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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-165076(P2021-165076A)
(43)【公開日】2021年10月14日
(54)【発明の名称】タイヤ剛性可変装置及びタイヤ
(51)【国際特許分類】
   B60C 11/00 20060101AFI20210917BHJP
   B60C 5/00 20060101ALI20210917BHJP
   B60C 1/00 20060101ALI20210917BHJP
【FI】
   B60C11/00 A
   B60C5/00 H
   B60C11/00 D
   B60C1/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2020-68589(P2020-68589)
(22)【出願日】2020年4月6日
(71)【出願人】
【識別番号】000006714
【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】植村 卓範
【テーマコード(参考)】
3D131
【Fターム(参考)】
3D131AA04
3D131BA02
3D131BA20
3D131BB01
3D131BC02
3D131BC13
3D131BC42
3D131BC43
3D131BC51
3D131CB06
3D131EA02U
3D131EA03U
3D131EA04U
3D131EA05U
3D131EA08U
3D131LA20
(57)【要約】
【課題】操縦安定性と乗り心地とを両立すること。
【解決手段】トレッド接地面3を有する外部層であるキャップトレッド41とキャップトレッド41のタイヤ径方向内側に位置する内部層であるアンダートレッド42とが積層されるトレッド部2を備える空気入りタイヤ1のアンダートレッド42に配置される剛性可変部材60と、剛性可変部材60に対してエネルギーを付与することにより剛性可変部材60の剛性を変化させる制御部70と、を備え、剛性可変部材60は、磁性エラストマーからなり、制御部70は、所定のセンサ出力情報に基づいて剛性可変部材60の剛性を変化させる。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トレッド接地面を有する外部層と前記外部層のタイヤ径方向内側に位置する内部層とが積層されるトレッド部を備えるタイヤの前記内部層に配置される剛性可変部材と、
前記剛性可変部材に対してエネルギーを付与することにより前記剛性可変部材の剛性を変化させる制御部と、
を備え、
前記剛性可変部材は、磁性エラストマーからなり、
前記制御部は、所定のセンサ出力情報に基づいて前記剛性可変部材の剛性を変化させることを特徴とするタイヤ剛性可変装置。
【請求項2】
前記センサ出力情報は、タイヤ温度を検出するタイヤ温度センサから出力される情報を含む請求項1に記載のタイヤ剛性可変装置。
【請求項3】
前記センサ出力情報は、前記タイヤが装着される車両が有する操舵角センサ、横加速度センサ及びヨーレートセンサから出力される情報のうち、少なくとも1つの情報を含む請求項1または2に記載のタイヤ剛性可変装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記タイヤが装着される車両の旋回時に、旋回方向における外輪側となる前記タイヤの前記剛性可変部材の剛性を高める請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤ剛性可変装置。
【請求項5】
前記剛性可変部材は、前記トレッド部の接地幅の40%以上の範囲に配置される請求項1〜4のいずれか1項に記載のタイヤ剛性可変装置。
【請求項6】
前記剛性可変部材は、タイヤ幅方向に分割して配置され、
前記タイヤが装着される車両の旋回時には、旋回方向において内輪側となる前記タイヤの、車両装着方向における内側に位置する側の前記剛性可変部材の剛性を高める請求項1〜5のいずれか1項に記載のタイヤ剛性可変装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記タイヤのタイヤ周方向に沿った方向を螺旋の中心として前記剛性可変部材の外周に螺旋状に巻き回される励磁コイルである請求項1〜6のいずれか1項に記載のタイヤ剛性可変装置。
【請求項8】
前記剛性可変部材は、弾性率が2MPa以上20MPa以下の範囲内で変化する請求項1〜7のいずれか1項に記載のタイヤ剛性可変装置。
【請求項9】
前記磁性エラストマーの磁性粒子は、直径が0.1μm以上100μm以下の範囲内の鉄粉である請求項1〜8のいずれか1項に記載のタイヤ剛性可変装置。
【請求項10】
前記剛性可変部材は、基材の少なくとも一部が天然ゴムである請求項1〜9のいずれか1項に記載のタイヤ剛性可変装置。
【請求項11】
前記制御部は、非接触で給電が行われる請求項1〜10のいずれか1項に記載のタイヤ剛性可変装置。
【請求項12】
請求項1〜11のいずれか1項に記載のタイヤ剛性可変装置が用いられることを特徴とするタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タイヤ剛性可変装置及びタイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
車両に装着して使用されるタイヤは、走行時における操縦安定性や転がり抵抗、乗り心地性能等の様々な性能が求められるが、これらの性能の中には、互いに背反する性能がある。例えば、乗り心地は、タイヤ剛性を低下させることにより向上させることができるが、タイヤ剛性を低下させた場合、操縦安定性が低下し易くなる。タイヤに求められる複数の性能は、このように互いに背反するものがあるため、タイヤの各性能は、一般的に妥協点で設定されることが多いが、従来のタイヤの中には、使用状況に応じて性能や特性を変化させることができるように構成されているものがある。
【0003】
例えば、特許文献1に記載されたタイヤでは、タイヤに剛性可変部材を設けて剛性可変部材に外部からエネルギーを与えてタイヤの剛性を変化させることにより、路面状況や走行状況に応じてタイヤの剛性を変化させ、乗り心地に優れた設定や操縦安定性に優れた設定の切り替えを可能としている。また、特許文献2に記載されたタイヤでは、磁界の印加によって粘弾性特性が変化するエラストマーによりトレッド部材の接地面を形成し、トレッド部材の接地面側に一対の磁極部材によって磁界を印加することにより、トレッド部材のヒステリシスロスの調整を可能としている。また、特許文献3に記載されたタイヤでは、トレッドの内部層を、電圧の印加により粘弾性率が変化する電気応答性弾性体から構成すると共に、トレッドのタイヤ径方向内側に導電体として螺旋状ベルトを配置し、螺旋状ベルトに電圧を印加して電気応答性弾性体の弾性率を高めることにより、トレッドの変形を抑制して十分なグリップ力を生じさせることを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−44595号公報
【特許文献2】特許第6037180号公報
【特許文献3】特許第6211903号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、タイヤに求められる性能は、タイヤが装着される車両の種類やタイヤが使用される態様によって様々であるが、操縦安定性が要求されるタイヤに対しては、比較的高いタイヤ剛性が求められる。このため、操縦安定性が要求されるタイヤでは、乗り心地が悪化し易くなる傾向にある。操縦安定性と乗り心地との両立については、特許文献1では、路面状況や走行状況に応じてタイヤの剛性を変化させることができるように構成することにより、乗り心地に優れた設定と操縦安定性に優れた設定との切り替えを可能としているが、タイヤの剛性を単に変化させるのみでは、車両の走行状態によっては、適切な操縦安定性を得るのが困難となる場合がある。このため、操縦安定性と乗り心地との両立の観点で改善の余地があった。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、操縦安定性と乗り心地とを両立することのできるタイヤ剛性可変装置及びタイヤ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】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタイヤ剛性可変装置は、トレッド接地面を有する外部層と前記外部層のタイヤ径方向内側に位置する内部層とが積層されるトレッド部を備えるタイヤの前記内部層に配置される剛性可変部材と、前記剛性可変部材に対してエネルギーを付与することにより前記剛性可変部材の剛性を変化させる制御部と、を備え、前記剛性可変部材は、磁性エラストマーからなり、前記制御部は、所定のセンサ出力情報に基づいて前記剛性可変部材の剛性を変化させることを特徴とする。
【0008】
また、上記タイヤ剛性可変装置において、前記センサ出力情報は、タイヤ温度を検出するタイヤ温度センサから出力される情報を含むことが好ましい。
【0009】
また、上記タイヤ剛性可変装置において、前記センサ出力情報は、前記タイヤが装着される車両が有する操舵角センサ、横加速度センサ及びヨーレートセンサから出力される情報のうち、少なくとも1つの情報を含むことが好ましい。
【0010】
また、上記タイヤ剛性可変装置において、前記制御部は、前記タイヤが装着される車両の旋回時に、旋回方向における外輪側となる前記タイヤの前記剛性可変部材の剛性を高めることが好ましい。
【0011】
また、上記タイヤ剛性可変装置において、前記剛性可変部材は、前記トレッド部の接地幅の40%以上の範囲に配置されることが好ましい。
【0012】
また、上記タイヤ剛性可変装置において、前記剛性可変部材は、タイヤ幅方向に分割して配置され、前記タイヤが装着される車両の旋回時には、旋回方向において内輪側となる前記タイヤの、車両装着方向における内側に位置する側の前記剛性可変部材の剛性を高めることが好ましい。
【0013】
また、上記タイヤ剛性可変装置において、前記制御部は、前記タイヤのタイヤ周方向に沿った方向を螺旋の中心として前記剛性可変部材の外周に螺旋状に巻き回される励磁コイルであることが好ましい。
【0014】
また、上記タイヤ剛性可変装置において、前記剛性可変部材は、弾性率が2MPa以上20MPa以下の範囲内で変化することが好ましい。
【0015】
また、上記タイヤ剛性可変装置において、前記磁性エラストマーの磁性粒子は、直径が0.1μm以上100μm以下の範囲内の鉄粉であることが好ましい。
【0016】
また、上記タイヤ剛性可変装置において、前記剛性可変部材は、基材の少なくとも一部が天然ゴムであることが好ましい。
【0017】
また、上記タイヤ剛性可変装置において、前記制御部は、非接触で給電が行われることが好ましい。
【0018】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタイヤは、上記タイヤ剛性可変装置が用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明に係るタイヤ剛性可変装置及びタイヤは、操縦安定性と乗り心地とを両立することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
図1図1は、実施形態に係る空気入りタイヤの要部を示すタイヤ子午断面図である。
図2図2は、図1に示すトレッド部の要部詳細図であり、剛性可変部材の説明図である。
図3図3は、図2に示す剛性可変部材と制御部の模式図である。
図4図4は、実施形態に係るタイヤ剛性可変装置の構成を示す説明図である。
図5図5は、実施形態に係るタイヤ剛性可変装置が搭載される車両の模式図である。
図6図6は、車両の旋回時に剛性を高くする制御についての説明図である。
図7図7は、実施形態に係るタイヤ剛性可変装置の変形例であり、横加速度センサやヨーレートセンサから出力される情報を用いる場合の説明図である。
図8図8は、空気入りタイヤの性能評価試験の結果を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下に、本発明に係るタイヤ剛性可変装置及びタイヤの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易に想到できるもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【0022】
[実施形態]
以下の説明では、本発明に係るタイヤの一例として、空気入りタイヤ1を用いて説明する。タイヤの一例である空気入りタイヤ1は、空気、窒素等の不活性ガス及びその他の気体を充填することができる。
【0023】
また、以下の説明において、タイヤ径方向とは、空気入りタイヤ1の回転軸であるタイヤ回転軸(図示省略)と直交する方向をいい、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向においてタイヤ回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向においてタイヤ回転軸から離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、タイヤ回転軸を中心軸とする周り方向をいう。また、タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸と平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面(タイヤ赤道線)CLに向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面CLから離れる側をいう。タイヤ赤道面CLとは、タイヤ回転軸に直交すると共に、空気入りタイヤ1のタイヤ幅の中心を通る平面であり、タイヤ赤道面CLは、空気入りタイヤ1のタイヤ幅方向における中心位置であるタイヤ幅方向中心線と、タイヤ幅方向における位置が一致する。タイヤ幅は、タイヤ幅方向において最も外側に位置する部分同士のタイヤ幅方向における幅、つまり、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面CLから最も離れている部分間の距離である。タイヤ赤道線とは、タイヤ赤道面CL上にあって空気入りタイヤ1のタイヤ周方向に沿う線をいう。また、以下の説明では、タイヤ子午断面とは、タイヤ回転軸を含む平面でタイヤを切断したときの断面をいう。
【0024】
図1は、実施形態に係る空気入りタイヤ1の要部を示すタイヤ子午断面図である。本実施形態に係る空気入りタイヤ1は、タイヤ子午断面で見た場合、タイヤ径方向の最も外側となる部分にトレッド部2が配設されており、トレッド部2は、ゴム組成物から成るトレッドゴム層4を有している。また、トレッド部2の表面、即ち、当該空気入りタイヤ1を装着する車両(図示省略)の走行時に路面と接触する部分は、トレッド接地面3として形成され、トレッド接地面3は、空気入りタイヤ1の輪郭の一部を構成している。トレッド部2が有するトレッドゴム層4は、外部層であるキャップトレッド41と、内部層であるアンダートレッド42とがタイヤ径方向に積層されており、キャップトレッド41が相対的にタイヤ径方向外側に位置し、アンダートレッド42は、キャップトレッド41のタイヤ径方向内側に位置している。このように、トレッドゴム層4において相対的にタイヤ径方向外側に位置するキャップトレッド41は、トレッド接地面3を有している。即ち、トレッド接地面3は、トレッドゴム層4のキャップトレッド41によって形成されている。
【0025】
これらのように積層されるトレッドゴム層4のキャップトレッド41とアンダートレッド42は、互いに物性が異なっている。例えば、キャップトレッド41は、弾性率が2.5MPa以上25.0MPa以下の範囲内になっており、アンダートレッド42は、弾性率が3.0MPa以上15.0MPa以下の範囲内になっている。
【0026】
トレッド部2には、トレッド接地面3にタイヤ周方向に延びる主溝30と、タイヤ幅方向に延びるラグ溝(図示省略)とが、それぞれ複数形成されており、この主溝30とラグ溝とにより、トレッド接地面3には陸部20が複数形成されている。本実施形態では、主溝30は4本がタイヤ幅方向に並んで形成されており、4本の主溝30は、タイヤ幅方向におけるタイヤ赤道面CLの両側にそれぞれ2本ずつ配設されている。
【0027】
なお、ここでいう主溝30とは、少なくとも一部がタイヤ周方向に延在し、摩耗末期を示すトレッドウェアインジケータ(スリップサイン)を内部に有する縦溝をいう。主溝30は、タイヤ赤道面CLとトレッド接地面3とが交差するタイヤ赤道線(センターライン)と実質的に平行になっており、タイヤ周方向に直線状に延在してもよく、波形状又はジグザグ状に設けられてもよい。
【0028】
タイヤ幅方向におけるトレッド部2の両外側端にはショルダー部5が位置しており、ショルダー部5のタイヤ径方向内側には、サイドウォール部8が配設されている。即ち、サイドウォール部8は、一対がタイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側に配設されており、換言すると、サイドウォール部8は、タイヤ幅方向における空気入りタイヤ1の両側2箇所に配設されている。このように形成されるサイドウォール部8は、空気入りタイヤ1におけるタイヤ幅方向の最も外側に露出した部分になっており、ゴム材料であるサイドゴム9を有している。
【0029】
タイヤ幅方向における両側に位置する一対のサイドウォール部8のタイヤ径方向内側には、それぞれビード部10が配置されている。ビード部10は、サイドウォール部8と同様に、タイヤ赤道面CLの両側2箇所に配置されており、即ち、ビード部10は、一対がタイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向における両側に配置されている。各ビード部10にはビードコア11が設けられており、ビードコア11のタイヤ径方向外側にはビードフィラー12が設けられている。ビードコア11は、スチールワイヤであるビードワイヤをリング状に巻くことにより形成される環状部材になっており、ビードフィラー12は、ビードコア11のタイヤ径方向外側に配置されるゴム部材になっている。
【0030】
また、トレッド部2のタイヤ径方向内側には、ベルト層14が設けられている。ベルト層14は、少なくとも2層の交差ベルト141、142が積層される多層構造によって構成されている。この交差ベルト141、142は、スチール、またはポリエステルやレーヨンやナイロン等の有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、タイヤ周方向に対するベルトコードの傾斜角として定義されるベルト角度が、所定の範囲内(例えば、20°以上55°以下)になっている。また、2層の交差ベルト141、142は、ベルト角度が互いに異なっている。このため、ベルト層14は、2層の交差ベルト141、142が、ベルトコードの傾斜方向を相互に交差させて積層される、いわゆるクロスプライ構造として構成される。トレッド部2が有するトレッドゴム層4は、トレッド部2におけるベルト層14のタイヤ径方向外側に配置されている。なお、トレッド部2は、ベルト層14の他に、ベルト層14のタイヤ径方向外側に、ベルト層14の少なくとも一部を覆うベルト補強層を有していてもよい。
【0031】
ベルト層14のタイヤ径方向内側、及びサイドウォール部8のタイヤ赤道面CL側には、ラジアルプライのコードを内包するカーカス層13が連続して設けられている。このため、本実施形態に係る空気入りタイヤ1は、いわゆるラジアルタイヤとして構成されている。カーカス層13は、1枚のカーカスプライから成る単層構造、或いは複数のカーカスプライを積層して成る多層構造を有し、タイヤ幅方向の両側に配設される一対のビード部10間にトロイダル状に架け渡されてタイヤの骨格を構成する。
【0032】
詳しくは、カーカス層13は、タイヤ幅方向における両側に位置する一対のビード部10のうち、一方のビード部10から他方のビード部10にかけて配設されており、ビードコア11及びビードフィラー12を包み込むようにビード部10でビードコア11に沿ってタイヤ幅方向外側に巻き返されている。ビードフィラー12は、このようにカーカス層13がビード部10で折り返されることにより、ビードコア11のタイヤ径方向外側に形成される空間に配置されるゴム材になっている。また、ベルト層14は、このように一対のビード部10間に架け渡されるカーカス層13における、トレッド部2に位置する部分のタイヤ径方向外側に配置されている。また、カーカス層13のカーカスプライは、スチール、或いはアラミド、ナイロン、ポリエステル、レーヨン等の有機繊維材から成る複数のカーカスコードを、コートゴムで被覆して圧延加工することによって構成されている。カーカスプライを構成するカーカスコードは、タイヤ周方向に対する角度がタイヤ子午線方向に沿いつつ、タイヤ周方向にある角度を持って複数並設されている。サイドウォール部8に配置されるサイドゴム9は、サイドウォール部8におけるカーカス層13のタイヤ幅方向外側に配置されている。
【0033】
ビード部10における、ビードコア11及びカーカス層13の巻き返し部のタイヤ径方向内側やタイヤ幅方向外側には、リムフランジに対するビード部10の接触面を構成するリムクッションゴム17が配設されている。また、カーカス層13の内側、或いは、当該カーカス層13の、空気入りタイヤ1における内部側には、インナーライナ16がカーカス層13に沿って形成されている。インナーライナ16は、空気入りタイヤ1の内側の表面であるタイヤ内面18を形成している。
【0034】
さらに、本実施形態では、トレッド部2に、剛性を変化させることができる剛性可変部材60が配置されている。剛性可変部材60は、磁性弾性体である磁性エラストマーからなり、外部からエネルギーを付与することにより、剛性が変化する部材になっている。剛性可変部材60は、トレッド部2におけるトレッドゴム層4のアンダートレッド42に配置されており、アンダートレッド42に埋設されている。
【0035】
アンダートレッド42に配置される剛性可変部材60は、タイヤ幅方向において、トレッド部2の接地幅TWの40%以上の範囲に配置されている。この場合における接地幅TWは、トレッド接地面3の接地端T同士のタイヤ幅方向における間隔である。接地端Tは、空気入りタイヤ1を正規リムにリム組みして正規内圧を充填し、静止状態にて平板に対して垂直に置かれて正規荷重に相当する荷重を加えられたときの、トレッド接地面3における平板に接触する領域のタイヤ幅方向の両最外端をいい、タイヤ周方向に連続する。
【0036】
ここでいう正規リムとは、JATMAで規定する「標準リム」、TRAで規定する「Design Rim」、或いは、ETRTOで規定する「Measuring Rim」である。また、正規内圧とは、JATMAで規定する「最高空気圧」、TRAで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、或いはETRTOで規定する「INFLATION PRESSURES」である。また、正規荷重とは、JATMAで規定する「最大負荷能力」、TRAで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、或いはETRTOで規定する「LOAD CAPACITY」である。
【0037】
また、剛性可変部材60は、タイヤ幅方向に分割して配置されており、具体的には、タイヤ幅方向におけるタイヤ赤道面CLの両側に分割して配置されている。即ち、剛性可変部材60は、タイヤ幅方向に2分割されており、2分割された剛性可変部材60は、タイヤ幅方向に離間してタイヤ赤道面CLの両側に配置されている。本実施形態では、剛性可変部材60は、2分割された2つの剛性可変部材60のいずれも、タイヤ幅方向における位置がトレッド部2の接地幅TWのタイヤ幅方向における範囲内に位置しており、2つの剛性可変部材60を合わせたタイヤ幅方向における幅が、トレッド部2の接地幅TWの40%以上の幅になっている。
【0038】
なお、2分割された2つの剛性可変部材60は、タイヤ幅方向における幅が互いにほぼ同じ大きさになっており、タイヤ赤道面CLからの距離も、互いにほぼ同じ大きさになっている。このため、2分割された2つの剛性可変部材60は、空気入りタイヤ1のタイヤ子午断面における配置形態が、タイヤ赤道面CLを中心とする、略線対称の形態になっている。
【0039】
また、剛性可変部材60は、分割された2つの剛性可変部材60のタイヤ幅方向における幅を合わせた幅が、トレッド部2の接地幅TWの60%以上100%以下の範囲内であるのが好ましい。つまり、剛性可変部材60は、トレッド部2の接地幅TWのタイヤ幅方向における範囲における、60%以上100%以下の範囲内で、接地幅TWのタイヤ幅方向における範囲に配置されるのが好ましい。
【0040】
図2は、図1に示すトレッド部2の要部詳細図であり、剛性可変部材60の説明図である。トレッドゴム層4のアンダートレッド42に配置される剛性可変部材60は、厚さ方向が略タイヤ径方向になり、幅方向が略タイヤ幅方向になる、シート状の形状で形成されており、中心軸がタイヤ回転軸とほぼ一致する円環状の形状で形成されている。換言すると、剛性可変部材60は、中心軸がタイヤ回転軸とほぼ一致する、略円筒状の形状で形成されている。このように形成される剛性可変部材60は、ベルト層14のタイヤ径方向外側に配置され、ベルト層14に対して積層されている。
【0041】
また、空気入りタイヤ1には、剛性可変部材60の剛性を変化させる制御部70が備えられている。制御部70は、剛性可変部材60に対して外部からエネルギーを付与することにより、剛性可変部材60の剛性を変化させることが可能になっている。これらの剛性可変部材60と制御部70とは、空気入りタイヤ1の剛性を変化させるタイヤ剛性可変装置50を構成しており、換言すると、本実施形態に係る空気入りタイヤ1には、剛性を変化させることができるタイヤ剛性可変装置50が用いられている。
【0042】
図3は、図2に示す剛性可変部材60と制御部70の模式図である。剛性可変部材60は、略円筒状の形状で形成されているが、図3では、剛性可変部材60と制御部70との形態を説明するために、剛性可変部材60の形状を簡略化し、剛性可変部材60は、タイヤ子午断面における形状が円形となる円環状の形状で図示している。
【0043】
剛性可変部材60の剛性を変化させる制御部70は、空気入りタイヤ1のタイヤ周方向に沿った方向を螺旋の中心として、剛性可変部材60の外周に螺旋状に巻き回される励磁コイル71になっている。即ち、制御部70である励磁コイル71は、表面が絶縁性材料によって覆われた金属等の導電性の部材からなる線材が、剛性可変部材60の周方向に沿った方向を螺旋の中心として、円環状に形成される剛性可変部材60の外周面に沿って周方向に螺旋状に巻き回されることにより、コイル状に形成されている。
【0044】
コイル状に形成される励磁コイル71は、導電性の線材に電力が供給されることにより、磁場を発生させることが可能になっており、剛性可変部材60に対してエネルギーとして磁場を印加することにより、剛性可変部材60の剛性を変化させることが可能になっている。剛性可変部材60は、磁性エラストマーからなるため、励磁コイル71によって印加される磁場によって磁性エラストマーに含まれる磁性粒子が影響を受けることにより、弾性率を変化させることが可能になっている。即ち、剛性可変部材60は、制御部70である励磁コイル71から磁場を印加することにより、剛性を変化させることが可能になっている。具体的には、剛性可変部材60は、励磁コイル71から印加される磁場が強くなることにより、弾性率が大きくなり、剛性が高くなる。
【0045】
剛性可変部材60の剛性を変化させることができる制御部70は、2分割された2つの剛性可変部材60に対して、互いに同等の形態でコイル状に形成される励磁コイル71として、それぞれ配置されている。これにより、制御部70は、トレッド部2におけるタイヤ赤道面CLの両側に配置される剛性可変部材60の剛性を、個別に変化させることが可能になっている。
【0046】
本実施形態では、剛性可変部材60を構成する磁性エラストマーの磁性粒子は、直径が0.1μm以上100μm以下の範囲内の鉄粉になっており、鉄粉の直径は、1μm以上10μm以下の範囲内であるのが好ましい。また、剛性可変部材60は、基材の少なくとも一部が天然ゴムになっている。
【0047】
また、励磁コイル71から印加される磁場によって弾性率を変化させることができる剛性可変部材60は、2MPa以上20MPa以下の範囲内で弾性率が変化することが可能になっている。なお、剛性可変部材60を構成する磁性エラストマーは、印加される磁場が弱い場合は弾性率が低く、磁場が強くなるに従って弾性率が大きくなる特性を有している。このため、本実施形態における剛性可変部材60は、励磁コイル71から磁場が印加されない場合は、弾性率が2MPa程度になっており、励磁コイル71から印加される磁場が最大の場合には、弾性率が20MPa程度になり、剛性可変部材60の弾性率は、印加される磁場に応じてこの範囲内で変化する。
【0048】
図4は、実施形態に係るタイヤ剛性可変装置50の構成を示す説明図である。タイヤ剛性可変装置50は、さらに、制御部70である励磁コイル71に電力を供給する給電部82及び受電部72と、制御部70を制御する制御ユニット80と、制御部70で剛性可変部材60の剛性を変化させる際に用いる情報を取得するセンサ90とを備えている。このうち、受電部72は、空気入りタイヤ1にリム組みされるリムホイール100に取り付けられており、リムホイール100が取り付けられた空気入りタイヤ1の内腔側で、導電性の線材等により励磁コイル71に電気的に接続されている。受電部72は、タイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側に配置される剛性可変部材60の励磁コイル71ごとに設けられており、各受電部72は、それぞれリムホイール100に取り付けられて配置されている。また、受電部72は、円環状の形状で形成されており、空気入りタイヤ1に装着されるリムホイール100の回転時には、リムホイール100と一体となって回転する。
【0049】
給電部82は、受電部72ごとに設けられており、即ち、給電部82は、タイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側に配置される剛性可変部材60の励磁コイル71ごとに設けられている。各給電部82は、円環状の形状で形成され、リムホイール100に取り付けられる受電部72からは離間して、それぞれの給電部82が対応する受電部72に対向する位置に配置されている。受電部72に対向する位置に配置される給電部82は、空気入りタイヤ1が装着される車両の車体側に取り付けられており、空気入りタイヤ1やリムホイール100の回転時においても、回転することなく受電部72に対向する状態を維持することが可能に配置されている。このように配置される給電部82は、受電部72に対して非接触で電力を供給することが可能になっており、例えば、電磁誘導による誘導起電力により、非接触で受電部72に対して電力を供給することが可能になっている。このため、受電部72に接続される励磁コイル71である制御部70は、給電部82と受電部72とにより、非接触で給電が行われる。
【0050】
制御ユニット80は、各種処理を実行するコントローラとして機能するCPU(Central Processing Unit)と、各種情報を記憶するメモリとして機能するRAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等を有する制御装置になっている。制御ユニット80には、電源85が接続されており、電源85から給電部82に供給する電力を制御することが可能になっている。これにより、制御ユニット80は、電源85から供給される電力を、給電部82及び受電部72を介して、制御部70に供給することが可能になっている。その際に、制御ユニット80は、制御部70に供給する電力のON・OFFのみでなく、電力の大きさを調節して供給することができ、制御部70である励磁コイル71は、供給される電力の大きさに応じて、剛性可変部材60に印加する磁場の大きさを変化させることができる。これにより、制御ユニット80は、剛性可変部材60の剛性を変化させることができる。なお、電源85としては、空気入りタイヤ1が装着される車両に搭載されるバッテリーが用いられる。
【0051】
制御ユニット80は、センサ90の出力情報に基づいて、制御部70に供給する電力を制御し、制御部70は、供給された電力によって、剛性可変部材60の剛性を変化させる。その際に、制御ユニット80は、タイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側に配置される制御部70に個別に電力を供給し、タイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側に配置される剛性可変部材60の剛性を個別に変化させることができる。剛性可変部材60の剛性が変化した場合、トレッド部2は、タイヤ幅方向において大まかに、タイヤ赤道面CLを境として剛性が変化した剛性可変部材60が配置される側の部分全体の剛性が変化する。このため、タイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側に配置される剛性可変部材60の剛性が個別に変化した場合には、トレッド部2は、タイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側の部分の剛性も個別に変化する。これにより、換言すると、制御部70は、所定のセンサ出力情報に基づいて剛性可変部材60の剛性を変化させることにより、トレッド部2のタイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側の部分の剛性を個別に変化させることができる。
【0052】
剛性可変部材60の剛性を変化させる際に用いるセンサ出力情報としては、タイヤ温度に関する情報や、空気入りタイヤ1が装着される車両の旋回に関する情報を用いられる。タイヤ温度に関する情報としては、例えば、タイヤ温度を検出するタイヤ温度センサ95から出力される情報が用いられる。この場合におけるタイヤ温度センサ95は、トレッド部2の温度を非接触で測定することができる放射温度計になっており、空気入りタイヤ1を装着する車両のタイヤハウス(図示省略)における、トレッド部2に対向する位置に配置されている。これにより、タイヤ温度センサ95は、空気入りタイヤ1のトレッド部2の温度を、車両の走行中に非接触で検出することができる。
【0053】
また、車両の旋回に関する情報としては、例えば、空気入りタイヤ1が装着される車両が有する操舵角センサ91から出力される情報が用いられる。操舵角センサ91は、車両に備えられ、車両のドライバが操作をするステアリングホイール(図示省略)の回転角を検出することにより、ステアリングホイールの操舵角を検出することができる。これにより、操舵角センサ91は、車両の走行時において進行方向を変える際に変化させる、車両が有する操舵輪の操舵角を検出することが可能になっている。
【0054】
図5は、実施形態に係るタイヤ剛性可変装置50が搭載される車両200の模式図である。制御ユニット80は、さらに、車両200に複数が装着される空気入りタイヤ1のそれぞれの剛性可変部材60の剛性を、個別に変化させることが可能になっている。このため、制御ユニット80は、各空気入りタイヤ1におけるトレッド部2のタイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側に配置される剛性可変部材60の剛性を個別に変化させることができると共に、車両幅方向における両側に配置される空気入りタイヤ1の剛性可変部材60の剛性をそれぞれ個別に変化させることができる。これにより、制御ユニット80は、各空気入りタイヤ1のトレッド部2におけるタイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側に位置する部分の剛性を個別に変化させるのみでなく、車両200の幅方向における両側に配置される空気入りタイヤ1の剛性可変部材60の剛性を個別に変化させて、トレッド部2の剛性を空気入りタイヤ1ごとに個別に変化させることができる。
【0055】
このように、空気入りタイヤ1が有する剛性可変部材60の剛性を変化させることができる制御ユニット80は、タイヤ温度センサ95で検出したトレッド部2の温度がタイヤ温度センサ95から伝達されることにより、車両200の走行中におけるトレッド部2の温度を取得することが可能になっている。また、制御ユニット80は、操舵角センサ91で検出した操舵角が操舵角センサ91から伝達されることにより、走行中における車両200の操舵角を随時取得することが可能になっている。制御ユニット80は、タイヤ温度センサ95より取得したトレッド部2の温度や、操舵角センサ91より取得した操舵角に基づいて、制御部70に供給する電力を制御し、トレッド部2のアンダートレッド42に配置される剛性可変部材60の剛性を変化させる。例えば、タイヤ温度センサ95で検出したトレッド部2の温度が、所定の閾値以下である場合には、制御ユニット80は、剛性可変部材60の剛性を高めにする制御を行う。また、操舵角センサ91で検出した操舵角が、所定の閾値以上になったことを検知した場合には、制御ユニット80は、操舵角に応じて剛性可変部材60の剛性を高める制御を行う。
【0056】
これらのように構成される、本実施形態に係る空気入りタイヤ1を車両200に装着する際には、ビード部10にリムホイール100を嵌合することによってリムホイール100に空気入りタイヤ1をリム組みし、内部に空気を充填してインフレートした状態で車両200に装着する。空気入りタイヤ1を装着した車両200が走行すると、トレッド接地面3のうち下方に位置する部分のトレッド接地面3が路面に接触しながら当該空気入りタイヤ1は回転する。空気入りタイヤ1を装着した車両200で乾燥した路面を走行する場合は、主にトレッド接地面3と路面との間の摩擦力により、駆動力や制動力を路面に伝達したり、旋回力を発生させたりすることにより走行する。また、濡れた路面を走行する際には、トレッド接地面3と路面との間の水が主溝30やラグ溝等の溝に入り込み、これらの溝でトレッド接地面3と路面との間の水を排水しながら走行する。これにより、トレッド接地面3は路面に接地し易くなり、トレッド接地面3と路面との間の摩擦力により、車両200は走行することが可能になる。
【0057】
空気入りタイヤ1を装着した車両200の走行時は、これらのように空気入りタイヤ1のトレッド接地面3と路面との間に発生する摩擦力により、車両200は走行することが可能となるが、車両200の走行時は、空気入りタイヤ1の各部には、様々な方向の荷重が作用する。空気入りタイヤ1に作用する荷重は、内部に充填された空気の圧力や、空気入りタイヤ1の骨格として設けられるカーカス層13等によって受ける。例えば、車両200の重量や路面の凹凸によって、トレッド部2とビード部10との間でタイヤ径方向に作用する荷重は、主に、空気入りタイヤ1の内部に充填された空気の圧力で受けたり、サイドウォール部8等が撓んだりしながら受ける。つまり、サイドウォール部8は、タイヤ径方向における荷重を受けると共に、大きな荷重を受けた際には適度に撓むことにより、車両200の乗り心地を確保することが可能になっている。このため、車両200の乗り心地は、サイドウォール部8の剛性が低くなることによって撓み易くなり、空気入りタイヤ1のタイヤ径方向における剛性が低くなるに従って、良化する傾向にある。
【0058】
車両200の走行時の乗り心地は、空気入りタイヤ1のタイヤ径方向における剛性以外に、トレッド部2の弾性も影響する。即ち、トレッド部2のトレッドゴム層4は、粘弾性の特性を有しているが、トレッドゴム層4の弾性が高めの場合には、トレッド接地面3の接地時における、路面に対するトレッド部2からの反発力が大きくなるため、乗り心地が悪化し易くなる。反対に、トレッドゴム層4の弾性が低くなると、乗り心地は良化し易くなるが、粘弾性の特性を有するトレッドゴム層4は、弾性が低くなるに従って粘性が高くなる。トレッドゴム層4の粘性が高い場合、トレッド部2の接地時における損失エネルギーが大きくなるため、転がり抵抗が大きくなり、燃費の悪化に繋がる。
【0059】
トレッドゴム層4の粘性が高い場合には、このように転がり抵抗が大きくなるため、本実施形態に係る空気入りタイヤ1では、トレッドゴム層4は、転がり抵抗を極力低くできるように、粘性が低めのものが用いられる。このため、トレッドゴム層4は、粘性と相反する弾性が高めになっており、乗り心地が悪化し易くなっている。
【0060】
ここで、トレッドゴム層4の粘弾性は、温度によって変化し、温度が高くなるに従って弾性が高くなり、粘性が低くなる特性を有している。即ち、トレッドゴム層4は、温度が高くなるに従って、転がり抵抗が良化し、乗り心地は悪化し易くなる傾向にある。トレッドゴム層4は、このように温度によって粘弾性が変化するが、車両200の走行時は、トレッド部2は、路面との間の摩擦力や、路面への接地と離間とを繰り返すことによって弾性変形を繰り返すことにより、走行前と比べて温度が高くなる。具体的には、車両200の走行時は、路面に対して直接接触するキャップトレッド41の温度が、走行前と比べて高くなり易くなっている。このため、車両200が走行する場合、走行の開始直後でトレッド部2の温度が低い状態では、キャップトレッド41を有するトレッドゴム層4の粘性が高いため、転がり抵抗が高めになっており、走行を続けることによりトレッド部2の温度が高くなった状態では、乗り心地が悪化し易くなっている。
【0061】
本実施形態に係る空気入りタイヤ1は、タイヤ剛性可変装置50が用いられており、このような特性を有するトレッド部2のトレッドゴム層4のアンダートレッド42に、剛性を変化させることができる剛性可変部材60が配置されている。剛性可変部材60は、磁性エラストマーからなるため、弾性を有しており、剛性可変部材60の剛性を変化させた場合には、剛性可変部材60の弾性も変化する。具体的には、剛性可変部材60の剛性を高めた場合には、剛性可変部材60は、弾性も高くなり、剛性可変部材60の弾性が高くなった場合には、トレッドゴム層4全体としての弾性も高くなる。このため、タイヤ剛性可変装置50が用いられる本実施形態に係る空気入りタイヤ1は、剛性可変部材60の剛性、即ち、弾性を変化させることにより、トレッドゴム層4全体としての粘弾性を変化させることが可能になっている。
【0062】
剛性可変部材60の弾性は、例えば、トレッド部2の温度が低いときに高くする。これにより、トレッドゴム層4の粘性を低くすることができ、トレッド部2の接地時における損失エネルギーを低減することができるため、車両200の走行の開始直後で、トレッド部2の温度が低い状態での転がり抵抗を低減することができる。
【0063】
また、車両200が走行することによってトレッド部2の温度が上昇した際には、剛性可変部材60の弾性を低くする。つまり、トレッド部2の温度が上昇し、トレッドゴム層4が有するキャップトレッド41の温度が上昇した場合には、粘性が低減することにより転がり抵抗が低下するため、転がり抵抗については剛性可変部材60によって積極的に良化させる必要は無くなる。このため、トレッド部2の温度が上昇した場合には、剛性可変部材60の剛性を低くし、即ち、剛性可変部材60の弾性を低くすることにより、乗り心地を向上させる。これにより、車両200の走行開始直後でトレッド部2の温度が低い状態から、走行を続けることによりトレッド部2の温度が高くなった状態に亘って、転がり抵抗を低減しつつ、乗り心地を確保することができる。
【0064】
また、車両200の走行時には、直進走行のみでなく、旋回したり車線変更を行ったりしながら走行をするが、車両200の走行中に旋回や車線変更を行う際には、車両200のドライバがステアリングホイールを操作することにより行う。ステアリングホイールを操作した際には、車両200の操舵輪の向きが、ステアリングホイールの操舵角に応じて変化する。本実施形態に係る空気入りタイヤ1が装着される車両200では、前輪が操舵輪になっている。
【0065】
車両200の走行中に操舵輪の向きが変わることによって車両200が旋回をした場合には、空気入りタイヤ1には、車両200が一定の速度で直進走行をしているときと比較して、より大きな荷重が作用し易くなる。具体的には、車両200の走行中に旋回をした場合、車両200に装着される空気入りタイヤ1には、車両200の幅方向両側に装着される空気入りタイヤ1のうち、旋回方向における外側に装着される空気入りタイヤ1に、より大きな荷重が作用する。
【0066】
車両200の旋回時に空気入りタイヤ1の作用する大きな荷重は、路面との接地部分であるトレッド部2にも作用するが、この荷重によってトレッド部2が路面に押し付けられることによりトレッド部2が大きく弾性変形をする場合、操縦安定性が悪化し易くなる虞がある。つまり、車両200の旋回時に、空気入りタイヤ1に作用する荷重によってトレッド部2が大きく変形する場合、ドライバが操舵の操作を行った後に、トレッド部2の変形量が、その操舵量に応じた変形量になるまでに要する時間が長くなり易くなる。このため、空気入りタイヤ1は、トレッド部2の変形量が、ドライバの操舵に応じた変形量になるまでの時間が長くなるため、ドライバの操舵の操作に追従し難くなり、操縦安定性が不安定になり易くなる。特に、車両200の乗り心地を良くするためにトレッド部2の剛性を低めにした場合、トレッド部2の変形量は、ドライバの操舵の操作により追従し難くなり、操縦安定性はより不安定になり易くなる。
【0067】
これに対し、本実施形態に係る空気入りタイヤ1は、タイヤ剛性可変装置50が用いられており、空気入りタイヤ1のタイヤ径方向の剛性を変化させることが可能になっている。これにより、乗り心地の悪化を抑制しつつ、操縦安定性を確保することができる。次に、転がり抵抗の低減や操縦安定性の確保を図りつつ、乗り心地を確保するという効果を発揮するタイヤ剛性可変装置50及び空気入りタイヤ1の動作について説明する。
【0068】
タイヤ剛性可変装置50は、空気入りタイヤ1のトレッド部2の温度を検出するタイヤ温度センサ95を備えている。タイヤ温度センサ95は、空気入りタイヤ1が装着される車両200の車体に装着され、トレッド部2の温度を、トレッド部2に対して非接触で検出することが可能になっている。このため、タイヤ温度センサ95は、車両200の走行時には、トレッド部2の温度、即ち、タイヤ温度を継続的に検出することができる。タイヤ温度センサ95で検出したタイヤ温度は、タイヤ温度センサ95から制御ユニット80に伝達され、タイヤ温度センサ95で取得する。
【0069】
制御ユニット80は、取得したタイヤ温度に基づいて、制御部70を介して剛性可変部材60の剛性を制御する。制御ユニット80は、制御部70を介して剛性可変部材60の剛性を制御する際には、制御部70に供給する電力を調節することにより行う。即ち、制御部70は、励磁コイル71からなるため、電力が供給されることにより、供給された電力に応じた強さの磁場を発生することができ、供給される電力が大きくなるに従って、発生する磁場を強くすることができる。また、剛性可変部材60は、磁性エラストマーからなるため、剛性可変部材60に巻き回される励磁コイル71から付与される磁場に応じて剛性が変化し、付与される磁場が強くなるに従って、剛性が高くなる。このため、剛性可変部材60の剛性は、励磁コイル71に供給する電力を調節し、励磁コイル71で発生する磁場の強さを調節することにより、調節することが可能になっている。
【0070】
ここで、車両200の走行中は、空気入りタイヤ1は回転をするが、回転する空気入りタイヤ1に配置される励磁コイル71に供給する電力は、車両200の車体側の配置される給電部82と、空気入りタイヤ1と一体となって回転するリムホイール100に配置される受電部72とにより、非接触で供給される。即ち、リムホイール100に配置される受電部72は、励磁コイル71に対して電気的に接続されており、給電部82は、受電部72からは離間しつつ受電部72に対して対向する位置に配置されているため、給電部82から受電部72へは、電磁誘導による誘導起電力により電力を供給することが可能になっている。受電部72に供給された電力は、励磁コイル71に供給され、励磁コイル71は、供給された電力によって磁場を発生する。これにより、回転をする空気入りタイヤ1に配置される励磁コイル71に対して、車体側から電力を供給し、励磁コイル71は、供給された電力によって磁場を発生することができ、励磁コイル71で発生する磁場の強さを調節することにより、剛性可変部材60の剛性を調節することができる。
【0071】
タイヤ温度センサ95より取得したタイヤ温度に基づいて、制御ユニット80によって剛性可変部材60の剛性の調節する際には、例えば、取得したタイヤ温度が、トレッドゴム層4の粘性が高く、トレッド部2の接地時における損失エネルギーが大きいことを示す温度である場合は、制御ユニット80は、剛性可変部材60の剛性を高める制御を行う。この場合における、トレッドゴム層4の粘性が高い状態であることを示す温度は、タイヤ温度に対して予め閾値を設定し、取得したタイヤ温度が閾値よりも低い場合に、トレッドゴム層4は粘性が高い状態であると判断する。
【0072】
このため、タイヤ温度センサ95より取得したタイヤ温度が、予め設定した閾値より低い場合は、制御ユニット80は、トレッドゴム層4の粘性が高い状態であると判断し、励磁コイル71に対して電力を供給する。これにより、励磁コイル71は、供給された電力によって磁場を発生し、磁場を発生した励磁コイル71が巻き回される剛性可変部材60は、励磁コイル71で発生した磁場によって剛性が高くなり、即ち、剛性可変部材60は、弾性が高くなる。これにより、剛性可変部材60が配置されるアンダートレッド42は、アンダートレッド42と剛性可変部材60とを合わせた状態での粘性が、剛性可変部材60の弾性を高くしない状態よりも低くなり、トレッドゴム層4全体の粘性が、剛性可変部材60の弾性を高くしない状態よりも低くなる。従って、トレッド部2の接地時における損失エネルギーを低減することができるため、例えば、車両200の走行の開始直後のような、トレッド部2の温度が低くなっている状態での転がり抵抗を低減することができる。
【0073】
ここで、タイヤ温度が低い場合は、トレッドゴム層4の弾性が低くなるため、トレッド接地面3の接地時における、路面に対するトレッド部2からの反発力が小さくなり、乗り心地が確保される。このため、タイヤ温度が低い場合は、トレッドゴム層4の弾性が低いことによって乗り心地が確保されているため、タイヤ温度が低い場合は、剛性可変部材60の弾性を高くしてトレッドゴム層4全体の粘性を低くすることにより、転がり抵抗の低減と乗り心地の確保とを両立することができる。
【0074】
また、取得したタイヤ温度が、予め設定した閾値より高い場合は、制御ユニット80は、トレッドゴム層4の粘性が低い状態であると判断し、励磁コイル71に対して電力を供給しない、或いは、励磁コイル71に供給する電力を低減する。これにより、励磁コイル71は磁場を発生しないか、励磁コイル71で発生する磁場が低下するため、励磁コイル71が巻き回される剛性可変部材60は、磁場によって剛性が高くならず、即ち、剛性可変部材60は、弾性が高くならない。つまり、剛性可変部材60は、励磁コイル71で強い磁場を発生する場合と比較して、弾性が低くなる。これにより、剛性可変部材60が配置されるアンダートレッド42は、アンダートレッド42と剛性可変部材60とを合わせた状態での弾性が、剛性可変部材60の弾性を高くした際のアンダートレッド42と剛性可変部材60とを合わせた状態での弾性よりも低くなる。このため、トレッドゴム層4全体の弾性も、剛性可変部材60の弾性を高くした際のトレッドゴム層4全体の弾性より低くなり、トレッド接地面3の接地時における、路面に対するトレッド部2からの反発力が小さくなる。従って、例えば、車両200の走行を続けることによってトレッド部2の温度が高くなった際における乗り心地を確保することができる。
【0075】
ここで、タイヤ温度が高く、トレッドゴム層4が有するキャップトレッド41も高い場合は、キャップトレッド41の粘性が低くなり、転がり抵抗が低下するため、タイヤ温度が高い場合は、キャップトレッド41の粘性の低下によって、転がり抵抗が低くなった状態になる。このため、タイヤ温度が高い場合は、キャップトレッド41の粘性が低い状態は維持しつつ、剛性可変部材60の弾性を低くしてトレッドゴム層4全体の弾性を低くすることにより、低転がり抵抗と乗り心地の確保とを両立することができる。
【0076】
また、タイヤ剛性可変装置50は、空気入りタイヤ1が装着される車両200の操舵角を検出する操舵角センサ91を備えており、空気入りタイヤ1を装着した車両200の運転時は、車両200のドライバの運転操作による操舵角を、操舵角センサ91によって検出する。操舵角センサ91は、例えば、ステアリングホイールと共に回転をするシャフト(図示省略)の回転角度を検出することが可能になっており、当該シャフトの回転角度を検出することにより、直進状態の回転角度を中心とする操舵の方向と操舵角を、検出することができる。操舵角センサ91で検出した操舵角は、操舵角センサ91から制御ユニット80に伝達され、制御ユニット80で取得する。
【0077】
制御ユニット80は、取得した操舵角に基づいて、制御部70を介して剛性可変部材60の剛性を制御する。即ち、制御ユニット80は、タイヤ温度センサ95で取得したタイヤ温度に基づいて剛性可変部材60の剛性を制御する場合と同様に、操舵角センサ91より取得した操舵角に基づいて制御部70に供給する電力を調節することにより、剛性可変部材60の剛性を制御する。
【0078】
操舵角センサ91より取得した操舵角に基づいて、制御ユニット80によって剛性可変部材60の剛性の調節する際には、例えば、取得した操舵角が、車両200は直進走行をしていることを示す角度である場合は、制御ユニット80は、剛性可変部材60の剛性を高くしない制御を行う。この場合における、車両200が直進走行をしていることを示す操舵角の角度は、例えば、車両200の直進走行時における操舵角を中心として、ステアリングホイールの回転方向における双方の方向においてそれぞれ境界の角度を設定し、境界の角度同士の範囲内とに位置する回転角度を、車両200が直進走行をしていることを示す操舵角の角度とする。このため、操舵角センサ91で検出した操舵角が、この範囲内に位置する角度である場合は、制御ユニット80は、車両200は直進走行、或いは直進走行に近い走行を行っていると判断し、励磁コイル71に対して電力を供給しない、または、供給する電力を低くする。これにより、励磁コイル71は、磁場を発生しないか、励磁コイル71で発生する磁場が低下するため、励磁コイル71が巻き回される剛性可変部材60は、磁場によって剛性が高くならず、即ち、剛性可変部材60は、弾性が高くならない。従って、剛性可変部材60が配置されるトレッドゴム層4全体の弾性も高くならないため、トレッド接地面3の接地時における、路面に対するトレッド部2からの反発力が小さくなり、車両200が直進走行、或いは直進走行に近い走行を行っている際の乗り心地が確保される。
【0079】
また、取得した操舵角が、車両200が旋回していることを示している場合は、制御ユニット80は、タイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側の剛性可変部材60を個別に制御することにより、剛性可変部材60の剛性を必要に応じて高くする制御を行う。これにより、トレッド部2におけるタイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側の部分の剛性を個別に変化させる。換言すると、制御部70は、車両200が旋回していることを検知した際には、操舵角に応じて、トレッド部2におけるタイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側の部分のうち、車両200の旋回によって荷重が大きくなる側の剛性を高めることができる剛性可変部材60の剛性を高くする。つまり、操舵角センサ91で検出した操舵角が、車両200が直進走行をしていることを示す角度より大きい場合は、制御ユニット80は、トレッド部2におけるタイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側の部分のうち、荷重が大きくなる側に配置されている剛性可変部材60の剛性を変化させることができる制御部70、即ち、励磁コイル71に対して、所定の大きさの電力を供給する。これにより、トレッド部2における荷重が大きくなる側に配置されている剛性可変部材60の剛性を変化させることができる励磁コイル71は、供給された電力に応じて磁場を発生し、磁場を発生した励磁コイル71が巻き回される剛性可変部材60は、励磁コイル71で発生した磁場によって剛性が高くなる。
【0080】
このように、トレッド部2におけるタイヤ赤道面CLのタイヤ幅方向両側部分のうち、励磁コイル71で発生した磁場によって剛性が高くなった剛性可変部材60が配置される側の部分は、剛性可変部材60の剛性が高くなるのに伴って剛性が高くなる。これにより、トレッド部2において、車両200の走行時の旋回操作によって大きな荷重が作用する側の部分は、剛性可変部材60の剛性が高くなるのに伴い剛性が高くなるため、車両200の旋回時においても大きく弾性変形することが抑制される。従って、車両200の走行時における旋回操作時に、トレッド部2の変形量がドライバの操舵の操作により追従し難くなることが抑制されるため、操縦安定性を確保することができる。
【0081】
図6は、車両200の旋回時に剛性を高くする制御についての説明図である。制御ユニット80は、車両200の旋回時に剛性可変部材60の剛性を高めるが、剛性可変部材60の剛性を高くする制御について具体的に説明する。空気入りタイヤ1が装着される車両200の旋回時には、制御ユニット80は、旋回方向における外輪201側となる空気入りタイヤ1の剛性可変部材60の剛性を高める制御を行う。また、空気入りタイヤ1が装着される車両200の旋回時には、旋回方向における内輪202側となる空気入りタイヤ1においては、制御ユニット80は、旋回方向における外側に位置する剛性可変部材60の剛性を高める制御を行う。つまり、車両200の旋回時には、制御ユニット80は、旋回方向における内輪202側となる空気入りタイヤ1の、車両装着方向内側寄りに位置する剛性可変部材60の剛性を高める制御を行う。
【0082】
なお、この場合における外輪201と内輪202は、車両200の幅方向両側に装着される車輪のうち、外輪201は、相対的に旋回の中心から離れる側に装着される車輪になっており、内輪202は、旋回の中心が位置する側に装着される車輪になっている。
【0083】
詳しくは、外輪201側となる空気入りタイヤ1のタイヤ幅方向両側の剛性可変部材60のうち、車両装着方向外側の剛性可変部材60aとし、車両装着方向内側の剛性可変部材60bとする場合、制御ユニット80は、車両200の旋回時には、外輪201側となる空気入りタイヤ1が有する剛性可変部材60のうち、車両装着方向外側の剛性可変部材60aと、車両装着方向内側の剛性可変部材60bとの双方の剛性を高める制御を行う。車両200の旋回時には、外輪201側となる空気入りタイヤ1には、大きな荷重が作用するため、このように、双方の剛性可変部材60の剛性を高めることにより、トレッド部2全体の剛性を高めることができる。これにより、車両200の旋回時に、外輪201の空気入りタイヤ1に大きな荷重が作用する場合でも、この大きな荷重によってトレッド部2が大きく変形することを抑制することができる。
【0084】
また、内輪202側となる空気入りタイヤ1のタイヤ幅方向両側の剛性可変部材60のうち、車両装着方向内側の剛性可変部材60cとし、車両装着方向外側の剛性可変部材60dとする場合、制御ユニット80は、空気入りタイヤ1が装着される車両200の旋回時には、内輪202側となる空気入りタイヤ1が有する複数の剛性可変部材60のうち、相対的に車両装着方向内側に位置する側の剛性可変部材60cの剛性を高める制御を行う。つまり、車両200の旋回時には、内輪202側となる空気入りタイヤ1では、空気入りタイヤ1における車両装着方向外側は、旋回方向内側となり、空気入りタイヤ1における車両装着方向内側は、旋回方向外側となる。また、車両200の旋回時における荷重は、旋回方向外側寄りの部分により大きな荷重が作用し易くなるため、内輪202側となる空気入りタイヤ1においては、車両装着方向内側寄りの部分に、より大きな荷重が作用し易くなる。このため、車両200の旋回時には、内輪202側となる空気入りタイヤ1が有する複数の剛性可変部材60のうち、相対的に車両装着方向内側に位置する側の剛性可変部材60cの剛性を高めることにより、内輪202において大きな荷重が作用し易い、トレッド部2における旋回方向外側の部分の剛性を高めることができる。これにより、車両200の旋回時に、内輪202の空気入りタイヤ1に大きな荷重が作用する場合でも、トレッド部2における旋回方向外側寄りに位置する部分が、この大きな荷重によって大きく変形することを抑制することができる。
【0085】
車両200の旋回時には、外輪201の剛性可変部材60の剛性と、内輪202の剛性可変部材60の剛性とを、これらのように高めることにより、車両200の旋回時に大きな荷重が作用するトレッド部2の剛性を、適切に高めることができる。これにより、車両200の旋回時におけるトレッド部2の変形量を抑えることができるため、操縦安定性を確保することができる。
【0086】
タイヤ剛性可変装置50は、これらのようにして行うタイヤ温度センサ95より取得したタイヤ温度に基づく剛性可変部材60の剛性の制御と、操舵角センサ91より取得した操舵角に基づく剛性可変部材60の剛性の制御とを連携させながら、剛性可変部材60の剛性の制御を行う。
【0087】
以上の実施形態に係るタイヤ剛性可変装置50は、外部からエネルギーを付与することにより剛性が変化する剛性可変部材60を有しており、剛性可変部材60は、空気入りタイヤ1が有するトレッド部2のアンダートレッド42に配置されるため、剛性可変部材60の剛性を変化させることにより、トレッド部2の剛性を変化させることができる。また、タイヤ剛性可変装置50は、剛性可変部材60の剛性を変化させる制御部70を備え、制御部70は、所定のセンサ出力情報によって剛性可変部材60の剛性を変化させるため、トレッド部2の剛性を、空気入りタイヤ1の状態や、空気入りタイヤ1が装着される車両200の走行状態に応じて適切に変化させることができる。これにより、例えば、操縦安定性が重要視される走行状態の場合は、剛性可変部材60の剛性を高め、トレッド部2の剛性を高めることにより、操縦安定性を確保することができる。また、操縦安定性が重要視されない走行状態の場合は、剛性可変部材60の剛性を高めないことにより、トレッド部2の剛性も高くならないため、乗り心地を確保することができる。従って、操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。
【0088】
また、剛性可変部材60は、トレッド部2のキャップトレッド41のタイヤ径方向内側に位置するアンダートレッド42に配置されるため、トレッド部2が摩耗した場合でも、剛性可変部材60が損傷することを抑制することができる。つまり、トレッド部2が摩耗する際には、主にキャップトレッド41が摩耗をするため、トレッド部2の摩耗が進行した場合でも、キャップトレッド41のタイヤ径方向内側に位置するアンダートレッド42は、摩耗し難くなっている。このため、トレッド部2が摩耗した場合でも、アンダートレッド42に配置される剛性可変部材60は、トレッド接地面3に露出し難くなっており、トレッド部2が摩耗した場合でも、剛性可変部材60は損傷し難くなっている。これにより、空気入りタイヤ1の使用開始後、長期に亘って、剛性可変部材60によりトレッド部2の剛性を変化させることができる。
【0089】
また、剛性可変部材60は、磁性エラストマーであるため、剛性可変部材60の耐熱性を確保することができ、トレッド部2の温度が高くなった際における剛性可変部材60の損傷を抑制することができる。つまり、剛性を変化させることができる剛性可変部材60は、電力を印加することにより弾力性が変化する電気粘性エラストマーのような電気弾性体を用いても構成することができるが、電気弾性体は、磁性エラストマーと比較して耐熱性が低くなっている。一方で、空気入りタイヤ1のトレッド部2は、車両200の走行時には大きな荷重を受け、変形を繰り返しながら回転をしているため、高速走行や旋回が多い走行の場合には、トレッド部2の温度は高くなり易くなっている。このため、剛性可変部材60に、磁性エラストマーを用いて剛性可変部材60の耐熱性を確保することにより、高速走行や旋回が多い走行を行った際にトレッド部2の温度が高くなることに起因する、剛性可変部材60の損傷を抑制することができる。これにより、剛性可変部材60の耐久性を確保することができ、トレッド部2に剛性可変部材60を配置することによる効果を、より確実に得ることができる。これらの結果、より確実に操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。
【0090】
また、実施形態に係る空気入りタイヤ1は、上記タイヤ剛性可変装置50が用いられるため、トレッド部2の剛性を低めに設定して乗り心地を確保しつつ、車両200の旋回時には剛性可変部材60の剛性を高めてトレッド部2の剛性を剛性可変部材60によって補うことにより、操縦安定性を確保することができる。この結果、操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。
【0091】
また、剛性可変部材60の剛性を変化させる際に用いるセンサ出力情報は、タイヤ温度を検出するタイヤ温度センサ95から出力される情報を含むため、剛性可変部材60は、タイヤ温度に基づいて剛性を変化させることができる。例えば、トレッド部2は、タイヤ温度が低い状態では、トレッドゴム層4の粘性が高いため、損失エネルギーが大きくなり、転がり抵抗が大きくなり易くなる傾向にある。このため、タイヤ温度センサ95で検出したタイヤ温度が低めの場合には、剛性可変部材60の剛性を高めることによって粘性を低下させて、損失エネルギーを低減させることにより、転がり抵抗を低下させることができる。また、トレッド部2は、タイヤ温度が高い状態では、キャップトレッド41の粘性が低下することにより転がり抵抗が小さくなるため、剛性可変部材60の剛性を高めることによりトレッドゴム層4の弾性を低下させて、乗り心地を確保することができる。これらの結果、タイヤ温度の低温時に転がり抵抗を低くすることと、タイヤ温度が上昇した通常の走行時における乗り心地の確保とを両立することができる。
【0092】
また、剛性可変部材60の剛性を変化させる際に用いるセンサ出力情報は、車両200の走行時における操舵角を検出する操舵角センサ91から出力される情報を含むため、操舵角に応じて剛性可変部材60の剛性を変化させることができる。これにより、操舵角センサ91で検出した操舵角に基づき、車両200が直進走行をしていると判断できる場合は、剛性可変部材60の剛性を低下させることにより乗り心地を確保することができる。また、操舵角センサ91で検出した操舵角に基づき、車両200が旋回していると判断できる場合は、剛性可変部材60の剛性を高めてトレッド部2の剛性を高くし、トレッド部2の変形量を低下させることにより、トレッド部2の変形がドライバの操舵の操作に追従し易くなるようにすることができる。この結果、より確実に操縦安定性と乗り心地とを容易に両立することができる。
【0093】
また、車両200の旋回時には、旋回方向における外輪201側となる空気入りタイヤ1の剛性可変部材60の剛性を高めるため、車両200の旋回時に、車両200の幅方向において大きな荷重が作用し易くなる外輪201側の、空気入りタイヤ1のトレッド部2の剛性を高めることができる。これにより、車両200に装着される複数の空気入りタイヤ1の中で、車両200の旋回時に相対的に大きな荷重が作用し易い空気入りタイヤ1のトレッド部2の剛性を高めることができる。従って、車両200の旋回時に大きな荷重が作用し易いトレッド部2の変形量を、より確実に低減することができ、トレッド部2の変形が、ドライバの操舵の操作に追従し易くなるようにすることができる。この結果、より確実に操縦安定性を向上させることができる。
【0094】
また、剛性可変部材60は、トレッド部2の接地幅TWの40%以上の範囲に配置されているため、より確実に転がり抵抗を低減したり、操縦安定性を確保したりすることができる。つまり、剛性可変部材60が配置される範囲が、トレッド部2の接地幅TWの40%未満である場合は、剛性可変部材60が配置される範囲が小さ過ぎるため、タイヤ温度の低温時に剛性可変部材60の剛性を高めても、効果的にトレッド部2の粘性を低下させるのが困難になり、転が値抵抗を効果的に低下させ難くなる虞がある。また、剛性可変部材60が配置される範囲が、トレッド部2の接地幅TWの40%未満である場合は、剛性可変部材60が配置される範囲が小さ過ぎるため、車両200の旋回時に剛性可変部材60の剛性を高めても、トレッド部2の剛性を効果的に確保するのが困難になり、ドライバの操舵の操作に伴うトレッド部2の変形を、操舵の操作に効果的に追従させるのが困難になる虞がある。
【0095】
これに対し、剛性可変部材60が、トレッド部2の接地幅TWの40%以上の範囲に配置される場合は、剛性可変部材60の剛性を高めることにより、効果的にトレッド部2の粘性を低下させたり、トレッド部2の剛性を確保したりすることができる。これにより、タイヤ温度の低温時の損失エネルギーを効果的に低減したり、車両200の旋回時におけるトレッド部2の剛性を、剛性可変部材60によって効果的に確保したりすることができる。この結果、より確実に転がり抵抗を低減したり、操縦安定性を確保したりすることができる。
【0096】
また、剛性可変部材60は、タイヤ幅方向に分割して配置され、車両200の旋回時には、旋回方向において内輪202側となる空気入りタイヤ1の、車両装着方向内側に位置する側の剛性可変部材60cの剛性を高めるため、車両200の旋回時に、内輪202側の空気入りタイヤ1のトレッド部2において大きな荷重が作用し易くなる部分の剛性を高めることができる。これにより、車両200の旋回時に、トレッド部2において大きな荷重が作用し易い部分の変形量を、より確実に低減することができ、トレッド部2の変形が、ドライバの操舵の操作に追従し易くなるようにすることができる。一方で、車両200の旋回時においても、内輪202側の空気入りタイヤ1における車両装着方向外側に位置する側の剛性可変部材60dは、剛性を高めないため、車両200の旋回時にトレッド部2の剛性を高め過ぎることに起因する乗り心地の悪化を抑制することができ、乗り心地を確保することができる。この結果、より確実に操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。
【0097】
また、制御部70は、剛性可変部材60の外周に螺旋状に巻き回される励磁コイル71により形成されるため、制御部70によって剛性可変部材60に対してエネルギーを付与して剛性可変部材60の剛性を変化させる際に、剛性可変部材60の剛性を、タイヤ周方向において均一に変化させることができる。これにより、剛性可変部材60のタイヤ周方向における剛性の均一性を確保することができ、剛性可変部材60のタイヤ周方向における剛性が不均一になることに起因する、空気入りタイヤ1の回転時の振動を抑制して乗り心地の悪化を抑制することができる。
【0098】
また、制御部70は、螺旋状に巻き回される励磁コイル71によって形成されるため、空気入りタイヤ1の製造時における加硫成形時に、剛性可変部材60の成形に追従することができる。これにより、剛性可変部材60の剛性を変化させるために配置する制御部70を、生産性を損なうことなく配置することができる。これらの結果、生産性の低下を抑えつつ、より確実に乗り心地を向上させることができる。
【0099】
また、剛性可変部材60は、弾性率が2MPa以上20MPa以下の範囲内で変化するため、車両200の直進走行時における操縦安定性を確保しつつ、タイヤ温度の低温時や車両200の旋回時における乗り心地の悪化を抑制することができる。つまり、剛性可変部材60の弾性率が2MPa未満になる場合は、剛性可変部材60の剛性を高めない状態における弾性率が小さくなり過ぎるため、剛性可変部材60の剛性を高めない状態におけるトレッド部2の剛性が低くなり過ぎる虞がある。この場合、車両200の直進走行時におけるトレッド部2の剛性が低過ぎるため、直進走行を行っている際の操縦安定性を確保し難くなる虞がある。また、剛性可変部材60の弾性率が20MPaより大きくなる場合は、剛性可変部材60の剛性を高くした際における弾性率が大きくなり過ぎるため、剛性可変部材60の剛性を高めた状態におけるトレッド部2の剛性が高くなり過ぎる虞がある。この場合、タイヤ温度の低温時に、損失エネルギーを低減するために剛性可変部材60の剛性を高めたり、車両200の旋回時に、トレッド部2の剛性を高めるために剛性可変部材60の剛性を高めたりした場合に、トレッド部2の剛性が高くなり過ぎるため、タイヤ温度の低温時や車両200の旋回時における乗り心地が悪化する虞がある。
【0100】
これに対し、剛性可変部材60の弾性率が、2MPa以上20MPa以下の範囲内で変化する場合は、車両200の直進走行時におけるトレッド部2の剛性が低くなり過ぎることを抑制しつつ、タイヤ温度の低温時や車両200の旋回時にトレッド部2の剛性が高くなり過ぎることを抑制することができる。これにより、車両200の直進走行時における操縦安定性を確保しつつ、低温時や旋回時における乗り心地の悪化を抑制することができる。この結果、より確実に操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。
【0101】
また、剛性可変部材60を構成する磁性エラストマーは、磁性粒子の直径が0.1μm以上100μm以下の範囲内の鉄粉であるため、より確実に剛性を変化させることができる。つまり、磁性エラストマーは、磁性粒子が小さくなるに従って透磁率が高く、残留磁化が小さくなるため、直径が0.1μm以上100μm以下の範囲内の鉄粉を磁性粒子として用いることにより、励磁コイル71で磁場を印加した際に、効率良く剛性を変化させることができる。これにより、より確実に、車両200の直進走行時における乗り心地を確保しつつ、タイヤ温度の低温時における転がり抵抗を低減したり、車両200の旋回時における操縦安定性を確保したりすることができる。この結果、より確実に操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。
【0102】
また、剛性可変部材60は、基材の少なくとも一部が天然ゴムであるため、剛性可変部材60の耐久性を確保することができる。この結果、乗り心地を確保しつつ、長期に亘って操縦安定性を向上させることができる。
【0103】
また、制御部70は、給電部82と受電部72とにより、非接触で給電が行われるため、回転する空気入りタイヤ1に配置される制御部70に対して、容易に電力を供給することができ、剛性可変部材60の剛性を、容易に変化させることができる。これにより、回転する空気入りタイヤ1のトレッド部2の剛性を、容易に変化させることができる。この結果、より容易に操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。
【0104】
[変形例]
なお、上述した実施形態では、剛性可変部材60は、タイヤ幅方向に2分割されているが、剛性可変部材60は、タイヤ幅方向に3分割以上で分割されていてもよく、または、タイヤ幅方向に分割されずに一体に形成されていてもよい。剛性可変部材60は、タイヤ剛性可変装置50が用いられる空気入りタイヤ1の使用態様やトレッド部2の形態等に応じて、分割するか否かや、分割する際には分割の数を適宜設定するのが好ましい。
【0105】
また、上述した実施形態では、制御部70が剛性可変部材60の剛性を変化させる際に用いるセンサ出力情報として、タイヤ温度を検出するタイヤ温度センサ95から出力される情報や、操舵角を検出する操舵角センサ91から出力される情報を用いているが、センサ出力情報は、タイヤ温度センサ95や操舵角センサ91から出力される情報以外であってもよい。
【0106】
図7は、実施形態に係るタイヤ剛性可変装置50の変形例であり、横加速度センサ92やヨーレートセンサ93から出力される情報を用いる場合の説明図である。剛性可変部材60の剛性を変化させる際に用いるセンサ出力情報は、例えば、車両200に搭載されて車両200の走行時における横加速度を検出する横加速度センサ92から出力される情報や、車両200の走行時におけるヨーレートを検出するヨーレートセンサ93から出力される情報を用いてもよい。車両200が旋回を行った際には、横加速度やヨーレートが変化するため、車両200が旋回していることや、旋回の方向、旋回の度合いは、横加速度センサ92から出力される情報や、ヨーレートセンサ93から出力される情報に基づいて、検出することができる。このため、剛性可変部材60の剛性を変化させる際には、横加速度センサ92から出力される情報や、ヨーレートセンサ93から出力される情報に基づいて変化させ、大きな荷重が作用するトレッド部2に配置される剛性可変部材60の剛性を高めるようにしてもよい。車両200の旋回状態に応じて剛性可変部材60の剛性を変化させる場合、センサ出力情報は、空気入りタイヤ1が装着される車両200が有する操舵角センサ91、横加速度センサ92及びヨーレートセンサ93から出力される情報のうち、少なくとも1つの情報を含んでいればよく、これらの情報に基づいて剛性可変部材60の剛性を変化させることにより、操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。
【0107】
また、上述した実施形態では、車両200の旋回時において、旋回方向における外輪201側となる空気入りタイヤ1の剛性可変部材60の剛性を高める際に、タイヤ幅方向両側の剛性可変部材60で、特に剛性を異ならせる制御は行っていないが、外輪201側の空気入りタイヤ1において、タイヤ幅方向両側の剛性可変部材60で剛性を異ならせてもよい。車両200の旋回時には、外輪201側となる空気入りタイヤ1では、例えば、車両装着方向外側の剛性可変部材60a(図6参照)の剛性を、車両装着方向内側の剛性可変部材60b(図6参照)の剛性よりも高くしてもよい。これにより、車両200の旋回時に、作用する荷重が相対的に高くなる、旋回方向外側に配置される剛性可変部材60aの剛性を、旋回方向内側に配置される剛性可変部材60bの剛性よりも高くすることにより、外輪201のトレッド部2において旋回方向外側に位置することにより大きな荷重が作用する部分の剛性を、より確実に高めることができる。これにより、操縦安定性をより確実に向上させることができる。
【0108】
また、上述した実施形態では、タイヤ温度センサ95で検出したトレッド部2の温度が閾値以下である場合に、剛性可変部材60の剛性を高めているが、タイヤ温度に基づいて剛性可変部材60の剛性を変化させる際には、タイヤ温度センサ95で検出したタイヤ温度に応じて変化させてもよい。つまり、タイヤ温度センサ95で検出したタイヤ温度が低くなるに従って剛性可変部材60の剛性を高め、タイヤ温度が低くなるに従ってトレッドゴム層4の粘性が低くなるようにしてもよい。タイヤ温度が低くなるに従って剛性可変部材60の剛性を高めて損失エネルギーが低減するようにすることにより、タイヤ温度の変化に伴ってトレッド部2の剛性が急変し、乗り心地が急変することを抑制することができる。この結果、より確実に転がり抵抗を低減しつつ、乗り心地を確保することができる。
【0109】
また、上述した実施形態では、車両200の旋回時には、剛性可変部材60の剛性を高めることにより、トレッド部2の剛性を高めているが、剛性可変部材60の剛性を変化させる際には、旋回の度合いに応じて変化させてもよい。つまり、操舵角センサ91や、横加速度センサ92、ヨーレートセンサ93等から出力される情報に基づき、空気入りタイヤ1のトレッド部2に作用すると推測される荷重が大きくなるに従って、剛性可変部材60の剛性を高め、トレッド部2の剛性を高めてもよい。トレッド部2に作用する荷重が大きくなるに従ってトレッド部2の剛性を高めることにより、より確実にトレッド部2の剛性を、乗り心地の悪化を抑制しつつ、旋回の度合いに応じて高めることができる。この結果、より確実に操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。
【0110】
また、上述した実施形態では、剛性可変部材60が配置される内部層として、トレッドゴム層4のアンダートレッド42を用いて説明しているが、剛性可変部材60が配置される内部層は、アンダートレッド42以外であってもよい。剛性可変部材60が配置される内部層は、例えば、トレッド部2におけるベルト層14とカーカス層13との間の部分や、カーカス層13のタイヤ径方向内側の部分であってもよい。即ち、剛性可変部材60は、トレッドゴム層4のアンダートレッド42以外に配置されていてもよく、ベルト層14とカーカス層13との間の部分や、カーカス層13のタイヤ径方向内側の部分に配置されていてもよい。剛性可変部材60は、剛性可変部材60の剛性を変化させることによりトレッド部2の剛性を変化させることができ、トレッド部2の摩耗時に剛性可変部材60が損傷しない位置であれば、剛性可変部材60が配置される位置は問わない。
【0111】
また、上述した実施形態では、空気入りタイヤ1は主溝30は4本が形成されているが、主溝30は4本以外であってもよい。また、上述した実施形態や変形例は、適宜組み合わせてもよい。タイヤ剛性可変装置50及び空気入りタイヤ1は、空気入りタイヤ1のトレッド部2の内部層に、磁性エラストマーからなり剛性を変化させることができる剛性可変部材60を配置し、所定のセンサ出力情報に基づいて剛性可変部材60の剛性を変化させることにより、操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。
【0112】
また、上述した実施形態では、本発明に係るタイヤの一例として空気入りタイヤ1を用いて説明したが、本発明に係るタイヤは、空気入りタイヤ1以外であってもよい。本発明に係るタイヤは、例えば、気体を充填することなく使用することができる、いわゆるエアレスタイヤであってもよい。
【0113】
[実施例]
図8は、空気入りタイヤの性能評価試験の結果を示す図表である。以下、上記の空気入りタイヤ1について、従来例の空気入りタイヤと、本発明に係る空気入りタイヤ1と、本発明に係る空気入りタイヤ1と比較する比較例の空気入りタイヤとについて行なった性能の評価試験について説明する。性能評価試験は、操縦安定性と、乗り心地とについての試験を行った。
【0114】
性能評価試験は、JATMAで規定されるタイヤの呼びが245/50R19 105Wサイズの空気入りタイヤを、リムサイズ19×7.5JのJATMA標準のリムホイールにリム組みして空気圧を200kPaに調整し、排気量が2000ccのSUV車両のテスト車両に試験タイヤを装着してテスト車両で走行をすることにより行った。
【0115】
各試験項目の評価方法は、操縦安定性については、試験タイヤを装着したテスト車両でテストコースを走行した際における、評価パネラーの官能評価により比較した。操縦安定性は、評価パネラーの官能評価を、後述する従来例を100とする指数で表すことにより評価し、指数値が大きいほど操縦安定性が高く、操縦安定性に優れていることを示している。
【0116】
また、乗り心地の評価方法は、試験タイヤを装着したテスト車両でテストコースを走行した際における、評価パネラーの官能評価により比較した。乗り心地は、評価パネラーの官能評価を、後述する従来例を100とする指数で表すことにより評価し、指数値が大きいほど乗り心地がよく、乗り心地の性能に優れていることを示している。
【0117】
性能評価試験は、従来の空気入りタイヤの一例である従来例の空気入りタイヤと、本発明に係る空気入りタイヤ1の一例である実施例1〜4と、本発明に係る空気入りタイヤ1と比較する空気入りタイヤの一例である比較例1、2との7種類のタイヤについて行った。これらの試験タイヤは、キャップトレッドの弾性率がいずれも20MPaになっており、アンダートレッドの弾性率がいずれも10MPaになっている。これらの試験タイヤのうち、従来例の空気入りタイヤは、トレッド部に剛性可変部材を有していない。比較例1、2の空気入りタイヤは、トレッド部にいずれも剛性可変部材を有しているものの、剛性可変部材はトレッド部における外部層となるキャップトレッドに配置されており、さらに、比較例1は、剛性可変部材の材料が電気弾性体になっている。
【0118】
これに対し、本発明に係る空気入りタイヤ1の一例である実施例1〜4は、全てトレッド部2における内部層となるアンダートレッド42に剛性可変部材が配置されており、剛性可変部材は、磁性エラストマーより形成されている。さらに、実施例1〜4に係る空気入りタイヤ1は、剛性可変部材60がトレッド部2の接地幅TWの40%以上の範囲に配置されているか否かや、剛性可変部材60の形態(分割または一体)、剛性可変部材60の弾性率が、それぞれ異なっている。
【0119】
これらの空気入りタイヤ1を用いて性能評価試験を行った結果、図8に示すように、実施例1〜4に示す空気入りタイヤ1は、従来例や比較例1、2に対して、乗り心地を悪化させることなく、操縦安定性を向上させることができることが分かった。つまり、実施例1〜4に示す空気入りタイヤ1は、操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。
【符号の説明】
【0120】
1 空気入りタイヤ
2 トレッド部
3 トレッド接地面
4 トレッドゴム層
41 キャップトレッド
42 アンダートレッド
5 ショルダー部
8 サイドウォール部
9 サイドゴム
10 ビード部
11 ビードコア
12 ビードフィラー
13 カーカス層
14 ベルト層
141、142 交差ベルト
16 インナーライナ
17 リムクッションゴム
18 タイヤ内面
20 陸部
30 主溝
50 タイヤ剛性可変装置
60 剛性可変部材
70 制御部
71 励磁コイル
72 受電部
80 制御ユニット
82 給電部
85 電源
90 センサ
91 操舵角センサ
92 横加速度センサ
93 ヨーレートセンサ
95 タイヤ温度センサ
100 リムホイール
200 車両
201 外輪
202 内輪
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8