(57)【要約】【課題】タイヤの挙動に影響を与えることなく、タイヤ内部の破壊を精度よく検知する。【解決手段】タイヤ２０のベルト端部やプライ折り返し端部、ビードフィラー部などのタイヤ内部にゴム磁石１１を埋設するとともに、上記タイヤ２０の外側で上記ゴム磁石１１に近接して磁場計測手段１２を配置して、転動するタイヤからの磁場Ｈの時間変化の波形を検出し、この検出された磁場波形と、予め求めておいたタイヤ内部に亀裂が発生していないときの磁場波形である標準磁場波形との差である波形差値Ｋを演算し、この波形差値Ｋに基づいて、タイヤ内部が破壊されたかどうかを検知するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ内部にゴム磁石を配置するとともに、上記タイヤに近接して磁場計測手段を配置して転動中のタイヤからの磁場を計測し、この計測された磁場の大きさもしくは磁場波形に基づいて、タイヤ内部の破壊を検知することを特徴とするタイヤ故障検知方法。
【請求項２】
上記ゴム磁石をタイヤのベルト端部、プライ端部、プライ折り返し端部、及び、ビードフィラー部のいずれか１箇所または複数箇所または全部の箇所に配置したことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ故障検知方法。
【請求項３】
タイヤ内部に配置されたゴム磁石と、上記タイヤに近接して配置された磁場計測手段と、この磁場計測手段の出力に基づいて、上記タイヤ内部の破壊を検知する故障検知手段とを備えたことを特徴とするタイヤ故障検知装置。
【請求項４】
上記ゴム磁石は、タイヤのベルト端部、プライ端部、プライ折り返し端部、及び、ビードフィラー部のいずれか１箇所または複数箇所または全部の箇所に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のタイヤ故障検知装置。
【請求項５】
上記故障検知手段は、予め求めておいたタイヤ内部に亀裂が発生していないときの磁場波形である標準磁場波形を記憶する記憶手段と、上記標準磁場波形と上記計測された磁場波形との差である波形差を演算する波形差演算手段と、上記波形差に基づいて、タイヤ内部が破壊しているかどうかを判定する判定手段とを備えていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のタイヤ故障検知装置。
【請求項６】
上記故障検知手段がタイヤ内部の破壊を検知した場合に警報を発する警報手段を更に設けたことを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記載のタイヤ故障検知装置。
【請求項７】
その内部にゴム磁石が配置されていることを特徴とするタイヤ内部故障検知用タイヤ。
【請求項８】
上記ゴム磁石は、タイヤのベルト端部、プライ端部、プライ折り返し端部、及び、ビードフィラー部のいずれか１箇所または複数箇所または全部の箇所に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のタイヤ内部故障検知用タイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの故障を検知する方法とその装置に関するもので、特に、タイヤ内部に発生する亀裂に起因するタイヤ故障の検知に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤでは、カーカスプライやベルトを貼り付けてこれを骨格部材としているが、タイヤの高速回転時には、上記ベルトの端部に大きな応力が作用するため、ベルト層とその周囲のゴムとの間に亀裂が発生しベルト端部が破壊してしまう場合がある。このようなベルト端部の破壊はベルト層の幅方向両端部のせり上がりを引き起こし、その結果、操縦安定性能が大幅に低下するので、大きな事故につながる恐れがある。また、高速回転時には、ビードコア周りを折り返すカーカスプライとビードコアとに挟まれたビードフィラー部のゴムにも大きな剪断力が作用して亀裂が発生して破壊する場合がある。したがって、このようなタイヤ内部に発生する亀裂に起因する故障を速やかに検知する必要がある。
一方、タイヤが故障すると故障箇所の発熱が多くなり、故障箇所近傍の温度が重唱することから、温度センサを用いて走行中のタイヤの温度を計測し、この温度からタイヤの故障を検知する方法が提案されている。
図６は従来のタイヤ故障検知装置の一構成例を示す図で、タイヤの温度を計測する温度センサ３１とこの温度センサ３１の検出信号を、送信アンテナ３３を介して、車体側に送信する送信部３２とを備えた温度センサユニット３０を、図７に示すように、空気入りタイヤ５０のベルト層５１の端部５１ａ近傍周辺やカーカス層５２の端部５２ａ近傍周辺、更には、タイヤトレッド５３のショルダー部５４に埋設して、上記各部の温度を計測して車体側に設けられた車両装着ユニット４０に送信するとともに、車両装着ユニット４０では、受信部４２に設けられた受信アンテナ４１で受信した各部分の温度データと予め設定された警戒温度とを処理部４３にて比較し、上記計測された温度が上記警戒温度を超えた場合には、警報部４４を動作させて運転者に警報を発するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−６７４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の方法では、ベルト端部に温度センサユニット３０のような、剛性が大きな異物を埋設しているので、これが新たな亀裂の核となってタイヤ故障を誘発する恐れがある。特に、上記温度センサユニット３０をタイヤの転動時に大きな応力が作用するベルト端部に配置した場合には、かえってベルト端部が破壊される可能性が大きい。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤの挙動に影響を与えることなく、ベルト端部などのタイヤ内部の破壊を精度よく検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は鋭意検討の結果、ベルト端部などタイヤの内部にゴム磁石を埋設すれば、タイヤの挙動に影響を与えることがないだけでなく、タイヤ内部の上記ゴム磁石が埋設された箇所が破壊したときには、同時に上記ゴム磁石も破壊されることから、上記ゴム磁石の発生する磁場を計測すれば、その磁場変化からタイヤ内部の破壊を検知することができることを見出し本発明に到ったものである。
すなわち、本願の請求項１に記載の発明は、タイヤの故障を検知する方法であって、タイヤ内部にゴム磁石を配置するとともに、上記タイヤに近接して磁場計測手段を配置して転動中のタイヤからの磁場を計測し、この計測された磁場の大きさもしくは磁場波形に基づいて、タイヤ内部の破壊を検知することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤ故障検知方法であって、上記ゴム磁石をタイヤのベルト端部、プライ端部、プライ折り返し端部、及び、ビードフィラー部のいずれか１箇所または複数箇所または全部の箇所に配置したものである。
【０００６】
また、請求項３に記載の発明は、タイヤの故障を検知するタイヤ故障検知装置であって、タイヤ内部に配置されたゴム磁石と、上記タイヤに近接して配置された磁場計測手段と、この磁場計測手段の出力に基づいて、上記タイヤ内部の破壊を検知する故障検知手段とを備えたことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のタイヤ故障検知装置において、上記ゴム磁石を、タイヤのベルト端部、プライ端部、プライ折り返し端部、及び、ビードフィラー部のいずれか１箇所または複数箇所または全部の箇所に配置したものである。
請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４に記載のタイヤ故障検知装置であって、上記故障検知手段を、予め求めておいたタイヤ内部に亀裂が発生していないときの磁場波形である標準磁場波形を記憶する記憶手段と、上記標準磁場波形と上記計測された磁場波形との差である波形差を演算する波形差演算手段と、上記波形差に基づいて、タイヤ内部が破壊しているかどうかを判定する判定手段とから構成したものである。
請求項６に記載の発明は、請求項３〜請求項５のいずれかに記載のタイヤ故障検知装置において、上記故障検知手段がタイヤ内部の破壊を検知した場合に警報を発する警報手段を更に設けたものである。
また、請求項７に記載の発明は、タイヤ内部に発生する亀裂に起因する故障が検知可能なタイヤであって、その内部にゴム磁石が配置されていることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のタイヤ内部故障検知用タイヤであって、上記ゴム磁石がタイヤのベルト端部、プライ端部、プライ折り返し端部、及び、ビードフィラー部のいずれか１箇所または複数箇所または全部の箇所に配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、タイヤトのベルト端部、プライ端部、プライ折り返し端部、及び、ビードフィラー部などの、大きな応力が作用した場合に破壊などの故障が懸念される箇所（タイヤ内部）にゴム磁石を配置するとともに、上記タイヤに近接して磁場計測手段を配置して転動中のタイヤからの磁場を計測し、この計測された磁場の大きさもしくは磁場波形に基づいて、上記タイヤ内部の破壊を検知するようにしたので、タイヤの挙動に影響を与えることなく、タイヤ内部の破壊を精度よく検知することができる。
このとき、タイヤ内部に亀裂が発生していないときの磁場波形である標準磁場波形を予め求めておき、この標準磁場波形と上記計測された磁場波形とを比較すれば、タイヤ内部が破壊しているかどうかを精度よく判定することができる。
また、タイヤ内部の破壊を検知した場合に警報を発する警報手段を設けるようにすれば、タイヤ内部の破壊が大きくならないうちにタイヤ交換するなどの対策ができるので、タイヤ故障による事故を未然に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係るタイヤ故障検知装置１０の構成を示す図で、図２は本発明によるベルト端故障検知用タイヤ２０の要部断面図である。各図において、１１はベルト端故障検知用タイヤ(以下、タイヤという)２０のトレッド２１とカーカスプライ２２との間に設けられたベルト２３の端部２３ａに埋設されたゴム磁石、１２は上記タイヤ２０の外側で上記ベルト端部２３ａに近接して配置される、上記ゴム磁石１１が埋設されたタイヤ２０からの磁場を計測する磁場計測手段、１３は上記タイヤの回転速度を検出する車輪速センサ、１４はこの磁場計測手段１２の出力から、転動中のタイヤの磁場波形を検出する磁場波形検出手段、１５は上記車輪速センサの出力に基づいて上記検出された磁場波形を後述する標準波形計測時の車速に対応する車速の波形に変換する磁場波形変換手段、１６は上記変換された磁場波形と、記憶手段１７に記憶されている、予め求めておいたベルト端部に亀裂が発生していないときの磁場波形である標準磁場波形との差である波形差を演算する波形差演算手段、１８は上記演算された波形差の大きさからベルト端部が破壊されたかどうかを判定する故障判定手段、１９は上記故障判定手段１８の結果に基づいて、運転者にベルト端部の破壊を警報する警報手段である。
【０００９】
本例では、上記ゴム磁石１１の磁化方向が、上記ゴム磁石１１がタイヤ２０の接地面とは反対側に来たときに垂直方向となるように磁化するとともに、上記磁場計測手段１２を上記タイヤ２０の外側で、上記ゴム磁石１１に近接して配置するようにしているが、上記ゴム磁石１１の磁化方向や上記磁場計測手段１２の配置位置については、上記ゴム磁石１１からの磁場が十分に検出できる配置であれば、特に限定はない。例えば、直径が７００ｍｍ程度のタイヤであれば、トレッド２１と磁場計測手段１２との距離は５０ｍｍ以下とすることが好ましく、１５ｍｍ程度とすることが特に好ましい。
また、本例では、上記磁場計測手段１２として磁気抵抗素子を用いた磁気センサを用いているが、ホール素子を用いた磁気センサなど他の磁気センサを用いても良い。
【００１０】
次に、本発明によるタイヤ故障検知装置１０の動作について説明する。
まず、磁場計測手段１２により、タイヤ２０からの磁場を連続的に検出する。図３は上記磁場計測手段１２で計測し、磁場波形検出手段１４で検出した動転中のタイヤ２０からの磁場Ｈの時間変化の波形（磁場波形）を示す図で、細い方の実線（太い実線と大部分で重なっているが）で示したものが予め求めておいたベルト端部に亀裂が発生していないときの磁場波形（標準磁場波形）で、太い方の実線で示したものが、上記標準磁場波形計測時と同じ車輪速度にて計測した、ベルト端部が破壊したときの磁場波形である。タイヤ２０には上記ゴム磁石１１以外にも、ベルト２３やビード部２４などの磁化している部材があるので、磁場波形は、同図に示すように、回転に伴う周期的な波形となる。
なお、上記磁場波形検出手段１４で検出した動転中のタイヤ２０からの磁場磁場波形と標準磁場波形との差である波形差値Ｋを求める際には、車輪速を揃える必要がある。そこで本例では、磁場波形変換手段１５を設けて、上記車輪速センサ１３の出力に基づいて上記検出された磁場波形を標準波形計測時の車速に対応する車速の波形に変換し、この変換された磁場波形を波形差演算手段１６に送り、上記標準磁場波形との波形差を演算するようにしている。
図４は磁場波形検出手段１４で検出した磁場波形と上記標準磁場波形との差（ΔＨ）の時間変化を示す図で、この差ΔＨもまた周期的な波形となる。
すなわち、ベルト端部に発生した亀裂が進展してベルト端部が破壊されたときには、上記ゴム磁石１１にも亀裂が入り、そのため、上記ゴム磁石１１の発生する磁場は小さくなるが、他の箇所からの磁界は変化しない。そこで、波形差演算手段１６にて、磁場波形検出手段１４で検出し、上記磁場波形変換手段１５にて変換された磁場波形と記憶手段１７に記憶されている標準磁場波形との差であるΔＨのピーク値の大きさを抽出し、これを波形差値Ｋとして故障判定手段１８に送り、故障判定手段１８にて、上記波形差値Ｋと予め設定しておいた閾値とを比較し、上記波形差値Ｋが上記閾値を超えた場合には、ベルト端部が破壊されたと判定する。
警報手段１９は上記故障判定手段１８がベルト端部が破壊したと判定した場合には、ランプを点灯させるなどして、運転者に警報を発する。これにより、ベルト端部の破壊が大きくならないうちにタイヤ交換するなどの対策ができるので、タイヤ故障による事故を未然に防ぐことができる。
【００１１】
このように、本最良の形態によれば、タイヤ２０のベルト端部２３ａにゴム磁石１１を埋設するとともに、上記タイヤ２０の外側で上記ゴム磁石１１に近接して磁場計測手段１２を配置して、転動するタイヤからの磁場Ｈの時間変化の波形を検出し、この検出された磁場波形と、予め求めておいたベルト端部に亀裂が発生していないときの磁場波形である標準磁場波形との差である波形差値Ｋを演算し、この波形差値Ｋに基づいて、ベルト端部が破壊されたかどうかを検知して運転者に警報を発するようにしたので、ベルト端部の破壊が大きくならないうちにタイヤ交換するなどの対策ができ、タイヤ故障による事故を未然に防ぐことができる。
【００１２】
なお、上記最良の形態では、ゴム磁石１１をタイヤ２０のベルト端部２３ａに配置した場合について説明したが、プライ折り返し端部やビードフィラー部なども、高速回転時には大きな応力が作用して破壊などの故障が懸念されるので、図５に示すように、カーカスプライ２２の折り返し端部２２ａやビード部２４のビードコア２４ｃと上記折り返されたカーカスプライ２２とに挟まれた補強用ゴム部材であるビードフィラー部２５などにもゴム磁石１１を配置し、当該箇所の亀裂や破壊を検知するようにすることが好ましい。なお、上記ゴム磁石１１は、タイヤ全周に亘って複数個配置しても良いし、任意の箇所に部分的に配置しても良い。
【００１３】
また、上記例では、上記磁場波形検出手段１４で検出した動転中のタイヤ２０からの磁場磁場波形を標準波形計測時の車速に対応する車速の波形に変換してから、標準磁場波形との波形差を演算するようにしたが、磁場波形は周期的なので、上記横軸が時間である磁場波形を、横軸がタイヤ位置である磁場波形に変換すれば、車輪速に関係なく、波形差を演算することができる。
また、上記例では、波形差ΔＨのピーク値を波形差値Ｋとしたが、波形差値Ｋはこれに限るものではなく、ΔＨの積分値を演算してこれを波形差値としたりするなど、波形差ΔＨの波形から求められる他の量を波形差値としてもよい。
また、ベルト端部２３ａなどのタイヤ内部の破壊を検知するには磁場波形の波形差を必ずしも求める必要はなく、単に、磁場波形のピーク値に閾値を設定し、検出された磁場波形のピーク値が所定の閾値以下であった場合にタイヤ故障であると判定しても良い。但し、タイヤ内部に複数のゴム磁石１１を埋設して複数箇所のタイヤ故障を並列して検知する場合には、ピーク値の位置と閾値とをそれぞれ設定する必要があるので、本例のように、波形差を用いる方が望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
このように、本発明によれば、タイヤの挙動に影響を与えることなく、タイヤ内部の破壊を精度よく検知することができるので、タイヤの故障を事前に検出することができ、車両の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の最良の形態に係るタイヤ故障検知装置の構成を示す図である。
【図２】本発明によるベルト端故障検知用タイヤの構成を示す断面図である。
【図３】磁場波形の一例を示す図である。
【図４】ベルト端部の正常時の磁場波形と破壊時の磁場波形との差の波形である。
【図５】ゴム磁石の他の配置例を示す断面図である。
【図６】従来のタイヤ故障検知装置の一構成例を示す図である。
【図７】従来のタイヤ故障検知装置に用いられる温度センサユニットの埋設箇所を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０  タイヤ故障検知装置、１１  ゴム磁石、１２  磁場計測手段、
１３  車輪速センサ、１４  磁場波形検出手段、１５  磁場波形変換手段、
１６  波形差演算手段、１７  記憶手段、１８  故障判定手段、１９  警報手段、
２０  ベルト端故障検知用タイヤ、２１  トレッド、２２  カーカスプライ、
２２ａ  カーカスプライの折り返し端部、２３  ベルト、２３ａ  ベルト端部、
２４  ビード部、２４ｃ  ビードコア、２５  ビードフィラー部。
【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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