(57)【要約】【課題】タイヤに装着された状態で用いられる振動発電装置において、タイヤの回転速度が低いときでも高いときでも発電可能とし、かつこれをタイヤに対して容易に装着可能とする。【解決手段】固定側ユニット２０に、可動側ユニット４０が振動の中立位置から径方向外側へ所定量変位したときこれに当接するとともに該可動側ユニット４０がさらに径方向外側へ変位したとき圧縮弾性変形する副バネ１４を配置する。これにより、タイヤ２の回転速度が低いときには、可動側ユニット４０を主バネ１２の弾性力に抗して振動させて発電を行う一方、タイヤ２の回転速度が上昇して可動側ユニット４０が遠心力によって径方向外側へ大きく変位したときには、その遠心力と副バネ１４の弾性力とによって可動側ユニット４０を振動させて発電を行うようにする。そしてこれを、振動発電装置１０を小型化した上で実現し、装着スペースが限られたタイヤ２への装着を容易化する。【選択図】図３
2015047003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤに装着された状態で用いられる振動発電装置であって、
固定側ユニットとこの固定側ユニットに主バネを介して支持された可動側ユニットとを備え、上記可動側ユニットが上記主バネの弾性力を利用して上記タイヤの径方向に振動することにより誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置において、
上記固定側ユニットに、上記可動側ユニットが上記振動の中立位置から径方向外側へ所定量変位したとき該可動側ユニットに当接するとともに該可動側ユニットがさらに径方向外側へ変位したとき圧縮弾性変形する副バネが配置されている、ことを特徴とする振動発電装置。
【請求項２】
上記副バネのバネ定数が、上記主バネのバネ定数よりも大きい値に設定されている、ことを特徴とする請求項１記載の振動発電装置。
【請求項３】
上記副バネが、並列に複数個配置されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の振動発電装置。
【請求項４】
上記固定側ユニットに導電コイルが配置されるとともに、上記可動側ユニットに磁気回路ユニットが配置されており、
上記導電コイルが、上記振動の中立位置よりも径方向外側に配置されている、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の振動発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、振動を利用して誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置に関するものであり、特に、車両等のタイヤに装着された状態で用いられる振動発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人の歩行動作等により自動的に発電し得るように構成された携帯型の振動発電装置が知られている。
【０００３】
例えば「特許文献１」や「特許文献２」には、固定側ユニットにコイルバネを介して支持された可動側ユニットを、コイルバネの弾性力を利用して振動させることにより、誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置が記載されている。
【０００４】
一方「特許文献３」には、可動側ユニットが第１のバネを介してフレーム部材（すなわち可動構造体８０５ａ）に支持され、さらにこのフレーム部材が第２のバネを介して固定側ユニットに支持された振動発電装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５４３２５４号公報
【特許文献２】特開２００４−１５９４０７号公報
【特許文献３】特許第４６６３０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような振動発電装置を車両等のタイヤに装着された状態で用いるようにすれば、タイヤの回転を利用して発電することが可能となる。
【０００７】
具体的には、タイヤにおいて振動発電装置が装着されている部分が接地する際に振動発電装置が路面から受ける衝撃力によって、可動側ユニットをコイルバネの弾性力に抗してタイヤの径方向に振動させることにより、誘導起電力を生じさせるようにすることが可能となる。
【０００８】
しかしながら、従来の振動発電装置を単にタイヤに装着しただけでは、次のような問題がある。
【０００９】
すなわち、タイヤの回転速度が低いときに発電が行われるようにするために、コイルバネのバネ定数を小さい値に設定してコイルバネを振動しやすくすると、タイヤの回転速度が上昇したときには可動側ユニットに作用する遠心力がコイルバネの弾性力よりも大きくなって可動側ユニットが振動しなくなってしまう。一方、タイヤの回転速度が高いときに発電が行われるようにするために、コイルバネのバネ定数を大きい値に設定すると、タイヤの回転速度が低くなったときにはコイルバネが弾性変形しなくなってしまう。
【００１０】
これに対し、上記「特許文献３」に記載されているような振動発電装置をタイヤに装着すれば、２重に配置された第１および第２のバネにより、２種類の異なる共振周波数で可動側ユニットを振動させることが可能となる。そしてこれにより、タイヤの回転速度が低いときでも高いときでも可動側ユニットを振動させて発電を行うことが可能となる。
【００１１】
しかしながら、このような構成を採用した場合には、次のような問題がある。
【００１２】
すなわち、タイヤに装着される振動発電装置は、その装着スペースが限られているので、できるだけ小型化することが要請される。ところが、上記「特許文献３」に記載された振動発電装置においては、第１および第２のバネがフレーム部材を介してその内外に２重に配置された構成となっているので、そのためのスペースが大きく必要となり、したがって振動発電装置を小型化することが困難である、という問題がある。
【００１３】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、タイヤに装着された状態で用いられる振動発電装置において、タイヤの回転速度が低いときでも高いときでも発電を行うことができ、かつタイヤに対して容易に装着することができる振動発電装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明は、本来の主バネに対して所定の副バネが追加配置された構成とすることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【００１５】
すなわち、本願発明に係る振動発電装置は、
タイヤに装着された状態で用いられる振動発電装置であって、
固定側ユニットとこの固定側ユニットに主バネを介して支持された可動側ユニットとを備え、上記可動側ユニットが上記主バネの弾性力を利用して上記タイヤの径方向に振動することにより誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置において、
上記固定側ユニットに、上記可動側ユニットが上記振動の中立位置から径方向外側へ所定量変位したとき該可動側ユニットに当接するとともに該可動側ユニットがさらに径方向外側へ変位したとき圧縮弾性変形する副バネが配置されている、ことを特徴とするものである。
【００１６】
上記「主バネ」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、コイルバネや板バネ等が採用可能である。
【００１７】
上記「副バネ」は、可動側ユニットが振動の中立位置から径方向外側へ所定量を超えて変位したときに圧縮弾性変形するように構成されていれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。
【００１８】
上記「所定量」の具体的な値は特に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１９】
上記構成に示すように、本願発明に係る振動発電装置は、固定側ユニットに主バネを介して支持された可動側ユニットが主バネの弾性力を利用してタイヤの径方向に振動する構成となっているが、その固定側ユニットには、可動側ユニットが振動の中立位置から径方向外側へ所定量変位したとき該可動側ユニットに当接するとともに該可動側ユニットがさらに径方向外側へ変位したとき圧縮弾性変形する副バネが配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００２０】
すなわち、本願発明に係る振動発電装置が装着されたタイヤが回転すると、その回転速度が低いときには、可動側ユニットが主バネの弾性力を利用して振動することにより発電が行われ、また、回転速度が上昇して、可動側ユニットが遠心力によって径方向外側へ大きく変位したときには、その遠心力と副バネの弾性力とによって可動側ユニットが振動し、これにより発電が行われることとなる。したがって、タイヤの回転速度が低いときでも高いときでも可動側ユニットの振動により発電を行うことができる。
【００２１】
その際、副バネは、可動側ユニットが振動の中立位置から径方向外側へ所定量変位したとき該可動側ユニットに当接する態様で固定側ユニットに配置されているので、従来の振動発電装置のように第１のバネと第２のバネとがフレーム部材を介してその内外に２重に配置された構成とする必要をなくすことができる。したがって、振動発電装置を容易に小型化することができ、これにより装着スペースが限られたタイヤへの装着も容易に行うことができる。
【００２２】
このように本願発明によれば、タイヤに装着された状態で用いられる振動発電装置において、タイヤの回転速度が低いときでも高いときでも発電を行うことができ、かつこれをタイヤに対して容易に装着することができる。
【００２３】
上記構成において、副バネのバネ定数が主バネのバネ定数よりも大きい値に設定された構成とすれば、タイヤの回転速度がより高い高速回転領域においても発電を行うことができる。
【００２４】
その際、高速回転領域における発電を効率的に行うためには、副バネのバネ定数を主バネのバネ定数に対して５倍以上の値に設定することが好ましく、一方、副バネの圧縮弾性変形による可動側ユニットの振動を維持するためには、副バネのバネ定数を主バネのバネ定数に対して１００倍以下の値に設定することが好ましい。
【００２５】
上記構成において、副バネが並列に複数個配置された構成とすれば、個々の副バネのバネ定数を小さくした場合にも、複数個の副バネ全体としてのバネ定数を大きくすることができる。
【００２６】
上記構成において、固定側ユニットに導電コイルが配置されるとともに可動側ユニットに磁気回路ユニットが配置された構成とした上で、導電コイルが振動の中立位置よりも径方向外側に配置された構成とすれば、タイヤの回転速度が低いときでも高いときでも発電効率を十分に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本願発明の一実施形態に係る振動発電装置を示す正面図
【図２】図１のII−II線断面図
【図３】上記振動発電装置の使用状態を示す図
【図４】上記可動側ユニットが振動したときの様子を示す、上記振動発電装置の要部正面図
【図５】上記実施形態の作用を検証するために行ったシミュレーションの結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は、本願発明の一実施形態に係る振動発電装置１０を示す正面図である。また、図２は、図１のII−II線断面図である。
【００３０】
これらの図に示すように、この振動発電装置１０は、導電コイル２２を備えた固定側ユニット２０と、マグネット４２を備えた可動側ユニット４０とからなっている。
【００３１】
可動側ユニット４０は、固定側ユニット２０に対して４つの主バネ１２を介して支持されており、その弾性力により、図１において矢印で示す方向（すなわち上下方向）に振動し得るようになっている。
【００３２】
図３は、振動発電装置１０の使用状態を示す図である。
【００３３】
同図に示すように、振動発電装置１０は、車両や航空機等のタイヤ２に装着された状態で、タイヤ２の使用環境（例えばタイヤ２の空気圧や路面状態等）を検出する他の機器（図示せず）の電源として用いられるようになっている。
【００３４】
その際、この振動発電装置１０は、タイヤ２の内部空間において、その振動方向をタイヤ２の径方向に一致させた状態でタイヤ２の内周壁２ａに装着されるようになっている。そして、この振動発電装置１０においては、タイヤ２が同中矢印で示す方向に回転しているとき、タイヤ２において振動発電装置１０が装着されている部分が接地する際に振動発電装置１０が路面４から受ける衝撃力によって、可動側ユニット４０が主バネ１２の弾性力に抗してタイヤ２の径方向に振動し、これにより導電コイル２２（これについては後述する）に誘導起電力を生じさせるようになっている。
【００３５】
次に、振動発電装置１０の具体的な構成について説明する。
【００３６】
まず、固定側ユニット２０の構成について説明する。
【００３７】
固定側ユニット２０は、ケース３０と、このケース３０内に配置されたコイルホルダ２４および回路基板３２とを備えた構成となっている。
【００３８】
ケース３０は、前後１対の樹脂製のハーフ部材３０Ａ、３０Ｂからなっている。このケース３０は、正面視において正方形に近い矩形状の外形形状を有しており、一定の前後幅で形成されている。
【００３９】
コイルホルダ２４は、正面視において正方形に近い矩形状の外形形状を有する板状の部材であって、上下方向に延びた状態で配置されている。
【００４０】
このコイルホルダ２４は、導電コイル２２を収容するためのコイル収容部２４ａが形成された樹脂製のホルダ本体に対して、その前後両面に摩擦低減フィルムが貼り付けられた構成となっている。
【００４１】
コイルホルダ２４の下端面の左右中央位置には、逆Ｕ字状の位置決め凹部２４ｂが形成されており、その左右両側には矩形状の大きな切欠き部２４ｃが形成されている。
【００４２】
ケース３０は、その１対のハーフ部材３０Ａ、３０Ｂによってコイルホルダ２４を上下方向および左右方向に位置決めした状態で、その上下両端部を前後両側から挟持するようになっている。その際、このケース３０内におけるコイルホルダ２４の上下両端部の間には、可動側ユニット４０を上下方向に振動させるための可動空間Ｃが形成されるようになっている。
【００４３】
このケース３０における可動空間Ｃの上端壁３０ａには、左右方向に帯状に延びるクッション材２６が貼付されている。このクッション材２６は、可動側ユニット４０が上下方向に振動してその振幅が一定値以上になったときにこれに当接して弾性変形し、これにより可動側ユニット４０が過振幅で振動してしまうのを規制するとともに、その当接の際の衝撃力を緩和させるようになっている。
【００４４】
一方、このケース３０における可動空間Ｃの下端壁３０ｂは、可動側ユニット４０が最大許容振幅で振動したときに該可動側ユニット４０の下端面と当接する位置に形成されている。
【００４５】
このケース３０内の左右両側部には、主バネ１２を収容するための１対の主バネ収容部３０ｃが形成されており、これら各主バネ収容部３０ｃの上下両側には、主バネ１２を係止するための係止ピン３０ｄがそれぞれ形成されている。
【００４６】
また、このケース３０内の上部には、回路基板３２を収容するための回路基板収容部３０ｅが形成されている。さらに、このケース３０内の下部には、左右１対の副バネ１４（これについては後述する）を収容するための左右１対の副バネ収容部３０ｆが形成されている。
【００４７】
導電コイル２２は、横長の長円形の巻回形状を有している。この導電コイル２２は、その１対のコイル端末（図示せず）が回路基板３２に対して電気的に接続されている。そして、この回路基板３２からコード３４を介して、振動発電装置１０で発電した電気を他の機器に供給するようになっている。
【００４８】
次に、可動側ユニット４０の構成について説明する。
【００４９】
可動側ユニット４０は、コイルホルダ２４と間隔をおいてこれを囲むように形成された磁気回路ユニットとして構成されている。
【００５０】
すなわち、この可動側ユニット４０は、コイルホルダ２４の前後両側に配置された１対のマグネットホルダ４６の各々に、ヨーク４４および上下１対のマグネット４２が取り付けられた構成となっている。
【００５１】
各マグネットホルダ４６は、正面視において横長矩形状の外形形状を有する樹脂製部材で構成されている。各マグネット４２は、例えばネオジウム磁石であって、横長の直方体形状を有している。各ヨーク４４は、軟鉄板で構成されており、正面視において各マグネットホルダ４６と同一の外形形状を有している。
【００５２】
そして、この可動側ユニット４０においては、上下１対のマグネット４２が、各マグネットホルダ４６に形成された上下１対の貫通孔の各々に嵌め込まれた状態で、かつ、その内側面を各マグネットホルダ４６の内側面と略面一にした状態で、各ヨーク４４に磁力で吸着されており、その際、接着剤の併用により各ヨーク４４に対する位置決め固定が確実に行われるようになっている。
【００５３】
上下１対のマグネット４２は、極性を逆にした状態で配置されており、かつ、前後１対のヨーク４４相互間においても極性を逆にした状態（すなわち上下２組のマグネット４２の極性を襷がけの位置関係で一致させた状態）で配置されている。
【００５４】
これにより、この可動側ユニット４０においては、上下２組のマグネット４２および前後１対のヨーク４４によって、各組のマグネット４２相互間の空間を横切る磁束を生じさせる磁気回路が形成されるようになっている。
【００５５】
また、この可動側ユニット４０においては、前後１対のマグネットホルダ４６の両側部の上下両端部において４つの主バネ１２を係止するようになっている。
【００５６】
コイルホルダ２４のコイル収容部２４ａは、正面視において可動側ユニット４０と重複する位置関係で形成されている。その際、このコイル収容部２４ａは、可動側ユニット４０が振動の中立位置にある状態（すなわち、タイヤ２が回転していない状態で振動発電装置１０が正立している状態）において、可動側ユニット４０の中心位置から下方側に多少変位した位置に形成されており、これにより導電コイル２２が中立位置よりもタイヤ２の径方向外側に配置されるようにしている。
【００５７】
次に、４つの主バネ１２の構成について説明する。
【００５８】
４つの主バネ１２は、コイルホルダ２４の左右両側において、可動側ユニット４０の上下両側にそれぞれ配置されている。これら４つの主バネ１２は、いずれも同一の構成を有するコイルバネであって、左右１対の主バネ収容部３０ｃにおいて上下方向に延びるように配置されている。
【００５９】
その際、可動側ユニット４０の上側に位置する左右１対の主バネ１２は、その上端部がケース３０の上部に形成された係止ピン３０ｄに係止されており、その下端部が可動側ユニット４０に係止されている。一方、可動側ユニット４０の下側に位置する左右１対の主バネ１２は、その下端部がケース３０の下部に形成された係止ピン３０ｄに係止されており、その上端部が可動側ユニット４０に係止されている。
【００６０】
次に、２つの副バネ１４の構成について説明する。
【００６１】
２つの副バネ１４は、可動側ユニット４０の下方において、ケース３０内の下部に形成された左右１対の副バネ収容部３０ｆに収容されている。これら２つの副バネ１４は、いずれも同一の構成を有するコイルバネであって、上下方向に延びるように配置されている。その際、これら各副バネ１４は、各主バネ１２のバネ定数に対して１０〜２００倍（例えば１００倍程度）のバネ定数のものが用いられている。なお、これら各副バネ１４には、各主バネ１２のようなバネ係止部は形成されていない。
【００６２】
ケース３０の各副バネ収容部３０ｆは、各副バネ１４の巻き径よりも僅かに大きい内径を有する円筒状凹部として形成されている。そして、各副バネ１２は、各副バネ収容部３０ｆに収容された状態で、その上端部を可動空間Ｃの下端壁３０ｂから可動空間Ｃに突出させるようにして配置されている。
【００６３】
これら各副バネ１２に対して、コイルホルダ２４の下端面に形成された各切欠き部２４ｃが上方側から係合している。そしてこれにより、各副バネ１２が各副バネ収容部３０ｆから離脱してしまうのを阻止するようになっている。
【００６４】
中立位置にある可動側ユニット４０の下端面から各副バネ１２の上端縁までの距離は、中立位置にある可動側ユニット４０の上端面からクッション材２６の下面までの距離と略等しい値に設定されている。
【００６５】
次に本実施形態の作用について説明する。
【００６６】
図４は、可動側ユニット４０が上下方向（すなわちタイヤ２の径方向）に振動したときの様子を示す振動発電装置１０の正面図である。なお、同図においては、ケース３０の前側のハーフ部材３０Ｂを外した状態で、かつコイルホルダ２４を省略した状態で示している。
【００６７】
同図（ａ）は、タイヤ２が回転しておらず、可動側ユニット４０が振動の中立位置にある状態を示す図であり、同図（ｂ）は、タイヤ２の回転速度が低いときの可動側ユニット４０の振動状態を示す図であり、同図（ｃ）は、タイヤ２の回転速度が高いときの可動側ユニット４０の振動状態を示す図である。
【００６８】
同図（ａ）に示すように、振動発電装置１０に外部荷重が作用していない状態では、上下２対の主バネ１２の弾性力が互いに均衡しており、可動側ユニット４０は振動の中立位置に保持されている。ただし、この中立位置では、可動側ユニット４０の自重の分だけ、その上側に位置する左右１対の主バネ１２の方が、その下側に位置する左右１対の主バネ１２よりも僅かにバネ長が大きくなっている。
【００６９】
また、導電コイル２２は、振動の中立位置にある可動側ユニット４０と正面視において重複しているが、この可動側ユニット４０の中心位置に対して下方側に変位した位置にある。
【００７０】
同図（ｂ）に示すように、タイヤ２が低速で回転すると、振動発電装置１０は路面４からの衝撃力により可動側ユニット４０が中立位置から主バネ１２の弾性力に抗して上下方向に振動する。その際、可動側ユニット４０が中立位置から上方側に大きく変位すると、クッション材２６に当接して過振幅が規制され、可動側ユニット４０が中立位置から下方側に大きく変位すると、副バネ１４に当接して過振幅が規制される。
【００７１】
なお、タイヤ２が低速で回転している状態では、振動発電装置１０に作用する遠心力Ｆは小さいので、可動側ユニット４０の振動は上記中立位置よりもやや下方の位置を中心にして行われる。
【００７２】
同図（ｃ）に示すように、タイヤ２が高速で回転して、振動発電装置１０に大きな遠心力Ｆが作用すると、可動側ユニット４０は、上下２対の主バネ１２の弾性力に抗して１対の副バネ１４に当接する位置まで変位し、あるいは、さらに１対の副バネ１４を圧縮弾性変形させる位置まで変位する。そして、この状態で振動発電装置１０が路面４からの衝撃力を受けることにより、可動側ユニット４０が上下方向に振動する。
【００７３】
上述したとおり、導電コイル２２は振動の中立位置から下方側に変位しているが、その下方変位量は、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように、タイヤ２の回転速度が低いときでも高いときでも、可動側ユニット４０が正面視において導電コイル２２と重複する位置を中心にして振動するような値に設定されている。
【００７４】
図５は、本実施形態の作用を検証するために行ったシミュレーションの結果を示すグラフである。
【００７５】
このシミュレーションにおいては、可動側ユニット４０の振動により導電コイル２２に生じる誘導起電力を、コンデンサの充電電圧として計測し、これを車速との関係で解析した。
【００７６】
また、このシミュレーションにおいては、各副バネ１４のバネ定数が各主バネ１２のバネ定数に対して１００倍であるものとして（すなわち２つの副バネ１４全体としてのバネ定数が上下２対の主バネ１２全体としてのバネ定数に対して５０倍であるものとして）解析を行った。
【００７７】
同図において実線で示すグラフＡは、本実施形態に係る振動発電装置１０のように、主バネ１２と共に副バネ１４が配置されている場合の発電特性を示すグラフである。
【００７８】
一方、同図において２点鎖線で示すグラフＢは、副バネ１４が存在せずに、主バネ１２のみが配置されている場合の発電特性を示すグラフである。
【００７９】
同図においてグラフＢに示すように、主バネ１２のみが配置されている場合には、低車速領域では（すなわちタイヤ２の回転速度が低いときには）車速の上昇に応じて電圧も上昇しているが、中車速領域になると車速が上昇しても電圧が上昇しなくなり、高車速領域では車速が上昇すると電圧が低下してしまう。
【００８０】
これは、タイヤ２の回転速度の上昇により可動側ユニット４０に作用する遠心力Ｆが主バネ１２の弾性力よりも大きくなって可動側ユニット４０が振動しなくなってしまうことによるものと考えられる。
【００８１】
一方、同図においてグラフＡに示すように、主バネ１２と共に副バネ１４が配置されている場合には、低車速領域のみならず中高車速領域においても車速の上昇に応じて電圧も上昇している。
【００８２】
これは、タイヤ２の回転速度の上昇により可動側ユニット４０に作用する遠心力Ｆが主バネ１２の弾性力よりも大きくなっても、遠心力Ｆと副バネ１４の弾性力とによって可動側ユニット４０が振動することによるものと考えられる。
【００８３】
以上詳述したように、本実施形態に係る振動発電装置１０は、固定側ユニット２０に主バネ１２を介して支持された可動側ユニット４０が主バネ１２の弾性力に抗して振動する構成となっているが、固定側ユニット２０には、可動側ユニット４０が振動の中立位置から径方向外側へ所定量変位したとき該可動側ユニット４０に当接するとともに該可動側ユニット４０がさらに径方向外側へ変位したとき圧縮弾性変形する副バネ１４が配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００８４】
すなわち、本実施形態に係る振動発電装置１０が装着されたタイヤ２が回転すると、その回転速度が低いときには、可動側ユニット４０が主バネ１２の弾性力に抗して振動することにより発電が行われ、また、回転速度が上昇して、可動側ユニット４０が遠心力Ｆによって径方向外側へ大きく変位したときには、その遠心力Ｆと副バネ１４の弾性力とによって可動側ユニット４０が振動し、これにより発電が行われることとなる。したがって、タイヤ２の回転速度が低いときでも高いときでも可動側ユニット４０の振動により発電を行うことができる。
【００８５】
その際、副バネ１４は、可動側ユニット４０が振動の中立位置から径方向外側へ所定量変位したとき該可動側ユニット４０に当接する態様で固定側ユニット２０に配置されているので、従来の振動発電装置のように第１のバネと第２のバネとがフレーム部材を介してその内外に２重に配置された構成とする必要をなくすことができる。したがって、振動発電装置１０を容易に小型化することができ、これにより装着スペースが限られたタイヤ２への装着も容易に行うことができる。
【００８６】
このように本実施形態によれば、タイヤ２に装着された状態で用いられる振動発電装置１０において、タイヤ２の回転速度が低いときでも高いときでも発電を行うことができ、かつこれをタイヤ２に対して容易に装着することができる。
【００８７】
本実施形態においては、副バネ１４のバネ定数が主バネ１２のバネ定数よりも大きい値に設定されているので、タイヤ２の回転速度がより高い高速回転領域においても発電を行うことができる。
【００８８】
具体的には、本実施形態においては、各副バネ１４として、各主バネ１２のバネ定数に対して１０〜２００倍のバネ定数のものが用いられており、これにより２つの副バネ１４全体としてのバネ定数が、上下２対の主バネ１２全体としてのバネ定数に対して５〜１００倍の値に設定されているので、各副バネ１４の圧縮弾性変形による可動側ユニット４０の振動を維持した上で、高速回転領域における発電を効率的に行うことができる。
【００８９】
本実施形態においては、副バネ１４が並列に２つ配置されているので、高速回転領域における可動側ユニット４０の振動が、可動側ユニット４０が傾斜してしまうことなく円滑に行われるようにすることができる。また、このように副バネ１４が複数個配置された構成とすることにより、個々の副バネ１４のバネ定数を小さくした場合にも、複数個の副バネ１４全体としてのバネ定数を大きくすることができる。
【００９０】
本実施形態においては、固定側ユニット２０に導電コイル２２が配置されるとともに可動側ユニット４０が磁気回路ユニットとして構成されており、その上で、導電コイル２２が振動の中立位置よりも径方向外側に配置された構成となっているので、タイヤ２の回転速度が低いときでも高いときでも発電効率を十分に高めることができる。
【００９１】
特に本実施形態においては、振動の中立位置から径方向外側への導電コイル２２の変位量が、タイヤ２の回転速度が低いときでも高いときでも、可動側ユニット４０が正面視において導電コイル２２と重複する位置を中心にして振動するような値に設定されているので、発電効率を最大限に高めることができる。
【００９２】
上記実施形態においては、副バネ１４が並列に２つ配置されているものとして説明したが、３つ以上の副バネが配置された構成とすることも可能であり、また、単一の副バネが配置された構成とすることも可能である。
【００９３】
上記実施形態のように可動側ユニット４０の上下両側に左右１対の主バネ１２がそれぞれ配置された構成とする代わりに、可動側ユニット４０の上側に配置された左右１対のコイルバネからなる主バネにより可動側ユニット４０が固定側ユニット２０に吊り支持された構成とすることも可能である。
【００９４】
上記実施形態においては、固定側ユニット２０に導電コイル２２が配置されるとともに可動側ユニット４０が磁気回路ユニットとして構成されているものとして説明したが、固定側ユニット２０に磁気回路ユニットが配置されるとともに、可動側ユニット４０に導電コイル２２が配置された構成とすることも可能である。
【００９５】
なお、上記実施形態において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
【００９６】
また、本願発明は、上記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
２  タイヤ
２ａ  内周壁
４  路面
１０  振動発電装置
１２  主バネ
１４  副バネ
２０  固定側ユニット
２２  導電コイル
２４  コイルホルダ
２４ａ  コイル収容部
２４ｂ  位置決め凹部
２４ｃ  切欠き部
２６  クッション材
３０  ケース
３０Ａ、３０Ｂ  ハーフ部材
３０ａ  上端壁
３０ｂ  下端壁
３０ｃ  主バネ収容部
３０ｄ  係止ピン
３０ｅ  回路基板収容部
３０ｆ  副バネ収容部
３２  回路基板
３４  コード
４０  可動側ユニット
４２  マグネット
４４  ヨーク
４６  マグネットホルダ
Ｃ  可動空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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