(57)【要約】【課題】空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定方法および装置において、正確にヒールアンドトウ摩耗の発生の有無を判定する。【解決手段】空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定方法は、タイヤ１を所定速度で転動させ、パターンノイズの音圧を測定し、測定したパターンノイズの音圧から所定の周波数範囲Δｆでエネルギー値Ｅを算出し、所定の周波数範囲Δｆにおける新品時のエネルギー値Ｅ０と比較して算出したエネルギー値Ｅが所定以上大きければ摩耗していると判定する。【選択図】図１
2020003424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気入りタイヤを所定速度で転動させ、
パターンノイズの音圧を測定し、
測定した前記パターンノイズの音圧から所定の周波数範囲でエネルギー値を算出し、
前記所定の周波数範囲における新品時のエネルギー値と比較して算出した前記エネルギー値が所定以上大きければ摩耗していると判定する
ことを含む、空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定方法。
【請求項２】
前記所定の周波数範囲は、前記所定速度に対応する車両の時速Ｖと、前記空気入りタイヤのトレッドパターンのタイヤ周方向におけるブロックピッチのうちの最小ピッチ長Ｄｍｉｎおよび最大ピッチ長Ｄｍａｘとを用いて、以下の式でΔｆとして算出される、請求項１に記載の空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定方法。
2020003424.tif 000007
【請求項３】
前記ブロックピッチを１次のピッチとして、タイヤ周方向におけるブロックの分割形状に応じた各次数のピッチで、前記所定の周波数範囲を算出し、
次数ごとに前記所定の周波数範囲でエネルギー値を算出し、
次数ごとに新品時のエネルギー値と比較して算出した前記エネルギー値が所定以上大きければ摩耗していると判定する、請求項２に記載の空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定方法。
【請求項４】
新品時のエネルギー値と比較して算出した前記エネルギー値が２倍以上大きければ摩耗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ヒールアンドトウ摩耗の判定方法。
【請求項５】
前記所定速度は、前記所定の周波数範囲が気柱管共鳴周波数範囲から外れる速度である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定方法。
【請求項６】
前記空気入りタイヤの転動方向前方に音圧センサを設置し、
前記音圧センサによって前記パターンノイズの音圧を測定する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定方法。
【請求項７】
前記空気入りタイヤの転動は、前記空気入りタイヤを備える自動車の実車走行によって行われ、
音圧センサを前記自動車の車室内に設置し、
前記音圧センサによって前記パターンノイズの音圧を測定し、
前記所定速度は、前記所定の周波数範囲が前記自動車の車室内共鳴範囲に含まれる速度である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定方法。
【請求項８】
空気入りタイヤを所定速度で転動させる転動装置と、
パターンノイズの音圧を測定する音圧センサと、
測定した前記パターンノイズの音圧から所定の周波数範囲でエネルギー値を算出するエネルギー算出部と、
前記所定の周波数範囲における新品時のエネルギー値を記憶する記憶部と、
前記記憶部の新品時の前記エネルギー値と比較して前記エネルギー算出部にて算出した前記エネルギー値が所定以上大きければ摩耗していると判定する判定部と
を備える、空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤのヒールアンドトウ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、トレッドパターンに応じて様々な偏摩耗が発生する。例えば、トレッド部にブロック形状を有するタイヤでは、ブロック形状の踏み込み側と蹴り出し側のうち主に蹴り出し側が大きく摩耗する偏摩耗が生じることがある。この偏摩耗は、ヒールアンドトウ摩耗と称されている。ヒールアンドトウ摩耗は、タイヤ性能を悪化させるとともにノイズを増大させるため、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、タイヤのパターンノイズにおける周波数毎の音圧レベルを測定して、基準タイヤの音圧レベル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２０００−３４６７５５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ヒールアンドトウ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、空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定方法および装置において、正確にヒールアンドトウ摩耗の発生の有無を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、空気入りタイヤを所定速度で転動させ、パターンノイズの音圧を測定し、測定した前記パターンノイズの音圧から所定の周波数範囲でエネルギー値を算出し、前記所定の周波数範囲における新品時のエネルギー値と比較して算出した前記エネルギー値が所定以上大きければ摩耗していると判定することを含む、空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定方法を提供する。
【０００８】
この方法によれば、パターンノイズの音圧を測定し、所定の周波数範囲において、新品時のエネルギー値よりも測定したエネルギー値が所定以上大きければ摩耗していると判定する。従って、特定の周波数範囲に対応する摩耗の発生の有無を判定できる。具体的には、タイヤのトレッドパターンにおいて、タイヤ周方向にばらつきをもった所定の間隔でブロックが配されているとき、ヒールアンドトウ摩耗の発生によって所定の周波数範囲でパターンノイズが増加する。そのため、当該周波数範囲で、新品時のタイヤと、測定したタイヤとのエネルギー値を比較することで、ヒールアンドトウ摩耗の発生の有無を判定できる。特に、この判定方法は、従来のようにある一点の周波数におけるパターンノイズの音圧比較では正確に測定し難いヒールアンドトウ摩耗の発生を、特定の周波数範囲でのエネルギー比較を行うことで可能にしたものである。
【０００９】
前記所定の周波数範囲は、前記所定速度に対応する車両の時速Ｖと、前記空気入りタイヤのトレッドパターンのタイヤ周方向におけるブロックピッチのうちの最小ピッチ長Ｄｍｉｎおよび最大ピッチ長Ｄｍａｘとを用いて、以下の式でΔｆとして算出されてもよい。
【００１０】
【数１】
2020003424.tif 000003
【００１１】
この方法によれば、所定の周波数範囲Δｆを具体的に規定できる。詳細には、周波数範囲Δｆの下限値ｆ１および上限値ｆ２を求める際、時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）に１０００／３６００をかけることで秒速（ｍ／ｓ）に変換している。周波数範囲Δｆの下限値ｆ１は、時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を秒速に変換したものを最大ピッチ長Ｄｍａｘの１．０５倍の数値で割ることで求められる。同様に、周波数範囲Δｆの上限値ｆ２は、時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を秒速に変換したものを最小ピッチ長Ｄｍｉｎの０．９５倍の数値で割ることで求められる。最大ピッチ長Ｄｍａｘを１．０５倍し、かつ、最小ピッチ長Ｄｍｉｎを０．９５倍しているのは、エネルギー値を算出する周波数域に余裕度を持たせるためである。
【００１２】
前記方法では、前記ブロックピッチを１次のピッチとして、タイヤ周方向におけるブロックの分割形状に応じた各次数のピッチで、前記所定の周波数範囲を算出し、次数ごとに前記所定の周波数範囲でエネルギー値を算出し、次数ごとに新品時のエネルギー値と比較して算出した前記エネルギー値が所定以上大きければ摩耗していると判定してもよい。
【００１３】
この方法によれば、パターンノイズの次数ごとに新品時のエネルギー値と測定したエネルギー値とを比較するため、より詳細な判定を行うことができる。詳細には、１つのブロックがサイプやその他細溝などによってタイヤ周方向に分割されると、ブロックピッチよりも高周波数でパターンノイズが発生する。当該高周波数のパターンノイズを２次、３次、４次、、、と称する。例えば、ブロックがサイプによってタイヤ周方向に均等に２分割されていると、２次のパターンノイズが発生する。２次のパターンノイズは、１次のパターンノイズ（ブロックピッチによるパターンノイズ）の２倍の周波数を有する。このように、次数を考慮し、ブロック単位よりも詳細な単位でエネルギー比較を行うことで、ヒールアンドトウ摩耗をより詳細に評価できる。
【００１４】
前記方法では、新品時のエネルギー値と比較して算出した前記エネルギー値が２倍以上大きければ摩耗していると判定してもよい。
【００１５】
この方法によれば、エネルギー比較の際に２倍を閾値としてヒールアンドトウ摩耗の発生の有無を判定している。パターンノイズのエネルギー値が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、ノイズが目立つことが多いためである。また、エネルギー値で２倍を閾値としているため、風および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エネルギー値がわずかに変化しても誤判定することなく、ヒールアンドトウ摩耗の発生の有無を正確に判定できる。
【００１６】
前記所定速度は、前記所定の周波数範囲が気柱管共鳴周波数範囲と一致しない速度であってもよい。
【００１７】
この方法によれば、パターンノイズがタイヤのトレッド部の周方向溝の気柱管共鳴によって影響を受けることを防止できる。仮に、パターンノイズの周波数範囲と気柱管共鳴の周波数範囲が一致する速度で評価すると、摩耗するごとに溝は浅くなるため、気柱管共鳴の影響は減少する。すなわち、評価中の気柱管共鳴の影響は一定ではない。従って、所定の周波数範囲が気柱管共鳴周波数範囲から外れるように所定の速度を設定することで、パターンノイズを正確に測定できる。
【００１８】
前記方法では、前記空気入りタイヤの転動方向前方に音圧センサを設置し、前記音圧センサによって前記パターンノイズの音圧を測定してもよい。
【００１９】
この方法によれば、パターンノイズはタイヤの転動方向前方において明瞭に強く現れるため、効率よくパターンノイズの音圧を測定できる。これに対し、タイヤの転動方向後方ではタイヤが地面を蹴り出す際のこすれやすべりなどにより発生する音がパターンノイズに混ざるおそれがあり、かつ、石ころなどが飛んで音圧センサが破損する可能性もある。タイヤの転動方向に対して側方ではパターンノイズの音圧が低いことが多い。従って、タイヤの転動方向前方においてパターンノイズを測定することが好ましい。
【００２０】
前記空気入りタイヤの転動は、前記空気入りタイヤを備える自動車の実車走行によって行われ、前記音圧センサを前記自動車の車室内に設置し、前記音圧センサによって前記パターンノイズの音圧を測定し、前記所定速度は、前記所定の周波数範囲が前記自動車の車室内共鳴範囲に含まれる速度であってもよい。
【００２１】
この方法によれば、車室内共鳴によって効率よくパターンノイズを増幅させ、パターンノイズの音圧を測定できる。車室内共鳴は、車室の大きさおよび形状等に応じた周波数範囲で発生する。共鳴する周波数は車室内の位置によっても変わるため、車室内共鳴範囲といったように範囲として定義されている。従って、好ましくは、所定速度は音圧センサを取り付けた位置における車室内共鳴周波数と一致する速度である。
【００２２】
本発明の第２の態様は、空気入りタイヤを所定速度で転動させる転動装置と、パターンノイズの音圧を測定する音圧センサと、測定した前記パターンノイズの音圧から所定の周波数範囲でエネルギー値を算出するエネルギー算出部と、前記所定の周波数範囲における新品時のエネルギー値を記憶する記憶部と、前記記憶部の新品時の前記エネルギー値と比較して前記エネルギー算出部にて算出した前記エネルギー値が所定以上大きければ摩耗していると判定する判定部とを備える、空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の判定方法および装置において、測定したパターンノイズから所定の周波数範囲でのエネルギー値を算出し、当該エネルギー値と新品時のエネルギー値とを比較することでヒールアンドトウ摩耗を正確に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】空気入りタイヤの斜視図。
【図２】トレッドパターンの一部の展開図。
【図３】マイクロホン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】パターンノイズの周波数と音圧の関係を示すグラフ。
【図８】空気入りタイヤの転動装置の変形例の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２６】
本実施形態では、空気入りタイヤのヒールアンドトウ摩耗の発生の有無を判定する。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。
【００２７】
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のトレッドパターンに応じたパターンノイズが生じる。本実施形態の判定方法は、当該パターンノイズを測定することにより、ヒールアンドトウ摩耗の発生の有無を判定するものである。なお、図１では、トレッドパターンの図示を省略している。
【００２８】
パターンノイズ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ノイズ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。
【００２９】
図２は、タイヤ１のトレッド部１０の一部（図１の斜線部参照）の展開図を示している。トレッド部１０には、タイヤ周方向ＴＲに延びる縦溝１１と、タイヤ幅方向ＴＷに延びる横溝１２とによって画定されるブロック１３が形成されている。
【００３０】
一般にタイヤでは、ブロック１３は、タイヤ周方向ＴＲにおいて完全に同じピッチで形成されているわけではなく、僅かずつ異なるピッチで形成されている。これにより、パターンノイズの発生周波数は１つの周波数に集中することないため、１つの周波数の音圧が著しく大きくなることを防止している。本実施形態でも、ブロック１３は、タイヤ周方向ＴＲに僅かずつ異なるピッチで形成されている。以降、このようにタイヤ周方向ＴＲに僅かにばらつきをもったブロック１３の形成ピッチをブロックピッチともいう。このブロックピッチは、図２において例えばＤ１で表されている。
【００３１】
図３は、タイヤ１の平面図を示している。パターンノイズを測定するためには、マイクロホン（音圧センサ）２０を使用する。好ましくは、マイクロホン２０は、タイヤ１の転動方向前方Ｆｒに設置される。詳細には、平面視においてタイヤ１の幅を一辺とする正三角形領域Ｓ１にマイクロホン２０は設置されることが好ましい。タイヤ１の前方では、ブロック１３が接地する瞬間の大きなパターンノイズを明瞭に測定できるためである。代替的には、マイクロホン２０は、タイヤ１の転動方向の後方に設置されてもよい。詳細には、平面視においてタイヤ１の幅を一辺とする正三角形領域Ｓ２にマイクロホン２０は設置されてもよい。さらに代替的には、マイクロホン２０は、タイヤ１の側方に設置されてもよい。詳細には、平面視においてタイヤ１の長さを一辺とする正三角形領域Ｓ３にマイクロホン２０は設置されてもよい。また、タイヤ高さ方向については、地面からタイヤ中心までの範囲にマイクロホン２０は設置されることが好ましい。なお、図３中の符号３２で示す部材は、後述する支持部３２を示している。
【００３２】
本実施形態では、タイヤ１のヒールアンドトウ摩耗を判定するための判定装置を使用する。
【００３３】
判定装置は、タイヤ１を所定速度で転動させる転動装置３０と、パターンノイズの音圧を測定するマイクロホン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。
【００３４】
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の上を所定速度で転動する。
【００３５】
マイクロホン２０の種類は、特に限定されず、市販のものを使用できる。本実施形態では、マイクロホン２０は、図３に示すタイヤ１の転動方向の前方の領域Ｓ１に設置される。また、タイヤ高さ方向については、図４において路面部３１のタイヤ１を載置した面からタイヤ回転軸Ｌａまでの範囲にマイクロホン２０は設置されている。
【００３６】
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、エネルギー算出部４１と、記憶部４２と、判定部４３と、速度制御部４４とを備える。
【００３７】
エネルギー算出部４１は、マイクロホン２０によって測定したパターンノイズの音圧から所定の周波数範囲でエネルギー値を算出する。所定の周波数範囲は、以下の式でΔｆとして算出される。ここで、以下の式におけるＶはタイヤ１の転動する速度に対応する車両の時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）である。また、Ｄｍａｘは前述のブロックピッチのうち最大ピッチ長を示し、Ｄｍｉｎは最小ピッチ長を示す。
【００３８】
【数２】
2020003424.tif 000004
【００３９】
上記式を用いて周波数範囲Δｆを算出する方法を具体的な数値を用いて例示する。本実施形態では、ブロック１３がタイヤ１の１周当たり３４個設けられた半径３００ｍｍのタイヤ１を使用する。最小ピッチ長Ｄｍｉｎは４２ｍｍであり、最大ピッチ長Ｄｍａｘは６９ｍｍであり、基本のブロックピッチが５５ｍｍである。即ち、基本のブロックピッチに対して２５％程度のばらつきが設定されている。また、所定速度を５０ｋｍ／ｈとする。これらを上記式に代入すると、下限値ｆ１は１９１Ｈｚとなり、上限値ｆ２は３５２Ｈｚとなる。従って、周波数範囲Δｆは１９１〜３５２Ｈｚとなる。
【００４０】
周波数範囲Δｆでのエネルギー値は、以下の式でＥとして算出される。ここで、以下の式におけるＰｉは、ある周波数ｆｉにおける音圧を示す。なお、周波数ｆｉは周波数範囲Δｆ内の値である（ｆ１≦ｆｉ≦ｆ２）。例えば、上記数値例として示した周波数範囲Δｆ（１９１〜３５２Ｈｚ）の場合、周波数ｆｉが１９１〜３５２Ｈｚまで１Ｈｚごとに設定されてもよい。
【００４１】
【数３】
2020003424.tif 000005
【００４２】
記憶部４２は、上記式によって算出された新品時のタイヤ１の同周波数範囲Δｆでのエネルギー値ＥをＥ０として記憶している。
【００４３】
判定部４３は、記憶部４２の新品時のエネルギー値Ｅ０と比較してエネルギー算出部４１にて算出したエネルギー値Ｅが所定以上大きければヒールアンドトウ摩耗が発生していると判定し、そうでなければヒールアンドトウ摩耗が発生していないと判定する。ヒールアンドトウ摩耗が進行すると、ブロック１３の踏み込み側と蹴り出し側で高低差が大きくなり、パターンノイズが大きくなるためである。本実施形態では、測定したエネルギー値Ｅが新品時のエネルギー値Ｅ０と比べて２倍以上であれば、ヒールアンドトウ摩耗が発生していると判定し、そうでなければヒールアンドトウ摩耗が発生していないと判定する。この判定の有効性については後述する。
【００４４】
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にて摩耗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。
【００４５】
本実施形態では、より詳細にヒールアンドトウ摩耗の有無を判定するため、トレッドパターンに応じた「次数」の概念を導入している。具体的には、前述のブロックピッチを１次のピッチとする。そして、タイヤ周方向ＴＲにおけるブロック１３の分割形状に応じて、２次、３次、４次、、、と高次の次数を設定する。各次数のピッチで、周波数範囲Δｆを算出し、次数ごとに周波数範囲Δｆでエネルギー値Ｅを算出し、次数ごとに新品時のエネルギー値Ｅ０と比較して、算出したエネルギー値Ｅが所定以上大きければヒールアンドトウ摩耗が発生していると判定する。
【００４６】
詳細には、図２を参照して、前述のブロックピッチ（１次のピッチ長）をＤ１とすると、１次のピッチ長Ｄ１の半分程度の２次のピッチ長Ｄ２と、Ｄ１の４分の１程度の４次のピッチ長Ｄ４とが設けられている。２次のピッチ長Ｄ２および４次のピッチ長Ｄ４のような高次のピッチ長は、横溝１４，１５によってブロック１３が何分割されるかに基づいて設けられる。従って、本実施形態では、１次だけでなく２次と４次についても同様に周波数範囲Δｆを算出し、エネルギー値Ｅを算出し、新品時のエネルギー値Ｅ０と比較して摩耗判定を行う。なお、２次以降の周波数範囲Δｆは、１次の周波数範囲Δｆをその次数倍して求めることができる。即ち、上記数値例では１次の周波数範囲Δｆが１９１〜３５２Ｈｚであるため、２次の周波数範囲Δｆがその２倍の３８２〜７０４Ｈｚとなり、４次の周波数範囲Δｆがその４倍の７６４〜１４０８Ｈｚとなる。
【００４７】
図７は、測定したパターンノイズの一例のグラフを示している。グラフの横軸は周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸が音圧レベル［ｄＢ］を示している。１次のピッチ長Ｄ１に対応するパターンノイズの周波数が約２５０Ｈｚ、２次のピッチ長Ｄ２に対応するパターンノイズの周波数が約５００Ｈｚ、および４次のピッチ長Ｄ４に対応するパターンノイズの周波数が約１０００Ｈｚとなっており、これらの周波数で音圧レベルのピーク値が確認できる。より詳細には、これらの周波数の各点のみで音圧レベルが大きくなっているわけではなく、これらの周波数付近で一定の幅をもって音圧レベルが大きくなっている。これは、各次数のピッチ長Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４がばらつきをもって設定されているためである。従って、摩耗判定を行う際には、ピーク値をとる周波数一点の音圧の比較ではなく、ピーク値付近の周波数範囲におけるエネルギー比較を行うことが有効である。従って、本実施形態では、各次数のピーク値付近の周波数範囲Δｆでエネルギー比較を行い、ヒールアンドトウ摩耗の有無を判定する。
【００４８】
本実施形態の速度制御部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、速度制御部４４によってタイヤ１が転動する速度を制御でき、周波数範囲Δｆを調整することができる。好ましくは、周波数範囲Δｆがタイヤ１の縦溝１１の気柱管共鳴周波数範囲Δｇから外れるように速度Ｖを制御する。気柱管共鳴周波数範囲Δｇは、以下の式によって求められる。ここで、ｃは音速であり、Ｌは縦溝１１の管長である。αは補正係数であり、０．６以上かつ０．８以下の値をとる。
【００４９】
【数４】
2020003424.tif 000006
【００５０】
上記式を用いて周波数範囲Δｆを算出する方法を具体的な数値を用いて例示する。縦溝１１の管長Ｌが１２０ｍｍ、音速ｃが３４０（ｍ／ｓ）とすると、気柱管共鳴周波数範囲Δｇは８５０〜１１３３Ｈｚの値をとる。従って、速度制御部４４は、このようにして求められた範囲Δｇを避けて周波数範囲Δｆを設定するように速度Ｖを設定することが好ましい。
【００５１】
しかし、全次数の周波数範囲Δｆを気柱管共鳴周波数範囲Δｇから外すことが困難であることもある。本実施形態の上記数値例でも、４次の周波数範囲Δｆ（７６４〜１４０８Ｈｚ）と、気柱管共鳴周波数範囲Δｇ（８５０〜１１３３Ｈｚ）が重複している。このように、全次数の周波数範囲Δｆを気柱管共鳴周波数範囲Δｇから外すことが困難である場合、最も目立つ次数の周波数範囲Δｆを気柱管共鳴周波数範囲Δｇから外してもよい。例えば、図７の本実施形態の例では、４次のパターンノイズ（１０００Ｈｚ付近）の音圧レベルが最も大きく目立つため、速度Ｖを変更して４次の周波数範囲Δｆのみを気柱管共鳴周波数範囲Δｇから外してもよい。これに加えて、速度Ｖを変更して２番目に目立つ次数の周波数範囲Δｆも気柱管共鳴周波数範囲Δｇから外してもよい。
【００５２】
本実施形態の空気入りタイヤのヒールアンドトウ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。
【００５３】
本実施形態では、パターンノイズの音圧を測定し、所定の周波数範囲Δｆにおいて、新品時のエネルギー値Ｅ０よりも測定したエネルギー値Ｅが所定以上大きければ摩耗していると判定している。従って、特定の周波数範囲Δｆに対応する摩耗の発生の有無を判定できる。具体的には、タイヤ１のトレッドパターンにおいて、タイヤ周方向ＴＲにばらつきをもった所定の間隔でブロック１３が配されているとき、ヒールアンドトウ摩耗の発生によって所定の周波数範囲Δｆでパターンノイズが増加する。そのため、当該周波数範囲Δｆで、新品時のタイヤと、測定したタイヤとのエネルギー値を比較することで、ヒールアンドトウ摩耗の発生の有無を判定できる。特に、この判定方法は、従来のようにある一点の周波数におけるパターンノイズの音圧比較では正確に測定し難いヒールアンドトウ摩耗の発生を、特定の周波数範囲Δｆでのエネルギー比較を行うことで可能にしたものである。
【００５４】
また、本実施形態では、所定の周波数範囲Δｆを具体的に規定している。詳細には、周波数範囲Δｆの下限値ｆ１および上限値ｆ２を求める際、時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）に１０００／３６００をかけることで秒速（ｍ／ｓ）に変換している。周波数範囲Δｆの下限値ｆ１は、時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を秒速に変換したものを最大ピッチ長Ｄｍａｘの１．０５倍の数値で割ることで求められる。同様に、周波数範囲Δｆの上限値ｆ２は、時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を秒速に変換したものを最小ピッチ長Ｄｍｉｎの０．９５倍の数値で割ることで求められる。最大ピッチ長Ｄｍａｘを１．０５倍し、かつ、最小ピッチ長Ｄｍｉｎを０．９５倍しているのは、エネルギー値を算出する周波数域に余裕度を持たせるためである。
【００５５】
また、本実施形態では、パターンノイズの次数ごとに新品時のエネルギー値Ｅ０と測定したエネルギー値Ｅとを比較するため、より詳細な判定を行っている。詳細には、１つのブロック１３がサイプやその他細溝などによってタイヤ周方向ＴＲに分割されると、ブロックピッチよりも高周波数でパターンノイズが発生する。このように、次数を考慮して高周波数のパターンノイズを評価することで、ブロック単位よりも詳細な単位でエネルギー比較を行い、ヒールアンドトウ摩耗をより詳細に評価できる。
【００５６】
また、本実施形態では、エネルギー比較の際に２倍を閾値としてヒールアンドトウ摩耗の発生の有無を判定している。パターンノイズのエネルギー値が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、ノイズが目立つことが多いためである。また、エネルギー値で２倍を閾値としているため、風および路面状態等の外乱の影響を受けることによって測定したエネルギー値がわずかに変化しても誤判定することなく、ヒールアンドトウ摩耗の発生の有無を正確に判定できる。
【００５７】
また、本実施形態では、所定の周波数範囲が気柱管共鳴周波数範囲から外れるように所定の速度を設定しているため、パターンノイズがタイヤのトレッド部の周方向溝の気柱管共鳴によって影響を受けることを防止できる。仮に、パターンノイズの周波数範囲と気柱管共鳴の周波数範囲が一致する速度で評価すると、摩耗するごとに溝は浅くなるため、気柱管共鳴の影響は減少する。すなわち、評価中の気柱管共鳴の影響は一定ではない。従って、所定の周波数範囲が気柱管共鳴周波数範囲から外れるように所定の速度を設定することで、パターンノイズを正確に測定できる。
【００５８】
また、本実施形態では、タイヤ１の転動方向前方Ｆｒの領域Ｓ１（図３参照）にてパターンノイズを測定している。これにより、パターンノイズはタイヤ１の転動方向前方Ｆｒにおいて明瞭に強く現れるため、効率よくパターンノイズの音圧を測定できる。
【００５９】
以上より、本発明の具体的な実施形態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。
【００６０】
例えば、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８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。
【００６１】
代替的には、転動装置３０は、実際の自動車であってもよい。この場合、所定の周波数範囲Δｆが自動車の車室内共鳴範囲に含まれる速度で自動車を走行させることが好ましい。これにより、車室内共鳴によって効率よくパターンノイズを増幅させ、パターンノイズの音圧を測定できる。車室内共鳴は、車室の大きさおよび形状等に応じた周波数範囲で発生する。共鳴する周波数は車室内の位置によっても変わるため、車室内共鳴範囲といったように範囲として定義されている。従って、好ましくは、走行速度はマイクロホン２０を取り付けた位置における車室内共鳴周波数と一致する速度である。
【符号の説明】
【００６２】
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  縦溝  
１２  横溝  
１３  ブロック
１４，１５  横溝
２０  マイクロホン（音圧センサ）
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  エネルギー算出部
４２  記憶部
４３  判定部
４４  速度制御部
５０  モニタ
【図１】
2020003424.tif 000008
【図２】
2020003424.tif 000009
【図３】
2020003424.tif 000010
【図４】
2020003424.tif 000011
【図５】
2020003424.tif 000012
【図６】
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【図７】
2020003424.tif 000014
【図８】
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