(57)【要約】【課題】  張力支持層に損傷を与えず、したがってランフラット状態に荷重の支持をタイヤから肩代わりするという本来の機能を保ったままの状態で、ピンホール等の欠陥に起因する安全タイヤ用空気のうの漏れを高精度かつ迅速に検出する。【解決手段】  空気のう１は、気体不透過性のチューブ２と張力支持層３とを具える。漏れ検査装置４は、気体充填手段５と内圧調整手段６と超音波検知手段７とを具える。気体充填手段５及び内圧調整手段６により、チューブ２の内部に張力支持層３の支持限界圧力未満の内圧で気体を充填する。超音波検知手段７により、気体が空気のうから漏れ出す際に発生する超音波を検知することで、空気のう１の漏れを検査する。【選択図】  図１
2007099112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体不透過性のチューブと、該チューブの外面上に配設され、正常内圧時の空気のうに加わる張力を支持して空気のうの拡径を阻止する張力支持層とを具える安全タイヤ用空気のうの漏れを検査する装置において、
前記チューブの内部に気体を充填する気体充填手段と、
空気のうの内圧を、前記張力支持層の支持限界圧力未満に調整する内圧調整手段と、
気体が空気のうから漏れ出す際に発生する超音波を検知する超音波検知手段とを具えることを特徴とする安全タイヤ用空気のうの漏れ検査装置。
【請求項２】
前記チューブの内部に充填される気体は平均分子サイズが空気よりも小さい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記気体はヘリウムを１０％以上含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記気体はヘリウムである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
気体不透過性のチューブと、該チューブの外面上に配設され、正常内圧時の空気のうに加わる張力を支持して空気のうの拡径を阻止する張力支持層とを具える安全タイヤ用空気のうの漏れを検査する方法において、
前記チューブの内部に、前記張力支持層の支持限界圧力未満の内圧で気体を充填し、
気体が空気のうから漏れ出す際に発生する超音波を検知することを特徴とする安全タイヤ用空気のうの漏れ検査方法。
【請求項６】
平均分子サイズが空気よりも小さい気体を前記チューブの内部に充填する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記気体はヘリウムを１０％以上含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記気体はヘリウムである、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気体不透過性のチューブと、該チューブの外面上に配設され、正常内圧時の空気のうに加わる張力を支持して空気のうの拡径を阻止する張力支持層とを具える安全タイヤ用空気のうの漏れを検査する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
安全タイヤ用空気のうは、パンク等によるタイヤ内圧の急激な低下に伴って拡径変形して、荷重の支持をタイヤから肩代わりする役割を果たす。このため、安全タイヤ用空気のうには、ピンホールのような微小な孔であっても存在しないことが要求されており、出荷前に漏れに関しての全数検査が行われている。従来、安全タイヤ用空気のうの漏れは、空気のうの中に空気を充填して膨らませたものを水中に沈め、気泡の発生の有無を調べることにより検出を行っている。しかし、製造された空気のうを全数検査するには、水没するための装置が大掛かりになり、その設置位置が限定されるという問題がある。さらに、検査を終えた空気のうは、乾燥された状態で安全タイヤに組み込まれるが、自然乾燥には時間とスペースを必要とし、布で拭く等の強制乾燥には手間がかかり、いずれの乾燥法を採用するにしても、生産性が大幅に阻害されるという問題がある。
【０００３】
このような乾燥工程を省略し、迅速に気体の漏れを検出するため、例えば特許文献１には、密封容器内に圧入された比較的高圧の気体が微小な孔や隙間等から漏れ出すときには特定周波数の微小音の超音波が発せられることを利用し、かかる超音波を検出することで漏れを検査することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１４２２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された検査装置は、配管や燃料タンク等の比較的硬質の容器に、比較的高い圧力で気体を圧入した状態での漏れの検出を行うものである。しかし、安全タイヤ用空気のうは、パンク等によってタイヤ内圧が急激に低下した際に迅速に荷重の肩代わり支持ができるように、タイヤと空気のうの間に正常内圧状態よりも大きな内圧差が生じた場合には、張力支持層が破断又は伸張してチューブが拡径変形するよう構成されている。したがって、特許文献１に記載されたような比較的高い圧力を圧入すると、張力支持層が破断又は伸長して、もはや空気のうとして使用することができなくなる。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、被検体の機能を損ねることなく、高い精度でかつ迅速に安全タイヤ用空気のうの漏れを検査する装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、この発明の安全タイヤ用空気のうの漏れ検査装置は、気体不透過性のチューブと、該チューブの外面上に配設され、正常内圧時の空気のうに加わる張力を支持して空気のうの拡径を阻止する張力支持層とを具える安全タイヤ用空気のうの漏れを検査する装置において、前記チューブの内部に気体を充填する気体充填手段と、空気のうの内圧を、前記張力支持層の支持限界圧力未満に調整する内圧調整手段と、気体が空気のうから漏れ出す際に発生する超音波を検知する超音波検知手段とを具えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、この発明の安全タイヤ用空気のうの漏れ検査方法は、気体不透過性のチューブと、該チューブの外面上に配設され、正常内圧時の空気のうに加わる張力を支持して空気のうの拡径を阻止する張力支持層とを具える安全タイヤ用空気のうの漏れを検査する方法において、前記チューブの内部に、前記張力支持層の支持限界圧力未満の内圧で気体を充填し、気体が空気のうから漏れ出す際に発生する超音波を検知することを特徴とするものである。
【０００９】
なお、ここでいう「張力支持層の支持限界圧力」とは、その圧力で気体を空気のう内に充填した際に張力支持層に加わる張力が、張力支持層の降伏強度及び破断強度のいずれか小さい方に等しくなる圧力をいうものとする。
【００１０】
かかる構成を採用することにより、張力支持層に損傷を与えず、したがって空気のうの本来の機能を保ったままの状態で、ピンホール等の欠陥に起因する漏れを高精度かつ迅速に検出することが可能となる。
【００１１】
張力支持層への影響を低減するには、チューブ内部に充填する気体の圧力が低いことが好ましいが、超音波を検知する精度を高めるには、この圧力が高いことが好ましい。これらを両立させる観点から、チューブ内部に充填する気体の圧力は、張力支持層の支持限界圧力の５０〜９５％の範囲内とすることが好ましく、７０〜８０％の範囲内とすることがより好ましい。
【００１２】
また、チューブの内部に充填される気体は、平均分子サイズが空気よりも小さいことが好まく、ヘリウムを１０％以上含むことがさらに好ましく、この気体の全てがヘリウムであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、張力支持層の支持限界圧力未満の内圧で検査を行うことにより、張力支持層に損傷を与えず、したがってランフラット状態に荷重の支持をタイヤから肩代わりするという本来の機能を保ったままの状態で、ピンホール等の欠陥に起因する安全タイヤ用空気のうの漏れを高精度かつ迅速に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明に従う代表的な安全タイヤ用空気のう（以下「空気のう」という。）の漏れ検査装置の概略構成図である。
【００１５】
漏れ検査に供せられる空気のう１は、気体不透過性のチューブ２と、このチューブ２の外面上に配設された張力支持層３を具える。張力支持層３は、空気のう１を収納した安全タイヤの通常走行条件下において、空気のう１の径成長を抑制する役目を果たすものであり、その材質はゴム、不織布とゴムの複合体又は樹脂等とすることができ、図１に示したように、チューブ２の外面全体を覆うように配設してもよく、また、チューブ２の外面の一部にのみ配設してもよい。ここで、安全タイヤの通常走行条件とは、空気のう１を収容する収納するタイヤに対しては、ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等の、タイヤが製造、販売、又は使用される地域において有効な工業基準、規格等に規定され、負荷能力に応じて特定される内圧で気体が充填され、空気のう１には、典型的にはタイヤ内圧＋０〜２０％の範囲の内圧で気体が充填された状態である。そして、張力支持層３は、通常走行条件では、空気のう１に作用する張力を支持して空気のう１を偏平断面形状に維持し、一方、タイヤの内圧が零となるランフラット走行条件では、破断又は伸張して、空気のう１がタイヤの内面に達するまで拡径変形できるような強度とされている。すなわち、張力支持層の破断強度及び降伏強度のいずれか小さい方が、通常走行条件下で張力支持層に加わる張力よりも大きく、かつ、ランフラット走行条件下で張力支持層に加わる張力よりも小さく、したがって、張力支持層の支持限界圧力が、通常走行条件下でのタイヤ内圧と空気のう内圧の差圧よりも大きく、通常走行条件下での空気のうの内圧よりも小さくなるようにされている。
【００１６】
そして、図１に示す漏れ検査装置４は、空気のう１のチューブ２の内部に気体を充填する、例えばコンプレッサ等の気体充填手段５と、空気のう１の内圧を、張力支持層３の支持限界圧力未満に調整する、例えば気体充填手段５に接続されており、張力支持層３の支持限界圧力未満の設定圧力でコンプレッサを停止する圧力スイッチ等の内圧調整手段６と、ピンホール等の欠陥が存在する場合に、充填した気体が空気のう１から漏れ出す際に発生する超音波を検知する、超音波センサ等の超音波検知手段７とを具える。
【００１７】
次に、かかる装置４を用いて、空気のう１の漏れを検査する方法について説明する。まず、空気のう１に設けられた充填バルブ８に気体の供給路９を接続する。次いで、装置１の充填手段５を作動させ、チューブ２内に気体を充填する。図１に示す態様では、充填手段５からは大気が送気される。供給路９に接続された内圧調整手段６は、空気のう１の内圧が設定圧力に達すると、気体充填手段５を停止して送気を停止し、張力支持層３が破断及び／又は伸張するのを防ぐ。この状態を所定の時間にわたり保持する。ここで、空気のう１に破損がなく完全な気密性が保たれている場合には、空気のう１から気体が漏れ出すことはなく、超音波が発生することはないが、空気のう１にピンホール等の破損部１０があり気密性が破られている場合には、この破損部１０から気体が外部に漏れ出し、その際に超音波が発せられる。超音波検知手段７によって、超音波の発生の有無を調べれば、空気のう１の漏れを検査することができるのである。
【００１８】
このように、この発明では、検査後の空気のうの乾燥等の後処理の必要がないため、生産性に与える影響が極めて少なく、かつ検査が容易となる。また、張力支持層の指示限界圧力以上の圧力が空気のうに加わることがないので、張力支持層を破損することがなく、空気のうの機能が損なわれることがない。加えて、空気のう自体には加工を要しないので、空気のうのサイズや材質に関わらず汎用的に使用することが可能であり、また、新品の空気のうだけでなく、使用中の安全タイヤから取り出した空気のうの漏れ検査にも適用可能である。
【００１９】
検査の精度を高めるためには、空気のう１から漏れ出す気体の流速が高いことが好ましい。発生する超音波の音圧が高くなるからである。したがって、チューブ内部に充填する気体の圧力を高くすること、具体的は、内圧調整手段６の設定圧力を、張力支持部材３の支持限界圧力の５０％以上とすることが好ましく、７０％以上とすることがさらに好ましい。しかし、設定圧力が高くなるほど張力支持部材３が損傷するおそれも高くなることから、内圧調整手段６の設定圧力を、張力支持部材３の支持限界圧力の９５％以下とすることが好ましく、８０％以下とすることがさらに好ましい。
【００２０】
また、同一孔径のピンホールを通過する気体の流速は、分子サイズの小さい気体ほど高くなる。そこで、チューブ２の内部に充填する気体として、平均分子サイズが空気よりも小さい気体を用いることが好ましい。これにより、チューブ２に充填する気体の圧力が比較的低くした場合でも、発生する超音波の音圧を高くすることができ、良好な検査精度を得ることができる。特に、検査時の安全性を確保する観点から、不活性の気体が好ましい。好ましい気体は、ヘリウムを１０％以上含むものである。ヘリウムは、不活性かつ無毒性であるので検査時の安全性が極めて高い上、分子サイズが極めて小さく微小な孔でも通過しやすいので検査精度が高まるからである。より好ましくは、充填する気体の全て（１００％）がヘリウムである。
【００２１】
図２は、充填気体としてヘリウムを用いる場合の実施態様を示す。ヘリウムは、ボンベ１１内に加圧された状態で収容されており、開閉弁１２、供給路９及び充填バルブ８を介してチューブ２内に送気される。供給路９に接続された内圧調整手段６は、空気のう１の内圧が設定圧力に達すると、開閉弁１２を閉止してヘリウムの送気を停止し、張力支持層３が破断及び／又は伸張するのを防ぐ。以降の超音波の検知及び漏れの検査は上述したとおりである。
【００２２】
気体充填手段５、内圧調整手段６及び超音波検知手段７は、上記のものに限定されず、種々の態様とすることができる。例えば、気体充填手段が気体分離膜を含み、大気の特定成分を富化し、これをチューブに充填してもよい。また、内圧調整手段を圧力センサと発信器の組み合わせとし、測定した圧力をコンピュータに伝送して、コンピュータが気体充填手段を制御してもよい。あるいは、内圧調整手段が逃し弁を含み、設定圧力以上になると気体供給路を大気に開放することで張力支持層の破壊を防ぐこともできる。
【００２３】
また、超音波検知手段に用いる超音波センサは、圧電振動子型、電磁超音波型等とすることができ、図１及び２に閉め宇正に、パラボラ状の集音器と組み合わせることによって感度を向上させることもできる。検査に用いる超音波の周波数は、気体の漏れの際に発生しやすいとされる４０ｋＨｚが好ましいが、充填する気体の種類、空気のう、特に張力支持層を構成する材料、検査対象となるピンホールの孔径等に応じて適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
この発明によって、張力支持層に損傷を与えず、したがってランフラット状態に荷重の支持をタイヤから肩代わりするという本来の機能を保ったままの状態で、ピンホール等の欠陥に起因する安全タイヤ用空気のうの漏れを高精度かつ迅速に検出することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明に従う代表的な安全タイヤ用空気のうの漏れ検査装置の概略構成図である。
【図２】この発明に従う他の安全タイヤ用空気のうの漏れ検査装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  空気のう
２  チューブ
３  張力支持層
４  漏れ検査装置
５  気体充填手段
６  内圧調整手段
７  超音波検知手段
８  充填バルブ
９  気体供給路
１０  空気のうの破損部
１１  ボンベ
１２  開閉弁
【図１】
2007099112.tif 000003
【図２】
2007099112.tif 000004