(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスを含むタイヤ構造体の外側に前記トレッド部のトレッドゴムからなるゴム体が配されるとともに、前記トレッドゴムの内部に、前記ゴム体の歪を検出する歪ゲージを埋設し、
かつ該トレッドゴムはタイヤ周方向にのびる縦主溝を含むトレッド溝を用いて区分されたブロック又はリブからなる陸部を有し、
前記歪ゲージは、前記陸部内かつ前記縦主溝の溝底面からのタイヤ半径方向距離Ｈが１．６ｍｍ以下の深さ範囲、
しかもタイヤ赤道からのタイヤ軸方向距離Ｌがトレッド巾ＴＷの０．２５倍以下のトレッド中央領域とするとともに、
４個以上２０個以下であってしかも同一接地面内に２個が存在しない配置としたことを特徴とする自動車用空気入りタイヤ。
【請求項２】
請求項１に記載の自動車用空気入りタイヤの歪ゲージの電気抵抗値を計測することにより、タイヤの変形を検出する自動車用タイヤ変形検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行時のタイヤの転がり状況等を迅速かつ正確に掌握でき、特にアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の車両用に好適に採用しうる自動車用空気入りタイヤ及び自動車用タイヤ変形検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術、および発明が解決しようとする課題】
近年、自動車に求められる安全性の観点から、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）等の安全装置が開発され、実用化されている。
【０００３】
例えばＡＢＳでは、実測の車輪回転速度と、推定の車体速度から間接的にスリップ率を算出し、このスリップ率が予め設定された範囲内に入るように、ブレーキによる制動制御が行われている。しかしこのものは、スリップ率が間接的に求められるため、誤差範囲が大きくなる可能性がある。又応答速度の観点からも不十分であり、より早い応答があればより早く安全に自動車の挙動を制御することが可能となる。
【０００４】
そのため、近年、自動車の挙動をより早く安全な状態に制御するために、タイヤと路面との接触状況を直接監視することが強く望まれている。
【０００５】
そこで、本発明者は、図６に示すように、タイヤａのトレッドゴムやサイドウォールゴムなどのタイヤ外皮においては、タイヤａが一定走行している時には、一定の周期ｔで周期的に変形しているが、例えばスリップなどの異常が生じた場合には、前記周期ｔが急激に長くなったり、又変形自体の時間ｗが急激に長くなるなど、変形に急激な変化が発生することに着目した。そして、このトレッドゴムなどのタイヤ外皮のゴム変形を直接検出することにより、例えば車軸に取り付けたセンサー等よりも迅速かつ正確に異常挙動を検出でき、又これを制御系にフィードバックすることにより、自動車の挙動をより早く安全な状態に制御しうることを究明した。
【０００６】
即ち本発明は、タイヤ外皮をなすトレッドゴムの内部に、このゴムの歪を検出する歪ゲージを埋設することを基本として、タイヤの路面との接触状況等を迅速かつ正確に掌握することができ、自動車の安全制御に大きく貢献しうる自動車用空気入りタイヤ及び自動車用タイヤ変形検出方法の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスを含むタイヤ構造体の外側に、前記トレッド部のトレッドゴムからなるゴム体が配されるとともに、トレッドゴムの内部に、前記ゴム体の歪を検出する歪ゲージを埋設したことを特徴としている。
【０００８】
又請求項１の発明では、該トレッドゴムはタイヤ周方向にのびる縦主溝を含むトレッド溝を用いて区分されたブロック又はリブからなる陸部を有し、
前記歪ゲージは、前記陸部内かつ前記縦主溝の溝底面からのタイヤ半径方向距離Ｈが１．６ｍｍ以下の深さ範囲に埋設されることを特徴している。
【０００９】
又請求項１の発明では、前記歪ゲージはトレッドゴムに配されるとともに、タイヤ赤道からのタイヤ軸方向距離Ｌがトレッド巾ＴＷの０．２５倍以下のトレッド中央領域とするとともに、４個以上２０個以下であってしかも同一接地面内に２個が存在しない配置としたことに配置されることを特徴している。
【００１０】
又請求項２の発明は、自動車用タイヤ変形検出方法であって、前記請求項１に記載の自動車用空気入りタイヤの歪ゲージの電気抵抗値を計測することにより、タイヤの変形を検出することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明の自動車用空気入りタイヤ（以下単に空気入りタイヤという）の子午断面図である。
【００１２】
図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６を含むタイヤ構造体１０を具えるとともに、このタイヤ構造体１０の外側に、前記トレッド部２のトレッドゴム２Ｇ、前記サイドウォール部３のサイドウォールゴム３Ｇ、前記ビード部４のビードゴム４Ｇからなるタイヤ外皮であるゴム体Ｇを配している。
【００１３】
ここで、前記タイヤ構造体１０とは、タイヤの骨格をなすものであり、前記カーカス６を含むコード補強部材によって構成される。本例では、前記カーカス６と、このカーカス６の外側かつトレッド部２の内方に配されるベルト層７とを含んだものを例示している。
【００１４】
なお前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５゜〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから構成されている。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りで内側から外側に折り返される折返し部６ｂを一連に具え、該プライ本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配される。
【００１５】
又前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜４５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから構成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、ベルト剛性を高めトレッド部２の略全巾をタガ効果を有して補強している。
【００１６】
そして、このようなタイヤ構造体１０の外側に、タイヤ外皮をなす前記ゴム体Ｇが配されるとともに、本実施形態では、このゴム体Ｇをなす前記トレッドゴム２Ｇ、サイドウォールゴム３Ｇ、ビードゴム４Ｇを具える。又トレッドゴム２Ｇの内部に、歪ゲージ１１を埋設している。
【００１７】
ここで、歪ゲージ１１は、周知の如く、与えられた変形によってゲージ材の電気抵抗が変化することで前記変形を検出するセンサであって、ゲージ材に半導体を用いた半導体ゲージ、およびゲージ材に銅・ニッケル合金を用いた金属ゲージが挙げられる。しかし、温度の影響を受けにくい金属ゲージが好適であり、特にゲージ材を銅・ニッケル合金箔で形成した箔ゲージは、強度、サイズ（厚さを含む）などの観点からより好ましく採用できる。
【００１８】
なお前記サイドウォールゴム３Ｇやビードゴム４Ｇにおいては、走行時の変形量が大きいため、歪ゲージ１１をそれらに用いるとすると高歪みタイプのものを使用する必要があるが、この高歪みタイプは高価であり、又変形量が大きいことに起因する、歪ゲージ１１自体の故障および埋設位置からのタイヤ損傷等も懸念される。
【００１９】
そこで本発明においては、埋設位置を、トレッドゴム２Ｇの所定の深さ範囲Ｙに特定することにより、一般的な低歪みタイプの歪ゲージ１１の使用を可能とするとともに、歪ゲージ１１自体の故障やタイヤ損傷等の発生を防止している。
【００２０】
詳しくは、前記トレッドゴム２Ｇには、従来的なタイヤと同様、タイヤ周方向にのびる縦主溝１２を含むトレッド溝１３を用いて区分されたブロック又はリブからなる陸部１４が、要求するタイヤ性能に応じたトレッドパターンで形成されている。そして、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この陸部１４内かつ前記縦主溝１２の溝底面１２Ｓからのタイヤ半径方向距離Ｈが１．６ｍｍ以下の深さ範囲Ｙに、前記歪ゲージ１１を埋設している。
【００２１】
このような深さ範囲Ｙでは、前記陸部１４が大変形しても、歪ゲージ１１には例えば１％以下の低歪みしか生じることがなく、従って、安価な低歪みタイプの歪ゲージ１１が使用でき、しかも歪ゲージ１１自体の故障やタイヤ損傷等の発生を防止できる。なお、前記深さ範囲Ｙより浅い位置では、タイヤの摩耗寿命前に、歪ゲージ１１が露出して破損損傷を受け、又深い位置では、トレッドの変形が充分に伝わらず、タイヤ変形の検出が困難となる。
【００２２】
又埋設位置は、前記陸部１４の周縁ｅよりも内側であることが必要であり、特に陸部１４の巾Ｗ１の２０％の距離Ｗ１ａを、巾方向両側縁ｅ１から内側に隔てた巾方向中央域Ｓ１内、かつ前記陸部１４の長さＷ２の２０％の距離Ｗ２ａを長さ方向両側縁ｅ２から夫々内側に隔てた長さ方向中央域Ｓ２内とするのが好ましい。
【００２３】
又直進や旋回に際しても路面と確実に接地して変形しうる部位とするため、図１の如くタイヤ赤道Ｃからのタイヤ軸方向距離Ｌがトレッド巾ＴＷの０．２５倍以下のトレッド中央領域Ｒｃに、歪ゲージ１１を埋設している。
【００２４】
なお歪ゲージ１１は、少なくとも陸部１４内の深さ範囲Ｙであるならば、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、周方向歪み検出用のゲージ１１Ａ、横方向（タイヤ軸方向）歪み検出用のゲージ１１Ｂ、および半径方向歪み検出用のゲージ１１Ｃであっても良い。
【００２５】
又歪ゲージ１１は、少なくとも１個以上設けるが、好ましくは、４個以上さらに好ましくは８個以上の歪ゲージ１１を、タイヤ周方向に等間隔で配置するのが好ましい。これは、歪ゲージ１１が１個では、スリップなどの異常が生じた際、それを検知するのに、最大でタイヤ一回転に要する時間のタイムラグＴ（例えば走行速度６０ｋｍ／ｈの時、約０．１１秒）が生じるが、４個ではタイムラグがＴ／４、８個ではＴ／８に減じるなど、ゲージ数が多いほど迅速な検出が可能になる。なお２０個より多いと、同一接地面内に２個の歪ゲージ１１が存在することとなりデータ収集の手間が不必要に増加するとともに、データ間に不合理が生じる恐れがあるため好ましくない。即ち、４個以上２０個以下であってしかも同一接地面内に２個が存在しない配置とする。
【００２６】
なおこような歪ゲージ１１は、加硫成形後のタイヤに後付によって埋設しても、又加硫成形前の生タイヤを形成する際に埋設してもよい。即ち、前者では、通常に加硫成形したタイヤのトレッド部２から、ブロック（陸部１４に相当）の一つを切取り、切取り跡に歪ゲージ１１を貼り付けたのち、接着剤、ゴム糊、再加硫などの手段によって切取ったブロックを再接着する。又後者では、例えば生タイヤを形成する際のゴム体Ｇの貼着工程等の際に、歪ゲージ１１を埋め込みその加硫成形する。なお前者の場合、正確な位置に埋設しうるという利点があり、後者の場合、埋設強度を充分確保できるという利点がある。
【００２７】
又前記歪ゲージ１１を埋設する際には、この歪ゲージ１１からのびる電気抵抗値計測用のリード線（図示しない）を、例えば、タイヤ内腔面に沿って貼り着等によって配線する。
【００２８】
次に、前記歪ゲージ１１の電気抵抗値を計測することにより、タイヤ１の変形を検出するタイヤ変形検出方法について説明する。
【００２９】
まず歪ゲージ１１を例えばブリッジ回路等に接続し歪ゲージ１１の電気抵抗値の変化を増幅して計測する。このとき前記計測は、０．００１秒以下、好ましくは０．０００５秒以下の間隔を有して行う。これは、タイヤは、例えば走行速度６０ｋｍ／ｈの時、約０．１１秒で一回転しており、接地時間はその１／２０程度、即ち歪ゲージ１１は、タイヤ一回転につき約０．００５５秒しか接地しない。従って、計測間隔を０．００１秒以下とすることにより、一回の接地中において、５．５回程度以上の回数で歪みを計測でき、タイヤの変形の状況を精度よく正確に検出することができるのである。しかし、測定間隔が短すぎると、データ処理が追いつかなくなる恐れがあり、したがってその下限は０．０００１秒以上であるのが好ましい。
【００３０】
この検出結果は、各タイヤのスリップ状況を把握する以外に、タイヤ変形の大きさから各タイヤに作用する荷重の変化を把握する等、路面との接触状況における種々の情報を得ることができ、自動車の種々の安全制御システムに対して、その制御を迅速化かつ高精度化できる。
【００３１】
なお、実使用に際しては、歪ゲージ１１からの増幅された出力は、例えばトランスポンダ等を用いた無線伝達によって車体側の安全制御システムの制御系等に送信するが、要求によりスリップリングを用いて、有線伝達によって送信してもよい。無線伝達の場合、信号をデジタル化して送信することも、又出力電圧を周波数に換算して電送後、対応する電圧信号に再換算数させることもできる。
【００３２】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【００３３】
【実施例】
図１のタイヤ構造をなし、かつトレッド中央領域Ｒｃかつ深さ範囲Ｙ内に歪ゲージを埋設したタイヤを試作し、タイヤをドラム上で速度（６０ｋｍ／ｈ）、加重（３．０ｋＮ）で走行させた時のタイヤの変形を、歪ゲージの電気抵抗値を計測することにより検出し、その結果を、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す。
【００３４】
なお歪ゲージは、銅・ニッケル合金箔の低歪みタイプの箔ゲージ（共和電気株式会社製；KFG-03-120-C1-11) を用い、図５に概念的に示す如く、ブリッジ回路３０、シグナルコンディショナ３１、オシロスコープ３２を用いて測定した。測定間隔は０．０００５秒。なお図４（Ａ）、（Ｂ）は、夫々半径方向の歪み、および周方向の歪みを測定したものである。
【００３５】
又図４（Ａ）、（Ｂ）とも、「歪み−時間」曲線において、歪みのピーク時の時間ｔａは略同じであり、又歪みの巾Ｗも略同じであることから、何れの場合にも、タイヤの変形を確実に検出しうるのが確認できる。
【００３６】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、タイヤ外皮をなすトレッドゴムの内部に、このゴムの歪を検出する歪ゲージを埋設しているため、タイヤの路面との接触状況等を迅速かつ正確に掌握することができ、自動車の安全制御に大きく貢献しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図２】  （Ａ）、（Ｂ）は歪ゲージの埋設位置を説明する平面図およびそのＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】  （Ａ）〜（Ｃ）は、歪ゲージの埋設状態を説明する斜視図である。
【図４】  （Ａ）、（Ｂ）は、歪ゲージによってタイヤ変形を測定したときの測定結果である。
【図５】  測定のための実験装置を概念的に示す線図である。
【図６】  本発明の技術的背景を説明する線図である。
【符号の説明】
２      トレッド
２Ｇ    トレッドゴム
３      サイドウォール部
３Ｇ    サイドウォールゴム
４      ビード部
４Ｇ    ビードゴム
５      ビードコア
６      カーカス
１０    タイヤ構造体
１１    歪ゲージ
１２    縦主溝
１３    トレッド溝
１４    陸部
Ｃ      タイヤ赤道
Ｒｃ    トレッド中央領域
Ｙ      深さ範囲
【図１】
0004268363.tif 000002
【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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