JP4622608B2 - タイヤ耐久試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ耐久試験方法に関し、更に詳しくは、比較的暑い地域で連続走行する車両に装着される空気入りタイヤに発生しがちな内部故障を効率的に精度良く再現評価することができるタイヤ耐久試験方法に関する。

近年、タイヤの耐久試験として、空気入りタイヤ内を酸素により劣化促進処理する前処理工程を行った後、空気入りタイヤ内に空気を充填してドラム耐久試験機に取り付け、タイヤ故障が発生するまで走行させる本試験工程を行うようにしたタイヤ耐久試験方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

長期にわたる実使用で経年劣化した空気入りタイヤは、その内部を構成するゴム部材がゴム本来の柔軟でねばりのある性質を失うことによる故障を生じており、その内部故障はリム組時に封入された空気中の酸素によるゴムの酸素劣化が大きく関与している。上記耐久試験方法では、この酸素による劣化促進処理を行うことにより、新品のタイヤにおいて、短期間に効率良く実使用における経年劣化をタイヤ内部で再現して劣化耐久性を評価できるようにしたものである。

しかしながら、比較的暑い地域で連続走行する車両に装着される空気入りタイヤでは、試験結果のバラツキが大きく、精度良く再現評価することが難しいという問題があった。また、短期間に効率良くできるとは言っても日数を要し、その改善が求められていた。
特開２００３−１６１６７４号公報

本発明の目的は、比較的暑い地域で連続走行する車両に装着される空気入りタイヤに発生しがちな内部故障を効率的に精度良く再現評価することが可能なタイヤ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本発明の第１のタイヤ耐久試験方法は、空気入りタイヤを劣化促進処理する前処理を行わずに試験荷重を加えながら所定の試験速度でドラム耐久試験を行うタイヤ耐久試験方法において、前記空気入りタイヤに酸素分圧の割合が３０％以上の酸素含有気体を充填し、前記ドラム耐久試験の試験速度を段階的に増加させると共に、各段階の試験速度を６〜１２０時間維持することを特徴とする。

本発明の第２のタイヤ耐久試験方法は、空気入りタイヤを劣化促進処理する前処理を行わずに試験荷重を加えながら所定の試験速度でドラム耐久試験を行うタイヤ耐久試験方法において、前記空気入りタイヤに酸素分圧の割合が３０％以上の酸素含有気体を充填し、前記ドラム耐久試験の試験荷重を段階的に増加させると共に、各段階の試験荷重を６〜１２０時間維持することを特徴とする。

上述した本発明の第１のタイヤ耐久試験方法によれば、本試験工程において試験速度を６〜１２０時間維持しながら段階的に上げることにより、比較的暑い地域で連続走行する車両に装着される空気入りタイヤにおいて、市場レベルの熱酸化疲労を発生させると共に、高速耐久性の試験結果のバラツキを小さく抑えることができるようになる。そのため、タイヤ内部で発生しがちな速度に起因する内部故障を精度良く再現して評価することが可能になる。

また、本試験工程においてタイヤに上記のように酸素濃度を高くした気体を充填し、タイヤを劣化促進しながら本試験工程を行うことで、劣化促進処理を行う前処理工程を省略するが可能になるため、タイヤの高速耐久性を調べる耐久試験を効率化することができる。

上述した本発明の第２のタイヤ耐久試験方法によれば、本試験工程において試験荷重を６〜１２０時間維持しながら段階的に上げることにより、比較的暑い地域で連続走行する車両に装着される空気入りタイヤにおいて、市場レベルの熱酸化疲労を発生させると共に、荷重耐久性の試験結果のバラツキを小さく抑えることができるようになるので、タイヤ内部で発生しがちな荷重に起因する内部故障を精度良く再現して評価することができる。

また、本試験工程においてタイヤに充填する気体に上記のように酸素濃度を高くした気体を使用し、タイヤを劣化促進しながら本試験工程を行うようにしたので、劣化促進処理を行う前処理工程を省くことができ、タイヤの荷重耐久性を調べる耐久試験効率を向上することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第１のタイヤ耐久試験方法のフロー図を示す。この図１に示すタイヤ耐久試験方法は、空気入りタイヤの高速耐久性を調べる試験方法を示し、従来行われている空気入りタイヤを酸素や熱などで劣化促進処理する前処理工程を行わずに、試験を行う空気入りタイヤ（試験タイヤ）に試験荷重を加えながら所定の試験速度でドラム耐久試験を行う本試験工程を実施するものである。

即ち、前処理を行わずにリム組みした試験タイヤに酸素含有気体を充填する（ステップ１）。この時の酸素含有気体に含まれる酸素分圧の割合は３０％以上である。酸素分圧の割合が３０％未満であると、内部のゴムの劣化を効率的に促進することができない。好ましくは、酸素分圧の割合を６０％以上にするのがよい。酸素濃度は高ければ高いほど劣化を促進できるのでよく、酸素分圧の割合の上限値は可能であれば１００％であってもよい（実際上は１００％未満）。

なお、本発明で言う酸素分圧とは、充填気体の全圧力に対する酸素の分圧を示したものである。例えば、通常のやり方でタイヤをリム組みし、酸素を３００ｋＰａ充填した場合、タイヤ内の１気圧（１００ｋＰ）の空気に含まれる酸素分（２０ｋＰａ）を加え、このタイヤ内の酸素分圧は３２０ｋＰａとなり、酸素分圧の割合は８０％となる。但し、空気中に含有される酸素の量は２０％とする。

充填後の試験タイヤ内の酸素含有気体の圧力としては、ＪＩＳ Ｄ４２３０の高速性能試験Ａに準拠することができるが、それに限定されず、実質的にそのレベルの圧力であればよい。

次いで、試験タイヤを室内に設置したドラム試験機に取り付け（ステップ２）、試験荷重を加えながら所定の試験速度で回転するドラム上を走行させる。この試験は高速耐久性を調べる試験であるため、試験速度を段階的に増加させながら行う。この時重要なのは、段階的に上げる際に各段階の試験速度を６〜１２０時間維持することである（ステップ３）。

この時間が短いと、タイヤ故障時におけるゴムの劣化度合いが、実使用における経年劣化のレベル（市場レベル）より小さく、高速走行に伴う熱的要因でタイヤ故障が発生するため、評価結果が実使用における評価結果と異なる結果となる。また、試験速度を段階的に上げずに一定の高い速度で実施すると、試験結果のバラツキが大きく、精度良く再現評価することができない。

各段階の試験速度の持続時間は、市場レベルの熱酸化疲労を得るため、６時間以上にする。上限値としては、耐久試験の評価精度及び試験効率の点から１２０時間以内にする。

開始する試験速度としては、１２０ｋｍ／ｈ程度から始めるのが、耐久試験の評価精度と試験効率の点からよい。

試験荷重としては、タイヤの規格最大荷重（ＪＡＴＭＡに規定される最大負荷能力の荷重）の７０％〜１３０％の範囲とするのがよい。試験荷重をタイヤの規格最大荷重の１３０％を超える荷重にすると、高速耐久試験では、試験タイヤの温度上昇が大幅に増加し、熱的要因でタイヤが故障し易くなる。試験荷重がタイヤの規格最大荷重の７０％より低くなると、負荷荷重が不足し、耐久試験に適さなくなる。この試験荷重は、一定とするのが試験要因を複雑化させないために好ましい。

ドラム耐久試験を行う室内の温度（試験室温）は、ＪＩＳ Ｄ４２３０の高速性能試験Ａと同じ２０度以上にすることができる。好ましくは、略２５〜３４度の範囲にするのが比較的暑い地域で使用されるタイヤ条件により合わせる上でよい。

試験タイヤに故障が発生する（ステップ４）と、耐久試験が終了する。

上述した図１に示す第１のタイヤ耐久試験方法によれば、試験タイヤに試験荷重を加えながら所定の試験速度でドラム耐久試験を行う本試験工程において、試験速度を段階的に増加させると共に、各段階の試験速度を６〜１２０時間維持することにより、比較的暑い地域で連続走行する車両に装着される空気入りタイヤにおいて、市場レベルの熱酸化疲労を発生させると共に、高速耐久性の試験結果のバラツキを小さく抑えることができるようになるので、タイヤ内部で発生しがちな速度に起因する内部故障を従来より精度良く再現して評価することが可能になる。

しかも、本試験工程において、試験タイヤに充填する気体に上記のように酸素濃度を高くした気体を使用し、本試験工程で試験タイヤを劣化促進することで、前処理工程を省くことが可能になり、試験効率を高めることができる。

図２は、本発明の第２のタイヤ耐久試験方法のフロー図を示し、この図２のタイヤ耐久試験方法は、空気入りタイヤの荷重耐久性を調べる試験方法である。この方法においても、従来行われている空気入りタイヤを酸素や熱などで劣化促進処理する前処理工程を行わずに、本試験工程を実施するものである。

即ち、前処理を行わずにリム組みした試験タイヤに酸素含有気体を充填する（ステップ１１）。この時の酸素含有気体に含まれる酸素分圧の割合も３０％以上である。酸素分圧の割合が３０％未満であると、内部のゴムの劣化を効率的に促進することができない。好ましくは、上記と同様に、酸素分圧の割合を６０％以上にするのがよい。酸素濃度は高ければ高いほど劣化を促進できるのでよく、酸素分圧の割合の上限値は可能であれば１００％であってもよい（実際上は１００％未満）。

充填後の試験タイヤ内の酸素含有気体の圧力としては、ＪＩＳ Ｄ４２３０の耐久性能試験に準拠することができるが、それに限定されず、実質的にそのレベルの圧力であればよい。

次いで、試験タイヤを室内に設置したドラム試験機に取り付け（ステップ１２）、試験荷重を加えながら所定の試験速度で回転するドラム上を走行させる。この試験は荷重耐久性を調べる試験であるため、試験荷重を段階的に増加させながら行う。この時重要なのは、段階的に上げる際に各段階の試験荷重を６〜１２０時間維持することである（ステップ１３）。

この時間が短いと、上述と同様に、タイヤ故障時におけるゴムの劣化度合いが市場レベルより小さく、荷重に伴う熱的要因でタイヤ故障が発生するため、評価結果が実使用における評価結果と異なる結果となる。また、試験荷重を段階的に上げずに一定の高い荷重で実施すると、試験結果のバラツキが大きく、精度良く再現評価することができない。

各段階の試験荷重の持続時間も、図１の実施形態と同様に、６時間以上にする。上限値としても、同様の理由から１２０時間にする。

試験速度としては、ＪＩＳ Ｄ４２３０の耐久性能試験に準拠することができるが、それに限定されず、実質的にそのレベルの試験速度であればよい。試験速度は一定とするのが、試験要因を複雑化させないために好ましい。

ドラム耐久試験を行う室内の温度（試験室温）も、上記と同様に２０度以上、好ましくは、略２５〜３４度の範囲にするのがよい。

試験タイヤに故障が発生する（ステップ１４）と、耐久試験が終了する。

上述した図２に示す第２のタイヤ耐久試験方法によれば、試験タイヤに試験荷重を加えながら所定の試験速度でドラム耐久試験を行う本試験工程において、試験荷重を段階的に上げると共に、各段階の試験荷重を６〜１２０時間維持することにより、比較的暑い地域で連続走行する車両に装着される空気入りタイヤにおいて、市場レベルの熱酸化疲労を発生させると共に、荷重耐久性の試験結果のバラツキを小さく抑えることができるようになるので、タイヤ内部で発生しがちな荷重に起因する内部故障を従来より精度良く再現して評価することが可能になる。

また、本試験工程において、試験タイヤに充填する気体に上記のように酸素濃度の高い気体を用い、試験タイヤを劣化促進しながら本試験工程を行うことで、前処理工程を省くことが可能になり、試験を効率化することができる。

本発明において、上記実施形態では、ドラム耐久試験において、試験速度あるいは試験荷重を段階的に増加せると共に、各段階の維持時間を６〜１２０時間維持するようにしたが、より過酷なタイヤ耐久試験を行う場合には、両者を組み合わせるようにしてもよい。

タイヤサイズを２６５／７０Ｒ１６ １１２Ｓで共通にし、タイヤ仕様を異にした２種類の試験タイヤＡ，Ｂを各１０本作製した。試験タイヤＡは、比較的暑い地域で連続走行する車両（高速走行する頻度が高い乗用車）に装着した際に問題はないが、試験タイヤＢはそのような車両に装着した際に摩耗限度までタイヤが摩耗する前に故障が見られるタイヤである。

各２本の試験タイヤＡ，Ｂを表１に示す条件でそれぞれタイヤ高速耐久試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。

表１の実施例１〜３は、各段階の試験速度を維持する時間を十分に長く（６時間以上）したものであるが、このように長い時間で行った際の故障発生時のゴムの劣化度合いを調べてみると、問題がない試験タイヤＡ及び問題がある試験タイヤＢ共に、実使用における経年劣化のレベル（市場レベル）と同レベルの熱酸化疲労を起こしてタイヤが故障しており、実際に評価したタイヤとも大差なく再現評価できた。

それに対して、比較例１は、各段階の試験速度を維持する時間を３時間と短くしたものであるが、このように短い時間で行った際の故障発生時のゴムの劣化度合いを調べてみると、市場レベルより劣化度合いが小さく、故障が高速走行による発熱の熱的要因で発生していた。

比較例２は、一定の高い速度で行ったものであるが、このように一定の速度で高速耐久性を試験すると、同じ種類のタイヤでもタイヤの故障時間に大きなバラツキが発生して、精度よく再現評価できなかった。

タイヤサイズを２６５／７０Ｒ１６ＬＴで共通にし、タイヤ仕様を異にした２種類の試験タイヤＣ，Ｄを各１０本作製した。比較的暑い地域で連続走行する車両（ライトトラック）に装着した際に、試験タイヤＣは問題はないが、試験タイヤＤは摩耗限度までタイヤが摩耗する前に故障が見られるタイヤである。

各２本の試験タイヤＣ，Ｄを表２に示す条件でそれぞれタイヤ荷重耐久試験を行ったところ、表２に示す結果を得た。

表２の実施例４〜６は、各段階の試験荷重を維持する時間を十分に長くしたものであるが、このように長い時間で行った際の故障発生時のゴムの劣化度合いを調べてみると、問題がない試験タイヤＣ及び問題がある試験タイヤＤ共に、市場レベルと同レベルの熱酸化疲労を起こしてタイヤが故障しており、実際に評価したタイヤとも大差なく再現評価できた。

それに対して、比較例３は、各段階の試験荷重を維持する時間を３時間と短くしたものであるが、このように短い時間で行った際の故障発生時のゴムの劣化度合いを調べてみると、上記比較例１と同様に、市場レベルより劣化度合いが小さく、故障が荷重による発熱の熱的要因で発生していた。

比較例４は、一定の高荷重で行ったものであるが、このように一定の高荷重で荷重耐久性を試験すると、タイヤの故障時間が同じ種類のタイヤでも大きくバラつき、精度よく再現評価できなかった。

本発明の第１のタイヤ耐久試験方法を示すフロー図である。 本発明の第２のタイヤ耐久試験方法を示すフロー図である。

Claims (7)

1. 空気入りタイヤを劣化促進処理する前処理を行わずに試験荷重を加えながら所定の試験速度でドラム耐久試験を行うタイヤ耐久試験方法において、前記空気入りタイヤに酸素分圧の割合が３０％以上の酸素含有気体を充填し、前記ドラム耐久試験の試験速度を段階的に増加させると共に、各段階の試験速度を６〜１２０時間維持するタイヤ耐久試験方法。
2. 前記酸素分圧の割合を６０％以上にした請求項１に記載のタイヤ耐久試験方法。
3. 前記試験荷重をタイヤの規格最大荷重の７０％〜１３０％にした請求項１または２に記載のタイヤ耐久試験方法。
4. 前記試験荷重を一定にした請求項３に記載のタイヤ耐久試験方法。
5. 空気入りタイヤを劣化促進処理する前処理を行わずに試験荷重を加えながら所定の試験速度でドラム耐久試験を行うタイヤ耐久試験方法において、前記空気入りタイヤに酸素分圧の割合が３０％以上の酸素含有気体を充填し、前記ドラム耐久試験の試験荷重を段階的に増加させると共に、各段階の試験荷重を６〜１２０時間維持するタイヤ耐久試験方法。
6. 前記酸素分圧の割合を６０％以上にした請求項５に記載のタイヤ耐久試験方法。
7. 前記試験速度を一定にした請求項５または６に記載のタイヤ耐久試験方法。

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