JP2006327469A - タイヤ劣化判定具及びこれを用いたタイヤ寿命の予測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行中のタイヤの内部に装着し、定期的にゴムの硬化状況を把握することにより、タイヤのタイゴムやカ−カス被覆ゴムの破壊時期を判定するタイヤ劣化判定具及びこれを用いたタイヤ寿命の予測方法を提供する。
【解決手段】 タイヤのタイゴムやカーカス被覆ゴムに相当する硫黄架橋可能なジエン系ゴム組成物からなる帯状の芯体ゴム２の周囲を、タイヤのインナーライナー層と同等又はそれ以上の酸素透過係数を有するカバ−ゴムで被覆したタイヤ劣化判定具１、及びこのタイヤ劣化判定具１を走行中のタイヤの温度が最も高くなる部位であるタイヤ内壁のタイヤ最大幅より径方向外側又はリムの外周面に装着して、所定の期間又は距離を走行した段階毎にタイヤ劣化判定具１を取り出して屈曲試験を行ない、この屈曲試験を通じてタイヤのタイゴム又はカ−カス被覆ゴムの破壊時期を判定するタイヤ寿命の予測方法。
【選択図】 図１

Description

本発明はタイヤ劣化判定具及びこれを用いたタイヤ寿命の予測方法に関し、さらに詳しくは、走行中のタイヤの内部に装着し、定期的にゴムの硬化状況を把握することにより、タイヤのタイゴムやカーカス被覆ゴムの破壊時期を判定するタイヤ劣化判定具及びこれを用いたタイヤ寿命の予測方法に関する。

一般に、空気入りチューブレスタイヤの内面には気体透過性の小さいブチルゴムなどからなるインナーライナー層が設けられ、充填空気圧を保持するようになっている。しかし、タイヤ内部に充填した空気はインナーライナー層を少しずつ透過し、インナーライナー層に隣接するタイゴムやカーカス被覆ゴムを徐々に酸化させている。この酸化現象が一定の限度を越えると、タイゴムやカーカス被覆ゴムが硬化し、最終的には亀裂を生じて破壊する場合がある。かかる場合には、亀裂部分におけるインナ−ライナ−層は充填内圧に抗しきれずに破壊し、所謂吹き抜け故障と称するタイヤ故障の原因となる。

特に、重荷重用タイヤではトレッドを貼り替えて、リトレッドタイヤとして長期にわたり使用される場合があり、かかる場合には、タイゴムやカーカス被覆ゴムは酸化された状態で再使用されるため、その酸化による硬化の進行状況を把握することが極めて重要な課題となっている。

従来、タイヤ故障の潜在的原因を判定する方法として、定期的なタイヤ整備を通じて、タイヤ内部の温度履歴をチェックし、タイヤが過剰な熱に曝されたことが判明した場合には、そのタイヤの使用を中止するか、又は別の方法により使用可能か否かの試験を行なうようにした提案がある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この提案では、ある程度の事前予測が可能であるが、タイヤ内部の温度履歴とタイヤの劣化との間には必ずしも充分な相関性が認められない場合があるため、その信頼性について検討の余地を残していた。
特開２００５−５０２５３３号

本発明の目的は、かかる従来の問題点を解消するもので、走行中のタイヤの内部に装着し、定期的にゴムの硬化状況を把握することにより、タイヤのタイゴムやカ−カス被覆ゴムの破壊時期を判定するタイヤ劣化判定具及びこれを用いたタイヤ寿命の予測方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のタイヤ劣化判定具は、硫黄架橋可能なジエン系ゴム組成物からなる帯状の芯体ゴムの周囲を、タイヤのインナーライナー層と同等又はそれ以上の酸素透過係数を有するカバーゴムで被覆したことを要旨とする。

また、本発明のタイヤ寿命の予測方法は、上述するタイヤ劣化判定具を（１）空気入りタイヤのタイヤ最大幅より径方向外側のタイヤ内壁に着脱自在に装着し、又は（２）リム外周面に着脱自在に装着し、所定の期間又は距離を走行した段階毎に前記タイヤ劣化判定具を取り出して屈曲試験を行ない、この屈曲試験を通じてタイヤのタイゴム又はカ−カス被覆ゴムの破壊時期を判定することを要旨とする。

本発明のタイヤ劣化判定具は、タイヤのタイゴムやカ−カス被覆ゴムに相当する硫黄架橋可能なジエン系ゴム組成物からなる帯状の芯体ゴムの周囲に、タイヤのインナーライナー層と同等又はそれ以上の酸素透過係数を有するカバーゴムを被覆して構成したので、この構成自体が実際のタイヤに則した形態を有することから、これを空気入りタイヤの内部に装着して、所定の期間又は走行距離毎に取り出して芯体ゴムの硬化状況を調べることにより、相当な確度を以てタイヤのタイゴム又はカーカス被覆ゴムの破壊時期を判定することができる。

さらに、芯体ゴムの周囲に被覆するカバ−ゴムの厚さ及び／又は酸素透過係数を異ならせることによって、複数の水準から芯体ゴムの硬化状況を把握することができるので、タイヤのタイゴム又はカーカス被覆ゴムの破壊時期を一層確実に判定することができる。

また、本発明のタイヤ寿命の予測方法によれば、上述するタイヤ劣化判定具を、走行中のタイヤの温度が最も高くなる部位であるタイヤ内壁のタイヤ最大幅より径方向外側又はリムの外周面に着脱自在に装着したので、最も過酷な条件下における芯体ゴムの硬化状況を把握することから、タイヤの寿命を適格かつ安全に予測することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の実施形態によるタイヤ劣化判定具の一例を示す斜視図、図２は図１のタイヤ劣化判定具の長手方向の断面図である。

図１及び図２において、本発明のタイヤ劣化判定具１は、硫黄架橋可能なジエン系ゴム組成物からなる帯状の芯体ゴム２の周囲を、カバ−ゴム３ａ、３ｂ、３ｃで被覆した形態により構成されている。そして、カバーゴム３ａ、３ｂ、３ｃを構成するゴムは、タイヤのインナーライナー層と同等又はそれ以上の酸素透過係数を有している。なお、本実施形態では、カバーゴムが厚さを異にする複数（図では３）からなる場合を例示したが、芯体ゴム２の周囲に被覆されるカバ−ゴムの厚さの数はこれに限定されるものではない。

そして、上述する硫黄架橋可能なジエン系ゴム組成物を実際のタイヤのタイゴム又はカーカス被覆ゴムに相当するゴム組成物とし、カバ−ゴム３ａ、３ｂ、３ｃを実際のタイヤのインナーライナー層に相当するゴムとして、タイヤ劣化判定具１における芯体ゴム２の硬化状況を調べるものである。

したがって、タイヤ劣化判定具１の構成自体が実際のタイヤに則した形態を有することから、これを空気入りタイヤの内部に装着して、所定の期間又は走行距離毎に取り出して芯体ゴムの硬化状況を調べることにより、相当な確度を以てタイヤのタイゴム又はカーカス被覆ゴム破壊時期を判定することができる。

本発明において、芯体ゴム２を構成するゴムをタイヤのタイゴム又はカーカス被覆ゴムと同等のゴム組成物で構成するとよい。しかしながら、タイヤ寿命の予測にあっては、安全性を考慮しておく必要があることから、カバーゴム３ａ、３ｂ、３ｃの酸素透過係数を実際のタイヤのインナーライナー層の酸素透過係数より大きく設定しておき、芯体ゴム２の酸化が実際のタイヤのタイゴム又はカーカス被覆ゴムより早期に進行するように条件設定しておくとよい。

本発明のタイヤ劣化判定具１は、走行中のタイヤ内部に装着され、一定の距離を走行した後のタイヤロ−テ−ション時やリトレッド時など定期的なタイヤ整備時期にタイヤから取り出して、図３に示すように、カバーゴム３ａ、３ｂ、３ｃ毎に屈曲試験を行い、各カバーゴム３ａ、３ｂ、３ｃ直下における芯体ゴム２の硬化状況を確認するようになっている。すなわち、タイヤ内に充填した空気中の酸素がカバーゴム３ａ、３ｂ、３ｃを透過して芯体ゴム２を硬化させた度合いを、芯体ゴム２が折れることにより確認し、この屈曲試験を通じて芯体ゴム２の破壊時期を判定するようにしている。

したがって、カバーゴムの酸素透過係数と厚さとが芯体ゴム２の硬化の進行に及ぼす影響を多面的に把握するため、図１及び図２に示すように、カバーゴムの厚さ及び／又は酸素透過係数が芯体ゴム２の長手方向に複数段階に変化するように配置するとよい。これにより、芯体ゴム２の硬化状況を複数の水準（図では３水準）から把握することができるので、タイヤのタイゴム又はカーカス被覆ゴムの破壊時期を一層確実に判定することができる。

さらに、芯体ゴム２の厚さが劣化時期に及ぼす影響を把握するため、芯体ゴム２の厚さを異にするタイヤ劣化判定具１を複数本準備しておき、これら複数のタイヤ劣化判定具１を同時にタイヤ内部に装着して、同一の条件下における試験を並行させて行なうことができる。

また、カバーゴムの酸素透過係数を実際のタイヤのインナーライナー層の酸素透過係数と同等に設定すると共に、図１及び図２に示すように、カバーゴム３ａ、３ｂ、３ｃのうちの何れかの厚さを実際のタイヤのインナーライナー層の厚さと同等に設定しておくことにより、相当な確度を以てタイヤのインナ−ライナ−層の破壊時期を判定することが可能になる。

上述するように、カバーゴムの厚さ及び／又は酸素透過係数を芯体ゴム２の長手方向に複数段階に変化するように配置させる場合には、それぞれのカバーゴムには、その厚さ及び／又は酸素透過係数毎に色分けを施しておき、屈曲試験における芯体ゴム２の硬化状況を目視により速やかかつ誤りのないように把握できるようにするとよい。

本発明において、芯体ゴム２及びカバーゴム３ａ、３ｂ、３ｃの厚さをそれぞれ０．５〜５．０ｍｍの範囲内に設定するとよい。芯体ゴム２の厚さが０．５ｍｍ未満では少量の酸素で酸化されてしまい、早期に割れてしまう恐れがある。一方、５．０ｍｍ超では酸化が芯体ゴム２の内部に及ぶまでに時間がかかり過ぎて、タイヤとの相関性が得られなくなる恐れがある。また、カバーゴム３ａ、３ｂ、３ｃの厚さが０．５ｍｍ未満では屈曲試験の際に芯体ゴム２にかかる応力が大きくなり過ぎて、折れ易くなるため好ましくない。一方、５．０ｍｍ超では芯体ゴム２がカバーゴム３ａ、３ｂ、３ｃに担持されて折れ曲がり難くなると共に、芯体ゴム２の折れた感触が判り難くなるため好ましくない。

上述するタイヤ劣化判定具１は、走行中のタイヤの温度が最も高くなる部位であるタイヤ内壁のタイヤ最大幅より径方向外側又はリムの外周面に着脱自在に装着される。そして、所定の期間又は距離を走行した段階毎にタイヤ劣化判定具１をタイヤ内壁又はリムの外周面から取り出して屈曲試験（図３参照）を行い、この屈曲試験を通じてタイヤのタイゴム又はカーカス被覆ゴムの破壊時期を判定し、タイヤ寿命を予測する。

上述する屈曲試験は、タイヤ内部のうち最も過酷な条件の下に曝されたタイヤ劣化判定具１について行なうため、適格かつ安全なタイヤ寿命の予測が可能になる。

なお、タイヤ劣化判定具１のタイヤ内部への装着方法は、特に限定されるものではなく、タイヤ内壁のタイヤ最大幅より径方向外側又はリムの外周面に接着や他の手段により、着脱自在に装着するようにするとよい。

上述するように、本発明のタイヤ劣化判定具及びこれを使用してタイヤ寿命を予測する方法は、タイヤ劣化判定具を、タイヤのタイゴムやカーカス被覆ゴムに相当する硫黄架橋可能なジエン系ゴム組成物からなる帯状の芯体ゴムの周囲に、タイヤのインナーライナー層と同等又はそれ以上の酸素透過係数を有するカバ−ゴムを被覆して構成すると共に、これを走行中のタイヤの温度が最も高くなる部位であるタイヤ内壁のタイヤ最大幅より径方向外側又はリムの外周面に着脱自在に装着し、定期的に芯体ゴムの硬化状況を確認することにより、タイヤの寿命を適格かつ安全に予測するもので、特に長期にわたり使用される重荷重用タイヤやリトレッドタイヤの寿命予測に対して好ましく適用される。

表１の組成からなるタイゴムと同等のゴム組成物を芯体ゴム（厚さ＝２．０ｍｍ）とし、この周囲に表２に示す組成Ａ、Ｂ及びＣからなるカバ−ゴムを表３のように厚さを異ならせて長手方向に被覆したタイヤ劣化判定具（試験片１〜５）を作製し、１１Ｒ２２．５サイズの重荷重用タイヤのトレッド部の内面に装着してリム組みした後、酸素濃度を７５％とする気体を充填（充填圧＝７５０ｋＰａ）した。

この重荷重用タイヤを室内試験機におけるドラム上で負荷荷重を３７．４ｋＮ、速度を４５ｋｍ／ｈとして連続走行させ、走行距離が１万ｋｍ、２万ｋｍ、３万ｋｍとなった時点、及びこの重荷重用タイヤのタイゴムの破壊が確認された３．８万ｋｍ走行時点で、各試験片を取り出して屈曲試験を行なうと共に、芯体ゴムを切り出して引張試験機により破断時の伸びを測定した。そして、屈曲試験により破壊を確認した走行距離（ｋｍ）及び破断時の伸び（％）の測定結果を表３に併記した。なお、組成Ｂ及びＣの酸素透過係数については組成Ａを１００とする指数により表示した。

表３より、カバーゴムの仕様を重荷重用タイヤ（表３において、単に「タイヤ」という）と同等とした試験片１では、芯体ゴムが実際のタイヤにおけるタイゴムと同等の破断時の伸びを示すと共に、タイゴムと遜色のない破壊寿命を示していることを確認した。

さらに、カバ−ゴムの酸素透過係数の大きい試験片２及び３では、酸素透過係数の大きさに応じて芯体ゴムが早期に破壊し、カバ−ゴムの厚さの薄い試験片４及び５では、厚さの大きさに応じて芯体ゴムが早期に破壊することを確認した。

本発明の実施形態によるタイヤ劣化判定具の一例を示す斜視図である。 図１のタイヤ劣化判定具の長手方向の断面図である。 図１のタイヤ劣化判定具の屈曲試験を行なっている状態を示す側面図である。

符号の説明

１ タイヤ劣化判定具
２ 芯体ゴム
３ａ、３ｂ、３ｃ カバ−ゴム

Claims (6)

1. 硫黄架橋可能なジエン系ゴム組成物からなる帯状の芯体ゴムの周囲を、タイヤのインナーライナー層と同等又はそれ以上の酸素透過係数を有するカバーゴムで被覆したタイヤ劣化判定具。
2. 前記芯体ゴムをタイヤのタイゴム又はカーカス被覆ゴムと同等のゴム組成物で構成した請求項１に記載のタイヤ劣化判定具。
3. 前記カバーゴムの厚さ及び／又は酸素透過係数が前記芯体ゴムの長手方向に複数段階に変化するようにした請求項１又は２に記載のタイヤ劣化判定具。
4. 前記芯体ゴム及び前記カバーゴムの厚さがそれぞれ０．５〜５．０ｍｍである請求項１、２又は３に記載のタイヤ劣化判定具。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ劣化判定具を、空気入りタイヤのタイヤ最大幅より径方向外側のタイヤ内壁に着脱自在に装着し、所定の期間又は距離を走行した段階毎に前記タイヤ劣化判定具を取り出して屈曲試験を行ない、この屈曲試験を通じてタイヤのタイゴム又はカ−カス被覆ゴムの破壊時期を判定するタイヤ寿命の予測方法。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ劣化判定具を、リム外周面に着脱自在に装着し、所定の期間又は距離を走行した段階毎に前記タイヤ劣化判定具を取り出して屈曲試験を行ない、この屈曲試験を通じてタイヤのタイゴム又はカ−カス被覆ゴムの破壊時期を判定するタイヤ寿命の予測方法。
   

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