JP2006162560A - 空気入りタイヤの耐久試験方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】試験時間を短縮して効率よく、実走行に則した使用劣化後のタイヤの耐久性を評価することができる空気入りタイヤの耐久試験方法を提供する。
【解決手段】リム組みして所定の内圧にした試験タイヤ2を耐久試験ドラム1上で荷重を負荷した状態で、ドラム走行させながらスリップ角を角度A1から角度A2に振って、再度、角度A1に戻すというサイクルを繰り返して行い、スリップ角の振り幅Bを3度以上として、走行距離を200km以上とする前処理走行を実施した後にドラム耐久試験する。
【選択図】 図2
【解決手段】リム組みして所定の内圧にした試験タイヤ2を耐久試験ドラム1上で荷重を負荷した状態で、ドラム走行させながらスリップ角を角度A1から角度A2に振って、再度、角度A1に戻すというサイクルを繰り返して行い、スリップ角の振り幅Bを3度以上として、走行距離を200km以上とする前処理走行を実施した後にドラム耐久試験する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、空気入りタイヤの耐久試験方法に関し、さらに詳しくは、試験時間を短縮して効率よく、実走行による使用劣化を的確に再現して、使用劣化後のタイヤの耐久性を評価することができる空気入りタイヤの耐久試験方法に関するものである。
近年、乗用車の高性能化に伴い、トレッド部のベルト層の外周に配置されたベルト補強層、いわゆるキャッププライの高剛性化が進められている。これにより、ベルト補強層を構成する補強コードは、従来のナイロン66に代わって、高剛性材料としてアラミド繊維、PEN(ポリエチレンナフタレート)繊維等が実用化されつつある。
ナイロン66の補強コードに比べて、例えば、アラミド繊維の補強コードは耐圧縮疲労性に劣り、PEN繊維の補強コードは接着性に劣るため、特にタイヤの使用劣化に伴い、故障に結びつく可能性があり、使用劣化後のタイヤの耐久性を十分に評価する必要がある。
タイヤの開発段階において、使用劣化後のタイヤの耐久性を確認する方法としては、市場で実車にテストタイヤを装着させるいわゆるフィールドテストを実施して、このテスト後のタイヤを回収して、プライ間のはく離力や補強コードの強力等の材料物性を調査する方法が用いられる。
しかしながら、この方法はテストに要する時間が長く、評価に時間がかかるため、迅速なタイヤ開発の障害となっており、試験時間を短縮して効率よく、かつ実走行に則した使用劣化を的確に再現して、使用劣化後のタイヤの耐久性を評価する方法が求められていた。
タイヤの劣化を促進した後にタイヤの耐久性を評価する方法としては、たとえば、酸素濃度を上げた空気で試験タイヤを充填して、タイヤ内部のゴム部材を酸素劣化させた後に、実耐久試験を実施するものが提案されている(特許文献1参照)。
この提案は、高濃度酸素によるタイヤ内部のゴム劣化の促進に主眼をおいたものである。したがって、繰り返し応力等の実走行に則したタイヤの使用劣化を再現したものではなく、特に、機械的疲労が問題となるベルト補強層等の使用劣化後の耐久性を適切に評価することができなかった。
特開平9−133611号公報
本発明の目的は、試験時間を短縮して効率よく、実走行に則した使用劣化後のタイヤの耐久性を評価することができる空気入りタイヤの耐久試験方法を提供することにある。
上記目的を達成するため本発明の空気入りタイヤの耐久試験方法は、リム組みして所定の内圧にした試験タイヤを耐久試験ドラム上で荷重を負荷した状態で、スリップ角の振り幅をつけて変動させつつ走行させる前処理走行を終了した後に、ドラム耐久試験を実施することを特徴とするものである。
また、本発明の空気入りタイヤの耐久試験方法は、リム組みして内圧を規格最大空気圧に対して50%以上100%以下にした試験タイヤを、耐久試験ドラム上で荷重を負荷した状態で走行させる前処理走行を終了した後に、ドラム耐久試験を実施する空気入りタイヤの耐久試験方法であって、前記前処理走行での試験タイヤの内圧を前記ドラム耐久試験での内圧の80%以下とすることを特徴とするものである。
本発明の空気入りタイヤの耐久試験方法によれば、リム組みして所定の内圧にした試験タイヤを耐久試験ドラム上で荷重を負荷した状態で、スリップ角の振り幅をつけて変動させつつ走行させる前処理走行をすることによって、試験タイヤに対して実走行に則した機械的疲労による使用劣化の促進を図ることができる。そして、前処理走行後にドラム耐久試験を行うことで、使用劣化後のタイヤの耐久性評価を時間を短縮して的確にすることができる。
また、リム組みして内圧を規格最大空気圧に対して50%以上100%以下にした試験タイヤを、耐久試験ドラム上で荷重を負荷した状態で走行させる前処理走行を終了した後に、ドラム耐久試験を実施する空気入りタイヤの耐久試験方法において、前処理走行での試験タイヤの内圧をドラム耐久試験での内圧の80%以下とすることで、上記試験方法と同様に、試験タイヤの使用劣化の促進および的確な耐久性評価の時間短縮が可能となる。
以下、本発明の空気入りタイヤの耐久試験方法の一例を図に示した実施形態に基づいて説明する。本実施形態では、同じ試験ドラム1を用いて、最初に前処理走行を実施した後に、本走行となるドラム耐久試験を実施する。したがって、既存の試験ドラム1のみで試験をすることができ、余分なコストが必要とされない。
図1に前処理走行の状態を側面図で示す。この図において、線分HLは試験ドラム1および試験タイヤ2の回転軸と同じ水平レベルにある水平線を示している。前処理走行では、試験タイヤ2をリム3に装着して、所定のタイヤ内圧にして、負荷荷重Fで試験ドラム1に押し付けた状態で、試験ドラム1を回転させることによって、試験タイヤ2を回転走行させる。
図2に図1の前処理走行状態を正面図で示す。図2において、線分VLは水平線HLと直角に交わる垂直線である。線分MLは、試験タイヤ2の回転軸と直交するタイヤ幅方向中心線を示し、垂直線VLとタイヤ幅方向中心線MLとに挟まれる角度がスリップ角A1、A2である。本発明においては、垂直線VLを基準にして時計回りをプラス、反時計回りをマイナスと規定し、スリップ角A1はプラス角度、スリップ角A2はマイナス角度とする。
前処理走行では、試験タイヤ2をドラム走行させながらスリップ角を角度A1から角度A2に振って、再度、角度A1に戻すというサイクルを繰り返して行う。ここで、この最大スリップ角A1から最小スリップ角A2を差し引いた角度をスリップ角の振り幅Bと規定し、この振り幅Bを3度以上とするのが好ましい。振り幅Bが3度以上であると、試験時間の短縮および実走行と整合性のある的確な使用劣化の促進を図ることができる。また、振り幅Bが大きすぎると、市場での実走行状態とかけ離れてしまうので、12度程度以下にするのが適切である。この振り幅Bは、垂直線VLを挟んで左右に均等角度とする必要はなく、最大スリップ角A1から最小スリップ角A2を差し引いた角度を3度以上とすればよい。試験タイヤ2をスリップ角A1〜A2〜A1と振って1サイクルさせる周波数は、概ね1/60〜1Hzの範囲とする。
前処理走行におけるドラム走行距離は、200km以上とするのが好ましく、十分な試験時間短縮および実走行に則した使用劣化の促進効果を得ることができる。走行時間の短縮を考慮すると200〜1000kmの範囲とするのがよい。
また、十分な試験時間短縮および実走行に則した使用劣化の促進を図るには、試験タイヤ2の内圧を規格最大空気圧の50〜100%にすることや試験タイヤ2を試験ドラム1に押し付ける平均負荷荷重Fmを規格最大荷重の60%〜100%にすることが好ましい。以上に規定した範囲の内圧によって、タイヤの各部材には適切な張力を与えられ、この範囲の平均負荷荷重Fmよって適切な発熱が生じる。
負荷荷重Fを変動させながらドラム走行させて、この際の最大負荷荷重Fxを規格最大荷重の80%〜150%にすると、試験時間の大幅な短縮を図りつつ、市場での実走行に近似した的確な使用劣化の促進を図ることができる。
以上の条件を適宜、組み合わせて前処理走行を行うことによって、試験タイヤに対して実使用に則した様々な応力およびそれに伴う発熱等を繰り返し与えて、主に機械的疲労に起因する使用劣化を促進させることができる。
前処理走行を行った後は、通常のドラム耐久試験(本走行試験)を行う。尚、本走行試験は前処理走行の終了後、時間を十分あけて試験タイヤ2の温度が常温に戻ってから行うようにするのが好ましい。試験タイヤ2が発熱して温度が上がっている状態では、空気圧等の試験条件を統一するのが困難で、試験結果の再現性に欠けることになるためである。
本走行試験は、前処理走行と同じ試験ドラム1を使用するので、以下、図1に基づいて説明する。本走行試験では、試験タイヤ2を所定の内圧にし、負荷荷重Fで試験ドラム1に押し付けた状態で、試験ドラム1を回転させることによって、試験タイヤ2を回転走行させる。
この際に、試験ドラム1の回転速度を時間とともに、段階的または無段階的に上げて試験タイヤ2の走行速度を経時的に速くすることで発熱を多くし、酸素の拡散を促進して、より厳しい条件として試験時間を短縮することができる。
厳しい条件として試験時間を短縮するには、試験タイヤ2の内圧を規格最大空気圧以上にしてタイヤの各部材に大きな張力を与えるようにしてもよく、この際の内圧は、実走行による使用劣化との整合性を持たせるために、規格最大空気圧の100〜150%とすることが好ましい。負荷荷重Fを規格最大荷重を超える一定荷重にするようにしてもよい。
また、別の手段として負荷荷重Fを一定にしないで、時間とともに、段階的または無段階的に上げることで、実走行による使用劣化を再現しつつ、試験を促進させることができる。
以上の条件を適宜、組み合わせて、本走行試験を実施する。そして、前処理走行および本走行試験での条件の組み合せによって、試験時間を短縮して効率よく、実走行に則した使用劣化を再現して、使用劣化後のタイヤの耐久性を的確に評価することができる。
また、内圧を規格最大空気圧に対して50%以上100%以下にした試験タイヤ2を、試験ドラム1上で荷重を負荷した状態で走行させる前処理走行を終了した後に、ドラム耐久試験(本走行試験)を実施する際に、前処理走行での試験タイヤ2の内圧をドラム耐久試験(本走行試験)での内圧の80%以下とすることで、上記試験方法と同様に、前処理走行において試験タイヤ2に対して実使用に則した様々な応力およびそれに伴う発熱等を繰り返し与えて、主に機械的疲労に起因する使用劣化を促進させることができ、本走行試験において試験時間の短縮が可能となる。
また、前処理走行での各条件、前処理走行および本走行試験での各条件についても上記した試験方法と同様に適宜、組み合わせることができ、この組み合わせによって、試験時間を短縮して効率よく、実走行に則した使用劣化を再現して、使用劣化後のタイヤの耐久性を的確に評価することができる。
タイヤサイズが195/65R15 91H(規格最大空気圧240kPa、規格最大荷重6.03kN)、ベルト層の外側にアラミドコード(太さ1110dtex/2、撚り数58Z×58S)で構成されるキャップ層(コード打込み密度45本/50mm幅)を配置した試験タイヤをリムサイズ15×6JJのリムに組み込んで試験することを共通の条件として、前処理走行条件および本走行試験条件を表1に示すように変えた試験方法(実施例1〜9)と比較例1〜2による試験方法を実施して、以下の3項目について評価し、その評価結果を表1に示す。評価は、比較例1の結果を基準の100として、指数で表示した。
[本走行距離]
本走行試験においてタイヤが故障するまでの走行距離を示しており、数値が小さい程、早く故障が生じ、試験時間を短縮できることを意味する。
本走行試験においてタイヤが故障するまでの走行距離を示しており、数値が小さい程、早く故障が生じ、試験時間を短縮できることを意味する。
尚、表中の試験方法Aとは、ドラムの表面が平滑な鋼製で、直径が1707mmのドラム試験機を用いて、周囲温度を38±3℃に制御して、タイヤ空気圧を210kPaとし、時速81km/hrにて2時間走行後、速度を120km/hrまで上げて、引き続き走行を続ける。その後は、30分毎に速度を10km/hrずつ上げて、タイヤが故障するまで走行し続ける。試験方法Bとは、タイヤ空気圧を250kPaとしたことのみが試験方法Aと相違する。
[キャップ層コード強力]
試験終了後の試験タイヤからキャップ層コードを取り出して、コード強力を測定した。数値が小さい程、コードが劣化していることを示している。
試験終了後の試験タイヤからキャップ層コードを取り出して、コード強力を測定した。数値が小さい程、コードが劣化していることを示している。
[キャップ層/ベルト層間はく離力]
試験終了後の試験タイヤからキャップ層とベルト層を一体的に取り出して、両層をはく離するのに要するはく離力を測定した。数値が小さい程、両層の接着が劣化していることを示している。
試験終了後の試験タイヤからキャップ層とベルト層を一体的に取り出して、両層をはく離するのに要するはく離力を測定した。数値が小さい程、両層の接着が劣化していることを示している。
表中の比較例1とは、前処理走行をしないで、本走行試験(試験方法A)のみを実施したものである。比較例2とは、通常の条件でフィールドテストを2年間実施し、テスト後のタイヤを回収してキャップ層コード強力およびキャップ層/ベルト層間はく離力を比較例1を基準の100として指数評価したものである。したがって、評価指数が比較例2の数値に近い試験条件ほど、市場での走行試験(フィールドテスト)による使用劣化の再現性が高いことを意味する。
表中のスリップ角の数値±2とは、図2に示した試験ドラムの垂直線VLを挟んで左右均等に2度に振ったことを意味し、この場合のスリップ角の振り幅は4度となる。
表中の内圧とは、試験時のタイヤ内圧の規格最大空気圧に対する割合を百分率で示したものであり、平均負荷荷重とは、試験時にタイヤに負荷した平均荷重の規格最大荷重に対する割合を百分率で示したものである。
表中の内圧とは、試験時のタイヤ内圧の規格最大空気圧に対する割合を百分率で示したものであり、平均負荷荷重とは、試験時にタイヤに負荷した平均荷重の規格最大荷重に対する割合を百分率で示したものである。
この結果から実施例1〜9では、前処理走行を実施しない従来の試験方法である比較例1に対して本走行距離を同等もしくは短くできることが判明した。前処理走行の試験時間は、本走行の試験時間よりも遥かに短いので、全体的な試験時間について短縮が可能であることが確認できた。実施例2、3については、本走行距離が比較例1と同等であるが、比較例2(フィールドテスト)よりも遥かに短く、試験時間の短縮が可能である。また、キャップ層コード強力、キャップ層/ベルト層間はく離力についても、実施例1〜9では、比較例2の評価指数に近いものとなり、比較例1に比べて市場での実走行による使用劣化の再現性が高く、的確な評価が可能であることが確認できた。
1 試験ドラム
2 試験タイヤ
3 リム
A1、A2 スリップ角
B スリップ角の振り幅
2 試験タイヤ
3 リム
A1、A2 スリップ角
B スリップ角の振り幅
Claims (10)
- リム組みして所定の内圧にした試験タイヤを耐久試験ドラム上で荷重を負荷した状態で、スリップ角の振り幅をつけて変動させつつ走行させる前処理走行を終了した後に、ドラム耐久試験を実施することを特徴とする空気入りタイヤの耐久試験方法。
- 前記スリップ角の振り幅を3度以上12度以下とし、かつ、前記前処理走行の走行距離を200km以上1000km以下とする請求項1に記載の空気入りタイヤの耐久試験方法。
- 前記前処理走行において、前記試験タイヤの内圧を規格最大空気圧に対して50%以上100%以下とする請求項1または2に記載の空気入りタイヤの耐久試験方法。
- リム組みして内圧を規格最大空気圧に対して50%以上100%以下にした試験タイヤを、耐久試験ドラム上で荷重を負荷した状態で走行させる前処理走行を終了した後に、ドラム耐久試験を実施する空気入りタイヤの耐久試験方法であって、前記前処理走行での試験タイヤの内圧を前記ドラム耐久試験での内圧の80%以下とする空気入りタイヤの耐久試験方法。
- 前記前処理走行において、前記試験タイヤに負荷する平均荷重を規格最大荷重の60%以上100%以下とする請求項1〜4のいずれかに記載の空気入りタイヤの耐久試験方法。
- 前記前処理走行において、前記試験タイヤに負荷する荷重を変動させるとともに、最大負荷荷重を規格最大荷重の80%以上150%以下とする請求項1〜5のいずれかに記載の空気入りタイヤの耐久試験方法。
- 前記前処理走行後のドラム耐久試験において、試験走行速度を時間とともに段階的にまたは無段階的に上げてゆく請求項1〜6のいずれかに記載の空気入りタイヤの耐久試験方法。
- 前記前処理走行後のドラム耐久試験において、前記試験タイヤの内圧を規格最大空気圧の100%以上150%以下とした請求項1〜7のいずれかに記載の空気入りタイヤの耐久試験方法。
- 前記前処理走行後のドラム耐久試験において、前記試験タイヤに負荷する荷重を規格最大荷重を超える一定荷重とする請求項1〜8のいずれかに記載の空気入りタイヤの耐久試験方法。
- 前記前処理走行後のドラム耐久試験において、前記試験タイヤに負荷する荷重を時間とともに段階的にまたは無段階的に上げてゆく請求項1〜8のいずれかに記載の空気入りタイヤの耐久試験方法。
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JP2013088309A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | タイヤ性能の評価方法 |
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JP2016023972A (ja) * | 2014-07-17 | 2016-02-08 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤの試験方法 |
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