(57)【要約】本発明は高いグリップ性能及び小さな転がり抵抗を呈するタイヤの提供を課題とする。本発明は所定の損失正接を呈するトレッドを有するタイヤである。トレッドを構成するゴムの組成と同一の組成を有する試験片の呈する損失正接を、試験片を振動させることで測定する。この時、損失正接（ｚ軸）は試験片の振動における、ひずみの大きさ（ｙ軸）及び周波数（ｘ軸）に依拠して変化する。状態４５に示される第一損失正接は、試験片が第一ひずみを伴って第一周波数で振動する時に、試験片の呈する損失正接である。第二損失正接は、試験片が第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように振動する時に、試験片の呈する損失正接である。第二周波数は第一周波数より高い。第二損失正接は第一損失正接の６０倍以上である。
2017033414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の損失正接を呈するトレッドを有するタイヤであって、
前記所定の損失正接として、前記トレッドを構成するゴムの組成と同一の組成を有する試験片の呈する損失正接を、前記試験片を振動させることで測定した時、前記損失正接は前記試験片の振動におけるひずみの大きさ及び周波数に依拠して変化し、
第一損失正接は、前記試験片が第一ひずみを伴って第一周波数で振動する時に、前記試験片の呈する前記損失正接であり、
前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみのいずれかであり、
前記せん断ひずみは、前記試験片が前記試験片の表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比で表され、
前記引張ひずみは、前記試験片が前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表され、
第二損失正接は、前記試験片が第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように振動する時に、前記試験片の呈する前記損失正接であり、
前記第二ひずみは、前記試験片に超音波のパルス波を放射することで前記試験片中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の長さの時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表し、
前記第二周波数は、前記第一周波数より高く、
前記第二損失正接が前記第一損失正接の６０倍以上である、
タイヤ。
【請求項２】
前記第一損失正接が０．２以下であるとともに、前記第二損失正接が０．５以上である、
請求項１に記載のタイヤ。
【請求項３】
前記第一ひずみは１０％以下であり、
前記第二ひずみは１％以上かつ１×１０２％以下であり、
前記第一周波数は１Ｈｚ以上かつ１×１０２Ｈｚ以下であり、
前記第二周波数は０．１ＭＨｚ以上かつ１×１０２ＭＨｚ以下の範囲に含まれる、
請求項１又は２に記載のタイヤ。
【請求項４】
前記弾性応力波は縦波又は横波のいずれかである、
請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ。
【請求項５】
所定の損失正接を呈するトレッドを有するタイヤであって、
第一損失正接は、前記トレッドが第一ひずみを伴って第一周波数で振動する時に、前記トレッドの呈する損失正接として表され、
前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみのいずれかであり、
前記せん断ひずみは、前記トレッドが前記トレッドの表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比で表され、
前記引張ひずみは、前記トレッドが前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表され、
第二損失正接は、前記トレッドが第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように振動する時に、前記トレッドの呈する前記損失正接として表され、
前記第二ひずみは、前記トレッドに超音波のパルス波を放射することで前記トレッド中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の長さの時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表し、
前記第二周波数は、前記第一周波数より高く、
前記第二損失正接が前記第一損失正接の６０倍以上である、
タイヤ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤを備える車両に設けられた制御装置と、
前記タイヤに内蔵されたセンサと、
前記車両外に設けられたサーバとで構成される交通制御システムであって、
前記制御装置は前記車両の走行を制御し、
前記センサは前記タイヤのひずみを測定するとともに、前記測定に基づき得られたデータを前記制御装置に送信し、
前記制御装置は前記データを受信するとともに、前記データを前記サーバに送信し、
前記サーバは前記データを受信し、前記データに含まれる前記ひずみに対する前記タイヤの転がり抵抗及びグリップの情報を参照するとともに、前記参照に基づき前記車両の走行計画を立てる、
交通制御システム。
【請求項７】
タイヤの有するトレッドの呈する損失正接を測定することでタイヤの有する特性を評価する方法であって、
前記損失正接として、前記トレッドを構成するゴムの組成と同一の組成を有する試験片を所定のひずみの大きさ及び所定の周波数で振動させることで前記試験片の呈する損失正接を測定するところ、
第一ひずみを伴って第一周波数で前記試験片を振動させることで、前記試験片の呈する第一損失正接を取得し、
前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみであり、
前記せん断ひずみは、前記試験片が前記試験片の表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比を表され、
前記引張ひずみは、前記試験片が前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表され、
前記第一損失正接の取得の前若しくは後又は取得と同時に、第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように前記試験片を振動させることで、前記試験片の呈する第二損失正接を取得し、
前記第二ひずみは、前記試験片に超音波のパルス波を放射することで前記試験片中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表し、
前記第二周波数は、前記第一周波数より高く、
前記測定の後、前記第二損失正接が前記第一損失正接の６０倍以上であるか否かを判定する、
方法。
【請求項８】
前記第一ひずみは１０％以下であり、
前記第二ひずみは１％以上かつ１×１０２％以下である、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第一周波数は１Ｈｚ以上かつ１×１０２Ｈｚ以下であり、
前記第二周波数は０．１ＭＨｚ以上かつ１×１０２ＭＨｚ以下の範囲に含まれる、
請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記弾性応力波は縦波又は横波のいずれかである、
請求項７〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
タイヤの有するトレッドの呈する損失正接を測定することでタイヤの有する特性を評価する方法であって、
第一ひずみを伴って第一周波数で前記トレッドを振動させることで、前記損失正接として前記トレッドの呈する第一損失正接を取得し、
前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみであり、
前記せん断ひずみは、前記トレッドが前記トレッドの表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比で表され、
前記引張ひずみは、前記トレッドが前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表され、
前記第一損失正接の取得の前若しくは後又は取得と同時に、第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように前記トレッドを振動させることで、前記損失正接として前記トレッドの呈する第二損失正接を取得し、
前記第二ひずみは、前記トレッドに超音波のパルス波を放射することで前記トレッド中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表し、
前記第二周波数は、前記第一周波数より高く、
前記測定の後、前記第二損失正接が前記第一損失正接の６０倍以上であるか否かを判定する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタイヤ及びタイヤの特性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１はタイヤ性能の予測方法を開示している。かかる方法では特許文献２で示される装置及び非特許文献１で示された測定手法を用いる。かかる方法では、音波に基づいて、基準となるゴム組成物の損失正接を測定する。音波は０．０１ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の周波数を有する。【０００３】
上記方法ではさらに、かかるゴム組成物の最大摩擦係数を測定する。これらの測定値より損失正接及び最大摩擦係数の相関関係を特定する。また試料の損失正接を測定する。かかる相関関係及び試料の損失正接に基づいて試料の最大摩擦係数を予測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０８５３４０号公報
【特許文献２】特開２００７−０４７１３０号公報
【特許文献３】国際公開第２００９／０１４２３４号
【特許文献４】特開２０１０−５９４１１号公報
【特許文献５】特開２０１４−８０６１３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Tetsuya Kunizawa, Qing-Qing Ni, "HIGH FREQUENCY VISCOELASTIC PROPERTIES OF NANO PARTICLES-FILLED RUBBER COMPOUNDS BY ULTARSONIC MEASUREMENT", [online], 2007, ICCM-16 Local Organizing Committee, [June 18, 2015], internet <URL：http://www.iccm-central.org/Proceedings/ICCM16proceedings/contents/pdf/ThuA/ThAA1-05ge_kunizawat224577p.pdf>
【非特許文献２】日本電子機械工業学会編、超音波工学、p135-137
【非特許文献３】湯淺  毅、曽根卓男、冨永哲雄、岩野宗貴、「末端変性S-SBRによるシリカ分散性の向上および転がり抵抗の低減」、JSR TECHNICAL REVIEW、2010年、No.117、p.16-21
【非特許文献４】C. Wrana, U. Eisele und S. Kelbch, "Measurement and Molecular Modeling of Rolling Resistance in Tire Treads", [online], KGK Kautschuk Gummi Kunststoffe 53. Jahrgang, Nr.3/2000, p.126-128
【非特許文献５】松崎  亮介、"センサ不要無電源無線ひずみ計測スマートタイヤの開発"、［online］、KAKEN Database of Grants-in-Aid for Scientific Research、インターネット〈URL：https://kaken.nii.ac.jp/d/p/06J05708.en.html〉
【非特許文献６】陰山  遼将、"タイヤを最後の最後まで使い切るセンサー技術、ブリヂストンが開発 (2/4)"、［online］、平成26年11月14日、MONOist、インターネット〈URL：http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1411/14/news153_2.html〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記方法を用いることで種々のタイヤからグリップ性能の高いタイヤを選別することができる。しかしながら上記方法はグリップ性能の高いタイヤから転がり抵抗の小さいタイヤを選別することに適していない。上記方法を用いて、種々のタイヤから、グリップ性能が高いとともに転がり抵抗の小さいタイヤを選別することは困難である。【０００７】
本発明はタイヤ及びタイヤの特性評価方法を提供する。かかるタイヤは高いグリップ性能及び小さな転がり抵抗を呈する。タイヤは高いウェットグリップ性能を有する。かかる方法は、被験対象のタイヤが高いグリップ性能及び小さな転がり抵抗を呈するか否かを評価する方法を提供することを目的とする。高いウェットグリップ性能と小さな転がり抵抗をタイヤが呈するか否かが評価される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［タイヤ］本発明に係るタイヤではペイン効果がウェットグリップと転がり抵抗との最適化に応用されている。ペイン効果は貯蔵弾性率のひずみ依存性を表す。ペイン効果はまた損失正接のひずみ依存周波数シフトを表す。ペイン効果は従来フィラーの分散評価に応用されていた。本発明のタイヤでは損失正接のひずみ依存周波数シフトの大きいゴムコンパウンドをトレッドに配する。かかる特徴により、タイヤのウェットグリップと転がり抵抗との最適化が行われている。【０００９】
［１］本発明の第一の態様は、所定の損失正接を呈するトレッドを有するタイヤである。第一の態様では、前記所定の損失正接として、前記トレッドを構成するゴムの組成と同一の組成を有する試験片の呈する損失正接を、前記試験片を振動させることで測定した時、前記損失正接は前記試験片の振動におけるひずみの大きさ及び周波数に依拠して変化する。【００１０】
第一の態様では、第一損失正接は、前記試験片が第一ひずみを伴って第一周波数で振動する時に、前記試験片の呈する前記損失正接である。前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみのいずれかである。【００１１】
第一の態様では、前記せん断ひずみは、前記試験片が前記試験片の表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比で表される。前記引張ひずみは、前記試験片が前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表される。【００１２】
第一の態様では、第二損失正接は、前記試験片が第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように振動する時に、前記試験片の呈する前記損失正接である。前記第二ひずみは、前記試験片に超音波のパルス波を放射することで前記試験片中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の長さの時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表す。【００１３】
第一の態様では、前記第二周波数は、前記第一周波数より高い。前記第二損失正接が前記第一損失正接の６０倍以上である。前記第二ひずみは前記第一ひずみより大きくてもよい。【００１４】
［２］前記第一損失正接が０．２以下であることが好ましい。前記第二損失正接が０．５以上であること好ましい。【００１５】
［３］前記第一ひずみは１０％以下であることが好ましい。前記第二ひずみは１％以上かつ１×１０２％以下であることが好ましい。前記第一周波数は１Ｈｚ以上かつ１×１０２Ｈｚ以下であることが好ましい。前記第二周波数は０．１ＭＨｚ以上かつ１×１０２ＭＨｚ以下の範囲に含まれることが好ましい。【００１６】
［４］前記弾性応力波は縦波又は横波のいずれかであることが好ましい。【００１７】
［５］本発明の第二の態様は、所定の損失正接を呈するトレッドを有するタイヤである。第一の態様と同様、第二の態様では、第一損失正接は、前記トレッドが第一ひずみを伴って第一周波数で振動する時に、前記トレッドの呈する損失正接として表される。【００１８】
第一の態様と同様、第二の態様では、前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみのいずれかである。前記せん断ひずみは、前記トレッドが前記トレッドの表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比で表される。前記引張ひずみは、前記トレッドが前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表される。【００１９】
第一の態様と異なり、第二の態様では、第二損失正接は、前記トレッドが第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように振動する時に、前記トレッドの呈する前記損失正接として表される。前記第二ひずみは、前記トレッドに超音波のパルス波を放射することで前記トレッド中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の長さの時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表す。【００２０】
第一の態様と同様、第二の態様では、前記第二周波数は前記第一周波数より高い。前記第二損失正接が前記第一損失正接の６０倍以上である。前記第二損失正接は前記第一ひずみより大きくてもよい。【００２１】
［交通制御システム］
［６］本発明の第三の態様は交通制御システムである。交通制御システムは上記タイヤを備える車両に設けられた制御装置と、前記タイヤに内蔵されたセンサと、前記車両外に設けられたサーバとで構成される。第三の態様では前記制御装置は前記車両の走行を制御する。【００２２】
前記センサは前記タイヤのひずみを測定するとともに、前記測定に基づき得られたデータを前記制御装置に送信する。前記制御装置は前記データを受信するとともに、前記データを前記サーバに送信する。前記サーバは前記データを受信し、前記データに含まれる前記ひずみに対する前記タイヤの転がり抵抗及びグリップの情報を参照するとともに、前記参照に基づき前記車両の走行計画を立てる。【００２３】
［特性評価方法］本発明に係るタイヤの特性評価方法では、損失正接のひずみ依存周波数シフトの大きいゴムコンパウンド又はトレッドを選別する。このため、本発明の方法は、タイヤのウェットグリップと転がり抵抗との最適化が行われているタイヤを提供するのに適する。【００２４】
［７］本発明の第四の態様は、タイヤの有するトレッドの呈する損失正接を測定することでタイヤの有する特性を評価する方法である。第四の態様では、前記損失正接として、前記トレッドを構成するゴムの組成と同一の組成を有する試験片を所定のひずみの大きさ及び所定の周波数で振動させることで前記試験片の呈する損失正接を測定する。【００２５】
第四の態様では、第一ひずみを伴って第一周波数で前記試験片を振動させることで、前記試験片の呈する第一損失正接を取得する。前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみである。前記せん断ひずみは、前記試験片が前記試験片の表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比を表される。前記引張ひずみは、前記試験片が前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表される。【００２６】
第四の態様では、前記第一損失正接の取得の前若しくは後又は取得と同時に、第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように前記試験片を振動させることで、前記試験片の呈する第二損失正接を取得する。前記第二ひずみは、前記試験片に超音波のパルス波を放射することで前記試験片中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表す。【００２７】
第四の態様では、前記第二周波数は前記第一周波数より高い。前記測定の後、前記第二損失正接が前記第一損失正接の６０倍以上であるか否かを判定する。前記第二ひずみは前記第一ひずみより大きくてもよい。【００２８】
［８］前記第一ひずみは１０％以下であることが好ましい。前記第二ひずみは１％以上かつ１×１０２％以下であることが好ましい。【００２９】
［９］前記第一周波数は１Ｈｚ以上かつ１×１０２Ｈｚ以下であることが好ましい。前記第二周波数は０．１ＭＨｚ以上かつ１×１０２ＭＨｚ以下の範囲に含まれることが好ましい。【００３０】
［１０］前記弾性応力波は縦波又は横波のいずれかであることが好ましい。【００３１】
［１１］本発明の第五の態様は、タイヤの有するトレッドの呈する損失正接を測定することでタイヤの有する特性を評価する方法である。第四の態様と異なり、第五の態様では、第一ひずみを伴って第一周波数で前記トレッドを振動させることで、前記損失正接として前記トレッドの呈する第一損失正接を取得する。【００３２】
第四の態様と同様、第五の態様では、前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみである。前記せん断ひずみは、前記トレッドが前記トレッドの表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比を表される。前記引張ひずみは、前記トレッドが前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表される。【００３３】
第四の態様と異なり、第五の態様では、前記第一損失正接の取得と同時に、第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように前記トレッドを振動させることで、前記損失正接として前記トレッドの呈する第二損失正接を取得する。前記第二ひずみは、前記トレッドに超音波のパルス波を放射することで前記トレッド中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表す。【００３４】
第四の態様と同様、第五の態様では、前記第二周波数は前記第一周波数より高い。前記測定の後、前記第二損失正接が前記第一損失正接の６０倍以上であるか否かを判定する。前記第二ひずみは前記第一ひずみより大きくもよい。前記第一損失正接の取得の前若しくは後に前記第二損失正接を取得してもよい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明により高いグリップ性能及び小さな転がり抵抗を呈するタイヤを提供できる。本発明により被験対象のタイヤが高いグリップ性能及び小さな転がり抵抗を呈するか否かを評価する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】試験片への超音波の放射を示す図である。
【図２】超音波の波形データを示すグラフである。
【図３】引張変形によるＤＭＡ測定の模式図である。
【図４】せん断変形によるＤＭＡ測定の模式図である。
【図５】タイヤに働くせん断ひずみを示す模式図である。
【図６】測定装置を示すブロック図である。
【図７】超音波測定を示す図である。
【図８】センサを備えるタイヤを装着した車両を示す図である。
【図９】タイヤの設計例を表すグラフである。
【図１０】設計例における周波数及び損失正接の関係を表すグラフである。
【図１１】タイヤ設計の比較例１を表すグラフである。
【図１２】タイヤ設計の比較例２を表すグラフである。
【図１３】試験片をせん断変形させる装置の模式図である。
【図１４】ひずみ振動と粘弾性測定値との関係を示すグラフである。
【図１５】タイヤを試験するための構成図１である。
【図１６】タイヤを試験するための構成図２である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００３８】
［タイヤ］
本実施形態のタイヤはトレッドを有する。トレッドは路面に接する。トレッドは主な機能としてグリップ性能と省燃費性能を要求されている。グリップ性能は高い摩擦力に依っている。省燃費性能は低い転がり抵抗に依っている。
【００３９】
本実施形態においてタイヤの特性とは複合的な特性である。かかる特性は、加速時、減速時及び旋回時にタイヤが示すグリップ性能の高さを含む。グリップ性能は凝着摩擦とヒステリシス摩擦に依っているといわれている。高いグリップ性能の中でも特に高いウェットグリップ性能が重要である。トレッドの表面が水で濡れることにより凝着摩擦が阻害される。このとき、ドライグリップ性能の寄与は低下し、タイヤは路面に対して滑りやすくなる。したがってウェットグリップ性能は安全性保持のため重要である。ウェットグリップ性能はヒステリシス摩擦に影響を受ける。ヒステリシス摩擦はトレッド表面の路面に対するすべりとともに生じる振動によるエネルギーロスに依っている。このため、トレッドの表面が水にぬれてもヒステリシス摩擦は阻害されにくい。
【００４０】
上記複合的な特性には、それら以外の時にタイヤが示す転がり抵抗の小ささを含む。それら以外の時の中にはタイヤが定速で直線的に転がる場合が含まれる。転がり抵抗の振動数はタイヤの回転数に依っているといわれている。ウェットグリップ性能及び転がり抵抗はいずれも損失正接との相関があると言われている。かかる損失正接はトレッドの振動におけるひずみ及び周波数に依拠して変化するエネルギーロスの指標である。
【００４１】
［タイヤの特性評価］
本実施形態ではタイヤの特性の評価は粘弾性測定を基に行われる。特別に言及しない限り本明細書では粘弾性測定とは損失正接を測定することを意味する。損失正接を表すｔａｎδは下記式より求められる。
【００４２】
ｔａｎδ＝Ｅ”／Ｅ’
損失弾性率をＥ”とする。貯蔵弾性率をＥ’とする。
【００４３】
損失弾性率及び貯蔵弾性率はＤＭＡによって求める。ＤＭＡは動的機械分析（Dynamic mechanical analysis）の略称である。ＤＭＡ以外にもレオメーターを用いた分析を利用することができる。特別に言及しない限り本明細書では損失正接の測定とはＤＭＡまたはレオメーターを用いた分析によって測定された値から損失正接を求めることを含むものとする。
【００４４】
ＤＭＡによる粘弾性測定時に被験物は振動させられる。本明細書ではかかる振動の振幅Δｌと変形長さｌとの比を「ひずみ（Strain）」と呼ぶ。変形長さについては後述する。先行技術文献において「ひずみ」は「ひずみ振幅（strain amplitude）」と表される場合がある。
【００４５】
超音波を利用した粘弾性測定と超音波を使用しない粘弾性測定とを区別することが有意義である。特別に言及しない限り本明細書では前者を便宜的に超音波測定と呼ぶものとする。また後者を便宜的にＤＭＡ測定と呼ぶものとする。超音波測定ではＤＭＡ測定ではできない高周波での粘弾性測定が可能である。
【００４６】
被験物として試験片を選択できる。試験片はトレッドを構成するゴムの組成と同一の組成を有する。試験片はタイヤのトレッドの原材料と同一物であることが好ましい。トレッドを構成するゴムには加硫がなされている。前記試験片を振動させることで粘弾性測定をする。損失正接は試験片の振動におけるひずみの大きさ及び周波数に依拠して変化する。
【００４７】
図１は粘弾性測定の一例として超音波を試験片に入射する例を表す図である。試験片４３の全体に音波を放射することで試験片４３の損失正接を測定することができる。入射音波４７は発振器５０から試験片４３に向かって放射される。
【００４８】
図１に示す入射音波４７は弾性応力波として試験片４３中を伝搬する。試験片４３は発振器５０と接している。このため弾性応力波の振幅は発振器５０の振幅と同一である。弾性応力波は縦波でも横波でもよい。
【００４９】
本実施形態では図１に示す方法によって試験片の粘弾性を測定することもできる。かかる試験片を構成するゴムと同一の組成を有するトレッドはかかる試験片と同一の粘弾性を有するものと推測される。したがって上記測定によってタイヤの有する粘弾性を疑似的に測定することができる。
【００５０】
［振動にかかるひずみ及び周波数］
＜概要＞
本実施形態のタイヤは所定の損失正接を呈するトレッドを有するタイヤである。かかる損失正接はトレッドの振動におけるひずみ及び周波数に依拠して変化する。タイヤの特性を評価する際タイヤに対して、かかるひずみ及び周波数で特徴づけられる振動を付与する。かかる振動について超音波測定及びＤＭＡ測定ごとに説明する。また実際に路面上を回転するタイヤに付与される振動について説明する。これらの振動を説明した後にこれら振動を対比する。
【００５１】
＜超音波測定＞
超音波測定で用いられる超音波はパルス波である。図１に示すようにパルス波は入射音波４７として発振器５０から試験片４３に入射する。入射音波４７は試験片４３に弾性応力波を生じる。言い換えれば入射音波４７は試験片４３の中で弾性応力波として振る舞う。
【００５２】
図２はパルス波の波形データの例を表す。波形データはパルス波の振動の時間変化の測定結果で表されている。パルス波は試験片に対して放射される。パルス波は所定の継続時間を有する。縦軸は図１に示す試験片４３中のパルス波の振幅を示す。その単位はμｍである。横軸は時間を示す。その単位はマイクロ秒（μｓ）である。
【００５３】
図２よりパルス波の継続時間λｔが算出される。λｔの単位はマイクロ秒（μｓ）である。パルス波の継続時間とはパルス波の開始時刻４６からパルス波の終了時刻４８までの間の時間である。開始時刻４６とはパルス波の始端の出現時刻である。開始時刻４６は０．５６（μｓ）である。終了時刻４８とはパルス波の終端の出現時刻である。パルス波の終了時刻４８は０．８４（μｓ）である。λｔは下記式の通り算出される。
【００５４】
λｔ＝０．８４（μｓ）−０．５６（μｓ）＝０．２８（μｓ）
パルス波では広い周波数帯域の波が重畳されている。このため、上記のような定義でひずみの及ぶ範囲を定義されることが一般的である。また後述する様な単一波長に近い波を用いる場合と比較する場合は、ひずみの及ぶ範囲を表すのに通常の波長である１サイクルの波長を用いてもよい。
【００５５】
下記表１は超音波伝播時の試験片のひずみに関わる各値を表す。試験片のひずみとは弾性応力波によってパルス波形に応じて生じる試験片内のひずみである。
【００５６】
【表１】
2017033414.tif 000003
【００５７】
計測用超音波とは強力超音波よりも高い感度で受信される超音波をいう。計測用超音波の波形データは図１に表されている。超音波の受信は例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の多結晶で行われる。強力超音波とは計測用超音波よりも振幅の大きい超音波をいう。
【００５８】
Ｖはゴム中における音速の一般的な値を表す。ゴムの例は加硫ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）である。その出典は非特許文献２である。図１に示す試験片４３はゴムでもよい。
【００５９】
振幅Ｓは図１に示す発振器５０に一般的に用いられるＰＺＴの一般的な振幅の値を表す。ＰＺＴの一般的な振幅とは発振器５０の厚みが周期的に変化する時の、変化量の最大値である。ＰＺＴの多結晶に対してスパイク電圧又はステップ電圧を負荷した場合、厚みが周期的に変化する。かかる変化は逆圧電効果によるものである。このことにより振幅Ｓの超音波を発信することができる。表１に示すように強力超音波の振幅Ｓは計測用超音波の振幅Ｓの150倍である。強力超音波では周波数分散は狭くなり、波数が多くなる傾向がある。しかしながら、ひずみの計算では上記パルス波と同様に通常の波長である１サイクルの波長でひずみの及ぶ範囲を計算すればよい。
【００６０】
図１に示す発振器５０は試験片４３に接しているので入射音波４７は実質的に減損しない。このため試験片４３は発振器５０と同等の振幅で振動する。すなわち試験片４３中の弾性応力波の振幅はＳである。
【００６１】
パルス波の一波形の距離長さをλｌとする。λｌとは弾性応力波が継続時間λｔと同一の長さの時間で試験片４３中を音速Ｖで進行する時の進行距離である。λｌは音速Ｖと継続時間λｔとから求められる。図１に示す試験片４３に生じるひずみはεで表される。ひずみεは下記式で表される。
【００６２】
ε＝Ｓ／λl
【００６３】
上記式は以下の通り導くことができる。上述の通りひずみとは振動の振幅Δｌと変形長さｌとの比である。したがってε＝Δｌ／lと表される。振幅Δｌは上述の振幅Ｓである。lはパルス波の影響によって試験片が変形している範囲と考えられる。このためｌは波形の距離長さλlとすることができる。ε＝Ｓ／λlと言うことができる。ひずみεは本実施形態にかかる第二ひずみである。
【００６４】
図１に示す試験片４３は第二ひずみを伴って第二周波数の振動成分を含むように所定の帯域で振動する。かかる振動は上記パルス波の伝搬の結果として現れる。表１に示す周波数ｆはλｔの逆数である。周波数ｆは第二周波数である。第二周波数は振動数である。
【００６５】
パルス波には図２に示すように一波形の中に広い範囲の周波数の振動成分が含まれている。パルス波に含まれる振動成分の周波数は所定の帯域の範囲内で分散している。かかる振動は上記帯域に含まれる周波数を有する複数の単振動からなる合成振動であってもよい。ここで単振動とは単一周波数の連続波であってλｔの継続時間を有するものでもよい。共振を利用して強力超音波を生成する場合は、周波数の分散レベルが小さくなることがある。したがってパルス波に含まれる振動成分は、パルス波自体がλｔの継続時間を有する単振動とみなせる程度に小さな分散を示す場合もある。
【００６６】
また本実施形態に係る第二損失正接は試験片４３の呈する損失正接である。
【００６７】
［ＤＭＡ測定］
＜引張ひずみ＞
図３は引張ひずみによるＤＭＡ測定の模式図である。引張ひずみは第一ひずみの一例である。引張ひずみは試験片４３が引張変形を伴う振動をする場合に生じる。試験片４３は試験片４３の表面４２の法線方向に引張変形を伴う振動をする。このとき引張ひずみは、試験片長ｌに対する、法線方向の振幅Δｌの比で表される。試験片長ｌは試験片４３の図中の長手方向の長さである。その単位はメートル（ｍ）である。
【００６８】
かかるＤＭＡ測定によりひずみを測定した例を表２に表す。このようなＤＭＡ測定装置では通常、共振などの機械的制約から100Hzまでしか正常な測定ができない。特別な場合であっても1000Hzが正常な測定の限界とされている。また、大きなひずみでは低周波数での測定しかできないという制約がある。
【００６９】
【表２】
2017033414.tif 000004
【００７０】
試験片長ｌは試験片に応力が発生してない時の試験片長ｌである。試験片４３は加硫ＳＢＲからなる。ひずみは振幅Δｌと試験片長ｌとの比の百分率である。試験片４３は第一ひずみを伴って第一周波数で振動する。第一周波数は振動数である。本実施形態において試験片４３の呈する損失正接を第一損失正接という。
【００７１】
＜せん断ひずみ＞
図４はせん断ひずみによるＤＭＡ測定の模式図である。せん断ひずみは第一ひずみの一例である。せん断ひずみは試験片がせん断変形を伴う振動をする場合に生じる。せん断変形はずり変形とも言い換えられる。試験片４３は試験片４３の表面４２の接線方向にせん断変形を伴う振動をする。このときせん断ひずみγは表面４２の法線方向の厚さに対する、接線方向の振幅Δｓの比で表される。法線方向の厚さとは試験片厚みｔである。
【００７２】
かかるＤＭＡ測定によりひずみを測定した例を表３に表す。このようなＤＭＡ測定装置では通常、共振などの機械的制約から100Hzまでしか正常な測定ができない。特別な場合であっても1000Hzが正常な測定の限界とされている。また、大きなひずみでは低周波数での測定しかできないという制約がある。
【００７３】
【表３】
2017033414.tif 000005
【００７４】
表中の試験片厚みｔは図４に示す試験片４３に応力が発生してない時に測定されている。試験片４３は加硫ＳＢＲからなる。せん断ひずみγは振幅Δｓと試験片厚みｔとの比（％）である。試験片４３は第一ひずみを伴って第一周波数で振動する。第一周波数は振動数である。本実施形態において試験片４３の呈する損失正接を第一損失正接という。
【００７５】
［タイヤに働くせん断ひずみ］
図５はタイヤに働くせん断ひずみの例である。タイヤは１００％すべりの状態にある。１００％すべりとはタイヤロック状態のことである。タイヤはトレッドを有する。かかる状態においてトレッドは振動する。トレッドは複数のブロックを有する。ブロックとはトレッド表面に形成された溝によって囲まれた直方体状の凸部である。
【００７６】
図５にブロックの例としてブロック５３を示す。ブロック５３はブロック面５４を有する。ブロック５３はブロック５３の基部でトレッド全体とつながっている。かかる基部を仮想的な基面５６として図に表す。基面５６とブロック面５４は互いに反対側に位置する。タイヤが正立して路面と接している場合、複数のブロック面５４が路面と接する。
【００７７】
図５に示すブロック面５４はトレッドの表面の接線方向と平行である。トレッドに対して、トレッドの表面において接線方向にせん断力が働く。かかるせん断力の発生に伴いトレッドにせん断ひずみが発生する。
【００７８】
図５に示す摩擦力５５は静止摩擦力である。路面と接するブロック面はそれぞれ摩擦力５５を受ける。摩擦力５５はヒステリシス摩擦によって発生する摩擦力である。ヒステリシス摩擦とはトレッドの振動の振動数に依存して生じる摩擦である。
【００７９】
タイヤのウェットグリップはヒステリシスロスに依存している。かかる依存関係は上記トレッドの振動の周波数がメガヘルツ帯に属しているときに現れることが損失正接の周波数特性と摩擦係数の速度特性の対比から知られている。
【００８０】
図５に示すΔｓは変形量である。その単位はメートル（ｍ）である。変形量Δｓはブロック５３をせん断変形させた時のブロック面５４の変位の最大値である。ブロック面５４の変位とは基面５６との間のずれである。変形量Δｓは最大静止摩擦力に達した摩擦力５５によって発生する変位の大きさである。変形量Δｓの求め方は後述する。
【００８１】
図５に示すｔはブロック厚である。ブロック厚とはブロック面５４から測ったブロック５３の高さである。すなわちブロック厚とはトレッドの表面の法線方向の厚さである。その単位はメートル（ｍ）である。
【００８２】
タイヤに働くせん断ひずみを測定した例を表４に表す。
【００８３】
【表４】
2017033414.tif 000006
【００８４】
路面と接するブロック面５４の面積の合計をＡとする。その単位は平方メートル（ｍ２）である。ひずみは変形量Δｓとブロック厚ｔとの比（％）である。接線力Ｆとは車重によって発生しうる最大摩擦力である。車重とはタイヤが支えている車両の重量である。接線力Ｆは最大静止摩擦力に達した摩擦力５５の各ブロック５３間の合計である。その単位はニュートン（Ｎ）である。
【００８５】
ブロック面は縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの大きさを有する。タイヤが支える車両の質量は２ｔとする。１本のタイヤの有するブロック面は質量Ｗを支える。質量Ｗは５００ｋｇである。ブロック面に負荷される力は下記式で表される。ｇ（ｍ／ｓ２）は重力加速度である。
【００８６】
Ｗ×ｇ＝５００×９．８＝４９００（Ｎ）
【００８７】
摩擦係数は１．５である。接線力Ｆはブロック面に負荷される力と摩擦係数との積より求められる。接線力Ｆの値は表１に示すように７３５０（Ｎ）である。ずり弾性率Ｇは下記式で表される。
【００８８】
Ｇ＝（Ｆ／Ａ）／（Δｓ／ｔ）
【００８９】
上記式に基づきΔｓは下記式の通り導かれる。
【００９０】
Δｓ＝（Ｆ／Ａ）／（Ｇ／ｔ）
【００９１】
上述の通りせん断ひずみγとは振動の振幅Δｓとブロック厚ｔとの比である。このためせん断ひずみγはγ＝Δs／tで表すことができる。かかるせん断ひずみγはヒステリシス摩擦に関係する。かかるせん断ひずみγは表４のように表される。
【００９２】
以上をまとめるとタイヤに働くせん断ひずみγとは、トレッドが、タイヤロック時に、摩擦によって、トレッドの表面の接線方向にせん断変形をする場合の、トレッド表面の法線方向の厚さtに対する、トレッドの表面の接線方向の変形量Δsの比を表す。ここで厚さｔは特にトレッドの有するブロックの厚さを示す。
【００９３】
非タイヤロック時にタイヤに働くせん断ひずみγはタイヤロック時にタイヤに働くせん断ひずみγと同様に表すことができる。例えば図５においてタイヤが１００％すべりではないとものとする。このとき摩擦力５５は最大静止摩擦力に達しないものの所定の大きさを有する接線力Ｆとなっている。特に定常走行では接線力Ｆの主要因は空気抵抗となる。このため非タイヤロック時のせん断ひずみγはタイヤロック時のせん断ひずみγよりも小さな値となる。
【００９４】
以上、図５を用いてせん断ひずみについて説明した。非タイヤロック時にタイヤに働くひずみは、試験片に働く引張ひずみに置き換えることができる。すなわち実際のタイヤに働く応力の方向と異なる方向と整合しない引張ひずみを用いて試験片の損失正接を測定しても、所定のひずみの大きさに応じた損失正接の値を導出することができる。従来の研究により引張ひずみでもヒステリシス摩擦の検討が可能であることが示されている。このためＤＭＡ測定では引張変形を用いて、ひずみの大きさに応じた損失正接を測定してもよい。引張圧縮変形を用いて損失正接を測定することは測定の容易さと再現性の高さに優れる。
【００９５】
［タイヤの特性の評価条件］
本実施形態に係る、タイヤの有する特性を評価する方法を示す。かかる方法では、タイヤの有するトレッドの呈する損失正接を測定する。測定はトレッドを構成するゴムの組成と同一の組成を有する試験片を所定のひずみ及び所定の周波数で振動させることで行う。測定はＤＭＡ測定と超音波測定によって行うことが好ましい。測定によって得られた結果に基づきタイヤの有する特性を評価する。
【００９６】
所定のひずみ及び所定の周波数は、実際にタイヤのトレッドが路面との接触によって生ずる振動のひずみ及び周波数を模している。ひずみは上述のせん断ひずみ又は引張ひずみのいずれかである。上述の通りせん断ひずみはせん断変形に伴って生じる。上述の通り従来の研究により引張ひずみでもヒステリシス摩擦の検討が可能であることが示されている。粘弾性測定でタイヤに付与される振動と、実際に路面上を回転するタイヤに付与される振動とを以下に対比する。
【００９７】
図３及び表３に示されるＤＭＡ測定時の試験片のひずみに対して図１及び表１に示される超音波測定時の試験片のひずみは大きい。一方タイヤロック時のタイヤのひずみの大きさと同等の大きさを有するひずみは上記強力超音波で生成出来る。かかる超音波は上述の通り約３５％のひずみを作成することができる。かかるひずみの大きさは図５及び表４に表されるひずみの大きさに近い。なお試験片中の超音波は縦波の弾性応力波である。かかる弾性応力波は引張と圧縮によるひずみを生じる。かかるひずみの大きさと損失正接との相関は、図５に示すトレッドのせん断ひずみの大きさとトレッドが呈する損失正接との相関を模している。
【００９８】
タイヤロック時のタイヤの振動の周波数と同等の周波数を有する振動は超音波で生成出来る。かかる超音波の振幅の一例は１５０μｍである。かかる超音波の周波数の一例は２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚである。超音波測定において再現できるせん断ひずみの大きさ及び振動の周波数はタイヤロック時のタイヤの呈するせん断ひずみの大きさ及び振動の周波数に類似する。このためタイヤロック時のトレッドの振動は超音波測定において高周波弾性応力波の伝搬と反射によって模式的に再現できる。超音波測定は高周波粘弾性測定に適する。
【００９９】
一方、定常走行では空気抵抗が主要因の接線力Ｆとなる。したがってひずみも小さな値となり転がり抵抗に関係する周波数は小さい。これにより非タイヤロック時のトレッドの振動はＤＭＡ測定において試験片に加えられる振動によって模式的に再現できる。これはＤＭＡ測定において振動が低周波数であり、かつ低ひずみだからである。ＤＭＡ測定は低周波粘弾性測定に適する。
【０１００】
以上に基づき、試験片の呈する損失正接を測定することで、タイヤの有するトレッドの呈する損失正接を求めることができる。
【０１０１】
図３又は図４に示すように第一ひずみを伴って第一周波数で試験片を振動させることで、試験片の呈する第一損失正接を取得する。測定はＤＭＡ測定で行う。第一ひずみは図４に示すせん断ひずみである。第一ひずみは図３に示す引張ひずみでもよい。第一ひずみは１０％以下であることが好ましい。第一周波数は１Ｈｚ以上かつ１×１０２Ｈｚ以下であることが好ましい。
【０１０２】
第二損失正接の取得は第一損失正接の取得の前又は後に行う。図１に示すように第二ひずみを伴って第二周波数帯域で試験片を振動させて第二損失正接を取得する。取得は超音波測定で行う。振動は超音波振動子によって発生させる。超音波振動子の例は発振器５０である。
【０１０３】
図１に示すように試験片に第二周波数帯域を有する音波、すなわち超音波を放射する。超音波は弾性応力波として試験片中を伝わる。かかる放射に基づき、第二損失正接を測定する。第二ひずみを生じる弾性応力波はせん断ひずみによるせん断波であってもよく引っ張り圧縮ひずみによる縦波であってもよい。第二ひずみは第一ひずみより大きい。第二ひずみは１％以上かつ１×１０２％以下であることが好ましい。第二周波数帯域は第一周波数より高い。第二周波数帯域は０．１ＭＨｚ以上かつ１×１０２ＭＨｚ以下の範囲に含まれることが好ましい。
【０１０４】
特性の評価は第二損失正接が第一損失正接の６０倍以上であるか否かを判定する。第二損失正接が第一損失正接の６０倍以上であれば、上記トレッドを有するタイヤは高いグリップ性能及び小さな転がり抵抗を呈すると判別される。様々なグリップ性能の中でも特にウェットグリップ性能においてタイヤは優れると判別される。かかる判別は後述するコンピュータで行ってもよい。
【０１０５】
［所定の損失正接］
本実施形態に係るタイヤの説明に戻る。上述の通りトレッドは所定の損失正接を呈する。かかる損失正接はトレッドの振動におけるひずみ及び周波数に依拠して変化する。かかる損失正接は異なる周波数ごとに少なくとも第一損失正接及び第二損失正接として示される値を呈する。
【０１０６】
第一損失正接はトレッドが第一ひずみを伴って第一周波数で振動する時にトレッドの呈する損失正接である。第一ひずみとは特に非タイヤロック時のせん断ひずみ又は引張圧縮ひずみである。第一周波数とは特に非タイヤロック時におけるトレッドの振動の周波数である。第一ひずみは１０％以下であることが好ましい。第一周波数は１Ｈｚ以上かつ１×１０２Ｈｚ以下であることが好ましい。
【０１０７】
車重によるタイヤ変形を重視して第一損失正接の低減することもできる。タイヤの素材として異方性繊維強化材料やカーボン凝集体が配向している材料を用いる。これらの材料ではタイヤが圧縮される方向に配向されている繊維やカーボン凝集体が支配的となっている。これらの材料では圧縮方向の弾性率が他の方向に比べて高い。このため他の材料を用いた場合に比べタイヤに生じるひずみは小さい。タイヤの支える車体の重量が大きくなってもこの傾向が見られる。タイヤケーシング設計や空気圧の最適化は燃費を低減するのに役立つ。しかしながら、これらは摩擦と関係しない。したがってこれらはトレッド設計とは別に検討される。
【０１０８】
本実施形態において、第二損失正接はトレッドが第二ひずみを伴って第二周波数帯域で振動する時にトレッドの呈する損失正接である。第二ひずみとは特にタイヤロック時のせん断ひずみである。第二周波数帯域とは特にタイヤロック時におけるトレッドの振動の周波数帯域である。第二ひずみは第一ひずみより大きい。第二周波数帯域は第一周波数より高い。前記第二ひずみは１０％以上であることが好ましい。前記第二周波数帯域は０．１ＭＨｚ以上かつ１×１０２ＭＨｚ以下の範囲に含まれることが好ましい。
【０１０９】
第二損失正接は第一損失正接よりも大きい。第二損失正接は第一損失正接の６０倍以上であることが好ましい。第一損失正接が０．２以下であるとともに、第二損失正接が０．５以上であることが好ましい。上記トレッドを有するタイヤは高いグリップ性能及び小さな転がり抵抗を呈する。かかるタイヤは、特には優れたウェットグリップ性能とともに高い省燃費性能を有することで特徴づけられる。
【０１１０】
なおトレッドの呈する損失正接を直接測定できない場合は、トレッドを構成するゴムの組成と同一の組成を有する試験片の損失正接を測定することでこれに換えてもよい。
【０１１１】
［損失正接の測定］
＜測定装置＞
タイヤの損失正接は図６に示す測定装置１を用いて測定することができる。測定装置１は、制御部１０とレオメーター部１１と超音波放射部１２と信号発生部１３と変換部１４と処理部１５とを備える。測定装置１として、高周波粘弾性株式会社（HighFrequency ViscoElasticity Corporation, Yokohama, kanagawa, Japan）製の高周波粘弾性計測装置を用いることができる。
【０１１２】
図６に示すレオメーター部１１は低周波粘弾性測定に用いる。レオメーター部１１は駆動部２０と軸２１と板２２とを有する。超音波放射部１２は高周波粘弾性測定に用いる。超音波放射部１２はトランスデューサ２５と遅延材２６とを備える。レオメーター部１１と超音波放射部１２は、試験片４３を挟み込んでいる。試験片４３は板２２と遅延材２６との間に設置される。
【０１１３】
図６に示す制御部１０は、メモリやその他のＩＣ（Integrated Circuit）等の回路を備える。制御部１０は、処理部１５から制御信号を取得する。制御部１０は制御信号に基づいてレオメーター部１１を利用して試験片４３に所定のひずみを印加する。制御信号はひずみの情報である。ひずみの情報は振動の振幅、周波数又は周期、及び張力の情報を含む。ひずみの情報はひずみの時間変化の情報を含む。ひずみの情報はひずみの周期変化の情報を含む。ひずみの時間変化の情報からはひずみの位相が抽出できる。
【０１１４】
図６に示す制御部１０は、駆動部２０に対して駆動指示を出力する。駆動部２０は駆動指示を受ける。駆動指示は振動の振幅、周波数又は周期、及び張力の情報を含む。周波数は１Ｈｚ以上かつ１×１０２Ｈｚ以下である。
【０１１５】
図６に示す駆動部２０は駆動指示に基づいて、軸２１及び板２２を介して試験片４３を縦方向に振動させる。縦方向とは軸２１の長さ方向である。長さ方向とは図６における上下方向である。長さ方向とは駆動部２０から板２２に向かう方向に対して平行な方向である。振動は正弦波振動である。振動は軸２１及び板２２を通じて駆動部２０から試験片４３に伝搬する。
【０１１６】
図６に示す駆動部２０は軸２１及び板２２を介して上記張力と等しい力をもって試験片４３を長さ方向に引く。駆動部２０はモータ２３とセンサ２４を有する。かかる力はモータ２３が発生する。試験片４３はかかる力に対する応力を発生する。かかる応力は張力である。試験片４３は長さ方向に引張変形する。
【０１１７】
図６に示す試験片４３はねじり変形してもよい。モータ２３は駆動指示に応じて軸２１を回動させる。軸２１は環状板２２と接続されている。軸２１の動きに応じて板２２が動く。板２２は試験片４３の一面に固定されている。このため試験片４３は駆動部２０から力を受ける。試験片４３にはかかる力に応じたひずみが発生するとともに、試験片４３はねじり変形する。
【０１１８】
図６に示すセンサ２４は張力を検出する。センサ２４は検出した張力の情報を変換部１４に出力する。センサ２４はせん断力に対する応力を検出してもよい。センサ２４はかかる応力の情報を変換部１４に出力する。
【０１１９】
応力の情報は応力の時間変化の情報を含む。応力の情報は応力の周期変化の情報を含む。応力の時間変化の情報からは応力の位相が抽出できる。応力の時間変化の情報が備える時間情報はひずみの時間変化の情報が備える時間情報と同一である。このため応力の時間変化の情報はひずみの時間変化の情報と比較することができる。これらの応力の情報はアナログ情報でもデジタル情報でもよい。
【０１２０】
変換部１４はアナログ情報をデジタル情報に変換してもよい。変換部１４は変換された情報を処理部１５に出力する。処理部１５は変換された情報を受ける。
【０１２１】
図６に示すトランスデューサ２５は発振器である。発振器は圧電素子を備える。圧電素子は圧電材を備える。好ましい圧電材はＰＺＴの多結晶である。圧電材に電圧が負荷されると圧電材の体積が変化する。電圧の周期的な変化は圧電材の体積の周期的な変化をもたらす。電圧の周期的な変化はトランスデューサ２５の受ける電気信号によって作ることができる。圧電材の体積の周期的な変化は音波を生じる。計測用ＰＺＴは電圧の周期的変化を音波に変換する。トランスデューサ２５は音波を発信する。音波は上記超音波である。超音波は上記パルス波である。
【０１２２】
トランスデューサ２５は音波の発信に加えて受信を行うことができる。圧電材は音波を受けて電圧の変化を発生することもできる。ＰＺＴの多結晶を用いた装置は音波を電圧の周期的変化に変換することもできる。トランスデューサ２５は電圧の周期的変化を電気信号として出力することができる。
【０１２３】
トランスデューサ２５は超音波放射部１２の内部に取り付けられている。遅延材２６の有する一方の面はトランスデューサ２５と密着している。遅延材２６は一方の面と対向する他方の面を有する。他方の面は試験片４３と接触している。トランスデューサ２５は、方向整合器２８と接続される。
【０１２４】
図６に示す方向整合器２８は電気信号をトランスデューサ２５に供給する。トランスデューサ２５は電気信号を音波に変換する。電気信号は高周波の音波の情報を有する。音波の情報の例は、音波がパルス状であるという情報及び音波が所定の周波数成分を含むという情報である。トランスデューサ２５は、音波を遅延材２６に放射する。音波は遅延材２６に入射する。遅延材２６は音波を伝搬する。遅延材２６は音波を遅延させる。
【０１２５】
図６に示す遅延材２６は音波を試験片４３に放射する。音波は試験片４３に入射する。試験片４３は音波を反射する。遅延材２６は反射された音波をトランスデューサ２５に伝搬する。音波はトランスデューサ２５に入射する。トランスデューサ２５は音波を受ける。
【０１２６】
図６に示すトランスデューサ２５は反射された音波の大きさを測定する。トランスデューサ２５は反射された音波を電気信号に変換する。トランスデューサ２５は反射された音波の大きさの情報を取得する。トランスデューサ２５は電気信号を方向整合器２８に出力する。
【０１２７】
図６に示す遅延材２６は音波を遅延させる。遅延材２６は所定の伝搬長を有する。伝播長が長くなるとトランスデューサ２５が音波を放射してから、試験片４３で反射された音波を受けるまでの間の時間が長くなる。遅延材２６はトランスデューサ２５が音波を連続的に放射しているときに有意義な働きをする。遅延材２６は、トランスデューサ２５が音波を放射している時間と、トランスデューサ２５に音波が入射している時間との重複を解消する。
【０１２８】
図６に示す信号発生部１３は電気信号を発生する。信号発生部１３は電気信号を出力する。超音波放射部１２は電気信号を受ける。かかる電気信号は損失正接の算出に役立つ。
【０１２９】
図６に示す信号発生部１３はトランスデューサ２５が出力した電気信号を受信する。信号発生部１３はかかる電気信号を出力する。変換部１４はかかる電気信号を受ける。
【０１３０】
図６に示す信号発生部１３は発生器２７と方向整合器２８と増幅器２９とを有する。処理部１５は放射指示信号を出力する。発生器２７は放射指示信号を受ける。発生器２７は放射指示信号に基づいて電気信号を生成する。電気信号は駆動波形の情報を含む。
【０１３１】
駆動波形とは図６に示すトランスデューサ２５が駆動するのに必要な情報である。トランスデューサ２５が駆動すると音波を放射する。駆動波形とはトランスデューサ２５が放射する音波の波形である。
【０１３２】
図６に示す発生器２７は電気信号を出力する。方向整合器２８はかかる電気信号を受ける。発生器２７はさらにトリガ信号を出力する。トリガ信号は発生器２７が電気信号を出力した時刻の情報を有する。増幅器２９はトリガ信号を受ける。増幅器２９はトリガ信号を受ける。
【０１３３】
図６に示す方向整合器２８は、発生器２７、増幅器２９及びトランスデューサ２５と接続されている。方向整合器２８は発生器２７から受信した電気信号をトランスデューサ２５に出力する。方向整合器２８はトランスデューサ２５から供給された電気信号を増幅器２９に出力する。方向整合器２８はこれらの信号の伝送方向を調節している。このため発生器２７から出力された電気信号は増幅器２９に出力されない。
【０１３４】
図６に示す増幅器２９は方向整合器２８から電気信号を受ける。この電気信号はもともとトランスデューサ２５が出力した電気信号である。増幅器２９は供給された電気信号中の高周波成分を所定の増幅率で増幅する。増幅器２９は電気信号を出力する。変換部１４はかかる電気信号を受ける。
【０１３５】
上記電気信号では高周波成分が増幅されている。高周波成分の一例は１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの成分である。かかる成分は高周波とともに振動する試験片４３の損失正接を算出するのに必要である。
【０１３６】
図６に示す増幅器２９は、発生器２７からトリガ信号を受信後、方向整合器２８から供給される電気信号の受信を開始する。図６に示す増幅器２９は、トリガ信号を受信しない限り電気信号を受信しない。増幅器２９は電気信号の受信以外の不要な動作をしない。
【０１３７】
図６に示す変換部１４は、処理部１５と、それ以外との間で送受される情報の信号形式の変換を行う。変換部１４は、Ｄ／Ａ変換部３０及びＡ／Ｄ変換部３１を有する。
【０１３８】
図６に示すＤ／Ａ変換部３０はＤ／Ａ変換回路（コンバータ）を備える。Ｄ／Ａ変換部３０は、処理部１５から出力されたデジタルの制御信号をアナログ信号に変換する。Ｄ／Ａ変換部３０はアナログ信号を出力する。制御部１０はアナログ信号を受ける。アナログ信号の一部は放射指示信号である。発生器２７は放射指示信号を受ける。
【０１３９】
図６に示すＡ／Ｄ変換部３１はＡ／Ｄ変換回路（コンバータ）を備える。Ａ／Ｄ変換部３１は増幅器２９から出力された電気信号をデジタル信号に変換する。かかる電気信号はもともとアナログ信号である。Ａ／Ｄ変換部３１はデジタル信号を出力する。処理部１５はデジタル信号を受ける。
【０１４０】
図６に示すＡ／Ｄ変換部３１は、センサ２４から出力された電気信号をデジタル信号に変換する。かかる電気信号はもともとアナログ信号である。Ａ／Ｄ変換部３１はデジタル信号を出力する。処理部１５はデジタル信号を受ける。
【０１４１】
図６に示す処理部１５は損失正接を算出する。損失正接は試験片４３の振動の周波数によって異なる。電気信号は超音波放射部１２から信号発生部１３及び変換部１４を介して処理部１５に送られる。処理部１５は電気信号を用いて試験片４３の損失正接を算出する。
【０１４２】
処理部１５は、例えばコンピュータ、好ましくはパーソナルコンピュータを備える。コンピュータはメモリ及びＣＰＵを備える。コンピュータはプログラムで動作する。プログラムはメモリにロードされ、ＣＰＵで実行される。処理部１５の動作に必要な情報はプログラムに記述することができる。
【０１４３】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【０１４４】
図６に示す処理部１５は制御信号を出力する。制御部１０は制御信号を受ける。処理部１５は試験片４３のひずみの情報を格納する。ひずみの情報は上記制御信号に含まれる。処理部１５はデジタル信号を受ける。
【０１４５】
デジタル信号には図６に示すセンサ２４が出力したアナログ信号が変換されて生じたデジタル信号が含まれる。かかるデジタル信号は試験片４３に作用している応力の位相の情報を含む。処理部１５はこれらの情報に基づき、低周波で振動する試験片４３の呈する損失正接を算出する。
【０１４６】
図６に示す処理部１５は所定の周波数領域における波形の解析処理を行なう。かかる解析処理はＦＦＴ（Fast Fourier Transformation）処理でもよい。所定の周波数領域とは損失正接を測定すべき周波数が含まれる領域である。
【０１４７】
図６に示す処理部１５はひずみの情報から振幅及び位相を取得する。ひずみの情報は上記制御信号に含まれる。処理部１５はデジタル信号を受ける。デジタル信号には増幅器２９が出力したアナログ信号が変換されて生じたデジタル信号が含まれる。かかるデジタル信号は試験片４３で反射した音波の波形の時間変化の情報を含む。処理部１５はこれらの情報に基づき、高周波で振動する試験片４３の呈する損失正接を算出する。
【０１４８】
［ＤＭＡ測定と演算処理］
図６に示す処理部１５は試験片４３に作用している応力の位相及び試験片４３のひずみの位相を比較する。処理部１５は両者の位相差を算出する。処理部１５は位相差より、低周波で振動する試験片４３の呈する損失正接を算出する。かかる算出は公知の方法で行うことができる。
【０１４９】
［超音波測定と演算処理］
＜援用＞
特許文献２、日本国特許出願公開２００７−０４７１３０号公報に記載された全ての記載内容を援用する。
＜表面反射法＞
図７に示すように超音波測定は表面反射法で行う。超音波測定では基準値の測定と、試験片４３の呈する値の測定とを行う。基準値を測定する際、遅延材２６の有する面は試験片４３と接触していない。試験片４３の呈する値を測定する際、遅延材２６の有する面は試験片４３と接触している。いずれにおいても遅延材２６の有する面はトランスデューサ２５と接触している。
【０１５０】
図７に示すトランスデューサ２５は入射音波４７を試験片４３へ放射する。入射音波４７は遅延材２６から試験片４３に入射する音波である。遅延材２６と試験片４３とが接していない場合、入射音波４７は遅延材２６から空気に入射する音波である。
【０１５１】
図７に示すように放射された入射音波４７の一部は遅延材２６と試験片４３との界面で反射する。入射音波４７の残りは界面を透過する。反射と透過の比率は、かかる界面の反射率で表される。反射率は遅延材２６と試験片４３との間の音響インピーダンスの違いに依存する。遅延材２６と試験片４３とが接していない場合、放射された入射音波４７は遅延材２６と空気との界面でほぼ全反射される。遅延材２６と試験片４３とが接していない場合の中には測定装置１中に試験片４３を配置していない場合を含む。
【０１５２】
図７に示すように反射された入射音波４７は反射音波４９となる。遅延材２６と試験片４３とが接している場合、反射音波４９は試験片４３で反射する音波である。遅延材２６と試験片４３とが接していない場合、反射音波４９は空気で反射する音波である。測定装置１は反射音波４９に基づいて超音波測定を行う。
【０１５３】
図７に示すトランスデューサ２５は反射音波４９を受信する。トランスデューサ２５は反射音波４９を電気信号に変換する。図６に示す増幅器２９はかかる電気信号中の高周波成分を増幅する。Ａ／Ｄ変換部３１はかかる電気信号をデジタル信号に変換する。
【０１５４】
基準値と、図７に示す試験片４３の呈する値とはこれらの変換を受けた後に図６に示す処理部１５に格納される。基準値と試験片４３の呈する値とは所定の周波数における超音波の位相及び振幅値を含む。これらはいずれも周波数の関数である。処理部１５は処理部１５に試験片４３の呈する値と基準値とを比較して、試験片４３の損失正接を算出する。
【０１５５】
＜基準値及び試験片４３の呈する値の測定＞
図６に示す測定装置１は試験片４３の呈する値の測定の前に又は後に基準値を測定する。特許文献２に記載の方法に準じて基準値を測定することができる。特許文献２に記載の方法に準じて試験片４３の呈する値を測定することができる。試験片４３の呈する値の測定の時の入射音波４７の周波数及び振幅は基準値の測定の時に放射された入射音波４７の周波数及び振幅と同一である。
【０１５６】
＜損失正接の算出＞
特許文献２に記載の方法に準じて損失正接を算出することができる。図６に示す処理部１５は基準値中の振幅値の実数及び位相を用いる。処理部１５は試験片４３で反射された反射音波４９の振幅及び位相をかかる基準値と比較する。比較は特許文献２に記載の方法に基づいて行われる。この演算処理により測定装置１は試験片４３の呈する損失正接を測定できる。
【０１５７】
上述のＤＭＡ測定及び超音波測定並びにこれらに付随する演算処理は、高周波粘弾性株式会社（HighFrequency ViscoElasticity Corporation, Yokohama, kanagawa, Japan）において提供する受託試験サービスを用いて実施することができる。
【０１５８】
［タイヤの設計方法］
上述の通り損失正接はトレッドの振動におけるひずみ及び周波数に依拠して変化する。
タイヤのヒステリシスロスはタイヤの損失正接に依拠する。したがってタイヤのヒステリシスロスはトレッドの振動における周波数に依拠する。すなわちタイヤのヒステリシスロスは周波数特性を有する。またタイヤのヒステリシスロスはトレッドの振動におけるひずみの大きさに依拠する。さらにタイヤのヒステリシスロスの周波数特性はひずみの大きさに依拠して変化する。
【０１５９】
タイヤのヒステリシスロスの周波数特性を制御するためのタイヤの設計方法を示す。タイヤは補強材又は補強剤（以下、補強材という）を含有するゴムを備える。補強材はシリカ及びカーボンブラックのうち一以上のものでもよい。かかる補強材は互いに凝集している。補強材はブドウの房のような粒子状の凝集体を成している。かかる凝集体では、ブドウの房中の粒一つ一つを補強材の一分子又は数分子と見立てている。また補強材はゴム中で分散していない。各凝集体はゴム中に分散している。
【０１６０】
かかるゴムが大変形するとき、ゴムのヒステリシスロスは、ゴムが小変形するときに比べて生じやすくなる。かかるヒステリシスロスは補強材同士が相互作用して生じる場合がある。ヒステリシスロスはゴム分子と補強材とが相互作用して生じる場合がある。上述の通り本実施形態では損失正接は周波数に応じて変化する。上記相互作用によりピーク周波数や、ピーク周波数における損失正接の大きさが変化する。
【０１６１】
かかる効果はペイン効果とも呼ばれる。たとえば、ひずみが大きくなるにつれてヒステリシスロスが優勢になるゴム材料では、タイヤの転がり抵抗が増大するとともにタイヤのグリップ性能が向上する。ゴムのひずみが小さくなるにつれてヒステリシスロスが劣勢になるゴム材料では、タイヤの転がり抵抗が減少するとともにタイヤのグリップ性能が減少する。本実施形態ではタイヤにおいてこのようなペイン効果を発現させるために所定の材料ゴムを採用してもよく、またタイヤ構造を所定のとおり設計してもよい。
【０１６２】
本実施形態では、タイヤが路面から強い応力を受けて大きなひずみを生じた時、タイヤにはペイン効果により強いヒステリシスロスが生じる。このためタイヤには大きな摩擦力が発生する。タイヤが路面から強い応力を受ける時の中にはタイヤが加速する時、減速する時及び旋回する時を含む。またタイヤがこれらの動作をしながら、タイヤが路面に対してスリップをする場合が含まれる。
【０１６３】
それら以外の時にペイン効果によりヒステリシスロスが弱まる。本実施形態のタイヤは、加速時、減速時及び旋回時に大きなグリップ抵抗を示し、それら以外の時に小さい転がり抵抗を示す。
【０１６４】
［タイヤの製造方法］
タイヤのヒステリシスロスの周波数特性を制御するためのタイヤの製造方法を示す。一例としてスチレン−ブタジエン共重合体とシリカとを混合する。この際にシリカ分散助剤を添加しない。シリカ分散助剤の例はカルボン酸アミン塩（特許文献３、段落0088）及びアミノ／メルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン（特許文献４、段落0061）である。
【０１６５】
上記スチレン−ブタジエン共重合体の末端は官能化されていない。例えば以下の態様が挙げられる。スチレン及びブタジエンの共重合反応をエチレンスルフィド又はクロロトリエトキシシランにより停止しない。これらに代えて共重合反応をイソプロパノールで停止する（特許文献５、段落0071）。あるいはスチレン−ブタジエン共重合体の末端にアルコシキシリル基を付与しない（非特許文献３、Table 1-3）。
【０１６６】
非特許文献３ではかかる組成を有する試験片に対して低周波振動を与えることでペイン効果への寄与を確認している。非特許文献３において低周波振動とは数Ｈｚの周波数で周期的に０．１〜１０％のひずみを与えることである。
【０１６７】
スチレン−ブタジエン共重合体とシリカとの混合物に硫黄を加える。硫黄を加えた混合物を公知の方法に従って成形しトレッドとする。トレッドと他の部材とを公知の方法に従って組み上げてタイヤとする。
【０１６８】
［実施形態の変形］
上述したＤＭＡ測定において試験片に与えた振動は、サイン波（正弦波）で表される連続的な振動である。ＤＭＡ測定ではかかる振動に換えて、パルス波で表される短時間の振動を用いてもよい（非特許文献４）。かかるパルス波におけるひずみは図３及び図４に基づき説明したひずみと同等である。非特許文献４、C. Wrana, U. Eisele und S. Kelbch, "Measurement and Molecular Modeling of Rolling Resistance in Tire Treads", [online], KGK Kautschuk Gummi Kunststoffe 53. Jahrgang, Nr.3/2000, p.126-128に記載された全ての記載内容を援用する。
【０１６９】
図１に示すように被験物は試験片４３である。被験物を試験片からタイヤに置き換えることもできる。かかる場合はタイヤのトレッドに超音波のパルス波を放射することでトレッド中に弾性応力波が生じさせてタイヤの粘弾性を測定する。かかる測定の態様はいわゆる表面法と呼ばれる。表面法におけるひずみは図２に基づき説明したひずみと同等である。試験片をトレッドに置き換えた点が異なる。
【０１７０】
図６に示す試験片４３の呈する損失正接は周波数に依存する。そのため測定装置１は相異なる周波数ごとに損失正接を測定してもよい。また超音波測定は底面反射法で行ってもよい。
【０１７１】
図６に示すトランスデューサ２５は発信部と受信部に分けてもよい。発信部は入射音波４７として強力超音波を送信してもよい。強力超音波の周波数帯域は計測用超音波の周波数帯域よりも狭くてもよい。発信部は複数の帯域を持つ複数の発信部として構成されていてもよい。受信部は反射音波４９として計測用超音波を受信してもよい。計測用超音波の周波数帯域は強力超音波の周波数帯域よりも広くてもよい。受信部は複数の帯域を持つ複数の受信部として構成されていてもよい。
【０１７２】
図６に示す処理部１５とその他の構成要素は分離していてもよい。測定装置１の外から制御信号を変換部１４に送ってもよい。変換部１４から測定装置１の外へデジタル信号を送ってもよい。変換部１４と測定装置１の外との間の通信はネットワークを用いて行ってよい。ネットワークはインターネットでもよい。測定装置１の外で損失正接を算出してもよい。
【０１７３】
この様にひずみと周波数の依って最適化された粘弾性を有するタイヤは、小さな転がり抵抗と、大きなグリップ性能とを両立する。小さな転がり抵抗は一般に燃費の向上に関わる。大きなグリップ性能は一般に安全性と快適性の向上に資する。
【０１７４】
図８はセンサを備えるタイヤ６５を装着した車両６０を示す図である。タイヤ６５は上記タイヤと同等である。車両６０では車両６０に備わるＡＢＳ６８（アンチブレーキロックシステム）の備えるセンサを使用して、タイヤ６５の性能をより高く引き出すことができる。
【０１７５】
図８に示すＡＢＳ６８の備えるセンサは滑りセンサ及び加速度センサのうちの少なくともいずれか一つの機能を有するセンサである。かかる構成によりタイヤ６５の最大性能を発揮できるひずみ条件でタイヤ６５を使用することができる。
【０１７６】
図８に示すタイヤ６５にはさらにひずみゲージを備えるセンサ６６を内蔵してもよい。センサ６６はタイヤ６５のひずみ及び粘弾性を測定するセンサシステムである。かかるひずみゲージによりさらにタイヤ６５の性能を高く引き出すことができる。ひずみゲージは公知のものを使用することができる。
【０１７７】
図８に示す車両６０は制御装置６２をさらに備える。制御装置６２はＡＢＳ６８との間で情報を送受信することができる。制御装置６２はセンサ６６との間で無線により情報を送受信することができる。センサ６６は測定に基づき得られたタイヤ６５に係るひずみ及び粘弾性のデータを制御装置６２に送信する。制御装置６２はさらに車両６０の有する他の機能を制御する総合的な車両制御装置でもよい。
【０１７８】
図８に示す制御装置６２はプログラム格納部６３及びデータ格納部６４を備える。プログラム格納部６３は制御プログラムを格納している。制御装置６２は制御プログラムを呼び出すとともに制御プログラムに基づき動作する。制御装置６２はセンサ６６から受信したデータをデータ格納部６４に格納する。
【０１７９】
図８に示すタイヤ６５は粘弾性が最適化されている。タイヤ６５の性能を引き出すためには粘弾性情報を活用することが好ましい。上記データと、タイヤ６５に係る粘弾性情報とを組み合わせることができる。データ格納部６４は予め粘弾性情報を格納していてもよい。制御装置６２及び周辺のセンサの組合せにより当該車両の制動や加速における加速度を制御することができる。
【０１８０】
図８に示した車両制御方法の応用として、これを用いて車両６０の走行する地域の交通を制御する交通制御システム６１を作ることができる。交通制御システム６１は車両６０外に設けられたサーバ６７を備える。サーバ６７は制御装置６２との間で無線により情報を送受信することができる。交通制御システム６１は交通制御にタイヤ６５の劣化の情報を反映することができる。
【０１８１】
図８に示すサーバ６７は車両６０と車両６０の周辺の地域の車両との走行計画を最適化する。このため、これらの車両は最小時間で目的値に到達できる。車両６０の周辺の地域の車両も車両６０と同等の機能を有することが好ましい。以下、特に言及しない限りこれらの車両をまとめて車両６０と呼ぶ。
【０１８２】
図８に示すサーバ６７は車両６０に装着されたタイヤのひずみに対する、かかるタイヤの転がり抵抗及びグリップの情報を参照する。かかる情報はサーバ６７に格納されている。サーバ６７は上記参照に基づき車両６０の加速、制動、走行速度を制御する信号を車両６０に設けられた制御装置６２に送信する。制御装置６２は信号に基づき車両を制御する。交通制御システム６１は車両６０と車両６０の周辺の地域の車両との燃費を低減することができる。
【０１８３】
図８に示すタイヤ６５は時間経過と繰り返しの使用により劣化する。交通制御システム６１は上記交通制御においてタイヤ６５の劣化の情報を反映することができる。
【０１８４】
図８に示すセンサ６６は公知のひずみセンサと同等の機能を有してもよい。センサ６６によりタイヤ６５の硬さの変化に係るデータを収集し、データ格納部６４に格納してもよい。制御装置６２はかかる情報を利用しタイヤ６５の劣化の影響を加味して上記粘弾性情報を更新してもよい。
【０１８５】
図８に示すセンサ６６は特許文献２に記載の超音波粘弾性測定装置及び方法に係るタイヤ内臓センサと同等の機能を有してもよい。かかるセンサ６６によりタイヤ６５の粘弾性の変化に係るデータを収集し、データ格納部６４に格納してもよい。制御装置６２はかかる情報を利用してタイヤ６５の劣化の影響を加味して上記粘弾性情報を更新してもよい。
【０１８６】
上述した制御に関し、特許文献２、日本国特許出願公開公報、特開２００７−０４７１３０号公報；非特許文献５、松崎  亮介、"センサ不要無電源無線ひずみ計測スマートタイヤの開発"、［online］、KAKEN Database of Grants-in-Aid for Scientific Research、インターネット〈URL：https://kaken.nii.ac.jp/d/p/06J05708.en.html〉；及び非特許文献６、陰山  遼将、"タイヤを最後の最後まで使い切るセンサー技術、ブリヂストンが開発 (2/4)"、［online］、平成26年11月14日、MONOist、インターネット〈URL：http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1411/14/news153_2.html〉に記載された全ての記載内容を援用する。
【０１８７】
［設計例］
図９はタイヤの設計例を表すグラフである。グラフは周波数、ひずみ及び損失正接の関係を表す。ｘ軸は周波数を表す。グラフ中の曲線は周波数が１０Ｈｚ〜１ＧＨｚの範囲で表されている。ｙ軸はひずみの大きさを表す。グラフ中の曲線はひずみの大きさが０．１％〜１０％の範囲で表されている。ｚ軸は損失正接を表す。
【０１８８】
図９に示されるように、本設計例は高周波で振動する時に高い損失正接を呈するタイヤを模している。高周波の振動とは０．１ＭＨｚ以上かつ１×１０２ＭＨｚ以下の振動である。本設計例は低周波で振動する時に低い損失正接を呈するタイヤを模している。本設計例では低周波の振動とは１Ｈｚ以上かつ１×１０２Ｈｚ以下の振動である。好ましい態様において本設計例のタイヤは温度によらず上記性質を示す。
【０１８９】
上記において、タイヤが高周波で振動する時の温度と、タイヤが低周波で振動する時の温度は同一であってもよい。かかる温度は−３０℃から６０℃でもよい。係る温度は−２５、−２０、−１５、−１０、−５、０、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、及び５５℃のいずれかでもよい。
【０１９０】
上記においてタイヤが高周波で振動する時の温度と、タイヤが低周波で振動する時の温度はいずれも一定の範囲内にあってもよい。係る一定の範囲としては−３０℃から６０℃、−２０℃から５０℃、−１０℃から４０℃、０℃から３０℃、１０℃から２０℃のいずれかでもよい。
【０１９１】
振動とはタイヤが所定のひずみの大きさで周期的に変形することをいう。ひずみの大きさとはタイヤの単位長さあたりのタイヤの変形量をいう。本設計例ではひずみの大きさでタイヤのヒステリシスロスの周波数特性を制御できる。ヒステリシスロスの周波数特性とはタイヤが種々の周波数で振動する時に周波数に応じてタイヤの損失正接が変化することをいう。
【０１９２】
図９に示す状態４４は最もウェットグリップに優れた状態を示す。状態４４ではひずみが大きく、かつ周波数が高い。状態４４ではひずみが１０％であるとともに、周波数が１ＭＨｚである。したがって状態４４ではトレッドが第二ひずみを伴って第二周波数帯域で振動していると言える。
【０１９３】
図９に示す状態４５は最も転がり抵抗が低い状態を示す。すなわち状態４５は最も燃費に優れた状態を示す。状態４５ではひずみが小さく、かつ周波数が低い。状態４５ではひずみが０．１％であるとともに、周波数が１０Ｈｚである。したがって状態４５ではトレッドが第一ひずみを伴って第一周波数で振動していると言える。
【０１９４】
図９に示す状態４４における損失正接は第二損失正接と言える。状態４５における損失正接は第一損失正接と言える。状態４４では損失正接が１．２である。状態４５では損失正接が０．０２である。状態４４における損失正接は、状態４５における損失正接の６０倍である。したがって本設計例のタイヤは、加速時、減速時及び旋回時に大きなグリップ抵抗を示し、それら以外の時に小さな転がり抵抗を示す。
【０１９５】
図１０は設計例における周波数及び損失正接の関係を表すグラフである。これらの関係はひずみの大きさごとに表されている。ｘ軸は周波数を表す。ｚ軸は損失正接を表す。グラフの表す内容は図９と同等である。
【０１９６】
図１０に示す状態４４は高い周波数の帯域３４の中にある。帯域３４は０．１ＭＨｚ以上かつ１×１０２ＭＨｚ以下の範囲に含まれる。状態４５は低い周波数の帯域３５の近傍にある。帯域３５及び状態４５は１Ｈｚ以上かつ１×１０２Ｈｚ以下の範囲に含まれる。
【０１９７】
［比較例１］
図１１はタイヤ設計の比較例１を表すグラフである。グラフのｚ軸及びｘ軸は図１０に準ずる。またひずみの大きさの表記も図１０に準ずる。比較例１は路面とタイヤとのグリップを高めた従来のタイヤを模している。
【０１９８】
図１１に示されるタイヤは帯域３４において高い損失正接を呈する。しかしながら、かかるタイヤは帯域３５においても高い損失正接を呈する。このためタイヤのヒステリシスロスは周波数が低くても大きい。したがって本比較例のタイヤは、タイヤが定速で直線的に転がる時に大きな転がり抵抗を示す。またペイン効果は少ないので、損失正接のピーク周波数のひずみによる変化が少ない。
【０１９９】
［比較例２］
図１２はタイヤ設計の比較例２を表すグラフである。グラフのｚ軸及びｘ軸は図１０に準ずる。またひずみの大きさの表記も図１０に準ずる。比較例１は転がり抵抗を低くしたタイヤを模している。
【０２００】
図１２に示されるタイヤは帯域３５において低い損失正接を呈する。しかしながら、かかるタイヤは帯域３４においても低い損失正接を呈する。このためタイヤのヒステリシスロスは周波数が高くても小さい。したがって本比較例のタイヤは、加速時、減速時及び旋回時に小さなグリップ抵抗しか示さない。
【０２０１】
図１１に示される比較例１のタイヤに比べて図１０に示される設計例のタイヤは小さな転がり抵抗を呈する。図１２に示される比較例２のタイヤに比べて図１０に示される設計例のタイヤは高いグリップ性能を呈する。設計例のタイヤは高いグリップ性能及び小さな転がり抵抗を両立している。
【０２０２】
［試験片をせん断変形させる装置の例］
【０２０３】
図１３に示す測定装置７０は試験片４３を周期的にせん断変形させる。測定装置７０は駆動装置７１を備える。駆動装置７１はサーボモータ駆動装置である。駆動装置７１はさらにスライダ７２及びサーボ７３を備える。スライダ７２はサーボ７３に接続している。サーボ７３はスライダ７２に駆動電力を供給するとともにその運動を制御する。
【０２０４】
図１３に示すスライダ７２は平坦な上面７４を有する。スライダ７２は上面７４に対して平行に往復運動をする。したがって表面４２は表面４２に対して平行な方向において変位する。試験片４３の表面４２はスライダ７２の上面７４と接している。したがって試験片４３は、表面４２に対して平行な方向においてせん断変形する。このため試験片４３にはせん断ひずみが発生する。せん断変形は繰り返し行われる。したがって試験片４３はせん断ひずみを伴う振動をする。
【０２０５】
図１３に示すスライダ７２には不図示のモータが付されている。モータは駆動電力を受けてスライダ７２を往復運動させる。係るモータの一例はリニアモータである。係るモータの他の例は回転モータである。回転モータの回転運動はリードねじ（lead screw）によって往復運動に変換できる。
【０２０６】
図１３に示す測定装置７０は超音波放射部１２をさらに備える。超音波放射部１２は、上述のとおり高周波の音波を試験片４３に対して放射することで、試験片４３の高周波粘弾性を測定するための超音波センサである。
【０２０７】
図１３に示す処理部１５はPIX（PCI eXtentions for Instrumentation）システム１６を備える。PXIは登録商標である。PCIはPeripheral Component Interconnectを表す。PXIシステム１６はI/O（Input/Output）、ADC（Analog to Digital Converter）、MPU（Micro-processing Unit）、及びHDD（Hard Disk Drive）を備える。
【０２０８】
図１３に示すHDDはスライダ７２の往復運動の周波数及び振幅の情報を保持する。周波数はせん断ひずみの変化速度に相当する。振幅はせん断ひずみの大きさに相当する。サーボ７３はI/Oに接続する。MPUはHDDに保持された情報に基づき、制御信号を生成する。PIXシステムはI/Oを通じて、制御信号をサーボ７３に送る。サーボ７３は制御信号に従ってスライダ７２を制御する。
【０２０９】
図１３に示す超音波放射部１２は、図６に示す超音波発生部１２と同様に動作する。超音波放射部１２は、信号発生部１３によって発生させた電気信号に基づいて超音波を試験片４３に対して放射する。これとともに、超音波放射部１２は反射波等を受信する。信号発生部１３はADCに接続する。ADCは図６に示す変換部１４と同様に信号発生部１３を経由して超音波放射部１２から高周波粘弾性に係るアナログ情報を受ける。ADCはアナログ情報をデジタル情報に変換する。処理部１５はデジタル情報をHDDに記録する。HDDはデジタル情報を保持する。係る情報の処理をMPUが制御する。処理された情報の一部又は全部はディスプレイ１８に表示される。
【０２１０】
図１３に示す測定装置７０は、HDDに記録された情報又はHDDの保持している情報を、有線若しくは無線の通信網を介して外部の装置に送信してもよい。これとは逆に測定装置７０は外部の装置から情報を受け取ってもよい。係る情報をHDDに記録してもよい。係る情報をHDDが保持してもよい。HDDはフラッシュメモリを初めとする他の記憶装置でもよい。
【０２１１】
図１４に示すグラフの上段の曲線７５ａ−ｄはＤＭＡ測定におけるひずみ振動を表す。下段の曲線７７ａ−ｆは粘弾性測定値を表す。グラフは全体としてひずみ振動と粘弾性測定値との関係を表す。グラフの横軸は時間を表す。ひずみ振動の曲線７５ａ−ｄにおいて、グラフの縦軸はＤＭＡ測定におけるせん断ひずみの大きさを示す。かかるせん断ひずみの値は上記の通り図４及び表３を用いて説明したせん断ひずみγと同様の値である。せん断ひずみγは、図１３に示す表面４２の振幅Δｓと試験片厚みtとの比（振幅Δｓ／試験片厚みt）で表される。また、ひずみ振動とは、図１３の矢印に示すような上述のせん断ひずみγを伴う振動である。
【０２１２】
図１４に示す曲線７５ａ−ｄにおいて、ひずみの変化速度は０．０１Ｈｚ〜１００Ｈｚである。ひずみの変化速度とはひずみ振動の周期の逆数である。
【０２１３】
図１４に示す曲線７５ａ−ｄにおいて、せん断ひずみγは１〜１００％である。せん断ひずみγとは、試験片厚みtに対する、振幅Δｓの割合を百分率で表したものである。曲線７５ａのせん断ひずみγが最も小さく、曲線７５ｂ、ｃ及びｄの順にせん断ひずみγが大きくなる。
【０２１４】
図１４に示す粘弾性測定値の曲線７７ａ−ｆにおいて、グラフの縦軸は、変数Ｅ’、変数Ｅ”、及び損失正接ｔａｎδを表す。
【０２１５】
図１４に示す変数Ｅ’は粘弾性測定値の曲線に関連する。変数Ｅ’は、貯蔵弾性率Ｅ’を表す。貯蔵弾性率Ｅ’は超音波弾性率である。
【０２１６】
図１４に示す変数Ｅ”は粘弾性測定値の曲線に関連する。変数Ｅ”は、損失弾性率Ｅ”を表す。損失弾性率Ｅ”は超音波弾性率である。
【０２１７】
図１４に示すｔａｎδと、変数Ｅ’と、変数Ｅ”との関係は次のように表される。
ｔａｎδ＝Ｅ”／Ｅ’
【０２１８】
図１４に示す曲線７７ａ−ｆは互いに異なる大きさの振動を表す。曲線７７ａを得た時のせん断ひずみγが最も小さく、曲線７７ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆの順にせん断ひずみγが大きくなる。グラフは、せん断ひずみγが大きくなるにつれて、超音波粘弾性も大きくなることを表す。曲線７７ａ−ｆを得た時のせん断ひずみγは、それぞれ曲線７５ａ−ｆのせん断ひずみγである。
【０２１９】
上記の超音波の周波数はタイヤ等のゴム製品の要求特性に合わせて任意に設定することができる。
【０２２０】
図１３に示す測定装置７０と、図１４に示すひずみ振動及び粘弾性測定値との関係は次のように表される。すなわち測定装置７０では、せん断ひずみγの大きさ、ひずみ振動の周波数、及び超音波センサの押し付け力を任意に設定できる。このため、低周波のせん断ひずみの振動下での粘弾性特性の測定に加えて、超音波伝搬による高周波粘弾性を測定するにあたり、これらに影響を及ぼす変数を任意に変更できる。したがって、低周波のせん断ひずみの振動下での粘弾性特性と、超音波伝搬時に測定される高周波粘弾性との関係を比較検討するのに適する。
【０２２１】
［タイヤを試験片とする試験例１］
【０２２２】
以下にタイヤを試験片とする試験例を示す。図１５に自動車の車体８０に装着されたタイヤ８１を試験する方法が示されている。タイヤ８１はホイール８２に装着されている。ホイール８２は自動車の車体８０に装着されている。タイヤ８１には押圧力７９が負荷される。押圧力７９は車体８０の重量に由来する押圧力である。
【０２２３】
図１５に示すタイヤ８１のトレッド面８６はセンサ８３に接している。トレッド面８６はタイヤ８１の接地面である。センサ８３は高周波粘弾性測定に用いられる超音波センサである。センサ８３は図６に示す超音波放射部１２と同等の機能及び構成を有する。
【０２２４】
図１５にはスライダ機構８４が示されている。スライダ機構８４は不図示のサーボモータ駆動装置によって駆動する。スライダ機構８４は、タイヤ８１とセンサ８３との間の接触面と平行にセンサ８３を振動させる。
【０２２５】
図１５に示すセンサ８３の振動の方向はセンサ８３上でタイヤ８１の転がる方向と平行でもよい。センサ８３を平面視した時、係る振動の方向は、タイヤ８１の転がる方向に対して所定の角度でずれていてもよい。センサ８３の振動は動的でもよい。センサ８３は振動せずに静的でもよい。静的とは、トレッド面８６近傍の極低速で微小な運動を伴って、せん断力が一方向にのみタイヤ８１に対して付加されることを表す。
【０２２６】
図１５に示すタイヤ８１を試験する際には、車体８０又はホイール８２を固定する。ホイール８２を固定する際は、車体８０は無くてもよい。押圧力７９の代わりに他の押圧力をタイヤ８１に負荷してもよく、負荷しなくてもよい。車体８０が固定された状態でセンサ８３が振動することで、トレッド面８６がトレッド面８６の接線方向に振動する。係る振動によりせん断ひずみが繰り返しタイヤ８１に与えられる。
【０２２７】
図１５に示すスライダ機構８４を用いずにタイヤ８１を振動させてもよい。すなわち、センサ８３を固定する一方で、車体８０を振動させることで、タイヤ８１を振動させてもよい。振動は車体８０を断続的に押すことで発生させてもよい。一方で、タイヤ８１はセンサ８３に接している。このためトレッド面８６においてタイヤ８１は変位しない。したがってタイヤ８１に対してひずみ振動が与えられる。このためタイヤ８１に対してせん断ひずみが繰り返し与えられる。
【０２２８】
図１５に示すタイヤ８１を駆動することで、タイヤ８１を振動させてもよい。タイヤ８１の駆動は静的なものでも、振動的なものでもよい。タイヤ８１の駆動が静的であるとは、タイヤ８１の駆動により、トレッド面８６近傍の極低速で微小な運動を伴って、せん断力が一方向にのみタイヤ８１に対して付加されることを表す。タイヤ８１の駆動が振動的であるとは、タイヤ８１の駆動が周期的に繰り返すことを表す。
【０２２９】
図１５に示すタイヤ８１のせん断ひずみのひずみ量を測定する。ひずみ量とは、試験片厚みtに対する、変形量Δｓの割合を百分率で表したものである。を表す。タイヤ８１にせん断ひずみが生じる際のせん断変形力（せん断変形力）を測定してもよい。せん断変形力とは、トレッド面８６に働く接線方向の力を表す。
【０２３０】
図１５に示すタイヤ８１の試験に際しては、タイヤ８１の形状に合わせて、センサ８３の位置を調整してもよい。例えばトレッド面８６上にある不図示のトレッドブロックと、センサ８３とが密着するように、センサ８３の位置を調整してもよい。またタイヤ８１の大きさに合わせて、センサ８３の位置を調整してもよい。センサ８３の位置を調整する代わりに、又はセンサ８３の位置の調整と同時にタイヤ８１の位置を調整してもよい。これらの調整は、後述する所定の位置調整機構を用いて行ってもよい。
【０２３１】
［タイヤを試験片とする試験例２］
【０２３２】
図１６はタイヤを試験するための測定装置８９を表す。測定装置８９は低周波及び高周波の粘弾性特性を測定する装置である。測定装置８９は表面反射法でタイヤ８１の高周波粘弾性特性を算出する。測定装置８９はさらに、タイヤ８１を光学的に測定する機能を有する。
【０２３３】
図１６には、測定試料であるタイヤ８１と、超音波放射部１２とが示されている。超音波放射部１２はトランスデューサ２５と、遅延材２６とを備える。測定装置８９は、測定装置１と同等の構成を有する。測定装置８９は、さらに光源９０と、カメラ９１と、処理部９２とを備える。光源の例はＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。カメラ９１の例は高速ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラである。処理部９２はカメラ９１と有線又は無線で接続されている。
【０２３４】
図１６に示す遅延材２６は探査面８７及び検出面８８を有する。探査面８７はタイヤ８１に対向する。検出面８８はトランスデューサ２５に対向する。図中では、タイヤ８１のトレッド面８６に位置するトレッドブロックが、検出面８８に接する様子が強調されている。探査面８７と検出面８８とは互いに相対する位置に位置する。
【０２３５】
粘弾性特性を測定する際に、図１６に示すタイヤ８１に対して、押圧力７９が掛けられる。押圧力７９によりタイヤ８１のトレッド面８６が、遅延材２６の探査面８７の一部に接触する。そして、不図示のモータがタイヤ８１を駆動することで、タイヤ８１は回転する。回転は、タイヤ８１が探査面８７の一部に接触しながら行われる。
【０２３６】
図１６に示すタイヤ８１は、回転を続けても探査面８７に接触し続けるように固定されている。このためタイヤ８１は転がり方向の前後に変位しない。トレッド面８６と探査面８７との間には、押圧力７９により摩擦が生じている。トレッド面８６の周辺部には、摩擦とタイヤ８１の回転により生じるせん断力が作用している。
【０２３７】
図１６に示す光源９０は、探査面８７に向かって測定光９５を照射する。測定光９５は遅延材２６を透過する。測定光９５は探査面８７に入射する。測定光９５は探査面８７で反射することで反射光９６となる。反射光９６は遅延材２６を透過する。カメラ９１は遅延材２６を透過した後の反射光９６を検出する。遅延材２６の屈折率及び形状を適宜選択することで、カメラ９１に到達する反射光９６の強度を高めることが出来る。
【０２３８】
図１６に示すカメラ９１は、探査面８７の内、遅延材２６とタイヤ８１とが接触している領域８５ａ−ｃを撮像する。領域８５ａ−ｃではトレッド面８６のトレッドブロックが遅延材２６に接している。カメラ９１はさらに、探査面８７の内、遅延材２６とタイヤ８１とが接触していない領域８５ｄ，ｅを撮像する。領域８５ｄ，ｅではトレッド面８６のトレッドブロック間の空隙に遅延材２６が面している。図に示されるトレッドブロック及び領域８５ａ−ｅの形状並びに数は例示である。
【０２３９】
撮像に際して図１６に示す測定光９５を走査することで、領域８５ａ−ｅのうち複数の領域に測定光９５を入射させてもよい。測定光９５を広域ビーム化して領域８５ａ−ｅのうち複数の領域に測定光９５を入射させてもよい。
【０２４０】
図１６に示す遅延材２６と接する物質は、タイヤ８１を構成するゴムと異なる屈折率を有する。係る物質は空気又は水でもよい。本例では遅延材２６は領域８５ｄ，ｅで空気と接するものとする。タイヤ８１に働くせん断力を妨げない限り、領域８５ｄ，ｅで遅延材２６と接する物質は制限されない。
【０２４１】
図１６に示す領域８５ａ−ｃには遅延材２６とタイヤ８１との境界面が形成されている。領域８５ｄ，ｅには遅延材２６と空気との境界面が形成されている。上述の通りタイヤ８１を構成するゴムの屈折率は空気のそれとは異なる。したがって領域８５ａ−ｃにおける臨界角θ１は、領域８５ｄ，ｅにおける臨界角θ２とは異なる。このため領域８５ａ−ｃにおける測定光９５の反射率は、領域８５ｄ，ｅにおけるそれとは異なる。
【０２４２】
撮像に際して図１６に示す探査面８７における測定光９５の入射角Ｉｎを臨界角θ１と臨界角θ２との間に設定する。領域８５ａ−ｅの各領域で測定光９５がどの程度反射されるかをカメラ９１で検出する。したがって、カメラ９１で得た像において、領域８５ａ−ｃと領域８５ｄ，ｅとを互いに区別できる。
【０２４３】
図１６に示す処理部９２は、カメラ９１から像の情報を受け取る。処理部９２は像の情報に基づいて、探査面８７のいずれの領域にタイヤ８１が接触しているかを識別する。図中では、領域８５ａ−ｃにタイヤ８１が接触していることが識別される。領域８５ａ−ｃの面積を合計することで、遅延材２６とタイヤ８１との接触面積が得られる。処理部９２は、処理部１５と同様のコンピュータから構成される。コンピュータはパーソナルコンピュータが好ましい。
【０２４４】
図１６に示すタイヤ８１を回転させながら、連続的にタイヤ８１の接触面積を測定してもよい。この時、処理部９２は、探査面８７に対してタイヤ８１が滑る箇所と、凝着する箇所とを識別してもよい。タイヤ８１が滑る箇所では、短時間でタイヤ８１と探査面８７とが接触しなくなる。タイヤ８１が凝着する箇所では、タイヤ８１が探査面８７と長時間接触する。このため、接触時間の相違から両箇所の区別を行ってもよい。
【０２４５】
図１６に示す測定装置８９は遅延材２６とタイヤ８１との接触面積を計測する。また、測定装置８９は、低周波及び高周波の粘弾性特性を計測する。測定装置８９を用いることで、タイヤ８１における接触面積と粘弾性特性との相関についての情報を得られる。
【０２４６】
図１６に示すタイヤ８１は試料ローラに置き換えてもよい。測定装置８９を用いて、ゴムからなる試料ローラを測定してもよい。試料ローラは、回転の用途に用いる他の物質からなるものでもよい。
【０２４７】
図１６に示すタイヤ８１を１回転以上回転させなくともよい。すなわちタイヤ８１が遅延材２６に対して部分的に滑る範囲で所定の角度のみ回転させてもよい。タイヤ８１は回転させなくてもよい。すなわちタイヤ８１を無回転状態で遅延材２６に接触させてもよい。これらの測定態様でタイヤ８１における接触面積と粘弾性特性との相関についての情報を得られる。
【０２４８】
図１６に示すトランスデューサ２５は、高周波粘弾性を測定するための入射音波をタイヤ８１に放射しなくてもよい。トランスデューサ２５は、タイヤ８１から放射されるとともに、遅延材２６を介して伝播する音波の受信のみを実行してもよい。係る音波は探査面８７上でのタイヤ８１の滑りによって生じるタイヤ８１の振動に由来する音波でもよい。
【０２４９】
音波の情報は、不図示の変換部を経由して、図１６に示す処理部９２に出力される。処理部９２は、この音波の情報に基づき、タイヤ８１の振動状態であって、タイヤ８１のすべりによるものを測定することができる。係る態様により測定装置８９は、入射音波をタイヤ８１に放射する時よりも、より精度の高い高周波粘弾性の測定ができる。
【０２５０】
図１６に示す測定装置８９は、振動周波数帯域、スペクトル及び波形の情報を収集することができる。これらの中には顕著な特徴を有するものが含まれる。これらの情報に基づき、測定装置８９は、タイヤ８１の振動状態が測定目的に応じた所望の状態であるか否かを判定してもよい。測定装置８９は、特に、タイヤ８１に摩擦力がかからない場合の、タイヤ８１の振動状態に対して判定を行ってもよい。
【０２５１】
図１６に示すタイヤ８１の振動状態が所望の状態である場合に、測定装置８９は、タイヤ８１の高周波粘弾性の測定を実行してもよい。これにより、高周波粘弾性の測定の条件を最適な条件とすることができる。タイヤ８１の振動状態を所望の状態とするため、探査面８７を、測定に応じた表面粗さを有する摩擦面としてもよい。
【０２５２】
［位置調整機構］
【０２５３】
図１６に示す測定装置８９はさらに位置調整機構９７を備えてもよい。上述の通り、処理部９２はカメラ９１で得た像を解析する。処理部９２は解析結果をもとに位置調整機構９７に命令を送る。位置調整機構９７は命令を受けるとともに、命令に基づいてトランスデューサ２５を探査面８７と平行な方向に移動する。
【０２５４】
位置調整の際、図１６に示すタイヤ８１の形状に合わせて、センサ８３の位置を調整することが好ましいのは上述の通りである。位置調整機構９７はセンサ８３の代わりに、又はセンサ８３とともにタイヤ８１の位置を探査面８７と平行な方向に移動させてもよい。
【０２５５】
以上、実施形態や様々な例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０２５６】
この出願は、２０１５年８月２４日に出願された日本出願特願２０１５−１６４４０２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０２５７】
１  測定装置、１０  制御部、１１  レオメーター部、１２  超音波放射部、１３  信号発生部、１４  変換部、１５  処理部、２０  駆動部、２１  軸、２２  板、２３  モータ、２４  センサ、２５  トランスデューサ、２６  遅延材、２７  発生器、２８  方向整合器、２９  増幅器、３０  変換部、３１  変換部、３４  帯域、３５  帯域、４３  試験片、４４  状態、４５  状態、４６  開始時刻、４７  入射音波、４８  終了時刻、４９  反射音波、５０  発振器、５３  ブロック、５４  ブロック面、５５  摩擦力、５６  基面、６０  車両、６１  交通制御システム、６２  制御装置、６３  プログラム格納部、６４  データ格納部、６５  タイヤ、６６  センサ、６７  サーバ、７０  測定装置、７１  駆動装置、７２  スライダ、７３  サーボ、７４  上面、７５ａ−ｄ  曲線、７７ａ−ｆ  曲線、７９  押圧力、８０  車体、８１  タイヤ、８２  ホイール、８３  センサ、８４  スライダ機構、８５ａ−ｅ  領域、８６  トレッド面、８７  測定面、８８  表面、８９  測定装置、９０  光源、９１  カメラ、９２  処理部、９５  測定光、９６  反射光、９７  位置調整機構
【図１】
2017033414.tif 000007
【図２】
2017033414.tif 000008
【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８】
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【図９】
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【図１０】
2017033414.tif 000016
【図１１】
2017033414.tif 000017
【図１２】
2017033414.tif 000018
【図１３】
2017033414.tif 000019
【図１４】
2017033414.tif 000020
【図１５】
2017033414.tif 000021
【図１６】
2017033414.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月23日(2017.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの有するトレッドの呈する損失正接を測定することでタイヤの有する特性を評価する方法であって、
前記損失正接として、前記トレッドを構成するゴムの組成と同一の組成を有する試験片を所定のひずみの大きさ及び所定の周波数で振動させることで前記試験片の呈する損失正接を測定するところ、
第一ひずみを伴って第一周波数で前記試験片を振動させることで、前記試験片の呈する第一損失正接を取得し、
前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみであり、
前記せん断ひずみは、前記試験片が前記試験片の表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比を表され、
前記引張ひずみは、前記試験片が前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表され、
前記第一損失正接の取得の前若しくは後又は取得と同時に、第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように前記試験片を振動させることで、前記試験片の呈する第二損失正接を取得し、
前記第二ひずみは、前記試験片に超音波のパルス波を放射することで前記試験片中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表し、
前記第二周波数は、前記第一周波数より高く、
前記測定の後、前記第二損失正接が前記第一損失正接より大きいか否かを判定する、
方法。
【請求項２】
前記第一ひずみは１０％以下であり、
前記第二ひずみは１％以上かつ１×１０２％以下である、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第一周波数は１Ｈｚ以上かつ１×１０２Ｈｚ以下であり、
前記第二周波数は０．１ＭＨｚ以上かつ１×１０２ＭＨｚ以下の範囲に含まれる、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記弾性応力波は縦波又は横波のいずれかである、
請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
タイヤの有するトレッドの呈する損失正接を測定することでタイヤの有する特性を評価する方法であって、
第一ひずみを伴って第一周波数で前記トレッドを振動させることで、前記損失正接として前記トレッドの呈する第一損失正接を取得し、
前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみであり、
前記せん断ひずみは、前記トレッドが前記トレッドの表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比で表され、
前記引張ひずみは、前記トレッドが前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表され、
前記第一損失正接の取得の前若しくは後又は取得と同時に、第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように前記トレッドを振動させることで、前記損失正接として前記トレッドの呈する第二損失正接を取得し、
前記第二ひずみは、前記トレッドに超音波のパルス波を放射することで前記トレッド中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表し、
前記第二周波数は、前記第一周波数より高く、
前記測定の後、前記第二損失正接が前記第一損失正接より大きいか否かを判定する、
方法。
【請求項６】
前記測定の後、前記第二損失正接が前記第一損失正接の６０倍以上であるか否かを判定する、
請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
所定の損失正接を呈するトレッドを有するタイヤであって、
前記所定の損失正接として、前記トレッドを構成するゴムの組成と同一の組成を有する試験片の呈する損失正接を、前記試験片を振動させることで測定した時、前記損失正接は前記試験片の振動におけるひずみの大きさ及び周波数に依拠して変化し、
第一損失正接は、前記試験片が第一ひずみを伴って第一周波数で振動する時に、前記試験片の呈する前記損失正接であり、
前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみのいずれかであり、
前記せん断ひずみは、前記試験片が前記試験片の表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比で表され、
前記引張ひずみは、前記試験片が前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表され、
第二損失正接は、前記試験片が第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように振動する時に、前記試験片の呈する前記損失正接であり、
前記第二ひずみは、前記試験片に超音波のパルス波を放射することで前記試験片中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の長さの時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表し、
前記第二周波数は、前記第一周波数より高く、
前記第二損失正接が前記第一損失正接よりも大きい、
タイヤ。
【請求項８】
前記第一損失正接が０．２以下であるとともに、前記第二損失正接が０．５以上である、
請求項７に記載のタイヤ。
【請求項９】
前記第一ひずみは１０％以下であり、
前記第二ひずみは１％以上かつ１×１０２％以下であり、
前記第一周波数は１Ｈｚ以上かつ１×１０２Ｈｚ以下であり、
前記第二周波数は０．１ＭＨｚ以上かつ１×１０２ＭＨｚ以下の範囲に含まれる、
請求項７又は８に記載のタイヤ。
【請求項１０】
前記弾性応力波は縦波又は横波のいずれかである、
請求項７〜９のいずれかに記載のタイヤ。
【請求項１１】
所定の損失正接を呈するトレッドを有するタイヤであって、
第一損失正接は、前記トレッドが第一ひずみを伴って第一周波数で振動する時に、前記トレッドの呈する損失正接として表され、
前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみのいずれかであり、
前記せん断ひずみは、前記トレッドが前記トレッドの表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比で表され、
前記引張ひずみは、前記トレッドが前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表され、
第二損失正接は、前記トレッドが第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように振動する時に、前記トレッドの呈する前記損失正接として表され、
前記第二ひずみは、前記トレッドに超音波のパルス波を放射することで前記トレッド中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の長さの時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表し、
前記第二周波数は、前記第一周波数より高く、
前記第二損失正接が前記第一損失正接よりも大きい、
タイヤ。
【請求項１２】
前記第二損失正接が前記第一損失正接の６０倍以上である、
請求項７〜１１のいずれかに記載のタイヤ。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれかに記載のタイヤを備える車両に設けられた制御装置と、
前記タイヤに内蔵されたセンサと、
前記車両外に設けられたサーバとで構成される交通制御システムであって、
前記制御装置は前記車両の走行を制御し、
前記センサは前記タイヤのひずみを測定するとともに、前記測定に基づき得られたデータを前記制御装置に送信し、
前記制御装置は前記データを受信するとともに、前記データを前記サーバに送信し、
前記サーバは前記データを受信し、前記データに含まれる前記ひずみに対する前記タイヤの転がり抵抗及びグリップの情報を参照するとともに、前記参照に基づき前記車両の走行計画を立てる、
交通制御システム。
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月26日(2017.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの有するトレッドの呈する損失正接を測定することでタイヤの有する特性を評価する方法であって、
前記損失正接として、前記トレッドを構成するゴムの組成と同一の組成を有する試験片を所定のひずみの大きさ及び所定の周波数で振動させることで前記試験片の呈する損失正接を測定するところ、
第一ひずみを伴って第一周波数で前記試験片を振動させることで、前記試験片の呈する第一損失正接を取得し、
前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみであり、
前記せん断ひずみは、前記試験片が前記試験片の表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比を表され、
前記引張ひずみは、前記試験片が前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表され、
前記第一損失正接の取得の前若しくは後又は取得と同時に、第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように前記試験片を振動させることで、前記試験片の呈する第二損失正接を取得し、
前記第二ひずみは、前記試験片に超音波のパルス波を放射することで前記試験片中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表し、
前記第二周波数は、前記第一周波数より高く、
前記測定の後、前記第二損失正接が前記第一損失正接より大きいか否かを判定する、
方法。
【請求項２】
前記第一ひずみは１０％以下であり、
前記第二ひずみは１％以上かつ１×１０２％以下である、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第一周波数は１Ｈｚ以上かつ１×１０２Ｈｚ以下であり、
前記第二周波数は０．１ＭＨｚ以上かつ１×１０２ＭＨｚ以下の範囲に含まれる、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記弾性応力波は縦波又は横波のいずれかである、
請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
タイヤの有するトレッドの呈する損失正接を測定することでタイヤの有する特性を評価する方法であって、
第一ひずみを伴って第一周波数で前記トレッドを振動させることで、前記損失正接として前記トレッドの呈する第一損失正接を取得し、
前記第一ひずみは、せん断ひずみ又は引張ひずみであり、
前記せん断ひずみは、前記トレッドが前記トレッドの表面の接線方向にせん断変形を伴う振動をする場合の、前記表面の法線方向の厚さに対する、前記接線方向の振幅の比で表され、
前記引張ひずみは、前記トレッドが前記法線方向に引張変形を伴う振動をする場合の、前記法線方向の厚さに対する、前記法線方向の振幅の比で表され、
前記第一損失正接の取得の前若しくは後又は取得と同時に、第二ひずみを伴って第二周波数の成分を含むように前記トレッドを振動させることで、前記損失正接として前記トレッドの呈する第二損失正接を取得し、
前記第二ひずみは、前記トレッドに超音波のパルス波を放射することで前記トレッド中に弾性応力波が生じる場合に、前記パルス波の継続時間と同一の時間で前記弾性応力波が進行する距離に対する、前記弾性応力波の振幅の比を表し、
前記第二周波数は、前記第一周波数より高く、
前記測定の後、前記第二損失正接が前記第一損失正接より大きいか否かを判定する、
方法。
【請求項６】
前記測定の後、前記第二損失正接が前記第一損失正接の６０倍以上であるか否かを判定する、
請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】
2017033414.tif 000023
2017033414.tif 000024