(57)【要約】【課題】空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定方法および装置において、正確に周方向偏摩耗の発生の有無を判定する。【解決手段】空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定方法は、新品時のタイヤ１を所定回転数で転動させてパターン振動の力を基準力として測定し、測定対象となるタイヤ１を上記所定回転数で転動させてパターン振動の力を測定力として測定し、パターン振動がタイヤ１の１回転当たりに規則的にＮ回生じるとき（Ｎは自然数）、上記所定回転数に上記Ｎ回を乗じた値である特定周波数において、測定力が基準力よりも所定以上大きければ周方向偏摩耗が発生していると判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
新品時の空気入りタイヤを所定回転数で転動させてパターン振動の加速度または力を基準加速度または基準力として測定し、
測定対象となる前記空気入りタイヤを前記所定回転数で転動させてパターン振動の加速度または力を測定加速度または測定力として測定し、
前記パターン振動が前記空気入りタイヤの１回転当たりに規則的にＮ回生じるとき（Ｎは自然数）、前記所定回転数に前記Ｎ回を乗じた値である特定周波数において、前記測定加速度が前記基準加速度よりも、または、前記測定力が前記基準力よりも所定以上大きければ周方向偏摩耗が発生していると判定する
ことを含む、空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定方法。
【請求項２】
前記Ｎ回は３〜８回であり、前記空気入りタイヤの多角形摩耗を検知する、請求項１の空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定方法。
【請求項３】
前記Ｎ回は１回であり、前記空気入りタイヤの局部摩耗を検知する、請求項１の空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定方法。
【請求項４】
前記測定加速度が前記基準加速度よりも、または前記測定力が前記基準力よりも２倍以上大きければ周方向偏摩耗が発生していると判定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定方法。
【請求項５】
空気入りタイヤを所定回転数で転動させる転動装置と、
前記転動装置によって転動される前記空気入りタイヤのパターン振動の加速度または力を測定するセンサと、
新品時の前記空気入りタイヤを前記転動装置によって前記所定回転数で転動させた際の前記パターン振動の加速度または力を基準加速度または基準力として記憶した記憶部と、
測定対象となる前記空気入りタイヤを前記転動装置によって前記所定回転数で転動させた際の前記パターン振動の加速度または力を測定加速度または測定力とすると、前記パターン振動が前記空気入りタイヤの１回転当たりに規則的にＮ回発せられるとき（Ｎは自然数）、前記所定回転数に前記Ｎ回を乗じた値である特定周波数において、前記測定加速度が前記基準加速度よりもまたは前記測定力が前記基準力よりも所定以上大きければ周方向偏摩耗が発生していると判定する判定部と
を備える、空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などに取り付けられる空気入りタイヤでは、使用状態に応じて様々な偏摩耗が発生する。例えば、このような偏摩耗として、周方向に局部的に摩耗が発生する局部摩耗およびタイヤ全体が多角形状に摩耗する多角形摩耗が発生することがある。これらの偏摩耗を総じて周方向偏摩耗と称する。周方向偏摩耗は、タイヤ性能を悪化させるとともに振動を増大させるため、正確に検知して対処することが求められている。
【０００３】
特許文献１には、タイヤのパターン振動における所定の周波数帯域の加速度を測定して、基準タイヤのものと比較演算することによりタイヤの摩耗量を測定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３２９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のタイヤの摩耗量の測定方法は、一般的な摩耗を測定するものであり、特定の偏摩耗を効果的に測定できるものではない。従って、特定の偏摩耗として周方向偏摩耗の発生の有無を判定する観点で改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定方法および装置において、周方向偏摩耗の発生の有無を正確に判定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、新品時の空気入りタイヤを所定回転数で転動させてパターン振動の加速度または力を基準加速度または基準力として測定し、測定対象となる前記空気入りタイヤを前記所定回転数で転動させてパターン振動の加速度または力を測定加速度または測定力として測定し、前記パターン振動が前記空気入りタイヤの１回転当たりに規則的にＮ回生じるとき（Ｎは自然数）、前記所定回転数に前記Ｎ回を乗じた値である特定周波数において、前記測定加速度が前記基準加速度よりも、または、前記測定力が前記基準力よりも所定以上大きければ周方向偏摩耗が発生していると判定することを含む、空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定方法を提供する。なお、回転数は、１秒当たりの回転数のことを示す。
【０００８】
この方法によれば、パターン振動の加速度または力を測定し、特定周波数において、測定加速度が基準加速度よりも、または、測定力が基準力よりも所定以上大きければ摩耗していると判定する。従って、特定周波数に対応する周方向偏摩耗の発生の有無を判定できる。周方向偏摩耗が発生すると、所定回転数をＮ倍した特定周波数でパターン振動が増大する。そのため、この特定周波数で、新品時のタイヤと、測定したタイヤとの加速度または力を比較することで、周方向偏摩耗の発生の有無を判定できる。さらに言えば、比較する加速度または力の周波数を厳密に特定していることで、周方向偏摩耗の検知に特化した正確な判定が可能となっている。なお、ここでの加速度または力の比較の閾値は、判定したい周方向偏摩耗の度合いに応じて設定してもよい。また、新品とは、未使用ないし摩耗していないもののことをいう。
【０００９】
前記Ｎ回は３〜８回であり、前記空気入りタイヤの多角形摩耗を検知してもよい。
【００１０】
この方法によれば、多角形摩耗の発生の有無を判定できる。例えば、Ｎ＝６のときは六角形摩耗の発生の有無を判定できる。即ち、タイヤが１回転する際に６回の規則的なパターン振動が発せられ、これを検知することで、六角形摩耗の発生の有無を判定する。多角形摩耗の原因の一つは、タイヤの振動である。この振動数がタイヤの固有振動数と一致すると、振動モードに応じた多角形摩耗が生じる。このような振動モードに応じて生じる多角形摩耗は、概ね八角形以下である。従って、Ｎ＝３〜８と規定することで、周方向偏摩耗の発生の有無を効率的に判定することができる。
【００１１】
前記Ｎ回は１回であり、前記空気入りタイヤの局部摩耗を検知してもよい。
【００１２】
この方法によれば、局部摩耗の発生の有無を判定できる。局部摩耗はタイヤ周方向に局部的に生じる摩耗である。そのため、タイヤが１回転する際に１回のパターン振動が発せられ、これを検知することで局部摩耗の発生の有無を判定する。
【００１３】
前記測定加速度が前記基準加速度よりも、または前記測定力が前記基準力よりも２倍以上大きければ周方向偏摩耗が発生していると判定してもよい。
【００１４】
この方法によれば、加速度または力の比較の際に２倍を閾値として周方向偏摩耗の発生の有無を判定している。パターン振動の加速度または力が２倍となると、一般の運転者にも感じられるほどの違いが生じ、振動が目立つことが多いためである。また、２倍を閾値としているため、路面状態等の外乱の影響を受けることによって測定する加速度または力がわずかに変化しても誤判定することなく、周方向偏摩耗の発生の有無を正確に判定できる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、空気入りタイヤを所定回転数で転動させる転動装置と、前記転動装置によって転動される前記空気入りタイヤのパターン振動の加速度または力を測定するセンサと、新品時の前記空気入りタイヤを前記転動装置によって前記所定回転数で転動させた際の前記パターン振動の加速度または力を基準加速度または基準力として記憶した記憶部と、測定対象となる前記空気入りタイヤを前記転動装置によって前記所定回転数で転動させた際の前記パターン振動の加速度または力を測定加速度または測定力とすると、前記パターン振動が前記空気入りタイヤの１回転当たりに規則的にＮ回発せられるとき（Ｎは自然数）、前記所定回転数に前記Ｎ回を乗じた値である特定周波数において、前記測定加速度が前記基準加速度よりもまたは前記測定力が前記基準力よりも所定以上大きければ周方向偏摩耗が発生していると判定する判定部とを備える、空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定装置を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定方法および装置において、特定周波数にて、新品時の基準加速度または基準力と測定対象の測定加速度または測定力とを比較しているため、周方向偏摩耗の発生の有無を正確に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】空気入りタイヤの斜視図。
【図２】多角形摩耗が発生した空気入りタイヤの側面図。
【図３】センサの設置位置を示す空気入りタイヤの平面図。
【図４】空気入りタイヤの転動装置の側面図。
【図５】空気入りタイヤの転動装置の平面図。
【図６】制御装置のブロック図。
【図７】新品時の周波数と力（または加速度）の関係を示すグラフ。
【図８】測定時の周波数と力（または加速度）の関係を示すグラフ。
【図９】空気入りタイヤの転動装置の変形例の側面図。
【図１０】局部摩耗が発生した空気入りタイヤの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
本実施形態では、空気入りタイヤの多角形摩耗の発生の有無を判定する。多角形摩耗は、周方向偏摩耗の一態様である。空気入りタイヤ１は、例えば一般の乗用自動車用タイヤであり得る。代替的には、トラックまたはバス用タイヤなどであってもよい。以降、空気入りタイヤ１のことを単にタイヤ１ともいう。
【００２０】
図１を参照して、タイヤ１は、ホイールリム２に装着される。タイヤ１は、ホイールリム２に装着された状態で路面上を転動する。路面上をタイヤ１が転動すると、タイヤ１の多角形摩耗に応じたパターン振動が生じる。本実施形態の判定方法は、当該パターン振動を測定することにより、多角形摩耗の発生の有無を判定するものである。
【００２１】
パターン振動は路面状態に応じて異なり得るため、正確な判定を行うためには一定の路面状態でパターン振動を測定することが好ましい。一定の路面状態としては、例えば、JIS D 8301：2013(ISO 10844：2011)を採用してもよい。
【００２２】
図２は、周方向偏摩耗として多角形摩耗が発生したタイヤ１の側面図を示している。図２の例では、タイヤ１が概ね正六角形状に摩耗している。このような多角形摩耗の原因の一つは、タイヤの振動である。この振動数がタイヤの固有振動数と一致すると、振動モードに応じて多角形摩耗が生じる。多角形摩耗は、正六角形に限らず、正三角形から正八角形程度の範囲で生じる傾向にある。
【００２３】
図３は、タイヤ１の平面図を示している。図３中の符号３２で示す部材は、後述する支持部３２を示し、支持部３２はいわゆる車軸である。パターン振動を測定するためには、センサ２０を使用する。センサ２０は、加速度または力を測定するものであり、例えば、加速度センサまたは力センサなどであり得る。本実施形態では、センサ２０は、荷重力センサであり、支持部３２に取り付けられ、センサ２０によって支持部３２にかかる力を測定できる。測定する力（または加速度）の向きは、タイヤ１の上下方向または前後方向としてもよい。なお、前方向とは、タイヤ１の転動時の進行方向のことである。ただし、センサ２０の取り付け位置は、特に限定されず、パターン振動の加速度または力を測定可能な任意の位置であり得る。なお、以降の説明は、センサ２０の測定対象が力であるため、力を例に説明する。代替的には、センサ２０の測定対象が加速度である場合、以降の「力」の記載を「加速度」に読み替えることもできる。
【００２４】
本実施形態では、タイヤ１の周方向偏摩耗を判定するための判定装置を使用する。
【００２５】
判定装置は、タイヤ１を所定回転数で転動させる転動装置３０と、パターン振動の力を測定するセンサ２０と、制御装置４０と、判定結果を表示するモニタ５０とを備える。ここでの回転数は、１秒当たりの回転数のことを示す。
【００２６】
図４，５を参照して転動装置３０は、タイヤ１を載置する路面部３１と、タイヤ１を支持する支持部３２とを備える。路面部３１は、２つのローラ３１ａ，３１ｂと、ベルト３１ｃとを備える。２つのローラ３１ａ，３１ｂは、図示しないモータに機械的に接続されている。２つのローラ３１ａ，３１ｂは、モータによって同方向に回転駆動される。また、ベルト３１ｃは、２つのローラ３１ａ，３１ｂを囲むように２つのローラ３１ａ，３１ｂに跨って架けられている。従って、２つのローラ３１ａ，３１ｂが回転すると、ベルト３１ｃが回転されるようになっている。支持部３２は、タイヤ１を回転軸Ｌａまわりに回転可能に支持する部材である。タイヤ１は、支持部３２によってベルト３１ｃの上面に載置された状態で支持される。２つのローラ３１ａ，３１ｂを回転させるモータは、制御装置４０によって速度制御されている。従って、タイヤ１は、ベルト３１ｃの所定速度の回転に伴ってベルト３１ｃの上を所定回転数で転動する。
【００２７】
図６を参照して、制御装置４０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）のような記憶装置を含むハードウェアと、それに実装されたソフトウェアとにより構築されている。制御装置４０は、特定周波数算出部４１と、記憶部４２と、判定部４３と、回転数制御部４４とを備える。
【００２８】
特定周波数算出部４１は、後述する力の比較を行う特定周波数ｆａを算出する。特定周波数ｆａは、タイヤ１の回転数Ｖに多角形摩耗の角数Ｎ（Ｎは自然数）を乗じることによって求められる（ｆａ＝Ｎ×Ｖ）。本実施形態では、タイヤ１に六角形摩耗（図２参照）が生じているため、角数Ｎ＝６となり、特定周波数ｆａ＝６Ｖとなる。多角形摩耗の角数Ｎは、パターン振動がタイヤ１の１回転当たりに規則的にＮ回生じることを測定することで確認できる。なお、本実施形態では角数Ｎ＝６の場合を例に説明するが、前述のように多角形摩耗は正三角形から正八角形までの範囲で生じる傾向にある。従って、実際には、角数Ｎ＝３〜８となり得る。
【００２９】
記憶部４２は、新品時のタイヤ１について、転動装置３０にて回転数Ｖで転動させた際のパターン振動の力を記憶している。特に、記憶部４２は、少なくとも特定周波数ｆａにおけるタイヤ１のパターン振動の力を基準力として記憶している。なお、新品とは、未使用ないし摩耗していないもののことをいう。
【００３０】
判定部４３は、特定周波数ｆａにおいて、記憶部４２に記憶された新品時のタイヤ１のパターン振動を測定したものと同条件で測定した測定対象のタイヤ１のパターン振動の測定力が記憶部４２に記憶された新品時のパターン振動の基準力よりも所定以上大きければ多角形摩耗が発生していると判定し、そうでなければ多角形摩耗が発生していないと判定する。多角形摩耗が進行すると、角部がより顕著に現れるため、パターン振動が大きくなる。そのため、摩耗判定の閾値は摩耗の度合いに応じて設定されてもよい。本実施形態では、測定力が基準力よりも２倍以上大きければ、多角形摩耗が発生していると判定し、そうでなければ多角形摩耗が発生していないと判定する。
【００３１】
判定部４３での判定結果は、モニタ５０に随時表示される。特に、判定部４３にて多角形摩耗が発生していると判定された場合、モニタ５０に警告を表示するようにしてもよい。
【００３２】
図７は新品時のデータを示し、図８は測定したデータを示している。グラフの横軸は周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸が力［Ｎ］（または加速度［ｍ／ｓ2］）を示している。図７，８はともに特定周波数ｆａを含むある周波数範囲の力（または加速度）を示している。ただし、図７，８はともに説明のためのイメージ図であり、実際のものとは異なり得る。
【００３３】
図７は新品時のイメージデータであるため、タイヤには多角形摩耗が生じていない。従って、特定周波数ｆａで基準力のピークが生じておらず、特定周波数ｆａでの基準力の値はＦ０となっている。図８は本実施形態の測定時のイメージデータであるため、図２のように多角形摩耗が生じている。従って、特定周波数ｆａで力がピークをとり、特定周波数ｆａでの測定力の値はＦ１となっている。本実施形態では、特定周波数ｆａでの力を比較し、測定力が基準力よりも２倍以上大きければ、多角形摩耗が発生していると判定する。
【００３４】
本実施形態の回転数制御部４４は、上記の２つのローラ３１ａ，３１ｂを回転させるモータを制御する。従って、回転数制御部４４によってタイヤ１が転動する回転数Ｖを制御できるため、特定周波数ｆａを調整できる。
【００３５】
本実施形態の空気入りタイヤの周方向偏摩耗の判定方法および装置によれば以下のメリットがある。
【００３６】
本実施形態では、パターン振動の力を測定し、特定周波数ｆａにおいて、測定力が基準力よりも所定以上大きければ摩耗していると判定する。従って、特定周波数ｆａに対応する多角形摩耗の発生の有無を判定できる。多角形摩耗が発生すると、所定回転数をＮ倍した特定周波数ｆａでパターン振動が増大する。そのため、この特定周波数ｆａで、新品時のタイヤと、測定したタイヤとの力を比較することで、多角形摩耗の発生の有無を判定できる。さらに言えば、比較する力の周波数を厳密に特定していることで、多角形摩耗の検知に特化した正確な判定が可能となっている。
【００３７】
また、本実施形態では、力の比較の際に２倍を閾値として多角形摩耗の発生の有無を判定している。パターン振動の力が２倍となると、一般の運転者にも感じられるほどの違いが生じ、振動が目立つことが多いためである。また、２倍を閾値としているため、路面状態等の外乱の影響を受けることによって測定する力がわずかに変化しても誤判定することなく、多角形摩耗の発生の有無を正確に判定できる。
【００３８】
（第１変形例）
転動装置３０の路面部３１は平坦でなくてもよい。具体的には、図９に示すように、路面部３１は、タイヤ１と比較して十分大きい曲率半径を有する回転可能なドラム３１ｄを備えてもよい。
【００３９】
（第２変形例）
転動装置３０は、実際の自動車であってもよい。この場合、センサ２０は、各輪におけるバネ下部材やホイールリムに対して設置され得る。そのため、タイヤ１ごとに多角形摩耗が発生しているか容易に判断できる。
【００４０】
（第２実施形態）
本実施形態では、空気入りタイヤの局部摩耗の発生の有無を判定する。局部摩耗は、周方向偏摩耗の一態様である。本実施形態は、摩耗の態様が異なる以外は、第１実施形態と実質的に同じであるため、重複する説明は省略する。
【００４１】
図１０は、局部摩耗が発生したタイヤ１の斜視図である。局部摩耗によって、タイヤ１のトレッド部１０に凹部１１が発生している。凹部１１によって、タイヤ１が１回転するごとに振動が１回発生する。本実施形態では、この振動をパターン振動として測定し、第１実施形態と同様にして局部摩耗の発生の有無を判定する。なお、本実施形態で判定する局部摩耗の形状や大きさは特に限定されない。
【００４２】
本実施形態では、力の比較を行う特定周波数ｆａは、タイヤ１の回転数Ｖに一致する（ｆａ＝Ｖ）。これは、第１実施形態における多角形摩耗の角数Ｎ＝１のときに対応すると考えることもできる。
【００４３】
特定周波数ｆａの求め方以外は、第１実施形態と実質的に同じである。即ち、特定周波数ｆａにおいて、測定対象のタイヤ１のパターン振動に関する測定力が新品時の基準力よりも所定以上大きければ局部摩耗が発生していると判定し、そうでなければ局部摩耗が発生していないと判定する。局部摩耗が進行すると、凹部１１がより顕著に現れるため、パターン振動が大きくなる。そのため、摩耗判定の閾値は摩耗の度合いに応じて設定されてもよい。なお、本実施形態の作用効果は、第１実施形態と実質的に同じである。
【００４４】
以上より、本発明の具体的な実施形態および変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態および変形例の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  空気入りタイヤ（タイヤ）
２  ホイールリム
１０  トレッド部
１１  凹部
２０  センサ
３０  転動装置（自動車）
３１  路面部
３１ａ，３１ｂ  ローラ
３１ｃ  ベルト
３１ｄ  ドラム
３２  支持部
４０  制御装置
４１  特定周波数算出部
４２  記憶部
４３  判定部
４４  回転数制御部
５０  モニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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