熱部４０ｂが発熱する構成であるが、発電部４０ａを備えない構成であってもよい。
【００５４】
例えば、図５の（ａ）に示すように、金属などの導体で形成される底部１０ａ、頂部１０ｂと、樹脂などの絶縁体で構成される側壁部１０ｅで囲まれた外装部１０と、外装部１０に収納される振動子１１と、を有して回転側装置１ａ１を構成し、ホイール３の回転と固定側装置１ｂ（永久磁石）の磁力とで、前記したように磁性部材１１ａを備える振動子１１を往復動させる。
【００５５】
回転側装置１ａ１がキャリパボディ４ｂ１に接近して、外装部１０の頂部１０ｂ側に移動している振動子１１が固定側装置１ｂに吸引されて底部１０ａの側に移動するとき、固定側装置１ｂに備わる永久磁石が発生する磁束Ｍが変動して渦電流が発生する。この渦電流が導体で形成される底部１０ａを流れるときに発熱（ジュール熱による発熱）することから、このときの発熱でタイヤ温度を高める構成としてもよい。
【００５６】
この構成によると、回転側装置１ａ１は、図２の（ａ）に示すような発電部４０ａ、発
熱部４０ｂを備えることなくタイヤ空気を高めることができる。
なお、発生した渦電流が底部１０ａを介してホイール３に流れないように、底部１０ａとホイール３の間は、電気的に絶縁されていることが好ましい。例えば、底部１０ａとホイール３の間に図示しない絶縁部材を介在することで、底部１０ａとホイール３の間を電気的に絶縁できる。
【００５７】
また、図５の（ｂ）に示すように、外装部１０の側面と振動子１１の側面が摺動するように構成する回転側装置１ａ２とし、ホイール３の回転にともなって往復動する振動子１１と外装部１０の間に摩擦による摩擦熱を発生させる構成、つまり、振動子１１と外装部１０の間の摩擦熱で回転側装置１ａ２が発熱する構成であってもよい。そして、回転側装置１ａ２の発熱でタイヤ温度を高める構成とすれば、図２の（ａ）に示すような発電部４０ａ、発熱部４０ｂを備えることなくタイヤ温度を高めることができる。
【００５８】
このように、図５の（ａ）に示す回転側装置１ａ１、図５の（ｂ）に示す回転側装置１ａ２は、ホイール３の回転にともなって往復動する振動子１１の運動エネルギで発熱する構成であり、図２の（ａ）に示す発電部４０ａを備える場合と同様に、二次電池など別のエネルギを消費することなくタイヤ温度を高めることができる。
【００５９】
なお、図１に示すように、本実施形態に係るタイヤ加熱装置１の固定側装置１ｂはディスクブレーキ装置４のキャリパボディ４ｂ１に備わる構成としたが、ホイール３の回転に対して停止している部位であれば、キャリパボディ４ｂ１に限定するものではない。
【００６０】
例えば、図６の（ａ）に示すように、フェンダ１００のタイヤハウス部など、回転側装置１ａの、ホイール３の回転中心から向かって外方に永久磁石からなる固定側装置１ｂを取り付ける構成としてもよい。そして、図６の（ｂ）に示すように、回転側装置１ａの振動子１１は、固定側装置１ｂと同じ磁極の永久磁石１１ｃを頂部１０ｂの側に備える構成とする。
つまり、固定側装置１ｂのホイール３側がＳ極（Ｎ極）の場合、永久磁石１１ｃはフェンダ１００側がＳ極（Ｎ極）となるように構成される。
【００６１】
この構成によると、ホイール３の回転による遠心力で頂部１０ｂの側に移動した振動子１１は、回転側装置１ａが固定側装置１ｂに接近すると、永久磁石１１ｃと固定側装置１ｂ（永久磁石）とが反発して発生する反発力で底部１０ａの側に移動する。
そして、回転側装置１ａが固定側装置１ｂから離れると、振動子１１は遠心力によって頂部１０ｂの側に移動する。
このように、振動子１１はホイール３の回転に伴って外装部１０の内部を往復動し、圧電素子１２を振動させて発電させることができる。
【００６２】
また、ナックル５（図１参照）など他の固定部に固定側装置が備わる構成であってもよい。
【００６３】
また、近年は、電気自動車など走行音の小さな車両に取り付けて意図的に走行音を発生させる装置の検討がなされているが、図２の（ａ）に示すように構成される本実施形態に係る回転側装置１ａは、車両が走行してホイール３が回転すると振動子１１が外装部１０の内側で頂部１０ｂに衝突するときに衝突音が発生するため、走行音を発生させる装置として利用することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１ タイヤ加熱装置
１ａ 回転側装置
１ｂ 固定側装置
２ タイヤ
２ａ タイヤ空気室
３ ホイール
３ａ リム
４ ディスクブレーキ装置
４ｂ キャリパ
１０ 外装部
１０ａ 底部
１０ｂ 頂部
１１ 振動子
１２ 圧電素子
４０ａ 発電部
４０ｂ 発熱部
４２ 発熱モジュール
ＣＬ 回転中心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールの回転によってタイヤ空気室内の空気温度を高めるタイヤ加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行開始時などにタイヤ空気室内の空気温度（以下、タイヤ温度と称する）が低いと走行抵抗が大きくなって燃費が低下するため、走行開始後は速やかにタイヤ温度を高めることが好ましい。または、走行開始のときに、予めタイヤ温度がある程度まで高まっていることが好ましい。
例えば、特許文献１、２には、走行時にタイヤの回転を利用して発電する技術が開示されており、このように発電された電力を利用してタイヤ温度を高めることができれば、車両に備わる二次電池（バッテリ）など別のエネルギの消費量を増やすことなく、効率よくタイヤ温度を高めることができる。
特許文献１に開示される技術によると、走行中の車両におけるタイヤの温度上昇を利用し、ゼーベック効果によって発電することができる。
また、特許文献２に開示される技術によると、走行中の車両でタイヤに発生する静電気をキャパシタなどの蓄電器に蓄電することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４０４０８号公報
【特許文献２】特表２００６−５２１２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、車両が走行を開始してからタイヤ温度が上昇するまでは発電できない。また、特許文献２の技術では、車両が走行を開始してからタイヤに十分な静電気が蓄電されるまでは発電できない。したがって、特許文献１、２に開示される技術では走行開始直後に発電できず、特許文献１、２に開示される技術で発電される電力を利用してタイヤ温度を高める構成としても、走行開始後に速やかにタイヤ温度を高めることができないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、車両の走行開始直後であってもタイヤ温度を高めることが可能なタイヤ加熱装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、タイヤが装着されるホイールと一体に回転する外装部内に収納されて前記ホイールの回転による遠心力で当該ホイールの回転中心から外方に向かって移動する振動子を有する発電部と、発熱モジュールを含んで構成されてタイヤ空気室内の空気温度を高める発熱部と、を備える回転側装置、および、前記ホイールの回転中心から外方に向かって移動している前記振動子を周期的に前記ホイールの回転中心に向かって移動させる固定側装置、を有し、前記発電部は、前記ホイールの回転にともなって前記振動子が前記外装部内で往復動するときの運動エネルギを電力に変換し、前記発熱モジュールは、前記発電部で変換された電力が供給されて発熱するタイヤ加熱装置とする。
【０００７】
この発明によると、ホイールの回転にともなって外装部内を往復動する振動子の運動エ
ネルギを電力に変換することができ、さらに、この電力を利用して発熱モジュールを発熱してタイヤ温度を高めることができる。振動子は車両の走行開始直後であっても往復動して運動エネルギを電力に変換できることから、走行開始直後から発熱モジュールを発熱させることができタイヤ温度を高めることができる。また、二次電池など別のエネルギを消費することなく、タイヤ温度を高めることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は請求項１に記載のタイヤ加熱装置であって、前記外装部は、前記ホイールの回転中心の側となる底部と、前記底部と対向する頂部と、を有し、前記振動子１１は、前記底部と前記頂部の間を往復動可能に収納され、前記発電部は、前記ホイールの回転による遠心力で前記振動子が当該ホイールの回転中心から外方に向かって移動して前記頂部に衝突したときに振動して電力を発生する圧電素子を備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明によると、往復動する振動子が外装部の頂部に衝突したときに圧電素子を振動させて電力を発生させることができる。つまり、往復動する振動子が圧電素子を振動させて電力を発生することによって、往復動する振動子の運動エネルギを電力に変換できる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は請求項１または請求項２に記載のタイヤ加熱装置であって、前記固定側装置は、前記ホイールに制動力を付与するディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石であり、前記振動子は、前記固定側装置に吸引される磁性部材を有していることを特徴とする。
【００１１】
この発明によると、ディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石を固定側装置とすることができる。そして、振動子は固定側装置に吸引される磁性部材を有し、振動子が固定側装置に吸引されるように構成できる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、タイヤが装着されるホイールと一体に回転する外装部内に収納されて前記ホイールの回転による遠心力で当該ホイールの回転中心から外方に向かって移動する振動子を備える回転側装置、および、前記ホイールの回転中心から外方に向かって移動している前記振動子を周期的に前記ホイールの回転中心に向かって移動させる固定側装置、を有し、前記回転側装置は、前記ホイールの回転にともなって前記振動子が前記外装部内で往復動するときの運動エネルギで発熱するタイヤ加熱装置とする。
【００１３】
この発明によると、ホイールの回転にともなって外装部内を往復動する振動子の運動エネルギで発熱してタイヤ温度を高めることができる。振動子は車両の走行開始直後であっても往復動して運動エネルギで回転側装置を発熱できることから、走行開始直後からタイヤ温度を高めることができる。また、二次電池など別のエネルギを消費することなく、タイヤ温度を高めることができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は請求項４に記載のタイヤ加熱装置であって、前記回転側装置は、前記ホイールの回転にともなって往復動する前記振動子が前記外装部内を摺動し、前記振動子と前記外装部の間に発生する摩擦熱で発熱することを特徴とする。
【００１５】
この発明によると、ホイールの回転にともなって往復動する振動子が外装部内を摺動して発生する摩擦熱で回転側装置を発熱できる。そして、発熱した回転側装置でタイヤ温度を高めることができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は請求項４または請求項５に記載のタイヤ加熱装置であって、前記固定側装置は、前記ホイールに制動力を付与するディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石であり、前記振動子は、前記固定側装置に吸引される磁性部
材を有していることを特徴とする。
【００１７】
この発明によると、ディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石を固定側装置とすることができる。そして、振動子は固定側装置に吸引される磁性部材を有し、振動子が固定側装置に吸引されるように構成できる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は請求項４に記載のタイヤ加熱装置であって、前記固定側装置は、前記ホイールに制動力を付与するディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石であり、前記振動子は、前記固定側装置に吸引される磁性部材を有し、前記回転側装置は、前記ホイールの回転にともなって前記振動子が往復動するときに前記永久磁石が発生する磁束が変動することで発生する渦電流によって発熱することを特徴とする。
【００１９】
この発明によると、ディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石を固定側装置とし、さらに、振動子は固定側装置に吸引される磁性部材を有して固定側装置に吸引されるように構成できる。そして、ホイールの回転にともなって振動子が往復動するときに固定側装置の永久磁石が発生する磁束を変動して渦電流を発生させ、その渦電流による発熱（ジュール熱）で回転側装置を発熱させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、車両の走行開始直後であってもタイヤ温度を高めることが可能なタイヤ加熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ホイールに備わる回転側装置とキャリパに備わる固定側装置を示す図である。
【図２】（ａ）は発電部と発熱部の構造を示す断面図、（ｂ）は先細に形成される外装部と振動子を示す断面図、（ｃ）は頂部が底部を含む周囲に弾性支持される構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）は振動子がホイールの回転中心に向かって移動した状態を示す図、（ｂ）は振動子がホイールの回転中心から外方に向かって移動した状態を示す図である。
【図４】（ａ）は発電部で発電した電力を蓄電する蓄電器を備える発熱部を示す図、（ｂ）はタイヤ温度が低下する状態を示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は発電部を備えない回転側装置を示す図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は固定側装置がフェンダに備わる一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るタイヤ加熱装置１は、例えば、ディスクブレーキ装置４とホイール３に取り付けられる。
具体的には、ナックル５に取り付けられて回転中心ＣＬの周りに回転するホイール３のリム３ａに取り付けられ、ホイール３に装着されるタイヤ２とリム３ａの間に密閉空間として形成されるタイヤ空気室２ａ内に備わる回転側装置１ａと、ディスクブレーキ装置４のキャリパ４ｂに備わる固定側装置１ｂと、を含んで構成される。回転側装置１ａをリム３ａに固定する方法および固定側装置１ｂをキャリパ４ｂに固定する方法は限定するものではなく、接着や溶接など適宜選択することができる。
【００２３】
キャリパ４ｂは、ホイール３と一体に回転するブレーキディスクロータ４ａを挟持するように備わるキャリパボディ４ｂ１に、インナパッド４ｂ３とアウタパッド４ｂ２がブレーキディスクロータ４ａを挟んで対向するように配置されて備わっている。そして、ピス
トン４ｂ４がインナパッド４ｂ３をブレーキディスクロータ４ａに押し付けたときにインナパッド４ｂ３とアウタパッド４ｂ２がブレーキディスクロータ４ａに圧接されてホイール３に制動力を付与する。
【００２４】
図２の（ａ）に示すように、回転側装置１ａは発電部４０ａと発熱部４０ｂを備え、発電部４０ａは中空の外装部１０の内部に収納される振動子１１を有する。
外装部１０は、ホイール３の回転中心の側となる底部１０ａがホイール３のリム３ａに接するように、タイヤ空気室２ａ側に取り付けられている。そして、底部１０ａと対向する頂部１０ｂに、薄膜状の圧電素子１２が振動可能に取り付けられている。
【００２５】
例えば、外装部１０の頂部１０ｂの一部に貫通孔１０ｃが形成され、薄膜状の圧電素子１２が適度な緊張を持って貫通孔１０ｃを塞ぐように取り付けられている。また、圧電素子１２には貫通孔１２ａが形成され、外装部１０の中空部とタイヤ空気室２ａが連通している。このように貫通孔１２ａを形成することで、圧電素子１２が振動しているときの空気抵抗を軽減することができ、空気抵抗によって振動が減衰することを抑制できる。
なお、外装部１０が金属素材など導体となる素材で形成される場合、圧電素子１２は樹脂など絶縁性の部材を介して支持されることが好ましい。
【００２６】
振動子１１は、外装部１０内で底部１０ａと頂部１０ｂとの間を自在に往復動可能に収納され、ホイール３が回転するときの遠心力で頂部１０ｂの側に移動するように構成される。つまり、振動子１１は、ホイール３の回転によって回転中心から外方に向かって移動する。さらに、振動子１１の底部１０ａ側には、鉄などの磁性部材１１ａが取り付けられている。または、鉄などの磁性部材で振動子１１を形成してもよい。
そして、振動子１１が圧電素子１２の側に移動したときに、外装部１０の内側で頂部１０ｂに衝突するように構成される。
【００２７】
なお、外装部１０はホイール３（リム３ａ）の周方向に沿った方向の断面形状が矩形の立方体形状であってもよいし、断面形状が円形の円筒形状であってもよい。
また、図２の（ｂ）に示すように、底部１０ａの側から頂部１０ｂの側に向かって先細に構成される外装部１０であってもよい。ホイール３の周方向に沿った方向の断面形状が矩形の場合、外装部１０は角錐台（四角錐台）形状となり、断面形状が円形の場合、外装部１０は円錐台形状となる。
【００２８】
そして、振動子１１の側面を外装部１０の傾斜に合わせて傾斜させ、頂部１０ｂの側で振動子１１の側面と外装部１０の内側が接するように構成する。
このように構成すると、例えば、振動子１１が外装部１０内の底部１０ａの側で傾いた状態であっても、頂部１０ｂの側で外装部１０の内側の傾斜と振動子１１の側面の傾斜とが一致するように振動子１１の姿勢が修正されて振動子１１の傾きが解消される。
【００２９】
振動子１１が頂部１０ｂの側で傾いた状態にあると、振動子１１の例えば隅部が貫通孔１０ｃに入り込んで圧電素子１２に接触し、圧電素子１２が破損する虞がある。図２の（ｂ）に示すように、外装部１０を先細に形成して振動子１１の側面を傾斜させ、振動子１１の姿勢を修正するように構成することで、振動子１１と圧電素子１２の接触を回避することができ、ひいては、圧電素子１２の破損を回避できる。
【００３０】
また、図２の（ｂ）に示すように、外装部１０の底部１０ａから中空部に突出する突起部１０ｄを形成し、さらに、振動子１１に突起部１０ｄと嵌合する凹部１１ｂを形成し、振動子１１が底部１０ａの側に移動したときに凹部１１ｂと突起部１０ｄとが嵌合する構成としてもよい。この構成によって、底部１０ａの側に移動した振動子１１が、例えば、横方向（ホイール３（図１参照）の周方向）にずれることを防止できる。ひいては、振動
子１１が横方向に振動することを防止できる。
なお、四角錐台形状、円錐台形状の他、例えば半球形状の外装部１０なども考えられる。
【００３１】
本実施形態に係る固定側装置１ｂは、図２の（ａ）に示すように、ディスクブレーキ装置４のキャリパボディ４ｂ１のリム３ａ側に取り付けられ、振動子１１を吸引する磁石（永久磁石）を含んで構成される。
【００３２】
この構成によると、ホイール３が回転している場合、図３の（ａ）に示すように回転側装置１ａ（図１参照）の発電部４０ａがキャリパボディ４ｂ１の位置に接近して振動子１１と固定側装置１ｂが対峙したとき、振動子１１は固定側装置１ｂ（永久磁石）に吸引されて底部１０ａの側に移動する。つまり、固定側装置１ｂは、振動子１１をホイール３の回転中心に向かって移動させる。また、回転側装置１ａは、ホイール３の回転にともなって周期的にキャリパボディ４ｂ１の位置に接近することから、固定側装置１ｂは周期的に振動子１１をホイール３の回転中心に向かって移動させる。
そして、図３の（ｂ）に示すように回転側装置１ａがキャリパボディ４ｂ１と離れると、振動子１１は遠心力によって回転中心から外方に向かって移動し、外装部１０の内側で頂部１０ｂに衝突する。このとき、圧電素子１２が振動して電力を発生する（発電する）。
【００３３】
このように、ホイール３が回転している間、振動子１１は、ホイール３の回転にともなって外装部１０の内側で頂部１０ｂの側と底部１０ａの側との間を往復動し、頂部１０ｂに衝突したときに圧電素子１２を振動させて電力を発生させる（発電させる）。
したがって、振動子１１と圧電素子１２を備える発電部４０ａはホイール３が回転している間、周期的に発電することができる。
このことによって、発電部４０ａは、振動子１１がホイール３の回転にともなって外装部１０の内部で往復動するときの運動エネルギを電力に変換する機能を有することになる。
【００３４】
なお、振動子１１が頂部１０ｂに衝突したときに圧電素子１２を効率よく振動させるため、頂部１０ｂを、底部１０ａを含む周囲と別部材とし、頂部１０ｂが底部１０ａに対して弾性支持されるように構成してもよい。
例えば、図２の（ｃ）に示すように、頂部１０ｂを、底部１０ａを含む周囲と別部材として構成し、バネなどの弾性体１０ｂ１で底部１０ａを含む周囲に弾性支持される構成とする。
このように構成すると、振動子１１が衝突したときに頂部１０ｂを効果的に振動させることができ、ひいては、頂部１０ｂに備わる圧電素子１２を効果的に振動させることができる。そして、効率よく発電することができる。
又は、例えば硬質ゴムなど弾性を有する部材で外装部１０を構成しても、圧電素子１２を効果的に振動させることができる。
【００３５】
回転側装置１ａの発熱部４０ｂは、図２の（ａ）に示すように、発電部４０ａが発電した電力を整流する整流器４１、整流器４１で整流された電力が供給されて発熱する発熱モジュール４２、および発熱モジュール４２の発熱を広い範囲に伝熱する伝熱モジュール４３がベース４４に組み込まれて構成される。
ベース４４は、例えば、発電部４０ａの外装部１０の底部１０ａからホイール３の周方向（リム３ａの周方向）に沿って延びるように形成され、熱伝導率の高い金属などを素材とすることが好ましい。
【００３６】
発電部４０ａの圧電素子１２が振動によって発生する電力は交流電力である。そこで、
発熱部４０ｂは、図示しないダイオード等を含んで構成される整流器４１を備え、交流電力を直流電力に変換する。
発熱モジュール４２は、例えばニクロム線で構成される発熱体４２ａを含んで構成され、整流器４１から供給される電力（直流電力）で発熱する。
また、整流器４１を備えて発電部４０ａで発生する電力を整流することによって、発熱体４２ａに安定した電流を供給することができ、動作を安定できるとともに長寿命化を図ることができる。
【００３７】
伝熱モジュール４３は、例えば、容器内に真空封入された作動液の蒸発・凝縮によって伝熱するヒートパイプで構成され、発熱モジュール４２の発熱をベース４４に伝熱して加熱する。なお、伝熱モジュール４３はヒートパイプに限定されず、例えば伝熱率の高い銅などの素材で形成されていてもよい。
そして、加熱されたベース４４がタイヤ空気室２ａ内の空気温度を高める。つまり、タイヤ温度を高める。
【００３８】
以上、図２の（ａ）に示すように、発電部４０ａと発熱部４０ｂを含んで構成される回転側装置１ａを、ホイール３（図１参照）のリム３ａに取り付けると、ホイール３の回転で熱を発生させることができ、さらにタイヤ空気室２ａ内の空気温度（タイヤ温度）を高めることができる。
車両の走行開始時などタイヤ温度が低いときは走行時の抵抗が大きくなって、走行時の燃費が低下する。したがって、車両の走行時にはタイヤ温度を好適に上昇させることが好ましい。
【００３９】
図２の（ａ）に示すように構成される回転側装置１ａをホイール３（図１参照）のリム３ａに取り付けてホイール３の回転に応じて発電し、さらに、発電した電力を発熱モジュール４２に供給して発熱する構成とすると、発熱モジュール４２を発熱させるためのエネルギをホイール３の回転で発生させることができる。
つまり、車両に備わる二次電池（図示せず）など別のエネルギを消費することなく、タイヤ温度を高めることができる。
【００４０】
タイヤ温度が高まるとタイヤ空気室２ａ内の空気圧が上昇してタイヤ２（図１参照）の変形量が少なくなって転がり抵抗が低減する。
また、タイヤ温度が高まると、タイヤ２自体の温度も高まり、タイヤ２を形成するゴムのヒステリシスロスが少なくなって、転がり抵抗が低減する。
このように、タイヤ温度が高まると、転がり抵抗が低減して走行時の抵抗を小さくでき、燃費を向上できる。
また、本実施形態に係るタイヤ加熱装置１の発電部４０ａ（図２の（ａ）参照）は、ホイール３（図１参照）の回転に応じて発電することができ、車両の走行開始時に速やかに発電可能であり、タイヤ温度を高めることができる。
【００４１】
なお、本実施形態に係る回転側装置１ａの振動子１１（図２の（ａ）参照）は、ホイール３（図２の（ａ）参照）が回転するときの遠心力によって外装部１０の頂部１０ｂ（図２の（ａ）参照）の側に移動し、固定側装置１ｂ（図２の（ａ）参照）の吸引力（磁力）によって底部１０ａ（図２の（ａ）参照）の側に移動する。したがって、ホイール３の回転速度が高いとき、すなわち、ホイール３が備わる車両の車速が高いとき、振動子１１（図２の（ａ）参照）は大きな遠心力で頂部１０ｂの側に押し付けられるため、固定側装置１ｂの吸引力が弱いと、固定側装置１ｂの吸引力で底部１０ａ（図２の（ａ）参照）側に移動しない。つまり、圧電素子１２（図２の（ａ）参照）が振動せず、発電部４０ａ（図２の（ａ）参照）は発電しない。
【００４２】
また、車速が高いとき、発熱部４０ｂ（図２の（ａ）参照）が発熱しなくてもタイヤ温度は速やかに高まることから、車速が高いときは発電部４０ａ（図２の（ａ）参照）が発電しなくてもよい。
したがって、タイヤ温度を発熱部４０ｂの発熱で高める必要がある所定の車速のときに振動子１１（図２の（ａ）参照）が往復動するように固定側装置１ｂの吸引力（磁力）を設定することが好ましい。このような所定の車速と固定側装置１ｂの吸引力は、走行実験等で決定する値とすればよい。
【００４３】
例えば、永久磁石の磁力を高めるなど固定側装置１ｂ（図２の（ａ）参照）が振動子１１（図２の（ａ）参照）を吸引する吸引力を強くすると、車両の車速が高くホイール３（図２の（ａ）参照）の回転速度が高いときに振動子１１を外装部１０の底部１０ａの側に移動させることができ、振動子１１を往復動させることができる。そして、圧電素子１２（図２の（ａ）参照）を振動させて発電できる。
つまり、固定側装置１ｂの吸引力（磁力）を強くすれば、高い車速でも発電部４０ａ（図２の（ａ）参照）が発電して、タイヤ加熱装置１（図１参照）でタイヤ温度を高めることができる。
【００４４】
なお、図２の（ａ）に示すように、振動子１１には磁性部材１１ａが取り付けられて固定側装置１ｂに吸引されるが、磁性部材１１ａを、固定側装置１ｂと逆の磁極の永久磁石としてもよい。つまり、固定側装置１ｂに備わる永久磁石のリム３ａ側をＳ極（Ｎ極）とした場合、底部１０ａの側がＮ極（Ｓ極）の永久磁石を磁性部材１１ａとして振動子１１に取り付ける構成としてもよい。
この構成によると、固定側装置１ｂと振動子１１との間の吸引力（磁力）を、より高めることができ、高い車速の場合でも発電部４０ａが発電して、タイヤ加熱装置１（図１参照）でタイヤ温度を高めることができる。
【００４５】
また、ホイール３の周方向に沿って複数個の回転側装置１ａ（図２の（ａ）参照）が取り付けられる構成であってもよいし、１つの回転側装置１ａに１つ以上の発電部４０ａ（図２の（ａ）参照）と１つ以上の発熱部４０ｂ（図２の（ａ）参照）が備わる構成であってもよい。
また、発熱部４０ｂ（図２の（ａ）参照）は、リム３ａの幅方向に延びるように構成されていてもよい。
また、発電部４０ａと発熱部４０ｂとが一体に形成される構成に限定されず、発電部４０ａと発熱部４０ｂを別体に構成し、発電部４０ａで発電した電力を発熱部４０ｂに供給する導線で発電部４０ａと発熱部４０ｂを接続する構成であってもよい。
【００４６】
また、例えば、図４の（ａ）に示すように、発熱モジュール４２に、発電部４０ａが発電した電力を蓄電するキャパシタなどの蓄電器４２ｂと、タイヤ温度に応じて発熱体４２ａへの電力の供給を入切り可能に構成されるサーモスタット４２ｃと、を備える構成としてもよい。サーモスタット４２ｃは、例えばバイメタルを利用した簡易な構成のものでよく、タイヤ温度が所定の温度以上になると、整流器４１と発熱体４２ａとの間を電気的に遮断して、発熱体４２ａへの電力の供給を停止するように構成する。ここでいう所定の温度は、走行実験等で決定される値とすればよい。
また、蓄電器４２ｂはキャパシタに限定されるものではなく、充放電可能な二次電池などであってもよい。
【００４７】
さらに、サーモスタット４２ｃの上流側、すなわち、整流器４１側に蓄電器４２ｂを備え、整流器４１と発熱体４２ａとの間がサーモスタット４２ｃによって遮断されたときに、整流器４１が出力する電力を蓄電器４２ｂに蓄電するように構成する。
【００４８】
この構成によると、タイヤ温度が所定の温度以上のときは、発電部４０ａで発電された電力を蓄電器４２ｂに蓄電することができる。そして、タイヤ温度が所定の温度より下がって整流器４１と発熱体４２ａの間をサーモスタット４２ｃが電気的に接続すると、ホイール３（図１参照）が回転していない場合であっても蓄電器４２ｂに電力が蓄電されているときは、その電力を発熱体４２ａに供給して発熱させてタイヤ温度を高めることができる。
【００４９】
例えば、車両が停車中でホイール３（図１参照）が回転しない場合であっても、蓄電器４２ｂに電力が蓄電されていればタイヤ温度を適宜高めることができ、車両が走行開始する前にタイヤ温度を予め高めておくことが可能になる。そして、走行開始時の抵抗を小さくして燃費を向上できる。
【００５０】
図４の（ｂ）に示すように、外気温Ｔｌｏｗまでタイヤ温度が低下した車両が時刻ｔ０で走行開始し、時刻ｔ１でタイヤ温度が温度Ｔｈｉｇｈまで上昇して走行する場合、時刻ｔ２で停車すると、タイヤ温度は時間の経過にともなって徐々に低下し、例えば時刻ｔ３で外気温Ｔｌｏｗまで低下する。しかしながら、図４の（ａ）に示すように、発電部４０ａで発電した電力を蓄電器４２ｂに蓄電し、さらに、蓄電器４２ｂに蓄電される電力で適宜タイヤ温度を高める構成とすれば、図４の（ｂ）に破線で示すように、タイヤ温度の低下を遅らせることができる。例えば、タイヤ温度が外気温Ｔｌｏｗまで低下する時刻ｔ４をｔ３より遅くすることができる。
【００５１】
この場合、時刻ｔ３とｔ４の間に走行を再開すると、タイヤ温度が外気温Ｔｌｏｗまで下がりきらないうちに走行を再開することができる。したがって、走行抵抗が小さいうちに走行を再開することができ燃費を向上できる。
【００５２】
また、図４の（ａ）に示すサーモスタット４２ｃに替わって図示しないスイッチを備え、さらに、回転側装置１ａに備わる図示しない制御装置で当該スイッチを開閉制御する構成としてもよい。そして、例えば運転者が予め設定する所定の時刻に制御装置が当該スイッチを制御して整流器４１と発熱体４２ａの間を電気的に接続する構成とすれば、運転者が設定する所定の時刻にタイヤ温度を高めることができる。運転者が走行開始する時刻を設定すれば、走行開始のときにタイヤ温度を予め高めておくことができ、燃費を向上できる。このような制御装置としては、例えば、図示しないＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System）の制御装置を利用することができる。
【００５３】
なお、図２の（ａ）に示すタイヤ加熱装置１は、発電部４０ａが発電する電力で発熱部４０ｂが発熱する構成であるが、発電部４０ａを備えない構成であってもよい。
【００５４】
例えば、図５の（ａ）に示すように、金属などの導体で形成される底部１０ａ、頂部１０ｂと、樹脂などの絶縁体で構成される側壁部１０ｅで囲まれた外装部１０と、外装部１０に収納される振動子１１と、を有して回転側装置１ａ１を構成し、ホイール３の回転と固定側装置１ｂ（永久磁石）の磁力とで、前記したように磁性部材１１ａを備える振動子１１を往復動させる。
【００５５】
回転側装置１ａ１がキャリパボディ４ｂ１に接近して、外装部１０の頂部１０ｂ側に移動している振動子１１が固定側装置１ｂに吸引されて底部１０ａの側に移動するとき、固定側装置１ｂに備わる永久磁石が発生する磁束Ｍが変動して渦電流が発生する。この渦電流が導体で形成される底部１０ａを流れるときに発熱（ジュール熱による発熱）することから、このときの発熱でタイヤ温度を高める構成としてもよい。
【００５６】
この構成によると、回転側装置１ａ１は、図２の（ａ）に示すような発電部４０ａ、発
熱部４０ｂを備えることなくタイヤ空気を高めることができる。
なお、発生した渦電流が底部１０ａを介してホイール３に流れないように、底部１０ａとホイール３の間は、電気的に絶縁されていることが好ましい。例えば、底部１０ａとホイール３の間に図示しない絶縁部材を介在することで、底部１０ａとホイール３の間を電気的に絶縁できる。
【００５７】
また、図５の（ｂ）に示すように、外装部１０の側面と振動子１１の側面が摺動するように構成する回転側装置１ａ２とし、ホイール３の回転にともなって往復動する振動子１１と外装部１０の間に摩擦による摩擦熱を発生させる構成、つまり、振動子１１と外装部１０の間の摩擦熱で回転側装置１ａ２が発熱する構成であってもよい。そして、回転側装置１ａ２の発熱でタイヤ温度を高める構成とすれば、図２の（ａ）に示すような発電部４０ａ、発熱部４０ｂを備えることなくタイヤ温度を高めることができる。
【００５８】
このように、図５の（ａ）に示す回転側装置１ａ１、図５の（ｂ）に示す回転側装置１ａ２は、ホイール３の回転にともなって往復動する振動子１１の運動エネルギで発熱する構成であり、図２の（ａ）に示す発電部４０ａを備える場合と同様に、二次電池など別のエネルギを消費することなくタイヤ温度を高めることができる。
【００５９】
なお、図１に示すように、本実施形態に係るタイヤ加熱装置１の固定側装置１ｂはディスクブレーキ装置４のキャリパボディ４ｂ１に備わる構成としたが、ホイール３の回転に対して停止している部位であれば、キャリパボディ４ｂ１に限定するものではない。
【００６０】
例えば、図６の（ａ）に示すように、フェンダ１００のタイヤハウス部など、回転側装置１ａの、ホイール３の回転中心から向かって外方に永久磁石からなる固定側装置１ｂを取り付ける構成としてもよい。そして、図６の（ｂ）に示すように、回転側装置１ａの振動子１１は、固定側装置１ｂと同じ磁極の永久磁石１１ｃを頂部１０ｂの側に備える構成とする。
つまり、固定側装置１ｂのホイール３側がＳ極（Ｎ極）の場合、永久磁石１１ｃはフェンダ１００側がＳ極（Ｎ極）となるように構成される。
【００６１】
この構成によると、ホイール３の回転による遠心力で頂部１０ｂの側に移動した振動子１１は、回転側装置１ａが固定側装置１ｂに接近すると、永久磁石１１ｃと固定側装置１ｂ（永久磁石）とが反発して発生する反発力で底部１０ａの側に移動する。
そして、回転側装置１ａが固定側装置１ｂから離れると、振動子１１は遠心力によって頂部１０ｂの側に移動する。
このように、振動子１１はホイール３の回転に伴って外装部１０の内部を往復動し、圧電素子１２を振動させて発電させることができる。
【００６２】
また、ナックル５（図１参照）など他の固定部に固定側装置が備わる構成であってもよい。
【００６３】
また、近年は、電気自動車など走行音の小さな車両に取り付けて意図的に走行音を発生させる装置の検討がなされているが、図２の（ａ）に示すように構成される本実施形態に係る回転側装置１ａは、車両が走行してホイール３が回転すると振動子１１が外装部１０の内側で頂部１０ｂに衝突するときに衝突音が発生するため、走行音を発生させる装置として利用することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１ タイヤ加熱装置
１ａ 回転側装置
１ｂ 固定側装置
２ タイヤ
２ａ タイヤ空気室
３ ホイール
３ａ リム
４ ディスクブレーキ装置
４ｂ キャリパ
１０ 外装部
１０ａ 底部
１０ｂ 頂部
１１ 振動子
１２ 圧電素子
４０ａ 発電部
４０ｂ 発熱部
４２ 発熱モジュール
ＣＬ 回転中心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤが装着されるホイールと一体に回転する外装部内に収納されて前記ホイールの回転による遠心力で当該ホイールの回転中心から外方に向かって移動する振動子を有する発電部と、発熱モジュールを含んで構成されてタイヤ空気室内の空気温度を高める発熱部と、を備える回転側装置、および、
前記ホイールの回転中心から外方に向かって移動している前記振動子を周期的に前記ホイールの回転中心に向かって移動させる固定側装置、を有し、
前記発電部は、前記ホイールの回転にともなって前記振動子が前記外装部内で往復動するときの運動エネルギを電力に変換し、
前記発熱モジュールは、前記発電部で変換された電力が供給されて発熱することを特徴とするタイヤ加熱装置。
【請求項２】
前記外装部は、
前記ホイールの回転中心の側となる底部と、前記底部と対向する頂部と、を有し、
前記振動子は、前記底部と前記頂部の間を往復動可能に収納され、
前記発電部は、前記ホイールの回転による遠心力で前記振動子が当該ホイールの回転中心から外方に向かって移動して前記頂部に衝突したときに振動して電力を発生する圧電素子を備えることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加熱装置。
【請求項３】
前記固定側装置は、前記ホイールに制動力を付与するディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石であり、
前記振動子は、前記固定側装置に吸引される磁性部材を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ加熱装置。
【請求項４】
タイヤが装着されるホイールと一体に回転する外装部内に収納されて前記ホイールの回転による遠心力で当該ホイールの回転中心から外方に向かって移動する振動子を備える回転側装置、および、
前記ホイールの回転中心から外方に向かって移動している前記振動子を周期的に前記ホイールの回転中心に向かって移動させる固定側装置、を有し、
前記回転側装置は、前記ホイールの回転にともなって前記振動子が前記外装部内で往復動するときの運動エネルギで発熱することを特徴とするタイヤ加熱装置。
【請求項５】
前記回転側装置は、前記ホイールの回転にともなって往復動する前記振動子が前記外装部内を摺動し、前記振動子と前記外装部の間に発生する摩擦熱で発熱することを特徴とする請求項４に記載のタイヤ加熱装置。
【請求項６】
前記固定側装置は、前記ホイールに制動力を付与するディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石であり、
前記振動子は、前記固定側装置に吸引される磁性部材を有していることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のタイヤ加熱装置。
【請求項７】
前記固定側装置は、前記ホイールに制動力を付与するディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石であり、
前記振動子は、前記固定側装置に吸引される磁性部材を有し、
前記回転側装置は、
前記ホイールの回転にともなって前記振動子が往復動するときに前記永久磁石が発生する磁束が変動することで発生する渦電流によって発熱することを特徴とする請求項４に記載のタイヤ加熱装置。
【請求項１】
タイヤが装着されるホイールと一体に回転する外装部内に収納されて前記ホイールの回転による遠心力で当該ホイールの回転中心から外方に向かって移動する振動子を有する発電部と、発熱モジュールを含んで構成されてタイヤ空気室内の空気温度を高める発熱部と、を備える回転側装置、および、
前記ホイールの回転中心から外方に向かって移動している前記振動子を周期的に前記ホイールの回転中心に向かって移動させる固定側装置、を有し、
前記発電部は、前記ホイールの回転にともなって前記振動子が前記外装部内で往復動するときの運動エネルギを電力に変換し、
前記発熱モジュールは、前記発電部で変換された電力が供給されて発熱することを特徴とするタイヤ加熱装置。
【請求項２】
前記外装部は、
前記ホイールの回転中心の側となる底部と、前記底部と対向する頂部と、を有し、
前記振動子は、前記底部と前記頂部の間を往復動可能に収納され、
前記発電部は、前記ホイールの回転による遠心力で前記振動子が当該ホイールの回転中心から外方に向かって移動して前記頂部に衝突したときに振動して電力を発生する圧電素子を備えることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加熱装置。
【請求項３】
前記固定側装置は、前記ホイールに制動力を付与するディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石であり、
前記振動子は、前記固定側装置に吸引される磁性部材を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ加熱装置。
【請求項４】
タイヤが装着されるホイールと一体に回転する外装部内に収納されて前記ホイールの回転による遠心力で当該ホイールの回転中心から外方に向かって移動する振動子を備える回転側装置、および、
前記ホイールの回転中心から外方に向かって移動している前記振動子を周期的に前記ホイールの回転中心に向かって移動させる固定側装置、を有し、
前記回転側装置は、前記ホイールの回転にともなって前記振動子が前記外装部内で往復動するときの運動エネルギで発熱することを特徴とするタイヤ加熱装置。
【請求項５】
前記回転側装置は、前記ホイールの回転にともなって往復動する前記振動子が前記外装部内を摺動し、前記振動子と前記外装部の間に発生する摩擦熱で発熱することを特徴とする請求項４に記載のタイヤ加熱装置。
【請求項６】
前記固定側装置は、前記ホイールに制動力を付与するディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石であり、
前記振動子は、前記固定側装置に吸引される磁性部材を有していることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のタイヤ加熱装置。
【請求項７】
前記固定側装置は、前記ホイールに制動力を付与するディスクブレーキ装置のキャリパに取り付けられる永久磁石であり、
前記振動子は、前記固定側装置に吸引される磁性部材を有し、
前記回転側装置は、
前記ホイールの回転にともなって前記振動子が往復動するときに前記永久磁石が発生する磁束が変動することで発生する渦電流によって発熱することを特徴とする請求項４に記載のタイヤ加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−９６６４４（Ｐ２０１２−９６６４４Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４５４５８（Ｐ２０１０−２４５４５８）
【出願日】平成２２年１１月１日（２０１０．１１．１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１日（２０１０．１１．１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
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