JP2006162560A

JP2006162560A - 空気入りタイヤの耐久試験方法

Info

Publication number: JP2006162560A
Application number: JP2004358519A
Authority: JP
Inventors: Shinya Harikae; 紳也張替
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-22

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

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１９５／６５Ｒ１５９１Ｈ（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。

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。

［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。

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。

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。

本発明の耐久試験方法における前処理走行の一例を示す側面図である。図１の正面図である。

符号の説明

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

Claims

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。