JP2021165076A - タイヤ剛性可変装置及びタイヤ - Google Patents

Abstract

【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

Description

本発明は、タイヤ剛性可変装置及びタイヤに関する。

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。

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。

特開２００６−４４５９５号公報 特許第６０３７１８０号公報 特許第６２１１９０３号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (12)

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

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