JP2008249567A - 空気入りタイヤの変形測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空気入りタイヤの変形状態を精度良く測定することが可能な空気入りタイヤの変形測定方法を提供する。
【解決手段】空気入りタイヤＴに貼り付けた変形検出素子２０により空気入りタイヤＴの変形状態を検出する際に、変形検出素子２０を貼り付けた空気入りタイヤＴの検出部位Ｔａのゴムの弾性率以下の弾性率を有する弾性導電性材料からなる変形検出素子２０と、同様に検出部位Ｔａのゴムの弾性率以下の弾性率を有する接着剤を使用し、変形検出素子２０をその接着剤を介して空気入りタイヤＴの検出部位Ｔａに貼り付ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤの変形測定方法に関し、さらに詳しくは、空気入りタイヤの変形状態を精度良く測定することができる空気入りタイヤの変形測定方法に関する。

空気入りタイヤは空気をタイヤ空洞部内に充填して使用するので、使用時に繰り返し変形する。この空気入りタイヤの変形状態が、乗心地性や応答性、操縦安定性などのタイヤ性能に大きく影響する。従って、空気入りタイヤに空気を充填した時の変形状態を把握することは、タイヤ性能を改善する上で極めて重要である。

従来、未加硫のトレッド部材などの歪み変形を検出する方法として、ストレインゲージを使用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、引張りや圧縮など変形挙動が大きい空気入りタイヤにこのようなストレインゲージを使用すると、その変形に追従できないため、タイヤの変形状態を精度良く測定することができず、高い精度の変形挙動のデータを得ることができないという問題があった。
特開２００２−６７１８３号公報

本発明の目的は、空気入りタイヤの変形状態を精度良く測定することが可能な空気入りタイヤの変形測定方法を提供するものである。

上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤの変形測定方法は、空気入りタイヤに貼り付けた変形検出素子により該空気入りタイヤの変形状態を検出する際に、該変形検出素子を貼り付けた空気入りタイヤの検出部位のゴムの弾性率以下の弾性率を有する弾性導電性材料からなる前記変形検出素子を該変形検出素子を貼り付けた空気入りタイヤの検出部位のゴムの弾性率以下の弾性率を有する接着剤を介して空気入りタイヤに貼り付けることを特徴とする。

上述した本発明によれば、空気入りタイヤの変形状態を検出するのに、変形検出素子を貼り付ける空気入りタイヤの検出部位のゴムの弾性率以下の弾性率を有する弾性導電性材料からなる変形検出素子と、同様の接着剤を使用するため、変形検出素子が空気入りタイヤの変形に容易に追従することができる。そのため、空気入りタイヤの変形状態を精度良く測定することが可能になり、空気入りタイヤの正確な変形挙動のデータを得ることができる。この情報に基づいてタイヤの構造や製造条件等を修正することで、タイヤ性能の向上が可能になる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の空気入りタイヤの変形測定方法に用いられる空気入りタイヤの一例を示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。空気入りタイヤＴの内側には左右のビード部３間に延在するインナーライナー層４が配置され、その外側にタイヤ径方向に延在する補強コードをタイヤ周方向に所定の間隔で配列してゴム被覆したカーカス層５が配置されている。カーカス層５は左右のビード部３間に延在し、その両端部がビード部３に埋設したビードコア６の周りにタイヤ軸方向内側から外側に向けてビードフィラー７を挟み込むようにして折り返されている。

トレッド部１のカーカス層５の外周側には、タイヤ周方向に対して傾斜配列した補強コードをゴム被覆した複数のベルト層８が設けられている。ベルト層８の外周側には、アンダートレッドゴム層９を介してキャップトレッドゴム層１０が配設されている。サイドウォール部２には、カーカス層５のタイヤ軸方向外側にサイドゴム層１１が配置され、ビード部３にはリムクッションゴム層１２が設けられている。

本発明の空気入りタイヤの変形測定方法は、上記のような空気入りタイヤＴに対して、図２にその一例を示す変形検出素子２０を接着剤により貼り付けて測定する。この図２の変形検出素子２０は、変形検出素子２０を貼り付ける空気入りタイヤＴの検出部位Ｔａのゴムの弾性率以下の弾性率を有する弾性導電性材料からなる弾性導電性層２１と、この弾性導電性層２１の表面に所定の間隔をおいて配置した一対の電極端子２２を有している。一対の電極端子２２はリード線２３を介して、後述する測定記憶手段２５の電源として共用される定電流電源２４に接続されている。変形検出素子２０は、図３に示すように、一対の電極端子２２間に歪みが発生すると、その間の電気抵抗が変化し、一対の電極端子２２間に印加される電圧（出力）が変化するようになっている。

変形検出素子２０には、一対の電極端子２２間の電圧を測定し、かつ測定された電圧情報を記憶する測定記憶手段２５がリード線２６を介して並列に接続されている。この測定記憶手段２５を後で不図示の処理手段に接続して測定された電圧情報を処理手段に入力し、その処理手段で入力された電圧情報に基づいて、予めインプットされたプログラムに従って、一対の電極端子２２間の変形量、即ち検出部位Ｔａの変形量を時系列的に算出するようにしている。

また、処理手段の表示部には変形量とそれが時系列的に変化する推移が表示されるようになっている。変形量の推移は一対の電極端子２２間にかかる電圧の変化に比例するため、変形量の推移に代えて、測定された時系列の電圧の変化をそのまま時系列的な変形の推移として示すようにしてもよい。定電流電源２４及び測定記憶手段２５は１つのケーシングに収容され、測定時にリム組みしたタイヤのリムに装着される。

なお、この実施形態では定電流電源２４を用いたが、それに代えて定電圧電源を使用してもよい。その場合、一対の電極端子２２間を流れる電流を測定し、測定された電流情報を記憶する測定記憶手段が直列に接続される。

変形検出素子２０は図２に示すように接着剤層２７を介して空気入りタイヤＴに貼り付けられるが、その接着剤層２７に使用する接着剤も、弾性導電性材料と同様に、変形検出素子２０を貼り付ける空気入りタイヤＴの検出部位Ｔａのゴムの弾性率以下の弾性率を有するものである。接着剤は、接着性と柔軟性と耐熱性の高い、ゴム系やシリコーン系接着剤が良く、例えばセメダイン社製の「スーパーＸ」シリーズ（アクリル変成シリコーン樹脂系接着剤）が好適に使用される。このように空気入りタイヤＴの変形を検出する変形検出素子２０及びそれを貼着する接着剤に、空気入りタイヤＴの検出部位Ｔａのゴムの弾性率以下の弾性率を有するものを使用することにより、空気入りタイヤＴが変形した際に、その変形に接着剤層２７と変形検出素子２０が追従できるようにしている。変形検出素子２０を貼り付ける空気入りタイヤＴの検出部位Ｔａのゴムの弾性率をａ、変形検出素子２０の弾性導電性材料の弾性率をｂ、接着剤の弾性率をｃとすると、ａ≧ｃ≧ｂの関係を満足するようにするのが、変形検出素子２０を一層追従し易くする上でよい。

変形検出素子２０を貼り付ける検出部位Ｔａとしては、図４に示すように、空気入りタイヤＴの内表面Ｔ１及び／または外表面Ｔ２や、空気入りタイヤＴ内のカーカス層５やベルト層８などの補強コードをゴム被覆したタイヤ補強層（図４では不図示）に貼り付けることができる。タイヤ補強層に直接貼り付けるのは、タイヤ補強層の変形挙動が特にタイヤ性能に大きく影響するからである。図４に示すように、空気入りタイヤＴの表面Ｔ１，Ｔ２及びタイヤ補強層に変形検出素子２０をそれぞれ貼り付けて各部分での変形状態を測定するのが、タイヤ性能を向上するデータとして使用する上で好ましいが、必要に応じて、空気入りタイヤＴの表面Ｔ１，Ｔ２及びタイヤ補強層のいずれかであってもよい。

変形検出素子２０を空気入りタイヤＴの表面Ｔ１，Ｔ２に貼り付ける場合には、加硫済の空気入りタイヤの表面に上記した接着剤により貼り付ければよい。空気入りタイヤＴ内のタイヤ補強層に貼り付ける場合には、未加硫タイヤの成形工程において上記した接着剤により貼り付けるようにすればよい。例えば、タイヤ補強層として、カーカス層５に変形検出素子２０を貼り付ける場合には、タイヤ成形ドラムに巻き付けた未加硫のインナーライナー層上に未加硫のカーカス層を巻き付けた後、そのカーカス層の外周面に接着剤層２７を介して変形検出素子２０を貼り付ける。

上記した変形検出素子２０と接着剤を用いて測定する本発明の空気入りタイヤの変形状態は、リム組みした空気入りタイヤＴに内圧を付与してインフレートし、所定時間その状態を保持した後、内圧を排出するまでの変形状態を含む。空気入りタイヤは、充填した空気を保持して使用するので、このような静止時における変形状態を把握するのがよい。

図５に、内圧を付与して排出するまでの変形状態を測定した時の時系列的な変形の推移の一例を概念的に表すグラフ図を示す。なお、図５では、時系列的な変形の推移を変形量に代えて、変形検出素子２３に加わる電圧の推移で示している。点線が図４のトレッド部１のセンター部１Ａの内表面Ｔ１に貼り付けた変形検出素子２０、実線がサイドウォール部２の外表面Ｔ２に貼り付けた変形検出素子２０で検出される時系列的な変形の推移である。また、一点鎖線は、空気入りタイヤＴに付与した内圧の変化を示す。このようにタイヤＴのトレッド部１のセンター部１Ａとサイドウォール部２では変形状態が大きく異なり、それを正確に知ることでタイヤの気密性などの機能を把握することに寄与する。

また、本発明の方法で測定する空気入りタイヤの変形状態は、リム組みし内圧を付与した空気入りタイヤＴに荷重を負荷している時の変形状態を含む。空気入りタイヤは、荷重を支持する能力も要求されるので、このような静止時における荷重負荷時の変形状態を把握することも重要である。

更に、本発明の方法で測定する空気入りタイヤの変形状態は、リム組みした空気入りタイヤＴに内圧を付与し、車両に装着して走行している時の空気入りタイヤＴの変形状態を含む。空気入りタイヤは、車両に装着して使用されるので、このような実車時の変形状態を把握することが特に重要である。

図６に、走行中の空気入りタイヤの変形状態を測定した時の時系列的な変形の推移の一例を概念的に表すグラフ図を示す。なお、図６も、時系列的な変形の推移を変形量に代えて、変形検出素子２０に加わる電圧の推移で示している。図５の例と同様に、点線が図４のトレッド部１のセンター部１Ａの内表面Ｔ１に貼り付けた変形検出素子２０、実線がサイドウォール部２の外表面Ｔ２に貼り付けた変形検出素子２０で検出される時系列的な変形の推移である。

上記した空気入りタイヤの変形状態は、変形量及び／または時系列的な変形の推移（変形過程）を含む。また、変形検出素子２０を図４に示すように複数の検出部位に貼り付けた場合には、貼り付けた検出部位において変形が発生する順序を測定するようにしてもよい。この変形が発生する順序は、複数の変形検出素子２０に加わる電圧に変化が生じた順序から判断することができる。好ましくは、発生する順序と上述した変形量及び変形の時系列的推移を共に測定するのがよい。

本発明では、測定終了後、測定記憶手段２５を取り外し、上記した処理手段に接続して、検出部位Ｔａにおける変形量を時系列的に算出する。また、処理手段の表示部には変形量とその時系列的な推移が表示され、空気入りタイヤＴがどうように変形したかを把握することができる。

このように本発明では、空気入りタイヤＴの変形状態を測定するのに、変形検出素子２０を貼り付ける空気入りタイヤＴの検出部位Ｔａのゴムの弾性率以下の弾性率を有する弾性導電性材料からなる変形検出素子２０と、同様の接着剤を使用するので、変形検出素子２０が空気入りタイヤＴの変形に容易に追従することができる。そのため、空気入りタイヤＴの変形状態を精度良く測定することが可能になり、空気入りタイヤＴの正確な変形挙動のデータを得ることができる。この情報に基づいてタイヤの構造や製造条件を修正することで、タイヤ性能を向上することができる。

本発明において、空気入りタイヤＴの変形状態を全体的に把握するには、図４に示すように複数の箇所にそれぞれ変形検出素子２０を配置するのが好ましいが、把握したい箇所が限定されているのであれば、少なくともその１箇所に変形検出素子２０を接着剤を介して貼り付けて変形状態を検出することができる。

変形検出素子２０の貼り付ける方向（一対の電極端子２２間を結ぶ直線の方向）は、変形挙動を把握した方向であり、タイヤ径方向、タイヤ周方向、タイヤ周方向に傾斜した方向の中から適宜選択される。

上述した変形検出素子２０に使用される弾性導電性材料としては、弾性変形が可能で導電性を有する材料であればいずれの材料を使用してもよく、例えば天然ゴムやシリコンゴムなどのゴムにカーボンブラックや金属粉などの導電性フィラーを配合したものなどを好ましく用いることができる。

変形検出素子２０の弾性導電性層２１は、ゴムであれば加硫済のものから構成されるが、その厚さとしては０．５ｍｍ以下にするのが、良好な測定精度を確保する上でよい。弾性導電性層２１の電気抵抗変化を用いて変形量を検出するため、変形検出素子２０の出力感度は断面積に反比例する。そのため弾性導電性層２１が厚いと、断面積変化によって変形検出素子２０からの出力が変わる恐れがあるからである。厚さの下限値としては、弾性導電性層２１の変形強度の点から０．２ｍｍ以上にするのがよい。

一対の電極端子２２間の距離Ｌとしては、１０〜５０ｍｍの範囲にするのがよい。距離Ｌが１０ｍｍ未満であると、一対の電極端子２２間の間隔が狭すぎて、変形検出素子２０の出力感度が低下する。逆に距離Ｌが５０ｍｍを超えると、一対の電極端子２２間のどこの箇所で変形が発生したかがわかり難く、測定精度が低下する。

本発明で変形状態を検出するタイヤ補強層は、上述したカーカス層５やベルト層８に限定されず、補強コードをゴム被覆した補強層であれば、いずれのタイヤ補強層であってもよい。

なお、本発明で言う弾性率は、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定する。

本発明の空気入りタイヤの変形測定方法で測定される空気入りタイヤの一例を示す部分断面図である。 変形検出素子を接着剤を介して貼り付けた状態で示す部分拡大斜視図である。 変形検出素子の歪みと出力（電圧）の関係を概念的に示すグラフ図である。 複数の変形検出素子を取り付けた例を示す断面説明図である。 内圧を付与した後排出するまでの間に、変形検出素子により検出された空気入りタイヤのトレッド部のセンター部とサイドウォール部における時系列的な変形の推移の一例を概念的に示すグラフ図である。 実車走行時において、変形検出素子により検出された空気入りタイヤのトレッド部のセンター部とサイドウォール部における時系列的な変形の推移の一例を概念的に示すグラフ図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
５ カーカス層（タイヤ補強層）
８ ベルト層（タイヤ補強層）
２０ 変形検出素子
２１ 弾性導電性層
２２ 電極端子
２５ 測定記憶手段
２７ 接着剤層 Ｔ 空気入りタイヤ
Ｔ１ 内表面
Ｔ２ 外表面
Ｔａ 検出部位

Claims (11)

1. 空気入りタイヤに貼り付けた変形検出素子により該空気入りタイヤの変形状態を検出する際に、該変形検出素子を貼り付けた空気入りタイヤの検出部位のゴムの弾性率以下の弾性率を有する弾性導電性材料からなる前記変形検出素子を該変形検出素子を貼り付けた空気入りタイヤの検出部位のゴムの弾性率以下の弾性率を有する接着剤を介して空気入りタイヤに貼り付ける空気入りタイヤの変形測定方法。
2. 前記空気入りタイヤの変形状態が、内圧を付与した後排出するまでの変形状態である請求項１に記載の空気入りタイヤの変形測定方法。
3. 前記空気入りタイヤの変形状態が、内圧を付与した空気入りタイヤに荷重を負荷している時の変形状態である請求項１に記載の空気入りタイヤの変形測定方法。
4. 前記空気入りタイヤの変形状態が、内圧を付与し車両に装着した空気入りタイヤの車両走行中の変形状態である請求項１に記載の空気入りタイヤの変形測定方法。
5. 前記空気入りタイヤの変形状態が変形量である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤの変形測定方法。
6. 前記空気入りタイヤの変形状態が時系列的な変形の推移である請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤの変形測定方法。
7. 前記変形検出素子を複数箇所に貼り付けた請求項１乃至６のいずれかに記載の空気入りタイヤの変形測定方法。
8. 前記空気入りタイヤの変形状態が貼り付けた検出部位において変形が発生する順序である請求項７に記載の空気入りタイヤの変形測定方法。
9. 前記変形検出素子を前記空気入りタイヤの表面に貼り付ける請求項１乃至８のいずれかに記載の空気入りタイヤの変形測定方法。
10. 前記変形検出素子を前記空気入りタイヤ内の補強コードをゴム被覆したタイヤ補強層に貼り付ける請求項１乃至９のいずれかに記載の空気入りタイヤの変形測定方法。
11. 前記変形検出素子が、弾性導電性材料からなる厚さ０．５ｍｍ以下の弾性導電性層と、この表面に所定の間隔をおいて配置した、電源に接続される一対の電極端子とを有する請求項１乃至１０のいずれかに記載の空気入りタイヤの変形測定方法。

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