JP2023072097A - タイヤの摩耗測定装置および摩耗測定装置用の埋設ピン - Google Patents

Abstract

【課題】地磁気などの外部磁界の影響を抑えて、タイヤの摩耗を精度よく検出できるタイヤの摩耗測定装置を提供すること。【解決手段】第１磁性体１１の磁界Ｍ１に基づいてタイヤ２０の摩耗度合を測定するタイヤ２０の摩耗測定装置１０は、トレッド部２２に埋設され、トレッド部２２とともに摩耗するシールド部１５と、トレッド部２２とともにシールド部１５が摩耗することにより、第１磁性体１１からの磁界Ｍのうち、シールド部１５を通過した検出される磁界ｍ１が変化する位置に設けられている第１の磁界検出部１３と、を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、磁界に基づいて、タイヤの摩耗を検出する摩耗測定装置および摩耗測定装置用の埋設ピンに関する。

タイヤの摩耗が進行すると、路面を走行する際におけるグリップ性能や、濡れた路面を走行する際におけるタイヤと路面との間の水を排出する排水性能が低下する。そこで、運転者や車両管理者は、タイヤのトレッドの摩耗状態を目視で点検し、安全性を確保するために使用限度を超える前にタイヤを交換する。目視による点検にはタイヤの溝に設けられているスリップサインなどが用いられるが、点検作業は煩雑であり、また、摩耗状態の評価を誤るおそれもある。評価を誤った場合、性能が低下したタイヤが継続して使用されることになり、安全性の観点から好ましくない。
そこで、目視以外の方法によってタイヤの摩耗の程度を測定する方法が提案されている。たとえば、特許文献１には、トレッドに磁石を埋め込み、タイヤ内に配置した磁界検出部を用いて埋め込まれた磁石の磁界を検出し、溝の状態やタイヤの劣化を評価する方法が記載されている。

米国特許第８２４０１９８号公報

しかし、タイヤの内側面に張り付けられたインナーライナーとトレッドとの間には、幾層ものスチールワイヤ層が設けられており、例えばトラック用のタイヤでは４～５層にもなる。このスチールワイヤ層によりトレッドに埋め込まれた磁石からの磁界がシールドされて、タイヤの内側に到達する磁界が変化するという問題がある。ただし、磁石の磁界を強くすると、タイヤに鉄片等の不要物をひきつける要因になり、磁石とタイヤとの柔軟性の差が大きくなるという問題もある。

上述したように、シールドによりトレッドに埋設する磁石の磁界をあまり大きくすることはできない。このため、摩耗検出装置により検出される磁界は、トレッドに埋め込まれた磁石からの磁界以外の外部磁界の影響を受けやすいといえる。外部磁界としては、例えば、地磁気などが挙げられ、地磁気の影響は、車両の進行方向、タイヤの向きや回転位置などにより刻刻と変化する。したがって、特許文献１に記載の方法のように、一つの磁界検出部によって測定された磁束密度の値に基づいてタイヤの摩耗量を評価すると、実際の摩耗量に対する誤差が大きくなるという問題がある。ノイズの影響などにより摩耗量に対する誤差が大きくなると、例えば、タイヤのローテーション（位置交換）に適したタイミングを精度よく検出できないという問題もある。
そこで、本発明は、地磁気などの外部磁界の影響を抑えて、タイヤの摩耗を精度よく検出できるタイヤの摩耗測定装置および摩耗測定装置用の埋設ピンを提供することを目的としている。
また、タイヤのローテーションに適したタイミングを容易に検出できるタイヤの摩耗測定装置および摩耗測定装置用の埋設ピンを提供することを目的としている。

本発明は、一態様において、磁石の磁界に基づいてタイヤの摩耗度合を測定するタイヤの摩耗測定装置において、トレッド部に埋設された、前記磁石からの前記磁界を遮蔽するシールド部と、前記トレッド部とともに前記シールド部が摩耗することにより、前記磁石からの前記磁界が変化する位置に設けられている磁界検出部と、を有していることを特徴とするタイヤの摩耗測定装置を提供する。
この構成により、タイヤのトレッド部とともに摩耗するシールド部の変化に伴って変化する磁界に基づいて、タイヤの摩耗度合を測定することができる。

前記磁界検出部が、前記タイヤの内側面における、前記トレッド部の裏側に設けられており、前記磁石が、車体における、前記トレッド部に対向する位置に設けられており、前記シールド部が、前記磁界検出部と前記磁石との間に設けられていてもよい。
また、前記磁界検出部が、車体における、前記トレッド部に対向する位置に設けられており、前記磁石が、前記タイヤの内側面における、前記トレッド部の裏側に設けられており、前記シールド部が、前記磁界検出部と前記磁石との間に設けられていてもよい。
トレッド部ではなく、車体に磁石を設けることにより、タイヤ表面に金属などが引き寄せられることが防止できる。また、トレッド部の裏側に磁石を設けることにより、タイヤ表面における磁界を抑制することができる。したがって、トレッド部に埋設する場合よりも、強い磁石を用いることができる。このため、トレッド部とともにシールド部が摩耗することによってシールド部のシールド効果が変化する。そのため、磁界検出部により検出される磁界も変化し、その磁界に基づいて、タイヤの摩耗の進捗度を精度よく測定できる。

車体またはトレッド部の裏側に磁石を設ける場合、参照磁石と、前記トレッド部とともに前記シールド部が摩耗することに影響を受けず、前記参照磁石からの磁界が変化しない位置に設けられた参照磁界検出部と、を有していることが好ましい。
磁界検出部が検出した第１の検出値と、参照磁界検出部が検出した第２の検出値との差分を取って、外部磁界の影響を除くことにより、タイヤの摩耗の進捗度を精度よく測定できる。
この場合、前記磁界検出部と前記参照磁界検出部とが、前記タイヤの幅の中心線に対して対称な位置に設けられていることが好ましい。これにより、摩耗測定装置をバランスよく配置することができるから、ホイールバランスが安定しやすい。

摩耗測定装置は、前記磁石が、第１の磁石と第２の磁石とを有しており、前記シールド部が、前記第１の磁石と前記第２の磁石とに挟まれた状態で、前記第１の磁石および前記第２の磁石とともに前記トレッド部に埋設されており、前記第１の磁石と、前記シールド部と、前記第２の磁石とが、この順に前記タイヤの径方向に並べて配置されていてもよい。
この構成により、タイヤの摩耗の進行に伴うトレッド部の表面に露出する部材による磁界の変化に基づいて、タイヤの摩耗度合が所定の閾値に達したことを容易に検出できる。例えば、第１の磁石が摩耗しシールド部が現れた時点で、磁界検出部により検出される磁石の磁界をなくすことができる。このように、磁石からの磁界が検出されるか否かにより、トレッド部の摩耗が所定の閾値に達したことを検出できる。

前記磁石が、第１の磁石と第２の磁石とを有している場合、前記第１の磁石、前記シールド部および前記第２の磁石が収納された収納部を有する埋設ピンが前記トレッド部に埋設されており、前記収納部が、前記第１の磁石、前記シールド部および前記第２の磁石を収納する筒状の筒状部を備えており、前記筒状部の内部には、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に、前記シールド部が配置されていてもよい。また、前記収納部は、前記筒状部の外周面から突出する係合突部を備えていてもよい。
収納部に係合突部を設けることにより、埋設ピンがタイヤに埋設された状態を安定して維持することができる。

前記第１の磁石における前記シールド部側の磁極と、前記第２の磁石における前記シールド部側の磁極とが同じものであってもよい。
この構成により、タイヤの表面に露出しているのが第１の磁石または第２の磁石のいずれであるかを、磁界の向きによって検出できる。このため、タイヤの摩耗の進行度合いをより明確に測定することが可能になる。

また、摩耗測定装置は、前記埋設ピンを複数備えていてもよい。
埋設ピンを複数とすることにより、摩耗測定装置の信頼性が向上するともに、異なる位置におけるタイヤの摩耗状態を測定することができる。

本発明は、他の一態様において、第１の磁石、シールド部、第２の磁石、および収納部を備えており、前記収納部が、前記第１の磁石、前記シールド部および前記第２の磁石を収納する筒状の筒状部を備えており、前記筒状部の内部には、前記シールド部が、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に配置されている、摩耗測定装置用の埋設ピンを提供する。
前記収納部は、前記筒状部の外周面から突出する係合突部を備えていてもよい。係合突部により、タイヤ内に埋設ピンが埋設された状態を安定的に保持することができる。

本発明のタイヤの摩耗測定装置は、トレッド部の摩耗に伴うシールドの変化に伴って変化する磁界を検出することにより、精度よくタイヤの摩耗を測定することができる。

第１の実施形態に係る摩耗測定装置がタイヤに設けられた状態を説明する断面図 タイヤの摩耗量と検出される磁界との関係を模式的に示すグラフ 摩耗測定装置の変形例を説明する断面図 摩耗測定装置の変形例を説明する断面図 （ａ）第２の実施形態に係るタイヤの摩耗測定装置を説明する断面図、（ｂ）第１の磁石、シールド部および第２の磁石が収納された収納部を有する埋設ピンを説明する断面図 図５（ｂ）の埋設ピンがトレッド部の摩耗に伴って変化した状態を示す（ａ）第１の磁石が表面に現れた初期の状態の断面図、（ｂ）シールド部が表面に現れた状態の断面図、（ｃ）シールド部が摩耗して第２の磁石が表面に現れた状態の断面図 （ａ）図６（ａ）の状態における出力波形のグラフ、（ｂ）図６（ｂ）の状態における出力波形のグラフ、（ｃ）図６（ｃ）の状態における出力波形のグラフ 埋設ピンの変形例を説明する（ａ）第１の磁石が表面に現れた初期の状態の断面図、（ｂ）シールド部が表面に現れた状態の断面図、（ｃ）シールド部が摩耗して第２の磁石が表面に現れた状態の断面図 （ａ）図８（ａ）の状態における出力波形のグラフ、（ｂ）図８（ｂ）の状態における出力波形のグラフ、（ｃ）図８（ｃ）の状態における出力波形のグラフ 摩耗測定装置の変形例を説明する（ａ）断面図、（ｂ）平面図 図１０（ａ）、図１０（ｂ）の摩耗測定装置における出力波形のグラフ 従来のタイヤの摩耗測定装置がタイヤに設けられた状態を説明する断面図

［第１の実施形態］
本発明の実施形態について、以下、図を参照しつつ説明する。各図において、同一の部材には同じ番号を付して、適宜、説明を省略する。
図１２は、従来のタイヤの摩耗測定装置がタイヤに設けられた状態を説明する断面図である。同図に示すように、タイヤの摩耗測定装置１００は、磁界検出部１１２がタイヤ２０の外側面２１のトレッド部２２に埋設された第１磁性体１１１が摩耗することに伴って、図中に破線で示す磁界Ｍが変化する。この磁界Ｍの変化を検出することで、トレッド部２２の摩耗状態を測定する。

しかし、実際にタイヤ２０が使用される環境下では、磁界Ｍ以外にも、地磁気等の外部磁界Ｇが存在する。外部磁界Ｇなどは、磁界Ｍを測定する際のノイズとなり、磁界検出部１１２による磁界Ｍの測定精度を低下させる原因となる。タイヤ２０の内側面に設けられた磁界検出部１１２が、磁界Ｍを測定する場合、タイヤ２０内部のスチールワイヤ層２４によって磁界Ｍが変化する。このため、磁界Ｍの測定における外部磁界Ｇの影響が大きくなる。

そこで、本実施形態のタイヤの摩耗測定装置は、外部磁界Ｇの影響を除くために磁界検出部を二つ備えている。以下、本発明のタイヤの摩耗測定装置について説明する。

図１は、本実施形態に係るタイヤの摩耗測定装置がタイヤに設けられた状態を説明する断面図である。同図に示すように、タイヤの摩耗測定装置１０は、シールド部１５を備えている。シールド部１５はタイヤ２０のトレッド部２２に埋設され、トレッド部２２とともに摩耗する。摩耗測定装置１０は、シールド部１５による車体３０に設けられた第１磁性体１１の磁界Ｍ１に対するシールド（遮蔽）効果が摩耗に伴って変化することに基づいて、タイヤ２０のトレッド部２２の摩耗度合を測定する。言い換えると、摩耗測定装置１０は、第１磁界検出部１３が検知する第１磁性体１１の磁界Ｍ１の変化に基づいて、タイヤ２０のトレッド部２２の摩耗度合を測定する。

第１磁性体１１および第２磁性体１２は、車体３０におけるトレッド部２２に対向する位置に、タイヤの幅（Ｘ軸方向）の中心線Ｃに対して対称な位置に設けられている。このように、複数の磁性体を等間隔に配置することで、よりホイールバランスが安定化する。また、複数の磁性体を用いることにより、摩耗測定装置１０の冗長性が向上する。

そして、タイヤ２０の内側面２３すなわちトレッド部２２の裏側には、第１磁性体１１の磁界Ｍ１を検出する第１磁界検出部１３と、第２磁性体１２の磁界Ｍ２を検出する第２磁界検出部１４とが、設けられている。ただし、初期状態では、第１磁性体１１の磁界Ｍ１は、シールド部１５に遮蔽されるから第１磁界検出部１３により検出されない。そして、トレッド部２２とともにシールド部１５の摩耗が進みシールド部１５のシールド効果が低下するに伴い、磁界Ｍ１のうちシールド部１５を通過した磁界ｍ１が第１磁界検出部１３に検出される。

第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４はそれぞれ、タイヤ２０の内側面２３において、第１磁性体１１の発する磁界Ｍ１および第２磁性体１２の発する磁界Ｍ２の影響を強く受ける位置に配置されている。本実施形態では、第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４が、第１磁性体１１および第２磁性体１２の真上、すなわちＹ軸方向から見て重なる位置に配置されている。

第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４は、第１磁性体１１および第２磁性体１２同様、タイヤの幅（Ｘ軸方向）の中心線Ｃに対して対称な位置に設けられている。このため、第１磁性体１１と第２磁性体１２とのＸ軸方向の距離を大きくとることができる。したがって、第１磁界検出部１３が対向する第１磁性体１１に隣接して設けられた第２磁性体１２の影響を受けないように、第１磁界検出部１３と第２磁性体１２との距離を確保することが容易になる。同様に第２磁界検出部１４と第１磁性体１１との距離を確保することも同様に容易になる。

例えば、第１磁界検出部１３をタイヤ幅（Ｘ軸方向）の中心位置に配置した場合、第１磁界検出部１３と第２磁性体１２とのＸ軸方向の距離は最大でタイヤ幅の半分の距離である。これに対して、第１磁界検出部１３と第２磁界検出部１４とをタイヤ幅の両端に配置することにより、第１磁界検出部１３と第２磁性体１２とのＸ軸方向の距離をタイヤ２０の幅と同程度にすることが可能になる。

第１磁性体１１および第２磁性体１２は、車体３０に設けられているから、タイヤ２０に鉄片等の不要物を引き付ける要因にならない。したがって、従来の摩耗測定装置１００（図１２参照）におけるタイヤ２０のトレッド部２２に埋設する第１磁性体１１１よりも、磁界が強いものを用いることができるから、摩耗測定の精度が向上する。

第１磁界検出部１３は、第１磁性体１１と第１磁界検出部１３との間に設けられているシールド部１５が摩耗した状態において、第１磁性体１１の磁界を検出可能な位置に設けられている。シールド部１５は、タイヤ２０の外側面２１のトレッド部２２の一部に埋設されており、トレッド部２２の摩耗に伴って摩耗する。このため、第１磁性体１１によって形成される磁界Ｍ１のうち、第１磁界検出部１３により測定される磁界ｍ１は、トレッド部２２の摩耗に伴って増大する。

対して、第２磁性体１２と第２磁界検出部１４との間にはシールド部１５が設けられていないから、第２磁性体１２からの磁界Ｍ２のうち、第２磁界検出部１４に検出される磁界ｍ２は、トレッド部２２とともにシールド部１５が摩耗することに影響を受けず、トレッド部２２の摩耗の進行に伴って変化しない。

図２は、タイヤの摩耗量と検出される磁界との関係を模式的に示すグラフである。同図に示すように、トレッド部２２の摩耗が進行するとともに、第１磁界検出部１３により検出される磁界ｍ１が増加する。このため、当該磁界ｍ１の変化に基づいて、トレッド部２２の摩耗を測定することができる。ただし、磁界ｍ１は外部磁界Ｇの影響をも受けている。

そこで、本実施形態のタイヤの摩耗測定装置１０は、磁界ｍ１同様、外部磁界Ｇの影響を受けた磁界ｍ２を測定し、磁界ｍ１と磁界ｍ２との差を用いてトレッド部２２の摩耗を測定することにより、摩耗測定の精度を向上させている。第１磁界検出部１３が検出した磁界ｍ１と、第２磁界検出部１４が検出した磁界ｍ２との差を用いることにより、外部磁界Ｇの影響を取り除くことができる。したがって、外部磁界Ｇの影響による検出精度の低下を抑え、タイヤ２０の外側面２１のトレッド部２２の摩耗を精度よく測定することが可能になる。なお、第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４は、磁束密度または磁界強度を用いて磁界を測定する。

第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４の地面に対する相対的な位置関係は、タイヤ２０の回転に伴って周期的に変化する。このため、検出値に対する地磁気の影響も周期的に変化する。そこで、第１磁界検出部１３と第２磁界検出部１４とは、タイヤ２０の内側面２３における、タイヤ２０の回転方向（Ｚ軸方向）に直交するタイヤ２０の幅方向（Ｘ軸方向）に並列に設けられている。このため、第１磁界検出部１３と第２磁界検出部１４との設置個所の反対面（外側面２１）が、タイヤ２０の回転に伴って同時に接地する。

第１磁界検出部１３と第２磁界検出部１４とを上記のように、タイヤ２０の回転方向に対して直交する方向に並列に設けることにより、第１磁界検出部１３と第２磁界検出部１４との地面に対する相対的な位置関係が同様に変化する。したがって、同時に測定される第１磁界検出部１３の第１の検出値（磁界ｍ１）と、第２磁界検出部１４の第２の検出値（磁界ｍ２）とは、外部磁界Ｇの影響を同様に受ける。このため、同時に測定された第１の検出値と第２の検出値との差を用いることにより、第１の検出値から外部磁界Ｇの影響を取り除くことができる。

第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４は、磁界を測定し、磁界の方向、強さによって抵抗が変化する磁気抵抗効果素子を備えたものが用いられる。磁気抵抗効果素子としては、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子等が挙げられる。第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４による測定は、リアルタイムで連続的に行われる必要はなく、一定の時間毎に断続的に行われてもよい。あるいは、図示しない無線通信手段を介して受信した外部からの指示に応じて測定してもよい。一定の時間毎、あるいは指示に応じて測定を行うことにより、連続的に測定するよりも電力消費を抑制することができる。また、第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４である磁気抵抗効果素子としてホール素子を使用し、磁束の強さの変化を計測してもよい。
また磁気インピーダンス効果素子を用いて、磁界の変化によるインピーダンスの変化を計測してもよい。

第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４は、それぞれ、互いに直交する３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）の磁界を検出可能に構成されている。なお、第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４は、１軸検出のセンサ３つを用いて構成してもよい。

第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４は、同一平面上に配置されるとともに、互いの３つの感度軸が同じ方向を向いて配置されている。第１磁界検出部１３が検出した磁界ｍ１と、第２磁界検出部１４が検出した磁界ｍ２とについて、Ｘ軸成分、Ｙ軸成分およびＺ軸成分ごとに差分を取り、差分の合成磁磁界を求めて、摩耗量を推定する。これにより、タイヤ２０のトレッド部２２の摩耗を精度よく検出することができる。

タイヤの摩耗測定装置１０は、第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４による磁界の測定に基づいたタイヤ２０の摩耗に関する情報を、無線通信手段などを介して車両側装置などに出力してもよい。無線通信を介して、車両側装置に第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４による測定結果の情報を送信したり、車両側装置からの情報を受信したりすることができる。タイヤの摩耗測定装置１０と外部の装置との通信による情報の送受は図示しないＣＰＵによって制御される。

［変形例１］
図３は、本実施形態に係るタイヤの摩耗測定装置の変形例を説明する断面図である。同図に示す摩耗測定装置４０は、第１磁界検出部１３および第２磁界検出部１４が車体３０に設けられており、第１磁性体１１および第２磁性体１２がタイヤ２０の内側面２３に設けられている構成において、図１の摩耗測定装置１０と異なっている。摩耗測定装置４０は、摩耗測定装置１０同様、トレッド部２２とともにシールド部１５も摩耗する。シールド部１５が摩耗することで、そのシールド効果が低下する。摩耗測定装置４０は、シールド部１５のシールド効果の低下に伴って変化する磁界ｍ１とトレッド部２２の摩耗により変化しない磁界ｍ２との差を用いて、タイヤ２０の摩耗を測定することができる。

［変形例２］
図４は、本実施形態に係るタイヤの摩耗測定装置の変形例を説明する断面図である。同図に示すタイヤの摩耗測定装置５０は、制御部５１および記憶部５２を備えている点において、図１および図３に示した摩耗測定装置１０、４０とは異なっている。

制御部５１は、磁界ｍ１、磁界ｍ２および記憶部５２に記憶されたテーブルに基づいて、タイヤ２０の摩耗度合を測定するものである。制御部５１は、ＣＰＵなどにより構成される。
記憶部５２は、磁界ｍ１と磁界ｍ２とから、タイヤ２０のトレッド部２２摩耗量の算出に用いられるテーブルを記憶するものであり、マスクＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー等のＲＯＭ（Read Only Memory）が用いられる。

[第２の実施形態]
ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車の場合、前輪は駆動輪と操舵輪を兼ねているため、前輪に装着したタイヤの方が、後輪に装着したタイヤよりも摩耗しやすい。また、ＦＦ車の場合、前輪と後輪のタイヤのサイズが同じであることが多い。そこで、前輪と後輪のタイヤのローテーションを行って、各タイヤの摩耗量が均等になるように調整することが行われている。以下では、タイヤのローテーションの時期を知らせるために好適なタイヤの摩耗測定装置として、本発明を実施する形態について説明する。

図５（ａ）は本実施形態に係るタイヤの摩耗測定装置を説明する断面図である。同図に示すように、本実施形態の摩耗測定装置６０においては、磁性体（第１の磁石）６２Ａと磁性体（第２の磁石）６２Ｂとに挟まれたシールド部６１がタイヤ２０のトレッド部２２に埋設されており、磁性体６２Ａと磁性体６２Ｂとが発する磁界Ｍを、車体３０に設けられた磁界検出部６３で検出している。磁性体６２Ａ、シールド部６１および磁性体６２Ｂは、この順にタイヤ２０の径方向（Ｙ軸方向）に並べて配置されている。このため、トレッド部２２の摩耗の進行に伴って、タイヤ２０の表面に現れる部分が、磁性体６２Ａ、シールド部６１、磁性体６２Ｂの順に変化する。後述する通り、このタイヤ２０の表面に現れる部材の変化に伴って磁界Ｍは変化するので、磁界Ｍを磁界検出部６３で検出し、トレッド部２２の摩耗を精度よく測定することができる。

図５（ｂ）は、磁性体６２Ａ、シールド部６１および磁性体６２Ｂが収納部に収納された埋設ピン６５を説明する断面図である。同図に示すように、埋設ピン６５は、磁性体６２Ａと磁性体６２Ｂとシールド部６１とが収納部６４に収納されたものであり、トレッド部２２に埋設される。磁性体６２Ａ、磁性体６２Ｂおよびシールド部６１を埋設ピン６５として一体化することで、磁性体６２Ａ、磁性体６２Ｂおよびシールド部６１を個別にトレッド部２２に埋設する場合に比べて、トレッド部２２への埋設を容易に行うことができる。

また、トレッド部２２に埋設ピン６５を埋設する方法は特に限定されないが、例えば、タイヤ２０の製造後において、埋設ピン６５をトレッド部２２に打ち込むことにより埋設することができる。タイヤ２０の成形時に埋設ピン６５をトレッド部２２に埋設する場合に比べて、成形金型内で埋設ピン６５を保持する必要がなくなるため、タイヤ２０を従来の実績ある製造方法とほぼ同一の方法で製造することができるなどのメリットがある。なお、埋設ピン６５の打ち込みは、スパイクタイヤ（studded tire）の滑り止めの鋲を打ち込むのと同様の技術で行うことができる。

収納部６４は、磁性体６２Ａ、磁性体６２Ｂおよびシールド部６１を収納可能な筒状の筒状部６４１と、筒状部６４１の一端側の外周面から突出する係合突部６４２と、を備えている。ここで、一端側とは、収納部６４がトレッド部２２に埋設された状態において、タイヤ２０の外側面２１から遠方側（タイヤ２０の回転中心側）のＹ軸方向の端をいう。筒状部６４１の内部には、係合突部６４２側から、磁性体６２Ｂ、シールド部６１および磁性体６２Ａの順に配置されている。係合突部６４２はトレッド部２２の内部でトレッド部２２と係合することで、埋設ピン６５がトレッド部２２から脱落するのを防止する。なお、本実施形態においては、係合突部６４２を筒状部６４１の端部に設けているが、設ける位置を端部に限定するものではない。ただし、タイヤ２０を製造した後に、埋設ピン６５を打ち込んでトレッド部２２に埋設する場合には、端部に設けることでトレッド部２２側に設けた凹部との位置合わせが容易になり、脱落しにくくなる。

図６（ａ）～図６（ｃ）は、トレッド部２２の摩耗の進行度毎に図５（ｂ）の埋設ピン６５が摩耗した状態を示した断面図である。図６（ａ）は磁性体６２Ａがトレッド部２２の表面に現れた初期の状態（新品状態）を示し、図６（ｂ）はシールド部６１がトレッド部２２の表面に現れた状態（摩耗が進んだ状態）を示し、図６（ｃ）はシールド部が摩耗して磁性体６２Ｂがトレッド部２２の表面に現れた状態（さらに摩耗が進んだ状態）を示している。これらの図に示すように、トレッド部２２の摩耗とともに埋設ピン６５の摩耗が進行することで、トレッド部２２の表面に現れる部材が変化する。

図７（ａ）～図７（ｃ）は図６（ａ）～（ｃ）の状態における磁界検出部６３の出力波形のグラフを模式的に示している。
図６（ａ）に示す磁性体６２Ａが露出した状態では、磁性体６２Ａの磁界Ｍが磁界検出部６３によって検出される。埋設ピン６５が磁界検出部６３に対向する位置を通過したときに磁界検出部６３は磁界Ｍを検出するから、タイヤ２０の回転に伴う磁界検出部６３からの出力は図７（ａ）に示した矩形波となる。

図６（ｂ）に示す磁性体６２Ａが完全に摩耗してシールド部６１が露出した状態では、磁性体６２Ｂの磁界がシールド部６１によって遮蔽されるから、タイヤ２０の回転に伴う磁界検出部６３からの出力は、図７（ｂ）に示すように無磁界を示す波形となる。

図６（ｃ）に示すシールド部６１が完全に摩耗して磁性体６２Ｂが露出した状態では、磁性体６２Ｂの磁界Ｍが磁界検出部６３によって検出されるから、タイヤ２０の回転に伴う磁界検出部６３からの出力は、図７（ｃ）に示す矩形波となる。

磁界Ｍについては、無磁界かどうかを検出できればよく、大きさについての検出は必要ないため、磁性体６２Ａ・磁性体６２Ｂと磁界検出部６３との距離の変化や砂鉄などの付着による磁界Ｍの変化の影響を受けにくい。また磁界Ｍを大きくしなくてもよいためタイヤ２０の表面に鉄片等の不要物をひきつけるリスクを低減することができる。

摩耗測定装置６０は、磁界検出部６３によって、トレッド部２２の摩耗に伴って露出する部材の変化に伴う磁界Ｍの変化を検出することで、トレッド部２２の摩耗を測定する。トレッド部２２に埋設された埋設ピン６５は、磁性体６２Ａと磁性体６２Ｂとの間にシールド部６１が設けられている。このため、トレッド部２２が所定の摩耗状態に達した時点で磁界Ｍが検出されなくなるため、トレッド部２２が所定の摩耗状態に達したことを容易に検出できる。前述の所定の摩耗状態をタイヤ２０のローテーションに適した時期に設定することで、摩耗測定装置６０は、タイヤ２０のローテーションに適した時期を精度よく通知することが可能である。また、例えば、トレッド部２２の表面に磁性体６２Ｂが露出するタイミングを、トレッド部２２の摩耗が進みタイヤ交換が必要な程度に設定することで、タイヤ交換が必要な時期を通知することなども可能である。

［変形例］
図８（ａ）～図８（ｃ）は、埋設ピンの変形例を説明する断面図である。図８（ａ）～図８（ｃ）に示す埋設ピン６７は、磁性体６２Ａにおけるシールド部６１側の磁極と、磁性体６２Ｂにおけるシールド部６１側の磁極とが同じである。換言すれば、トレッド部２２の表面側の磁極が異なる点において、埋設ピン６５とは異なっている。磁性体６２Ａと磁性体６２Ｂとの磁界の向きを逆にすることにより、磁性体６２Ａが摩耗する前の初期状態と、シールド部６１が完全に摩耗して磁性体６２Ｂが現れた状態とを、磁界検出部６３（図５（ａ）参照）による磁界Ｍの検出結果の出力波形を差別化して、容易に区別することができる。

図９（ａ）～図９（ｃ）に示すように、図８（ａ）の磁性体６２Ａがトレッド部２２の表面に現れた状態と、図８（ｂ）のシールド部６１がトレッド部２２の表面に現れた状態と、図８（ｃ）のシールド部が摩耗して第２の磁性体がトレッド部２２の表面に現れた状態とにおいて、異なるパターンの出力波形が得られる。したがって、例えば、トレッド部２２がタイヤ２０をローテーションすべき摩耗状態となったときに、図８（ｂ）に示すシールド部６１が表面に現れるようにしておけば、出力波形のパターンに基づいて、タイヤ２０のローテーション時期の前（図９（ａ））、ローテーション時期（図９（ｂ））、ローテーション時期の後（図９（ｃ））いずれであるかを容易に検出することができる。また、検出された埋設ピン６７の状態に基づいて、タイヤ交換が必要な時期を通知することなども可能である。

磁界Ｍについては、無磁界かどうかおよび磁極の向き（Ｎ極かＳ極か）を検出できればよく、大きさについて検出する必要がない。したがって、磁界Ｍの変化の影響を受けにくく、また磁界Ｍを大きくしなくてもよいためタイヤ表面に鉄片等の不要物をひきつけるリスクを低減することができる。

［変形例］
図１０（ａ）は本実施形態に係る摩耗測定装置の変形例を説明する断面図であり、図１０（ｂ）はタイヤ２０の外側面２１側から見た平面図である。これらの図に示すように、本発明は、複数の埋設ピン６５Ａ～６５Ｃ（以下、これらを区別しないときは埋設ピン６５という）を備えた摩耗測定装置７０として実施することができる。埋設ピン６５を複数用いることにより、摩耗測定装置７０の冗長性が向上するとともに、埋設ピン６５を埋設した場所ごとにタイヤ２０のトレッド部２２の摩耗を測定できる。このため、例えば、タイヤ２０の偏摩耗を検出することが可能になる。

図１０（ｂ）に示すように、摩耗測定装置７０では、複数の埋設ピン６５Ａ～６５Ｃのうち、埋設ピン６５Ｂと６５Ｃとが、タイヤ２０の幅方向（Ｘ軸方向）の同一直線上に並んで設けられている。そして、磁界検出部６３Ａ～６３Ｃは、タイヤ２０の幅方向（Ｘ軸方向）の同一直線上に並んで設けられている。タイヤ２０が図１０（ｂ）に白抜き矢印で示した方向（Ｚ軸方向）に回転すると、埋設ピン６５Ａが磁界検出部６３Ａに対向する位置を通過した後に、埋設ピン６５Ｂおよび６５Ｃが同時に磁界検出部６３Ｂおよび６３Ｃに対向する位置を通過することとなる。

埋設ピン６５Ａの磁界ＭＡと、埋設ピン６５Ｂおよび６５Ｃの磁界ＭＢおよびＭＣとは、検出されるタイミングによって区別することができる。すなわち、Ｘ軸方向に隣接する埋設ピン６５について、Ｚ軸方向（タイヤ２０の回転方向）における位置を変えることにより、各埋設ピン６５の磁界Ｍを分離することができる。なお、以下において、磁界ＭＡ、磁界ＭＢ、磁界ＭＣを区別しないときは、これらを磁界Ｍという。

また、図１０（ｂ）に示すように、埋設ピン６５Ｂと埋設ピン６５Ｃとでは、磁性体６２Ａおよび磁性体６２Ｂの向きを反対にしている。すなわち、トレッド部２２の表面に現れる磁極の向きを反対にしている。このため、磁界検出部６３Ｂと６３Ｃとにより、同時に検出される磁界ＭＢと磁界ＭＣとを、磁界Ｍの向きによって区別することができる。すなわち、複数の埋設ピン６５をＸ軸方向に並べて配置する場合、隣接する埋設ピン６５において露出する磁性体の磁極を異ならせることで、各埋設ピン６５の磁界Ｍを分離して、測定精度を向上させることができる。

図１１は、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す摩耗測定装置７０による磁界ＭＡ～ＭＣの検出を示す出力波形のグラフである。同図に示すように、磁界ＭＡと、磁界ＭＢと、磁界ＭＣとは、異なるパターンの出力として得られるから、一方が他方のノイズとなることを抑制できる。このため、埋設ピン６５Ａ～６５Ｃを設けたタイヤ２０の部分ごとの測定精度が向上する。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す埋設ピン６５の個数、埋設位置は一例であり、これら以外の構成としてもよい。例えば、埋設ピン６５を２個、あるいは４個以上埋設した構成や、すべての埋設ピン６５がＸ軸方向の同一直線上に並べて埋設された構成としてもよい。

本発明は、タイヤの摩耗状態を目視によらず測定可能なタイヤの摩耗測定装置に適用することができる。

１０、４０、５０、６０、７０：摩耗測定装置
１１ ：第１磁性体（磁石）
１２ ：第２磁性体（参照磁石）
１３ ：第１磁界検出部（磁界検出部）
１４ ：第２磁界検出部（参照磁界検出部）
１５ ：シールド部
２０ ：タイヤ
２１ ：外側面
２２ ：トレッド部
２３ ：内側面
２４ ：スチールワイヤ層
３０ ：車体
５１ ：制御部
５２ ：記憶部
６１ ：シールド部
６２Ａ ：磁性体（第１の磁石）
６２Ｂ ：磁性体（第２の磁石）
６３、６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ、：磁界検出部
６４ ：収納部
６５、６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃ、６７：埋設ピン
１００ ：摩耗測定装置
１１１ ：第１磁性体
１１２ ：磁界検出部
６４１ ：筒状部
６４２ ：係合突部
Ｃ ：中心線
Ｇ ：外部磁界
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、ＭＡ、ＭＢ、ＭＣ：磁界
ｍ１ ：磁界（第１の検出値）
ｍ２ ：磁界（第２の検出値）

Claims (12)

1. 磁石の磁界に基づいてタイヤの摩耗度合を測定するタイヤの摩耗測定装置において、
   トレッド部に埋設された、前記磁石からの前記磁界を遮蔽するシールド部と、
   前記トレッド部とともに前記シールド部が摩耗することにより、前記磁石からの前記磁界が変化する位置に設けられている磁界検出部と、を有していることを特徴とするタイヤの摩耗測定装置。
2. 前記磁界検出部が、前記タイヤの内側面における、前記トレッド部の裏側に設けられており、
   前記磁石が、車体における、前記トレッド部に対向する位置に設けられており、
   前記シールド部が、前記磁界検出部と前記磁石との間に設けられている、請求項１に記載の摩耗測定装置。
3. 前記磁界検出部が、車体における、前記トレッド部に対向する位置に設けられており、
   前記磁石が、前記タイヤの内側面における、前記トレッド部の裏側に設けられており、
   前記シールド部が、前記磁界検出部と前記磁石との間に設けられている、請求項１に記載の摩耗測定装置。
4. 参照磁石と、
   前記トレッド部とともに前記シールド部が摩耗することに影響を受けず、前記参照磁石からの磁界が変化しない位置に設けられた参照磁界検出部と、を有している、請求項２または３に記載の摩耗測定装置。
5. 前記磁界検出部と前記参照磁界検出部とが、前記タイヤの幅の中心線に対して対称な位置に設けられている請求項４に記載の摩耗測定装置。
6. 前記磁石が、第１の磁石と第２の磁石とを有しており、
   前記シールド部が、前記第１の磁石と前記第２の磁石とに挟まれた状態で、前記第１の磁石および前記第２の磁石とともに前記トレッド部に埋設されており、
   前記第１の磁石と、前記シールド部と、前記第２の磁石とが、この順に前記タイヤの径方向に並べて配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の摩耗測定装置。
7. 前記第１の磁石、前記シールド部および前記第２の磁石が収納された収納部を有する埋設ピンが前記トレッド部に埋設されており、
   前記収納部が、前記第１の磁石、前記シールド部および前記第２の磁石を収納する筒状の筒状部を備えており、
   前記筒状部の内部には、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に、前記シールド部が順配置されている、請求項６に記載の摩耗測定装置。
8. 前記収納部は、前記筒状部の外周面から突出する係合突部を有している請求項７に記載の摩耗測定装置。
9. 前記第１の磁石における前記シールド部側の磁極と、前記第２の磁石における前記シールド部側の磁極とが同じである、請求項７に記載の摩耗測定装置。
10. 前記埋設ピンを複数備えている、請求項７に記載の摩耗測定装置。
11. 第１の磁石、シールド部、第２の磁石、および収納部を備えており、
    前記収納部が、前記第１の磁石、前記シールド部および前記第２の磁石を収納する筒状の筒状部を備えており、
    前記筒状部の内部には、前記シールド部が、前記第１の磁石と、前記第２の磁石との間に、配置されている、摩耗測定装置用の埋設ピン。
12. 前記収納部は、前記筒状部の外周面から突出する係合突部を有している、請求項１０に記載の摩耗測定装置用の埋設ピン。

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