JP4438503B2

JP4438503B2 - タイヤ故障検知装置及び検知方法

Info

Publication number: JP4438503B2
Application number: JP2004135351A
Authority: JP
Inventors: 直之桂
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: JP2005313799A

Description

本発明は、タイヤ耐久試験において回転するタイヤの故障を検知する装置及び方法に関し、更に詳しくは、タイヤ故障を精度良く検知することを可能にしたタイヤ故障検知装置及び検知方法に関する。

室内タイヤ耐久試験では、ドラムの外周上でタイヤを走行させながら耐久試験を実施するが、タイヤに故障が発生した時点で、その故障を直ちに検知して試験を終了させることが望まれている。つまり、タイヤ故障が発生した状態で耐久試験を継続するとタイヤがバーストする恐れがある。

従来、タイヤ故障検知装置として、多数の金属片を連結してなるリミット棒をタイヤの外縁に沿って配置し、セパレーション等のタイヤ故障により膨らんだ部位がリミット棒に接触した際のリミット棒の変位に基づいてタイヤ故障を検出する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記リミット棒の変位に基づいてタイヤ故障を検知する装置では、その検知精度が低いため、タイヤがバーストに至ってしまうことがある。また、従来のタイヤ故障検知装置では、検知精度を高めてタイヤ故障による僅かな膨らみも検知するようにすると、タイヤ耐久試験後に故障位置を探すことが困難になる。つまり、タイヤが冷めると膨らみが元の状態に戻り、故障位置を判別できなくなるのである。そのため、検知精度を改善することに加えて、故障位置を特定することも要求されている。
特開昭５７−９３２３０号公報

本発明の目的は、タイヤ故障の検知精度を向上することを可能にしたタイヤ故障検知装置及び検知方法を提供することにある。

本発明の更なる目的は、タイヤ故障の検知精度を向上すると共に、故障位置を特定することを可能にしたタイヤ故障検知装置及び検知方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のタイヤ故障検知装置は、タイヤ耐久試験において回転するタイヤの故障を検知する装置であって、前記タイヤの外表面に臨む位置に該タイヤの故障により膨らんだ部位と接触するように接触体を設置し、該接触体に衝撃を電気信号に変換する衝撃センサを付設し、該衝撃センサからの電気信号に基づいて前記タイヤの故障を判定する判定回路を設ける一方で、前記タイヤの周方向の基準位置を検出してパルス信号を発生させる位相検出装置を設け、前記衝撃センサからの電気信号と前記位相検出装置からのパルス信号に基づいて前記タイヤの周方向の故障位置を演算する演算回路を設けたことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明のタイヤ故障検知方法は、タイヤ耐久試験において回転するタイヤの故障を検知する方法であって、前記タイヤの外表面に臨む位置に該タイヤの故障により膨らんだ部位と接触するように接触体を設置し、該接触体に衝撃を電気信号に変換する衝撃センサを付設し、該衝撃センサからの電気信号に基づいて前記タイヤの故障を判定する一方で、前記タイヤの周方向の基準位置を検出してパルス信号を発生させ、前記衝撃センサからの電気信号と前記パルス信号に基づいて前記タイヤの周方向の故障位置を演算することを特徴とするものである。

本発明においては、衝撃を電気信号に変換する衝撃センサを備えた接触体をタイヤの外表面に臨む位置に設置し、該衝撃センサからの電気信号に基づいてタイヤの故障を判定する。このような衝撃センサからの電気信号をタイヤ故障の判定に利用した場合、電気信号に基づいてタイヤと接触体との接触の強さや回数を正確に測定することが可能になるので、タイヤ故障の検知精度を大幅に向上することができる。

更に本発明では、タイヤの周方向の基準位置を検出してパルス信号を発生させる位相検出装置を設け、衝撃センサからの電気信号と位相検出装置からのパルス信号に基づいてタイヤの周方向の故障位置を演算する演算回路を設けるようにする。これら衝撃センサからの電気信号と位相検出装置からのパルス信号を利用することで、タイヤ周方向の故障位置を特定することができる。また、タイヤの一方のビード部からトレッド部を経て他方のビード部までの範囲には、接触体と衝撃センサとを含む複数の検知ユニットを配置することが好ましい。これにより、タイヤ子午線方向の故障位置を特定することができる。衝撃センサとしては、加速度計又はロードセルを用いることが好ましい。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の検知ユニットを示すものである。図１（ａ）はトレッド部の故障を検知するための検知ユニットＡを示し、図１（ｂ）は一方のビード部とサイドウォール部の故障を検知するための検知ユニットＢを示し、図１（ｃ）は他方のビード部とサイドウォール部の故障を検知するための検知ユニットＣを示すものである。なお、Ｔはタイヤ耐久試験に装着された状態のタイヤである。

図１（ａ）に示すように、検知ユニットＡは、支持部１Ａと、該支持部１Ａからタイヤ径方向に伸縮自在のアーム部２Ａと、該アーム部２Ａに取り付けられた棒状の接触体３Ａ及び衝撃センサ４Ａとを備えている。接触体３ＡはタイヤＴのトレッド部の外表面に臨む位置に外表面から僅かに離間するように配置され、タイヤＴの故障により膨らんだ部位と接触するようになっている。衝撃センサ４Ａには配線５Ａが接続されている。

図１（ｂ）に示すように、検知ユニットＢは、支持部１Ｂと、該支持部１Ｂからタイヤ径方向に伸縮自在のアーム部２Ｂと、該アーム部２Ｂに対してタイヤ軸方向に変位自在に取り付けられた棒状の接触体３Ｂと、該アーム部２Ｂに固定された衝撃センサ４Ｂとを備えている。接触体３ＢはタイヤＴの一方のビード部とサイドウォール部の外表面に臨む位置に外表面から僅かに離間するように配置され、タイヤＴの故障により膨らんだ部位と接触するようになっている。衝撃センサ４Ｂには配線５Ｂが接続されている。

図１（ｃ）に示すように、検知ユニットＣは、支持部１Ｃと、該支持部１Ｃからタイヤ径方向に伸縮自在のアーム部２Ｃと、該アーム部２Ｃに対してタイヤ軸方向に変位自在に取り付けられた棒状の接触体３Ｃと、該アーム部２Ｃに固定された衝撃センサ４Ｃとを備えている。接触体３ＣはタイヤＴの他方のビード部とサイドウォール部の外表面に臨む位置に外表面から僅かに離間するように配置され、タイヤＴの故障により膨らんだ部位と接触するようになっている。衝撃センサ４Ｃには配線５Ｃが接続されている。

上記検知ユニットＡ〜Ｃにおいて、衝撃センサ４Ａ〜４Ｃはそれぞれ接触体３Ａ〜３Ｃに与えられる衝撃を電気信号に変換するものであり、例えば、加速度計やロードセルを用いることができる。特に、加速度計が好ましい。衝撃センサ４Ａ〜４Ｃからの電気信号はタイヤＴと接触体３Ａ〜３Ｃとの接触の強さや回数を正確に反映するものである。これら検知ユニットＡ〜Ｃは、タイヤ周方向の任意の位置に配置することができる。

上記検知ユニットＡ〜Ｃは、その構成部材が相互にスライドする構造を有しているが、これは各種タイヤサイズに対応するためである。

図２は本発明の実施形態からなるタイヤ故障検知装置を示すものである。図２において、タイヤＴは中心軸回りに回転自在に支持され、タイヤ耐久試験機のドラムＤの外周面上を転動するようになっている。そして、前述の検知ユニットＡ〜Ｃはタイヤ周方向の同一位置に配置されている。これら検知ユニットＡ〜Ｃの衝撃センサ４Ａ〜４Ｃからの電気信号は配線５Ａ〜５Ｃを介してタイヤ耐久試験機の制御回路１１に供給される。

一方、タイヤＴには周方向の基準位置Ｘが設定され、この基準位置Ｘを検出してパルス信号を発生させる位相検出装置７が設置されている。この位相検出装置７は、タイヤＴの周回毎に１つのパルスを発生させるものである。位相検出装置７は、その構成が特に限定されるものではなく、光学式又は機械式の装置を用いることができる。位相検出装置７からのパルス信号は配線８を介して制御回路１１に供給される。

制御回路１１は、判定回路１２及び演算回路１３を含んでいる。判定回路１２は衝撃センサ４Ａ〜４Ｃからの電気信号に基づいてタイヤＴの故障を判定する。つまり、衝撃センサ４Ａ〜４Ｃのいずれかの電気信号が予め設定された閾値を超えたとき、タイヤＴに故障が発生したものと判定する。その結果を受けて、制御回路１１がタイヤ耐久試験を終了させる。なお、精度確保のため閾値を超える電気信号を数回受けてからタイヤ耐久試験を終了させても良い。閾値は、例えば、試験開始後１０分間の電気信号の電圧の平均値（即ち、ノイズ成分）に対して２００％の値にすれば良い。一方、演算回路１３は衝撃センサ４Ａ〜４Ｃからの電気信号と位相検出装置７からのパルス信号に基づいて後述のようにタイヤ周方向の故障位置を演算する。

上述したタイヤ故障検知装置では、タイヤ耐久試験においてセパレーション等の故障によりタイヤＴの外表面が膨らんで接触体３Ａ〜３Ｃに接触すると、衝撃センサ４Ａ〜４Ｃが接触時の衝撃を電気信号に変換し、その電気信号に基づいてタイヤＴの故障が判定される。これにより、タイヤ故障を精度良く検知し、タイヤＴのバーストを防止することができる。また、タイヤＴの一方のビード部からトレッド部を経て他方のビード部までの範囲に、接触体３Ａ〜３Ｃと衝撃センサ４Ａ〜４Ｃとを含む複数の検知ユニットＡ〜Ｃを配置しているので、タイヤ子午線方向の故障位置を特定することができる。更に、衝撃センサ４Ａ〜４Ｃからの電気信号と位相検出装置７からのパルス信号に基づいてタイヤ周方向の故障位置を特定することができる。

図３は図２のタイヤ故障検知装置における衝撃センサからの電気信号の波形を経時的に示すグラフである。図３において、横軸は時間を示し、縦軸は各検知ユニットにおける電気信号の電圧を示し、横軸方向に延びる破線は各電気信号の閾値であり、縦軸方向に延びる破線はパルス信号が発生したタイミングである。図３の試験結果は、全ての検知ユニットＡ〜Ｃを基準位置Ｘから１８０°の位置に設置し、外周長が約３ｍのタイヤを速度８０ｋｍ／ｈで回転させたときのものである。従って、パルス間の時間は０．１３５秒であり、０．０００３７５秒がタイヤ周方向の１°に相当する。

図３より、検知ユニットＡにて観測されるトレッド部が膨出していることが判る。電気信号から判定される衝撃はパルス信号の０．０１８７５秒後に発生しており、この遅れは上記換算関係より５０°に相当する。更に、検知ユニットＡの位置は基準位置Ｘ（０°）から１８０°ずれた位置にあるので、基準位置Ｘから２３０°の位置付近で膨出していることが判る。言い換えれば、故障位置は基準位置Ｘから約２３０°の位置である。図３において、検知ユニットＢも衝撃を検知しているが、この衝撃は１回だけ表れたものであるので、誤動作又はノイズと判定することができる。

図４は本発明の他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置を示すものである。本実施形態は、検知ユニットの配置だけを上記実施形態から変更したものである。図４において、検知ユニットＡは基準位置Ｘから１８０°の位置に配置され、検知ユニットＢは基準位置Ｘから９０°の位置に配置され、検知ユニットＣは基準位置Ｘから２７０°の位置に配置されている。

図５は図４のタイヤ故障検知装置における衝撃センサからの電気信号の波形を経時的に示すグラフである。図５において、横軸は時間を示し、縦軸は各検知ユニットにおける電気信号の電圧を示し、縦軸方向に延びる破線はパルス信号が発生したタイミングである。図５の試験結果からも故障位置を特定することが可能である。

図６は本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の要部を示すものである。図６において、タイヤＴの一方のビード部からトレッド部を経て他方のビード部までの範囲には、複数の検知ユニット２０Ａ〜２０Ｅが配置されている。これら検知ユニット２０Ａ〜２０Ｅは、支持部２１Ａ〜２１Ｅ、アーム部部２２Ａ〜２２Ｅ、接触体２３Ａ〜２３Ｅ、衝撃センサ２４Ａ〜２４Ｅ、配線２５Ａ〜２５Ｅを備えている。このようにタイヤ子午線方向に沿って配置する検知ユニットの数を増やすことにより、タイヤ子午線方向における故障位置をより精度良く特定することができる。

図７（ａ），（ｂ）は本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の要部を示すものである。図７（ａ）はトレッド部に加えて一方のビード部とサイドウォール部の故障を検知するための検知ユニット３０Ａを示し、図７（ｂ）はトレッド部に加えて他方のビード部とサイドウォール部の故障を検知するための検知ユニット３０Ｂを示すものである。

図７（ａ）に示すように、検知ユニット３０Ａは、支持部３１Ａと、該支持部３１Ａからタイヤ径方向に伸縮自在のアーム部３２Ａと、トレッド部に沿って延長するようにアーム部３２Ａに取り付けられた棒状の接触体３３Ａと、一方のビード部とサイドウォール部に沿って延長するように接触体３３Ａに対してタイヤ軸方向に変位自在に取り付けられた棒状の接触体３６Ａと、アーム部３２Ａに取り付けられた衝撃センサ３４Ａと、衝撃センサ３４Ａに接続された配線３５Ａとを備えている。

図７（ｂ）に示すように、検知ユニット３０Ｂは、支持部３１Ｂと、該支持部３１Ｂからタイヤ径方向に伸縮自在のアーム部３２Ｂと、トレッド部に沿って延長するようにアーム部３２Ｂに取り付けられた棒状の接触体３３Ｂと、他方のビード部とサイドウォール部に沿って延長するように接触体３３Ｂに対してタイヤ軸方向に変位自在に取り付けられた棒状の接触体３６Ｂと、アーム部３２Ｂに取り付けられた衝撃センサ３４Ｂと、衝撃センサ３４Ｂに接続された配線３５Ｂとを備えている。

上記実施形態においては、検知ユニット３０Ａの衝撃センサ３４Ａからの電気信号だけがタイヤ故障を知らせる場合、その故障位置は検知ユニット３０Ａで観測される一方のビード部とサイドウォール部に存在することが判る。また、検知ユニット３０Ｂの衝撃センサ３４Ｂからの電気信号だけがタイヤ故障を知らせる場合、その故障位置は検知ユニット３０Ｂで観測される他方のビード部とサイドウォール部に存在することが判る。更に、検知ユニット３０Ａ，３０Ｂの衝撃センサ３４Ａ，３４Ｂからの電気信号がいずれもタイヤ故障を知らせる場合、その故障位置は検知ユニット３０Ａ，３０Ｂの両方で観測されるトレッド部に存在することが判る。

図８は本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の要部を示すものである。図８において、タイヤＴの一方のビード部からトレッド部を経て他方のビード部までの範囲には、単一の検知ユニット４０Ａが配置されている。

図８に示すように、この検知ユニット４０Ａは、支持部４１Ａと、該支持部４１Ａからタイヤ径方向に伸縮自在のアーム部４２Ａと、トレッド部に沿って延長するようにアーム部４２Ａに取り付けられた棒状の接触体４３Ａと、一方のビード部とサイドウォール部に沿って延長するように接触体４３Ａに対してタイヤ軸方向に変位自在に取り付けられた棒状の接触体４６Ａと、他方のビード部とサイドウォール部に沿って延長するように接触体４３Ａに対してタイヤ軸方向に変位自在に取り付けられた棒状の接触体４９Ａと、アーム部４２Ａに取り付けられた衝撃センサ４４Ａと、衝撃センサ４４Ａに接続された配線４５Ａとを備えている。

上記実施形態においては、タイヤ故障を精度良く検知することが可能であるものの、タイヤ子午線方向における故障位置を特定することができない。しかしながら、タイヤ周方向の故障位置を特定することは可能である。一般に、タイヤを解体して故障を検証する場合、タイヤ子午線方向に沿ってタイヤを切断するので、タイヤ周方向の故障位置を特定することは有用である。

図９は本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の要部を示すものである。図９では、タイヤＴに対して、トレッド部からショルダー部までの故障を観測する単一の検知ユニット５０Ａが配置されている。

図９に示すように、この検知ユニット５０Ａは、支持部５１Ａと、該支持部５１Ａからタイヤ径方向に伸縮自在のアーム部５２Ａと、トレッド部からショルダー部まで延長するようにアーム部５２Ａに取り付けられた棒状の接触体５３Ａと、アーム部５２Ａに取り付けられた衝撃センサ５４Ａと、衝撃センサ５４Ａに接続された配線５５Ａとを備えている。この装置は、トレッド部からショルダー部までの範囲に故障が発生することが予想される場合に有効である。

図１０は本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の要部を示すものである。図１０では、タイヤＴに対して、ビード部の故障を観測する一対の検知ユニット６０Ａ，６０Ｂが配置されている。

図１０に示すように、検知ユニット６０Ａは、支持部６１Ａと、該支持部６１Ａからタイヤ軸方向に伸縮自在のアーム部６２Ａと、一方のビード部に沿って延長するようにアーム部６２Ａに取り付けられた棒状の接触体６３Ａと、支持部６１Ａに取り付けられた衝撃センサ６４Ａと、衝撃センサ６４Ａに接続された配線６５Ａとを備えている。一方、検知ユニット５０Ｂは、支持部６１Ｂと、該支持部６１Ｂからタイヤ軸方向に伸縮自在のアーム部６２Ｂと、他方のビード部に沿って延長するようにアーム部６２Ｂに取り付けられた棒状の接触体６３Ｂと、支持部６１Ｂに取り付けられた衝撃センサ６４Ｂと、衝撃センサ６４Ｂに接続された配線６５Ｂとを備えている。この装置は、ビード部に故障が発生することが予想される場合に有効である。

図１１及び図１２は本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の要部を示すものである。本実施形態は、タイヤＴの一方のビード部からトレッド部を経て他方のビード部までの範囲に多数の検知ユニットを設ける場合の接触体の配置を例示するものである。そのため、接触体以外の構成については説明を省略する。

図１１及び図１２に示すように、１２個の接触体７３Ａ〜７３Ｌはタイヤ回転軸回りに３０°毎に配置されている。そして、トレッド部の故障を観測する接触体７３Ａ〜７３Ｄは互いにタイヤ軸方向にずれた位置に配置され、一方のビード部とサイドウォール部の故障を観測する接触体７３Ｅ〜７３Ｈは互いにタイヤ径方向にずれた位置に配置され、他方のビード部とサイドウォール部の故障を観測する接触体７３Ｉ〜７３Ｌは互いにタイヤ径方向にずれた位置に配置されている。このように接触体の数を増やし、これら多数の接触体を故障観測領域が互いにずれるように配置することにより、タイヤ子午線方向の故障位置をより正確に特定することができる。

本発明の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の検知ユニットを示し、（ａ）〜（ｃ）は各検知ユニットの正面図である。本発明の実施形態からなるタイヤ故障検知装置を示す側面図である。図２のタイヤ故障検知装置における衝撃センサからの電気信号の波形を経時的に示すグラフである。本発明の他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置を示す側面図である。図４のタイヤ故障検知装置における衝撃センサからの電気信号の波形を経時的に示すグラフである。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の要部を示す正面図である。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の要部を示し、（ａ），（ｂ）は各検知ユニットの正面図である。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の要部を示す正面図である。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の要部を示す正面図である。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の要部を示す正面図である。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ故障検知装置の要部を示す側面図である。図１２のタイヤ故障検知装置の要部を示す正面図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｃ支持部
２Ａ〜２Ｃアーム部
３Ａ〜３Ｃ接触体
４Ａ〜４Ｃ衝撃センサ
５Ａ〜５Ｃ配線
７位相検出装置
８配線
１１制御回路
１２判定回路
１３演算回路
Ａ〜Ｃ検知ユニット
Ｔタイヤ
Ｘ基準位置

Claims

タイヤ耐久試験において回転するタイヤの故障を検知する装置であって、前記タイヤの外表面に臨む位置に該タイヤの故障により膨らんだ部位と接触するように接触体を設置し、該接触体に衝撃を電気信号に変換する衝撃センサを付設し、該衝撃センサからの電気信号に基づいて前記タイヤの故障を判定する判定回路を設ける一方で、前記タイヤの周方向の基準位置を検出してパルス信号を発生させる位相検出装置を設け、前記衝撃センサからの電気信号と前記位相検出装置からのパルス信号に基づいて前記タイヤの周方向の故障位置を演算する演算回路を設けたタイヤ故障検知装置。
前記タイヤの一方のビード部からトレッド部を経て他方のビード部までの範囲に前記接触体と前記衝撃センサとを含む複数の検知ユニットを配置した請求項１に記載のタイヤ故障検知装置。
前記衝撃センサが加速度計又はロードセルである請求項１〜２のいずれかに記載のタイヤ故障検知装置。
タイヤ耐久試験において回転するタイヤの故障を検知する方法であって、前記タイヤの外表面に臨む位置に該タイヤの故障により膨らんだ部位と接触するように接触体を設置し、該接触体に衝撃を電気信号に変換する衝撃センサを付設し、該衝撃センサからの電気信号に基づいて前記タイヤの故障を判定する一方で、前記タイヤの周方向の基準位置を検出してパルス信号を発生させ、前記衝撃センサからの電気信号と前記パルス信号に基づいて前記タイヤの周方向の故障位置を演算するタイヤ故障検知方法。
前記タイヤの一方のビード部からトレッド部を経て他方のビード部までの範囲に前記接触体と前記衝撃センサとを含む複数の検知ユニットを配置した請求項４に記載のタイヤ故障検知方法。
前記衝撃センサが加速度計又はロードセルである請求項４〜５のいずれかに記載のタイヤ故障検知方法。