JP7439626B2 - タイヤの水圧試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの水圧試験方法に関する。

タイヤの強度を調べるために、水圧試験が広く行われている。タイヤの強度をより正確に把握できるよう、水圧試験のための装置又は方法に関し、様々な検討が行われている（例えば、下記の特許文献１）。

特許文献１に開示された試験方法では、タイヤの内部に水が注がれ、タイヤの内部が水で満たされる。満水状態のタイヤは水槽内で放置される。その後、タイヤの内圧を高めてタイヤは破壊される。破壊時の内圧がタイヤの強度として得られる。

特開２０００－２４１３０４号公報

例えば、タイヤのカーカスには、コード（以下、カーカスコードとも称される。）が含まれる。カーカスコードは多数のフィラメントからなる。

タイヤに空気を充填すると、タイヤは膨らむ。これにより、タイヤには張力が生じる。空気を充填した状態にあるタイヤは、タイヤに応力が作用している状態にある。このため、空気を充填した状態でタイヤを保管した場合、このタイヤに作用する応力にフィラメントが抗することができなければ、フィラメントが少しずつ破断していく。この場合、カーカスコードが破断し、最終的にタイヤが破壊することが懸念される。フィラメントの破断は、タイヤの破壊の前駆現象である。前駆現象を伴うタイヤの破壊は、時間をかけて進行していく。

タイヤの開発では、新規構造又は新規材料の採用が検討される。新規構造や新規材料を採用したタイヤの強度は未知である。保管状態にあるタイヤの破壊を未然に防止するために、この破壊の前駆現象を把握することが求められている。

前述の特許文献１に記載の試験方法では、タイヤの内部に注水を開始してからタイヤが満水状態になるまでの時間（以下、注水時間とも称される。）は２０分程度である。この試験方法では、タイヤを馴染ませるためにタイヤは水槽内で放置されるが、この放置時間は注水時間よりも短い。２０分弱の放置時間では、破壊の前駆現象である、前述のフィラメントの破断は再現できない。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、破壊の前駆現象の把握が可能な、タイヤの水圧試験方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るタイヤの水圧試験方法は、
（１）リムに組まれたタイヤの内部に水を注ぐ注水工程、
（２）満水状態の前記タイヤを水中で放置する放置工程、及び
（３）前記タイヤの状態を判定する判定工程
を含む。前記放置工程において、満水状態の前記タイヤを水中で放置する時間が６時間以上である。

好ましくは、このタイヤの水圧試験方法では、前記放置工程において、満水状態のタイヤを水中で放置する時間が２４時間以上である。

好ましくは、このタイヤの水圧試験方法では、前記放置工程において、満水状態の前記タイヤの内圧が、ＪＡＴＭＡが定めるエアコンプレッサー圧力調整弁の最高調整空気圧の１１０％以上１３０％以下である。

本発明のタイヤの水圧試験方法によれば、破壊の前駆現象の把握が可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤの水圧試験方法で用いられる試験装置の一例を示す平面図である。 図２は、水圧試験方法のフロー図である。 図３は、水槽内でのタイヤの放置状態を示す概略図である。

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。

本開示においては、正規リムとは、タイヤが依拠する規格において定められたリムを意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「標準リム」、ＴＲＡ規格における「Design Rim」、及びＥＴＲＴＯ規格における「Measuring Rim」は、正規リムである。

本開示においては、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。乗用車用タイヤの場合、特に言及がない限り、正規内圧は１８０ｋＰａである。

本開示において、タイヤのトレッド部とは、路面と接触するタイヤの部位を意味する。ビード部とは、リムに嵌め合わされるタイヤの部位を意味する。サイド部とは、トレッド部とビード部との間を架け渡す、タイヤの部位を意味する。タイヤは、部位として、トレッド部、一対のビード部及び一対のサイド部を備える。

本開示の一実施形態に係るタイヤの水圧試験方法（以下、試験方法とも称される。）は、タイヤの破壊の前駆現象を把握するための方法である。この試験方法では、タイヤの内部に水が注がれ、タイヤの内部が水で満たされる。満水状態で所定時間タイヤが放置される。

この試験方法は、水圧試験装置（以下、試験装置とも称される。）を用いて行われる。まず、この試験装置が説明される。

［水圧試験装置２］
図１には、試験装置２の概要が示される。この試験装置２は、タイヤ４の破壊の前駆現象を把握するための装置である。この試験装置２は、タイヤ４の強度も測定できる。この試験装置２は、ポンプ６と、検出器８と、制御ユニット１０とを備える。

ポンプ６は、リム１２に組まれたタイヤ４の内部に水を注ぐ装置である。このポンプ６は、図示されない電動機により駆動される。例えば、電動機への電流値を制御することにより、ポンプ６がタイヤ４の内部に注ぐ水の流量が調整される。このようなポンプ６としては、往復式ポンプ、遠心式ポンプ及び回転式ポンプが例示される。この試験方法では、ポンプ６によってタイヤ４の内部に注ぐ水の温度は、５℃以上４０℃以下の範囲で設定される。

検出器８は、タイヤ４の内部の圧力、すなわち、タイヤ４の内圧を検出する。この検出器８では、検出した内圧、言い換えれば、内圧の検出値が、電気信号に変換される。この検出器８は、内圧の検出値を電気信号で出力する。このような検出器８として、圧電式検出器、半導体式検出器、静電容量式検出器及びダイアフラム式検出器が例示される。

制御ユニット１０は、例えばＣＰＵ等の演算部、ＲＡＭ及びＲＯＭを含む記憶部等を有するマイクロコンピュータにより構成される。制御ユニット１０は、記憶部に記憶されたプログラムを演算部が実行することによって所定の機能を発揮する。

前述したように、この試験方法では、タイヤ４の内部を水で満たすためにタイヤ４の内部に水が注がれる。この試験方法では、満水状態を想定したタイヤ４の内圧が注水目標内圧として設定される。そして、タイヤ４の内圧が注水目標内圧に到達するまで、タイヤ４の内部に水が注がれる。この試験装置２では、注水目標内圧は制御ユニット１０に入力される。注水目標内圧は、記憶部に記憶されたプログラムに反映される。

この試験装置２では、制御ユニット１０は、ポンプ６及び検出器８のそれぞれとケーブルで繋げられる。この試験装置２では、検出器８が出力する内圧の検出値、すなわち電気信号は制御ユニット１０に入力される。詳述しないが、この制御ユニット１０は、この電気信号と、記憶部に記憶されたプログラムとに基づいて、ポンプ６の動作を制御する。この制御ユニット１０は、検出器８が検出した内圧に基づいて、ポンプ６がタイヤ４の内部に注ぐ水の流量を制御する。

後述するが、満水状態のタイヤ４は水に浸けられ放置される。この試験装置２は、タイヤ４を水に浸け放置するために、水を満たした水槽を備える。この試験方法では、水槽に満たす水の温度は、５℃以上４０℃以下の範囲で設定される。

この試験方法では、以上説明した、試験装置２を用いて、タイヤ４の破壊の前駆現象が把握される。次に、この試験方法が説明される。

［水圧試験方法］
図２には、この試験方法のフローが示される。この試験方法は、準備工程Ｓ１、注水工程Ｓ２、放置工程Ｓ３及び判定工程Ｓ４を含む。

準備工程Ｓ１では、測定対象のタイヤ４がリム１２に組まれる。この試験方法では、正規リムがリム１２として用いられる。タイヤ４をリム１２に組んだ後、注水時の空気抜き用のパスとして、タイヤ４のサイド部に注射針状の針１４が刺し込まれる。この針１４は、タイヤ４の内部と外部とを連通する。ポンプ６及び検出器８がタイヤ４に接続され、制御ユニット１０に注水目標内圧が入力される。

注水工程Ｓ２では、ポンプ６が駆動される。サイド部に刺した針１４を通じてタイヤ４の内部から空気を排出しつつ、タイヤ４の内圧が注水目標内圧に到達するまでタイヤ４の内部に水が注がれる。これにより、タイヤ４の内部が水で満たされる。内圧が注水目標内圧に到達したタイヤ４は満水状態にある。注水目標内圧は、満水状態のタイヤ４の内圧である。

この試験方法では、検出器８で検出される内圧と、注水目標内圧との比較により、ポンプ６の注水量が制御されるので、内圧変動を伴うことなく、タイヤ４の内部に水が安定に注がれる。これにより、タイヤ４の内部に空気を残すことなく、内部が水で満たされる。

放置工程Ｓ３では、満水状態のタイヤ４のサイド部から針１４が取り外される。タイヤ４の内圧を注水目標内圧で維持したまま、図３に示されるように、水槽１６に貯めた水中にタイヤ４が沈められる。これにより、満水状態のタイヤ４は水に浸けられ、このタイヤ４は所定時間放置される。

この試験方法では、タイヤ４を水槽１６内で放置している間も、検出器８で検出される内圧と、注水目標内圧との比較により、ポンプ６の動作が制御される。この試験方法の放置工程Ｓ３では、タイヤ４の内圧は注水目標内圧で維持される。

判定工程Ｓ４では、放置工程Ｓ３を終えたタイヤ４の状態が判定される。詳細には、この判定工程Ｓ４において、放置工程Ｓ３を終えたタイヤ４の状態を確認し、このタイヤ４の安全性が判定される。例えば、放置工程Ｓ３におけるポンプ６の動作状態に基づいて、急激な内圧低下の発生の有無が確認される。リム１２に組まれた状態でタイヤ４の外観を観察することで、ビード部のリムフランジの乗り越えの発生の有無が確認される。タイヤ４をリム１２から外しこのタイヤ４の外面及び内面を観察することで、亀裂等の損傷の発生の有無が確認される。タイヤ４を解体しタイヤ４の内部状態を観察することで、タイヤ４に内蔵されるカーカスコード等のコードやコードを構成するフィラメントの破断の有無が確認される。

この試験方法では、判定工程Ｓ４において確認される、前述の、内圧の急激な低下、ビード部のリムフランジの乗り越え、亀裂等の損傷、コードまたはコードを構成するフィラメントの破断等の、タイヤ４の異常は、タイヤ４の破壊の前駆現象である。

この判定工程Ｓ４では、放置工程Ｓ３を終えたタイヤ４に異常が認められなければ、破壊の前駆現象の発生はなく、このタイヤ４は安全であると判定される。このタイヤ４は、破壊を招くことなく、タイヤ４に空気を充填して行う各種性能評価を安全に実行できる。これに対して、タイヤ４に異常が認められた場合には、評価中に破壊を招く恐れがあるため、例えば、このタイヤ４に対しては、タイヤ４に空気を充填して行う各種性能評価は行われない。この判定結果は、例えば、以降の評価を行うかどうかの判断材料として用いることができる。

この試験方法では、放置工程Ｓ３において、満水状態のタイヤ４は少なくとも６時間水中で放置される。言い換えれば、放置工程Ｓ３において、満水状態のタイヤ４を水中で放置する時間は６時間以上である。この試験方法では、従来の試験方法に比べて、非常に長い時間、満水状態のタイヤ４が水中で放置される。破壊の前駆現象が発生する恐れのあるタイヤ４であれば、この放置工程Ｓ３において、この破壊の前駆現象が発生する。この試験方法では、破壊の前駆現象の把握が可能である。この試験方法は、判定工程Ｓ４において、タイヤ４の安全性を正確に判定できる。

この試験方法では、放置工程Ｓ３において満水状態のタイヤ４を水中で放置する時間は２４時間以上が好ましい。これにより、放置工程Ｓ３において６時間以内にフィラメントが破断するコードをタイヤ４が含んでいれば、このコードの破断を確認できる見込みがある。コードの破断はフィラメントの破断よりも確認が容易であるため、より確実に破壊の前駆現象が把握できる。この観点から、この放置時間は３２時間以上がさらに好ましい。放置工程Ｓ３におけるタイヤ４の破壊を防ぐ観点から、この放置時間は６４時間以下が好ましく、４８時間以下がより好ましく、４０時間以下がさらに好ましい。

タイヤ４に空気を充填して保管する場合、保管場所の温度はタイヤ４の内圧に影響する。保管場所の温度がコントロールされていなければ、温度の上昇は内圧の上昇を招く。

この試験方法では、保管場所の温度上昇による内圧上昇の影響を考慮する観点から、放置工程Ｓ３において、満水状態のタイヤ４の内圧は、ＪＡＴＭＡが定めるエアコンプレッサー圧力調整弁の最高調整空気圧の１１０％以上が好ましく、１１５％以上がより好ましい。放置工程Ｓ３におけるタイヤ４の破壊を防ぐ観点から、放置工程Ｓ３において、満水状態のタイヤ４の内圧は、ＪＡＴＭＡが定めるエアコンプレッサー圧力調整弁の最高調整空気圧の１３０％以下が好ましく、１２５％以下がより好ましい。

前述したように、この試験方法では、注水工程Ｓ２において、ポンプ６によってタイヤ４の内部に注ぐ水の温度は、５℃以上４０℃以下の範囲で設定される。タイヤ４の安全性をより正確に判定するとの観点から、ポンプ６によってタイヤ４の内部に注ぐ水の温度は、１５℃以上が好ましく、２０℃以上がより好ましい。このポンプ６によってタイヤ４の内部に注ぐ水の温度は、３０℃以下が好ましく、２５℃以下がより好ましい。

前述したように、この試験方法では、放置工程Ｓ３において、水槽１６に満たす水の温度は、５℃以上４０℃以下の範囲で設定される。タイヤ４の安全性をより正確に判定するとの観点から、水槽１６に満たす水の温度は、１５℃以上が好ましく、２０℃以上がより好ましい。この水槽１６に満たす水の温度は、３０℃以下が好ましく、２５℃以下がより好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、破壊の前駆現象の把握が可能な、タイヤの水圧試験方法が得られる。

以上説明された、破壊の前駆現象の把握が可能な、タイヤの水圧試験方法は種々のタイヤにも適用できる。

２・・・水圧試験装置
４・・・タイヤ
６・・・ポンプ
８・・・検出器
１０・・・制御ユニット
１２・・・リム
１４・・・針
１６・・・水槽

Claims (3)

1. リムに組まれたタイヤの内部に水を注ぐ注水工程と、
   満水状態の前記タイヤを水中で放置する放置工程と、
   前記タイヤの状態を判定する判定工程と
   を含み、
   前記放置工程において、満水状態の前記タイヤを水中で放置する時間が６時間以上である、タイヤの水圧試験方法。
2. 前記放置工程において、満水状態のタイヤを水中で放置する時間が２４時間以上である、請求項１に記載のタイヤの水圧試験方法。
3. 前記放置工程において、満水状態の前記タイヤの内圧が、ＪＡＴＭＡが定めるエアコンプレッサー圧力調整弁の最高調整空気圧の１１０％以上１３０％以下である、請求項１又は２に記載のタイヤの水圧試験方法。

Images