JP2021017158A - Pneumatic tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両用の空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to pneumatic tires for vehicles such as automobiles.
車両に装着された空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」ともいう）は、走行に伴って地面と接するトレッド部が摩耗していき、トレッド溝が徐々に浅くなってくる。そして、このトレッド溝の深さが摩耗限度を超えて浅くなると、走行中にスリップが発生するなどして、事故の発生を招く危険性が増す。このため、従来より、トレッド部の摩耗量が摩耗限度を超えないように管理し、摩耗限度に達した場合には早期にタイヤを交換して、走行時の安全性を確保することが定められている。 In a pneumatic tire mounted on a vehicle (hereinafter, also simply referred to as a "tire"), the tread portion in contact with the ground wears as the vehicle travels, and the tread groove gradually becomes shallower. If the depth of the tread groove becomes shallower than the wear limit, there is an increased risk of causing an accident due to slippage during traveling. For this reason, it has been conventionally stipulated that the amount of wear of the tread portion should be controlled so as not to exceed the wear limit, and when the wear limit is reached, the tires should be replaced at an early stage to ensure safety during running. ing.
具体的にトレッド部の摩耗状態をチェックする方法として、一般的には、トレッド部に例えばスリップサイン等の目印を設けておき、この目印が現れると摩耗量が摩耗限度に達したと判断している。しかし、一般のユーザーに対して、この目印の確実なチェックについて過大には期待できないため、このようなユーザーによる目視確認に替えて、タイヤの摩耗状態を技術的に把握してユーザーが交換時期が来たことを正確に認識できる技術が提案されている。 As a specific method of checking the wear state of the tread portion, generally, a mark such as a slip sign is provided on the tread part, and when this mark appears, it is determined that the wear amount has reached the wear limit. There is. However, since general users cannot be expected to overestimate the reliable check of this mark, instead of such visual confirmation by the user, the user can technically grasp the wear condition of the tire and replace it. A technology that can accurately recognize the arrival has been proposed.
例えば、摩耗が摩耗限度となる箇所に磁性材料からなる被検出体を埋設しておき、磁気センサなどを検知手段として用いて、摩耗により露出した被検出体を検知することでタイヤが摩耗限度まで摩耗したことを検出するタイヤ摩耗限度検出装置（例えば特許文献１）や、トレッドの溝部やタイヤ内部に埋設された磁性体がトレッド部の摩耗に合わせて形状変化することに伴う磁場の強さの変化を、磁気センサなどの検知手段を用いて検知することによってタイヤの摩耗状態を測定するタイヤの摩耗測定方法（例えば特許文献２）が開発されている。 For example, an object to be detected made of a magnetic material is embedded in a place where wear is the wear limit, and a magnetic sensor or the like is used as a detection means to detect the object to be detected exposed by wear, so that the tire reaches the wear limit. A tire wear limit detection device that detects wear (for example, Patent Document 1), and the strength of the magnetic field that accompanies the shape change of the magnetic material embedded in the groove of the tread or inside the tire according to the wear of the tread. A tire wear measuring method (for example, Patent Document 2) has been developed for measuring a tire wear state by detecting a change using a detecting means such as a magnetic sensor.
しかしながら、特許文献１のタイヤ摩耗限度検出装置および特許文献２のタイヤの摩耗測定方法のいずれも、磁気センサなどの検知手段は、車体側の、例えばタイヤハウスに設けられている。このため、回転するタイヤ側に設けられた磁性体が検知手段に近接した場合しか磁性体を検知することができず、間欠的な測定しかできない。また、検知手段と磁性体との間の位置関係は、車体の傾斜や、走行中の路面の性状、タイヤの空気圧などで、変化しやすいため、磁場の強さを安定して正確に測定することができない。このため、近年の車両の安全性に対する強い要請に合わせて、タイヤの摩耗状態をより正確に把握できる空気入りタイヤが求められている。
However, in both the tire wear limit detecting device of
そこで、本発明は、摩耗により変化する磁場の強さを常時、安定して正確に測定することにより、タイヤの摩耗状態を常時正確に把握することができる空気入りタイヤを提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a pneumatic tire capable of constantly and accurately grasping the wear state of a tire by constantly and accurately measuring the strength of a magnetic field that changes due to wear. To do.
本発明者は、上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、以下に記載する発明により上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has found that the above problems can be solved by the invention described below, and has completed the present invention.
請求項１に記載の発明は、
トレッド部に磁性体が内包されており、
前記磁性体により形成される磁場の磁束密度を検知する磁気センサが、前記磁性体に対応した径方向内方で、内腔部表面より前記磁性体側の位置に埋設されており、
前記磁性体は、硬磁性材料の粉粒体が高分子材料中に分散されて形成されると共に一方向に着磁されて成り、着磁方向とタイヤ半径方向とが一致するようにトレッド部に内包されていることを特徴とする空気入りタイヤである。
The invention according to
Magnetic material is included in the tread part,
A magnetic sensor that detects the magnetic flux density of the magnetic field formed by the magnetic material is embedded at a position on the magnetic material side from the surface of the cavity in the radial direction corresponding to the magnetic material.
The magnetic material is formed by dispersing powders and granules of a hard magnetic material in a polymer material and magnetizing in one direction, and is formed on a tread portion so that the magnetizing direction and the tire radial direction coincide with each other. It is a pneumatic tire characterized by being included.
請求項２に記載の発明は、
前記磁気センサが、タイヤ部材を構成する金属部材よりも前記磁性体側に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤである。
The invention according to
The pneumatic tire according to
請求項３に記載の発明は、
前記磁気センサと有線接続され、前記磁気センサが検知したデータを受信して外部受信手段に無線送信する送受信手段が、センサモジュールに収納されており、
前記センサモジュールが、前記内腔部表面に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤである。
The invention according to
A transmission / reception means that is wiredly connected to the magnetic sensor, receives data detected by the magnetic sensor, and wirelessly transmits the data to an external receiving means is housed in the sensor module.
The pneumatic tire according to
請求項４に記載の発明は、
前記センサモジュールが、さらに、圧力センサ、温度センサおよび加速度センサから選択された１または２以上のセンサを収納しており、
前記センサが検知したデータを前記送受信手段により前記外部受信手段に送信することを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤである。
The invention according to
The sensor module further houses one or more sensors selected from a pressure sensor, a temperature sensor and an accelerometer.
The pneumatic tire according to
請求項５に記載の発明は、
前記硬磁性材料が、アルニコ系磁石、フェライト系磁石、サマリウム系磁石、ネオジム系磁石作製用の磁性粉から選択された１種または２種以上の磁性粉であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤである。
The invention according to
本発明によれば、摩耗により変化する磁場の強さを常時、安定して正確に測定することにより、タイヤの摩耗状態を常時正確に把握することができる空気入りタイヤを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a pneumatic tire capable of constantly and accurately grasping the wear state of a tire by constantly and accurately measuring the strength of a magnetic field that changes due to wear.
以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を用いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings based on the embodiments.
［１］本実施の形態に係る空気入りタイヤ
１．本実施の形態に係る空気入りタイヤの概要
はじめに、本実施の形態に係る空気入りタイヤの概要について説明する。本実施の形態に係る空気入りタイヤは、トレッド部に磁性体が内包されており、磁性体により形成される磁場の磁束密度を検知する磁気センサが、磁性体に対応した径方向内方で、内腔部表面より磁性体側の位置に埋設されていることを特徴としている。
[1] Pneumatic tire according to the
トレッド部に内包されている磁性体は、硬磁性材料の粉粒体が高分子材料中に分散されて形成されると共に一方向に着磁されて成り、着磁方向とタイヤ半径方向とが一致するようにトレッド部に内包されており、車両の走行に伴うトレッド部の摩耗に合わせて摩耗して、磁束密度が連続的に変化していく。このとき、磁束密度を検知する磁気センサがタイヤ内部の磁性体に対応した径方向内方で、内腔部表面より磁性体側の位置に埋設、即ちタイヤ自体に配置されているため、磁気センサによって磁性体の磁束密度の連続的変化を測定することができ、車両に装着されたタイヤの摩耗状態を経時的に把握することができる。 The magnetic material contained in the tread portion is formed by dispersing and forming powders and granules of a hard magnetic material in a polymer material and magnetizing in one direction, so that the magnetizing direction and the tire radial direction coincide with each other. It is contained in the tread portion so as to be worn, and the magnetic flux density changes continuously as the tread portion wears as the vehicle travels. At this time, since the magnetic sensor that detects the magnetic flux density is embedded in the radial inward corresponding to the magnetic material inside the tire and at the position on the magnetic material side from the surface of the cavity, that is, it is arranged on the tire itself, the magnetic sensor is used. The continuous change in the magnetic flux density of the magnetic material can be measured, and the wear state of the tire mounted on the vehicle can be grasped over time.
そして、本実施の形態においては、タイヤが、車体の傾斜、走行中の路面の性状、タイヤの空気圧などの影響を受けた場合でも、磁気センサと磁性体との間の位置関係を一定に維持することができるため、磁束密度の変化を安定して正確に測定することができ、タイヤの摩耗状態を高い精度で把握することができる。 Then, in the present embodiment, the positional relationship between the magnetic sensor and the magnetic body is maintained constant even when the tire is affected by the inclination of the vehicle body, the properties of the road surface during traveling, the air pressure of the tire, and the like. Therefore, the change in magnetic flux density can be measured stably and accurately, and the wear state of the tire can be grasped with high accuracy.
また、本実施の形態においては、磁気センサが、磁性体に対応した径方向内方で、内腔部表面より磁性体側の位置、即ち、タイヤの内腔部表面より磁性体に近い位置に埋設されている。磁気センサは磁性体と近い距離にあるほど高い検出感度で測定することができるため、内腔部表面に配置した場合に比べて磁束密度の検出感度が向上し、これにより磁場の強さを十分に正確に測定して、タイヤの摩耗状態を高い精度で把握することができる。特にタイヤに金属部材などが埋設されている場合、磁気センサを金属部材より磁性体側へ埋設することで、金属部材による検出感度の低下を回避することができる。 Further, in the present embodiment, the magnetic sensor is embedded in the radial inward corresponding to the magnetic material at a position closer to the magnetic material than the surface of the cavity, that is, a position closer to the magnetic material than the surface of the tire cavity. Has been done. Since the magnetic sensor can measure with higher detection sensitivity as it is closer to the magnetic material, the detection sensitivity of the magnetic flux density is improved compared to the case where it is placed on the surface of the lumen, which makes the magnetic field strength sufficient. It is possible to accurately measure and grasp the wear state of the tire with high accuracy. In particular, when a metal member or the like is embedded in the tire, it is possible to avoid a decrease in detection sensitivity due to the metal member by embedding the magnetic sensor closer to the magnetic body than the metal member.
２．本実施の形態に係る空気入りタイヤの特徴部
上記したように、本実施の形態に係る空気入りタイヤは、硬磁性材料の粉粒体が高分子材料中に分散されて形成された磁性体と磁気センサとが、同じタイヤの径方向の内と外のそれぞれに対向して配置され、磁性体が一方向に着磁されており、着磁方向とタイヤ半径方向とが一致するようにトレッド部に内包されていると共に、磁気センサが磁性体に対応した径方向内方で、内腔部表面より磁性体側の位置に埋設されていることを特徴としている。そこで、以下においては、はじめに、この磁性体と磁気センサとの位置関係について説明し、その後、磁性体と磁気センサのそれぞれについて説明する。
2. 2. Characteristics of the pneumatic tire according to the present embodiment As described above, the pneumatic tire according to the present embodiment is a magnetic material formed by dispersing powders and granules of a hard magnetic material in a polymer material. The magnetic sensor is arranged to face the inside and outside of the same tire in the radial direction, the magnetic material is magnetized in one direction, and the tread portion so that the magnetizing direction and the tire radial direction coincide with each other. It is characterized in that the magnetic sensor is embedded in the radial direction corresponding to the magnetic material and at a position on the magnetic material side from the surface of the lumen. Therefore, in the following, first, the positional relationship between the magnetic material and the magnetic sensor will be described, and then each of the magnetic material and the magnetic sensor will be described.
（１）磁性体と磁気センサとの位置関係
図１は本実施の形態に係る空気入りタイヤにおけるトレッド部の模式的斜視図であり、図２は本実施の形態に係る空気入りタイヤにおける磁性体と磁気センサとの位置関係を説明する模式的断面図である。図１、２において、１はトレッド部であり、凸部（陸部）２および凹部（海部）３によってトレッドパターンが形成されており、接地面８で地面と接している。そして、４は磁性体、５はブレーカー、６はブレーカーコード、７は内腔部表面、９は磁気センサである。
(1) Positional Relationship between Magnetic Material and Magnetic Sensor FIG. 1 is a schematic perspective view of a tread portion in the pneumatic tire according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic perspective view of the tread portion in the pneumatic tire according to the present embodiment. It is a schematic sectional view explaining the positional relationship between a tread and a magnetic sensor. In FIGS. 1 and 2, 1 is a tread portion, a tread pattern is formed by a convex portion (land portion) 2 and a concave portion (sea portion) 3, and is in contact with the ground at a
本実施の形態においては、図１に示すように、磁性体４はトレッド部１における凸部２の一部を構成しており、タイヤ半径方向に沿って延びるように設けられている。より具体的には、磁性体４は、そのタイヤ半径方向の外方側の端部が凸部２における接地面８を形成するようにタイヤの外部に露出し、タイヤ半径方向の内方側の端部が、そのタイヤについて国の法令等で定められている摩耗限度の位置（例えば、乗用車タイヤ、ライトトラック用タイヤおよびトラックバス用タイヤでは、主溝の底面からの高さが１．６ｍｍの位置）よりもタイヤ半径方向の内方側に位置するようにトレッド部１に埋設されている。また、図２に示すように、磁気センサ９は磁性体４に対応した径方向内方で、内腔部表面７より磁性体４側の位置に埋設されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
このように、１つのタイヤの径方向の内と外のそれぞれに対向して磁気センサ９と磁性体４とが配置されていることにより、両者の間隔が常に一定に維持され、車体の傾斜、走行中の路面の性状、タイヤの空気圧などの影響を受けることなく、磁性体４における磁束密度の変化を磁気センサ９によって検知することができるため、タイヤの摩耗状態を高い精度で常時把握することができる。
In this way, by arranging the
さらに、タイヤには例えばブレーカーコードとしてスチールコードなどの各種金属部材が埋設されている場合があるが、この場合、磁性体と磁気センサの間に金属部材があることにより磁束密度の検出感度が低下する恐れがある。しかし、上記したように磁気センサを金属部材よりも磁性体側に埋設した場合、金属部材による検出感度の低下を回避することができ、磁気センサによる磁束密度の検出感度が向上して、磁束密度をより一層正確に測定することができる。 Further, various metal members such as a steel cord may be embedded in the tire as a breaker cord. In this case, the detection sensitivity of the magnetic flux density is lowered due to the metal member between the magnetic material and the magnetic sensor. There is a risk of However, when the magnetic sensor is embedded closer to the magnetic body than the metal member as described above, it is possible to avoid a decrease in the detection sensitivity due to the metal member, the detection sensitivity of the magnetic flux density by the magnetic sensor is improved, and the magnetic flux density is increased. It can be measured more accurately.
なお、磁性体の態様については、磁気センサと磁性体とが上記のような位置関係にあって、磁気センサで磁性体の変化する磁束密度を測定できる限り、特には限定されない。例えば、磁性体は、そのタイヤ半径方向の外方側の端部がタイヤの外部に露出せずトレッド部１の内部に位置するように埋設される態様であってもよく、そのタイヤ半径方向の内方側の端部が摩耗限度の位置に略一致、或いは摩耗限度の位置よりもタイヤ半径方向の外方側に位置するように埋設される態様であってもよい。
The mode of the magnetic material is not particularly limited as long as the magnetic sensor and the magnetic material have the above-mentioned positional relationship and the magnetic flux density at which the magnetic material changes can be measured by the magnetic sensor. For example, the magnetic material may be embedded so that the outer end portion in the tire radial direction is not exposed to the outside of the tire and is located inside the
磁性体および磁気センサの対は、トレッド部１に形成される１つの凸部にのみ設けられる態様であってもよく、複数の凸部に設けられる態様であってもよい。さらに、磁性体および磁気センサの対は、トレッド部１に形成される１つの凸部において、タイヤの周方向に１つのみ設けられる態様であってもよく、例えば等間隔に、複数設けられる態様であってもよい。尚、磁性体および磁気センサの対としては、１つの磁性体に対して、１つの磁気センサが磁性体の埋設位置に対応したタイヤ内腔部表面に設置される態様であってもよく、複数の磁気センサが磁性体の埋設位置に対応したタイヤ内腔部表面より磁性体側の位置に埋設されている態様であってもよい。
The pair of the magnetic material and the magnetic sensor may be provided on only one convex portion formed on the
図４は他の実施の形態に係る空気入りタイヤにおけるセンサモジュールの配置位置を説明する模式的断面図である。図２、図３においてはトレッド部全体が磁性体からなる態様を示したが、図４に示すように、トレッド部に凹状部を設けて磁性体４を埋設する態様であってもよい。このような凹状部は、トレッド部にコルクボーラー、ドリル、ホールカッターなどの穿孔治具を用いて、接地面側から径方向内方に向けて穿孔することにより形成することができる。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the arrangement position of the sensor module in the pneumatic tire according to another embodiment. In FIGS. 2 and 3, the entire tread portion is made of a magnetic material, but as shown in FIG. 4, a concave portion may be provided in the tread portion to embed the
（２）磁性体
磁性体４は、硬磁性材料の粉粒体（磁性粉）が高分子材料中に分散されて形成され、一方向に着磁されて構成され、その着磁方向がタイヤ半径方向と一致するような姿勢でトレッド部に埋設される。このような硬磁性材料の粉粒体を用いて磁性体を形成した場合、この磁性体は着磁によって永久磁石となるため、その周囲に所定の磁束密度で磁場を形成させることができる一方、着磁後は容易に減磁することがない。
(2) Magnetic material The
磁性粉としては、着磁後の保磁力が大きく容易に減磁することがないという観点から、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉄を主成分とするアルニコ系磁石、酸化鉄を主成分とするフェライト系磁石、サマリウム、鉄を主成分とするサマリウム系磁石、ネオジム、鉄、ホウ素を主成分とするネオジム系磁石作製用の磁性粉を好ましく挙げることができる。 As magnetic powder, from the viewpoint that the coercive force after magnetization is large and it does not easily demagnetize, Arnico magnets containing aluminum, nickel, cobalt and iron as the main components, and ferrite magnets containing iron oxide as the main components A magnet, a samarium, a samarium-based magnet containing iron as a main component, and a magnetic powder for producing a neodymium-based magnet containing neodym, iron, and boron as main components can be preferably mentioned.
そして、具体的なアルニコ系磁石としては、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｕなどが、フェライト系磁石としては、Ｆｅ２Ｏ３−ＳｒＯなどが、サマリウム系磁石としては、Ｓｍ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｕ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎなどが、ネオジム系磁石としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ−Ｄｙ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｎｂ−Ｂ、Ｎｄ−Ｐｒ−Ｆｅ−Ｎｂ−Ｂなどが挙げられる。 As a specific Arnico magnet, Al-Ni-Co-Fe-Cu or the like, as a ferrite magnet, Fe 2 O 3- SrO or the like, and as a sumarium magnet, Sm-Co-Fe- Examples of neodymium magnets include Cu and Sm-Fe-N, and examples of neodymium magnets include Nd-Fe-B-Dy, Nd-Fe-Nb-B, and Nd-Pr-Fe-Nb-B.
また、上記した各磁性粉は２種以上を選択して用いてもよく、例えば、フェライト系の磁性粉とサマリウム系の磁性粉との混合、サマリウム系の磁性粉とネオジム系の磁性粉との混合により、それぞれ、サマリウム・フェライト系の磁性体、サマリウム・ネオジム系の磁性体を形成させることができる。 In addition, two or more types of each of the above-mentioned magnetic powders may be selected and used. For example, a mixture of a ferrite-based magnetic powder and a samarium-based magnetic powder, or a mixture of a samarium-based magnetic powder and a neodymium-based magnetic powder. By mixing, a samarium-ferrite-based magnetic material and a samarium-neodim-based magnetic material can be formed, respectively.
磁性粉の粒径としては、磁性体の形成に際しての高分子材料への分散性と、金属粒子であることに伴う摩耗性を考慮すると、４００μｍ以下であることが好ましく、２５０μｍ以下であるとより好ましい。高分子材料との均質性を考慮すると、１０μｍ以下であるとさらに好ましい。 The particle size of the magnetic powder is preferably 400 μm or less, more preferably 250 μm or less, considering the dispersibility in the polymer material when forming the magnetic material and the wear resistance associated with the metal particles. preferable. Considering the homogeneity with the polymer material, it is more preferably 10 μm or less.
また、高分子材料としては、タイヤとしての特性を十分に発揮させるという観点から、硬化した状態において弾性を発揮することができる樹脂材料またはゴム材料が好ましく、また、磁性粉を分散させて成る磁性体がトレッドゴムと同じように摩耗して安定した乗り心地を提供するという観点から、硬化後はトレッドゴム組成物と同等の摩耗特性を発揮することができる樹脂材料またはゴム材料が好ましい。 Further, as the polymer material, a resin material or a rubber material capable of exhibiting elasticity in a cured state is preferable from the viewpoint of fully exhibiting the characteristics of a tire, and magnetism formed by dispersing magnetic powder. From the viewpoint that the body wears in the same manner as the tread rubber to provide a stable ride comfort, a resin material or a rubber material capable of exhibiting the same wear characteristics as the tread rubber composition after curing is preferable.
上記した高分子材料の内でも、磁性体が設けられる箇所がトレッド部であることを考慮すると、トレッド部に用いられるトレッドゴム組成物と同じ配合のゴム材料が好ましい。すなわち、磁性体は、トレッドゴム組成物と同じ配合のゴム材料に磁性粉を分散させて形成されるのが好ましく、例えば、トレッドゴム組成物の配合における一部の充填材を磁性粉に置換する形で配合してもよい。磁性体中に占める磁性粉の配合量としては、１０〜７０質量％が好ましく、より好ましくは３０〜７０質量％であり、さらに好ましくは４０〜７０質量％である。 Among the above-mentioned polymer materials, considering that the portion where the magnetic material is provided is the tread portion, a rubber material having the same composition as the tread rubber composition used for the tread portion is preferable. That is, the magnetic material is preferably formed by dispersing the magnetic powder in a rubber material having the same composition as the tread rubber composition. For example, a part of the filler in the composition of the tread rubber composition is replaced with the magnetic powder. It may be blended in the form. The blending amount of the magnetic powder in the magnetic material is preferably 10 to 70% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, and further preferably 40 to 70% by mass.
磁性体への着磁は、公知の着磁装置、例えば、コンデンサー式着磁電源装置、着磁コイル、着磁ヨークなどを用いて行うことができる。なお、着磁を行うタイミングとしては、トレッド部に埋設される前に実施してもよく、トレッド部に埋設した後に実施してもよい。 Magnetization of a magnetic material can be performed using a known magnetizing device, for example, a condenser type magnetizing power supply device, a magnetizing coil, a magnetizing yoke, or the like. The timing of magnetizing may be performed before being embedded in the tread portion or after being embedded in the tread portion.
磁性体としては、地磁気に影響されず確実に磁性体の磁束密度の測定ができるという観点から磁気センサが配置されている測定位置で０．０５ｍＴ以上の磁束密度を有するように構成されていることが好ましく、タイヤ内部に設けられているスチールコードによる帯磁や減衰の影響下でも確実に磁性体の磁束密度の測定ができるという観点から前記測定位置で０．５ｍＴ以上の磁束密度を有するように構成されていることがより好ましい。このような観点を考慮して、磁性体は、磁性体表面で１ｍＴ以上の磁束密度を有するように構成されていることが好ましい。 The magnetic material shall be configured to have a magnetic flux density of 0.05 mT or more at the measurement position where the magnetic sensor is arranged from the viewpoint that the magnetic flux density of the magnetic material can be reliably measured without being affected by geomagnetism. Is preferable, and is configured to have a magnetic flux density of 0.5 mT or more at the measurement position from the viewpoint that the magnetic flux density of the magnetic material can be reliably measured even under the influence of magnetism or attenuation due to the steel cord provided inside the tire. It is more preferable that it is. In consideration of such a viewpoint, the magnetic material is preferably configured to have a magnetic flux density of 1 mT or more on the surface of the magnetic material.
一方、磁性体の磁力によって車載される他の電子機器などに悪影響を与えないようにするという観点から、磁性体の表面磁束密度は６００ｍＴ以下であることが好ましく、道路走行時に路面に落ちている釘などの金属片を吸着しないようにするという観点から、磁性体の表面磁束密度は６０ｍＴ以下であるとより好ましい。なお、磁性体の表面磁束密度は、着磁された磁性体の表面にテスラメーターを直接接触させることにより測定される値である。 On the other hand, from the viewpoint of preventing the magnetic force of the magnetic material from adversely affecting other electronic devices mounted on the vehicle, the surface magnetic flux density of the magnetic material is preferably 600 mT or less, and it falls on the road surface when traveling on the road. From the viewpoint of preventing the adsorption of metal pieces such as nails, the surface magnetic flux density of the magnetic material is more preferably 60 mT or less. The surface magnetic flux density of the magnetic material is a value measured by bringing the tesla meter into direct contact with the surface of the magnetized magnetic material.
（３）磁気センサ
磁気センサは、トレッド部の摩耗に合わせて磁性体が摩耗されることにより変化する磁性体の磁束密度を測定するために設けられている。本実施の形態においては、図２に示すように、磁気センサ９は磁性体４に対応した径方向内方で内腔部表面７より磁性体側の位置に埋設されている。
(3) Magnetic sensor The magnetic sensor is provided to measure the magnetic flux density of the magnetic material, which changes as the magnetic material is worn according to the wear of the tread portion. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
このように、１本のタイヤ内の対向する位置で内腔部表面より磁性体側の位置に磁気センサ９と磁性体４を配置して、磁気センサ９に向けて一方向に密に形成された磁力線を磁気センサ９において検知することにより、磁性体の摩耗により連続的に変化する磁束密度を、常時、安定して正確に測定することができる。
In this way, the
具体的な磁気センサとしては、タイヤの内部に埋設して取り付け可能な小さなサイズで、回転するタイヤの振動や変形などにも十分に耐え得るという観点から、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ）、磁気インピーダンス（ＭＩ）素子などを好ましく挙げることができ、これらの内でも、精度の観点から磁気抵抗素子がより好ましい。 Specific magnetic sensors include Hall elements, magnetoresistive elements (MR), from the viewpoint that they are small in size and can be embedded inside the tire and can sufficiently withstand the vibration and deformation of rotating tires. A magnetic impedance (MI) element and the like can be preferably mentioned, and among these, a magnetoresistive element is more preferable from the viewpoint of accuracy.
本実施の形態のタイヤにおいては、磁気センサ９を磁性体４に近づけるためにタイヤに埋設して取り付けている。上記したように磁気センサは小さいサイズであるためタイヤ内部に埋設して取り付け可能だが、電源や送受信装置などを備えたセンサモジュールは磁気センサと比べて大きなサイズであるため磁気センサと共にタイヤ内部に埋め込むとタイヤ性能の低下を招く恐れがある。そのため、センサモジュール１０は磁気センサとセパレートしてタイヤ内腔部に設置する。
In the tire of the present embodiment, the
センサモジュール１０は、磁気センサ９が検出したデータを受信する受信部、受信したデータを車両本体に設けられた摩耗状態判定装置に向けて有線または無線で送信する送信部、それに伴うアンテナ、電源などが筐体内に収納されて構成されている。そして、磁気センサは送信コードを介してセンサモジュールに接続されている。
The
また、このセンサモジュール１０には、タイヤの内圧を検知する圧力センサ、温度を計測する温度センサ、加速度を検知する加速度センサなどが併せて収納されていてもよく、これらの複数のセンサを用いることにより、磁束密度に加えて、タイヤの内圧、タイヤの温度、加速度データなどをリアルタイムで取得することができる。そして、これらの複数のセンサで取得された各データを利用して総合的に分析することにより、タイヤの状態をより詳細に把握することができ、今後期待されている車両の自動運転制御に有効に利用することができる。
Further, the
センサモジュール１０としては、上記のような構成に限らず、後述する摩耗量と磁束密度との関係を示す照合用のデータを記憶する記憶部、および、記憶部に記憶される照合用のデータを用い、磁気センサ９によって検知された磁束密度に基づいてトレッド部の摩耗状態を測定する測定部を備え、測定部によって測定された摩耗状態のデータを送信部によって車両本体に設けられた装置へ送信するように構成されても良い。
The
タイヤへのセンサモジュール１０の取付方法としては、例えば、タイヤ内腔部表面に設けられたソケットに装着する方法、タイヤ内腔部表面に直接接着する方法、タイヤに埋め込む方法などを適宜採用することができ、この内でも、タイヤ内腔部表面に設けられたソケットへのセンサモジュールの装着は、取り付け、交換が容易であるため、特に好ましい。
As a method of attaching the
図３は本実施の形態のタイヤにおけるセンサモジュールの配置位置を説明する模式的断面図である。図３では磁気センサ９はブレーカーコード６より磁性体４側に埋設されており、センサモジュール１０はタイヤ内腔部に設置されている。そして磁気センサ９とセンサモジュール１０は送信コード１１で接続されている。このように、センサモジュールと磁気センサ９をセパレートすることにより磁気センサ９を磁性体４により近接して配置することができ検出感度を高めることができる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the arrangement position of the sensor module in the tire of the present embodiment. In FIG. 3, the
また、例えば、トラックバスタイヤにおいては、ブレーカーコード６にタイヤの補強のためにタイヤ部材を構成する金属部材であるスチールコードが使用される場合がある。このような場合でも、図３のような構成とし、磁性体４と磁気センサ９を近接させることにより、金属部材による検出感度の低下を回避し、磁束密度をより高い感度の下で測定することができる。
Further, for example, in a truck bus tire, a steel cord which is a metal member constituting a tire member may be used for the
［２］タイヤ摩耗測定方法
次に、本実施の形態に係る空気入りタイヤにおけるタイヤ摩耗測定方法について説明する。
[2] Tire Wear Measurement Method Next, a tire wear measurement method for a pneumatic tire according to the present embodiment will be described.
本実施の形態においては、上記した空気入りタイヤに対して、以下の手順に従ってその摩耗状態を測定する。 In the present embodiment, the wear state of the above-mentioned pneumatic tire is measured according to the following procedure.
１．事前のデータ取得
測定に先立って、予め、測定対象と同じ種類のタイヤについて、磁性体の摩耗により変化する磁場の磁束密度を内腔部表面より磁性体側の位置に埋設されている磁気センサにより測定し、データを取得する。
1. 1. Preliminary data acquisition Prior to measurement, the magnetic flux density of the magnetic field, which changes due to wear of the magnetic material, is measured in advance by a magnetic sensor embedded in the position on the magnetic material side from the surface of the cavity for the same type of tire as the measurement target. And get the data.
具体的には、まず、製造直後の新品タイヤ（測定対象と同じ種類のタイヤ）における磁束密度を測定し、その後、このタイヤに対して、タイヤ摩耗ドラム試験機を用いて、摩耗限度を超えるまで、タイヤを摩耗させていく。そして、途中、所定時間毎に装置を停止させて、その時点での摩耗量と磁束密度とを測定する。 Specifically, first, the magnetic flux density of a new tire (the same type of tire as the measurement target) immediately after production is measured, and then the tire is subjected to a tire wear drum tester until the wear limit is exceeded. , Wear the tires. Then, on the way, the device is stopped at predetermined time intervals, and the amount of wear and the magnetic flux density at that time are measured.
その後、測定された各時点での摩耗量と磁束密度とに基づいて摩耗量と磁束密度との関係を示す照合用のデータを作成し、作成されたデータを車両本体に設けられた摩耗状態判定装置に記憶させる。 After that, based on the measured wear amount and magnetic flux density at each time point, collation data showing the relationship between the wear amount and the magnetic flux density is created, and the created data is used to determine the wear state provided on the vehicle body. Store in the device.
２．測定対象タイヤの実車への装着と走行
次に、測定対象のタイヤを実車に装着して走行する。走行することにより、トレッド部と共に磁性体が摩耗していくため、磁気センサにより検知される磁束密度が変化する。
2. 2. Mounting and running the tires to be measured on the actual vehicle Next, the tires to be measured are mounted on the actual vehicle and run. As the vehicle travels, the magnetic material wears together with the tread portion, so that the magnetic flux density detected by the magnetic sensor changes.
そして、磁気センサにより測定されたこの磁束密度の変化を、磁気センサから受信した摩耗状態判定装置において、予め記憶されている照合用のデータと照合することにより、測定対象のタイヤにおいて、どの程度まで摩耗が進行しているかを判定することができる。 Then, by collating the change in the magnetic flux density measured by the magnetic sensor with the collation data stored in advance in the wear state determination device received from the magnetic sensor, to what extent the tire to be measured has. It can be determined whether the wear is progressing.
なお、磁束密度の測定に当たっては、外部の磁界変化などによって生じる磁束密度の変化（外乱）の影響が考えられるが、これらの影響は、徐々に進行するタイヤの摩耗に伴い徐々に変更する磁束密度と異なり、大きな変化として現れるため、統計的な処理を施すことによって、これらの外乱を排除することができる。 In measuring the magnetic flux density, the influence of changes in the magnetic flux density (disturbance) caused by changes in the external magnetic field may be considered, but these influences gradually change as the tire gradually wears. Unlike, since it appears as a large change, these disturbances can be eliminated by performing statistical processing.
以上のように、本実施の形態に係るタイヤは、上記した摩耗測定方法を適用することにより、磁気センサと磁性体との間の位置関係を一定に維持して、摩耗に合わせて変化する磁束密度を常時安定して正確に測定することができるため、タイヤの摩耗状態をより正確に安定して測定することができる。 As described above, by applying the wear measurement method described above, the tire according to the present embodiment maintains a constant positional relationship between the magnetic sensor and the magnetic material, and the magnetic flux changes according to the wear. Since the density can be measured stably and accurately at all times, the wear state of the tire can be measured more accurately and stably.
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications can be made to the above embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.
１ トレッド部
２ 凸部
３ 凹部
４ 磁性体
５ ブレーカー
６ ブレーカーコード
７ 内腔部表面
８ 接地面
９ 磁気センサ
１０ センサモジュール
１１ 送信コード
1 Tread
Claims (5)
前記磁性体により形成される磁場の磁束密度を検知する磁気センサが、前記磁性体に対応した径方向内方で、内腔部表面より前記磁性体側の位置に埋設されており、
前記磁性体は、硬磁性材料の粉粒体が高分子材料中に分散されて形成されると共に一方向に着磁されて成り、着磁方向とタイヤ半径方向とが一致するようにトレッド部に内包されていることを特徴とする空気入りタイヤ。 Magnetic material is included in the tread part,
A magnetic sensor that detects the magnetic flux density of the magnetic field formed by the magnetic material is embedded at a position on the magnetic material side from the surface of the cavity in the radial direction corresponding to the magnetic material.
The magnetic material is formed by dispersing powders and granules of a hard magnetic material in a polymer material and magnetizing in one direction, and is formed on a tread portion so that the magnetizing direction and the tire radial direction coincide with each other. Pneumatic tires that are characterized by being included.
前記センサモジュールが、前記内腔部表面に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤ。 A transmission / reception means that is wiredly connected to the magnetic sensor, receives data detected by the magnetic sensor, and wirelessly transmits the data to an external receiving means is housed in the sensor module.
The pneumatic tire according to claim 1 or 2, wherein the sensor module is arranged on the surface of the cavity.
前記センサが検知したデータを前記送受信手段により前記外部受信手段に送信することを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。 The sensor module further houses one or more sensors selected from a pressure sensor, a temperature sensor and an accelerometer.
The pneumatic tire according to claim 3, wherein the data detected by the sensor is transmitted to the external receiving means by the transmitting / receiving means.
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