JP6558005B2 - 空気入りタイヤおよび車両 - Google Patents
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本発明の他の形態による空気入りタイヤは、トレッド部を形成するゴム層と、前記ゴム層に設けられた磁石と、前記ゴム層に積層され、前記磁石による磁束密度を検出する検出部と、を含み、前記ゴム層のタイヤ内径方向内側に設けられたベルト層を備え、前記検出部は、前記ベルト層のタイヤ径方向外側に設置されている。
本発明の他の形態による空気入りタイヤは、トレッド部を形成するゴム層と、前記ゴム層に設けられた磁石と、前記ゴム層に積層され、前記磁石による磁束密度を検出する検出部と、を含み、前記ゴム層のタイヤ内径方向内側に設けられたベルト層を備え、前記検出部は、前記ベルト層のタイヤ径方向内側に設けられている。
前記磁石と前記検出部との間に設けられ、かつ、前記ゴム層よりも硬度が高い高硬度ゴム層をさらに含むことが好ましい。
図1は、本実施形態に係る空気入りタイヤ1の一例を示す断面図である。図2は、本実施形態に係る空気入りタイヤ1の一部を拡大した断面図である。図3は、タイヤ1のトレッド部6の一例を示す図である。以下の説明においては、空気入りタイヤ1を適宜、タイヤ1、と称する。また、タイヤ1は、乗用車用、重荷重用、産業車両用、二輪車用のいずれであっても構わない。
図4は、磁石30の外観の例を示す斜視図である。図4において、磁石30は、本例では、円柱形であり、永久磁石である。ネオジム磁石などを磁石30として用いることができる。磁石30の上面の直径Rは、例えば、1.5〜8mm、高さHは、例えば、0.5〜3mmである。
図5は検出部311と磁石30との位置関係を示す図、図6は磁石30の上面から基板31を見た平面図である。図5および図6において、ゴム層の図示は省略してある。図5および図6に示すように、検出部311は、本例では、基板31と、4つの磁気センサ32A〜32Dと、4つのインダクタ33A〜33Dとを有する。基板31は、その主表面310が正方形である。本例では、磁気センサ32A〜32Dおよびインダクタ33A〜33Dは、基板31の主表面310に実装されている。
図10A〜図10Dは、磁石30および基板31の配置例を示す断面図である。図10A〜図10Dに示すように、磁石30は、赤道面CLを挟んで、接地端部STAと接地端部STBとの間に設け、磁石30から例えば上述した距離D1をおいて基板31を設ける。
図12Aおよび図12Bは、基板31への電力供給方法の例を示す図である。図12Aに示すように、基板31の近傍に、基板31に電力を供給する電池BTを設ける。基板31と電池BTとを配線L1で接続することにより、電池BTから配線L1を介して、基板31の動作に必要な電力を供給することができる。
ところで、ゴム層を加硫する際に、磁石30と基板31との配置が変化することは好ましくない。磁石30と基板31との配置が変化することを防止するために、磁石30の下方に高硬度ゴム層を設けてもよい。
ところで、タイヤ1の変形状態を解析する必要があるのは、接地しているタイミングである。すなわち、タイヤ1が接地したタイミングにおいて、ゴム層表面の変位あるいは力ベクトルを計測し、ゴム層のすべりを検出すればよい。
磁気センサ32A〜32Dと磁石30との間の距離の変化が小さい場合、その距離に応じて磁気センサ32A〜32Dの出力が決定される。このことから、反対に磁気センサ32A〜32Dの出力から磁気センサと磁石30との間の距離を求めることができる。例えば、磁気センサ32A〜32Dの出力を計測して計算した磁気センサ32A〜32Dと磁石30との間の距離から、磁石30の3軸変位やそれを決定するゴム層表面の3軸変位を求めることができる。さらに、力覚センサなどを用いて較正値を取ることによってその変位が加えられる際の力の大きさおよび方向の算出も可能である。
図6に示す4つのGMR素子の出力電圧からゴム層表面の3軸変位と力の算出は、例えば、次の手順によって行う。以下の例では、4つの磁気センサ32A,32B,32C,32DにGMR素子を用い、GMR1,GMR2,GMR3,GMR4とする。なお、以下の方法では事前にゴム層の変位の範囲を格子状に網羅したJ個の基準点pj(j=1,…,J)のGMR素子の出力、3軸変位と力に関する較正値の取得が必要である。
ただし、
III.Sjの最小値から3番目までを計測点と近傍にある基準点とし、それぞれ候補点
VI.上記IVと上記Vとを3つの候補点
インダクタの発生する誘導起電力は、磁束密度の変化が速い場合に大きくなる。スティックスリップのすべりの際は、変形したゴム層が元の形状に戻ろうとした瞬間にゴム層表面の急激な変位が起こり、特に大きな誘導起電力が発生する。このすべり発生時の誘導起電力の急激な変化を、3σ管理を用いて検出する。すべり開始時の微小かつ急激な変形を検出可能である。
ところで、タイヤの帯電抑制性能を向上させるため、トレッド部6に、低い電気抵抗のアーストレッドを配置することがある(例えば、特許第5344098号公報、特許第4547136号公報、特許第4255435号公報)。アーストレッドを用いた帯電防止構造により、車両走行時にて発生する静電気を空気入りタイヤを介して路面に放出する。この帯電防止構造では、アーストレッドは、その一端がトレッド部6の踏面に露出し、キャップトレッドおよびアンダートレッドを貫通してベルト層に導電可能に接触して配置される。これにより、車両側からの静電気がベルト層からアーストレッドを介して路面に放出されて、車両の帯電が防止される。
上述したように、磁石30を設置する場所は、周方向溝で区画される陸部である。その陸部にラグ溝やサイプなどの溝が設けられていると、ラグ溝やサイプの周辺でゴムのひずみが増える。すると、ゴム層表面の変位あるいは力ベクトルやゴム層のすべりの測定結果が、ラグ溝やサイプの局所的な変形に左右される。このように、上記の測定結果がラグ溝やサイプの局所的な変形に左右されることは好ましくない。そこで、磁石30を設置する陸部にはラグ溝やサイプを設けないことが好ましい。この反面、磁石30を少数しか設置しない場合は、センター陸部CRにおける測定を行うニーズが高いと考えられる。
2 カーカス部
3 ベルト層
3A、3B ベルトプライ
4 ベルトカバー
5 ビード部
6 トレッド部
7 インナーライナー
8 サイドウォール部
11 センター部
12 ショルダー部
20 溝
21 主溝
22、23、24 ラグ溝
30、30A〜30D、41 磁石
31、31A〜31D 基板
32A〜32D 磁気センサ
33A〜33D インダクタ
34A、34B 信号伝送部
35 高硬度ゴム層
35A、35B 信号伝送部
351、352 ゴム層
36 スリップリング
37 通信部
38 電源部
39 加速度センサ
40 尾灯
42 アーストレッド
50 ビード
100 車両
101 タイヤハウス
311 検出部
CL 赤道面
CR センター陸部
L1〜L8 配線
LW リブ幅
M 路面
MK マーク
OD タイヤ外径
PG 発電部
R1 陸部
RD タイヤリム径
RM リム
RR セカンド陸部
SR ショルダー陸部
STA、STB 接地端部
Claims (17)
- ゴム層と、
前記ゴム層に設けられた磁石と、
前記ゴム層に積層され、前記磁石による磁束密度を検出する検出部と、
を含み、
前記検出部は、
前記磁石の磁束密度を検出する磁気抵抗素子を含み、
前記磁気抵抗素子が検出する磁束密度によって、前記ゴム層表面の変位あるいは力ベクトルを計測し、
前記ゴム層のタイヤ内径方向内側に設けられたベルト層を備え、
前記検出部は、前記ベルト層のタイヤ径方向外側に設置され、さらに前記ベルト層を挟んで非接触で信号の伝送を行う信号伝送部を有し、
前記信号伝送部は、前記検出部の検出結果を伝送する
空気入りタイヤ。 - ゴム層と、
前記ゴム層に設けられた磁石と、
前記ゴム層に積層され、前記磁石による磁束密度を検出する検出部と、
を含み、
前記検出部は、
前記磁石の磁束密度を検出する磁気抵抗素子を含み、
前記磁気抵抗素子が検出する磁束密度によって、前記ゴム層表面の変位あるいは力ベクトルを計測し、
前記ゴム層のタイヤ内径方向内側に設けられ、かつ、非金属製のベルトワイヤを用いたベルト層を備え、
前記検出部は、前記ベルト層のタイヤ径方向内側に設けられた
空気入りタイヤ。 - ゴム層と、
前記ゴム層に設けられた磁石と、
前記ゴム層に積層され、前記磁石による磁束密度を検出する検出部と、
を含み、
前記検出部は、
前記磁石の磁束密度を検出するインダクタを含み、
前記ゴム層の変位に伴って変位する前記磁石による磁束密度の変化によって、前記ゴム層のすべりを検出する空気入りタイヤ。 - ゴム層と、
前記ゴム層に設けられた磁石と、
前記ゴム層に積層され、前記磁石による磁束密度を検出する検出部と、
を含み、
前記ゴム層のタイヤ内径方向内側に設けられたベルト層を備え、
前記検出部は、前記ベルト層のタイヤ径方向外側に設置され、さらに前記ベルト層を挟んで非接触で信号の伝送を行う信号伝送部を有し、
前記信号伝送部は、前記検出部の検出結果を伝送する
空気入りタイヤ。 - ゴム層と、
前記ゴム層に設けられた磁石と、
前記ゴム層に積層され、前記磁石による磁束密度を検出する検出部と、
を含み、
前記ゴム層のタイヤ内径方向内側に設けられ、かつ、非金属製のベルトワイヤを用いたベルト層を備え、
前記検出部は、前記ベルト層のタイヤ径方向内側に設けられた
空気入りタイヤ。 - 前記検出部は、
前記磁石の磁束密度を検出するインダクタを含み、
前記ゴム層の変位に伴って変位する前記磁石による磁束密度の変化によって、前記ゴム層のすべりを検出する請求項4または請求項5に記載の空気入りタイヤ。 - トレッド部を形成するゴム層と、
前記ゴム層に設けられた磁石と、
前記ゴム層に積層され、前記磁石による磁束密度を検出する検出部と、
を含み、
前記ゴム層のタイヤ内径方向内側に設けられたベルト層を備え、
前記検出部は、前記ベルト層のタイヤ径方向外側に設置された
空気入りタイヤ。 - トレッド部を形成するゴム層と、
前記ゴム層に設けられた磁石と、
前記ゴム層に積層され、前記磁石による磁束密度を検出する検出部と、
を含み、
前記ゴム層のタイヤ内径方向内側に設けられたベルト層を備え、
前記検出部は、前記ベルト層のタイヤ径方向内側に設けられた
空気入りタイヤ。 - 前記磁石と前記検出部との間に設けられ、かつ、前記ゴム層よりも硬度が高い高硬度ゴム層をさらに含む
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。 - 前記高硬度ゴム層は、さらに、前記磁石の周囲を包囲する
請求項9に記載の空気入りタイヤ。 - 加速度センサを備え、
前記加速度センサからの出力に基づき、前記検出部の近傍部分の接地タイミングを判別する
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。 - 前記検出部へ電力を供給する電源部を備える
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。 - 一端が前記ゴム層の踏面に露出するアーストレッドをさらに有し、前記磁石および前記検出部は、前記アーストレッドが設けられていない陸部に設けられた
請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。 - 前記磁石および前記検出部は、溝が終端または貫通していない陸部に設けられた
請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。 - 請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の空気入りタイヤを複数含み、複数の空気入りタイヤの前記検出部の検出結果に基づいて、車両の挙動や力の状態を推定する車両。
- 請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の空気入りタイヤの前記検出部の検出結果に基づく情報を他の車両に送信する通信部を含む車両。
- 請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の空気入りタイヤと、
車体に固定された他の磁石と
を含み、前記検出部の検出結果に基づき、前記空気入りタイヤの前記検出部の近傍部分の接地タイミングを判別する車両。
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