(57)【要約】【課題】空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法および装置において、正確に幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。【解決手段】空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法は、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８に対応する位置のタイヤ１の内面にセンサ２０を設置し、新品時のタイヤ１を所定速度で転動させてセンサ２０によって各部位６〜８が発生させるパターン振動の力を測定し、新品時のタイヤ１で測定したパターン振動の力に基づいて基準エネルギー値Ｅ０を算出し、測定対象となるタイヤ１を所定速度で転動させてセンサ２０によって各部位６〜８が発生させるパターン振動の力を測定し、測定対象となるタイヤ１で測定したパターン振動の力に基づいて測定エネルギー値Ｅを算出し、測定エネルギー値Ｅが基準エネルギー値Ｅ０よりも所定以上小されば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショルダー部、クォーター部、およびセンター部の少なくとも１つに対応する位置の前記空気入りタイヤの内面にセンサを設置し、
新品時の前記空気入りタイヤを所定速度で転動させて前記センサによって前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部の少なくとも１つが発生させるパターン振動の加速度または力を測定し、
新品時の前記空気入りタイヤで測定した前記パターン振動の加速度または力に基づいて基準値を算出し、
測定対象となる前記空気入りタイヤを所定速度で転動させて前記センサによって前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部の前記少なくとも１つが発生させるパターン振動の加速度または力を測定し、
測定対象となる前記空気入りタイヤで測定した前記パターン振動の加速度または力に基づいて測定値を算出し、
前記測定値が前記基準値よりも所定以上小されば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する
ことを含む、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
【請求項２】
前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部のそれぞれに対応する位置の前記空気入りタイヤの内面に前記センサを設置し、
前記センサによって前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部のそれぞれが発生させるパターン振動の加速度または力を測定し、
前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部のうち１つのみにおいて、前記測定値が前記基準値よりも所定以上小さく、かつ、残りの２つにおいて前記測定値が前記基準値よりも所定以上小さくなければ、前記測定値が前記基準値よりも所定以上小さく測定された部位のみが偏摩耗していると判定する、請求項１に記載の空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
【請求項３】
前記センサによって測定した加速度または力の時系列データのうち、踏込、蹴出時のデータのみを使用して前記基準値および前記測定値を算出する、請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
【請求項４】
前記測定値が前記基準値の半分以下であれば幅方向不均一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幅方向不均一摩耗の判定方法。
【請求項５】
前記基準値は、新品時の前記空気入りタイヤで測定した前記パターン振動の加速度または力から所定の周波数範囲で算出されたエネルギー値である基準エネルギー値であり、
前記測定値は、測定対象となる前記空気入りタイヤで測定した前記パターン振動の加速度または力から所定の周波数範囲で算出されたエネルギー値である測定エネルギー値である、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幅方向不均一摩耗の判定方法。
【請求項６】
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５に記載の空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
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【請求項７】
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、
次数ごとの前記所定の周波数範囲で前記基準エネルギー値と前記測定エネルギー値をそれぞれ算出し、
次数ごとに前記基準エネルギー値と前記測定エネルギー値とを比較して、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小さければ幅方向不均一摩耗が発生していると判定する、請求項６に記載の空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
【請求項８】
前記所定速度は、前記所定の周波数範囲が空洞共鳴範囲を含む速度である、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
【請求項９】
前記基準値は、新品時の前記空気入りタイヤで測定した前記パターン振動の踏込、蹴出時の加速度または力のピーク値である基準加速度または基準力であり、
前記測定値は、測定対象となる前記空気入りタイヤで測定した前記パターン振動の踏込、蹴出時の加速度または力のピーク値である測定加速度または測定力である、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幅方向不均一摩耗の判定方法。
【請求項１０】
空気入りタイヤを所定速度で転動させる転動装置と、
ショルダー部、クォーター部、およびセンター部の少なくとも１つに対応する位置の前記空気入りタイヤの内面に設置され、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前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部の少なくとも１つが発生させる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速度で転動させた際の前記パターン振動の加速度または力から算出した基準値を記憶している記憶部と、
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速度で転動させて測定した前記パターン振動の加速度または力から算出した測定値を算出する算出部と、
前記測定値が前記基準値よりも所定以上小されば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する判定部と
を備える、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤの幅方向不均一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、タイヤ周方向に延びるショルダー部、クォーター部、およびセンター部において、いずれかの部位が他の部位に比べて大きく摩耗することがある。これらの摩耗を幅方向不均一摩耗ともいう。幅方向不均一摩耗は、タイヤ性能を悪化させるため、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幅方向不均一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、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法および装置において、正確に幅方向不均一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、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部の少なくとも１つに対応する位置の前記空気入りタイヤの内面にセンサを設置し、新品時の前記空気入りタイヤを所定速度で転動させて前記センサによって前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部の少なくとも１つが発生させるパターン振動の加速度または力を測定し、新品時の前記空気入りタイヤで測定した前記パターン振動の加速度または力に基づいて基準値を算出し、測定対象となる前記空気入りタイヤを所定速度で転動させて前記センサによって前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部の前記少なくとも１つが発生させるパターン振動の加速度または力を測定し、測定対象となる前記空気入りタイヤで測定した前記パターン振動の加速度または力に基づいて測定値を算出し、前記測定値が前記基準値よりも所定以上小されば幅方向不均一摩耗が発生していると判定することを含む、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法を提供する。
【０００８】
この方法によれば、タイヤ幅方向において、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部の少なくとも１つに対応する位置に設置されたセンサを使用する。そして、センサで、これらの部位が接地した際に発生するパターン振動の加速度または力を測定することによって、幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。従って、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部の少なくとも１つにおける摩耗の発生の有無を判定できる。具体的には、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部のうちいずれかの部位の摩耗が進行すると、当該部位の振動が減少する。上記方法は、基準値と測定値とを比較してこの振動の減少を検知することによって、幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。特に、この判定方法は、判定対象の部位に対応する位置にセンサを設置しているため、幅方向不均一摩耗の発生の有無を正確に判定できる。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。
【０００９】
前記方法では、前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部のそれぞれに対応する位置の前記空気入りタイヤの内面に前記センサを設置し、前記センサによって前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部のそれぞれが発生させるパターン振動の加速度または力を測定し、前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部のうち１つのみにおいて、前記測定値が前記基準値よりも所定以上小さく、かつ、残りの２つにおいて前記測定値が前記基準値よりも所定以上小さくなければ、前記測定値が前記基準値よりも所定以上小さく測定された部位のみが偏摩耗していると判定してもよい。
【００１０】
この方法によれば、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部のうち、いずれの部位が摩耗しているかを判定できる。換言すれば、各部位に対してセンサをそれぞれ設置することで、全ての部位の摩耗状態を把握できる。そのため、全ての部位が均等に摩耗した全体摩耗であるか、または、いずれかの部位のみが摩耗した偏摩耗であるかを判定できる。
【００１１】
前記方法では、前記センサによって測定した加速度または力の時系列データのうち、踏込、蹴出時のデータのみを使用して前記基準値および前記測定値を算出してもよい。
【００１２】
この方法によれば、測定した加速度または力のうち、鮮明なデータを使用できる。特に、踏込、蹴出時には大きな振動が生じるため、基準値および測定値の算出に有用なデータが取得できる。ここで、踏込時とは、踏込直前から踏込直後をいう。また、蹴出時とは、蹴出直前から蹴出直後、または、蹴出直後の一定時間をいう。なお、タイヤの踏込直後から蹴出直前の間ではタイヤが接地状態にあるため、センサで測定する加速度または力は、実質的に振動しない。
【００１３】
前記方法では、前記測定値が前記基準値の半分以下であれば幅方向不均一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、半分を閾値として幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定している。半分を閾値とすると、一般の運転者にも感じられるほどの違いが生じるためである。また、半分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値がわずかに変化しても誤判定することなく、幅方向不均一摩耗の発生の有無を正確に判定できる。
【００１５】
前記基準値は、新品時の前記空気入りタイヤで測定した前記パターン振動の加速度または力から所定の周波数範囲で算出されたエネルギー値である基準エネルギー値であり、前記測定値は、測定対象となる前記空気入りタイヤで測定した前記パターン振動の加速度または力から所定の周波数範囲で算出されたエネルギー値である測定エネルギー値であってもよい。
【００１６】
この方法によれば、幅方向不均一摩耗の発生を高精度に判定できる。具体的には、ある一点の周波数におけるパターン振動の加速度または力の比較では正確に測定し難い幅方向不均一摩耗の発生を、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ている。
【００１７】
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として算出してもよい。
【００１８】
【数１】
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【００１９】
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。特に、タイヤ周方向に延びるショルダー部、クォーター部、およびセンター部には、タイヤ幅方向に延びる溝が形成されることにより、所定のピッチ長を有するブロックが形成されることがある。当該ブロックは、タイヤの回転に伴い、一定程度の時間間隔で接地し、パターン振動を発生させる。従って、エネルギー値を算出する所定の周波数範囲をパターン振動の発生周波数に合わせることにより、正確に幅方向不均一摩耗を検知できる。ここで留意すべきは、パターン振動が特定の周波数に集中することを防ぐために、ブロックピッチはある程度ばらつき（Ｄｍｉｎ〜Ｄｍａｘ）をもって設計されることである。従って、ある特定のブロックピッチに対応する特定の周波数一点ではなく、上記式に示すようにばらつきをもったブロックピッチに対応する所定の周波数範囲でエネルギー値を算出することが有効である。また、上記式では、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。
【００２０】
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、次数ごとの前記所定の周波数範囲で前記基準エネルギー値と前記測定エネルギー値をそれぞれ算出し、次数ごとに前記基準エネルギー値と前記測定エネルギー値とを比較して、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小さければ幅方向不均一摩耗が発生していると判定してもよい。
【００２１】
この方法によれば、パターン振動の次数ごとに基準エネルギー値と測定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振動が発生する。当該高周波数のパターン振動を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次のパターン振動が発生する。２次のパターン振動は、１次のパターン振動（ブロックピッチによるパターン振動）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、幅方向不均一摩耗をより詳細に評価できる。
【００２２】
前記所定速度は、前記所定の周波数範囲が空洞共鳴範囲を含む速度であってもよい。
【００２３】
この方法によれば、空洞共鳴によって効率よくパターン振動を増幅させ、パターン振動の加速度または力を測定できる。空洞共鳴範囲とは、空気入りタイヤが空洞共鳴を起こす周波数範囲である。空洞共鳴とは、タイヤ内の空洞に発生する共鳴モードが車軸に影響を与える現象である。空洞共鳴は、タイヤ形状等に応じた周波数範囲（空洞共鳴範囲）で発生し、この空洞共鳴範囲は予め特定できる。なお、ここでは、所定の周波数範囲と空洞共鳴範囲が互いに部分的に重複する場合も含むものとする。
【００２４】
前記基準値は、新品時の前記空気入りタイヤで測定した前記パターン振動の踏込、蹴出時の加速度または力のピーク値である基準加速度または基準力であり、前記測定値は、測定対象となる前記空気入りタイヤで測定した前記パターン振動の踏込、蹴出時の加速度または力のピーク値である測定加速度または測定力であってもよい。なお、ピーク値とは、加速度または力の最大値、または、最小値であっても良く、最大値と最小値の差であっても良い。
【００２５】
この方法によれば、周波数によらずに踏込、蹴出時のパターン振動による加速度または力を比較することで、幅方向不均一摩耗の発生を高精度に判定できる。
【００２６】
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、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部の少なくとも１つに対応する位置の前記空気入りタイヤの内面に設置され、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前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部の少なくとも１つが発生させる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速度で転動させた際の前記パターン振動の加速度または力から算出した基準値を記憶している記憶部と、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速度で転動させて測定した前記パターン振動の加速度または力から算出した測定値を算出する算出部と、前記測定値が前記基準値よりも所定以上小されば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する判定部とを備える、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定装置を提供する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法および装置において、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部に対応する位置にセンサを設置しているため、幅方向不均一摩耗を正確に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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】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】パターン振動の力（加速度）と時間との関係を示すグラフ。
【図８】パターン振動の周波数と力（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。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
本実施形態では、空気入りタイヤにおける幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。空気入りタイヤは、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、空気入りタイヤのことを単にタイヤともいう。
【００３１】
図１を参照して、タイヤ１は、タイヤ周方向ＴＲに延びる縦溝１１ａ〜１１ｄによってタイヤ幅方向ＴＷに区画されたショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８を有している。ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８は、この順にタイヤ幅方向ＴＷの両外側から内側へ向かって配置されている。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、幅方向不均一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詳細な図示を省略している。
【００３２】
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。
【００３３】
図２は、タイヤ１のトレッド部５の一部（図１の斜線部参照）の展開図を示している。ショルダー部６は、タイヤ幅方向ＴＷに延びる複数の横溝１２によって複数のブロック１３に区画されている。換言すれば、縦溝１１ｄと横溝１２によってブロック１３が画定されている。
【００３４】
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、パターン振動の発生周波数を１つの周波数に集中させず、１つの周波数の振動が著しく大きくなることを防止している。これは、一般のタイヤにおいてもよく見られる設計である。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。
【００３５】
図３は、タイヤ１を真上から見たときの平面図を示している。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。測定する力（または加速度）の向きは、タイヤ１の径方向または周方向ＴＲとしてもよい。本実施形態では、センサ２０は、力センサであり、センサ２０によってタイヤ１にかかる力を測定できる。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。
【００３６】
センサ２０は、タイヤ１のタイヤ幅方向ＴＷにおいて、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８の少なくとも１つに対応する位置のタイヤ１の内面に設置される。本実施形態では、センサ２０は、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８のそれぞれの内面に貼り付けられている。また、センサ２０の種類は、特に限定されず、市販のものを使用できる。
【００３７】
本実施形態では、タイヤ１の幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定するための判定装置を使用する。
【００３８】
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（図４参照）と、パターン振動の力を測定するセンサ２０（図３参照）と、制御装置４０（図６参照）と、判定結果を表示するモニタ５０（図６参照）とを備える。
【００３９】
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。
【００４０】
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、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。
【００４１】
算出部４１は、センサ２０によって測定したパターン振動の力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。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。
【００４２】
【数２】
2020046256.tif 000004
【００４３】
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Ｖ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。
【００４４】
周波数範囲Δｆでのエネルギー値（測定エネルギー値）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Ｆｉは、ある周波数ｆｉにおける力を示す。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。
【００４５】
【数３】
2020046256.tif 000005
【００４６】
記憶部４２は、転動装置３０にて所定速度Ｖで予め転動させて測定した力から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を基準エネルギー値Ｅ０として記憶している。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。
【００４７】
判定部４３は、部位６〜８ごとに同条件で測定および算出された測定エネルギー値Ｅと基準エネルギー値Ｅ０とを比較して、測定エネルギー値Ｅが基準エネルギー値Ｅ０よりも所定以上小されば幅方向不均一摩耗が発生していると判定し、そうでなければ幅方向不均一摩耗が発生していないと判定する。本実施形態では、測定エネルギー値Ｅが基準エネルギー値Ｅ０の半分以下であれば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する。本実施形態では、各部位６〜８に対応する位置にセンサ２０を設置しているため、各部位６〜８が摩耗しているか否かをそれぞれ判定できる。特に、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８のうち１つのみにおいて、測定エネルギー値Ｅが基準エネルギー値Ｅ０よりも所定以上小さく（本実施形態では、半分以下）、かつ、残りの２つにおいて測定エネルギー値Ｅが基準エネルギー値Ｅ０よりも所定以上小さくなければ（本実施形態では、半分より大きければ）、測定エネルギー値Ｅが基準エネルギー値Ｅ０よりも所定以上小さく測定された部位のみが偏摩耗していると判定する。
【００４８】
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。
【００４９】
本実施形態では、より詳細に幅方向不均一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、次数ごとの周波数範囲Δｆにおける測定エネルギー値Ｅを検出し、次数ごとに基準エネルギー値Ｅ０と比較して、測定エネルギー値Ｅが基準エネルギー値Ｅ０よりも所定以上小さければ幅方向不均一摩耗が発生していると判定する。
【００５０】
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、サイプや細溝などの横溝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、測定エネルギー値Ｅを検出し、新品時の基準エネルギー値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。
【００５１】
図７は、センサ２０（図３参照）によって測定したパターン振動の一例を示すグラフである。グラフの横軸は時間［ｓ］を示し、縦軸が力［N］（または加速度［ｍ／ｓ２］）を示している。グラフでは、タイヤ１の径方向外側に力（または加速度）が発生するときを＋方向としている。グラフを見ると、踏込時と蹴出時に大きく振動が生じ、踏込直後と蹴出直前の間の接地状態では振動が実質的に生じていないことがわかる。本実施形態では、このような時系列データのうち、蹴出直前から蹴出直後までの時間Δｔのデータを使用する。ここで、蹴出直前から蹴出直後までの時間Δｔは、蹴出による振動が発生してから一定程度落ち着くまでの時間である。ただし、蹴出時のピークを含まないように、蹴出直後からの一定時間のデータを使用してもよい。グラフでは、接地領域近傍を除いて、概ね一定の値を示しているが、これは向心力（または向心力により発生する加速度）を示している。
【００５２】
図８は、センサ２０（図３参照）によって測定したパターン振動の一例を示すグラフである。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。当該グラフは、図７に示すΔｔのデータを時間ではなく周波数で見たものでもある。１次のピッチ長Ｄ１に対応するパターン振動の周波数が約２５０Ｈｚ、２次のピッチ長Ｄ２に対応するパターン振動の周波数が約５００Ｈｚ、および４次のピッチ長Ｄ４に対応するパターン振動の周波数が約１０００Ｈｚとなっており、これらの周波数で力のピーク値を確認できる。より詳細には、これらの周波数の各点のみで力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力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力の比較ではなく、ピーク値付近の所定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。よって、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、幅方向不均一摩耗の有無を判定する。なお、図７，８は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。
【００５３】
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の空洞共鳴範囲を含むように速度Ｖを制御する。空洞共鳴範囲とは、タイヤ１が空洞共鳴を起こす周波数範囲である。空洞共鳴とは、タイヤ１内の空洞に発生する共鳴モードが車軸となる支持部３２に影響を与える現象である。空洞共鳴は、タイヤ１の形状等に応じた周波数範囲（空洞共鳴範囲）で発生し、この空洞共鳴範囲は予め特定できる。特に、空洞共鳴には、タイヤ１の前後方向の共鳴と、上下方向の共鳴があり、速度が速くなるごとに、両者の周波数は離れ、空洞共鳴範囲は大きくなる。空洞共鳴範囲が大きく所定の周波数範囲Δｆが空洞共鳴範囲を包含することが困難である場合、上記周波数範囲Δｆと空洞共鳴範囲が互いに部分的に重複するようにしてもよい。また、周波数範囲Δｆは、複数の次数に対応して設定されるが、任意の次数の周波数範囲Δｆが空洞共鳴範囲を含んでもよい。
【００５４】
本実施形態の空気入りタイヤの幅方向不均一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。
【００５５】
本実施形態では、タイヤ幅方向ＴＷにおいて、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８の少なくとも１つに対応する位置に設置されたセンサ２０を使用する。そして、センサ２０で、これらの部位６〜８が接地した際に発生するパターン振動の力を測定することによって、幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。従って、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８の少なくとも１つにおける摩耗の発生の有無を判定できる。具体的には、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８のうちいずれかの部位の摩耗が進行すると、当該部位６〜８の振動が減少する。本実施形態の方法は、基準エネルギー値Ｅ０と測定エネルギー値Ｅとを比較してこの振動の減少を検知することによって、幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。特に、この判定方法は、判定対象の部位６〜８に対応する位置にセンサ２０を設置しているため（図３参照）、幅方向不均一摩耗の発生の有無を正確に判定できる。
【００５６】
また、本実施形態では、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８のそれぞれに対応する位置にセンサ２０をそれぞれ設置しているため、これらの部位６〜８のうち、いずれの部位が摩耗しているかを判定できる。換言すれば、各部位６〜８に対してセンサ２０をそれぞれ設置することで、全ての部位６〜８の摩耗状態を把握できる。そのため、全ての部位６〜８が均等に摩耗した全体摩耗であるか、または、いずれかの部位のみが摩耗した偏摩耗であるかを判定できる。
【００５７】
また、本実施形態では、蹴出直前から蹴出直後のデータのみを使用して基準エネルギー値および測定エネルギー値を算出している。よって、測定した力のうち、鮮明なデータを使用できる。特に、蹴出直前から蹴出直後では、大きな振動が生じるため、基準エネルギー値および測定エネルギー値の算出に有用なデータが取得できる。なお、タイヤ１の踏込直後から蹴出直前の間ではタイヤ１が接地状態にあるため、センサ２０で測定する力は、
実質的に振動しない（図７参照）。従って、この範囲を避ける意味でも上記データ範囲の選択は有用である。
【００５８】
また、本実施形態では、エネルギー比較の際に半分を閾値として幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定している。パターン振動のエネルギー値が半分となると、一般の運転者にも感じられるほどの違いが生じるためである。また、エネルギー値で半分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、幅方向不均一摩耗の発生の有無を正確に判定できる。
【００５９】
また、本実施形態では、所定の周波数範囲Δｆを具体的に規定できる。特に、タイヤ周方向ＴＲに延びるショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８には、タイヤ幅方向ＴＷに延びる横溝が形成されることにより、所定のピッチ長を有するブロックが形成されることがある。本実施形態で例示したショルダー部６のブロック１３は、タイヤ１の回転に伴い、一定程度の時間間隔で接地し、パターン振動を発生させる。従って、エネルギー値を算出する所定の周波数範囲Δｆをパターン振動の発生周波数に合わせることにより、正確に幅方向不均一摩耗を検知できる。ここで留意すべきは、パターン振動が特定の周波数に集中することを防ぐために、ブロックピッチはある程度ばらつき（Ｄｍｉｎ〜Ｄｍａｘ）をもって設計されることである。従って、ある特定のブロックピッチに対応する特定の周波数一点ではなく、本実施形態のようにばらつきをもったブロックピッチに対応する所定の周波数範囲Δｆでエネルギー値を算出することが有効である。
【００６０】
また、本実施形態では、パターン振動の次数ごとに基準エネルギー値Ｅ０と測定エネルギー値Ｅ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１３がサイプや細溝などの横溝１４，１５（図２参照）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振動が発生する。当該高周波数のパターン振動を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次のパターン振動が発生する。２次のパターン振動は、１次のパターン振動（ブロックピッチによるパターン振動）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、幅方向不均一摩耗をより詳細に評価できる。
【００６１】
また、本実施形態では、所定の周波数範囲Δｆが空洞共鳴範囲を含むように速度Ｖを制御している。そのため、空洞共鳴によって効率よくパターン振動を増幅させ、パターン振動の力を測定できる。
【００６２】
（第２実施形態）
本実施形態では、空気入りタイヤのセンサ２０によって測定した力または加速度のピーク値に基づいて幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。本実施形態は、比較対象が第１実施形態のエネルギー値から本実施形態のピーク値に変わったこと以外は、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。また、第１実施形態と同様に、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。
【００６３】
本実施形態では、記憶部４２は、転動装置３０にて所定速度Ｖで新品時のタイヤ１を予め転動させて測定した力のうち、蹴出直前から蹴出直後（図７のΔｔ間）のピーク値を基準力Ｆ０として記憶している。
【００６４】
算出部４１は、転動装置３０にて所定速度Ｖで測定対象となるタイヤ１を測定したパターン振動の蹴出直前から蹴出直後（図７のΔｔ間）の力のピーク値である測定力を算出する。
【００６５】
判定部４３は、測定力が基準力よりも所定以上小されば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する。本実施形態では、測定力が基準力の半分以下であれば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する。
【００６６】
本実施形態によれば、周波数によらずに蹴出時のパターン振動による力を比較することで、幅方向不均一摩耗の発生を高精度に判定できる。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
代替的には、転動装置３０は、実際の自動車であってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１  空気入りタイヤ（タイヤ）
２  ホイールリム
５  トレッド部
６  ショルダー部
７  クォーター部
８  センター部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  縦溝
１２  横溝
１３  ブロック
１４，１５  横溝
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  算出部
４２  記憶部
４３  判定部
４４  速度制御部
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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