(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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１５】
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１６】
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１７】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤおよび車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中の車両に取付けられている空気入りタイヤがどのように変形するのかを解析することは空気入りタイヤを設計する上で重要である。
【０００３】
特許文献１には、磁気抵抗素子およびインダクタを用いた触覚センサが開示されている。特許文献１に開示されている触覚センサは、ロボットの指先などに用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１８７８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タイヤにかかる力とそれによる変形量は、タイヤを単体で試験機に装着した状態で測定されることがある。この測定を行った場合、走行中の車両に取付けられている空気入りタイヤから、変形の解析に必要な情報を取得することは困難である。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、走行中の車両に取付けられている状態で変形の解析に必要な情報を容易に取得することのできる空気入りタイヤおよび車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のある形態による空気入りタイヤは、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。
【０００８】
本発明の他の形態による空気入りタイヤは、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ている。
【０００９】
本発明の他の形態による空気入りタイヤは、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。
【００１０】
本発明の他の形態による空気入りタイヤは、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、前記信号伝送部が、前記検出部の検出結果を伝送する。
【００１１】
本発明の他の形態による空気入りタイヤは、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ている。
【００１２】
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ことが好ましい。
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。
【００１３】
前記高硬度ゴム層は、さらに、前記磁石の周囲を包囲してもよい。
【００１４】
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ようにしてもよい。
【００１５】
前記検出部へ電力を供給する電源部を備えてもよい。
【００１６】
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ていることが好ましい。
【００１７】
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ていることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のある形態による車両は、上記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である。
【００１９】
また、本発明のある形態による車両は、上記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んでいてもよい。
【００２０】
また、本発明のある形態による車両は、上記空気入りタイヤと、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ようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる空気入りタイヤおよび車両によれば、走行中の車両に取付けられている状態で変形の解析に必要な情報を容易に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、実施形態に係る空気入りタイヤの一例を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る空気入りタイヤの一部を拡大した断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部の一例を示す図である。
【図４】図４は、磁石の外観の例を示す斜視図である。
【図５】図５は、基板と磁石との位置関係を示す図である。
【図６】図６は、磁石の上面から基板を見た平面図である。
【図７】図７は、磁石および基板とタイヤ１との配置の例を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、磁石と基板との距離を説明するための断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、磁石と基板との距離を説明するための断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、磁石と基板との距離を説明するための断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、磁石と基板との距離を説明するための断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、磁石および基板の配置例を示す断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、磁石および基板の配置例を示す断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、磁石および基板の配置例を示す断面図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、磁石および基板の配置例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、図２に示すタイヤを赤道面に沿って切断した断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、基板への電力供給方法の例を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、基板への電力供給方法の例を示す図である。
【図１３】図１３は、基板をベルト層の径方向外側に設けた場合において信号伝送を行う方法の例を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３に示すタイヤにおいて電源を供給する方法および電気信号を伝送する方法の例を示す図である。
【図１５】図１５は、ホイールを介して有線で車両へ電気信号を伝送する場合の構造を示す断面図である。
【図１６】図１６は、車両内の各部と基板とを有線によって接続する例を示す図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、高硬度ゴム層の配置を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、高硬度ゴム層の配置を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、磁石の近傍に生じる空気溜まりを示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、空気溜まりが生じることを防止する構成例を示す図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、空気溜まりが生じることを防止する構成例を示す図である。
【図１９】図１９は、タイヤが接地したタイミングでタイヤの変形状態を解析するための構成例を示す図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、タイヤが接地したタイミングでタイヤの変形状態を解析するための他の構成例を示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、基板において検出できる磁束密度の変化の例を示す図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、アーストレッドを有する空気入りタイヤの一例を示す断面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、実施形態に係る空気入りタイヤの一例を示す断面図である。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは、実施形態に係る空気入りタイヤの一例を示す断面図である。
【図２１Ｄ】図２１Ｄは、実施形態に係る空気入りタイヤの一例を示す断面図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、空気入りタイヤのトレッド部の一例を示す図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、空気入りタイヤのトレッド部の一例を示す図である。
【図２２Ｃ】図２２Ｃは、空気入りタイヤのトレッド部の一例を示す図である。
【図２２Ｄ】図２２Ｄは、空気入りタイヤのトレッド部の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００２４】
以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の一方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれと直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、およびθＺ方向とする。
【００２５】
（空気入りタイヤの構造）
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。
【００２６】
タイヤ１は、中心軸（回転軸）ＡＸを中心に回転可能である。図１および図２はそれぞれ、タイヤ１の中心軸ＡＸを通る子午断面を示す。タイヤ１の中心軸ＡＸは、タイヤ１の赤道面ＣＬと直交する。
【００２７】
本実施形態においては、タイヤ１の中心軸ＡＸとＹ軸とが平行である。すなわち、本実施形態において、中心軸ＡＸと平行な方向は、Ｙ軸方向である。Ｙ軸方向は、タイヤ１の幅方向又は車幅方向である。赤道面ＣＬは、Ｙ軸方向に関してタイヤ１の中心を通る。θＹ方向は、タイヤ１（中心軸ＡＸ）の回転方向である。Ｘ軸方向およびＺ軸方向は、中心軸ＡＸに対する放射方向である。タイヤ１が走行（転動）する路面（地面）は、ＸＹ平面とほぼ平行である。
【００２８】
以下の説明においては、タイヤ１（中心軸ＡＸ）の回転方向を適宜、周方向、と称し、中心軸ＡＸに対する放射方向を適宜、径方向と称し、中心軸ＡＸと平行な方向を適宜、幅方向、と称する。
【００２９】
タイヤ１は、カーカス部２と、ベルト層３と、ベルトカバー４と、ビード部５と、インナーライナー７と、ゴム層とを有する。ゴム層は、トレッド部６と、サイドウォール部８とを有している。また、ゴム層は、ビード部５の周囲のゴムの部分を含む。
【００３０】
カーカス部２、ベルト層３、およびベルトカバー４のそれぞれは、コードを含む。コードは、補強材である。コードを、ワイヤと称してもよい。カーカス部２、ベルト層３、およびベルトカバー４のような補強材を含む層をそれぞれ、コード層と称してもよいし、補強材層と称してもよい。
【００３１】
カーカス部２は、タイヤ１の骨格を形成する強度部材である。カーカス部２は、コードを含む。カーカス部２のコードを、カーカスコードと称してもよい。カーカス部２は、タイヤ１に空気が充填されたときの圧力容器として機能する。カーカス部２は、ビード部５に支持される。ビード部５は、Ｙ軸方向に関してカーカス部２の一側および他側のそれぞれに配置される。カーカス部２は、ビード部５において折り返される。カーカス部２は、有機繊維のカーカスコードと、そのカーカスコードを覆うゴムとを含む。なお、カーカス部２は、ポリエステルのカーカスコードを含んでもよいし、ナイロンのカーカスコードを含んでもよいし、アラミドのカーカスコードを含んでもよいし、レーヨンのカーカスコードを含んでもよい。
【００３２】
ベルト層３は、タイヤ１の形状を保持する強度部材である。ベルト層３は、コードを含む。ベルト層３のコードを、ベルトコードと称してもよい。ベルト層３は、カーカス部２とトレッド部６との間に配置される。ベルト層３は、例えばスチールなどの金属繊維のベルトコードと、そのベルトコードを覆うゴムとを含む。なお、ベルト層３は、有機繊維のベルトコードを含んでもよい。本実施形態において、ベルト層３は、第１ベルトプライ３Ａと、第２ベルトプライ３Ｂとを含む。第１ベルトプライ３Ａと第２ベルトプライ３Ｂとは、第１ベルトプライ３Ａのコードと第２ベルトプライ３Ｂのコードとが交差するように積層される。
【００３３】
ベルトカバー４は、ベルト層３を保護し、補強する強度部材である。ベルトカバー４は、コードを含む。ベルトカバー４のコードを、カバーコードと称してもよい。ベルトカバー４は、タイヤ１の中心軸ＡＸに対してベルト層３の外側に配置される。ベルトカバー４は、例えばスチールなどの金属繊維のカバーコードと、そのカバーコードを覆うゴムとを含む。なお、ベルトカバー４は、有機繊維のカバーコードを含んでもよい。
【００３４】
ビード部５は、タイヤ１をリムに固定させる。ビード部５は、ビード５０を有する。ビード５０は、カーカス部２の両端を固定する強度部材である。ビード５０は、スチールワイヤの束である。なお、ビード５０は、炭素鋼の束でもよい。
【００３５】
トレッド部６は、センター部１１と、Ｙ軸方向に関してセンター部１１の両側に配置されたショルダー部１２とを含む。トレッド部６は、カーカス部２を保護する。トレッド部６は、路面と接触する接地部を含む。
【００３６】
トレッド部６は、タイヤ径方向外側の表面に複数の溝２０が形成されている。溝２０は、タイヤ１の周方向に延びる主溝２１と、少なくとも一部がタイヤ１の幅方向に延びるラグ溝（横溝）２２と、を含む。溝２０の周囲に、陸部が設けられる。陸部は、溝２０と、その溝２０に隣り合う溝２０との間に設けられる。トレッド部６は、溝２０の間に配置される複数の陸部を含む。
【００３７】
主溝２１は、タイヤ１の周方向に設けられる。主溝２１の少なくとも一部は、トレッド部６のセンター部１１に設けられる。主溝２１は、内部にトレッドウェアインジケータを有する。トレッドウェアインジケータは、摩耗末期を示す。主溝２１は、４．０ｍｍ以上の幅を有し、５．０ｍｍ以上の深さを有してもよい。図２および図３に示すように、本例において、タイヤ１は、４つの主溝２１を有する。
【００３８】
ラグ溝２２の少なくとも一部は、タイヤ１の幅方向に設けられる。ラグ溝２２の少なくとも一部は、トレッド部６のショルダー部１２に設けられる。ショルダー部１２は、幅方向（Ｙ軸方向）に関してセンター部１１の一側（＋Ｙ側）および他側（−Ｙ側）のそれぞれに配置される。ラグ溝２２は、１．５ｍｍ以上の幅を有する。ラグ溝２２は、４．０ｍｍ以上の深さを有してもよく、部分的に４．０ｍｍ未満の深さを有していてもよい。
【００３９】
インナーライナー７は、タイヤ１の内面に貼り付けられた気密保持性の高いゴム層または熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物である。サイドウォール部８は、カーカス部２を保護する。サイドウォール部８は、Ｙ軸方向に関してトレッド部６の一側および他側のそれぞれに配置される。サイドウォール部８は、Ｙ軸方向に関してトレッド部６の一側および他側のそれぞれに配置されるサイドウォールゴムを有する。
【００４０】
本実施形態において、タイヤ外径はＯＤである。タイヤリム径はＲＤである。タイヤ総幅はＳＷである。トレッド接地幅はＷである。トレッド展開幅はＴＤＷである。
【００４１】
タイヤ外径ＯＤとは、タイヤ１を正規リムに組み付け、正規内圧を充填して、タイヤ１に荷重を加えないときの、タイヤ１の直径をいう。
【００４２】
タイヤリム径ＲＤとは、タイヤ１に適合するホイールのリム径をいう。タイヤリム径ＲＤは、タイヤ内径と等しい。
【００４３】
タイヤ総幅ＳＷとは、タイヤ１を正規リムに組み付け、正規内圧を充填して、タイヤ１に荷重を加えないときの、中心軸ＡＸと平行な方向に関するタイヤ１の最大の寸法をいう。すなわち、タイヤ総幅ＳＷとは、トレッド部６の＋Ｙ側に配置されたサイドウォール部８の最も＋Ｙ側の部位と、−Ｙ側に配置されたサイドウォール部８の最も−Ｙ側の部位との距離をいう。
【００４４】
トレッド接地幅Ｗとは、タイヤ１を正規リムに組み付け、正規内圧を充填して、平面上に垂直に置いて、正規荷重を加えたときに測定される、中心軸ＡＸと平行な方向に関する接地幅の最大値をいう。接地端部ＳＴＡ、ＳＴＢとは、トレッド接地幅Ｗのエッジ部をいう。
【００４５】
トレッド展開幅ＴＤＷとは、タイヤ１を正規リムに組み付け、正規内圧を充填して、タイヤ１に荷重を加えないときの、タイヤ１のトレッド部６の展開図における両端の直線距離をいう。
【００４６】
「正規リム」とは、タイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ１毎に定めているリムであり、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“Ｄｅｓｉｇｎ  Ｒｉｍ”、ＥＴＲＴＯであれば“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｒｉｍ”である。但し、タイヤ１が新車装着タイヤの場合には、このタイヤ１が組まれる純正ホイールを用いる。
【００４７】
「正規内圧」とは、タイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ１毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ  ＲＯＡＤ  ＬＩＭＩＴＳ  ＡＴ  ＶＡＲＩＯＵＳ  ＣＯＬＤ  ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ  ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ”である。但し、タイヤ１が新車装着タイヤの場合には、車両に表示された空気圧とする。
【００４８】
「正規荷重」とは、タイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ１毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ  ＲＯＡＤ  ＬＩＭＩＴＳ  ＡＴ  ＶＡＲＩＯＵＳ  ＣＯＬＤ  ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ  ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＬＯＡＤ  ＣＡＰＡＣＩＴＹ”である。但し、タイヤ１が乗用車である場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。タイヤ１が新車装着タイヤの場合には、車両の車検証記載の前後軸重をそれぞれタイヤの数で除して求めた輪荷重とする。
【００４９】
ここで、タイヤ１は、磁石３０と、検出部３１１と、を有する。磁石３０は、トレッド部６の溝２０の間に配置される陸部の少なくとも１つに配置されている。本例では、磁石３０は、タイヤ１の赤道面ＣＬが通る、中央の陸部の内部に配置されている。なお、磁石３０を設けるゴム層は、車両が走行する際に変形する部分であれば、トレッド部６、サイドウォール部８、ビード部５のいずれでもよい。検出部３１１は、磁石３０を備えている陸部の径方向内側に配置されている。図２に示す例では、検出部３１１は、磁石３０の位置から、ベルトカバー４、ベルト層３およびインナーライナー７を介して、タイヤ１の径方向内側に配置されている。以下、各部について説明する。
【００５０】
（磁石）
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。
【００５１】
（検出部、および、磁石との位置関係）
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。
【００５２】
本例では、４つの磁気センサ３２Ａ〜３２Ｄ、および、４つのインダクタ３３Ａ〜３３Ｄは、基板３１の中心ＣＳを中心とする円ＣＣ上に均等な間隔で配置されている。４つの磁気センサ３２Ａ〜３２Ｄは、基板３１への実装の方向を示すマークＭＫを有し、磁気センサ３２Ａ〜３２ＤのマークＭＫは、基板３１の中心ＣＳに向いている。このため、基板３１に設けられている磁気センサ３２Ａ〜３２Ｄは、それらの中心に対して同じ方向であって、磁石３０に対して均等距離に配置されている。４つのインダクタ３３Ａ〜３３Ｄも同様に、それらの中心に対して同じ方向であって、磁石３０に対して均等距離に配置されている。
【００５３】
図７は、磁石３０および基板３１とタイヤ１との配置の例を示す断面図である。図７では、カーカス部２、ベルト層３、ベルトカバー４およびインナーライナー７の図示は省略してある。以降に参照する各図においても、これらの図示を省略することがある。
【００５４】
図７に示すように、本例において、磁石３０は、タイヤ１のセンター陸部ＣＲ内に設けられている。センター陸部ＣＲは、赤道面ＣＬと交差する陸部である。基板３１は、磁石３０から見た場合に、タイヤ１の径方向内側に設けられている。また、図５および図６に示すように、基板３１の中心ＣＳと磁石３０の中心の位置とは平面視で見た場合に一致している。
【００５５】
インダクタ３３Ａの中心ＣＳから遠い側の端部とインダクタ３３Ｃの中心ＣＳから遠い側の端部との距離３１ＷＡは、例えば、接地するリブ幅ＬＷの０．２倍〜０．９倍である。また、インダクタ３３Ｂの中心ＣＳから遠い側の端部とインダクタ３３Ｄの中心ＣＳから遠い側の端部との距離３１ＷＢは、例えば、接地するリブ幅ＬＷの０．２倍〜０．９倍である。
【００５６】
磁気センサ３２Ａ〜３２Ｄは、例えば、磁気抵抗素子である、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子である。ホール素子など、その他の磁気センサを用いてもよい。磁気センサ３２Ａ〜３２Ｄを有する検出部３１１は、後述するように、各磁気センサ３２Ａ〜３２Ｄが検出する磁束密度により、ゴム層表面の変位あるいは力ベクトルを計測することができる。
【００５７】
インダクタ３３Ａは、磁気センサ３２Ａと３２Ｂとの間に設けられている。インダクタ３３Ｂは、磁気センサ３２Ｂと３２Ｃとの間に設けられている。インダクタ３３Ｃは、磁気センサ３２Ｃと３２Ｄとの間に設けられている。インダクタ３３Ｄは、磁気センサ３２Ｄと３２Ａとの間に設けられている。
【００５８】
また、４つのインダクタ３３Ａ〜３３Ｄは、基板３１の中心ＣＳに対して同じ方向であって、磁石３０に対して均等距離に配置されている。インダクタ３３Ａ〜３３Ｄは、磁石３０による磁束密度の変化を検出する。インダクタ３３Ａ〜３３Ｄの出力値とその過去の値から標準偏差を算出して、磁束密度の変動範囲に基づいて、ゴム層のすべりを検出することができる。つまり、インダクタ３３Ａ〜３３Ｄを有する検出部３１１は、後述するように、各インダクタ３３Ａ〜３３Ｄが検出する磁束密度の値とその過去の値から算出される標準偏差とによって決定される変動範囲を用いて、ゴム層の変位に伴い変位する磁石３０の磁束密度の動的変化によって、ゴム層のすべりを検出することができる。
【００５９】
ここで、磁石３０と基板３１との距離は、次のようになる。図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａおよび図９Ｂは、磁石３０と基板３１との距離を説明するための断面図である。図８Ａに示すように基板３１をベルトカバー４およびベルト層３のタイヤ径方向内側に設けられたインナーライナー７よりもタイヤ径方向内側に配置する場合、図８Ｂに示すように磁石３０の下面と基板３１の上面との距離Ｄ１は、例えば、４〜１０ｍｍである。なお、図８Ｂでは、ベルト層の図示を省略してある。
【００６０】
ここで、図８Ａに示すように基板３１をインナーライナー７のタイヤ径方向内側すなわち、タイヤ１の最内面に配置する場合、正確な測定のために、ベルト層３には、非金属製の繊維を用いることが望ましい。例えば、非金属製の繊維として、ケブラー（登録商標）繊維をベルト層３に用いる。
【００６１】
一方、図９Ａに示すように基板３１をベルトカバー４およびベルト層３よりもタイヤ径方向外側に配置する場合、図９Ｂに示すように磁石３０の下面と基板３１の上面との距離Ｄ２は、例えば、１〜７ｍｍである。なお、図９Ｂでは、ベルト層の図示を省略してある。
【００６２】
（磁石および基板の配置例）
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。
【００６３】
図１０Ａでは、赤道面ＣＬと交差するセンター陸部ＣＲに磁石３０を設け、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。このように磁石３０および基板３１を配置することにより、タイヤ１のセンター陸部ＣＲにおける３軸変位および力の算出、すべりの検出を行うことができる。
【００６４】
図１０Ｂでは、センター陸部に磁石３０および基板３１を設けず、センター陸部ＣＲの両隣にあり、ショルダー陸部ＳＲとセンター陸部ＣＲとの間のセカンド陸部ＲＲに磁石３０Ａ、３０Ｂを設け、磁石３０Ａ、３０Ｂからそれぞれ例えば上述した距離Ｄ１をおいて基板３１Ａ、３１Ｂを設ける。このように磁石３０Ａ、３０Ｂおよび基板３１Ａ、３１Ｂを配置することにより、タイヤ１のセカンド陸部ＲＲにおける３軸変位および力の算出、すべりの検出を行うことができる。
【００６５】
図１０Ｃでは、接地端部ＳＴＡ、ＳＴＢに近いショルダー陸部ＳＲに、磁石３０Ｃ、３０Ｄを設け、磁石３０Ｃ、３０Ｄからそれぞれ例えば上述した距離Ｄ１をおいて基板３１Ｃ、３１Ｄを設ける。このように磁石３０Ｃ、３０Ｄおよび基板３１Ｃ、３１Ｄを配置することにより、ショルダー陸部ＳＲにおける３軸変位および力の算出、すべりの検出を行うことができる。
【００６６】
図１０Ｄでは、センター陸部ＣＲに磁石３０を設けるとともに、ショルダー陸部ＳＲに磁石３０Ｃ、３０Ｄを設け、磁石３０から例えば上述した距離Ｄ１をおいて基板３１を設けるとともに、磁石３０Ｃ、３０Ｄからそれぞれ例えば上述した距離Ｄ１をおいて基板３１Ｃ、３１Ｄを設ける。このように磁石３０、３０Ｃ、３０Ｄおよび基板３１、３１Ｃ、３１Ｄを配置することにより、センター陸部ＣＲと、ショルダー陸部ＳＲとで、算出した３軸変位および力、検出したすべりをそれぞれ比較することができ、タイヤ１にかかる３軸変位、力およびすべりをより詳細に把握することができる。
【００６７】
図１１は、図２に示すタイヤ１を赤道面ＣＬに沿って切断した断面図である。図１１に示すように、本例では周方向の８箇所に、磁石３０および基板３１を設けている。つまり、本例では、赤道面ＣＬに沿ってタイヤ１の回転中心に対して４５度（３６０度／８）ごとに、磁石３０および基板３１の組を設けている。このように磁石３０および基板３１の複数組設けることにより、タイヤ１の周方向の複数の位置において、３軸変位および力、すべりをそれぞれ取得することができる。
【００６８】
（基板への電力供給、基板からの信号伝送）
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。
【００６９】
また、図１２Ｂに示すように、電池ＢＴの近傍に、発電部ＰＧを設けてもよい。発電部ＰＧは、タイヤ１の転動に伴って発電を行う。発電部ＰＧと電池ＢＴとを配線Ｌ２で接続することにより、発電部ＰＧによって発電した電力を電池ＢＴに蓄積し、基板３１の動作に必要な電力をより安定して供給することができる。なお、例えば、特開２０１４−１５５２４７号公報に記載されている、振り子式構造を有する発電機を、発電部ＰＧとして用いることができる。
【００７０】
図１３は、基板３１をベルト層の径方向外側に設けた場合において信号伝送を行う方法の例を示す図である。図１３に示すように、タイヤ１は、信号伝送部３４Ａおよび３４Ｂを備える。信号伝送部３４Ａは、ベルト層の径方向外側に設けられている。信号伝送部３４Ｂは、ベルト層を挟んで信号伝送部３４Ａに対向する位置に設けられている。信号伝送部３４Ａは、配線Ｌ３を介して基板３１と接続されている。信号伝送部３４Ｂは、配線Ｌ４を介して電気信号を伝送する。
【００７１】
信号伝送部３４Ａおよび３４Ｂは、非接触で信号を伝送する機能を有している。このため、基板３１によって得られた情報を、配線Ｌ３、信号伝送部３４Ａおよび３４Ｂ、配線Ｌ４を介して、伝送することができる。例えば、基板３１によって得られた情報を電気信号として、タイヤ１を有する車両に伝送することができる。なお、信号伝送部３４Ａおよび３４Ｂの電気信号を伝送する方式は、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電波方式のいずれでもよい。
【００７２】
信号伝送部３４Ａおよび３４Ｂは、例えば、金属製のワイヤを避けた領域に設けられる。基板３１の位置は、ベルトカバー４の外側すなわちトレッド部６の最下部、または、ベルト層３とベルトカバー４との間が好ましい。なお、信号伝送部３４Ａおよび３４Ｂに磁界共鳴方式を採用した場合、金属製のワイヤが間に存在しても、信号伝送部３４Ａおよび３４Ｂは信号を伝送することができる。
【００７３】
図１４は、図１３に示すタイヤ１において電源を供給する方法および電気信号を伝送する方法の例を示す図である。図１４に示すタイヤ１は、図１３に示す構成に、電池ＢＴ、発電部ＰＧ、配線Ｌ１およびＬ２、信号伝送部３５Ａおよび３５Ｂを追加した構成を示す図である。信号伝送部３５Ａおよび３５Ｂは、上記信号伝送部３４Ａおよび３４Ｂと同様に、非接触で電気信号を伝送する機能を有している。このため、図１２Ｂを参照して説明したように、発電部ＰＧによって発電した電力を電池ＢＴに蓄積し、基板３１の動作に必要な電力を電池ＢＴから基板３１へ供給することができる。なお、図１２Ａを参照して説明したように、発電部ＰＧおよび配線Ｌ２を設けずに、電池ＢＴおよび配線Ｌ１によって基板３１の動作に必要な電力を電池ＢＴから基板３１へ供給するようにしてもよい。
【００７４】
図１５は、ホイールを介して有線で車両へ電気信号を伝送する場合の構造を示す断面図である。図１５に示すように、タイヤ１はホイールのリムＲＭに組み付けられている。基板３１には、配線Ｌ５が接続される。配線Ｌ５は、タイヤ１のインナーライナー７の内面およびリムＲＭに沿って設けられる。配線Ｌ５の他端は、例えば、ナックル、ハブおよびスリップリングを介して車両に電気的に接続される。このような構造を採用することにより、配線Ｌ５を介して電気信号を車両に伝送することができる。
【００７５】
図１６は、車両内の各部と基板とを有線によって接続する例を示す図である。配線Ｌ５を複数設けておくことにより、配線Ｌ５を介して基板３１から車両１００へ電気信号を伝送することができ、かつ、車両１００から基板３１へ電源を供給することができる。
【００７６】
図１６において、車両１００は、スリップリング３６と、配線Ｌ６およびＬ７と、通信部３７と、電源部３８とを備えている。スリップリング３６は、車両１００の車体からハブ（図示せず）に対して電力と電気信号を伝達することのできる回転コネクタである。配線Ｌ６は、複数の配線Ｌ５のうちの電源を供給するものに接続される。配線Ｌ７は、複数の配線Ｌ５のうちの信号を伝達するものに接続される。
【００７７】
このため、電源部３８は、配線Ｌ６およびスリップリング３６により、ハブ、ナックル（図示せず）、配線Ｌ５を介して基板３１へ電力を供給することができる。また、基板３１は、配線Ｌ５、ハブ、ナックル、スリップリング３６および配線Ｌ７を介して、例えば車両１００の通信部３７へ電気信号を伝送することができる。通信部３７は、車両１００のタイヤ１の力や変形に関する情報を他車（例えば後続車）に直接送信してもよいし、自車で演算した情報において、周囲に危険を及ぼすと判断した場合に、それを告げる警告を送信してもよい。通信部３７は、電波や光を用いた通信を行う。車両１００の尾灯４０を用いた光通信を行ってもよい。
【００７８】
（磁石と基板との配置の維持）
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。
【００７９】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、高硬度ゴム層の配置を示す図である。図１７Ａに示すように、高硬度ゴム層３５は、磁石３０と基板３１と間、例えば磁石３０の直下に設ける。高硬度ゴム層３５は、磁石３０が設けられるゴム層よりも硬度が高い。高硬度ゴム層３５は、例えば、ＪＩＳＡ硬度（２０℃）が５５以上のゴム材料を用いる。高硬度ゴム層３５を設けることにより、加硫を行った場合に、基板３１と磁石３０との配置を図１７Ｂに示すように維持することができる。なお、高硬度ゴム層３５の厚みは、図８Ｂを参照して説明した距離Ｄ１から、ベルトカバー４、ベルト層３、カーカス部２およびインナーライナー７の厚みを減じた値である。
【００８０】
ところで、高硬度ゴム層３５を設ける場合、磁石３０の近傍に空気溜まりが生じる場合がある。図１８Ａは、磁石３０の近傍に生じる空気溜まりを示す図である。図１８Ａにおいて、空気溜まり３００は、高硬度ゴム層３５の上面において、磁石３０の側面の周囲に生じる。図１８Ｂおよび図１８Ｃは、空気溜まり３００が生じることを防止する構成例を示す図である。
【００８１】
図１８Ｂに示すように、磁石３０の形状に孔を開けたゴム層３５１を用意し、ゴム層３５１で磁石３０の周囲を包囲する。これにより、ゴム層３５１の上面から下面までの厚みを均一にすることができる。さらに、孔の無いゴム層３５２をゴム層３５１の下に設けることにより、磁石３０と基板３１との距離Ｄ１を調整することができる。このようにすれば、図１８Ｃに示すように空気溜まり３００が生じることを防止でき、タイヤ１の性能を維持することができる。
【００８２】
（接地タイミング）
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。
【００８３】
図１９は、タイヤ１が接地したタイミングでタイヤ１の変形状態を解析するための構成例を示す図である。図１９に示すように、基板３１の近傍に加速度センサ３９を設ける。基板３１は、配線Ｌ８を介して加速度センサ３９の出力を入力する。タイヤ１が路面に接触して回転する場合、タイヤ１が接地している位置、および、接地位置から遠い位置において、加速度センサ３９の出力は低下する。
【００８４】
したがって、加速度センサ３９の出力が低下し、かつ、基板３１の磁気センサまたはインダクタによって磁束密度の変化が検出されるタイミングが、基板３１の近傍部分の接地タイミングである。このため、加速度センサ３９の出力に基づき、基板３１の近傍部分の接地タイミングおよびその前後のタイミングを判別することができる。検出部３１１は、接地タイミングおよびその前後のタイミングにおける、磁束密度に基づき、ゴム層の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、タイヤ１の変形状態を適切に解析できる。
【００８５】
図２０Ａは、タイヤ１が接地したタイミングでタイヤ１の変形状態を解析するための他の構成例を示す図である。図２０Ｂは、基板３１において検出できる磁束密度の変化の例を示す図である。図２０Ｂの横軸は時間、縦軸は磁束密度である。
【００８６】
図２０Ａに示すように、車両１００は、磁石４１を備える。磁石４１は、例えば、永久磁石である。磁石４１は、車両１００のタイヤハウス１０１内の、最も高い位置（路面Ｍから最も離れた位置）に固定される。車両１００が走行し、タイヤ１が矢印Ｙ１の方向に回転すると、タイヤ１に設けられた基板３１が磁石４１の近傍を通過するとき、基板３１が検出する磁束密度がもっとも大きくなる。つまり、車両１００の磁石４１から磁界を発生させて、基板３１がその磁束密度を検出することで、タイヤ１の回転のトリガーパルスとして扱うことができる。
【００８７】
基板３１において検出する磁束密度が、例えば図２０Ｂに示すように変化する場合、基板３１において検出する磁束密度が大きくなる時刻Ｔ１およびＴ２は、基板３１が磁石４１の近傍を通過するタイミングである。このため、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間の中間のタイミングＴＣは、基板３１が路面Ｍに最も近づいたタイミングすなわち基板３１の近傍部分の接地タイミングとなる。このように、車体に他の磁石４１を固定しておくことにより、基板３１の出力に基づき、タイヤ１の接地タイミングを判別することができる。
【００８８】
したがって、磁束密度が大きくなる時刻Ｔ１、Ｔ２をトリガーとして磁束密度の波形を容易に切り取ることができる。このため、タイヤが１回接地する場合の磁束密度の波形のデータをその前後領域ＴＲを包含して採取することができ、基板３１において波形を処理（演算）しやすくなる。
【００８９】
次に、検出部３１１による検出の原理について説明する。
【００９０】
（原理）
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。
【００９１】
インダクタ３３Ａ〜３３Ｄは、磁石３０の変位時に起こる磁束密度の変化に応じて、電磁誘導現象に基づく誘導起電力を発生する。誘導起電力の大きさは、磁束密度の変化量よりもその速度に依存する。このため、ゴム層表面の変位が高速なほど大きくなる。ゴム層表面において、微小で高速な変位が発生する例の１つとして、固着と滑りとを繰り返すスティックスリップ現象があり、インダクタ３３Ａ〜３３Ｄによる誘導起電力が、初期滑り時に大きく変化する。インダクタ３３Ａ〜３３Ｄはスティックスリップ現象を伴う滑りを検出する役割を担う。
【００９２】
次に、３軸変位および力の算出方法、すべりの検出方法、について説明する。
【００９３】
（３軸変位・力の算出方法）
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。
【００９４】
Ｉ．４つのＧＭＲ素子ＧＭＲ１，ＧＭＲ２，ＧＭＲ３，ＧＭＲ４の出力電圧を計測し、それぞれＶＧＭＲｉ（ｉ＝１，…，４）とする。
【００９５】
ＩＩ．すべてのｊに関して
【数１】
0006558005.tif 000002
を求める。
ただし、
【数２】
0006558005.tif 000003
は基準点ｐｊにおけるＧＭＲｉの出力電圧である。
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
【数３】
0006558005.tif 000004
（ｋ＝１，…，３）とする。
【００９６】
ＩＶ．候補点
【数４】
0006558005.tif 000005
の３軸変位に関する出力電圧の勾配をｘ，ｙ，ｚ軸で
【数５】
0006558005.tif 000006
とし、計測点の候補点
【数６】
0006558005.tif 000007
に対する相対的な３軸変位を
【数７】
0006558005.tif 000008
とすると次式が成り立つ。
【数８】
0006558005.tif 000009
【００９７】
Ｖ．式（２）は各ＧＭＲ素子について成り立つことから４つの式から成る連立方程式とし、ピボット選択とガウスの消去法により
【数９】
0006558005.tif 000010
を求める。そして、求めた
【数１０】
0006558005.tif 000011
と候補点
【数１１】
0006558005.tif 000012
の３軸変位を加算し原点からの３軸変位Δｘ，Δｙ，Δｚを算出する。
ＶＩ．上記ＩＶと上記Ｖとを３つの候補点
【数１２】
0006558005.tif 000013
に対して行い、求められたΔｘ，Δｙ，Δｚの平均値を柔軟層表面の３軸変位
【数１３】
0006558005.tif 000014
とする。
【００９８】
３軸力は前述で求めた柔軟層表面の３軸変位
【数１４】
0006558005.tif 000015
を用いて算出する。この変位とユークリッド距離の最も小さい基準点
【数１５】
0006558005.tif 000016
を選択し、この基準点に対する柔軟層表面の相対的な３軸変位を
【数１６】
0006558005.tif 000017
とする。このとき、基準点の３軸力
【数１７】
0006558005.tif 000018
と、基準点の変位に関する３軸力の勾配を用いて次の３つの式が成り立つ。
【数１８】
0006558005.tif 000019
式（３）〜（５）の各右辺は先に求めた柔軟層表面の３軸変位と基準点
【数１９】
0006558005.tif 000020
の較正値から求められることから、計測したＧＭＲ素子の出力電圧から３軸力が算出できる。
【００９９】
以上のように、磁気センサは、それらの中心に対して同じ方向に配置されており、ゴム層表面の３軸方向の変位の範囲を格子状に網羅した複数の基準点のそれぞれにおいて取得した、磁気センサの出力並びに、３軸方向の変位に関する磁気センサの出力の勾配および３軸力の勾配である較正値を用いて係数を決定した近似式に磁気センサの出力を代入し、ゴム層に与えられたゴム層表面の変形とそのときの力とを算出することによって、磁気センサが検出する磁束密度の静的情報によるゴム層表面の変位あるいは力ベクトルを計測することができる。
【０１００】
磁束密度の静的情報によるゴム層表面の変位あるいは力ベクトルの算出処理は、車両１００において行ってもよいし、基板３１において行ってもよい。前者の場合、車両１００に演算処理部を設けておき、基板３１の磁気センサによって磁束密度の測定を行い、測定結果を車両１００に伝送して、上記演算処理部が磁束密度の静的情報によるゴム層表面の変位あるいは力ベクトルの算出処理を行う。後者の場合、基板３１に演算処理部を設けておき、基板３１の磁気センサによって磁束密度の測定を行うとともに、基板３１の演算処理部によってゴム層表面の変位あるいは力ベクトルの算出処理を行い、処理の結果を車両１００に伝送する。後者の場合、タイヤ１の内部に無線通信部を設けておき、処理の結果を無線通信部から車両１００または他の車両に送信してもよい。
【０１０１】
（すべりの検出方法）
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。
【０１０２】
３σ管理は、Ｎ個（Ｎは自然数）の出力電圧の平均値Ａ、標準偏差σとした場合、現在の出力電圧ＶｎｏｗがＡ−３σ≦Ｖｎｏｗ≦Ａ＋３σであれば検出なし、そうでなければ検出ありとする方法である。本例では４つのインダクタを用いていることから、例えば、すべりの検出条件として４つのインダクタすべての出力が３σ管理で検出ありとなった場合にすべり検出とする。
【０１０３】
なお、インダクタを設ける個数は４つに限定されることはない。少なくとも１つのインダクタを設ければ、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ため、スティックスリップのすべりを容易に検出できる。
【０１０４】
スティックスリップのすべりの検出処理は、車両１００において行ってもよいし、基板３１において行ってもよい。前者の場合、車両１００に演算処理部を設けておき、基板３１のインダクタによって磁束密度の検出を行い、検出結果を車両１００に伝送して、上記演算処理部がすべりの検出処理を行う。後者の場合、基板３１に演算処理部を設けておき、基板３１のインダクタによって磁束密度の検出を行うとともに、基板３１の演算処理部によってすべりの検出処理を行い、処理の結果を車両１００に伝送する。後者の場合、タイヤ１の内部に無線通信部を設けておき、処理の結果を無線通信部から車両１００または他の車両に送信してもよい。
【０１０５】
上述したように、ゴム層表面の変位あるいは力ベクトルを計測する場合は磁石３０および磁気センサ３２Ａ〜３２Ｄが必要である。また、スティックスリップのすべりを検出する場合は磁石３０およびインダクタ３３Ａ〜３３Ｄが必要である。したがって、計測または検出する対象に応じて磁気センサまたはインダクタを基板３１に設ければよく、必ずしも両者を設ける必要があるわけではない。
【０１０６】
上記のタイヤ１を車両に複数（左右または前後）設けておき、複数のタイヤ１において各検出部３１１が検出した結果に基づいて、車両の挙動や力の状態を推定するようにしてもよい。例えば、複数のタイヤ１における磁束密度の動的変化の検出結果である、変形や力の状態を左右または前後のタイヤ間で比較するようにしてもよい。このようにすれば、車両の挙動や力の状態を推定することができる。したがって、路面とタイヤとの摩擦状態や、タイヤにかかる力や変形を総合的に判断して車両の姿勢制御等に用いることができる。車両の走行中に、装着されているタイヤの状態すなわちタイヤにかかる力や変形の情報を車両の制御（例えば、安全運転支援）に用いることで、より高度な安全運転支援が可能になる。
【０１０７】
なお、すでに述べたように、磁石３０は、ゴム層のいずれに設けてもよい。ただし、正確な測定のためには、磁石３０と基板３１との間に、金属が存在しないことが好ましい。
【０１０８】
（アーストレッドとの配置関係）
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。
【０１０９】
トレッド部６にアーストレッドを配置すると、静電気が路面に放出される際、アーストレッドに電流が流れる。アーストレッドに流れる電流は、上述した磁石３０と基板３１との間の磁界に影響を与えて、測定結果にノイズを発生させる場合がある。測定結果への影響を抑制するためには、アーストレッドを、磁石３０または基板３１が設けられた陸部とは異なる陸部に配置すればよい。
【０１１０】
図２１Ａは、アーストレッドを有する空気入りタイヤの一例を示す断面図である。図２１Ｂから図２１Ｄは、実施形態に係る空気入りタイヤの一例を示す断面図である。例えば、図２１Ａに示すように、アーストレッド４２をセンター陸部ＣＲに設ける場合がある。アーストレッド４２は、その一端がトレッドゴム１５の踏面に露出するとともに、他端が図示しないベルト層に導電可能に接触する。
【０１１１】
この場合、図２１Ｂに示すように、セカンド陸部ＲＲに磁石３０Ａ、３０Ｂおよび基板３１Ａ、３１Ｂを設ければよい。これにより、アーストレッドに流れる電流が測定結果に与える影響を抑制することができる。
【０１１２】
また、図２１Ｃに示すように、アーストレッド４２をセカンド陸部ＲＲに設ける場合は、センター陸部ＣＲに磁石３０および基板３１を設ければよい。センター陸部ＣＲではなく、ショルダー陸部ＳＲに磁石３０および基板３１を設けてもよい。これにより、アーストレッドに流れる電流が測定結果に与える影響を抑制することができる。
【０１１３】
また、アーストレッド４２をセカンド陸部ＲＲに設ける場合は、図２１Ｄに示すように、センター陸部ＣＲに磁石３０および基板３１を設けるとともに、ショルダー陸部ＳＲに磁石３０Ｃ、３０Ｄおよび基板３１Ｃ、３１Ｄを設けてもよい。これにより、アーストレッドに流れる電流が測定結果に与える影響を抑制することができる。
【０１１４】
つまり、空気入りタイヤ１は、一端がトレッド部６のゴム層の踏面に露出するアーストレッド４２をさらに有していてもよい。その場合、磁石および検出部は、アーストレッド４２が設けられていない陸部に設けられることが好ましい。
【０１１５】
（磁石を設置する陸部）
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。
【０１１６】
図２２Ａから図２２Ｄは、空気入りタイヤのトレッド部の一例を示す図である。図２２Ａから図２２Ｄでは、溝部を黒塗りで示し、陸部を白抜きで示す。
【０１１７】
センター陸部ＣＲに磁石３０を設置する場合、タイヤトレッドのパターンは、例えば、図２２Ａに示すように、２本の主溝２１に挟まれたセンター陸部ＣＲに赤道面ＣＬが通過している構成であり、かつ、磁石３０を設置する陸部は赤道面ＣＬを含むセンター陸部ＣＲであることが好ましい。図２２Ａに示すセンター陸部ＣＲには、センター陸部ＣＲを貫通またはセンター陸部ＣＲにおいて終端する溝、例えばラグ溝やサイプなどが設けられていない。
【０１１８】
これに対し、図２２Ｂまたは図２２Ｃに示すように、ラグ溝２３が設けられたセンター陸部ＣＲに磁石３０を設けることは好ましくない。ラグ溝２３は、センター陸部ＣＲにおいて終端しており、ラグ溝２３の局所的な変形が測定結果に影響を与えるからである。また、図２２Ｄに示すように、赤道面ＣＬが通過するセンター陸部が存在しない場合において、ラグ溝２３、２４が設けられた陸部Ｒ１に磁石３０を設けることは好ましくない。ラグ溝２３、２４は、センター陸部ＣＲを貫通しており、ラグ溝２３、２４の局所的な変形が測定結果に影響を与えるからである。つまり、磁石および検出部は、溝が終端または貫通していない陸部に設けられることが望ましい。
【０１１９】
なお、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を測定するためには、ある程度の大きさ以上の磁石を用いることが好ましい。磁石の大きさを考慮すると、図２２Ａにおいて、磁石を設置する陸部のタイヤ幅方向の幅ＣＲＨは１８ｍｍ以上であることが好ましい。
【符号の説明】
【０１２０】
１  タイヤ
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
0006558005.tif 000030
【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
0006558005.tif 000033
【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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