JP2008094393A - 移動手段のタイヤを現在の走行状況に適応させるための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原動機付き移動手段のタイヤが広範囲の走行状況に適応できるようにするための方法を提供する。
【解決手段】形状変更手段１８によって、走行状況に応じてタイヤ１４の形状を変更し、タイヤ接地面積を変更可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に乗用車、貨物自動車、航空機などの原動機付き移動手段のタイヤを、現在の走行状況に適応させるための方法に関する。本発明はまた、上記方法を実施するために、走行状況に応じて変形可能な少なくとも１つのタイヤを備えた移動手段に関する。

例えば乗用車、貨物自動車、オートバイ、航空機などの移動手段のタイヤには、走行状況に応じた多様な要求が課せられる。制動操作中および加速操作中には、高い摩擦力を得るために、タイヤの接地面積、つまりタイヤが地面に接触する面積をできるだけ大きくすることが基本的に有利である。対照的に、制動操作や加速操作をともなわずに直線走行する場合には、摩擦による抵抗を最小限にするためにタイヤの接地面積を特に小さくすることが有利である。一方、曲線走行では、左右方向の加速を引き起こす左右方向の力を相殺可能に、タイヤ接地面積はできるだけ大きく、摩擦力は最大にすることが有利である。

従来技術によるタイヤは、上述したような矛盾する要求をできるだけ満たそうとする妥協で成り立っている。前後方向および左右方向の加速力を最大限可能な限り相殺するために、トレッドが比較的広い、つまり接地面積が大きいタイヤが用いられる傾向にある。トレッドが比較的狭いタイヤを使用する場合には、これに対応して、できるだけ摩擦力を小さくした直線走行に価値が置かれている。

オートバイのタイヤは、ある場合は直線走行中、別の場合では曲線走行中という異なる要件に適応できるよう特殊なタイヤ形状を備えている。この形状は、オートバイが徐々に傾斜姿勢をとるにつれて、タイヤ接地面積、つまりタイヤの密着度が増大するようなものとなっている。しかし、オートバイのタイヤは、直線走行中の異なる走行状況には適応していない。タイヤが制動若しくは加速されているか、又は制動されずに直線走行するかに拘わらず、有効なタイヤ接地面積は常に同じである。このため、タイヤへの加速又は制動の有無に拘わらず、同じ摩擦状態が発生する。

この従来技術を基礎とする本発明の目的は、特に乗用車、貨物自動車、航空機などの特に原動機付きの移動手段のタイヤを、広範囲の走行状況に適応可能にするための方法を特定することにある。さらに、本発明の目的は、走行状況に応じてタイヤを適応させるために、このような方法で作動する移動手段を特定することにある。

この目的は、特許請求の範囲の各請求項に記載した手段・構成によって達成される。具体的には以下の通りである。

すなわち、本発明の開示による方法は、特に、乗用車、貨物自動車、航空機などの特に原動機付きの移動手段のタイヤを現在の走行状況に適応させるための方法であって、少なくとも１つのタイヤ、好適には複数のタイヤ又はすべてのタイヤの形状が、走行中に走行状況に応じて選択的に、好適には自動的に、変更されることを特徴とする。

本発明の範囲内における移動手段は、エンジン付又はエンジンなしのあらゆる駆動式移動手段、特に乗用車、貨物自動車、オートバイ、自転車などの車両を指すものと理解願いたい。また、本発明による方法を用いて、航空機のタイヤを、例えば離着陸操縦中に、現在の走行状況に適応させることも基本的には想定可能である。

本発明によれば、タイヤの形状が好適に変更され、走行中に有効な接地面積が走行状況によって増減する。タイヤの形状の変化は、通常、特に断面視におけるタイヤ溝の変化に現れる。

本発明の一実施形態においては、タイヤの形状を変更するために形状変更手段がタイヤ、好適にはタイヤの壁部に組み込まれ、この形状変更手段に対して特にオープンループおよび／又はクローズドループが電気的に制御可能である。オープンループ制御および／又はクローズドループ制御が実行可能な形状変更手段は、走行状況に応じて駆動又は制御される。

一実施形態では、前記形状変更手段によってタイヤ内の空気圧又はガス圧が走行状況に応じて、好適には自動的に、昇降可能である。従って、例えば従来からの車両のタイヤで、タイヤとリムとで形成される空間内の空気圧が昇降可能である。空気又はガスが充填されたチューブを備えたタイヤでは、チューブ内の空気圧又はガス圧が同様に昇降する。空気又はガスが充填された複数の隔室を備えたタイヤでは、これら隔室内の空気圧又はガス圧が昇降する。

走行状況に応じてタイヤ圧を変更するために、形状変更手段は、適切な配線システムによってタイヤに接続されるか又は接続可能な、圧縮空気源又は圧縮ガス源を備えている。この圧縮空気源又は圧縮ガス源は、移動手段の内部、例えばエンジン室内に設けることができる。タイヤ圧を上げる場合は、圧縮空気源／圧縮ガス源からタイヤへ空気／ガスが供給される。タイヤ圧を下げる場合は、タイヤから空気／ガスを逃がす適切なタイヤバルブが自動的に開く。

当業者が認識している通り、形状変更手段の詳細な実施形態としては多様な可能性が想定可能である。

例えば乗用車のタイヤにおける、上述した空気圧又はガス圧の上昇により、タイヤのトレッドが、特にアーチ状に、変形されて有効タイヤ接地面積が減少する。

本発明によるさらに別の実施形態では、特にオープンループ制御／クローズドループ制御が電気的に可能な形状変更手段が、タイヤに作用する牽引手段を備える。この牽引手段は、走行状況に応じて牽引力を発生させることが可能であり、これにより、タイヤの側壁が接近可能になる。タイヤの側壁の移動は、有効タイヤ接地面積が小さくなるように行われる。上述したタイヤ内の空気圧上昇と同様に、牽引手段によりタイヤのトレッドは外側にアーチ状に広がる。

また、形状変更手段は、タイヤに設けられ、好適にはタイヤの壁部に一体形成された電気活性ポリマー押し出し成形物であることが想定可能である。この電気活性ポリマー押し出し成形物は、適切な電圧が加えられると収縮又は拡張する。このような電気活性ポリマー押し出し成形物は、その活性化／不活性化によってタイヤの形状が任意に変更されるように、タイヤの壁部に一体的に組み込まれる。

本発明の別の実施形態では、タイヤの形状変更は、移動手段が曲線走行をしている時および／又は制動操作中若しくは加速操作中よりも、制動操作又は加速操作をともなわずに直線走行している時の方が、タイヤの有効接地面積が小さくなるように行われる。その結果、タイヤと地面の間の摩擦は、移動手段が直線走行している時には減少する。対照的に、移動手段が曲線走行をしている時および／又は制動操作中若しくは加速操作中には、タイヤと地面の間の摩擦が増加し、タイヤに作用する力、特に前後方向および左右方向の力、をできるだけ相殺可能にする。

本発明による特に有利な一実施形態では、タイヤの形状変更が、移動手段の制動操作および／若しくは加速操作に応じて、並びに／又は操向操作に応じて可能である。従って、例えば乗用車の場合には、またその他の移動手段の場合においても、タイヤの変化は、移動手段の、例えば加速ペダルを介した加速装置の作動によって、並びに／又は制動装置および／若しくはタイヤを操向する操向装置の作動によって生じる。

本発明のさらに別の実施形態では、移動手段の現在の走行状況が適切なセンサによって検知される。センサによって計測されるとともに実際の走行状況を特徴づける計測値に応じて、タイヤの形状が適応する。

前記センサとしては例えば加速度センサを使用し、これを移動手段に設けるとともに、移動手段の加速操作および／若しくは制動操作並びに／又は非加速走行移動を登録するように構成することができる。さらに、これに代え又は加えて、移動手段が位置する地面を検知することも想定可能である。この場合、好適には、地面の質が検知される。このような地面の検知は、例えばカメラ又は他の適切なセンサによって、移動手段の正面で行なわれる。

当業者が認知する通り、実際の走行状況を直接的に又は間接的に検知する可能例は多様にある。

さらに、オープンループ制御および／又はクローズドループ制御が、距離警告装置が発する信号に応じて、形状変更手段に対し行なわれるようにすることも可能である。例えば、移動手段と障害物の間、例えば当該移動手段の前方を走行する別の移動手段との間で計測された距離が所与の最小値以下になった場合、タイヤの形状が変更される。この場合、タイヤ接地面積を自動的に大きくし、急な制動操作に備えて充分な摩擦面積を確保することが好適である。その後障害物からの距離が再び増加すれば、タイヤ接地面積を再び減少させることができる。

本発明による、タイヤを適応させるための方法は、多様な方法で対象移動手段に一体化することが可能である。重要な要因は、移動手段がオープンループ制御装置および／又はクローズドループ制御装置を備えており、これを介してタイヤの形状が、好適には自動的に、走行状況に適応可能であることである。

簡単な改変例における適切なオープンループ制御装置および／又はクローズドループ制御装置は、走行中にユーザによって作動可能な制御装置を備えることができる。このような制御装置を用いてユーザは、上述した形状変更手段に対して走行状況に応じ個別にオープンループ制御を行ない、これにより、形状変更手段がタイヤの形状を変更することができる。

ただし、オープンループ制御装置および／又はクローズドループ制御装置を用いて自動的に、タイヤの形状を走行状況に適応可能なことが特に好適である。

最後に、誘導効果に基づくエネルギー発生手段をタイヤに設けて、前記形状変更手段および／又は前記オープンループ制御および／又はクローズドループ制御装置のうち１つ又は複数に電気エネルギーを供給可能にすることも可能である。ここではエネルギー発生手段は移動手段の走行中にタイヤの回転エネルギーを利用し、例えば磁石に対し相対回転するコイルを介して、エネルギーを発生させる。例えばタイヤに、１つ又は複数の導電体、例えば、移動手段のホイールボックスに設けた磁石に対しタイヤが相対回転する時に回転する導電ループ、を設けてもよい。電気エネルギーは、導電体と磁石の間の相対移動により、公知の方法で発生させることが可能である。

本発明のさらなる特徴は、添付の特許請求の範囲と、以下の好適な実施形態の説明および図面とから明らかになるだろう。

以下、図面を参照しながら本発明の好適実施形態について詳細に説明する。

図１（ａ）は、具体的には乗用車などの移動手段（図外）の、ホイール１０の断面図である。ホイール１０は、リム１２と、このリム１２に従来の方法で接続されたタイヤ１４とを備える。

タイヤ１４には空気が充填されている。図１（ａ）から明らかなように、タイヤ１４の部分１３は、移動手段が走行可能な地面１６にほぼ完全に接触している。タイヤ１４の部分１３には通常、溝１７が設けられており、これはトレッドとも称される。従来技術によるタイヤでは、トレッド１３の大部分は、ほぼどのような走行状況においても地面１６に頻繁に接触する。

ただし、タイヤ１４のトレッド１３が恒久的に形成されているにも拘らず、極端な走行状況においては、地面１６に有効に接触するのは基本的にはトレッド１３の一部のみであったり、あるいはトレッド１３とは異なるタイヤ１４の領域であったりする。したがって、それぞれの走行状況において実際に地面１６と接触するタイヤ１４又はトレッド１３のその部分を、タイヤ接地面積と称する。有効な、すなわち実際に作用するタイヤ接地面積は、トレッド１３よりも小さい場合もあれば大きい場合もあるし、またトレッド１３に対応する場合もあれば異なる場合もある。

タイヤ１４内には、タイヤ１４の形状、特にその輪郭、を選択的に変える役割を持つ形状変更手段１８が備えられている。図面では、この形状変更手段１８は概略的にのみ示している。形状変更手段１８は牽引手段２０を有し、これにより、タイヤの側壁１４ａ、１４ｂが接近可能になっている。この目的のために、牽引手段２０は、側壁１４ａ、１４ｂのそれぞれの端部と係合するようになっている。

図１（ａ）に示した状況においては、形状変更手段１８は、形成されるタイヤ接地面積が特に大きくなるように設定される。タイヤ１４のトレッド１３全体が地面１６に接触している。これにより、タイヤ１４と地面１６との間の摩擦度が高くなる。このような高い摩擦度は、乗用車の加速操作中又は制動操作中では、通常望ましいものである。さらに、このようにタイヤ接地面積が大きいことは曲線走行時には有利である。

一方、図１（ｂ）は、側壁１４ａ、１４ｂが、形状変更手段１８によって既に接近した状態を示している。このことにより、明示の通りタイヤ１４のトレッド１３がアーチ状になるため、図１（ａ）の状態と比較すると、タイヤ接地面積がかなり小さくなっている。トレッド１３の一部のみが地面１６と接触している。このため摩擦がかなり減少し、例えば、制動操作や加速操作を伴わない高速走行時に望ましいものとなる。

本発明の発展例では、制動操作中および／若しくは加速操作中、並びに／又は曲線走行中に主に地面１６と接触するトレッド１３の外側領域（横外側領域）が、制動や加速を伴わない直線走行中にも地面１６と接触するトレッド１３の内側領域（横内側領域）よりも、地面に対する摩擦係数が低い異なる材料で形成されている。これに代えるかあるいは加えて、外側のトレッド領域が内側のトレッド領域とは異なる溝を備えていてもよい。

本発明では多くの実施形態が可能であるが、うち一例では、移動手段、例えば乗用車、に設けたセンサ装置が種々の走行状況を検出する。得られた測定値に応じて、適切なオープンループ制御装置および／又はクローズドループ制御装置を介して、形状変更手段１８に対するオープンループ制御および／又はクローズドループ制御が行なわれる。

ただし、オープンループ制御および／又はクローズドループ制御を、ユーザが行うホイール１０の操向移動に応じて、あるいは、ユーザが行う制動操作又は加速操作に応じて、直接、形状変更手段１８に対して行なうことも可能である。

当業者ならば分かる通り、ここでは多様な可能性が考えられる。

尚、特許請求の範囲の各請求項には、図面との対照を容易にするために符号を記入しているが、本発明は、かかる記入によって添付図面の態様に限定されるものではない。

（ａ）は本発明により適応されるタイヤを備えた移動手段のホイールを示す断面図、（ｂ）は（ａ）に対応する断面図であって、（ａ）から変化し異なる走行状況に適応させたタイヤを示す図

符号の説明

１０ ホイール
１２ リム
１３ トレッド
１４ タイヤ
１４ａ タイヤの側壁
１４ｂ タイヤの側壁
１６ 地面
１７ 溝
１８ 形状変更手段
２０ 牽引手段

Claims (16)

1. 特に乗用車、貨物自動車、航空機などの原動機付き移動手段のタイヤを現在の走行状況に適応させるための方法であって、
   少なくとも一つのタイヤ（１４）、好適には複数のタイヤ（１４）又はすべてのタイヤ（１４）の形状が、走行中に走行状況に応じて選択的に、好適には自動的に、変更されることを特徴とする方法。
2. タイヤ（１４）の形状変更が、走行中に有効なタイヤ接地面積を走行状況によって増減させるように行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. タイヤ（１４）の形状が形状変更手段（１８）のオープンループ制御および／又はクローズドループ制御を行うことによって変更可能であり、この形状変更手段（１８）はタイヤ（１４）、好適にはタイヤ（１４）の壁部（１４ａ、１４ｂ）に組み込まれ、かつ、前記形状変更手段（１８）、特にそのオープンループおよび／又はクローズドループ、が電気的に制御可能なことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. タイヤ（１４）の形状変更が、オープンループ制御および／又はクローズドループ制御を形状変更手段に対し行うことによって可能であるとともに、前記タイヤ（１４）内、特にタイヤ（１４）に設けたタイヤチューブなどの隔室内、の空気圧又はガス圧が走行状況に応じて昇降することにより行なわれることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 形状変更手段に対しオープンループ制御および／又はクローズドループ制御を行うことが可能であるとともに、タイヤ（１４）に作用する牽引手段（２０）が前記形状変更手段に設けられ、この牽引手段（２０）を介して、タイヤ（１４）の側壁（１４ａ、１４ｂ）を接近可能にする牽引力が走行状況に応じて発生することを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載の方法。
6. タイヤ（１４）の形状変更が、移動手段の曲線走行時および／又は制動操作時若しくは加速操作時よりも、制動操作又は加速操作を伴わない直線走行時にタイヤの有効接地面積が小さくなるように行われることを特徴とする請求項１〜５いずれか一項に記載の方法。
7. タイヤ（１４）の形状変更が、制動操作および／若しくは加速操作に応じて、並びに／又は操向操作に応じて行われることを特徴とする請求項１〜６いずれか一項に記載の方法。
8. 適切なセンサ、特に移動手段に搭載された加速度センサによって、実際の走行状況が検知されることを特徴とする請求項１〜７いずれか一項に記載の方法。
9. 請求項１〜８いずれか一項に記載の方法を実行するために、走行状況に応じて変形可能な少なくとも一つのタイヤ（１４）を備えた移動手段であって、
   タイヤ（１４）の形状を走行状況に対し、好適には自動的に適応させるオープンループ制御装置および／又はクローズドループ制御装置を備えていることを特徴とする移動手段。
10. 移動手段に形状変更手段が設けられ、この形状変更手段に対して特にオープンループ制御および／又はクローズドループ制御を電気的に行うことによってタイヤ（１４）の形状が変更可能に構成されるとともに、前記形状変更手段が、特に、タイヤ（１４）に作用する牽引手段（２０）であることを特徴とする請求項９に記載の移動手段。
11. 牽引手段（２０）が走行状況に応じて牽引力を発生可能であり、この牽引力を介してタイヤ（１４）の側壁（１４ａ、１４ｂ）を接近可能に構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の移動手段。
12. 牽引手段（２０）がタイヤ（１４）の側壁（１４ａ、１４ｂ）に作用することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の移動手段。
13. 前記形状変更手段（１８）が、タイヤに設けられ好適には当該タイヤの壁部（１４ａ、１４ｂ）に一体形成されるポリマー押し出し成形物であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の移動手段。
14. 形状変更手段（１８）並びに／又はオープンループ制御装置および／若しくはクローズドループ制御装置に電気エネルギーを供給するために、誘導効果に基づくエネルギー発生手段がタイヤ（１４）に設けられていることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の移動手段。
15. タイヤ（１４）のトレッド（１３）が少なくとも２つの部分を有し、各部分が、地面に対する摩擦係数が異なる材料で形成され、かつ／又は、異なる溝を有することを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一項に記載の移動手段。
16. トレッドの、断面図視で外側に位置する少なくとも１つの、好適には少なくとも２つの部分が地面（１６）よりも摩擦係数が大きい材料で形成されるとともに、断面図視で内側に位置する少なくとも１つのトレッド部分が地面（１６）よりも摩擦係数が小さい材料で形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の移動手段。
    

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