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特許7308974電子デバイスのためにエネルギーを収集するためのシステム及び方法、並びにそれと共に使用するように構成されているタイヤ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-06
(45)【発行日】2023-07-14
(54)【発明の名称】電子デバイスのためにエネルギーを収集するためのシステム及び方法、並びにそれと共に使用するように構成されているタイヤ
(51)【国際特許分類】
B60C 19/00 20060101AFI20230707BHJP
B60C 23/00 20060101ALI20230707BHJP
【ＦＩ】
B60C19/00 B
B60C23/00 Z
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021562044
(86)(22)【出願日】2020-03-19
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-27
(86)【国際出願番号】 US2020023478
(87)【国際公開番号】W WO2020214320
(87)【国際公開日】2020-10-22
【審査請求日】2021-12-14
(31)【優先権主張番号】62/835,720
(32)【優先日】2019-04-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】515168916
【氏名又は名称】ブリヂストン アメリカズ タイヤ オペレーションズ、 エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ウェイ、テレンス イー．
(72)【発明者】
【氏名】バール、ジェイソン アール．
(72)【発明者】
【氏名】サムズ、トーマス エー．
(72)【発明者】
【氏名】ドレースワミー、スリクリシュナ
(72)【発明者】
【氏名】ハンチン、ティモシー ジェイ．
【審査官】岩本 昌大
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－１１２１６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００６－５２１２３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００４／０１６４５５８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１７５３７９６（ＣＮ，Ａ）
【文献】米国特許第０３８７５５５８（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開平０９－１８８１１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５７４９９８４（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１３１１６１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｃ １９／００
Ｂ６０Ｃ ２３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両タイヤ内の電子デバイスに電力を供給するためのシステムであって、電気エネルギー発生器と、
非導電性コーティングでコーティングされた電気導電性車両ホイールであって、前記電気導電性車両ホイールが、一対のリムリップを含み、前記一対のリムリップのうちの少なくとも１つが、導電性領域を含み、
前記車両タイヤが、一対のビード部と、一対のサイドウォールと、一対の肩部と、トレッド領域内に配置されたトレッドと、内面と、を含む、電気導電性車両ホイールと、
前記一対のビード部のうちの少なくとも１つから延在し、前記一対の肩部のうちの少なくとも１つに沿って、前記一対のサイドウォールのうちの少なくとも１つに沿って、前記内面と接触し、前記トレッド領域内で終端する、少なくとも１つの導電性要素と、
前記車両タイヤ内の少なくとも１つの電子デバイスと、
前記トレッドの接地面において、前記内面から外面まで前記車両タイヤの厚さを通って延在する、少なくとも１つの接地経路と、を備え、
前記電気エネルギー発生器が、前記電気導電性車両ホイールに電気的に接続され、
前記少なくとも１つの電子デバイスが、前記少なくとも１つの導電性要素及び前記少なくとも１つの接地経路に電気的に接続され、
前記少なくとも１つの導電性要素が、前記導電性領域に接触する、システム。
【請求項2】
前記少なくとも１つの導電性要素及び前記少なくとも１つの接地経路に電気的に接続されている、電気貯蔵デバイスを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記少なくとも１つの導電性要素が、電流を搬送することが可能な電気ワイヤ、及び電流を搬送することが可能な導電性ゴム材料のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記少なくとも１つの導電性要素が、ストリップ内に配置された導電性ゴム材料であって、前記一対のビード部のうちの少なくとも１つから半径方向に延在し、前記内面に接触しており、かつ前記トレッド領域内で終端する、導電性ゴム材料である、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記少なくとも１つの導電性要素が、シート内に配置された導電性ゴム材料であって、前記一対のビード部のうちの少なくとも１つから半径方向に延在し、前記内面の全体に接触しており、かつ前記トレッド領域内で終端する、導電性ゴム材料である、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
電子センサ及び他の電子デバイスを車両タイヤ及びホイール内に配置することは、益々一般的になっている。例えば、これらは、タイヤ圧力、タイヤ温度、異物の存在等を監視するためのセンサを含み得る。これらの電子センサ及びデバイスに電力を供給することは、多くの場合、困難である。第１に、これらの物体に電力を供給するように構成されているタイヤ／ホイール内の電池は、典型的には、所望の寿命よりも短いか、又は大きく重すぎて、タイヤ／ホイール内に実際に設置することができない。第２に、タイヤ及びホイール組立体が車両に対して回転するため、タイヤ及びホイール組立体の外部の電源からワイヤを走行させることは困難であり、タイヤは、タイヤ内の膨張圧力を維持するためにホイールとの気密シールを必要とする。
【0002】
しかしながら、ハイブリッド車両及び電気車両を含む多くの車両は、車両のホイールで、又はホイール付近で、電力を発生させる。この発生した電力の少なくとも一部分は、タイヤ内の前述の電子センサ又は他の電子デバイスに方向付けられ得る。このような発電の一例は、減速中にエネルギーを捕捉するための車両内での回生ブレーキである。典型的には、これらの車両は、回生ブレーキで発生した電力の一部を利用して車両電池を充電するが、電池充電率への制限に起因して、電池を充電するために全てのエネルギーを使用することができない。結果として、車両の電池の充電速度を超える回生ブレーキを介して発生するエネルギーは、多くの場合、大型の抵抗器を介して抜き取られ、したがって無駄になる。この余分なエネルギーを無駄にするのではなく、それを利用して、それを車両のホイール又はタイヤ内に収容された前述の電子センサ又は他の電子デバイスに方向付けることができ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
必要とされるのは、車両のホイール又はタイヤ内に収容された電子センサ又は他の電子デバイスにエネルギー（余分な又は別様の）を方向付けるためのシステム及び方法である。
【0004】
一実施形態では、車両タイヤ内の電子デバイスに電力を供給するためのシステムであって、電気エネルギー発生器と、非導電性コーティングでコーティングされた電気導電性車両ホイールであって、車両ホイールが、一対のリムリップを含み、一対のリムリップのうちの少なくとも１つが、導電性領域を含み、車両タイヤが、一対のビード部と、一対のサイドウォールと、一対の肩部と、トレッド領域内に配向されたトレッドと、内面と、を含む、電気導電性車両ホイールと、一対のビード部のうちの少なくとも１つから延在し、一対の肩部のうちの少なくとも１つに沿って、一対のサイドウォールのうちの少なくとも１つに沿って、内面と接触し、トレッド領域内で終端する、少なくとも１つの導電性要素と、車両タイヤ内の少なくとも１つの電子デバイスと、トレッドの接地面において、内面から外面まで車両タイヤの厚さを通って延在する、少なくとも１つの接地経路と、を備え、電気エネルギー発生器が、電気導電性車両ホイールに電気的に接続され、少なくとも１つの電子デバイスが、少なくとも１つの導電性要素及び少なくとも１つの接地経路に電気的に接続され、少なくとも１つの導電要素が、導電性領域に接触する、システムが提供される。
【0005】
別の実施形態では、車両タイヤ内の電子デバイスに電力を供給するためのシステムであって、電気エネルギー発生器と、非導電性コーティングでコーティングされた電気導電性車両ホイールであって、車両ホイールが、一対のリムリップを含み、一対のリムリップのうちの少なくとも１つが、導電性領域を含み、車両タイヤが、一対のビード部と、一対のサイドウォールと、一対の肩部と、トレッド領域内に配向されたトレッドと、内面と、タイヤの内部に配向された金属コードと、を含む、電気導電性車両ホイールと、一対のビード部のうちの少なくとも１つから延在し、タイヤの内部に貫入し、かつ金属コードに電気的に接続する、少なくとも１つの導電性要素と、車両タイヤ内の少なくとも１つの電子デバイスと、トレッドの接地面において、内面から外面まで車両タイヤの厚さを通って延在する、少なくとも１つの接地経路と、を備え、電気エネルギー発生器が、電気導電性車両ホイールに電気的に接続され、少なくとも１つの電子デバイスが、金属コード及び少なくとも１つの接地経路に電気的に接続され、少なくとも１つの導電要素が、導電性領域に接触する、システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0006】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部分を構成する添付の図面は、様々な例となる実施形態を例示しており、ただ単に様々な例となる実施形態を例示するために使用される。これらの図面において、同様の要素は、同様の参照符号を有する。
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【発明を実施するための形態】
【0033】
【0034】
発生器１０２は、機械エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能な任意のデバイスであり得る。発生器１０２は、回生ブレーキモータであり得、これは本質的に、逆方向（制動中）に動作するときにモータシャフトを回転させる抵抗を作り出すＤＣモータであり得、その逆回転は、モータ内で電力を発生させる。発生器１０２は、コイル及び磁石を含み得、そのうちの１つは、以下で更に説明するようにホイールハブ１０４、ホイール１０６、又はタイヤ１０８上に配向される。磁石に対して電気コイルを回転させるか、又は別様に移動させることにより、電流がコイル内に作り出され得、その電流は、電気デバイス又は電気貯蔵構成要素に方向付けられ得る。
【0035】
発生器１０２は、ホイールハブ１０４に動作可能に接続され得る（図１Ａを参照）。ホイールハブ１０４は、ハブユニット及びハブベアリングを含むアセンブリであり得、本明細書の参照を容易にするために、ホイールハブと総称される。
【0036】
駆動ホイール用のホイールハブ１０４は、非駆動ホイールとは異なり得ることを理解されたい。すなわち、駆動ホイール用のホイールハブは、一方の端部でホイールにボルト留めし、他端の車軸の端部に取り付け、車軸とホイールとが１：１比で回転するように構成され得る。軸受は、ホイールハブ上に配向され、車両シャーシ上の保持ブラケットに接続され得、これは、ホイールをシャーシに固定して、ホイールをその所望の運動制約内に維持する。発生器１０２が回生ブレーキモータである場合、ホイールは駆動ホイールである可能性が高く、車軸は、モータシャフト（直接駆動システムの場合）、又は送信の出力シャフト（ギア駆動システムの場合）であり得る。
【0037】
一方、非駆動ホイール用ホイールハブは、一方の側でホイールに取り付けられ得るが、駆動軸に取り付けられ得る。むしろ、ホイールハブは、ホイールの回転によって電気を発生させるように構成されている発生器に取り付けられ得るか、又は電気を発生させるデバイスに動作可能に接続され得る（例えば、ホイールハブは、車両シャーシ又はそれに隣接する本体上の静止位置に固定された対応する磁石又はコイルに対して回転するか、又は別様に移動するコイル若しくは磁石を含み得る）。非駆動ホイールの場合、ホイールハブ内の軸受は、上述のように、車両シャーシ上の保持ブラケットに接続され得る。
【0038】
代替的に、図１Ｂに示すように、互いに対して回転するか又は別様に移動する磁石を含む、コイル及び磁石を含む発生器は、ホイール１０６内に直接通過する電気を発生させるために、ホイール１０６に直接固定され得る。
【0039】
図１Ａ及び図１Ｂの両方において、システム１００は、車両構成要素を通って電流の流れを方向付ける。すなわち、電気は、発生器１０２内で発生し、ハブ１０４に方向付けられ、次いでホイール１０６（図１Ａ）内へ方向付けられる。代替的に、電気は、発生器１０２内で発生し、ハブ１０４を迂回して、ホイール１０６内に直接方向付けられる（図１Ｂ）。システム１００のいずれかの変形例では、システム１００に示される構成要素は、電気導電性であるか、又は電気導電性であるように修正されている。すなわち、ハブ１０４は、金属製であり、車両の車軸と車両のホイールとの境界面を介しており、ハブ１０４を介してホイール１０６に電気を通過させることができる。ホイール１０６は同様に金属製であり、したがって、電気は、ホイール１０６を通過してタイヤ１０８に入ることができる。タイヤは、典型的には、複数の材料から形成され、その材料の多くはゴムであり、多くの場合、電気絶縁性である。しかしながら、以下に更に記載されるように、タイヤ１０８は、タイヤ１０８を通る又はそれに沿った電流の通過を可能にするように修正することができる。発生器１０２から、最終的にはホイール１０６を通過して（ハブ１０４を通過するか又はハブ１０４の周りかにかかわらず）、及びタイヤ１０８の一部分を通るか又はそれに沿って通過した電流は、電気貯蔵デバイス１１０に方向付けられる。
【0040】
電流の電気は、電気貯蔵デバイス１１０に貯蔵され得る。電気貯蔵デバイス１１０が、その電力容量を維持又は回復するための通常の電流源を有するため、デバイス１１０は、電気貯蔵デバイスに電流を供給しないシステムで利用される電気貯蔵デバイスよりも小さく、かつより軽くてもよいが、むしろ、電気貯蔵デバイスは、指定された車両メンテナンス間隔の間など、より長い期間、電力容量を維持することを必要とする。
【0041】
貯蔵デバイス１１０は、放電されることが望まれるまで電気を貯蔵するように構成されている様々なデバイスのうちのいずれかであり得る。例えば、貯蔵デバイス１１０は、バッテリー、キャパシタなどであり得る。
【0042】
貯蔵デバイス１１０は、電子デバイス１１２に電力を供給するために必要に応じて様々な電圧のいずれかで動作する電池であり得る。例えば、貯蔵デバイス１１０は、約３Ｖ～５Ｖの電圧を有する電池であり得る。貯蔵デバイス１１０は、電子デバイス１１２に電力を供給するために必要とされる様々な貯蔵容量のいずれかを有する電池であり得る。例えば、貯蔵デバイス１１０は、約１００ｍＡｈの貯蔵容量を有する電池であり得る。
【0043】
貯蔵デバイス１１０は、電子デバイス１１２に電気を提供し得る。電子デバイス１１２は、タイヤ１０８内で望ましい場合がある様々な電子デバイスのいずれかであり得る。例えば、電子機器１１２は、タイヤ圧力、タイヤ温度、タイヤ１０８内の異物の存在などの少なくとも１つを監視するためのセンサであり得る。電子デバイス１１２は、動作するための様々な電圧及び／又はワット数要件のいずれかを有し得る。例えば、電子デバイス１１２は、約数十ワットのワット数入力を必要とし得る。電子デバイス１１２は、１００ワット未満のワット数入力を必要とし得る。電子デバイス１１２は、７５ワット未満のワット数入力を必要とし得る。電子デバイス１１２は、５０ワット未満のワット数入力を必要とし得る。電子デバイス１１２は、２５ワット未満のワット数入力を必要とし得る。
【0044】
貯蔵デバイス１１０を電気で充電する間、貯蔵デバイス１１０の貯蔵限界を超えるか、又は貯蔵デバイス１１０の充電速度を超えるかのいずれかの余分な電気が、タイヤ１０８から接地１１４へと方向付けられる。導電経路は、上述のように電気の流れを可能にするために、タイヤ１０８内に含まれるか、又は利用され得、以下で更に説明される。
【0045】
システム１００は、発生器１０２から供給される電圧を電気貯蔵デバイス１１０内に貯蔵するための所望の電圧に低減する目的で、システム１００内の１つ以上の抵抗器を含み得る。システム１００は、発生器１０２から供給される電圧を電子デバイス１１２に電力供給する際に使用するための所望の電圧に低減する目的で、システム１００内の１つ以上の抵抗器を含み得る。
【0046】
図２Ａ及び図２Ｂは、タイヤ２０８内の電子デバイスのためにエネルギーを収集するためのシステム２００を示す。システム２００は、ホイールハブ２０４、ホイール２０６、及びタイヤ２０８を含み得る。ホイール２０６は、複数のラグ穴２０７を含み得る。ラグ穴２０７は、ラグ穴２０７を通ってホイールハブ２０４とホイール２０６との間に延在するラグ（ねじ付き締結具、図示せず）を受け入れ得る。ラグは、ラグナット（図示せず）で固定されて、したがってホイール２０６をホイールハブ２０４に取り外し可能に固定し得る。電流がホイールハブ２０４からホイール２０６に通過する場合、電流は、ホイールハブ２０４とホイール２０６との間の直接的な物理的接触を介して、ホイールハブ２０４、ラグ、ラグ穴２０７、及びラグナットうちの少なくとも２つの間の物理的接触を介して、又はその両方を介して通過し得る。ホイールハブ２０４が、ホイール２０６に直接物理的に接触し得ることを理解されたい。しかしながら、ホイールハブ２０４及びホイール２０６の一方又は両方は、塗料又はシール剤でコーティングされ得、したがって、２つの間の接触は、電気の流れを可能にしない場合がある（コーティングが典型的には電気導電性ではなく、したがって２つの一方又は両方を電気的に絶縁するため）。したがって、ホイールハブ２０４及びホイール２０６は、互いに直接物理的に接触し得るが、この接触は、電気的接触を生じなくてもよく、電気接点は、コーティングされていない嵌合表面を含み得る、ラグとラグ穴２０７とラグナットとの間の物理的接触を介して行われてもよい。代替的に、ラグ穴２０７のうちの少なくとも１つは、以下により詳細に記載される１０３６、１１３６、１２３６、１３３６、１４３６、及び１５３６と同様の導電性領域を含む環状壁によって画定され得る。
【0047】
図２Ａに示すように、タイヤ２０８は接地２１４に接触し得る。接地２１４は、タイヤ２０８が地面に接続されている任意の表面であり得、例えば、車道を含む。タイヤ２０８は、少なくとも接地面（タイヤが荷重下の表面上に載置されたときに作り出されるタイヤの平坦領域）内で接地２１４に接触することになる。したがって、以下で更に説明するように、タイヤ２０８内の接地経路は、タイヤ２０８の接地面に配向されたタイヤのトレッドの一部分に配向されることになる。
【0048】
図３は、タイヤ３０８内の電子デバイスのためにエネルギーを収集するためのシステム３００を示す。システム３００は、電動モータ駆動車軸３１６の形態の発生器３０２を含み得る。電気モータは、直流モータであり得、これは、制動中に逆に動作すると、発生器として機能する。車軸３１６は、ホイールハブ３０４に接続し得る。ホイールハブ３０４は、タイヤ３０８が装着されるホイール３０６に接続されている。車軸３１６、ハブ３０４、及びホイール３０６は、金属製及び電気導電性である。したがって、発生器３０２によって発生した電気は、車軸３１６に供給され、ハブ３０４を通ってホイール３０６内へと伝わり得る。ホイール３０６から、電気は、タイヤ３０８内の導電性要素及び／又は導電性金属ベルトを通って、タイヤ３０８内に配向された電気貯蔵デバイス及び／又は電子デバイスへと伝わり得る。したがって、導電経路は、発生器３０２から、タイヤ３０８内に収容された電気貯蔵デバイス及び／又は電子デバイスまでに存在する。発生器３０２、車軸３１６、ホイールハブ３０４、及びホイール３０６は、車両又は接地の他の構成要素から電気的に絶縁され得る。タイヤ３０８は、接地に電気的に接続され得、そうでなければ、ホイール３０６へのタイヤ３０８の電気的接続を除いて電気的に絶縁され得る。このようにして、電気回路は、発生器３０２から接地（例えば、１１４、２１４）への前述の構成要素を介して作り出され、したがって電流が回路を通過することを可能にする。
【0049】
図４は、タイヤ４０８内の電子デバイスのためにエネルギーを収集するためのシステム４００の断面図を示す。システムは、タイヤ４０８が装着されるホイール４０６を含み、ホイール４０６は、車軸４１６に動作可能に接続されている。発生器４１８は、ホイール４０６に動作可能に接続され得る。発生器４１８は、ホイール４０６に回転可能に接続され得る。発生器４１８は、発生器４１８の回転、ホイール４０６の回転、又は互いに対する両方の回転によって電気を発生させ得る。例えば、発生器４１８は、ホイール４０６が回転すると偏心質量が回転するように、偏心質量を装着された中心軸（図示せず）を有し得る。発生器４１８は、中心軸、偏心質量、又はホイール４０６に取り付けられた磁石又はコイルを含み得、これによって、コイル及び磁石の一方が偏心質量と共に回転する一方で、コイル及び磁石の他方は偏心質量と共に回転しない。結果は、発生器４１８内での電気の発生であり得る。この電気は、以下で更に説明するように、ホイール４０６を介してタイヤ４０８に供給されて、電気貯蔵デバイス及び電気デバイスに電力を供給し得る。
【0050】
図５は、タイヤ５０８内の電子デバイスのためにエネルギーを収集するためのシステム５００の断面図を示す。システムは、タイヤ５０８が装着されるホイール５０６を含み、ホイール５０６は、車軸５１６に動作可能に接続されている。
【0051】
発生器５２０は、ホイールハブ５０４を介してホイール５０６に動作可能に接続され得る。発生器５２０は、ホイール５０６が回転する間に発生器５２０が回転しないように、ホイール５０６から回転可能に絶縁され得る。発生器５２０は、コイルを含み得る。
【0052】
磁石５２２は、ホイール５０６に接続され、発生器５２０の周りでホイール５０６と共に回転することにより、発生器５２０内に収容されたコイルを通して電流を発生させ得る。この電気は、以下で更に説明するように、ホイールハブ５０４を介してホイール５０６に及びタイヤ５０８内に供給されて、電気貯蔵デバイス及び電気デバイスに電力を供給することができる。
【0053】
図６は、タイヤ６０８内の電子デバイスのためにエネルギーを収集するためのシステム６００の断面図を示す。システムは、タイヤ６０８が装着されるホイール６０６を含み、ホイール６０６は、ホイールハブ６０４を介して車軸６１６に動作可能に接続されている。
【0054】
発生器６２４は、ホイールハブ６０４の車軸６１６の係合を介してホイール６０６に動作可能に接続され得る。発生器６２４は、回生ブレーキ中に逆に動作するときに電流を作り出す、ＤＣ電気モータであり得る。この電気は、以下で更に説明するように、軸６１６を介してホイールハブ６０４に、ホイール６０６に及びタイヤ６０８内に供給されて、電気貯蔵デバイス及び電気デバイスに電力を供給し得る。
【0055】
図７は、タイヤ７０８内の電子デバイスのためにエネルギーを収集するためのシステム７００の断面図を示す。システムは、タイヤ７０８が装着されるホイール７０６を含み、ホイール７０６は、ホイールハブ７０４を介して車軸７１６に動作可能に接続されている。
【0056】
発生器（図示せず）は、車軸７１６を介してホイール７０６に動作可能に接続され得る。発生器は、回生ブレーキ中に逆に動作するときに電流を作り出す、ＤＣ電気モータであり得る。この電気は、ブラシ７３０を介してホイール７０６の電流受容要素７２８に電気的に接続されている電流送出要素７２６に供給され得る。電流送出要素７２６は、車両上の車体、シャーシ、又は別様に静止した非回転物体に接続され得る。電流受容要素７２８は、ホイール７０６の一体の環状の隆起部であり得る。電流受容要素７２８は、ホイール７０６に物理的、電気的、又はその両方に接続された環であり得る。電流送出要素７２６及び電流受容要素７２８の両方は、電気導電性である。ブラシ７３０は、電気導電性である。ブラシ７３０は、電流送出要素７２６に接続され得、電流受容要素７２８の表面に沿ってスライド、ロール、又は別様に並進し得る。
【0057】
電流受容要素７２８がホイール７０６に接続されていると、電流受容要素７２８はホイール７０６と共に回転する。電流送出要素７２６は、静止し得、車両シャーシに取り付けられ得る。したがって、電流受容要素７２８は、電流送出要素７２６に対して回転し、ブラシ７３０は、一方が他方に対して回転したときでも、これらの要素間の電気導電性接続を提供する。
【0058】
したがって、電気は、以下で更に説明するように、電流送出要素７２６を通じて、ブラシ７３０を通って電流受容要素７２８に、ホイール７０６に、及びタイヤ７０８内に供給されて、電力貯蔵デバイス及び電気デバイスに電力を供給することができる。
【0059】
図８は、タイヤ８０８内の電子デバイスのためにエネルギーを収集するためのシステム８００の断面図を示す。システムは、タイヤ８０８が装着されるホイール８０６を含み、ホイール８０６は、ホイールハブ８０４を介して車軸８１６に動作可能に接続されている。
【0060】
発生器（図示せず）は、車軸８１６を介してホイール８０６に動作可能に接続され得る。発生器は、回生ブレーキ中に逆に動作するときに電流を作り出す、ＤＣ電気モータであり得る。この電気は、ブラシ８３０を介してホイール８０６の電流受容要素８２８に電気的に接続されている電流送出要素８２６に供給され得る。電流送出要素８２６は、ホイールハブ８０４に接続され得、ホイール８０６及び電流受容要素８２８に対して回転的に静止し得る。電流受容要素８２８は、ホイール８０６の一体の環状の隆起部であり得る。電流受容要素８２８は、ホイール８０６に物理的、電気的、又はその両方に接続され得る。電流送出要素８２６及び電流受容要素８２８の両方は、電気導電性である。ブラシ８３０は、電気導電性である。ブラシ８３０は、電流送出要素８２６に接続され得、電流受容要素８２８の表面に沿ってスライド、ロール、又は別様に並進し得る。代替的に、ブラシ８３０は、電流受容要素８２８に接続され得、電流送出要素８２６の表面に沿ってスライド、ロール、又は別様に並進し得る。
【0061】
電流受容要素８２８がホイール８０６に接続されていると、電流受容要素８２８はホイール８０６と共に回転する。電流送出要素８２６は、静止し得、ホイールハブ８０４に取り付けられ得る。したがって、電流受容要素８２８は、電流送出要素８２６に対して回転し、ブラシ８３０は、一方が他方に対して回転したときでも、これらの要素間の電気導電性接続を提供する。
【0062】
したがって、電気は、以下で更に説明するように、電流送出要素８２６を通じて、ブラシ８３０を通って電流受容要素８２８に、ホイール８０６に、及びタイヤ８０８内に供給されて、電力貯蔵デバイス及び電気デバイスに電力を供給することができる。
【0063】
図９は、バレル９３２の軸方向外側縁部上に一対のリムリップ９３４を有するホイール９０６を示す。ホイール９０６は、例えば、アルミニウム又は鋼などの電気導電性材料から作製され得る。加えて、ホイール９０６は、クロムメッキなどの電気導電性材料でコーティングされ得る。ホイール９０６が、コーティングされていない電気導電性材料から作製されるか、又は電気導電性材料でコーティングされる場合、ホイール９０６は、上述のように、ハブ、車軸から、又は発生器から直接電流を伝達し得る。この電流は、以下に更に記載されるように、導電性要素及び／又は導電性金属ベルトを通じてタイヤに導電され得る。
【0064】
図１０は、バレル１０３２の軸方向外側縁部上に一対のリムリップ１０３４を有するホイール１００６を示す。リムリップ１０３４のうちの少なくとも１つは、導電性領域１０３６を含む。
【0065】
多くの場合、ホイール１００６などのホイールは、非導電性の塗料又は他のコーティングでコーティングされ得る。これらのコーティングは、主として、ホイール１００６を保存し、それを要素から保護して、腐食及び／又は酸化を回避し、ホイールの洗浄を単純化することなどを目的とする。そのような場合、コーティングがホイール１００６を電気的に絶縁することができるので、電気は、ホイール９０６ほどにはホイール１００６に容易には通過できない場合がある。
【0066】
典型的には、ホイール１００６を車両上に装着するプロセスは、ホイール１００６のホイールハブからラグ穴（上述のラグ穴２０７など）の中にラグを挿入し、その後ラグナットをラグに適用し、その時点でホイールハブからホイール１００６内に電流を通過させるのに十分な程度にラグ穴の領域内のコーティングをこすり、スクラッチし、かつ除去することを含む。これは、ホイール１００６をホイールハブにボルト留めすることに関与する高圧メタルオンメタル接触によるものである。しかしながら、タイヤをホイール１００６に装着する際に、タイヤは、電気コーティングがホイール１００６からその時点でタイヤに通過するのを可能にするのに十分な程度にリップリップ１０３４からコーティングをこするか又はスクラッチすることはない。
【0067】
タイヤをホイール１００６に装着するとき、タイヤのビード、より具体的には、ビードシート及びビードヒールは、リムリップ１０３４と係合する。タイヤの膨張圧力は、ビードを軸方向外向きに駆動してリムリップ１０３４と接触させる一方で、タイヤビード内のビードワイヤはビードの直径を制限し、タイヤをリムリップ１０３４に対して緊密にフィットさせる。
【0068】
タイヤのビードシート及び／又はビードヒール領域内に配向された導電要素が、ホイール１００６のコーティングされていない部分と電気的に接触することが可能であることを確実にするために、少なくとも１つのリムリップ１０３４は、部分的に周方向又は完全に周方向の導電性領域１０３６を含み得る。導電性領域１０３６は、ホイール１００６の非導電性コーティングがリムリップ１０３４から除去された領域であり得る。任意選択的に、導電性コーティングは、ホイール１００６内の耐食性及び耐酸化性を補助するために、非導電性コーティングが除去されたリムリップ１０３４の一部分の上に配置され得る。導電性コーティングは、金属フレーク又は炭素要素などの導電性要素の導入によって導電性が増大した塗料又はグリースを含み得る。
【0069】
ホイール１００６は、以下に更に記載されるタイヤ２１００の導電性要素２１４２など、タイヤ上の単一の点で周方向に配向された導電性要素を有するタイヤと共に使用され得る。導電性領域１０３６がホイール１００６の周りで完全に周方向である場合、導電性要素２１４２が角度位置合わせにかかわらず導電性領域１０３６と接触するため、ホイール１００６に対するタイヤの角度位置合わせは重要ではない。
【0070】
導電性領域１０３６がホイール１００６の周りで部分的に周方向である場合、導電性要素２１４２が、特定の角度位置合わせでのみ、又は部分的に周方向の導電性領域１０３６の周方向長さに対応する角度位置合わせの範囲内でのみ導電性領域１０３６に接触することになるので、ホイール１００６に対するタイヤの角度位置合わせは適切に配向されなければならない。そのような実施形態では、タイヤ２１００及びホイール１００６は、ホイール１００６上の個々の設置タイヤ２１００によって識別され得るマーキング又は他のインジケータを有して、ホイール１００６上のタイヤ２１００の適切な角度位置合わせを容易にして、導電性領域１０３６と導電性要素２１４２との間の接触を確実にし得る。
【0071】
同様に、ホイール１００６がリムリップ１０３４のうちの１つの上に導電性領域１０３６のみを含む場合、ホイール１００６は、ホイール１００６上にマーキング又は他のインジケータを含むことにより、ホイール１００６にタイヤを個々に設置して、どのリムリップ１０３４が導電性領域１０３６を含むかを判定し得る。タイヤ２１００などのタイヤは、タイヤ２１００の一方の側のみに導電性要素２１４２を含み得、したがって、ホイール上の個々の設置タイヤ２１００が、タイヤ及びホイールの導電性側と一致することを可能にして、導電性要素と導電性領域との間の接触を確保する、類似のマーキング又はインジケータを含み得、その結果、導電経路が形成される。
【0072】
ホイール１００６は、以下に更に説明するタイヤ２２００の導電性要素２２４２など、タイヤの周囲で完全に周方向に配向された導電性要素を有するタイヤと共に使用され得る。すなわち、導電性領域１０３６が部分的又は完全に周方向であるかどうかにかかわらず、導電要素２２４２及び導電性領域１０３６がタイヤ及びホイール組立体の同じ側に配向されていると仮定して、導電性要素２２４２は、角度整合にかかわらず導電性領域と接触することになる。タイヤ２２００及びホイール１００６は、タイヤ２２００及びホイール１００６のいずれかの側（１つのみ）が導電性特徴部を含むことにより、ホイール上にタイヤを設置する個人がその適切な配向を確実にし得るように、導電性特徴部を含むことを示すためのマーキング又は他のインジケータを含み得る。
【0073】
図１１は、少なくとも１つが少なくとも１つの導電性領域１１３６を含む、一対のリムリップ１１３４を有するホイール１１０６を示す。導電性領域１１３６は、ホイール１００６の導電性領域１０３６と同様であり得、同じ方法で使用及び形成され得る。具体的には、導電性領域１１３６は、非導電性絶縁コーティング又は塗料が除去されたリムリップ１１３４の領域であり得る。
【0074】
導電性領域１１３６は、リムリップ１１３４上の単一の周点に配向され得る。導電性領域１１３６は、リムリップ１１３４上の複数の周点に配向され得る。
【0075】
ホイール１１０６は、以下に更に記載されるタイヤ２１００の導電性要素２１４２など、タイヤ上の単一の点で周方向に配向された導電性要素を有するタイヤと共に使用され得る。この使用では、導電性要素２１４２が、特定の角度位置合わせでのみ、又は部分的に周方向の導電性領域１１３６の周方向長さに対応する角度位置合わせの範囲内でのみ導電性領域１１３６に接触することになるので、ホイール１１０６に対するタイヤの角度位置合わせは適切に配向されなければならない。そのような実施形態では、タイヤ２１００及びホイール１１０６は、ホイール１１０６上の個々の設置タイヤ２１００によって識別され得るマーキング又は他のインジケータを有して、ホイール１１０６上のタイヤ２１００の適切な角度位置合わせを容易にして、導電性領域１１３６と導電性要素２１４２との間の接触を確実にし得る。
【0076】
同様に、ホイール１１０６がリムリップ１１３４のうちの１つの上に導電性領域１１３６のみを含む場合、ホイール１１０６は、ホイール１１０６上にマーキング又は他のインジケータを含むことにより、ホイール１１０６にタイヤを個々に設置して、どのリムリップ１１３４が導電性領域１１３６を含むかを判定し得る。タイヤ２１００などのタイヤは、タイヤ２１００の一方の側のみに導電性要素２１４２を含み得、したがって、ホイール上の個々の設置タイヤ２１００が、タイヤ及びホイールの導電性側と一致することを可能にして、導電性要素と導電性領域との間の接触を確保する、類似のマーキング又はインジケータを含み得、その結果、導電経路が形成される。
【0077】
ホイール１１０６は、以下に更に説明するタイヤ２２００の導電性要素２２４２など、タイヤの周囲で完全に周方向に配向された導電性要素を有するタイヤと共に使用され得る。導電性要素２２４２及び導電性領域１１３６が、タイヤ及びホイール組立体の同じ側に配向されていると仮定して、完全に周方向の導電性要素２２４２は、角度位置合わせにかかわらず導電性領域１１３６と接触することになる。タイヤ２２００及びホイール１１０６は、タイヤ２２００及びホイール１１０６のいずれかの側（１つのみ）が導電性特徴部を含むことにより、ホイール上にタイヤを設置する個人がその適切な配向を確実にし得るように、導電性特徴部を含むことを示すためのマーキング又は他のインジケータを含み得る。
【0078】
図１２は、少なくとも１つが少なくとも１つの導電性領域１２３６を含む、一対のリムリップ１２３４を有するホイール１２０６を示す。導電性領域１２３６は、ホイール１００６の導電性領域１０３６と同様であり得、同じ方法で使用及び形成され得る。具体的には、導電性領域１２３６は、非導電性絶縁コーティング又は塗料が除去されたリムリップ１２３４の領域であり得る。非導電性コーティング又は塗料の除去部位における腐食又は酸化を回避又は緩和するために、導電性コーティング１２３８を導電性領域１２３６の上にキャップとして配置することができる。導電性コーティング１２３８は、導電性領域１２３６を完全に覆い、要素、水分、空気などから導電性領域１２３６を封止するように作用し得、腐食又は酸化を引き起こし得る。導電性コーティング１２３８は、金属フレーク又は炭素要素などの導電性要素の導入によって導電性が増大した塗料又はグリースを含み得る。
【0079】
図１３は、導電性カバー１３３８によって封止された導電性領域１３３６を示す。図１２に関して説明したように、導電性領域１３３６は、非導電性絶縁コーティング又は塗料が除去された場所であり得る。導電性カバー１３３８は、導電性領域１３３６をキャップし、導電性領域１３３６を要素、水分、空気などから封止し、腐食又は酸化を引き起こし得る。導電性コーティング１３３８は、金属フレーク又は炭素要素などの導電性要素の導入によって導電性が増大した塗料又はグリースを含み得る。
【0080】
図１４は、非導電性カバー１４４０及びそれらの間に配向された導体１４４１によって封止された導電性領域１４３６を示す。導電性領域１４３６は、上記に記載する導電性領域１１３６、１２３６、及び１３３６と実質的に同様のものであってもよい。
【0081】
非導電性カバー１４４０は、導電性領域１４３６をキャップし、かつ導電性領域１４３６を要素、水分、空気などから封止するように作用する様々な材料のうちのいずれかであり得、これは腐食又は酸化を引き起こし得る。
【0082】
導体１４４１は、遠位側ホイール接触端部１４４１Ａ、及び近位側タイヤ接触端部１４４１Ｂを含み得る。ホイール接触端部１４４１Ａは、ホイールと非導電性カバー１４４０との間に挟まれた導電性領域１４３６と物理的及び／又は電気的接触して配向され得る。タイヤ接地端部１４４１Ｂは、ホイールと非導電性カバー１４４０との結合体の外側に延在し、非導電性カバー１４４０の上に折り返され得る導体１４４１の一部分であり得る。このようにして、タイヤ接地端部１４４１Ｂは、非導電性カバー１４４０の外側に延在し、タイヤ（図示せず）と物理的及び／又は電気的接触して配向され得る。導体１４４１は、ホイール接触端部１４４１Ａ及びタイヤ接触端部１４４１Ｂが互いに電気的に接続されているように、連続的な電気導電性要素であることを理解されたい。導体１４４１は、電気導電性特性を含む材料の金属ストリップであり得る。
【0083】
図１５は、ホイール１５０６のリムリップ１５３４に係合するタイヤ１５０８を示す。ホイール１５０６は、少なくとも１つの導電性領域１５３６を有する少なくとも１つのリムリップ１５３４を含み得る。
【0084】
タイヤ１５０８は、ビードシート１５４８Ａ及びビードヒール１５４８Ｂを含むビード部１５４８を含む。図示されるように、ビードシート１５４８Ａは、ビード部１５４８の半径方向内側部分に配向され、ビードヒール１５４８Ｂは、ビード部１５４８の軸方向外側部分に配向される。ビードシート１５４８Ａ及びビードヒール１５４８Ｂは、タイヤ１５０８とホイール１５０６との間の一次接触点である（これらの要素は、要素間の配向及び差別化をより容易に示すために小さい間隙で例示されているが、実際には、これらの要素は互いに強固に接続され、大きな圧力の程度である可能性が高くなるであろうことに留意されたい）。
【0085】
タイヤ１５０８は、ビードシート１５４８Ａ及びビードヒール１５４８Ｂのうちの少なくとも１つから、タイヤサイドウォール１５５０の内面１５５４の少なくとも一部分に沿って延在する導電性要素１５４２を含む。タイヤ１５０８の１つの側のみ、及び１つのビード部１５４８のみが示されている一方で、タイヤ１５０８が、２つのビード部１５４８を有し、両方のビードシート１５４８Ａ及び両方のビードヒール１５４８Ｂのうちの少なくとも１つを含む両方のビード部１５４８が、記載されるように導電性要素１５４２を含み得ることが理解される。
【0086】
導電性要素１５４２は、例えば、金属、又は高炭素含有量を有するポリマー若しくはゴムを含む、電気を導電することが可能な様々な材料のうちのいずれかから作製され得る。導電性要素１５４２は、電流を搬送することが可能な電気ワイヤを使用し得る。導電性要素１５４２は、タイヤ技術において一般に「アンテナ」と称される導電性ゴム材料を使用し得る。
【0087】
導電性要素１５４２は、タイヤ１５０８に一体的に組み込まれ得る。導電性要素１５４２は、接着剤又は他の締結機構を介して内面１５５４と積層され得る。
【0088】
一態様では、導電性要素１５４２は、タイヤから静電気を含む電気を通過させるためにタイヤのトレッドに使用される「アンテナ」材料と同様又は同じ導電性ゴム材料からなる導電経路である。一態様では、アンテナは、タイヤ１５０８の内側に配向され、内面１５５４の軸方向内側及び／又は半径方向内側に配向される。代替的に、アンテナは、タイヤ１５０８の層の間（例えば、以下で説明する図２３に示され得るように、インナーライナプライの間）に配向される。
【0089】
図１６は、タイヤ１６０８内の電子デバイス１６１２のエネルギーを収集するためのシステム１６００の断面概略を示す。電流の流れは、矢印を含む線を介して例示される。システム１６００は、ホイール１６０６に電気的に接続され得るホイールハブ１６０４に電気的に接続されている発生器１６０２を含み得る。
【0090】
タイヤ１６０８は、ホイール１６０６に装着され得、ホイール１６０６に電気的に接続され得る。ホイール１６０６の少なくとも１つのリムリップ１６３４と少なくとも１つのビード部１６４８との間の接触は、電気がホイール１６０６からタイヤ１６０８へと通過することを可能にし得る。電気は、概して、少なくとも１つのビード部１６４８の領域から、少なくとも１つのサイドウォール１６５０まで、少なくとも１つの肩部１６５２まで、かつトレッド１６４４の領域全般の中へ通過し得る。
【0091】
ホイール１６０６とのタイヤ１６０８の係合によって作り出され、タイヤ１６０８の内面１６５４及びホイール１６０６のバレル１６３２によって境界される、チャンバ内の任意の点において配向され、少なくとも１つの電気貯蔵デバイス１６１０、及び少なくとも１つの電子デバイス１６１２において配向され得る。
【0092】
電気貯蔵デバイス１６１０及び電子デバイス１６１２の一方又は両方は、トレッド１６４４を含むトレッド領域１６５５と称されるタイヤ１６０８の領域内の内面１６５４に接続され得る。
【0093】
電気貯蔵デバイス１６１０及び電子デバイス１６１２の一方又は両方は、電気貯蔵デバイス１６１０及び電子デバイス１６１２の一方又は両方が、インナーライナとボディプライとの間、ボディプライとベルトとの間、ベルトとトレッドゲージとの間などに収容されるように、トレッド１６４４の内面１６５４の半径方向外側及び半径方向内側に配向され得る。すなわち、電気貯蔵デバイス１６１０及び電子デバイス１６１２の一方又は両方は、ホイール１６０６とのタイヤ１６０８の係合によって作り出され、タイヤ１６０８の内面１６５４及びホイール１６０６のバレル１６３２によって境界される、チャンバ内ではなく、トレッド領域１６５５内のタイヤ１６０８の厚さ内に収容され得る。
【0094】
電気貯蔵デバイス１６１０及び電子デバイス１６１２の一方又は両方は、タイヤ１６０８の製造中にタイヤ１６０８を構成し得る材料の連続層のいずれかの間に埋め込まれ得、そのような層としては、インナーライナ、ボディプライ、ビードフィラー、ガムストリップ、肩部インサート、ベルト、キャッププライ、トレッド、及びサイドウォールプライが挙げられるが、これらに限定されない。タイヤ構造は大きく変化することができ、上記のリストは、タイヤ内のあらゆる可能な材料層の網羅的でも包括的であることを意図するものではないことが理解される。
【0095】
電気貯蔵デバイス１６１０から１つ以上の電子デバイス１６１２に電力を供給するのに必要な電気を超過する電気は、トレッド１６４４内の接地経路１６４６を通って接地１６１４に通過し得る。本明細書に記載される導電性要素のような接地経路１６４６は、アンテナを含む電気を導電することが可能な任意の様々な材料であり得る。一態様では、接地経路１６４６はアンテナである。動作中、タイヤ１６０８のトレッド１６４４は、接地１６１４に接触し、接地経路１６４６は、同様に接地１６１４に接触して、接地１６１４への電気の伝送を可能にする。接地経路１６４６は、トレッド領域１６５５内のタイヤ１６０８の厚さ全体を通って、内面１６５４からトレッド１６４４の接地面までタイヤ１６０８の外面上に延在し得る。
【0096】
このようにして、導電経路は、接地１６１４に伝達される電子デバイス１６１２に電力を供給するのに必要なものを超過する電気エネルギーを伴って、電気貯蔵デバイス１６１０及び電子デバイス１６１２に至るまで、発生器１６０２から作り出され得る。この超過エネルギーを接地１６１４に通過させる能力により、タイヤ１６０８が装着された車両が接地されるような方法でタイヤ１６０８が機能し続けることができ、それによって、車内の電気エネルギーの蓄積（これは、車両の使用者に危険又は不快感をもたらし得る、スパーク、電撃、又は他の不要な変化を生じ得る）を防止する。システム１６００は、そうでなければ接地１６１４に直接伝達される電気エネルギーの一部分を利用して、少なくとも１つの電気貯蔵デバイス１６１０に貯蔵され、少なくとも１つの電子デバイス１６１２に電力を供給する。システム１６００は、発生器１６０２から少なくとも１つの電気貯蔵デバイス１６１０へと電気を流し、かつ少なくとも１つの電子デバイス１６１２に電力を供給することを可能にする回路を作り出す。
【0097】
図１７は、タイヤ１７０８内の電子デバイスのためにエネルギーを収集するためのシステム１７００の断面図を示す。システム１７００は、ホイールハブ１７０４、ホイール１７０６、及びタイヤ１７０８を含む。ホイール１７０６は、タイヤ１７０８のビード部１７４８に接触する一対のリムリップ１７３４を含む。
【0098】
タイヤ１７０８は、一対のビード部１７４８、一対のサイドウォール１７５０、一対の肩部１７５２、及びトレッド１７４４を含む。タイヤ１７０８は、内面１７５４を含み得る。
【0099】
システム１７００は、上述のように、発生器から少なくとも１つの電気貯蔵デバイス及び少なくとも１つの電子デバイスへの電気の伝送を可能にするためにシステム１６００に含まれるものなどの追加の構成要素を含み得る。
【0100】
図１８は、タイヤ１８０８の断面図を示す。タイヤ１６０８及び１７０８と同様に、タイヤ１８０８は、一対のビード部１８４８、一対のサイドウォール１８５０、一対の肩部１８５２、トレッド１８４４、及び内面１８５４を含む。タイヤ１８０８は、少なくとも１つのビード部１８４８から始まり、かつ１つ以上の電気貯蔵デバイスと電気的に接触する位置までタイヤ１８０８内に延在する、導電性要素１８４２を含む。
【0101】
図１９は、タイヤ１９０８の内面１９５４に適用された導電性要素１９４２を有するタイヤ１９０８の断面図を示す。タイヤ１９０８は、一対のビード部１９４８、一対のサイドウォール１９５０、一対の肩部１９５２、及びトレッド領域１９５５内に位置するトレッド１９４４を含む。
【0102】
各ビード部１９４８は、ビードシート１９４８Ａ及びビードヒール１９４８Ｂを含み得る。少なくとも１つの導電性要素１９４２は、少なくとも１つの肩部１９５２に沿って少なくとも１つのサイドウォール１９５０に沿って少なくとも１つのビード部１９４８から延在し、トレッド領域１９５５で終端し得る。少なくとも１つの導電性要素１９４２は、内面１９５４と接触して配向される。
【0103】
一実施形態では、少なくとも１つの導電性要素１９４２は、内面１９５４に沿ってビードシート１９４８Ａから延在し、トレッド領域１９５５で終端する。別の実施形態では、少なくとも１つの導電性要素１９４２は、内面１９５４に沿ってビードヒール１９４８Ｂから延在し、トレッド領域１９５５で終端する。
【0104】
内面１９５４は、インナーライナであり得、ブチルゴム化合物を含み得る。内面１９５４は、ボディプライであってもよい。内面１９５４は、内面１９５４から半径方向内側に配向され得る少なくとも１つの導電性要素１９４２を除いて、タイヤ１９０８の半径方向最内表面であり得る。
【0105】
図２０は、タイヤ２００８内の電子デバイス２０１２のためにエネルギーを収集するためのシステム２０００の断面図を示す。
【0106】
タイヤ２００８は、一対のビード部２０４８、一対のサイドウォール２０５０、一対の肩部２０５２、及びトレッド領域２０５５内に位置するトレッド２０４４を含む。タイヤ２００８は、内面２０５４を含み得る。
【0107】
各ビード部２０４８は、ビードシート２０４８Ａ及びビードヒール２０４８Ｂを含む。１つ以上の導電性要素２０４２は、１つの又は各肩部２０５２に沿って１つの又は各サイドウォール２０５０に沿って１つの又は各ビード部２０４８からトレッド領域２０５５内に延在し得る。１つ以上の導電性要素２０４２は、内面２０５４上に配向される。１つ以上の導電性要素２０４２の各々は、各ビードシート２０４８Ａを起点とし得る。１つ以上の導電性要素２０４２の各々は、１つの又は各ビードヒール２０４８Ｂを起点とし、１つの又は各ビードシート２０４８Ａに沿って、かつ１つの又は各サイドウォール２０５０に沿ってなど、又はトレッド領域２０５５に到達するまで延在し得る。
【0108】
システム２０００は、少なくとも１つの電気貯蔵デバイス２０１０及び少なくとも１つの電子デバイス２０１２を含み得る。少なくとも１つの導電性要素２０４２は、少なくとも１つの電気貯蔵デバイス２０１０に電気的に接続されている。少なくとも１つの電気貯蔵デバイス２０１０は、少なくとも１つの電子デバイス２０１２に電気的に接続されている。
【0109】
電気貯蔵デバイス２０１０から１つ以上の電子デバイス２０１２に電力を供給するのに必要な電気を超過する電気は、トレッド２０４４内の接地経路２０４６を通って接地に通過し得る。本明細書に記載される導電性要素のような接地経路２０４６は、アンテナを含む電気を導電することが可能な任意の様々な材料であり得る。一態様では、接地経路２０４６はアンテナである。接地は、地面、路面、又はタイヤ２００８が動作し、かつ地面に接続している任意の表面であり得る。動作中、タイヤ２００８のトレッド２０４４は、接地に接触し、接地経路２０４６は、同様に接地に接触して、接地への電気の伝送を可能にする。接地経路２０４６は、トレッド領域２０５５内のタイヤ２００８の厚さ全体を通って、内面２０５４からトレッド２０４４の接地面までタイヤ２００８の外面上に延在し得る。
【0110】
図示されるように、少なくとも１つの電気貯蔵デバイス２０１０は、少なくとも１つの電子デバイス２０１２内に収容され得る。電気貯蔵デバイス２０１０及び電子デバイス２０１２の一方又は両方は、内面２０５４上に配向され得る。代替的に、電気貯蔵デバイス２０１０及び電子デバイス２０１２の一方又は両方は、タイヤ２００８の製造中にタイヤ２００８を構成し得る材料の連続層のいずれかの間に埋め込まれ得、そのような層としては、インナーライナ、ボディプライ、ビードフィラー、ガムストリップ、肩部インサート、ベルト、キャッププライ、トレッド、及びサイドウォールプライが挙げられるが、これらに限定されない。タイヤ構造は大きく変化することができ、上記のリストは、タイヤ内のあらゆる可能な材料層の網羅的でも包括的であることを意図するものではないことが理解される。
【0111】
図２１は、タイヤ２１０８内の電子デバイス２１１２のためにエネルギーを収集するためのシステム２１００を示す。
【0112】
タイヤ２１０８は、一対のビード部２１４８、一対のサイドウォール２１５０、一対の肩部２１５２、及びトレッド２１４４を含む。
【0113】
少なくとも１つの導電性要素２１４２は、少なくとも１つの肩部２１５２に沿って少なくとも１つのサイドウォール２１５０に沿って少なくとも１つのビード部２１４８から、トレッド２１４４が配向されるトレッド領域内に延在する。少なくとも１つの導電性要素２１４２は、少なくとも１つの電子デバイス２１１２に電気的に接続されている。少なくとも１つの電子デバイス２１１２は、少なくとも１つの電気貯蔵デバイス及び接地経路２１４６に電気的に接続され得る。接地経路２１４６は、接地に電気経路を提供するためにトレッド２１４４を通って延在する。動作中、タイヤ２１０８のトレッド２１４４は、接地に接触し、接地経路２１４６は、同様に接地に接触して、接地への電気の伝送を可能にする。接地経路２１４６は、トレッド領域２１５５内のタイヤ２１０８の厚さ全体を通って、内面２１５４からトレッド２１４４の接地面までタイヤ２１０８の外面上に延在し得る。
【0114】
導電性要素２１４２は、タイヤ２１０８内の特定の周方向位置に配向され得る。導電性要素２１４２は、周方向に短い長さであり得る。導電性要素２１４２は、ワイヤ、又はアンテナなどの他の導電性材料を含み得る。
【0115】
電子デバイス２１１２は、タイヤ２１０８の内面上に配向され得る。代替的に、電子デバイス２１１２は、タイヤ２１０８の製造中にタイヤ２１０８を構成し得る材料の連続層のいずれかの間に埋め込まれ得、そのような層としては、インナーライナ、ボディプライ、ビードフィラー、ガムストリップ、肩部インサート、ベルト、キャッププライ、トレッド、及びサイドウォールプライが挙げられるが、これらに限定されない。タイヤ構造は大きく変化することができ、上記のリストは、タイヤ内のあらゆる可能な材料層の網羅的でも包括的であることを意図するものではないことが理解される。
【0116】
図２２は、タイヤ２２０８内の電子デバイス２２１２のためにエネルギーを収集するためのシステム２２００の立面図を示す。
【0117】
タイヤ２２０８は、一対のビード部２２４８、一対のサイドウォール２２５０、一対の肩部２２５２、及びトレッド２２４４を含む。
【0118】
少なくとも１つの導電性要素２２４２は、少なくとも１つの肩部２２５２に沿って少なくとも１つのサイドウォール２２５０に沿って少なくとも１つのビード部２２４８から、トレッド２２４４が配向されるトレッド領域内に延在する。少なくとも１つの導電性要素２２４２は、少なくとも１つの電子デバイス２２１２に電気的に接続されている。少なくとも１つの電子デバイス２２１２は、少なくとも１つの電気貯蔵デバイス及び接地経路２２４６に電気的に接続され得る。接地経路２２４６は、接地に電気経路を提供するためにトレッド２２４４を通って延在する。動作中、タイヤ２２０８のトレッド２２４４は、接地に接触し、接地経路２２４６は、同様に接地に接触して、接地への電気の伝送を可能にする。接地経路２２４６は、トレッド領域２２５５内のタイヤ２２０８の厚さ全体を通って、内面２２５４からトレッド２２４４の接地面までタイヤ２２０８の外面上に延在し得る。
【0119】
導電性要素２２４２は、タイヤ２２０８内で完全に周方向に配向され得る。導電性要素２２４２は、タイヤ２２０８の周方向全長に沿って延在し得る。導電性要素２２４２は、ワイヤメッシュ、又はアンテナのシートなどの他の導電性材料を含み得る。
【0120】
電子デバイス２２１２は、タイヤ２２０８の内面上に配向され得る。代替的に、電子デバイス２２１２は、タイヤ２２０８の製造中にタイヤ２２０８を構成し得る材料の連続層のいずれかの間に埋め込まれ得、そのような層としては、インナーライナ、ボディプライ、ビードフィラー、ガムストリップ、肩部インサート、ベルト、キャッププライ、トレッド、及びサイドウォールプライが挙げられるが、これらに限定されない。タイヤ構造は大きく変化することができ、上記のリストは、タイヤ内のあらゆる可能な材料層の網羅的でも包括的であることを意図するものではないことが理解される。
【0121】
図２３は、タイヤ２３０８内の電子デバイス２３１２のためにエネルギーを収集するためのシステム２３００の断面図を示す。
【0122】
タイヤ２３０８は、一対のビード部２３４８、一対のサイドウォール２３５０、一対の肩部２３５２、及びトレッド領域２３５５内に位置するトレッド２３４４を含む。タイヤ２３０８は、内面２３５４を含み得る。タイヤ２３０８は、サイドウォール２３５０のうちの少なくとも１つに配向され得る少なくとも１つの金属コード２３６０を含み得る。
【0123】
各ビード部２３４８は、ビードシート２３４８Ａ及びビードヒール２３４８Ｂを含む。１つ以上の導電性要素２３４２は、１つの又は各ビード部２３４８の少なくとも一部に沿って延在し得る。１つ以上の導電性要素２３４２は、ビードシート２３４８Ａを起点とし得る。１つ以上の導電性要素２３４２は、ビードヒール２３４８Ｂを起点とし得る。ビード部２３４８において若しくはその付近で、又はサイドウォール２３５０において若しくはその付近で、又は肩部２３５２において若しくはその付近で、導電性要素２３４２は、内面２３５４を貫通して、タイヤ２３０８の内部に延在する（内部は、サイドウォール２３５０、肩部２３５２、及びトレッド領域２３５５の厚さ内、並びにこれらの要素の内面と外面との間に画定される）。導電性要素２３４２は、タイヤ２３０８の内部に貫通し、金属コード２３６０に電気的に接続され得る。
【0124】
金属コード２３６０は、ある特定のタイヤのボディプライに使用され得る。例えば、高荷重用に設計されたタイヤであって、例えば、一部のオフロードタイヤ、トラック及びバスラジアルタイヤの一部又は全て、並びにいくつかの農業用タイヤは、タイヤ２３０８のボディプライ内に金属コード２３６０を含み得る。
【0125】
金属コード２３６０は、電気導電性であり得、導電性要素２３４２から電気を電気貯蔵デバイス２３１０及び電子デバイス２３１２のうちの少なくとも１つに搬送することが可能であり得る。電気は、導電ブリッジ２３５６によって電気貯蔵デバイス２３１０及び電子デバイス２３１２のうちの少なくとも１つに、金属コード２３６０から電気を通過させ得る。導電ブリッジ２３５６は、タイヤ２３０８の内面２３５４を通過し、金属コード２３６０に電気的に接続され得る。導電ブリッジ２３５６は、１つ以上の金属製ピン、ワイヤ、釘などを含み得る。導電ブリッジ２３５６は、電流を搬送することが可能であり得る。
【0126】
電気貯蔵デバイス２３１０及び電子デバイス２３１２のうちの少なくとも１つは、電気貯蔵デバイス２３１０及び電子デバイス２３１２のうちの少なくとも１つを覆うように構成され、かつ導電ブリッジ２３５６によって作り出された穿穴を通じてタイヤ２３０８内部からの空気を防止するように構成されている、閉塞バリア２３５８を含み得る。閉塞バリア２３５８は、内面２３５４に対して封止することができ、かつ内面２３５４に接続され得る。閉塞バリア２３５８は、ブチルゴム化合物から作製され得、これは、大気中の大気の通過を防止又は低減するように具体的に設計され得る。
【0127】
電気貯蔵デバイス２３１０から１つ以上の電子デバイス２３１２に電力を供給するのに必要な電気を超過する電気は、トレッド２３４４内の接地経路２３４６を通って接地に通過し得る。接地経路２３４６は、金属コード２３６０に電気的に接続し得る。接地経路２３４６は、電子デバイス２３１２に直接電気的に接続し得る。接地経路２３４６は、電気貯蔵デバイス２３１０に直接電気的に接続し得る。本明細書に記載される導電性要素のような接地経路２３４６は、アンテナを含む電気を導電することが可能な任意の様々な材料であり得る。一態様では、接地経路２３４６はアンテナである。接地は、地面、路面、又はタイヤ２３０８が動作し、かつ地面に接続している任意の表面であり得る。動作中、タイヤ２３０８のトレッド２３４４は、接地に接触し、接地経路２３４６は、同様に接地に接触して、接地への電気の伝送を可能にする。接地経路２３４６は、トレッド領域２３５５内のタイヤ２３０８の厚さ全体を通って、内面２３５４からトレッド２３４４の接地面までタイヤ２３０８の外面上に延在し得る。
【0128】
電気貯蔵デバイス２３１０及び電子デバイス２３１２の一方又は両方は、内面２３５４上に配向され得る。代替的に、電気貯蔵デバイス２３１０及び電子デバイス２３１２の一方又は両方は、タイヤ２３０８の製造中にタイヤ２３０８を構成し得る材料の連続層のいずれかの間に埋め込まれ得、そのような層としては、インナーライナ、ボディプライ、ビードフィラー、ガムストリップ、肩部インサート、ベルト、キャッププライ、トレッド、及びサイドウォールプライが挙げられるが、これらに限定されない。タイヤ構造は大きく変化することができ、上記のリストは、タイヤ内のあらゆる可能な材料層の網羅的でも包括的であることを意図するものではないことが理解される。
【0129】
図２４は、タイヤ２４０８内の電子デバイス２４１２のためにエネルギーを収集するためのシステム２４００の断面図を示す。
【0130】
タイヤ２４０８は、一対のビード部２４４８、一対のサイドウォール２４５０、一対の肩部２４５２、及びトレッド領域２４５５内に位置するトレッド２４４４を含む。タイヤ２４０８は、内面２４５４を含み得る。
【0131】
各ビード部２４４８は、ビードシート２４４８Ａ及びビードヒール２４４８Ｂを含む。１つ以上の導電性要素２４４２は、１つの又は各肩部２４５２に沿って１つの又は各サイドウォール２４５０に沿って１つの又は各ビード部２４４８からトレッド領域２４５５内に延在し得る。１つ以上の導電性要素２４４２は、内面２４５４上に配向される。１つ以上の導電性要素２４４２の各々は、各ビードシート２４４８Ａを起点とし得る。１つ以上の導電性要素２４４２の各々は、１つの又は各ビードヒール２４４８Ｂを起点とし、１つの又は各ビードシート２４４８Ａに沿って、かつ１つの又は各サイドウォール２４５０に沿ってなど、又はトレッド領域２４５５に到達するまで延在し得る。
【0132】
システム２４００は、少なくとも１つの電気貯蔵デバイス２４１０及び少なくとも１つの電子デバイス２４１２を含み得る。少なくとも１つの導電性要素２４４２は、少なくとも１つの電気貯蔵デバイス２４１０に電気的に接続されている。少なくとも１つの電気貯蔵デバイス２４１０は、少なくとも１つの電子デバイス２４１２に電気的に接続されている。少なくとも１つの導電性要素２４４２は、接地経路２４４６を介して少なくとも１つの電気貯蔵デバイス２４１０に電気的に接続され得る。
【0133】
電気貯蔵デバイス２４１０から１つ以上の電子デバイス２４１２に電力を供給するのに必要な電気を超過する電気は、トレッド２４４４内の接地経路２４４６を通って接地に通過し得る。本明細書に記載される導電性要素のような接地経路２４４６は、アンテナを含む電気を導電することが可能な任意の様々な材料であり得る。一態様では、接地経路２４４６はアンテナである。接地は、地面、路面、又はタイヤ２４０８が動作し、かつ地面に接続している任意の表面であり得る。動作中、タイヤ２４０８のトレッド２４４４は、接地に接触し、接地経路２４４６は、同様に接地に接触して、接地への電気の伝送を可能にする。接地経路２４４６は、トレッド領域２４５５内のタイヤ２４０８の厚さ全体を通って、内面２４５４からトレッド２４４４の接地面までタイヤ２４０８の外面上に延在し得る。
【0134】
電気貯蔵デバイス２４１０及び電子デバイス２４１２の一方又は両方は、タイヤ２４０８の製造中にタイヤ２４０８を構成し得る材料の連続層のいずれかの間に埋め込まれ得、そのような層としては、インナーライナ、ボディプライ、ビードフィラー、ガムストリップ、肩部インサート、ベルト、キャッププライ、トレッド、及びサイドウォールプライが挙げられるが、これらに限定されない。すなわち、電気貯蔵デバイス２４１０及び電子デバイス２４１２の一方又は両方は、トレッド２４４４の接地面などの内面２４５４と外面との間のタイヤ２４０８の厚さ内に配向され得る。電気貯蔵デバイス２４１０及び電子デバイス２４１２の一方又は両方が、少なくとも１つの導電性要素２４４２及び接地経路２４４６に電気的に接続されている限り、電気貯蔵デバイス２４１０及び電子デバイス２４１２の一方又は両方は、タイヤ２４０８の構造的一体性を損なわないタイヤ２４０８内の様々な点に配向され得る。タイヤ構造は大きく変化することができ、上記のリストは、タイヤ内のあらゆる可能な材料層を網羅も包括もするものではないことを意図することが理解される。
【0135】
本明細書に記載のタイヤトレッドのいずれかは、シリカなどの非導電性材料を主として含み得、通常、タイヤ中の他のゴム要素よりも高い電気抵抗率を有する。これは、タイヤトレッドがタイヤ全体の特定の目的のために設計され、タイヤトレッドに最も一般的に使用される材料は、非導電性であり、高い電気抵抗を有するためである。
【0136】
一般に、非導電性タイヤ材料とは、車両中に滞留した電気による悪影響を回避するに足る率で、車両中に滞留した電気の放出を妨げる電気抵抗率を備えるものである。一実施形態では、非導電性材料は約１０１１Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を備える材料である。別の実施形態では、非導電性材料は約１０９Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を備える材料である。
【0137】
一般に、導電性タイヤ材料とは、車両中の帯電による悪影響を回避するに足る率で、車両中に滞留した電気の放出を許容する電気抵抗率を持つものである。これらの導電性材料は、導電性要素（例えば、導電性要素１５４２、１８４２、１９４２、２０４２、２１４２、２２４２、２３４２、及び２４４２）のいずれか、接地面（例えば、接地面１６４６、２０４６、２１４６、２２４６、２３４６、及び２４４６）のいずれかに使用されるゴム又はポリマー材料であり得る。これらの導電性材料は、本明細書で「アンテナ」と称されるゴム又はポリマー材料であり得る。
【0138】
接地経路のいずれか（例えば、接地経路１６４６、２０４６、２１４６、２２４６、２３４６、及び２４４６）は、トレッド内の１つ以上の特定の周点（例えば、電子デバイスから半径方向外向きの点で）配向され得るか、又はトレッドの全体の周りに周方向に配向され得る。
【0139】
本明細書で使用するとき、タイヤの内面は、半径方向内向き、軸方向内向き、又はその両方であるタイヤの表面を指す。
【0140】
一実施形態では、導電性材料は約１０９Ω・ｃｍ以下の電気抵抗率を備える材料である。別の実施形態では、導電性材料は約１０８Ω・ｃｍ以下の電気抵抗率を備える材料である。別の実施形態では、導電性材料は約１０６Ω・ｃｍ以下の電気抵抗率を備える材料である。別の実施形態では、導電性材料は約１０５Ω・ｃｍ～約１０９Ω・ｃｍの電気抵抗率を備える材料である。別の実施形態では、導電性材料は約１０５Ω・ｃｍ～約１０８Ω・ｃｍの電気抵抗率を備える材料である。別の実施形態では、導電性材料は約１０５Ω・ｃｍ～約１０６Ω・ｃｍの電気抵抗率を備える材料である。より大きい（体積の観点から）導電性材料が使用される場合、それらの導電性材料は、より大きな抵抗率を有し、電気の所望の伝達を達成することができ得るが、より小さい導電性材料は、電気の所望の伝達を達成するためにより少ない抵抗率を必要とする場合があることが理解される。
【0141】
一実施形態では、伝導性材料及び非伝導性材料の電気抵抗率は、体積抵抗率試験を使用して判定される。別の実施形態では、伝導性材料及び非伝導性材料の電気抵抗率は、ＡＳＴＭ Ｄ９９１試験を使用して判定される。
【0142】
別の実施形態では、導電性及び非導電性材料の電気抵抗率を、プローブ、試験装置、抵抗／電流計、温湿度計、及び０．００１インチ（０．０２５４ｍｍ）まで読み取り可能な厚さゲージなどの試験法を使用して測定する場合がある。導電性又は非導電性材料の試験用サンプルは、約６．０インチ（１５２．４０ｍｍ）×６．０インチ（１５２．４０ｍｍ）×０．１インチ（２．５４００ｍｍ）の寸法を有し得る。試験用サンプルの厚さは、試験用サンプルを二分する線に沿って、試験用サンプルの縁部から約０．００１インチ（０．０２５４ｍｍ）であり得る２箇所で、２．０インチ（５０．８００ｍｍ）まで測定することができる。厚みの測定において参照される試験サンプルの縁部は、互いに隣接していてもよく、互いにほぼ９０度であってもよい。試験サンプルは、抵抗率測定を行う前に、室温で少なくとも１．０時間、テーブル上に置かれる。試験サンプルは、試験サンプルの縁部が導電プレートの縁部と揃うように試験装置内に配置され、このとき、導電プレートは、プローブを介して抵抗計と接続され、そのどれもが試験サンプルの下側になる。試験サンプルの残り３箇所の側面は、導電プレートの縁部と均一に重なっていてもよい。第２のプローブは、抵抗計の入力と接続されてもよく、試験サンプルの下に配置される導電プレートのほぼ中央に位置するように、試験サンプルの上部に配置されてもよい。試験装置での試験サンプルとプローブの位置にしたがって、電気抵抗率を抵抗計によって測定することができる。一実施形態では、試験サンプルの抵抗率を試験する前に、プローブと試験装置を検証する。
【0143】
「含む（includes）」又は「含むこと（including）」という用語が、本明細書又は特許請求の範囲において使用される範囲まで、「含む（comprising）」という用語が特許請求項で移行句として採用される際の解釈と同様に包括的であることが意図される。更に、「又は（or）」という用語が採用される範囲において（例えば、Ａ又はＢなど）、「Ａ又はＢ、又はＡとＢの両方とも」を意味することが意図されている。本出願人らが「Ａ又はＢの両方ではなく一方のみ」を示すことを意図する場合、「Ａ又はＢの両方ではなく一方のみ」という用語が採用されるであろう。したがって、本明細書における「又は」という用語の使用は、排他的ではなく、包括的である。Ｂｒｙａｎ Ａ．Ｇａｒｎｅｒ，Ａ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｌｅｇａｌ Ｕｓａｇｅ ６２４（２ｄ．Ｅｄ．１９９５）。また、「中（in）」又は「中へ（into）」という用語が、本明細書又は特許請求の範囲において使用される範囲において、「上（on）」又は「上へ（onto）」を追加的に意味することが意図される。「実質的に」という用語が本明細書又は特許請求の範囲において使用される範囲において、タイヤ製造で利用可能な精度の度合いを考慮に入れることが意図される。「選択的に」という用語が本明細書又は特許請求の範囲において使用される範囲において、装置の使用者が、装置の使用時に、必要又は所望に応じて、構成要素の特徴又は機能を作動又は停止させ得る、構成要素の状態を指すことが意図される。「動作可能に接続され」という用語が本明細書又は特許請求の範囲において使用される場合、特定された構成要素が指定された機能を実行するように接続されていることを意味することが意図される。本明細書及び特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、複数形を含む。最後に、「約」という用語が数値と併せて使用される場合、その数値の±１０％を包含することが意図される。言い換えれば、「約１０」は、９～１１までを意味することができる。
【0144】
上述のとおり、本出願は、実施形態の記載によって例示され、実施形態は、かなり詳細に説明されているが、特許請求の範囲に記載された事項の範囲をこのような詳細に制限すること、又は、何らかの形で限定することは、本出願人の意図するところではない。更なる利点及び変更は、本出願の利益を享受しながら、当業者に容易に明らかになるであろう。したがって、本出願は、この出願のより広い態様において、具体的な詳細、示された例、又は参照されたいずれの装置にも限定されることがない。全体的な発明概念の趣旨又は範囲から逸脱することなく、このような詳細、例、及び装置からの逸脱がなされてもよい。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
