(57)【要約】  本発明は、少なくとも１本の周方向溝（１４）を備えたトレッド（１２）を有するタイヤ（１０）の摩耗についての警告方法であって、路面（１６）上でのタイヤ（１０）の走行ノイズを測定するステップと、測定された走行ノイズから、走行時における溝（１４）の一部分の所定の共振振動数に近い所定の振動数範囲で放出されたノイズを取り出すステップと、取り出されたノイズの振幅を測定するステップと、測定された振幅を所定の警告しきい値と比較するステップとを有する方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の周方向溝（１４；４６）を備えたトレッドストリップ（１２；４２）を有するタイヤ（１０）の摩耗について警告する方法であって、
‐タイヤ（１０）が路面（１６）に沿って走行することにより生じる走行ノイズを測定し、
‐前記測定された走行ノイズから、走行中に前記溝（１４；４６）の一部分（２４）の所定の共振振動数に近い所定の振動数範囲で放出されたノイズを取り出し、
‐前記取り出されたノイズの振幅を測定し、
‐前記測定された振幅を所定の警告しきい値と比較する、方法。
【請求項２】
前記所定の共振振動数は、前記タイヤ（１０）が前記路面（１６）と接触状態にある前記接触パッチの長さ（Ｌ）に実質的に等しい長さの前記溝（１４；４６）の一部分（２４）の共振振動数である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記所定の共振振動数は、Ｃ／（２・Ｌ）に実質的に等しく、Ｃは、音が空気中を通って移動する速度であり、Ｌは、接触パッチの長さである、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記所定の警告しきい値は、前記路面（１６）に沿って走行する前記タイヤ（１０）の前記走向ノイズの平均値で決まる、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項５】
前記タイヤ（１０）が周方向溝（１４；４６）を有する新品状態にある場合、前記溝（１４；４６）の共振振動数の前記測定振幅が前記所定の警告しきい値を下回ると、タイヤ摩耗警告がトリガされる、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項６】
前記タイヤ（１０）が前記トレッドストリップ（４２）中に埋め込まれた状態で設けられている周方向チャネル（４４）を有する新品状態にある場合、前記チャネル（４４）は、前記タイヤ（１０）が摩耗状態になると周方向溝（４６）を形成し、前記溝（４６）の共振振動数の前記測定振幅が前記所定の警告しきい値を上回ると、タイヤ摩耗警告がトリガされる、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項７】
前記チャネル（４４）の断面積は、少なくとも２５ｍｍ2である、請求項１〜６のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項８】
前記タイヤの子午線平面から軸方向にオフセットしている少なくとも２本の周方向溝の共振ノイズに対応した互いに異なる振動数の少なくとも２つのスパイクを前記所定の範囲中の前記走向ノイズから取り出し、次に、前記２つのスパイクの相対振幅を互いに比較する、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用タイヤの分野及びタイヤの摩耗の検出の仕方に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤが路面上これに沿って走行すると、路面と接触状態にあるそのトレッドストリップは、摩擦により摩耗状態になる。
【０００３】
明白な安全上の理由で、タイヤトレッドストリップの摩耗が大きすぎる状態になって特に淀んだ水が深い場合（ハイドロプレーニングの恐れがある）濡れた路面上のグリップを著しく減少させる危険を冒す前に、タイヤを交換することが重要である。
【０００４】
摩耗をチェックすると共に過度に顕著な摩耗を検出するのを容易にするために、タイヤは、通常、トレッド摩耗表示手段を備えている。
【０００５】
通常用いられるトレッド摩耗表示手段の一例は、タイヤのトレッドパターンの溝の底部に設けられたリブであり、その高さは、タイヤが正確且つ確実に働くのに必要なタイヤ溝の最小深さに対応している。かくして、タイヤトレッドストリップが摩耗状態になってリブの頂部がトレッドストリップの外面と面一をなすと、このことは、溝深さについて許容される最小深さに達したこと又はそれどころかこれを超えたことを意味している。したがって、タイヤを安全上の理由で交換することが急務である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種のトレッド摩耗表示手段に関する１つの欠点は、かかる形式のトレッド摩耗表示手段では、自動車の運転手の側での用心及び自分のタイヤの状態の定期的な目視検査が必要ということにある。今や、多くの運転手は、かかるチェックの実施を怠り、例えば義務づけられた整備工場での車両の試験の際に、タイヤの摩耗の状態をチェックしたときにはタイヤの交換が既に遅すぎることになっている。
【０００７】
本発明の特定の目的は、簡単且つ確実であり、しかも費用のかからないタイヤの摩耗について警告する又は注意を喚起する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的のため、本発明の要旨は、少なくとも１本の周方向溝を備えたトレッドストリップを有するタイヤの摩耗について警告する方法であって、
‐タイヤが路面に沿って走行することにより生じる走行ノイズを測定し、
‐測定された走行ノイズから、走行中に溝の一部分の所定の共振振動数に近い所定の振動数範囲で放出されたノイズを取り出し、
‐取り出されたノイズの振幅を測定し、
‐測定された振幅を所定の警告しきい値と比較することを特徴とする方法にある。
【０００９】
本発明の方法は、タイヤのトレッドストリップの表面のところに形成された周方向溝の共振特性を利用することを提案している。
路面と接触状態にあるタイヤの部分は、接触パッチと呼ばれている。接触パッチに含まれる周方向溝の部分は、路面で覆われている。この部分は、このように覆われた状態では、タイヤが路面上をこれに沿って走行することにより生じる振動の結果として共振状態になる管を形成する。
【００１０】
この部分の共振により、この部分の長さで決まる共振振動数（これは、走行速度とは事実上独立した特性である）に中心を持つ振動数範囲によって特徴付けられる特定のノイズ（騒音）が生じ、かかる共振振動数の振幅は、それ自体タイヤの摩耗に応じて変化する管の断面積に従って変化する。
【００１１】
したがって、本発明の方法により、溝の共振により生じる音の振幅を測定することにより、タイヤの摩耗を判定し、しかも、用いられているタイヤのタイプとは無関係にかかる判定を行なうことができる。したがって、この方法は、この方法を専用タイヤを設計する必要なく実施することができるので特に有利である。本発明の方法のもう１つの利点は、検出が走行速度とは無関係であり、ノイズ処理アルゴリズムが容易になり、しかもこれを具体化する費用が減少するということにある。
【００１２】
本発明の警告方法は、次の特徴のうちの１つ又は２つ以上更に有するのが良い。
【００１３】
‐所定の共振振動数は、タイヤが路面と接触状態にある接触パッチの長さに実質的に等しい長さの溝の一部分の共振振動数である。具体的に言えば、上述したように、溝は、路面により覆われたときに共振状態になる管を形成する。今や、溝は、接触パッチに沿って全体が路面により覆われる。したがって、溝が路面により覆われると、溝が形成する管の長さは、タイヤが路面と折衝状態にある接触パッチの長さに実質的に等しい。したがって、その共振振動数は、溝の断面積に等しい断面積及び接触パッチの長さに等しい長さを有する管の共振振動数に実質的に等しい。
【００１４】
‐所定の共振振動数は、Ｃ／２Ｌ（又はＣ／（２・Ｌ））に実質的に等しく、Ｃは、音が空気中を通って移動する速度であり、Ｌは、接触パッチの長さである。具体的に言えば、両端が開口した管の第１の基本振動モードは、振動の波長λが管の長さの２倍、即ち２Ｌに等しいようなものである。この場合、振動数は、音が空気中を移動する速度を波長で除算した値、即ち、Ｃ／２Ｌに等しい。
【００１５】
‐所定の警告しきい値は、路面に沿って走行するタイヤの走向ノイズの平均値で決まる。具体的に言えば、タイヤの走行速度が高ければ高いほど、路面に対する接触パッチの摩擦に起因した寄生ノイズがそれだけ一層大きくなると共に走行ノイズの平均値がそれだけ一層高くなる。これら寄生ノイズを警告しきい値の値を求める際にこれら寄生ノイズを考慮に入れることが有利であり、かくして、寄生ノイズの結果としての警報のトリガが回避される。
【００１６】
‐タイヤが周方向溝を有する新品状態にある場合、溝の共振振動数の測定振幅が所定の警告しきい値を下回ると、タイヤ摩耗警告がトリガされる。本発明のこの実施形態では、タイヤが次第に摩耗状態になると、いずれの断面積が減少し、これにより、溝の共振振動数の音響振幅が減少する。具体的言えば、溝の共振振動数の音響振幅は、溝と路面の組み合わせにより形成される管の断面積に正比例する。それ故、タイヤが新品の場合、周方向溝により、高い振幅のノイズが生じる。このノイズの振幅が所定の警告しきい値を下回ると、溝の断面積が小さく、これは、顕著なタイヤ摩耗に起因しているものと見なすことができる。したがって、タイヤ摩耗の警告をトリガすることができる。
【００１７】
‐タイヤがトレッドストリップ中に埋め込まれた状態で設けられている周方向チャネルを有する新品状態にある場合、チャネルは、タイヤが摩耗状態になると周方向溝を形成し、溝の共振振動数の測定振幅が所定の警告しきい値を上回ると、タイヤ摩耗警告がトリガされる。この他の実施形態では、周方向溝は、タイヤが摩耗状態になるまで現われない。タイヤが新品の場合、この溝は、トレッドストリップ内に埋め込まれた状態で設けられるチャネルの形態をしており、即ち、トレッドストリップの外面には開口していない。かくして、タイヤが新品の場合、溝の共振ノイズは生じない。これとは対照的に、周方向チャネルがトレッドストリップ上に開口して周方向溝を形成するほど十分タイヤが摩耗すると、この溝は、共振状態になり、それにより共振ノイズが生じる。かくして、溝の共振振動数の測定された振幅が所定のしきい値を上回っている場合、このことが意味することとして、タイヤ摩耗は、溝がその表面のところに現われるようなものであり、したがって、タイヤ摩耗警告をトリガする時期である。
【００１８】
‐チャネルの断面積は、少なくとも２５ｍｍ2である。
【００１９】
‐タイヤの子午線平面から軸方向にオフセットしている少なくとも２本の周方向溝の共振ノイズに対応した互いに異なる振動数の少なくとも２つのスパイクを所定の範囲中の走向ノイズから取り出し、次に、２つのスパイクの相対振幅を互いに比較する。タイヤが走行しているとき、その偏平化により、接触パッチが楕円化され、即ち、「ショルダ」のところよりも中間部のところの方が長くなる。その結果、軸方向にオフセットした溝により形成されるそれぞれの管の長さは、異なり、共振振動数も又異なる。公式Ｆ＝Ｃ／２Ｌを用いると、管の長さに対する振動数の相対的変化を次のように求めることができ、即ち、ΔＦ／Ｆ＝−ΔＬ／Ｌ′であり、したがって、管長さが更に１％長くなると、その結果として、振動周波数が１％低くなる。２つの別々の共振スパイクが所定の範囲で見受けられる。上述したように、これらスパイクの振幅は、溝の断面積に依存している。かくして、新品状態において、接触パッチに互いに異なる長さの２本の溝を有するタイヤの場合、２つのスパイクの共振振幅がこれらの初期断面積の比の関数ではない場合、異常な又は一様ではないタイヤの摩耗を検出することが可能である。当然のことながら、３本以上の溝を備えたタイヤを用いることができる。
【００２０】
本発明の内容は、添付の図面を参照して例示としてのみ与えられる以下の説明を読むと良好に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】新品状態にある第１の実施形態としてのタイヤのトレッドストリップの概略軸方向断面図であり、このトレッドストリップを路面に接触状態にさせる接触パッチを示す図である。
【図２】摩耗状態における図１のトレッドストリップを示す図である。
【図３】路面に沿って走行している図１及び図２のタイヤの半径方向断面図である。
【図４】タイヤが路面に沿って走行しているときのタイヤの溝により形成される管を概略的に示す図である。
【図５】振動数の観点において、新品状態及び摩耗状態における図１及び図２のタイヤの走行ノイズを３つの互いに異なる走行速度で表す３つのグラフ図である。
【図６】図１に示されているようにタイヤの子午線平面に対して軸方向にオフセットした２本の周方向溝を有するタイヤの走行ノイズを表すグラフ図である。
【図７】新品状態にある第２の実施形態としてのタイヤのトレッドストリップの概略軸方向断面図であり、このトレッドストリップを路面に接触状態にさせる接触パッチを示す図である。
【図８】摩耗状態にある図４のタイヤのトレッドストリップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、第１の実施形態として全体を参照符号１０で示されたタイヤを示しており、タイヤ１０は、トレッドストリップ１２を有している。トレッドストリップ１２は、タイヤの中間平面の近くに位置決めされた２本の周方向溝１４を有している。
【００２３】
図１に示されているタイヤ１０は、新品状態であり、トレッドストリップの中間部に位置する溝１４の深さは、８ミリメートルである。タイヤ１０は、ショルダに設けられた、即ち、トレッドストリップ１２の接触パッチの長手方向縁部の近くに位置する２本の周方向溝１５を更に有している。
【００２４】
タイヤトレッドストリップが次第に摩耗状態になると、周方向溝の深さは、減少する。図２は、図１のタイヤをトレッドストリップ１２が摩耗した状態で示している。注目できることとして、周方向溝１４，１５の深さは、新品タイヤの溝の深さよりも浅い。摩耗状態におけるこの深さは、例えば、２．５ミリメートルに等しい。
【００２５】
図３は、路面１６に沿って走行しているタイヤ１０の概略半径方向断面図である。この図では、トレッドストリップ１２の外面は、連続線１８として示されており、溝１４又は１５の底部は、点線２０として示されている。以下の説明において、溝１４を参照するが、同じ説明は、溝１５についても当てはまる。
【００２６】
タイヤ１０を路面１６に接触させる接触パッチは、参照符号２２で示されている。この接触パッチの長さは、Ｌで示されている。
【００２７】
接触パッチの長さ全体にわたり、溝１４は、路面１６で覆われている。かくして、接触パッチ２２内に位置する溝１４の部分及び路面１６により画定される管の形状をしたキャビティ２４を構成することが可能である。この管は、接触パッチの開始時及び終了時にその２つの端が開口している。管２４の断面積は、溝１４の断面積に実質的に等しい。
【００２８】
タイヤが摩耗状態になるにつれて溝１４の深さが変化すると仮定すると、管２４の断面積も同様に変化し、タイヤが摩耗状態になると減少する。
【００２９】
管２４は、断面が円形であり、且つ長さＬがタイヤを路面に接触させる接触パッチの長さに等しい管の形態で図４に概略的に示されている。オルガンパイプについての従来の共振理論に従って、図４に示されている管２４の第１基本共振モードは、その波長λがこの管の長さＬの２倍に等しいようなものである。かくして、半波長を表している曲線が図４に管２４の内側に点線で示されている。
【００３０】
振動数が、音が空気Ｃを通って移動する速度を波長λで除算した値に等しいと仮定すると、管２４の共振振動数は、Ｃ／２Ｌに等しい。注目できることとして、この振動数は、路面上のタイヤの回転速度に依存せず、管２４の断面積にも依存しない。
【００３１】
例えば、乗用車タイプのタイヤの場合、接触パッチは、中間部で長さが１４５ミリメートルのオーダのものである場合があり、このことは、周方向溝１４が実質的に１１７０ヘルツに等しい共振振動数を持つことを意味している。接触パッチの長さが２６０ミリメートルである重量物運搬車両用タイヤの場合、共振振動数は、６５３ヘルツである。これら２種類の共振振動数は、容易に検出可能である。
【００３２】
かくして、溝１４が路面１６に接触しているときの溝１４により形成されるこの管２４の共振振動数の振幅のみが管の断面積の関数、即ち、周方向溝１４の深さの関数として変化する。
【００３３】
図５は、図１に示されている新品状態のタイヤ及び図２に示されている摩耗状態のタイヤにより生じるノイズについての３通りの所与の速度における振動数の観点における３つのグラフ図を示している。新品状態のタイヤの振動数ノイズは、太線で表され、摩耗状態のタイヤの振動数ノイズは、細線で表されている。
【００３４】
無響室においてＢＭＷ３．１８ｄについて測定を行なった。タイヤは、ミシュラン・プライマシー（Michelin Primacy）ＨＰサイズ２０５／５５Ｒ１６であった。２．３バールの公称膨張圧力で且つ公称負荷をかけた状態の滑らかな表面被覆材上で実験を実施した。ホイールアーチ内に位置決めされたマイクロホンにより走行ノイズを記録した。
【００３５】
これらグラフ図から理解できることとして、タイヤが路面に沿って走行している速度とは無関係に、タイヤが新品状態にある場合、ほぼ１２００ヘルツの振動数のところで現われ、この特徴的なスパイクは、タイヤが摩耗状態にある場合には現われない。このスパイクの振動数は、タイヤが路面に沿って走行している速度とは無関係である。
【００３６】
新品状態のタイヤの場合に現われる振動数スパイクは、タイヤの周方向溝の共振の結果である。タイヤが数本の周方向溝を備えている場合、各溝は、共振を行ない、共振ノイズを出す。恐らくは、路面と接触状態にある種々の溝により形成される管の長さは、厳密にいえば全てが同一であるというわけではなく、このことは、種々の溝の共振振動数全てが同一であるというわけではないということを意味している。これは、図５では、約１２００Ｈｚのところで生じる振動数スパイクが離散的ではなく比較的幅が広いからである。
【００３７】
かくして、本発明の方法は、タイヤトレッド摩耗が顕著になりすぎる状態になった場合、タイヤの表面のところに作られている周方向溝１４，１５のこれら共振特性を利用して警告をトリガすることを提案している。
【００３８】
これを行なうため、第１ステップでは、路面に沿って走行しているタイヤの走行ノイズを測定する。
【００３９】
次のステップでは、走行中に溝の一部分の所定の共振振動数の近い所定の振動数範囲で放出されたノイズを測定された走行ノイズから取り出す。上述したように、走行中の溝の上述の部分の所定の共通振動数は、実質的にＣ／２Ｌに等しいものであるとして求められる。この所定の振動数に近い範囲で放出されるノイズを検討する。その目的は、タイヤトレッドストリップの数本の溝が設けられていることの結果としての共振振動数に対する速度を考慮することにある。
【００４０】
次に、この振動数範囲で取り出したノイズの振幅を測定し、この測定した振幅を所定の警告しきい値と比較する。
【００４１】
図５に示されている例では、所定の警告しきい値を値１０に等しいものとして定めることができる。理解されるように、ノイズの振幅がこの傾向しきい値を上回っている場合、タイヤは、依然として比較的新品状態にある。これとは対照的に、溝の共振振動数で測定されたノイズの振幅がこの警告しきい値を下回っている場合、タイヤは摩耗しており、運転手に自分のタイヤの摩耗具合を知らせるためにタイヤ摩耗警告をトリガする必要がある。
【００４２】
タイヤの摩耗を検出するこの方法を任意形式のタイヤに対して具体化できることが注目される。ただし、このタイヤは、共振振動数を接触パッチの長さを用いて簡単な仕方で求めることができる少なくとも１本の周方向溝を有することを条件とする。
【００４３】
図６は、９０ｋｍ／ｈの速度で記録された中心が１２００Ｈｚのあたりにある走行ノイズの範囲の別の振動数分析結果を示している。この分析は、図５の分解能よりも良好な分解能で実施できる。注目できることとして、上述のスパイクは、事実、２つの非常に密な間隔を置いて位置するスパイクに対応している。これら２つのスパイクは、タイヤトレッドパターンが一方においてタイヤの各側でタイヤの中間平面の近くに位置決めされた２本の周方向溝１４を有すると共に他方においてショルダに設けられ、即ち、接触パッチの縁部のところに設けられた２本の周方向溝１５を有しているということと関連している。図１に示すように、かかるタイヤの接触パッチは、楕円化され、２本の中央の溝１４の長さは、２本の側方の溝１５の長さよりも長い。中央溝１４の長さは、１４５ｍｍであり、この長さは、約１１７０Ｈｚのところに見える図６のスパイクの対応しており、ショルダに設けられた側方溝１５の長さは、１４２ｍｍであり、この長さは、約１２００Ｈｚのところに見えるスパイクに対応している。これら２つのスパイクの振幅の変化により、特に異常な摩耗の場合にタイヤ摩耗パターンの極めて感度の高い表示が得られる。異常摩耗の示す内容は、タイヤトレッドブロックの摩耗の任意の不均一なパターンである。キャンバのある状態での運転又は同一アクスルに取り付けられた２本のホイールの平行度（parallelism）が失われている状態若しくは膨張不足のタイヤを用いた運転により、かかる異常摩耗パターンが生じる場合がある。
【００４４】
振幅の相対差が所定の警告しきい値を超えると、運転手にタイヤが異常な不均一の摩耗を生じている旨を知らせるために警告をトリガするのが良い。
【００４５】
図７及び図８は、第２の実施形態としてのタイヤ４０を示している。このタイヤ４０は、新品状態では、図７に示されているように周方向チャネル４４が埋め込まれた又は隠された状態で設けられたトレッドストリップ４２を有している。かかるタイヤの設計の一例は、欧州特許第１６１６７１９号明細書に記載されている。
【００４６】
図７は、チャネル４４がタイヤ４０のトレッドストリップ４２の半径方向断面では見えるが、トレッドストリップを上から見た図ではこのチャネルを見ることができないということを示している。これは、このチャネル４４がトレッドストリップの表面に開口していないからである。
【００４７】
タイヤ４０のトレッドストリップ４２が次第に摩耗状態になると、チャネル４４をトレッドストリップの外面から隔てているゴム層が徐々に薄くなり、ついには、消失する。このゴム層の消失により、周方向チャネル４４は、露出状態になって図８に示されているように周方向溝４６となる。注目されるべきこととして、この周方向溝４６は、トレッドストリップ４２を上から見た場合であっても今や見える。
【００４８】
上述したように、この周方向溝４６の存在により、タイヤを路面に接触させる接触パッチにおいて溝が路面により再び覆われると、共振ノイズが生じる。
【００４９】
かくして、タイヤが新品である場合、溝の共振ノイズは聞こえず、これに対し、タイヤが摩耗状態になると、溝４６が現われて共振ノイズが生じる。
【００５０】
溝４６の共振振動数の近くの振動数で放出された走行ノイズを測定する本発明の方法の変形形態を具体化することが可能である。タイヤが新品である場合、この共振ノイズは存在せず、したがって、所定のしきい値を下回っている。
【００５１】
この共振ノイズが所定のしきい値を上回ったことが検出されるやいなや、このことは、周方向溝４６がタイヤトレッド摩耗の結果として表れたことを意味する。したがって、運転手に自分のタイヤが摩耗した旨の注意を喚起するために警告をトリガすることができる。
【００５２】
かくして、本発明の方法は、新品のタイヤに既に存在している周方向溝の断面の減少を検出するために或いはトレッドストリップ内に当初埋め込まれた状態で設けられている周方向溝の出現を検出するために本発明の方法を具体化することができ、これら２つの現象は、タイヤ摩耗の結果である。
【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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【国際調査報告】
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2012513338.tif 000012
2012513338.tif 000013
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