JPWO2020145012A1

JPWO2020145012A1 - タイヤの摩耗測定装置

Info

Publication number: JPWO2020145012A1
Application number: JP2020565644A
Authority: JP
Inventors: 山本　秋人; 一成瀬下; 徳男中村
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2039-12-11
Also published as: EP3910281A4; WO2020145012A1; EP3910281A1; JP7068504B2

Abstract

摩耗測定装置１０は、トレッド部５１に埋設された磁性体１１と、スチールワイヤ５２を磁化するバイアス磁石１２と、磁性体１１の磁力を検知する磁気センサ１３とを備えており、バイアス磁石１２によってスチールワイヤ５２を予め磁化して外部磁場によるスチールワイヤ５２の磁化状態の変化を抑制することで、磁気センサ１３によるトレッド部５１に埋設された磁性体１１の磁力を精度良く測定できるから、スチールワイヤ５２を備えているタイヤ５０のトレッド部５１の摩耗を外部磁場の影響を抑えて精度良く測定可能である。

Description

本発明は、タイヤの摩耗状態を測定し、例えば、リアルタイムで摩耗状態を表示したり、所定の摩耗量への到達を通知したりするための情報を出力する、タイヤの摩耗測定装置に関する。

タイヤの摩耗が進行すると、路面上を走行するときのグリップ性能が低下したり、濡れた路面上においてタイヤと路面との間の水を排出する排水機能が低下したりする。そこで、運転者や車両管理者は、溝に設けられたスリップサインなどに基づいてトレッドの摩耗状態を目視で点検し、安全性を確保するため使用限度を超える前にタイヤを交換する。
しかし、目視による点検は煩雑であり、また、トレッドの摩耗状態についての評価を誤るおそれもある。このような場合、性能が低下したタイヤが継続して使用されることになり、安全性の観点から好ましくない。
そこで、目視以外の方法によってタイヤの摩耗状態を点検する方法が提案されている。たとえば、特許文献１には、タイヤのトレッド部に挿入された磁石から放出される磁力をタイヤ内部に設けた磁気センサを用いて検知して、タイヤの溝形状や摩耗を測定する方法が記載されている。

米国特許出願公開２０１０／０２７６０４４号

特許文献１に記載の測定方法は、トレッド部の摩耗進行に伴って減少する磁力を磁気センサで検知することによってタイヤの摩耗を測定する。しかし、この測定方法では、トレッド部に挿入された磁石からの磁力以外に外部磁場が存在すると、タイヤの摩耗を正確に測定することができない。また、外部磁場によりタイヤ内のスチールワイヤが磁化されると、スチールワイヤからの磁力も測定誤差の原因となる。このため、トレッド部の摩耗進行に伴って減少する磁力を磁気センサにより測定して、タイヤの摩耗状態を精度良く評価することは困難であった。
本発明の課題は、外部磁場から受ける影響を抑えて、スチールワイヤを備えたタイヤの摩耗を精度良く測定できるタイヤ摩耗測定装置を提供することである。

本発明は、スチールワイヤを備えているタイヤのトレッド部の摩耗を測定するタイヤ摩耗測定装置であって、前記トレッド部に埋設された磁性体と、前記スチールワイヤを磁化するバイアス磁石と、磁力を検知する磁気センサとを備えていることを特徴とする。前記バイアス磁石と、前記磁気センサとが、前記タイヤの内側面に設けられていることが好ましく、前記スチールワイヤが前記バイアス磁石により飽和磁化されていてもよい。
スチールワイヤを予め磁化するバイアス磁石を設けることによって、スチールワイヤの磁化状態が外部磁場の影響を受けて変化することを抑制できる。

前記バイアス磁石が前記スチールワイヤを磁化するワイヤ磁化方向が、前記スチールワイヤと前記トレッド部とが積層された積層方向と直交する直交方向であってもよい。この場合、前記磁性体を磁化する磁性体磁化方向が、前記ワイヤ磁化方向と直交していてもよい。

前記バイアス磁石が前記スチールワイヤを磁化するワイヤ磁化方向が、前記スチールワイヤと前記トレッド部とが積層された積層方向であってもよい。この場合、前記磁性体を磁化する磁性体磁化方向が、前記ワイヤ磁化方向と平行であってもよい。

タイヤ摩耗測定装置は、前記バイアス磁石を二つ備えており、さらに、二つの前記バイアス磁石を連結するヨークを備えていてもよい。ヨークを用いて二つのバイアス磁石の磁力（磁束）を集約し、スチールワイヤを効率的に磁化させることができる。

タイヤ摩耗測定装置は、さらに、無線通信手段を備えていてもよい。無線通信手段により、磁気センサによる測定に関する情報を車両側装置等の外部装置に送信することができる。

本発明のタイヤ摩耗測定装置は、バイアス磁石がスチールワイヤを予め磁化しておくことにより、スチールワイヤの磁化状態が外部磁場により変化することを抑制できる。これにより、トレッド部に埋設された磁性体からの磁力の測定における、スチールワイヤの磁化状態の変化の影響を抑えて、トレッド部の摩耗を精度良く測定することが可能になる。

（ａ）第１実施形態に係るタイヤ摩耗測定装置が設けられたタイヤを模式的に示す断面図である、（ｂ）図１（ａ）において一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す断面図である。（ａ）第１実施形態の変形例に係るタイヤ摩耗測定装置が設けられたタイヤを模式的に示す断面図である、（ｂ）図２（ａ）において一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す断面図である。（ａ）第２実施形態に係るタイヤ摩耗測定装置が設けられたタイヤを模式的に示す断面図である、（ｂ）図３（ａ）において一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す断面図である。（ａ）第２実施形態の変形例に係るタイヤ摩耗測定装置が設けられたタイヤを模式的に示す断面図である、（ｂ）図４（ａ）において一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す断面図である。

本発明の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。各図において、二点鎖線の矢印で磁力線を模式的に示し、同じ部材には同じ番号を付して説明を適宜省略する。
〔第１実施形態〕
図１（ａ）は、本実施形態に係るタイヤ摩耗測定装置１０が設けられたタイヤ５０を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）において一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す断面図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すタイヤ摩耗測定装置１０は、スチールワイヤ５２を備えているタイヤ５０のトレッド部５１の摩耗を測定するものであって、磁性体１１と、バイアス磁石１２と、磁性体１１の磁力を検知する磁気センサ１３と、磁気センサ１３により測定した情報を車両側装置等に送る無線通信手段１４と、を備えている

磁性体１１は、トレッド部５１の一部に埋設されており、トレッドの５１の摩耗に伴って摩耗する。このため、磁性体１１によって形成される磁力はトレッド部５１の摩耗に伴って弱くなっていく。そこで、磁性体１１からの磁力を磁気センサ１３で測定することにより、トレッドの５１の摩耗を評価できる。

しかし、実際にタイヤ５０が使用される環境下では、磁性体１１からの磁力以外にも外部磁場が存在する。外部磁場は、磁性体１１からの磁力を測定する際のノイズとなり、磁気センサ１３による磁力の測定精度を低下させる原因となる。

また、外部磁場は、タイヤ５０に印加された際にノイズとなることに加えて、スチールワイヤ５２を磁化することによりタイヤ５０に印加された後にもノイズとなる。すなわち、外部磁場によりスチールワイヤ５２が磁化されると、外部磁場が除かれた後においても、磁気センサ１３によって磁化されたスチールワイヤ５２からの磁力が磁気センサ１３によって測定される。このスチールワイヤ５２からの磁力がトレッド部５１の摩耗に伴って減少する磁性体１１からの磁力を測定する際のノイズとなる。また、スチールワイヤ５２は、トレッド部５１の磁性体１１よりも磁気センサ１３の近くに位置しているから、スチールワイヤ５２の磁化状態の変化は、磁性体１１から放出される磁気測定への影響が大きい。

そこで、本実施形態のタイヤ摩耗測定装置１０は、スチールワイヤ５２を予め磁化するためのバイアス磁石１２を設けている。二つのバイアス磁石１２を用いてタイヤ５０内部に閉磁路を形成し、スチールワイヤ５２を予め磁化しておくことで、スチールワイヤ５２の磁化状態が外部磁場の影響によって変化することを防止する。

トレッド部５１に埋設された磁性体１１の磁力は、上記閉磁路の外部から放出される。磁気センサ１３は、スチールワイヤ５２からの磁力と磁性体１１からの磁力とが合わさったものを測定する。スチールワイヤ５２をバイアス磁石１２で磁化することにより、その磁化状態の変化を抑制できるから、磁気センサ１３は磁性体１１からの磁力を精度良く測定することができる。

外部磁場の影響を抑える観点から、スチールワイヤ５２がバイアス磁石１２によって飽和磁化されていることが好ましい。スチールワイヤ５２を磁気的に飽和させておけば、スチールワイヤ５２の磁化状態を一定にして、外部磁場によって磁化状態が変化することを防止できる。すなわち、バイアス磁石１２によってスチールワイヤ５２を飽和磁化させておけば、スチールワイヤ５２の磁化状態が変化しないから、磁気センサ１３は磁性体１１からの磁力の変化を精度良く測定することができる。

タイヤ摩耗測定装置１０では、反対向きの磁力線がスチールワイヤ５２に対して及ぶように、反対の磁極がタイヤ５０の内側面５３を向くようにバイアス磁石１２を配置している。例えば、図１（ｂ）においては、同図に向かって、右側に配置されたバイアス磁石１２はＮ極側の端面が内側面５３に対向して配置され、左側に配置されたバイアス磁石１２はＳ極側の端面が内側面５３に対向して配置されている。この構成により、スチールワイヤ５２を磁化するワイヤ磁化方向を、スチールワイヤ５２とトレッド部５１とが積層された積層方向（Ｙ軸方向）と直交する直交方向（Ｘ軸方向、タイヤ５０の幅方向）としている。そして、磁性体１１を磁化する磁性体磁化方向を、ワイヤ磁化方向に直交する方向（Ｙ軸方向）としている。このようにワイヤ磁化方向と磁性体磁化方向とを直交させることにより、磁気センサ１３によって磁性体１１からの磁力の変化を精度良く測定することができる。ただし、ワイヤ磁化方向と磁性体磁化方向との関係はこれに限られない。

磁気センサ１３は、磁気を測定し、磁気の方向、強さによって抵抗が変化する磁気抵抗効果素子を備えているものが用いられる。磁気抵抗効果素子としては、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子等が挙げられる。磁気センサ１３による測定は、リアルタイムで連続的に行われる必要はなく、一定の時間毎に断続的に行われてもよい。あるいは、無線通信手段１４を介して受信した外部からの指示に応じて測定してもよい。一定の時間毎、あるいは指示に応じて測定を行うことにより、連続的に測定するよりも電力消費を抑制することができる。また、磁気センサ１３である磁気抵抗効果素子としてホール素子を使用し、磁束の強さの変化を計測してもよい。

タイヤ摩耗測定装置１０は、磁気センサ１３による磁気の測定に基づいたタイヤ５０の摩耗に関する情報を、図示しない車両側装置などに出力する無線通信手段１４を備えている。無線通信手段１４により、無線通信を介して、車両側装置に磁気センサ１３による測定結果の情報を送信したり、車両側装置からの情報を受信したりすることができる。タイヤ摩耗測定装置１０と外部の装置との通信による情報の送受は図示しないＣＰＵによって制御される。

バイアス磁石１２、磁気センサ１３および無線通信手段１４は、トレッド部５１の反対側のタイヤ５０の内側面５３に設けられる。これらを設置する方法としては、例えば、アクリル系の接着剤を用いて、タイヤ５０の内側面５３における所定位置に各部材を接着する方法が挙げられる。また、別部材に取り付けて別部材を介して各部材を内側面５３に設置してもよい。

〔変形例〕
図２（ａ）は本実施形態の変形例に係るタイヤ摩耗測定装置２０が設けられたタイヤ５０を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）において一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す断面図である。
タイヤ摩耗測定装置２０は、二つのバイアス磁石１２を連結するヨーク１５が設けられている。ヨーク１５を設けることにより、二つのバイアス磁石１２の磁力を集約して、スチールワイヤ５２を効率よく磁化することができる。

〔第２実施形態〕
図３（ａ）は、本実施形態に係るタイヤ摩耗測定装置３０が設けられたタイヤ５０を模式的に示す断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）において一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す断面図である。

本実施形態のタイヤ摩耗測定装置３０は、反対の磁極がタイヤ５０の内側面５３を向くようにバイアス磁石１２が配置されている。例えば、図３（ｂ）においては、同図に向かって、右側に配置されたバイアス磁石１２はＮ極側の端面が内側面５３に対向して配置され、左側に配置されたバイアス磁石１２はＮ極側の端面が内側面５３に対向して配置されている。スチールワイヤ５２を磁化するワイヤ磁化方向が、スチールワイヤ５２とトレッド部５１とが積層された積層方向（Ｙ軸方向）である点において、第１実施形態のタイヤ摩耗測定装置１０と異なっており、磁性体１１を磁化する磁性体磁化方向が、ワイヤ磁化方向と平行になっている。このように、磁性体１１を磁化する磁性体磁化方向と、ワイヤ磁化方向とを平行にしてもスチールワイヤ５２の磁化状態に対する外部磁場の影響を抑えることができる。したがって、タイヤ摩耗測定装置３０は、タイヤ摩耗測定装置１０同様、トレッド部５１の摩耗に伴う、磁性体１１からの磁力の変化を精度良く測定することが可能である。

〔変形例〕
図４（ａ）は、本実施形態の変形例に係るタイヤ摩耗測定装置４０が設けられたタイヤ５０を模式的に示す断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）において一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す断面図である。タイヤ摩耗測定装置４０は、二つのバイアス磁石１２を連結するヨーク１５が設けられており、ヨーク１５を用いてバイアス磁石１２の磁力を集約している。

本発明は、タイヤの摩耗状態を目視によらず測定可能なタイヤ摩耗測定装置に適用することができる。

１０、２０、３０、４０：タイヤ摩耗測定装置
１１：磁性体
１２：バイアス磁石
１３：磁気センサ
１４：無線通信手段
１５：ヨーク
５０：タイヤ
５１：トレッド部
５２：スチールワイヤ
５３：内側面

Claims

スチールワイヤを備えているタイヤのトレッド部の摩耗を測定するタイヤ摩耗測定装置であって、
前記トレッド部に埋設された磁性体と、
前記スチールワイヤを磁化するバイアス磁石と、
磁力を検知する磁気センサとを備えていることを特徴とする、タイヤ摩耗測定装置。
前記バイアス磁石と、前記磁気センサとが、前記タイヤの内側面に設けられている、請求項１に記載のタイヤ摩耗測定装置。
前記スチールワイヤが、前記バイアス磁石により飽和磁化されている、請求項１に記載のタイヤ摩耗測定装置。
前記バイアス磁石が前記スチールワイヤを磁化するワイヤ磁化方向が、前記スチールワイヤと前記トレッド部とが積層された積層方向と直交する直交方向である、請求項１に記載のタイヤ摩耗測定装置。
前記磁性体を磁化する磁性体磁化方向が、前記ワイヤ磁化方向と直交している、請求項４に記載のタイヤ摩耗測定装置。
前記バイアス磁石が前記スチールワイヤを磁化するワイヤ磁化方向が、前記スチールワイヤと前記トレッド部とが積層された積層方向である、請求項１に記載のタイヤ摩耗測定装置。
前記磁性体を磁化する磁性体磁化方向が、前記ワイヤ磁化方向と平行である、請求項６に記載のタイヤ摩耗測定装置。
前記バイアス磁石を二つ備えており、
さらに、二つの前記バイアス磁石を連結するヨークを備えている、請求項１に記載のタイヤ摩耗測定装置。
さらに、無線通信手段を備えている、請求項１に記載のタイヤ摩耗測定装置。