JP2015141154A - タイヤの耐久試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤのサイプに起因するブロック欠けの評価方法の提供。【解決手段】この耐久試験方法は、トレッド面にサイプが形成されたタイヤが劣化させられる劣化工程と、この劣化工程を経たタイヤが走行させられる走行工程と、走行工程を経たタイヤのサイプのクラックの発生が観察される観察工程とを備えている。この劣化工程では、タイヤが７０℃以上１００℃以下の雰囲気で２日以上１４日以下の期間曝されている。この走行工程では、正規内圧で空気が充填されて、規格最大荷重Ｆの０．６倍以上０．８倍以下の所定の荷重が付加され、１?以上４?以下の所定のスリップ角が付与され、５０ｋｍ／ｈ以上７０ｋｍ／ｈ以下の所定の速度で走行させられている。この観察工程では、サイプにクラックが発生しているか否かが観察されている。【選択図】図５

Description

本発明は、タイヤの耐久試験方法に関する。詳細には、本発明は、空気入りタイヤのサイプに起因するブロック欠けの評価方法に関する。

タイヤのトレッドには溝が刻まれている。この溝により、多数のブロック、リブ及びラグ（以下、ブロック等という）が形成されている。このブロック等の表面は、トレッド面を構成する。重荷重用タイヤやスタットレスタイヤ等では、このトレッド面にサイプが形成されている。サイプは、ブロック等を区画する溝より、浅く細かい溝である。このサイプにより、路面の水膜をきる効果や、ブロック等の柔らかさを均一にする効果が得られる。また、スタットレスタイヤでは、このサイプを形成することで、氷雪路での性能向上が図られている。

乾燥路面を走行すると、大きな摩擦力と駆動力とがタイヤのトレッド面に作用する。この摩擦力と駆動力とに起因して、トレッド面の欠けが生じることがある。このトレッド面の欠けは、所謂ブロック欠けと称される。このブロック欠けは、タイヤの外観を損なう。このブロック欠けは、タイヤの性能及び耐久性を低下させる。

ブロック欠けの評価方法として、実車による試験方法がある。この試験方法では、試験タイヤが実車に装着されて、実車が乾燥路面を走行する。この方法は、市場と同様の状態で評価がされる。市場での評価と同様の評価結果を得られうる。しかし、この実車による試験方法は、長時間に亘る走行が必要とされる。この評価方法は、効率的でない。また、実車走行では、複数のタイヤを同一試験条件で比較評価することが困難である。

特許文献１には、タイヤのブロック欠けを評価する試験方法が開示されている。この試験方法では、試験機が用いられている。この試験機は、外周面に凸条を備える２本のローラを備えている。固定されたタイヤのトレッド面の一部分に、回転したローラが押し当てられる。これにより、タイヤのブロック欠けが評価されている。この試験方法によれば、ブロック欠けの試験条件を同一にできる。複数タイヤが比較評価されうる。更に、この試験方法では、トレッド面の一部分でブロック欠けが評価されるので、評価時間を短縮しうる。この試験方法は、効率的に評価しうる。

特開２００９−４１９７１公報

発明者らは、サイプが形成されたタイヤのブロック欠けについて調査をした。その結果、ブロック欠けには、溝のクラックに起因するブロック欠けとサイプに起因するブロック欠けとに分かれることが確認された。

特許文献１の試験方法は、溝のクラックに起因するブロック欠けの評価に適している。この方法では、溝のクラックに起因するブロック欠けが支配的である。この方法では、サイプに起因するブロック欠けが適正に評価され得ない。

本発明の目的は、タイヤのサイプに起因するブロック欠けの評価方法の提供にある。

本発明に係る空気入りタイヤの耐久試験方法は、トレッド面にサイプが形成されたタイヤが劣化させられる劣化工程と、この劣化工程を経たタイヤが走行させられる走行工程と、走行工程を経たタイヤのサイプのクラックの発生が観察される観察工程とを備えている。
この劣化工程では、タイヤが７０℃以上１００℃以下の雰囲気で２日以上１４日以下の期間曝されている。この走行工程では、正規内圧で空気が充填されて、規格最大荷重Ｆの０．６倍以上０．８倍以下の所定の荷重が付加され、１°以上４°以下の所定のスリップ角が付与され、５０ｋｍ／ｈ以上７０ｋｍ／ｈ以下の所定の速度で走行させられる。この観察工程では、サイプにクラックが発生しているか否かが観察されている。

本発明に係るタイヤの耐久試験方法では、サイプに起因するブロック欠けが精度良く評価されうる。この試験方法によれば、比較的に短期間で、サイプに起因するブロック欠けが評価されうる。これにより、耐久性に優れるサイプの設計が、効率的になされうる。

図１は、本発明に係るタイヤの耐久試験方法で評価される空気入りタイヤの一例が示された断面図である。 図２は、図１のタイヤのトレッド面の一部が示された説明図である。 図３は図２の直線III−IIIに沿った断面図である。 図４は、本発明に係るタイヤの耐久試験方法で評価される他のタイヤのサイプが示された断面図である。 図５は、本発明に係るタイヤの耐久試験方法が示されたフローチャートである。 図６（ａ）は最大負荷荷重Ｆが負荷されたときのトレッド面の接地面が示されており、図６（ｂ）は荷重Ｆの０．７倍の荷重が負荷されたときのトレッド面の接地面を示しており、図６（ｃ）は荷重Ｆの０．５倍の荷重が負荷されたときのトレッド面の接地面を示している。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、空気入りタイヤ２の一部が示された断面図である。このタイヤ２を例に、本発明の耐久試験方法が説明される。

図１において、上下方向が半径方向であり、左右方向が軸方向であり、紙面との垂直方向が周方向である。図１の一点鎖線ＣＬは、タイヤ２の赤道面を表す。このタイヤ２は、赤道面に対してほぼ左右対称の形状を呈する。このタイヤ２は、トレッド４、サイドウォール６、ビード８、カーカス１０、ベルト１２、インナーライナー１４及びチェーファー１６を備えている。このタイヤ２は、重荷重用タイヤである。このタイヤ２は、トラックやバス等に装着されるものを例示している。このタイヤ２は、トラック・バス用タイヤである。

トレッド４は、半径方向外向きに凸な形状を呈している。トレッド４は、トレッド面１８を備えている。このトレッド面１８は、路面と接地する。サイドウォール６は、トレッド４の端から半径方向略内向きに延びている。このサイドウォール６は、架橋ゴムからなる。ビード８は、サイドウォール６よりも半径方向略内側に位置している。ビード８は、コア２０と、このコア２０から半径方向外向きに延びるエイペックス２２とを備えている。コア２０は、リング状である。コア２０は、周方向に巻回された非伸縮性ワイヤー（典型的にはスチール製ワイヤー）を含む。エイペックス２２は、半径方向外向きに先細りである。エイペックス２２は、高硬度な架橋ゴムからなる。

カーカス１０は、カーカスプライ２４からなる。カーカスプライ２４は、両側のビード８の間に架け渡されており、トレッド４及びサイドウォール６の内側に沿っている。カーカスプライ２４は、コア２０の周りを、軸方向内側から外側に向かって折り返されている。図示されていないが、カーカスプライ２４は、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードが赤道面に対してなす角度の絶対値は、通常は７０°から９０°である。換言すれば、このカーカス１０はラジアル構造を有する。バイアス構造のカーカス１０が採用されてもよい。

ベルト１２は、トレッド４の内側に位置している。このベルト１２は、カーカス１０の半径方向外側に位置している。ベルト１２は、カーカス１０と積層されている。ベルト１２は、カーカス１０を補強する。ベルト１２は、第一層１２ａ、第二層１２ｂ、第三層１２ｃ及び第四層１２ｄからなる。第一層１２ａの半径方向外側に第二層１２ｂが位置する。第二層１２ｂの半径方向外側に第三層１２ｃが位置する。第三層１２ｃの半径方向外側に第四層１２ｄが位置する。図示されていないが、第一層１２ａから第四層１２ｄのそれぞれは、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードは、赤道面に対して傾斜している。傾斜角度の絶対値は、１０°以上３５°以下である。コードの好ましい材質は、スチールである。コードに、有機繊維が用いられてもよい。

インナーライナー１４は、カーカス１０の内周面に接合されている。インナーライナー１４は、架橋ゴムからなる。チェーファー１６は、ビード８の近傍に位置している。タイヤ２がリムに組み込まれると、このチェーファー１６がリムと当接する。チェーファー１６は、通常は布とこの布に含浸したゴムとからなる。ゴム単体からなるチェーファー１６が用いられてもよい。

図２は、タイヤ２を外側から半径方向内向きに見たトレッド４の一部が示されている。このトレッド４には、縦溝２６と横溝２８が刻まれている。この縦溝２６は、タイヤ２の周方向の延びている。この縦溝２６は、トレッド面１８を周方向に一周している。この縦溝２６により、複数のリブ３０が形成されている。この複数のリブ３０の外周面が、図１に示されたトレッド面１８を形成している。この縦溝２６と横溝２８とが形成されて、トレッドパターンが形成されている。このトレッド面１８には、複数のサイプ３２が形成されている。

図３には、タイヤ２のサイプ３２の断面形状が示されている。この断面はサイプの長手方向（軸方向）に垂直な断面を示している。図３の両矢印Ｈは、サイプの深さを示している。図３の両矢印Ｗは、サイプの開口巾を示している。

このサイプ３２は底面３２ａと一対の側面３２ｂとを備えている。底面３２ａは半径方向外向きに面している。一対の側面３２ｂは、周方向に面しており、互いに対向している。図３に示される断面において、この底面３２ａと一対の側面３２ｂとは、直交する方向に延びている。この底面３２ａ及び一対の側面３２ｂは、リブ３０を軸方向に刻んでいる。

このサイプ３２は、トレッド面１８を軸方向に刻んでいる。このサイプ３２は、縦溝２６及び横溝２８に比べて細かい。この細かいサイプ３２により、路面の水膜がきられる。このサイプ３２により、リブ３０の硬さが均一化されている。これらの観点から、サイプ３２の深さＨは、好ましくは５ｍｍ以上であり、更に好ましくは７ｍｍ以上であり、特に好ましくは９ｍｍ以上である。また、開口巾Ｗは、好ましくは０．５ｍｍ以上であり、更に好ましくは１．０ｍｍ以上であり、特に好ましくは１．５ｍｍ以上である。

一方で、浅いサイプ３２は、トレッド４の耐久性の向上に寄与する。この観点から、深さＨは、好ましくは１５ｍｍ以下であり、更に好ましくは１３ｍｍ以下であり、特に好ましくは１１ｍｍ以下である。また、開口巾Ｗは、好ましくは３．０ｍｍ以下であり、更に好ましくは２．５ｍｍ以下であり、特に好ましくは２．０ｍｍ以下である。

ここでは、図３に示されたサイプ３２が形成されたタイヤ２を例に説明がされるが、サイプ３２の断面形状は図３の形状に限定されない。図４には、他のタイヤ３４のサイプ３６の形状が示されている。このサイプ３６の底面３６ａは、軸方向に垂直な断面において、円弧形状にされている。このサイプ３６は、底面３６ａの応力集中が緩和されている。この耐久試験方法では、タイヤ２に代えて、タイヤ３４が用いられてもよい。

図５は、本発明に係る耐久試験方法のフローチャートが示されている。この図５を参照しつつ、タイヤ２を例に、本発明に係る耐久試験方法が説明される。このタイヤ２の耐久試験方法は、準備工程（ＳＴＥＰ１）、劣化工程（ＳＴＥＰ２）、走行工程（ＳＴＥＰ３）及び観察工程（ＳＴＥＰ４）を備えている。

準備工程（ＳＴＥＰ１）では、サイプ３２を備えるタイヤ２が準備される。このタイヤ２は、未使用のタイヤである。

劣化工程（ＳＴＥＰ２）では、タイヤ２が劣化処理される。この劣化工程では、オーブンの室内温度が、所定の温度、例えば８０℃にされる。タイヤ２が、この８０°のオーブン室内に置かれる。タイヤ２は、所定の保持期間、例えば８日間、このオーブンの室内に置かれる。この劣化工程では、タイヤ２が所定の温度の雰囲気に曝されて、タイヤ２が劣化させられる。

走行工程（ＳＴＥＰ３）では、劣化工程（ＳＴＥＰ２）を経たタイヤ２が、正規リムに組み込まれて、タイヤ組立体が得られる。このタイヤ組立体に空気が充填される。このタイヤ組立体は、正規内圧になるように空気が充填される。このタイヤ組立体がドラム試験機に取り付けられる。このタイヤ２がドラム試験機のドラム上を走行させられる。このドラムの直径は、一般に１７０７．６ｍｍである。

この走行工程（ＳＴＥＰ３）では、例えば以下の条件でタイヤ２がドラム上を走行する。この条件のＦは、試験されるタイヤ２の規格最大荷重を示している。また、正規内圧とは、タイヤが依拠する規格において定められた内圧を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高空気圧」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」は、正規内圧である。
空気圧 ：正規内圧
負荷荷重 ：０．７Ｆ
スリップ角：２°
速度 ：６０ｋｍ／ｈ

この観察工程（ＳＴＥＰ４）では、走行工程（ＳＴＥＰ３）を経たタイヤ２が観察される。タイヤ２のトレッド面１８が観察される。トレッド面１８の欠け、即ち、ブロック欠けの有無が観察される。ブロック欠けの個数がカウントされる。更に、サイプ３２のクラックの有無が観察される。サイプ３２のクラックの個数がカウントされてもよい。

この観察工程（ＳＴＥＰ４）で観察されるブロック欠けは、サイプ３２のクラックに起因するものである。この観察工程（ＳＴＥＰ４）で、ブロック欠けが確認できないタイヤ２は、「良」と判定がされる。ブロック欠けが確認されたタイヤ２は、「不良」と判定がされる。更に、ブロック欠けが確認されたタイヤ２について、ブロック欠けの個数でランク判別されてもよい。また、サイプ３２のクラックの個数でランク判別されてもよい。

この耐久試験方法では、劣化工程（ＳＴＥＰ２）で、タイヤ２が劣化させられている。タイヤ２のトレッド４は、使用末期の状態に近づけられている。市場で確認されるブロック欠けの多くは、タイヤの使用末期に確認されている。タイヤ２は、市場走行後のタイヤ２の劣化レベルに近づけられる。本発明でいう使用末期のタイヤ２の劣化レベルとは、タイヤとして使用可能な限度に近いレベルを意味する。即ち、この劣化工程では、タイヤとして使用可能な限度レベルに達しないがそのレベルに近いレベルまで、タイヤ２が劣化させられる。

この劣化工程を経ることにより、未使用のタイヤ２に比べて、短時間の走行試験で、ブロック欠けの有無が評価しうる。タイヤ２の劣化を促進する観点から、劣化工程の温度は、７０℃以上である。一方で、この温度が高いと、タイヤ２の劣化が進みすぎる。本来、ブロック欠けが発生しないタイヤでもブロック欠けが発生してしまう。この観点から、劣化工程の温度は、１００℃以下であり、更に好ましくは９０℃以下である。

同様に、タイヤ２の劣化を促進する観点から、保持期間は、２日以上である。一方で、タイヤ２の劣化が進みすぎないようにする観点から、この保持時間は、１４日以内である。

図６（ａ）から図６（ｃ）には、タイヤ２の接地形状が例示されている。この接地形状は、タイヤ２のトレッド面１８がドラムに押しつけられて得られている。図６（ａ）は、スリップ角を１°とし、最大負荷荷重Ｆが負荷されたときの、トレッド４の接地形状を示している。図６（ｂ）は、スリップ角を１°とし負荷荷重を最大負荷荷重Ｆの０．７倍、即ち負荷荷重０．７Ｆが負荷されたときの接地形状を示している。図６（ｃ）は、スリップ角を１°とし、負荷荷重０．５Ｆが負荷されたときの接地形状を示している。

図６（ａ）から図６（ｃ）の両矢印Ｌｃは、トレッド面１８のセンター領域の接地周方向長さを示している。両矢印Ｌｓは、トレッド面１８のショルダー領域の接地周方向長さを示している。この図６（ａ）から図６（ｃ）に示される様に、負荷荷重により、トレッド面１８の接地形状は異なる。このトレッド面１８の接地形状は、負荷荷重をいくらにするかで変化する。

図６（ｂ）の接地形状では、実車走行でのタイヤ２の接地形状に比べて、トレッド面１８の変形量は大きい。図６（ｂ）の状態で走行するとき、トレッド４の変形時間は長い。図６（ｂ）の接地形状は、図６（ｃ）の接地形状に比べて、サイプに起因するブロック欠けが比較的に短時間で評価しうる。図６（ｂ）の接地形状は、サイプに起因するブロック欠けの評価に比較的に適している。

実車走行でのタイヤ２の接地形状は、図６（ａ）から図６（ｃ）のうちでは、図６（ｃ）の接地形状が最も近い。この図６（ｃ）では、トレッド面１８の周方向長さＬｓが短くなっている。また、トレッド面１８の周方向長さＬｃも短くなっている。図６（ｃ）では、トレッド面１８の変形量は比較的に小さく、トレッド４の変形時間は比較的に短い。図６（ｃ）の接地形状では、ブロック欠けの発生までに比較的に長い時間を要する。この観点から、負荷荷重は、０．６Ｆ以上にされている。

一方で、図６（ａ）の状態では、トレッド面１８の変形量は比較的に大きい。図６（ａ）の状態で走行するとき、トレッド４の変形時間は比較的に長い。図６（ａ）の接地形状では、縦溝２６及び横溝２８に起因するブロック欠けが発生する。図６（ａ）の接地形状での走行では、発熱量も大きくなる。発熱量が大きくなると、ベルト１２の端部の損傷、所謂ブレーカエッジルース（ＢＥＬ）が発生する。図６（ａ）の状態での走行は、サイプのクラックに起因するブロック欠けの評価には適さない。この観点から、負荷荷重は、０．８Ｆ以下にされている。

また、スリップ角が付与されることで、ブロック欠けが生じ易くなる。この観点から、スリップ角は、０より大きく、好ましくは０．５°以上であり、更に好ましくは１°以上である。一方で、大きなスリップ角が付与されると、ブレーカエッジルース（ＢＥＬ）が発生し易くなる。大きなスリップ角を付与した走行は、サイプに起因するブロック欠けの評価に適さない。この観点から、スリップ角は４°以下であり、更に好ましくは３°以下であり、特に好ましくは２°以下である。

走行速度を速くすることで、タイヤ２の発熱量が増加する。発熱量が増加することで、ブロック欠けの発生が促進される。この観点から走行速度は、５０ｋｍ／ｈ以上であり、更に好ましくは６０ｋｍ／ｈである。一方で、発熱量が増加することで、ブレーカーエッジルース（ＢＥＬ）が発生し易くなる。走行速度を速くし過ぎた走行は、サイプのクラックに起因するブロック欠けの評価に適さない。この観点から、走行速度は、８０ｋｍ／ｈ以下であり、更に好ましくは７５ｋｍ／ｈ以下である。

この試験方法によれば、サイプ３２に起因するブロック欠けが適切に評価しうる。この試験方法によれば、このブロック欠けを効率的に評価しうる。この評価結果を基に、タイヤ２のサイプ形状が更に改良されて、耐久性に優れたタイヤが開発されうる。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

タイヤＡ、タイヤＢ及びタイヤＣの３種類のタイヤが準備された。これらのタイヤサイズは、「２７５／８０Ｒ２２．５」であった。これらのタイヤの正規内圧は９００ｋＰａであった。タイヤＡは、図１及び図３に示されたタイヤである。このタイヤのサイプの深さＨは、９．０ｍｍであった。タイヤＢは、サイプの深さＨが１０．５ｍｍとされた他は、タイヤＡと同様のタイヤであった。タイヤＣは、サイプの形状が図４に示される形状にされ、サイプの深さＨが１０．５ｍｍにされた他は、タイヤＡと同様のタイヤであった。このタイヤＡ及びタイヤＣは、市場でサイプに起因するブロック欠けは確認されなかった。このタイヤＡ及びタイヤＣは、市場での評価は「良」のタイヤであった。タイヤＢは、市場でサイプに起因するブロック欠けが確認された。このタイヤＢは、市場の評価は「不良」のタイヤであった。

［試験１］
タイヤＡが準備された。図５に示された耐久試験方法でタイヤＡの評価がされた。この試験条件は、表１に示される通りであった。表１には、この試験評価と、市場評価と、試験評価と市場評価との評価整合性とが示されている。

［試験２−３］
タイヤＢ及びタイヤＣが準備された。これらのタイヤが試験１のタイヤＡと同じ試験条件で、評価された。表１には、この試験評価と、市場評価と、試験評価と市場評価との評価整合性とが示されている。

［試験４］
走行工程のスリップ角が２°にされた他は、試験２と同様にしてタイヤＢが評価された。表１には、この試験評価と、市場評価と、試験評価と市場評価との評価整合性とが示されている。

［比較試験１−２］
走行工程でのタイヤ空気圧が７００ｋＰａにされた他は、試験１及び試験２と同様にされて、評価がされた。この試験評価と、市場評価と、試験評価と市場評価との評価整合性とが示されている。

［試験５−６及び比較試験３−５］
タイヤの種類とスリップ角とが表２に示される様にされた他は試験１と同様にして、評価がされた。この試験評価と、市場評価と、試験評価と市場評価との評価整合性とが示されている。

［試験７−８及び比較試験６−８］
タイヤの種類と劣化工程のオーブンの室内温度とが表３に示される様にされた他は試験１と同様にして、評価がされた。この試験評価と、市場評価と、試験評価と市場評価との評価整合性とが示されている。

［試験９−１０及び比較試験９−１０］
タイヤの種類と劣化工程の保持期間とが表４に示される様にされた他は試験１と同様にして、評価がされた。この試験評価と、市場評価と、試験評価と市場評価との評価整合性とが示されている。

［試験１１−１２及び比較試験１１−１３］
タイヤの種類と走行工程の負荷荷重とが表５に示される様にされた他は試験１と同様にして、評価がされた。この試験評価と、市場評価と、試験評価と市場評価との評価整合性とが示されている。

［試験１３及び比較試験１４−１６］
タイヤの種類と走行工程の速度とが表６に示される様にされた他は試験１と同様にして、評価がされた。この試験評価と、市場評価と、試験評価と市場評価との評価整合性とが示されている。

表１から６に示されるように、この試験方法によれば、サイプに起因するブロック欠けが適正に評価しうる。この試験方法では、市場での実車と整合性の高い評価結果がえられうる。複数のタイヤを同一試験条件で比較評価することが可能である。ブロック欠けを生じ難いサイプを備えるタイヤの設計が効率的になされうる。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明された方法は、サイプを備える種々のタイヤの評価方法として広く適用されうる。

２、３４・・・タイヤ
４・・・トレッド
６・・・サイドウォール
８・・・ビード
１０・・・カーカス
１２・・・ベルト
１４・・・バンド
１６・・・インナーライナー
１８・・・トレッド面
２０・・・コア
２２・・・エイペックス
２４・・・カーカスプライ
２６・・・縦溝
２８・・・横溝
３０・・・リブ
３２、３６・・・サイプ

Claims (1)

1. トレッド面にサイプが形成されたタイヤが劣化させられる劣化工程と、この劣化工程を経たタイヤが走行させられる走行工程と、走行工程を経たタイヤのサイプのクラックの発生が観察される観察工程とを備えており、
   この劣化工程では、タイヤが７０℃以上１００℃以下の雰囲気で２日以上１４日以下の期間曝されており、
   この走行工程では、正規内圧で空気が充填されて、規格最大荷重Ｆの０．６倍以上０．８倍以下の所定の荷重が付加され、１°以上４°以下の所定のスリップ角が付与され、５０ｋｍ／ｈ以上７０ｋｍ／ｈ以下の所定の速度で走行させられており、
   この観察工程では、サイプにクラックが発生しているか否かが観察されている空気入りタイヤの耐久試験方法。

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