JP2008149803A - Method and device for sensing tire failure, and tire for sensing failure inside tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤの故障を検知する方法とその装置に関するもので、特に、タイヤ内部に発生する亀裂に起因するタイヤ故障の検知に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for detecting a tire failure, and more particularly to detection of a tire failure caused by a crack generated inside the tire.
タイヤでは、カーカスプライやベルトを貼り付けてこれを骨格部材としているが、タイヤの高速回転時には、上記ベルトの端部に大きな応力が作用するため、ベルト層とその周囲のゴムとの間に亀裂が発生しベルト端部が破壊してしまう場合がある。このようなベルト端部の破壊はベルト層の幅方向両端部のせり上がりを引き起こし、その結果、操縦安定性能が大幅に低下するので、大きな事故につながる恐れがある。また、高速回転時には、ビードコア周りを折り返すカーカスプライとビードコアとに挟まれたビードフィラー部のゴムにも大きな剪断力が作用して亀裂が発生して破壊する場合がある。したがって、このようなタイヤ内部に発生する亀裂に起因する故障を速やかに検知する必要がある。
一方、タイヤが故障すると故障箇所の発熱が多くなり、故障箇所近傍の温度が重唱することから、温度センサを用いて走行中のタイヤの温度を計測し、この温度からタイヤの故障を検知する方法が提案されている。
図6は従来のタイヤ故障検知装置の一構成例を示す図で、タイヤの温度を計測する温度センサ31とこの温度センサ31の検出信号を、送信アンテナ33を介して、車体側に送信する送信部32とを備えた温度センサユニット30を、図7に示すように、空気入りタイヤ50のベルト層51の端部51a近傍周辺やカーカス層52の端部52a近傍周辺、更には、タイヤトレッド53のショルダー部54に埋設して、上記各部の温度を計測して車体側に設けられた車両装着ユニット40に送信するとともに、車両装着ユニット40では、受信部42に設けられた受信アンテナ41で受信した各部分の温度データと予め設定された警戒温度とを処理部43にて比較し、上記計測された温度が上記警戒温度を超えた場合には、警報部44を動作させて運転者に警報を発するようにしている(例えば、特許文献1参照)。
On the other hand, when a tire breaks down, the heat at the failure point increases, and the temperature near the failure point resonates, so a method of measuring the temperature of the running tire using a temperature sensor and detecting the tire failure from this temperature Has been proposed.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a configuration of a conventional tire failure detection device. A temperature sensor 31 that measures the temperature of a tire and a transmission signal that transmits a detection signal of the temperature sensor 31 to the vehicle body side via a
しかしながら、従来の方法では、ベルト端部に温度センサユニット30のような、剛性が大きな異物を埋設しているので、これが新たな亀裂の核となってタイヤ故障を誘発する恐れがある。特に、上記温度センサユニット30をタイヤの転動時に大きな応力が作用するベルト端部に配置した場合には、かえってベルト端部が破壊される可能性が大きい。
However, in the conventional method, a foreign matter having high rigidity such as the
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤの挙動に影響を与えることなく、ベルト端部などのタイヤ内部の破壊を精度よく検知することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to accurately detect destruction inside the tire such as a belt end without affecting the behavior of the tire.
本発明者は鋭意検討の結果、ベルト端部などタイヤの内部にゴム磁石を埋設すれば、タイヤの挙動に影響を与えることがないだけでなく、タイヤ内部の上記ゴム磁石が埋設された箇所が破壊したときには、同時に上記ゴム磁石も破壊されることから、上記ゴム磁石の発生する磁場を計測すれば、その磁場変化からタイヤ内部の破壊を検知することができることを見出し本発明に到ったものである。
すなわち、本願の請求項1に記載の発明は、タイヤの故障を検知する方法であって、タイヤ内部にゴム磁石を配置するとともに、上記タイヤに近接して磁場計測手段を配置して転動中のタイヤからの磁場を計測し、この計測された磁場の大きさもしくは磁場波形に基づいて、タイヤ内部の破壊を検知することを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のタイヤ故障検知方法であって、上記ゴム磁石をタイヤのベルト端部、プライ端部、プライ折り返し端部、及び、ビードフィラー部のいずれか1箇所または複数箇所または全部の箇所に配置したものである。
As a result of intensive studies, the inventors have not only affected the behavior of the tire if the rubber magnet is embedded in the tire, such as the belt end, but also the location where the rubber magnet is embedded in the tire. Since the rubber magnet is destroyed at the same time when it is destroyed, it is found that if the magnetic field generated by the rubber magnet is measured, the destruction inside the tire can be detected from the change in the magnetic field. It is.
That is, the invention according to
Invention of
また、請求項3に記載の発明は、タイヤの故障を検知するタイヤ故障検知装置であって、タイヤ内部に配置されたゴム磁石と、上記タイヤに近接して配置された磁場計測手段と、この磁場計測手段の出力に基づいて、上記タイヤ内部の破壊を検知する故障検知手段とを備えたことを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のタイヤ故障検知装置において、上記ゴム磁石を、タイヤのベルト端部、プライ端部、プライ折り返し端部、及び、ビードフィラー部のいずれか1箇所または複数箇所または全部の箇所に配置したものである。
請求項5に記載の発明は、請求項3または請求項4に記載のタイヤ故障検知装置であって、上記故障検知手段を、予め求めておいたタイヤ内部に亀裂が発生していないときの磁場波形である標準磁場波形を記憶する記憶手段と、上記標準磁場波形と上記計測された磁場波形との差である波形差を演算する波形差演算手段と、上記波形差に基づいて、タイヤ内部が破壊しているかどうかを判定する判定手段とから構成したものである。
請求項6に記載の発明は、請求項3〜請求項5のいずれかに記載のタイヤ故障検知装置において、上記故障検知手段がタイヤ内部の破壊を検知した場合に警報を発する警報手段を更に設けたものである。
また、請求項7に記載の発明は、タイヤ内部に発生する亀裂に起因する故障が検知可能なタイヤであって、その内部にゴム磁石が配置されていることを特徴とするものである。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載のタイヤ内部故障検知用タイヤであって、上記ゴム磁石がタイヤのベルト端部、プライ端部、プライ折り返し端部、及び、ビードフィラー部のいずれか1箇所または複数箇所または全部の箇所に配置されていることを特徴とするものである。
The invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, in the tire failure detection device according to the third aspect, the rubber magnet may be any one of a belt end portion, a ply end portion, a ply folded end portion, and a bead filler portion of the tire. It is arranged at a place, a plurality of places, or all places.
The invention according to
According to a sixth aspect of the present invention, in the tire failure detection device according to any one of the third to fifth aspects, an alarm unit is further provided that issues an alarm when the failure detection unit detects a breakage inside the tire. It is a thing.
The invention according to claim 7 is a tire capable of detecting a failure caused by a crack generated inside the tire, and is characterized in that a rubber magnet is arranged inside the tire.
The invention according to claim 8 is the tire for detecting an internal failure of the tire according to claim 7, wherein the rubber magnet includes a belt end portion, a ply end portion, a ply folded end portion, and a bead filler portion of the tire. It is arranged at any one place, a plurality of places, or all places.
本発明によれば、タイヤトのベルト端部、プライ端部、プライ折り返し端部、及び、ビードフィラー部などの、大きな応力が作用した場合に破壊などの故障が懸念される箇所(タイヤ内部)にゴム磁石を配置するとともに、上記タイヤに近接して磁場計測手段を配置して転動中のタイヤからの磁場を計測し、この計測された磁場の大きさもしくは磁場波形に基づいて、上記タイヤ内部の破壊を検知するようにしたので、タイヤの挙動に影響を与えることなく、タイヤ内部の破壊を精度よく検知することができる。
このとき、タイヤ内部に亀裂が発生していないときの磁場波形である標準磁場波形を予め求めておき、この標準磁場波形と上記計測された磁場波形とを比較すれば、タイヤ内部が破壊しているかどうかを精度よく判定することができる。
また、タイヤ内部の破壊を検知した場合に警報を発する警報手段を設けるようにすれば、タイヤ内部の破壊が大きくならないうちにタイヤ交換するなどの対策ができるので、タイヤ故障による事故を未然に防ぐことができる。
According to the present invention, the belt end portion of the tire, the ply end portion, the ply turn-up end portion, and the bead filler portion, and the like (at the inside of the tire) where failure such as destruction is a concern when a large stress is applied. A rubber magnet is disposed, and a magnetic field measuring means is disposed in the vicinity of the tire to measure the magnetic field from the rolling tire. Based on the measured magnetic field magnitude or magnetic field waveform, the tire interior Since the destruction of the tire is detected, the destruction inside the tire can be accurately detected without affecting the behavior of the tire.
At this time, a standard magnetic field waveform that is a magnetic field waveform when no crack is generated inside the tire is obtained in advance, and if this standard magnetic field waveform is compared with the measured magnetic field waveform, the inside of the tire is destroyed. It can be accurately determined whether or not.
In addition, if an alarm means is provided to issue an alarm when the inside of the tire is detected, measures such as replacing the tire can be taken before the inside of the tire becomes large, preventing accidents due to tire failure. be able to.
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図1は、本最良の形態に係るタイヤ故障検知装置10の構成を示す図で、図2は本発明によるベルト端故障検知用タイヤ20の要部断面図である。各図において、11はベルト端故障検知用タイヤ(以下、タイヤという)20のトレッド21とカーカスプライ22との間に設けられたベルト23の端部23aに埋設されたゴム磁石、12は上記タイヤ20の外側で上記ベルト端部23aに近接して配置される、上記ゴム磁石11が埋設されたタイヤ20からの磁場を計測する磁場計測手段、13は上記タイヤの回転速度を検出する車輪速センサ、14はこの磁場計測手段12の出力から、転動中のタイヤの磁場波形を検出する磁場波形検出手段、15は上記車輪速センサの出力に基づいて上記検出された磁場波形を後述する標準波形計測時の車速に対応する車速の波形に変換する磁場波形変換手段、16は上記変換された磁場波形と、記憶手段17に記憶されている、予め求めておいたベルト端部に亀裂が発生していないときの磁場波形である標準磁場波形との差である波形差を演算する波形差演算手段、18は上記演算された波形差の大きさからベルト端部が破壊されたかどうかを判定する故障判定手段、19は上記故障判定手段18の結果に基づいて、運転者にベルト端部の破壊を警報する警報手段である。
Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a tire failure detection device 10 according to the best mode, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a belt end
本例では、上記ゴム磁石11の磁化方向が、上記ゴム磁石11がタイヤ20の接地面とは反対側に来たときに垂直方向となるように磁化するとともに、上記磁場計測手段12を上記タイヤ20の外側で、上記ゴム磁石11に近接して配置するようにしているが、上記ゴム磁石11の磁化方向や上記磁場計測手段12の配置位置については、上記ゴム磁石11からの磁場が十分に検出できる配置であれば、特に限定はない。例えば、直径が700mm程度のタイヤであれば、トレッド21と磁場計測手段12との距離は50mm以下とすることが好ましく、15mm程度とすることが特に好ましい。
また、本例では、上記磁場計測手段12として磁気抵抗素子を用いた磁気センサを用いているが、ホール素子を用いた磁気センサなど他の磁気センサを用いても良い。
In this example, the magnetizing direction of the
In this example, a magnetic sensor using a magnetoresistive element is used as the magnetic field measuring means 12, but other magnetic sensors such as a magnetic sensor using a Hall element may be used.
次に、本発明によるタイヤ故障検知装置10の動作について説明する。
まず、磁場計測手段12により、タイヤ20からの磁場を連続的に検出する。図3は上記磁場計測手段12で計測し、磁場波形検出手段14で検出した動転中のタイヤ20からの磁場Hの時間変化の波形(磁場波形)を示す図で、細い方の実線(太い実線と大部分で重なっているが)で示したものが予め求めておいたベルト端部に亀裂が発生していないときの磁場波形(標準磁場波形)で、太い方の実線で示したものが、上記標準磁場波形計測時と同じ車輪速度にて計測した、ベルト端部が破壊したときの磁場波形である。タイヤ20には上記ゴム磁石11以外にも、ベルト23やビード部24などの磁化している部材があるので、磁場波形は、同図に示すように、回転に伴う周期的な波形となる。
なお、上記磁場波形検出手段14で検出した動転中のタイヤ20からの磁場磁場波形と標準磁場波形との差である波形差値Kを求める際には、車輪速を揃える必要がある。そこで本例では、磁場波形変換手段15を設けて、上記車輪速センサ13の出力に基づいて上記検出された磁場波形を標準波形計測時の車速に対応する車速の波形に変換し、この変換された磁場波形を波形差演算手段16に送り、上記標準磁場波形との波形差を演算するようにしている。
図4は磁場波形検出手段14で検出した磁場波形と上記標準磁場波形との差(ΔH)の時間変化を示す図で、この差ΔHもまた周期的な波形となる。
すなわち、ベルト端部に発生した亀裂が進展してベルト端部が破壊されたときには、上記ゴム磁石11にも亀裂が入り、そのため、上記ゴム磁石11の発生する磁場は小さくなるが、他の箇所からの磁界は変化しない。そこで、波形差演算手段16にて、磁場波形検出手段14で検出し、上記磁場波形変換手段15にて変換された磁場波形と記憶手段17に記憶されている標準磁場波形との差であるΔHのピーク値の大きさを抽出し、これを波形差値Kとして故障判定手段18に送り、故障判定手段18にて、上記波形差値Kと予め設定しておいた閾値とを比較し、上記波形差値Kが上記閾値を超えた場合には、ベルト端部が破壊されたと判定する。
警報手段19は上記故障判定手段18がベルト端部が破壊したと判定した場合には、ランプを点灯させるなどして、運転者に警報を発する。これにより、ベルト端部の破壊が大きくならないうちにタイヤ交換するなどの対策ができるので、タイヤ故障による事故を未然に防ぐことができる。
Next, operation | movement of the tire failure detection apparatus 10 by this invention is demonstrated.
First, the magnetic field from the
When obtaining the waveform difference value K, which is the difference between the magnetic field magnetic field waveform from the rotating
FIG. 4 is a diagram showing the time change of the difference (ΔH) between the magnetic field waveform detected by the magnetic field waveform detecting means 14 and the standard magnetic field waveform, and this difference ΔH is also a periodic waveform.
That is, when the crack generated in the belt end portion is developed and the belt end portion is broken, the
When the failure determination means 18 determines that the belt end portion is broken, the alarm means 19 issues an alarm to the driver by turning on a lamp or the like. As a result, measures such as tire replacement can be taken before the end of the belt breaks down, so accidents due to tire failures can be prevented.
このように、本最良の形態によれば、タイヤ20のベルト端部23aにゴム磁石11を埋設するとともに、上記タイヤ20の外側で上記ゴム磁石11に近接して磁場計測手段12を配置して、転動するタイヤからの磁場Hの時間変化の波形を検出し、この検出された磁場波形と、予め求めておいたベルト端部に亀裂が発生していないときの磁場波形である標準磁場波形との差である波形差値Kを演算し、この波形差値Kに基づいて、ベルト端部が破壊されたかどうかを検知して運転者に警報を発するようにしたので、ベルト端部の破壊が大きくならないうちにタイヤ交換するなどの対策ができ、タイヤ故障による事故を未然に防ぐことができる。
Thus, according to this best mode, the
なお、上記最良の形態では、ゴム磁石11をタイヤ20のベルト端部23aに配置した場合について説明したが、プライ折り返し端部やビードフィラー部なども、高速回転時には大きな応力が作用して破壊などの故障が懸念されるので、図5に示すように、カーカスプライ22の折り返し端部22aやビード部24のビードコア24cと上記折り返されたカーカスプライ22とに挟まれた補強用ゴム部材であるビードフィラー部25などにもゴム磁石11を配置し、当該箇所の亀裂や破壊を検知するようにすることが好ましい。なお、上記ゴム磁石11は、タイヤ全周に亘って複数個配置しても良いし、任意の箇所に部分的に配置しても良い。
In the above-described best mode, the case where the
また、上記例では、上記磁場波形検出手段14で検出した動転中のタイヤ20からの磁場磁場波形を標準波形計測時の車速に対応する車速の波形に変換してから、標準磁場波形との波形差を演算するようにしたが、磁場波形は周期的なので、上記横軸が時間である磁場波形を、横軸がタイヤ位置である磁場波形に変換すれば、車輪速に関係なく、波形差を演算することができる。
また、上記例では、波形差ΔHのピーク値を波形差値Kとしたが、波形差値Kはこれに限るものではなく、ΔHの積分値を演算してこれを波形差値としたりするなど、波形差ΔHの波形から求められる他の量を波形差値としてもよい。
また、ベルト端部23aなどのタイヤ内部の破壊を検知するには磁場波形の波形差を必ずしも求める必要はなく、単に、磁場波形のピーク値に閾値を設定し、検出された磁場波形のピーク値が所定の閾値以下であった場合にタイヤ故障であると判定しても良い。但し、タイヤ内部に複数のゴム磁石11を埋設して複数箇所のタイヤ故障を並列して検知する場合には、ピーク値の位置と閾値とをそれぞれ設定する必要があるので、本例のように、波形差を用いる方が望ましい。
In the above example, the magnetic field magnetic field waveform from the moving
In the above example, the peak value of the waveform difference ΔH is the waveform difference value K. However, the waveform difference value K is not limited to this, and an integrated value of ΔH is calculated and used as the waveform difference value. Another amount obtained from the waveform of the waveform difference ΔH may be used as the waveform difference value.
In addition, it is not always necessary to obtain the waveform difference of the magnetic field waveform in order to detect the destruction of the inside of the tire such as the
このように、本発明によれば、タイヤの挙動に影響を与えることなく、タイヤ内部の破壊を精度よく検知することができるので、タイヤの故障を事前に検出することができ、車両の安全性を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to accurately detect the destruction inside the tire without affecting the behavior of the tire, so it is possible to detect the failure of the tire in advance, and the safety of the vehicle. Can be improved.
10 タイヤ故障検知装置、11 ゴム磁石、12 磁場計測手段、
13 車輪速センサ、14 磁場波形検出手段、15 磁場波形変換手段、
16 波形差演算手段、17 記憶手段、18 故障判定手段、19 警報手段、
20 ベルト端故障検知用タイヤ、21 トレッド、22 カーカスプライ、
22a カーカスプライの折り返し端部、23 ベルト、23a ベルト端部、
24 ビード部、24c ビードコア、25 ビードフィラー部。
10 tire failure detection device, 11 rubber magnet, 12 magnetic field measuring means,
13 wheel speed sensor, 14 magnetic field waveform detecting means, 15 magnetic field waveform converting means,
16 waveform difference calculation means, 17 storage means, 18 failure determination means, 19 alarm means,
20 Belt end failure detection tire, 21 tread, 22 carcass ply,
22a Folding end of carcass ply, 23 belt, 23a belt end,
24 bead parts, 24c bead core, 25 bead filler parts.
Claims (8)
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CN110134110A (en) * | 2019-05-15 | 2019-08-16 | 哈尔滨工业大学 | Rotor crack fault detection method based on range restraint strategy |
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