JPH03189216A - タイヤ昇温装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タイヤ昇温装置に関し、詳しくは、走行開始
時にタイヤの温度を上昇させるタイヤ昇温装置に関する
。

繁 （従来の技術） 一般に、長期間にわたり停車または駐車している車両の
走行前において、タイヤ接地面の表面温度は気温とほぼ
同じであり、長期間走行後における車両のタイヤ接地面
の表面温度に比較し大幅に低い。この走行前後のタイヤ
接地面の表面温度の差異は特に冬期には大きく、車両の
走行特性にも大きな差異を生ずる。

車両が走行しはじめ、タイヤの表面温度が上昇すると、
■タイヤの路面を把持するいわゆるグリップ力が増加し
車両の操縦安定性が向上する。また、■タイヤの転がり
抵抗が減少し、燃料消費性が向上する。すなわち、第９
図に示すように、走行時間の経過とともにタイヤ接地面
の表面温度が上昇するが、この表面温度の上昇に伴なっ
て、転がり抵抗（または、転がり抵抗係数）が低下する
。

走行開始から約１〜２時間程度で、タイヤ接地面の表面
温度は飽和しほぼ一定となり、転がり抵抗ハ大幅に減少
している。

タイヤの温度を昇温装置を用いて積極的に上昇・させる
、従来のタイヤ昇温装置としては、例えば、実開平１−
１０８８０４号公報に記載するようなもがある。これは
、第１０〜１２図に示すように、タイヤ１の内側に導電
ゴムシート２を特別に貼り付け、導電ゴムシート２の両
端の電極３を図示していないバッテリ−５に電線６を介
して連結したものである。導電ゴムシート２にバッテリ
ー５の電圧を印加して、導電ゴムシート２を発熱させ、
この導電ゴムシート２の熱によりタイヤを内側から加熱
し、タイヤの昇温を計るものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のタイヤ昇温装置にあっ
ては、タイヤの内側に特別に発熱体を張り付け、これら
を電源に接続するため、固定側（車体）と回転側（タイ
ヤ）とが接触しながら回転するスリップリング７を介し
て連結する構成となっている。このため、使用中にスリ
ップリング７の耐久性が低下し接触不良等が発生し、信
頼性が劣るという課題がある。また、タイヤ１の脱着時
には、電気的な接続機能としてスリップリング７が介在
しているため、タイヤ１の脱着作業時に電気的な開放お
よび接触接続が必要であり、装着後の導通テスト等、作
業性が悪いという課題がある。

そこで本発明は、このような従来の課題に着目してなさ
れたもので、スリップリングを用いず非接触にして信頼
性を向上させ、かつ、タイヤの脱着時にも、電気的な開
放・接続および導通テスト等も必要でなく、作業性を大
幅に向上できるタイヤ昇温装置を提供することを目的と
する。

（課題を解決するための手段） 本発明に係るタイヤ昇温装置は、上記目的達成のため、
タイヤ接地面内部に導体を埋設し、該タイヤ接地面に接
近して高周波発生源を配置したことを特徴としている。

また、タイヤ昇温装置は、前記タイヤの近傍に温度セン
サを設け、温度センサの信号に基づいて高周波発生源で
発生する高周波電流を制御する制御手段を備えることが
好ましい。

ここに、高周波発生源は、コイルに高周波電流発生源か
ら高周波電流を流してもよいし、マグネトロンを用いた
ものでもよい。

（作用） 本発明のタイヤ昇温装置は、タイヤの接地面下に導体を
埋設し、かつ、タイヤの接地面に接近して高周波発生源
を配置しているので、高周波発生源から高周波エネルギ
ーを発生させることにより、導体の表皮層には表皮効果
により多数の渦電流Ｉが発竺する。この渦電流Ｉと導体
の抵抗Ｒにより導体には次式Ｊ＝Ｉ”Ｈに示すジュール
熱Ｊが発生し、この熱は導体の周辺のゴムに伝達され、
さらにタイヤの接地面の近傍のゴムに伝達してこのゴム
の温度を上昇させ、タイヤの接地面の表面温度を上昇さ
せる。

（実施例） まず、本発明の基本概念を図面に基づき説明する。

第１．２図は本発明に係るタイヤ昇温装置の基本概念を
示す概略図である。

第１図において、１１はタイヤ昇温装置であり、タイヤ
昇温装置１１はタイヤ１３の接地面１３ａ下のゴム部材
内に導体１４を埋設し、タイヤ１３の接地面１３ａに接
近して高周波発生源１０を配置している。

このような構成において、車両が走行開始してタイヤ１
３が回転し始めると同時にスイッチを入れると、高周波
発生源ＩＯから高周波エネルギーが発生する。この高周
波エネルギー１０Ａはタイヤ１３の接地面１３ａを透過
して接地面下の導体１４に伝達する。この高周波エネル
ギー１０Ａにより、導体１４０表皮層１４ａには、第２
図に示すように、表皮効果により渦電流１４ＡＩが発生
し、この渦電流１４ＡＩと導体１４の抵抗Ｒにより、導
体１４にはジュール熱Ｊ　（＝Ｉ”　Ｒ）が発生し、導
体１４の温度は上昇する。このジュール熱Ｊはタイヤ内
のゴムに伝達し、タイヤの表面温度Ｔｔ　（以下、温度
はすべて摂氏で表し、℃の記号は省略する）を上昇させ
る。

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第３〜８図は本発明に係るタイヤ昇温装置の一実施例を
示す図であり、第１．２図と同じ構成には同じ符号をつ
ける。この実施例はタイヤ昇温装置１１を車両の独立懸
架機構１２に連結するタイヤ１３に適用した例である。

第３〜５図において、タイヤ１３はリム１５にリム組み
され、ホイール１６を介してハブ１７に装着されている
。ハブ１７は独立懸架機構１２の下端部のスピンドル１
８に軸支されるとともにサスペンションロアアーム１９
に連結している。独立懸架機構１２の上端部はストラッ
トアッパインシュレータ２０を介して車体２１に取付け
られている。独立懸架機構１２はスプリング２２、ダン
パー２３およびダンパー２３を保持するストラット２４
とを有している。

第５図において、タイヤ１３は、リム１５に固定された
一対のビード２６と、ゴム被覆したスチールコードから
なり、ビード２６間にトロイダル状に跨がるカーカス２
７と、カーカス２７のクラウン部の外側に配置されゴム
被覆した導体であるスチールコード２８からなる複数層
のベルト２９と、ベルト２９およびカーカス２７の外側
を覆う被覆ゴム３０と、を有している。３０Ａはタイヤ
１３の路面に接する接地面である。すなわち、タイヤ１
３の接地面３０Ａ下にはスチールコード２８が埋設され
ている。

３２はコイルであり、コイル３２は、高周波発生源の高
周波エネルギーの放出部であり、タイヤ１３の接地面３
０Ａの上側に接近して、タイヤ１３のクラウン部１３ａ
を覆うよう配設され、ストラット２４に取付けたブラケ
ット３３により支持されている。３４はリード線であり
、リード線３４は一端はコイル３２に、他端は（第７図
の全体ブロック図に符号３５で示す）高周波発生源であ
る図示していない高周波発生器３５に連結している。高
周波発生器３５、リード線３４およびコイル３２は高周
波発生源を構成している。

第７図において、高周波発生器３５はイグニッションに
連動するスイッチ３６を介してバッテリ３７に連結して
いる。コイル３２と高周波発生器３５との間には制御手
段４０が介装され、制御手段４０はタイヤの表面温度セ
ンサ４１および車速センサ４２からの信号に基づき高周
波発生器３５からリード線３４を通してコイル３２に流
す高周波電流を制御している。制御手段４０は、マイク
ロコンピュータからなる制御回路４３を有し、制御回路
４３は、第８図に示すフローチャートに従ってタイヤ１
３の表面温度を制御する。タイヤ表面温度センサ４１は
赤外線温度センサからなりタイヤ１３の近傍に設けられ
、非接触でタイヤの表面温度を測定し、温度信号Ｓ、を
発信可能でる。

次に、作用について説明する。

第８図は、本発明のタイヤ昇温装置の制御手段４０にお
いて、制御回路４３内で所定の演算周期毎に繰り返して
実行される処理を示すフローチャートであり、このフロ
ーチャートによりタイヤ昇温装置の作動を説明する。

イグニッションキーをＯＮにすると、スイッチ３６がイ
グニッションキーに連動して閉じ（ＯＮ）、高周波発生
器３５が高周波電流を発生するとともに、制御手段４０
の制御回路４３が待機状態となる。まず、制御回路４３
内のマイクロコンピュータが初期化される（ステップＰ
１）。

次に、制御回路４３は、タイヤ表面温度センサ４１がタ
イヤ１３の表面温度Ｔを検出して、発信した温度信号Ｓ
ｌを読み込む（ステップＰ２）。車速センサ４２が車速
Ｖを検出して、発信した車速信号Ｓ２を読み込む（ステ
ップＰ３）。ステップＰ４でタイヤ１３の表面温度Ｔが
所定温度Ｔ０以上かを判断し、所定温度Ｔ。未満のとき
は、ステップＰ５ですでに読み込んだ車速Ｖから車両が
停止状態かを判断する。車両が停止状態でないときは、
ステップＰ６で高周波発生器３５の高周波電流をコイル
３２に通電（ＯＮ）Ｌ、ステップＰ２に戻る。

コイル３２に高周波電流が通電されると、コイル３２に
は、第５図に矢印Ａにて示すように、タイヤ１３のクラ
ンク部を貫通するよう高周波磁束が発生し、タイヤ１３
の接地面３０Ａ下のスチールコード２８の表皮層２８ａ
に、第６図に示すような渦電流Ｉ４５が発生する。この
渦電流１４５とスチールコード２８の電気抵抗Ｒにより
スチールコード２８にジュール熱（Ｊ＝Ｉ”Ｒ）が発生
し、スチールコード２８の温度が上昇する。スチールコ
ード２８の熱は周辺のゴムに伝達し、タイヤニ３が暖め
られ、タイヤの表面温度が上昇する。

ステップＰ２で、再びタイヤ表面温度センサ４１が発信
した温度信号Ｓ、を読み込み、ステップＰ３で再び車速
センサ４２が発信した車速信号Ｓ２を読み込む。ステッ
プＰ４でタイヤ１３の表面温度Ｔが所定温度Ｔｏ以上か
を判断し、所定温度Ｔ０未満のときは、ステップＰ、で
車両が停止状態かを判断する。車両が停止状態であると
、ステップＰ７で高周波発生器３５からコイル３２への
通電を停止（ＯＦＦ）する。車両が停止状態でないとき
は、ステップＰ６で高周波発生器３５の高周波電流をコ
イル３２に通電し、ステップＰ、に戻る。このような繰
り返しをタイヤ１３の表面温度Ｔが所定温度Ｔ０になる
まで続ける。ステップＰ４で表面温度Ｔが所定温度Ｔ。

以上になると、ステップＰ７で高周波発生器３５からコ
イル３２への通電を停止（ＯＦＦ）する。

ここで、外気温が２０°Ｃの時、タイヤ表面温度を６０
°Ｃに保つ場合を想定し、家庭用調理器等で公知の値を
基に、前記コイル３２に要求される高周波電流１’、［
界の強さＨ，スチールコード２８に発生するジュール熱
Ｊを求めると、概略以下の様になる。

Ｉ　ｒ　　、周波数１４．５土、電流２．５３ＡＨ；１
５．９エルステツド Ｊ　　、２，２３０　Ｊ／Ｓ 但し、上記値はコイル３２の単位長さ当たりの巻数を１
　、０００巻／ｍとしている。

このような構成によれば、車両が走行開始後に、タイヤ
１３の接地面３０Ａに接近して配設したコイルに高周波
電流を流し、タイヤ１３の接地面３０Ａ下のスチールコ
ード２８の表皮層２８ａに磁束を介して渦電流４５を発
生させてタイヤの表面温度が所定温度Ｔ０になるまで暖
めるようにしているので、タイヤ１３はならし走行する
ことなく、走行開始後から直ちにタイヤ１３の接地面３
０Ａの表面温度Ｔが所定温度Ｔ０まで、上昇する。この
ため、走行開始後、早期に、はぼ同時にタイヤのグリッ
プ性能および転がり抵抗が最適にできる。

また、タイヤの接地面の加熱は電気的に非接触になされ
ているので、信顛性が大幅に向上でき、かつ、タイヤの
脱着時にも電気的な開放、接続および導通テスト等の必
要もなく、作業性が大幅に向上できる。また、タイヤは
特別のものでな〈従来のスチールベルトを用いたタイヤ
が使用できる。

（効果） 以上説明したように、本発明によれば、タイヤの接地面
下に導体を埋設し、かつ、タイヤの接地面に接近して高
周波発生源を配置し、導体内に発生するジュール熱によ
って、タイヤの接地面の温度を急速に上昇させることに
より、走行開始後に早期に車両の走行特性を改良する。

また、この温度上昇がスリップリングを用いず非接触に
なされているので、信顛性を大幅に向上でき、かつ、タ
イヤの脱着時にも、電気的な開放・接続および導通テス
ト等もなく、作業性を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明の基本概念を示す図であり、第１図
はその基本構成を示す概略図、第２図はその要部を示す
概念図である。第３〜８図は本発明に係るタイヤ昇温装
置の一実施例を示す図であり、第３図は車両にタイヤを
装着時のその一部断面を含む要部正面図、第４図は第３
図のＩＶ−ｒＶ矢視側面図、第５図はその要部拡大断面
図、第６図はその作用を示す概念図、第７図はその全体
概略図、第８図はその制御回路のプログラムを示すフロ
ーチャートである。第９図は車両の走行時間とタイヤの
接地面の表面温度および転がり抵抗との関係を示すグラ
フである。第１０〜１２図は従来のタイヤ昇温装置を示
す図であり、第１０図はその一部断面を含む要部概略図
、第１１図はその要部断面図、第１２図はその要部正面
図である。 １１・・・・・・タイヤ昇温装置、 １３・・・・・・タイヤ、 ２８・・・・・・スチールコード（導体）、３２・・・
・・・コイル（高周波発生源）、３５・・・・・・高周
波発生器（高周波発生源）、４０・・・・・・制御手段
、 ４１・・・・・・タイヤ表面温度センサ（温度センサ）
、４２・・・・・・車速センサ、 ４３・・・・・・制御回路（制御手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）タイヤ接地面内部に導体を埋設し、該タイヤ接地
   面に接近して高周波発生源を配置したことを特徴とする
   タイヤ昇温装置。
2. （２）前記タイヤの近傍に温度センサを設け、温度セン
   サの信号に基づいて高周波発生源で発生する高周波電流
   を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１
   記載のタイヤ昇温装置。