JP4554208B2 - タイヤの摩耗を連続的に測定する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの摩耗を連続的に測定する方法、転動表面におけるタイヤの転動中、摩耗の連続測定を可能にする手段を備えたタイヤ用のトレッドパターン要素、前記要素を備えたトレッド、および前記トレッドを備えたタイヤに関する。また、本発明は自動車用の取付け組立体、および連続的に実時間で前記タイヤの摩耗を測定する手段を備えたこのような車両に関する。

自動車用のタイヤのトレッドパターンの摩耗の検出器を設けることは知られている。
特許文献１（その図２および図３を参照）は、トレッドがそのパターンリブ内でそれぞれ異なる高さまで延びている導電ループを構成している複数の金属ワイヤを中に備えているタイヤを開示しており、これらのワイヤは、前記リブの下で検出回路に接続されている。このタイヤを取付けた車両の転動中、これらのループは次々に破断されて開放スイッチを構成し、検出回路はこれらの破断を表す信号を車両に存在する評価ユニットに送る。
この摩耗検出器の主な欠点は、摩耗が次々に破断されたループの数（すなわち、開放スイッチの数）の関数であるため、この摩耗が断続的に検出されると言う点である。
この摩耗検出器の他の欠点は、当業者がこの検出器を精密に製造することが非常に困難であると思われる点である。
この説明の内容において、車両の「固定部品」は、車輪、タイヤおよびハブを含む「回転部品」とは反対に、車両のシャーシおよびサスペンションロッドであると解釈されるであろう。

ドイツ特許第Ａ−１９７４５７３４号

本発明の一目的は、タイヤの摩耗を連続的に測定する方法、すなわち、前記タイヤを取付けた車両の転動中であろうとなかろうと、或いは前記車両が静止しているときでも、摩耗をいつでも測定することができる方法を提供することである。

本発明によれば、この方法は、前記タイヤのトレッドパターン要素の内側のキャパシタンスまたは電気抵抗を測定し、前記要素の高さを、前記キャパシタンスまたは抵抗を前記高さに関係付ける等式により推定することにある。
好ましくは、前記方法は、トレッドパターン要素として、前記キャパシタンスまたは抵抗が高さに正比例するような要素を使用することにある。換言すると、前記高さは前記キャパシタンスまたは抵抗の一次関数である。
その結果、獲得モジュールはトレッドパターン要素の高さを測定するのに複雑なアリゴリズム（一次伝達関数）を必要としない。
この説明において、「トレッドパターン要素」は、いつでも（すなわち、転動が始まるときから、或いは要素の摩耗が始まった後）転動表面と接触状態にあるようになっているタイヤトレッドの任意のレリーフ要素を意味している。かくして、前記要素は実質的に平行六面体または円筒形の形状のブロック、または横断面が変化する（すなわち、トレッドの周囲のすべてまたは一部にわたって延びている）「リブ」または周方向リッジよりなることができる。

本発明の一実施例によれば、前記方法は、トレッドパターン要素にその下で連結されている電子獲得モジュールをタイヤ内に設けることによりキャパシタンスまたは抵抗の測定を行うことにある。
前記タイヤが自動車に取付けられて車輪に設けられている本発明の第１実施例によれば、前記方法は、本質的に、前記パターン要素により構成された少なくとも１つのコンデンサーと、前記タイヤのトレッドにおいて前記コンデンサーに接続されたインダクタンスとを備えている受動的共鳴回路の同調周波数を、前記車輪に或いは車輪に隣接した車両の固定部品に設けられた呼掛け回路によって定めることにより前記パターン要素に関係するキャパシタンスの測定を行うことにある。

前記タイヤが自動車に取付けられて車輪に設けられている本発明の第１実施例によれば、前記方法は、本質的に、前記車輪に或いは車輪に隣接した車両の固定部品に設けられた呼掛け回路を介して前記獲得モジュールの遠隔エネルギ付与により前記トレッドパターンに関係するキャパシタンスの測定を行い、前記モジュールにより得られたキャパシタンス測定値を、前記タイヤ内で前記獲得モジュールに結合されたインダクタンスを介して前記呼掛け回路に送信することにある。
本発明の第１実施例によれば、前記方法は、少なくとも１つのコンデンサーが前記トレッドパターン要素に構成されるようにすることによって前記トレッドパターン要素におけるキャパシタンスを測定することにある。

前記各コンデンサーはこのコンデンサー用の誘電体を構成する電気的に絶縁性のゴム組成物により互いに分離されたアーマチュアを構成する導電性の板よりなる。これらの板の各々は、例えば銅、黄銅または使用したゴムと適合可能な金属よりなる金属製であるか、或いは導電性のゴム組成物、例えば、強化繊維として十分な量のカーボンブラックを含有しているゴム組成物よりなることができる。
前記各コンデンサーは例えば銅または黄銅の金属ワイヤよりなることもできる。
なお、前記トレッドパターン要素におけるコンデンサーの使用により、それぞれのパワーがコンデンサーを特徴付けるので、消費エネルギを最小にすることができる。
このエネルギ消費は、有利には、車両が停止すると（例えば、点火キーを挿入することにより車両が始動されるたびに）車両の内側に設けられた中央ユニットによって前記獲得モジュールを呼掛けることによって最小化することができる。

本発明の第２実施例によれば、前記方法は、少なくとも１つの電気抵抗が前記トレッドパターン要素に構成されるようにすることによって前記トレッドパターン要素における抵抗を測定することにある。前述のように、抵抗は（金属、または導電性ゴムの）導電性板または先に述べたような金属ワイヤよりなることができる。
なお、前述の板は前記コンデンサーまたは抵抗に対して平らであってもなくてもよい（好ましくは、板は平らである）。

本発明の他の目的はタイヤ用のトレッドパターン要素を提案することであり、この要素は、少なくとも１つの横面により互いに連結され、且つ要素の高さを定める基部およびクラウンを備えており、前記クラウンは、タイヤが転動表面上で転動しているとき、折にふれて地面と接触するようになっており、また前記要素の構造によれば、これが関係した獲得モジュールについて、トレッドの摩耗を連続的に測定することができるようになっている。
この目的で、本発明によるトレッドパターン要素は、電気的に導電性および絶縁性のゴム組成物よりそれぞれなる、互いに向かい合っていて、同じ高さのｎ個（nは２以上の整数である）の導電層とおよびn-1個の絶縁層とを備えており、２つの隣接した導電層はこれらを前記クラウンの方向と直角な方向において（（i）の場合）完全に、或いは（（ii）の場合）部分的に覆う絶縁層（６、１６ａ、１６ｂ、２６、３６、６６）によって互いに分離されて、前記要素が、その高さを表すキャパシタンスＣまたは抵抗Ｒの値をそれぞれ有している、前記（i）の場合には少なくとも１つのコンデンサー、前記（ii）の場合には少なくとも１つの電気抵抗を構成するようになっている。

当然、転動中、トレッドパターン要素が構成するコンデンサーまたは抵抗の値からトレッドパターン要素の高さをいつでも定めることができることになり、このコンデンサーまたは抵抗の値はトレッドの内側でトレッドパターン要素にその下で接続された電子獲得モジュールにより測定可能である。
なお、前記パターン要素が所定横断面の周方向「リブ」またはリッジよりなる場合、前記導電層または絶縁層はトレッドの全周にわたって延びている。
また、かかるトレッドパターン要素に構成されたコンデンサーまたは抵抗は、これらがトレッドの作成を容易にする、従ってそれらのコストを最小にする、トレッドを製造するために慣習的に使用されているゴム組成物よりなると言う利点がある。
更に、前記コンデンサーまたは抵抗がゴムで作られている場合、このゴムは(金属部品とゴム部品との間の凝集力と比較して)良好な凝集力を対応するタイヤのトレッドに与える。この向上凝集力に結果、摩耗またはグリップのような前記タイヤの性能が転動中にさほど低下しない。

本発明の実施例によれば、前記導電層はすべて前記クラウンと同一高さにあり、前記各絶縁層は前記（i）の場合にはクラウンと同一高さにあり、前記（ii）の場合にはクラウンから間隔を隔てられている。
その結果、前記トレッドパターン要素の摩耗は、転動の初めから、転動表面と接触しているトレッドパターン要素の場合、転動し始めるときから連続的に測定することができる。
一方では前記導電層および他方では前記各絶縁層は例えば前記基部と同一高さにある。
本発明の第１実施例によれば、前記導電層および絶縁層は前記要素に平行六面体の形状を与えるように矩形であって、互いに積重ねられている。

本発明のこの実施例によるトレッドパターン要素は、これが電気的絶縁層に付けられた（平行であってもなくても）矩形形状の２つの導電層よりなり、これらの３つの層が互いに向かい合っていて、３つすべてが一方では前記基部と、他方では前記クラウンと同一高さにあるようになっているなら、コンデンサーを構成することができる。このコンデンサーのアーマチュア板および誘電体はそれぞれ前記導電層および前記絶縁層よりなる。
変形例として、本発明によるトレッドパターン要素は、例えば、同じであって、矩形形状の３つの導電層と、第１および第２対の隣接導電層間にそれぞれ付けられた２つの電気的絶縁層とよりなる直列の幾つかのコンデンサーを構成することができる。これらの層すべては互いに向かい合っていて、一方では前記基部と、他方では前記クラウンと同一高さにある。コンデンサーのアーマチュア板および誘電体はそれぞれ前記導電層および前記絶縁層よりなる。

また、本発明によるトレッドパターン要素は、電気的絶縁層に付けられた２つの同じで矩形の導電層を備えており、これらの層が互いに向かい合っていて、３つすべてがトレッドパターン要素の基部とだけ同一高さにあるようになっている抵抗を構成することができる。前記絶縁層は前記導電層の各々を部分的にのみ覆って、これらの導電層が、前記絶縁層をトレッドパターン要素のクラウンの方向に（測定すべき摩耗の高さを表す）所定の高さまで延長させる第３中央導電層により互いに連結されるようになっており、これらの３つの導電層は前記クラウンと同一高さにある。

本発明による第２実施例では、前記導電層および絶縁層は、それら自身に密着されるかどかいずれにしても、同心であって互いの内外に位置決めされている。例えば、これらの層は前記要素に中実の円筒体または部分円筒体の形状寸法をもたらすように円筒形であって互いに対して同軸である。
本発明の変形例によるトレッドパターン要素は、例えば、コンデンサーを構成することができ、そして同じ高さの円筒形の同心層よりなり、これらの層は、２つの導電層の間に電気的絶縁層が付けられてなり、これらの層は向かい合っていて、３つすべてが一方では前記基部と、他方では前記クラウンと同一高さにあるようになっている。コンデンサーのアーマチュア板および誘電体はそれぞれ導電層および絶縁層よりなる。

本発明の他の特徴によれば、前記要素は、少なくとも２つの同じ導電性ワイヤが少なくとも１つのコンデンサー（単一のコンデンサーまたは直列に配置された幾つかのコンデンサー）を構成するように互いに平行に埋設されている電気的絶縁性のゴム組成物を備えており、前記コンデンサーの誘電体およびアーマチュア板はそれぞれ前記絶縁性組成物および前記ワイヤにより構成されており、前記コンデンサーは、いずれの瞬間時点でも、この時点における前記要素の高さを表すキャパシタンス値を有している。
本発明の実施例によれば、前記ワイヤは一方では前記基部と、他方では前記クラウンと同一高さにある。

当然、このトレッドパターン要素は、転動中、これが構成するコンデンサーのキャパシタンス値から定めることができることになり、このキャパシタンスはトレッド内でトレッドパターン要素にその下で接続された電子獲得モジュールにより測定される。
本発明によるタイヤのトレッドは前記トレッドパターン要素のうちの１つのような少なくとも１つのトレッドパターン要素を備えているようなトレッドである。
なお、前記トレッドパターン要素が前記導電層およびゴムの絶縁層で構成されたコンデンサーまたは抵抗を備えている場合、且つドレッドまたはトレッドの下層の組成物が低減抵抗（例えば、前記導電層の抵抗に類似している抵抗）を有する場合、前記ドレッドまたはその下層はトレッドパターン要素の基部を全く覆うようにトレッドパターン要素の下に半径方向に配置された絶縁層を必ず備えていなければならなく、その目的は前記トレッドパターン要素を前記ドレッドまたはその下層の組成物から電気的に絶縁することである。この絶縁層は、その厚さが有利には小さく、例えば、前記トレッドパターン要素を構成するコンデンサーまたは抵抗の前記各絶縁層の抵抗率に類似した抵抗率（すなわち、例えば、１０¹²Ω．ｃｍと１０¹⁵Ω．ｃｍとの間の抵抗率）を有するゴム組成物よりなることができる。

本発明の他の特徴によれば、前記トレッドはその中に電子獲得モジュールを備えており、この電子獲得モジュールは前記各要素にその下で接続されており、且つ前記（i）の場合には前記コンデンサーのキャパシタンス値、前記（ii）の場合には前記抵抗の抵抗値を測定し、前記タイヤの転動中、この値から前記各トレッドパターン要素の高さを推定するように設計されている。
例えば、前記獲得モジュールは、前記キャパシタンス値または抵抗値を表す信号を前記タイヤが取付けられた車両の内側に設けられた中央ユニットに向けて発信するように設計することもできる。

本発明の変形実施例によれば、前記獲得モジュールはまた、前記車輪に或いはこの車輪に隣接した車両の固定部品に設けられた呼掛け回路により遠隔でエネルギ付与され、且つ前記モジュールにより得られたキャパシタンス測定値を前記呼掛け回路に送信するように前記トレッド内に設けられたインダクタンスと結合により協働するように設計されている。
本発明によるタイヤは前記のトレッドのようなトレッドを備えているようなタイヤである。
本発明の実施例によれば、前記タイヤは、そのトレッドが本発明によるパターン要素としてトレッドの周囲全体にわたって延びている周方向「リブ」またはリッジを備えているものである。
本発明の他の実施例によれば、前記タイヤは、そのトレッドが本発明によるパターン要素として、「摩耗指示器」よりなる要素、すなわち、例えば、高さが他のトレッドパターン要素の高さより実質的に低いブロックまたはリッジの形態の要素を備えているものである。

本発明の更なる目的はタイヤと、このタイヤが取付けられる車輪をと備えている自動車用の取付け組立体を提案することであり、前記タイヤは、各々が少なくとも１つの横面により互いに連結されて高さを定める基部およびクラウンを持つパターン要素を有するトレッドを備えており、前記クラウンは、タイヤが転動表面上で転動しているとき、折にふれて前記表面と接触するようになっており、前記タイヤのトレッドパターン要素のうちの少なくとも１つは、電気的に導電性および絶縁性のゴム層よりそれぞれなる、互いに向かい合っていて、同じ高さのｎ個（nは２以上の整数である）の導電層およびn-1個の絶縁層を備えており、２つの隣接した導電層はこれらを前記クラウンと直角な方向において全体的に覆う絶縁層によって互いに分離されて、前記要素が、キャパシタンスがその瞬間高さを表すコンデンサーを構成するようになっている。

本発明の「受動的」実施例（タイヤにおける受動的部品）によれば、この取付け組立体は、トレッドがその中に共鳴回路を有しており、その要素のうちの１つは前記コンデンサーであるようなものである。この共鳴回路は、その共鳴周波数が前記コンデンサーのキャパシタンスの関数であるようなものである。例えば、共鳴回路はトレッドパターン要素の下に設けられたインダクタンスと、これがアーマチュア板に接続されているコンデンサーとを備えており、共鳴回路は車輪に永久的に取付けられる呼掛け回路に結合されており、この呼掛け回路は、周波数走査式エネルギ発生器と、前記回路が同調する周波数を検出するように設けられてこの同調周波数から前記呼掛け器のキャパシタンスを推定し、この値から前記トレッドパターン要素の高さを推定するようになっている検出手段とを備えている。
前記呼掛け回路は、例えば、周波数走査式エネルギ発生器と、前記共鳴回路の前記インダクタンスに接続されたインダクタンスと、抵抗とを備えることができ、前記同調周波数を検出する前記手段は、例えば、前記抵抗の端子間の電圧を測定するためにこれらの端子に設けられている。

本発明の他の「能動的」実施例（前記「受動的」態様とは対照的にタイヤにおける能動的部品）によれば、取付け組立体は、タイヤトレッドがその中に、一方では前記キャパシタンス値を測定するようになっており、且つ車輪に設けられた呼掛け回路により遠隔でエネルギ付与される獲得モジュールを有しており、他方では前記モジュールにより得られたキャパシタンス測定値を呼掛け回路に送信するために前記獲得モジュールに結合されたインダクタンスを有しており、呼掛け回路はキャパシタンス値から前記トレッドパターン要素の高さを推定する手段を備えている。
なお、これらの２つの実施例によれば、呼掛け回路は、例えば、車輪に取付けられる弁（この場合、計器付き弁のことを言っている）に、車輪に取付けることができるタイヤの内圧を測定するモジュールに、より一般的には、車輪に設けられる既存の装置に、或いは車輪が転動する表面における所定位置に設けることができる。

本発明の更なる目的は、それぞれのトレッドの各々がトレッドパターン要素を備えているタイヤを設けた自動車を提案することであり、各トレッドパターン要素は、少なくとも１つの横面により互いに連結されて前記要素の高さを定める基部およびクラウンを備えており、前記クラウンは、タイヤが転動表面上で転動しているとき、折にふれて地面と接触するようになっており、この車両はタイヤのうちの少なくとも１つの摩耗を連続的に測定する手段を備えており、かかる手段はタイヤにおいていずれの電気的に能動の部品も全く有しておらず、前記タイヤのうちの少なくとも１つのタイヤの少なくとも１つのトレッドパターン要素は、電気的に導電性および絶縁性のゴム層よりそれぞれなる、互いに向かい合っていて同じ高さのｎ個（ｎは２以上に整数である）の導電層およびｎ−１個の絶縁層を備えており、２つの隣接導電層はこれらを前記クラウンと直角な方向に全体的に覆う絶縁層により互いに分離されて、前記要素が、キャパシタンスがその高さを表すコンデンサーを構成するようになっている。

本発明の実施例によれば、車両は以下の如くになっている。すなわち、前記各タイヤのトレッドはその中に共鳴回路を有しており、この共鳴回路は前記トレッドパターン要素の下に設けられたインダクタンスと、このインダクタンスがアーマチュア板に接続されている前記コンデンサーとを備えており、前記共鳴回路はタイヤに近い前記車両の固定部品に取付けられた呼掛け回路に結合されており、前記呼掛け回路は、周波数走査式エネルギ発生器と、前記回路間の同調周波数から前記コンデンサーのキャパシタンス値を推定し、このキャパシタンス値からパターン要素の高さを推定するために前記回路間の同調周波数を検出するための手段とを備えており、前記呼掛け回路はまた、車両の運転席に設けられた中央ユニットと通信するように設計されている。
なお、このタイヤはその中に電気的に受動の部品のみを有している。

本発明の実施例によれば、前記呼掛け回路は周波数走査式エネルギ発生器と、コンデンサーと、前記共鳴回路のインダクタンスに結合されたインダクタンスと、抵抗とを備えており、前記共鳴周波数検出手段は、例えば、抵抗の端子間の電圧を測定するためにこれらの端子に設けられている。
本発明の他の実施例によれば、前記車両は以下の如くになっている。すなわち、前記各タイヤのトレッドはその中に、一方では、前記キャパシタンス値を測定するように設計され、且つ前記タイヤに隣接した車両の固定部品に取付けられた呼掛け回路により遠隔でエネルギ付与される獲得モジュールを有しており、他方では、前記モジュールにより得られたキャパシタンス測定値を前記呼掛け回路に送信するために前記獲得モジュールに結合されたインダクタンスを有しており、呼掛け回路はまた車両の運転席に設けられた中央ユニットと通信することができる。

この例では、図１におけるトレッドパターン要素１は平行六面体の形状を有している。このパターン要素は、基部２と、トレッドがこのような要素１を備えているタイヤの転動中、地面に対して転がるようになっているクラウン３と、このクラウン３を基部２に連結する横面４とにより境界決めされている。
このトレッドパターン要素１は、同じであって、(高さＨおよび幅Ｌの)矩形の形状のものである２つの導電性層５ａ、５ｂを備えており、これらの層は(厚さeの)電気絶縁性層６に付けられて、これらの層５ａ、５ｂ、６が互いに向かい合い、これら３つの層すべてが一方では前記基部２と、他方では前記クラウン３と同一高さにあるようになっている。

図１でわかるように、この層５ａ、５ｂ、６の積重ね体は、アーマチュア板および誘電体がそれぞれ導電層５ａ、５ｂおよび絶縁層６よりなるコンデンサーを構成する。
このコンデンサーのキャパシタンスは下記式により得られる。

前記式中、ε₀は真空の誘電率であり、ε_rは誘電体の相対誘電率である。
当然、転動タイヤのトレッドパターン要素の高さＨを対応するコンデンサーのキャパシタンスの値から定めることができることになり、そのキャパシタンスは、例えば、トレッド内で要素１にその下で連結された電気獲得モジュールにより測定可能である。
この獲得モジュールは、これらのキャパシタンス測定値を表す信号を、タイヤを備えていて、車両の内側に設けられてトレッドパターン要素１の摩耗についてドライバに連続的に知らせるように設計された中央ユニットに向けて発信するようにすることができる。

周方向に整合された４つのトレッドパターン要素１が図１について説明したコンデンサー構造を有するタイヤについて行ったテストは、得られた４つの点「群」がこれらの４つのトレッドパターン要素１に対応する図６のグラフに示すように、高さＨ（ｍｍ）と（任意単位で表される）キャパシタンスＣとのこの比例関係を申し分なく確認している。
平行六面体のものであって、図６における長円形で表したタイヤのトレッドパターン要素１は、８ｍｍの初めの高さＨｉと、２０ｍｍの幅と、２０ｍｍの深さと、２ｍｍに等しい厚さeの絶縁層６とを有している。
４つのトレッドパターン要素１の各々において絶縁層６用に使用したゴムの組成物は、いわゆる「ＭＸＴ ＥＮＥＲＧＹ」タイヤのトレッドに使用されている種類、すなわち、１０¹²Ω.ｃｍと１０¹⁵Ω.ｃｍとの間の抵抗率を有する種類のものである。この組成物は溶液中で製造されたスチレン／ブタジエンコポリマー（Ｓ−ＳＢＲ）とポリブタジエンとの混合物を主としており、強化繊維として「ＺＥＯＳＩＬ１１６５ＭＰ」シリカ８０部を含有している。

導電層５ａ、５ｂ用に使用されるゴム組成物１０⁸Ω.ｃｍに近い抵抗率を有しており、強化繊維として「Ｎ２３４」カーボンブラック６０部を含有するＳ−ＳＢＲ／ＢＲ混合物を主としている。
曲線はタイヤの摩耗について得られた結果を表している。摩耗方向を矢印Ｕで示してある。

次の図の説明のために、構造または機能が図１について先に述べた要素と類似している要素を確認するために、使用した数値指数を１０だけ増やした。
図２のトレッドパターン要素１１は、同じであって、(高さＨおよび幅Ｌの)矩形の形状のものである３つの導電性の層１５ａ、１５ｂ、１５ｃを備えており、２つの導電性層１６ａ、１６ｂが一方では導電層１５ａ、１５ｂ間に、他方では、導電層１５ａ、１５ｃ間に付けられていると言う点でのみ、図１の要素１と異なっている。
これらの層１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂ、１５ｃは互いに向かい合っており、且つ一方では基部１２と、他方ではクラウン１３と同一高さにあり、それらの積重ね体が直列に配列された２つのコンデンサーを構成するようになっており、これらのコンデンサーのアーマチュア板および誘電体はそれぞれ２つの隣接した導電層１５ａ、１５ｂまたは１５ｂ、１５ｃおよび絶縁層１６ａまたは１６ｂよりなる。

コンデンサーの全キャパシタンスＣは下記式により得られる。

前記のように、当然、転動タイヤのトレッドパターン要素１１の高さＨを対応するコンデンサーの全キャパシタンスの値からいつでも定めることができることになり、そのキャパシタンスは、例えば、トレッドの内側で要素１１によりその下で構成されたコンデンサーに連結された電子獲得モジュールにより測定可能である。
この獲得モジュールは、これらのキャパシタンス測定値を表す信号を、要素１１の摩耗についてドライバに連続的に知らせるようになっている車両の内側の中央ユニットに向けて発信するように設計することができる。

図３のトレッドパターン要素２１は、この例では、図１の要素１のように基部２２、クラウン２３および横面２４により境界決めされた円筒形の形状を有している。
このトレッドパターン要素２１は（同じ高さＨを有する）円筒形の同軸層２５ａ、２５ｂ、２６を備えており、２つの導電層２５ａ、２５ｂ間には、電気絶縁層２６が付けられており、これらの層２５ａ、２５ｂ、２６が互いに向かい合い、これら３つすべてが一方では基部２２と、他方ではクラウン２３と同一高さにあるようになっている。半径方向内側の導電層２５ａおよび絶縁層２６はそれぞれ半径Ｒ₁，Ｒ₂を有している（その結果、絶縁層２６はＲ₂−Ｒ₁に等しい厚さを有している）。
図３からわかるように、層２５ａ、２５ｂ、２６のこの積重ね体はアーマチュア板および誘電体がそれぞれ導電層２５ａ、２５ｂおよび絶縁層２６よりなるコンデンサーを構成する。

このコンデンサーの全キャパシタンスＣは下記式により得られる。

前記のように、当然、転動タイヤのトレッドパターン要素２１の高さを対応するコンデンサーのキャパシタンスの値からいつでも定めることができることになり、例えば、そのキャパシタンスは、例えば、トレッドの内側で要素２１によりその下で構成されたコンデンサーに連結された電子獲得モジュールにより測定可能である。
この獲得モジュールは、これらのキャパシタンス測定値を表す信号を、要素２１の摩耗についてドライバに連続的に知らせるようになっている車両の内側の中央ユニットに向けて発信するように設計することができる。

図４の例では、トレッドパターン要素３１は、基部３２、クラウン３３および横面３４により境界決めされた平行六面体の形状を有している。
このトレッドパターン要素３１は、同じであって、(幅Ｌの)矩形の形状のものである２つの導電層３５ａ、３５ｂを備えており、これらの層は(厚さeおよび高さＨ₀の)電気絶縁層３６に付けられており、これらの層３５ａ、３５ｂ、３６は互いに向かい合い、これら３つすべてが要素３１の基部３２とのみ同一高さにあるようになっている。
図４でわかるように、絶縁層３６は導電層３５ａ、３５ｂの各々を部分的にのみ覆っており、これらの導電層３５ａ、３５ｂが要素３１のクラウン３３に向けて高さＨだけ絶縁層３６を延長する第３の中間の導電層３５ｃ（これもまた厚さeである）によって互いに連結されるようになっており、これらの３つの導電層３５ａ、３５ｂ、３５ｃは前記クラウン３３と同一高さにある。

当然、導電層３５ａ、３５ｂ間の中間の導電層３５ｃおよび絶縁層３６の圧力から、要素３１は電気抵抗を形成することになり、この抵抗の値は、最初の位数まで、下記式を満足する。

前記式中、ρは導電層３５ｃの抵抗率である。
トレッドパターン要素３１を、前記中間の導電層３５ｃの高さＨに等しい、タイヤトレッドのすぐ隣接した表面（これらの基準表面は図４に破線で表してある）に対する高さを表すものと定めることにより、式（４）から、転動タイヤのトレッドパターン要素３１の高さＨを対応する抵抗の値のためにいつでも定めることができることになり、前記抵抗は、例えば、トレッドの内側で要素３１によりその下に形成された抵抗に接続された電子獲得モデルにより測定可能である。

この獲得モジュールは、これらの抵抗測定値を表す信号を、要素３１の摩耗についてドライバに連続的に知らせるようになっている車両の内側の中央ユニットに向けて発信するように設計することができる。
なお、中間の導電層３５ｃの高さＨ（すなわち、この要素の相対高さ）のゼロの値に対応するトレッドパターン要素３１の摩耗は抵抗Ｒの理論的に無限（実際に、非常に高い）値の場合に達せされ、従って、この摩耗はコンデンサーのキャパシタンスに同等である。
周方向に整合された４つのパターン要素３１が図４について説明した抵抗構造を有するタイヤについて行ったテストは、得られた４つの点「群」が前記４つのトレッドパターン要素３１に対応する図７のグラフに示すように、相対高さＨと抵抗Ｒとのこの比例関係を申し分なく確認している。

図７に示すこのグラフでは、抵抗Ｒは全高さＨ₀＋Ｈの関数として測定される（パターン要素３１は５ｍｍの初期の相対高さＨ_iと、２ｍｍに等しい厚さeおよび３ｍｍに等しい高さＨ₀の絶縁層３６とを有している）。摩耗方向を矢印Ｕで示してある。
このトレッドパターン要素３１において絶縁層３６用に使用したゴム組成物は、いわゆる「ＭＸＴ ＥＮＥＲＧＹ」タイヤのトレッドに使用されているものであり、すなわち、その抵抗率は１０¹²Ω.ｃｍと１０¹⁵Ω.ｃｍとの間である。
導電層３５ａ、３５ｂ、３５ｃ用のゴム組成物は、１０⁸Ω.ｃｍに近い抵抗率を有しており、Ｓ−ＳＢＲ／ＢＲ混合物を主とし、強化繊維として「Ｎ２３４」カーボンブラック６０部を含有している。

図５のトレッドパターン要素４１は、この例では、基部４２、クラウン４３および横面４４により境界決めされた平行六面体の形状を有している。
高さＨおよび幅Ｌのこのトレッドパターン要素４１は、互いに平行であって、導電性である２つの同じワイヤ４５ａ、４５ｂが埋設されている電気絶縁性のゴム組成物４６よりなり、誘電体およびアーマチュア板がそれぞれ前記絶縁組成物４６および前記ワイヤ４５ａ、４５ｂにより構成されたコンデンサーを構成するようになっている。前記ワイヤ４５ａ、４５ｂは距離eを隔てており、各々、要素４１の基部４２およびクラウン４３と同一高さになるように同じ直径Ｄおよび同じ高さＨを有している。このコンデンサーのキャパシタンスＣは下記式により得られる。

前記式中、Ａｒｃｃｈは双曲線コサインの引き数関数である。

前述のように、当然、転動タイヤのトレッドパターン要素４１の高さＨを対応するコンデンサーのキャパシタンスの値からいつでも定めることができることになり、そのキャパシタンスは、例えば、トレッドの内側で要素４１によってにその下に形成されたコンデンサーに連結された電子獲得モジュールにより測定可能である。
この獲得モジュールは、これらのキャパシタンス測定値を表す信号を、タイヤを備えていて、要素４１の摩耗についてドライバに連続的に知らせるようになっている車両の内側の中央ユニットに向けて発信するように設計することができる。

図８は転動中、タイヤトレッド６０の摩耗の実時間で連続測定するための装置５０の本発明による実施例を示しており、この装置５０は自動車に取付けるように設計されている。
図８に部分的に斜視図で示すトレッド６０は複数のパターン要素６１を備えており、これらの要素のうちの少なくとも１つは本発明に適合し、且つキャパシタンス値Ｃが前記要素６１の高さに比例するコンデンサーを構成している。このコンデンサー６１は、例えば、図１、図２または図３を参照して説明した種類のものであることができる（図８の例では、図１によるコンデンサーである）。
トレッド６０のトレッドパターン要素６１のうちの幾つかまたはすべてが本発明によるかかるコンデンサーよりなることはわかる。
測定装置５０は、一方では呼掛け回路７０（または一次回路）を備えており、他方では一次回路に電磁的に結合され、且つトレッド６０に位置決めされた共鳴回路８０（または二次回路）を備えている。

呼掛け回路７０はタイヤに隣接した泥除けのような車両の固定部品に永久的に設けられ、或いは車輪自身に、例えば、その対価物に、或いは車輪が備えている内部圧力測定モジュールに設けることができる。
この実施例では、呼掛け回路７０は周波数走査式エネルギ発生器７１と、抵抗７２と、コンデンサー７３と、誘導子により構成されたアンテナ７４とを備えている。なお、この回路７０は抵抗７２を有していないことができ、すなわち、誘導子４と関連されたコンデンサー７３を備えることができる。
電気的に受動である共鳴回路８０は、トレッドパターン要素６１により構成されたコンデンサーのアーマチュア板６５ａ、６５ｂに接続された誘導子により構成されたアンテナ８１を備えている「ＬＣ」回路である。この誘導子８１はトレッド６０の内側で前記要素６１の下に位置決めされており、且つ回路７０の誘導子に結合されている(矢印Ｃ参照)。
呼掛け回路７０はこれと共鳴回路８０との間の同調周波数ｆ₀（共鳴周波数ｆ_rとしても知られている）を検出する手段７５を備えている。この検出手段７５は、抵抗７２の端子を横切って接続されており、且つ例えば、２つの回路間に周波数対ｆ₀があるときに最適値（エネルギ吸収）を通る、端子を横切る電圧の振幅を測定するように設計されている。

装置５０はトレッドパターン要素６１の高さＨを測定するために以下の如く作動する。
発生器７１のエネルギ発生周波数は連続的に変化され、抵抗７２を横切る電圧は、共鳴回路８０がこれに結合された呼掛け回路に同調される周波数ｆ₀を定めるために測定される。この値ｆ₀から、要素６１により構成されるコンデンサーのキャパシタンスＣの値は同調周波数ｆ０（または同調脈動ω₀）および前記キャパシタンスＣを関連させる等式を使用して推定される。

（Ｌは誘導子１の自己誘導係数である）

（２πｆ₀）²ＬＣ＝１である。
このことから、前記高さＨは図１、図２および図３を参照して示した前記式（１）、（２）、（３）のうちの１つまたは他を使用して推定される。

なお、トレッドパターン要素６１の高さＨを測定するための装置５０は、キャパシタンスを直接的に測定する図１、図２、図３および図５について述べた前記獲得モジュールとは対照的に、前記要素６１により構成されたコンデンサーのキャパシタンス（同調周波数ｆ₀）を間接的に測定するように設計されている。
しかも、この装置５０は、摩耗が（車両の固定部品上であっても、車輪上であっても）遠隔で検出されるので、タイヤ内にたった１つの受動的電気回路を備えていると言う利点を有している。
本発明による方法および装置は常にタイヤの摩耗を示す決定的な利点を有している。もちろん、この摩耗測定を休みなく行うことは必要でないが、種々時間間隔で行えばよい。

本発明の第１実施例の第１例によるトレッドパターン要素の概略斜視図である。 本発明の前記第１実施例の第２例によるトレッドパターン要素の概略斜視図である。 本発明の第２実施例によるトレッドパターン要素の概略斜視図である。 本発明の前記第１実施例の第３例によるトレッドパターン要素の概略斜視図である。 本発明の第３実施例によるトレッドパターン要素の概略斜視図である。 図１のものと同じ（長円形で表された）形状寸法を有し、タイヤの同一周平面に心出しされた４つのトレッドパターン要素について、４つのパターン要素各々の高さと、その要素により構成されたコンデンサーのキャパシタンスとの関係を示す実験的グラフである。 図４のものと同じ（長円形で表された）形状寸法を有し、タイヤの同一周平面に心出しされた４つの他のトレッドパターン要素について、４つのパターン要素各々の高さと、その要素により構成されたコンデンサーのキャパシタンスとの関係を示す実験的グラフである。 トレッドパターン要素の高さを定めるための本発明の実施例による装置の概略斜視図である。

Claims (12)

1. タイヤの摩耗を連続的に測定する方法において、前記タイヤのトレッドパターン要素（１、１１、２１、４１）におけるキャパシタンスまたは電気抵抗を測定し、このキャパシタンスまたは電気抵抗から、前記要素（１、１１、２１、４１）の高さを、これに前記キャパシタンスまたは電気抵抗を関係付ける等式から推定することを含む、
   タイヤの摩耗を連続的に測定する方法。
2. キャパシタンスまたは電気抵抗の値の前記測定を前記タイヤ内に設けられた前記値用の獲得モジュールによって行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤの摩耗を連続的に測定する方法。
3. 前記タイヤが自動車に取付けられ、その車輪に設けられる請求項１に記載のタイヤの摩耗を連続的に測定する方法において、
   前記トレッドパターン要素（６１）により構成された少なくとも１つのコンデンサーと、前記タイヤのトレッド（６０）において前記コンデンサーに接続された誘導子（８１）とを備えている受動的共鳴回路（８０）の同調周波数を、前記車輪に或いは前記車輪に隣接する前記車両の固定部品に設けられた呼掛け回路（７０）によって定めることにより、前記トレッドパターン要素（６１）のキャパシタンス測定を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤの摩耗を連続的に測定する方法。
4. 前記タイヤが自動車に取付けられ、その車輪に設けられる請求項２に記載のタイヤの摩耗を連続的に測定する方法において、前記車輪に或いは前記車輪に隣接する前記車両の固定部品に設けられた呼掛け回路を介して前記獲得モジュールに遠隔でエネルギ付与することにより前記トレッドパターン要素（６１）のキャパシタンス測定を行い、前記タイヤ内で前記獲得モジュールに結合されたインダクタンスを介して前記モジュールにより得られたキャパシタンス測定値を前記呼掛け回路に送信する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のタイヤの摩耗を連続的に測定する方法。
5. タイヤ用のトレッド（６０）のトレッドパターン要素（１、１１、２１、３１、６１）であって、
   少なくとも１つの横面（４、１４、２４、３４）により互いに連結された基部（２、１２、２２、３２）およびクラウン（３、１３、２３、３３）を備えており、これらの基部およびクラウンが前記要素（１、１１、２１、３１、６１）の高さ（Ｈ）を定めており、前記クラウン（３、１３、２３、３３）が、前記タイヤが転動表面において転動しているとき、前記表面と接触するようになっているトレッドパターン要素（１、１１、２１、３１、６１）において、前記要素（１、１１、２１、３１、６１）は、電気的に導電性および絶縁性のゴム組成物よりなる、互いに向かい合っていて、同じ高さのｎ個（nは２以上の整数である）の導電層（５ａ、５ｂ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂ、６５ａ、６５ｂ）およびn-1個の絶縁層（６、１６ａ、１６ｂ、２６、３６、６６）とを備えており、
   ２つの隣接した導電層（５ａおよび５ｂ、１５ａおよび１５ｂ、１５ｂおよび１５ｃ、２５ａおよび２５ｂ、３５ａおよび３５ｂ、６５ａおよび６５ｂ）は、これらを前記クラウン（３、１３、２３、３３）と直角な方向において全体的に覆う絶縁層（６、１６ａ、１６ｂ、２６、３６、６６）によって互いに分離されて、前記要素（１、１１、２１、３１、６１）のキャパシタンスの値が前記要素の高さを表す、少なくとも１つのコンデンサーを構成するようになっている（（i）の場合）か、前記２つの隣接した導電層（５ａおよび５ｂ、１５ａおよび１５ｂ、１５ｂおよび１５ｃ、２５ａおよび２５ｂ、３５ａおよび３５ｂ、６５ａおよび６５ｂ）を前記クラウン（３、１３、２３、３３）と直角な方向において部分的に覆う絶縁層（６、１６ａ、１６ｂ、２６、３６、６６）によって互いに分離されて、前記要素（１、１１、２１、３１、６１）の抵抗の値が前記要素の高さを表す、少なくとも１つの電気抵抗を構成するようになっている（（ii）の場合）、
   ことを特徴とするトレッド（６０）のトレッドパターン要素（１、１１、２１、３１、６１）。
6. 前記導電層（５ａ、５ｂ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂ、６５ａ、６５ｂ）はすべて前記クラウン（３、１３、２３、３３）と同一高さにあり、前記各絶縁層（６、１６ａ、１６ｂ、２６、３６、６６）は前記（i）の場合には前記クラウン（３、１３、２３、３３）と同一高さにあり、前記（ii）の場合には前記クラウン（３、１３、２３、３３）から間隔を隔てられている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のトレッド（６０）のトレッドパターン要素（１、１１、２１、３１、６１）。
7. 前記導電層（５ａ、５ｂ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂ、６５ａ、６５ｂ）および前記各絶縁層（６、１６ａ、１６ｂ、２６、３６、６６）は、前記基部（２、１２、２２、３２）と同一高さにある、
   ことを特徴とする請求項５または６に記載のトレッド（６０）のトレッドパターン要素（１、１１、２１、３１、６１）。
8. 前記導電層（５ａ、５ｂ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂ、６５ａ、６５ｂ）および絶縁層（６、１６ａ、１６ｂ、２６、３６、６６）は、前記要素（１、１１、３１、６１）に平行六面体の形状をもたらすように直方体であって互いに積み重ねられている、
   ことを特徴とする請求項５ないし７のうちのいずれか１項に記載のトレッド（６０）のトレッドパターン要素（１、１１、２１、３１、６１）。
9. 前記導電層（２５ａ、２５ｂ）および絶縁層（２６）は前記要素（２１）に中実円筒体の形状寸法をもたらすように互いに同心であって同軸に位置決めされている、
   ことを特徴とする請求項５ないし７のうちのいずれか１項に記載のトレッド（６０）のトレッドパターン要素（１、１１、２１、３１、６１）。
10. 少なくとも１つの横面（４４）により互いに連結され、高さ（Ｈ）を定める基部（４２）およびクラウン（４３）を備えており、前記クラウン（４３）が、タイヤが転動表面上で転動しているとき、前記表面と接触するようになっているタイヤ用のトレッドのトレッドパターン要素（４１）において、前記要素（４１）は、少なくとも１つのコンデンサーを構成するように、互いに平行であって、電気的に導電性である少なくとも２つの同じワイヤ（４５ａ、４５ｂ）が埋設されている電気的に絶縁性のゴム組成物（４６）を有しており、前記コンデンサーの誘電体および導電板がそれぞれ前記絶縁性組成物および前記ワイヤ（４５ａ、４５ｂ）により構成されており、前記コンデンサーは前記要素（４１）の高さ（Ｈ）を表すキャパシタンス値を有している、
    ことを特徴とするタイヤ用のトレッドのトレッドパターン要素（４１）。
11. 前記ワイヤ（４５ａ、４５ｂ）は、一端が前記基部（４２）と、他端が前記クラウン（４３）と同一高さにある、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のトレッドのトレッドパターン要素（４１）。
12. 請求項５ないし１１のうちのいずれか１項に記載の少なくとも１つのトレッドパターン要素（１、１１、２１、３１、４１）を備えており、また前記トレッドパターン要素（１、１１、２１、３１、４１）とは別個であって、前記トレッドパターン要素（１、１１、２１、３１、４１）の基部（２、１２、２２、３２、４２）の全体を覆うようにこの要素のタイヤ半径方向内側に配置されている絶縁層を備えており、前記絶縁層は前記トレッドパターン要素（１、１１、２１、３１、４１）をこれの隣のゴム組成物から電気的に絶縁するようになっている、
    ことを特徴とするタイヤ用トレッド。

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