JP5118046B2 - 応力センサによるタイヤインフレーション圧力の測定方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用タイヤのインフレーション圧力を測定する方法並びにセンサを有するタイヤに関する。

本発明は、特に、タイヤ内部の空気と接触状態にある内面及びタイヤのカーカスプライと接触状態にある外面によって画定された内部ゴムと呼ばれるゴム塊状体を有する「チューブレス」タイプ（即ち、内部チューブを備えていないタイプ）のタイヤの圧力測定に関する。

本発明は又、内部チューブと併用されるようになった「チューブタイプ」と呼ばれるタイヤの場合にも利用される。この場合、内部チューブは、内部ゴムの役割を果たす。

静止状態にあるときのタイヤのインフレーション圧力の測定は、特にマノメータによって先行技術から知られている。本発明は、特に、転動中におけるタイヤのインフレーション圧力を測定することができる方法に関する。

第１の公知の方法では、特に地面との接触領域の高さ位置でのタイヤの変形度を測定してこれからインフレーション圧力を推定する。この方法は、接触領域の長さがタイヤの圧力及びタイヤが支持する荷重の関数として変化するという事実を利用している。
ホイールの回転中にタイヤが生じる変形度を測定することにより、接触領域の長さの推定値を得ることが可能である。接触領域の長さにより、タイヤの撓みを推定することが可能である。撓み及び荷重を知ることにより、最終的に、タイヤのインフレーション圧力の推定値を得ることができる。

中間計算ステップが近似法を利用しているために、この手法により推定される圧力値は、一般的に言って、非常に正確であるというわけではない。

先行技術から知られている第２の方法では、タイヤ内部に存在する圧力を測定することができる圧力センサをタイヤ又はホイールに取り付ける。

それにもかかわらず、圧力センサをホイール又はタイヤに固定する場合の問題が生じる。具体的に言えば、タイヤの高速回転中、圧力センサは、非常に大きな力を受け、それにより圧力センサの固定具合が弱くなる。したがって、センサを固定するための頑丈で、嵩張っていて、扱いにくく、しかも高価な手段を用いることが必要になっている。

さらに、一般に、水がタイヤの内部に存在していることが注目される。かくして、圧力センサは、水と接触状態にある場合があり、これは、圧力センサの腐食を促進するという効果を有する。

本発明の目的は、第１の方法の測定の不確実さに関する問題並びに第２の方法のセンサの固定上の問題及び腐食の問題を解決することにある。

この目的のため、本発明の要旨は、車両用タイヤのインフレーション圧力を測定する方法であって、タイヤが、タイヤ内部の空気と接触状態にある内面及びタイヤのカーカスプライと接触状態にある外面によって画定された内部ゴムと呼ばれるゴム塊状体を有する、方法において、内部ゴムの内面と外面との間におけるタイヤの内部ゴム中の圧縮応力を測定し、インフレーション圧力を圧縮応力から推定することを特徴とする方法にある。

本発明は、タイヤのゴム内部に及ぼされる応力が圧力、荷重及び特にタイヤの加速段階又は脱輪段階中に見られる種々の剪断荷重の効果の総体に起因しているという先入観とは対照的である。

本発明者は、確かに、内部ゴムの内面と外面との間の内部ゴム中の圧縮応力が、実質的にタイヤのインフレーション圧力に等しいということに着目した。内部ゴムの一点の圧縮応力は、内部ゴムの内面に実質的に垂直な方向に及ぼされる応力に対応している。直角方向は、応力が測定される点を通る直線及び内部ゴムの内面上へのこの点の直角投影によって定められる。

この方法により、タイヤのインフレーション圧力の値が、一般に近似法から成る計算をできるだけ制限して、圧縮応力の直接測定によって得られる。

この方法により、気密塊状体を構成する内部ゴムの量の測定が可能なので、応力を測定する目的でセンサをこの気密塊状体内に配置することが可能である。このようにして配置されたセンサは、内部ゴムにしっかりと固定され、タイヤ内に存在する水から防護される。

本発明の測定方法は、以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を更に有することができる。
−内部ゴムの圧縮応力をトレッドとオーバーラップした内部ゴムの部分について測定する。本発明者は、ゴムのこの部分について測定された応力が、タイヤの圧力の非常に良好な推定値となっていることに着目した。
−内部ゴムの圧縮応力をタイヤの幅の中間について測定する。
−圧縮応力をタイヤの少なくとも一回転中に数回測定し、得られた応力の値の平均値を計算し、応力値は、タイヤと地面の接触の影響を受けていない。接触領域の通過の際、応力測定値は、外乱を受け、したがって、接触領域の通過によっては影響を受けない応力測定値を用いてタイヤの圧力を推定することが好ましい。

注目されるべきこととして、内部ゴムは、タイヤがタイヤ内部チューブと併用されるようになっている場合、タイヤ内部チューブである。

本発明の要旨は又、車両用タイヤであって、タイヤ内部の空気と接触状態にある内面及びタイヤのカーカスプライと接触状態にある外面によって画定された内部ゴムと呼ばれるゴム塊状体を有し、タイヤが、センサを有する、タイヤにおいて、センサは、内部ゴムの内面と外面との間の内部ゴムの圧縮応力を受けるよう内部ゴムと接触状態にある応力印加表面を有することを特徴とするタイヤにある。

本発明の車両用タイヤは、以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を更に有することができる。
−応力印加表面は、トレッドとオーバーラップした内部ゴムの一部分内に配置されている。
−応力印加表面は、タイヤの幅の中間に配置されている。
−センサの応力印加表面は、内部ゴム中に埋め込まれている。タイヤの製造中にセンサを内部ゴム内に埋め込んでこれをタイヤと一体化するのが特に有利であり、センサを内部ゴム中にいったん埋め込むと、タイヤへのその固定は、特に頑丈であり、更に、このようにして埋め込まれたセンサは、タイヤ中に淀んでいる水から防護される。
−センサの応力印加表面は、内部ゴムの外面と接触状態にある。センサを内部ゴム中に埋め込むには、種々のコンポーネントを組み立てる際、内部ゴムを構成するゴムの薄いバンドとカーカスプライとの間で、センサの応力印加表面が、内部ゴムの外面と接触状態にあるようにセンサをタイヤに一体化すれば十分であり、センサの組み込み中、圧縮応力のみを測定することができるように、即ち、センサの応力印加表面が圧縮応力に対して直角になるようにセンサを差し向けることが好ましい。
−センサは、圧力センサである。

本発明の要旨は又、タイヤと内部チューブの組立体であって、内部ゴムは、タイヤ内部チューブであり、タイヤは、内部チューブと併用されるようになっていることを特徴とする組立体にある。

本発明の内容は、添付の図面を参照しながら例示として与えられているに過ぎない以下の説明を読むと良く理解されよう。

図１には、ホイール１２に取り付けられた全体が符号１０で示されたタイヤが記載されている。

タイヤ１０は、カーカスプライ１５と接触状態にある内面及びタイヤの外部の空気と接触状態にある外面１６を有する外部ゴムと呼ばれる第１のゴム塊状体１３を有している。外部ゴム１３の外面１６は、トレッド１７及び２つのサイドウォール１８を形成している。

カーカスプライ１５は、第１のゴム塊状体１３を内部ゴム２０と呼ばれる第２のゴム塊状体から分離している。図１に示されたタイヤ１０は、チューブレスタイヤ（即ち、内部チューブが設けられていないタイプ）であり、内部ゴム２０は、空気を通さず、タイヤ１０の気密性を保証している。

内部ゴム２０は、タイヤ内部の空気と接触状態にある内面２４及びカーカスプライ１５と接触状態にある外面２６によって画定されている。

内面２４は、タイヤ１０のキャビティ２２を画定しており、かかるキャビティ内部には、空気が閉じ込められている。内部ゴム２０は、薄いが、内面２４と外面２６は、実質的に一定の距離を置いて位置している。

キャビティ２２内に閉じ込められている空気が加圧されると、空気は、内部ゴム２０にその内面２４全体にわたって一様に分布した力を及ぼす。この力は、局所的に内面２４に対して直角の状態で図１に二重線矢印２８によって象徴的に表されている。

タイヤのキャビティ２２内に閉じ込められた空気の圧力に及ぼされる力は、内部ゴム２０を圧縮し、内面２４を外面２６に向かって局所的に内面２４に垂直な方向に変位させる効果を有する。これら変位は、内部ゴム２０中に局所的に、内面２４及び外面２６に垂直な方向に「圧縮応力」と呼ばれる応力を生じさせる効果を有する。これら応力は、図１に単一線矢印３０で象徴的に表されている。

タイヤ１０は、センサ３２を有し、このセンサは、図示の例では、内部ゴム２０内に埋め込まれた圧力センサ３２である。

この圧力センサ３２は、内部ゴム２０と接触状態にある応力印加表面３４を有している。図示の例では、応力印加表面３４は、内部ゴム中に埋め込まれているが、この表面は、カーカスプライ１５と内部ゴム２０の外面２６との間に位置していても良い。

さらに、応力印加表面３４は、内部ゴム２０の内面２４と外面２６との間における内部ゴム２０の圧縮応力を受けるように配置されている。この目的のため、センサ３２は、その印加表面３４が内部ゴム２０中に及ぼされる応力に対して垂直であり、即ち、印加表面３４が内面２４に平行であるように差し向けられている。

好ましくは、図１に示すように、応力印加表面３４は、実質的にタイヤ１０の幅の中間でトレッド１７とオーバーラップした内部ゴム２０の一部分内に配置されている。

本発明者は、圧力センサ３２により測定された応力の値がタイヤ１０のキャビティ２２内に存在している圧力の値に実質的に等しいことに着目した。かくして、内部ゴムは、その内面２４に及ぼされた応力をキャビティ２２内に存在する空気の圧力によってほぼ完全に伝えると考えることが可能である。

特に重要なこととして、センサは、キャビティの空気の圧力の影響以外の影響を殆ど受けない圧縮応力のみを測定するよう差し向けられる。センサの最適位置に対するセンサの僅かな傾斜があっても、その効果としては、応力測定値は、偏り（バイアス）の範囲内でタイヤ内の圧力の値に等しい。具体的に言えば、センサが正しく位置決めされていない場合、センサは、例えばタイヤの剪断に起因する内部ゴム１０の他の応力の影響を受ける場合がある。

この場合、本発明に従ってタイヤ１０のインフレーション圧力を測定する方法は、タイヤ１０の内部ゴム２０の内面２４と外面２６との間における内部ゴム２０の一点のところの圧縮応力を測定するステップと、この応力からインフレーション圧力を推定するステップとから成る。応力測定値は、圧力センサ３２によって得られる。

図２には、地面上を転動するタイヤの回転中、圧力センサ３２により得られる信号の変化状況が記載されている。特徴的なゾーン４０は、このグラフ図では非常に際立って識別される。この特徴的なゾーン４０は、圧力センサ３２がタイヤと地面の接触により影響を受ける角度間隔に対応している。測定結果の示すところによれば、この角度間隔は、荷重及び圧力条件に応じて、特に、接触領域の長さに応じて３０°〜６０°のオーダのものである。

この特徴的な角度間隔４０の外部では、圧力センサ３２からの出力として測定された信号は、実質的に一定であり、タイヤ内に存在する圧力に実質的に等しいおおよその値をもたらす。その結果、タイヤ１０の少なくとも１回転中に圧縮応力を数回測定し、得られた応力値の平均値を計算することが有利であり、かかる応力の値は、タイヤと地面との接触の影響を受けていない。かくして、タイヤ内の圧力の正確且つ信頼性のある値が得られる。

特徴的な角度的間隔又はスパンは、接触領域の長さを推定し、これからタイヤの撓み又はタイヤが支持する荷重を推定するために利用できる。これら計算は、従来方式であり、先行技術の非常に多くの刊行物に記載されている。

最後に、本発明は、上述の実施形態には限定されないことは注目されよう。

特に、圧力センサ以外の任意の形式のセンサ、具体的には応力センサを用いることが可能であり、それにより、タイヤの内部ゴムの内面と外面との間における内部ゴム中の圧縮力の測定を行うことができる。

本発明のホイールとタイヤの取り付け型組立体の軸方向断面図である。 タイヤの回転中における図１のタイヤ内に埋め込まれたセンサにより得られる信号を表すグラフ図である。

Claims (10)

1. 車両用タイヤ（１０）のインフレーション圧力を測定する方法であって、前記タイヤが、前記タイヤ内部の空気と接触状態にある内面（２４）及び前記タイヤのカーカスプライ（１５）と接触状態にある外面（２６）によって画定された内部ゴム（２０）と呼ばれるゴム塊状体を有する、方法において、前記内部ゴムの前記内面（２４）と前記外面（２６）との間における前記タイヤ（１０）の前記内部ゴム（２０）中の圧縮応力を測定し、前記インフレーション圧力を前記圧縮応力から推定する方法であって、
   前記内部ゴム（２０）は、前記タイヤがタイヤ内部チューブと併用されるようになっている場合、タイヤ内部チューブであることを特徴とする方法。
2. 前記内部ゴム（２０）の前記圧縮応力をトレッド（１７）とオーバーラップした前記内部ゴムの部分について測定する、請求項１記載の方法。
3. 前記内部ゴム（２０）の前記圧縮応力を前記タイヤ（１０）の幅の中間について測定する、請求項２記載の方法。
4. 前記タイヤ（１０）は、地面上を転動しており、前記圧縮応力を前記タイヤ（１０）の少なくとも１回転中に数回測定し、得られた応力の値の平均値を計算し、前記応力値は、前記タイヤと前記地面の接触の影響を受けていない、請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
5. タイヤと内部チューブの組立体であって、
   前記タイヤは、前記タイヤ内部の空気と接触状態にある内面（２４）及び前記タイヤのカーカスプライ（１５）と接触状態にある外面（２６）によって画定された内部ゴム（２０）と呼ばれるゴム塊状体を有し、前記タイヤが、センサ（３２）を有し、
   前記センサ（３２）は、前記内部ゴム（２０）の前記内面（２４）と前記外面（２６）との間の前記内部ゴム（２０）の圧縮応力を受けるよう前記内部ゴム（２０）と接触状態にある応力印加表面（３４）を有し、
   前記内部ゴム（２０）は、タイヤ内部チューブであり、前記タイヤは、前記内部チューブと併用されるようになっていることを特徴とするタイヤと内部チューブの組立体。
6. 前記応力印加表面（３４）は、トレッド（１７）とオーバーラップした前記内部ゴム（２０）の一部分内に配置されている、請求項５記載のタイヤと内部チューブの組立体。
7. 前記応力印加表面（３４）は、前記タイヤ（１０）の幅の中間に配置されている、請求項６記載のタイヤと内部チューブの組立体。
8. 前記センサの前記応力印加表面（３４）は、前記内部ゴム（２０）中に埋め込まれている、請求項５乃至７の何れか１項に記載のタイヤと内部チューブの組立体。
9. 前記センサの前記応力印加表面（３４）は、前記内部ゴム（２０）の前記外面（２６）と接触状態にある、請求項５乃至７の何れか１項に記載のタイヤと内部チューブの組立体。
10. 前記センサ（３２）は、圧力センサである、請求項５乃至９の何れか１項に記載のタイヤと内部チューブの組立体。

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