JP4054196B2

JP4054196B2 - タイヤの磨耗測定方法

Info

Publication number: JP4054196B2
Application number: JP2002011141A
Authority: JP
Inventors: 隆横井; 広志島; 正美菊池
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2022-01-21
Also published as: JP2003214808A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの磨耗状態を監視して、磨耗限度まで進行したとき、これを運転者に通知するための、タイヤの磨耗測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤの磨耗を管理するに際して、運転者または車両の運行管理者は、トレッドパターンの溝の深さ、あるいは、タイヤに設けたスリップサインの出現を目視でチェックしてタイヤの摩耗状態を点検し、トレッドが摩耗限度に達したときには、新品のタイヤに交換するようにしている。
【０００３】
タイヤの磨耗状態を目視でチェックするこの方法は、運転者等が、点検を怠ったり、チェック方法を誤ったりした場合には、タイヤが摩耗限度に達しても放置することになり、好ましいものではなかった。この問題に対して、光反射面を具えた光反射部材をタイヤ内部に埋設するとともに、外部からこの反射面に向かって光を照射しておき、この光反射面が位置する溝深さまでタイヤが磨耗した時、外部からの照射光が、光反射面により反射される光を受光することにより、タイヤの磨耗を検知する方法が提案されている。この方法としては、特開平１１−１７０８１９号公報に記載のものが公知である。
【０００４】
しかしながら、この従来の方法は、反射光を検出して、磨耗度合いをチェックするので、反射面が汚れたり、受光部が汚れたりした場合、反射面が露出しても反射光を検知することがないので、タイヤが磨耗限度を越えてもこれを認識することができないという問題を有し、甚だ信頼性の低い磨耗測定方法であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、タイヤの磨耗度合いを運転者等の視認によらず、磨耗限度を越えて進行したか否かを判定するための、信頼性の高い磨耗測定方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明はなされたものであり、その要旨構成ならびに作用を以下に示す。
【０００７】
請求項１に記載のタイヤの磨耗測定方法は、タイヤのトレッド部の溝部もしくはタイヤ内部に埋設された硬質磁性材料よりなる磁性体がトレッド部の摩耗とともに摩耗して形状変化するのに伴って変化する、この磁性体により形成される磁場の強さを磁気センサで測定して前記形状変化を検知しトレッドの摩耗度合いを特定するタイヤの摩耗測定方法である。
【０００８】
本発明に係るこのタイヤの磨耗測定方法によれば、トレッド部の磨耗進行に伴い、トレッド部の磨耗部分に配設され、トレッド部磨耗とともに磨耗する磁性体の形状の変化を検知して、トレッド部の磨耗量の推定や磨耗限界への到達判定等、磨耗度合を特定し、その結果を運転者に知らせることができるので、運転者等の視認によらないことはもちろん、従来の、汚れに弱い、光の反射による方法の問題点を解決することができる。
【００１０】
そして、いわゆる永久磁石等の硬質磁性材料よりなる磁性体によって形成される磁場の強さは、この磁性体の形状によって変化するので、磁性体により形成される磁場の強さを磁気センサで測定するこのタイヤの磨耗測定方法によれば、測定した磁場の強さから、磁性体の形状を逆算することができ、よって、タイヤの磨耗度合を特定することができる。
【００１１】
磁気センサとして、たとえば、ＭＩセンサ（磁気インピーダンスセンサ）を用いて磁場の強さを測定すれば、このセンサをタイヤから離隔した位置に配置して測定しても、磁性体の形状の変化を十分検知するこができ、好適である。
【００１２】
請求項２に記載のタイヤの摩耗測定方法は、タイヤのトレッド部の溝部もしくはタイヤ内部に埋設された軟質磁性材料よりなる磁性体がトレッド部の摩耗とともに摩耗して形状変化するのに伴って変化する、バルクハウゼン効果によってこの磁性体が二次放射する電磁ノイズを測定して前記形状変化を検知しトレッドの摩耗度合いを特定するものである。
【００１３】
本発明に係るこのタイヤの磨耗測定方法によれば、トレッド部の磨耗進行に伴い、トレッド部の磨耗部分に配設され、トレッド部磨耗とともに磨耗する磁性体の形状の変化を検知して、トレッド部の磨耗量の推定や磨耗限界への到達判定等、磨耗度合を特定し、その結果を運転者に知らせることができるので、運転者等の視認によらないことはもちろん、従来の、汚れに弱い、光の反射による方法の問題点を解決することができる。
そして、軟質磁性材料よりなる磁性体は、バルクハウゼン効果を有することが知られており、磁性体に所定の電磁波を放射したとき、交番する電磁場の向きの変化は、磁性体のそれぞれの磁区を区画する磁壁を移動させて、磁性体の極性を変えようとするが、磁壁の移動を開始させるには、所定のエネルギーが必要なため、磁壁が移動し始めるとき、磁壁が移動し始めるまでに貯めていたエネルギーが磁性体から一挙に放出され、この放出されるエネルギーを、二次放射されるパルス状の電磁ノイズ、いわゆる、バルクハウゼンノイズとして測定することができる。
【００１４】
バルクハウゼンノイズの大きさや、入力電磁波に対する遅れは、磁性体の形状に依存することが知られていて、このタイヤの磨耗測定方法によれば、二次放射する電磁ノイズの大きさもしくは位相遅れを測定するので、この測定値により、磁性体の形状を逆算することができ、よって、タイヤの磨耗度合を特定することができる。
【００１５】
さらに、このタイヤの磨耗測定方法は、電磁波を照射して、電磁波を測定するので、一次放射する電磁波の発振装置や、二次放射された電磁波の測定装置を設置する際の、設置場所に大きな制約はないので、測定装置を容易に構成することができる。
【００１６】
請求項３に記載のタイヤの磨耗測定方法は、請求項１もしくは２に記載するところにおいて、前記、磁性体の形状の変化を、磁性体の、トレッド部の接地面と直角の方向の寸法の減少として検知するものである。
【００１７】
このタイヤの磨耗測定方法によれば、磁性体の、磨耗によって減少する、トレッド部の接地面と直角の方向の寸法を測定するので、連続的に磨耗度合を特定することができ、したがって、いつも磨耗状態を把握することができる。
【００１８】
このとき、磁性体の磁極の向きは、磁性体の両極を結んだ線がトレッド部の接地面と直角に向くようにしても、また、両極を結んだ線が接地面と平行に向くようにしてもよい。前者の場合には、磁性体の長さが磨耗によって減少するので、反磁場が増加して磁性体の磁力が低下し、また、後者の場合には、磁性体の太さが磨耗によって減少するので、磁極からでる磁束数が減少し磁性体の磁力が低下し、いずれの場合も、この磁力の減少に起因する、外部磁場もしくはバルクハウゼンノイズの変化を測定することにより、磁性体の長さもしくは太さを逆算して、これから、トレッド部の磨耗度合を特定することができる。
【００１９】
請求項４に記載のタイヤの磨耗測定方法は、請求項１もしくは２に記載するところにおいて、前記、磁性体の形状の変化を、トレッド部の接地面と平行に所定間隔をおいて層状に配設した複数の平板状の磁性体の枚数の減少として検知するものである。
【００２０】
このタイヤの磨耗測定方法によれば、複数の平板状の磁性体を、トレッド部の接地面と平行に層状に配設しているので、トレッド部の磨耗が進行すると、最も接地面に近い第一の磁性体の磨耗が進行してこの磁性体が摩滅したあと、しばらくは、トレッド部のゴムだけが磨耗し、次いで、第二の磁性体が磨耗し始め、第二の磁性体の磨耗が進行してこの磁性体が摩滅したあと、また、トレッド部のゴムだけが磨耗する。このように磨耗が進行する磁性体の集まりの磁力は、階段的に減少するので、摩滅した磁性体の数をカウントすることができ、一方、ぞれぞれの磁性体の接地面からの埋設深さは予めわかっているので、これらのことから、トレッド部の磨耗度合をデジタル的に特定することができる。また、摩滅した磁性体の数さえわかればよいので精度の高い測定を必要としない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施形態について図1ないし図３に基づいて説明する。図１は、このタイヤの磨耗測定方法に用いるタイヤ１の略線部分断面図である。タイヤ１のトレッド部２の陸部３の一部に、底面のタイヤ半径方向位置が、タイヤ磨耗限度の深さに位置する永久磁石４を、タイヤ周方向上の一箇所に設けておく。そして、この永久磁石４が形成する磁場の強さを検知する磁気センサ５を、永久磁石４に対向できる位置の車体側の部分、例えばフェンダ６に取り付ける。
【００２２】
そして、タイヤ１の陸部３が磨耗してゆくと、永久磁石４も磨耗して行くので、永久磁石４によって形成させる磁場も徐々に弱まり、所定の深さまで磨耗まで進行すると、永久磁石４は完全に摩滅し、磁気センサ５は、磁場を検知しなくなる。このとき、タイヤ１が磨耗限度を越えた旨の警報を運転者に発信することにより、これを運転者に知らせることができる。もしくは、永久磁石４の磨耗の過程で、変化する磁場の大きさを、必要に応じて計測し、この計測した磁場の大きさから、永久磁石の磨耗度合を推定することができ、よって、タイヤのトレッド部の磨耗度合を特定することができる。
【００２３】
図２は、図１の永久磁石４の部分を拡大して示した、タイヤ１の断面図であり、図２（ａ）は、タイヤ１の陸部３に、断面がフラスコ状の穴を設け、ここに磁石４を押しこんで埋設して形成したものを示し、この方法によると、タイヤ表面側がタイヤ内部側に比べて狭いので永久磁石４がタイヤ１の陸部３から外れにくい。
【００２４】
図２（ｂ）は、永久磁石として、タイヤの成型時に、ゴムマグネット材料をトレッドゴム部材に貼り付けてタイヤ１を形成したものを示し、この場合は、タイヤ１の陸部３をなすトレッドゴムとゴムマグネット４Ａとが一体となって加硫されて形成されるので、ゴムマグネット４Ａがタイヤの陸部３から剥離することはない。
【００２５】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示す永久磁石４、４Ａは、これを、この両磁極を結ぶ線が、接地面Ｆと直角に向くよう配設していて、トレッド部の磨耗に伴って、永久磁石４、４Ａの長さが減じ、磁力が低下すること利用して、磨耗を特定するもものであるが、この代わりに、両磁極を結ぶ線が、接地面Ｆと平行に向くよう配設して、トレッド部の磨耗に伴って、永久磁石４、４Ａの太さが減じ、磁力が低下すること利用して、磨耗を特定してもよい。
【００２６】
図３は、永久磁石の別の配設例を示す、タイヤ１の断面図である。このタイヤ１のトレッド部２の陸部３に、平板状の永久磁石７Ａ〜７Ｄを、トレッド部２の接地面Ｆと平行に層状に配設していて、トレッド部の磨耗が進行すると、まず、永久磁石７Ａが磨耗し始め、これが摩滅したあと、次の永久磁石７Ｂが磨耗し始めるまでは、永久磁石７Ａ〜７Ｄには変化がない。このように、層状になった永久磁石７Ａ〜７Ｄが段階的に、磨耗し、摩滅する変化を起こすので、磁気センサ５で測定する磁場の変化も段階的なものとなり、よって、磁場の変化から永久磁石７Ａ〜７Ｄの枚数の減少が分かる。そして、おのおのの永久磁石７Ａ〜７Ｄの埋設深さも予め分かっているので、トレッド部２の磨耗度合をデジタル的に特定することができる。
【００２７】
第一の実施形態においては、磁性体として硬質磁性材料である永久磁石を用いるが、磁石の材質として、フェライトの他、アルニコ磁石や、ネオジ鉄ボロン磁石、サマリウムコバルト磁石などの磁力の強い希土類磁石を用いることができる。また、これらの磁石材料を燒結体として用いることができるほか、これらの材料を樹脂やゴム等の高分子材料中に混合分散させた、いわゆる、ゴムマグネットやプラスチックマグネットとしても用いることができる。
【００２８】
磁気センサ５としては、ホール素子を用いたものもあるが、磁性体から離れた位置でも、この磁性体が形成する磁場を検出することのできるＭＩセンサを用いるのが好ましい。
【００２９】
本発明の第二の実施形態のタイヤの磨耗測定方法について、磨耗測定装置１０の構成を示す図４に基づいて説明する。タイヤ１のトレッド部２の陸部３の一部に、軟質磁性材料である線状のアモルファス金属１５を埋設し、一方、タイヤ１の近くに、磨耗測定装置１０を構成する、電磁波を放射するための発振装置１１と、アモルファス金属１５から二次放射されるバルクハウゼンノイズを検知するノイズ検知装置１２とを設ける。発振装置１１には電磁波を放射する放射アンテナ１３を設け、また、ノイズ検知装置１２には、バルクハウゼンノイズを検知する検知アンテナ１４を設ける。
【００３０】
図５（ａ）は、発振装置１１より放射する電磁波の波形を示すチャートであり、図５（ｂ）は、電磁波の照射を受けたアモルファス金属１５から二次放射されるバルクハウゼンノイズの波形を示すチャートである。これらのチャートにおいて、横軸は時間、縦軸は電磁波の強さをそれぞれ示している。正弦波よりなる電磁波は、正負逆転するとき、アモルファス金属１５の磁壁を移動させて、アモルファス金属１５の磁化を逆転させようとするが、磁壁には摩擦抵抗があるため、磁壁は時間ｔだけ遅れて移動し始める。そして、移動し始めると一気に貯めていたエネルギーを放出し、これが、ピーク値Ｐをもつバルクハウゼンノイズとなって二次放射されので、このノイズの遅れ時間ｔやピーク値Ｐを測定することができる。そして、このノイズは、アモルファス金属１５に照射する正弦波が正負逆転するとき、これに伴って現れる。
【００３１】
バルクハウゼンノイズの遅れ時間ｔもしくはピーク値Ｐは、アモルファス金属１５の磁気特性に依存し、アモルファス金属１５の形状が変化すると、その磁壁の摩擦抵抗が変化し、タイヤ１の陸部３が磨耗してゆくと、線状のアモルファス金属１５の長さも減ってゆき、バルクハウゼンノイズの遅れ時間ｔとピーク値Ｐとは、ともに減少してゆくので、遅れ時間ｔもしくはピーク値Ｐを測定することにより線状のアモルファス金属１５の長さを推定して、よって、タイヤ１の陸部３の磨耗度合を特定することができる。
【００３２】
線状のアモルファス金属１５の配置は、その長手方向を接地面Ｆと直角にした図４に示す配置してもよいが、複数本の線状アモルファス金属を、接地面Ｆと平行に、それぞれ、接地面からの埋設深さを変えて配設しても、磨耗度合を測定することができる。すなわち、埋設深さの違う複数本の線状アモルファス金属を、所定の入力電磁波に対するバルクハウゼンノイズの遅れ時間ｔが互いに異なるようそれぞれ構成することにより、磨耗初期に於いては、線状アモルファス金属の本数分だけ観測されたバルクハウゼンノイズのピーク数が磨耗の進行に伴って減少するので、このピーク数をカウントすることができ、カウントしたピーク数と、予め設定した、それぞれの線状アモルファス金属の埋設深さとから、陸部３の磨耗度合の段階をしることができる。
【００３３】
アモルファス金属の材質としては、ＦｅＳｉＢ系のもの、ＣｏＳｉＢ系のもの、ＦｅＣｏＳｉＢ系のものなどを用いることができ、これをワイヤにして用いる場合には0.１ｍｍ程度の太さに細くすることができる。
【００３４】
また、磨耗測定装置１０は、車両に取り付けて、走行中に測定することも可能であるが、磨耗は急激に進行するものではないので、ガソリンスタンド等のサービスステーションに設けておき、必要に応じて測定することも可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明によれば、タイヤのトレッド部の溝部もしくは内部に配設した磁性体の、磨耗による形状の変化を検知して、トレッド部の磨耗度合を特定するので、汚れ等に影響されずに、タイヤの磨耗限界を自動的に運転者に知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタイヤの磨耗測定方法の第一の実施形態に用いるタイヤを示す略線部分断面図である。
【図２】タイヤに埋設した磁石の拡大断面図である。
【図３】タイヤに埋設した磁石の拡大断面図である。
【図４】本発明に係るタイヤの磨耗測定方法の第二の実施形態に用いる磨耗測定装置を示す構成図である。
【図５】磁性体に放射する電磁波とバルクハウゼンノイズとの波形を示すチャートである。
【符号の説明】
１タイヤ
２トレッド部
３陸部
４、４Ｂ、７Ａ〜７Ｄ永久磁石
５磁気センサ
６フェンダ
１０磨耗測定装置
１１発振装置
１２ノイズ検知装置
１３放射アンテナ
１４検知アンテナ
１５アモルファス金属

Claims

タイヤのトレッド部の溝部もしくはタイヤ内部に埋設された硬質磁性材料よりなる磁性体がトレッド部の摩耗とともに摩耗して形状変化するのに伴って変化する、この磁性体により形成される磁場の強さを磁気センサで測定して前記形状変化を検知しトレッドの摩耗度合いを特定するタイヤの摩耗測定方法。
タイヤのトレッド部の溝部もしくはタイヤ内部に埋設された軟質磁性材料よりなる磁性体がトレッド部の摩耗とともに摩耗して形状変化するのに伴って変化する、バルクハウゼン効果によってこの磁性体が二次放射する電磁ノイズを測定して前記形状変化を検知しトレッドの摩耗度合いを特定するタイヤの摩耗測定方法。
前記形状変化を、磁性体の、トレッド部の接地面と直角の方向の寸法の減少として検知する請求項１もしくは２に記載のタイヤの磨耗測定方法。
前記形状変化を、トレッド部の接地面と平行に所定間隔をおいて層状に配設した複数の平板状の磁性体の枚数の減少として検知する請求項１もしくは２に記載のタイヤの磨耗測定方法。