JP4777339B2 - 変形センサを備えたタイヤと、タイヤの撓みの評価方法 - Google Patents
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Description
本発明は特に、タイヤのサイドウォールに支持された2つの略平行な電極を含む容量センサを備えたタイヤに関するものである。
(1)車両が加える荷重の力を受ける垂直方向または放射方向の力、
(2)走行方向に沿った水平方向の力(正放射方向剪断力、オルソラジカル剪断力、ortho-radical shear force、ともよばれる)、例えば車両加速時にタイヤに加わるトルクによって発生する力、
(3)走行方向に対して直角な水平方向の力(軸方向剪断力、アキシャル剪断力、axial shear forceともよばれる)、例えば車両がカーブを回る時にタイヤをドリフトさせる力。
容量センサを備えたタイヤは公知であり、例えば、下記文献に記載されている。
従って、信号は各力の基本寄与率に依存する。そこで、現在の方法はタイヤの周方向延長を測定することができる。そのためにはタイヤに加わる力の値およびその撓みの値を実験的に、特にニューロンネットワークによって演繹する。
これらの方法は満足のいく結果を出しているが、実現するには複雑である。すなわち、タイヤの撓みの測定のみを必要とする用途では、周知な方法は適切ではない。
(1)センサの電極はフィラメント電極である。
(2)電極は導電性ゴムのフィラメントであり、タイヤの機械的機能と干渉しないように曲げおよび引張り時に可撓性がある。
(3)電極はストリップ電極である。
(4)電極は直線状である。
(5)電極はタイヤの回転軸線とほぼ同心な円の弧である。
(6)誘電体を形成するエラストマー本体中に2本の電極が埋め込まれ、センサーは一方の電極の他方の電極に対する変位を容易にするように形成される。
(7)エラストマー本体は2本の電極の間に溝を有する。
(8)センサーは一定電位に接続された可撓性の導電性エンベロープを備え、電磁障害を制限するように設計されている。
(9)導電性エンベロープはエラストマー本体中に埋め込まれた伝導性粒子を含み、この伝導性粒子は例えばカーボンブラックまたは金属粒子である。
タイヤが荷重を受けるとタイヤのサイドウォールの中間領域も曲がるが、本発明者は、本発明の容量センサで測定したこの中間領域での局部変形はタイヤのサイドウォールの他の領域で測定した局部変形よりも水平方向の力に対する感度が低いということを見出した。
従って、タイヤのサイドウォールの底領域と最大撓み領域との間の部分に容量センサを配置するのが有利である。
タイヤのサイドウォールの上記部分の局部曲げとは、タイヤのサイドウォールの上記部分の曲率の変化を意味する。この局部曲はサイドウォールの上記部分に依存する局部的な測定値であり、それに対して撓みとはタイヤとタイヤが受ける力とに関する全体の測定値である。
従って、これらの2つの全単射の存在によって、本発明の変形センサを備えたタイヤはタイヤの撓みの値を単純且つ直接的な方法で得ることができる。
本発明の第1の対象であるタイヤのサイドウォール上に配置された上記定義の容量センサは、その電極の幾何形状および位置決めによって、タイヤの軸線を含む平面におけるタイヤのサイドウォールの部分の局部曲げを示す値を提供するように配置されたセンサの定義を満たす。
(1)タイヤのサイドウォールの上記部分に位置するセンサーは局部曲げを示す値を出す。
(2)局部曲げを示す特性値を出すセンサを有するタイヤのサイドウォールの上記部分は底領域と最大撓み領域との間に位置する。
(1)一方の電極の他方の電極に対する変位を容易にする形状がエラストマー本体の2つの電極間に形成された溝である。
(2)変形センサーは一定電位に接続された可撓性の導電性エンベロープを備え、それによって磁障害を制限するように設計されている。
(3)導電性エンベロープはエラストマー本体に埋め込まれた伝導性粒子を含み、これらの伝導性粒子は例えばカーボンブラックまたは金属粒子である。
タイヤの撓みを評価する本発明方法では、局部曲げを測定するタイヤのサイドウォールの部分が底領域と最大撓み領域との間に位置する。
本発明のタイヤの撓みの評価方法の一実施例はタイヤの圧力を測定する段階をさらに含む。圧力を測定することで撓みの評価時の精度を向上させることができる。
本発明は添付図面を参照した以下の実施例の説明からより良く理解できよう。しかし、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
タイヤの通常使用時に地面と接触するためのタイヤの部分はトレッドとよばれる。タイヤの撓みはタイヤが荷重を受けた時のその垂直方向変形の大きさである。
この撓み測定装置はタイヤのサイドウォール上に配置された変形センサ12と、変形センサ12からの情報を受信する測定ボックス14と、この情報を受信ボックス18に伝送することができる回転コレクター16とを備え、受信ボックス18は受信したデータの関数として撓みを測定する処理装置20に接続されている。
変形センサはタイヤのサイドウォールの内側またはサイドウォールの外側のいずれかでサイドウォール上の任意のポイントに配置することができる。
タイヤ10のサイドウォールは[図2]および[図3]に示すように3つの領域に分けることができる。
タイヤ10の底領域22とよばれる第1領域はサイドウォールの最内側部分に位置する。この底領域は一般に極めて硬いゴムから成り、タイヤの機械的安定性を確実にする機能を有する鋼ビードワイヤ24を含んでいる。
さらに、タイヤのサイドウォールの最大撓み領域26と底領域22との間にある中間領域28とよばれる第3領域が存在する。この中間領域28は、タイヤ10のサイドウォールの底領域22よりも可撓性があり、従ってより大きく変形するという利点を有するが、サイドウォールの最大撓み領域26より加速による力に対する感度は低く、曲がる。
使用する変形センサは、後で説明するように、サイドウォールの中間領域内に完全に納まるくらい小型である。
所定の瞬間に地面と接触するタイヤのトレッド領域は接地面とよばれる。
変形センサが取り付けられたタイヤが回転すると、タイヤの中間領域に位置したセンサは略垂直な円を描く。変形センサは特に2つの特性点すなわちこの円形軌道の頂点と最下点とを通る。
従って、タイヤ10の回転中に変形センサ12が出す信号s(θ)は周期360°の周期信号である。[図7]に示すように、この信号はタイヤの回転角度θの関数で表される。
既に述べたように、この最大局部曲げ値はタイヤの撓みに直接関係するということを本発明者は見出した。従って、最大局部曲げを測定することによって撓み値を得ることができる。撓みの精度を上げるためにはタイヤの圧力を考慮に入れるのが有利である。
通常の使用条件下ではタイヤは完全に平らな地面上を走行するのではないため、変形センサが接地面の中央に来た時に最大局部曲げが必ずしも得られるとは限らない。従って、複数の回転角度値での局部曲げ測定値の結果を平均化するか、一定期間での周期信号の積分値を用いることができる。
バイフィラメントセンサは遮蔽リード線(screened leads)を介して測定ボックス14に接続されている。従って、測定ボックス14で測定される変形センサの容量値は遮蔽リード線の間の距離の変化で変わることはない。
変形センサ12はタイヤ10の軸線を含む平面内のタイヤ10のサイドウォールの局部曲げを測定するのに用いられる。従って、このタイヤの変形センサ12はタイヤ10から突出し、変形センサのフィラメント30が実質的にタイヤの軸線に対して直角な面内に位置し、且つ、実質的に正放射方向に沿って延びるように配置される。
本発明は上記の実施例に限定されるものではないことは理解できよう。すなわち、本発明の変形センサをタイヤに支持された電子回路と組み合わせることができ、オンボード処理をすることができる。電子回路を用いることによって変形センサは自動的に作動し、回転コレクタ、受信ボックスまたは処理装置を備える必要がなくなる。この電子回路は例えば測定値を記憶するための手段と、記憶した測定値を車両のコンピュータに伝送するための手段とを有する。
Claims (11)
- タイヤのサイドウォール上に位置した略平行な2本の電極(30)を有する容量センサ(12)を備えたタイヤ(10)において、
センサの電極(30)が実質的にタイヤの回転軸線に対して直角な平面内に位置し且つ実質的に正放射方向を向いていることを特徴とするタイヤ(10)。 - 容量センサの電極がフィラメント電極である請求項1に記載のタイヤ(10)。
- 上記電極が導電性ゴムのフィラメントである請求項2に記載のタイヤ(10)。
- 上記電極がストリップ電極である請求項1に記載のタイヤ(10)。
- 上記電極が直線状である請求項1〜4のいずれか一項に記載のタイヤ(10)。
- 上記電極がタイヤの回転軸線と略同心な円の弧である請求項1〜4のいずれか一項に記載のタイヤ(10)。
- 2本の電極がエラストマー本体中に埋め込まれ、これらの2本の電極は、一方の電極の他方の電極に対する変位が容易となるように形成されている請求項1〜6のいずれか一項に記載のタイヤ(10)。
- 上記エラストマー本体が2本の電極の間に溝を有する請求項7に記載のタイヤ(10)。
- 容量センサが一定電位に接続された可撓性のある導電性エンベロープを備え、電磁障害が制限されている請求項1〜8のいずれか一項に記載のタイヤ(10)。
- 導電性エンベロープがエラストマー本体中に埋め込まれた伝導性粒子を含み、この伝導性粒子がカーボンブラックまたは金属粒子である請求項9に記載のタイヤ(10)。
- 容量センサ(12)がタイヤのサイドウォールの底領域(22)と最大撓み領域(26)との間の部分に位置する請求項1〜10のいずれか一項に記載のタイヤ(10)。
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