JP2021517093A - 機械力測定装置を含むタイヤ及び前記装置の使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、装置を含むタイヤに関し、前記装置は、第一、第二、第三、第四、及び第五の層を有し、前記第三の層は任意選択によるものであり、第一の層は第一の電極材料を含み、第二の層は第一の中間材料を含み、第四の層は第二の中間材料を含み、第五の層は第二の電極材料を含み、第二の層の第一の中間材料と第四の層の第二の中間材料は異なり、４つ又は５つの層は上記の順序で積み重ねて配置され、第二及び／又は第四の層は追加的に中間材料の他に少なくとも１種のフィラを含むことを特徴とする。本発明はまた、この装置の使用にも関する。

Description

本発明は、装置を含むタイヤに関し、この装置は第一、第二、第三、第四、及び第五の層を含み、第三の層は任意選択によるものである。本発明はまた、この装置の使用にも関する。

センサは、今日の自動車業界においてかつてないほど重要な役割を果たしている。これらは各種の自動車部品の製造中及び使用中の材料特性をモニタするのを助けるだけでなく、センサがなければその認識が不可能ではないとしても困難であるような力の効果を認識することができる。ここで、多くの場合、材料特性又は作用力の変化を直接その場で測定するためには、センサを自動車の様々な箇所に取り付けることが必要となる。ここではセンサの大きさもまた要因となり得、少なくとも、センサの取付けによってまた別の問題が生じないようにするために、そうなるはずである。

さらに、センサは電源を利用しなければ使用できないことが多い。電源との接続及び適当な地点への電源の取付けにより、さらにセンサを所期の箇所に据え付けることがより難しくなる。

本発明の根底にある１つの問題は、走行中のタイヤの機械力、例えば横力又は制動力の測定を可能にする装置を提供する問題である。特に、これは好ましくは、追加の電源を使用せずに可能であるべきであり、装置は特に高感度であるべきである。さらに、本発明の他の目的は、タイヤ又はホイール中のエネルギー源を充電するための装置を提供することであった。

一般に、この目的は、本発明によれば、装置によって達成され、この装置は、以下の層、すなわち：
−第一の電極材料を含む第一の層と、
−第一の介在材料を含む別の層と、
−第二の介在材料を含む別の層と、
及び
−第二の電極材料を含む別のと、
を含み、
−第一の介在材料と第二の介在材料は異なる。好ましくは、装置はまた、第一の層と、第二の電極材料を含む第五の層との間、又は第一の介在材料を含む層と第二の介在材料を含む層との間の電圧を測定する手段も含む。

本発明に関して、「４つの［．．．］層は、上記の順序に従って積み重ねて配置される」という語句は、第一の層は第二の層の上に直接、第二の層は第四の層の上に直接、及び第四の層は第五の層の上に直接取り付けられ、これらの４つ間に別の層が存在しないことを意味する。これは特に、後述の本発明の４つの具体的な実施形態に当てはまる。

本発明に関して、「第五の層」という用語は、この層の呼称としてのみ理解されるものとし、この第五の層の他に４つの他の層がなければならないと理解されるものではない。同じことが、第二、第三、及び第四の層にも当てはまる。それゆえ、例えば、本発明による装置において、４つの層が存在する可能性があり、４つの層は第一、第二、第四、及び第五の層からなる。この意味において、本発明全体に関して、第一の層は上層としても、第二の層は上側中間層として、第三の層は絶縁層として、第四の層は下側中間層として、第五の層は下層として指定できる。これは特に、後述の本発明の第四の具体的な実施形態にも当てはまる。

目的に対する上記の一般的解決策のすべての利点が具体的な実施形態によって以下に記され、上記の一般的実施形態にも必要な変更を加えたうえで適用される。

第一の実施形態において、この目的は、本発明によれば、第一、第二、第三、第四、及び第五の層を含み、第三の層は任意選択によるものである、機械力を測定する装置により達成され、
ａ）第一の層は第一の電極材料を含み、
ｂ）第二の層は第一の介在材料を含み、
ｃ）第三の層は絶縁材料を含み、
ｄ）第四の層は第二の介在材料を含み、
及び
ｅ）第五の層は第二の電極材料を含み、
−第二の層の第一の介在材料と第四の層の第二の介在材料は異なり、
−上記の順序による４つ又は５つの層は積み重ねて配置され、
及び
−第二及び／又は第四の層は、第二の介在材料に加えて少なくとも１種のフィラを含む
ことを特徴とする。

驚くべきことに、本発明に関して、第二及び第四の層において、上述の誘電体導電率を有する２つの異なる介在材料間に摩擦が生じると、相互に擦り合わされるこれら２つの介在材料を分離させるように十分に高い電圧を生じさせるために、単位面積当たりで十分な電子が移動しなければならないことがわかった。すると、その結果として得られる電圧は、電気信号を発生するために利用できる。この電気信号は、当初の摩擦によって生じた力を測定し、又はさらには定量化するために使用できる。本発明に関して、本発明による装置の第二及び第四の層は、それぞれの介在材料を含み、これらは接触、特に摩擦により帯電できる。第一及び第二の介在層、すなわち本発明による装置の第二及び第四の層の存在によって、２つの電極材料間に１つの介在層しかない、本発明によらない同等の装置よりも、電流生成中に、より高い電圧及び電流の流れ、ひいてはより高い電力が実現され、又は測定中に、より感度の高い測定装置が実現される。

上述のような装置が優先され、この装置は、
−機械力の測定に適し、
及び／又は
−電圧を生成するために、及び、好ましくは後述の本発明によるタイヤであるタイヤを含むホイールに取り付けられたか、又はそのタイヤに取り付けられたバッテリ及び／又はアキュムレータを充電するために適している。
さらに、本発明の文脈内で、第三の層は第二及び第四の層間に任意選択的に存在することができ、本発明による装置の第二及び第四の層が第一の状態では相互に分離され、第二の状態では相互に接触するように設計される。本発明による装置の第二の状態は、ここでは、それらの層に直角に作用し、本発明による装置の第二及び第四の層を接触させる力によりトリガされてよい。したがって、本発明によってなされる重大な貢献は、上述の、又は好ましいとして上述した本発明による装置の第二及び第四の層間に第三の層が存在するときに、第二及び第四の層間で、それらの間の接触が分離した後に電圧を生成するために、第二及び第四の層間でより多くの電子が移動できることに気付いたことである。その後、第二の状態で移動した電子は、本発明による装置の第三の状態への移行によって分離したままとすることができる。移動した電子により、本発明による装置の第二及び第四の層間で、したがって、ひいては第一及び第五の層間で電荷の差が生じる。第一及び第五の層間の電圧の差は移動する電子により誘発され、他方で第四及び第二の層は接触後に再び相互から離れる。第三の層の存在は、電圧の差を増大させることができる。

第二及び／又は第四の層の中にフィラが存在すると、第三の層があるときもないときも、本発明による装置内で生成される電圧又は電力をさらに増大でき、それゆえ、本発明による装置でのはるかにより高感度の力の測定を実現できることを示すことが可能であった。

本発明による装置の第一及び第五の層間の電圧は、電圧計により測定できる。したがって、本発明による装置はまた、本発明による装置の第二及び第四の層間又は第一及び第五の層間の電圧を測定するための電圧計も有する。

しかしながら、上述の、又は好ましいとして上述した装置が優先され、上層、上側中間層、下側中間層、及び下側中間層を含み、第三の層を持たず、
−上層は第一の電極材料を含み、
−上側中間層は第一の介在材料を含み、
−下側中間層は第二の介在材料を含み、
及び
−下層は第二の電極材料を含み、
−上側中間層の第一の介在材料と下側中間層の第二の介在材料は異なり、
−４つの層は上記の順序に従って積み重ねて配置され、
−上側中間層及び／又は下側中間層は、第二の介在材料に加えて少なくとも１種のフィラを含む
ことを特徴とする、機械力を測定する装置。

このような装置は、後述の本発明によるタイヤに装着された場合に特に後述のような利点を有する。

機械力を測定するために、第一、第二、第三、第四、及び第五の層を含み、
ａ）第一の層は第一の電極材料を含み、
ｂ）第二の層は、１．０１Ｆ・ｍ^−１より高い誘電体導電率ｅ_ｒを有する第一の介在材料を含み、
ｃ）第三の層は絶縁材料を含み、
ｄ）第四の層は、１．０１Ｆ・ｍ^−１より高い誘電体導電率ｅ_ｒを有する第二の介在材料を含み、及び
ｅ）第五の層は第二の電極材料を含み、
−第二の層の第一の介在材料と第四の層の第二の介在材料は異なり、
−５つの層は積み重ねて配置され、
−第二及び第四の層は、装置の第一の状態において第三の層によって相互に分離され、
及び
−第三の層は第二及び第四の層が装置の第二の状態において相互に接触できるように設計される
ことを特徴とする前述の装置が優先される。

ａ）第一の層は第一の電極材料からなり、
ｂ）第二の層は、１．０１Ｆ・ｍ^−１より高い誘電体導電率ｅ_ｒを有する第一の介在材料を含み、
ｃ）第三の層は絶縁材料を含み、
ｄ）第四の層は、１．０１Ｆ・ｍ^−１より高い誘電体導電率ｅ_ｒを有する第二の介在材料を含み、
及び
ｅ）第五の層は第二の電極材料からなり、
−第二の層の第一の介在材料と第四の層の第二の介在材料は異なり、
−５つの層は積み重ねて配置され、
−第二及び第四の層は、装置の第一の状態において第三の層によって相互に分離され、
及び
−第三の層は、第二及び第四の層が装置の第二の状態において相互に接触できるように設計される
ことを特徴とする前述の装置が優先される。

ａ）第一の層は第一の電極材料からなり、
ｂ）第二の層は、１．０１Ｆ・ｍ^−１より高い誘電体導電率ｅ_ｒを有する第一の介在材料からなり、
ｃ）第三の層は絶縁材料を含み、
ｄ）第四の層は、１．０１Ｆ・ｍ^−１より高い誘電体導電率ｅ_ｒを有する第二の介在材料からなり、
及び
ｅ）第五の層は第二の電極材料からなり、
−第二の層の第一の介在材料と第四の層の第二の介在材料は異なり、
−５つの層は積み重ねて配置され、
−第二及び第四の層は、装置の第一の状態において第三の層によって相互に分離され、
及び
−第三の層は第二及び第四の層が装置の第二の状態において相互に接触できるように設計される
ことを特徴とする前述の装置が特に優先される。

本発明に関して、第一の状態から第二の状態への装置の移行は、本発明による装置への機械力の作用によってトリガされることが好ましい。さらに、第二の状態にある本発明による装置はその後、上述の機械力が本発明による装置に作用しなくなるとすぐに第三の状態に変換されることがより好ましい。本発明による装置の第三の状態は、本発明による装置の第一の状態とは、電圧を本発明による装置の第二及び第四の層間又は第一及び第五の層間で測定できる点で異なる。

本発明に関して、「機械力」という表現は好ましくは、本発明による装置に対する、本発明による装置を第一の状態から第二の状態に変換する効果を有するあらゆる外的作用を含む。上述の機械力は好ましくは、本発明による装置の５つの層の長さ方向の範囲に対して直角に作用すべきである。

５つの層が文字ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）、及びｅ）により上で指定された順序に従って積み重ねられ、それらの間に他の層が存在しない場合に、前述の、又は好ましいとして前述した本発明による装置が優先される。

本発明による装置が、本発明による装置の第一及び第五の層間に生成された電圧を、その後、省スペースとなる方法で他の箇所の受信ユニットにより受信可能な電磁信号に変換する送信ユニットを含む場合、より好ましい。ここで、信号が電圧の大きさに関する情報を含み、電圧を、及びそれゆえ加えられる機械力を定量化できるようになっていれば有利である。

本発明に関して、本発明による装置の第一及び第二の電極材料には、先行技術において電極で使用される先行技術において知られている何れの材料を使用することもできる。好ましくは、電極材料はどちらも同じ材料、特に同じ金属からなる。本発明に関して、好ましい電極材料は、銅、アルミニウム、銀、酸化鉄、及び炭素系材料からなる群より選択される。

特に好ましい電極材料は、銅、アルミニウム、銀、及び炭素系材料からなる群より選択される。

特に好ましい電極材料は、２０℃での導電率が１Ｓ・ｃｍ^−１より高い銅、アルミニウム、炭素繊維、及びゴム化合物からなる群より選択される。このようなゴム化合物は特に、２０ｐｈｒカーボンブラックを超える、特に好ましくは５０ｐｈｒカーボンブラックを超える、非常に特に好ましくは８０ｐｈｒカーボンブラックを超える、カーボンブラック含有率のゴム化合物である。

本発明に関して、炭素系材料は好ましくは、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンブラックである。第一及び第五の層は、第二及び第四の層と同じ寸法を有する必要はなく、特に、より小さくすることができる。また、第一及び第五の層は組織状に構成され、それゆえ、連続的な層を形成しないことも考えられる。また、第一及び第五の層が相互に分離される１つ又は複数のワイヤ及び／又は繊維からなるようにすることもできる。第一及び第五の層の電極材料の機能は、主として、電子の高速移動を保証することであり、これらはしたがって、この機能が満たされるかぎり、任意選択的に設計される。

本発明に関して、使用される第一又は第二の介在材料は、１．０１Ｆ・ｍ^−１より高い誘電体導電率ｅ_ｒを有する何れの材料であってもよい。本発明に関して、介在材料は単に、それぞれ他の介在材料から電子を吸収し、それらを放出する役割、したがってそれぞれの隣接する電極材料とそれぞれ反対の極性の電荷を発生させる役割を有するだけである。電極材料内で生成された反対の極性の電荷は、本発明による装置の第一及び第五の層間に電圧を発生させる。本発明に関して、驚くべきことに、１．０１Ｆ・ｍ^−１より高い誘電体導電率ｅ_ｒを有する介在材料は、機械力の測定に利用可能な十分に高い電圧を発生させるのに十分であることがわかった。

ここで、本発明による装置の第三の層の絶縁材料の２０℃での導電率が、好ましいことに、第一の介在材料及び第二の介在材料の導電率より低い場合にさらに有利である。絶縁材料の導電率が第一及び第二の介在材料より低いことは、電気信号の生成に利用できる第二及び第四の層間又は第一及び第五の層間の電圧を少なくとも短時間発生させるのにすでに十分である。

特に高い機械力はまた、本発明による装置において特に高い電圧を発生させることができ、これは機械力を測定するためだけでなく、電力貯蓄手段を充電するため、又は電動式装置を駆動するために利用できる。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、この装置は、第三の層を含み、装置の第一の状態において第二及び第四の層は第三の層により分離され、第三の層は、装置の第二の状態において第二及び第四の層が相互に接触できるように設計される。

前述のように、本発明による装置において、第二及び第四の層が相互に完全に分離され、さらに本発明による装置の最大の電力、すなわち測定された電圧と電流の積を実現するために、なお一層そのようになることを確実にする第三の層を有することが有利である。しかしながら、本発明による装置の第二及び第四の層間、並びにそれゆえ第一及び第五の層間の電流、及びそれゆえ電圧を、第二及び第四の層が完全に相互に分離せずに実現することも可能である。本発明による装置において、電圧及び電流はまた、第四及び第二の層が永久的に相互に接触していて、それらに作用する力だけが変化しても発生させることができる。本発明のこのような好ましい実施形態は、前述又は後述の第三の層の実装が難しい自動車用タイヤで使用するのに特に有利である。上記の理由から、第三の層は本発明による装置にとってのみ最適である。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、この装置は、
−追加的に、装置の第一及び第五の層間の電圧を測定する手段を含み、
及び／又は
−装置の第一及び第五の層間の電圧から電磁信号を発生させるのに適した送信ユニットを含み、
及び／又は
−追加的に、第一及び第二の電極材料を、電圧を測定する手段又は送信ユニットと接触させる手段を含む。

本発明による装置は、生成された電圧をＲＦ信号に変換する手段を含むことが好ましく、この場合、電圧レベルはＲＦ信号からも読み出すことができる。これは、信号を評価する開ループ及び／又は閉ループ制御ユニットを本発明による装置と同じ場所に取り付ける必要がないことを意味する。

本発明に関して、導電率の値は、別段のことわりがないかぎり、常に標準的条件下、すなわち特に２０℃、大気圧で測定される値に基づく。導電率は、例えばＡＳＴＭ Ｅ１００４−１７規格により測定できる。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、シリカの場合の少なくとも１種のフィラの総量は好ましくは、それぞれ装置の第二及び／又は第四の層の総質量の割合として、０．１重量％〜５０重量％の範囲、好ましくは５重量％〜２５重量％の範囲、特に好ましくは１０重量％〜２０重量％の範囲、非常に特に好ましくは１３重量％〜１７重量％である。このような装置は、はるかに大きな電力を生成し、シリカの場合とは、シリカのみがフィラとして存在することを意味する。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、カーボンブラックの場合の少なくとも１種のフィラの総量は好ましくは、それぞれ装置の第二及び／又は第四の層の総質量の割合として、０．１重量％〜５０重量％の範囲、好ましくは５重量％〜２５重量％の範囲、特に好ましくは１０重量％〜２０重量％の範囲、非常に特に好ましくは１３重量％〜１７重量％である。このような装置は、はるかに大きな電力を生成し、カーボンブラックの場合とは、カーボンブラックのみがフィラとして存在することを意味する。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、第二及び／又は第四の層の少なくとも１種のフィラの総量は好ましくは、それぞれ装置の第二及び／又は第四の層の総質量の割合として、０．１重量％〜５０重量％の範囲、好ましくは１重量％〜２０重量％の範囲、特に好ましくは１重量％〜１０重量％の範囲、非常に特に好ましくは３重量％〜７重量％である。

このような装置は、はるかに大きな電力を生成する。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、第三の層は、２０℃での導電率が１０^−１Ｓ・ｃｍ^−１未満、好ましくは１０^−３Ｓ・ｃｍ^−１未満、特に好ましくは１０^−６Ｓ・ｃｍ^−１未満である絶縁材料を含む。

本発明の上述の態様の１つの利点は、
上述の絶縁材料が、その低い導電率により、本発明による装置の第二の状態において移動された電子を特に長時間にわたり分離された状態に保つことである。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、５つの層の各々は１つの横断方向の範囲と２つの長さ方向の面を有し、
第二の層の１つの長さ方向の面の総面積は、第一の層の１つの長さ方向の面の面積と接触し、
及び／又は
第四の層の１つの長さ方向の面の総面積は、第五の層の１つの長さ方向の面の面積と接触する。

本発明の上述の態様の１つの利点は、層間の特に面積全体にわたる接触によって、それぞれの層間の電子が、第一及び第五の層間の電圧をより高速に誘導できることである。

本発明に関して、本発明による装置の層の横断方向の範囲が層の最も短い範囲に平行に、したがって本発明による装置の層の長さ方向の面に直角に延びていれば好ましい。本発明による装置の層の長さ方向の面は、本発明による装置の層の、各々が本発明による装置の隣接する層に隣接する面であれば特に好ましい。これは、本発明による上述の装置の全部及び後述のそれらの全部の何れにも当てはまる。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、５つの層の各々は、横断方向の範囲と２つの長さ方向の面を有し、装置の第一の状態において、
−第三の層の第一の長さ方向の面の総面積は、第二の層の１つの長さ方向の面の面積全体と接触し、
及び／又は
−第三の層の第二の長さ方向の面の総面積は、第四の層の１つの長さ方向の面の面積全体と接触し、
及び
本発明による装置の第二の状態において、
−第二の層の前記長さ方向の面の総表面積の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％が第四の層の前記長さ方向の面の表面と接触し、
及び
−第四の層の前記長さ方向の面の総表面積の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％が第二の層の前記長さ方向の面の表面と接触する。

本発明の上述の態様の１つの利点は、本発明による装置の第二の状態において、長さ方向の単位面積当たりの特に多数の電子を第二及び第四の層間で移動できることである。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、
第二の層の第一の介在材料の誘電体導電率ε_ｒは、１．１Ｆ・ｍ^−１より高く、好ましくは２Ｆ・ｍ^−１より高く、より好ましくは５Ｆ・ｍ^−１より高く、最も好ましくは１０Ｆ・ｍ^−１より高く、
及び／又は
第四の層の第二の介在材料の誘電体導電率ｅ_ｒは１．１Ｆ・ｍ^−１より高く、好ましくは１．５Ｆ・ｍ^−１より高く、好ましくは２Ｆ・ｍ^−１より高く、より好ましくは５Ｆ・ｍ^−１より高く、最も好ましくは１０Ｆ・ｍ^−１より高い。

本発明の上述の態様の１つの利点は、上述の第一及び第二の介在材料が特に大量の電子を吸収でき、したがって、本発明による装置の第一及び第五の層間に特に高い電圧差を生じさせることができることである。これによって、本発明による装置を用いて、特に小さい機械力の測定が可能となる。

より好ましくは、上述の第一又は第二の介在材料の１つの誘電体導電率ｅ_ｒは、１００Ｆ・ｍ^−１以下、より好ましくは５０Ｆ・ｍ^−１以下である。

本発明に関して、介在材料の誘電体導電率ｅ_ｒは比誘電率ｅ_ｒとも呼ばれ、２０℃、周波数５０Ｈｚで測定される。測定は例えば、当業者の間で知られた方法により、市販のＲＬＣ測定器を使って行うことができる。

誘電体導電率ｅ_ｒの特定は好ましくは、市販のＲＬＣ測定器を使って以下のように行われる：
誘電正接δは、「ＤＦ：損失係数」として直接示され、
これは誘電材料が充填された平行板コンデンサの測定結果を使って計算しなければならないか、又は好ましくは、本発明による装置の測定結果を使って計算しなければならない。

容量を測定する際、求める電極の容量に加えて、供給ライン及び平行板コンデンサのブリッジの入力において格納されるサンプルコンデンサの容量も含まれることを考慮しなければならない。その結果として生じる寄生容量Ｃ_Ｆは周波数に依存せず、評価において考慮しなければならず、すなわち、差し引かなければならない。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、第二の層の第一の介在材料の特異的摩擦電気親和力と第四の層の第二の介在材料の特異的摩擦電気親和力との差は、２０℃、相対湿度３５％での測定により、少なくとも２０ｎＣ／Ｊ、好ましくは少なくとも４０ｎＣ／Ｊ、より好ましくは少なくとも６０ｎＣ／Ｊである。

本発明の上述の態様の１つの利点は、第一及び第二の介在材料は前述のように十分に高い誘電率を有するだけでなく、特異的摩擦電気親和力に関する差が十分に大きく、したがって、第二の状態にある本発明による装置の第二の層と第四の層の接触により特に多くの電子を移動できることである。

本発明に関して、タイヤの中で半径方向に作用する力は、２０ｎＣ／Ｊの差で十分によく測定できることがわかった。

本発明に関して、同様に、タイヤの中で円周方向に作用する力は、４０ｎＣ／Ｊの差で十分によく測定できることもわかった。

本発明に関して、同様に、タイヤの中の横方向の力は、６０ｎＣ／Ｊの差で十分によく測定できることもわかった。

介在材料の特異的摩擦電気親和力の測定は、上記の発明に関して、大気圧、２２℃で行った。１ｃｍ×１ｃｍの面積を有する介在材料からなるサンプル（以下、介在材料サンプルと呼ぶ）と１ｃｍ×２ｃｍの面積を有するアクリロニトリル−ブタジエンゴムの参照サンプルを提供した。参照サンプルは、その面積全体にわたり、同じ１ｃｍ×２ｃｍの面積を有する銅コンタクトに固定した。介在材料サンプルと参照サンプルをＥｘａｉｒ社の「７００６ ＡＣ ＧＥＮ４ Ｉｏｎｉｚｉｎｇ Ｂａｒ」で静電的に中和させた。その後、介在材料サンプルを１ｃｍ×２ｃｍの面積の参照サンプルの片方の端において全面積にわたり重ねた。その後、サンプル材料を、縁辺同士を合わせて１ｃｍ^２の重複面積にわたり０．１Ｎの力で圧迫し、この力をかけている間に、介在材料を参照サンプルの一方の端から参照サンプルの他方の端へと、１ｃｍの距離にわたり引っ張った。介在材料サンプルと参照サンプルを適切に分離し、介在材料サンプルを１ｃｍ×１ｃｍの同じ面積を有する適当な銅コンタクトの上に載せた後、介在材料サンプルと参照サンプルとの間に結果として生じた電圧を、「ＡｌｐｈａＬａｂ社」のＡｌｐｈａＬａｂ Ｓｕｒｆａｃｅ ＤＣ Ｖｏｌｔｍｅｔｅｒ ＳＶＭ２によって確認した。このようにして２つのコンタクト間で得られた電圧値の逆数から、検査対象の介在材料の前述の特異的摩擦電気親和力を得た。

第一及び第二の介在材料の特異的摩擦電気親和力は好ましくは、１５０ｎＣ／Ｊを超えるべきではなく、好ましくは１００ｎＣ／Ｊを超えるべきではない。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、第三の層は、加硫天然若しくは合成ゴム又は熱硬化性樹脂からなる支持用の仕切りを含み、支持用の仕切りの中に混合物があり、混合物は、絶縁材料からなる１つ又は複数のガス及び／又は粒子を含み、支持用の仕切りは好ましくは、０〜２００μｍの厚さ及び／又は最大導電率１０μＳ／ｍを有する。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、第三の層は混合物を含み、混合物は、ガスと、絶縁材料からなる粒子と、を含み、又はガスと、絶縁材料からなる粒子と、からなり、絶縁材料は好ましくは、羊毛、樹脂、琥珀、木材、紙、及びポリカーボネートからなる群より選択される。

好ましいガスは空気、窒素、又はアルゴンであるが、特に空気である。粒子は丸い形態、ひも状の形態、又はその他の形態であってよい。これらは好ましくは、１ｍｍ〜１０ｃｍの長さ方向の範囲と１ｍｍ以下の厚さを有する羊毛の場合のようにひも状の形態である。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、第三の層は、絶縁材料として、２０℃での粘度が０．１ｍＰａ・ｓ〜１０^６ｍＰａ・ｓの範囲、好ましくは２０℃での粘度が１ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓの範囲、より好ましくは２０℃での粘度が１ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓの範囲の液体を含むか、又はその液体からなる。より好ましくは、第三の層は上述の液体からなる。

本発明の上述の態様の１つの利点は、上述の粘度を有する、及び特にさらに前述の第三の層の導電率を有する液体は、本発明による装置における第三の層として特によく適していることである。しかしながら、これに関して、第三の層は別の材料によって横方向に範囲が区切られ、上述の液体がその場にとどまるようにすべきである。この別の材料は、さらに前述の導電率で非導電性であるべきであり、これは、それが第二と第四の層で両方接続して、上述の液体に境界を付与することになるからである。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、第三の層は、絶縁材料として、圧縮弾性率が１〜３０ＧＰａの範囲である、好ましくは圧縮弾性率が５〜１０ＧＰａの範囲である化合物を含む。

本発明の上述の態様の１つの利点は、上述の圧縮弾性率を有し、特にさらに上述の第三の層の導電率を有する化合物は、本発明による装置における第三の層として特によく適していることである。特に、タイヤ又は、コンベヤベルト、ホース、及び駆動ベルト等の工業用ゴム製品用、しかし最も特にタイヤ用。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、第二の層の第一の介在材料は、ポリウレタン、アルミニウム、ポリアミド、マイカ、ガラス、ポリアクリレート、石英、鉛、絹、セルロース、及びこれらの混合物からなる群より選択される固体材料を含むか、基本的にこの固体材料からなる。第一の介在材料は、特に好ましくは、ポリウレタン、ポリアミド、マイカ、ガラス、ポリアクリレート、石英、絹、ポリ（オルガノ）シロキサン、セルロース、及びこれらの混合物からなる群より選択される固体材料を含み、又は主としてこの固体材料からなる。

前述の、又は特に好ましいとして前述した装置が優先され、第二の層の第一の介在材料はナイロン又はアルミニウムである。しかし、ガラス及びセルロースも好ましく、それは、これらが有利な点として、２Ｆ・ｍ^−１を超える誘電体導電率を有するからである。

前述の、又は特に好ましいとして前述した装置が優先され、第四の層の第二の介在材料は、天然又は合成ゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリクロロブタジエン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ（オルガノ）シロキサン、テフロン、ポリイミド、加硫ゴム粒子、フィラ、及びこれらの混合物からなる群から選択される固体材料を含むか、基本的にその固体材料からなる。特に好ましくは、第四の層の第二の介在材料は、アセテートシルク、天然又は合成ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリクロロブタジエン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、テフロン、ポリイミド、加硫ゴム粒子、フィラ、及びそれらの混合物からなる群より選択される固体材料を含むか、主としてこの固体材料からなり、天然又は合成ゴムは好ましくは、ゴム類のＮＲ、ＥＮＲ、ＢＲ、ＳＢＲ、ＳＳＢＲ、ＰＤＭＳ、ＥＳＢＲ、及びエピクロロヒドリンゴムである。

本発明の範囲内で、「エピクロロヒドリンゴム」とは、ＧＥＣＯの名称で、モノマユニットとしてエピクロロヒドリン、特に重合エピクロロヒドリンと、部分的にエピクロロヒドリンから作られるブロックコポリマと、部分的にエピクロロヒドリンから作られるターポリマ、特にエピクロロヒドリン、エポキシエーテル（すなわち、酸化エチレン）、及びアリルグリシジルエーテルから作られるターポリマを含むすべてのポリマを網羅する。

本発明の範囲内で、ゴム分野の専門家にとって、上記の略語はゴムを指し、特にＥＮＲはエポキシ化天然ゴム、ＥＳＢＲは乳化重合ＳＢＲ、ＳＳＢＲは溶媒重合ＳＢＲ、ＰＤＭＳはポリ（ジメチル）シロキサンの略称である。

前述の、又は特に好ましいとして前述した装置も優先され、第四の層の第二の介在材料は、天然又は合成ゴム、ポリ（オルガノ）シロキサン、表面改質フルオロヒドロカーボンチェーンを有する加硫ゴム粒子、及びこれらの混合物を含み、上述の第二の介在材料の各々は、より好ましくは、追加的に、グラファイト、シリカ、又はカーボンブラックを含む。前述の、又は特に好ましいとして前述した装置が特に優先され、第四の層の第二の介在材料として、ポリイソプレン、ポリ（ジメチル）シロキサン、表面改質フルオロヒドロカーボンチェーンを有する加硫ゴム粒子、及びそれらの混合物で製作され、上述の第二の介在材料の各々は、非常に特に好ましくは、追加的に、グラファイトを含む。しかし、第四の層の第二の介在材料として、天然又は合成ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、又はテフロンもまた優先され、それは、これらが有利な点として、２Ｆ・ｍ^−１を超える誘電体導電率を有するからであり、天然又は合成ゴムとしては、ゴム類のＮＲ、ＥＮＲ、ＢＲ、ＳＢＲ、ＳＳＢＲ、ＰＤＭＳ、ＥＳＢＲ、及びエピクロロヒドリンゴムが好ましい。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、装置は追加的に、装置の機械的安定性を向上させるための安定化シェルを含み、これは５つの層の全体を取り囲む。

本発明の上述の態様の１つの利点は、安定化シェルが層をそれらの所定の位置に保持し、装置に機械的安定性を付与することである。これはまた、本発明による装置の第四及び第二の層間までの一部に延ばすことによって、機械力の付加の後の第三の層の膨張を助けることもできる。

安定化シェルは基本的に、又は完全に、以下の化合物、すなわち樹脂、琥珀、木材、紙、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアクリレート、天然又は合成ゴム、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリクロロブタジエン、ポリクロロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ（オルガノ）シロキサン、テフロン、ポリイミド、加硫ゴム粒子、フィラ、及びそれらの混合物のうちの１つからなっていてよい。しかしながら、好ましくは、安定化シェルは、樹脂、琥珀、木材、紙、又はポリカーボネートからなる。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、第四の層の第二の介在材料は、
−エピクロロヒドリンゴムを含むか、又は
−主として、又は完全にエピクロロヒドリンゴムからなり、
及び／又は
第二の層の第一の介在材料は、
−ポリ（オルガノ）シロキサン、好ましくはＰＤＭＳを含むか、又は
−主として、又は完全にポリ（オレガノ）シロキサン、好ましくはＰＤＭＳからなる。
本発明によるこのような装置は、より大きい電力を有する。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、第二及び／又は第四の層の表面は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８８：１９９８に準じた測定により、０．１μｍ〜５００μｍの範囲、好ましくは０．５〜１００μｍの範囲、特に好ましくは１〜５０μｍの範囲、非常に特に好ましくは１〜５μｍの範囲の表面粗さＲ_ａを有する。本発明に関する第二及び／又は第四の層の前記表面は常に、第二及び／又は第四の層の、第三の層に面する表面である。本発明によるこのような装置は、より大きい電力を有する。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、第二及び／又は第四の層は、１０〜１０００μｍの範囲、好ましくは３０〜３００μｍの範囲、特に好ましくは７０〜１６０μｍ又は１０１〜１６０μｍの範囲、非常に特に好ましくは１１０〜１３０μｍの範囲の層厚を有し、これは以下、１つの層の横断方向の範囲とも呼ばれる。

本発明によるこのような装置は、より大きい電力を有する。

前述の、又は好ましいとして前述した装置が優先され、５つの層の各々は、横断方向の範囲に直角である長さ方向の範囲を有し、
−５つの層のひとつひとつの長さ方向の範囲は、０．１〜１０００ｍｍの範囲、好ましくは０．１〜１００ｍｍの範囲、より好ましくは０．１〜１０ｍｍの範囲であり、及び／又は
−５つの層のひとつひとつの横断方向の範囲は、０．０１〜１０ｍｍの範囲、好ましくは０．０１〜１ｍｍの範囲、より好ましくは０．０１〜０．１ｍｍの範囲である。

本発明の上述の態様の１つの利点は、上述の寸法が、タイヤ又は、コンベヤベルト、ホース、及び駆動ベルト等の工業用ゴム製品における機械力を測定するために特によく適しているが、タイヤ用として最も特に適している。

特に高い程度の優先度が、
ａ）第一の層は第一の電極材料からなり、
ｂ）第二の層は第一の介在材料からなり、
ｃ）第三の層は絶縁材料を含み、
ｄ）第四の層は第二の介在材料からなり、及び
ｅ）第五の層は第二の電極材料からなり、
−第二の層の第一の介在材料と第四の層の第二の介在材料は異なり、
−５つの層は積み重ねて配置され、
−第二及び第四の層は、装置の第一の状態において第三の層により相互に分離され、
−第三の層は、装置の第二の状態において第二及び第四の層が相互に接触できるように設計され、
−第三の層の絶縁材料は、２０℃で１０^−３Ｓ・ｃｍ^−１未満の導電率を有し、
−５つの層の各々は、１つの横断方向の範囲と２つの長さ方向の範囲を有し、第二の層の１つの長さ方向の面の面積全体が、第一の層の１つの長さ方向の面の面積と接触し、第四の層の１つの長さ方向の面の面積全体は、第五の層の１つの長さ方向の面の面積と接触し、
−装置の第一の状態において、第三の層の第一の長さ方向の面の面積全体が第二の層の１つの長さ方向の面の面積と接触し、第三の層の第二の長さ方向の面の面積全体が第四の層の１つの長さ方向の面の面積と接触し、
−第三の層は、絶縁材料として、２０℃での粘度が１ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓの範囲である液体を含み、
−第二の層の第一の介在材料はナイロン又はアルミニウムからなり、
−第四の層の第二の介在材料は、固体ポリジメチルシロキサンとグラファイトの固体粒子の混合物からなり、
及び
−５つの層の各々は、横断方向の範囲に直角である長さ方向の範囲を有し、５つの層のひとつひとつの長さ方向の範囲は０．１〜１００ｍｍの範囲であり、５つの層のひとつひとつの横断方向の範囲は０．０１〜１ｍｍの範囲である
ことを特徴とする、前述の装置に与えられる。

機械力を測定するための本発明による装置の上述の有利な態様はまた、後述のタイヤ又は工業用ゴム製品のすべての態様にも適用可能であり、後述の本発明によるタイヤ又は工業用ゴム製品の有利な態様は、それに対応して、機械力を測定するための本発明による装置のすべての態様に適用可能である。

本発明はまた、前述の、又は好ましいとして前述した装置を含むタイヤ又は工業用ゴム製品にも関し、また、装置の第一及び第五の層間又は装置の第二及び第四の層間の電圧を測定する手段に関する。工業用ゴム製品は好ましくは、コンベヤベルト、ホース、及び駆動ベルトである。

好ましくは、本発明によるタイヤは、空気タイヤ、より好ましくは自動車用空気タイヤ、最も好ましくは特定用途車又は車両のための自動車用空気タイヤ、非常に特に好ましくは車両のための自動車用空気タイヤである。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、
−装置は、タイヤ踏み面に装着され、
及び
−装置の中心軸はタイヤの軸方向に、又は円周方向に延びる。

本発明の上述の態様の１つの利点は、タイヤ踏み面における円周方向への制動又は加速力及び軸方向への横力を走行中に測定できることである。

本発明の範囲内で、本発明による装置の中心軸は好ましくは、本発明による装置の第一又は第三の層の幾何学中心を通り、本発明による装置の長さ方向の範囲に垂直である。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、装置は第一、第二、第三、第四、及び第五の層を含み、第三の層は任意選択的であり、以下を特徴とする：
ａ）第一の層は第一の電極材料を含み、
ｂ）第二の層は第一の介在材料を含み、
ｄ）第四の層は第二の介在材料を含み、
ｅ）第五の層は第二の電極材料を含み、
−第二の層の第一の介在材料と第四の層の第二の介在材料は異なり、
−４つ又は５つの層は、上述の順序に従って積み重ねて配置され、及び
−第二及び／又は第四の層は、第二の介在材料に加えて少なくとも１種のフィラを含む。好ましくは、装置はまた、装置の第一及び第五の層間、又は第二及び第四の層間の電圧を測定する手段も含む。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、装置は機械力を測定すること及び／又は電圧を生成することに適している。また、前述の、又は好ましいとして前述したタイヤも優先され、装置は、タイヤを含むホイールに取り付けられた、又はタイヤに取り付けられたバッテリ及び／又はアキュムレータを充電するのに適している。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、第二及び／又は第四の層の少なくとも１種のフィラはカーボンブラック及び／又はシリカであり、シリカの場合の少なくとも１種のフィラの総量は好ましくは、それぞれ装置の第二及び／又は第四の層の総質量の割合として、０．１重量％〜５０重量％の範囲、好ましくは５重量％〜２５重量％の範囲、特に好ましくは１０重量％〜２０重量％の範囲、非常に特に好ましくは１３重量％〜１７重量％の範囲である。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、第二及び第四の層の少なくとも１種のフィラの総量は好ましくは、それぞれ装置の第二及び／又は第四の層の総質量の割合として、０．１重量％〜５０重量％の範囲、好ましくは１重量％〜２０重量％の範囲、特に好ましくは１重量％〜１０重量％の範囲、非常に特に好ましくは３重量％〜７重量％の範囲である。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、
−第二の層の第一の介在材料の誘電体導電率ε_ｒは、１．０１Ｆ・ｍ^−１より高く、好ましくは１．１Ｆ・ｍ^−１より高く、及び／又は
−第四の層の第二の介在材料の誘電体導電率ｅ_ｒは１．０１Ｆ・ｍ^−１より高く、好ましくは１．１Ｆ・ｍ^−１より高い。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、第二の層の第一の介在材料の特異的摩擦電気親和力と第四の層の第二の介在材料の特異的摩擦電気親和力との差は、２０℃、相対湿度３５％で測定して、少なくとも２０ｎＣ／Ｊである。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、
−第二の層の第一の介在材料は、ポリウレタン、マイカ、ガラス、石英、絹、ポリ（オルガノ）シロキサン、セルロース、及びこれらの混合物からなる群より選択される固体材料を含むか、基本的にこの固体材料からなり、及び／又は
−第四の層の第二の介在材料は、アセテートシルク、天然又は合成ゴム、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリクロロブタジエン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、加硫ゴム粒子、フィラ、及びそれらの混合物、並びに任意選択により、追加的に、ポリ（オルガノ）シロキサンからなる群より選択される固体材料を含むか、又は主としてこの固体材料からなり、天然又は合成ゴムは好ましくは、ゴム類のＮＲ、ＥＮＲ、ＢＲ、ＳＢＲ、ＳＳＢＲ、ＰＤＭＳ、ＥＳＢＲ、及びエピクロロヒドリンゴムである。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、
−第二の層の第一の介在材料は、ポリウレタン、ポリ（オルガノ）シロキサン、セルロース、及びそれらの混合物からなる群より選択される固体材料を含み、又は基本的にこの固体材料からなり、及び／又は
−第四の層の第二の介在材料は、天然ゴム、ポリエステル、エピクロロヒドリンゴム、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリクロロブタジエン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、及びこれらの混合物、並びに任意選択により、追加的にポリ（オルガノ）シロキサンからなる群より選択される固体材料を含み、又は基本的にこの固体材料からなる。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、
第四の層の第二の介在材料は、
−エピクロロヒドリンゴムを含み、
又は
−主として、又は完全にエピクロロヒドリンゴムからなり、及び／又は
第二の層の第一の介在材料は、
−ポリ（オルガノ）シロキサン、好ましくはＰＤＭＳ、
又は、
−主として、又は完全にポリ（オルガノ）シロキサン、好ましくはＰＤＭＳからなる。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、第二及び／又は第四の層の表面は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８８：１９９８に準じた測定により、０．１μｍ〜５００μｍの範囲、好ましくは０．５〜１００μｍの範囲、特に好ましくは１〜５０μｍの範囲、非常に特に好ましくは１〜５μｍの範囲の表面粗さＲ_ａを有する。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、第二及び／又は第四の層は、１０〜１０００μｍの範囲、好ましくは３０〜５００μｍ又は３０〜３００μｍの範囲、特に好ましくは７０〜１６０μｍ又は１０１〜１６０μｍの範囲、非常に特に好ましくは１１０〜１３０μｍの範囲の層厚を有する。

前述の、又は好ましいとして前述したタイヤが優先され、装置は第二及び第四の層間に第三の層を含み、第三の層は絶縁材料を含む。

前述の、又は特に好ましいとして前述したタイヤが優先され、第三の層は、２０℃で１０^−１Ｓ・ｃｍ^−１未満の比導電率を有する絶縁材料を有する。

前述の、又は特に好ましいとして前述したタイヤが優先され、第三の層は、
−加硫ゴム又は熱硬化性樹脂からなる支持縁を含み、支持縁の中に混合物があり、混合物は、絶縁材料からなる１つ又は複数のガス及び／又は粒子を含み、支持縁は好ましくは、０〜２００μｍの厚さ及び／又は最大導電率１０μＳ／ｍを有し、又は、
−絶縁材料は、２０℃で０．１ｍＰａ・ｓ〜１０^６ｍＰａ・ｓの範囲の粘度を持つ流体であり、粘度は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ３２１９に従って回転粘度計により測定される。

前述の、又は特に好ましいとして前述したタイヤが優先され、
−装置はタイヤの踏み面に装着され、及び／又は
−装置の中心軸は、タイヤの半径方向に、軸方向に、又は円周方向に、好ましくはタイヤの軸方向に、又は円周方向に、特に好ましくはタイヤの円周方向に延びる。

機械力を測定するための本発明による装置の、又は本発明によるタイヤ若しくは工業用ゴム製品の前述の有利な態様はまた、以下に記載の装置の用途のうちの１つのすべての態様にも適用可能であり、以下に記載の装置の本発明による用途のうちの１つの有利な態様は、それに対応して、機械力を測定するための本発明による装置の、又は本発明によるタイヤ若しくは工業用ゴム製品のすべての態様に適用可能である。

本発明はまた、前述の、又は好ましいとして前述した装置の、本発明による装置の第三の層の横断方向の範囲に沿って、又は本発明による装置の中間点軸に沿って機械力を測定するための使用にも関する。

本発明はまた、前述の、又は好ましいとして前述した装置の、装置の第一及び第五の層間又は、装置の第二の層と第四の層との間に電圧を発生させるための使用にも関し、電圧は好ましくは、ホイール又はタイヤ上のバッテリ又は他のアキュムレータ等のエネルギー貯蔵装置を充電するために使用される。それゆえ、本発明による装置に働く力は、エネルギー貯蔵装置の中に貯蔵される電荷に変換される。

本発明の他の有利な態様を、以下の第二の実施形態の中に態様として列挙するが、括弧内の番号は添付の図中の参照符号を指す：
１．第一、第二、第三、第四、及び第五の層（１、２、３、４、５）を含む、機械力（１２）を測定する装置において、
ａ）第一の層（１）は第一の電極材料を含み、
ｂ）第二の層（２）は、１．０１Ｆ・ｍ^−１より高い誘電体導電率ｅ_ｒを有する第一の介在材料を含み、
ｃ）第三の層（３）は絶縁材料（９）を含み、
ｄ）第四の層（４）は、１．０１Ｆ・ｍ^−１より高い誘電体導電率ｅ_ｒを有する第二の介在材料を含み、及び
ｅ）第五の層（５）は第二の電極材料を含み、
−第二の層（２）の第一の介在材料と第四の層（４）の第二の介在材料は異なり、
−５つの層は積み重ねて配置され、
−第二及び第四の層（２、４）は、装置（６）の第一の状態において第三の層（３）により相互に分離され、
及び
−第三の層（３）は、第二及び第四の層（２、４）が、装置（６）の第二の状態において相互に接することができるように設計される
ことを特徴とする装置。
２．第三の層（３）の絶縁材料（９）は、２０℃において、１０^−１Ｓ・ｃｍ^−１未満の導電率を有する、態様１による装置。
３．第二の層（２）の第一の介在材料は、１．１Ｆ・ｍ^−１より高い誘電体導電率ε_ｒを有し、及び／又は
第四の層（４）の第二の介在材料は、１．１Ｆ・ｍ^−１より高い誘電体導電率ｅ_ｒを有する
先行する態様の何れかによる装置。
４．第二の層（２）の第一の介在材料の特異的摩擦電気親和力と第四の層（４）の第二の介在材料の特異的摩擦電気親和力の差は、２０℃、相対湿度３５％で測定して少なくとも２０ｎＣ／Ｊである、
先行する態様の何れかによる装置。
５．第三の層（３）は、
−混合物からなり、混合物は絶縁材料（９）からなるガスと粒子を含み、又は
−絶縁材料（９）として、２０℃での粘度が０．１ｍＰａ・ｓ〜１０^６ｍＰａ・ｓの範囲である液体を含む、
先行する態様の何れかによる装置。
６．
−第二の層（２）の第一の介在材料は、ポリウレタン、アルミニウム、ポリアミド、マイカ、ガラス、ポリアクリレート、石英、鉛、絹、セルロース、及びそれらの混合物からなる群より選択される固体材料を含み、又は基本的にこの固体材料からなり、
及び／又は
−第四の層（４）の第二の介在材料は、アセテートシルク、天然又は合成ゴム、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリクロロブタジエン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ（オルガノ）シロキサン、テフロン、ポリイミド、加硫ゴム粒子、フィラ、及びそれらの混合物からなる群より選択された固体材料を含み、又は主としてこの固体材料からなり、天然又は合成ゴムは好ましくは、ゴム類のＢＲ、ＳＢＲ、ＳＳＢＲ、ＰＤＭＳ、ＥＳＢＲ、及びエピクロロヒドリンゴムである、
先行する態様の何れかによる装置。
７．装置（６）は追加的に、５つの層（１、２、３、４、５）の全体を取り囲む、装置（６）の機械的安定性を増大させるための安定化シェル（７）を含む、先行する態様の何れかによる装置。
８．先行する態様の何れかによる装置（６）と、装置（６）の第一及び第五の層（１、５）間の電圧を測定する手段（１３）を含むタイヤ（２４）又は工業用ゴム製品。
９．装置（６）は、タイヤ（２４）の踏み面（２５）に装着され、
及び
装置（６）の中心軸（１９）は、タイヤ（６）の軸方向（１４）又は円周方向（１５）に延びる、
態様８によるタイヤ。
１０．態様１〜７の何れかによる装置の、装置（６）の第三の層（３）の横断方向の範囲（１８）に沿って機械力（１２）を測定するための使用。
１１．態様１〜７の何れかによる装置の、装置（６）の第一及び第五の層（１、５）間の電圧を発生させるための使用。

機械力が付加される前の第一の状態にある本発明による概略的装置の断面図であり、断面の切断面は装置の中心軸に平行に延びる。 機械力が付加されている第二の状態にある本発明による概略的装置の断面図であり、断面の切断面は装置の中心軸に平行に延びる。 機械力が付加された後の第三の状態にある本発明による概略的装置の断面図であり、断面の切断面は装置の中心軸に平行に延びる。 本発明による概略的タイヤの断面図であり、断面の切断面はタイヤの軸方向に直角に延びる。 本発明による装置の性能を特定するための測定装置の概略図である。

図１は、本発明による装置６の概略図を示し、１つの実施形態における５つの層１、２、３、４、５と、電圧計１３と、安定化シェル７と、を含む。図１は、本発明による装置６の断面図を示し、断面の切断面は装置６の中心軸１９に平行に延びる。装置６の中心軸１９は、各種の層の横断方向の範囲１８に平行に、且つ、本発明による装置６の第三の層３の幾何学中心２３を通り、且つ、各種の層の長さ方向の範囲１７（図１には第一の層１の長さ方向の範囲１７のみ示されている）に直角に延びる。図１はまた、第四の層４の長さ方向の面２０と第五の層５の長さ方向の面２１を断面で概略的に示している。それに加えて、図１は、概略的に、前述の第三の層が圧縮弾性率を有する圧縮可能化合物９を絶縁材料の例として含むことを示している。図１に示される装置６は第一の状態にあり、外的機械力が本発明による装置６に作用していない。この第一の状態において、第三の層３は第二の層２を第四の層４から分離する。本発明による装置６の第一の状態では第二の層２と第四の層４との間に接触がないため、第二の層２及び第四の層４との間で電子は移動できない。

図２は、本発明による装置６の概略図を示し、別の実施形態における５つの層１、２、３、４、５と、電圧計１３と、安定化シェル７と、を含む。図２は、本発明による装置６の断面図を示し、断面の切断面は装置６の中心軸１９に平行に延びる。装置６の中心軸１９は、５つの層１、２、３、４、５の横断方向の範囲に平行に、且つ、５つの層１、２、３、４、５の長さ方向の範囲１７に直角に、且つ、本発明による装置６の第三の層３の幾何学中心２３を通って延びる。図２は、概略的に、機械力１２が本発明による装置６に作用しているために第三の層３が圧縮されていることを示している。したがって、図２に示される装置６は、時系列に第一の状態から続く第二の状態にあり、機械力１２は図２に示される例において上下から本発明による装置６に作用している。この第二の状態では、第二の層２と第四の層４は相互に接触している。本発明による装置６の第二の状態での第二の層２と第四の層４との間の接触により、電子１１が第二の層２から第四の層４に移動でき、したがって、第四の層４には移動した電子の形態の追加の負電荷１１が富化される。これではまだ、第一及び第五の層間で電圧は生成できず、これは第二の層２と第四の層４が離れて初めて発生する。

図３は、本発明による装置６の概略図を示し、別の実施形態における５つの層１、２、３、４、５と、電圧計１３と、安定化シェル７と、を含む。図３は、本発明による装置６の断面図を示し、断面の切断面は装置６の中心軸２３に平行に延びる。装置６の中心軸２３は、５つの層１、２、３、４、５の横断方向の範囲に平行に、且つ、５つの層１、２、３、４、５の長さ方向の範囲に直角に、且つ、本発明による装置６の第三の層３の幾何学中心２３を通って延びる。図３はまた、概略的に、第三の層３の長さ方向の面２２も示している。それに加えて、図３は、概略的に、上述のように圧縮弾性率を有する圧縮可能化合物９を含む。図３に示される装置６は第三の状態にあり、これは本発明による装置６の第一の状態とは、第一、第二、第四、及び第五の層１、２、４、５間の電子の分布が第一の状態と比較して異なるという点のみで相違する。

この第三の状態において、第三の層３は第二の層２を第四の層４から分離し、第二の層２は本発明による装置６の第一の状態と比較して、より少ない電子を含み、すなわち負電荷１０を欠いている。すると、第四の層４は、本発明による装置６の第一の状態と比較して、移動した電子１１を追加的に含む。すると、この電荷の違いを補償するために、電子が第五の層５から第一の層１に流れることができる。第二の層２と第四の層４が相互に遠ざかるほど、第五の層５と第一の層１との間の電圧は高くなる。第四の層４と第二の層２との間の電荷の分布は、大きさの点で同じままである。

この電子の流れは、第四の層４と第二の層２が再び相互に近付いて接触すると、すなわち図２に示される第二の状態に戻るとすぐに逆転する。本発明による装置６はそれゆえ、機械力を付加することによって所望の頻度で第二の状態から第三の状態へと、又は第三の状態から第二の状態へと変換でき、したがって、電子は、前述のように、第五の層５から第一の層１へ、及びその逆に常に交互に移動できる。

図４は、別の実施形態による機械力を測定するための本発明による３つの装置６を含む本発明によるタイヤ２４の概略図を断面図で示し、断面図の切断面はタイヤ２４の回転軸１４に直角に延びる。３つの本発明による装置６は、本発明によるタイヤ２４の踏み面２５の中又は内側ライナ２８の上に配置され、１つの本発明による装置６の中心軸１９は、本発明によるタイヤ２４の円周方向１５に平行に、又は半径方向１６に平行に延びる。本発明による装置６の中心軸１９が本発明によるタイヤ２４の踏み面２５内で延びる方向に応じて、本発明による装置６の中心軸１９に平行に伝わるこれらの機械力を特に効率的に測定することが可能である。それゆえ、本発明による装置６の中心軸１９が円周方向１５に平行に延びる場合、本発明によるタイヤ６での走行中の制動及び加速力を特に効率的に測定することが可能である。本発明による装置６の中心軸１９が回転軸１４に平行に延びる場合、本発明によるタイヤ６でのコーナリング時に発生する横力を、特に効率的に測定することが可能である。踏み面２５内で本発明による装置６の中心軸１９が本発明によるタイヤ６の半径方向１６に平行に延びる場合、本発明によるタイヤ６の接地面と呼ばれる部分をなす踏み面２５の一部に本発明による装置６があるときは常に、本発明による装置６に作用する特に強い機械力が存在する。

図５は、別の実施形態における本発明による装置１の性能を特定するための測定機器２９の概略図を示し、測定機器は、本発明による装置１と、ピストン３１を有するフライホイール３０と、ポリカーボネート製スタンプ３４及びポリカーボネート製土台３５を有する安定化シェル７と、を含む。安定化シェル７はまた、穴を有するポリカーボネート製仕切り３８も含む。仕切り３８の穴は、フライホイール３０の回転中に仕切り３８の内部への空気の出入りがスムーズに行われるようにするために使用される。フライホイール３０が回転することにより、測定機器２９の上部３２はスタンプ３４並びに第一及び第二の層１、２と共に上下に移動できる。特に別段のことわりがないかぎり、回転は５Ｈｚの周期で行われ、すなわち毎秒５回転する。第一及び第二の電極層１、５に、すなわち本発明による装置６の第一及び第五の層１、５に接続されたオシロスコープ３９は、第一及び第二の電極層１、５間に生成される無負荷電圧を、公式Ｖ_０＝Ｖ_Ｌ／（Ｒ_Ｓ＋Ｒ_Ｌ）及び関係する無負荷電流を使って特定するために使用された。オシロスコープ３９の回路は、図５では電圧源Ｖ_Ｌ並びに抵抗器Ｒ_Ｓ及びＲ_Ｌと共に概略的に示されており、図の電気回路とのコンタクトは本発明による装置１の第一の層１及び第五の層５に接続される。

実験的実施例：
試験方法：
１．表面粗さＲ_ａ
結果は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８８：１９９８の方法に従って確認された。
２．開回路状態での電気的測定

開回路電圧及び無負荷電流の値を、図５に示される測定機器を使用し、オシロスコープ「Ｒｉｇｏｌ Ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ ＤＳ ４０１４」を用いて、ただし第三の層がない状態で、フライホイールの回転数５Ｈｚで測定した。フライホイールの直径は４ｃｍであり、回転中の第二及び第四の層間の最大距離は２．５ｃｍ、最小距離は０ｃｍであった。オシロスコープの設定は以下のとおりであった：
減衰比：１０：１
入力抵抗：１０ＭΩ±２％
入力容量：１３ｐＦ±３ｐＦ
最大入力ＣＡＴ ＩＩ ３００ＶＡＣ
補償範囲：６ｐＦ−２４ｐＦ

フライホイールの回転により、第二及び第四の層を一体で、第三の層又は安定性シェルがない状態で、周期的に圧迫した。それゆえ、電極間、すなわち第一及び第五の層間の測定可能な電圧を測定し、これらから、無負荷又は開回路状態での対応する電流を特定するが、これは無負荷電流とも呼ばれる。これらの測定可能な無負荷電圧とその結果として得られる無負荷電流の強さをオシロスコープによって周期的ピークとして記録し、ピークの周期はフライホイールの回転の周期に対応する。開回路電圧及び開回路電流レベルに関する表２〜４に記録された値は、測定されたピークの最大値と最小値との差の値に対応する。本発明による装置が前述のように第三の層を持たずに使用された、すなわち第二及び第四の層が常に相互に接触し、第二及び第四の層に作用する力だけが変化する同等の試験でも、以下に示す試験結果と同じ傾向が得られた。

製造：

ＰＤＭＳの第二の層とＧＥＣＯの第四の層を標準的な先行技術による製造プロセスに従って製造し、これには第二及び第四の層のための表１によるそれぞれのゴム混合物の混合、ロール圧延、及び加硫ステップが含まれた。それぞれのゴム混合物の混合は、構成成分をバンバリミキサに追加した後、７０℃、ロータ速度６０ｒｐｍで８分間行った。ロール圧延は、２ロールミルで１０分間実行し、完成後の加硫層（表４の実験Ｅ７及びＥ８の第四の層を除く）において１２０μｍの層厚を得た。加硫は、長方形の加硫モールドにおいて標準温度１２０℃で１０分間行った。このようにして製造された層は、長さ１００ｍｍ、高さ３０ｍｍであった。

実施例Ｅ５及びＥ６の第四の層の粗面のために、それらの加硫中に、加硫モールドの、サンドブラストにより粗くされたモールドセグメントを使用した。対応するモールドセグメントへのサンドブラストは、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８８：１９９８の方法による５μｍの表面粗さＲ_ａが第二の層に面する側において実現されるように実行する。

測定結果：
フィラ含有量：

表２は、最適な性能は、フィラ含有量が５〜４０ｐｈｒであるときに実現できることを示している。これは、本発明による装置の第二の介在層（すなわち、第四の層）の総質量の割合として、０．１重量％〜５０重量％の割合の場合の性能が良好であることを示している。１重量％〜１０重量％の範囲において、特に高い性能が実現された（フィラを持たない実験Ｅ０、シリカが１０ｐｈｒのＥ１、及びカーボンブラックが５ｐｈｒのＥ３参照）。

表面粗さＲ_ａ：

表３は、最適な性能は、表面粗さＲ_ａが０．１〜５μｍの範囲で実現できることを示している。これはまた、第二の層の表面粗さＲ_ａに、及び、特に表３に示されるように０．３〜３μｍの範囲について、表３に示されるように５μｍ〜１００μｍの範囲にも当てはまる。

第四の層の層厚

表４は、６０〜２５０μｍの範囲の層厚、特に１２０μｍの層厚で最適な性能を実現できることを示している。これは、第四の層の層厚にも当てはまる。層の厚さは、本発明による装置の層の横断方向の範囲に対応する。

１ 第一の層／上層
２ 第二の層／上側中間層
３ 第三の層／絶縁層
４ 第四の層／下側中間層
５ 第五の層／下層
６ 装置；機械力を測定する装置
７安定化シェル
８ 電極材料と電圧測定手段との間のコンタクト
９ 絶縁材料；圧縮可能化合物
１０ 負電荷の欠如
１１ 追加の負電荷；移動した電子
１２ 機械力
１３ 装置の第一及び第五の層間の電圧を測定する手段；電圧計
１４ 回転軸；軸方向
１５ 円周方向
１６ 半径方向
１７ 長さ方向の範囲
１８ 横断方向の範囲
１９ 装置の中心軸
２０ 第四の層の長さ方向の面
２１ 第五の層の長さ方向の面
２２ 第三の層の長さ方向の面
２３ 第三の層の幾何学中心
２４ タイヤ
２５ 踏み面
２６ ベルト
２７ カーカス
２８ 内側ライナ
２９ 本発明による装置の性能を特定する測定機器
３０ 本発明による装置の第一の層（すなわち、銅電極）と第二の層（すなわち、第一の介在層）の上下運動のためのフライホイール
３１ フライホイールを測定機器の上部に接続するピストン
３２ 本発明による装置の第一及び第二の層を含む測定機器の上部
３３ 本発明による装置の第四及び第五の層を含む測定機器の下部
３４ ポリカーボネート製スタンプ
３５ 本発明による装置の第四及び第五の層を固定するためのポリカーボネート製土台
３６ 第一及び第二の層の表面間の距離
３７ フライホイールの直径
３８ 仕切りの内部に空気が出入りするための穴を有するポリカーボネート製仕切り
３９ オシロスコープ

Claims (15)

1. 装置（６）を含むタイヤにおいて、前記装置（６）は第一、第二、第三、第四、及び第五の層（１、２、３、４、５）を含み、前記第三の層（３）は任意選択的であり、
   ａ）前記第一の層（１）は第一の電極材料を含み、
   ｂ）前記第二の層（２）は第一の介在材料を含み、
   ｄ）前記第四の層（４）は第二の介在材料を含み、及び
   ｅ）前記第五の層（５）は第二の電極材料を含み、
   −前記第二の層（２）の前記第一の介在材料と前記第四の層（４）の前記第二の介在材料は異なり、
   −上述の順序による前記４つ又は５つの層は積み重ねて配置され、及び
   −前記第二及び／又は第四の層（２、４）は、前記介在材料に加えて少なくとも１種のフィラを含む
   ことを特徴とするタイヤ。
2. 前記装置（１）は、
   −前記装置（６）の前記第一及び第五の層（１、５）間又は前記第二及び第四の層（２、４）間の電圧を測定する手段（１３）を含み、
   及び／又は
   −電圧を発生するため、及び前記タイヤを含むホイールに取り付けられた、又は前記タイヤに取り付けられたバッテリ及び／又はアキュムレータを充電するために適している
   請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記第二及び／又は第四の層（２、４）の少なくとも１種のフィラはカーボンブラック及び／又はシリカであり、前記少なくとも１種のフィラの総量は、シリカの場合、それぞれ前記装置の前記第二及び／又は第四の層の総質量の割合として、好ましくは０．１重量％〜５０重量％の範囲、好ましくは５重量％〜２５重量％の範囲、特に好ましくは１０重量％〜２０重量％の範囲、非常に特に好ましくは１３重量％〜１７重量％の範囲である、請求項１〜２の何れか１項に記載のタイヤ。
4. 前記第二及び／又は第四の層（２、４）の少なくとも１種のフィラの総量は、それぞれ前記装置の前記第二及び／又は第四の層の総質量の割合として、０．１重量％〜５０重量％の範囲、好ましくは１重量％〜２０重量％の範囲、特に好ましくは１重量％〜１０重量％の範囲、非常に特に好ましくは３重量％〜７重量％の範囲である、請求項１〜３の何れか１項に記載のタイヤ。
5. −前記第二の層（２）の前記第一の介在材料の誘電体導電率ε_ｒは、１．０１Ｆ・ｍ^−１より高く、好ましくは１．１Ｆ・ｍ^−１より高く、及び／又は
   −前記第四の層（４）の前記第二の介在材料の誘電体導電率ｅ_ｒは１．０１Ｆ・ｍ^−１より高く、好ましくは１．１Ｆ・ｍ^−１より高い、
   請求項１〜４の何れか１項に記載のタイヤ。
6. 前記第二の層（２）の前記第一の介在材料の特異的摩擦電気親和力と前記第四の層（４）の前記第二の介在材料の特異的摩擦電気親和力の差は、２０℃、相対湿度３５％で測定して、少なくとも２０ｎＣ／Ｊである、請求項１〜５の何れか１項に記載のタイヤ。
7. −前記第二の層（２）の前記第一の介在材料は、ポリウレタン、マイカ、ガラス、石英、絹、ポリ（オルガノ）シロキサン、セルロース、及びこれらの混合物からなる群より選択される固体材料を含むか、基本的にこの固体材料からなり、及び／又は
   −前記第四の層（４）の前記第二の介在材料は、アセテートシルク、天然又は合成ゴム、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリクロロブタジエン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ（オルガノ）シロキサン、加硫ゴム粒子、フィラ、及びそれらの混合物からなる群より選択される固体材料を含むか、主としてこの固体材料からなり、天然又は合成ゴムは好ましくは、ゴム類のＮＲ、ＥＮＲ、ＢＲ、ＳＢＲ、ＳＳＢＲ、ＰＤＭＳ、ＥＳＢＲ、及びエピクロロヒドリンゴムである、
   請求項１〜６の何れか１項に記載のタイヤ。
8. 前記第四の層（４）の前記第二の介在材料は、
   −エピクロロヒドリンゴム、好ましくはＧＥＣＯを含み、又は
   −主として、又は完全にエピクロロヒドリンゴム、好ましくはＧＥＣＯからなり、
   及び／又は
   前記第二の層（２）の前記第一の介在材料は、
   −ポリ（オルガノ）シロキサン、好ましくはＰＤＭＳを含み、又は
   −主として、又は完全にポリ（オルガノ）シロキサン、好ましくはＰＤＭＳからなる、
   請求項１〜７の何れか１項に記載のタイヤ。
9. 前記第二及び／又は第四の層（２、４）の表面の表面粗さＲ_ａは、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８８：１９９８により測定されて、０．１μｍ〜５００μｍの範囲、好ましくは０．５〜１００μｍの範囲、特に好ましくは１〜５０μｍの範囲、非常に特に好ましくは１〜５μｍの範囲である、請求項１から８の何れか１項に記載のタイヤ。
10. 前記第二及び／又は第四の層（２、４）の層厚は、１０〜１０００μｍの範囲、好ましくは３０〜５００μｍ又は３０〜３００μｍの範囲、特に好ましくは７０〜１６０μｍ又は１０１〜１６０μｍの範囲、非常に特に好ましくは１１０〜１３０μｍの範囲である、請求項１〜９の何れか１項に記載のタイヤ。
11. 前記装置は、前記第二及び第四の層（２、４）間に第三の層（３）を含み、前記第三の層（３）は絶縁材料を含む、請求項１〜１０の何れか１項に記載のタイヤ。
12. 前記第三の層（３）は、２０℃で１０^−１Ｓ・ｃｍ^−１未満の比導電率を有する絶縁材料を含む、請求項１１に記載のタイヤ。
13. 前記第三の層（３）は、
    −加硫ゴム又は熱硬化性樹脂からなる支持用の仕切りを含み、前記支持用の仕切りの中に混合物があり、前記混合物は、絶縁材料からなる１つ又は複数のガス及び／又は粒子を含み、前記支持用の仕切りは好ましくは、０〜２００μｍの厚さ及び／又は最大導電率１０μＳ／ｍを有し、又は
    −前記絶縁材料は、２０℃で０．１ｍＰａ・ｓ〜１０^６ｍＰａ・ｓの粘度を有する流体であり、前記粘度はＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ３２１９に従って回転粘度計により測定される、
    請求項１１又は請求項１２に記載のタイヤ。
14. −前記装置（１）は前記タイヤ（２４）の踏み面（２５）に装着され、及び／又は
    −前記装置の中心軸（１９）は、前記タイヤ（２４）の半径方向（１６）に、軸方向（１４）に、又は円周方向（１５）に、好ましくは前記タイヤ（２４）の前記軸方向（１４）に、又は前記円周方向（１５）に、特に好ましくは前記タイヤ（２４）の前記円周方向（１５）に延びる、
    請求項１〜１３の何れか１項に記載のタイヤ。
15. 請求項１〜１４の何れか１項において定義される装置（１）の、
    −好ましくは前記タイヤ（２４）において、電圧を発生させるため、及び／又は
    −タイヤ（２４）の前記円周方向（１５）又は前記軸方向（１４）に沿った機械力（１２）を測定するため
    の使用。

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