JP2015017861A

JP2015017861A - タイヤ耐久試験方法及びタイヤ耐久試験装置

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Publication number: JP2015017861A
Application number: JP2013144378A
Authority: JP
Inventors: 直哉柏熊; Naoya Kashiwaguma; 裕樹安田; Hiroki Yasuda
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2015-01-29
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: JP5956385B2

Abstract

【課題】実際のタイヤ使用時の劣化現象と同様にタイヤの劣化を促進させてタイヤの耐久試験を実施することのできるタイヤ耐久試験方法及びタイヤ耐久試験装置を提供する。【解決手段】タイヤＴに所定の荷重を負荷して使用状態を再現するタイヤ試験装置３が設けられた試験室２内に、試験室２内の温度と湿度とを調整する空調装置４により温度と湿度とが調整された空気に、タイヤＴの劣化を促進させるオゾンを生成するオゾン供給装置５からオゾンを供給して、空気とオゾンとを混合した状態で送出するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの経時的な劣化を促進させて、タイヤの耐久性を試験するためのタイヤ耐久試験方法及びタイヤ耐久試験装置に関する。

従来、タイヤは、走行の有無にかかわらず長期間にわたりオゾンにさらされることでゴムが劣化し、タイヤ表面にクラックが生じることが知られている。特に、近年のタイヤは、トレッドゴムの耐摩耗性が向上したことでタイヤの使用寿命が延び、トレッドゴム以外の部分におけるゴムの耐久性を確保する必要が生じている。このため、タイヤの耐久性を調べる試験として、特許文献１に示すように、被検体であるタイヤの使用状態を想定した荷重を負荷するように回転ドラムに押し付けながらタイヤを回転させ、このタイヤのトレッド表面に向けてオゾンを噴きつけることで、経時的な劣化を促進させる耐久性の試験が行われている。
しかしながら、オゾンをトレッド表面に向けて噴き付けているため、トレッド表面近傍の局所的な部分のみが劣化促進されることになり、タイヤ表面全体の劣化を均一に促進させるという実際のタイヤ使用時の経時的な劣化を正確に再現できないという問題がある。

特開２００８−２６２２８号公報

そこで本発明は、実際のタイヤ使用時の劣化現象と同様に、タイヤの劣化を促進させてタイヤの耐久試験を実施することのできるタイヤ耐久試験方法及びタイヤ耐久試験装置を提供する。

上記課題を解決するための本発明に係るタイヤ耐久試験方法の形態として、タイヤの劣化を促進させてタイヤの耐久性を試験するタイヤ耐久試験方法であって、タイヤに所定の荷重を負荷して使用状態を再現するタイヤ試験装置が収納された試験室内に、試験室内の温度と湿度とを調整する空調装置により温度と湿度とが調整された空気にタイヤの劣化を促進させるオゾンを生成するオゾン供給装置からオゾンを供給して、空気とオゾンとを混合した状態で送出するようにしたので、試験室内におけるオゾン濃度が均一となり、実際のタイヤ使用時と同様の環境が試験室内に再現されるため、試験室内に設けられたタイヤ試験装置でタイヤの使用状態を再現することにより、タイヤの劣化現象を精度良く促進させながらタイヤの耐久試験を実施できる。
また、本発明に係るタイヤ耐久試験方法の他の形態として、試験室内の空気を循環させて、再び温度，湿度及びオゾン濃度を調整して試験室内に供給したので、試験室内の温度や湿度及びオゾン濃度を所定状態に維持するときの制御に要する時間を短くすることができる。
また、本発明に係るタイヤ耐久試験方法の他の形態として、試験室内の気圧を試験室外の気圧よりも低くしたので、試験室内のオゾンを含む空気が試験室外に漏れることを防止できる。
また、本発明に係るタイヤ耐久試験装置の構成として、タイヤの劣化を促進させてタイヤの耐久性を試験するタイヤ耐久試験装置であって、外部と区画された試験室内に収納され、タイヤに所定の荷重を負荷するタイヤ試験装置と、試験室内の空気の温度及び湿度を調整する空調装置と、空調装置により温度及び湿度が調整された空気を試験室内に送出する前に、空気にオゾンを供給するオゾン供給装置と、試験室内に配置され、試験室内のオゾン濃度を検出するオゾンセンサと、空調装置により試験室内に送出される空気の温度及び湿度の調整を制御するとともに、オゾンセンサにより測定されたオゾン濃度が所定のオゾン濃度となるように空調装置により調整された空気にオゾン供給装置から供給するオゾン量を制御する制御装置とを備えたので、試験室内におけるオゾン濃度が均一化されるため、実際のタイヤ使用時の劣化現象と同様にタイヤの劣化を促進させてタイヤの耐久試験を精度良く実施することができる。

本発明に係るタイヤ耐久試験装置の全体概略図である。

図１は、本発明のタイヤ耐久試験方法を好適に実行するためのタイヤ耐久試験装置の一実施形態を示す概略構成図である。同図に示すように、タイヤ耐久試験装置１は、外部空間から区画された試験室２と、使用状態のタイヤＴを再現するタイヤ試験装置３と、試験室２内の室内環境を調整して所望の試験環境を再現するための空調装置４と、タイヤの劣化を促進するために試験室２内にオゾンを供給するオゾン供給装置５とを備える。

試験室２は、外部空間と内部空間とを区画する部屋として構成される。この試験室２内には、例えばタイヤ試験装置３としてドラム試験機が収納される。
ドラム試験機は、試験室２内の略中央に配置され、路面を再現するドラム１０と、被検体のタイヤＴを保持する図示しないタイヤ保持手段とを備える。ドラム１０は、軸線を水平方向に向けて回転自在に設置され、路面に相当する摩擦力が得られるように、外周１０ａが例えば舗装路のような小さな凹凸状に形成される。このドラム１０は、モーター等の駆動力により回転するとともにその速度が制御され、タイヤ使用時の走行状態が再現される。

タイヤ保持手段は、ドラム１０の外周１０ａと対向する位置に設けられ、被検体であるタイヤＴをリム組みして内圧を印加した状態で保持する。このタイヤ保持手段は、上記タイヤＴをドラム１０に対してタイヤＴを近接又は離間させる移動手段を備え、この移動手段を駆動することで、タイヤＴの外周をドラム１０の外周１０ａに接触させてタイヤ使用時におけるタイヤに作用する荷重を再現する。荷重は、移動手段の移動量によって調整される。

試験室２には、試験室２の内外に貫通し、試験室２内に空気を流入させるための流入ダクト１２と、試験室２内の空気を空調装置４に循環させるための循環ダクト１３と、試験室２内の空気を排出する大気開放ダクト１４とが異なる位置にそれぞれ設けられる。
流入ダクト１２は、試験室２外に設けられた空調装置４の送出口４Ａと接続される。
循環ダクト１３は、試験室２外において、空調装置４の空気取入口４Ｂに接続され、試験室２内の空気を循環させる循環路を形成する。
大気開放ダクト１４は、試験室２内のオゾンを含む空気を大気開放するための空気の流通を開閉する開閉扉１５と、空気の流通が開放されたときに空気中に含まれるオゾンを回収するオゾン回収器１６とが設けられる。

開閉扉１５は、試験室２内の空気を排出するときに扉を開放して大気開放ダクト１４による空気の内外への流通を可能とし、試験室２内の空気の排出を停止するときに扉を閉鎖して空気の内外への流通を遮断する。試験室２内のオゾンを含む空気は、開閉扉１５を介して試験室２の内外に流出可能に構成される。試験時には、オゾンを含む試験室２内の空気が外部に漏れないように開閉扉１５を閉じて試験室２を閉空間として構成し、外部への空気の漏れが防止される。この開閉扉１５の開閉動作は、図外の駆動手段の駆動により実行され、後述の制御装置１００から出力される信号により動作する。
オゾン回収器１６は、開閉扉１５と大気開放ダクト１４の大気放出口１４Ａとの間に設けられ、大気開放する前に試験室２から流出した空気中に含まれるオゾンを回収し、環境基準に定められる規定値以下のオゾン含有量の空気を大気中に放出する。大気放出口１４Ａの近傍には、大気開放された空気に含まれるオゾン濃度を検出するオゾンセンサ２７が設けられる。オゾンセンサ２７の検出したオゾン濃度は、オゾンセンサ２７に接続されるオゾン漏れ監視装置１７によって監視される。

空調装置４は、試験室２外に設けられ、空気の温度を調整する熱交換器２０と、空気の湿度を調整する湿度調整器２１とを備える。空調装置４の熱交換器及び湿度調整器により温度や湿度が調整された空気は、空調装置４の送出口４Ａから外部に漏れないように流入ダクト１２に送出される。空調装置４の空気取入口４Ｂは、外気を吸入する外気吸入口４Ｃと、循環ダクト１３が接続される循環気吸入口４Ｄとを備える。空気取入口４Ｂは、空調装置４の運転中には、空調装置４内に向かう流れが生じる負圧状態となっており、循環ダクト１３から空調装置４に流入するオゾンを含む空気が、外気吸入口４Ｃから流出しないように接続される。

オゾン供給装置５は、オゾン供給配管２２を介して生成した発生したオゾンを流入ダクト１２に供給する。例えば、オゾン供給装置５は、装置内部に取り込んだ空気に紫外線を照射したり、酸素中において無声放電したりすることで、高いエネルギーを持つ電子と酸素分子を衝突させてオゾンを生成する。オゾン供給配管２２は、例えば、空調装置４の送出口４Ａと流入ダクト１２の流出口１２Ａとの間に接続されることで、空調装置４から送出された空気に対してオゾンが均一に混合された状態で流入ダクト１２の流出口１２Ａから試験室２内に送出させることができる。

上記試験室２内には、当該試験室２内の温度を測定する温度センサ２４、湿度を測定する湿度センサ２５、オゾン濃度を測定する複数のオゾンセンサ２６Ａ乃至２６Ｅが設けられる。オゾンセンサ２６Ａ乃至２６Ｅは、例えば、流入ダクト１２の流出口１２Ａの前にオゾンセンサ２６Ａを設けて試験室２内に送出された直後のオゾン濃度を検出し、ドラム試験機の近傍においてタイヤＴを囲むようにオゾンセンサ２６Ｂ乃至２６Ｄを設けてタイヤＴ近傍のオゾン濃度を検出し、オゾンセンサ２６Ａ乃至２６Ｄから離れたところにオゾンセンサ２６Ｅを設けて上記以外の場所のオゾン濃度を検出する。このようにオゾンセンサ２６Ａ乃至２６Ｅを設けることで、ドラム試験機の動作によるドラム１０の回転やタイヤＴの回転により生じる気流による影響の有無を把握することができる。

また、試験室２内に被検査対象であるタイヤＴを搬入するための搬入扉２８や、検査員が出入りするための出入口の扉２９には、扉２８；２９の開閉状態を検出する扉センサ３０がそれぞれ設けられる。
赤外線センサ３１は、例えば試験室２の天井等に取り付けられ、試験室２内における人の有無を検出する。赤外線センサ３１による人の検出動作は、例えば、試験開始後には検知無効とすることで、ドラム試験機のドラム１０との摩擦により発熱したタイヤの温度が人体と同じになる場合や、試験室２内の空気の温度を人体と同じ温度に設定した場合に、試験室２に人がいるものとして検出してしまうことを防止できる。
内気圧センサ３２は、試験室２内の気圧を検出し、外気圧センサ３３は、試験室２外の外部の気圧を検出する。

制御装置１００は、ドラム試験機、上記空調装置４、オゾン供給装置５、温度センサ２４、湿度センサ２５、オゾンセンサ２６Ａ乃至２６Ｅ、扉センサ３０；３０、赤外線センサ３１、内気圧センサ３２、外気圧センサ３３と接続され、各センサから出力される信号に基づいて空調装置４による試験室２に送出する空気の温度の調整や湿度の調整、送風量の調整、及びオゾン供給装置５から試験室２に送出する空気に混合するオゾンの供給量を制御することでタイヤＴの耐久試験の試験環境を制御する。
制御装置１００は、いわゆるコンピュータであって、ハードウェア資源として設けられた演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ、通信手段としての入出力インターフェイス等を備える。ＣＰＵは、記憶手段に格納された制御プログラムに従ってタイヤ耐久試験に係る処理を実行する。この制御装置１００には、耐久試験環境を入力するためのキーボードやマウス等の入力手段、耐久試験の試験状況やドラム試験機、上記空調装置４、オゾン供給装置５の制御内容、温度センサ２４，湿度センサ２５及びオゾンセンサ２６Ａ乃至２６Ｅにより測定された温度、湿度、オゾン濃度を表示する表示手段とが接続される。オゾンセンサ２６Ａ乃至２６Ｅにより検出されたオゾン濃度は、制御装置１００の有するオゾン濃度検出装置を介して数値化される。

以下、本発明によるタイヤ耐久試験装置１の試験動作例について説明する。
まず、ドラム試験機のタイヤ保持手段にタイヤＴを組み付け、所定内圧となるようにタイヤＴ内に空気が注入される。
次に、作業者が入力手段を操作することで、制御装置１００に試験条件である温度、湿度及びオゾン濃度が入力される。
制御装置１００は、試験条件が入力されると、まず、試験室２内に設けられた赤外線センサ３１により試験室２内に人がいるかどうかのセーフティチェックを行ない、人がいる場合には、人が試験室２外に退出するまで、処理を中断する。
次に、制御装置１００は、人が試験室２内にいないことが検出されると、扉センサ３０；３０から出力される信号に基づき、試験室２内の密閉状態、例えば、試験室２に出入りするための扉２８；２９が完全に閉じられているかどうかを検出する。扉２８；２９の開放が検出されたときには、扉２８；２９が開放されていることを制御装置１００に接続されたモニターに表示し、作業者に扉２８；２９の閉鎖を促す。

次に、制御装置１００は、上記セーフティチェックが完了すると、空調装置４により試験室２内に送出する空気の温度及び湿度を調整し、この空気にオゾン供給装置５により生成されたオゾンを供給し、オゾンがあらかじめ混合された所定温度、湿度及びオゾン濃度に調整された空気を試験室２内に送出させる。具体的には、試験室２内に設けられた複数のオゾンセンサ２６Ａ乃至２６Ｅにより検出されたオゾン濃度の差が閾値以下、かつ入力されたオゾン濃度となるまで試験前の準備運転を行う。
次に、制御装置１００は、入力された試験室２内の温度、湿度及びオゾン濃度等の試験環境が満たされたことを検出すると、タイヤ試験機のタイヤＴの外周面をドラム外周面１０ａに所定の荷重が負荷されるように移動手段を駆動してタイヤＴを移動させる。次に、設定された回転数でドラム１０を回転駆動することで、タイヤＴの劣化を促進させながらの耐久試験が開始される。

タイヤ耐久試験が開始されると、制御装置１００は、各温度センサ２４，湿度センサ２５，オゾンセンサ２６Ａ乃至２６Ｅから入力される温度、湿度及びオゾン濃度が、試験開始状態が維持されているかどうかを判定して、空調装置４による試験室２へ送出する空気の温度や湿度の調整及び送風量、オゾン供給装置５によるオゾンの供給量を制御する。また、空調装置４及びオゾン供給装置５の制御とともに、外気圧センサ３３と内気圧センサ３２とから出力される気圧の気圧差を監視して、試験室２内の負圧状態が維持されるように、開閉扉１５を開閉して大気開放ダクト１４からの空気の流出を制御する。例えば、この耐久試験では、長時間にわたり実行されるため、ドラム１０との摩擦によりタイヤが発熱し、試験室２内における熱源となって試験室２内の気圧が外部の気圧よりも高くなる場合がある。このような場合には、大気開放ダクト１４に設けられた開閉扉１５を開いて、試験室２内の気圧が、外部の気圧よりも低くなるように開閉扉１５を開放状態に動作させる。開閉扉１５が開放されると、大気開放ダクト１４を流通する空気に含まれたオゾンがオゾン回収器１６により回収されて、外部の大気中に放出される。このとき試験室２内のオゾン濃度が低下するため、制御装置１００はオゾン供給装置５により生成するオゾン量を増加するように指令を出力し、空調装置４から送出される空気に混合されるオゾン濃度を高くして試験室２内のオゾン濃度が一定となるように制御する。

このように、試験室２内の試験環境を制御することで、試験室２内の大気開放ダクト１４以外に、オゾンが含まれた空気が流出しないので、安全にタイヤＴの表面全体を均質に劣化を促進させながらタイヤＴの耐久試験を行うことができる。

なお、上記実施形態では、試験室２内に設けられるタイヤ試験装置３をドラム試験機として説明したが、タイヤ試験機は、これに限定されず、ベルト試験機、加振試験機などタイヤの使用状態に応じた所定の荷重を負荷するものであれば何れであっても良い。

２試験室、３タイヤ試験装置、４空調装置、５オゾン供給装置、
２６Ａ乃至２６Ｅオゾンセンサ、１００制御装置。

Claims

タイヤの劣化を促進させてタイヤの耐久性を試験するタイヤ耐久試験方法であって、タイヤに所定の荷重を負荷して使用状態を再現するタイヤ試験装置が収納された試験室内に、前記試験室内の温度と湿度とを調整する空調装置により温度と湿度とが調整された空気にタイヤの劣化を促進させるオゾンを生成するオゾン供給装置からオゾンを供給して、前記空気と前記オゾンとを混合した状態で送出するようにしたことを特徴とするタイヤ耐久試験方法。
試験室内の空気を循環させて、再び温度，湿度及びオゾン濃度を調整して試験室内に供給したことを特徴とする請求項１記載のタイヤ耐久試験方法。
試験室内の気圧を試験室外の気圧よりも低く設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のタイヤ耐久試験方法。
タイヤの劣化を促進させてタイヤの耐久性を試験するタイヤ耐久試験装置であって、
外部と区画された試験室内に収納され、タイヤに所定の荷重を負荷するタイヤ試験装置と、
前記試験室内の空気の温度及び湿度を調整する空調装置と、
前記空調装置により温度及び湿度が調整された空気を試験室内に送出する前に、前記空気にオゾンを供給するオゾン供給装置と、
前記試験室内に配置され、試験室内のオゾン濃度を検出するオゾンセンサと、
前記空調装置により前記試験室内に送出される空気の温度及び湿度の調整を制御するとともに、前記オゾンセンサにより測定されたオゾン濃度が所定のオゾン濃度となるように前記空調装置により調整された空気に前記オゾン供給装置から供給するオゾン量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするタイヤ耐久試験装置。