JP2010511560A - 重量物運搬車両用タイヤ - Google Patents

Abstract

本発明は、外側半径Ｒが１０００ｍｍを超えるラジアルカーカス構成の重量物運搬車用タイヤであって、カーカス補強材（５）とトレッド（４）との間に半径方向に設けられたクラウン補強材を有し、このクラウン補強材が、トレッドに半径方向に隣接して位置する少なくとも１つの保護用クラウン補強材から成る、タイヤに関する。本発明によれば、タイヤは、常用クラウン補強材の幅よりも小さい軸方向幅及び１６ｍｍを超える厚さのポリマー配合物の少なくとも１つの層（１１）から成る複合体（８）を有し、この複合体（８）は、半径方向弾性率勾配を有し、最小弾性率は、１５ＭＰａを超える。

Description

本発明は、土木用重車両又は重機に用いられるタイヤであって、半径方向にトレッドが載せられ、軸方向幅が１８インチ（４５．７２ｃｍ）を超える少なくとも１つのラジアルカーカス補強材を有するタイヤに関する。

本発明は、この種の用途には限定されないが、本発明を特に、鉱山で稼働するローダ型車両用の、軸方向幅が１８インチを超えるタイヤに関して説明する。この種のローダは、ダンプ車型車両のスキップへの積み込み用に鉱山で用いられている。

タイヤ、特に土木機械用タイヤの補強部品又は補強材は、現時点では通常、従来「カーカス層」、「クラウン層」等と呼ばれている１枚又は２枚以上の層のスタックから成る。このような補強部品に関する名称は、大抵の場合において長手方向補強スレッドを含む層の形態をしている一連の半完成状態の製品を作り、後で、これらを組み立て即ち積み重ねて未完成状態のタイヤ（タイヤブランク）を作るという製造方法に由来している。層を大きな寸法で平らに作り、次に、所与の製品の寸法に合わせて切断する。また、当初、層をほぼ平らな形態に組み立てる。次に、この未完成状態のタイヤをシェーピングして未完成状態のタイヤをタイヤの典型的なドーナツ形状にする。次に、完成途上の製品と呼ばれる半完成状態の製品を、この未完成状態のタイヤに張り付けていつでも硬化させることができる製品を得る。

この種の「従来」方法では、特に未完成状態のタイヤを成型する段階で、カーカス補強材をタイヤのビード領域内に繋留し又は不動化するための繋留要素（一般にビードコア）が用いている。したがって、この種の方法では、カーカス補強材（又はその何割かのみ）を構成する全層の一部がタイヤのビード内に納められたビードコア周りに上に曲げられる。これにより、カーカス補強材をビード中に繋留する。

当業界ｄ、この従来型方法が普及しているので、層を構成して組み立てる多くの別法が存在しているにもかかわらず、当業者は、この方法に基づく語彙を用いている。それ故、一般に受け入れられている用語として、典型的には、「層」、「カーカス」、「ビードコア」、平らなプロフィールからドーナツ形プロフィールへの移行等を意味する「シェーピング（付形）」という用語が挙げられる。

今日、厳密に言えば、上述の定義による「層」又は「ビードコア」を備えていないタイヤが存在する。例えば、欧州特許第０５８２１９６号明細書は、層の形態の半完成状態の製品を用いないで製造されたタイヤを記載している。例えば、種々の補強構造体の補強要素を隣接するゴムコンパウンド層に直接張り付け、次に、これ全体を、連続した層によりドーナツ形コアに張り付け、このドーナツ形コアの形状が、製造中のタイヤの最終プロフィールとほぼ同じプロフィールを生じさせる。したがって、この種のタイヤには、「半完成状態」の製品又は「層」若しくは「ビードコア」は存在しない。基本的製品、例えばゴムコンパウンド及びスレッド又はフィラメントの形態をした補強要素は、直接コアに張り付けられる。このコアの形状は、トーラス（円環体）形状なので、コアを平らなプロフィールからトーラス形状のプロフィールにするために未完成状態のタイヤを形成することは必要ではない。

さらに、上記特許文献に開示されたタイヤは、ビードコア周りのカーカス層の「伝統的な」上曲がり部を備えていない。この種の繋留法に代えて、円周方向スレッドをサイドウォール補強構造体に隣接して配置し、これ全体を繋留又は結合ゴムコンパウンド中に埋め込む手法が用いられている。

また、中央コア上への迅速且つ効率的で、しかも簡単な層状化すなわち積層に特に適合した半完成状態の製品を採用するドーナツ形コアへの組み付け方法が存在する。最後に、或る特定のアーキテクチャ上の観点を達成する或る幾つかの完成状態の製品（例えばプライ、ビードワイヤ等）を組み合わせた混合体を用いる一方で他のものをコンパウンド及び（又は）補強要素の直接的張り付けによって製作することも又、可能である。

本件では、製品製造分野と製品設計分野の両方における最近の技術的変化に後れを取らないようにするため、従来の用語、例えば「プライ（即ち、層）」、「ビードコア」等に代えて、中立的な用語又は用いられる方法の形式とは無関係の用語を用いると有利である。それ故、「カーカス型補強部材」又は「サイドウォール補強部材」という用語は、従来方法におけるカーカス層の補強要素及び半完成状態の製品が用いられない方法を用いて成型されたタイヤの対応の補強要素（これら補強要素は、通常、サイドウォールに張り付けられる）を良好に表す。「繋留ゾーン」という用語は、従来方法におけるビードコア周りへのカーカス層の「伝統的」上曲がり部又は円周方向補強要素、ゴムコンパウンド及びドーナツ形コアへの張り付けを含む方法を用いて形成された底部ゾーンの隣接のサイドウォール補強部分により形成された組立体を同様に良好に表すことができる。

土木用車両のためのタイヤの通常の設計に関し、各ビード内に繋留されたラジアルカーカス補強材は、金属補強用層の少なくとも１つの層で構成されており、これら補強要素は、この層中で互いにほぼ平行である。カーカス補強材には、通常、金属補強要素の少なくとも２つの常用クラウン層から成るクラウン補強材が被せられているが、これらクラウン層は各々、次の層と交差角をなすと共に円周方向と１０°〜６５°の角度をなしている。カーカス補強材と常用クラウン層との間には、通常、補強要素の２つの層が設けられ、１つの層の補強要素は、次の層の補強要素と交差角をなすと共に互いに１２°未満の角度をなし、補強要素のこれら層の幅は、通常、常用クラウン層の幅よりも小さい。常用クラウン層の半径方向外方には、保護層が設けられ、これら保護層の補強要素は、互いに１０°〜６５°の角度をなしている。クラウン補強材それ自体には、トレッドが被せられている。

「軸方向」という用語は、タイヤの回転軸線に平行な方向を意味し、「半径方向又はラジアル」という用語は、タイヤの回転軸線と直角に交差する方向を意味している。タイヤの回転軸線は、通常の使用中におけるタイヤの回転の中心としての軸線である。

円周方向平面又は円周方向切断面は、タイヤの回転軸線に垂直な平面である。赤道面又は円周方向中間平面は、タイヤ２つの半部に分割するトレッドの中央又はクラウンを通る円周方向平面である。

半径方向平面は、タイヤの回転軸線を含む平面である。

タイヤの長手方向、即ち円周方向は、タイヤの周囲に一致した方向であり、タイヤが転動する方向によって定められる。

上述したような土木用機械ためのタイヤは、通常、通常の荷重及び寸法に関し４〜１０バールの圧力までインフレートされる。

ラジアルタイヤ、特に非常に大径のタイヤでは、カーカスは、特にタイヤによって支持される荷重に起因して、大きな撓みを生じさせる大きな半径方向変形を受ける。

この結果、かかるタイヤの寸法とかかるタイヤが荷重を受けた状態で転動する際に支持する荷重とが相互に関連することにより、約４０％のタイヤ撓みが生じる。かかるタイヤは、例えば、例えばローダ型車両の場合の制動と関連した動的荷重の増加を受けて５０％以上の荷重の増大を受ける場合がある。

タイヤの撓みは、タイヤの半径方向変形又はタイヤが通常の荷重及び圧力条件下において除重状態から静的加重状態に調整を行う際の半径方向高さの変化によって定められる。

撓みは、タイヤの半径方向高さのこの変化とタイヤの外径とフックのところで測定されたホイールリムの最大直径の差の１／２の比として定められた相対撓みの形で表される。タイヤの外径は、公称圧力での除重状態において静的条件下で測定される。

ダンプ車型車両を満載するために鉱山で用いられるローダは、ローリングが制限されているが、前方向又は逆方向のローリングと強力な制動を組み合わせた操作が行われる特定の仕方で用いられる。というのは、ローダのバケットは、ローダの制動と同時に持ち上がる場合があるからである。

生産性の増大が相変わらず要望されていることにより、過酷な加速と強力な制動を伴う移動が行われ、したがって、タイヤに加わる応力が増大している。

車両の振動は、種々の制動段階中に生じる。運転手にとって不快であることとは別に、かかる車両振動は又、運転手が自分の次の作業工程段階に進む前に、車両が安定化するよう待機しなければならない場合生産性を減少させる場合がある。このことは、特に、バケットアームがスキップの縁に当たってローダを損傷させることがないようにするためにローダがそのバケットの中身をダンプ車内に空ける前のローダの制動時に生じる傾向がある。

したがって、本発明者によって提供される本発明の目的は、既存のユーザ要件を満たし、振幅及び時間の面で過度の振動を生じさせないで通常の使用条件を取り扱うことができるローダ型車両用のタイヤを提供することにある。

この目的は、本発明により、ラジアルカーカス補強材を備え、外側半径Ｒが１０００ｍｍを超える重車両用タイヤであって、カーカス補強材とトレッドとの間に半径方向に設けられたクラウン補強材を有し、クラウン補強材が、トレッドに半径方向に隣接して位置する少なくとも１つの保護用クラウン補強材から成る、タイヤにおいて、クラウン補強材は、軸方向幅が常用のクラウン補強材の幅よりも小さく、厚さが１６ｍｍを超える少なくとも１つのポリマー配合物層から成る複合体を有し、複合体の弾性率は、半径方向勾配を有し、最小弾性率は、１５ＭＰａを超えることを特徴とするタイヤの形態で達成される。

本発明の目的上、複合体は、ポリマー配合物の層又は補強要素の層であるのが良い幾つかの要素の組立体である。

タイヤの外側半径Ｒは、タイヤの公称圧力でインフレートされた状態で且つ荷重が加えられていない状態で取り付けられたときに測定されたタイヤの半径である。

本発明の目的上、弾性率は、層の弾性率であり、本発明にしたがって長手方向に測定される。

本明細書におけるゴムコンパウンドの「弾性率」は、室温での１０％変形率又は伸び率における割線モジュラスを意味し、読みは、次のように１０％変形率までの最初の許容サイクル後に取られる。

上式において、ε₁₀は０．１でありＥ₁₀は、１０％変形率又は伸び率における割線モジュラスであり、Ｆ₁₀は、１０％伸び率における伸長力であり、Ｓ₀は、試験片の初期断面積であり、Ｓは、伸び変形率εにおける試験片の断面積であり、ゴム材料の場合、Ｓ＝Ｓ₀／（１＋ε）であることが知られており、ε₁₀は、１０％伸び変形率である。ゴムコンパウンドの弾性率の測定は、１９８８年９月に定められた規格ＡＦＮＯＲ‐ＮＦＴ‐４６００２に従って引張り状態で行われ、公称割線モジュラス（又は見掛けの応力、単位は、ＭＰａ）は、１０％伸び率における２回目の伸び（即ち、一許容サイクル後）について測定（１９７９年１２月に定められた規格ＡＦＮＯＲ‐ＮＦＴ‐４０１０１に従って通常の温度及び湿度測定条件）される。

本発明の有利な実施形態によれば、ポリマー配合物層は、等方性の弾性特性を有する。換言すると、ポリマー配合物の層は、あらゆる伸び方向において理想的な弾性率を有する。

本発明のタイヤに対して行われた試験結果の示すところによれば、これらタイヤを履いた車両の使用によって引き起こされる、特に制動中に観察された振動は、たちまち減衰され、これら振動の振幅も又、極めて迅速に減少する。この観察により、とりわけ、タイヤの中央ゾーンの温度が増大していることも分かり、他方、ショルダ部のところの温度は、通常の設計のタイヤのショルダ部温度とは異なっていない。

これに関する本発明者自身の解釈によれば、これらの結果は、タイヤの中央部分に（半径方向断面で見て）、エネルギーを散逸させる高弾性率複合体が存在していることに起因している。この複合体の厚さ及び弾性率は、快適さの主観的基準によって測定された場合に相当な違いを生むのに十分である。

本発明に従って定められた弾性率の半径方向勾配は、弾性率の選択と相俟って、結果的に、とりわけ、タイヤとタイヤが転動する地面との間のフットプリントの種々の形成段階において上述の複合体の剪断を生じさせる。

本発明の有利な一実施形態によれば、複合体の少なくとも１つのポリマー配合物層の厚さは、タイヤの前記外側半径Ｒの０．０１倍よりも大きい。

また、本発明の一実施形態では、複合体の上には半径方向に、少なくとも４つの補強要素層が設けられている。

本発明によれば、タイヤは、好ましくは、４０％を超え又はこれに等しい撓みを有する。

本発明の好ましい実施形態では、複合体は、カーカス補強材と保護用クラウン補強材との間に半径方向に設けられている。

複合体の厚さは、有利には、特にダンプ車型車両と共に作業するよう設計されたローダ向きの用途について摩耗及び熱的挙動の観点における要件を満たすのに十分なトレッド厚さを残すために外側半径Ｒの０．０３倍未満である。

本発明の一実施形態では、複合体は、タイヤの外側半径Ｒの０．０１倍を超える厚さを有するポリマー配合物層と、弾性率が１００００ＭＰａを超える補強要素の少なくとも１つの層とから成り、補強要素は、互いに１２°未満の角度をなして差し向けられている。

本発明のこの実施形態では、タイヤは、弾性率が１００００ＭＰａを超える補強要素の少なくとも２つの半径方向に隣接して位置する層を有し、補強要素は、互いに１２°未満の角度をなして差し向けられ、１つの層に属する補強要素は、次の層の補強要素と交差角をなしている。

また、好ましくは、本発明によれば、弾性率が１００００ＭＰａを超え、互いに１２°未満の角度をなして差し向けられた補強要素の半径方向に隣接した層は、カーカス補強材に半径方向に隣接して位置している。この種の実施形態によれば、複合体の半径方向最も外側の部分が伸長状態にあるとき、厚さがタイヤの外側半径Ｒの０．０１倍を超えるポリマー配合物の層の半径方向最も内側の部分は、フットプリント又は接触パッチの途中まで圧縮状態にある。この時点で生じる剪断応力は、非常に大きく、多量のエネルギーを吸収し、車両の振動を減衰させるのに役立つ。

本発明の有利な変形例によれば、クラウン補強材は、少なくとも２つの常用クラウン層から成る常用補強材を有し、常用クラウン補強材は、複合体に半径方向に隣接して位置する。

試験結果の示すところによれば、補強要素の少なくとも２つの層で構成された常用クラウン補強材を設けた結果として、所与の層の補強要素相互間の剪断によりエネルギーが多量に消費され、この多大なエネルギー消費は、特に、タイヤのクラウン領域の温度の依然として大きな増加によって立証される。

本発明の好ましい実施形態では、常用クラウン補強材は、最小弾性率を有する複合体の部分に半径方向に隣接して位置する。

また好ましくは、常用クラウン補強材は、保護用クラウン補強材に半径方向に隣接して位置する。

本発明のこれら後者の変形例では、常用層の変形は、伸び方向において目立ち、このことは、タイヤの耐久性の面で良好である。

本発明の有利な実施形態では、常用クラウン層は、円周方向と１８°〜６０°の角度をなす金属補強要素で構成されている。

また有利には、１つの常用クラウン層の補強要素は、次の常用クラウン層の補強要素と交差角をなしている。

また本発明では、有利には、保護用クラウン補強材は、円周方向と１８°〜６０°の角度をなす弾性金属補強要素の少なくとも２つの層で構成される。

本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１つの保護用クラウン層は、好ましくは、半径方向最も内側の保護用クラウン層は、軸方向に最も幅の広い常用クラウン層の幅よりも大きな軸方向幅を有する。

以下において、図１及び図２を参照して本発明の例示の実施形態の説明において本発明の他の細部及び有利な特徴が示されている。

本発明の第１の実施形態としてのタイヤの略図である。 本発明の第２の実施形態としてのタイヤの略図である。

理解を容易にするために、図は、縮尺通りには示されていない。図は、タイヤの半分しか示しておらず、タイヤの他方の半分は、タイヤの円周方向中間平面又は赤道面を表すＸＸ′軸線に関して対称に連続している。

図１は、本発明に従って構成されたタイヤ１の半径方向断面で見た略図である。サイズが４５／６５Ｒ４５のタイヤ１は、ホイールリムシートに装着されるよう設計された２つのビード２を有している。各ビード２の半径方向外方の延長部として、サイドウォール３が設けられ、このサイドウォール３は、半径方向外方にタイヤ１のトレッド４に繋がっている。タイヤ１は、金属補強要素の層から成るカーカス補強材５を有している。

タイヤ１のカーカス補強材５とトレッド４との間に半径方向に設けられたクラウン補強材は又、幅がそれぞれ２４５ｍｍ、２８８ｍｍの弾性補強要素から成る２つの保護層６，７を有している。

破断荷重に等しい引張り力を受けて少なくとも４％の相対伸び率を示すケーブルは、「弾性」であると呼ばれる。

破断力の１０％に等しい引張り力を受けて０．２％以下の相対伸び率を示すケーブルは、「非伸長性」であると呼ばれる。

これら２つの保護クラウン層６，７のケーブルは、互いに交差角をなすと共にタイヤの円周方向及び長手方向とそれぞれ−４５°及び＋４５°の角度をなす。

カーカス補強材５と保護用クラウン補強材との間の半径方向の位置に複合体８が設けられ、この複合体は、一方において、タイヤの長手方向に対して８°の角度に差し向けられると共に互いに平行な非伸長性補強要素の２つの層９，１０から成り、１つの層の補強要素は、次の層の補強要素及びポリマー配合物の層１１の補強要素と交差角をなしている。

互いに８°の角度をなして差し向けられた非伸長性補強要素の層９，１０は、それぞれ、２１４ｍｍ及び１９５ｍｍの幅を有している。

ポリマー配合物１１の層は、２６０ｍｍの幅及び３４ｍｍ、即ち、タイヤの外側半径Ｒの０．０２５倍の最大幅を有している。

本発明に従ってこのように構成されたタイヤを、通常の条件下において動き回るＣＡＴ９９２ローダ型車両について試験した。これら通常の使用条件は、前進（前方移動）、次に後退（逆方向移動）のサイクル、バケット満杯又はバケット空状態であり、後者は、持ち上げ位置にあり又は上昇中若しくは下降中である。

得られた結果は、有効性及び快適さの面で挙動を分析することが仕事の運転手による主観的評価である。有効性は、振動が消失するのに必要な場合がある休止の観点で評価される。快適さは、振幅及び振動数の面における車両のガタツキ又は振動の分析である。

得られた結果を、複合体８が設けられていることを除き同一の特徴を持つ通常のタイヤで得られた結果と比較した。これら結果は、両方の場合において同一の運転手から得られ、タイヤは、同一の車両に用いられ、試験サイクルは、同一であった。

この比較により、使用条件、即ち、前進、後退、バケット満杯又は空状態、バケット上昇状態又は移動状態とは無関係に、快適さと有効性の両方の観点で本発明のタイヤが有利であるという格付けが行われた。これら試験により、図１に示されているような本発明のタイヤでは、振動の相当な減衰が得られることが分かった。

図２は、本発明に従って構成されたタイヤ２０１の半径方向断面で取った図である。タイヤ２０１は、この場合も又ポリマー配合物層２１１と保護用クラウン補強材との間に半径方向に設けられた２つの常用クラウン層２１２，２１３を有している点において図１のタイヤ位置とは異なっている。

これら常用クラウン層２１２，２１３は、タイヤの長手方向に対して４５°の角度をなして差し向けられた金属補強要素の層であり、１つの層の補強要素は、次の層の補強要素と交差角をなしている。

さらに、常用補強材の半径方向最も近くに位置する保護層２０６のケーブルは、カーカス補強材から見て半径方向最も遠くに位置する常用層２１３のケーブルと交差角をなしている。

上述の試験と同一の試験を実施した。得られた結果の示すところによれば、振動は図１のタイヤの場合よりも図２に示すタイヤの場合の方が一層良好に減衰されていた。

Claims (17)

1. ラジアルカーカス補強材を備え、外側半径Ｒが１０００ｍｍを超える重車両用タイヤであって、前記カーカス補強材とトレッドとの間に半径方向に設けられたクラウン補強材を有し、前記クラウン補強材が、前記トレッドに半径方向に隣接して位置する少なくとも１つの保護用クラウン補強材から成る、タイヤにおいて、前記クラウン補強材は、軸方向幅が常用の前記クラウン補強材の幅よりも小さく、厚さが１６ｍｍを超える少なくとも１つのポリマー配合物層から成る複合体を有し、前記複合体の弾性率は、半径方向勾配を有し、最小弾性率は、１５ＭＰａを超える、
   ことを特徴とするタイヤ。
2. 前記ポリマー配合物層は、等方性の弾性特性を有する、
   請求項１記載のタイヤ。
3. 前記複合体の少なくとも１つのポリマー配合物層の厚さは、前記タイヤの前記外側半径Ｒの０．０１倍よりも大きい、
   請求項１又は２記載のタイヤ。
4. 前記複合体の上には半径方向に、少なくとも４つの補強要素層が設けられている、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタイヤ。
5. 前記タイヤは、４０％を超え又はこれに等しい撓みを有する、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載のタイヤ。
6. 前記複合体は、前記カーカス補強材と前記保護用クラウン補強材との間に半径方向に設けられている、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタイヤ。
7. 前記複合体は、前記タイヤの前記外側半径Ｒの０．０１倍を超える厚さを有するポリマー配合物層と、弾性率が１００００ＭＰａを超える補強要素の少なくとも１つの層とから成り、前記補強要素は、互いに１２°未満の角度をなして差し向けられている、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタイヤ。
8. 前記タイヤは、弾性率が１００００ＭＰａを超える補強要素の少なくとも２つの半径方向に隣接して位置する層を有し、前記補強要素は、互いに１２°未満の角度をなして差し向けられ、１つの前記層に属する前記補強要素は、次の前記層の前記補強要素と交差角をなしている、
   請求項７記載のタイヤ。
9. 弾性率が１００００ＭＰａを超え、互いに１２°未満の角度をなして差し向けられた補強要素の前記半径方向に隣接した層は、前記カーカス補強材に半径方向に隣接して位置している、
   請求項７又は８記載のタイヤ。
10. 前記クラウン補強材は、少なくとも２つの常用クラウン層から成る常用補強材を有し、前記常用クラウン補強材は、前記複合体に半径方向に隣接して位置する、
    請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタイヤ。
11. 前記常用クラウン補強材は、最小弾性率を有する前記複合体の部分に半径方向に隣接して位置している、
    請求項１０記載のタイヤ。
12. 前記常用クラウン補強材は、前記保護用クラウン補強材に半径方向に隣接して位置している、
    請求項１０又は１１記載のタイヤ。
13. 前記常用クラウン層は、円周方向と１８°〜６０°の角度をなす金属補強要素で構成されている、
    請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載のタイヤ。
14. １つの常用クラウン層の前記補強要素は、次の常用クラウン層の補強要素と交差角をなしている、
    請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載のタイヤ。
15. 前記保護用クラウン補強材は、円周方向と１８°〜６０°の角度をなす弾性金属補強要素の少なくとも２つの層で構成されている、
    請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のタイヤ。
16. 少なくとも１つの保護用クラウン層は、軸方向に最も幅の広い常用クラウン層の幅よりも大きな軸方向幅を有する、
    請求項１０ないし１５のいずれか１項に記載のタイヤ。
17. ローダへの請求項１ないし１６のいずれか１項に記載のタイヤの使用。

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