JP2008185476A - リム組付けタイヤの組付状態測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 リムとタイヤの組付け状態を、タイヤの一周に渡り短時間で連続的に測定できる、リム組付けタイヤの組付け状態測定方法を提供する。
【解決手段】 タイヤ内部構造測定装置１０に、リム３０にタイヤ５６を組み付けたリム組付けタイヤ１２を回転可能に支持し、リム組付けタイヤ１２を、押圧負荷のない無負荷状態で回転させ、Ｘ線照射装置２０からＸ線をリム３０の接線方向に照射し、Ｘ線検知装置２２により、リム３０とタイヤ５６との組付部のＸ線透過情報を所定のタイミングで取り込み、取り込んだＸ線透過情報に基づいて、画像形成処理部２８で接線方向透過画像を形成し、得られた接線方向透過画像を用いて、リム３０とタイヤ５６の特定部位の位置情報を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｘ線照射手段を用いたタイヤ内部の測定方法にかかり、特に、リムにタイヤを組付けた状態で、リムとタイヤの組付部の測定が可能な、リム組付けタイヤの組付状態測定方法に関する。

タイヤは、車体を支え、駆動力を伝達し、内部にためた空気で乗り心地を良くし、前輪は操舵も行う重要な部品である。このため、車の安全はタイヤが負っているともいえる。 ここに、リムとタイヤの組付部はタイヤをホイールにしっかりと固定する重要な部分である。

このため、リムとタイヤの組付状態を把握することは重要である。しかし、リムとタイヤの組付部は、リム組付けタイヤの内部に位置しているため、外から直接に目視で観察ができないという問題がある。
このような状況を背景に、リム組付けタイヤの内部を可視化する技術として、ＣＴスキャンを使用する方法が提案されている（特許文献１）。

しかし、提案されたＣＴスキャンによる方法は、回転させたリム組付けタイヤの外側に配置した放射線源から放射線をリム組付けタイヤの径方向に照射し、リム組付けタイヤの回転中心部に配置した放射線検出器で放射された放射線の減衰量を検出し、検出された透過率データに基づいて、画像形成処理部でリムとタイヤの組付状態の断面図を形成するというものである。このため、撮影を開始してから被撮影部分の断面画像ができるまでに長時間を要する欠点があり、リム組付けタイヤの組付状態を、タイヤの一周に渡り、短時間で連続的に測定するには適さない。
特公平８―１３７７号公報

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、リムとタイヤの組付状態を、タイヤの一周に渡り短時間で連続的に測定できる、リム組付けタイヤの組付状態測定方法の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、リムにタイヤを組み付けたリム組付けタイヤにＸ線照射手段から出射されたＸ線を照射し、前記リム組付けタイヤを透過したＸ線をＸ線検知手段で検知し、検知されたＸ線透過情報に基づき画像処理手段でＸ線透過画像を形成し、前記リムと前記タイヤとの組み付け状態を測定するリム組付けタイヤの組付状態測定方法であって、前記リム組付けタイヤを、押圧負荷のない無負荷状態で回転させ、前記Ｘ線を前記リムの接線方向に照射し、前記Ｘ線検知手段により、前記リムと前記タイヤとの組付部のＸ線透過情報を所定のタイミングで取り込み、前記Ｘ線透過情報に基づいて、前記画像処理手段で接線方向透過画像を形成し、前記接線方向透過画像を用いて、前記リムと前記タイヤの特定部位の位置情報を得ることを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、Ｘ線照射手段からＸ線がリム組付けタイヤのリムの接線方向に照射され、リムの接線方向を透過したＸ線をＸ線検知手段で検知し、検知されたＸ線透過情報に基づいて、画像処理手段で、１枚の接線方向透過画像を得ることができる。

これにより、得られた接線方向透過画像を解析することで、リム組付けタイヤの無荷重状態における、リムとタイヤの特定部位の位置情報を得ることができる。また、接線方向透過画像を得るだけなので、ＣＴスキャンのように複雑な画像処理は必要でない。従って、タイヤの一周分に渡り、短時間で連続的にリムとタイヤの特定部位を測定できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリム組付けタイヤの組付状態測定方法において、前記リムの特定部位を、前記リムのリムフランジの外側面に設けた第１測定点とし、前記タイヤの特定部位を、前記タイヤのビードコアの内側面に設けた第２測定点とし、前記リム組付けタイヤの回転軸と平行な面上における、前記第１測定点と前記第２測定点との距離を測定することを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、リムのリムフランジの外側面に設けた第１測定点と、タイヤのビードコアの内側面に設けた第２測定点との間の距離情報を、接線方向透過画像を用いて、所定のタイミングで得る。
これにより、リム組付けタイヤにおける、特定部位である第１測定点と第２測定点との間の距離をタイヤの一周分に渡り連続的に測定して、リムとタイヤの組付状態を評価できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のリム組付けタイヤの組付状態測定方法において、前記リムと前記タイヤの特定部位は、前記リムと前記タイヤの間に生じた隙間であり、前記隙間の面積を測定することを特徴としている。
請求項３に記載の発明では、リムとタイヤの間に生じた隙間の面積情報を、接線方向透過画像を用いて、所定のタイミングで得る。
これにより、リム組付けタイヤにおける、特定部位であるリムとタイヤの間に生じた隙間の面積をタイヤの一周分に渡り連続的に測定して、リムとタイヤの組付状態を評価できる。

以上説明したように本発明によれば、リムとタイヤの組付状態を、タイヤの一周に渡り短時間で連続的に測定できるリム組付けタイヤの組付状態測定方法を提供できる。

以下、図１を用いて本発明のリム組付けタイヤの組付状態測定方法を説明する。

リム組付けタイヤの組付状態測定方法で使用するタイヤ内部構造測定装置１０は、Ｘ線透視部にエクスロン・インターナショナル株式会社製のＸ線透視装置「ホイル付タイヤ検査システムＭＵ２０００」を利用した装置である。

タイヤ内部構造測定装置１０は、被試験体であるリム組付けタイヤ１２を回転可能に支持した状態で、リム組付けタイヤ１２を回転させるタイヤ走行回転機構１６と、床面に垂直に設けられた支柱２１と、支柱２１に取り付けられたＸ線照射装置支持具２５と、Ｘ線照射装置支持具２５で支持され点状の焦点から錐状にＸ線を出射するＸ線管等を含むＸ線照射装置２０と、リム組付けタイヤ１２を挟んでＸ線照射装置２０と対向配置され、図示しない支持体で支持され、Ｘ線照射装置２０から照射されたＸ線を検知するＸ線検知装置２２と、支柱２１に取り付けられリム組付けタイヤ１２を回転可能に支持するタイヤ支持具２７と、支柱２１に取り付けられ負荷荷重機構１４を支持する負荷荷重機構支持具２９と、負荷荷重機構支持具２９で支持されリム組付けタイヤ１２に負荷としての荷重を加える負荷荷重機構１４とを有している。

更に、タイヤ内部構造測定装置１０は、リム組付けタイヤ１２内の空気の圧力を可変させるタイヤ内圧可変機構１８と、リム組付けタイヤの回転速度を検出するタイヤ回転速度検出器２４と、負荷荷重機構１４、タイヤ走行回転機構１６、タイヤ内圧可変機構１８及びＸ線照射装置支持具２５の駆動制御、Ｘ線照射装置２０からのＸ線の出力制御を行う駆動制御部２６と、Ｘ線検知装置２２で検知されたＸ線透過情報に基づいてＸ線透過画像を形成する画像形成処理部２８と、を備えている。

タイヤ支持具２７から水平方向に延ばしたアーム２３の先端には、リム３０にタイヤ５６を組付けたリム組付けタイヤ１２が回転可能に支持されている。
タイヤ走行回転機構１６は、リム組付けタイヤ１２を回転させるための機構で、リム組付けタイヤ１２におけるタイヤ５６の接地面と接触する位置にベルト機構３４を配置している。ベルト機構３４は、２つのプーリ３６、３８と、プーリ３６、３８との間に設けられリム組付けタイヤ１２の接地面に接触し、接触した状態で捲回され、リム組付けタイヤ１２を回転させるベルト部材４０を有している。ベルト部材４０は、モータ４４により、ベルト４２を介してプーリ３８が駆動されることによって駆動される。

リム組付けタイヤ１２には、タイヤ回転速度検出器２４が設けられ、タイヤ回転速度検出器２４で検出されたタイヤ回転速度情報で、タイヤ走行回転機構１６の走行速度が制御されている。

Ｘ線照射装置２０は、リム組付けタイヤ１２のリム３０の接線方向に向けてＸ線を照射する。Ｘ線の照射出力、Ｘ線の照射タイミング、Ｘ線検知装置２２で検知されたＸ線透過情報の出力タイミング等は駆動制御部２６で制御されている。
Ｘ線検知装置２２は、Ｘ線検出面が平面状とされており、リム組付けタイヤ１２を透過したＸ線の透過量を検出する。このようなＸ線検知装置２２としては、例えば、イメージインテンシファイアー、フラットパネルディテクター等がある。また、Ｘ線検知装置２２に代えてＸ線フィルムを用いても良い。
本実施形態では、Ｘ線透過画像の歪みを小さくするために、Ｘ線照射装置２０から照射されるＸ線の中心軸を、Ｘ線検知装置２２のＸ線検知面に対して直角に設定している。

リム組付けタイヤ１２に押圧負荷をかける負荷荷重機構１４は、本発明の測定方法では使用しないので、詳細な説明は省略する。
タイヤ内圧可変機構１８は、リム組付けタイヤ１２の回転停止時に、リム組付けタイヤ１２にエアノズル７４からエアを供給するための機構で、エアポンプ７６を有している。
駆動制御部２６は、ベルト機構３４のモータ４４、負荷荷重機構１４のモータ７２、タイヤ１２にエアを注入するエアポンプ７６の駆動制御を行なう駆動コントローラ７８と、Ｘ線照射装置２０からのＸ線照射出力制御を行う制御部８０とを有している。

画像形成処理部２８は、Ｘ線検知装置２２で検知されたＸ線透過情報に基づいて接線方向透過画像を生成するものであり、マイクロコンピュータ等で構成される計算機８２と、Ｘ線透過情報を収集するデータ収集部８４、Ｘ線透過情報を前処理する前処理部８６、前処理されたＸ線透過情報を再構成する再構成部８８、画像メモリ部９０、接線方向透過画像を表示するＣＲＴ表示装置９２、生成された画像を記憶する補助記憶装置９４で構成されている。

ここに、データ収集部８４は、制御部８０から計算機８２を介して供給されたデータ収集信号に従ってＸ線検知装置２２で検知されたＸ線透過情報を収集する。

前処理部８６は、計算機８２の制御のもとに、データ収集部８４から計算機８２に供給されたＸ線透過情報に対して補正などの前処理を行う。前処理部８６で前処理されたＸ線透過情報は、画像メモリ部９０に一時的に記憶される。

再構成部８８は、前処理されたＸ線透過情報に基づき接線方向透過画像を再構成する。この再構成された画像データは計算機８２を介して補助記憶装置９４に記憶されるとともに、ＣＲＴ表示装置９２に供給され、ＣＲＴ表示装置９２に接線方向透過画像として表示される。

次に、タイヤ内部構造測定装置１０を用いた、リム組付けタイヤ１２の組付け状態の測定手順を説明する。
先ず、リム組付けタイヤ１２をタイヤ支持具２７のアーム２３に回転可能に装着する。装着後、エアポンプ７６を作動させ、リム組付けタイヤ１２内にエアノズル７４からエアを供給し、所望の内圧に調整する。

次に、Ｘ線照射装置２０とＸ線検知装置２２とをリム組付けタイヤ１２を挟んで対向配置する。Ｘ線照射装置２０とＸ線検知装置２２はリム組付けタイヤ１２におけるリム３０の接線方向の透過画像が得られる位置に調節し、それぞれを固定する。

モータ４４を運転し、ベルト４２を介してベルト部材４０を駆動させ、ベルト部材４０の駆動によってリム組付けタイヤ１２を無負荷状態で、所定の回転数で回転させる。
なお、リム組付けタイヤ１２の回転数は、タイヤ回転数検出器２４により検知され、その検知結果は回転速度に対応するパルス信号として駆動コントローラ７８を介して制御部８０へ出力される。これにより、リム組付けタイヤ１２の回転速度が検出でき、回転速度が所定の速度となるように制御される。

次に、Ｘ線照射装置２０から、リム３０の接線方向に向けて所定のタイミングでＸ線を照射する。同時にリム組込みタイヤ１２を透過したＸ線は、Ｘ線検知装置２２で検知され、Ｘ線透過情報は画像形成処理部２８に出力される。
画像形成処理部２８に取り込まれたＸ線透過情報は、前述の処理手段に従って所定のタイミングで連続して処理され、処理結果はリムとタイヤの組付け状態の接線方向透過画像として順次補助記憶装置９４に記憶されると共に、ＣＲＴ表示装置９２に表示される。

以上の手順により得られた接線方向透過画像は、図２に示すように、Ｘ線を照射されたリム３０の接線方向におけるリム３０、リムフランジ５２、ビード５４、タイヤ５６の組付け状態を示すものとなり、これらの位置情報を得ることができる。
これにより、リムとタイヤの組付け状態を、リム組込みタイヤ１２の一周分について、接線方向透過画像として、短時間に記録していく。

なお、Ｘ線検知装置２２から画像形成処理部２８へのＸ線透過情報の取り込みタイミングは、リム組込みタイヤ１２の回転速度が早過ぎても、Ｘ線透過情報の取り込み周波数が小さ過ぎても、データが鈍り、好ましくない。一方、リム組込みタイヤ１２の回転速度が遅過ぎても測定に長時間を要し好ましくない。

このため、リム組込みタイヤ１２の回転速度は、一周が１２秒、Ｘ線透過情報の取り込み周波数は３０枚／秒での撮影が適当である。この結果、リム組込みタイヤ１２が１度回転する毎に１枚、一周で３６０枚の接線方向透過画像を作成する。

次に、作成された接線方向透過画像を用いて、ビードコア５４の組付け状態を測定し、評価する方法について説明する。
ビードコア５４は、タイヤ５６をリム３０に固定する部材であり、所定の位置に、所定の状態で取り付けられている必要がある。ビードコア５４の取り付け状態を、ビードコア５４とリムフランジ５２との間の相対位置を測定することで評価する。

図３に示すように、先ず、リムフランジ５２の外側（矢印Ｂの方向）の面に第１の特定部位Ｌ１を設け、ビードコア５４の内側（矢印Ａの方向）の面に第２の特定部位Ｌ２を設ける。
次に、画面上に表示したリム組込みタイヤ１２の回転軸に平行な面（Ｐ１若しくはＰ２）上における第１の特定部位Ｌ１と、第２の特定部位Ｌ２との間の距離Ｌを座標から求める。

最後に、寸法の知られている基準試料を同一条件で測定し、予め求めておいた接線方向透過画像の基準データを用いて、実際に測定して得られた接線方向透過画像上の距離Ｌの値を、実寸法の値に換算する。この換算作業により、画像上の距離ではなく、リム組込みタイヤ１２の実際の第１の特定部位Ｌ１と第２の特定部位Ｌ２との間の距離Ｌを得ることができる。

ここで、タイヤ一周分に渡り得られた３６０枚の接線方向透過画像上で、第１の特定部位Ｌ１と第２の特定部位Ｌ２の位置を自動的に抽出する方法には、接線方向透過画像における画面上の濃淡（輝度差）を利用したパターン認識を用いている。

即ち、リムフランジ５２はアルミ合金で製造され、Ｘ線を透過させにくいので接線方向透過画像上では黒く表現される。一方、リムフランジ５２の外側は空間となっておりＸ線をよく透過させるため、接線方向透過画像上では白く表現される。この濃淡の差を利用して、画像上にリム組込みタイヤ１２の回転軸に平行に形成した面Ｐ１と、左側が黒く、右側が白い境界との交差点を第１の特定部位Ｌ１としている。

同様に、ビードコア５４は鋼線で製造されＸ線を透過しにくいので接線方向透過画像上では黒く撮影され、周囲のタイヤ５６はＸ線を透過させるので薄黒く撮影される。この画面上の濃淡を利用して、ビードコア５４が存在するリム組込みタイヤ１２の回転軸に平行に面Ｐ２を形成し、左側が薄黒く、右側が黒い境界との交差点を第２の特定部位Ｌ２としている。
同様の処理をタイヤ一周分に渡り、連続して行うことで、リムとタイヤの組付部の特定部位間の画像を、タイヤの一周分に渡り取得できる。

図４は、前述した寸法の知られている基準試料を取り付けた状態でＸ線を照射し、接線方向透過画像を求め、得られた接線方向透過画像を用いてビードコア５４の変位量を測定した測定例を示している。

図４の横軸は、タイヤ一周分の位置を起点位置からの角度（deg）で示しており、縦軸は、リムフランジ５２の特定位置とビードコア５４の特定位置との間の距離の変位量（ｍｍ）を示している。縦軸において、プラス側は、ビードコア５４がタイヤの内側（矢印Ａの方向）へ変位した状態を示し、マイナス側は、ビードコア５４がタイヤの外側（矢印Ｂの方向）へ変位した状態を示す。

図４に示す測定結果は、ビードコア５４の内側の一部に、基準試料（金属板、厚さ２ｍｍ、３ｍｍ）を挿入し、上記の手順でビードコア５４の変位量をタイヤ一周分に渡り測定した条件での結果である。実線９６は３ｍｍの金属板の特性を、破線９８は２ｍｍの金属板の特性である。

図４に示すように、金属板を挿入した位置（横軸の２２５（deg）の位置）で実線９６、破線９８のいずれも、ビードコア５４の内側への変位量が最大値を示している。また、横軸の１８０〜２７０（deg）の範囲は金属板を挿入した影響が現れているが、この範囲を除く範囲では、ビードコア５４の変位量はゼロ付近で推移しており、大きな変位は見られない。このことから、ビードコア５４にズレが生じている場合には、そのズレ位置で変位が生じ、この変位が生じている位置を正確に測定できるといえる。

またこのときの接線方向透過画像から求めたビードコア５４の変位量は、挿入した金属板が厚さ３ｍｍのときは、実線９６において約１．９ｍｍを示し、挿入した金属板が厚さ２ｍｍのときは破線９８において、約１．２ｍｍを示している。

この測定結果を基準試料の実寸法と対比すると、図５に示すように、基準試料の実寸法と、測定結果で得られたビードコア５４の変位量との間には強い相関（寄与率９５．８％）が見られる。このことから、接線方向透過画像から求めた測定値を適正に補正することで、ビードコア変位量を正確に測定できるといえる。

次に、接線方向透過画像を用いて、リムとタイヤの間に生じる隙間の面積を測定する方法について説明する。
図６に示すように、リム３０とリムフランジ５２の立ち上り部でできる角部とタイヤ５６の角部との間には、タイヤ５６が空気圧を加えられることにより生じる変形に伴う隙間Ｓが生じる。この隙間Ｓは小さい方が望ましく、その面積を測定し、評価する必要がある。

なお、接線方向透過画像上で隙間ＳはＸ線を透過させるため白く撮影され、隙間Ｓの周囲のリムフランジ５２、タイヤ５６はＸ線を透過させにくいため黒く撮影される。この接線方向透過画像上の濃淡（輝度差）を利用して、隙間Ｓと周囲とは容易に区別ができる。

先ず、接線方向透過画像上に測定範囲を定める。具体的には図６に示すように、リム３０からリムフランジ５２が立ち上がる角部を中心とした領域６０を定める。これは、図７（Ａ）に示すように、接線方向透過画像上では、破線６０の領域以外にも、同じように高い輝度の領域（網かけ部分）が生じるので、そのような領域を解析の対象から除外するためである。

次に、図７（Ｂ）に示すように、隙間Ｓは接線方向透過画像では画像が白く抜けることを利用して、撮影した破線６０内の輝度情報から適当な閾値を用いて、ターゲットとする隙間Ｓとその他の部分とを２値化処理をして区分けする。
次に、図７（Ｃ）に示すように、区分けされた隙間Ｓを構成する白い部分にあるドット数を求める。実際の測定結果で得られた隙間Ｓのドット数と、予め求めておいた基準面積を構成するドット数とを対比して、測定結果を校正することで実際の隙間Ｓの面積を算出できる。
同様の処理をタイヤ一周分に渡り連続して行う。このことにより、リムとタイヤの組付部の隙間Ｓをタイヤ一周分に渡り連続して測定し、評価できる。

尚、本実施形態では、リム組付けタイヤ１２におけるビードコア５４の位置の変位量と、リムフランジ５２の立ち上り部とタイヤ５６の間に生じる隙間Ｓの面積を測定し、評価した。しかし、本発明はこれらに限定されることはなく、Ｘ線の透過率の違いがあれば、これら以外の部分を測定し、評価することもできる。

本発明の一実施形態に係るタイヤ内部構造測定装置の構成図である。 リム組付けタイヤの接線方向透過画像を示す図である。 接線方向透過画像から、ビードコア位置とリムフランジの距離を測定する方法を示す図である。 接線方向透過画像から、ビードコア位置とリムフランジの間の距離の測定例を示す図である。 金属板厚さとビードコア変位量の関係を示す図である。 接線方向透過画像から、リムフランジの立ち上がり角部とタイヤとでできる隙間を測定する方法を示す図である。 リムフランジの立ち上がり角部とタイヤとでできる隙間の面積を求める方法を示す図である。

符号の説明

１０ タイヤ内部構造測定装置
１２ リム組付けタイヤ
２０ Ｘ線照射手段（Ｘ線照射装置）
２２ Ｘ線検知手段（Ｘ線検知装置）
２８ 画像処理手段（画像形成処理部）
３０ リム
５２ リムフランジ
５４ ビードコア
５６ タイヤ
Ｌ１ 第１測定点
Ｌ２ 第２測定点
Ｓ リムフランジの立ち上り部とタイヤとの間に生じた隙間

Claims (3)

1. リムにタイヤを組み付けたリム組付けタイヤにＸ線照射手段からＸ線を照射し、前記リム組付けタイヤを透過したＸ線をＸ線検知手段で検知し、検知されたＸ線透過情報に基づき画像処理手段でＸ線透過画像を形成し、前記リムと前記タイヤとの組み付け状態を測定するリム組付けタイヤの組付状態測定方法であって、
   前記リム組付けタイヤを、押圧負荷のない無負荷状態で回転させ、
   前記Ｘ線を前記リムの接線方向に照射し、
   前記Ｘ線検知手段により、前記リムと前記タイヤとの組付部のＸ線透過情報を所定のタイミングで取り込み、
   前記Ｘ線透過情報に基づいて、前記画像処理手段で接線方向透過画像を形成し、
   前記接線方向透過画像を用いて、前記リムと前記タイヤの特定部位の位置情報を得ることを特徴とするリム組付けタイヤの組付状態測定方法。
2. 前記リムの特定部位を、前記リムのリムフランジの外側面に設けた第１測定点とし、
   前記タイヤの特定部位を、前記タイヤのビードコアの内側面に設けた第２測定点とし、
   前記リム組付けタイヤの回転軸と平行な面上における、前記第１測定点と前記第２測定点との距離を測定することを特徴とする請求項１に記載のリム組付けタイヤの組付状態測定方法。
3. 前記リムと前記タイヤの特定部位は、前記リムと前記タイヤの間に生じた隙間であり、
   前記隙間の面積を測定することを特徴とする請求項１に記載のリム組付けタイヤの組付状態測定方法。

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