JP2003285612A - 測定装置を備えたタイヤ - Google Patents
測定装置を備えたタイヤInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 互いに分離された要素、例えばトレッドパタ
ーンブロック（Ｔ１１2）中に埋め込まれた釘型の力セ
ンサを備えた、測定装置を備えたタイヤ。 【解決手段】 力センサは力が加わった時に作動する剛
体のシャンク（１）とヘッド（２）とを有する。ヘッド
（２）がシャンク（１）に固定された要素（５）を有
し、この要素（５）はシャンクに力が加わった時に変形
または応力を受け、この要素（５）は変形または応力を
測定する手段を支持し且つアンカー点を有し、このアン
カー点は静止時のシャンク（１）に対して一つの位置を
とり且つシャンク（１）が変位したときも実質的にこの
位置を維持する。
ーンブロック（Ｔ１１2）中に埋め込まれた釘型の力セ
ンサを備えた、測定装置を備えたタイヤ。 【解決手段】 力センサは力が加わった時に作動する剛
体のシャンク（１）とヘッド（２）とを有する。ヘッド
（２）がシャンク（１）に固定された要素（５）を有
し、この要素（５）はシャンクに力が加わった時に変形
または応力を受け、この要素（５）は変形または応力を
測定する手段を支持し且つアンカー点を有し、このアン
カー点は静止時のシャンク（１）に対して一つの位置を
とり且つシャンク（１）が変位したときも実質的にこの
位置を維持する。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は釘型の力測定装置を備えたタイ
ヤに関するものである。
ヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】米国特許出願第５，８６４，０５６号に
はタイヤ用の釘型の力センサが記載されている。このセ
ンサのシャンク（柱）は２つのひずみゲージが背中合わ
せに配置された可撓性のあるブレードであり、センサの
ヘッドはシャンクに対して横方向に延びた少なくとも２
つの剛体のディスクであり、各ディスクはシャンクの方
向を向いた管によって互いに離されている。この構造の
主たる欠点はシャンクの軸線に沿った感度が悪い点にあ
る。この構造ではシャンクの軸線に対して横方向を向い
た面内の力の成分しか測定できない。しかし、一つの同
じセンサを用いて力の全成分を知ることによって例えば
アドヘッション(接着)不足を検出できるようにすること
が大切である。
はタイヤ用の釘型の力センサが記載されている。このセ
ンサのシャンク（柱）は２つのひずみゲージが背中合わ
せに配置された可撓性のあるブレードであり、センサの
ヘッドはシャンクに対して横方向に延びた少なくとも２
つの剛体のディスクであり、各ディスクはシャンクの方
向を向いた管によって互いに離されている。この構造の
主たる欠点はシャンクの軸線に沿った感度が悪い点にあ
る。この構造ではシャンクの軸線に対して横方向を向い
た面内の力の成分しか測定できない。しかし、一つの同
じセンサを用いて力の全成分を知ることによって例えば
アドヘッション(接着)不足を検出できるようにすること
が大切である。
【０００３】欧州特許第０，９３７，６１５号にもタイ
ヤ用釘型力センサが記載されている。この釘型センサの
剛体シャンクの一端は自由端で、他端はシャンクに対し
て横方向を向いた第１の電気伝導プレートの形をしたヘ
ッドと一体になっている。この第１のプレートは誘電物
質を介して隔てられた反対側に位置した第2の電気伝導
性プレートと一緒になってコンデンサを形成する。シャ
ンクの自由端はタイヤトレッドに挿入されている。タイ
ヤトレッドが受ける応力に対応した力がシャンクに作用
したときのシャンクの移動によって第１のプレートが変
位し、従って、上記コンデンサの容量値が変化する。こ
の構造には上記構造とは別の欠点がある。
ヤ用釘型力センサが記載されている。この釘型センサの
剛体シャンクの一端は自由端で、他端はシャンクに対し
て横方向を向いた第１の電気伝導プレートの形をしたヘ
ッドと一体になっている。この第１のプレートは誘電物
質を介して隔てられた反対側に位置した第2の電気伝導
性プレートと一緒になってコンデンサを形成する。シャ
ンクの自由端はタイヤトレッドに挿入されている。タイ
ヤトレッドが受ける応力に対応した力がシャンクに作用
したときのシャンクの移動によって第１のプレートが変
位し、従って、上記コンデンサの容量値が変化する。こ
の構造には上記構造とは別の欠点がある。
【０００４】すなわち、このセンサは大きな装置である
ため、その存在によって力を測定すべきトレッドの機械
挙動が変化してしまう。また、このセンサーはその部品
を超小型電子技術で組み立てることができず、このセン
サーは近接処理式の電子装置を必要とするコンデンサで
した動作しない。さらに、誘電体の電気性質および弾性
は環境、温度および湿度で変化するので、測定値を解釈
するときにはこれらの変化を考慮しなければならない。
ため、その存在によって力を測定すべきトレッドの機械
挙動が変化してしまう。また、このセンサーはその部品
を超小型電子技術で組み立てることができず、このセン
サーは近接処理式の電子装置を必要とするコンデンサで
した動作しない。さらに、誘電体の電気性質および弾性
は環境、温度および湿度で変化するので、測定値を解釈
するときにはこれらの変化を考慮しなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
方法の欠点、特にシャンクの軸線に沿った感度不足およ
びセンサの出す情報の不確実性といった欠点のない釘型
の力センサを備えたタイヤを製造することにある。
方法の欠点、特にシャンクの軸線に沿った感度不足およ
びセンサの出す情報の不確実性といった欠点のない釘型
の力センサを備えたタイヤを製造することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、力が加わった
時に作動する剛体のシャンクと、シャンクが移動したと
きに変形または応力を受ける、シャンクに取り付けられ
た要素を含むヘッドとを有する釘型力センサを備えたタ
イヤを提案する。変形可能な要素はその変形または応力
を測定するための手段とアンカー点とを有し、このアン
カー点は静止時のシャンクに対して一つの位置をとり且
つシャンクが変位したときも実質的にこの位置を維持す
る。
時に作動する剛体のシャンクと、シャンクが移動したと
きに変形または応力を受ける、シャンクに取り付けられ
た要素を含むヘッドとを有する釘型力センサを備えたタ
イヤを提案する。変形可能な要素はその変形または応力
を測定するための手段とアンカー点とを有し、このアン
カー点は静止時のシャンクに対して一つの位置をとり且
つシャンクが変位したときも実質的にこの位置を維持す
る。
【０００７】
【実施の態様】本発明では変形可能な要素から一定距離
だけ離れた位置でシャンクに力が加わり、変形可能な要
素が複数の点でアンカー（固定）されるので、シャンク
に対して横向きの面内の分力のみだけでなく、シャンク
の軸線に沿った分力も測定することができる。アンカー
点は不連続に設けるか、変形可能な要素の端縁部に沿っ
て連続して設けることができる。
だけ離れた位置でシャンクに力が加わり、変形可能な要
素が複数の点でアンカー（固定）されるので、シャンク
に対して横向きの面内の分力のみだけでなく、シャンク
の軸線に沿った分力も測定することができる。アンカー
点は不連続に設けるか、変形可能な要素の端縁部に沿っ
て連続して設けることができる。
【０００８】変形可能な要素は中実な膜にするか、シャ
ンクが固定されている中心部分で互いに連結された放射
状アームにすることができる。後者の構造ではアンカー
点は各アームの端部にある。互いにほぼ直角な４本のア
ームを用いることができる。３本のアームを用いた場合
には、シャンクの軸線を中心としてほぼ対称的になるよ
うに互いに約１２０°の角度で配置するのが好ましい。
ンクが固定されている中心部分で互いに連結された放射
状アームにすることができる。後者の構造ではアンカー
点は各アームの端部にある。互いにほぼ直角な４本のア
ームを用いることができる。３本のアームを用いた場合
には、シャンクの軸線を中心としてほぼ対称的になるよ
うに互いに約１２０°の角度で配置するのが好ましい。
【０００９】アンカー点はキャップ、フレームまたはス
タッドの形をしたアンカー手段と協働するように構成さ
れる。特にキャップが有利な形であり、このキャップを
アンカー点に気密状態で固定することによって密封凹部
を区画し、その内部に制御された雰囲気を維持すること
ができる。キャップとアンカー点との合い間の連結部に
少なくとも一つの電気伝導路を組み込むことができる。
タッドの形をしたアンカー手段と協働するように構成さ
れる。特にキャップが有利な形であり、このキャップを
アンカー点に気密状態で固定することによって密封凹部
を区画し、その内部に制御された雰囲気を維持すること
ができる。キャップとアンカー点との合い間の連結部に
少なくとも一つの電気伝導路を組み込むことができる。
【００１０】シャンクおよび変形可能な要素は珪素（シ
リコン）、石英、ガラスまたは金属等の材料をベースに
して作ることができる。測定手段は変形可能な要素上に
配置された少なくとも３つの変形量または応力の測定装
置で構成することができる。これらの測定装置は圧電ま
たはピエゾ抵抗ゲージ、コンデンサあるいは金属伸び計
にすることができる。特に有利な構造は変形可能な要素
がシリコンで作られ、測定装置が変形可能な要素の＜１
１０＞結晶軸に沿って配置された構造である。本発明の
上記以外の特徴および利点は添付図面を参照した以下の
説明からより良く理解できよう。しかし、本発明が下記
実施例に限定されるものではない。図を明瞭にするため
に、各要素の寸法は異なる縮尺で表されている。
リコン）、石英、ガラスまたは金属等の材料をベースに
して作ることができる。測定手段は変形可能な要素上に
配置された少なくとも３つの変形量または応力の測定装
置で構成することができる。これらの測定装置は圧電ま
たはピエゾ抵抗ゲージ、コンデンサあるいは金属伸び計
にすることができる。特に有利な構造は変形可能な要素
がシリコンで作られ、測定装置が変形可能な要素の＜１
１０＞結晶軸に沿って配置された構造である。本発明の
上記以外の特徴および利点は添付図面を参照した以下の
説明からより良く理解できよう。しかし、本発明が下記
実施例に限定されるものではない。図を明瞭にするため
に、各要素の寸法は異なる縮尺で表されている。
【００１１】
【実施例】［図１Ａ］、［図１Ｂ］は釘型の力センサを
示している。この力センサは剛体シャンク(ロッド)１を
有し、このシャンク1の一端にはヘッド２が付いてい
る。シャンク１はｚ軸方向を向いている。シャンク１は
自由端３を有し、その他端４はヘッド２に取り付けられ
ている。ヘッド２の高さの所でｚ軸線に対して垂直な平
面が互いに直角な軸線（ｘ，ｙ）によって規定される。
示している。この力センサは剛体シャンク(ロッド)１を
有し、このシャンク1の一端にはヘッド２が付いてい
る。シャンク１はｚ軸方向を向いている。シャンク１は
自由端３を有し、その他端４はヘッド２に取り付けられ
ている。ヘッド２の高さの所でｚ軸線に対して垂直な平
面が互いに直角な軸線（ｘ，ｙ）によって規定される。
【００１２】シャンク１は力Ｆによって変位し、大抵の
場合、この力Ｆは平面（ｘ，ｙ）内のＦ(x,y)成分とｚ
軸に沿ったＦz成分とに分解される。力Ｆはｚ軸に対し
て角度αを成し、成分Ｆ(x,y)はｘ軸に対して角度θを
成す。力Ｆの上記の各成分は力センサによって求めるこ
とができる。
場合、この力Ｆは平面（ｘ，ｙ）内のＦ(x,y)成分とｚ
軸に沿ったＦz成分とに分解される。力Ｆはｚ軸に対し
て角度αを成し、成分Ｆ(x,y)はｘ軸に対して角度θを
成す。力Ｆの上記の各成分は力センサによって求めるこ
とができる。
【００１３】力Ｆの加わる点はヘッド２が取り付けられ
ているシャンク１の端４から離れた所にある。力センサ
のヘッド２は力Ｆがシャフト１に作用したときに変形可
能な要素５を有する。シャンク１に連結されるのはこの
要素５である。［図１Ａ］、［図１Ｂ］の実施例では変
形可能な要素５は中実な円の膜である。この要素5とシ
ャンク１との結合は中心部７で行われる。シャンク１に
力がに作用しないてシャンク１が静止位置にある時には
変形可能な要素５はシャンク１に対してほぼ直角な方向
を向いている。
ているシャンク１の端４から離れた所にある。力センサ
のヘッド２は力Ｆがシャフト１に作用したときに変形可
能な要素５を有する。シャンク１に連結されるのはこの
要素５である。［図１Ａ］、［図１Ｂ］の実施例では変
形可能な要素５は中実な円の膜である。この要素5とシ
ャンク１との結合は中心部７で行われる。シャンク１に
力がに作用しないてシャンク１が静止位置にある時には
変形可能な要素５はシャンク１に対してほぼ直角な方向
を向いている。
【００１４】変形可能な要素５は静止時のシャンク１に
対して一つの位置をとるアンカー点６を有し、シャンク
１に力Ｆが作用した時にもアンカー点６は実質的にこの
位置を維持する。［図１Ａ］では複数の連続したアンカ
ー点６が膜５の外周端縁領域９にある。変形可能な要素
のアンカー点を不連続にすることもできる。
対して一つの位置をとるアンカー点６を有し、シャンク
１に力Ｆが作用した時にもアンカー点６は実質的にこの
位置を維持する。［図１Ａ］では複数の連続したアンカ
ー点６が膜５の外周端縁領域９にある。変形可能な要素
のアンカー点を不連続にすることもできる。
【００１５】変形可能な要素５はその変形量を測定する
ための測定手段Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を有する。［図
１Ａ］ではこれらの測定手段が４つの測定装置で構成さ
れ、各測定装置は所定の角度(例えば９０°)で互いに離
れて配置されている。これらの測定手段はシャンク１の
固定区域７と外周アンカー点領域９との間の中間領域１
０に配置されている。シャンク１は変形可能な要素５の
片面に取り付けられ、測定手段Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４
はこの面と反対側の面に取付けられる。測定手段とシャ
ンクとを変形可能な要素の同じ面に配置させることもで
きる。
ための測定手段Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を有する。［図
１Ａ］ではこれらの測定手段が４つの測定装置で構成さ
れ、各測定装置は所定の角度(例えば９０°)で互いに離
れて配置されている。これらの測定手段はシャンク１の
固定区域７と外周アンカー点領域９との間の中間領域１
０に配置されている。シャンク１は変形可能な要素５の
片面に取り付けられ、測定手段Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４
はこの面と反対側の面に取付けられる。測定手段とシャ
ンクとを変形可能な要素の同じ面に配置させることもで
きる。
【００１６】回転対称を維持するために、各測定装置Ｍ
１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を膜５の中心Ｏから同じ距離だけ
離れた所に配置するのが好ましい。測定装置Ｍ１、Ｍ
２、Ｍ３、Ｍ４は測定装置の受ける変形または応力に応
じて測定装置の抵抗が変化するピエゾ抵抗型の応力ゲー
ジにするか、測定装置の変形量の関数で変化する電流ま
たは電圧を発生させる圧電型の応力ゲージにすることが
できる。その他の測定装置、例えば金属ゲージまたは伸
び計を使用することもでき、さらに他の測定装置を使用
することもできる。
１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を膜５の中心Ｏから同じ距離だけ
離れた所に配置するのが好ましい。測定装置Ｍ１、Ｍ
２、Ｍ３、Ｍ４は測定装置の受ける変形または応力に応
じて測定装置の抵抗が変化するピエゾ抵抗型の応力ゲー
ジにするか、測定装置の変形量の関数で変化する電流ま
たは電圧を発生させる圧電型の応力ゲージにすることが
できる。その他の測定装置、例えば金属ゲージまたは伸
び計を使用することもでき、さらに他の測定装置を使用
することもできる。
【００１７】アンカー点６はアンカー手段11と共同して
運動する。このアンカー手段11を本発明の力センサの一
部にすることもできる。アンカー手段11は［図１Ｂ］に
しか示していない。アンカー手段11は剛体キャップ１１
の形をしており、底１１．１と脚部１１．２とを有して
いる。より正確には、キャップの脚部１１．２が膜５の
外周部に取付けられる。この取付けは接着、ろう付け、
嵌合等で行うことができる。
運動する。このアンカー手段11を本発明の力センサの一
部にすることもできる。アンカー手段11は［図１Ｂ］に
しか示していない。アンカー手段11は剛体キャップ１１
の形をしており、底１１．１と脚部１１．２とを有して
いる。より正確には、キャップの脚部１１．２が膜５の
外周部に取付けられる。この取付けは接着、ろう付け、
嵌合等で行うことができる。
【００１８】このキャップ１１を用いる利点は測定装置
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を保護することができる点にあ
る。このキャップは、力が作用した時にシャンクが運動
し、膜が移動した際にアンカー点６の所で膜が変位する
のを防止するのに十分な厚さを有し、アンカー点は十分
に丈夫になっている。
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を保護することができる点にあ
る。このキャップは、力が作用した時にシャンクが運動
し、膜が移動した際にアンカー点６の所で膜が変位する
のを防止するのに十分な厚さを有し、アンカー点は十分
に丈夫になっている。
【００１９】アンカー手段11の役目をするキャップ１１
の他の利点は変形可能な要素５と一緒になって密封凹部
１４を区画し、アンカー点６との密封シールを形成する
ことにある。変形可能な要素５は中実な円形の膜であ
り、アンカー点６はその外周端縁に沿って連続してい
る。密封凹部１４が存在することによって歪みゲージを
それに必要な特定の雰囲気下に維持したり、特別な条件
下、例えば熱絶縁下に維持することができる。この密封
凹部１４を例えば真空にするか、中性ガスで充填するこ
ともできる。
の他の利点は変形可能な要素５と一緒になって密封凹部
１４を区画し、アンカー点６との密封シールを形成する
ことにある。変形可能な要素５は中実な円形の膜であ
り、アンカー点６はその外周端縁に沿って連続してい
る。密封凹部１４が存在することによって歪みゲージを
それに必要な特定の雰囲気下に維持したり、特別な条件
下、例えば熱絶縁下に維持することができる。この密封
凹部１４を例えば真空にするか、中性ガスで充填するこ
ともできる。
【００２０】測定装置Ｍ１で得られた測定値は外部で使
用可能なように処理しなければならない。従って、［図
２Ｂ］に示すように、キャップ１１に電子処理回路の一
部または全部を組み込むことができる。［図２Ｂ］で
は、キャップは変形可能な要素５の第１の電極８．１の
反対側に配置された第２の電極８．２を備えている。こ
の処理回路を密封凹部１４の内部に配置し、キャップ１
１の底１１．１の内壁に固定することもできる。この処
理回路は上記の密封シールを通過する少なくとも１つの
電気的接続部を介して測定手段Ｍ１に電気的に接続され
る。この接続部の連続性はシール部に埋め込んだ導電球
によって達成することができる。
用可能なように処理しなければならない。従って、［図
２Ｂ］に示すように、キャップ１１に電子処理回路の一
部または全部を組み込むことができる。［図２Ｂ］で
は、キャップは変形可能な要素５の第１の電極８．１の
反対側に配置された第２の電極８．２を備えている。こ
の処理回路を密封凹部１４の内部に配置し、キャップ１
１の底１１．１の内壁に固定することもできる。この処
理回路は上記の密封シールを通過する少なくとも１つの
電気的接続部を介して測定手段Ｍ１に電気的に接続され
る。この接続部の連続性はシール部に埋め込んだ導電球
によって達成することができる。
【００２１】電子処理回路はキャップ１１とアンカー点
６との間の固定点を通過した接続路を介して密封凹部１
４から外側へ情報を伝送する。接続端子は密封凹部１４
の外側、すなわちシャンク１と同じ側に配置される。膜
５の外周端縁部のアンカー点６で支持される接続線を埋
め込むこともできる。この配置によってシャンク１側ま
たはシャンク１の自由端３の反対側へ容易に接続するこ
とができる。センサの情報をそのいずれかの側からも受
信できることで、種々の配置が可能になる。
６との間の固定点を通過した接続路を介して密封凹部１
４から外側へ情報を伝送する。接続端子は密封凹部１４
の外側、すなわちシャンク１と同じ側に配置される。膜
５の外周端縁部のアンカー点６で支持される接続線を埋
め込むこともできる。この配置によってシャンク１側ま
たはシャンク１の自由端３の反対側へ容易に接続するこ
とができる。センサの情報をそのいずれかの側からも受
信できることで、種々の配置が可能になる。
【００２２】キャップ１１は珪素（シリコン）、石英、
ガラスまたは金属等の材料をベースにして作ることがで
きる。珪素の利点は電子処理回路をキャップ自体と一体
化させることができることである。
ガラスまたは金属等の材料をベースにして作ることがで
きる。珪素の利点は電子処理回路をキャップ自体と一体
化させることができることである。
【００２３】実際には、例えばセンサに［図１Ａ］と
［図１Ｂ］に示したものとは異なる点や追加の部品があ
ってもよい。脚部２とシャンク１とからなるセンサをア
ンカー点６を構成する外周辺部分まで延びた厚い部分を
形成する正方形ブロック中に埋め込むこともできる。こ
のキャップ１１は脚部１１．２がなく、厚い部分に直接
接着された蓋で形成される。［図５］、［図６］に示す
ような他の形式のアンカー方法も考えることができる。
シャンク１は珪素（シリコン）、石英またはステンレス
のような金属等の材料をベースにして作ることができ
る。変形可能な要素５も上記の材料をベースにして作る
こともできるが、必ずしもシャンク１と同じ材料にする
必要はない。
［図１Ｂ］に示したものとは異なる点や追加の部品があ
ってもよい。脚部２とシャンク１とからなるセンサをア
ンカー点６を構成する外周辺部分まで延びた厚い部分を
形成する正方形ブロック中に埋め込むこともできる。こ
のキャップ１１は脚部１１．２がなく、厚い部分に直接
接着された蓋で形成される。［図５］、［図６］に示す
ような他の形式のアンカー方法も考えることができる。
シャンク１は珪素（シリコン）、石英またはステンレス
のような金属等の材料をベースにして作ることができ
る。変形可能な要素５も上記の材料をベースにして作る
こともできるが、必ずしもシャンク１と同じ材料にする
必要はない。
【００２４】［図１Ａ］、［図１Ｂ］の力センサに類似
した力センサでシミュレーションを行った。シャンクと
膜はシリコンで作った。キャップもシリコンで作った。
膜の寸法は下記の通り（約１００Ｎの力を測定するため
のもの）： 半径：１ミリメートル 厚さ：５０マイクロメートル アンカー領域の幅：５００マイクロメートル。この寸法
はキャップの脚部の幅に対応する。
した力センサでシミュレーションを行った。シャンクと
膜はシリコンで作った。キャップもシリコンで作った。
膜の寸法は下記の通り（約１００Ｎの力を測定するため
のもの）： 半径：１ミリメートル 厚さ：５０マイクロメートル アンカー領域の幅：５００マイクロメートル。この寸法
はキャップの脚部の幅に対応する。
【００２５】シャンクの寸法は下記の通り：
長さ：５００マイクロメートル
半径：２００マイクロメートル
キャップの寸法は下記の通り：
キャップの底での厚さ：３００マイクロメートル
キャップの自由空間：２００マイクロメートル。
【００２６】測定装置は４つであり、これらはシリコン
膜の中心部Ｏから同じ距離だけ離れた所でシリコン膜の
＜１１０＞結晶軸に沿って配置されたピエゾ抵抗ゲージ
である。［図３］の曲線は、ｘ軸に対して０〜９０°の
角度θをさせる力Ｆ(x,y)（Ｆz＝０）がシャンクに作用
したときの４つのゲージＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の電気
抵抗Δρ／ρの変化を示している。ゲージＭ１とＭ３は
ｘ軸に対して直径上で互い反対側の位置にあり、Ｍ２と
Ｍ４はｙ軸に対して直径上で互いに反対側の位置にあ
る。各ゲージに対して、平面（ｘ，ｙ）内での力の両極
端値および中間値に対応する３つの曲線が示してある。
膜の中心部Ｏから同じ距離だけ離れた所でシリコン膜の
＜１１０＞結晶軸に沿って配置されたピエゾ抵抗ゲージ
である。［図３］の曲線は、ｘ軸に対して０〜９０°の
角度θをさせる力Ｆ(x,y)（Ｆz＝０）がシャンクに作用
したときの４つのゲージＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の電気
抵抗Δρ／ρの変化を示している。ゲージＭ１とＭ３は
ｘ軸に対して直径上で互い反対側の位置にあり、Ｍ２と
Ｍ４はｙ軸に対して直径上で互いに反対側の位置にあ
る。各ゲージに対して、平面（ｘ，ｙ）内での力の両極
端値および中間値に対応する３つの曲線が示してある。
【００２７】これらの曲線の束はΔρ／ρ＝０およびθ
＝４５°に対して対称である。ｘ軸に対して角度θをな
す力Ｆ(x,y,0)によって中心Ｏを通る共通軸線上で膜の
中心Ｏに対して対称に配置された２つのゲージの所に同
じ電気抵抗変化（ただし、互いに逆向き）が生じる。Δ
ρ／ρを一定にし、力Ｆ(x,y,0)の関数で角度θを変え
た他のシミュレーションでは、膜の中心と整合しない
（好ましくは互いに直角な軸線（ｘ，ｙ）上に配置され
た）２つのゲージＭ１，Ｍ２によって「０」を通る平面
（ｘ，ｙ）内での任意の強度および向きを有する力Ｆを
特徴付けるＦ(x,y,0)とθとの値の組を求めることがで
きる。
＝４５°に対して対称である。ｘ軸に対して角度θをな
す力Ｆ(x,y,0)によって中心Ｏを通る共通軸線上で膜の
中心Ｏに対して対称に配置された２つのゲージの所に同
じ電気抵抗変化（ただし、互いに逆向き）が生じる。Δ
ρ／ρを一定にし、力Ｆ(x,y,0)の関数で角度θを変え
た他のシミュレーションでは、膜の中心と整合しない
（好ましくは互いに直角な軸線（ｘ，ｙ）上に配置され
た）２つのゲージＭ１，Ｍ２によって「０」を通る平面
（ｘ，ｙ）内での任意の強度および向きを有する力Ｆを
特徴付けるＦ(x,y,0)とθとの値の組を求めることがで
きる。
【００２８】［図４］の曲線は［図３］の曲線と同様
に、Ｆ(x,y)が一定のときの互いに異なる力Ｆzの値に対
する角度θの関数としての４つのゲージＭ１，Ｍ２，Ｍ
３，Ｍ４の電気抵抗Δρ／ρの変化を示している。Ｆ
(x,y,0)およびθの値を一定にした時にはｚ軸に沿って
力Ｆzを加えることによって各応力ゲージＭ１，Ｍ２，
Ｍ３，Ｍ４に同じ電気抵抗の変化Δρ／ρが生じる。既
に述べたように、ｘ軸またはｙ軸の中心Ｏに対して対称
に配置された２つの応力ゲージは任意のＦ(x,y,0)およ
びθに対して逆向きで且つ同様に変化する。
に、Ｆ(x,y)が一定のときの互いに異なる力Ｆzの値に対
する角度θの関数としての４つのゲージＭ１，Ｍ２，Ｍ
３，Ｍ４の電気抵抗Δρ／ρの変化を示している。Ｆ
(x,y,0)およびθの値を一定にした時にはｚ軸に沿って
力Ｆzを加えることによって各応力ゲージＭ１，Ｍ２，
Ｍ３，Ｍ４に同じ電気抵抗の変化Δρ／ρが生じる。既
に述べたように、ｘ軸またはｙ軸の中心Ｏに対して対称
に配置された２つの応力ゲージは任意のＦ(x,y,0)およ
びθに対して逆向きで且つ同様に変化する。
【００２９】これらの２つの特性から、中心Ｏに対して
同じ軸線ｘまたは軸線ｙと対称に配置された一対の応力
ゲージの電気抵抗の変化Δρ／ρの平均値はＦzに比例
することがわかる。直径上で互いに反対側の位置に置か
れた一対の測定装置Ｍ１、Ｍ３によって与えられる測定
値からＦzを知ることができ、互いに直角な軸線上に配
置した一対の測定装置Ｍ１，Ｍ２によって得られる測定
値によってＦ(x,y)とθとを知ることができる。この構
造では３つの測定装置だけでＦ(x,y)、Ｆzおよびθを決
定することができる。
同じ軸線ｘまたは軸線ｙと対称に配置された一対の応力
ゲージの電気抵抗の変化Δρ／ρの平均値はＦzに比例
することがわかる。直径上で互いに反対側の位置に置か
れた一対の測定装置Ｍ１、Ｍ３によって与えられる測定
値からＦzを知ることができ、互いに直角な軸線上に配
置した一対の測定装置Ｍ１，Ｍ２によって得られる測定
値によってＦ(x,y)とθとを知ることができる。この構
造では３つの測定装置だけでＦ(x,y)、Ｆzおよびθを決
定することができる。
【００３０】［図］６に示す他の測定装置の配置でＦ
(x,y)、Ｆzおよびθを決定することもできる。シリコン
は破断応力が高い材料であるので、シリコンで作られた
変形可能な要素を用いた構造は特に有利である。この構
造は簡単な方法で製造できる。センサは容易に小型化で
きる。
(x,y)、Ｆzおよびθを決定することもできる。シリコン
は破断応力が高い材料であるので、シリコンで作られた
変形可能な要素を用いた構造は特に有利である。この構
造は簡単な方法で製造できる。センサは容易に小型化で
きる。
【００３１】［図２Ａ］および［図２Ｂ］は本発明の力
センサの第１変形例を示している。このセンサは［図１
Ａ］および［図１Ｂ］のセンサと同様なもので、このセ
ンサもシャンク１と、中実な円形膜の形をした変形可能
な要素５を備えたヘッド２とを有する。アンカー点６は
第１実施例と同じであり、キャップ１１は［図２Ｂ］に
示されているが、［図２Ａ］には示されていない。
センサの第１変形例を示している。このセンサは［図１
Ａ］および［図１Ｂ］のセンサと同様なもので、このセ
ンサもシャンク１と、中実な円形膜の形をした変形可能
な要素５を備えたヘッド２とを有する。アンカー点６は
第１実施例と同じであり、キャップ１１は［図２Ｂ］に
示されているが、［図２Ａ］には示されていない。
【００３２】主たる相違点はシャンク１に力が作用する
ときに変形可能な要素５が受ける変形を測定するための
測定装置Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の高さである。これら
の測定装置はコンデンサからなり、各コンデンサの第１
電極８．１は変形可能な要素５に支持され、第２電極
８．２はその対向面上にある。互いに対向する２つの電
極８．１、８．２は誘電物質８．３によって離されてい
る。［図２Ｂ］の実施例では、コンデンサの第２電極
８．２はキャップ１１の底１１．１の内面で支持され、
誘電物質８．３はキャップ１１と膜５とによって区画さ
れた凹部１４中に存在する気体媒質からなる。凹部１４
は密封される。誘電物質は真空にするか、一種または複
数のガスすなわち空気、アルゴンまたは窒素等の中性ガ
スの中から選択できる。
ときに変形可能な要素５が受ける変形を測定するための
測定装置Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の高さである。これら
の測定装置はコンデンサからなり、各コンデンサの第１
電極８．１は変形可能な要素５に支持され、第２電極
８．２はその対向面上にある。互いに対向する２つの電
極８．１、８．２は誘電物質８．３によって離されてい
る。［図２Ｂ］の実施例では、コンデンサの第２電極
８．２はキャップ１１の底１１．１の内面で支持され、
誘電物質８．３はキャップ１１と膜５とによって区画さ
れた凹部１４中に存在する気体媒質からなる。凹部１４
は密封される。誘電物質は真空にするか、一種または複
数のガスすなわち空気、アルゴンまたは窒素等の中性ガ
スの中から選択できる。
【００３３】気体または真空の代わりに、固体の誘電物
質（例えば絶縁ポリマー）を用い、それを電極と接触さ
せることもできる。固体誘電物質としては例えばポリマ
ーを用いることもできる。シャンク１が変位すると、シ
ャンクによって膜が移動し、膜の変形でコンデンサの第
１電極８．１が変位する。この変位によってコンデンサ
の容量値が変化する。
質（例えば絶縁ポリマー）を用い、それを電極と接触さ
せることもできる。固体誘電物質としては例えばポリマ
ーを用いることもできる。シャンク１が変位すると、シ
ャンクによって膜が移動し、膜の変形でコンデンサの第
１電極８．１が変位する。この変位によってコンデンサ
の容量値が変化する。
【００３４】［図５］、［図６］には本発明の力センサ
の他の実施例が示されている。このセンサも［図１］、
［図２］と同様にシャンク１と、変形可能な要素５を有
するヘッド２とからなり、この変形可能な要素５は変形
量を測定するための手段Ｍ１，Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を有
し、支持アンカー点６を有する。この実施例の変形可能
な要素５はシャンク１が取付けられた中心部７で互いに
連結された放射状アーム５．１を有する。各アームはほ
ぼ同じ長さである。［図５］の変形可能な要素５はほぼ
直角な４つのアームからなる十字型である。測定手段は
アームと同じ数の測定装置からなる。各アーム５．１に
はシャンク１が変位したときに各アームが受ける変形量
を測定するための装置Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が設けら
れている。これらの測定装置は［図１］と同じ種類の装
置すなわち圧電、ピエゾ抵抗、金属または伸び装置とし
て示されているが、キャパシタンス型の装置にすること
もできる。
の他の実施例が示されている。このセンサも［図１］、
［図２］と同様にシャンク１と、変形可能な要素５を有
するヘッド２とからなり、この変形可能な要素５は変形
量を測定するための手段Ｍ１，Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を有
し、支持アンカー点６を有する。この実施例の変形可能
な要素５はシャンク１が取付けられた中心部７で互いに
連結された放射状アーム５．１を有する。各アームはほ
ぼ同じ長さである。［図５］の変形可能な要素５はほぼ
直角な４つのアームからなる十字型である。測定手段は
アームと同じ数の測定装置からなる。各アーム５．１に
はシャンク１が変位したときに各アームが受ける変形量
を測定するための装置Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が設けら
れている。これらの測定装置は［図１］と同じ種類の装
置すなわち圧電、ピエゾ抵抗、金属または伸び装置とし
て示されているが、キャパシタンス型の装置にすること
もできる。
【００３５】この実施例ではアンカー点６は不連続であ
り、アーム５．１の端部に位置している。アンカー手段
１２はフレームの形をしており、このフレームに各アー
ムの端部が固定されている。シャンク１に力が加わって
シャンクが変位したときにとる位置とは無関係に、シャ
ンク１の静止時の位置とほぼ同じ位置にアンカー点を維
持するのに十分な剛性をフレームは有している。フレー
ム１２は環状または正方形にすることができ、金属、石
英、シリコンまたはガラスで作ることができる。このフ
レームは［図１Ａ］および［図１Ｂ］に示す膜と類似の
中実の膜を有するキャップの代わりに用いることができ
る。
り、アーム５．１の端部に位置している。アンカー手段
１２はフレームの形をしており、このフレームに各アー
ムの端部が固定されている。シャンク１に力が加わって
シャンクが変位したときにとる位置とは無関係に、シャ
ンク１の静止時の位置とほぼ同じ位置にアンカー点を維
持するのに十分な剛性をフレームは有している。フレー
ム１２は環状または正方形にすることができ、金属、石
英、シリコンまたはガラスで作ることができる。このフ
レームは［図１Ａ］および［図１Ｂ］に示す膜と類似の
中実の膜を有するキャップの代わりに用いることができ
る。
【００３６】上記の４つのアームと４つの測定装置を有
する変形可能な要素の代わりに、３つのアーム５．２と
３つの測定装置を有するだけでも十分である。任意の力
Ｆの全特性Ｆ(x,y)、Ｆzおよびθは３つの測定装置で十
分に決定することができる。この変形例を［図６］に示
す。
する変形可能な要素の代わりに、３つのアーム５．２と
３つの測定装置を有するだけでも十分である。任意の力
Ｆの全特性Ｆ(x,y)、Ｆzおよびθは３つの測定装置で十
分に決定することができる。この変形例を［図６］に示
す。
【００３７】３つのアームはほぼＹ字型を成し、約１２
０°の角度で互いに隔てられている。これらのアームは
ほぼ同じ長さである。アンカー点６はアーム５．１の端
部にある。アンカー点６を力センサの一部でないアンカ
ー手段と共同運動するようにすることも考えられる。
［図６］ではアンカー手段１３はアーム５．１の端部が
嵌めこまれる受け口の形をしている。この受け口１３は
例えば操作レバーの用途では脚部に支持することもでき
る。
０°の角度で互いに隔てられている。これらのアームは
ほぼ同じ長さである。アンカー点６はアーム５．１の端
部にある。アンカー点６を力センサの一部でないアンカ
ー手段と共同運動するようにすることも考えられる。
［図６］ではアンカー手段１３はアーム５．１の端部が
嵌めこまれる受け口の形をしている。この受け口１３は
例えば操作レバーの用途では脚部に支持することもでき
る。
【００３８】以下、タイヤの通常の主要機能を実質的に
変えないようにするためにタイヤに傷を付けずにタイヤ
と密接一体化し、上記の小型センサをできる限り小型化
する方法を説明する。
変えないようにするためにタイヤに傷を付けずにタイヤ
と密接一体化し、上記の小型センサをできる限り小型化
する方法を説明する。
【００３９】［図７］に示すタイヤＴはトレッドＴ１を
有し、このトレッドＴ１はパターン要素Ｔ１１すなわち
リブ（例えばトレッドの全周にわたって延びたリブ）を
有している。センサＣはこのパターン要素Ｔ１１中に設
けられている。このセンサＣは［図８］の拡大図に示す
ように磨耗しない部分に挿入するのが好ましい。［図
８］には地面と接触するパターン要素Ｔ１１のみが示し
てある。タイヤＴは補強材Ｔ１３を有し、この補強材は
一般に充填エラストマー中に埋め込まれた繊維および／
または金属コードからなる。補強材自体は本発明の一部
ではないので、その可能な全ての例をここでは説明はし
ない。
有し、このトレッドＴ１はパターン要素Ｔ１１すなわち
リブ（例えばトレッドの全周にわたって延びたリブ）を
有している。センサＣはこのパターン要素Ｔ１１中に設
けられている。このセンサＣは［図８］の拡大図に示す
ように磨耗しない部分に挿入するのが好ましい。［図
８］には地面と接触するパターン要素Ｔ１１のみが示し
てある。タイヤＴは補強材Ｔ１３を有し、この補強材は
一般に充填エラストマー中に埋め込まれた繊維および／
または金属コードからなる。補強材自体は本発明の一部
ではないので、その可能な全ての例をここでは説明はし
ない。
【００４０】［図８］には磨耗パイロット要素Ｔ１６が
概念的に示してある。この磨耗パイロット要素Ｔ１６自
体は周知のもので、パターン溝Ｔ１４の底に成形された
過剰な厚さのゴムからなる。密閉空間ＴcはセンサＣを
トレッドＴ１中に挿入するのに好ましい領域である。
概念的に示してある。この磨耗パイロット要素Ｔ１６自
体は周知のもので、パターン溝Ｔ１４の底に成形された
過剰な厚さのゴムからなる。密閉空間ＴcはセンサＣを
トレッドＴ１中に挿入するのに好ましい領域である。
【００４１】タイヤ製造には種々の段階があるが、タイ
ヤ素材にトレッドを巻き付ける段階があり、この段階で
はタイヤは未硬化である。その後、このタイヤは金型を
用いた硬化プレスで成形および加硫される。このタイヤ
の製造時のトレッドＴ１を巻き付ける段階の直前に上記
のセンサＣを補強材Ｔ１３上に配置することができる。
当業者は用いるタイヤ製造プロセスに合せてセンサの挿
入方法を決めることができる。
ヤ素材にトレッドを巻き付ける段階があり、この段階で
はタイヤは未硬化である。その後、このタイヤは金型を
用いた硬化プレスで成形および加硫される。このタイヤ
の製造時のトレッドＴ１を巻き付ける段階の直前に上記
のセンサＣを補強材Ｔ１３上に配置することができる。
当業者は用いるタイヤ製造プロセスに合せてセンサの挿
入方法を決めることができる。
【００４２】トレッドを構成する充填エラストマーはタ
イヤ成形の加硫段階の早い時期に成形圧力および温度上
昇の複合作用によって流動移動する。センサが未硬化の
バンド内の初期位置から変位しないようにするために、
予め成形され且つ少なくとも一部が加硫されたインサー
トＣ１（図７参照）を作り、このインサートＣ１の内部
にセンサを収容することができる。インサートＣ１は好
ましくはトレッドと同じ組成を有する少量の充填エラス
トマーからなる。以下で説明するように、インサートＣ
１は基部と一つまたは複数のスパイクまたはアクセサリ
ーとを含むことができる。このような予備成形されたイ
ンサートを用いることによってインサート中に収容され
る各種部品の相対位置を正確に決めることが容易になり
且つタイヤの全ての部品を正確に位置決めする上で有利
である。インサートＣ１は上記の密閉空間Ｔcに埋め込
まれることは理解できよう。
イヤ成形の加硫段階の早い時期に成形圧力および温度上
昇の複合作用によって流動移動する。センサが未硬化の
バンド内の初期位置から変位しないようにするために、
予め成形され且つ少なくとも一部が加硫されたインサー
トＣ１（図７参照）を作り、このインサートＣ１の内部
にセンサを収容することができる。インサートＣ１は好
ましくはトレッドと同じ組成を有する少量の充填エラス
トマーからなる。以下で説明するように、インサートＣ
１は基部と一つまたは複数のスパイクまたはアクセサリ
ーとを含むことができる。このような予備成形されたイ
ンサートを用いることによってインサート中に収容され
る各種部品の相対位置を正確に決めることが容易になり
且つタイヤの全ての部品を正確に位置決めする上で有利
である。インサートＣ１は上記の密閉空間Ｔcに埋め込
まれることは理解できよう。
【００４３】再生タイヤの技術を利用することもでき
る。予備成形された、例えば少なくとも一部が予備加硫
されたタイヤ素材上に上記部品を収容したトレッドを配
置し、全体を加硫して全ての要素を一体化する。
る。予備成形された、例えば少なくとも一部が予備加硫
されたタイヤ素材上に上記部品を収容したトレッドを配
置し、全体を加硫して全ての要素を一体化する。
【００４４】センサを収容した充填エラストマーが受け
る力をセンサの感応部分に十分に伝達できるようにする
ために、センサおよび必要に応じて用いられる各種部品
の表面に、充填エラストマーと他の要素との間の接着性
を確実にする化合物（例えば市販のＣｈｅｍｏｃｙｌ
等）またはその他任意の化合物で予備処理することもで
きる。この処理の他の利点は追加の要素を含めたタイヤ
の各構成要素間相互接合、接着性を確実にし、使用時の
タイヤの耐久性を高めることにある。
る力をセンサの感応部分に十分に伝達できるようにする
ために、センサおよび必要に応じて用いられる各種部品
の表面に、充填エラストマーと他の要素との間の接着性
を確実にする化合物（例えば市販のＣｈｅｍｏｃｙｌ
等）またはその他任意の化合物で予備処理することもで
きる。この処理の他の利点は追加の要素を含めたタイヤ
の各構成要素間相互接合、接着性を確実にし、使用時の
タイヤの耐久性を高めることにある。
【００４５】センサＣは上記のようにタイヤの通常の使
用では磨耗しないタイヤトレッドの一部に配置される。
図ではセンサＣが上記領域に概念的に示してあるが、パ
ターン要素Ｔ１１に対するセンサの正確な寸法がこの図
に限定されるものではなく、トレッドパターン要素はタ
イヤの型および寸法に応じて寸法および形状を広範囲に
変えることができる。
用では磨耗しないタイヤトレッドの一部に配置される。
図ではセンサＣが上記領域に概念的に示してあるが、パ
ターン要素Ｔ１１に対するセンサの正確な寸法がこの図
に限定されるものではなく、トレッドパターン要素はタ
イヤの型および寸法に応じて寸法および形状を広範囲に
変えることができる。
【００４６】［図７］および［図８］では単に説明のた
めにセンサＣがパターン要素の中心に示してあるが、セ
ンサはパターン要素の縦方向または横方向の中心ではな
い位置を占めることができるということは理解できよ
う。センサＣはそのシャンク１が［図７］〜［図９］お
よび［図１３］〜［図１５］に示すようにトレッドＴ１
の表面の方向を向くか、［図１０］および［図１１］に
示すようにその反対方向を向くように配置することがで
きる。
めにセンサＣがパターン要素の中心に示してあるが、セ
ンサはパターン要素の縦方向または横方向の中心ではな
い位置を占めることができるということは理解できよ
う。センサＣはそのシャンク１が［図７］〜［図９］お
よび［図１３］〜［図１５］に示すようにトレッドＴ１
の表面の方向を向くか、［図１０］および［図１１］に
示すようにその反対方向を向くように配置することがで
きる。
【００４７】［図９］から分かるように、センサＣは３
つの応力すなわち圧縮応力（ｓ11で表される）と２つの
剪断応力（ｔ12とｔ13で表される）とを測定することが
できる。パターン要素Ｔ１１の磨耗を受けない部分に配
置されたこのセンサを用いることによって、タイヤ寿命
の間、上記パターン要素中に存在する複数の応力を測定
でき、また、有効利用可能な十分信頼できる少なくとも
１つの代表的な応力を得ることができる。
つの応力すなわち圧縮応力（ｓ11で表される）と２つの
剪断応力（ｔ12とｔ13で表される）とを測定することが
できる。パターン要素Ｔ１１の磨耗を受けない部分に配
置されたこのセンサを用いることによって、タイヤ寿命
の間、上記パターン要素中に存在する複数の応力を測定
でき、また、有効利用可能な十分信頼できる少なくとも
１つの代表的な応力を得ることができる。
【００４８】このセンサを欧州特許第１０７６２３５Ａ
１号に記載の形式のタイヤに適用した場合には、例えば
上記パターン要素の磨耗量およびタイヤの接着力を評価
できる。［図７］、［図８］に示すように、センサＣは
トレッドＴ１の周方向に沿って連続して配置されたパタ
ーン要素Ｔ１１中に挿入でき、また、［図１１］のパタ
ーンブロックＴ１１2のように分離された要素中に挿入
することもできる。両方の形式のパターン要素が欧州特
許第１０７６２３５Ａ１号に記載されている。フランス
国特許第０１／０１６７２号も参照できる。この特許に
は［図１１］のパターンブロックＴ１１2のような中心
部Ｔ１２2を有する要素と、摩擦量およびタイヤ接着力
の評価でのこの要素の使用が記載されている。
１号に記載の形式のタイヤに適用した場合には、例えば
上記パターン要素の磨耗量およびタイヤの接着力を評価
できる。［図７］、［図８］に示すように、センサＣは
トレッドＴ１の周方向に沿って連続して配置されたパタ
ーン要素Ｔ１１中に挿入でき、また、［図１１］のパタ
ーンブロックＴ１１2のように分離された要素中に挿入
することもできる。両方の形式のパターン要素が欧州特
許第１０７６２３５Ａ１号に記載されている。フランス
国特許第０１／０１６７２号も参照できる。この特許に
は［図１１］のパターンブロックＴ１１2のような中心
部Ｔ１２2を有する要素と、摩擦量およびタイヤ接着力
の評価でのこの要素の使用が記載されている。
【００４９】センサの埋込み方向はセンサと組み合わさ
れるパターン要素のタイプには依存しないことを強調し
ておかなければならない。埋込み方向および組み合わさ
れるパターン要素の形式が依存する可能性があるのはセ
ンサの較正操作時のみである。さらに、周知の解決策と
は違って、測定すべき変形量または力をセンサに加える
ために本体をセンサから離して埋め込む必要がないこと
も強調しなければならない。
れるパターン要素のタイプには依存しないことを強調し
ておかなければならない。埋込み方向および組み合わさ
れるパターン要素の形式が依存する可能性があるのはセ
ンサの較正操作時のみである。さらに、周知の解決策と
は違って、測定すべき変形量または力をセンサに加える
ために本体をセンサから離して埋め込む必要がないこと
も強調しなければならない。
【００５０】［図１０］に示すように、センサＣをトレ
ッドの縦方向または横方向に互いに隣接した２つのパタ
ーン要素（ブロックまたはリブ）の間に配置することも
できる。この場合もシャンクはトレッドの表面方向か、
補強材の方向に向けて配置することができる。重要なこ
とは、センサをトレッドの磨耗を受けない部分に挿入し
て通常使用でタイヤ寿命中にセンサの動作を保証するこ
とである。磨耗を受ける部分を有するトレッドと補強材
とを有するタイヤの場合には、磨耗を受ける部分と補強
材との間のトレッド中にセンサを配置しなければならな
い。
ッドの縦方向または横方向に互いに隣接した２つのパタ
ーン要素（ブロックまたはリブ）の間に配置することも
できる。この場合もシャンクはトレッドの表面方向か、
補強材の方向に向けて配置することができる。重要なこ
とは、センサをトレッドの磨耗を受けない部分に挿入し
て通常使用でタイヤ寿命中にセンサの動作を保証するこ
とである。磨耗を受ける部分を有するトレッドと補強材
とを有するタイヤの場合には、磨耗を受ける部分と補強
材との間のトレッド中にセンサを配置しなければならな
い。
【００５１】［図１３］に示す本発明の変形例では、タ
イヤ製造時のセンサの位置決めを容易にし、タイヤ成形
段階でセンサが変位するのを防ぐために、センサより剛
性が大きいまたは半剛性の付属品Ｔ１７をセンサに追加
することができる。この付属品Ｔ１７は金属、ポリマー
またはセラミックで作ることができ、この剛性はトレッ
ドＴ１を構成する充填エラストマーの剛性より高くし、
面積はセンサＣの最大面積よりも大きくするのが好まし
い。この場合も［図１３］に示すセンサＣのシャンク１
の埋め込み方向に限定されることはない。
イヤ製造時のセンサの位置決めを容易にし、タイヤ成形
段階でセンサが変位するのを防ぐために、センサより剛
性が大きいまたは半剛性の付属品Ｔ１７をセンサに追加
することができる。この付属品Ｔ１７は金属、ポリマー
またはセラミックで作ることができ、この剛性はトレッ
ドＴ１を構成する充填エラストマーの剛性より高くし、
面積はセンサＣの最大面積よりも大きくするのが好まし
い。この場合も［図１３］に示すセンサＣのシャンク１
の埋め込み方向に限定されることはない。
【００５２】［図１４］に示す別の変形例でも、センサ
の外面に一つまたは複数のスパイクＴ１８を設けて、タ
イヤ製造時のセンサの位置決めを容易にし、タイヤ成形
段階にセンサが変位するのを防止している。このスパイ
クＴ１８はかなり剛性の高い材料、例えば金属、セラミ
ック、ポリマーまたはシリコンからなるのが好ましい。
この変形例のさらに別の変形例では、タイヤ成形段階お
よび硬化時の位置決めを良くし、位置安定性を良くする
ために、スパイクの末端にヘッドまたはフックを付ける
ことができる。上記２つの変形例の埋め込みセンサを組
み合わせることもできる。
の外面に一つまたは複数のスパイクＴ１８を設けて、タ
イヤ製造時のセンサの位置決めを容易にし、タイヤ成形
段階にセンサが変位するのを防止している。このスパイ
クＴ１８はかなり剛性の高い材料、例えば金属、セラミ
ック、ポリマーまたはシリコンからなるのが好ましい。
この変形例のさらに別の変形例では、タイヤ成形段階お
よび硬化時の位置決めを良くし、位置安定性を良くする
ために、スパイクの末端にヘッドまたはフックを付ける
ことができる。上記２つの変形例の埋め込みセンサを組
み合わせることもできる。
【００５３】［図１５］に示す別の観点から、センサＣ
の埋込み方法とは全く無関係に、センサＣに剛体または
半剛体の板から成る基部Ｔ１９を組み合わせるのが望ま
しい。この基部Ｔ１９はセンサと地面との間のトレッド
の磨耗しない部分に配置する。この基部Ｔ１９を設ける
ことによってトレッドの充填エラストマーを介して基部
の垂直軸線に沿ってセンサに正しく力が伝達される。さ
らに、タイヤが石等の上を走行したときにセンサが保護
されるという利点がある。すなわち、走行中に著しく尖
った石によってパターン要素の一部に特に高い応力が局
部的に加わり、それがタイヤのトレットパターンを構成
する充填エラストマーを介してセンサに伝達され、セン
サが破壊されるのを防ぐことができる。剛体または半剛
体の板の材料は例えば金属、セラミック、ポリマー、シ
リコンまたは充填エラストマーのマトリクスとタイヤ補
強材で用いられる材料との複合材料にすることができ
る。基部Ｔ１９の剛性はトレッドを構成する充填エラス
トマーの剛性よりも高くして、地面の突起物によって伝
達される応力を基部Ｔ１９が軽減できるようにしなけれ
ばないということは理解できよう。基部Ｔ１９の面積は
好ましくはセンサの面積以上であり、さらに好ましくは
パターン要素Ｔ１１の面積以下にするのが好ましい。
の埋込み方法とは全く無関係に、センサＣに剛体または
半剛体の板から成る基部Ｔ１９を組み合わせるのが望ま
しい。この基部Ｔ１９はセンサと地面との間のトレッド
の磨耗しない部分に配置する。この基部Ｔ１９を設ける
ことによってトレッドの充填エラストマーを介して基部
の垂直軸線に沿ってセンサに正しく力が伝達される。さ
らに、タイヤが石等の上を走行したときにセンサが保護
されるという利点がある。すなわち、走行中に著しく尖
った石によってパターン要素の一部に特に高い応力が局
部的に加わり、それがタイヤのトレットパターンを構成
する充填エラストマーを介してセンサに伝達され、セン
サが破壊されるのを防ぐことができる。剛体または半剛
体の板の材料は例えば金属、セラミック、ポリマー、シ
リコンまたは充填エラストマーのマトリクスとタイヤ補
強材で用いられる材料との複合材料にすることができ
る。基部Ｔ１９の剛性はトレッドを構成する充填エラス
トマーの剛性よりも高くして、地面の突起物によって伝
達される応力を基部Ｔ１９が軽減できるようにしなけれ
ばないということは理解できよう。基部Ｔ１９の面積は
好ましくはセンサの面積以上であり、さらに好ましくは
パターン要素Ｔ１１の面積以下にするのが好ましい。
【００５４】センサを動作させるには電子測定回路と、
電源システムと、データをコード化して車両に伝送する
システムとが最低限必要である。電子測定装置は極小型
ＡＳＩＣの形にすることができ、例えばインサート中で
センサと一体化するか、センサと並んで配置でき、好ま
しくはセンサの感応部分の反対側に配置することができ
る。
電源システムと、データをコード化して車両に伝送する
システムとが最低限必要である。電子測定装置は極小型
ＡＳＩＣの形にすることができ、例えばインサート中で
センサと一体化するか、センサと並んで配置でき、好ま
しくはセンサの感応部分の反対側に配置することができ
る。
【００５５】エネルギーは例えば予備成形インサート中
にセンサＣと一緒に挿入した電池またはマイクロバッテ
リーからセンサへ供給できる。エネルギー源とセンサと
の接続は既に述べた接続と同様な接続で行うことができ
る。この伝送を遠隔伝達方法で行うこともできる。車両
へのデータ伝達は従来の遠隔伝達方法によって行うこと
ができる。情報のコード化電子装置をＡＳＩＣの形で一
体化し、トレッド内に配置されたアンテナ、例えば４分
の１波長電界型アンテナに接続する。これらの全ての要
素をインサート内でセンサおよび測定電子装置と一体化
するのが好ましい。アンテナの材料および形はタイヤの
耐久性を低下させないように選択する。
にセンサＣと一緒に挿入した電池またはマイクロバッテ
リーからセンサへ供給できる。エネルギー源とセンサと
の接続は既に述べた接続と同様な接続で行うことができ
る。この伝送を遠隔伝達方法で行うこともできる。車両
へのデータ伝達は従来の遠隔伝達方法によって行うこと
ができる。情報のコード化電子装置をＡＳＩＣの形で一
体化し、トレッド内に配置されたアンテナ、例えば４分
の１波長電界型アンテナに接続する。これらの全ての要
素をインサート内でセンサおよび測定電子装置と一体化
するのが好ましい。アンテナの材料および形はタイヤの
耐久性を低下させないように選択する。
【００５６】別の解決策ではエネルギー遠隔供給法のよ
うな公知方法によってセンサにエネルギーを遠隔供給す
る。例えば、二次アンテナとよばれるループ型アンテナ
Ｔ２０をタイヤＴのサイドウォールＴ１２を構成する充
填エラストマー混合物中またはトレッド１１の下側に配
置することができる。この二次アンテナも走行中のタイ
ヤの機械的挙動を変えないように構成したケーブルＴ２
１を介してセンサ回路に電気的に接続する。一次アンテ
ナとよばれるアンテナ（図示せず）は二次アンテナとは
反対側の車両上に配置される。電源は車両の内部に置か
れた例えば車両のバッテリーである。エネルギーは車両
に取付けられた一次固定アンテナからタイヤと一緒に回
転し且つセンサに電気的に接続された二次アンテナへ誘
導結合で伝達される。この場合、データは例えばパワー
信号の周波数または振幅を変更することによって同じア
ンテナを介して伝達される。
うな公知方法によってセンサにエネルギーを遠隔供給す
る。例えば、二次アンテナとよばれるループ型アンテナ
Ｔ２０をタイヤＴのサイドウォールＴ１２を構成する充
填エラストマー混合物中またはトレッド１１の下側に配
置することができる。この二次アンテナも走行中のタイ
ヤの機械的挙動を変えないように構成したケーブルＴ２
１を介してセンサ回路に電気的に接続する。一次アンテ
ナとよばれるアンテナ（図示せず）は二次アンテナとは
反対側の車両上に配置される。電源は車両の内部に置か
れた例えば車両のバッテリーである。エネルギーは車両
に取付けられた一次固定アンテナからタイヤと一緒に回
転し且つセンサに電気的に接続された二次アンテナへ誘
導結合で伝達される。この場合、データは例えばパワー
信号の周波数または振幅を変更することによって同じア
ンテナを介して伝達される。
【００５７】考えられる多くの埋込み方法の変形例の中
で、タイヤの磨耗しない部分に埋め込む他の２つの例が
［図１６］と［図１７］に示してある。［図１６］では
センサＣがサイドウォールＴ１２とビードＴ１５との間
に挿入されている。［図１７］ではセンサＣがサイドウ
ォールＴ１２とトレッドＴ１との間すなわちタイヤのシ
ョルダーに挿入されている。本発明はトレッド内で測定
するものではないことは明らかである。センサがタイヤ
のどの領域に埋め込まれても、センサＣはセンサが埋め
込まれた位置で圧縮応力Ｓ11と２つの剪断応力ｔ12およ
びｔ13（図９参照）とを測定することができる。また、
ケーブルＴ２１を介してセンサをアンテナＴ２０に接続
できることも明らかである。
で、タイヤの磨耗しない部分に埋め込む他の２つの例が
［図１６］と［図１７］に示してある。［図１６］では
センサＣがサイドウォールＴ１２とビードＴ１５との間
に挿入されている。［図１７］ではセンサＣがサイドウ
ォールＴ１２とトレッドＴ１との間すなわちタイヤのシ
ョルダーに挿入されている。本発明はトレッド内で測定
するものではないことは明らかである。センサがタイヤ
のどの領域に埋め込まれても、センサＣはセンサが埋め
込まれた位置で圧縮応力Ｓ11と２つの剪断応力ｔ12およ
びｔ13（図９参照）とを測定することができる。また、
ケーブルＴ２１を介してセンサをアンテナＴ２０に接続
できることも明らかである。
【図１Ａ】 本発明の力センサの一つの実施例の投影
図。
図。
【図１Ｂ】 本発明の力センサの一つの実施例の断面
図。
図。
【図２Ａ】 本発明の力センサの別の実施例の投影図。
【図２Ｂ】 本発明の力センサの別の実施例の断面図。
【図３】 図１Ａおよび図１Ｂの力センサにおいて、ゲ
ージの電気固有抵抗の変化をシャンクの軸線に対して横
方向を向いた平面（ｘ，ｙ）内での分力の強度値に対し
て、平面(ｘ，ｙ)内での力とｘ軸とが成す角度の関数と
して、示す図。
ージの電気固有抵抗の変化をシャンクの軸線に対して横
方向を向いた平面（ｘ，ｙ）内での分力の強度値に対し
て、平面(ｘ，ｙ)内での力とｘ軸とが成す角度の関数と
して、示す図。
【図４】 図１Ａおよび図１Ｂの力センサにおいて、ゲ
ージの電気固有抵抗の変化を平面（ｘ，ｙ）に対して横
方向を向いた分力の強度値に対して、シャンクの軸線に
対して横方向を向いた平面(ｘ，ｙ)内での力とｚ軸とが
なす角度の関数として示す図。
ージの電気固有抵抗の変化を平面（ｘ，ｙ）に対して横
方向を向いた分力の強度値に対して、シャンクの軸線に
対して横方向を向いた平面(ｘ，ｙ)内での力とｚ軸とが
なす角度の関数として示す図。
【図５】 本発明の力センサの第３実施例の投影図。
【図６】 本発明の力センサの第４実施例の投影図。
【図７】 トレッドにセンサが取り付けられたタイヤの
子午線断面図で、タイヤトレッドのパターン要素にセン
サを配置する第１の方法を示す図。
子午線断面図で、タイヤトレッドのパターン要素にセン
サを配置する第１の方法を示す図。
【図８】 上記センサの埋め込み状態を詳細に示す図７
の部分拡大図。
の部分拡大図。
【図９】 タイヤトレッドのパターン要素にセンサを配
置する第２の方法を示す図。
置する第２の方法を示す図。
【図１０】 タイヤトレッドにセンサを配置する第３の
方法を示す図。
方法を示す図。
【図１１】 所定の目的に合せたパターンを有するタイ
ヤトレッドにセンサを埋め込む第４の方法を示す図。
ヤトレッドにセンサを埋め込む第４の方法を示す図。
【図１２】 所定の目的に合せたパターンを有するタイ
ヤトレッドにセンサを埋め込む第４の方法を示す図。
ヤトレッドにセンサを埋め込む第４の方法を示す図。
【図１３】 タイヤトレッドにセンサを配置する第５の
方法を示す図。
方法を示す図。
【図１４】 タイヤトレッドにセンサを配置する第６の
方法を示す図。
方法を示す図。
【図１５】 タイヤトレッドにセンサを配置する第７の
方法を示す図。
方法を示す図。
【図１６】 タイヤのサイドウォールとビードとの間に
配置されたセンサを示す図。
配置されたセンサを示す図。
【図１７】 タイヤのショルダーに配置されたセンサを
示す図。
示す図。
１ 剛体シャンク
２ ヘッド
５ 変形可能な要素
６ アンカー点
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ヴァレリー ポルボ
フランス国 レ マルトレ−ダルティエー
ル 63430 リュ ドュ クリュ デ メ
ッツ 21
(72)発明者 パトリス レイ
フランス国 サン ジャン ドゥ モラン
28430 アンパス デ シャルメテ−ラ
マンシュ 26
Ｆターム(参考） 2F051 AA01 AB08 AB09 CA01 DA03
Claims (28)
- 【請求項１】 力が加わった時に作動する剛体のシャン
ク（１）とヘッド（２）とを有する力センサを備えたタ
イヤにおいて、 ヘッド（２）がシャンク（１）に固定された要素（５）
を有し、この要素（５）はシャンクに力が加わった時に
変形または応力を受け、この要素（５）は変形または応
力を測定する手段（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）を支持し
且つアンカー点（６）を有し、このアンカー点（６）は
静止時のシャンク（１）に対して一つの位置をとり且つ
シャンク（１）が変位したときも実質的にこの位置を維
持することを特徴とするタイヤ。 - 【請求項２】 アンカー点（６）が不連続に存在する請
求項１に記載のタイヤ。 - 【請求項３】 アンカー点（６）が変形可能な要素
（５）の端縁部に沿って連続して存在する請求項１に記
載のタイヤ。 - 【請求項４】 変形可能な要素（５）が中実な膜である
請求項１〜３のいずれか一項に記載のタイヤ。 - 【請求項５】 中実な膜（５）が円形である請求項４に
記載のタイヤ。 - 【請求項６】 変形可能な要素（５）がシャンク（１）
が固定されている中心部分（９）で互いに連結された複
数の放射状アーム（５．１）であり、アンカー点（６）
は各アーム（５．１）の端部に存在する請求項１または
２に記載のタイヤ。 - 【請求項７】 互いにほぼ直角に配置された４本のアー
ム（５．１）が存在する請求項６に記載のタイヤ。 - 【請求項８】 互いにほぼ約１２０°の角度に配置され
た３本のアーム（５．１）が存在する請求項６に記載の
タイヤ。 - 【請求項９】 アンカー点がアンカー手段（１１，１
２，１３）と一緒に運動する請求項１〜８のいずれか一
項に記載のタイヤ。 - 【請求項１０】 上記アンカー手段が変形可能な要素
（５）を保護するキャップ（１１）からなり、このキャ
ップがアンカー点（６）に固定されている請求項９に記
載のタイヤ。 - 【請求項１１】 上記アンカー手段がフレーム（１２）
からなる請求項９に記載のタイヤ。 - 【請求項１２】 上記アンカー手段が受け口（１３）か
らなる請求項９に記載のタイヤ。 - 【請求項１３】 シャンク（１）と変形可能な要素
（５）とがシリコン、石英または金属等の材料をベース
に作られている請求項１〜１２のいずれか一項に記載の
タイヤ。 - 【請求項１４】 測定手段（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）が変形
可能な要素（５）上に配置された少なくとも３つの変形
測定装置からなる請求項１〜１３のいずれか一項に記載
のタイヤ。 - 【請求項１５】 測定装置（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）が圧電
またはピエゾ抵抗ゲージである請求項１４に記載のタイ
ヤ。 - 【請求項１６】 測定装置（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）がコン
デンサである請求項１４に記載のタイヤ。 - 【請求項１７】 コンデンサの第１電極（８．１）が変
形可能な要素と接触している請求項１６に記載のタイ
ヤ。 - 【請求項１８】 測定手段（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）が変形
可能な要素（５）上に配置された少なくとも３つの変形
測定装置からなり、この測定装置（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）
は圧電またはピエゾ抵抗ゲージであるか、コンデンサの
一部であり、アンカー点（６）はアンカー手段（１１，
１２，１３）と一緒に運動し、このアンカー手段が変形
可能な要素（５）を保護するキャップ（１１）からな
り、このキャップはアンカー点（６）に気密封状態で固
定されている請求項１〜８のいずれか一項に記載のタイ
ヤ。 - 【請求項１９】 測定装置（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４）
が変形可能な要素（５）の＜１１０＞結晶軸に沿って配
置されている請求項１４に記載のタイヤ。 - 【請求項２０】 タイヤが補強材およびトレッドを有
し、トレッドの磨耗を受ける部分と補強材との間のトレ
ッド内部にセンサが配置されている請求項１〜１９のい
ずれか一項に記載のタイヤ。 - 【請求項２１】 センサＣよりも大きい寸法の付属品Ｔ
１７をさらに有する請求項１〜２０のいずれか一項に記
載のタイヤ。 - 【請求項２２】 上記付属品Ｔ１７を構成する材料が金
属、ポリマーおよびセラミックからなる群の中から選択
される請求項２１に記載のタイヤ。 - 【請求項２３】 センサの外側表面に一つまたは複数の
スパイクＴ１８を有する請求項１〜２２のいずれか一項
に記載のタイヤ。 - 【請求項２４】 上記スパイクＴ１８を構成する材料が
金属、ポリマーおよびセラミックからなる群の中から選
択される請求項２３に記載のタイヤ。 - 【請求項２５】 センサＣが、センサＣとトレッドＴ１
の表面との間のトレッドの磨耗を受けない部分内に配置
された基部Ｔ１９と組み合わされている請求項１〜２４
のいずれか一項に記載のタイヤ。 - 【請求項２６】 上記基部Ｔ１９を構成する材料が金
属、セラミック、ポリマー、シリコンおよび充填材入り
のエラストマーマトリクスとタイヤ補強材を作るのに用
いられる材料との複合材料からなる群の中から選択され
る請求項２５に記載のタイヤ。 - 【請求項２７】 タイヤがサイドウォールとビードとを
有し、センサがサイドウォールとビードとの間に埋め込
まれている請求項１に記載のタイヤ。 - 【請求項２８】 タイヤがサイドウォールとショルダー
とを有し、センサがサイドウォールとショルダーとの間
に埋め込まれる請求項１に記載のタイヤ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0109130 | 2001-07-10 | ||
| FR0109130 | 2001-07-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003285612A true JP2003285612A (ja) | 2003-10-07 |
| JP2003285612A5 JP2003285612A5 (ja) | 2005-10-27 |
Family
ID=8865312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002201136A Pending JP2003285612A (ja) | 2001-07-10 | 2002-07-10 | 測定装置を備えたタイヤ |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6666079B2 (ja) |
| EP (2) | EP1617197B8 (ja) |
| JP (1) | JP2003285612A (ja) |
| CN (1) | CN1262828C (ja) |
| AT (2) | ATE422046T1 (ja) |
| BR (1) | BR0202555A (ja) |
| CA (1) | CA2393074A1 (ja) |
| DE (2) | DE60231067D1 (ja) |
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