JP4843157B2 - トレッドゴムのゴム組成物の配合評価方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のゴム組成物のトレッドゴムとしての特性を、互いに同一条件でテストできるトレッドゴムのゴム組成物の配合評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの研究開発においては、タイヤ性能を最大限に引き出し、開発したタイヤに最も適したトレッドゴムを決定するために、トレッドゴムの配合評価テストが行われる。
【０００３】
この配合評価テストでは、従来、タイヤ毎にトレッドゴムのゴム配合を違えてテストタイヤを作成し、実際の車両にテストタイヤを装着してテストコースなどを走行させ、耐摩耗性、耐亀裂性などの評価が行われている。
【０００４】
このとき、通常は、車両の全輪に、ゴム配合が同じテストタイヤを装着して走行テストを行い、従って、少なくともテストタイヤの種類の数、即ちゴム配合の種類の数以上の回数の走行テストが行われる。これは、タイヤでは、前輪タイヤの摩耗状態と後輪タイヤの摩耗状態が、車両の駆動系（前輪駆動か後輪駆動か）によって相違し、又左輪タイヤと右輪タイヤとの摩耗状態も、テストコースのカーブの状態等によって異なるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、タイヤ毎にトレッドゴムのゴム配合を違えたタイヤでは、テスト条件を可能な限り同一に設定してはいるが、複数回に分けて実車走行テストをするがゆえに、走行時間及び路面状態などが異なった走行テストとなる。即ち、厳密には同一条件のテストではなく、評価の精度を損ねるなど信頼性に劣り、又時にはテスト結果に再現性がなくなる場合も起こっていた。又テストタイヤの本数、及び走行テストの回数が増えるため、コストもかかっていた。
【０００６】
そこで本発明は、一つのトレッドゴムを、タイヤ周方向の複数のゴム領域に略等区分し、各ゴム領域のゴム配合を互いに違えることを基本として、複数のゴム組成物を、同一条件に近い状態でテストでき、比較評価の精度及び信頼性を高めるとともに、テストタイヤの本数やテストの回数を減じうるため、コストダウンや、テスト時間の短縮などを図りうるトレッドゴムのゴム組成物の配合評価方法の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１は、トレッド面をなす環状のトレッドゴムを、タイヤ周方向に略等区分されかつゴム配合が互いに異なる２種類のゴム組成物からなる複数のゴム領域によって形成した配合評価用空気入りタイヤを用いてｊ（ｊ＞２）種類のゴム組成物の配合評価を行う方法であって、
前記複数種類のゴム組成物のうち、基準となる一つのゴム組成物Ｇａを選択する工程と、
該基準となるゴム組成物Ｇａを少なくとも一方のゴム領域に含んでｊ−１種類の前記配合評価用空気入りタイヤを用意する工程と、
各タイヤに、走行テストを実施する工程と、
前記ゴム組成物Ｇａの測定結果を基準として、他のゴム組成物の測定結果を比較評価する工程とを含むことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は、トレッドゴムの配合評価用空気入りタイヤの子午断面を示し、図３はトレッドゴムのタイヤ赤道に沿った周方向断面を示している。
【００１１】
図１において、トレッドゴムの配合評価用空気入りタイヤ１（以下、タイヤ１という場合がある）は、トレッド部２と、その両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の内方端に位置するビード部４とを具える。又タイヤ１には、前記ビード部４、４間を跨るトロイド状のカーカス６、及びトレッド部２の内方かつ前記カーカス６の外側で周方向に巻装されるブレーカ層７が少なくとも配されている。
【００１２】
前記カーカス６は、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。カーカスコードとして、例えばナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミド等の有機繊維コード、或いはスチール等の金属繊維コード等が好適に採用でき、前記カーカスプライ６Ａの枚数、コードの種類、コードの角度、コード打込み本数などは、研究開発するタイヤの試作モデルに応じて適宜設定される。
【００１３】
また前記ブレーカ層７は、高強力のブレーカコードをタイヤ周方向に対して例えば１０゜〜３５゜の角度で傾斜配列した２枚以上、本例では２枚のブレーカプライ７Ａ、７Ｂから形成される。各ブレーカプライ７Ａ、７Ｂは、ブレーカコードがプライ間相互で交差するように向きを違えて配され、これによるコードのトライアングル構造によってブレーカ剛性を高め、トレッド部２の略全巾を補強する。ブレーカコードとしては、スチール等の金属繊維コード或いは、これに近い強度を有する例えば芳香族ポリアミド繊維等のハイモジュラスの有機繊維コードが好適に使用できる。なお前記ブレーカプライの枚数、コードの種類、コードの角度、コード打込み本数なども、前記カーカス６と同様、研究開発するタイヤの試作モデルに応じて適宜設定される。
【００１４】
又タイヤ１では、前記カーカス６やブレーカ層７等を含むタイヤ構成部材の構造、タイヤプロファイル、トレッドパターン等も試作モデルに応じて適宜設定される。
【００１５】
そして本発明では、図２に示すように、トレッド面２Ｓをなす環状のトレッドゴム１０を、タイヤ周方向に略等区分されかつゴム配合が互いに異なる異種のゴム組成物Ｇからなる複数（ｎ）のゴム領域１１よって形成することに特徴を有する。
【００１６】
本例では、前記トレッドゴム１０が、ゴム組成物Ｇａからなるゴム領域１１ａと、ゴム組成物Ｇｂからなるゴム領域１１ｂと、ゴム組成物Ｇｃからなるゴム領域１１ｃとの３つ（ｎ＝３）のゴム領域１１に略等区分された場合を例示している。なお前記トレッド面２Ｓには、試作モデルに応じたトレッドパターンが形成される。
【００１７】
ここで前記「略等区分する」とは、トレッド面２Ｓ上において周方向に隣合うゴム領域１１、１１間の境界線をＫとしたとき、この境界線Ｋ、Ｋ間のトレッド面２Ｓに沿った領域表面長さＬが、トレッド面２Ｓの全周長さＬ０の１／ｎ倍である基準長さＬ０／ｎの０．９〜１．０倍の範囲、言い換えると、境界線Ｋ、Ｋ間のタイヤ軸芯ｉ廻りの中心角度θが、３６０／ｎ±１０％以内であることを意味する。
【００１８】
又前記トレッドゴム１０を周方向に展開した図２に示すように、前記境界線Ｋが、タイヤ軸方向に対して例えば波状等の非直線状、或いは傾斜してのびる場合には、この境界線Ｋがタイヤ周方向の一方側に最も変位する位置Ｐ１と、他方側に最も変位する位置Ｐ２との中間を通るタイヤ軸方向線を平均境界線Ｋ０とし、この平均境界線Ｋ０、Ｋ０間のトレッド面２Ｓに沿った長さを前記領域表面長さＬとする。このとき、位置Ｐ１、Ｐ２間の周方向長さＬｐは、前記領域表面長さＬの０．１倍以下とする。
【００１９】
次に、前記「ゴム配合が異なる」とは、ゴム組成物Ｇに用いられるゴムの種類や配合の割合、又はゴム組成物Ｇに用いられる添加物の種類や配合の割合の少なくとも一つが相違することを意味する。
【００２０】
ゴムの種類としては、当然ではあるが、骨組みとしてのゴムの化学構造が同じでも、分子の並び方が相違する場合（例えばスチレン・ブタジエンゴムにおけるランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体など）、またモノマーのマクロ構造が相違する場合（例えばブタジエンにおけるシス−１，４、トランス−１，４、１，２構造）なども、ゴムの種類が相違すると見なすことができる。
【００２１】
又添加物としては、タイヤゴムに通常使用される、例えば補強剤、充填剤、加硫剤、加硫助剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、老化防止剤等だけでなく、例えば氷上性能改善のための短繊維など種々のものを含めることができる。又その種類が相違するとは、化学構造だけでなく、例えばカーボンブラック（補強剤）の場合の粒子径（例えばＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＧＰＦなど）、短繊維の場合の繊維径や繊維長などが違っている場合にも、種類が相違すると見なすことができる。
【００２２】
このように、一つのトレッドゴム１０を、タイヤ周方向のｎ個のゴム領域１１に略等区分し、かつ各ゴム領域１１を異なるゴム組成物Ｇで形成している。
【００２３】
従って、１本のタイヤの走行テストにより、ｎ個のゴム組成物Ｇを、同時にかつ同条件でテストでき、各ゴム組成物Ｇのゴム特性の比較評価の精度や評価の信頼性を高めることができる。又テストタイヤの製造本数やテストの回数を減じうるため、コストダウンや、テスト時間の短縮などを図ることもできる。
【００２４】
ここで、より正確なテストデータを得るためには、ゴム領域１１の前記領域表面長さＬを、トレッド接地長さＬＬ（図３に示す）の１．２倍以上とするのが好ましい。これは、前記境界線Ｋ近傍では、隣り合うゴム領域１１の影響を相互に受けてしまうためであり、従って、領域表面長さＬを、１．２×ＬＬ以上とし、各ゴム領域１１の周方向中央部分におけるデータを採用することにより、データ精度をより高めることができる。特に２．０倍より大することにより、前記周方向中央部分において、隣り合うゴム領域１１の影響を確実に排除できるため好ましい。
【００２５】
なお前記「トレッド接地長さＬＬ」とは、タイヤを正規リムに装着しかつ正規内圧、正規荷重を負荷した状態において、トレッド面２Ｓが路面と接地しうるトレッド接地領域Ｆのトレッド面２Ｓに沿った周方向長さを意味する。又「正規リム」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リムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"となる。また、「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、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" であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０（ｋＰａ）とする。又「正規荷重」とは、前記規格が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 COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"である。
【００２６】
又前記トレッドゴム１０では、前記テスト精度の観点から、前記ゴム領域１１の数ｎを２〜３とするのが好ましい。これは、数ｎが増加するほど、ゴム領域１１の領域表面長さＬが減じ、測定領域が狭くなって得られるデータ数が少なくなる。又隣り合うゴム領域１１から影響を受けない部分も減少、或いはなくなってしまう。さらには、トレッドゴム１０を形成する際、各ゴム領域１１をなすゴム組成物の貼り付け長さのバラツキの割合も大きくなる。これらが相互に作用し、後述する表１の結果からもわかるように、テスト精度は、ｎ＝２のとき最も高く、又ｎ＝３を過ぎると急に低下する傾向となるからである。
【００２７】
次に、前記タイヤ１を用いたトレッドゴムの例えば耐摩耗性に対する配合評価方法を説明する。このトレッドゴムの配合評価方法として、従来と同様、室内走行テスト、及び実車走行テストが適宜採用しうる。
【００２８】
まず、室内走行テストでは、タイヤ１を、周知のドラム式或いはフラットベルト式のタイヤ摩耗試験機に装着し、所定の荷重を負荷した状態で、タイヤを所定速度で走行させ、トレッド面２Ｓの摩耗量や摩耗状況（偏摩耗も含む）をゴム領域１１毎に測定する。そして、各ゴム領域１１の測定データを互いに比較し、各ゴム組成物Ｇの配合評価を行う。
【００２９】
又実車走行テストでは、タイヤ１を実際の車両に装着してテストコースなどを所定速度で走行させ、摩耗量や摩耗状況をゴム領域１１毎に測定して、各ゴム領域１１の測定データを互いに比較評価する。このとき、車両の全輪に同じタイヤを装着することが好ましいが、左右の前輪に同じタイヤを、若しくは左右の後輪に同じタイヤを装着しても良く、さらには全輪ともタイヤを違えることもできる。
【００３０】
又本実施形態のタイヤ１を用いると、前記数ｎよりも多い種類の数ｊ（ｊ＞ｎ）のゴム組成物Ｇの配合評価も、能率良くかつ精度良く行うことができる。
【００３１】
以下に、テスト精度の最も優れるｎ＝２の場合を代表し、例えば５種類（ｊ＝５）のゴム組成物Ｇａ〜Ｇｅの配合評価を行う場合を説明する。係る場合、まずゴム組成物Ｇａ〜Ｇｅのうち、基準となるゴム組成物Ｇａを選択する。そして、図４に示す如く、基準となるゴム組成物Ｇａを少なくとも一方のゴム領域１１に用いたトレッドゴム１０のタイヤ１、即ちトレッドゴム１０が、
▲１▼ ゴム組成物Ｇａ、Ｇｂのゴム領域１１ａ、１１ｂからなるタイヤ１Ａ、
▲２▼ ゴム組成物Ｇａ、Ｇｃのゴム領域１１ａ、１１ｃからなるタイヤ１Ｂ、
▲３▼ ゴム組成物Ｇａ、Ｇｄのゴム領域１１ａ、１１ｄからなるタイヤ１Ｃ、
▲４▼ ゴム組成物Ｇａ、Ｇｅのゴム領域１１ａ、１１ｅからなるタイヤ１Ｄ
の４（＝ｊ−１）種類のタイヤを用意し、各タイヤに、走行テストを実施する。これにより、各タイヤの走行条件が互いに相違した場合にも、各タイヤが共通のゴム組成物Ｇａを有するため互いに容易に補正でき、このゴム組成物Ｇａの測定結果を基準として、他のゴム組成物Ｇｂ〜Ｇｅの測定結果を互いに精度良く比較評価することができる。なお走行テストは、タイヤの種類毎に通常１回行えば充分である。
【００３２】
これに対して、従来では、トレッドゴムがゴム組成物毎の５（＝ｊ）種類のタイヤを用意する。そして、走行条件の違いによる測定結果のバラツキを補正するため、タイヤの種類毎に通常１０回以上の複数回の走行テストを繰り返し、その測定結果の平均値を取る必要があった。即ち走行テストの回数は合計５０回以上となっており、本実施形態のタイヤを用いることにより、タイヤの試作本数並びに走行テストの回数を、大巾に低減できる。
【００３３】
なおトレッドゴム１０として、トレッド面２Ｓをなすキャップゴムと、そのタイヤ半径方向内側に配されるベースゴムとの多層構造であっても良く、係る場合には、前記キャップゴムを、タイヤ周方向の複数のゴム領域１１によって形成する。
【００３４】
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。
【００３５】
【実施例】
図２に示す構造をなすタイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤを用いて複数種のゴム組成物に対して耐摩耗性の評価テストを、例えばタイヤ摩耗試験機を用いて行った。そして、その時の、テスト精度、製造コスト、テストコストを互いに比較し、その結果を表１に記載した。
【００３６】
（１）テスト精度：
従来例において、基準のゴム組成物Ｇａのタイヤを設定し、そのタイヤをテストしてテスト結果ｘ0 をうる。又基準以外の一つのゴム組成物Ｇｂのタイヤに対し、１０回テストし、そのテスト結果ｘ1 〜ｘ10と前記テスト結果ｘ0 との差ｙ1 〜ｙ10の標準偏差σ、及び平均値ｙ’を求める。ｙ1 ＝ｘ1 −ｘ0 、・・・ ｙ10＝ｘ10−ｘ0 、ｙ’＝（ｙ1 ＋・・・ ｙ10）／１０である。
又実施例及び比較例において、基準のゴム組成物Ｇａのテスト結果と、前記ゴム組成物Ｇｂのテスト結果との差ｚを求める。そして次式（１）の値を、実施例１を１００とした指数で示した。
｜ｚ−ｙ’｜／σ −−−（１）
なお従来例では、前記差ｙ1 〜ｙ10のうちの最大値（又は最小値）ｙm としたときの次式（２）を、前記式（１）に代えて用いている。
｜ｙm −ｙ’｜／σ −−−（２）
指数が大きい方が優れている。
【００３７】
（２）製造コスト：
タイヤ１本当たりの製造コストを、実施例１を１００とした指数で表示している。指数が小さい方がコストが低い。
【００３８】
（３）テストコスト：
テストコストを、実施例１を１００とした指数で表示している。指数が小さい方がコストが低い。
【００３９】
【表１】

【００４０】
表の如く、テスト精度は、数ｎが２又は３のとき、非常に高まるのが確認できる。又製造コストにおいては、数ｎが３と５の間で著しく増加している。これは、ｎ＝４以上になると、現有設備での製造が難しく、追加の設備使用が必要になるからである。又テストコストにおいては、数ｎが１と２の間で著しく変化しているが、これは、ｎ＝２以上では、各タイヤに基準のゴム組成物のゴム領域が形成されるため、タイヤの種類毎に１回のテストで足りる。しかし従来例（ｎ＝１）では、走行条件の違いによる測定結果のバラツキを補正するため、タイヤの種類毎に１０回の走行テストが必要となり、コストの著しい上昇を招いている。
【００４１】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、一つのトレッドゴムを、タイヤ周方向の複数のゴム領域に略等区分し、各ゴム領域のゴム配合を互いに違えている。従って、複数のゴム組成物を、同一条件に近い状態でテストでき、比較評価の精度及び信頼性を高めることができる。又テストタイヤの本数やテストの回数を自体も低減しうるため、コストダウンや、テスト時間の短縮などを達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタイヤの子午断面図である。
【図２】トレッドゴムのタイヤ赤道に沿った周方向断面図である。
【図３】トレッド面上におけるゴム領域の間の境界線を示す展開図である。
【図４】配合評価方法の一例を説明する線図である。
【符号の説明】
２Ｓ トレッド面
１０ トレッドゴム
１１ ゴム領域
Ｇ ゴム組成物

Claims (1)

1. トレッド面をなす環状のトレッドゴムを、タイヤ周方向に略等区分されかつゴム配合が互いに異なる２種類のゴム組成物からなる複数のゴム領域によって形成した配合評価用空気入りタイヤを用いてｊ（ｊ＞２）種類のゴム組成物の配合評価を行う方法であって、
   前記複数種類のゴム組成物のうち、基準となる一つのゴム組成物Ｇａを選択する工程と、
   該基準となるゴム組成物Ｇａを少なくとも一方のゴム領域に含んでｊ−１種類の前記配合評価用空気入りタイヤを用意する工程と、
   各タイヤに、走行テストを実施する工程と、
   前記ゴム組成物Ｇａの測定結果を基準として、他のゴム組成物の測定結果を比較評価する工程とを含むことを特徴とするトレッドゴムのゴム組成物の配合評価方法。

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