JP4268363B2 - Pneumatic tire and tire deformation detection method - Google Patents
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Description
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pneumatic tire for automobiles and a tire deformation detection method for automobiles that can quickly and accurately grasp the rolling situation of tires during traveling and can be suitably used for vehicles with anti-lock brake systems (ABS). .
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
In recent years, safety devices such as an antilock brake system (ABS) have been developed and put into practical use from the viewpoint of safety required for automobiles.
[0003]
For example, in ABS, the slip ratio is indirectly calculated from the actually measured wheel rotational speed and the estimated vehicle body speed, and braking control is performed by a brake so that the slip ratio falls within a preset range. However, in this case, since the slip ratio is obtained indirectly, there is a possibility that the error range becomes large. In addition, it is insufficient from the viewpoint of response speed, and if there is a faster response, it becomes possible to control the behavior of the vehicle more quickly and safely.
[0004]
Therefore, in recent years, it is strongly desired to directly monitor the contact state between the tire and the road surface in order to control the behavior of the automobile to a safer state more quickly.
[0005]
Therefore, as shown in FIG. 6, the inventor periodically deforms the tire skin such as the tread rubber or the sidewall rubber of the tire a at a constant cycle t when the tire a is traveling at a constant speed. However, for example, when an abnormality such as slip occurs, attention is paid to a sudden change in deformation, such as the period t increasing suddenly or the time w of the deformation itself increasing rapidly. did. And by detecting the rubber deformation of the tire skin such as tread rubber directly, the abnormal behavior can be detected more quickly and more accurately than the sensor attached to the axle, for example, and this is fed back to the control system to It was found that the behavior of can be controlled to a safer state more quickly.
[0006]
That is, the present invention is capable of quickly and accurately grasping the contact situation with the road surface of the tire based on the fact that a strain gauge for detecting the strain of the rubber is embedded in the tread rubber constituting the tire outer skin. , and it aims to provide a motor vehicle pneumatic tire and tire deformation detection method for a motor vehicle that can contribute significantly to the safety control of the motor vehicle.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the invention of
[0008]
The invention of
The strain gauge is embedded in a depth range in which the distance H in the tire radial direction from the groove bottom surface of the land portion and the vertical main groove is 1.6 mm or less.
[0009]
In the invention of
[0010]
The invention of
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a meridional sectional view of an automotive pneumatic tire (hereinafter simply referred to as a pneumatic tire) of the present invention.
[0012]
In FIG. 1, a
[0013]
Here, the
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The rubber body G that forms a tire outer skin is disposed outside the
[0017]
Here, as is well known, the
[0018]
Since the
[0019]
Therefore, in the present invention, by specifying the burying position within a predetermined depth range Y of the
[0020]
In detail, the
[0021]
In such a depth range Y, even if the
[0022]
Further, the burying position needs to be inside the peripheral edge e of the
[0023]
Further , in order to make it a part that can be reliably grounded and deformed even when going straight or turning, a tread central region Rc in which the tire axial distance L from the tire equator C is not more than 0.25 times the tread width TW as shown in FIG. In addition, a
[0024]
If the
[0025]
In addition, at least one
[0026]
Such a
[0027]
When the
[0028]
Next, a tire deformation detection method for detecting deformation of the
[0029]
First, the
[0030]
In addition to grasping the slip situation of each tire, this detection result can obtain various information on the contact situation with the road surface, such as grasping the change of the load acting on each tire from the size of the tire deformation, For various safety control systems of automobiles, the control can be speeded up and highly accurate.
[0031]
In actual use, the amplified output from the
[0032]
As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.
[0033]
【Example】
A tire having the tire structure shown in FIG. 1 and a strain gauge embedded in the tread central region Rc and the depth range Y is prototyped, and the tire runs on a drum at a speed (60 km / h) and a load (3.0 kN). The deformation of the tire at the time of being detected is detected by measuring the electric resistance value of the strain gauge, and the results are shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B).
[0034]
As a strain gauge, a copper / nickel alloy foil low strain type foil gauge (manufactured by Kyowa Denki Co., Ltd .; KFG-03-120-C1-11) is used. As shown conceptually in FIG. Measurement was performed using a
[0035]
4A and 4B, in the “distortion-time” curve, the time ta at the peak of the distortion is substantially the same, and the width W of the distortion is also substantially the same. It can also be confirmed that the deformation of the tire can be reliably detected.
[0036]
【The invention's effect】
The present invention as the Jo, inside the Toreddogo beam forming a tire outer skin, since the embedded strain gauges for detecting the distortion of the rubber, to seize contact situation of the road surface of the tire quickly and accurately Can contribute greatly to the safety control of automobiles.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a tire according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a plan view for explaining a buried position of a strain gauge and a cross-sectional view taken along the line II in FIG.
FIGS. 3A to 3C are perspective views illustrating an embedded state of a strain gauge.
4A and 4B are measurement results when tire deformation is measured by a strain gauge. FIG.
FIG. 5 is a diagram conceptually showing an experimental apparatus for measurement.
FIG. 6 is a diagram illustrating the technical background of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Tread
Claims (2)
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。A rubber body made of the tread rubber of the tread portion is arranged outside the tire structure including a carcass extending from the tread portion to the side wall portion to the bead core of the bead portion, and the rubber body is placed inside the tread rubber. A strain gauge that detects the strain of
And this tread rubber has a land part which consists of a block or a rib sectioned using a tread groove including a vertical main groove extending in the tire circumferential direction,
The strain gauge has a depth range in which the distance H in the tire radial direction from the bottom surface of the land portion and the longitudinal main groove is 1.6 mm or less,
Moreover, the tire axial distance L from the tire equator is a tread center region that is 0.25 times or less of the tread width TW ,
A pneumatic tire for an automobile, wherein the number of the tires is 4 or more and 20 or less, and two are not present in the same ground plane .
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