JP2020027040A - 空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法および装置において、正確に幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。【解決手段】空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法は、タイヤ１のタイヤ幅方向ＴＷにおいて、部位６〜８の少なくとも１つに対応する位置にマイクロホン２０を設置し、タイヤ１を所定速度で転動させ、マイクロホン２０によって部位６〜８の少なくとも１つが発生させるパターンノイズの音圧を測定し、測定エネルギー値Ｅと、タイヤ１の新品時の音圧の所定の周波数範囲Δｆにおけるエネルギー値である基準エネルギー値Ｅ０とを比較して、測定エネルギー値Ｅが基準エネルギー値Ｅ０よりも所定以上小されば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法および装置に関する。

自動車などに取り付けられる空気入りタイヤでは、トレッドパターンに応じて様々な偏摩耗が発生する。例えば、タイヤ周方向に延びるショルダー部、クォーター部、およびセンター部において、いずれかの部位が他の部位に比べて大きく摩耗することがある。これらの摩耗を幅方向不均一摩耗ともいう。幅方向不均一摩耗は、タイヤ性能を悪化させるため、正確に検知して対処することが求められている。

特許文献１には、タイヤのパターンノイズにおける周波数毎の音圧レベルを測定して、基準タイヤの音圧レベルと比較演算することによりタイヤの摩耗量を測定する方法が開示されている。

特開２０００−３４６７５５号公報

特許文献１のタイヤの摩耗量の測定方法は、一般的な摩耗を測定するものであり、特定の偏摩耗を効果的に測定できるものではない。従って、特定の偏摩耗として幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する観点で改善の余地がある。

本発明は、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法および装置において、正確に幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定することを課題とする。

本発明の第１の態様は、空気入りタイヤのタイヤ幅方向において、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部の少なくとも１つに対応する位置に音圧センサを設置し、前記空気入りタイヤを所定速度で転動させ、前記音圧センサによって前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部の少なくとも１つが発生させるパターンノイズの音圧を測定し、測定した前記パターンノイズの音圧から所定の周波数範囲でのエネルギー値を測定エネルギー値として算出し、前記測定エネルギー値と、前記空気入りタイヤの新品時の音圧の前記所定の周波数範囲におけるエネルギー値である基準エネルギー値とを比較して、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小さければ幅方向不均一摩耗が発生していると判定することを含む、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法を提供する。

この方法によれば、タイヤ幅方向において、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部の少なくとも１つに対応する位置に設置された音圧センサを使用する。そして、音圧センサで、これらの部位が接地した際に発生するパターンノイズの音圧を測定することによって、幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。従って、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部の少なくとも１つにおける摩耗の発生の有無を判定できる。具体的には、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部のうちいずれかの部位の摩耗が進行すると、当該部位のノイズが減少する。上記方法は、基準エネルギー値と測定エネルギー値とを比較してこのノイズの減少を検知することによって、幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。特に、この判定方法は、判定対象の部位に対応する位置に音圧センサを設置しているため、幅方向不均一摩耗の発生の有無を正確に判定できる。また、従来のようにある一点の周波数におけるパターンノイズの音圧比較では正確に測定し難い幅方向不均一摩耗の発生を、特定の周波数範囲でのエネルギー比較を行うことで可能にしたものである。なお、新品とは、未使用ないし摩耗していないもののことをいう。

前記方法では、前記空気入りタイヤは、タイヤ幅方向において、前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部のそれぞれに対応する位置に前記音圧センサをそれぞれ設置し、前記音圧センサによって前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部のそれぞれが発生させるパターンノイズの音圧を測定し、前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部のうち１つのみにおいて、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小さく、かつ、残りの２つにおいて前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小さくなければ、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小さく測定された部位のみが偏摩耗していると判定してもよい。

この方法によれば、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部のうち、いずれの部位が摩耗しているかを判定できる。換言すれば、各部位に対して音圧センサをそれぞれ設置することで、全ての部位の摩耗状態を把握できる。そのため、全ての部位が均等に摩耗した全体摩耗であるか、または、いずれかの部位のみが摩耗した偏摩耗であるかを判定できる。

前記所定の周波数範囲は、前記所定速度に対応する車両の時速Ｖと、前記空気入りタイヤのトレッドパターンのタイヤ周方向におけるブロックピッチのうちの最小ピッチ長Ｄｍｉｎおよび最大ピッチ長Ｄｍａｘとを用いて、以下の式でΔｆとして算出してもよい。

この方法によれば、所定の周波数範囲Δｆを具体的に規定できる。特に、タイヤ周方向に延びるショルダー部、クォーター部、およびセンター部には、タイヤ幅方向に延びる溝が形成されることにより、所定のピッチ長を有するブロックが形成されることがある。当該ブロックは、タイヤの回転に伴い、一定程度の時間間隔で接地し、パターンノイズを発生させる。従って、測定エネルギーを算出する所定の周波数範囲をパターンノイズの発生周波数に合わせることにより、正確に幅方向不均一摩耗を検知できる。ここで留意すべきは、パターンノイズが特定の周波数に集中することを防ぐために、ブロックピッチはある程度ばらつき（Ｄｍｉｎ〜Ｄｍａｘ）をもって設計されることである。従って、ある特定のブロックピッチに対応する特定の周波数一点ではなく、上記式に示すようにばらつきをもったブロックピッチに対応する所定の周波数範囲で測定エネルギーを算出することが有効である。また、上記式では、周波数範囲Δｆの下限値ｆ１および上限値ｆ２を求める際、時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）に１０００／３６００をかけることで秒速（ｍ／ｓ）に変換している。周波数範囲Δｆの下限値ｆ１は、時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を秒速に変換したものを最大ピッチ長Ｄｍａｘの１．０５倍の数値で割ることで求められる。同様に、周波数範囲Δｆの上限値ｆ２は、時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を秒速に変換したものを最小ピッチ長Ｄｍｉｎの０．９５倍の数値で割ることで求められる。最大ピッチ長Ｄｍａｘを１．０５倍し、かつ、最小ピッチ長Ｄｍｉｎを０．９５倍しているのは、エネルギー値を算出する周波数域に余裕度を持たせるためである。

前記方法では、前記ブロックピッチを１次のピッチとして、タイヤ周方向におけるブロックの分割形状に応じた各次数のピッチで、前記所定の周波数範囲を算出し、次数ごとの前記所定の周波数範囲で前記測定エネルギー値をそれぞれ算出し、次数ごとに前記基準エネルギー値と前記測定エネルギー値とを比較して、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小さければ幅方向不均一摩耗が発生していると判定してもよい。

この方法によれば、パターンノイズの次数ごとに基準エネルギー値と測定エネルギー値とを比較するため、より詳細な判定を行うことができる。詳細には、１つのブロックがサイプやその他細溝などによってタイヤ周方向に分割されると、ブロックピッチよりも高周波数でパターンノイズが発生する。当該高周波数のパターンノイズを２次、３次、４次、、、と称する。例えば、ブロックがサイプによってタイヤ周方向に均等に２分割されていると、２次のパターンノイズが発生する。２次のパターンノイズは、１次のパターンノイズ（ブロックピッチによるパターンノイズ）の２倍の周波数を有する。このように、次数を考慮し、ブロック単位よりも詳細な単位でエネルギー比較を行うことで、幅方向不均一摩耗をより詳細に評価できる。

前記方法では、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値の半分以下であれば幅方向不均一摩耗が発生していると判定してもよい。

この方法によれば、エネルギー比較の際に半分を閾値として幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定している。パターンノイズのエネルギー値が半分となると、一般の運転者にも感じられるほどの違いが生じるためである。また、エネルギー値で半分を閾値としているため、風および路面状態等の外乱の影響を受けることによって測定するエネルギー値がわずかに変化しても誤判定することなく、幅方向不均一摩耗の発生の有無を正確に判定できる。

前記所定速度は、前記所定の周波数範囲が気柱管共鳴周波数範囲から外れる速度であってもよい。

この方法によれば、パターンノイズがタイヤのトレッド部の周方向溝の気柱管共鳴によって影響を受けることを防止できる。仮に、パターンノイズの周波数範囲と気柱管共鳴の周波数範囲が一致する速度で評価すると、摩耗するごとに溝は浅くなるため、気柱管共鳴の影響は減少する。すなわち、評価中の気柱管共鳴の影響は一定ではない。従って、所定の周波数範囲が気柱管共鳴周波数範囲から外れるように所定の速度を設定することで、パターンノイズを正確に測定できる。

前記方法では、前記空気入りタイヤの転動方向前方に前記音圧センサを設置してもよい。

この方法によれば、パターンノイズはタイヤの転動方向前方において明瞭に強く現れるため、効率よくパターンノイズの音圧を測定できる。これに対し、タイヤの転動方向後方ではタイヤが地面を蹴り出す際のこすれやすべりなどにより発生する音がパターンノイズに混ざるおそれがあり、かつ、石ころなどが飛んで音圧センサが破損する可能性もある。タイヤの転動方向に対して側方ではパターンノイズの音圧が低いことが多い。従って、タイヤの転動方向前方においてパターンノイズを測定することが好ましい。

本発明の第２の態様は、空気入りタイヤを所定速度で転動させる転動装置と、タイヤ幅方向において、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部の少なくとも１つに対応する位置に設置され、前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部の少なくとも１つが発生させるパターンノイズの音圧を測定する音圧センサと、前記空気入りタイヤの新品時の音圧の所定の周波数範囲におけるエネルギー値である基準エネルギー値を記憶している記憶部と、測定した音圧の前記所定の周波数範囲におけるエネルギー値である測定エネルギー値と、前記基準エネルギー値とを比較して、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小されば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する判定部とを備える、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定装置を提供する。

本発明によれば、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法および装置において、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部に対応する位置に音圧センサを設置しているため、幅方向不均一摩耗を正確に判定できる。

空気入りタイヤの斜視図。 トレッドパターンの一部の展開図。 マイクロホンの設置位置を示す空気入りタイヤの平面図。 空気入りタイヤの転動装置の側面図。 空気入りタイヤの転動装置の平面図。 制御装置のブロック図。 パターンノイズの周波数と音圧の関係を示すグラフ。 空気入りタイヤの転動装置の変形例の側面図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

本実施形態では、空気入りタイヤにおける幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。空気入りタイヤは、例えば一般の乗用自動車用タイヤであり得る。代替的には、トラックまたはバス用タイヤなどであってもよい。以降、空気入りタイヤのことを単にタイヤともいう。

図１を参照して、タイヤ１は、タイヤ周方向ＴＲに延びる縦溝１１ａ〜１１ｄによってタイヤ幅方向ＴＷに区画されたショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８を有している。ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８は、この順にタイヤ幅方向ＴＷの両外側から内側へ向かって配置されている。タイヤ１は、ホイールリム２に装着される。タイヤ１は、ホイールリム２に装着された状態で路面上を転動する。路面上をタイヤ１が転動すると、タイヤ１のトレッドパターンに応じたパターンノイズが生じる。本実施形態の判定方法は、当該パターンノイズを測定することにより、幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定するものである。なお、図１では、トレッドパターンの詳細な図示を省略している。

パターンノイズは路面状態に応じて異なり得るため、正確な判定を行うためには一定の路面状態でパターンノイズを測定することが好ましい。一定の路面状態としては、例えば、JIS D 8301：2013(ISO 10844：2011)を採用してもよい。

図２は、タイヤ１のトレッド部５の一部（図１の斜線部参照）の展開図を示している。ショルダー部６は、タイヤ幅方向ＴＷに延びる複数の横溝１２によって複数のブロック１３に区画されている。換言すれば、縦溝１１ｄと横溝１２によってブロック１３が画定されている。

ブロック１３は、タイヤ周方向ＴＲにおいて完全に同じピッチで形成されているわけではなく、僅かずつ異なるピッチで形成されている。これにより、パターンノイズの発生周波数を１つの周波数に集中させず、１つの周波数の音圧が著しく大きくなることを防止している。これは、一般のタイヤにおいてもよく見られる設計である。以降、このようにタイヤ周方向ＴＲに僅かにばらつきをもったブロック１３の形成ピッチをブロックピッチともいう。このブロックピッチは、図２において例えばＤ１で表されている。

図３は、タイヤ１を真上から見たときの平面図を示しており、破線円部が拡大して示されている。タイヤ１の中央において破線で示される楕円は接地領域を示す。パターンノイズを測定するためには、マイクロホン（音圧センサ）２０を使用する。好ましくは、マイクロホン２０は、タイヤ１の転動方向前方Ｆｒに設置される。詳細には、平面視においてタイヤ１の幅を一辺とする正三角形領域Ｓ１ないし平面視においてタイヤ１の陰になって見えない非接地領域Ｓ１’にマイクロホン２０は設置されることが好ましい。タイヤ１の前方の当該領域Ｓ１およびＳ１’では、ブロック１３が接地する瞬間の大きなパターンノイズを明瞭に測定できるためである。より好ましくは、領域Ｓ１’にて、タイヤ１の接地領域近傍に配置される。本実施形態では、領域Ｓ１’内の接地領域近傍にて、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８のそれぞれのタイヤ幅方向ＴＷの中心位置にマイクロホン２０は配置される。具体的には、それぞれのマイクロホン２０と、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８のそれぞれとが、タイヤ幅方向の位置において少なくとも部分的に重複して配置される。この配置により、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８のそれぞれが発生させるパターンノイズを、それぞれの音圧センサ２０によって明瞭に測定できる。代替的には、マイクロホン２０は、タイヤ１の転動方向後方に設置されてもよい。詳細には、平面視においてタイヤ１の幅を一辺とする正三角形領域Ｓ２ないし平面視においてタイヤ１の陰になって見えない非接地領域Ｓ２’にマイクロホン２０は設置されてもよい。この場合も、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８のそれぞれに対応する位置にマイクロホン２０は配置される。また、タイヤ高さ方向については、地面からタイヤ中心までの範囲にマイクロホン２０は設置されることが好ましい。なお、図３中の符号３２で示す部材は、後述する支持部３２を示している。

本実施形態では、タイヤ１の幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定するための判定装置を使用する。

判定装置は、タイヤ１を所定速度で転動させる転動装置３０（図４参照）と、パターンノイズの音圧を測定するマイクロホン２０（図３参照）と、制御装置４０（図６参照）と、判定結果を表示するモニタ５０（図６参照）とを備える。

図４，５を参照して転動装置３０は、タイヤ１を載置する路面部３１と、タイヤ１を支持する支持部３２とを備える。路面部３１は、２つのローラ３１ａ，３１ｂと、ベルト３１ｃとを備える。２つのローラ３１ａ，３１ｂは、図示しないモータに機械的に接続されている。２つのローラ３１ａ，３１ｂは、モータによって同方向に回転駆動される。また、ベルト３１ｃは、２つのローラ３１ａ，３１ｂを囲むように２つのローラ３１ａ，３１ｂに跨って架けられている。従って、２つのローラ３１ａ，３１ｂが回転すると、ベルト３１ｃが回転されるようになっている。支持部３２は、タイヤ１を回転軸Ｌａまわりに回転可能に支持する部材である。タイヤ１は、支持部３２によってベルト３１ｃの上面に載置された状態で支持される。２つのローラ３１ａ，３１ｂを回転させるモータは、制御装置４０によって速度制御されている。従って、タイヤ１は、ベルト３１ｃの所定速度の回転に伴ってベルト３１ｃの上を所定速度で転動する。

マイクロホン２０の種類は、特に限定されず、市販のものを使用できる。本実施形態では、マイクロホン２０は、前述のように、図３に示すタイヤ１の転動方向前方Ｆｒの領域Ｓ１およびＳ１’にて、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８のそれぞれに対応する位置に設置される。ただし、マイクロホン２０は、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８の全てに対して設置されなくてもよく、即ちショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８の少なくとも１つに対して設置され得る。また、タイヤ高さ方向については、図４において路面部３１のタイヤ１を載置した面からタイヤ回転軸Ｌａまでの範囲に、マイクロホン２０（図４では図示せず）は設置される。

図６を参照して、制御装置４０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）のような記憶装置を含むハードウェアと、それに実装されたソフトウェアとにより構築されている。制御装置４０は、エネルギー算出部４１と、記憶部４２と、判定部４３と、速度制御部４４とを備える。

エネルギー算出部４１は、マイクロホン２０によって測定したパターンノイズの音圧から所定の周波数範囲でエネルギー値を算出する。所定の周波数範囲は、以下の式でΔｆとして算出される。ここで、以下の式におけるＶはタイヤ１の転動する速度に対応する車両の時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）である。また、Ｄｍａｘは前述のブロックピッチのうち最大ピッチ長を示し、Ｄｍｉｎは最小ピッチ長を示す。周波数範囲Δｆの下限値ｆ１および上限値ｆ２を求める際、時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）に１０００／３６００をかけることで秒速（ｍ／ｓ）に変換している。周波数範囲Δｆの下限値ｆ１は、時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を秒速に変換したものを最大ピッチ長Ｄｍａｘの１．０５倍の数値で割ることで求められる。同様に、周波数範囲Δｆの上限値ｆ２は、時速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を秒速に変換したものを最小ピッチ長Ｄｍｉｎの０．９５倍の数値で割ることで求められる。最大ピッチ長Ｄｍａｘを１．０５倍し、かつ、最小ピッチ長Ｄｍｉｎを０．９５倍しているのは、エネルギー値を算出する周波数域に余裕度を持たせるためである。

上記式を用いて周波数範囲Δｆを算出する方法を具体的な数値を用いて例示する。本実施形態では、ブロック１３がタイヤ１の１周当たり３４個設けられた半径３００ｍｍのタイヤ１を使用する。最小ピッチ長Ｄｍｉｎは４２ｍｍであり、最大ピッチ長Ｄｍａｘは６９ｍｍであり、基本のブロックピッチが５５ｍｍである。即ち、基本のブロックピッチに対して２５％程度のばらつきが設定されている。また、所定速度Ｖを５０ｋｍ／ｈとする。これらを上記式に代入すると、下限値ｆ１は１９１Ｈｚとなり、上限値ｆ２は３５２Ｈｚとなる。従って、周波数範囲Δｆは１９１〜３５２Ｈｚとなる。

周波数範囲Δｆでのエネルギー値（測定エネルギー値）は、以下の式でＥとして算出される。ここで、以下の式におけるＰｉは、ある周波数ｆｉにおける音圧を示す。なお、周波数ｆｉは周波数範囲Δｆ内の値である（ｆ１≦ｆｉ≦ｆ２）。例えば、上記数値例として示した周波数範囲Δｆ（１９１〜３５２Ｈｚ）の場合、周波数ｆｉが１９１〜３５２Ｈｚまで１Ｈｚごとに設定されてもよい。

記憶部４２は、予め算出した新品時のタイヤ１の音圧の周波数範囲Δｆにおけるエネルギー値（基準エネルギー値）Ｅ０を記憶している。なお、新品とは、未使用ないし摩耗していないもののことをいう。

判定部４３は、同条件で測定および算出された、測定エネルギー値Ｅと、基準エネルギー値Ｅ０とを比較して、測定エネルギー値Ｅが基準エネルギー値Ｅ０よりも所定以上小されば幅方向不均一摩耗が発生していると判定し、そうでなければ幅方向不均一摩耗が発生していないと判定する。本実施形態では、測定エネルギー値が基準エネルギー値の半分以下であれば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する。本実施形態では、各部位６〜８に対応する位置にマイクロホン２０を設置しているため、各部位６〜８が摩耗しているか否かをそれぞれ判定できる。特に、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８のうち１つのみにおいて、測定エネルギー値Ｅが基準エネルギー値Ｅ０よりも所定以上小さく（本実施形態では、半分以下）、かつ、残りの２つにおいて測定エネルギー値Ｅが基準エネルギー値Ｅ０よりも所定以上小さくなければ（本実施形態では、半分より大きければ）、測定エネルギー値が基準エネルギー値よりも所定以上小さく測定された部位のみが偏摩耗していると判定する。

判定部４３での判定結果は、モニタ５０に随時表示される。特に、判定部４３にて摩耗していると判定された場合、モニタ５０に警告を表示するようにしてもよい。

本実施形態では、より詳細に幅方向不均一摩耗の有無を判定するため、トレッドパターンに応じた「次数」の概念を導入している。具体的には、前述のブロックピッチを１次のピッチとする。そして、タイヤ周方向ＴＲにおけるブロック１３の分割形状に応じて、２次、３次、４次、、、と高次の次数を設定する。各次数のピッチで、周波数範囲Δｆを算出し、次数ごとの周波数範囲Δｆにおける測定エネルギー値Ｅを検出し、次数ごとに基準エネルギー値Ｅ０と比較して、測定エネルギー値Ｅが基準エネルギー値Ｅ０よりも所定以上小さければ幅方向不均一摩耗が発生していると判定する。

詳細には、図２を参照して、前述のブロックピッチ（１次のピッチ長）をＤ１とすると、１次のピッチ長Ｄ１の半分程度の２次のピッチ長Ｄ２と、Ｄ１の４分の１程度の４次のピッチ長Ｄ４とが設けられている。２次のピッチ長Ｄ２および４次のピッチ長Ｄ４のような高次のピッチ長は、サイプや細溝などの横溝１４，１５によってブロック１３が何分割されるかに基づいて設けられる。従って、本実施形態では、１次だけでなく２次と４次についても同様に周波数範囲Δｆを算出し、測定エネルギー値Ｅを検出し、新品時の基準エネルギー値Ｅ０と比較して摩耗判定を行う。なお、２次以降の周波数範囲Δｆは、１次の周波数範囲Δｆをその次数倍して求めることができる。即ち、上記数値例では１次の周波数範囲Δｆが１９１〜３５２Ｈｚであるため、２次の周波数範囲Δｆがその２倍の３８２〜７０４Ｈｚとなり、４次の周波数範囲Δｆがその４倍の７６４〜１４０８Ｈｚとなる。

図７は、測定したパターンノイズの一例を示すグラフである。グラフの横軸は周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸が音圧レベル［ｄＢ］を示している。１次のピッチ長Ｄ１に対応するパターンノイズの周波数が約２５０Ｈｚ、２次のピッチ長Ｄ２に対応するパターンノイズの周波数が約５００Ｈｚ、および４次のピッチ長Ｄ４に対応するパターンノイズの周波数が約１０００Ｈｚとなっており、これらの周波数で音圧レベルのピーク値を確認できる。より詳細には、これらの周波数の各点のみで音圧レベルが大きくなっているわけではなく、これらの周波数付近で一定の幅をもって音圧レベルが大きくなっている。これは、各次数のピッチ長Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４がばらつきをもって設定されているためである。従って、摩耗判定を行う際には、ピーク値をとる周波数一点の音圧の比較ではなく、ピーク値付近の周波数範囲におけるエネルギー比較を行うことが有効である。よって、本実施形態では、各次数のピーク値付近の周波数範囲Δｆでエネルギー比較を行い、幅方向不均一摩耗の有無を判定する。

本実施形態の速度制御部４４は、上記の２つのローラ３１ａ，３１ｂを回転させるモータを制御する。従って、速度制御部４４によってタイヤ１が転動する速度を制御でき、周波数範囲Δｆを調整することができる。好ましくは、周波数範囲Δｆがタイヤ１の縦溝１１ａ〜１１ｄの気柱管共鳴周波数範囲Δｇから外れるように速度Ｖを制御する。気柱管共鳴周波数範囲Δｇは、以下の式によって求められる。ここで、ｃは音速であり、Ｌは縦溝１１ａ〜１１ｄの管長である。αは補正係数であり、０．６以上かつ０．８以下の値をとる。

上記式を用いて周波数範囲Δｆを算出する方法を具体的な数値を用いて例示する。縦溝１１ｄの管長Ｌが１２０ｍｍ、音速ｃが３４０（ｍ／ｓ）とすると、気柱管共鳴周波数範囲Δｇは８５０〜１１３３Ｈｚの値をとる。従って、速度制御部４４は、このようにして求められた範囲Δｇを避けて周波数範囲Δｆを設定するように速度Ｖを設定することが好ましい。

しかし、全次数の周波数範囲Δｆを気柱管共鳴周波数範囲Δｇから外すことが困難であることもある。本実施形態の上記数値例でも、４次の周波数範囲Δｆ（７６４〜１４０８Ｈｚ）と、気柱管共鳴周波数範囲Δｇ（８５０〜１１３３Ｈｚ）が部分的に重複している。このように、全次数の周波数範囲Δｆを気柱管共鳴周波数範囲Δｇから外すことが困難である場合、最も目立つ次数の周波数範囲Δｆを気柱管共鳴周波数範囲Δｇから外してもよい。例えば、図７の本実施形態の例では、４次のパターンノイズ（１０００Ｈｚ付近）の音圧レベルが最も大きく目立つため、速度Ｖを変更して４次の周波数範囲Δｆのみを気柱管共鳴周波数範囲Δｇから外してもよい。これに加えて、速度Ｖを変更して２番目に目立つ次数の周波数範囲Δｆも気柱管共鳴周波数範囲Δｇから外してもよい。

本実施形態の空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法および装置によれば以下のメリットがある。

本実施形態では、タイヤ幅方向ＴＷにおいて、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８の少なくとも１つに対応する位置に設置された音圧センサ２０を使用する。そして、音圧センサ２０で、これらの部位６〜８が接地した際に発生するパターンノイズの音圧を測定することによって、幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。従って、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８の少なくとも１つにおける摩耗の発生の有無を判定できる。具体的には、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８のうちいずれかの部位の摩耗が進行すると、当該部位６〜８の接地ノイズが減少する。本実施形態の方法は、基準エネルギー値Ｅ０と測定エネルギー値Ｅとを比較してこの接地ノイズの減少を検知することによって、幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定する。特に、この判定方法は、判定対象の部位６〜８に対応する位置に音圧センサ２０を設置しているため（図３参照）、幅方向不均一摩耗の発生の有無を正確に判定できる。また、従来のようにある一点の周波数におけるパターンノイズの音圧比較では正確に測定し難い幅方向不均一摩耗の発生を、特定の周波数範囲Δｆでのエネルギー比較を行うことで可能にしている。

また、本実施形態では、ショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８のそれぞれに対応する位置に音圧センサ２０をそれぞれ設置しているため、これらの部位６〜８のうち、いずれの部位が摩耗しているかを判定できる。換言すれば、各部位６〜８に対して音圧センサ２０をそれぞれ設置することで、全ての部位６〜８の摩耗状態を把握できる。そのため、全ての部位６〜８が均等に摩耗した全体摩耗であるか、または、いずれかの部位のみが摩耗した偏摩耗であるかを判定できる。

また、本実施形態では、所定の周波数範囲Δｆを具体的に規定できる。特に、タイヤ周方向ＴＲに延びるショルダー部６、クォーター部７、およびセンター部８には、タイヤ幅方向ＴＷに延びる横溝が形成されることにより、所定のピッチ長を有するブロックが形成されることがある。本実施形態で例示したショルダー部６のブロック１３は、タイヤ１の回転に伴い、一定程度の時間間隔で接地し、パターンノイズを発生させる。従って、測定エネルギーＥを算出する所定の周波数範囲Δｆをパターンノイズの発生周波数に合わせることにより、正確に幅方向不均一摩耗を検知できる。ここで留意すべきは、パターンノイズが特定の周波数に集中することを防ぐために、ブロックピッチはある程度ばらつき（Ｄｍｉｎ〜Ｄｍａｘ）をもって設計されることである。従って、ある特定のブロックピッチに対応する特定の周波数一点ではなく、本実施形態のようにばらつきをもったブロックピッチに対応する所定の周波数範囲Δｆで測定エネルギーＥを算出することが有効である。

また、本実施形態では、パターンノイズの次数ごとに基準エネルギー値Ｅ０と測定エネルギー値Ｅとを比較するため、より詳細な判定を行うことができる。詳細には、１つのブロック１３がサイプや細溝などの横溝１４，１５（図２参照）によってタイヤ周方向ＴＲに分割されると、ブロックピッチよりも高周波数でパターンノイズが発生する。当該高周波数のパターンノイズを２次、３次、４次、、、と称する。例えば、ブロックがサイプによってタイヤ周方向に均等に２分割されていると、２次のパターンノイズが発生する。２次のパターンノイズは、１次のパターンノイズ（ブロックピッチによるパターンノイズ）の２倍の周波数を有する。このように、次数を考慮し、ブロック単位よりも詳細な単位でエネルギー比較を行うことで、幅方向不均一摩耗をより詳細に評価できる。

また、本実施形態では、エネルギー比較の際に半分を閾値として幅方向不均一摩耗の発生の有無を判定している。パターンノイズのエネルギー値が半分となると、一般の運転者にも感じられるほどの違いが生じるためである。また、エネルギー値で半分を閾値としているため、風および路面状態等の外乱の影響を受けることによって測定するエネルギー値がわずかに変化しても誤判定することなく、幅方向不均一摩耗の発生の有無を正確に判定できる。

また、本実施形態では、所定の周波数範囲Δｆが気柱管共鳴周波数範囲から外れるように所定の速度Ｖを設定しているため、パターンノイズがタイヤ１のトレッド部５の周方向溝（縦溝１１ａ〜１１ｄ）の気柱管共鳴によって影響を受けることを防止できる。仮に、パターンノイズの周波数範囲と気柱管共鳴の周波数範囲が一致する速度で評価すると、摩耗するごとに溝は浅くなるため、気柱管共鳴の影響は減少する。すなわち、評価中の気柱管共鳴の影響は一定ではない。従って、所定の周波数範囲が気柱管共鳴周波数範囲から外れるように所定の速度を設定することで、パターンノイズを正確に測定できる。

また、本実施形態では、タイヤ１の転動方向前方Ｆｒの領域Ｓ１’（図３参照）にマイクロホン２０を設置してパターンノイズを測定している。パターンノイズはタイヤ１の転動方向前方Ｆｒにおいて明瞭に強く現れるため、この設置位置によって効率よくパターンノイズの音圧を測定できる。

以上より、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

例えば、転動装置３０の路面部３１は平坦でなくてもよい。具体的には、図８に示すように、路面部３１は、タイヤ１と比較して十分大きい曲率半径を有する回転可能なドラム３１ｄを備えてもよい。

代替的には、転動装置３０は、実際の自動車であってもよい。

１ 空気入りタイヤ（タイヤ）
２ ホイールリム
５ トレッド部
６ ショルダー部
７ クォーター部
８ センター部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 縦溝
１２ 横溝
１３ ブロック
１４，１５ 横溝
２０ マイクロホン（音圧センサ）
３０ 転動装置（自動車）
３１ 路面部
３１ａ，３１ｂ ローラ
３１ｃ ベルト
３１ｄ ドラム
３２ 支持部
４０ 制御装置
４１ エネルギー算出部
４２ 記憶部
４３ 判定部
４４ 速度制御部
５０ モニタ

Claims (8)

1. 空気入りタイヤのタイヤ幅方向において、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部の少なくとも１つに対応する位置に音圧センサを設置し、
   前記空気入りタイヤを所定速度で転動させ、
   前記音圧センサによって前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部の少なくとも１つが発生させるパターンノイズの音圧を測定し、
   測定した前記パターンノイズの音圧から所定の周波数範囲でのエネルギー値を測定エネルギー値として算出し、
   前記測定エネルギー値と、前記空気入りタイヤの新品時の音圧の前記所定の周波数範囲におけるエネルギー値である基準エネルギー値とを比較して、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小されば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する
   ことを含む、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
2. タイヤ幅方向において、前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部のそれぞれに対応する位置に前記音圧センサをそれぞれ設置し、
   前記音圧センサによって前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部のそれぞれが発生させるパターンノイズの音圧を測定し、
   前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部のうち１つのみにおいて、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小さく、かつ、残りの２つにおいて前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小さくなければ、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小さく測定された部位のみが偏摩耗していると判定する、請求項１に記載の空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
3. 前記所定の周波数範囲は、前記所定速度に対応する車両の時速Ｖと、前記空気入りタイヤのトレッドパターンのタイヤ周方向におけるブロックピッチのうちの最小ピッチ長Ｄｍｉｎおよび最大ピッチ長Ｄｍａｘとを用いて、以下の式でΔｆとして算出される、請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
   

   
4. 前記ブロックピッチを１次のピッチとして、タイヤ周方向におけるブロックの分割形状に応じた各次数のピッチで、前記所定の周波数範囲を算出し、
   次数ごとの前記所定の周波数範囲で前記測定エネルギー値をそれぞれ算出し、
   次数ごとに前記基準エネルギー値と前記測定エネルギー値とを比較して、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小さければ幅方向不均一摩耗が発生していると判定する、請求項３に記載の空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
5. 前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値の半分以下であれば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
6. 前記所定速度は、前記所定の周波数範囲が気柱管共鳴周波数範囲から外れる速度である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
7. 前記空気入りタイヤの転動方向前方に前記音圧センサを設置する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定方法。
8. 空気入りタイヤを所定速度で転動させる転動装置と、
   タイヤ幅方向において、ショルダー部、クォーター部、およびセンター部の少なくとも１つに対応する位置に設置され、前記ショルダー部、前記クォーター部、および前記センター部の少なくとも１つが発生させるパターンノイズの音圧を測定する音圧センサと、
   前記空気入りタイヤの新品時の音圧の所定の周波数範囲におけるエネルギー値である基準エネルギー値を記憶している記憶部と、
   測定した音圧の前記所定の周波数範囲におけるエネルギー値である測定エネルギー値と、前記基準エネルギー値とを比較して、前記測定エネルギー値が前記基準エネルギー値よりも所定以上小されば幅方向不均一摩耗が発生していると判定する判定部と
   を備える、空気入りタイヤの幅方向不均一摩耗の判定装置。

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