JP2014126458A

JP2014126458A - 重荷重用タイヤのビード部におけるカーカス耐久性の評価方法

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Publication number: JP2014126458A
Application number: JP2012283376A
Authority: JP
Inventors: Qing Mao Li; 慶茂李
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-07-07
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: JP5986502B2; CN103900832B; CN103900832A

Abstract

【課題】カーカスコードのビードコアとの擦れに起因する損傷を短い試験時間で再現し、カーカス耐久性を短い試験時間で精度良く評価する。
【解決手段】テストタイヤをドラム上で走行させる走行工程と、ビード部におけるカーカス耐久性を評価する評価工程とを含む。前記走行工程は、内圧Ｐが正規内圧Ｐ_０の１６０〜２６０％、荷重Ｆが正規荷重Ｆ_０の３５０〜４５０％、走行速度Ｖが１５〜４０ｋｍ／ｈ、しかも所定の撓み状態にてテストタイヤを走行させる。前記撓み状態は、ビードコアのタイヤ軸方向最内点とカーカスプライのタイヤ軸方向最大幅点とを通る基準線Ｘのタイヤ軸方向線に対する角度をθとしたとき、無負荷の正規内圧状態におけるタイヤの前記角度θの値θ_０と、前記走行工程におけるタイヤの前記角度θの値θ_１との差（θ_０−θ_１）が５〜１５°の範囲である撓み状態である。
【選択図】図１

Description

本発明は、カーカスコードのビードコアとの擦れに起因する損傷を短い試験時間で再現でき、カーカス耐久性を短い試験時間で精度良く評価しうる重荷重用タイヤのビード部におけるカーカス耐久性評価方法に関する。

図６に示すように、重荷重用タイヤのビード部ａには、スチールワイヤを多列多段に巻回した断面多角形状、通常断面六角形状のビードコアｂが配されている。又タイヤの骨格をなすカーカスプライｃの両端部は、前記ビードコアｂの廻りで折り返すことで係止されている。

しかし前記重荷重用タイヤは、高内圧かつ高荷重の過酷な条件下で使用されるため、カーカスプライｃのカーカスコードには、大きなテンション力ｆが作用する。その結果、カーカスコードには、ビードコアｂのタイヤ軸方向最内点Ｐに位置する角部ｂ１との間で強く擦れ合う所謂フレッティングが発生する。そして、このフレッティングによる磨耗が進行することで、カーカスコードの強力が低下し、最終的にはコード破断となってタイヤのバーストに至るという問題がある。

そこで前記フレッティングを抑えるために、種々の研究開発が行われており、例えば特許文献１には、ビードコアの周囲に短繊維入りのゴム層を形成してカーカスコードとビードコアとの直接接触を妨げることが提案されている。又特許文献２には、２枚のビード補強層を設けてビード変形を抑制するとともに、カーカスコードとビードコアとの間に高弾性のゴム層を介在させることが提案されている。又特許文献３には、ビードコアの内部にゴム芯を形成して、ビードコアに弾性を持たせることが提案されている。

そして研究開発されたタイヤには、その効果を評価するための評価テストが必要となる。しかしながら、前記ビード部におけるフレッティングを短い試験時間で再現して、カーカス耐久性を短い試験時間で精度良く評価するための有効なテスト方法がなく、その出現が強く求められていた。

特開２０００−０８５３２２号公報特開２０１２−１０６５３１号公報特開２００５−０４１３９２号公報

そこで発明は、カーカスコードのビードコアとの擦れに起因する損傷を短い試験時間で再現でき、カーカス耐久性を短い試験時間で精度良く評価しうる重荷重用タイヤのビード部におけるカーカス耐久性評価方法を提供することを課題としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るトロイド状のプライ本体部の両側に、前記ビードコアの周りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されて係止されるプライ折返し部を一連に設けたカーカスプライからなるカーカスを具えた重荷重用タイヤの前記ビード部におけるカーカス耐久性評価方法であって、
リム組みしたテストタイヤを、回転するドラムに押し付けてドラム上で走行させる走行工程と、
走行したタイヤのビード部におけるカーカス耐久性を評価する評価工程とを含み、
前記走行工程は、前記テストタイヤの内圧Ｐが正規内圧Ｐ_０の１６０〜２６０％、荷重Ｆが正規荷重Ｆ_０の３５０〜４５０％、かつ走行速度Ｖが１５〜４０ｋｍ／ｈであり、
しかもタイヤ子午断面において、前記ビードコアのタイヤ軸方向最内点とカーカスプライのタイヤ軸方向最大幅点とを通る基準線Ｘのタイヤ軸方向線に対する角度をθとしたとき、
テストタイヤに正規内圧を充填しかつ荷重を負荷しない無負荷の正規内圧状態における前記角度θの値θ_０と、前記走行工程における内圧Ｐ、荷重Ｆの条件にてテストタイヤをドラムに押し付けた状態における前記角度θの値θ_１との差（θ_０−θ_１）を５〜１５°の範囲とした撓み状態にてテストタイヤを走行させたことを特徴としている。

また請求項２では、前記評価工程は、前記走行工程において６００〜１２００ｋｍの範囲の評価距離を走行した後のテストタイヤを解体し、前記ビードコアのタイヤ軸方向最内点の位置におけるカーカスコードのフレッティング量を評価することを特徴としている。

ここで、前記「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定める内圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE"を意味する。又前記「正規荷重」とは、前記規格が正規内圧に対応してタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLDINFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"を意味する。

本発明は、走行工程における走行条件を、叙上の如く規定している。そのため、下記の「発明を実施するための形態」の欄で説明するように、カーカスコードのビードコアとの擦れに起因する損傷を、短い試験時間で高精度で再現することが可能となる。その結果、カーカス耐久性を短い試験時間で精度良く評価することができ、タイヤの研究開発に大きく貢献しうる。

本発明のビード部におけるカーカス耐久性の評価方法の実施状況を示す概念図である。前記ビード部におけるカーカス耐久性の評価方法が実施される重荷重用タイヤの一例を示す断面図である。（Ａ）はチューブ付きタイヤにおける角度差（θ_０−θ_１）を説明する略断面図、（Ｂ）はチューブレスタイヤにおける角度差（θ_０−θ_１）を説明する略断面図である。（Ａ）は内圧比Ｐ／Ｐ_０と、フレッティング量及びそのバラツキσの関係を示すグラフ、（Ｂ）は荷重比Ｆ／Ｆ_０と、フレッティング量及びそのバラツキσの関係を示すグラフである。（Ａ）は、走行速度Ｖと、フレッティング量及びそのバラツキσの関係を示すグラフ、（Ｂ）は角度差（θ_０−θ_１）と、フレッティング量及びそのバラツキσの関係を示すグラフである。重荷重用タイヤのビード部を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明のビード部におけるカーカス耐久性の評価方法（以下「カーカス耐久性評価方法」と呼ぶ。）の実施状況を示す概念図であり、前記カーカス耐久性評価方法は、リム組みしたテストタイヤ１を、回転するドラム１０に押し付けてドラム１０上で走行させる走行工程と、走行したテストタイヤ１のビード部４におけるカーカス耐久性を評価する評価工程とを含んで構成される。

前記ドラム１０としては、タイヤ走行試験用の周知構造のドラムが適宜採用しうる。又前記テストタイヤ１としては、図２に示すように、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６を具える種々な構造の重荷重用タイヤＴが適用される。本例では、前記重荷重用タイヤＴがチューブ付きのラジアルタイヤである場合が例示される。

前記カーカス６は、金属製のカーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５゜〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るトロイド状のプライ本体部６ａと、その両側に連なり前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されて係止されるプライ折返し部６ｂとを具える。又前記プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、ビードコア５から半径方向外側にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配される。

前記ビードコア５は、スチールワイヤを多列多段に巻回した断面多角形状のリング体として形成される。本例のビードコア５は、断面六角形状をなし、その一辺がリムシートＲｓと略平行となることによって、リムＲとの嵌合力を均一に保持している。このような断面六角形状のビードコア５では、タイヤ軸方向最内点Ｐの位置に、六角形の角部５ａが配される。

又前記カーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部には、トレッド補強用のベルト層７が配される。このベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜７０゜の角度で配列した２枚以上、本例では４枚のベルトプライ７Ａ〜７Ｄから形成される。

次に、前記カーカス耐久性評価方法における走行工程では、
（ア）前記テストタイヤ１の内圧Ｐが、正規内圧Ｐ_０の１６０〜２６０％、
（イ）荷重Ｆが、正規荷重Ｆ_０の３５０〜４５０％、
（ウ）走行速度Ｖが、１５〜４０ｋｍ／ｈであり、
しかも、下記の撓み状態Ｙにてテストタイヤ１を、ドラム１０上で走行させる。

前記撓み状態Ｙとは、図３（Ａ）に示すように、タイヤ子午断面において、前記ビードコア５のタイヤ軸方向最内点Ｐと、カーカスプライ６Ａのタイヤ軸方向最大幅点Ｍとを通る基準線をＸとしたとき、前記基準線Ｘのタイヤ軸方向線に対する角度θに基づいて規定されるタイヤの撓み状態である。なお前記タイヤ軸方向最大幅点Ｍは、テストタイヤ１に正規内圧Ｐ_０を充填しかつ荷重を負荷しない無負荷の正規内圧状態Ｙ_０において、カーカスプライ６Ａが最もタイヤ軸方向外側に張り出す位置として特定される。

詳しくは、前記無負荷の正規内圧状態Ｙ_０における前記角度θの値θ_０と、前記走行工程における内圧Ｐ、荷重Ｆの条件にてテストタイヤ１をドラム１０に押し付けた状態における前記角度θの値θ_１との差（θ_０−θ_１）が５〜１５°の範囲となる撓み状態Ｙである。なお、図３（Ｂ）に示すように、チューブレスタイヤの場合も同様に前記角度θが定義されるとともに、差（θ_０−θ_１）は５〜１５°の範囲に規制される。

言い換えると、前記走行工程では、
・正規内圧Ｐ_０の１６０〜２６０％の範囲の内圧Ｐ、
・正規荷重Ｆ_０の３５０〜４５０％の範囲の荷重Ｆ、
・１５〜４０ｋｍ／ｈの範囲の速度、かつ
・基準線Ｘの角度差（θ_０−θ_１）が５〜１５°の範囲の撓み状態Ｙ、
の条件にてテストタイヤ１をドラム１０上で走行させる。

前記角度差（θ_０−θ_１）は、前記内圧Ｐと荷重Ｆとのバランスを、前記範囲内で調整することで、前記範囲内に容易に設定できる。

このような条件設定により、前記最内点Ｐ（角部５ａ）の位置におけるカーカスコードとビードコア５との擦れに起因するカーカスコードの損傷を、短い試験時間でしかも高精度で再現することが可能となる。その結果、カーカス耐久性を短い試験時間で精度良く評価することができる。

なお図４（Ａ）に示すように、前記内圧Ｐが、正規内圧Ｐ_０の１６０％を下回る場合、カーカスコードに作用する張力が小さくなるため、摩耗の進行に時間がかかり評価時間の短縮が充分達成できなくなる。逆に２６０％を超えると、摩耗は促進されるものの進行のバラツキが大きくなってしまい、評価精度の低下を招く。又バラツキが大となるため、走行工程中にタイヤがバーストを起こす可能性が生じる。このような観点から、前記内圧Ｐの下限は、正規内圧Ｐ_０の１８０％以上が好ましく、上限は２４０％以下が好ましい。なお走行中のタイヤの温度上昇によって内圧Ｐが、当初の設定置よりも上昇させないために、即ち内圧Ｐを一定に保つために圧力調整弁などを設けることが好ましい。

又図４（Ｂ）に示すように、前記荷重Ｆが、正規荷重Ｆ_０の３５０％を下回る場合、カーカスコードに作用する張力が小さくなるとともに、カーカスコードのビードコア５との接触圧も減少する。そのため、摩耗の進行に時間がかかり、評価時間の短縮が充分達成できなくなる。逆に４５０％を超えると、摩耗は促進されるものの進行のバラツキが大きくなってしまい、評価精度の低下を招く。又バラツキが大となるため、走行工程中にタイヤがバーストを起こす可能性が生じる。このような観点から、前記荷重Ｆの下限は、正規荷重Ｆ_０の３３０％以上が好ましく、上限は４２０％以下が好ましい。

又図５（Ａ）に示すように、走行速度Ｖが、１５ｋｍ／ｈを下回る場合、ビード変形の繰り返し頻度が減少するため、摩耗進行に時間がかかり評価時間の短縮が充分達成できなくなる。逆に４０ｋｍ／ｈを超えると、摩耗は促進されるものの進行のバラツキが大きくなってしまい、評価精度の低下を招く。又バラツキが大となるため、走行工程中にタイヤがバーストを起こす可能性が生じる。又トレッド部２の内部温度が上昇し、このトレッド部２で先に損傷が発生してしまい走行工程が続けられなくなる恐れを招く。このような観点から、前記走行速度Ｖの下限は、１８ｋｍ／ｈ以上が好ましく、上限は３０ｋｍ／ｈ以下が好ましい。

又図５（Ｂ）に示すように、前記角度差（θ_０−θ_１）が５°を下回る場合、タイヤの撓みが小さくなるため、カーカスコードのビードコア５との接触圧が減少する。そのため、摩耗の進行に時間がかかり、評価時間の短縮が充分達成できなくなる。逆に１５°を越えると、摩耗は促進されるものの進行のバラツキが大きくなってしまい、評価精度の低下を招く。又バラツキが大となるため、走行工程中にタイヤがバーストを起こす可能性が生じる。又撓みが過大となって、カーカスプライ６Ａの折返し端（プライ折返し部６ｂの半径方向外端）を起点としたゴム剥離であるビード損傷が先に発生してしまい、走行工程が続けられなくなる恐れを招く。このような観点から、前記角度差（θ_０−θ_１）の下限は、７°以上が好ましく、上限は１２°以下が好ましい。

なお前記図４（Ａ）は、下記のテスト結果の表１において、荷重比一定（Ｆ／Ｆ_０＝３５０％）、走行速度一定（Ｖ＝２０ｋｍ／ｈ）にて測定した、内圧比Ｐ／Ｐ_０と、フレッティング量及びそのバラツキσの関係を示すグラフである。前記図４（Ｂ）は、下記のテスト結果の表１において、内圧比一定（Ｐ／Ｐ_０＝２１０％）、走行速度一定（Ｖ＝２０ｋｍ／ｈ）にて測定した、荷重比Ｆ／Ｆ_０と、フレッティング量及びそのバラツキσの関係を示すグラフである。前記図５（Ａ）は、下記のテスト結果の表１において、内圧比一定（Ｐ／Ｐ_０＝２１０％）、荷重比一定（Ｆ／Ｆ_０＝３７０％）、角度差（θ_０−θ_１）一定（（θ_０−θ_１）＝９．２°）にて測定した、走行速度Ｖと、フレッティング量及びそのバラツキσの関係を示すグラフである。前記図５（Ｂ）は、下記のテスト結果の表１において、内圧比一定（Ｐ／Ｐ_０＝２１０％）、走行速度一定（Ｖ＝２０ｋｍ／ｈ）にて測定した、角度差（θ_０−θ_１）と、フレッティング量及びそのバラツキσの関係を示すグラフである。

次に、前記評価工程では、本例では、前記走行工程において予め定めた評価距離を走行した後のテストタイヤ１を解体し、前記ビードコア５のタイヤ軸方向最内点Ｐの位置におけるカーカスコードのフレッティング量を評価する。前記評価距離とし、６００〜１２００ｋｍの範囲から選択するのが好ましい。評価距離が６００ｋｍを下回ると、フレッティング量が少なくなって、高い評価精度を得ることが難しくなる。又１２００ｋｍを越えても摩耗進行のバラツキは少ないが、テスト時間の不必要な増加を招く。

なお前記フレッティング量としては、カーカスコードの摩耗部分の断面積、摩耗深さ、或いは摩耗体積を採用することができる。又これらは、カーカスコードのが摩耗部分を例えばレーザ顕微鏡を用いて観測することで求めることができる。

又前記評価工程では、バーストに対する安全性確保を前提条件として、走行工程における走行の開始からテストタイヤ１がバーストに至るまでの間の走行距離、又は走行時間を測定し、それを評価することもできる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明の効果を確認するため、図２に示す構造の市販の重荷重用タイヤ（１２．００Ｒ２０−１６ＰＲ）をテストタイヤとして、表１に示す仕様にてカーカス耐久性の評価テストを行った。なおテストは、各条件にて１０本のタイヤに対して行い、フレッティング量の平均値、及びフレッティング量のバラツキσを比較した。

前記テストタイヤの正規内圧Ｐ０は７．２５ｋＰａ、正規荷重Ｆ_０は３０．５ｋＮである。フレッティング量は、ビードコアのタイヤ軸方向最内点の位置におけるカーカスコードの摩耗部分の摩耗体積を、レーザ顕微鏡を用いて測定し、その平均値を、比較例１におけるフレッティング量の平均値を１００とする指数で表示した。数値が大きい程、摩耗の進行速度が早い。

表１に示すように、フレッティング量のバラツキσを低く抑えて評価精度を高めながら、摩耗の進行速度を早めてテスト時間の短縮を図りうるのが確認できる。

なお比較例３、５では、走行工程中にバーストを起こしたタイヤがあった。又比較例７では、走行工程中、発熱によりトレッド部に剥離損傷を起こしたタイヤがあった。又比較例９では、走行工程中、カーカスの折返し端を基点として剥離損傷を起こしたタイヤがあった。

１テストタイヤ
２トレッド部
３サイドウォール部
４ビード部
５ビードコア
６カーカス
６Ａカーカスプライ
６ａプライ本体部
６ｂプライ折返し部
１０ドラム
Ｍタイヤ軸方向最大幅点
Ｐタイヤ軸方向最内点
Ｔ重荷重用タイヤ

Claims

トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るトロイド状のプライ本体部の両側に、前記ビードコアの周りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されて係止されるプライ折返し部を一連に設けたカーカスプライからなるカーカスを具えた重荷重用タイヤの前記ビード部におけるカーカス耐久性評価方法であって、
リム組みしたテストタイヤを、回転するドラムに押し付けてドラム上で走行させる走行工程と、
走行したタイヤのビード部におけるカーカス耐久性を評価する評価工程とを含み、
前記走行工程は、前記テストタイヤの内圧Ｐが正規内圧Ｐ_０の１６０〜２６０％、荷重Ｆが正規荷重Ｆ_０の３５０〜４５０％、かつ走行速度Ｖが１５〜４０ｋｍ／ｈであり、
しかもタイヤ子午断面において、前記ビードコアのタイヤ軸方向最内点とカーカスプライのタイヤ軸方向最大幅点とを通る基準線Ｘのタイヤ軸方向線に対する角度をθとしたとき、
テストタイヤに正規内圧を充填しかつ荷重を負荷しない無負荷の正規内圧状態における前記角度θの値θ_０と、前記走行工程における内圧Ｐ、荷重Ｆの条件にてテストタイヤをドラムに押し付けた状態における前記角度θの値θ_１との差（θ_０−θ_１）を５〜１５°の範囲とした撓み状態にてテストタイヤを走行させたことを特徴とする重荷重用タイヤのビード部におけるカーカス耐久性評価方法。
前記評価工程は、前記走行工程において６００〜１２００ｋｍの範囲の評価距離を走行した後のテストタイヤを解体し、前記ビードコアのタイヤ軸方向最内点の位置におけるカーカスコードのフレッティング量を評価することを特徴とする請求項１記載の重荷重用タイヤのビード部におけるカーカス耐久性評価方法。