(57)【要約】  電気システムは、車輪に装着されたタイヤの内側で動作するように構成されてもよい。電気システムは、少なくとも１つの基部に機械的に連結されたガス流エネルギーレシーバを含む複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを含んでもよい。各ガス流エネルギーレシーバは、少なくとも１つの発電機に動作可能に連結されてもよい。発電機は、ガス流エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成されてもよい。発電機は、電気エネルギーを電気出力に方向付けるように構成されてもよい。電気システムは、支持特徴部を含んでもよい。支持特徴部は、複数のＭＥＭＳデバイスの少なくとも１つの基部をタイヤの内面又は車輪の内面のうちの１つ以上に装着するように構成されてもよい。複数のＭＥＭＳデバイスは、車輪に装着されたタイヤのガス流空間内にガス流エネルギーレシーバを配置するのに効果的に、装着されてもよい。【選択図】図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に装着されたタイヤの内側で動作するように構成された電気システムであって、
複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスであって、
各ＭＥＭＳデバイスが、少なくとも１つの基部に機械的に連結されたガス流エネルギーレシーバを備え、
各ガス流エネルギーレシーバが、少なくとも１つの発電機に動作可能に連結され、
前記少なくとも１つの発電機が、ガス流エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成され、
前記少なくとも１つの発電機が、前記電気エネルギーを前記少なくとも１つの発電機の電気出力に方向付けるように構成された、複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
前記複数のＭＥＭＳデバイスの前記少なくとも１つの基部を、前記タイヤの内面と前記車輪の内面のうちの１つ以上に装着するように構成された支持特徴部であって、前記複数のＭＥＭＳデバイスが、前記車輪に装着された前記タイヤのガス流空間内に前記ガス流エネルギーレシーバを配置するのに効果的に装着され、前記ガス流空間が、前記車輪の前記内面と前記車輪に装着された前記タイヤの前記内面との間で画定された、支持特徴部と、を備えた、電気システム。
【請求項２】
前記支持特徴部が、可撓性のフープを備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３】
前記支持特徴部が、前記車輪の前記内面及び／又は前記タイヤの前記内面に取り付けられるように構成されたフープを備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項４】
前記支持特徴部が、フープを備え、前記複数のＭＥＭＳデバイスが、前記フープの周りに分散された、請求項１に記載の電気システム。
【請求項５】
各ガス流エネルギーレシーバが、前記タイヤの前記内面から３０，２５，２０，１５，１４，１３，１２，１１，１０，９，８，７，６，５，４，３，２，又は１ミリメートルのうちの約１つ以上の距離内にあるように、前記支持特徴部が、前記タイヤの前記内面に取り付けられるように構成されたフープを備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項６】
前記支持特徴部が、前記タイヤの径方向内向きの面の外周の少なくとも一部分の周りで前記タイヤの前記径方向内向きの面に取り付けられるように構成されたフープを備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項７】
前記支持特徴部が、前記車輪に装着された前記タイヤの前記ガス流空間の内側に装着されるように構成されたフープを備え、これにより前記フープが径方向内向きの面を備え、前記複数のＭＥＭＳデバイスが、前記フープの前記径方向内向きの面に付着された、請求項１に記載の電気システム。
【請求項８】
前記支持特徴部が、前記タイヤの回転中に前記タイヤの前記内面に係合するのに効果的に前記タイヤの回転中に拡径するように動作可能な可撓性材料を含む、請求項１に記載の電気システム。
【請求項９】
前記支持特徴部が、接着剤、機械的締結具、前記タイヤ若しくは前記車輪の成形されたレセプタクル内に受容されるように構成された成形面、又は前記タイヤ若しくは前記車輪内に一体形成されるように構成された構成要素、のうちの１つ以上を備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項１０】
前記複数のＭＥＭＳデバイスが、複数のＭＥＭＳ風車を備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項１１】
前記複数のＭＥＭＳデバイスのそれぞれが、二次元構成要素のフォトリソグラフィ生成から形成された三次元構造を備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項１２】
前記複数のＭＥＭＳデバイスのそれぞれが、圧電材料を含まない、請求項１に記載の電気システム。
【請求項１３】
前記車輪に装着された前記タイヤの外側の環境に対して少なくとも部分的な電気分離において動作するように構成された、請求項１に記載の電気システム。
【請求項１４】
前記車輪に装着された前記タイヤの外側の環境に対して実質的に電気分離されて動作するように構成された、請求項１に記載の電気システム。
【請求項１５】
前記車輪に装着された前記タイヤの外側の環境に対して電気分離された、請求項１に記載の電気システム。
【請求項１６】
前記タイヤが、空気式タイヤである、請求項１に記載の電気システム。
【請求項１７】
前記タイヤを備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項１８】
前記車輪を備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項１９】
前記ガス流空間が、前記タイヤの前記内面又は前記車輪の前記内面と前記ガス流空間内のガスとの間の相対運動により少なくとも部分的に引き起こされたガス流を支持する、請求項１に記載の電気システム。
【請求項２０】
前記ガス流空間が、前記車輪に装着された前記タイヤの所与の回転動作の下での平均合計ガス流量を特徴とし、前記複数のＭＥＭＳデバイスが、前記ガス流エネルギーレシーバを前記ガス流空間のサブセット内に配置するのに効果的に装着され、前記ガス流空間の前記サブセットが、前記車輪に装着された前記タイヤの前記所与の回転動作の下での平均サブセットガス流量を特徴とし、前記平均サブセットガス流量が、前記ガス流空間の前記平均合計ガス流量と比較してより大きい、請求項１に記載の電気システム。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの基部は、前記複数のＭＥＭＳデバイス内の前記ガス流エネルギーレシーバが共有し、これにより前記複数のＭＥＭＳデバイスが、前記少なくとも１つの基部を共有して機械的に連結された、請求項１に記載の電気システム。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの基部が、ウエハである、請求項２１に記載の電気システム。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの基部が、半導体、セラミック、ガラス、金属、又はポリマーのうちの１つ以上を含む、請求項２１に記載の電気システム。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの基部が、前記複数のＭＥＭＳデバイスに対応する複数の基部のうちの１つであり、これにより各ＭＥＭＳデバイスが、前記複数の対応する基部のうちの１つを含む、請求項１に記載の電気システム。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの発電機は、前記複数のＭＥＭＳデバイス中の前記ガス流エネルギーレシーバが共有する単一の発電機であり、これにより前記複数のＭＥＭＳデバイスが、前記単一の発電機と共有して動作可能に連結された、請求項１に記載の電気システム。
【請求項２６】
各ガス流エネルギーレシーバが、前記ガス流のエネルギーを回転エネルギーに変換するように構成され、前記回転エネルギーが、前記発電機により前記電気エネルギーに変換可能である、請求項１に記載の電気システム。
【請求項２７】
各ガス流エネルギーレシーバが、前記ガス流のエネルギーを機械的エネルギーに変換するのに効果的に前記発電機に直接連結され、前記機械的エネルギーが、前記発電機により前記電気エネルギーに変換可能である、請求項１に記載の電気システム。
【請求項２８】
前記複数のＭＥＭＳデバイス内の前記ガス流エネルギーレシーバを前記単一の発電機に動作可能に連結する機械的伝動マニホールドを更に備えた、請求項２７に記載の電気システム。
【請求項２９】
各ガス流エネルギーレシーバが、伝動装置を介して前記発電機に動作可能に連結され、前記伝動装置が、歯車列、遊星歯車、ウォームギヤ、ベルト及びプーリのシステム、チェーン駆動装置、又は機械的リンク機構のうちの１つ以上を備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの発電機が、前記複数のＭＥＭＳデバイスに対応する複数の発電機のうちの１つであり、これにより各ＭＥＭＳデバイスが、前記複数の対応する発電機のうちの１つに動作可能に連結された前記ガス流エネルギーレシーバを備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３１】
前記複数の対応する発電機の少なくとも一部分を直列に電気的に連結するように構成された電気ハーネスを更に備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３２】
前記複数の対応する発電機の少なくとも一部分を並列に電気的に連結するように構成された電気ハーネスを更に備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３３】
各ガス流エネルギーレシーバが、前記ガス流に応答して動くように構成された翼を備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３４】
各ガス流エネルギーレシーバが、可撓性の金属合金を含む翼を備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３５】
各ガス流エネルギーレシーバが、ニッケル合金を含む翼を備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３６】
各ガス流エネルギーレシーバが、圧電材料を含まない翼を備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３７】
各ガス流エネルギーレシーバが、軸流翼、直交流流翼、又は螺旋状翼のうちの１つ以上を備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３８】
前記コントローラに前記電気エネルギーにより動力供給するのに効果的に、前記少なくとも１つの発電機の前記電気出力に動作可能に連結された、コントローラ、を更に備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３９】
前記コントローラに動作可能に連結されたセンサを更に備え、前記コントローラが、前記センサから信号を受信するように構成された、請求項３８に記載の電気システム。
【請求項４０】
前記センサが、機械的、電気的、光学的、温度的、圧力的、又は化学的センサのうちの１つ以上である、請求項３９に記載の電気システム。
【請求項４１】
前記センサからの前記信号が、振動、衝撃、回転速度、線速度、温度、ガス圧、ガス組成、アクチュエータの状態、又はタイヤゴムの機械的特性のうちの１つ以上を示す、請求項３９に記載の電気システム。
【請求項４２】
前記コントローラに動作可能に連結されたアクチュエータを更に備え、前記コントローラが、温度、ガス圧、機械的圧力、機械的振動、ガス組成、乗り心地特性、又はタイヤゴムの機械的特性のうちの１つ以上を変化させるように前記アクチュエータを動作させるように構成された、請求項３８に記載の電気システム。
【請求項４３】
前記少なくとも１つの発電機及び前記コントローラに動作可能に連結された電気エネルギー蓄積デバイスを更に備え、前記コントローラが、前記電気エネルギー蓄積デバイスを使用して前記電気エネルギーを蓄積及び／又は引き出すように構成された、請求項３８に記載の電気システム。
【請求項４４】
前記コントローラが、前記ガス流空間内に位置付けられるように構成され、前記コントローラと、前記車輪に装着された前記タイヤの外側の位置との間の通信を受信又は送信するように構成された通信モジュールを更に備えた、請求項３８に記載の電気システム。
【請求項４５】
前記通信モジュールが、無線通信モジュールである、請求項４４に記載の電気システム。
【請求項４６】
動作可能に前記コントローラに連結されたセンサ、アクチュエータ、若しくは電気エネルギー蓄積デバイスのうちの１つ以上を更に備え、前記コントローラ及び前記通信モジュールが、前記コントローラと、前記車輪に装着された前記タイヤの外側の位置との間の前記通信を受信又は送信するように構成され、前記通信が、前記センサにより感知された値、前記アクチュエータを制御するための命令、前記アクチュエータの状態パラメータ、若しくは前記電気エネルギー蓄積デバイスの電力レベルのうちの１つ以上を含む、請求項４４に記載の電気システム。
【請求項４７】
車輪に装着されたタイヤの内側で動作するように構成された電気システムであって、
１つ以上のガス流パワーデバイスであって、前記１つ以上のガス流パワーデバイスがそれぞれ、基部に機械的に連結されたガス流エネルギーレシーバを備え、前記ガス流エネルギーレシーバが、少なくとも１つの発電機に動作可能に連結され、前記少なくとも１つの発電機が、受け取ったガス流エネルギーを、前記少なくとも１つの発電機の電気出力で出力される電気エネルギーに変換するように構成された、１つ以上のガス流パワーデバイスと、
前記複数のガス流パワーデバイスの前記少なくとも１つの基部を前記タイヤの内面又は前記車輪の内面のうちの１つ以上に装着するように構成されたフープであって、前記複数のガス流パワーデバイスが、前記車輪に装着された前記タイヤのガス流空間内に前記ガス流エネルギーレシーバを配置するのに効果的に装着され、前記ガス流空間が、前記車輪の前記内面と前記車輪に装着された前記タイヤの前記内面との間で画定された、フープと、を備えた、電気システム。
【請求項４８】
前記フープが、可撓性である、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項４９】
前記フープが、前記車輪の前記内面及び／又は前記タイヤの前記内面に取り付けられるように構成された、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項５０】
前記複数のガス流パワーデバイスが、前記フープの周りに分散された、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項５１】
各ガス流エネルギーレシーバが、前記タイヤの前記内面から約３０，２５，２０，１５，１４，１３，１２，１１，１０，９，８，７，６，５，４，３，２，又は１ミリメートルのうちの１つ以上の距離内にあるように、前記フープが、前記タイヤの前記内面に取り付けられるように構成された、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項５２】
前記フープが、前記タイヤの径方向内向きの面の外周の少なくとも一部分の周りで前記タイヤの前記径方向内向きの面に取り付けられるように構成された、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項５３】
前記フープが、前記車輪に装着された前記タイヤの前記ガス流空間の内側に装着されるように構成され、これにより前記フープ構造が径方向内向きの面を備え、前記複数のガス流パワーデバイスが、前記フープの前記径方向内向きの面に付着された、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項５４】
前記支持特徴部が、前記タイヤの回転中に前記タイヤの前記内面に係合するのに効果的に、前記タイヤの回転中に拡径するように動作可能な可撓性材料を含む、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項５５】
前記複数のガス流パワーデバイスが、複数のＭＥＭＳデバイスを備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項５６】
前記複数のガス流パワーデバイスが、複数のＭＥＭＳ風車を備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項５７】
前記複数の複数のガス流パワーデバイスのそれぞれが、二次元構成要素のフォトリソグラフィ生成から形成された三次元構造を備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項５８】
前記複数の複数のガス流パワーデバイスのそれぞれが、圧電材料を含まない、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項５９】
前記車輪に装着された前記タイヤの外側の環境に対して少なくとも部分的な電気分離において動作するように構成された、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項６０】
前記車輪に装着された前記タイヤの外側の環境に対して実質的に電気分離されて動作するように構成された、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項６１】
前記車輪に装着された前記タイヤの外側の環境に対して電気分離された、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項６２】
前記タイヤが、空気式タイヤである、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項６３】
前記タイヤを備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項６４】
前記車輪を備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項６５】
前記ガス流空間が、前記タイヤの前記内面又は前記車輪の前記内面と前記ガス流空間内のガスとの間の相対運動により少なくとも部分的に引き起こされたガス流を支持する、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項６６】
前記ガス流空間が、前記車輪に装着された前記タイヤの所与の回転動作の下での平均合計ガス流量を特徴とし、前記複数のガス流パワーデバイスが、前記ガス流エネルギーレシーバを前記ガス流空間のサブセット内に配置するのに効果的に装着され、前記ガス流空間の前記サブセットが、前記車輪に装着された前記タイヤの前記所与の回転動作の下での平均サブセットガス流量を特徴とし、前記平均サブセットガス流量が、前記ガス流空間の前記平均合計ガス流量と比較してより大きい、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項６７】
前記少なくとも１つの基部は、前記複数のガス流パワーデバイス内の前記ガス流エネルギーレシーバが共有し、これにより前記複数のガス流パワーデバイスが、前記少なくとも１つの基部と共有して機械的に連結された、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項６８】
前記少なくとも１つの基部が、ウエハである、請求項６７に記載の電気システム。
【請求項６９】
前記少なくとも１つの基部が、半導体、セラミック、ガラス、金属、又はポリマーのうちの１つ以上を含む、請求項６７に記載の電気システム。
【請求項７０】
前記少なくとも１つの基部が、前記複数のガス流パワーデバイスに対応する複数の基部のうちの１つであり、これにより各ガス流パワーデバイスが、前記複数の対応する基部のうちの１つを含む、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項７１】
前記少なくとも１つの発電機が、複数のガス流パワーデバイス中の前記ガス流エネルギーレシーバが共有する単一の発電機であり、これにより前記複数のガス流パワーデバイスが、前記単一の発電機を共有して動作可能に連結された、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項７２】
各ガス流エネルギーレシーバが、前記ガス流のエネルギーを回転エネルギーに変換するように構成され、前記回転エネルギーが、前記発電機により前記電気エネルギーに変換可能である、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項７３】
各ガス流エネルギーレシーバが、前記ガス流のエネルギーを機械的エネルギーに変換するのに効果的に前記発電機に直接連結され、前記機械的エネルギーが、前記発電機により前記電気エネルギーに変換可能である、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項７４】
前記複数のガス流パワーデバイス内の前記ガス流エネルギーレシーバを前記単一の発電機に動作可能に連結する機械的伝動マニホールドを更に備えた、請求項７３に記載の電気システム。
【請求項７５】
各ガス流エネルギーレシーバが、伝動装置を介して前記発電機に動作可能に連結され、前記伝動装置が、歯車列、遊星歯車、ウォームギヤ、ベルト及びプーリのシステム、チェーン駆動装置、又は機械的リンク機構のうちの１つ以上を備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項７６】
前記少なくとも１つの発電機が、前記複数のガス流パワーデバイスに対応する複数の発電機のうちの１つであり、これにより各ガス流パワーデバイスが、前記複数の対応する発電機のうちの１つに動作可能に連結された前記ガス流エネルギーレシーバを備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項７７】
前記複数の対応する発電機の少なくとも一部分を直列に電気的に連結するように構成された電気ハーネスを更に備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項７８】
前記複数の対応する発電機の少なくとも一部分を並列に電気的に連結するように構成された電気ハーネスを更に備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項７９】
各ガス流エネルギーレシーバが、前記ガス流に応答して動くように構成された翼を備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項８０】
各ガス流エネルギーレシーバが、可撓性の金属合金を含む翼を備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項８１】
各ガス流エネルギーレシーバが、ニッケル合金を含む翼を備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項８２】
各ガス流エネルギーレシーバが、圧電材料を含まない翼を備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項８３】
各ガス流エネルギーレシーバが、軸流翼、直交流流翼、又は螺旋状翼のうちの１つ以上を備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項８４】
コントローラであって、前記コントローラに前記電気エネルギーにより動力供給するのに効果的に、前記少なくとも１つの発電機の前記電気出力に動作可能に連結された、コントローラ、を更に備えた、請求項４７に記載の電気システム。
【請求項８５】
前記コントローラに動作可能に連結されたセンサを更に備え、前記コントローラが、前記センサから信号を受信するように構成された、請求項８４に記載の電気システム。
【請求項８６】
前記センサが、機械的、電気的、光学的、温度的、圧力的、又は化学的センサのうちの１つ以上である、請求項８５に記載の電気システム。
【請求項８７】
前記センサからの前記信号が、振動、衝撃、回転速度、線速度、温度、ガス圧、ガス組成、アクチュエータの状態、又はタイヤゴムの機械的特性のうちの１つ以上を示す、請求項８５に記載の電気システム。
【請求項８８】
前記コントローラに動作可能に連結されたアクチュエータを更に備え、前記コントローラが、温度、ガス圧、機械的圧力、機械的振動、ガス組成、乗り心地特性、又はタイヤゴムの機械的特性のうちの１つ以上を変化させるように前記アクチュエータを動作させるように構成された、請求項８４に記載の電気システム。
【請求項８９】
前記少なくとも１つの発電機及び前記コントローラに動作可能に連結された電気エネルギー蓄積デバイスを更に備え、前記コントローラが、前記電気エネルギー蓄積デバイスを使用して前記電気エネルギーを蓄積及び／又は引き出すように構成された、請求項８４に記載の電気システム。
【請求項９０】
前記コントローラが、前記ガス流空間内に位置付けられるように構成され、前記コントローラと、前記車輪に装着された前記タイヤの外側の位置との間の通信を受信又は送信するように構成された通信モジュールを更に備えた、請求項８４に記載の電気システム。
【請求項９１】
前記通信モジュールが、無線通信モジュールである、請求項９０に記載の電気システム。
【請求項９２】
動作可能に前記コントローラに連結されたセンサ、アクチュエータ、若しくは電気エネルギー蓄積デバイスのうちの１つ以上を更に備え、前記コントローラが、前記コントローラと、前記車輪に装着された前記タイヤの外側の位置との間の前記通信を受信又は送信するように構成され、前記通信が、前記センサにより感知された値、前記アクチュエータを制御するための命令、前記アクチュエータの状態パラメータ、若しくは前記電気エネルギー蓄積デバイスの電力レベルのうちの１つ以上を含む、請求項９０に記載の電気システム。
【請求項９３】
車輪に装着されたタイヤの内側で電気システムを動作させるための方法であって、
前記車輪に装着された前記タイヤであって、ガス流空間が、前記車輪の内面と前記タイヤの内面との間で画定された、前記タイヤを提供することと、
前記ガス流空間内のガスと、前記タイヤの内面及び／又は前記車輪の内面と、の間の相対運動により少なくとも部分的に引き起こされたガス流を提供することと、
ガス流エネルギーレシーバを備えた微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを使用して前記ガス流からガス流エネルギーの一部分を受け取り、機械的エネルギーの一部分を生産することと、
電気発電機を使用して前記機械的エネルギーを電気エネルギーに変換することと、
前記電気エネルギーを前記電気発電機の出力に方向付けることと、を含む、方法。
【請求項９４】
少なくとも１つの基材を介して前記タイヤの前記内面及び／又は前記車輪の前記内面に装着された前記ＭＥＭＳデバイスであって、前記ＭＥＭＳデバイスが、接着剤、機械的締結具、前記タイヤ若しくは前記車輪の成形されたレセプタクル内に受容されるように構成された成形面、又は前記タイヤ若しくは前記車輪内に一体形成されるように構成された構成要素、のうちの１つ以上を使用して前記少なくとも１つの基材を介して装着された、ＭＥＭＳデバイス、を提供することを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項９５】
少なくとも１つの基部を介して前記タイヤの前記内面及び／又は前記車輪の前記内面に装着された前記ＭＥＭＳデバイスであって、前記ＭＥＭＳデバイスが、フープを使用して前記少なくとも１つの基部を介して装着された、ＭＥＭＳデバイス、を提供することを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項９６】
前記フープが、可撓性である、請求項９５に記載の方法。
【請求項９７】
前記フープの周りに分散された前記複数のＭＥＭＳデバイスを提供することを更に含む、請求項９５に記載の方法。
【請求項９８】
前記車輪の前記内面及び／又は前記タイヤの前記内面に取り付けられた前記フープを提供することを更に含む、請求項９５に記載の方法。
【請求項９９】
各ガス流エネルギーレシーバを、前記タイヤの前記内面から約３０，２５，２０，１５，１４，１３，１２，１１，１０，９，８，７，６，５，４，３，２，又は１ミリメートルのうちの１つ以上の距離内で動作させることを更に含む、請求項９５に記載の電気システム。
【請求項１００】
前記タイヤの径方向内向きの面の外周の少なくとも一部分の周りで前記タイヤの前記径方向内向きの面に取り付けられた前記フープを提供することを更に含む、請求項９５に記載の方法。
【請求項１０１】
前記フープの径方向内向きの面に付着された前記複数のＭＥＭＳデバイスを提供することを更に含む、請求項９５に記載の方法。
【請求項１０２】
前記フープが、可撓性材料を含み、前記タイヤの回転中に前記タイヤの前記内面に係合するのに効果的に、前記タイヤの回転中に前記フープを拡径させることを更に含む、請求項９５に記載の方法。
【請求項１０３】
前記複数のＭＥＭＳデバイスが、複数のＭＥＭＳ風車を備えた、請求項９３に記載の方法。
【請求項１０４】
前記複数のＭＥＭＳデバイスのそれぞれが、二次元構成要素のフォトリソグラフィ生成から形成された三次元構造を備えた、請求項９３に記載の方法。
【請求項１０５】
前記複数のＭＥＭＳデバイスのそれぞれが、圧電材料を含まない、請求項９３に記載の方法。
【請求項１０６】
前記車輪に装着された前記タイヤの外側の環境に対して少なくとも部分的な電気分離において動作することを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項１０７】
前記車輪に装着された前記タイヤの外側の環境に対して実質的に電気分離されて動作することを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項１０８】
前記車輪に装着された前記タイヤの外側の環境に対して電気分離されて動作することを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項１０９】
前記タイヤが、空気式タイヤである、請求項９３に記載の方法。
【請求項１１０】
前記ガス流空間が、前記車輪に装着された前記タイヤの所与の回転動作の下での平均合計ガス流量を特徴とし、前記ガス流空間の前記平均合計ガス流量と比較してより大きい平均サブセットガス流量を特徴としる前記ガス流空間のサブセット内で前記複数のＭＥＭＳデバイスを動作させることを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項１１１】
前記ガス流に応答して動くように構成された翼を使用してガス流エネルギーを受け取ることを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項１１２】
可撓性の金属合金を含む翼を使用してガス流エネルギーを受け取ることを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項１１３】
可撓性のニッケル合金を含む翼を使用してガス流エネルギーを受け取ることを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項１１４】
圧電材料を含まない翼を使用してガス流エネルギーを受け取ることを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項１１５】
軸流翼、直交流流翼、又は螺旋状翼のうちの１つ以上を使用してガス流エネルギーを受け取ることを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項１１６】
コントローラを前記電気エネルギーにより動作させることを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項１１７】
センサから信号を受信するように前記コントローラを動作させることを更に含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１１８】
前記信号を受信することが、機械的、電気的、光学的、温度的、圧力的、又は化学的センサのうちの１つ以上であるパラメータを受信することを含む、請求項１１７に記載の方法。
【請求項１１９】
振動、衝撃、回転速度、線速度、温度、ガス圧、ガス組成、アクチュエータの状態、又はタイヤゴムの機械的特性のうちの１つ以上を前記信号から判定するように前記コントローラを動作させることを更に含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１２０】
温度、ガス圧、機械的圧力、機械的振動、ガス組成、乗り心地特性、又はタイヤゴムの機械的特性のうちの１つ以上を変化させるようにアクチュエータを制御するように前記コントローラを動作させることを更に含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１２１】
電気エネルギー蓄積デバイスを使用して前記電気エネルギーを蓄積及び／又は引き出すように前記コントローラを動作させることを更に含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１２２】
前記コントローラと、前記車輪に装着された前記タイヤの外側の位置との間の通信を受信又は送信することを更に含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１２３】
前記受信すること又は送信することが、無線である、請求項１２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
タイヤの健全性及び動作パラメータを監視及び報告すること、タイヤ性能特性を積極的に適合させること、などのためにセンサ、アクチュエータ、及び無線デバイスなどの様々な電子デバイスをタイヤの内側に配置することに現在大きな関心が寄せられている。タイヤ内の動力源は、これらの種類のデバイスにとって高度に望ましく、従来のバッテリーに代わる選択肢が探し求められている。
【０００２】
本出願は、回転する車両タイヤの内側に電力源を設けることが困難な試みであり得ることを認識している。
【発明の概要】
【０００３】
一実施形態では、車輪に装着されたタイヤの内側で動作するように構成された電気システムが提供される。電気システムは、複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを含んでもよい。各ＭＥＭＳデバイスは、少なくとも１つの基部に機械的に連結されたガス流エネルギーレシーバを含んでもよい。各ガス流エネルギーレシーバは、少なくとも１つの発電機に動作可能に連結されてもよい。少なくとも１つの発電機は、ガス流エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成されてもよい。少なくとも１つの発電機は、電気エネルギーをこの少なくとも１つの発電機の電気出力に方向付けるように構成されてもよい。電気システムは、支持特徴部を含んでもよい。支持特徴部は、複数のＭＥＭＳデバイスの少なくとも１つの基部をタイヤの内面又は車輪の内面のうちの１つ以上に装着するように構成されてもよい。複数のＭＥＭＳデバイスは、車輪に装着されたタイヤのガス流空間内にガス流エネルギーレシーバを配置するのに効果的に、装着されてもよい。ガス流空間は、車輪の内面とこの車輪に装着されたタイヤの内面との間で画定されてもよい。
【０００４】
別の実施形態では、車輪に装着されたタイヤの内側で動作するように構成された電気システムが提供される。電気システムは、１つ以上のガス流パワーデバイスを含んでもよい。１つ以上のガス流パワーデバイスは、基部に機械的に連結されたガス流エネルギーレシーバをそれぞれ含んでもよい。ガス流エネルギーレシーバは、少なくとも１つの発電機に動作可能に連結されてもよい。少なくとも１つの発電機は、受け取ったガス流エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成されてもよい。少なくとも１つの発電機は、電気エネルギーをこの少なくとも１つの発電機の電気出力に方向付けてもよい。電気システムは、複数のガス流パワーデバイスの少なくとも１つの基部をタイヤの内面又は車輪の内面のうちの１つ以上に装着するように構成されたフープを含んでもよい。複数のガス流パワーデバイスは、車輪に装着されたタイヤのガス流空間内にガス流エネルギーレシーバを配置するのに効果的に、装着されてもよい。ガス流空間は、車輪の内面とこの車輪に装着されたタイヤの内面との間で画定されてもよい。
【０００５】
一実施形態では、車輪に装着されたタイヤの内側で電気システムを動作させるための方法が提供される。方法は、車輪に装着されたタイヤを提供することを含んでもよい。ガス流空間は、車輪の内面とタイヤの内面との間で画定されてもよい。方法は、相対運動により少なくとも部分的に引き起こされたガス流を提供することを含んでもよい。相対運動は、ガス流空間内のガスと、タイヤの内面及び／又は車輪の内面と、の間のものであってもよい。方法は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを使用してガス流からガス流エネルギーの一部分を受け取り、機械的エネルギーの一部分を生産することを含んでもよい。ＭＥＭＳデバイスは、ガス流エネルギーレシーバを含んでもよい。方法は、電気発電機を使用して機械的エネルギーを電気エネルギーに変換することを含んでもよい。方法は、電気エネルギーを電気発電機の出力に方向付けることを含んでもよい。
【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図面は、例示的な方法及び装置を説明し、例示的な実施形態を説明するためだけに使用される。
【０００７】
【図１】ガス流の計算流体力学を示すタイヤの側面図を描く。
【図２Ａ】ガス流の計算流体力学を示すタイヤの頂部の断面図を描く。
【図２Ｂ】ガス流の計算流体力学を示すタイヤのフットプリント領域の断面図を描く。
【図３Ａ】ガス流を例示するタイヤの側面図を描く。
【図３Ｂ】ガス流速度対半径を示すグラフである。
【図４Ａ】タイヤ−車輪を断面図で例示する。
【図４Ｂ】タイヤのフットプリント領域におけるガス流速度対半径を示すグラフである。
【図５Ａ】例示的な電気システムのブロック図である。
【図５Ｂ】車輪に装着されたタイヤの内側で動作するように構成された例示的な電気システムを例示する。
【図５Ｃ】複数のＭＥＭＳ風車を例示する。
【図５Ｄ】例示的な電気システムのブロック図である。
【図６Ａ】例示的な電気システムのブロック図である。
【図６Ｂ】車輪に装着されたタイヤの内側で動作するように構成された例示的な電気システムを例示する。
【図６Ｃ】例示的な電気システムのブロック図である。
【図７】電気システムを動作させる例示的な方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本文書は、ガスなどの流体運動のエネルギーを電気エネルギーに変換するように構成された電気システムについて説明する。このようなシステムは、車輪に装着されたタイヤの内側で動作するように構成されてもよい。例えば、空気式タイヤ−車輪は、ガス、例えば空気で膨張させてもよい。タイヤ／車輪の回転は、例えば、タイヤの内面及び／又は車輪の内面とガスとの間の相対運動により、上をタイヤが転動する地面との接地を通じたタイヤの回転中のタイヤの変形により、などで、内部のガスの運動を引き起こし得る。タイヤ及び／又は車輪の内部、その上、又はその周りで使用される様々な電子機器のうち任意のもの、例えば、センサ、コントローラ、アクチュエータ、データ記録装置、通信モジュールなどに動力供給するために、電気エネルギーが使用されてもよい。空気式タイヤ内のガスの流体運動エネルギーから電気エネルギーを生成することは、このような電気システム及び関連付けられた電子機器が、バッテリー、タイヤ／車輪の外部の動力源などがない状態で動作することを可能にし得る。
【０００９】
従来技術の図１、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、及び４Ｂに関して後述するように、空気式タイヤ内の膨張ガスの流体運動は、例えば、Ｓｔｅｅｎｗｙｋらの国際公開第２０１３／１４８４３２号においてモデル化及び説明されており、同公報の全体の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００１０】
簡潔に述べると、図１は、グラフィックな計算流体力学の結果１１０を示す例示的なタイヤ１００の側面図を例示する。図２Ａ及び２Ｂは、タイヤ１００のクラウン部１３２に最も近接した断面２００Ａ、及びタイヤ１００のフットプリント領域１３０に最も近接した断面２００Ｂから、これらの同じ計算流体力学の結果１１０をそれぞれ例示する。図３Ａは、膨張ガス１０２、流体流１０４、クラウン部フットプリント領域１３０、及びクラウン部１３２を示す、タイヤ１００の側面図３００を例示する。図１、２Ａ、及び２Ｂの計算流体力学の結果１１０は、図３Ａにおけるタイヤ１００の全体にわたっての膨張ガス１０２の流体流１０４に対応する流体流の速度を示す。本明細書で使用する場合、特に注記しない限り、「ガス」は、空気式タイヤの膨張のために使用される任意のガス、例えば、大気、工場空気、乾燥空気、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、及びクリプトンなどの希ガス、又は他のガス、それらの混合物、などを意味する。同様に、流体流１０４は、任意のこのようなガス又はその混合物の流れを指してもよい。
【００１１】
図１、２Ａ、及び２Ｂを再度参照すると、計算流体力学の結果１１０は、直径１０フィートのドラム内で、１１４６ｌｂｆの荷重下、時速６５マイルで回転する、工場空気を膨張ガス１０２として低温で３０．５ｐｓｉ、高温で３３．４ｐｓｉに膨張されたＰ２１５／５５Ｒ１７の乗用車用サイズのタイヤの仮定に基づいている。図１、２Ａ、及び２Ｂに示す具体的な結果は、上記の仮定に依存し得るものの、本明細書における一般的な傾向及び発見事項は、いかなる特定のタイヤ、タイヤサイズ、速度、荷重、膨張ガス、道路圧力、又は膨張圧力にも固有ではない。図１、２Ａ、及び２Ｂでは、上記の仮定に基づいた任意の所与の点における計算された流速度は、２つの変数、すなわち１）タイヤ１００の回転軸１２０からの径方向の距離と、２）フットプリント領域１３０への近接度と、の関数であってもよい。ガス流速度は、タイヤ１００の回転軸１２０に近ければ近いほど、回転軸１２０からより遠い流れと比較して、より緩やかであり得る。例えば、フットプリント領域１３０から遠位の領域内では、内径１３５沿いの流れは、毎秒約７１５インチであり得る。更に、例えば、フットプリント領域１３０から遠位の領域では、外径１３７沿いの流れは、毎秒約１１４２インチであり得る。一般に、フットプリント領域１３０から遠位の領域内では、流速度は、半径の増大につれて流速度が増大する径方向位置の正関数として説明され得る。任意の所与の径方向位置におけるフットプリント領域１３０への近接度の関数としての流速度は、フットプリント領域１３０から遠位の領域内の同じ径方向位置における流れより実質的に速くてもよい。一般に、フットプリント領域１３０に近接した領域では、流速度は、半径の増大及び／又はフットプリント領域１３０の中心への近接度の増大につれて流速度が増大する、径方向位置及び設置面積の中心への近接度の正関数として説明され得る。
【００１２】
図３Ａに戻ると、動作中、タイヤ１００は、道路（図示せず）に沿って回転及び転動、又は滑動してもよい。また、動作中、タイヤ１００は、車両の重量（図示せず）、貨物荷重（図示せず）、動的荷重（図示せず）、タイヤ１００及び関連付けられた車輪の重量（図示せず）などの荷重、例えば車両荷重下で動作してもよい。このような荷重は、道路に接触するタイヤ領域の変形をフットプリント１３０内で生じさせ得る。
【００１３】
動作中、タイヤ１００の任意の所与の切片及び隣接する膨張ガス１０２は、１回転あたり１回タイヤフットプリント１３０のそばを通過し得る。タイヤフットプリント１３０における、又はタイヤフットプリント１３０に近接した、タイヤ１００の断面２００Ｂは、タイヤフットプリント１３０におけるタイヤ１００の変形のため、例えばタイヤフットプリント１３０から遠位のクラウン部１３２においてタイヤの断面２００Ａよりも小さい面積を有し得る。タイヤフットプリント１３０における縮小された断面積２００Ｂは、流体流１０４と比較して、内部空洞４３０（図４Ａに例示する）において、膨張ガス１０２のガス流速度の局所的増大を引き起こし得る。断面積２００Ｂ内のタイヤフットプリント１３０におけるこのようなガス流速度の増大は、図１、２Ａ、及び２Ｂ中、並びに図３Ｂ中のグラフ３９０中の計算流体力学の結果１１０により立証され得る。
【００１４】
図４は、タイヤ−車輪システム４００を断面図で例示する。タイヤ−車輪システム４００は、車輪４１０及びタイヤ４２０を含み得る。タイヤ４２０は、膨張ガス４３１による膨張に適合された空気式タイヤであってもよい。他の実施形態（図示せず）では、タイヤ４００は、ランフラットタイヤ、固定膨張タイヤなどであってもよい。動作中にタイヤ−車輪システム４００が回転するとき、膨張ガス４３１は、流体流（例えば、図３Ａの流体流１０４）を形成するのに効果的に、タイヤ４２０内で回転する傾向を有してもよい。車輪４１０は、タイヤ４２０との係合用に適合されたリム部４１２と、関連付けられた車両との係合用に適合されたプレート部４１６（図示せず）と、を含んでもよい。リム部４１２は、軸４０２の周りに閉ループで伸び、車輪周方向を画定する車輪外周を有する、環状外面４１３を含んでもよい。リム部４１２は、車輪外周が軸方向位置により変化するように軸４０２からの半径が変化するように示されているものの、任意の所与の軸方向位置においてとられる周方向は、任意の他の軸方向位置における周方向と同じであり得る。タイヤ４２０及び車輪４１０は、合わせて内部空洞４３０を画定してもよい。内部空洞４３０は、タイヤ４２０の内面及び車輪４１０の内面を含む一組の面により画定されてもよい。内部空洞４３０は、タイヤ４２０のトレッド面４２６に対向するタイヤ４２０の環状内面４２４、タイヤ４２０の第１の側壁面４２７に対向する第１の側壁内面４２５、及び車輪４１０の車輪リム面４１３により画定されてもよい。内部空洞４３０は、タイヤ４２０及び車輪４１０により周囲環境４４０から実質的に隔離されていてもよい。内部空洞４３０は、空気を含んでもよく、又は周囲環境４４０の圧力を超えるある圧力に膨張ガス４３１で膨張されてもよい。
【００１５】
動作中、タイヤ車輪システム４００を構成する個々の要素は、全ての要素が実質的に同じ角速度を有し得るように共通速度の回転を受けてもよい。タイヤ４１０は、動作回転の軸４０２を含んでもよい。タイヤ４１０は、軸４０２の周りに閉ループで伸び、外周及びタイヤ周方向を画定する、環状内面４２４を含んでもよい。タイヤ４２０は、軸４０２とタイヤ周方向の両方に対して相互に垂直なタイヤ径方向４７４を含んでもよい。環状内面４２４は、外周及び内面周方向を外周の方向の環状内面に沿って画定するように、タイヤの周りで完全にループしてもよい。環状内面４２４は、車輪４１０への係合用に適合されてもよい。環状内面４２４は、第１の側壁面４２７により、かつ第２のタイヤ側壁４２８により、車輪リム面４１３と間接的に係合されてもよい。
【００１６】
回転する空気式タイヤ−車輪システム４００の膨張空気４３１は、近隣の材料、例えば、環状内面４２４、車輪リム面４１３、側壁内面４２５、膨張ガス４３１のさらなる部分などと共に回転する傾向を有してもよい。空気式タイヤ−車輪システム４００では、内部空洞４３０は、径方向外側限界を画定する環状内面４２４と、より小さい径方向内側限界を画定する車輪リム面４１３とにより径方向に境界付けられてもよい。動作中、環状内面４２４及び車輪リム面４１３は、実質的に同じ角速度で回転してもよい。環状内面４２４と車輪リム面４１３とは、実質的に同じ角速度で回転し得るが、その回転軸４０２からの距離が異なるため、環状内面４２４は、車輪リム面４１３と比較してより高い線速度で動き得る。膨張ガス４３１の環状内面４２４に最も近い部分は、環状内面４２４と共にある速度で動く傾向を有し得る一方、膨張ガス４３１の車輪リム面４１３に最も近い一部分は、車輪リム面４１３と共にある速度で動く傾向を有し得る。結果として、膨張ガス４３１の環状内面４２４に最も近い部分は、膨張ガス４３１の車輪リム面４１３に最も近い部分より速く動く傾向を有し得る。ガス速度のこのようなトレンドは、図１、２Ａ、及び２Ｂ中、並びに図４Ｂ中のグラフ４９０中に示す計算流体力学の結果１１０より立証され得る。
【００１７】
様々な実施形態では、図５Ａに例示するように、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の内側で動作するように構成された電気システム５００が提供される。電気システム５００は、複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス５０６を含んでもよい。各ＭＥＭＳデバイス５０６は、少なくとも１つの基部５１０に機械的に連結されたガス流エネルギーレシーバ５０８を含んでもよい。各ガス流エネルギーレシーバ５０８は、少なくとも１つの発電機５１２に動作可能に連結されてもよい。少なくとも１つの発電機５１２は、ガス流エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成されてもよい。少なくとも１つの発電機５１２は、少なくとも１つの発電機５１２の電気出力５１８に電気エネルギーを方向付けるように構成されてもよい。電気システム５００は、支持特徴部５２０を含んでもよい。支持特徴部５２０は、複数のＭＥＭＳデバイス５０６の少なくとも１つの基部５１０を、タイヤ５０２の内面５２２又は車輪５０４の内面５２４のうちの１つ以上に装着するように構成されてもよい。複数のＭＥＭＳデバイス５０６は、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２のガス流空間５２６内にガス流エネルギーレシーバ５０８を配置するのに効果的に、装着されてもよい。ガス流空間５２６は、タイヤ５０２及び車輪５０４の内面５２２と５２４との間に画定されてもよい。
【００１８】
一部の実施形態では、２つ以上のガス流エネルギーレシーバ５０８が、効率的な動作のために２つ以上の異なるガス流量で構成されてもよい。例えば、１つのガス流エネルギーレシーバ５０８が、効率的な動作のために低いガス流量で構成されてもよく、別のガス流エネルギーレシーバ５０８が、効率的な動作のために比較的より高いガス流量で構成されてもよい。ガス流エネルギーレシーバ５０８は、ブレードの数若しくはピッチなどの異なるブレード設計、若しくは異なるブレード長、タイヤ５０２内の異なる位置などのうちの１つ以上により、効率的な動作のために異なるガス流量で構成されてもよい。
【００１９】
様々な実施形態では、支持特徴部５２０は、図５Ｂの側面図５２７に例示するように、フープ５２８を含んでもよい。フープ５２８は、可撓性であってもよい。フープ５２８は、タイヤ５０４の内面５２２及び／又は車輪５０４の内面５２４に取り付けられるように構成されてもよい。複数のＭＥＭＳデバイス５０６が、フープ５２８の周りに分散されてもよい。フープ５２８は、径方向内向きの面５２２の外周５３２の少なくとも一部分の周りで、タイヤ５０２の径方向内向きの面５２２に取り付けられるように構成されてもよい。フープ５２８は、フープ５２８が径方向内向きの面５３４を含むように、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２のガス流空間５２６の内側に装着されてもよい。複数のＭＥＭＳデバイス５０６が、フープ５２８の径方向内向きの面５３４に付着されてもよい。代替的に、又は追加的に、支持特徴部５２０、例えばフープ５２８は、回転中に内面５２２と係合するのに効果的に、タイヤ５０２の回転中に拡径するように動作可能な弾性材料を含んでもよい。代替的に、又は追加的に、支持特徴部５２０は、接着剤、機械的締結具、タイヤ５０２若しくは車輪５０４の成形されたレセプタクル内に受容されるように構成された成形面、又はタイヤ５０２若しくは車輪５０４内に一体形成されるように構成された構成要素、のうちの１つ以上を含んでもよい。
【００２０】
一部の実施形態では、複数のＭＥＭＳデバイス５０６は、図５Ｃで例示するように、複数のＭＥＭＳ風車５３５を含んでもよい。複数のＭＥＭＳデバイス５０６のそれぞれは、二次元構成要素、例えば翼５３６及び基部５１０、のフォトリソグラフィ生成から形成された三次元構造を含んでもよい。複数のＭＥＭＳデバイス５０６のそれぞれは、圧電材料を含まなくてもよい。翼５３６は、ガス流に応答して動くように構成されてもよい。翼５３６は、可撓性金属又は可撓性金属合金を含んでもよい。翼５３６は、ニッケル又はニッケル合金を含んでもよい。翼５３６は、圧電材料を含まなくてもよい。各ガス流エネルギーレシーバ５０８は、軸流翼、直交流流翼、又は螺旋状翼のうちの１つ以上として構成された翼５３６を含んでもよい。
【００２１】
いくつかの実施形態では、電気システム５００は、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の外側の環境５３８に対して少なくとも部分的な電気分離において動作するように構成されてもよい。電気システム５００は、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の外側の環境５３８に対して実質的に電気分離されて動作するように構成されてもよい。電気システム５００は、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の外側の環境５３８に対して電気分離されてもよい。
【００２２】
様々な実施形態では、タイヤ５０２と共に電気システム５００を含み得るタイヤシステムが提供される。一部の実施形態では、車輪５０４と共に電気システム５００を含み得る車輪システムが提供される。いくつかの実施形態では、タイヤ５０２及び車輪５０４と共に電気システム５００を含み得るタイヤと車輪のシステムが提供される。様々な実施形態では、タイヤ５０２は、空気式タイヤであってもよい。
【００２３】
一部の実施形態では、ガス流空間５２６は、タイヤ５０２の内面５２２及び／又は車輪５０４の内面５２４と、ガス流空間５２６内のガスとの間の相対運動により少なくとも部分的に引き起こされたガス流を支持してもよい。
【００２４】
従来の大規模風車の場合、平均風速は地表からの高さと共に増大する傾向があるため、より高い風車の方がより良好であることがある。この観点によれば、複数のＭＥＭＳデバイス５０６が小サイズであることは、著しい不利であり得る。驚くべきことに、かつ従来の風車と比較して思いがけないことに、複数のＭＥＭＳデバイス５０６が小サイズであることは、タイヤ５０２内のガス流の文脈では有利であり得る。本明細書で論じるように、回転するタイヤ内のガス流量は、タイヤ５０２の内面５２２に向かって径方向外向きの方向に増大し得る。よって、複数のＭＥＭＳデバイス５０６のそれぞれが小さいほど、ガス流エネルギーレシーバ５０８は、タイヤ５０２の内面５２２及び対応するガス流の最も高い領域により近くなり得る。様々な実施形態では、ガス流エネルギーレシーバ５０８は、内面５２２から約３０，２５，２０，１５，１４，１３，１２，１１，１０，９，８，７，６，５，４，３，２，又は１ミリメートルのうちの１つ以上の距離内にあり、例えば、約１０ミリメートル以内又は約５ミリメートル以内にある。
【００２５】
例えば、ガス流空間５２６は、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の所与の回転動作の下での平均合計ガス流量を特徴としてもよい。複数のＭＥＭＳデバイス５０６は、ガス流空間５２６のサブセット内にガス流エネルギーレシーバ５０８を配置するのに効果的に、装着されてもよい。ガス流空間５２６のこのようなサブセットは、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の所与の回転動作の下での平均サブセットガス流量を特徴としてもよい。平均サブセットガス流量は、ガス流空間５２６の平均合計ガス流量と比較してより大きいことがある。このような様式により、ガス流エネルギーレシーバ５０８は、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の所与の回転動作の下でのタイヤの変形及び回転運動と組み合わせて、タイヤ５０２及び車輪５０４の形状に従って局所的により高いガス流量を利用するように位置決めされ得る。様々な実施形態では、例示的な条件については、局所的により高いガス流量は、タイヤ５０２／車輪５０４の中心からの半径が増大するにつれて、例えば、タイヤ５０２の内面５２２に近接して、見出され得る。
【００２６】
様々な実施形態では、少なくとも１つの基部５１０は、複数のＭＥＭＳデバイス５０６内のガス流エネルギーレシーバ５０８が共有してもよい。例えば、複数のＭＥＭＳデバイス５０６は、例えば単一の基部としての、少なくとも１つの基部５１０を共有して機械的に連結されてもよい。例えば、少なくとも１つの基部５１０は、半導体、セラミック、ガラス、金属、又はポリマーのうちの１つ以上などのウエハであってもよい。複数のＭＥＭＳデバイス５０６は、デバイス５０６の大規模アレイ５３５として、単一シーケンスのＭＥＭＳフォトリソグラフィ製造工程で、従来のＭＥＭＳ生産プロセスに従って、ウエハ上に並列に構築されてもよい。一部の実施形態では、少なくとも１つの基部５１０は、複数のＭＥＭＳデバイス５０６に対応する複数の基部を含んでもよい。各ＭＥＭＳデバイス５０６は、それ自体の対応する基部５１０を含んでもよい。マイクロ風車の形状の好適なＭＥＭＳデバイスが記載されてきた。例えば、Ｇａｗｅｌ，「Ｍｉｃｒｏ−ｗｉｎｄｍｉｌｌｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｅｓｉｇｎ，２０１４年２月２０日を参照されたい。同文献は、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【００２７】
一部の実施形態では、複数のＭＥＭＳデバイス５０６が単一の発電機５１２を共有して動作可能に連結されるように、少なくとも１つの発電機５１２は、複数のＭＥＭＳデバイス５０６内のガス流エネルギーレシーバ５０８が共有する単一の発電機であってもよい。各ガス流エネルギーレシーバ５０８は、ガス流エネルギーを機械的エネルギーに、例えば回転エネルギーに変換するように構成されてもよい。このような機械的エネルギー、例えば回転エネルギーは、少なくとも１つの発電機５１２により電気エネルギーに変換可能であってもよい。例えば、各ガス流エネルギーレシーバ５０８は、少なくとも１つの発電機５１２に直接連結されてもよい。電気システム５００は、機械的伝動装置（図示せず）を更に含んでもよい。機械的伝動装置は、複数のＭＥＭＳデバイス５０６内のガス流エネルギーレシーバ５０８を単一の発電機としての少なくとも１つの発電機５１２に連結するように構成された機械的伝動マニホールドであってもよい。機械的伝動装置は、歯車列、遊星歯車、ウォームギヤ、ベルト及びプーリのシステム、チェーン駆動装置、又は機械的リンク機構のうちの１つ以上を含んでもよい。いくつかの実施形態では、各ＭＥＭＳデバイス５０６が複数の対応する発電機のうちの１つに動作可能に連結されたガス流エネルギーレシーバ５０８を含むように、少なくとも１つの発電機５１２は、複数のＭＥＭＳデバイス５０６に対応する複数の発電機のうちの１つであってもよい。例えば、各ＭＥＭＳデバイス５０６は、それ自体の対応する発電機５１２を含んでもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態では、電気ハーネス（図示せず）が含まれてもよい。電気ハーネスは、複数の対応する発電機５１２の少なくとも一部分を直列又は並列に電気的に連結するように構成されてもよい（図示せず）。
【００２９】
一部の実施形態では、電気システム５００は、コントローラ５５０を含んでもよい。図５Ｄは、電気システム５００のブロック図である。コントローラ５５０は、コントローラ５５０に電気エネルギーにより動力供給するのに効果的に、少なくとも１つの発電機５１２の電気出力５１８に動作可能に連結されてもよい。電気システム５００は、コントローラ５５０に動作可能に連結されたセンサ５５２を含んでもよい。コントローラ５５０は、信号をセンサ５５２から受信するように構成されてもよい。センサ５５２は、機械的センサ、例えば機械的振動センサ、電気的センサ、例えばホール効果センサ、光学的センサ、例えば赤外フォトダイオード、温度的センサ、例えば熱電対、圧力的センサ、例えば圧力トランスデューサ、又は化学的センサ、例えばガス組成センサ、のうちの１つ以上であってもよい。例えば、センサ５５２からの信号は、振動、衝撃、回転速度、線速度、温度、ガス圧、ガス組成、アクチュエータの状態、又はタイヤゴムの機械的特性のうちの１つ以上を示し得る。電気システム５００は、コントローラ５５０に動作可能に連結されたアクチュエータ５５４を含んでもよい。コントローラ５５０は、温度、ガス圧、機械的圧力、機械的振動、ガス組成、乗り心地特性、又はタイヤゴムの機械的特性のうちの１つ以上を変化させるようにアクチュエータ５５４を動作させるように構成されてもよい。電気システム５００は、発電機５１２とコントローラ５５０のうちの少なくとも１つに動作可能に連結された電気蓄積デバイス５５６を含んでもよい。例えば、コントローラ５５０は、発電機５１２により提供する電気エネルギーを電気エネルギー蓄積デバイス５５６を使用して蓄積及び／又は引き出すように構成されてもよい。電気エネルギー蓄積デバイス５５６としては、再充電可能バッテリー、キャパシタなどが挙げられ得る。
【００３０】
いくつかの実施形態では、コントローラ５５０は、ガス流空間５２６内に位置付けられるように構成されてもよい。電気システム５００は、通信モジュール５５８を含んでもよい。通信モジュール５５８は、コントローラ５５０と、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の外側の位置との間の通信を受信又は送信するように構成されてもよい。通信モジュール５５８は、有線又は無線通信を用いてもよい。
【００３１】
様々な実施形態では、電気システム５００は、コントローラ５５０に動作可能に連結された状態で、センサ５５２、アクチュエータ５５４、電気エネルギー蓄積デバイス５５６、及び通信モジュール５５８のうちの１つ以上を含んでもよい。例えば、コントローラ５５０及び通信モジュール５５８は、コントローラ５５０と、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の外側の位置との間の通信を受信又は送信するように構成されてもよい。通信は、例えば、センサ５５２により感知された値、アクチュエータ５５４を制御するための命令、アクチュエータ５５４の状態パラメータ、電気エネルギー蓄積デバイス５５６の電力レベルなどのうちの１つ以上を含んでもよい。例えば、通信モジュール５５８は、コントローラ５５０と車両情報マネジメントシステムとの間の通信を受信又は送信するように、例えば、センサ信号を車両運転力学コンピュータに伝達するように、温度又は圧力の状態などについて運転者に警告するように、構成されてもよい。
【００３２】
様々な実施形態では、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の内側で動作するように構成された電気システム６００が提供される。図６Ａは、電気システム６００の実例を描く。電気システム６００は、１つ以上のガス流パワーデバイス６０６を含んでもよい。各ガス流パワーデバイス６０６は、基部６１０に機械的に連結されたガス流エネルギーレシーバ６０８を含んでもよい。各ガス流エネルギーレシーバ６０８は、少なくとも１つの発電機６１２に動作可能に連結されてもよい。少なくとも１つの発電機６１２は、受け取ったガス流エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成されてもよい。少なくとも１つの発電機６１２は、電気エネルギーを少なくとも１つの発電機６１２の電気出力６１８に方向付けるように構成されてもよい。電気システム６００は、フープ６２８を含んでもよい。
【００３３】
図６Ｂは、側面図６２７においてフープ６２８及び電気システム６００を例示する。フープ６２８は、ガス流パワーデバイス６０６の少なくとも１つの基部６１０を、タイヤ５０２の内面５２２又は車輪５０４の内面５２４のうちの１つ以上に装着するように構成されてもよい。ガス流パワーデバイス６０６は、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２のガス流空間５２６内にガス流エネルギーレシーバ６０８を配置するのに効果的に、装着されてもよい。ガス流空間５２６は、タイヤ５０２及び車輪５０４の内面５２２と５２４との間に画定されてもよい。複数のガス流パワーデバイス６０６が、フープ６２８の周りに分散されてもよい。フープ６２８は、径方向内向きの面５２２の外周５３２の少なくとも一部分の周りで、タイヤ５０２の径方向内向きの面５２２に取り付けられるように構成されてもよい。フープ６２８は、フープ６２８が径方向内向きの面６３４を備えるように、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２のガス流空間５２６の内側に装着されてもよい。各ガス流パワーデバイス６０６は、フープ６２８の径方向内向きの面６３４に付着されてもよい。代替的に、又は追加的に、フープ２６８は、回転中に内面５２２と係合するのに効果的に、タイヤ５０２の回転中に拡径するように動作可能な弾性材料を含んでもよい。
【００３４】
様々な実施形態では、本明細書に記載の電気システム５００の特徴は、電気システム６００において個別的又は一体的に組み合わせられ、具現化され、又は実装されてもよい。
【００３５】
例えば、フープ５２８と同様に、フープ６２８は、可撓性であってもよい。フープ６２８は、タイヤ５０４の内面５２２及び／又は車輪５０４の内面５２４に取り付けられるように構成されてもよい。フープ６２８は、タイヤ５０２の内面５２２に取り付けられるように構成されてもよい。ガス流パワーデバイス６０６が、フープ６２８の周りに分散されてもよい。フープ６２８は、径方向内向きの面５２２の外周５３２の少なくとも一部分の周りで、タイヤ５０２の径方向内向きの面５２２に取り付けられるように構成されてもよい。フープ６２８は、フープ６２８が径方向内向きの面６３４を備えるように、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２のガス流空間５２６の内側に装着されてもよい。ガス流パワーデバイス６０６は、フープ６２８の径方向内向きの面６３４に付着されてもよい。代替的に、又は追加的に、支持特徴部５２０、例えばフープ６２８は、回転中に内面５２２と係合するのに効果的に、タイヤ５０２の回転中に拡径するように動作可能な弾性材料を含んでもよい。代替的に、又は追加的に、支持特徴部５２０は、接着剤、機械的締結具、タイヤ５０２若しくは車輪５０４の成形されたレセプタクル内に受容されるように構成された成形面、又はタイヤ５０２若しくは車輪５０４内に一体形成されるように構成された構成要素、のうちの１つ以上を含んでもよい。
【００３６】
一部の実施形態では、ガス流パワーデバイス６０６は、複数のＭＥＭＳ風車を含んでもよい。ガス流パワーデバイス６０６のそれぞれは、二次元構成要素、例えば翼５３６、のフォトリソグラフィ生成から形成された三次元構造を含んでもよい。ガス流パワーデバイス６０６のそれぞれは、圧電材料を含まなくてもよい。
【００３７】
いくつかの実施形態では、電気システム６００は、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の外側の環境５３８に対して少なくとも部分的な電気分離において動作するように構成されてもよい。電気システム６００は、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の外側の環境５３８に対して実質的に電気分離されて動作するように構成されてもよい。電気システム６００は、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の外側の環境５３８に対して電気分離されてもよい。
【００３８】
様々な実施形態では、タイヤ５０２と共に電気システム６００を含み得るタイヤシステムが提供される。一部の実施形態では、車輪５０４と共に電気システム６００を含み得る車輪システムが提供される。いくつかの実施形態では、タイヤ５０２及び車輪５０４と共に電気システム６００を含み得るタイヤと車輪のシステムが提供される。様々な実施形態では、タイヤ５０２は、空気式タイヤであってもよい。
【００３９】
一部の実施形態では、ガス流空間５２６は、タイヤ５０２の内面５２２及び／又は車輪５０４の内面５２４と、ガス流空間５２６内のガスとの間の相対運動により少なくとも部分的に引き起こされたガス流を支持してもよい。
【００４０】
従来の大規模風車の場合、平均風速は地表からの高さと共に増大する傾向があるため、より高い風車の方がより良好である。この観点によれば、ガス流パワーデバイス６０６が小サイズであることは、著しい不利であり得る。驚くべきことに、かつ従来の風車と比較して思いがけないことに、ガス流パワーデバイス６０６が小サイズであることは、タイヤ５０２内のガス流の文脈では、はっきりと異なる利点になる。回転するタイヤでは、ガス流量は、タイヤ５０２の内面５２２に向かって径方向外向きの方向に増大する。よって、ガス流パワーデバイス６０６のそれぞれが小さいほど、ガス流エネルギーレシーバ６０８は、タイヤ５０２の内面５２２及び対応するガス流の最も高い領域により近くなり得る。様々な実施形態では、ガス流エネルギーレシーバ６０８は、内面５２２から約３０，２５，２０，１５，１４，１３，１２，１１，１０，９，８，７，６，５，４，３，２，又は１ミリメートルのうちの１つ以上の距離内にあり、例えば、約１０ミリメートル以内又は約５ミリメートル以内にある。
【００４１】
例えば、ガス流空間５２６は、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の所与の回転動作の下での平均合計ガス流量を特徴としてもよい。ガス流パワーデバイス６０６は、ガス流空間５２６のサブセット内にガス流エネルギーレシーバ６０８を配置するのに効果的に、装着されてもよい。ガス流空間５２６のこのようなサブセットは、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の所与の回転動作の下での平均サブセットガス流量を特徴としてもよい。平均サブセットガス流量は、ガス流空間５２６の平均合計ガス流量と比較してより大きいことがある。このような様式により、ガス流エネルギーレシーバ６０８は、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の所与の回転動作の下でのタイヤの変形及び回転運動と組み合わせて、タイヤ５０２及び車輪５０４の形状に従って局所的により高いガス流量を利用するように位置決めされ得る。様々な実施形態では、例示的な条件については、局所的により高いガス流量は、タイヤ５０２／車輪５０４の中心からの半径が増大するにつれて、例えば、タイヤ５０２の内面５２２に近接して、見出され得る。
【００４２】
様々な実施形態では、少なくとも１つの基部６１０は、ガス流パワーデバイス６０６内のガス流エネルギーレシーバ６０８が共有してもよい。例えば、ガス流パワーデバイス６０６は、例えば単一の基部としての、少なくとも１つの基部６１０を共有して機械的に連結されてもよい。例えば、少なくとも１つの基部６１０は、半導体、セラミック、ガラス、金属、又はポリマーのうちの１つ以上などのウエハであってもよい。ガス流パワーデバイス６０６は、デバイス６０６の大規模アレイとして、単一シーケンスのＭＥＭＳフォトリソグラフィ製造工程で、例えば従来のＭＥＭＳフォトリソグラフィ生成プロセスに従って、ウエハ上に並列に構築されてもよい。一部の実施形態では、少なくとも１つの基部６１０は、ガス流パワーデバイス６０６に対応する複数の基部を含んでもよい。各ガス流パワーデバイス６０６は、それ自体の対応する基部６１０を含んでもよい。
【００４３】
一部の実施形態では、ガス流パワーデバイス６０６が単一の発電機６１２を共有して動作可能に連結され得るように、少なくとも１つの発電機６１２は、ガス流パワーデバイス６０６内のガス流エネルギーレシーバ６０８が共有する単一の発電機であってもよい。各ガス流エネルギーレシーバ６０８は、ガス流エネルギーを機械的エネルギーに、例えば回転エネルギーに変換するように構成されてもよい。このような機械的エネルギー、例えば回転エネルギーは、少なくとも１つの発電機６１２により電気エネルギーに変換可能であってもよい。例えば、各ガス流エネルギーレシーバ６０８は、少なくとも１つの発電機６１２に直接連結されてもよい。電気システム６００は、機械的伝動装置（図示せず）を更に含んでもよい。機械的伝動装置は、ガス流パワーデバイス６０６内のガス流エネルギーレシーバ６０８を単一の発電機としての少なくとも１つの発電機６１２に連結するように構成された機械的伝動マニホールドであってもよい。機械的伝動装置は、歯車列、遊星歯車、ウォームギヤ、ベルト及びプーリのシステム、チェーン駆動装置、又は機械的リンク機構のうちの１つ以上を含んでもよい。いくつかの実施形態では、各ガス流パワーデバイス６０６が複数の対応する発電機６１２のうちの１つに動作可能に連結されたガス流エネルギーレシーバ６０８を含み得るように、少なくとも１つの発電機６１２は、ガス流パワーデバイス６０６に対応する複数の発電機６１２のうちの１つであってもよい。各ガス流パワーデバイス６０６は、それ自体の対応する発電機６１２を含んでもよい。
【００４４】
いくつかの実施形態では、電気ハーネス（図示せず）が含まれてもよい。電気ハーネスは、複数の対応する発電機６１２の少なくとも一部分を直列又は並列に電気的に連結するように構成されてもよい。
【００４５】
様々な実施形態では、各ガス流エネルギーレシーバ６０８は、ガス流に応答して動くように構成された翼（図示せず）を含んでもよい。翼は、可撓性の金属又は可撓性の金属合金を含んでもよい。翼は、ニッケル又はニッケル合金を含んでもよい。翼は、圧電材料を含まなくてもよい。各ガス流エネルギーレシーバ６０８は、軸流翼、直交流流翼、又は螺旋状翼のうちの１つ以上として構成された翼を含んでもよい。
【００４６】
一部の実施形態では、電気システム６００は、コントローラ６５０を含んでもよい。コントローラ６５０は、コントローラ６５０に電気エネルギーにより動力供給するのに効果的に、少なくとも１つの発電機６１２の電気出力６１８に動作可能に連結されてもよい。電気システム６００は、コントローラ６５０に動作可能に連結されたセンサ６５２を含んでもよい。コントローラ６５０は、信号をセンサ６５２から受信するように構成されてもよい。センサ６５２は、機械的センサ、例えば機械的振動センサ、電気的センサ、例えばホール効果センサ、光学的センサ、例えば赤外フォトダイオード、温度的センサ、例えば熱電対、圧力的センサ、例えば圧力トランスデューサ、又は化学的センサ、例えばガス組成センサ、のうちの１つ以上であってもよい。例えば、センサ６５２からの信号は、振動、衝撃、回転速度、線速度、温度、ガス圧、ガス組成、アクチュエータの状態、又はタイヤゴムの機械的特性のうちの１つ以上を示し得る。電気システム６００は、コントローラ６５０に動作可能に連結されたアクチュエータ６５４を含んでもよい。コントローラ６５０は、温度、ガス圧、機械的圧力、機械的振動、ガス組成、乗り心地特性、又はタイヤゴムの機械的特性のうちの１つ以上を変化させるようにアクチュエータ６５４を動作させるように構成されてもよい。電気システム６００は、発電機６１２とコントローラ６５０のうちの少なくとも１つに動作可能に連結された電気蓄積デバイス６５６を含んでもよい。例えば、コントローラ６５０は、発電機６１２により提供する電気エネルギーを電気エネルギー蓄積デバイス６５６を使用して蓄積及び／又は引き出すように構成されてもよい。電気エネルギー蓄積デバイス６５６としては、再充電可能バッテリー、キャパシタなどが挙げられる。
【００４７】
いくつかの実施形態では、コントローラ６５０は、ガス流空間５２６内に位置付けられるように構成されてもよい。電気システム６００は、通信モジュール６５８を含んでもよい。通信モジュール６５８は、コントローラ６５０と、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の外側の位置との間の通信を受信又は送信するように構成されてもよい。通信モジュール６５８は、有線又は無線通信を用いてもよい。
【００４８】
様々な実施形態では、電気システム６００は、コントローラ６５０に動作可能に連結された状態で、センサ６５２、アクチュエータ６５４、電気エネルギー蓄積デバイス６５６、及び通信モジュール６５８のうちの１つ以上を含んでもよい。例えば、コントローラ６５０及び通信モジュール６５８は、コントローラ６５０と、車輪５０４に装着されたタイヤ５０２の外側の位置との間の通信を受信又は送信するように構成されてもよい。通信は、例えば、センサ６５２により感知された値、アクチュエータ６５４を制御するための命令、アクチュエータ６５４の状態パラメータ、電気エネルギー蓄積デバイス６５６の電力レベルなどのうちの１つ以上を含んでもよい。例えば、通信モジュール６５８は、コントローラ６５０と車両情報マネジメントシステムとの間の通信を受信又は送信するように、例えば、センサ信号を車両運転力学コンピュータに伝達するように、温度又は圧力の状態などについて運転者に警告するように、構成されてもよい。
【００４９】
様々な実施形態では、車輪に装着されたタイヤの内側で電気システムを動作させるための方法７００が提供される。図７は、方法７００のフロー図を描く。方法７００は、車輪に装着されたタイヤを提供すること７０２を含んでもよい。ガス流空間は、車輪の内面とタイヤの内面との間で画定されてもよい。方法は、相対運動により少なくとも部分的に引き起こされたガス流を提供すること７０４を含んでもよい。相対運動は、ガス流空間内のガスと、タイヤの内面及び／又は車輪の内面と、の間のものであってもよい。方法７００は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを使用してガス流からガス流エネルギーの一部分を受け取り、機械的エネルギーの一部分を生産すること７０６を含んでもよい。ＭＥＭＳデバイスは、ガス流エネルギーレシーバを含んでもよい。方法は、電気発電機を使用して機械的エネルギーを電気エネルギーに変換すること７０８を含んでもよい。方法は、電気エネルギーを電気発電機の出力に方向付けること７１０を含んでもよい。
【００５０】
方法７００は、少なくとも１つの基部を介してタイヤの内面及び／又は車輪の内面に装着されたＭＥＭＳデバイスを提供することを含んでもよい。ＭＥＭＳデバイスは、接着剤、機械的締結具、タイヤ若しくは車輪の成形されたレセプタクル内に受容されるように構成された成形面、又はタイヤ若しくは車輪内に一体形成されるように構成された構成要素、のうちの１つ以上を使用して、少なくとも１つの基材を介して装着されてもよい。
【００５１】
方法７００は、少なくとも１つの基部を介してタイヤの内面及び／又は車輪の内面に装着されたＭＥＭＳデバイスであって、フープを使用して少なくとも１つの基部を介して装着された、ＭＥＭＳデバイス、を提供することを含んでもよい。フープは、可撓性であってもよい。複数のＭＥＭＳデバイスが、フープの周りに分散されてもよい。方法７００は、車輪の内面及び／又はタイヤの内面に取り付けられたフープを提供することを含んでもよい。方法７００は、タイヤのクラウン部でタイヤの内面に取り付けられたフープを提供することを含んでもよい。例えば、方法は、各ガス流エネルギーレシーバを、タイヤの内面から約３０，２５，２０，１５，１４，１３，１２，１１，１０，９，８，７，６，５，４，３，２，又は１ミリメートルのうちの１つ以上の距離内で動作させることを含んでもよい。方法７００は、タイヤの径方向内向きの面の外周の少なくとも一部分の周りでタイヤの径方向内向きの面に取り付けられたフープを提供することを含んでもよい。方法７００は、フープの径方向内向きの面に付着された複数のＭＥＭＳデバイスを提供することを含んでもよいフープは、可撓性の材料を含んでもよい。方法７００は、タイヤの回転中にタイヤの内面に係合するのに効果的に、タイヤの回転中にフープを拡径させることを含んでもよい。
【００５２】
様々な実施形態では、複数のＭＥＭＳデバイスは、複数のＭＥＭＳ風車を含んでもよい。複数のＭＥＭＳデバイスのそれぞれは、二次元構成要素のフォトリソグラフィ生成から形成された三次元構造を含んでもよい。方法７００は、複数のＭＥＭＳデバイスから圧電材料を含まないことを含んでもよい。
【００５３】
いくつかの実施形態では、方法７００は、車輪に装着されたタイヤの外側の環境に対して少なくとも部分的な電気分離において動作することを含んでもよい。方法７００は、車輪に装着されたタイヤの外側の環境に対して実質的に電気分離されて動作することを含んでもよい。方法７００は、車輪に装着されたタイヤの外側の環境に対して電気分離されて動作することを含んでもよい。タイヤは、空気式タイヤであってもよい。
【００５４】
一部の実施形態では、ガス流空間は、車輪に装着されたタイヤの所与の回転動作の下での平均合計ガス流量を特徴としてもよい。方法７００は、ガス流空間の平均合計ガス流量と比較してより大きい平均サブセットガス流量を特徴とするガス流空間のサブセット内で複数のＭＥＭＳデバイスを動作させることを含んでもよい。
【００５５】
様々な実施形態では、方法７００は、ガス流に応答して動くように構成された翼を使用してガス流エネルギーを受け取ることを含んでもよい。翼は、可撓性の金属又は金属合金を含んでもよい。翼は、ニッケル又はニッケル合金を含んでもよい。方法７００は、翼から圧電材料を含まないことを含んでもよい。翼は、軸流翼、直交流流翼、又は螺旋状翼のうちの１つ以上を含んでもよい。
【００５６】
いくつかの実施形態では、方法７００は、コントローラを電気エネルギーにより動作させることを含んでもよい。方法７００は、センサから信号を受信するようにコントローラを動作させることを含んでもよい。信号を受信することは、機械的、電気的、光学的、温度的、圧力的、又は化学的のうちの１つ以上である特性を示すパラメータを受信することを含んでもよい。方法７００は、振動、衝撃、回転速度、線速度、温度、ガス圧、ガス組成、アクチュエータの状態、又はタイヤゴムの機械的特性のうちの１つ以上を信号から判定するようにコントローラを動作させることを含んでもよい。方法７００は、温度、ガス圧、機械的圧力、機械的振動、ガス組成、乗り心地特性、又はタイヤゴムの機械的特性のうちの１つ以上を変化させるようにアクチュエータを制御するようにコントローラを動作させることを含んでもよい。方法７００は、電気エネルギー蓄積デバイスを使用して電気エネルギーを蓄積及び／又は引き出すようにコントローラを動作させることを含んでもよい。方法７００は、コントローラと、車輪に装着されたタイヤの外側の位置との間の通信を受信又は送信することを含んでもよい。通信を受信又は送信することは、有線又は無線通信モジュール、例えば無線通信モジュールを介して行われてもよい。
【００５７】
「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において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語が請求項で移行句として用いら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）」という用語が用いられる範囲において（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」という用語が用いられるであろう。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、包含的である。Ｂｒｙａｎ  Ａ．Ｇａｒｎｅｒ，Ａ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ  ｏｆ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｌｅｇａｌ  Ｕｓａｇｅ  ６２４（２ｄ．Ｅｄ．１９９５）を参照されたい。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）」を更に意味す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。「連結された」又は「動作可能に連結された」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。「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場合、特定された構成要素が、本業界において受け入れ可能であろう誤差の程度と共に示された関係又は品質を有することを意味することが意図される。
【００５８】
本明細書及び特許請求の範囲において使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、単数形が明示的に指定されない限り、複数形を含む。例えば、「化合物」への言及は、２つ以上の化合物の混合物、及び単一の化合物を含み得る。
【００５９】
本明細書で使用される場合、「約」という用語は、数と併せて、その数の±１０％を含むことが意図される。言い換えれば、「約１０」は、９〜１１までを意味することができる。
【００６０】
本明細書で使用される場合、「任意の」及び「任意に」という用語は、その後に記載される状況が発生することもあり、発生しないこともあり、それゆえ当該の記載には、当該の状況が発生する場合と発生しない場合とが含まれることを意味する。
【００６１】
本明細書に開示される様々な態様及び実施形態は、例示目的であり、限定的であることを意図せず、真の範囲及び趣旨は、以下の特許請求の範囲により示される。
【図１】
2018512836.tif 000003
【図２Ａ】
2018512836.tif 000004
【図２Ｂ】
2018512836.tif 000005
【図３Ａ】
2018512836.tif 000006
【図３Ｂ】
2018512836.tif 000007
【図４Ａ】
2018512836.tif 000008
【図４Ｂ】
2018512836.tif 000009
【図５Ａ】
2018512836.tif 000010
【図５Ｂ】
2018512836.tif 000011
【図５Ｃ】
2018512836.tif 000012
【図５Ｄ】
2018512836.tif 000013
【図６Ａ】
2018512836.tif 000014
【図６Ｂ】
2018512836.tif 000015
【図６Ｃ】
2018512836.tif 000016
【図７】
2018512836.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月6日(2017.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に装着されたタイヤの内側で動作するように構成された電気システムであって、
複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスであって、
各ＭＥＭＳデバイスが、少なくとも１つの基部に機械的に連結されたガス流エネルギーレシーバを備え、
各ガス流エネルギーレシーバが、少なくとも１つの発電機に動作可能に連結され、
前記少なくとも１つの発電機が、ガス流エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成され、
前記少なくとも１つの発電機が、前記電気エネルギーを前記少なくとも１つの発電機の電気出力に方向付けるように構成された、複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
前記複数のＭＥＭＳデバイスの前記少なくとも１つの基部を、前記タイヤの内面と前記車輪の内面のうちの１つ以上に装着するように構成された支持特徴部であって、前記複数のＭＥＭＳデバイスが、前記車輪に装着された前記タイヤのガス流空間内に前記ガス流エネルギーレシーバを配置するのに効果的に装着され、前記ガス流空間が、前記車輪の前記内面と前記車輪に装着された前記タイヤの前記内面との間で画定された、支持特徴部と、を備えた、電気システム。
【請求項２】
前記支持特徴部が、前記車輪の前記内面及び／又は前記タイヤの前記内面に取り付けられるように構成されたフープを備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３】
前記支持特徴部が、前記タイヤの径方向内向きの面の外周の少なくとも一部分の周りで前記タイヤの前記径方向内向きの面に取り付けられるように構成されたフープを備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項４】
前記複数のＭＥＭＳデバイスが、複数のＭＥＭＳ風車を備えた、請求項１に記載の電気システム。
【請求項５】
各ガス流エネルギーレシーバが、前記ガス流に応答して動くように構成された翼を備えた、請求項１に記載の電気システム。
【国際調査報告】
2018512836.tif 000018
2018512836.tif 000019
2018512836.tif 000020