JP2018512333A - 電子装置付きタイヤ - Google Patents

Abstract

本発明は、電子装置付きタイヤの耐久性を向上させることを目的としている。この目的は、最大幅ＬＴのタイヤであって、このタイヤは、赤道面に関して非対称であるトレッド（１）を有し、トレッドの側部のうちの一方は、車両に関して外側に位置決めされるようになっており、このタイヤは、クラウンの半径方向最も内側に位置する内側のクラウンライニングと、少なくとも１つのパラメータを測定する少なくとも１つの測定センサを含む電子装置（３）とを有する形式のタイヤによって達成される。電子装置は、クラウンの下でかつ内側クラウンライニングの半径方向下側でかつ内側にしかも赤道面に対し車両に関して外側に位置決めされるようになったトレッドの側部でタイヤ内に収納され、電子装置の重心から赤道面までの軸方向距離は、タイヤの最大軸方向幅ＬＴの５％以下かつ２５％以上である。

Description

本発明は、電子装置が内蔵された非対称タイヤに関し、このタイヤは、任意形式の車両用である。本発明は、特に、乗用車用タイヤに関する。

タイヤは、トレッド表面を介して路面に接触するようになったトレッドを含むクラウンと、リムに接触するようになった２つのビードと、クラウンをビードに連結する２つのサイドウォールとを有する。

タイヤは、回転軸線回りに回転対称を呈する幾何学的形状を有するので、タイヤの幾何学的形状の説明は、一般に、タイヤの回転軸線を含む子午面で見た上で行われる。所与の子午面に関し、半径方向、軸方向および周方向は、それぞれ、タイヤの回転軸線に垂直な方向、タイヤの回転軸線に平行な方向および子午面に垂直な方向を意味している。

以下の説明において、「〜の半径方向内側に」および「〜の半径方向外側に」という表現は、それぞれ、「〜よりも半径方向に見てタイヤの回転軸線の近くに」および「〜よりも半径方向に見てタイヤの回転軸線から遠く離れて」を意味している。「〜の軸方向内側に」および「〜の軸方向外側に」という表現は、それぞれ、「〜よりも軸方向に見て赤道面の近くに」および「〜よりも軸方向に見て赤道面から離れて」を意味する。「半径方向距離」は、タイヤの回転軸線に対する距離であり、「軸方向距離」は、タイヤの赤道面に対する距離である。「半径方向厚さ」は、半径方向に測定され、「軸方向幅」は、軸方向に測定される。

非対称タイヤという用語は、車両への取り付け方向が製造業者によってあらかじめ定められているタイヤである。これらタイヤは、外側軸方向縁および内側軸方向縁を有し、内側軸方向縁は、タイヤが上述の所定の取り付け方向において車両に取り付けられたときに車両のボディーシェル側に取り付けられるようになった縁であり、外側縁は、その逆である。本明細書において、「車外側」は、外側軸方向縁を意味している。

一般に、タイヤの部分、すなわちサイドウォール、ビードおよびクラウンの全てについて半径方向最も内側に位置する材料は、一定の圧力を維持するとともに更にインフレーション用ガスの影響から、特に酸素からタイヤの半径方向外側に位置する他の材料を保護するようにタイヤに気密性を与えるよう設計されている。この半径方向最も内側の材料は、その性状がどのようなものであれインナーライナと呼ばれる。

米国特許出願公開第２０１１／００４１３０９（Ａ１）号明細書、同第２０１１／００４１９７７（Ａ１）号明細書、同第２０１１／０１１３６３０（Ａ１）号明細書に記載されているように、例えば特に圧力センサ、温度センサ、加速度計か認証システム（ＲＦＩＤ）かのいずれかのである電子装置をタイヤ内に収納し、特にインナーライナ上に設置することが有利な場合が多い。これら電子装置の目的は、タイヤ、その走行パラメータまたは識別コードに関する情報を車両内に位置している場合がありまたは位置していない場合がある受信機に、要求に応じてまたは連続的に送ることにある。受け取った情報を取り分け運転手に例えば圧力の変化、温度の値を知らせて車両のパラメータをリアルタイムで設定しまたはタイヤの保守または車両点検整備管理を担当している専門家を助けるために使用される場合がある。電子装置とインナーライナとの間には、物体がタイヤにくっつくことができるようにする材料、一般的には、インターフェースコンパウンドと呼ばれるポリマーコンパウンドが設けられる。

これら電子装置は、日本国特開２０１１‐０２０５５７号公報に開示されているように、走行時にタイヤの最も静的な領域であるビード上に設置される場合がある。しかしながら、タイヤの取り付け取り外しは、ビードがこの設置を困難にする変形を生じるようなものである。

サイドウォールに関する限り、これらサイドウォールは、走行中に最も大きな変形を生じる領域であり、したがって、この種の装置を受け入れるのに望ましさの最も低い領域でもある。

電子装置が例えば米国特許出願公開第２０１１／００４１３０９（Ａ１）号明細書に記載されているようにクラウンの下に配置される技術策では、この電子装置は、タイヤの赤道面内に位置決めされる。これは、この位置が対称であるという利点を有し、しかもこの位置によりタイヤが車両に取り付けられている位置を避けることができるが、いわゆるスポーツ車のある特定の製造業者によって望まれる速度に耐えることができる能力の面で性能を達成することができないからである。この問題は、これら車両のロードホールディングを向上させるために、車両が大きなキャンバ角を有する場合が多く、その結果、接触パッチの非対称が生じるということにある。これら２つの特性は、非対称タイヤがいわゆるスポーツ車に用いられるという結果をもたらす。この使用における非対称タイヤに関し、電子装置を赤道面内に位置決めすることは、どちらも最適ではない。

電子装置をタイヤのサイドウォール上、ビード上またはクラウンの下の赤道上に取り付けた場合の問題のうちの１つは、電子装置の存在がタイヤの受ける荷重および変形のために特に高速でのタイヤの耐久性にとって不利ということである。

米国特許出願公開第２０１１／００４１３０９（Ａ１）号明細書 米国特許出願公開第２０１１／００４１９７７（Ａ１）号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０１１３６３０（Ａ１）号明細書 日本国特開２０１１‐０２０５５７号公報

したがって、本発明の主目的は、電子装置を有する非対称タイヤの高速耐久性を高めることにある。

この目的は、取り付けリムに取り付けられるようになった最大軸方向幅ＬＴのタイヤであって、
・取り付けリムに接触するようになった２つのビードと、路面と接触関係をなすようになったトレッドを含むクラウンと、クラウンをビードに連結する２つのサイドウォールとを有し、
・赤道面に関して非対称であるトレッドは、トレッドの２つの軸方向縁を備え、軸方向縁のうちの一方は、取り付けリムが固定されている車両の車外側に位置決めされるようになっており、
・クラウンの半径方向最も内側に位置するクラウンのインナーライナを有し、
・電子装置を有し、電子装置は、クラウンの下でしかもクラウンのインナーライナの半径方向内側にかつ赤道面に対して車両の車外側に位置決めされるようになったトレッドの軸方向縁の側でタイヤ内に収納されていることを特徴とするタイヤによって達成される。

タイヤの最大軸方向幅は、サイドウォールのところで測定され、タイヤは、そのリムに取り付けられて軽くインフレートされ、すなわち、例えばタイヤ・リム協会（Tire and Rim Association）、すなわち“ＴＲＡ”によって推奨されるように公称圧力の１０％に等しい圧力までインフレートされる。

電子装置に加えられる荷重または変形量は、これがリムへのタイヤの取り付け中であるにせよ使用中であるにせよいずれにせよ、大きい。特に、走行中にタイヤに及ぼされる遠心力は、かかる装置の設置に最適な部分がクラウンであるようなものである。この場合、遠心力の結果として、インターフェースコンパウンドの圧縮による変形が生じ、この変形に対するポリマー材料の強度は高いが、剪断は生じることはなく、かかる剪断による変形に対するポリマー材料の強度は低い。ビードおよびサイドウォール上への位置決めに関し、剪断力は、インターフェースコンパウンドに加わる剪断荷重が高く、しかもその耐久性に対して悪影響を及ぼすという結果をもたらし、それにより、電子装置がちぎれ状態になる場合がある。

これとは対照的に、電子装置を赤道面内に設置することは、荷重としての応力が対称である場合にのみ魅力的である。コーナリング下において、車両の重心に対する車両の瞬時回転中心の側に位置したタイヤは、遠心力の作用により除重され、これらタイヤに加わる荷重としての応力は、タイヤが耐えなければならない最大応力荷重ではなく、したがって、電子装置とタイヤとの間のインターフェースも同様である。これとは対照的に、カーブの外側に位置すると呼ばれる車両の重心に対して瞬時回転中心から見て反対側に位置するタイヤは、荷重の移動を受け、このことは、この状況が、タイヤが用いられる最も不利な状態であるということを意味している。この荷重の影響下において、接触パッチは、キャンバ角と同様な変形を生じ、したがって、赤道上に位置するトレッドの部分は、ゼロではない周方向荷重を受け、このゼロではない周方向荷重は、車両の車外側でトレッドの外側軸方向縁の部分に位置した状態で逆方向の周方向荷重とバランスを取る。これら２つのゾーン、すなわち赤道と車両の車外側の軸方向縁との間において、トレッドゾーンは、周方向荷重が最も軽いゾーンである。したがって、これは、電子装置を設置する上で最も適当なゾーンである。タイヤが車両の形態のために高いキャンバ角を生じる場合、この同じゾーンは、電子装置を設置するのに最も適した場所でもある。

好ましい実施形態のうちの１つは、電子装置がタイヤの少なくとも１つのパラメータを測定することができるようにする少なくとも１つの測定センサを有することである。具体的に説明すると、この種のタイヤおよび使用に関して特に関心のある電子装置は、タイヤ内で測定されたこれらパラメータを車両の運転手に伝えてこの運転手に不適当な操作であるという注意を促してこの運転手が自分の運転スタイル、例えば自分の速度を変えることができるようにする温度または圧力センサである。

電子装置の重心と赤道面との間の軸方向距離がタイヤの最大軸方向幅ＬＴの少なくとも５％に等しくなるようにし、それにより車両の車外側に位置決めされたトレッドの部分のゾーンに原動力としての軸方向荷重が最も強く加えられるのを回避するようにすることが有利である。

電子装置の重心と赤道面との間の軸方向距離がタイヤの最大軸方向幅ＬＴの多くとも２５％に等しくなるようにし、それにより車両の車外側に位置決めされているトレッドの部分のゾーンに制動軸方向荷重が最も強く加えられるのを避けるようにすることが特に有利である。

好ましい実施形態では、電子装置の重心は、トレッド内に設けられた周方向溝と半径方向に一線をなして位置する。この実施形態により、電子装置とタイヤとの間のインターフェースのところの温度を減少させ、かくしてインターフェースコンパウンドの健全性を向上させることができる。これは、周方向溝と一線をなしているタイヤのポリマー材料の厚さの減少の結果として、これら材料の変形による熱の発生量が局所的に低く、したがって温度が局所的に低いからである。

溝という用語は、円周方向であってタイヤの周囲全体に延び互いに向かい合いかつゼロではない距離だけ互いに隔てられている材料の壁によって画定され、タイヤが新品であるときには少なくとも２ｍｍの深さを有するトレッドの凹み領域である。これら壁は、通常の走行条件下では互いに接触することがない。周方向溝は、全体として周方向の２つの壁を有し、一方の壁は軸方向内側に位置し、他方の壁は、軸方向外側に位置している。

周方向溝と一線をなして位置決めされているという表現は、電子装置の重心が溝の軸方向内側の壁の軸方向外側にかつ溝の軸方向外側の壁の軸方向内側に位置し、軸方向位置決めについて５ｍｍ公差があることを意味している。

また、電子装置の重心は、トレッドのリブと半径方向に一線をなして位置することが有利である。これは、重い荷重を受けたときにクラウンの初期撓みがリブの下ではなく溝の下に生じるからである。これら撓みは、インナーライナと電子装置との間のインターフェースを形成するインターフェースコンパウンドを損傷させる場合のある相当大きな変形を生じさせる。この場合、電子装置をリブと一線をなして位置決めすることにより、インターフェースコンパウンドおよびかくしてタイヤの耐久性が向上する。

リブは、トレッド上に設けられた隆起要素であり、この隆起要素は、周方向に延びかつ全体としてタイヤの周囲全体に延びタイヤが新品であるときに少なくとも２ｍｍの高さを有する。リブは、２つの軸方向壁および接触フェースを有し、接触フェースは、走行中、路面に接触するようになっている。周方向リブは、全体として周方向の向きの２つの壁を有し、一方の壁は、軸方向内側に位置し、他方の壁は、軸方向外側に位置する。リブは、特に冬用としてのタイヤの場合、周方向に連続しておらず、溝付きであるのが良い。

リブと一線をなして位置決めされているという表現は、電子装置の重心がリブの軸方向内側の壁の軸方向外側にかつリブの軸方向外側の壁の軸方向内側に位置し、軸方向位置決めについて５ｍｍ公差があることを意味している。

有利には、電子装置の周方向位置は、タイヤの静的不均衡とは逆に作用し、したがって、静的および動的均衡化またはバランス取りをできる限り経済的に実施することができるようになっている。確かに、今日のある特定の電子装置の質量は、タイヤが呈するとともにアンバランスの原因となる回転体上における質量の不完全な分布（この状態は、不均衡またはバランス外れと呼ばれている）を是正するために用いられる釣り合い重りとほぼ同じである。したがって、電子装置を釣り合い重りとして用いることができ、それにより加えられることが必要な釣り合い重りの残りの質量を減少させることができる。

電子装置を設置するには、取り付け作業が必要であり、したがって、少なくとも１つの釣り合い重りをタイヤのインナーライナの半径方向内側に位置決めして同一作業中、その作業と関連したコストを軽減する目的で静的および動的バランス取りの要件を満たすことが有利である。釣り合い重りを追加するこの作業は、タイヤの静的不均衡の周方向位置が電子装置の位置を既に求めた場合、したがってかかる周方向位置を再び求める必要がない場合、なおさら魅力的である。

本発明の特徴および他の利点は、図１〜図４の助けを借りて良好に理解され、これら図は、縮尺通りには描かれておらず、本発明を理解しやすくするよう単純化された状態で描かれている。

先行技術のタイヤを示す図である。 タイヤの「内側縁」および「外側縁」という用語の意味を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。

図１は、先行技術の電子装置３を備えたタイヤを子午線断面で示している。このタイヤは、トレッド１、このトレッドの半径方向内側に位置したインナーライナ２およびこのインナーライナの半径方向内側に位置した電子装置３を有し、この電子装置の重心は、位置精度の範囲内で赤道面内に位置する。

図２は、車両２００のホイールの取り付けリムに取り付けられるようになっていて車両への所定の取り付け方向を有するタイヤを概略的に示している。これらタイヤは、外側軸方向縁４５および内側軸方向縁４６を有し、内側軸方向縁４６は、タイヤが上述の所定の取り付け方法で車両に取り付けられたときに車両のボディーシェル側に取り付けられるようになった縁であり、外側軸方向縁４５は、この内側軸方向縁とは逆である。

図３は、本発明の電子装置３を備えたタイヤを子午線断面で示しており、この場合、電子装置３の重心は、赤道面に対して車両の車外側軸方向縁４５の側にかつ赤道面からタイヤＬＴの最大軸方向幅の少なくとも５％に等しくかつ多くともこの幅の２５％に等しい距離を置いたところに位置している。この図では、電子装置３の重心は、トレッドの周方向溝４と半径方向に一線をなして位置している。

図４は、本発明の電子装置３を搭載したタイヤを示しており、この場合、電子装置３の重心は、トレッドのリブ５と一線をなして位置している。

本発明者は、最大軸方向幅が３１３ｍｍのサイズ３０５／３０ＺＲ２０・１０３Ｙの非対称タイヤについて本発明を実施するとともにタイヤの特別のタイヤの使用が具体的に意図されている車両の技術的要件を考慮に入れるよう２．５°のキャンバ角で試験した。この試験は、３．２ｂａｒの設定圧力でかつ５８７ｄａＮの設定荷重で周長が８．５ｍの金属転動路上での走行を含むものであった。タイヤを増速レベルで走行させ、各レベルについて２０分間続け、速度増分は、１０ｋｍ／ｈであった。これらのタイヤを達成された最大速度および達成された最後の速度レベルおける走行距離にしたがって分類した。

電子装置が設けられていないタイヤは、３７０ｋｍ／ｈのレベルに達し、そして１１分間この速度で走行した。先行技術のタイヤ、すなわち重量が７ｇ圧力センサを先行技術にしたがって位置決めし、したがって最大軸方向幅の１％の位置決め公差の範囲内でその重心が赤道面内に位置するようにタイヤ内に設置してなる電子装置を搭載したタイヤに関し、このタイヤは、３４０ｋｍ／ｈの速度レベルを達成し、そして１分間この条件下で走行した後に破損した。この結果は、電子装置を備えていないタイヤの結果と比較して、電子装置が設けられることによって引き起こされる極めて高い速度での耐久性の低下を実証している。この破損は、センサと一線をなした数値シミュレーションによって見受けられるクラウン温度の１５℃の上昇と関連しており、このことは、本発明の電子装置を搭載していないタイヤおよび先行技術の電子装置を搭載したタイヤについて同一の速度であった。

本発明者は、本発明の２つの実施形態を試験した。第１の実施形態では、電子装置をトレッドのリブと一線をなして赤道面から最大軸方向幅の１６％の距離を置いたところに設置した。この場合、本発明のタイヤは、３６０ｋｍ／ｈの速度レベルを達成し、このレベルで１５分間走行した。これは、赤道面内に位置決めされた電子装置を搭載したタイヤの結果、すなわち、３４０ｋｍ／ｈの最大達成レベルと比較して、本発明によって開示されている電子装置を搭載したタイヤの高速耐久性の向上を実証している。

第２の実施形態では、電子装置をトレッドの溝と一線をなして赤道面から最大軸方向幅の７％の距離を置いたところに設置した。この場合、本発明のタイヤは、３７０ｋｍ／ｈの速度レベルを達成し、そしてこのレベルで１５分間走行した。最大クラウン温度は、ほぼ１５℃低下した。この結果は、赤道面内に位置決めされた電子装置を搭載しているタイヤの結果、すなわち３４０ｋｍ／ｈの最大達成レベルと比較して、本発明によって第２の実施形態にしたがって開示された電子装置を搭載しているタイヤの高速耐久性の向上を示している。

Claims (8)

1. 取り付けリムに取り付けられるようになった最大軸方向幅ＬＴのタイヤであって、
   ・前記取り付けリムに接触するようになった２つのビードと、路面と接触関係をなすようになったトレッド（１）を含むクラウンと、前記クラウンを前記ビードに連結する２つのサイドウォールとを有し、
   ・赤道面に関して非対称である前記トレッド（１）は、前記トレッドの２つの軸方向縁（４５，４６）を備え、前記軸方向縁のうちの一方（４５）は、前記取り付けリムが固定されている車両の車外側に位置決めされるようになっており、
   ・前記クラウンの半径方向最も内側に位置する前記クラウン（２）のインナーライナを有し、
   ・電子装置（３）を有する、タイヤであって、
   前記電子装置は、前記クラウンの下でしかも前記クラウンの前記インナーライナの半径方向内側にかつ前記赤道面に対して前記車両の前記車外側に位置決めされるようになった前記トレッド（１）の前記軸方向縁（４５）の側で前記タイヤ内に収納されている、タイヤ。
2. 前記電子装置（３）は、前記タイヤの少なくとも１つのパラメータを測定することができる少なくとも１つの測定センサを含む、請求項１記載のタイヤ。
3. 前記電子装置（３）の重心と前記赤道面との間の軸方向距離は、前記タイヤの最大軸方向幅ＬＴの少なくとも５％に等しい、請求項１または２記載のタイヤ。
4. 前記電子装置（３）の重心と前記赤道面との間の軸方向距離は、前記タイヤの最大軸方向幅ＬＴの多くとも２５％に等しい、請求項１〜３のうちいずれか一に記載のタイヤ。
5. 前記電子装置（３）の前記重心は、前記トレッド内に設けられた周方向溝（４）と半径方向に一線をなして位置している、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のタイヤ。
6. 前記電子装置（３）の前記重心は、前記トレッドのリブと半径方向に一線をなして位置している、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のタイヤ。
7. 前記電子装置の周方向位置は、前記タイヤの静的不均衡とは逆に作用する、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のタイヤ。
8. 少なくとも１つの釣り合い重りが前記タイヤの前記インナーライナの半径方向内側に位置決めされている、請求項１〜７のうちいずれか一に記載のタイヤ。

Images