(57)【要約】【課題】簡易な構成でタイヤの組み付け時に発生する損傷を検知する。【解決手段】タイヤ損傷検出システム１は、タイヤ１６のホイール１２への組み付け時に発生する損傷を検出する。荷重センサ１０２は、タイヤ１６をホイール１２に組み付ける押えローラ３４にかかる荷重を検出する。損傷検知装置１００は、荷重センサ１０２による検出値から、タイヤ損傷の有無を判定する。損傷検知装置１００は、荷重センサ１０２による検出値と所定の基準値とを比較することで、タイヤ損傷が発生したことを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤのホイールへの組み付け時に発生する損傷を検出するタイヤ損傷検出システムであって、
タイヤをホイールに組み付ける組付部材にかかる荷重を検出する荷重検出手段と、
前記荷重検出手段による検出値から、タイヤ損傷の有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするタイヤ損傷検出システム。
【請求項２】
前記判定手段は、前記荷重検出手段による検出値と所定の基準値とを比較することで、タイヤ損傷が発生したことを判定することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ損傷検出システム。
【請求項３】
前記判定手段は、前記荷重検出手段により検出された荷重値の上昇度が、第１の判定閾値を超えた場合に、タイヤ損傷が発生したことを判定することを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ損傷検出システム。
【請求項４】
前記判定手段は、前記荷重検出手段により検出された荷重値が、第２の判定閾値を超えた場合に、タイヤ損傷が発生したことを判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のタイヤ損傷検出システム。
【請求項５】
タイヤのホイールへの組み付け時に発生する損傷を検出するタイヤ損傷検出方法であって、
タイヤをホイールに組み付ける組付部材にかかる荷重を検出するステップと、
検出した荷重値から、タイヤ損傷の有無を判定するステップと、
を備えることを特徴とするタイヤ損傷検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤのホイールへの組み付け時に発生するタイヤの損傷を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤをホイールに組み付ける種々の方法が既に知られている。特許文献１には、水平におかれたホイールにタイヤが上方から斜めに局部的にはめ込まれ、拡張ローラでタイヤを半径方向に拡張しながら、押えローラでタイヤのビード部をホイールに落とし込んでいくタイヤ組み付け方法が開示されている。
【０００３】
組み付け時、タイヤは拡張ローラで拡張された状態で、押えローラによりホイールのリムエッジを乗り越えさせられることで、ビード部に亀裂などの損傷が発生することがある。タイヤの傷を検知する方法として、たとえばタイヤの傷の発生が予想される監視部位を照明具で照らしながらカメラで撮影し、この画像要素の濃度を解析することで、傷の発生を検知する手法が提案されている（特許文献２参照）。また、複数の導線からなる導通体をビードの周囲に貼り付け、各導線の導通状態を検出して、非導通の導線の組合せによりビードの損傷箇所および損傷の程度を推定する手法も提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−９６６６２号公報
【特許文献２】特開２００５−１６４２５４号公報
【特許文献３】特開２００５−１９３７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２に開示された技術によると、照明具やカメラなどの機器を必要とするため、コストがかかるという問題がある。また特許文献３に開示された技術によると、タイヤの組み付け時に発生したビードの損傷を検知することが可能であるが、タイヤに導通体を貼り付ける必要がある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成でタイヤの組み付け時に発生する損傷を検知する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のタイヤ損傷検出システムは、タイヤのホイールへの組み付け時に発生する損傷を検出するタイヤ損傷検出システムであって、タイヤをホイールに組み付ける組付部材にかかる荷重を検出する荷重検出手段と、荷重検出手段による検出値から、タイヤ損傷の有無を判定する判定手段とを備える。
【０００７】
この態様のタイヤ損傷検出システムによると、タイヤの組み付けを行う組付部材にかかる荷重値から、タイヤ損傷の有無を判定することができる。これにより、タイヤの組み付け時にタイヤの損傷を検出でき、損傷をもつタイヤが市場に出回るのを防止できる。
【０００８】
判定手段は、荷重検出手段による検出値と所定の基準値とを比較することで、タイヤ損傷が発生したことを判定してもよい。これにより、タイヤ損傷の有無を所定の基準値をもとに高精度に判定することができる。
【０００９】
判定手段は、荷重検出手段により検出された荷重値の上昇度が、第１の判定閾値を超えた場合に、タイヤ損傷が発生したことを判定してもよい。荷重値が急激に大きくなったことを判定基準とすることで、タイヤ損傷の判定精度を高めることができる。
【００１０】
判定手段は、荷重検出手段により検出された荷重値が、第２の判定閾値を超えた場合に、タイヤ損傷が発生したことを判定してもよい。荷重値自体が大きくなったことを判定基準とすることで、タイヤ損傷の判定精度を高めることができる。なお、荷重値自体が大きくなったことと、荷重値が急激に大きくなったことの双方の基準をもとに、タイヤ損傷の判定を行ってもよい。
【００１１】
本発明の別の態様は、タイヤ損傷検出方法である。この方法は、タイヤのホイールへの組み付け時に発生する損傷を検出するタイヤ損傷検出方法であって、タイヤをホイールに組み付ける組付部材にかかる荷重を検出するステップと、検出した荷重値から、タイヤ損傷の有無を判定するステップとを備える。
【００１２】
この態様によると、タイヤの組み付けを行う組付部材にかかる荷重値から、タイヤ損傷の有無を判定することができる。これにより、タイヤの組み付け時にタイヤの損傷を検出でき、損傷をもつタイヤが市場に出回るのを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な構成でタイヤの組み付け時に発生する損傷を検知する技術を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るタイヤ損傷検出システム１を示す。タイヤ損傷検出システム１は、タイヤのホイールへの組み付けを行うタイヤ組付装置（以下、「タイヤマウンタ」と呼ぶ）１０と、タイヤの組み付け時に発生する損傷を検知する損傷検知装置１００とを備える。タイヤマウンタ１０は、ホイール１２を固定するホイール固定具１４と、ホイール１２にタイヤ１６をはめ込むために作動するヘッド２０を備える。ホイール固定具１４は、ホイール１２を水平な姿勢でセンタリングして位置決めをし、その位置にホイール１２を固定する。
【００１６】
ヘッド２０は、図示しない昇降装置により、ホイール固定具１４に対して昇降可能に設計されている。ヘッド２０は、２組のローラセット４０を備え、ローラセット４０を、図１に示す作用位置と、その作用位置から上方に位置する退避位置とに移動させる。
【００１７】
図２は、ヘッドに設けられた２組のローラセットの位置関係を示す。ローラセット４０ａは、２個の拡張ローラ３０ａ、３２ａと、１個の押えローラ３４ａを有し、ローラセット４０ｂは、２個の拡張ローラ３０ｂ、３２ｂと、１個の押えローラ３４ｂを有する。なお、２組のローラセット４０ａ、４０ｂは、ヘッド２０の昇降動作に応じて作用位置または退避位置に移動されるが、ヘッド２０が静止した状態でローラセット４０ａ、４０ｂがヘッド２０に対して相対移動可能に構成されてもよい。
【００１８】
２組のローラセット４０ａ、４０ｂは、図示しない回転体（例えば、アーム）により、ホイール固定具１４の中心線（すなわち、位置決めされたホイール１２の回転中心線）まわりにそれぞれ互いに逆向きに旋回させられる。２組のローラセット４０ａ、４０ｂは、ホイール固定具１４の中心線と共通の旋回中心線を有している。ローラセット４０ａにおいて、２個の拡張ローラ３０ａ、３２ａがいずれも、旋回中心線に対して平行に延びている。同様に、ローラセット４０ｂにおいて、２個の拡張ローラ３０ｂ、３２ｂがいずれも、旋回中心線に対して平行に延びている。また押えローラ３４ａは、ヘッド２０から下向きに延びる延出部材５４ａの先端部に回転可能に取り付けられたフリーローラとして構成され、押えローラ３４ｂも、同様に延出部材（図示せず）の先端部に回転可能に取り付けられたフリーローラとして構成される。
【００１９】
以下、２組のローラセット４０ａ、４０ｂの区別をしない場合には、単に「ローラセット４０」と呼び、また、それぞれのローラセット４０ａ、４０ｂにおける拡張ローラ、押えローラの区別をしない場合には、単に「拡張ローラ３０、３２」や、「押えローラ３４」と呼ぶ。拡張ローラ３０、３２は、タイヤ１６を径方向に拡張する拡張部材であり、押えローラ３４は、タイヤ１６をホイール１２に組み付ける組付部材である。
【００２０】
各拡張ローラ３０、３２が旋回させられることにより、各拡張ローラ３０、３２の外周面は、２個の円筒面を同心状に描く。このうち外側のものが、位置決めされたホイール１２のリムフランジ部に外接する円筒面に概して接するように、各拡張ローラ３０、３２の旋回半径が設定されている。各拡張ローラ３０、３２の下端部は、作用位置にある状態で、ホイール１２の軸方向に小さな設定隙間を隔ててホイール１２のリムフランジ部に対向するように設定されている。
【００２１】
押えローラ３４は、作用位置にある状態で、ホイール１２に対して位置決めされたタイヤ１６の一対のタイヤ側面５０、５２のうち上側に位置するタイヤ側面５０に接触し、下向きの力を作用させる。押えローラ３４は、その先端部においてタイヤ側面５０に接触するが、その先端部の位置は、タイヤマウンタ１０の使用の先立ち、タイヤ１６またはホイール１２の種類に応じて調整される。押えローラ３４も、同じ組のローラセット４０に属する２個の拡張ローラ３０、３２とともに、旋回中心線まわりに旋回させられる。
【００２２】
２組のローラセット４０ａ、４０ｂは、タイヤ１６をホイール１２にはめ込むために、図２に示す開始位置（旋回中心線まわりの旋回角が０度）からそれぞれ互いに逆向きに半周（１８０度）弱ほど旋回させられて反転位置（旋回中心線まわりの旋回角が略１８０度）に到達する。その後、それら２組のローラセット４０ａ、４０ｂはそれぞれ、それまでの旋回方向とは逆向きに旋回させられて、元の開始位置に戻る。
【００２３】
タイヤマウンタ１０は、さらに、タイヤ受け６０を備えている。タイヤ受け６０は、位置決めされたホイール１２にタイヤ１６が斜めに重ねられる際に、タイヤ１６のうちの下側部分を支持することにより、ホイール１２に対するタイヤ１６の実際角度を目標角度に調整するために設けられている。タイヤ受け６０は、タイヤ１６との接触位置に関して高さが調整可能となっている。タイヤ１６との接触位置を上下方向に変更することが可能となっているのであり、これにより、タイヤ１６の実際角度を変化させられる。
【００２４】
タイヤ受け６０は、それ自体が昇降するように設計することは可能であるが、本実施形態においては、水平面に対して傾斜した傾斜面によってタイヤ１６に接触させられるとともに、タイヤ受け６０が水平に移動させられるように設計されている。傾斜面がタイヤ１６との接触面として利用されることにより、タイヤ受け６０の水平移動が、タイヤ１６との関係においては、垂直移動に変換されるようになっている。タイヤ受け６０の、タイヤ１６に対する有効高さは、タイヤマウンタ１０の使用に先立ち、タイヤ１６またはホイール１２の種類に応じて調整される。
【００２５】
本実施形態のタイヤ損傷検出システム１は、押えローラ３４がタイヤ側面５０を押さえつける押し付け荷重を検出する荷重センサ１０２を備える。荷重センサ１０２は荷重検出手段であって、たとえば延出部材５４に設けられて、タイヤ組み付け時に押えローラ３４に印加される荷重を延出部材５４を介して検出してもよい。たとえば荷重センサ１０２は、圧電素子を含んで構成され、印加される圧力を電気信号に変換して、印加される荷重値を示す信号を出力するようにしてもよい。
【００２６】
図３は、タイヤのホイールへの組み付け工程を示す。まず２組のローラセット４０ａ、４０ｂが退避位置に存在する状態で、ホイール１２がホイール固定具１４に固定され（Ｓ１０）、タイヤ１６の一部が、固定されたホイール１２の上方から、ホイール１２の中心線に対してタイヤ１６の中心線が傾斜する姿勢で局部的にはめ込まれる（Ｓ１２）。このとき、タイヤ１６の下側部分の一部がホイール１２にはめ込まれ、タイヤ１６の上側部分ははめ込まれていない。
【００２７】
続いて、ヘッド２０が降下させられて、ローラセット４０ａ、４０ｂが作用位置に配置される（Ｓ１４）。各拡張ローラ３０、３２は、ホイール１２の上面に設定隙間を隔てて対向する位置まで下降させられ、各押えローラ３４は、タイヤ側面５０に押し付けられる。
【００２８】
第１組のローラセット４０ａは、図２において反時計回り方向に、開始位置から反転位置まで旋回させられる。一方、第２組のローラセット４０ｂは、第１組のローラセット４０ａと連動して、同図において時計回り方向に、開始位置から反転位置まで旋回させられる。それら旋回により、タイヤ１６の下ビード部がホイール１２にはめ込まれる（Ｓ１６）。
【００２９】
次に第１組のローラセット４０ａは、図２において時計回り方向である逆方向に、反転位置から開始位置まで旋回させられる。一方、第２組のローラセット４０ｂは、第１組のローラセット４０ａと連動して、同図において反時計回り方向である逆方向に、反転位置から開始位置まで旋回させられる。それら旋回により、タイヤ１６の上ビード部がホイール１２にはめ込まれる（Ｓ１８）。
【００３０】
そのようにしてタイヤ１６がホイール１２にはめ込まれて車輪が完成させられた後、ヘッド２０が上昇させられて、ローラセット４０ａ、４０ｂが作用位置から退避位置まで移動させられる（Ｓ２０）。この状態で、車輪をホイール固定具１４から取り外し、タイヤの組み付け工程が完了する。
【００３１】
なお、タイヤ１６の組み付け工程は、図３に例示した方法に限らず、他の方法によっても実現可能である。図３に示した組み付け工程では、ローラセット４０ａ、４０ｂの１８０度の回転往復移動によりタイヤ１６の下ビード部と上ビード部をそれぞれホイール１２にはめ込んでいる。他の方法として、ローラセット４０ａ、４０ｂが１８０度の回転移動のみで下ビード部および上ビード部をホイール１２にはめ込んでもよく、また２つ以外の個数のローラセット４０を用いてタイヤ１６をホイール１２にはめ込んでもよい。
【００３２】
近年、車両走行中に、タイヤに空気圧センサや温度センサなどのセンサ群を設け、タイヤの状態に関連する情報をセンサ群から取得して、車両走行の安全性を高めるタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）の研究開発が進められている。このうち、直接式ＴＰＭＳでは、センサユニットおよび送信機がタイヤバルブと一体化されて、ホイールに取り付けられる。
【００３３】
図４は、ＴＰＭＳ送信機７０を搭載するホイール１２にタイヤ１６を組み付けるときの状態を示す。図４に示すように、ＴＰＭＳ送信機７０がホイール１２に装着されていると、タイヤ１６の組み付け時、タイヤ１６の上ビード部が、ＴＰＭＳ送信機７０に接触し、ホイール１２のホイールドロップ部７４から離れた状態となる。この状態でＴＰＭＳ送信機７０から１８０度の位置にある上ビード部を拡張ローラ３０ないし拡張ローラ３２で拡張すると、タイヤ１６の剛性のために、ビード部に大きな負荷がかかる。そのため、押えローラ３４が上ビード部を押さえて、ホイール１２のリムエッジ部７２を乗り越えさせる際に、過負荷のかかったビード部に亀裂が発生することがある。なお、このような亀裂は、ＴＰＭＳ送信機７０を装着したホイール１２にタイヤ１６を組み付ける際に発生しうるが、ビードの拡張が困難なタイヤ１６の組み付け時においても発生しうる。たとえば、低扁平タイヤやランフラットタイヤなどはビードの拡張が困難であって、他の種類のタイヤと比較すると、組み付け時においてビードの損傷が発生しやすいといえる。
【００３４】
図５は、本実施形態のタイヤ損傷検出システム１における損傷検知装置１００の構成を示す。損傷検知装置１００は、センサ出力取得部１１０、判定部１２０および出力部１３０を備える。判定部１２０は、上昇度算出部１２２、損傷検出部１２４および閾値保持部１２６を有し、荷重センサ１０２による検出値から、タイヤ損傷の有無を判定する。具体的に判定部１２０は、荷重センサ１０２による検出値と、閾値保持部１２６に保持されている所定の基準値とを比較することで、タイヤ損傷が発生したことを判定する。
【００３５】
図５において、さまざまな処理を行う機能ブロックとして記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、その他のＬＳＩで構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。
【００３６】
センサ出力取得部１１０は、荷重センサ１０２の出力を取得する。センサ出力取得部１１０は、所定のサンプリング周期で荷重センサ１０２の出力を取得してもよい。センサ出力取得部１１０は、取得したセンサ出力を判定部１２０に供給する。判定部１２０において、上昇度算出部１２２が、センサ出力の上昇度を算出する。
【００３７】
図６は、センサ出力の例を示す。図６（ａ）は、タイヤの組み付けが正常に行われているときのセンサ出力の一例を示す。タイヤ１６の組み付けが正常に行われているときには、荷重センサ１０２の出力は、ほぼ一定値で推移する。
【００３８】
図６（ｂ）は、タイヤの組み付け時に損傷が発生したときのセンサ出力の一例を示す。タイヤ１６の組み付け時に損傷が発生したときには、荷重センサ１０２の出力が急激に大きくなる。この荷重線図に示す挙動は、タイヤ１６のビード部がホイール１２のリムエッジ部に押しつけられ、落とし込まれようとするときに、ビード部に過大な力がかかり、亀裂の発生と同時にビード部がリムエッジ部を乗り越えることで生じる。これを利用して、判定部１２０は、センサ出力の異常上昇を検出することで、タイヤ１６の損傷を検出することができる。
【００３９】
図５にもどって、上昇度算出部１２２は、ローラセット４０が作用位置に配置された後において、サンプリング周期のＮ倍の時間におけるセンサ出力の上昇度を算出する。ここでＮは１以上の自然数であってよいが、好ましくは２以上であってよい。正常な組み付け時、センサ出力は、ほぼ一定の正常値をとるが、それでも瞬間的に上昇してすぐに正常値に戻るような状況も発生しうる。そのため、このような状況までもセンサ出力の異常上昇とすることは好ましくない。したがって、上昇度算出部１２２は、所定数のサンプリング周期にわたる期間におけるセンサ出力をもとにセンサ出力の上昇度を算出する。これにより、上昇度算出部１２２は、センサ出力の上昇度を平均化して求めることができ、センサ出力の異常上昇を判定するための有効な指標を取得することができる。
【００４０】
閾値保持部１２６は、タイヤ損傷を判定するための基準値となる判定閾値を保持する。この判定閾値は、正常と判定される荷重上昇度の上限値である。判定閾値は、タイヤの特性に応じて、タイヤごとに予め設定されることが好ましい。損傷検出部１２４は、上昇度算出部１２２で算出した閾値が判定閾値を超えた場合に、タイヤ損傷が発生したことを判定する。この判定結果は、モニタやスピーカなどの出力部１３０より出力されて、作業員に報知され、作業員は、タイヤの組み付け作業を停止して、損傷が生じたタイヤをタイヤマウンタ１０から取り外すことができる。
【００４１】
このように損傷検知装置１００は、荷重センサ１０２からの出力を監視して、押えローラ３４にかかる荷重変化の異常を検出することで、組み付け中のタイヤ１６の損傷を検出できる。タイヤ損傷検出システム１では、押えローラ３４に荷重センサ１０２を取り付け、荷重センサ１０２の出力を解析する損傷検知装置１００を設けた簡易な構成で、タイヤ損傷をリアルタイムに検出することができる。
【００４２】
図７は、損傷検知装置１００の別の構成を示す。図７に示す損傷検知装置１００において、判定部１２０が、損傷検出部１３２および閾値保持部１３４を備える。この例では、判定部１２０が、センサ出力の上昇度をもとにタイヤ損傷の有無を判定するのではなく、センサ出力の大きさをもとにタイヤ損傷の有無を判定する。
【００４３】
閾値保持部１３４は、タイヤ損傷を判定するための基準値となる判定閾値を保持する。この判定閾値は、正常と判定される荷重値の上限値である。判定閾値は、タイヤの特性に応じて、タイヤごとに予め設定されることが好ましい。損傷検出部１３２は、センサ出力取得部１１０から供給されるセンサ出力値が判定閾値を超えた場合に、タイヤ損傷が発生したことを判定する。この判定結果は、モニタやスピーカなどの出力部１３０より出力されて、作業員に報知される。このように、荷重上昇度ではなく、荷重値そのものを利用することで、簡易な構成で、タイヤ損傷をリアルタイムに検出することが可能となる。
【００４４】
なお、タイヤ損傷検出システム１は、荷重値および荷重上昇度の双方の基準をもとに、タイヤ損傷を検出してもよい。２つの基準をもとにタイヤ損傷の有無を判定することで、損傷の検出精度を高めることができる。この場合、損傷検知装置１００は、検出荷重が所定値を超えた状態で、さらに荷重上昇度が所定の判定閾値を超えた場合に、タイヤ１６の損傷を検出する。
【００４５】
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施の形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係るタイヤ損傷検出システムを示す図である。
【図２】ヘッドに設けられた２組のローラセットの位置関係を示す図である。
【図３】タイヤのホイールへの組み付け工程を示す図である。
【図４】ＴＰＭＳ送信機を搭載するホイールにタイヤを組み付けるときの状態を示す図である。
【図５】本実施形態のタイヤ損傷検出システムにおける損傷検知装置の構成を示す図である。
【図６】センサ出力の例を示す図である。
【図７】損傷検知装置の別の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・タイヤ損傷検出システム、１０・・・タイヤマウンタ、１２・・・ホイール、１４・・・ホイール固定具、１６・・・タイヤ、２０・・・ヘッド、３０・・・拡張ローラ、３２・・・拡張ローラ、３４・・・押えローラ、４０・・・ローラセット、５０・・・タイヤ側面、５２・・・タイヤ側面、５４・・・延出部材、６０・・・タイヤ受け、７０・・・ＴＰＭＳ送信機、７２・・・リムエッジ部、７４・・・ホイールドロップ部、１００・・・損傷検知装置、１０２・・・荷重センサ、１１０・・・センサ出力取得部、１２０・・・判定部、１２２・・・上昇度算出部、１２４・・・損傷検出部、１２６・・・閾値保持部、１３０・・・出力部、１３２・・・損傷検出部、１３４・・・閾値保持部。
【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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