(57)【要約】  【課題】タイヤのバーストが発生する前に、タイヤの構成部材の故障の発生を確実に検知し、かつ、誤って検知することのないタイヤの故障発生検知方法およびタイヤの故障発生検知装置を提供する。  【解決手段】タイヤが路面上を転動することで発生する振動の時系列の振動データを、所定の時間単位毎に順次周波数分析して振動のスペクトルを連続して求め、振動のスペクトルが求められる度、転動中のタイヤの回転周波数に応じた特定周波数を基準とした特定周波数範囲における、求められた振動のスペクトルの振動成分の大きさを表す評価値を導出し、この導出以前に得られた評価値を基準として、導出された評価値の変化量を算出して、この変化量を、予め定められた閾値と比較し、この変化量が閾値を越える場合、タイヤの構成部材に故障が発生したものと判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤが路面上を転動することで発生する振動を連続して測定し、時系列の振動データを取得する振動測定ステップと、
取得された前記時系列の振動データを、所定の時間単位毎に順次周波数分析する周波数分析ステップと、
前記周波数分析ステップにおける周波数分析結果を用いて、転動中の前記タイヤの回転周波数に応じた特定周波数を基準とした特定周波数範囲における、前記所定の時間単位での振動成分の大きさを表す評価値を導出する評価値導出ステップと、
前記評価値導出ステップにおいて前記評価値が導出される度に、この導出以前に前記評価値導出ステップによって得られた評価値を基準として、導出された評価値の変化量または変化率を算出する変化量算出ステップと、
前記変化量算出ステップにおいて算出された変化量または変化率を、予め定められた閾値と比較し、この変化量が閾値を越える場合、タイヤの構成部材に故障が発生したものと判定する故障判定ステップとを有し、
前記特定周波数範囲は、前記タイヤの回転周波数の整数倍に対応する特定周波数を中心とした、所定の周波数範囲であることを特徴とするタイヤの故障発生検知方法。
【請求項２】
前記変化量算出ステップは、前記評価値導出ステップにおいて前記評価値が導出される度に、故障が発生していない正常な状態で前記タイヤが路面上を転動している最中の、前記所定の時間単位での前記評価値を基準として、前記変化量を算出することを特徴とする請求項１記載のタイヤの故障発生検知方法。
【請求項３】
前記変化量算出ステップは、前記評価値導出ステップにおいて前記評価値が導出される度に、この評価値が導出された前記周波数分析結果に対応する前記所定の時間単位から、一定時間遡った前記所定の時間単位での振動成分の大きさを表す評価値を基準として、前記変化量を算出することを特徴とする請求項１記載のタイヤの故障発生検知方法。
【請求項４】
前記評価値導出ステップは、前記タイヤの回転周波数の１倍に対応する特定周波数を中心とした１つの特定周波数範囲について、前記評価値を導出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤの故障発生検知方法。
【請求項５】
前記評価値導出ステップは、前記特定周波数範囲における前記振動成分の最大値、最小値、および平均値のいずれか１つを、前記評価値として導出することを特徴とする請求項４に記載のタイヤの故障発生検知方法。
【請求項６】
前記評価値導出ステップは、前記タイヤの回転周波数の整数倍に対応する特定周波数を中心とした複数の前記特定周波数範囲について、前記評価値をそれぞれ導出して、
前記変化量算出ステップは、導出された複数の評価値それぞれについて前記変化量または前記変化率を算出し、
前記故障判定ステップは、各評価値毎に算出された前記変化量または変化率それぞれを、予め定められた閾値と比較し、各評価値の少なくとも１つの前記変化量または前記変化率が前記閾値を越える場合、タイヤの構成部材に故障が発生したものと判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤの故障発生検知方法。
【請求項７】
前記評価値導出ステップは、前記タイヤの回転周波数の整数倍に対応する特定周波数を中心とした、複数の前記特定周波数範囲について、前記振動成分の最大値、最小値、および平均値のいずれか１つを、前記振動成分の大きさを表す代表値として各特定周波数範囲毎にそれぞれ求め、求めた複数の前記代表値の総和、積、平均値のいずれか１つを、前記振動成分の大きさを表す評価値として導出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤの故障発生検知方法。
【請求項８】
前記評価値導出ステップは、前記タイヤの回転周波数の１〜１０倍に対応する前記特定周波数を中心とした、複数の前記特定周波数範囲について、前記代表値をそれぞれ算出することを特徴とする請求項６または７に記載のタイヤの故障発生検知方法。
【請求項９】
前記評価値導出ステップは、前記タイヤの回転周波数の１〜４倍に対応する前記特定周波数を中心とした、複数の前記特定周波数範囲について、前記代表値をそれぞれ算出することを特徴とする請求項６または７に記載のタイヤの故障発生検知方法。
【請求項１０】
前記特定周波数範囲は，前記特定周波数から所定の周波数幅だけ低い周波数から、前記特定周波数から前記所定の周波数幅だけ高い周波数に至る範囲であり、
前記回転周波数のｎ倍に対応する特定周波数Ｆｎ、この特定周波数Ｆｎにおける前記所定の周波数幅ｄｎとすると、前記特定周波数Ｆｎおよび前記所定の周波数幅ｄｎは、下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のタイヤの故障発生検知方法。
ｄｎ＝Ｆｎ×０．２４ｅ−０．２ｎ    （ｎは自然数）・・・（１）
【請求項１１】
前記振動測定ステップにおいて測定される振動は、タイヤが路面を転動することで生じる、前記タイヤを軸支する車輪軸に発生する振動であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のタイヤの故障発生検知方法。
【請求項１２】
タイヤが路面上を転動することで発生する振動を連続して測定し、時系列の振動データを取得する振動測定ステップと、
取得された前記時系列の振動データを、所定の時間単位毎に順次周波数分析する周波数分析ステップと、
前記周波数分析ステップにおける周波数分析結果を用いて、転動中の前記タイヤの回転周波数に応じた複数の特定周波数を基準とした特定周波数範囲それぞれにおける、前記所定の時間単位での振動成分の最大値、最小値、および平均値のいずれか１つを、前記振動成分の大きさを表す代表値として求める代表値導出ステップと、
求められた複数の前記代表値から２つの代表値を抽出して組み合わせることで、各代表値の組み合わせを全て作成し、各組み合わせ毎に前記代表値の相互比率を導出する相互比率導出ステップと、
前記相互比率導出ステップにおいて導出された各相互比率それぞれについて、この導出以前に前記相互比率導出ステップによって導出された各相互比率を基準として、導出された各相互比率の変化量または変化率を算出する変化量算出ステップと、
前記変化量算出ステップにおいて算出された変化量または変化率を、予め定められた閾値と比較し、各相互比率毎の前記変化量または前記変化率の少なくとも１つが前記閾値を越える場合、タイヤの構成部材に故障が発生したものと判定する故障判定ステップとを有し、
前記特定周波数範囲は、前記タイヤの回転周波数の整数倍に対応する特定周波数を中心とした、所定の周波数範囲であることを特徴とするタイヤの故障発生検知方法。
【請求項１３】
前記変化量算出ステップは、故障が発生していない正常な状態で前記タイヤが路面上を転動している最中の、前記所定の時間単位での前記相互比率それぞれを基準として、前記変化量または変化率を算出することを特徴とする請求項１２記載のタイヤの故障発生検知方法。
【請求項１４】
前記変化量算出ステップは、前記相互比率導出ステップにおいて前記相互比率が導出される度に、この相互比率が導出された前記周波数分析結果に対応する前記所定の時間単位から、一定時間遡った前記所定の時間単位での振動成分から求められた相互比率を基準として、前記変化量を算出することを特徴とする請求項１２記載のタイヤの故障発生検知方法。
【請求項１５】
タイヤが路面上を転動することで発生する振動を連続して測定し、時系列の振動データを取得する振動測定手段と、
取得された前記時系列の振動データを、所定の時間単位毎に順次周波数分析する周波数分析手段と、
前記周波数分析手段による周波数分析結果を用いて、転動中の前記タイヤの回転周波数に応じた特定周波数を基準とした所定の特定周波数範囲における、前記所定の時間単位での振動成分の大きさを表す評価値を導出する評価値導出手段と、
前記評価値導出手段において導出された前記評価値を記憶可能な記憶手段と、
前記評価値導出ステップにおいて導出された前記評価値について、この導出以前に前記評価値導出ステップによって得られた評価値を前記記憶手段から呼び出し、呼び出した評価値を基準として、導出された前記評価値の変化量または変化率を算出する変化量算出手段と、
前記変化量算出手段において算出された前記変化量を、予め定められた閾値と比較し、この変化量が閾値を越える場合、タイヤの構成部材に故障が発生したものと判定する判定手段とを有し、
前記特定周波数範囲は、前記タイヤの回転周波数の整数倍に対応する特定周波数を中心とした、所定の周波数範囲であることを特徴とするタイヤの故障発生検知装置。
【請求項１６】
前記タイヤは車両に装着され、
前記振動測定手段、前記周波数分析手段、前記評価値導出手段、前記記憶手段、前記変化量算出手段および前記判定手段が、前記車両に搭載されていることを特徴とする請求項１５記載のタイヤの故障発生検知装置。
【請求項１７】
前記タイヤは、回転軸の周りに回転してドラム上を転動するドラム試験機に備えられていることを特徴とする請求項１５記載のタイヤの故障発生検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの構成部材の故障、例えば、タイヤのベルトエッジ部に発生するベルトエッジセパレーション等が拡大してタイヤのバーストに至る前に、タイヤの構成部材の故障発生の有無を判別するタイヤの故障発生検知方法およびタイヤの故障発生検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、車両に装着されて転動するタイヤが走行中突然バーストして破壊することのないように、タイヤ製造業者は耐久性の優れたタイヤを提供することが求められている。
タイヤが突然バーストする原因は、例えば、タイヤが高速で走行するためにタイヤの構成部材であるトレッド部材が発熱し、その結果、タイヤの構成部材であるベルト部材が高熱にさらされることで、ベルト部材のベルトエッジ部の構成部材または構成部材間の界面等でき裂が発生し、さらに剥離（ベルトエッジセパレーション）が発生することによる。
【０００３】
一方、タイヤ製造業者は、このようなタイヤの構成部材の故障を抑制するために、タイヤの品質管理を厳しく行っている。例えば、所定の内圧で管理されたタイヤを室内ドラム上で転動させ、一定の時間間隔毎に転動速度を上げ、最終的にタイヤがバーストした時点における転動速度を求めることにより、耐久性の良し悪しを判断する耐久試験を数多く行うことにより、タイヤの耐久性に関する品質管理を行っている。
【０００４】
しかし、上記耐久試験は、タイヤをバーストさせる破壊試験であって、バーストして飛び散ったタイヤの破片を集めて解析を行うことしかできず、バーストの原因となるタイヤの構成部材に発生した、亀裂や構成部材間の剥離等の故障発生箇所の、特定や故障発生の原因究明を正確に行うことは難しい。
一方、タイヤのバーストの発生はタイヤ個々で微妙にばらついているので、一定の時間間隔で転動速度を挙げて調べる上記耐久試験では、バーストがいつ発生するかわからない。そのため、タイヤのバーストの直前に転動を停止して、タイヤの構成部材の故障発生箇所の特定や故障発生の原因究明を正確に行うこともできない。そのため、より耐久性の優れたタイヤの開発に還元することができないといった問題があった。
【０００５】
下記特許文献１には、このような問題を解決する、タイヤの構成部材の故障発生を、タイヤのバースト前に検知するタイヤ破壊検出装置が開示されている。特許文献１記載のタイヤ破壊検出装置では、転動するタイヤの外周を囲むように、タイヤの外周に近接させてリミット棒を配置し、このリミット棒の動作を検知している。タイヤ表面の破壊または内部破壊といった故障が生じると、タイヤ表面の故障箇所に対応する部分が膨らむ。タイヤ表面が膨らむと、膨らんだ箇所がリミット棒に接触してリミット棒を動かす。特許文献１のタイヤ破壊検出装置では、このタイヤ表面の破壊または内部破壊によるタイヤの膨らみによって、タイヤ表面がリミット棒と接触してリミット棒を動かした場合、タイヤの構成部材に故障が発生していると判断する。
【０００６】
一方において、タイヤの故障に関する従来技術としては、何らかの要因で発生したタイヤの空気圧の低下を検出する方法がある。
例えば、下記特許文献２では、走行時のタイヤのパターンノイズを計測し、予め記録されている空気圧異常時のタイヤのパターンノイズの周波数特性と比較し、異常と判断されると警報信号を出力するタイヤ空気圧異常検出装置が開示されている。このような特許文献２記載のタイヤ空気圧異常検出装置では、タイヤのパターンノイズが、タイヤ空気圧に依存した周波数特性を発現することを利用している。また、下記特許文献３では、空気圧の低下がなく、タイヤの接地面積が狭い正常な状態での、タイヤに発生する振動周波数スペクトル（振動周波数基準スペクトルデータ）と、現在走行しているときの振動周波数スペクトル（振動周波数現在スペクトルデータ）のパターンを比較して、空気圧の低下を車輪ごとに検出するタイヤ空気圧監視装置が開示されている。このような特許文献３記載のタイヤ空気監視装置では、タイヤの空気圧が低下すると接地面積が広くなること、接地面積が広くなると外乱の影響が大きくなり振動周波数スペクトルがブロードになることを利用して、この振動周波数スペクトルの変化によって、タイヤ空気圧の異常を検出している。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７−０９３２３０号公報
【特許文献２】特開平６−１９９１１８号公報
【特許文献３】特開２００５−８０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載のタイヤ破壊検出装置では、微小な破壊を検出するためには、リミット棒をタイヤ表面になるべく近接させる必要がある。しかし、転動するタイヤの外周の位置は、タイヤ故障による膨らみ以外でも、タイヤ自体に発生する振動、検出装置自体に発生する振動などによっても微妙に変化するものである。リミット棒を極端に近づけすぎると、このような振動に起因する外周位置の変化まで検出してしまう問題があった。また、このような振動の問題を回避するために、リミット棒とタイヤ外周との距離をある程度保った場合、タイヤ表面やタイヤ内部の微小な破壊を検出することができなくなっていた。このように、特許文献１記載のタイヤ破壊検出装置では、タイヤの構成部材に発生する故障の検出精度に限界があった。
【０００９】
また、上記特許文献２および特許文献３で開示する技術は、タイヤの故障を直接検知するものでなく、タイヤの空気圧に依存して変化する、タイヤのパターンノイズや振動の周波数特性に基づいて、タイヤの空気圧の低下を検知するものである。これらの技術は、走行中における極端な空気圧の低下を検知することができるものの、空気圧がほとんど低下していない状態で発生した、バーストの原因ともなる上述のタイヤ故障については、検知することはできない。また、空気圧が極端に低下すると、走行状態が極めて危険な状態となるため、上記従来の技術では、空気圧の測定時間を短く設定して瞬時に判断する必要がある。そのため、測定の際に混入するノイズ成分により誤判断を行う場合も多くなる。また、タイヤの空気圧が異常と判断する際に用いる閾値を調整して、検出の精度を高めようとすると、誤判断が多くなるといった問題も発生する。タイヤのバーストといったタイヤのベルトエッジ部に発生するベルトエッジセパレーション等が拡大して短時間に破裂する危険な状態を破裂前に確実に検知する検知装置には、空気圧の低下を警報する上述の装置を適用することはできない。
【００１０】
そこで、本発明は、タイヤのバーストが発生する前に、タイヤの構成部材の故障の発生を確実に検知し、かつ、誤って検知することのないタイヤの故障発生検知方法およびタイヤの故障発生検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、タイヤが路面上を転動することで発生する振動を連続して測定し、時系列の振動データを取得する振動測定ステップと、取得された前記時系列の振動データを、所定の時間単位毎に順次周波数分析する周波数分析ステップと、前記周波数分析ステップにおける周波数分析結果を用いて、転動中の前記タイヤの回転周波数に応じた特定周波数を基準とした特定周波数範囲における、前記所定の時間単位での振動成分の大きさを表す評価値を導出する評価値導出ステップと、前記評価値導出ステップにおいて前記評価値が導出される度に、この導出以前に前記評価値導出ステップによって得られた評価値を基準として、導出された評価値の変化量または変化率を算出する変化量算出ステップと、前記変化量算出ステップにおいて算出された変化量または変化率を、予め定められた閾値と比較し、この変化量が閾値を越える場合、タイヤの構成部材に故障が発生したものと判定する故障判定ステップとを有し、前記特定周波数範囲は、前記タイヤの回転周波数の整数倍に対応する特定周波数を中心とした、所定の周波数範囲であることを特徴とするタイヤの故障発生検知方法を提供する。
【００１２】
また、前記変化量算出ステップは、前記評価値導出ステップにおいて前記評価値が導出される度に、故障が発生していない正常な状態で前記タイヤが路面上を転動している最中の、前記所定の時間単位での前記評価値を基準として、前記変化量を算出することが好ましい。
【００１３】
また、前記変化量算出ステップは、前記評価値導出ステップにおいて前記評価値が導出される度に、この評価値が導出された前記周波数分析結果に対応する前記所定の時間単位から、一定時間遡った前記所定の時間単位での振動成分の大きさを表す評価値を基準として、前記変化量を算出することも好ましい。
【００１４】
また、前記評価値導出ステップは、前記タイヤの回転周波数の１倍に対応する特定周波数を中心とした１つの特定周波数範囲について、前記評価値を導出してもよい。
【００１５】
また、前記評価値導出ステップは、前記特定周波数範囲における前記振動成分の最大値、最小値、および平均値のいずれか１つを、前記評価値として導出することが好ましい。
【００１６】
また、前記評価値導出ステップは、前記タイヤの回転周波数の整数倍に対応する特定周波数を中心とした複数の前記特定周波数範囲について、前記評価値をそれぞれ導出して、前記変化量算出ステップは、導出された複数の評価値それぞれについて前記変化量または前記変化率を算出し、前記故障判定ステップは、各評価値毎に算出された前記変化量または変化率それぞれを、予め定められた閾値と比較し、各評価値の少なくとも１つの前記変化量または前記変化率が前記閾値を越える場合、タイヤの構成部材に故障が発生したものと判定することも好ましい。
【００１７】
また、前記評価値導出ステップは、前記タイヤの回転周波数の整数倍に対応する特定周波数を中心とした、複数の前記特定周波数範囲について、前記振動成分の最大値、最小値、および平均値のいずれか１つを、前記振動成分の大きさを表す代表値として各特定周波数範囲毎にそれぞれ求め、求めた複数の前記代表値の総和、積、平均値のいずれか１つを、前記振動成分の大きさを表す評価値として導出することも好ましい。
【００１８】
なお、前記評価値導出ステップは、前記タイヤの回転周波数の１〜１０倍に対応する前記特定周波数を中心とした、複数の前記特定周波数範囲について、前記代表値をそれぞれ算出することが好ましく、前記タイヤの回転周波数の１〜４倍に対応する前記特定周波数を中心とした、複数の前記特定周波数範囲について、前記代表値をそれぞれ算出することが、より好ましい。
【００１９】
なお、前記特定周波数範囲は，前記特定周波数から所定の周波数幅だけ低い周波数から、前記特定周波数から前記所定の周波数幅だけ高い周波数に至る範囲であり、
前記回転周波数のｎ倍に対応する特定周波数Ｆｎ、この特定周波数Ｆｎにおける前記所定の周波数幅ｄｎとすると、前記特定周波数Ｆｎおよび前記所定の周波数幅ｄｎは、下記式（１）を満たすことが好ましい。
ｄｎ＝Ｆｎ×０．２４ｅ−０．２ｎ    （ｎは自然数）・・・（１）
【００２０】
前記振動測定ステップにおいて測定される振動は、タイヤが路面を転動することで生じる、前記タイヤを軸支する車輪軸に発生する振動であることが好ましい。
【００２１】
本発明は、また、タイヤが路面上を転動することで発生する振動を連続して測定し、時系列の振動データを取得する振動測定ステップと、取得された前記時系列の振動データを、所定の時間単位毎に順次周波数分析する周波数分析ステップと、前記周波数分析ステップにおける周波数分析結果を用いて、転動中の前記タイヤの回転周波数に応じた複数の特定周波数を基準とした特定周波数範囲それぞれにおける、前記所定の時間単位での振動成分の最大値、最小値、および平均値のいずれか１つを、前記振動成分の大きさを表す代表値として求める代表値導出ステップと、求められた複数の前記代表値から２つの代表値を抽出して組み合わせることで、各代表値の組み合わせを全て作成し、各組み合わせ毎に前記代表値の相互比率を導出する相互比率導出ステップと、前記相互比率導出ステップにおいて導出された各相互比率それぞれについて、この導出以前に前記相互比率導出ステップによって導出された各相互比率を基準として、導出された各相互比率の変化量または変化率を算出する変化量算出ステップと、前記変化量算出ステップにおいて算出された変化量または変化率を、予め定められた閾値と比較し、各相互比率毎の前記変化量または前記変化率の少なくとも１つが前記閾値を越える場合、タイヤの構成部材に故障が発生したものと判定する故障判定ステップとを有し、前記特定周波数範囲は、前記タイヤの回転周波数の整数倍に対応する特定周波数を中心とした、所定の周波数範囲であることが好ましい。
【００２２】
なお、前記変化量算出ステップは、故障が発生していない正常な状態で前記タイヤが路面上を転動している最中の、前記所定の時間単位での前記相互比率それぞれを基準として、前記変化量または変化率を算出することが好ましい。
【００２３】
また、前記変化量算出ステップは、前記相互比率導出ステップにおいて前記相互比率が導出される度に、この相互比率が導出された前記周波数分析結果に対応する前記所定の時間単位から、一定時間遡った前記所定の時間単位での振動成分から求められた相互比率を基準として、前記変化量を算出することも好ましい。
【００２４】
本発明は、また、タイヤが路面上を転動することで発生する振動を連続して測定し、時系列の振動データを取得する振動測定手段と、取得された前記時系列の振動データを、所定の時間単位毎に順次周波数分析する周波数分析手段と、前記周波数分析手段による周波数分析結果を用いて、転動中の前記タイヤの回転周波数に応じた特定周波数を基準とした所定の特定周波数範囲における、前記所定の時間単位での振動成分の大きさを表す評価値を導出する評価値導出手段と、前記評価値導出手段において導出された前記評価値を記憶可能な記憶手段と、前記評価値導出ステップにおいて導出された前記評価値について、この導出以前に前記評価値導出ステップによって得られた評価値を前記記憶手段から呼び出し、呼び出した評価値を基準として、導出された前記評価値の変化量または変化率を算出する変化量算出手段と、前記変化量算出手段において算出された前記変化量を、予め定められた閾値と比較し、この変化量が閾値を越える場合、タイヤの構成部材に故障が発生したものと判定する判定手段とを有し、前記特定周波数範囲は、前記タイヤの回転周波数の整数倍に対応する特定周波数を中心とした、所定の周波数範囲であることを特徴とするタイヤの故障発生検知装置も、併せて提供する。
【００２５】
なお、前記タイヤは車両に装着され、前記振動測定手段、前記周波数分析手段、前記評価値導出手段、前記記憶手段、前記変化量算出手段および前記判定手段が、前記車両に搭載されていてもよく、また、前記タイヤは、回転軸の周りに回転してドラム上を転動するドラム試験機に備えられていてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、タイヤのバーストが発生する前に、タイヤの構成部材の故障の発生を高確率で検知することができ、しかも、誤って検知する確率をごく低くすることができる。これにより、タイヤのバースト前に車両を停止することができる。また、タイヤの耐久試験においては、バースト前の故障発生状態にあるタイヤを取得することができ、タイヤの構成部材の亀裂や剥離等の発生箇所を特定することができ、亀裂や剥離の発生原因を分析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明のタイヤの故障発生検知方法、および本発明のタイヤの故障発生検知装置について、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、以下に詳細に説明する。
図１は、本発明のタイヤの故障発生検知装置の一例であるタイヤの故障発生検知システム（以降、検知システムという）１０を、室内耐久ドラム試験装置４０に適用した例を示している。
【００２８】
室内耐久ドラム試験装置４０は、タイヤＴを転動させるドラム路面４１を円周状に設けた回転ドラム４２と、回転ドラム４２を所定の速度で回転駆動させる駆動モータ４４と、駆動モータ４４の回転を制御する駆動モータ制御部４５と、回転ドラム４２のドラム路面４１に対して垂直方向に自在に移動可能とするタイヤ取付スタンド４６とを有する。タイヤ取付スタンド４６は、回転可能な車軸４７と、この車軸４７と一体化した取付ハブ４８とを備えており、タイヤＴが取付ハブ４８に取り付けられている。タイヤ取付スタンド４６は、所定の荷重でタイヤＴをドラム路面４１に押し付けることが可能となっている。
【００２９】
一方、検知システム１０は、車軸４７に取り付けられた加速度センサ１２と、回転速度センサ１４と、処理装置１６とを有して構成される。
加速度センサ１２は、取付ハブ４８と一体化してタイヤＴを軸支する車軸４７に取り付けられており、この車軸４７の加速度を電気信号に変える公知の加速度センサである。加速度センサ１２は、本発明の振動測定部に対応する。車軸４７に取り付けられた加速度センサ１２は、車軸４７の回転中心位置の、図１に矢印で示す方向（タイヤＴにかかる荷重方向に平行な方向）の加速度を検出して電気信号に変換する。
【００３０】
車軸４７は、タイヤ取付スタンド４６に回転可能な状態で取り付けられており、車軸４７の回転中心位置の、タイヤ取付スタンド４６に対する相対位置は変化しない（固定されている）。そして、タイヤ取付スタンド４６は、タイヤＴを所定の荷重でドラム路面４１に押し付けるものであり、タイヤＴの転動中、タイヤ取付スタンド４６および車軸４７の位置は、基本的には変化しない（位置は固定されている）。加速度センサ１２が検出する車軸４７の回転中心位置の加速度は、タイヤ取付スタンド４６に固定された車軸４７に生じる振動の大きさを表している。この車軸４７に生じる振動は、タイヤＴがドラム路面４１上を転動することで生じる。加速度センサ１２によって測定されるこのような車軸４７の加速度は、タイヤＴがドラム路面４１上を転動することで生じる振動に対応する物理量である。
【００３１】
本発明のタイヤの故障発生検知装置の振動測定部は、タイヤが路面を転動することで生じる振動の大きさに対応する物理量を測定できればよく、例えば、車軸４７に発生する図１中上下方向の加速度を測定する加速度センサであってもよい。また、例えば、図１において紙面に垂直な方向（車軸に平行な方向）の加速度を測定する加速度センサであってもよい。また、取付ハブ４８やタイヤ取付スタンド４６に生じる振動の加速度を測定する加速度センサであってもよい。また、例えば、タイヤＴがドラム路面４１上を転動することで生じる騒音を測定する騒音計であってもよい。本発明において、振動測定部は特に限定されない。
【００３２】
回転速度センサ１４は、タイヤＴの回転を検出して、タイヤＴの単位時間あたりの回転数に応じた電気信号を出力する公知の回転速度センサである。回転速度センサ１４としては、取付ハブ４８側に装着されたギヤパルサと、このギヤパルサの歯に近接して、タイヤ取付けスタンド側に設置されたピックアップコイル等からなる公知の回転速度センサが挙げられる。
【００３３】
処理装置１６は、データ取得ユニット２０と、判定ユニット３０と、記憶部５２と、制御部５４とを有して構成されている。データ取得ユニット２０は、加速度データ取得部２２と、周波数分析部２４と、回転速度データ取得部２６と、特定周波数導出部２８とからなる。加速度データ取得部２２は、加速度センサ１２で検出された、車軸４７の振動の加速度の電気信号をサンプリングして取り込み、時系列の加速度データ（以降、振動データ）とする。また、例えば、振動測定部として騒音計を用いている場合、騒音計で得られた音圧信号をサンプリングして取り込み、１／３オクターブバンド分析を行って時系列の音圧レベルデータを取得するとよい。加速度データ取得部２２は、加速度の電気信号から得られた時系列の振動データを、周波数分析部２４に出力する。
【００３４】
周波数分析部２４は、加速度データ取得部２２から出力された時系列の振動データについて、所定の時間単位（単位測定時間とする）毎に周波数分析を行い、単位測定時間毎の振動のスペクトルを導出する。周波数分析部２４は、単位測定時間毎の振動のスペクトルのデータを導出する度、導出した振動のスペクトルのデータを、判定ユニット３０の評価値算出部３２に出力する。
【００３５】
回転速度データ取得部２６は、回転速度センサ１４で検出された、タイヤＴの回転による電気信号を取り込んで時系列の回転数データとする。回転速度データ取得部２６は、回転による電気信号から得られた回転数データを、特定周波数導出部２８に出力する。特定周波数導出部２８は、回転速度データ取得部２６から出力された回転数データに応じた特定周波数を基準とした、所定の特定周波数範囲を導出する。特定周波数Ｆｎは、タイヤＴの回転周波数Ｒの整数倍の周波数である。特定周波数範囲Ｅｎは、特定周波数Ｆｎを中心に、特定周波数Ｆｎから所定の周波数幅だけ低い周波数から、特定周波数Ｆｎから所定の周波数幅だけ高い周波数に至る範囲である。ここで、特定周波数Ｆｎにおける所定の周波数幅ｄｎとすると、特定周波数Ｆｎにおける所定の周波数幅ｄｎとして、下記式（１）を満たす周波数幅ｄｎを求める。
ｄｎ＝Ｆｎ×０．２４ｅ−０．２ｎ    （ｎは自然数）・・・（１）
特定周波数範囲Ｅｎは、例えば、下記式（２）を満たす周波数ｇｎの範囲に対応している。算出された特定周波数範囲は、判定ユニット３０の評価値算出部３２に出力される。
Ｆｎ−ｄｎ≦ｇｎ≦Ｆｎ＋ｄｎ・・・（２）
【００３６】
例えば、タイヤＴのタイヤサイズを１７５／７０Ｒ１３として、ドラム路面４１を移動速度１５０ｋｍ／ｈで移動させた場合、タイヤＴの回転数Ｒは約２０Ｈｚ程度になる。例えば、特定周波数Ｆｎが２０Ｈｚ、４０Ｈｚ、６０Ｈｚ・・・である場合、上記式（１）および上記式（２）に基づく特定周波数範囲Ｅｎは、１６Ｈｚ〜２４Ｈｚ、３４Ｈｚ〜４６Ｈｚ、５２Ｈｚ〜６７Ｈｚ・・・である。上記式（１）および上記式（２）に基づいて特定周波数範囲Ｅｎを導出することで、各特定周波数Ｆｎを中心とした適切な範囲で特定周波数範囲Ｅｎを設定することができ、タイヤ故障判定の精度が比較的向上する。
【００３７】
判定ユニット３０は、評価値算出部３２と、変化量算出部３４と、判定部３６とからなる。評価値算出部３２は、周波数分析部２４から出力された振動のスペクトルにおける、特定周波数導出部２８において導出された特定周波数範囲での、振動成分の大きさを表す評価値を算出する。評価値算出部３２では、評価値として、例えば、上記特定周波数範囲における振動度成分の平均値を求めればよい。なお、評価値としては、上記特定周波数範囲における振動成分の最大値であってもよく、また、特定周波数範囲における振動成分の最小値であってもよい。また、複数の特定周波数範囲それぞれについて、上記振動成分の最大値、最小値、および平均値のいずれか１つを求めて、振動成分の大きさを表す代表値として、求めた複数の前記代表値の総和を、前記評価値として導出してもよい。または、求めた複数の前記代表値の積を評価値として導出してもよく、求めた複数の前記代表値の平均値を評価値として導出してもよい。本発明において評価値は、特定周波数範囲における振動成分の大きさを表す値であればよく、特に限定されない。
【００３８】
また、上記振動成分の最大値、最小値、および平均値のいずれか１つを求めて、振動成分の大きさを表す代表値として、求められた複数の前記代表値から２つの代表値を抽出して組み合わせることで、各代表値の組み合わせを全て作成し、各組み合わせ毎に２つの代表値の相互比率を導出して、評価値としてもよい。評価値算出部３２において算出された評価値は、記憶部５２および変化量算出部３４に出力される。
【００３９】
タイヤの構成部材に生じる亀裂や剥離などは、タイヤのバーストに繋がる重大な故障である。タイヤの構成部材に、このような亀裂や剥離などが生じると、亀裂や剥離などに起因する振動成分がタイヤに発生する。このような振動成分は、亀裂や剥離が一旦路面に接地して、剥離することに起因して生じる振動の成分である。このような振動成分の振動周期は、タイヤの回転周期に応じている。例えば、タイヤの外周面のごく一部分に、このような亀裂や剥離が生じているとすれば、この亀裂や剥離によって生じる振動の周期は、タイヤの周期とほぼ同じ周期となる。すなわち、亀裂や剥離によって生じる振動の周波数の値（Ｈｚ）は、１秒間あたりのタイヤの回転数Ｒ（ｒｐｓ；ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）と略同等となる。本発明では、このように、亀裂や剥離など、１箇所のタイヤ故障によって生じる振動の周期がタイヤの回転周期とほぼ同等であり、亀裂や剥離などによって生じる振動の周波数が、タイヤの回転数に応じていることを利用している。本発明では、上述のように、タイヤが転動することで発生する振動のうち、タイヤの回転数に応じた特定周波数範囲における振動成分を表す評価値を求め、この評価値を用いてタイヤの故障発生を判定することで、亀裂や剥離などのタイヤ故障を正確に検知することを可能としている。
【００４０】
変化量算出部３４は、評価値算出部３２から出力された評価値と、後述する記憶部５２から読み出された基準値とを比較して、評価値の変化量を算出する。ここで、後述する記憶部５２から読み出される基準値は、評価値算出部３２にて算出された評価値であり、タイヤの構成部材に亀裂や剥離のない正常時の測定結果から得られた評価値である。変化量算出部３４では、評価値算出部３２から出力された評価値と、記憶部５２から読み出された基準値との差（変化量）、または、評価値算出部３２から出力された評価値の基準値に対する割合（変化率）を算出する。変化量算出部３４は、算出した変化量または変化率を判定部３６に出力する。
【００４１】
判定部３６は、変化量算出部３４から出力された変化量（または変化率。以降、変化率も含めて、単に変化量として記述する。）と所定の閾値とを比較して、この変化量が閾値を越える場合、タイヤの構成部材に故障が発生したものと判定し、回転ドラム４２の回転停止の制御信号を生成する部分である。なお生成された制御信号は、制御部５４を介して駆動モータ制御部４５に出力される。
【００４２】
記憶部５２は、変化量算出部３４にて変化量の算出を行う際の、基準となる評価値を記憶するとともに、判定部３６にて評価値の変化量または変化率を比較する際の閾値を記憶しておく部分である。変化量算出部３４にて変化量の算出を行う際の、基準となる評価値は、評価値算出部３２にて算出された評価値であり、タイヤの構成部材に亀裂や剥離のない正常時の測定結果である。また、上述の閾値は、例えばトレッドパターンあるいはタイヤサイズ毎に１つずつ記憶部５２に記憶されており、耐久試験を行うタイヤのタイヤサイズまたはトレッドパターンに応じて閾値が設定されてもよい。
【００４３】
制御部５４は、処理装置１６のデータ処理ユニット２０と、判定ユニット３０と、記憶部５２、および駆動モータ制御部４５と接続されている。制御部５４は、処理装置１６の一連の動作を制御するとともに、データ処理ユニット２０が取得した測定データや算出データ、および、判定ユニット３０で得られた判定結果などに応じた制御信号を、駆動モータ制御部４５に出力する。駆動モータ制御部４５は、制御部５４から出力された制御信号を受け取り、駆動モータ４４による回転ドラム４２の回転（回転速度等）を制御する。例えば、判定部３６から出力された、タイヤ故障の発生を検知するデータを受け取ると、駆動モータ制御部４５は、回転ドラム４２の回転を停止する。
【００４４】
なお、検知装置１０は、ディスプレイなどの図示しない表示手段を有している。この図示しない表示手段は、判定部３６における判定結果や、周波数分析部２４で導出された振動スペクトルなどを、必要に応じて適宜表示出力する。
【００４５】
このような検知装置１０を室内耐久ドラム試験装置４０に用いた場合における、タイヤの故障発生検知方法について説明する。なお、室内耐久ドラム試験装置４０で行う耐久試験は、所定の内圧で管理されたタイヤを室内耐久ドラム試験装置４０のドラム路面４１上で転動させて、一定の時間間隔毎に転動速度を上げる試験を例にして説明する。図２は、本発明のタイヤの故障発生検知方法の一例のフローチャート図である。また、図３は、図２にフローチャートで示すタイヤの故障発生検知方法における、ドラム路面４１の転動速度の設定値の時間変化について示す図である。本実施形態のタイヤの故障発生検知方法では、図３に示すように、ドラム路面４１の移動速度を例えば１５０ｋｍ／時から１０ｋｍ／時ずつ１０分おきにステップ状に上げて行くように、ドラムの回転速度が予め設定されている。
【００４６】
まず、所定のタイヤ内圧で管理されたタイヤＴをドラム路面４１に接地させ、所定の荷重を負荷して、ドラム路面４１の移動速度が例えば１５０ｋｍ／時となるように、ドラムの回転速度を調整してタイヤＴを転動させる（ステップ１００）。この状態で、加速度センサ１２および加速度データ取得部２２によって、車軸４７の時系列の振動データの取得が開始される（ステップ１０２）。
【００４７】
図４は、加速度センサ１２および加速度データ取得部２２において取得された、時系列の加速度データの一例である。加速度データ取得部２２によって取得された時系列の加速度データは、周波数分析部２４に順次出力される。
【００４８】
ステップ１０２において、図４に示すように、測定の開始から所定の測定時間分の時系列振動データ（単位測定時間Ｋ１分の時系列振動データ）が取得されると、周波数分析部２４は、この単位測定時間Ｋ１分の時系列振動データを周波数分析して、単位測定時間Ｋ１での車軸４７の振動のスペクトルを求める（ステップ１０４）。ステップ１０４において求められた振動のスペクトルは、評価値算出部３２に送られる。ここで、単位測定時間は、例えば０．１秒であり、ステップ１０４において、例えば、タイヤＴの２回転分の振動について、振動のスペクトル（ｄＢ値）が求められる。
【００４９】
また、測定の開始から単位測定時間が経過するまでの間（単位測定時間Ｋ１の最中）に、回転速度センサ１４および回転速度データ取得部２６によって、タイヤＴの回転数データが取得される（ステップ１０６）。ドラム回転速度は、例えば１５０ｋｍ／ｈと一定であり、ドラム４２の回転速度が再調整されない限り、タイヤＴの回転数データは、時系列でほとんど変化せず一定である。測定の開始から単位測定時間が経過するまでの間、タイヤＴの回転数データを少なくとも一回取得しておけば、測定の開始から単位測定時間が経過するまでの間全体に渡って、タイヤＴの回転数のデータ（時系列で変化せず一定）が得られる。このように、速度ステップ毎に基準とする評価値（基準値）を設定するのは、速度によって振動の形態が変化するからである。
【００５０】
取得されたタイヤＴの回転数データは特定周波数導出部２８に送られ、特定周波数導出部２８において、タイヤＴの回転数に応じた特定周波数が算出されて、この特定周波数を基準とした特定周波数範囲が導出される（ステップ１０８）。導出された特定周波数範囲は、評価値算出部３２に送られる。そして、評価値算出部３２において、ステップ１０４で求められた、単位測定時間Ｋ１での振動のスペクトルにおける、ステップ１０８で求められた特定周波数範囲での振動成分の大きさを表す評価値（基準値）が導出されて、導出された基準値が記憶部５２に記憶される（ステップ１１０）。なお、記憶部５２には、ステップ１０８で求められた特定周波数範囲も併せて記憶される。
【００５１】
図５には、本発明のタイヤ故障発生検知方法で導出される振動スペクトルの一例を示している。図５は、ステップ１０４において周波数分析されて得られた振動のスペクトルから、ステップ１０８で導出された特定周波数範囲での評価値を導出する場合について説明する図である。図５に示す例では、特定周波数範囲導出部２８において、１秒間あたりのタイヤ回転数をＲとすると、下記式（３）を満たす周波数Ｆｎを特定周波数とし、各特定周波数Ｆｎを基準とした特定周波数範囲Ｅｎを導出している。図５に示す例では、説明の簡略化のために、下記式（３）におけるｎが、１〜３の場合、すなわち、特定周波数Ｆ１〜Ｆ３、特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３について示している。本発明において、タイヤ故障発生の検出精度を向上させるには、ｎは１≦ｎ≦４を満たす整数であることが好ましく、１≦ｎ≦１０を満たす整数であることがさらに好ましい。以下、特定周波数Ｆ１〜Ｆ３、特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３について、代表して説明する。
Ｆｎ＝ｎ×Ｒ      （ｎ＝１，２，３・・・）  ・・・（３）
【００５２】
図５に示す例では、このような各特定周波数Ｆ１〜Ｆ３を中心として、上述の式（２）におけるｇ（ｎ）が満たす範囲を、特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３としてそれぞれ設定している。そして、各特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３における振動成分の平均値を、各特定周波数範囲における振動成分の大きさを表す評価値（基準値）Ｄ１１〜Ｄ１３としてそれぞれ導出している。本実施形態では、各特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３における振動成分の平均値を、各特定周波数範囲における振動成分の大きさを表す評価値とした。本発明では、各特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３における振動成分の最大値を評価値としてもよく、また、各特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３における振動成分の最小値を評価値としてもよい。本発明において評価値は、各特定周波数範囲における振動成分の大きさを表す値であればよく、特に限定されない。
【００５３】
図５に示す複数の特定周波数のうち、特定周波数Ｆ１は、タイヤの回転数と同一の周波数である。例えば、この特定周波数Ｆ１を基準とした特定周波数範囲Ｅ１における振動成分は、タイヤ１回転毎に生じる振動の成分である。タイヤの構成部材の１箇所に、亀裂や剥離など、タイヤのバーストに繋がる重大な故障が生じた場合、この特定周波数Ｆ１を基準とした特定周波数範囲Ｅ１での振動成分は大きくなる。また、仮に、タイヤの２箇所（例えば、タイヤの回転中心を対称点とした対称位置にある２箇所など）で、タイヤの構成部材に亀裂や剥離などタイヤのバーストに繋がる重大な故障が生じた場合、特定周波数Ｆ２を基準とした特定周波数範囲Ｅ２において、振動成分が大きくなる。本発明では、このように、タイヤの構成部材に亀裂や剥離などが生じた際の変化が顕著である、特定周波数範囲における振動成分の大きさの変化に基づいてタイヤ故障の発生を検知することで、タイヤ故障の発生を高精度に検知することを可能としている。
【００５４】
亀裂や剥離などの、バーストの原因となるタイヤ故障は、特定の走行条件でタイヤがある程度の時間以上転動した場合に生じる。ドラムの回転速度を調整して、一定の走行速度でタイヤが回転し始めた段階では、タイヤＴには故障が発生していない。ドラムの回転速度が調整されて、最初に単位測定時間が経過するまでの間、すなわち単位測定時間Ｋ１における振動のスペクトルは、タイヤに故障が発生していない、正常状態での振動のスペクトルといえる。本実施形態では、このような、正常状態での振動のスペクトルにおける評価値Ｄ１１〜Ｄ１３を基準値としている。
【００５５】
次に、周波数分析部２４は、次の単位測定時間（単位測定時間Ｋ２）における車軸４７の振動のスペクトルを求める（ステップ１１２）。図６は、ステップ１１２で周波数分析される、時系列振動測定データの一例である。同一のドラム回転速度における、周波数分析部２４における振動スペクトルの導出が２回目の場合は、測定の開始から単位測定時間が経過した時点から、次の単位測定時間Ｋ２での、車軸４７の振動のスペクトルを求める。以降、後述するステップ１２４における判定がＮｏとなるたび、順次、次の単位測定時間での振動のスペクトルを求める。
【００５６】
次に、評価値算出部３２において、ステップ１１２で求められた、車軸４７の振動のスペクトルから、特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３それぞれでの振動成分の大きさを表す評価値が、それぞれ算出される（ステップ１１４）。例えば、ステップ１１２において、単位測定時間Ｋ２における振動のスペクトルが求められた場合、この単位測定時間Ｋ２における車軸４７の振動のスペクトルから、特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３それぞれでの振動成分の大きさを表す評価値Ｄ２１〜Ｄ２３が、それぞれ算出される。求められた評価値それぞれは、変化量算出部３４に送られる。
【００５７】
次に、測定時間Ｋ１における評価値である基準値Ｄ１１〜Ｄ１３が、記憶部５２から呼び出されて（ステップ１１６）、ステップ１１４で算出された、複数の評価値について、基準値Ｄ１１〜Ｄ１３からの変化量（基準値との差）が、それぞれ算出される（ステップ１１８）。例えば、ステップ１１４において、単位測定時間Ｋ２における評価値が算出された場合、測定時間Ｋ２における複数の評価値Ｄ２１〜Ｄ２３について、基準値Ｄ１１〜Ｄ１３からの変化量（基準値との差）が、それぞれ算出される。ステップ１１８では、特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３それぞれについて、評価値の変化量をそれぞれ求める。
【００５８】
次に、判定部３６において、ステップ１１８で算出された変化量が、閾値を越えるか否かが判別される（ステップ１２０）。ステップ１２０では、特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３における評価値の変化量それぞれについて、閾値を超えるか否かを判別する。本実施形態のように、車軸の振動に基づいて、タイヤにおける故障の発生を検知する場合、閾値は１〜１０ｄＢとすることが好ましい。
【００５９】
図７は、本発明のタイヤの故障発生検知方法において取得される振動スペクトルの一例であり、図５に示す単位測定時間Ｋ１において車軸４７に生じた振動のスペクトルと、単位測定時間Ｋｍにおいて車軸４７に生じた振動のスペクトルとを比較して示している。単位測定時間Ｋｍでの振動スペクトルから算出された評価値は、Ｄｍ１〜Ｄｍ３である。判定部３６に設定された閾値が、図７に矢印で示す範囲内である場合、特定周波数範囲Ｅ１において、変化量（Ｄｍ１−Ｄ１１）が閾値より大きくなっている。ステップ１２０における判定では、このように、複数の特定周波数範囲のうち１つでも、評価値の変化量が閾値を超えた場合（ステップ１２０においてＹＥＳの場合）、タイヤ故障が発生したと判定されて、駆動モータ４４は回転を停止し、ドラムは停止する（ステップ１２６）。
【００６０】
変化量が閾値を越えない場合（ステップ１２０においてＮｏの場合）、ドラム回転速度が予め設定された上限速度であるか否かが判定され（ステップ１２２）、上限速度でない場合、調整されたドラム回転速度の走行時間が一定時間を経過したか否かが判別される（ステップ１２４）。ここで、一定時間が経過していない場合（ステップ１２４においてＮｏの場合）、次の単位測定時間あたりの時系列振動数データについて、周波数分析を行う（ステップ１１２）。
こうして、測定時間Ｋ１における評価値（基準値）に対して、導出された評価値が閾値を越えない限り、各速度ステップにおける一定時間が経過するまで、ステップ１００で調整されたドラム回転速度でタイヤＴは走行を継続する。
【００６１】
ステップ１２４において一定時間が経過している場合、ドラム回転速度が次の速度ステップに上げられ、ドラム回転速度が調整される（ステップ１００）。そして、この速度ステップにおける振動測定が開始され（ステップ１０２）、取得された振動データについて、単位測定時間Ｋ１での周波数分析が行なわれる（ステップ１０４）。また、これらの処理と並行して、タイヤＴの回転数が測定されて（ステップ１０６）、特定周波数範囲が導出される（ステップ１０８）。このようにして、ドラム回転速度が予め設定された上限の速度に至るまで車軸４７の振動の測定を繰り返し行う。その際、ステップ１２０において、測定時間Ｋ１における評価値（基準値）に対して、導出された評価値の変化量が閾値を越えた場合、タイヤの構成部材に亀裂や剥離等の故障が発生したものとして、回転停止の制御信号を制御装置４５に供給する。これにより、駆動モータ４４は回転を停止し、ドラムは停止する（ステップ１２６）。また、ステップ１２２においてドラム回転速度が設定された上限速度に達した場合、タイヤＴは本試験における耐久性を合格したものとして、ドラムを停止する。
【００６２】
なお、各単位測定時間の時系列振動データについての、ステップ１１２〜ステップ１２６の処理は、その次の単位測定時間が経過するまでの間に行なわれる。例えば、図６に示す測定時間Ｋ２の時系列振動データについての、ステップ１１２〜ステップ１１６までの各処理は、次の測定時間Ｋ３が経過するまでの間に終了する。このように、各測定時間毎の振動データが取得されると、取得された振動データについて、直ちに評価値の算出および評価が行なわれる。このように、タイヤに故障が発生してから、判定部３６においてタイヤ故障が判定されてタイヤの転動が停止するまでの時間は、ごく短時間である。通常、タイヤＴの表面に亀裂や剥離などの故障が発生してから、タイヤがバーストしてしまうまで、数十秒から数分の時間がかかる。本発明のタイヤ故障発生検知方法では、タイヤに故障が発生してから検出までの時間を、故障の発生からバーストまでの時間と比べて充分短くすることができ、タイヤがバーストする前の状態で、転動試験機からタイヤを取り出すことができる。
【００６３】
また、上述の実施形態では、タイヤの正常状態における評価値（基準値）として、設定された転動速度でタイヤの転動が開始されてから、最初に単位測定時間が経過するまでの時間（単位測定時間Ｋ１）における評価値を用いた。本発明における基準値は、タイヤの正常状態における評価値であればよく、特に限定されない。図８は、本発明のタイヤ故障の発生検知方法で取得される評価値の変化の一例である。図８に示すグラフは、転動ドラム４２を一定の転動速度で回転させている最中における、単位測定時間毎の評価値の変化を、特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３それぞれについて示している。図８に示すグラフでは、特定周波数範囲Ｅ２およびＥ３については、単位測定時間毎の評価値はほとんど変化していない。しかし、特定周波数範囲Ｅ１における評価値については、単位測定時間毎に評価値は変動（上昇）している。特定周波数範囲Ｅ１について考えると、本発明のタイヤ故障の発生方法では、例えば、変化量を算出する対象の評価値Ｄｓ１に対応する単位測定時間Ｋｓよりも、所定時間だけ遡った単位測定時間Ｋｔにおける評価値Ｄｓ１を基準値とし、上述の変化量または変化率を求めてもよい。この場合、上述のステップ１１４において、評価値を算出するとともに記憶部５２に記憶しておき、ステップ１１６において、単位測定時間Ｋｔにおける評価値Ｄｓ１を、基準値として呼び出せばよい。なお、所定時間だけ遡った測定時間がない場合（Ｋの値が小さい場合）、単位測定時間Ｋ１における評価値を基準値として呼び出せばよい。
【００６４】
本実施形態では、ステップ１２０において、導出された評価値と基準値の変化量（例えば、Ｄｍ１−Ｄ１１）を、特定周波数範囲Ｅ１〜Ｅ３における評価値の変化量として、この変化量の大きさが、閾値を超えるか否かを判別している。本発明では、ステップ１２０において、導出された評価値の基準値に対する割合の大きさ（変化率）を変化量として、この変化量の大きさが、閾値を超えるか否かを判別してもよい。例えば、図７に示す場合、導出された評価値の変化率（Ｄｍ１／Ｄ１１、Ｄｍ２／Ｄ１２、Ｄｍ３／Ｄ１３）のいずれか１つが、１．０５〜１．５０の範囲内の所定の値より大きくなった場合、タイヤ故障が発生したと判定すればよい。
【００６５】
なお、本発明のタイヤの故障発生検知方法では、例えば、複数の特定周波数範囲それぞれについて、振動成分の最大値、最小値、および平均値のいずれか１つを求めて、振動成分の大きさを表す代表値として、求めた複数の前記代表値の総和を、評価値として導出してもよい。例えば、図７に示す例では、（Ｄｍ１＋Ｄｍ２＋Ｄｍ３）を評価値として、予め求められた基準値である（Ｄ１１＋Ｄ１２＋Ｄ１３）に対する変化量を求めてもよい。
【００６６】
また、上記振動成分の最大値、最小値、および平均値のいずれか１つを求めて、振動成分の大きさを表す代表値として、求めた複数の代表値から２つの代表値を抽出して組み合わせることで、各代表値の組み合わせを全て作成し、各組み合わせ毎に２つの代表値の相互比率を導出し、この相互比率を評価値としてもよい。例えば、図７に示す例では、（Ｄｍ１／Ｄｍ２、Ｄｍ１／Ｄｍ３、Ｄｍ２／Ｄｍ３）をそれぞれ評価値として求め、予め求められた基準値である（Ｄ１１／Ｄ１２、Ｄ１１／Ｄ１３、Ｄ１２／Ｄ１３）に対する変化量をそれぞれ求めてもよい。そして、導出された評価値と基準値の変化量（例えば、Ｄｍ１／Ｄｍ２−Ｄ１１／Ｄ１２）、または変化率（［Ｄｍ１／Ｄｍ２］／［Ｄ１１／Ｄ１２］）の大きさが、閾値を超えるか否かを判別してもよい。
【００６７】
また、上述の実施形態では、ドラム路面４１の移動速度を、例えば１５０ｋｍ／時から１０ｋｍ／時ずつ１０分おきにステップ状に上げていき、各移動速度において転動を開始した初期段階である、単位測定時間Ｋ１に評価値を基準値とし、タイヤの故障発生を検知した。本発明のタイヤ故障の発生検知方法では、例えば、速度に加えてタイヤ荷重の条件も変化する場合であっても、速度や荷重などの測定条件が変化して転動を開始した初期段階において評価値を導出し、この初期段階における評価値を当該転動条件で正常なタイヤが転動した際の評価値（基準値）とし、この基準値に対する評価値の変化量に基づいて、タイヤの故障発生を検知してもよい。
【００６８】
図９は、本発明のタイヤの故障発生検知装置の一例である、タイヤ故障発生検知装置６０を車両に装着した一例を示した概略の概念図である。タイヤの故障発生検知装置６０は、タイヤの故障発生検知装置１０と同様の構成となっている。タイヤの故障発生検知装置６０では、車両６２のタイヤの取付ハブ近傍のサスペンションアーム６４に剛結合して固定された加速度ピックアップ６６からの加速度信号を処理ユニット６８に供給する。処理ユニット６８では、加速度信号を処理して、所定の測定時間間隔毎の時系列の振動データとする。そして、測定時間間隔毎の時系列の振動データを周波数分析して、所定の測定時間間隔毎の振動のスペクトルを求め、この振動のスペクトルから評価値を算出する。そして、正常な状態の評価値を基準値として、求められた評価値の変化量または変化率を順次算出し、この変化量または変化率を予め定められた閾値と比較する。この変化量または変化率が閾値を越える場合、タイヤの構成部材に故障が発生したものと判別し、故障が発生したものと判別した場合、報知装置７０に信号を供給する。
【００６９】
ここで、変化量または変化率を算出するときの基準値として用いる、正常な状態の評価値とは、例えば、新品タイヤが車両に装着された時の最初の測定時の測定結果である。このような測定結果は、タイヤにかかる荷重別に、または走行速度別に記憶して基準とするのが好ましい。本発明のタイヤ故障発生の検知装置では、このように、タイヤの転動条件（転動速度や荷重など）が時系列で多様に変化する場合などは、予め、タイヤにかかる荷重別または走行速度別に、正常な状態における評価値を記憶しておき、これら予め記憶しておいた各条件毎の評価値を基準値として用いればよい。例えば、速度条件について、予め２ｋｍ／ｈ毎〜１０ｋｍ／ｈ毎に設定された各速度条件で、正常な状態の新品タイヤを転動させた際の評価値を、それぞれ記憶しておけばよい。図９に示す形態においては、例えば、１つ前の単位測定時間における評価値を基準としてもよい。
【００７０】
報知装置７０は、例えば、音声や警報音等を用いて、また、車両６２の運転席の表示パネルに警報を表示して、タイヤの構成部材に故障発生してタイヤがバースト直前である旨を報知する。さらに、処理ユニット６８から出力された信号を、車両の走行を減速、あるいは停止させるように、車両６２の駆動系に供給するように構成してもよい。
【００７１】
なお、加速度ピックアップ６６をサスペンション機構に固定して得られる加速度信号を用いる替わりに、ＡＢＳ（アンチロックブレーキングシステム）用の回転信号センサ等のように別の機能のために車両６２に設けられたセンサを用いて得られる振動を表す加速度信号または振動を表す速度信号を用いてもよい。
また、タイヤとホイールとによって囲まれたタイヤの空洞領域内で発生する空洞共鳴の音圧を測定するように、圧電素子または騒音マイクをタイヤの空洞領域に設けて、音圧信号を得、故障発生の判別に用いてもよい。
また、車両に装着されたタイヤと路面との間で発生する騒音の音圧レベルを騒音マイクロフォンにて測定し、故障発生の判別に用いてもよい。
【００７２】
なお、本発明のタイヤの故障発生検知方法およびタイヤの故障発生検知装置は、上記各実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【実施例】
【００７３】
以下、図１に示す本発明のタイヤの故障発生検知装置を用いて行なわれる、本発明のタイヤの故障発生検知方法の実施例について、本発明のタイヤの故障発生検知方法と異なる故障発生検知方法を実施した場合の例（比較例）と比較して、具体的に説明する。
【００７４】
本実施例では、図１に示す室内耐久試験装置４０にタイヤを取付け、図１に示すタイヤの故障発生検知システムを用いて、図２に示すフローチャートに沿ってタイヤの故障発生検知実験を行なった。ただし、ステップ１２２におけるドラム回転速度の判定は実施しなかった。すなわち、ステップ１２０における判定（タイヤ故障の発生の判定）がＹｅｓとなるか、または、タイヤがバーストしてしまうまで、継続して試験を行なった。
【００７５】
本実施例では、上述の実施形態のように、測定された時系列の振動データを、単位測定時間毎に周波数分析して振動スペクトルを求め、１秒間あたりのタイヤの回転数の整数倍に対応する特定周波数を基準とした特定周波数範囲における振動スペクトルの評価値を求めた。そして、各速度条件毎に、最初に導出された評価値を基準として、求めた評価値の基準値からの変化量を閾値と比較することで、タイヤに故障が発生しているか否かを判定した。振動データのサンプリング周期は、０．１（秒）とした。評価値は、特定周波数範囲における振動成分の平均値とし、閾値は３．０ｄＢとした。
【００７６】
また、第１の比較例として、上記の特許文献１（特開昭５７−０９３２３０号公報）に記載のタイヤ破壊検出装置を用いて、タイヤの故障発生検知実験を行なった。第１の比較例では、ドラム路面を用いてタイヤを転動させて、タイヤの外周に近接して配置したリミット棒の動作が検知された場合、タイヤの故障が発生していると判定して、ドラムの転動を停止した。第１の比較例において、タイヤ外周面とリミット棒との間隔は、１．０ｍｍとした。なお、第１の比較例についても、ドラム回転速度の判定は実施せず、タイヤ故障の発生を検出するか、または、タイヤがバーストしてしまうまで、段階的にタイヤの転動速度を上昇させながら、継続して試験を行なった。
【００７７】
また、第２の比較例として、本願出願者による出願である、特願２００３−１７２９６５号（特開２００５−９９５３号公報）記載の、タイヤの故障発生検知方法を用いて、タイヤの耐久性能を試験した。第２の比較例では、図１に示すタイヤの故障発生検知システムを用いて、図２に示すフローチャートに沿ってタイヤの故障発生検知実験を行なった。第２の比較例についても、実施例と同様、ステップ１２２におけるドラム回転速度の判定は実施しなかった。すなわち、ステップ１２０における判定（タイヤ故障の発生の判定）がＹｅｓとなるか、または、タイヤがバーストしてしまうまで、継続して試験を行なった。また、第２の比較例については、ステップ１０８における特定周波数範囲の導出についても行なわなかった。
【００７８】
第２の比較例では、実施例のように、測定された時系列の振動データを、単位測定時間０．１秒毎に周波数分析して振動スペクトルを求めたが、振動成分の大きさを表す評価値を、１秒間あたりのタイヤの回転数の整数倍に対応する特定周波数を基準とした特定周波数範囲において求めてはいない。第２の比較例では、振動スペクトルの所定の周波数範囲（２００Ｈｚ〜１６００Ｈｚ）における振動成分の大きさの平均値を、評価値として求めた。そして、各速度条件毎に、最初に導出された評価値を基準値として、求めた評価値の基準値からの変化量を閾値と比較することで、タイヤに故障が発生しているか否かを判定した。閾値は３．０ｄＢとした。
【００７９】
上記実施例および各比較例における耐久試験は、公知の乗用車用タイヤ室内高速耐久性試験条件規格（ＥＣＥ−Ｒ３０）にのっとって行なった。室内耐久試験装置４０のドラム径は、φ１７０７ｍｍのものを用いた。ドラムの回転速度は、ドラム面の移動速度１５０ｋｍ／ｈより開始して、ドラム面の移動速度を１０分毎に１０ｋｍ／ｈのペースで上昇させていった。故障発生検知実験を行なうタイヤとして、タイヤサイズや材質が異なる複数のタイヤからランダムに選択した、５０本のタイヤを用いた。また、試験室内の雰囲気温度は、３８±３℃とした。また、タイヤにかける荷重は、ＬｏａｄＩｎｄｅｘに相当する荷重か、または、タイヤに打刻された、各タイヤ毎に推奨された最大荷重の８０％の荷重とした。タイヤの空気圧は、いずれも２８０ｋＰａとした。また、いずれのタイヤについても、ドラム路面に対するスリップ角を０°、キャンバー角を０°とした。各タイヤに装着するリムサイズは、ＥＣＥ、ＥＴＲＴＯ、ＴＲＡＩに規定された標準リム、またはＪＡＴＭＡに規定された標準リムとした。実施例および比較例によるタイヤの故障発生検知実験を下記表１に示す。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
表１において、故障検知率とは、耐久試験を行なった全タイヤ数に対して、タイヤがバーストしていない状態でタイヤ故障が判定していると判定され、かつ実際にタイヤ故障が発生していたタイヤの数の割合である。また、見逃し率とは、耐久試験を行なった全タイヤ数に対して、ステップ１２０におけるタイヤ故障判定の結果がＹｅｓとなることなく、バーストしてしまったタイヤの数の割合である。また、誤検出率とは、耐久試験を行なった全タイヤ数に対して、タイヤがバーストしていない状態でタイヤ故障が判定していると判定され、かつ実際にはタイヤ故障は発生していなかったタイヤの数の割合である。
【００８２】
タイヤの外周に近接して配置したリミット棒の動作に基づいてタイヤの故障発生を検知した、第１の比較例での故障検知率に比べ、タイヤが転動することで生じる振動の振動スペクトルに基づきタイヤの故障発生を検知した、第２の比較例での故障検知率は大幅に高い。そして、タイヤが転動することで生じる振動の振動スペクトルの、タイヤの回転数の整数倍に対応する特定周波数を基準とした特定周波数範囲における振動成分に基づきタイヤの故障発生を検知した、実施例での故障検知率は、第２の比較例での故障検知率よりもさらに高い。また、見逃し率、および誤検出率についても、実施例が最も低くなっている。実施例では、１秒間あたりのタイヤの回転数の整数倍に対応する特定周波数を基準とした特定周波数範囲における振動成分に基づき、タイヤ故障を検知することで、タイヤのバーストが発生する前に、タイヤの構成部材の故障の発生を高確率で検知し、しかも、誤って検知する確率がごく低い、高精度なタイヤ故障検知を実現している。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明のタイヤの故障発生検知装置を、室内耐久ドラム試験装置に適用した一例の概略構成図である。
【図２】本発明のタイヤの故障発生検知方法の一例のフローチャート図である。
【図３】図２にフローチャートで示すタイヤの故障発生検知方法における、ドラム路面の転動速度の設定値の時間変化について示す図である。
【図４】本発明のタイヤの故障発生検知方法において取得される、時系列の加速度データの一例である。
【図５】本発明のタイヤ故障発生検知方法において導出される、振動スペクトルの一例である。
【図６】本発明のタイヤ故障発生検知方法において周波数分析される、時系列振動測定データの一例である。
【図７】本発明のタイヤの故障発生検知方法において導出される、振動スペクトルの一例である。
【図８】本発明のタイヤ故障の発生検知方法において取得される、評価値の変化の一例である。
【図９】本発明のタイヤの故障発生検知装置を、車両に装着した一例を示した概略の概念図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０  タイヤの故障発生検知システム
１２  加速度センサ
１４  回転速度センサ
１６  処理装置
２０  データ取得ユニット
２２  加速度データ取得部
２４  周波数分析部
２６  回転速度データ取得部
２８  特定周波数導出部
３０  判定ユニット
３２  評価値算出部
３４  変化量算出部
３６  判定部
４０  室内耐久ドラム試験装置
４１  ドラム路面
４２  回転ドラム
４４  駆動モータ
４５  駆動モータ制御部
４６  タイヤ取付スタンド
４７  車軸
４８  取付ハブ
５２  記憶部
５４  制御部
Ｆ１〜Ｆ３  特定周波数
Ｅ１〜Ｅ３  特定周波数範囲
【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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