JP6516329B2 - タイヤの評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの評価方法に関する。詳細には、タイヤが走行した後のシーラント材の流動性の評価方法に関する。

パンクに対する耐性を上げるために、タイヤがシーラント層を備えることがある。シーラント層は、流動性のシーラント材をタイヤの内面に塗布することで、形成されている。シーラント層は、トレッドの半径方向内側に設けられている。タイヤが釘等を踏むことによりタイヤに孔が空いたとき、タイヤの内側からシーラント材がこの孔に入り込む。シーラント材が孔を塞ぐことにより、タイヤの気密性が保たれる。

シーラント材は流動性であるため、タイヤが高速で回転すると、遠心力によりシーラント材はトレッドのセンター部に向けて流動する。これにより、ショルダー部におけるシーラント層の厚みが薄くなる。このシーラント層では、ショルダー部において空いた孔を、十分に塞ぐことができないことが起こりうる。さらに、タイヤのセンター部とショルダー部とでシーラント層の厚さが異なるため、ユニフォミティに影響が出るおそれがある。タイヤのセンター部でシーラント層の厚さが厚くなるため、この部分での発熱が大きくなる。これは、タイヤの高速耐久性に影響を及ぼしうる。走行時のシーラント材の流動を抑制するための検討が、特開２００９−２７４５３０公報及び特開２０１１−３７３９９公報で報告されている。

特開２００９−２７４５３０公報 特開２０１１−３７３９９公報

これまで、シーラント材の流動の状態を知るために、タイヤを車両に装着し、実際にこの車両が走行された。このタイヤについて、ある決められた場所（例えば、センター部一箇所とショルダー部一箇所）におけるシーラント層の厚みを測定することが行われてきた。シーラント材の流動を効果的に抑制するには、シーラント材がどのように流動しているかをより詳細に知ることが重要である。このためには、タイヤのセンター部からショルダー部に至るまでのシーラント層の厚みを測定する必要がある。センター部からショルダー部に至るまでのシーラント層の厚みを測定するには、走行後のタイヤを周方向に垂直な方向に切断して、断面を観測する方法が考えられる。しかし、タイヤを切断するときに、シーラント層が崩れる場合がある。シーラント層が崩れると、シーラント層の厚みを正確に測定することができなくなる。

本発明の目的は、センター部からショルダー部に至るまでのシーラント層の厚みを正確に測定するための評価方法を提供することである。

本発明は、その内面にシーラント層を備えるタイヤの評価方法に関する。この評価方法は、上記タイヤを冷却庫にて保管する工程、上記タイヤを周方向に垂直な方向に切断する工程及び上記切断した断面においてシーラント層の厚みを測定する工程を有する。

好ましくは、この評価方法は、上記タイヤを冷却庫にて保管する工程の前に、走行試験機上で上記タイヤを走行させる工程をさらに含む。

好ましくは、上記タイヤを走行させる工程においては、上記シーラント層の温度が８０℃以上９５℃以下となるように、タイヤの走行速度及び走行時間が決められる。

好ましくは、上記タイヤを走行させる工程におけるタイヤの走行速度は１８０ｋｍ／ｈ以上２２０ｋｍ／ｈ以下であり、走行時間は３０分以上である。

好ましくは、上記タイヤを冷却庫にて保管する工程における上記冷却庫内の温度は−４５℃以上−３５℃以下である。

好ましくは、上記タイヤを冷却庫にて保管する工程における上記タイヤの保管時間は２時間以上である。

好ましくは、上記冷却庫からタイヤを取り出してから上記タイヤを切断するまでの時間の間隔は１５分以内である。

この評価方法は、タイヤを冷却庫で保管する工程を有する。シーラント材は、低温で硬化する。シーラント材が流動することにより厚みが変動したシーラント層は、その状態で硬化する。この評価方法では、このタイヤは周方向に垂直な方向に切断される。硬化したシーラント層は、切断されても崩れ難い。この断面を用いてシーラント層の厚みが計測される。これにより、タイヤのセンター部からショルダー部に至るまでのシーラント層の厚みが正確に計測できる。

図１は、シーラント層を備えるタイヤが示された断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る試験方法による試験の状況が模式的に示された図である。

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。

図１は、シーラント層を備えるタイヤ２が示された断面図である。この図において、上下方向がタイヤ２の半径方向であり、左右方向がタイヤ２の軸方向であり、紙面との垂直方向がタイヤ２の周方向である。図１において、一点鎖線ＣＬはタイヤ２の赤道面を表わす。このタイヤ２の形状は、トレッドパターンを除き、赤道面に対して対称である。

このタイヤ２は、トレッド４、一対のサイドウォール６、一対のビード８、カーカス１０、ベルト１２、バンド１４、インナーライナー１６及びシーラント層１８を備えている。それぞれのサイドウォール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。それぞれのビード８は、サイドウォール６の半径方向内側に位置している。カーカス１０は、両ビード８の間に架け渡されている。ベルト１２は、トレッド４の半径方向内側に位置しカーカス１０と積層されている。バンド１４は、ベルト１２の半径方向外側に積層されている。インナーライナー１６は、カーカス１０の内側に位置しカーカス１０の内面に接合されている。シーラント層１８は、インナーライナー１６の内側に位置している。このタイヤ２は、チューブレスタイプである。このタイヤ２は、乗用車に装着される。なお、図１では、シーラント層１８以外の構成部材は、その断面の輪郭のみが示されている。

図１に示されるとおり、シーラント層１８は、トレッド４の半径方向内側に位置している。シーラント層１８は、トレッド４の一方のショルダー部の内側から他方のショルダー部の内側まで延びている。このタイヤ２を装着した車両が直進走行するとき及び旋回走行するときに、トレッド４の地面と接する部分の半径方向内側には、シーラント層１８が存在している。

シーラント層１８は、流動性を有するシーラント材を、インナーライナー１６の内面に塗布することで形成される。このシーラント材の組成は、ブチルゴム及びポリブテンを主成分とする一般的なものでよい。タイヤ２が釘等を踏むことにより、タイヤ２には、トレッド面２０からインナーライナー１６の内面まで貫通する孔が空くことがある。このとき、シーラント材は、タイヤ２の内側からこの孔に入り込む。シーラント材が孔を塞ぐことにより、タイヤ２の気密性が保たれる。タイヤ２に孔が空いても、このタイヤ２は走行が可能である。シーラント層１８は、タイヤ２のパンクに対する耐性の向上に寄与している。

この実施形態では、シーラント層１８の厚みの評価方法は、
（１）走行試験機上で上記タイヤ２を走行させる工程、
（２）タイヤ２を冷却庫にて保管する工程、
（３）上記タイヤ２を周方向に垂直な方向に切断する工程
及び
（４）上記切断した断面においてシーラント層１８の厚みを測定する工程
を有している。

上記（１）の工程では、タイヤ２が走行試験機上で走行される。図２には、走行試験機２２でタイヤ２が走行されている状況が模式的に示されている。この実施形態では、ドラム型走行試験機２２が使用されている。図２には、タイヤ２とドラム型走行試験機２２のドラム２４のみが示されている。このタイヤ２は、正規リムに装着され、空気が充填されている。

この工程では、タイヤ２が走行試験機２２にセットされる。これにより、タイヤ２とドラム２４の走行面２６とが接触される。タイヤ２が、ドラム２４の走行面２６に押し付けられる。図２の矢印Ｆが、このときタイヤ２に負荷された荷重である。タイヤ２に負荷される荷重Ｆの大きさは調整可能である。タイヤ２には、所定の荷重が負荷される。ドラム２４が矢印Ａの方向に回転させられる。これに伴い、タイヤ２が矢印Ｂの方向に回転する。これにより、タイヤ２が走行面２６上を走行する。ドラム２４の回転速度は調整可能である。換言すれば、タイヤ２の走行速度は調整可能である。タイヤ２は所定の速度で走行される。

上記（２）の工程では、走行試験機２２からタイヤ２が外される。タイヤ２は冷却庫で保管される。このタイヤ２は、冷却庫で冷却される。これにより、シーラント材は硬化する。この冷却保管により、シーラント層１８は硬化する。

上記（３）の工程では、タイヤ２が冷却庫から取り出される。このタイヤ２が周方向に垂直な方向に切断される。すなわち、タイヤ２は輪切りに切断される。この切断には、例えばワイヤー式のタイヤカッターが使用される。

上記（４）の工程では、切断された断面について、シーラント層１８の厚さが計測される。タイヤ２の中央からショルダー部まで、所望の位置でシーラント層１８の厚さが計測される。タイヤ２の中央からショルダー部までのシーラント材の分布が計測される。この計測は、例えば直尺を用いて行われる。

この実施形態では、走行試験機としてドラム型走行試験機２２が使用された。走行試験機２２は、ドラム型に限られない。ベルト型の走行試験機を使用してもよい。その他の走行試験機を使用してもよい。さらには、走行試験機が使用されなくてもよい。タイヤを車両に装着して、道路上を走行させてもよい。

この実施形態では、この評価方法は、上記（１）の工程を有している。この評価方法は、上記（１）の工程を有しなくてもよい。市場で使用した後のタイヤを用いて、上記（２）以降の工程が実施されてもよい。これにより、市場で使用した後のタイヤについて、シーラント材の分布の計測ができる。未使用のタイヤを用いて、上記（２）以降の工程が実施されてもよい。これにより、製造後のタイヤについて、シーラント材の分布の計測ができる。

以下、本発明の作用効果が説明される。

シーラント材の流動を効果的に抑制するには、シーラント材がどのように流動するかを詳細に知ることが重要である。このためには、タイヤのセンター部からショルダー部に至るまでのシーラント層の厚みを測定する必要がある。このために、走行後のタイヤを周方向に垂直な方向に切断して、断面を観測する方法が考えられる。しかし、シーラント材は流動性を有するため、タイヤを切断するときに、シーラント層が崩れる場合がある。シーラント層が崩れると、シーラント層の厚みを正確に測定することができなくなる。

この評価方法は、タイヤ２を冷却庫で保管する工程を有する。シーラント材は、低温で硬化する。シーラント材が流動することにより厚みが変動したシーラント層１８は、タイヤ２を冷却することにより、その状態で硬化する。この評価方法では、このタイヤ２は周方向に垂直な方向に切断される。硬化したシーラント層１８は、切断されても崩れ難い。この断面を用いてシーラント層１８の厚みが計測される。これにより、タイヤ２のセンター部からショルダー部に至るまでのシーラント層１８の厚みが正確に計測できる。

上記の（２）の工程でタイヤ２を冷却する冷却庫の温度Ｔは、−３５℃以下が好ましい。温度Ｔを−３５℃以下とすることで、シーラント層１８は十分に硬化する。このシーラント層１８は、タイヤ２の切断によっても崩れ難い。このシーラント層１８は、タイヤ２の切断で崩れることが抑制されている。この方法では、センター部からショルダー部に至るまでのシーラント層１８の厚みが正確に計測できる。この観点から温度Ｔは−３７℃以下がより好ましい。冷却庫の温度Ｔは−４５℃以上が好ましい。温度Ｔを−４５℃以上とすることで、タイヤ２を構成するゴムの脆弱破壊（例えば、トレッドでのクラック）が発生することが防止されている。この観点から、温度Ｔは−４２℃以上がより好ましい。

タイヤ２を冷却庫で保管する時間Ｈは、２時間以上が好ましい。保管時間Ｈを２時間以上とすることでシーラント層１８は十分に硬化する。このシーラント層１８は、タイヤ２の切断によっても崩れ難い。このシーラント層１８は、タイヤ２の切断で崩れることが防止されている。この方法では、センター部からショルダー部に至るまでのシーラント層１８の厚みが正確に計測できる。この観点から、保管期間Ｈは３時間以上がより好ましい。効率的に評価を実施するとの観点から、保管期間Ｈは５時間以下が好ましい。

上記（３）の工程で、タイヤ２を冷却庫から取り出してからタイヤ２を切断するまでの時間の間隔Ｉは、１５分以内が好ましい。間隔Ｉを１５分以内とすることで、このシーラント層１８は、タイヤ２の切断によっても崩れ難い硬さが維持されている。このシーラント層１８は、タイヤ２の切断で崩れることが防止されている。この方法では、センター部からショルダー部に至るまでのシーラント層１８の厚みが正確に計測できる。この観点から、間隔Ｉは１０分以内がより好ましい。

シーラント材の流動性は、シーラント材の粘度と高い相関を示す。シーラント材は、粘度が低いほど高い流動性を示す。また、通常のシーラント材は、温度が高くなるほど粘度が低くなる。すなわち、シーラント材は、温度が高くなるほど、流動し易くなる。

タイヤ２が走行すると、タイヤ２の温度は上昇する。タイヤ２が走行すると、シーラント層１８の温度が高くなる。これにより、ショルダー部のシーラント材は、よりセンター部に向けて流動し易くなる。タイヤ２が走行により高温となった場合でも、シーラント層１８には、ショルダー部に空いた孔を塞ぐことが求められる。タイヤ２が走行により高温となった場合の、シーラント層１８の厚みを正確に計測することが重要である。

上記（１）の工程で、走行試験機２２でタイヤ２を走行させるときの走行速度Ｖ及び走行時間Ｒは、シーラント層１８の温度が８０℃以上９５℃以下となるように決めるのが好ましい。タイヤ２が高温となるような環境で使用されている市場においては、タイヤ２の温度は８０℃から９５℃にまで上昇することがある。シーラント層１８の温度が８０℃以上９５℃以下となるように走行速度Ｖ及び走行時間Ｒを決めることで、このような市場で使用されるときの、シーラント層１８の厚みを正確に計測することができる。

なお、走行試験機２２でタイヤ２を走行させるときの走行条件としては、走行速度Ｖ及び走行時間Ｒの他に、荷重Ｆがある。通常、市場においては、乗用車用タイヤ２は正規荷重Ｆ０以下で使用されることから、荷重Ｆは、比（Ｆ／Ｆ０）が０．６以上０．９以下となるように設定される。

シーラント層１８の温度が８０℃以上９５℃以下となるように、走行速度Ｖ及び走行時間Ｒを決める方法は、種々考えられる。この実施形態では、シーラント層１８に、ボタン型温度計が配置される。この温度計は、温度が上がり易いショルダー部の半径方向内側に配置される。この温度計では、計測した温度がこの温度計内部に蓄積される。走行速度Ｖ及び走行時間Ｒを種々変化させて、このタイヤ２が走行される。走行後、温度計内部に蓄積された温度のデータを読み出すことで、温度が８０℃以上９５℃以下となる走行速度Ｖ及び走行時間Ｒが確認される。

走行試験機２２でタイヤ２を走行させるときの走行速度Ｖは、１８０ｋｍ／ｈ以上が好ましく、２２０ｋｍ／ｈ以下が好ましい。走行速度Ｖをこのように設定することで、シーラント層１８の温度を８０℃以上９５℃以下とすることができる。

走行試験機２２でタイヤ２を走行させるときの走行時間Ｒは、３０分以上が好ましい。走行時間Ｒを３０分以上とすることで、タイヤ２は平衡状態となる。これにより、シーラント層１８の温度を安定させることができる。シーラント層１８の温度を８０℃以上９５℃以下で安定させることができる。

上記のとおり、この試験方法は、走行試験機２２で実施される。従来の、タイヤ２を車両に装着して実際に走行させる方法に比べて、短期間に少ない手間でシーラント層１８の厚みの評価ができる。しかも、上記のとおり、この試験方法では、走行速度Ｖと走行時間Ｒとを適切に設定することで、市場で使用されるときの、シーラント層１８の厚みを正確に計測することができる。

本明細書において正規リムとは、タイヤ２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。本明細書において正規内圧とは、タイヤ２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。本明細書において正規荷重とは、タイヤ２が依拠する規格において定められた荷重を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高負荷能力」、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「LOAD CAPACITY」は、正規荷重である。

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。

［タイヤの準備］
評価には、サイズが「２１５／５５Ｒ１７」であるタイヤを使用した。図１で示されるように、シーラント材が、トレッドの半径方向内側において、インナーライナーの内側に塗布された。形成されたシーラント層の軸方向幅は１８２ｍｍとされ、厚さは３ｍｍ均一とされた。シーラント材の組成は、ブチルゴム及びポリブテンを主成分とする一般的なものである。ボタン型の温度計が、ショルダー部の半径方向内側近辺において、シーラント層に配置された。この温度計は、テープで貼り付けられた。このタイヤは正規リム（サイズ：１７×１７Ｊ）に組み込まれた。このタイヤに空気が充填され、内圧が２２０ｋＰａとされた。

［実施例１］
上記（１）から（４）の工程に従い、シーラント層の厚みの評価を実施した。上記タイヤをドラム型走行試験機で走行させた。この評価機のドラム径は１７０７ｍｍである。タイヤには、正規荷重の７０％の荷重（４．６ｋＮ）が負荷された。その他の走行条件は、表１に示される通りである。走行後、タイヤは冷却庫で保管された。このときの冷却温度Ｔと保管時間Ｈは表１に示される通りである。このタイヤは、冷却庫から取り出された後、２箇所で切断された。これにより、タイヤは２等分された。冷却庫から取り出されてから切断されるまでの時間の間隔Ｉは１５分であった。切断には、澁谷工業（株）製のワイヤー式カッターが使用された。この切断面から、シーラント層の厚みが観測された。

［比較例１］
上記（２）の工程を実施しないことの他は実施例１と同様にしたのが、比較例１である。

［実施例２−５］
走行速度Ｖ及び冷却温度Ｔを表１に示される値にしたことの他は実施例１と同様にしたのが、実施例２−５である。

［実施例６］
保管時間Ｈを表２に示される値にしたことの他は実施例１と同様にしたのが、実施例６である。

［実施例７］
間隔Ｉを表２に示される値にしたことの他は実施例１と同様にしたのが、実施例７である。

［シーラント層崩れ］
タイヤを切断した断面において、シーラント層の状態が目視で確認された。この結果が、表１−２に示されている。表において、「Ａ」は、シーラント層崩れが発生していないことを表す。「Ｂ」は、シーラント層崩れは起こっているが、その程度が少ないことを表す。「Ｃ」は、厚みの計測が困難な程度に、シーラント層が崩れていることを表す。「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の順に好ましい。

［トレッドクラック］
冷却庫から取り出したタイヤについて、トレッドでのクラックの発生の有無が目視で確認された。この結果が、表１−２に示されている。

［シーラント層の温度］
シーラント層に取り付けた温度計で、温度を計測した。この結果が、表１−２に示されている。これは、シーラント層の温度が安定した状態での温度である。シーラント層の温度は、８０℃以上９５℃以下となっているのが好ましい。

［シーラント層厚み］
計測されたシーラント層の厚みのうち、Ａ点及びＢ点での値が表１−２に示されている。ここで、Ａ点とは、図１に示されるとおり、赤道面からの軸方向距離が９０ｍｍであるシーラント層上の点である。Ｂ点とは、赤道面からの軸方向距離が８０ｍｍであるシーラント層上の点である。これらは、それぞれタイヤを２等分したときにできた２つの断面で計測された値の平均値である。従来からの解析により、タイヤが高温となるような環境で使用されている市場においては、Ａ点でのシーラント層の厚みは０．０ｍｍ−０．５ｍｍ、Ｂ点でのシーラント層の厚みは１．０ｍｍ−２．０ｍｍとなることが確認されている。この評価において、Ａ点及びＢ点での測定結果が、これらの範囲に入っていれば、この市場でのシーラント材の流動が、この評価で再現できていると言える。

表１−２に示されるように、実施例の評価方法は、比較例での評価方法より結果が優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明された評価方法は、シーラント層を備える種々のタイヤの評価に適用されうる。

２・・・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・・・シーラント層
２０・・・トレッド面
２２・・・走行試験機
２４・・・ドラム
２６・・・走行面

Claims (7)

1. その内面にシーラント層を備えるタイヤの評価方法であって、
   上記タイヤを冷却庫にて保管する工程、
   上記タイヤを周方向に垂直な方向に切断する工程
   及び
   上記切断した断面においてシーラント層の厚みを測定する工程
   を有するタイヤの評価方法。
2. 上記タイヤを冷却庫にて保管する工程の前に、
   走行試験機上で上記タイヤを走行させる工程
   をさらに含む請求項１に記載の評価方法。
3. 上記タイヤを走行させる工程においては、上記シーラント層の温度が８０℃以上９５℃以下となるように、タイヤの走行速度及び走行時間が決められる請求項２に記載の評価方法。
4. 上記タイヤを走行させる工程におけるタイヤの走行速度が１８０ｋｍ／ｈ以上２２０ｋｍ／ｈ以下であり、走行時間が３０分以上である請求項２又は３に記載の評価方法。
5. 上記タイヤを冷却庫にて保管する工程における上記冷却庫内の温度が−４５℃以上−３５℃以下である請求項１から４のいずれかに記載の評価方法。
6. 上記タイヤを冷却庫にて保管する工程における上記タイヤの保管時間が２時間以上である請求項１から５のいずれかに記載の評価方法。
7. 上記冷却庫からタイヤを取り出してから上記タイヤを切断するまでの時間の間隔が１５分以内である請求項１から６のいずれかに記載の評価方法。

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