JP2001208618A - タイヤの内部温度測定方法及びタイヤの内部温度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤを停止させることなく、また、負荷・
転動中の温度測定を簡単かつ高精度で行う。 【解決手段】 表面に穴３２をあけたタイヤ２２をドラ
ム状路面１６に押しつけ回転させる。赤外線サーモビュ
ワ３０にて、穴３２の底部の温度を非接触で測定するこ
とにより、回転しているタイヤ２２の内部温度を簡単且
つ高精度に測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤの故障に関
係するタイヤ内部の温度を計測できるタイヤの内部温度
測定方法及びタイヤの内部温度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】タイヤの温度を測定するための方法とし
ては、直接、温度計を接触させて温度を測定する方法
と、間接的に非接触温度計により温度を測定する方法が
考えられる。

【０００３】直接的に温度を測定する方法では、走行中
の車両や回転中のタイヤを一旦停止して、予めタイヤの
トレッド表面にあけた小さな穴に温度計を差し込んで、
停止時（非転動時）の温度を直接計測する方法、タイヤ
の内部に予め埋め込んだ温度センサの電気信号を、スリ
ップリングやテレメーター等の電気信号伝達手段を介す
ることで温度を測定する方法がある。

【０００４】これらの場合、両方共に温度を測定する温
度センサは、熱電対温度計や抵抗温度計を用いる場合が
殆どである。

【０００５】間接的に温度を測定する方法としては、放
射温度計を用いるが、この方法でタイヤの表面温度を測
定する事例はあるが、タイヤ内部の温度を測定した事例
は無い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように直接、温度計をタイヤ内部に差し込んで温度を測
定する方法では、次の問題がある。 （ア） 温度を測定するためには、転動中のタイヤを一
旦停止させる必要があること。 （イ） 走行を一旦停止させたタイヤの温度は、走行停
止直後に急激に温度変化（温度上昇）してしまい、これ
により、実際に得られる温度情報が走行中の温度情報と
異なってしまうこと。 （ウ） 急激な温度変化のためタイヤのバースト（破
裂）を招く虞れがあること。

【０００７】また、熱電対温度計や抵抗温度計及び電気
信号伝達手段を用いて温度を測定する方法では、次の問
題がある。 （ア） タイヤの内部に温度測定用の小型温度センサを
埋め込む必要があり、このための事前の施工が容易でな
いこと。 （イ） 温度センサをタイヤ内部に埋め込むことで、こ
の部分におけるタイヤの負荷・転動中の挙動が、温度セ
ンサを埋め込まない部分と異なってしまい、得られる温
度情報がセンサ埋め込みの影響を受けてしまうこと。 （ウ） 温度センサ部から電気信号伝達手段の間は、信
号伝達用の配線が必要になり、転動中のタイヤでは、配
線部分に繰り返しの曲げ応力が加わることで、この部分
の耐久性確保が容易でないこと。

【０００８】本発明は上記事実を考慮し、タイヤを停止
させることなく、また、負荷・転動中の温度測定を簡単
かつ高精度で行うことのできるタイヤの内部温度測定方
法及びタイヤの内部温度測定装置を提供することが目的
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のタイヤ
の内部温度測定方法は、タイヤの表面に穴を形成し、前
記穴の内部の温度を非接触式の温度計により測定するこ
とによりタイヤ内部の温度情報を得ることを特徴として
いる。

【００１０】請求項１に記載のタイヤの内部温度測定方
法では、タイヤの表面に穴を形成し、穴の内部の温度を
非接触式の温度計により測定することによりタイヤ内部
の温度情報が得られる。このため、回転中のタイヤでも
温度測定を高精度で行うことができる。

【００１１】なお、穴は穴底を有し、タイヤの空気が抜
けないようにタイヤを貫通させないのは勿論である。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のタイヤの内部温度測定方法において、前記温度計は、
赤外線を検出する赤外線温度計であることを特徴として
いる。

【００１３】請求項２に記載のタイヤの内部温度測定方
法では、穴の内部から放射される赤外線、即ち、タイヤ
内部の温度が赤外線温度計で測定される。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載のタイヤの内部温度測定方法において、
負荷を与えたタイヤを回転させながら温度の測定を行う
ことを特徴としている。

【００１５】請求項３に記載のタイヤの内部温度測定方
法では、負荷転動中のタイヤの内部温度情報が得られ
る。

【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３の何れか１項に記載のタイヤの内部温度測定方法
において、タイヤの回転に同期させて穴の内部のみの温
度の測定を行うことを特徴としている。

【００１７】タイヤの穴に対向するように非接触式の温
度計をタイヤ近傍に配置して温度計測を行う場合、温度
計は、穴の内部及び穴の内部以外の部分（タイヤ表面）
の温度を連続して計測してしまうため、穴の内部の温度
情報のみを得たい場合に、他の部分の温度情報は余計で
ある。

【００１８】このような場合には、タイヤの回転に同期
させて穴の内部のみの温度の測定を行うことにより、タ
イヤの内部の温度情報のみを得ることができる。

【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請
求項４の何れか１項に記載のタイヤの内部温度測定方法
において、前記穴の径を３〜２０mmとしたことを特徴と
している。

【００２０】請求項５に記載のタイヤの内部温度測定方
法では、穴の径を３〜２０mmとしたので、タイヤ内部の
温度を正確に測定することができる。

【００２１】なお、穴の径が２０mmよりも大きいと、放
熱効果が生じてしまい、正確な温度を測定できなくな
る。

【００２２】一方、穴の径が３mm未満になると、非接触
式の温度計では穴底の温度を測定し難くなる。

【００２３】請求項６に記載のタイヤの内部温度測定装
置は、表面に穴の形成されたタイヤを回転させる回転手
段と、前記穴の内部の温度を非接触で測定可能な非接触
式温度計と、前記タイヤに負荷を与える負荷付与手段
と、を有することを特徴としている。

【００２４】請求項６に記載のタイヤの内部温度測定装
置では、表面に穴の形成されたタイヤが回転手段により
回転させられる。また、タイヤには、負荷付与手段によ
り負荷が与えられる。

【００２５】非接触式温度計により穴の内部の温度を非
接触で測定することにより、負荷転動中のタイヤの内部
温度情報を簡単、高精度で得ることができる。

【００２６】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
のタイヤの内部温度測定装置において、前記非接触式の
温度計は、赤外線を検出する赤外線温度計であることを
特徴としている。

【００２７】請求項７に記載のタイヤの内部温度測定装
置では、穴の内部から放射される赤外線、即ち、タイヤ
内部の温度が赤外線温度計で測定される。

【００２８】請求項８に記載の発明は、請求項６または
請求項７に記載のタイヤの内部温度測定装置において、
前記穴の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記
回転位置検出手段からの穴の回転位置検出情報に基づい
て、前記穴の内部温度計測値のみを記録する記録手段
と、を有することを特徴としている。

【００２９】タイヤの穴に対向するように非接触式の温
度計をタイヤ近傍に配置して温度計測を行う場合、温度
計は、穴の内部及び穴の内部以外の部分（タイヤ表面）
の温度を連続して計測してしまうため、穴の内部の温度
情報のみを得たい場合に、他の部分の温度情報は余計で
ある。

【００３０】請求項８に記載のタイヤの内部温度測定装
置では、穴の回転位置が回転位置検出手段で検出され、
回転位置検出手段からの穴の回転位置検出情報に基づい
て、記録手段は、温度計より得られた穴の内部温度計測
値のみを記録する。

【００３１】これにより、穴の内部、即ち、タイヤ内部
の温度情報のみを得ることができる。

【００３２】請求項９に記載の発明は、請求項６乃至請
求項８の何れか１項に記載のタイヤの内部温度測定装置
において、前記回転手段及び前記負荷付与手段は自動車
である、ことを特徴としている。

【００３３】請求項９に記載のタイヤの内部温度測定装
置では、回転手段及び負荷付与手段を自動車としたこと
により、実走行時のタイヤの内部温度をリアルタイムで
測定することができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】次に、本発明のタイヤの内部温度
測定装置の一実施形態を図１及び図２にしたがって説明
する。

【００３５】図１にはタイヤ内部温度測定装置１０の全
体構成が示されている。

【００３６】本実施形態のタイヤ内部温度測定装置１０
は、タイヤの走行試験装置を改造したものである。

【００３７】床面１２に設置された走行試験装置台座１
４には、矢印Ｒ方向側にドラム状路面１６が配置されて
いる。このドラム状路面１６は、図示されないモータに
よって回転（速度可変可能）される。

【００３８】走行試験装置台座１４上には、ドラム状路
面１６の矢印Ｌ方向側にスライドベース１８が配置され
ている。

【００３９】スライドベース１８は、油圧シリンダー２
０により矢印Ｒ方向及び矢印Ｌ方向に移動自在に設けら
れている。

【００４０】スライドベース１８には、ドラム状路面１
６側にタイヤ２２を回転自在に支持するタイヤ支持部２
４が設けられている。

【００４１】タイヤ支持部２４には、タイヤ２２の表面
に施されたマーキング２６を検出するための光センサ２
８が設けられている。

【００４２】また、スライドベース１８には、タイヤ支
持部２４から矢印Ｌ方向側に一定距離離れた位置に赤外
線サーモビュワ３０が設けられている。

【００４３】なお、赤外線サーモビュワ３０は、後述す
るタイヤ２２の穴３２の底部の温度を計測可能な位置に
設ける。

【００４４】タイヤ内部温度測定装置１０には制御装置
３４が設けられており、制御装置３４には赤外線サーモ
ビュワ３０、光センサ２８等が連結され、また、油圧シ
リンダー２０の駆動及びドラム状路面１６の駆動を制御
するようになっている。

【００４５】また、制御装置３４には、測定した温度を
記録する記録手段３６（データレコーダー、ハードディ
スク、フロッピーディスク等何でも良い。）が設けられ
ている。 （作用）次に、本実施形態のタイヤ内部温度測定装置１
０を用いて、タイヤ２２の内部温度を測定する方法を以
下に説明する。 （１） 先ず、内部温度を測定すべきタイヤ２２の表面
（例えば、トレッド部分）に図２に示すように穴３２を
あける。

【００４６】穴３２の直径は、３〜２０mmが好ましく、
１０mm前後が更に好ましい。

【００４７】なお、空気が抜けるため、穴３２はタイヤ
２２を貫通せてはならない。また、穴３２の深さは、実
用上、ベルトやカーカス等のコード補強層の外表面まで
が好ましい。それ以上深く形成すると、タイヤ２２を負
荷回転させた場合にパンクする虞れがある。 （２） タイヤ２２をタイヤ支持部２４に取り付ける。 （３） タイヤ２２の表面に、同期を取るためのマーキ
ング２６を施す。 （４） ドラム状路面１６を回転させ、スライドベース
１８を矢印Ｒ方向に移動させてタイヤ２２をドラム状路
面１６に接触回転させる。

【００４８】なお、シリンダー２０の油圧を制御するこ
とにより、タイヤ２２の荷重を調整することができる。

【００４９】また、ドラム状路面１６の回転速度を制御
することにより、タイヤ２２の回転速度を調整すること
ができる。 （５） 赤外線サーモビュワ３０にてタイヤ２２の温度
を測定する。タイヤ２２が回転しているので、赤外線サ
ーモビュワ３０はタイヤ２２の温度を周方向に測定す
る。

【００５０】赤外線サーモビュワ３０としては、例え
ば、日本アビオニクス（株）製の赤外線画像装置ＴＶＳ
−８１００ＭｋIIを用いることができる。

【００５１】ここで、タイヤ２２の内部の温度情報のみ
を得たい場合には、タイヤ２２の表面温度を記録する必
要は無い。この場合、赤外線サーモビュワ３０の温度測
定位置に、タイヤ２２の穴３２が対応したときの温度
（穴３２の底の温度）のみを記録すれば良い。

【００５２】タイヤ２２の内部の温度のみを測定記録す
る場合には、先ず、タイヤ２２を回転させて赤外線サー
モビュワ３０の温度測定位置に穴３２を対向させる。

【００５３】このとき、光センサ２８が検知する位置に
マーキング２６を施す。なお、予めマーキング２６が施
されている場合には、マーキング２６に合わせて光セン
サ２８の位置を移動すれば良い。

【００５４】そして、光センサ２８がマーキング２６を
検知したときの温度のみを記録すればタイヤ２２の内部
の温度のみを記録することができる。

【００５５】なお、タイヤ２２を周方向に連続して温度
測定する場合、最大値を示している部分が穴３２の底
部、即ちタイヤ２２の内部の温度となる。

【００５６】本実施形態のタイヤ内部温度測定装置１０
では、以下のような優れた効果がある。 （１） タイヤ２２に施した穴３２の底部の温度を特殊
な温度センサ、電気信号伝達手段等を用いることなく、
非接触で測定可能である。 （２） シリンダー２０の油圧を制御可能であるため、
複数の荷重条件下でのタイヤ温度挙動も連続して測定で
きる。 （３） タイヤ１０の回転に同期して穴３２の底部の温
度のみを測定可能であるため、穴３２が小さくても取り
こぼすことなく温度測定を行える。 （４） 回転中のタイヤ１０の内部温度を、無人で、し
かも特殊な温度センサをタイヤ内部に施すことなく測定
することができる。 （他の実施形態）上記実施形態のタイヤ内部温度測定装
置１０は、タイヤの走行試験装置に赤外線サーモビュワ
３０、光センサ２８、制御装置３４等を追加したもので
あるが、自動車の車体に赤外線サーモビュワ３０、光セ
ンサ２８、制御装置３４等を追加しても本発明のタイヤ
内部温度測定装置となる。

【００５７】この場合、自動車が回転手段（エンジン、
モーター等）及び負荷付与手段（車重）となり、路面温
度、気温等の外乱要因も含めた実走行時の測定が可能と
なる。

【００５８】また、前記実施形態では、穴３２の底部の
温度を測定したが、本発明はこれに限らず、穴３２の側
壁の温度を測定しても良い。これにより、タイヤ内部の
深さ方向の温度分布を測定することも可能である。

【００５９】前記実施形態では、温度計として赤外線サ
ーモビュワ３０を用いたが、本発明はこれに限らず、非
接触式の温度計であれば他の種類の温度計（例えば、赤
外線センサー等）を用いても良いのは勿論である。 （試験例）次に、上記タイヤ内部温度測定装置を用いて
タイヤの内部温度を測定した試験例を説明する。

【００６０】オフロード用タイヤ（タイヤサイズ：２
４．００Ｒ４９）と、トラックバス用タイヤ（タイヤサ
イズ：１１Ｒ２２．５）を用いて、負荷・転動中の穴底
温度の測定を実施した。

【００６１】トレッド表面には踏面からタイヤ内部温度
測定点に至る直線的な穴（直径１０mm）を施工した。

【００６２】オフロード用タイヤ（速度２０km/h時）の
図３（Ａ）に示す穴３２付近Ａ〜Ａ’間の温度測定結果
は図３（Ｂ）に示す通りであり、最大値を示している部
分が穴底の温度となる。

【００６３】また、トラックバス用タイヤ（速度３０km
/h）の温度測定結果は図４に示す通りであり、最大値を
示している部分が穴底の温度となる。

【００６４】なお、図５には、本発明のタイヤ内部温度
測定装置（非接触式）により得られたタイヤ内部の温度
情報と、従来用いられてきた直接的にタイヤ内部の温度
を測定する方法（接触式）によって得られた温度情報と
の相関関係が示されている。直接的な温度測定では、実
際の負荷・転動中における測定が不可能であることか
ら、停止時（非転動時）の比較しができないが、本発明
による方法と従来方により得られる測定値の対応は、相
関関係が０．９９以上と極めて良く、本発明による測定
データの妥当性が確認できた。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
タイヤの内部温度測定方法によれば、回転中のタイヤで
も温度測定を高精度で行うことができる、という優れた
効果を有する。

【００６６】請求項３に記載のタイヤの内部温度測定方
法によれば、負荷転動中のタイヤの内部温度情報を得ら
れる、という優れた効果を有する。

【００６７】請求項４に記載のタイヤの内部温度測定方
法によれば、タイヤ内部の温度情報のみを得ることがで
きる、という優れた効果を有する。

【００６８】請求項５に記載のタイヤの内部温度測定方
法によれば、正確な温度情報を得ることができる、とい
う優れた効果を有する。

【００６９】請求項６に記載のタイヤの内部温度測定装
置によれば、負荷転動中のタイヤの精度の良い内部温度
情報を得られる、という優れた効果を有する。

【００７０】請求項８に記載のタイヤの内部温度測定装
置によれば、タイヤ内部の温度情報のみを得ることがで
きる、という優れた効果を有する。

【００７１】請求項９に記載のタイヤの内部温度測定装
置によれば、自動車に装着した状態の実走行時のタイヤ
内部温度情報を得ることができる、という優れた効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るタイヤの内部温度測
定装置の構成図である。

【図２】測定用タイヤの斜視図である。

【図３】（Ａ）はオフロード用タイヤの計測部位を示す
トレッドの平面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ〜
Ａ’部分の温度測定結果を示すグラフである。

【図４】トラックバス用タイヤの穴付近の温度測定結果
を示すグラフである。

【図５】本発明のタイヤ内部温度測定装置（非接触式）
により得られたタイヤ内部の温度情報と、従来用いられ
てきた直接的にタイヤ内部の温度を測定する方法（接触
式）によって得られた温度情報との相関関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１０ タイヤの内部温度測定装置 １６ ドラム状路面（回転手段） ２０ シリンダー（負荷付与手段） ２２ タイヤ ２６ マーキング（回転位置検出手段） ２８ 光センサ（回転位置検出手段） ３０ 赤外線サーモビュワ（非接触式温度計、赤外線
温度計） ３２ 穴 ３４ 制御装置（回転位置検出手段、記録手段）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイヤの表面に穴を形成し、前記穴の内
   部の温度を非接触式の温度計により測定することにより
   タイヤ内部の温度情報を得ることを特徴とするタイヤの
   内部温度測定方法。
2. 【請求項２】 前記温度計は、赤外線を検出する赤外線
   温度計であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ
   の内部温度測定方法。
3. 【請求項３】 負荷を与えたタイヤを回転させながら温
   度の測定を行うことを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載のタイヤの内部温度測定方法。
4. 【請求項４】 タイヤの回転に同期させて穴の内部のみ
   の温度の測定を行うことを特徴とする請求項１乃至請求
   項３の何れか１項に記載のタイヤの内部温度測定方法。
5. 【請求項５】 前記穴の径を３〜２０mmとしたことを特
   徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のタ
   イヤの内部温度測定方法。
6. 【請求項６】 表面に穴の形成されたタイヤを回転させ
   る回転手段と、 前記穴の内部の温度を非接触で測定可能な非接触式温度
   計と、 前記タイヤに負荷を与える負荷付与手段と、 を有することを特徴とするタイヤの内部温度測定装置。
7. 【請求項７】 前記非接触式の温度計は、赤外線を検出
   する赤外線温度計であることを特徴とする請求項６に記
   載のタイヤの内部温度測定装置。
8. 【請求項８】 前記穴の回転位置を検出する回転位置検
   出手段と、 前記回転位置検出手段からの穴の回転位置検出情報に基
   づいて、前記穴の内部温度計測値のみを記録する記録手
   段と、 を有することを特徴とする請求項６または請求項７に記
   載のタイヤの内部温度測定装置。
9. 【請求項９】 前記回転手段及び前記負荷付与手段は自
   動車である、ことを特徴とする請求項６乃至請求項８の
   何れか１項に記載のタイヤの内部温度測定装置。