CN114008435A - 轮胎劣化推断装置以及轮胎劣化推断方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一方式的轮胎劣化推断方法使用配置于轮胎的内侧面的轮胎劣化推断装置，具备：变形速度测量步骤(S11)，测量轮胎正在旋转时的轮胎的变形速度即轮胎变形速度，获得所述轮胎变形速度的时间序列变化；计算步骤(S12)，根据所述轮胎变形速度的时间序列变化计算所述轮胎变形速度的峰值；以及推断步骤(S13)，使用所述轮胎变形速度的时间序列变化中的所述轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形速度的所述峰值即第一峰值，推断所述轮胎的劣化度，因此，能够推断轮胎的劣化程度。

Description

轮胎劣化推断装置以及轮胎劣化推断方法

技术领域

本发明涉及推断轮胎的磨损等劣化的程度的轮胎劣化推断装置以及轮胎劣化推断方法。

背景技术

若轮胎的磨损发展，则在干燥的路面上行驶时的抓地性能、在湿润的路面上行驶时将轮胎与路面之间的水排出的排水性能降低。因此，驾驶员、车辆管理者通过目视观察检查胎面的磨损状态，为了确保安全性能，在超过使用限度之前更换轮胎。虽然在基于目视观察的检查中使用有设于轮胎的槽的胎纹磨损标记等，但检查作业繁琐，另外，也有错误进行磨损状态的评价的隐患。在错误评价的情况下，性能降低后的轮胎将会被继续使用，从安全性的观点出发并不优选。

因此，提出了通过目视观察以外的方法来推断轮胎的磨损的程度的方法。例如专利文献1中记载了稳定并且高精度地推断轮胎的磨损的程度的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5111505号公报

发明内容

发明将要解决的课题

专利文献1所记载的方法根据轮胎径向加速度计算轮胎变形速度，求出轮胎旋转时间，根据变形速度与旋转时间求出变形速度的指标，根据指标的大小计算磨损程度。另外，为了使因旋转速度而变动的轮胎的变形速度的指标基准化，乘以或除以轮胎的旋转时间的三次方值。该方法考虑轮胎载荷、压力、速度、路面的摩擦系数等多个数据而确定磨损的程度，因此为了推断轮胎的磨损程度所需的计算量变大。因此，存在轮胎劣化推断装置的电力消耗量增加这一问题。

因此，本发明的目的是提供能够通过与以往不同的方法推断轮胎的劣化的程度的轮胎劣化推断装置以及轮胎劣化推断方法。

用于解决课题的手段

本发明基于通过使用轮胎的踏入时以前(接地前)或者蹬出时以后(接地后)的变形与轮胎的接地时的变形能够评价磨损、柔软性的降低这种轮胎的劣化的程度这一见解，具备以下的构成。

本发明的轮胎劣化推断方法使用了配置于轮胎的内侧面的轮胎劣化推断装置，其特征在于，所述轮胎劣化推断方法具备：变形速度测量步骤，测量轮胎变形速度，并获得所述轮胎变形速度的时间序列变化，所述轮胎变形速度是所述轮胎正在旋转时的所述轮胎的变形速度；计算步骤，根据所述轮胎变形速度的时间序列变化计算所述轮胎变形速度的峰值；以及推断步骤，使用所述第一峰值，推断所述轮胎的劣化度，所述第一峰值是所述轮胎变形速度的时间序列变化中的所述轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形速度的所述峰值。

通过使用轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的轮胎变形速度的峰值即第一峰值，能够高精度地推断轮胎的劣化的程度。

也可以是，在所述计算步骤中，根据所述时间序列变化计算所述轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形速度的所述峰值即所述第一峰值以及轮胎接地时的所述轮胎变形速度的峰值即所述第二峰值，在所述推断步骤中，基于所述第二峰值与所述第一峰值之比，推断所述轮胎的所述劣化度。

通过除了第一峰值之外还计算第二峰值，使用两者之比推断轮胎的劣化度，能够抑制外部温度的变化等所引起的变化的影响，提高推断精度。

也可以是，在所述推断步骤中，基于第一比率或者第二比率推断所述轮胎的所述劣化度，所述第一比率通过将接地前的所述第一峰值除以所述第二峰值而得，所述第二比率通过将接地后的所述第一峰值除以所述第二峰值而得。

也可以是，在所述推断步骤中，在所述第一峰值相对于所述第二峰值的比率成为基准值的50％以下时，推断为所述轮胎劣化。

本发明的轮胎劣化推断方法作为其他方式，为一种使用了配置于轮胎的内侧面的轮胎劣化推断装置的轮胎劣化推断方法，其特征在于，所述轮胎劣化推断方法具备：变形量测量步骤，测量所述轮胎正在旋转时的所述轮胎的变形速度，获得对轮胎变形速度进行积分而得的轮胎变形量的时间序列变化；计算步骤，根据所述轮胎变形量的时间序列变化确定所述轮胎变形量的峰值；以及推断步骤，使用第三峰值，推断所述轮胎的所述劣化度，所述第三峰值是所述轮胎变形量的时间序列变化中的所述轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形量的所述峰值。

也可以是，在所述变形量测量步骤中，根据所述时间序列变化计算轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形量的所述第三峰值以及轮胎接地时的所述轮胎变形量的第四峰值，在所述推断步骤中，基于所述第三峰值与所述第四峰值之比，推断所述轮胎的劣化度。

本发明的轮胎劣化推断装置配置于轮胎的内侧面而辨别轮胎的劣化状态，其特征在于，在所述轮胎劣化推断装置中具备：变形测量部，能够测量所述轮胎正在旋转时的所述轮胎的变形；计算部，根据轮胎变形速度的时间序列变化计算所述轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形速度的时间序列变化中的第一峰值；以及推断部，使用所述轮胎变形速度的所述第一峰值，推断所述轮胎的劣化度。

也可以是，所述计算部根据所述轮胎变形速度的时间序列变化，计算轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形速度的第一峰值以及轮胎接地时的所述轮胎变形速度的第二峰值，所述推断部使用所述轮胎变形速度的所述第一峰值以及所述第二峰值来推断所述轮胎的劣化度。

也可以是，所述变形测量部是形成为片状的压电传感器，与所述轮胎的所述内侧面相接地配置，测定所述轮胎的所述内侧面的变形速度，并且将该测定出的变形速度设为所述轮胎变形速度。

也可以是，所述压电传感器具备第一压电传感器以及第二压电传感器，所述第一压电传感器与所述第二压电传感器对于所述轮胎的变形方向的灵敏度不同。

也可以是，所述第一压电传感器相比于所述第二压电传感器，所述轮胎的宽度方向的灵敏度更高。例如，也可以是，所述第一压电传感器在从法线方向观察时形成为长方形形状，且被配置为长度方向为轮胎的宽度方向，所述第二压电传感器在从法线方向观察时形成为圆形形状。所述第一压电传感器以及所述第二压电传感器也可以配置在沿着所述轮胎的旋转方向的同一直线上。

通过由对于轮胎的变形方向的灵敏度不同的第一压电传感器以及第二压电传感器来构成压电传感器，使用来自第一与第二压电传感器的输出之差，例如能够感测轮胎的宽度方向那样的特定方向的变形。

也可以是，所述推断部使用基于所述第一压电传感器的测量结果的所述轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形速度的所述第一峰值、以及基于所述第二压电传感器的测量结果的所述轮胎的接地时的所述轮胎变形速度的第二峰值，推断所述轮胎的劣化度。

所述推断部也可以根据所述第一峰值相对于所述第二峰值的比率、或者基于所述第一压电传感器以及所述第二压电传感器的测量结果的轮胎变形速度的所述第一峰值之差，推断轮胎的劣化度。

通过这些构成，推断部能够高精度地推断轮胎的劣化度。

轮胎劣化推断装置也可以还具备通信部，能够与外部通信；以及警告部，在所述推断部推断为所述轮胎劣化了的情况下进行警告的指示。

在由推断部推断为轮胎劣化时，能够将来自警告部的警告经由通信部输出并通知给车辆的管理者、驾驶员。

发明效果

根据本发明，通过使用第一峰值，能够以较少的计算量高精度地推断轮胎的劣化度。

附图说明

图1是第一实施方式的轮胎劣化推断方法的流程图。

图2的(a)是示意地表示伴随着旋转的轮胎的变形的示意图，(b)是表示轮胎的变形速度(实线)以及变形量(虚线)的变化的波形的图表。

图3是第二实施方式的轮胎劣化推断方法的流程图。

图4是第三实施方式的轮胎劣化推断方法的流程图。

图5是轮胎劣化推断装置的功能框图。

图6的(a)是示意地表示轮胎劣化推断装置的变形测量部的构成例的俯视图，(b)是示意地表示变形测量部的其他构成例的俯视图。

图7是示意地表示图6的变形测量部的向轮胎内侧面配置变形测量部的状态的立体图。

图8是示意地表示通过模拟获得的轮胎的内侧面表面的变形速度以及方向的俯视图。

图9的(a)是对轮胎的旋转与轮胎劣化推断装置的位置(旋转角度)进行说明的俯视图，(b)是表示轮胎的旋转角度与来自变形测量部的压电传感器的输出电压的关系的波形。

图10是表示轮胎(新品、二手品)的波形的峰值的变化的图表，(a)是矩形压电传感器的测定结果，(b)是圆形压电传感器的测定结果。

图11是表示轮胎(新品、抛光磨损品)的波形的峰值的变化的图表，(a)是矩形压电传感器的测定结果，(b)是圆形压电传感器的测定结果。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在各图中，对相同的部件、工序(步骤)标注相同的编号并适当省略说明。

(第一实施方式)

如图1所示，本实施方式的轮胎劣化推断方法是使用了配置于轮胎的内侧面的轮胎劣化推断装置的轮胎劣化推断方法，具备变形速度测量步骤(S11)、计算步骤(S12)以及推断步骤(S13)。以下，对各步骤进行说明。

变形速度测量步骤(S11)是对正在旋转的轮胎200中的、配置有轮胎劣化推断装置100的部位的变形速度即轮胎变形速度进行测量的步骤。图2的(a)是示意地表示轮胎200正在旋转时的变形的主视图，图2的(b)是示意地表示正在旋转的轮胎200中的、由轮胎劣化推断装置100测定的轮胎变形速度以及轮胎变形量的时间序列变化的波形。在该图中，实线表示轮胎变形速度的时间序列变化，虚线表示轮胎变形量的时间序列变化。

如图2的(a)所示，轮胎劣化推断装置100通过轮胎200的旋转，测定伴随着配置有变形测量部10(参照图5)的部位重复进行相对于路面50的踏入、接地、蹬出而产生的轮胎200的变形。通过轮胎劣化推断装置100的变形测量部10(参照图5、图7)，伴随着轮胎200的旋转而测量周期性的变形。变形速度测量步骤对该轮胎200的周期性的轮胎变形速度的变化进行测量。图2的(b)的图表用横轴表示时间，纵轴表示轮胎变形速度的大小或者轮胎变形量。实线简化了轮胎变形速度的时间序列变化的波形，虚线简化了轮胎变形量的时间序列变化的波形。

在计算步骤(S12)中，根据在变形速度测量步骤中测量出的轮胎变形速度的时间序列变化，计算表示轮胎变形速度的时间序列变化的波形中的波的顶点(峰)的值(极大值、极小值)即峰值。这里，带来轮胎变形速度的峰值的峰被分类为轮胎200的内侧面201中的配置有轮胎劣化推断装置100的部位所对应的轮胎表面202未与路面50接地时的峰(第一峰)、及与路面50接地时的峰(第二峰)。使用图2的(a)以及图2的(b)对这些峰进行说明。

如图2的(a)以及图2的(b)所示，轮胎表面202未与路面50接地时的峰即第一峰由踏入时以前的峰(图2的(b)中是峰a1以及峰a2)以及蹬出时以后的峰(图2的(b)中是峰a5以及峰a6)构成。在轮胎表面202与路面50接地时，轮胎200的变形量变得最大(图2的(a))，在接地时的中心点(以下，适当称作“接地中心点C”)的前后，相互反向的峰a3、a4作为第二峰而出现(图2的(b))。

在计算步骤中，求出轮胎接地时的前后即踏入时以前或者蹬出时以后的“第一峰”。如图2的(b)所示，在接地时的峰a3之前出现a1以及a2这两个峰，在接地时的峰a4之后出现a5以及a6这两个峰。这四个峰中的在靠近接地时的峰a3以及a4的位置产生的峰a2以及a5相比于峰a1以及a6，峰值的绝对值更大，因此感测较容易。因此，优选的是将轮胎表面202与路面50非接地时、即轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的轮胎变形速度的绝对值最大的峰a2以及a5用作第一峰。另外，在本说明书中，也将与在接地中心点C之前产生的接地时的峰a3相同的一侧的峰称作顶峰，也将与在接地中心点C之后产生的接地时的峰a4相同的一侧的峰称作底峰。例如在图2的(b)的波形中，第一峰值中的a1与a5是顶峰，a2与a6是底峰。

推断步骤(S13)是使用在计算步骤中计算出的轮胎变形速度的时间序列变化中的第一峰的值即第一峰值，来推断轮胎的劣化度的步骤。对使用第一峰值求出的指标与阈值进行比较，在指标是阈值以下的情况下(S13的Yes)，判断为轮胎200劣化(S14)，结束轮胎劣化推断。在指标比阈值大的情况下(S13的No)，返回变形速度测量步骤(S11)。

推断步骤(S13)为了推断轮胎的劣化度而使用第一峰值。因此，计算步骤(S12)在轮胎变形速度的峰值中至少求出第一峰值。

这里，参照图9的(b)。关于表示轮胎的旋转角度与来自变形测量部的压电传感器的输出电压的关系的波形，图9的(b)示出了新品轮胎的情况与二手品轮胎的情况。根据图9的(b)可知，在接地时的峰值即a3、a4中，新品和二手品在其输出值中几乎没有差别，相对于此，在接地前后的峰值即a1、a2、a5、a6中出现差异。即，可知相比于轮胎200与地面接地的接地时，轮胎的变形速度的最大值在接地前后敏感地反映出轮胎200的劣化的程度、特别是劣化带来的硬度等特性的变化。因此，通过使用在计算步骤中求出的轮胎的接地前后的轮胎变形速度的峰值即第一峰值来推断轮胎的劣化度，能够高精度地推断轮胎的劣化状态。例如通过检测出峰a2的峰值或者峰a5的峰值为规定的阈值以下、峰a2或者峰a5的峰值相对于各峰值的初始值成为规定的比例以下，推断为轮胎200已劣化。作为规定的比例，例如能够设为40～60％、50％等。

(第二实施方式)

如图3所示，本实施方式的轮胎劣化推断方法在具备计算步骤(S22)来代替上述的计算步骤(S12)这一点与第一实施方式不同。计算步骤(S22)除了第一峰之外还计算轮胎接地时的轮胎变形速度的第二峰值。

第二峰是在顶侧以及底侧峰值最大的峰。在计算步骤(S22)中，除了第一峰值之外还计算第二峰值，从而能够在推断步骤(S23)中使用第一峰值与第二峰值。由此，在轮胎的劣化度的推断中，能够考虑外部的温度变化等引起的轮胎的特性变化的影响，因此能够提高推断精度。

如图2的(b)所示，第二峰在轮胎接地时的接地中心点C的前后分别向波形的相反方向各产生一个。在图2的(b)的波形中，轮胎200的变形量最大的接地中心点C之前以及之后的峰a3以及峰a4是第二峰，这些峰中的变形速度的值是第二峰值。第二峰值分别是轮胎接地时轮胎向相反方向的变形速度的最大值。

在本实施方式中，在计算步骤(S22)中，除了第一峰值之外还计算第二峰值。因此，在计算步骤(S22)之后的推断步骤(S23)中，能够将使用第一峰值与第二峰值求出的指标使用于轮胎的劣化的推断。通过除了第一峰值之外还使用第二峰值，能够抑制轮胎的劣化程度以外的要素的影响，提高推断的精度。例如在低温环境下，所有材料有变硬的趋势，因此其输出波形与常温时的输出波形相似地变化。因此，即使在第一峰值与第二峰值因外部环境的变化而变化了的情况下，第二峰值与第一峰值之比也相同。相对于此，在磨损的情况下，仅胎面橡胶被磨削而使得钢丝的影响变大，因此输出波形不再相似。因此，只要将第二峰值与第一峰值之比作为指标，就能够抑制外部温度那种环境的影响。

在推断步骤(S23)中，为了推断轮胎200的劣化度，例如能够使用图2的(b)中的峰a2(第一峰)的峰值除以峰a3(第二峰)的峰值而获得的第一比率、或者峰a5(第一峰)除以峰a4(第二峰)而获得的第二比率。它们是第一峰与第二峰的组合的例子，也可以将它们以外进行组合，另外，也可以使用第二峰值除以第一峰值而得的比率。

关于推断步骤(S23)，例如在第一峰值与第二峰值之比相对于基准值成为规定的比例以下时，判断为轮胎劣化(S14)。在相对于基准值不为规定的比例以下时，返回变形速度测量步骤(S11)，继续进行轮胎的变形速度的时间序列变化的测定。作为基准值，可列举使用前的时刻的轮胎(新品)的第一峰值与第二峰值之比(初始值)。规定的比例虽然根据轮胎的种类等设定适当的值即可，但例如可以设为40～60％、50％。

＜第三实施方式＞

本实施方式的轮胎的劣化度推断方法取代轮胎的变形速度的时间序列变化(图2的(b)的实线)，使用根据轮胎的变形量的时间序列变化(图2的(b)的虚线)确定的轮胎变形量的第三峰值，推断轮胎的劣化度。

如图4所示，本实施方式的轮胎的劣化度推断方法具备变形量测量步骤(S31)、计算步骤(S32)以及推断步骤(S33)。

变形量测量步骤(S31)是测定轮胎的变形量的时间序列变化的步骤，例如测量轮胎正在旋转时的轮胎的变形速度，对轮胎变形速度进行积分从而测定轮胎变形量。由此，可获得在该图中由虚线表示的轮胎变形量的时间序列变化的波形。

关于计算步骤(S32)，根据轮胎变形量的时间序列变化确定轮胎变形量的峰值。如图2的(b)所示，在轮胎变形量的时间序列变化的波形中产生踏入时以前的峰b1、b2、变形量为最大的接地时的峰b3、蹬出时以后的峰b4以及b5。

上述的峰b1～b5中的第三峰是b1、b2、b4以及b5。与第一实施方式中的第一峰相同，轮胎变形量的第三峰敏感地反映伴随着劣化的轮胎的伸缩性的变化。因而，在推断步骤(S33)中，使用轮胎变形量的第三峰值，在求出的指标为阈值以下的情况下判断为轮胎劣化(S14)，从而能够高精度地推断轮胎的劣化度。

另外，在计算步骤(S32)中，也可以除了第三峰值之外还求出变形量最大的第四峰值。通过除了第三峰值之外还使用第四峰值，与轮胎变形速度相同，能够抑制温度变化等的影响，因此推断步骤(S33)中的推断精度提高。在推断步骤(S33)中，作为评价轮胎200的劣化的程度的指标，也可以使用将第三峰值除以第四峰值而得的值。在该情况下，例如在该指标相对于初始值为规定的比例(阈值)以下的情况下(S33的Yes)，判断为轮胎劣化，在相对于初始值不为规定的比例(阈值)以下的情况下(S33的No)，返回变形量测量步骤(S31)，并重复计算步骤(S32)以及推断步骤(S33)。

(第四实施方式)

图5是本实施方式的轮胎劣化推断装置100的功能框图。轮胎劣化推断装置100配置于轮胎200的内侧面201(参照图2的(a))而辨别轮胎的劣化的程度，具备变形测量部10、计算部21以及推断部22。

变形测量部10能够测量轮胎200正在旋转时的轮胎的变形速度，例如能够使用具备在合成树脂的矩阵中分散压电粒子而成的压电体层被电极层夹住的构成的、形成为片状的压电传感器。变形测量部10与轮胎200的内侧面相接配置，测定轮胎内侧面的变形速度，并且将测定结果作为轮胎变形速度向计算部21输出。

计算部21根据变形测量部10测量的轮胎变形速度的时间序列变化计算轮胎变形速度的时间序列变化中的峰值。在图2的(b)中实线所示的轮胎变形速度的时间序列变化的波形中，计算轮胎的踏入时以前(接地前)的峰a1以及a2、还有蹬出时以后(接地后)的峰a5以及a6(第一峰)的峰值、接地时的峰a3以及a4(第二峰)的峰值等。关于峰值的计算，能够根据轮胎变形速度的时间序列变化的数据求出或对时间序列变化的波形的图像分析而求出。

推断部22使用在计算部21中计算出的第一峰值，推断轮胎200的劣化度。

计算部21以及推断部22是负责轮胎劣化推断装置100的各种控制的控制部20的一部分。如图5所示，控制部20具备通知轮胎已劣化的警告部23，在由推断部22推断出的轮胎的劣化度为规定的阈值以下的情况下，输出警告轮胎劣化的信号。作为控制部20可使用CPU(中央运算处理装置)等，计算部21、推断部22、警告部23也可以构成为软件的功能。

本实施方式的轮胎劣化推断装置100除了上述的变形测量部10以及控制部20之外具备存储部30以及通信部40。在存储部30记录有各种数据，这些记录的数据在控制部20推断轮胎的劣化状态或警告的时等被参照。作为存储于存储部30的数据，例如可列举表示评价中使用的指标与轮胎的劣化度的关系的表等。推断部22通过比较基于计算部21计算出的第一峰值的指标与存储于存储部30的信息，能够高精度地推断轮胎200的劣化状态。另外，存储部30也可以使用能够与轮胎劣化推断装置100通信的、车身300等外部装置所具备的存储部。

根据变形测量部10测量出的轮胎变形速度的时间序列变化，计算设有变形测量部10的部分接地之前后的轮胎变形速度中的第一峰值。在图2的(b)中由实线所示的轮胎变形速度的时间序列变化的波形中，计算轮胎的踏入时以前(接地前)的峰a1以及a2、还有蹬出时(接地后)的峰a5以及a6中的顶点，即作为各峰中的变形速度的最大值的第一峰值。

推断部22使用在计算部21中计算出的第一峰值，推断轮胎200的劣化度。如图2的(b)所示，在表示轮胎变形速度的时间序列变化的波形中，在接地时，在顶侧与底侧的分别产生最大的峰a3与a4。本发明通过使用顶侧与底侧各自的最大的峰a3以及a4的前后(接地的前后)所产生的第一峰、即峰a1、a2、a5以及/或者a6的值，能够高精度地推断轮胎200的劣化状态。

推断部22也可以除了上述的第一峰值之外，还计算轮胎接地时的轮胎变形速度的第二峰值，并使用第一峰值以及第二峰值，推断轮胎的劣化度。例如也可以将第一峰值除以第二峰值而获得的值用作指标来评价轮胎的劣化度。

在该情况下，优选的是组合使用第一峰值中的轮胎接地时的之前或者之后的轮胎变形速度的最大值与轮胎接地时的轮胎变形速度的最大值即第二峰。例如能够将图2的(b)中的将峰a2或者峰a5的峰值除以峰a3或者峰a4的峰值而获得的值(a2/a3)、(a2/a4)、(a5/a3)以及(a5/a4)等用作评价轮胎的劣化的程度的指标。

另外，变形测量部10也可以取代轮胎变形速度而得到将轮胎变形速度积分而获得的轮胎变形量的时间序列变化。在该情况下，推断部22根据轮胎变形量的时间序列变化，计算轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的轮胎变形量的第三峰值以及轮胎接地时的轮胎变形量的第四峰值，基于第三峰值与第四峰值之比，推断轮胎的劣化度。例如也可以将表示图2的(b)中虚线所示的轮胎变形量的时间序列变化的波形中的、将峰b2或者b4的峰值(第三峰值)除以峰b3的峰值(第四峰值)而获得的值(b2/b3或者b4/b3)用作评价轮胎200的劣化状态的指标。

变形测量部10例如能够使用形成为片状的压电传感器。压电传感器如图6的(a)以及图6的(b)所示，优选的是具备第一压电传感器11和相对于轮胎200的变形方向的灵敏度与第一压电传感器11不同的第二压电传感器12。

如图6的(a)所示，例如也可以构成为，第一压电传感器11在从法线方向(Z轴方向)观察时形成为长方形形状，并且第二压电传感器12在从法线方向观察时形成为圆形形状。如此，通过将第一压电传感器11设为在X轴方向与Y轴方向上具有形状各向异性的形状，将第二压电传感器12设为在X轴与Y轴上不具有形状各向异性的形状，从而除了设有变形测量部10的部分中的轮胎的变形的大小之外，还能够测定特定方向的变形速度。例如在所有方向上产生了相等的变形的情况下，使第一压电传感器11与第二压电传感器12的输出相等，若轮胎的宽度方向的变形速度较大则使第一压电传感器11的输出大于第二压电传感器12的输出。由此，能够根据第一压电传感器11与第二压电传感器12的输出差测定轮胎的变形方向。

推断部22也可以使用第一压电传感器11的输出与第二压电传感器12的输出之差而获得特定方向的变形速度。在该情况下，由于各输出之差较小，因此也可以将第一压电传感器11的输出与第二压电传感器12的输出之差放大来使用。

例如通过将第一压电传感器11的长度方向配置成轮胎的宽度方向(W、Y轴方向)，能够利用第一压电传感器11高精度地主要测量轮胎的宽度方向的变形。如后述那样，轮胎在接地前后沿宽度方向大幅变形。因此，通过使用第一压电传感器11，特别是能够高精度地测定接地前后的轮胎的变形速度。图6中示出了变形测量部10具备第一压电传感器11以及第二压电传感器12这两方的例子，但变形测量部10也可以构成为仅具备第一压电传感器11或者第二压电传感器12的一方。

第一压电传感器11的纵横比(W1：L1)为了高灵敏度且高精度地测定沿宽度方向施加的力并且增大输出，优选的是10：1以上且10：10以下，更优选的是10：3以上且10：8以下，进一步优选的是10：4以上且10：6以下。另外，也可以构成为设有多个沿长度方向(Y轴方向)延伸的缺口部。

第一压电传感器11的轮胎的宽度方向的长度W1优选为10～20mm左右，作为第一压电传感器11的形状(旋转方向(周向)的长度L1×宽度方向的长度W1)，例如可列举5mm×10mm、7mm×15mm等。另外，第一压电传感器11的直径L2优选为5～20mm左右。

图6的(b)是示意地表示变形测量部的其他构成例的俯视图。如该图所示，第一压电传感器11也可以构成为沿轮胎的旋转方向平行地排列有2～5个左右相同形状(矩形)的压电传感器11a、11b、11c。通过该构成，宽度方向的变形速度的测定精度提高。在该情况下，第一压电传感器11的宽度方向的长度W1与压电传感器11a、11b、11c的轮胎的宽度方向的长度W1相等，第一压电传感器11的轮胎的旋转方向的长度L1成为各压电传感器11a、11b、11c的长度l的合计后的值(3l)。另外，图6的(b)中示出了使用相同形状的压电传感器11a、11b、11c的例子，但也可以使用不同形状的压电传感器。另外，也可以配置为在压电传感器11a、11b、11c之间形成间隙。

图7示意性地示出了具备第一压电传感器11以及第二压电传感器12的变形测量部10设于轮胎200的内侧面201的状态。如该图所示，第一压电传感器11以及第二压电传感器12优选的是配置于沿着轮胎200的旋转方向L的同一直线上。由此，能够抑制轮胎200的宽度方向W上的位置对第一压电传感器11与第二压电传感器12的影响。因而，能够高精度地测定来自第一压电传感器11以及第二压电传感器12的输出之差。

也可以在推断部22对轮胎的劣化度的推断中使用基于第一压电传感器11以及第二压电传感器12的测定结果的峰值这两方，也可以仅使用一方。

另外，推断部22也可以根据基于第一压电传感器11与第二压电传感器12的测量结果的第一峰值之差推断轮胎的劣化度。轮胎向宽度方向的变形速度越大，对于向宽度方向(Y轴方向)的变形的灵敏度良好的第一压电传感器11的输出与对于变形方向而没有灵敏度差异的第二压电传感器12的输出之差越大。接地时的前后的宽度方向的变形速度因轮胎的劣化引起的特性变化而变化的程度较大。因而，通过使用来自轮胎的宽度方向的感测灵敏度不同的传感器的输出之差，能够感测向宽度方向的变形速度的变化并高精度地推断轮胎的劣化程度。

本实施方式的轮胎劣化推断装置100的控制部20具备在由推断部22推断为轮胎劣化了的情况下进行警告的指示的警告部23。来自上述的推断部22的输出以及/或者来自警告部23的输出经由通信部40向车身300输出。基于来自推断部22、警告部23的输出，在车身300所具备的显示装置等上显示轮胎200的劣化状态，或发出基于声音、光的警告。通信部40也可以除了车身300之外还向智能手机等便携终端输出，或经由公共通信线路向外部的服务器等输出。

由轮胎劣化推断装置100获得的与轮胎的状态相关的信息可以单独使用，也可以与从其他装置获得的信息组合使用。作为其他装置，可列举监视汽车的轮胎气压的TPMS(Tire Pressure Monitoring System)等。

在上述的实施方式中，说明了具备变形测量部10、控制部20、存储部30以及通信部40的轮胎劣化推断装置100。但是，这是一个例子，也可以由变形测量部10以及通信部40构成轮胎劣化推断装置100。在该情况下，车身300所具备的ECU(Electronic Control Unit)发挥控制部20、计算部21、推断部22以及警告部23的功能。能够使用通信部40可经由通信线路进行通信的、车身300等装置所具备的存储单元。ECU对与轮胎的劣化状态相关的信息的取得例如通过在车身300维持40～60km/小时左右的速度时使用Bluetooth(蓝牙，注册商标)等无线通信单元与轮胎劣化推断装置100进行通信并仅接收几秒钟的数据来进行。

实施例

＜轮胎的应变特性＞

图8是表示踏入前、踏入时、接地时、蹬出时以及蹬出后的在旋转中的轮胎200的内侧面201产生的应变特性即变形方向以及变形速度的大小的模拟结果的示意图。该图中的中空箭头的朝向表示变形方向，大小表示变形速度的大小。轮胎200有因封入于内部的空气的气压而沿旋转方向(L)伸长且沿宽度方向(W)收缩的趋势，但在接地时向旋转方向(L)的伸长占主导地位，在踏入时以及蹬出时向宽度方向(W)的伸长占主导地位。

旋转中(行驶中)的轮胎200被施加接地所引起的垂直载荷和旋转所引起的离心力或者轮胎的宽度方向的曲率变形所引起的力。轮胎200旋转，使得接地的部分周期性地变化，因此施加于各部的垂直载荷周期性地变化。施加了该力的状态即接地时的轮胎的行为能够作为图2的(a)以及图2的(b)所示的峰a3以及a4而被捕捉。

在轮胎200即将与路面50接地之前、刚与路面50接地之后的踏入部分、蹬出部分，轮胎200的旋转方向(L)的伸长减缓，同时，宽度方向(W)的收缩减缓。由此，轮胎200在旋转引起的离心力的作用下沿宽度方向伸长。通过用压电传感器等测定该踏入时以前以及蹬出时以后的轮胎200的行为，能够获得图2的(b)的输出波形中的峰a1以及a2(踏入时以前)和峰a5以及a6(蹬出时以后)。另外，踏入时以前以及蹬出时以后指的是，对伴随着轮胎200的旋转而产生的设有轮胎劣化推断装置100的部分的周期性的变形的一个周期内的范围进行确定。

＜新品轮胎与二手品轮胎的评价＞

图9的(b)是表示将平面形状为矩形的第一压电传感器11(尺寸10mm×6mm：10mm×2mm的3个组，参照图6的(b))以其长度方向与轮胎200的宽度方向平行的方式配置于轮胎(新品以及二手品)200的内侧面201，并测定了伴随着轮胎200的旋转的来自第一压电传感器11的输出电压的结果的图表(波形)。旋转角度X是指将图9的(a)所示的轮胎200的接地时顶峰点与轮胎200的旋转中心O连结的直线、和将旋转中心O与轮胎劣化推断装置100连结的直线所成的角度，以接地时的顶峰点为基准，将踏入时侧设为负(－)，将接地后的蹬出时以后侧设为正(+)。另外，接地时顶峰点是指可获得图9的(b)所示的接地时的最初的峰a3的轮胎劣化推断装置100的位置。

在图9的(b)中，用实线表示测定新品轮胎而获得的波形，用虚线表示测定二手品轮胎而获得的波形。另外，二手品轮胎产生了硬度等特性的变化以及磨损引起的厚度的降低这两方。根据该图的波形，在顶侧以及底侧的任一侧，都在轮胎的接地时获得了输出电压的最大值(峰a3以及a4)，在轮胎的接地时的前后获得了多个峰(a1、a2、a5、a6)。这些轮胎接地时的前后的峰虽然峰值比轮胎接地时的峰小，但新品轮胎与二手品轮胎之差较大。根据该结果可知，通过使用轮胎接地时的前后的峰，能够高精度地评价轮胎的劣化的程度。

＜压电传感器的形状带来的影响＞

作为变形测量部10，在以下的表1以及图10的(a)中表示将具备由平面形状为矩形的第一压电传感器11(尺寸10mm×6mm：10mm×2mm的3个组，参照图6的(b))构成的变形测量部10的轮胎劣化推断装置100以第一压电传感器11的长度方向与轮胎的宽度方向平行的方式配置于轮胎(新品以及二手品)的内侧面并测定了来自压电传感器的输出的结果表示。

[表1]

作为变形测量部10，在表2以及图10的(b)中表示将具备由平面形状为圆形的第二压电传感器12(直径10mm，参照图6的(b)，)构成的变形测量部10的轮胎劣化推断装置100配置于轮胎(新品以及二手品)的内侧面并测定了来自第二压电传感器12的输出的结果。

[表2]

＜新品轮胎的抛光研磨前后的评价＞

作为变形测量部10，在表3以及图11的(a)中表示将具备由平面形状为矩形的第一压电传感器11(尺寸10mm×2mm的3个组，参照图6的(b))构成的变形测量部10的轮胎劣化推断装置100以第一压电传感器11的长度方向与轮胎的宽度方向平行的方式配置于轮胎(新品)的内侧面、并在通过抛光研磨将轮胎表面的橡胶以规定的厚度削掉之前(初始值：0％)与之后(研磨整体的30％、50％)测定到的结果。

[表3]

作为变形测量部10，在表4以及图11的(b)中表示将平面形状为圆形的第二压电传感器12(直径L2＝10mm，参照图6，)配置于轮胎(新品以及二手品)的内侧面并测定了来自压电传感器的输出的结果。

[表4]

关于表1～4的结果中的a2/a3以及a5/a4，对于劣化后(二手品或者抛光研磨后)的值与新品时的值之比，汇总表示在以下的表5中。

[表5]

图10是比较通过新品轮胎与二手品轮胎的测定而获得的峰值的图表，作为变形测量部，(a)示出了使用矩形的压电传感器的测定结果，(b)示出了使用圆形的压电传感器的测定结果。

伴随着轮胎的劣化的轮胎的行为变化能够被捕捉为轮胎的变形速度的经时的波形中的峰值的变化。如图10的(a)与图10的(b)所示，通过使用轮胎的宽度方向的灵敏度良好的平面形状为矩形的矩形压电传感器，能够高灵敏度地感测轮胎的劣化的程度。另外，接地前后的峰(a2、a5)相比于接地时的峰(a3、a4)，新品轮胎与二手品轮胎的波形之差较大，能够高灵敏度地感测轮胎的劣化的程度。

图11是比较使用抛光强制地使新品轮胎磨损之后测定而得的峰值的图表，作为变形测量部，(a)示出了使用矩形压电传感器的测定结果，(b)示出了使用圆形压电传感器的测定结果。

如图11的(a)～图11的(b)所示，伴随着轮胎的摩擦发展的轮胎的行为变化能够被捕捉为轮胎的变形速度的经时的波形的峰的变化。测定所使用的压电传感器在轮胎的宽度方向的灵敏度良好的平面形状为矩形的压电传感器与平面形状为圆形的压电传感器中没有较大区别。接地时的峰(a3、a4)相比于接地前后的峰(a2、a5)，能够更高灵敏度地感测轮胎的磨损的发展程度。

如图10的(a)、图10的(b)以及图11的(a)、图11的(b)所示，根据轮胎的劣化因硬度等特性变化引起还是因磨损引起，轮胎的变形速度的峰中的灵敏度好的峰不同。但是，通过将接地前后的第一峰值除以接地时的第二峰值而获得的值(第一峰/第二峰，a2/a3、a5/a4)用作轮胎劣化的指标，能够感测到经时的柔软性变化等特性变化以及磨损引起的橡胶的厚度减少中的任一方来推断轮胎的劣化状态。即，(第一峰/第二峰)的值随着轮胎的劣化发展而变小，因此通过将从初始值起的变化作为评价指标，能够推断伴随着经时的劣化的磨损以及不伴随经时的劣化的急剧的磨损中的任一种劣化。因此能够高精度地感测新品与二手品的轮胎的不同，因此可以说优选使用矩形的压电传感器作为变形测量部。

工业上的可利用性

本发明作为推断轮胎的劣化的程度的方法以及装置较为有用。

附图标记说明

10：变形测量部

11、11a、11b、11c：第一压电传感器

12：第二压电传感器

20：控制部

21：计算部

22：推断部

23：警告部

30：存储部

40：通信部

50：路面

100：轮胎劣化推断装置

200：轮胎

201：内侧面

202：轮胎表面

300：车身

C：接地中心点

O：旋转中心

X：旋转角度

L：旋转方向

W：宽度方向

a1、a2、a5、a6：峰(第一峰)

a3、a4：峰(第二峰)

b1、b2、b4、b5：峰(第三峰)

b3：峰(第四峰)

Claims (17)

1.一种轮胎劣化推断方法，使用了配置于轮胎的内侧面的轮胎劣化推断装置，其特征在于，所述轮胎劣化推断方法具备：

变形速度测量步骤，测量轮胎变形速度，并获得所述轮胎变形速度的时间序列变化，所述轮胎变形速度是所述轮胎正在旋转时的所述轮胎的变形速度；

计算步骤，根据所述轮胎变形速度的时间序列变化计算所述轮胎变形速度的峰值；以及

推断步骤，使用第一峰值，推断所述轮胎的劣化度，所述第一峰值是所述轮胎变形速度的时间序列变化中的所述轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形速度的所述峰值。

2.根据权利要求1所述的轮胎劣化推断方法，其特征在于，

在所述计算步骤中，根据所述时间序列变化计算所述轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形速度的所述峰值即所述第一峰值以及轮胎接地时的所述轮胎变形速度的所述峰值即第二峰值，

在所述推断步骤中，基于所述第二峰值与所述第一峰值之比，推断所述轮胎的所述劣化度。

3.根据权利要求2所述的轮胎劣化推断方法，其特征在于，

在所述推断步骤中，基于第一比率或者第二比率推断所述轮胎的所述劣化度，

所述第一比率通过将接地前的所述第一峰值除以所述第二峰值而得，

所述第二比率通过将接地后的所述第一峰值除以所述第二峰值而得。

4.根据权利要求2所述的轮胎劣化推断方法，其特征在于，

在所述推断步骤中，在所述第一峰值相对于所述第二峰值的比率成为基准值的50％以下时，推断为所述轮胎劣化了。

5.一种轮胎劣化推断方法，使用了配置于轮胎的内侧面的轮胎劣化推断装置，其特征在于，所述轮胎劣化推断方法具备：

变形量测量步骤，测量所述轮胎正在旋转时的所述轮胎的变形速度，获得对轮胎变形速度进行积分而得的轮胎变形量的时间序列变化；

计算步骤，根据所述轮胎变形量的时间序列变化确定所述轮胎变形量的峰值；以及

推断步骤，使用第三峰值，推断所述轮胎的劣化度，所述第三峰值是所述轮胎变形量的时间序列变化中的所述轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形量的所述峰值。

6.根据权利要求5所述的轮胎劣化推断方法，其特征在于，

在所述变形量测量步骤中，根据所述时间序列变化计算轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形量的所述第三峰值以及轮胎接地时的所述轮胎变形量的第四峰值，

在所述推断步骤中，基于所述第三峰值与所述第四峰值之比，推断所述轮胎的所述劣化度。

7.一种轮胎劣化推断装置，配置于轮胎的内侧面而辨别所述轮胎的劣化状态，其特征在于，在所述轮胎劣化推断装置中具备：

变形测量部，能够测量所述轮胎正在旋转时的所述轮胎的变形；

计算部，根据轮胎变形速度的时间序列变化计算所述轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形速度的时间序列变化中的第一峰值；以及

推断部，使用所述轮胎变形速度的所述第一峰值，推断所述轮胎的劣化度。

8.根据权利要求7所述的轮胎劣化推断装置，其特征在于，

所述计算部根据所述轮胎变形速度的时间序列变化，计算轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形速度的所述第一峰值以及轮胎接地时的所述轮胎变形速度的第二峰值，

所述推断部使用所述轮胎变形速度的所述第一峰值以及所述第二峰值来推断所述轮胎的劣化度。

9.根据权利要求7所述的轮胎劣化推断装置，其特征在于，

所述变形测量部是形成为片状的压电传感器，与所述轮胎的所述内侧面相接地配置，测定所述轮胎的所述内侧面的变形速度，并且将该测定出的变形速度设为所述轮胎变形速度。

10.根据权利要求9所述的轮胎劣化推断装置，其特征在于，

所述压电传感器具备第一压电传感器以及第二压电传感器，所述第一压电传感器与所述第二压电传感器对于所述轮胎的变形方向的灵敏度不同。

11.根据权利要求10所述的轮胎劣化推断装置，其特征在于，

所述第一压电传感器相比于所述第二压电传感器，所述轮胎的宽度方向的灵敏度更高。

12.根据权利要求11所述的轮胎劣化推断装置，其特征在于，

所述第一压电传感器在从法线方向观察时形成为长方形形状，且被配置为长度方向为所述轮胎的宽度方向，

所述第二压电传感器在从法线方向观察时形成为圆形形状。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的轮胎劣化推断装置，其特征在于，

所述第一压电传感器以及所述第二压电传感器配置在沿着所述轮胎的旋转方向的同一直线上。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的轮胎劣化推断装置，其特征在于，

所述推断部使用基于所述第一压电传感器的测量结果的所述轮胎的踏入时以前或者蹬出时以后的所述轮胎变形速度的所述第一峰值、以及基于所述第二压电传感器的测量结果的所述轮胎的接地时的所述轮胎变形速度的第二峰值，推断所述轮胎的劣化度。

15.根据权利要求14所述的轮胎劣化推断装置，其特征在于，

所述推断部基于所述第一峰值相对于所述第二峰值的比率推断轮胎的劣化度。

16.根据权利要求11所述的轮胎劣化推断装置，其特征在于，

所述推断部根据基于所述第一压电传感器以及所述第二压电传感器的测量结果的轮胎变形速度的所述第一峰值之差，推断所述轮胎的劣化度。

17.根据权利要求7所述的轮胎劣化推断装置，其特征在于，还具备：

通信部，能够与外部通信；以及

警告部，在所述推断部推断为所述轮胎劣化了的情况下进行警告的指示。

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