(57)【要約】  本発明は、ゴム様材料の層の厚さを測定するための方法に関し、この材料層は、空気に接触する自由面と、互いに電気的に絶縁された要素で作られた隣接補強体に接合した面とを備え、これらの要素の各々は、空気の透磁率より大きい透磁率を有する少なくとも１つのヒステリシス材料を含む。  この方法は、  −交番磁場を発生する感度要素を、その厚さが測定される材料層に向かって近づけるステップと、  −隣接補強体におけるヒステリシス損を測定し、これらの損失を感度要素の端子において測定する、ステップと、  −これらのヒステリシス損に基づいて材料層の厚さを評価するステップと、を含む。【選択図】図２ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴムの様な材料の層の厚さを測定するための方法であって、この材料層は、空気と接触する自由面と、互いに電気的に絶縁された要素で作られた隣接補強体に接合した面とを備え、これらの要素の各々は、空気の透磁率より大きい透磁率を有する少なくとも１つのヒステリシス材料を含み、前記方法は、
−交番磁場を発生する感度要素を、その厚さが測定される前記材料層に向かって近づけるステップと、
−前記隣接補強体におけるヒステリシス損を測定するステップであって、これらの損失は前記感度要素の端子において測定される、ステップと、
−これらのヒステリシス損に基づいて前記材料層の厚さを評価するステップと、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
感度要素を前記材料層に向かって近づける前記ステップは、前記材料層の前記自由面に、内部に前記感受性層が設置されたハウジングを適用することにあることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記感度要素に加えて、電子的測定装置を備えることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記感度要素は、ソレノイドであり、これは、プリント回路と、強磁性支持体を伴って又は伴わずに巻き回された銅線とを含む群に含まれる形態のうちの１つであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
−前記感度要素に交流電気信号を供給するステップと、
−この供給信号の周波数を変化させるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記感度要素の前記供給信号は、前記感度要素のカットオフ周波数を下回る周波数を有するように選択されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
コイルの適切な励磁周波数を決定する予備的ステップを含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記感度要素は、巻線から形成され、
前記方法は、前記感度要素を前記材料層に向かって近づける前記ステップが、前記感度要素を、コイルを形成する前記巻線に平行な平面が前記自由面の表面に対して平行になるように位置決めすることにあることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記補強体の電気伝導率は、２つの別個の要素上に位置する２つの点の間、又は同じ非金属要素上に位置する２つの点の間で測定される抵抗率が１メグオーム・メートルを上回るような電気伝導率であることを特徴とする、請求項１〜８に記載の方法。
【請求項１０】
前記補強体の電気伝導率は、２つの別個の要素上に位置する２つの点の間、又は同じ非金属要素上に位置する２つの点の間で測定される抵抗率が１０メグオーム・メートルを上回るような電気伝導率であることを特徴とする、請求項１〜９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用タイヤの分野にあり、より正確には、かかるタイヤの摩耗の評価の分野にある。
【背景技術】
【０００２】
既知の方法において、空気圧タイヤ、又はより簡単にはタイヤのトレッドには、それが乗用車、重量物輸送車両、土木車両、又は他の車両のいずれに装着されるものであっても、特に、種々の主要溝、長手方向溝、横方向溝又は斜め方向溝によって区切られたパターン要素又は要素ブロックを含む、トレッドパターンが設けられており、要素ブロックは、場合によっては、種々のより細いスリット又はサイプも含む。溝は、濡れた路上を走行する際に排水することを意図したチャネルを形成し、トレッドパターン要素の前縁を定める。
【０００３】
トレッドの初期深さは、タイヤが新しいときに最も深い。初期深さは、当該タイヤの型式、並びにその使用目的に応じて異なる場合があり、例えば、「冬用」タイヤは、一般に「夏用」タイヤよりも深いトレッドパターンを有する。タイヤが摩耗してくると、トレッドパターンの要素ブロックの深さが減少し、それら要素ブロックの剛性が増大する。要素トレッドパターン・ブロックの剛性の増大は、濡れた路面上でのグリップなどのタイヤのある種の性能特性の低下を引き起こす。排水能力も、トレッドパターンのチャネルの深さが減少すると著しく低下する。
【０００４】
したがって、タイヤのトレッドの摩耗の進展を監視できることが望ましい。この監視は、通常、ユーザ又はメカニックによるトレッドの目視観察によって、深さゲージによる実際の測定を伴い又は伴わずに行われる。しかしながら、この観察は、特にアクセスがより困難な後輪ではそれほど簡単に実行できず、そのうえ、それほど正確でもない。
【０００５】
タイヤのトレッドパターンの深さの測定を自動化するために数々の提案がなされている。こうした装置は、車両が走行する車道上に配置することができる。
【０００６】
したがって、例えばカメラ又はレーザを含む、光学システムに基づく公知の測定装置がある。しかしながら、これらのシステムは、車道に埋め込まなければならず、定期的な保守が必要なので、比較的費用がかかり、使用するには実用的でないことが証明されている。さらに、測定は、汚れ、及び、水、泥、雪などの存在又はしぶきに起因するかなりの干渉を受ける可能性があるので、その測定の信頼性には議論の余地がある。
【０００７】
特に特許文献１及び特許文献２において提案された、タイヤのクラウン補強体中で励起された磁場によって発生する渦電流に対する感度を有するセンサを含む、タイヤのトレッドの厚さを測定するための公知のシステムもある。これらのシステムは、車道上に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７，５７８，１８０号明細書
【特許文献２】国際公開第２００８／０５９２８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、これらの方法は、ある種のタイプのタイヤに対しては、誤った又は不正確な測定をもたらすことが見いだされている。したがって、本発明は、この欠点を、トレッドの厚さを測定するための新規方法を提供することによって克服することを意図する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ゴム様材料の層の厚さを測定するための方法に関し、この材料層は、空気に接触する自由面と、互いに電気的に絶縁された要素で作られた隣接補強体に接合した面とを備え、これらの要素の各々は、空気の透磁率より大きい透磁率を有する少なくとも１つのヒステリシス材料を含む。互いに電気的に絶縁された要素は、好ましくはワイヤである。
【００１１】
この方法は、
−交番磁場を発生する感度要素（ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を、その厚さが測定される材料層に向かって近づけるステップと、
−隣接補強体におけるヒステリシス損を測定し、これらの損失を感度要素の端子において測定する、ステップと、
−これらのヒステリシス損に基づいて材料層の厚さを評価するステップと、
を含む。
【００１２】
本発明による方法の適用のための条件を、２つの異なる材料の磁気特性を示す図３を用いて詳述する。ヒステリシス要素は全て、補強体に接合した層の面から同じ距離に位置することが好まし。
【００１３】
また、ヒステリシス要素のサイズは、補強体における渦電流の出現を防止するようなサイズであることも好ましい。
【００１４】
実線の曲線２１０は、タイヤ補強体を形成する材料の組立体の特性である。励磁Ｈがゼロから開始して、励磁が増大するとき、タイヤ補強体のコアにおける磁場Ｂもまた増大する。第２段階において、励磁Ｈが減少するとき、磁場Ｂもまた減少するが、励磁Ｈがゼロのときに自然にゼロ値には戻らない。
【００１５】
この現象は、強磁性材料に特有であり、ヒステリシスとして知られ、以前の状態に依存した材料の磁気状態を表す。代替的に、曲線２１０は、励磁Ｈが例えば正弦波信号が供給されるコイルによって生成されることを意味する周期的な励磁条件において見いだされる、ヒステリシス・サイクルであると言われる。
【００１６】
励磁に対する感度を有する要素がタイヤに向かって近づくとき、タイヤ補強体内に存在する強磁性材料は、このヒステリシス・サイクルを感度要素の供給信号の周波数で経験する。これが行われるとき、その材料は、ヒステリシス損として知られる加熱を受ける。これらの損失は、センサの供給信号の周波数に伴い、及び、タイヤ補強体を形成する組立体が受ける励磁の振幅に伴い増大する。さらに、これらの損失はまた、ヒステリシス・サイクル２１０の内側の表面にも依存する。
【００１７】
したがって、センサの供給信号の振幅が安定である場合、タイヤ補強体が受ける励磁は、感度要素とその補強体との間の距離が変化したならば変化し得る。補強体内で発生する損失は、感度要素と補強体との間の距離に直接依存する。
【００１８】
タイヤの補強体は、タイヤの寿命中に摩耗していくパターン要素の下のゴム層の中に埋め込まれている。したがって、感度要素がタイヤの外部表面上に配置された場合、感度要素と補強体との間の距離は、残っている材料の量に対応することになる。したがって、タイヤ補強体内で発生するヒステリシス損を測定することによって、タイヤの摩耗のレベルを評価することができる。
【００１９】
破線の曲線２１１は、例えば薄いアルミニウムシートの形態の非強磁性金属材料を用いて得られるであろうタイヤ補強体の磁気特性を示す。この場合、材料が非磁性なので、ヒステリシス・サイクルは存在しない。結果として、ヒステリシス損は存在せず、本発明による方法を用いることはできない。
【００２０】
しかしながら、この場合には渦電流損を観察することができ、これらの損失は、材料が２つの条件を満たすときに出現する。すなわち
−一方で、材料は、電気良導体であり、これは金属材料の場合に当てはまる。
−他方で、材料は、少なくとも２つの直交方向に十分な寸法を有する幾何学的形状を有する。
【００２１】
したがって、タイヤ補強体が、ゴム層に埋め込まれた金属シート、例えばアルミニウムシートを含む構成において、この材料は、アルミニウムが電気良導体であり、シートが少なくとも長さ及び幅が１センチメートルを越えるので、上記の２つの条件を満たす。この場合、渦電流が実際に生じる。
【００２２】
しかしながら、タイヤ補強体が、ゴム層に埋め込まれた金属補強要素の組、特にコードから成り、該要素が互いに平行に配置されている構成では、補強体内で渦電流は確立しない。なぜなら、このタイプの補強体は、図３に示すような磁気特性２１０を有し、このようにして形成された、ゴムと強磁性コードとの組立体は、磁気学的観点からいえばヒステリシス複合体である。この場合、強磁性コードは、導電性ではあるが、コードの長さ方向に対して直交する他の２つの寸法が小さすぎ、例えば長さ方向のコードの主寸法の１パーセントに満たないので、コードの長さ方向に大きい寸法を１つ有するのみである。それゆえ、渦電流の出現のための上記条件を満たさず、したがって補強体内で渦電流が確立されない。
【００２３】
さらに、コードは、電流の流れを妨げる高抵抗のゴム接合によって相互接続されているので、渦電流が１つのコードと他のコードとの間で確立されることはできない。
【００２４】
したがって、本発明の方法は、コードの形態の少なくとも１つのタイプの強磁性ヒステリシス材料を含み、かつ、この組立体上の２つの点の間で測定される抵抗が、このようにして形成されたコンポジットの全抵抗率が少なくとも１メグオーム・メートルであり、幾つかの実施形態では１０メグオーム・メートルを上回ることを示すような、タイヤ補強体の場合に有利に使用される。
【００２５】
この説明の残りの部分では、導電率及び抵抗率の概念は、このタイプの金属補強体を定義するために代わる代わる用いられる。抵抗率は導電率の逆数であることに留意されたい。
【００２６】
この抵抗率の値を見いだすために、抵抗は、２つの別個の要素上に位置する２つの点の間で、又は同じ非金属材料上に位置する２つの点の間で測定しなければならない。「別個の要素」という表現は、例えば、金属補強要素とゴム本体、又は同じ補強体に属する２つの別個の金属補強要素を意味するものとして解釈される。
【００２７】
この例示的な実施形態においては、タイヤ補強体内で渦電流は確立されず、本発明による方法において用いられる感度要素は、渦電流センサではない。
【００２８】
好ましい実施形態において、感度要素を材料層に向かって近づけるステップは、材料層の自由面に、感度要素が中に設置されたハウジングを適用することにある。ハウジングは、感度要素に加えて、電子的測定装置を備えることが有利である。
【００２９】
好ましい実施形態において、感度要素はソレノイドであり、これは、プリント回路と、強磁性支持体を伴って又は伴わずに巻き回された銅線とを含む群に含まれる形態のうちの１つである。
【００３０】
好ましい実施形態において、本方法は、
−感度要素に交流電気信号を供給するステップと、
−この供給信号の周波数を変化させるステップと
をさらに含む。
【００３１】
感度要素の供給信号は、感度要素のカットオフ周波数を下回る周波数を有するように選択されることが好ましい。
【００３２】
好ましい実施形態において、本方法は、コイルの適切な励磁周波数を決定する予備的ステップを含む。
【００３３】
好ましい実施形態において、感度要素は、巻線（ｔｕｒｎ）から形成され、本方法は、感度要素を材料層に向かって近づけるステップが、感度要素を、コイルを形成する巻線に平行な平面が自由面の表面に対して平行になるように位置決めすることにある、方法である。
【００３４】
本発明の他の目的及び利点は、以下の図面によって締められる、以下の幾つかの好ましいが非限定的な実施形態の説明から明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１ａ】本発明による方法で用いられる感度要素の第１の例を詳細に示す。
【図１ｂ】本発明による方法で用いられる感度要素の第１の例のタイプの感度要素の周波数応答を表す曲線を詳細に示す。
【図２ａ】本発明による方法で用いられる感度要素の第２の例を示す。
【図２ｂ】本発明による方法で用いられる感度要素の第２の例のタイプの感度要素の周波数応答を表す曲線を示す。
【図３】上記で説明したものであり、本発明による方法の実行を背景として、隣接したタイヤ補強体を形成する材料の磁気応答を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１ａは、本発明による方法で用いられる感度要素の第１の例を示す。この例において、感度要素は、電子的測定回路１００に接続されたコイル２００である。有利には、これら２つの要素は、測定される材料層に当接して位置決めされるように設計された、図示されていないハウジング内に設置される。
【００３７】
このハウジングは、携帯型要素の形態を取ることができ、ユーザは、厚さを測定すべきタイヤに向かってこれを手動で近づける。別の例において、ハウジングは、車道上に設置されるリターダの形態を取ることができ、摩耗が測定されるタイヤを装着した車両をこのリターダの上を乗り越えて通過させる。別の実施形態において、ハウジングは、タイヤの摩耗が測定される車両を減速させないように、車道の中に組み込むことができる。
【００３８】
図１ａの例において、ゴム様材料の層の厚さを測定するために、コイル２００に交流電気信号を供給しなければならない。この目的で、このコイルの励磁周波数を適切な値に設定すべきである。
【００３９】
コイル２００は、純粋なインダクタンスＬｓと、値Ｒｓの純粋な抵抗との組合せとしてモデル化することができる。上記の隣接補強体を形成する材料において、この純粋な抵抗Ｒｓは、供給信号の特定の周波数範囲にわたって、インダクタンスのオーム抵抗と、コイル２００によって発生する磁場によって生じる損失に比例する抵抗性成分との和と等価である。
【００４０】
図１ｂは、隣接補強体の非存在下で、コイル２００の供給周波数が変化したときの、Ｌｓ（曲線３００）及びＲｓ（曲線４００）のそれぞれの値の変動を示す。このようにコイル２００の３つの動作領域が現れることが示される。
【００４１】
第１の領域５００は、抵抗と直列に配置されたインダクタンスによるコイル２００のモデル化が有効な動作モードに対応する。
【００４２】
第２の領域６００は、抵抗の値Ｒｓがこのコイル２００にもはや供給することができない点まで増大しているので、インダクタンス２００が反共振回路として作用する領域に対応する。この領域を定める周波数Ｆｃの位置決めは、コイル２００の特性に直接依存し、これは例えば、その巻きの数、そのオーム抵抗、巻線を形成するために用いられる導電ワイヤの直径、又は巻線を形成する材料の性質を含むがこれらに限定されない。
【００４３】
第３の領域７００は、コイル２００がもはや純粋な抵抗と直列に配置された純粋なインダクタンスに単純に相似していない動作領域である。この場合、キャパシタンスＣｓをモデルに追加しなければならない。モデル化スキームによれば、このキャパシタンスＣｓは、純粋なインダクタンスＬｓと並列に配置され、又はインダクタンスＬｓと抵抗Ｒｓとの組合せによって形成された対と並列に配置される。
【００４４】
領域５００は、本発明によるゴム様材料の層の厚さを測定するための方法の適用に好ましい領域である。
【００４５】
図２ａは、自由面の反対側の面上に隣接補強体３０を有する材料１０の層の厚さを測定するための、本発明による方法の実行を示す。この補強体３０は、非常に高抵抗性のゴム様材料のマトリックスによって互いに平行に組み立てられた鋼コードから形成されている。このようにして形成された補強体は、コードが互いに接触せずに、抵抗性マトリックスで機械的に接続されているので、非常に低い電気伝導率を有する。しかしながら、この補強体は、ケーブルが強磁性なので、良好な磁場の導体である。
【００４６】
本発明による方法の第１のステップは、平らなコイル２０を材料１０の層の自由面に当接して配置することである。次いで、このコイルに、その周波数がコイルのカットオフ周波数Ｆｃを下回る供給信号が供給される。次いで、コイルの端子において観測される抵抗の変動が測定される。
【００４７】
上述のように、コイル２０は、純粋なインダクタンスＬｓと、抵抗Ｒｓとの組合せと等価である。コイル２０と補強体３０との間の所与の距離に対して、コイル２０の供給信号の周波数を変化させたとき、Ｒｓの値の変動が観測される。
【００４８】
この変動は、一方で、図１ｂに示すように、Ｆｃを下回る周波数において補強体の非存在下で見いだされる変動と、他方で、コイル２０の近くの補強材３０の存在に起因する変動との組合せである。
【００４９】
図２ｂは、量ΔＲｓの変動を示し、これはコイル２０の近くの補強体３０の存在にのみ起因するＲｓの変動の部分に対応する。図２ｂにおいて、この変動は、コイル２０の供給信号の周波数の関数として示される。
【００５０】
したがって、曲線４１は、ゴム様材料１０の厚さが１ミリメートルのときに見いだされるΔＲｓの変動を示す。
【００５１】
曲線５１は、ゴム様材料１０の厚さが５ミリメートルのときに見いだされるΔＲｓの変動を示す。
【００５２】
曲線６１は、ゴム様材料１０の厚さが１０ミリメートルのときに見いだされるΔＲｓの変動を示す。
【００５３】
最後に、曲線７１は、ゴム様材料１０の厚さが２０ミリメートルのときに見いだされるΔＲｓの変動を示す。
【００５４】
全ての場合において、用いられる供給信号の周波数は、図１ａ及び図１ｂの例で定められた周波数Ｆｃを下回ったままである。
【００５５】
供給周波数が周波数Ｆｃよりかなり下のレベルＦ１に設定された場合、１ミリメートルと２０ミリメートルとの間で変化する層の厚さの変動に対して、この周波数Ｆ１で得られるΔＲｓの変動を分離することは困難であることが見いだされた。
【００５６】
しかしながら、供給信号の周波数がより高いレベルＦ２に設定された場合、ゴム様材料の層の厚さが１ミリメートルと２０ミリメートルとの間で変化したときに、ΔＲｓの変動は、より良い感度をもたらすことができること見いだされるであろう。
【００５７】
この場合、ΔＲｓの変動をゴム様材料の厚さの測定のために用いることが可能になる。
【００５８】
本発明による方法の変形において、コイル２０の供給周波数が高い値の場合、層の厚さを測定するために、ΔＬｓ及びΔＲｓの変動を同時に用いることもまた可能である。
【００５９】
なぜなら、この場合、渦電流の非存在下で、ΔＬｓは、コイル２０と補強体３０との間の距離が減少するにつれて増大するからである。したがって、この変動は、ΔＲｓがコイル２０と補強体３０との間の距離が減少するにつれて増大することから、ΔＲｓの変動と同じ方向に従う。
【００６０】
ΔＲｓの変動は、それ自体で、又はΔＬｓの変動と組み合わせて用いることができることが有利である。この実施形態は、排他的ではないが、特にコイル２０の供給周波数が上記で定められた周波数Ｆｃの１０パーセントを上回る場合に用いられる。
【００６１】
別の選択肢として、Ｌｓ及びＲｓの変動を、直接的に、別個に、又は組み合わせて用いて、ゴム様材料の層の厚さの測定を提供することができる。このようにして測定された距離は、ゴム様材料層の自由面と層内に存在する金属補強体との間の距離に対応する。したがって、感度要素をトレッドパターンの上部に向かって近づけることにより、トレッドパターンの上部と金属補強体との間の初期距離と、測定された距離とを比較することによって、タイヤの摩耗を判定することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０：材料
２０：コイル
３０：補強体
４１：材料の厚さが１ミリメートルのときのΔＲｓの変動
５１：材料の厚さが５ミリメートルのときのΔＲｓの変動
６１：材料の厚さが１０ミリメートルのときのΔＲｓの変動
７１：材料の厚さが２０ミリメートルのときのΔＲｓの変動
１００：電子的測定回路
２００：コイル
２１０：ヒステリシス・サイクル
５００：第１の領域
６００：第２の領域
７００：第３の領域
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
2018507394.tif 000008
2018507394.tif 000009
2018507394.tif 000010
2018507394.tif 000011
2018507394.tif 000012
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