CN115397678B - 轮胎的磨损测定装置以及磨损测定方法 - Google Patents
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Abstract
检测埋设于轮胎(20)的胎面部(22)的磁性体(11)的磁场(M)，根据磁场(M)的变化测量轮胎(20)的磨损程度的本发明的轮胎的磨损测定装置(10)具备配置于能够检测磁性体(11)的磁场(M)的位置的第一磁场检测部(12)、以及设置于磁性体(11)的磁场(M)的强度与第一磁场检测部(12)不同的位置的第二磁场检测部(13)，因此，能够抑制地磁等外部磁场的影响，并能够高精度地检测轮胎的磨损。
Description
技术领域
本发明涉及基于埋入胎面(日文：トレッド)的磁体的磁场来检测轮胎的磨损的磨损测定装置以及磨损测定方法。
背景技术
若轮胎的磨损恶化，则在路面行驶时的抓地性能、排出在湿润的路面行驶时轮胎与路面之间的水的排水性能降低。因此，驾驶员、车辆管理者通过目视来检查轮胎的胎面的磨损状态，为确保安全性能，在超过使用限度之前更换轮胎。虽然在基于目视的检查中使用设于轮胎的槽的磨损标记(slip sign)等，但检查作业繁琐，另外，也有错误地进行磨损状态的评价的隐患。在错误地进行了评价的情况下，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，提出了通过目视以外的方法来测定轮胎的磨损的程度的方法。例如，在专利文献1中记载了在胎面埋入磁体并使用配置于轮胎内的磁传感器来检测埋入的磁体的磁场、评价槽的状态以及轮胎的劣化的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第8240198号公报
发明内容
发明将要解决的课题
但是，在粘贴于胎面的内侧面的内衬与胎面之间，设有几层钢丝层，例如，卡车用的轮胎中为4～5层。存在来自埋入胎面的磁体的磁场被该钢丝层屏蔽，到达轮胎的内侧的磁场变化的问题。然而，若为了抑制钢丝层的影响而将磁场增强，则成为在轮胎吸附铁片等不需要物品的重要因素，而存在磁体与轮胎间的柔软性的差变大的问题。
如上所述，不能使埋设于胎面的磁体的磁场过大。因此，由磨损检测装置检测的磁场，容易受到来自埋入胎面的磁体的磁场以外的外部磁场的影响。作为外部磁场例如列举有地磁等，地磁的影响根据车辆行驶方向、轮胎的朝向、旋转位置等而时刻变化。因而，如专利文献1里记载的方法，如果基于由一个磁传感器测定的磁通密度的值来评价轮胎的磨损量，则存在相对于实际的磨损量的误差较大的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种轮胎的磨损测定设备以及磨损测定方法，其能够抑制地磁等外部磁场的影响，并能够高精度地检测轮胎的磨损。
用于解决课题的手段
本发明着眼于在检测埋设于轮胎的磁体的磁场时，地磁等外部磁场使磨损测定的精度下降的原因，具备以下构成。
一种轮胎的磨损测定装置，检测埋设于轮胎的胎面部的磁体的磁场来测定所述轮胎的磨损程度，其特征在于，所述轮胎的磨损测定装置具备：第一磁场检测部，设置于能够检测来自所述磁体的磁场的位置；以及第二磁场检测部，设置于与第一磁场检测部之间所述磁体的磁场的影响不同的位置。
通过在第一磁场检测部的基础上设置的第二磁场检测部，可以得到同样地受到外部磁场的影响的两个检测值。因此，例如能够通过使用这两个磁场的检测值的差来消除磨损测定中的外部磁场的影响。
也可以是，所述第二磁场检测部设置于所述磁体的磁场的影响不波及的位置。
根据该结构，由第二个检测部所检测的仅是来自磁体的磁场以外的外部磁场。因而，通过使用第一磁场检测部和第二磁场检测部的检测值的差，能够容易地消除外部磁场的影响。
也可以是，所述第一磁场检测部和所述第二磁场检测部在所述轮胎的内侧面的、与所述轮胎的旋转方向正交的方向上并列地设置。
根据该结构，地磁对于第一磁场检测部和第二磁场检测部的影响相同。因此，使用由第一磁场检测部和第二磁场检测部同时检测的检测值，能够消除磨损测定中的外部磁场的影响。
优选的是，所述第一磁场检测部和第二磁场检测部能够检测相互正交的三轴方向的磁场。在这种情况下，优选的是，所述第一磁场检测部以及第二磁场检测部配置于相同平面上，所述第一磁场检测部以及第二磁场检测部的三个灵敏度轴分别朝向相同的方向而配置。
根据该构成，即使胎面部的磁体或轮胎内的第一磁场检测部以及第二磁场检测部的安装位置或倾斜稍有偏差，通过比较三轴的合成磁场的变化，也能够高精度地测定轮胎的磨损状态。
也可以是，磨损测定装置具备控制部，所述控制部基于由所述第一磁场检测部检测的第一检测值以及由所述第二磁场检测部检测的第二检测值，推定所述轮胎的磨损程度。在这种情况下，也可以是，磨损检测装置具备存储部，所述存储部存储表示埋设于轮胎的胎面部的磁体的磁场与所述胎面部的磨损量之间的关系的表，所述控制部基于由所述第一磁场检测部检测的第一检测值、由所述第二磁场检测部检测的第二检测值、以及所述表，测定所述轮胎的磨损程度。
通过具备的控制部，能够输出轮胎的磨损程度的测定结果。
一种磨损测定方法，检测埋设于轮胎的胎面部的磁体的磁场来测定所述轮胎的磨损程度，其特征在于，在所述磨损测定方法中，通过设置于能够检测基于所述磁体的磁场的位置的第一磁场检测部来检测第一磁场，通过设置于所述磁体的磁场的影响与所述第一磁场检测部不同的位置的第二磁场检测部来检测第二磁场，基于所述第一磁场与所述第二磁场，测定所述轮胎的磨损程度。
发明的效果
本发明的轮胎的磨损测定装置，通过第一磁场检测部以及第二磁场检测部来检测两个磁场，从而从检测的磁场中消除地磁等外部磁场的影响，因此，能够高精度地测定轮胎的磨损。
附图说明
图1是说明实施方式的轮胎的磨损测定装置设置于轮胎的状态的剖面图。
图2是说明磨损测定装置的变形例的剖面图。
图3是说明以往的轮胎的磨损测定装置设置于轮胎的状态的剖面图。
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，对相同的部件标注相同的编号，并适当省略说明。
图3是说明以往的轮胎的磨损测定装置设置于轮胎的状态的剖面图。如该图所示，在轮胎的磨损测定装置100中，磁场检测部112伴随埋设于轮胎20的外侧面21的胎面部22的磁性体111的磨损，图中虚线所示的磁场M变化。通过检测该磁场M的变化，测定胎面部22的磨损状态。
但是，在实际上使用轮胎20的环境下，除了磁场M以外，存在地磁等外部磁场G。外部磁场G成为测定磁场M时的噪声，并成为使磁场检测部112的磁场M的测定精度下降的原因。设置于轮胎20的内侧面23的磁场检测部112，在测定磁场M的情况下，通过轮胎20内部的钢丝层24而磁场M变化。因此，磁场M的测定中的外部磁场G的影响变大。
因此，本实施方式的轮胎的磨损测定装置为了消除外部磁场G的影响而具备两个磁场检测部。以下，对本发明的轮胎的磨损测定装置进行说明。
图1是说明本发明的实施方式的轮胎的磨损测定装置设置于轮胎的状态的剖面图。如该图所示，轮胎的磨损测定装置10检测埋设于轮胎20的外侧面21的胎面部22的磁性体11的磨损导致的磁场M的变化，使用该检测的磁场M来测定轮胎20的胎面部22的磨损程度。即，若与胎面部22一同磨损而磁性体11的大小减小，则磁场M伴随磁性体11的大小的变化而变化。由此，能够通过观察磁场M的变化来测定轮胎20的胎面部22的磨损程度。
磁性体11埋设于轮胎20的外侧面21的胎面部22的一部分，伴随胎面部22的磨损而磨损。如上所述，由磁性体11形成的磁场M伴随着胎面部22的磨损而变化。
第一磁场检测部12在轮胎20的内侧面23，配置于强烈地受到磁性体11产生的磁场M的影响的磁性体11的正上方，即，配置于从Y轴方向观察重合的位置。通过第一磁场检测部12检测伴随磨损而变化的磁性体11的磁场M，能够测定胎面部22的磨损。
但是，由第一磁场检测部12检测的磁场，除了磁性体11的磁场M还包含外部磁场G，该外部磁场G成为使测定精度下降的原因。因此，在轮胎的磨损测定装置10中，在与第一磁场检测部12之间基于磁性体11的磁场M的影响不同的位置设置有第二磁场检测部13。
在本实施方式中，第二磁场检测部13设置于磁性体11的磁场M的影响不波及的位置。因此，通过使用第一磁场检测部12检测的第一检测值与第二磁场检测部13检测的第二检测值的差，能够测定外部磁场G被消除后的磁性体11的磁场M。因而，可以抑制外部磁场G的影响导致的检测精度的降低，并能够高精度地测定轮胎20的外侧面21的胎面部22的磨损。第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13检测的磁场的检测值是指磁通密度或者磁场强度的值。
埋设于胎面部22的磁性体11的“磁场的影响不波及的位置”是指磁性体11的磁场的磁通密度实质上为0的位置。这里，“磁通密度实质上为0”是指磁性体11的磁场的磁通密度相对于外部磁场的磁通密度充分小的值。本发明中，“磁通密度实质上为0”是指磁性体11的磁场的磁通密度与作为外部磁场的地磁的磁通密度相比充分小。例如，东京的地磁的磁通密度约为0.5mT，在磁性体11的磁场的磁通密度是地磁的10分之1的0.05mT以下的位置可以认为磁性体11的磁场的影响不波及。因此，本发明中，将磁性体11所引起的磁场的磁通密度为0.05mT以下的位置设为磁性体11的“磁场的影响不波及的位置”。在伴随磁性体11的磨损而磁性体11的磁场M变化的情况下，将在轮胎的从新品状态到全部磨损的全部的时间点，磁性体11的磁场的影响达到地磁的磁场的十分之一以下，例如0.05mT以下的位置设为磁性体11的“磁场的影响不波及的位置”。
通过将第二磁场检测部13设置于磁性体11的磁场的影响不波及的地方，由第二磁场检测部13检测的第二检测值仅为外部磁场G。因而，通过减去第二磁场检测部13的第二检测值，能够从第一磁场检测部12的第一检测值中仅消除外部磁场。因此，能够高精度地测定随着设置于胎面部22的磁性体11的磨损的磁场M的变化。
第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13相对于地面的相对的位置关系伴随轮胎20的旋转而周期地变化。因此，相对于检测值的地磁的影响也周期地变化。因此，第一磁场检测部12和第二磁场检测部13，在轮胎20的内侧面23的、与轮胎20的旋转方向(Z轴方向)正交的轮胎20的宽度方向(X轴方向)上并列地设置。第一磁场检测部12和第二磁场检测部13的设置位置的相反面(外侧面21)伴随轮胎20的旋转同时接地。
通过如上所述将第一磁场检测部12和第二磁场检测部13并列地设置于相对于轮胎20的旋转方向正交的宽度方向，即，配置于X轴方向的相同直线上，第一磁场检测部12和第二磁场检测部13相对于地面的相对的位置关系同样地变化。因而，同时测定的第一磁场检测部12的第一检测值和第二磁场检测部13的第二检测值同样地受到外部磁场G的影响。因此，通过使用同时测定的第一检测值和第二检测值的差，能够消除外部磁场G的影响。
上述的实施方式中，对第二磁场检测部13设置于磁性体11的磁场M的影响不波及的位置的方式进行了说明。但是，第二磁场检测部13只要设置于埋设于胎面部22的磁性体11的磁场M的影响与第一磁场检测部12不同的位置即可。只有磁场M的影响不同，就能够使用第一检测值和第二检测值来测定磁性体11的磨损。例如，能够基于消除第一检测值和第二检测值而得到的磁场M来测定磁性体11的磨损。
第一磁场检测部12和第二磁场检测部13，测定磁场，使用具备根据磁场的方向、强度而阻抗发生变化的磁阻效应元件的部件。作为磁阻效应元件，列举GMR(Giant MagnetoResistive，巨磁阻)元件、TMR(Tunneling Magnetoresistance，隧道磁阻)元件等。基于第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13的测定不需要实时地、连续地进行，可以每隔一定的时间断续地进行。或者，也可以经由未图示的无线通信机构，根据接收的来自外部的指示进行测定。通过每隔一定的时间或者根据指示进行测定，能够比连续地测定更加抑制电力消耗。此外，也可以使用霍尔元件作为第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13即磁阻效应元件，测量磁通量强度的变化。
此外，也可以使用磁阻效应元件，测量基于磁场的变化的阻抗的变化。
第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13分别构成为能够检测相互正交的三轴方向(X轴、Y轴以及Z轴)的磁场。在单轴的传感器中，例如，若磁性体11、第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13偏移规定的位置，则本来应该由规定的检测轴检测的磁的一部分，并没有投影到检测轴上，而投影到了其他轴上。因此，磁性体11、第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13时或之后，若偏移了规定的位置，则在配置磁场的测定中，由该偏移引起的误差变大。因此，从抑制上述的偏移引起的测定误差的观点来看，优选第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13测定三轴的合成磁场。
即，在磁性体11、第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13配置在从规定偏移的位置的情况下，应该由规定的检测轴(例如，X轴)检测的磁场的一部分被投影到其他轴(例如，与X轴正交的Y轴以及Z轴)。但是，即使在这种情况下，通过测定三轴(X轴，Y轴，Z轴)的合成磁场，投影到Y轴以及Z轴的磁场不会从测定对象中排除，而作为合成磁场的一部分被测定，因此，提高了检测精度。另外，第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13也可以使用三个单轴检测的传感器，配置与每个三轴各自的轴方向对应的传感器而构成。
第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13配置于相同平面上，配置为三个的各灵敏度轴各自朝向相同方向。关于第一磁场检测部12的第一检测值和第二磁场检测部13的第二检测值，按X轴分量、Y轴分量以及Z轴分量取得差分，计算差分的合成磁场，推定磨损量。由此，可以高精度地检测轮胎20的胎面部22的磨损。如此，通过测定三轴的合成磁场，即使存在磁性体11的倾斜、第一磁场检测部12和第二磁场检测部13的传感器的位置的偏移，也能够基于磁场M的变化来高精度地检测轮胎20的胎面部22的磨损。
轮胎的磨损测定装置10也可以经由无线通信机构等，将基于第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13进行的磁场的测定的与轮胎20的磨损相关的信息，输出给车辆侧装置等。即，能够经由无线通信机构，向车辆侧装置发送第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13进行的测定结果的信息，接受来自车辆侧装置的信息。基于轮胎的磨损测定装置10与外部的装置之间的通信的信息的收发通过未图示的CPU控制。
上述的实施方式中，对第一磁场检测部12和第二磁场检测部13设置于轮胎20的内侧面23的方式进行了说明。但是，第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13也可以是设置于轮胎20的内侧面23以外的场所，例如设置于车辆侧的方式。
[变形例]
图2是用于说明磨损测定装置的变形例的剖面图。该图所示的轮胎的磨损测定装置30在具备控制部31以及存储部32这一点上，与图1的磨损测定装置10不同。
控制部31是基于由第一磁场检测部12检测的第一检测值和由第二磁场检测部13检测的第二检测值以及存储部32的数据，测定轮胎20的磨损程度的控制部。控制部31是由CPU等构成的。
存储部32是存储用于根据由第一磁场检测部12检测的第一检测值和由第二磁场检测部13检测的第二检测值来计算埋设于轮胎20的所述胎面部的磁性体11的磨损的表的存储部。存储部32例如能够使用罩式ROM(Mask ROM，罩式只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)、闪存等ROM(Read Only Memory)设备。
[测定方法]
本发明能够作为轮胎的磨损测定方法来实施。
本实施方式的摩耗测定方法是检测基于埋设于轮胎20的胎面部22的磁性体11的磁场M，根据磁场M的变化测量轮胎20的磨损程度的方法。通过配置于能够检测磁性体11产生的磁场M的位置的第一磁场检测部12来检测第一磁场，通过设置于磁性体11的磁场的影响与第一磁场检测部12不同的位置的第二磁场检测部13来检测第二磁场，基于对第一磁场进行检测的第一检测值和对第二磁场进行检测的第二检测值，测定轮胎20的磨损程度。
存储在存储部32的表表示按轮胎20的初始状态以及各种磨损程度，如以下步骤1至步骤3那样预先求出的、磁场M与磨损程度之间的关系。
(步骤1)
读取第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13的各灵敏度的输出值。即，求出由第一磁场检测部12测定的第一磁场中的、各轴的输出A(Xa、Ya、Za)，求出由第二磁场检测部13测定的第二磁场中的、各轴的输出B(Xa、Ya、Za)。例如，在第二磁场检测部13配置于磁场M的影响不波及的位置的情况下，可以认为输出A受到磁场M以及外部磁场G的影响，输出B仅受到外部磁场G的影响。
(步骤2)
求出第一磁场检测部12以及第二磁场检测部13的各灵敏度的输出值的差即差分数据。即，求解输出A与输出B的差分C(Xc＝Xa－Xb、Yc＝Ya－Yb、Zc＝Za－Zb)。例如，在第二磁场检测部13配置于磁场M的影响不波及的位置的情况下，输出A与输出B的差分C可以认为消除了外部磁场G的影响，仅提取了磁场M的影响。
(步骤3)
根据差分数据求出合成磁场m。即，基于差分C，求出磁性体11的磁场M的测量值即合成磁场m＝(Xc2+Yc2+Zc2)1/2。
控制部31能够基于根据第一磁场和第二磁场求出的合成磁场m、以及表示合成磁场m与胎面部22的磨损量w之间的关系的存储于存储部32的表，测定轮胎20的磨损量w。
另外，作为表而使用的基准，不限定于连续地表示轮胎20的状态变化，也可以阶段地表示轮胎20的状态变化。例如，也可以是，以轮胎更换的必要性作为基准，将轮胎的磨损状态大致分类为与新品相同的状态、磨损发展中的状态、需要更换的状态，设定与轮胎的磨损状态的分类相符合的合成磁场m的范围，以其矩阵作为表。
表示轮胎的磨损发展，处于更换时期的滑移标志，例如，是在槽的深度达到1.6mm时与胎面部的表面的高度相同，出现在轮胎的表面的结构。因此，在这种情况下，可以将槽的深度为3.0mm以上设为与新品相同的状态，将槽的深度为1.6～3.0mm设为磨损发展中的状态，将槽的深度小于1.6mm时设为需要更换的状态。
如上述那样，本实施方式的轮胎的磨损测定方法，基于由配置于磁性体11的正上方的第一磁场检测部12检测的第一磁场和配置于不受到磁性体11的磁场M的影响的位置的第二磁场检测部13的第二磁场，通过按第一以及第二检测值的三轴分量取得差分，求得差分的合成磁场m，来推定轮胎20的磨损量。通过按三轴分量来取得差分，第一检测值所含的外部磁场G的影响被消除，因此能够高精度地测定轮胎20的磨损量。因此，例如，能够高精度地检测轮胎的旋转、更换时期。
工业上的可使用性
本发明能够应用于能够与目视无关地测定轮胎的磨损状态的轮胎的磨损测定装置。
附图标记说明
10、30：磨损测定装置
11：磁性体(磁体)
12：第一磁场检测部
13：第二磁场检测部
20：轮胎
21：外侧面
22：胎面部
23：内侧面
24：钢丝层
31：控制部
32：存储部
100：磨损测定装置
111：磁性体(磁体)
112：磁场检测部
G：外部磁场
M：磁场
Claims (6)
1.一种轮胎的磨损测定装置，检测埋设于轮胎的胎面部的磁体的磁场来测定所述轮胎的磨损程度，其特征在于，
所述磨损测定装置具备：
第一磁场检测部，设置于能够检测第一磁场的位置，所述第一磁场包括来自所述磁体的磁场以及外部磁场；以及
第二磁场检测部，设置于所述磁体的磁场的影响与所述第一磁场检测部不同的位置，检测由所述外部磁场构成的第二磁场，
所述第一磁场检测部和所述第二磁场检测部在所述轮胎的内侧面的、与所述轮胎的旋转方向正交的方向上并列地设置。
2.根据权利要求1所述的磨损测定装置，其特征在于，
所述第一磁场检测部以及所述第二磁场检测部能够检测相互正交的三轴方向的磁场。
3.根据权利要求2所述的磨损测定装置，其特征在于，
所述第一磁场检测部以及所述第二磁场检测部配置于相同平面上，
所述第一磁场检测部以及所述第二磁场检测部的三个灵敏度轴分别朝向相同方向而配置。
4.根据权利要求1所述的磨损测定装置，其特征在于，
具备：
控制部，基于由所述第一磁场检测部检测的第一检测值以及由所述第二磁场检测部检测的第二检测值，测定所述轮胎的磨损程度。
5.根据权利要求4所述的磨损测定装置，其特征在于，
具备：
存储部，存储表示埋设于所述轮胎的所述胎面部的磁体的磁场与所述胎面部的磨损量之间的关系的表，
所述控制部基于由所述第一磁场检测部检测的所述第一检测值、由所述第二磁场检测部检测的所述第二检测值、以及所述表，测定所述轮胎的磨损程度。
6.一种磨损测定方法，检测埋设于轮胎的胎面部的磁体的磁场来测定所述轮胎的磨损程度，其特征在于，
在所述磨损测定方法中，
通过设置于能够检测所述磁体的磁场的位置的第一磁场检测部来检测第一磁场，所述第一磁场包括所述磁体的磁场以及外部磁场，
通过设置于所述磁体的磁场的影响与所述第一磁场检测部不同的位置的第二磁场检测部来检测由所述外部磁场构成的第二磁场，所述第一磁场检测部与所述第二磁场检测部在所述轮胎的内侧面的、与所述轮胎的旋转方向正交的方向上并列地设置；
基于所述第一磁场与所述第二磁场，测定所述轮胎的磨损程度。
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