JP5651046B2 - タイヤの耐久性評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、経年劣化によるトレッド部のチッピングを短時間で再現して評価しうるタイヤの耐久性評価方法に関する。

タイヤが長期間使用されると、路面と接触するトレッドゴムには、例えばその一部が剥離するチッピングが発生することが確認されている。このようなチッピングは、タイヤの走行性能や美観を悪化させる。従って、従来より、この種のチッピングを抑制する技術が強く求められている。

ところで、タイヤの開発段階において、タイヤの耐久性を評価する方法としては、例えば、小石を敷きつめたビッツマン路での実車走行テストや、タイヤをリム組みしてドラム試験機上を走行させる耐久テストが一般的に行なわれている。関連する技術として次のものがある。

特開２００６−３３７１００号公報

しかしながら、実際の長期使用で生じるタイヤのチッピングは、意外にも、上記のようなテストによっては再現性がないことが判明した。このため、チッピングに耐えうるタイヤの開発、評価については、さらなる改善の余地があった。特に、チッピングが発生するメカニズムについては未だ十分に解明されているとは言えず、具体的な評価方法を案出するのが難しいという問題もあった。

図６（ａ）、（ｂ）には、直進走行及び旋回走行時のトレッド部２の部分断面図が示される。発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、チッピングの発生は、タイヤのトレッドゴムの経年劣化のみならず、直進走行と旋回走行との繰り返しにより、溝底８と溝壁９との入隅に亀裂１０が生じ、この亀裂１０が鱗状に成長することによってチッピング１２が生じると推定した。

そこで、発明者らは、上記の推定に基づき、熱劣化させた後にトレッド部を擬似摩耗させるとともに、溝壁に意図的に切込みを入れて直進走行及び旋回走行を繰り返すことにより、上記のようなチッピングが比較的短時間に再現可能であることを見出した。

以上のように、本発明は、経年劣化によるチッピングを短時間で再現させることで、タイヤの耐チッピング性能を的確に評価しうるタイヤの耐久性を評価する方法を提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部に、その踏面から凹む排水用のトレッド溝が設けられたタイヤの耐久性を評価する方法であって、前記トレッド部をバフ又は切削によって擬似摩耗させる擬似摩耗ステップと、前記タイヤを熱劣化させる熱老ステップと、前記疑似摩耗させたタイヤの前記トレッド溝に、溝底の最深点からゴム内部へ前記踏面と平行に小深さで切り込むことにより切り込みを形成する切込ステップと、前記切り込みが形成されたタイヤを車両に装着して直進走行及び旋回走行を繰り返し行う走行ステップと、前記走行ステップにより前記切り込みを起点としたゴム剥離であるチッピングが発生するまでの走行距離を測定する評価ステップとを含むことを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、前記走行ステップは、直進走行と旋回走行とを交互に繰り返す８の字走行を含む請求項１に記載のタイヤの耐久性評価方法である。

また、請求項３記載の発明は、前記走行ステップの前記旋回走行は、横加速度が０．４〜０．６Ｇの高速旋回走行を含む請求項１又は２に記載のタイヤの耐久性評価方法である。

また、請求項４記載の発明は、前記走行ステップは、前後加速度が０．２５〜０．３５Ｇの減速走行と加速走行とを含む請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤの耐久性評価方法である。

また、請求項５記載の発明は、前記切り込みは、前記トレッド溝の長さ方向に沿った長さが５〜２０mm、及び前記トレッド溝の長さ方向に対して直角方向の幅が０．５〜２．０mmである請求項１乃至４のいずれかに記載のタイヤの耐久性評価方法である。

また、請求項６記載の発明は、前記擬似摩耗ステップは、前記トレッド溝の溝深さが新品時の３０〜７０％になるまで擬似摩耗させる請求項１乃至５のいずれかに記載のタイヤの耐久性評価方法である。

本明細書において、タイヤの各部の寸法は、特に断りがない限り、正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填された正規状態において特定される値とする。

前記「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" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。

前記「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"とするが、タイヤが乗用車用である場合には一律に１８０ｋＰａとする。

本発明のタイヤの耐久性を評価する方法は、トレッド部をバフ又は切削によって擬似摩耗させる擬似摩耗ステップと、タイヤを熱劣化させる熱老ステップと、疑似摩耗させたタイヤのトレッド溝に、溝底の最深点からゴム内部へ前記踏面と平行に小深さで切り込むことにより切り込みを形成する切込ステップと、切り込みが形成されたタイヤを車両に装着して直進走行及び旋回走行を繰り返し行う走行ステップと、走行ステップにより切り込みを起点としたゴム剥離であるチッピングが発生するまでの走行距離を測定する評価ステップとを含む。

このような方法では、擬似摩耗ステップ及び熱老ステップによって、タイヤの経年劣化を短時間で再現できる。また、切込ステップでは、直進走行と旋回走行との繰り返しによって生じる亀裂を再現でき、さらに、走行ステップによって、亀裂から鱗状のチッピングに成長するまでの過程を再現できる。従って、本発明の方法では、タイヤの開発段階において、上記のようなチッピングを短時間で再現してタイヤの耐久性を評価しうるので、チッピングに耐えうるタイヤの開発に役立つ。

本実施形態のタイヤの耐久性を評価する方法で評価されるタイヤのトレッド展開図である。 トレッド部の部分斜視図である。 本発明のタイヤの耐久性を評価する方法を簡略化して示すフローチャートである。 （ａ）は擬似摩耗されかつ切り込みが形成されたトレッド部を示す部分斜視図、（ｂ）は切り込みが亀裂へと成長したトレッド部を示す部分斜視図である。 ８の字走行の平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、チッピングが生じる過程を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１に示されるように、本実施形態のタイヤの耐久性評価方法（以下、単に「評価方法」ということがある）は、タイヤ１が長期間使用されることによって生じるトレッド部２のチッピング１２（図６（ｂ）に示す）を、比較的短時間で再現して、タイヤ１の耐久性を評価するものである。

本実施形態の評価方法で評価されるタイヤ１は、トレッド部２に、その踏面２Ｓから凹む排水用のトレッド溝２Ｄが設けられ、例えば、乗用車用タイヤとして構成される。

前記トレッド溝２Ｄは、タイヤ周方向にのびる複数本の縦溝３と、該縦溝３に交わる向きにのびる複数本の横溝４とを含んでいる。これらの縦溝３及び横溝４は、図２に示されるように、溝断面において、溝底８と、該溝底８からトレッド部２の踏面２Ｓにのびる一対の溝壁９、９とを具える。

前記縦溝３は、図１に示されるように、タイヤ赤道Ｃの両側をタイヤ周方向にのびる一対のクラウン縦溝３Ａ、３Ａと、タイヤ軸方向の最外側に配される一対のショルダー縦溝３Ｂ、３Ｂとを含んでいる。これにより、トレッド部２は、クラウン縦溝３Ａ、３Ａ間をのびるクラウン陸部５Ａ、クラウン縦溝３Ａとショルダー縦溝３Ｂとの間をのびる一対のミドル陸部５Ｂ、及びショルダー縦溝３Ｂとトレッド接地端２ｅとの間をのびる一対のショルダー陸部５Ｃに区分されている。

また、前記横溝４は、クラウン陸部５Ａに設けられるクラウン横溝４Ａと、ミドル陸部５Ｂに設けられるミドル横溝４Ｂと、ショルダー陸部５Ｃに設けられるショルダー横溝４Ｃとを含んでいる。

前記クラウン横溝４Ａは、クラウン縦溝３Ａからタイヤ軸方向内側にのび、タイヤ赤道Ｃに至ることなく終端する。これにより、クラウン陸部５Ａは、タイヤ周方向に連続してのびるクラウンリブ６Ａとして形成されている。

前記ミドル横溝４Ｂは、クラウン縦溝３Ａとショルダー縦溝３Ｂとを連通し、かつタイヤ軸方向に対して傾斜してのびている。これにより、ミドル陸部５Ｂは、平面視略平行四辺形状のミドルブロック７Ｂに区分される。

前記ショルダー横溝４Ｃは、ショルダー縦溝３Ｂからトレッド接地端２ｅを越えてのび、ミドル横溝４Ｂとはタイヤ軸方向に対して反対方向に傾斜してのびる。これにより、ショルダー陸部５Ｃは、平面視略平行四辺形状のショルダーブロック７Ｃに区分される。

ところで、前記チッピング１２は、タイヤ１が長期間使用されることにより、トレッド部２のトレッドゴムの一部が剥離して生じるが、その発生するメカニズムについては未だ十分に解明されていない。このため、タイヤの開発段階において、チッピング１２を短時間で再現することができず、耐チッピング性能を的確に評価することができなかった。

しかし、発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、チッピング１２の発生は、図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、トレッド部２のトレッドゴムの経年劣化のみならず、直進走行と旋回走行との繰り返しにより、溝底８と溝壁９との入隅に亀裂１０が生じ、この亀裂１０が鱗状に成長することによってチッピング１２が生じると推定した。そこで、発明者らは、上記の推定に基づき、本発明の評価方法を見出した。

本実施形態の評価方法では、図３に示されるように、トレッド部２を擬似摩耗させる擬似摩耗ステップＳ１と、タイヤ１を熱劣化させる熱老ステップＳ２と、疑似摩耗させたタイヤ１のトレッド溝２Ｄに切り込み１１（図４（ａ）に示す）を形成する形成する切込ステップＳ３と、切り込み１１が形成されたタイヤ１を車両に装着して走行する走行ステップＳ４と、走行ステップＳ４によりチッピング１２が発生するまでの走行距離を測定する評価ステップＳ５とを含んでいる。

前記擬似摩耗ステップＳ１では、例えば、図４（ａ）に示されるように、トレッド部２を、バフによる研磨又は切削によって摩耗させている。本実施形態では、図１に示されるクラウン陸部５Ａ、ミドル陸部５Ｂ、及びショルダー陸部５Ｃを、タイヤ周方向に略均一に摩耗させている。これにより、タイヤ１のトレッド部２を、短時間で古品タイヤに近似させて擬似摩耗させることができる。

前記熱老ステップＳ２では、前記正規状態のタイヤ１又はタイヤ１単体を、例えば、７０〜９０°Ｃ程度の室温に、５〜９日間程度さらすことにより熱劣化させている。これにより、熱老ステップＳ１では、タイヤ１を長期間使用された古品タイヤと同様にゴム劣化させることができる。なお、タイヤ１を熱劣化させるには、室温の管理が可能なオーブン室等が用いられるのが好ましい。

前記切込ステップＳ３では、擬似摩耗ステップＳ２で疑似摩耗させたタイヤ１のトレッド溝２Ｄに、溝底８の最深点８ｄから溝壁９のゴム内部へ踏面２Ｓと平行に小深さで切り込むことにより、切り込み１１を形成する。

本実施形態の切り込み１１は、トレッド溝２Ｄの長さ方向に沿った長さＬ１が、トレッド溝２Ｄの長さ方向に対して直角方向の幅Ｗ１よりも大きい略矩形状の切断面をなしている。この切り込み１１は、ナイフ等の切刃等が用いられて形成されるのが好ましい。

また、切り込み１１は、各縦溝３Ａ、３Ｂ、及び各横溝４Ａ、４Ｂ、４Ｃに万遍なく形成されるのがよく、切り込み１１の合計が、例えばタイヤ１本当たり１００〜２００個程度形成されている。

前記走行ステップＳ４では、切込ステップＳ３で切り込み１１が形成されたタイヤ１を、例えば車両の前輪に装着して、図５に示されるように、直進走行Ｍ１及び旋回走行Ｍ２が繰り返し行なわれる。本実施形態では、直進走行Ｍ１と旋回走行Ｍ２とを交互に繰り返す８の字走行が含まれ、ドライアスファルト路面にて走行される。

本実施形態の８の字走行では、例えば、長さＬ２が２５〜３５ｍの直進走行Ｍ１と、半径Ｒ１が２５〜３５ｍの旋回走行Ｍ２とを交互に繰り返している。これにより、直進走行Ｍ１においてトレッド部２に大きな前後力を与えるとともに、旋回走行Ｍ２においてタイヤ１に大きな横力を与えることができるので、図４（ａ）に示されるトレッド部２を万遍なく前後左右の外力を与え、切り込み１１に応力を集中させることができる。

前記評価ステップＳ５では、走行ステップＳ４により、切り込み１１を起点としたゴム剥離であるチッピング１２（図４（ｂ）に示す）が発生するまでの走行距離が測定される。この評価ステップＳ５では、例えば、１〜２km走行毎にチェックされ、全ての切り込み１１のうち、１０〜２０％にチッピング１２が発生した時点の走行距離が測定される。

本実施形態のチッピング１２の判断は、図４（ｂ）に示される切り込み１１を起点とする亀裂１０の成長長さＬ３が２mm以上に成長したものをチッピング１２として判断している。なお、成長長さＬ３は、トレッド溝２Ｄの長さ方向に対して直角方向で測定される。また、成長長さＬ３の測定は、例えば、切り込み１１をピンセット等でめくって測定したり、薄いメジャーを切り込み１１に差し入れて測定してもよい。

このように、評価方法では、擬似摩耗ステップＳ１及び熱老ステップＳ２によって、タイヤ１の経年劣化を短時間で再現できる。また、切込ステップＳ３では、直進走行Ｍ１と旋回走行Ｍ２との繰り返しによって生じる亀裂１０を再現でき、さらに、走行ステップＳ４によって、亀裂１０から鱗状のチッピング１２に成長するまでの過程を短時間で再現できる。

従って、本発明の評価方法では、タイヤ１の開発段階において、チッピング１２が発生するまでの走行距離を測定することにより、耐チッピング性能を的確かつ短時間に評価しうるので、タイヤ１の開発に役立つ。

なお、図４（ａ）に示されるように、擬似摩耗後のトレッド溝２Ｄの溝深さＤ１が大きいと、トレッド部２が摩耗して、チッピング１２が発生するまで多大な時間を要するおそれがある。逆に、溝深さＤ１が小さいと、トレッド部２を過度に摩耗させてしまい、チッピング１２の有無を確認できなくなるおそれがある。このような観点より、溝深さＤ１は、好ましくは、新品時の溝深さＤ２の７０％以下、さらに好ましくは６０％以下が望ましく、また、好ましくは３０％以上、さらに好ましくは４０％以上が望ましい。

また、前記切り込み１１は、図４（ａ）に示されるように、前記長さＬ１が小さいと、チッピング１２に成長するまで、多大な時間を要するおそれがある。逆に、前記長さＬ１が大きいと、鱗状のチッピング１２とは異なるゴム欠けやクラックが発生して、的確な評価ができないおそれがある。このような観点より、前記長さＬ１は、好ましくは５mm以上、さらに好ましくは１０mm以上が望ましく、また、好ましくは２０mm以下が望ましい。

同様に、切り込み１１の前記幅Ｗ１は、好ましくは０．５mm以上、さらに好ましくは１mm以上が望ましく、また、好ましくは２mm以下が望ましい。

図５に示されるように、前記走行ステップＳ４において、直進走行Ｍ１の前後加速度が小さいと、トレッド部２に十分な前後力を与えることができず、チッピング１２を短時間に発生させることができないおそれがある。逆に、前記前後加速度が大きいと、前後力が過度に大きくなり、トレッド部２が激しく摩耗し、チッピング１２の有無を確認できなくなるおそれがある。このような観点より、前後加速度は、好ましくは０．２５Ｇ以上、さらに好ましくは０．３Ｇ以上が望ましく、また、好ましくは０．５Ｇ以下、さらに好ましくは０．４Ｇ以下が望ましい。なお、この前後加速度は、直進走行Ｍ１の開始位置Ｍ１ｓと旋回走行Ｍ２の開始位置Ｍ２ｓとの中間位置Ｍ１ｃで測定されるものとする。

同様の観点より、旋回走行Ｍ２の横加速度は、好ましくは０．４Ｇ以上、さらに好ましくは０．５Ｇ以上が望ましく、また、好ましくは０．６Ｇ以下が望ましい。なお、この横加速度は、旋回走行Ｍ２の開始位置Ｍ２ｓと直進走行Ｍ１の開始位置Ｍ１ｓとの中間位置Ｍ２ｃで測定されるものとする。

また、走行ステップＳ４では、直進走行Ｍ１において、旋回走行Ｍ２の直前に減速走行１５が含まれるのが望ましい。これより、車両は、直進走行Ｍ１から旋回走行Ｍ２へスムーズに移行することができる。なお、減速走行１５は、旋回走行Ｍ２の開始位置Ｍ２ｓから直進走行Ｍ１側へ、例えば３０〜５０ｍの距離Ｌ４を隔てた区間内で行なわれる。

なお、前記減速走行１５の前後加速度が小さいと、旋回走行Ｍ２において迅速に高速旋回できないおそれがある。逆に、前記前後加速度が大きいと、高速で旋回走行Ｍ２へと突入してしまい安定した旋回走行ができないおそれがある。このような観点より、前記前後加速度は、好ましくは０．２５Ｇ以上、さらに好ましくは０．３Ｇ以上が望ましく、また、好ましくは０．３５Ｇ以下が望ましい。

さらに、本実施形態では、旋回走行Ｍ２において、直進走行Ｍ１の直前で加速走行１６が含まれるのが望ましい。これにより、車両は、旋回走行Ｍ２から直進走行Ｍ１へ迅速に移行することができる。なお、加速走行１６は、直進走行Ｍ１の開始位置Ｍ１ｓから旋回走行Ｍ２へ１０ｍの距離Ｌ５を隔てた区間内で行なわれる。

なお、前記加速走行１６の前後加速度が小さいと、直進走行Ｍ１において迅速に高速走行できないおそれがある。逆に、前後加速度が大きいと、遠心力が大きくなり、直進走行Ｍ１にスムーズに移行できないおそれがある。このような観点より、前後加速度は、好ましくは０．２５Ｇ以上、さらに好ましくは０．３Ｇ以上が望ましく、また、好ましくは０．３５Ｇ以下が望ましい。

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。

図１に示す基本構造を有し、実際の長期使用でチッピングが生じることが確認されたタイヤが製造され、本発明の評価方法でタイヤの耐久性が評価された。

本実施形態の評価方法では、擬似摩耗ステップＳ１において、バフによる研磨でトレッド部を７．５mm（新品時の溝深さＤ２）から３．７５mm（擬似摩耗後の溝深さＤ１）へと擬似摩耗させ、熱老ステップＳ２において、各供試タイヤを下記リムにリム組みし、下記内圧が充填して、室温が８０°Ｃに保たれたオーブン室の中に、供試タイヤを７日間さらした。

また、切込ステップＳ３では、トレッド溝に切り込みを形成し、走行ステップＳ４において、排気量１５００ccの国産ＦＦ車の前輪に装着して、長さＬ２が３０ｍの直進走行と、半径Ｒ１が３０ｍの旋回走行とを交互に繰り返す８の字走行を行なった。

評価ステップＳ５では、１km毎にチッピングの有無がチェックされ、全ての切り込みの１０％にチッピングが発生した時点での走行距離が測定された。なお、チッピングが発生しなかった方法には、評価を×としている。

また、チッピングを測定するに際し、測定及び評価の容易性についても評価した。評価の詳細は次の通りである。
○：チッピングが明確に発生し、測定及び評価が容易であった。
△：トレッド部が過度に摩耗し、チッピングが明確に発生せず、測定及び評価がやや困難であった。
×：測定及び評価が全くできなかった。

また、比較として、走行ステップＳ４の走行方法として、直進走行のみにおいて制動・駆動繰り返した評価方法（比較例１）と、停車したまま繰り返しハンドルをスエ切りする評価方法（比較例２）についても同様にテストされた。さらに、供試タイヤを、疑似摩耗ステップＳ１から走行ステップＳ４までステップを経ずに、上記車両で一般道を実車走行し、チッピングが発生するまでの走行距離を測定した（比較例６）。なお、共通仕様は次の通りである。
タイヤサイズ：１７５／６５Ｒ１４
リムサイズ：１４×５Ｊ
内圧：２３０ｋＰａ
トレッド溝：
比（Ｄ１／Ｄ２）：５０％
切り込み：
長さＬ１：１２mm
幅Ｗ１：１mm
合計：１８０個
８の字走行：
直進走行の長さＬ２：３０ｍ
半径Ｒ１：３０ｍ
減速走行：
前後加速度：０．３Ｇ
距離Ｌ４：１０ｍ
加速走行：
前後加速度：０．３Ｇ
距離Ｌ５：１０ｍ
テストの結果を表１に示す。

テストの結果、実施例の評価方法で評価されたタイヤは、経年劣化によるトレッド部のチッピングを短時間かつ確実に再現して評価しうることが確認できた。

１ タイヤ
２ トレッド部
２Ｄ トレッド溝
８ 溝底
１１ 切り込み
１２ チッピング

Claims (6)

1. トレッド部に、その踏面から凹む排水用のトレッド溝が設けられたタイヤの耐久性を評価する方法であって、
   前記トレッド部をバフ又は切削によって擬似摩耗させる擬似摩耗ステップと、
   前記タイヤを熱劣化させる熱老ステップと、
   前記疑似摩耗させたタイヤの前記トレッド溝に、溝底の最深点からゴム内部へ前記踏面と平行に小深さで切り込むことにより切り込みを形成する切込ステップと、
   前記切り込みが形成されたタイヤを車両に装着して直進走行及び旋回走行を繰り返し行う走行ステップと、
   前記走行ステップにより前記切り込みを起点としたゴム剥離であるチッピングが発生するまでの走行距離を測定する評価ステップとを含むことを特徴とするタイヤの耐久性評価方法。
2. 前記走行ステップは、直進走行と旋回走行とを交互に繰り返す８の字走行を含む請求項１に記載のタイヤの耐久性評価方法。
3. 前記走行ステップの前記旋回走行は、横加速度が０．４〜０．６Ｇの高速旋回走行を含む請求項１又は２に記載のタイヤの耐久性評価方法。
4. 前記走行ステップは、前後加速度が０．２５〜０．３５Ｇの減速走行と加速走行とを含む請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤの耐久性評価方法。
5. 前記切り込みは、前記トレッド溝の長さ方向に沿った長さが５〜２０mm、及び前記トレッド溝の長さ方向に対して直角方向の幅が０．５〜２．０mmである請求項１乃至４のいずれかに記載のタイヤの耐久性評価方法。
6. 前記擬似摩耗ステップは、前記トレッド溝の溝深さが新品時の３０〜７０％になるまで擬似摩耗させる請求項１乃至５のいずれかに記載のタイヤの耐久性評価方法。

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