JP2018537349A - 土木工学型の重量物運搬車両用のタイヤクラウン - Google Patents
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Abstract
本発明は、土木工学向き重量物運搬車両用のタイヤのクラウンに関する。本発明の目的は、クラウンを応力に対して鈍感にすることにある。この目的のため、タイヤ(1)は、m/m2で表された表面サイピング度TLを備えたトレッド(2)を有し、この表面サイピング度TLは、切れ目(21)の累積長さLDとトレッドの半径方向外面(23)の面積Aの比に等しく、タイヤ(1)は、弾性の金属製レインフォーサから成りかつdaN/mで表された最大引張り強度Rmaxを備えた少なくとも2つの保護層(41,42)を含む保護補強材(4)を更に有し、トレッド(2)の表面サイピング度TLは、数なくとも3m/m2に等しく、保護層(41,42)の破断強度Rの最大値Rmaxとトレッド(2)の表面サイピング度TLの比に等しい結合比Cは、少なくとも30000daNに等しい。
Description
本発明は、建設プラント型の重車両用のタイヤ、特にかかるタイヤのクラウンに関する。
建設プラント型の重車両用のラジアルタイヤがリムに取り付けられるようになっており、その呼び直径は、欧州タイヤ・リム技術協会(ETRTO)規格の意味において少なくとも25インチ(63.5cm)である。本発明は、この種の用途には限定されないが、例えば採石場または露天掘り鉱山から掘り出される物体を運搬する車両であるダンプ車(ダンパとも呼ばれる)に取り付けられるようになったラジアルタイヤに関して本発明を説明する。大型サイズのラジアルタイヤは、リムに取り付けられるようになったタイヤであると理解され、その公称直径は、少なくとも49インチ(124.5cm)に等しく、57インチ(144.8cm)またはそれどころか63インチ(160.0cm)という大きさである場合がある。
タイヤは、回転軸線に関して回転対称を呈する幾何学的形状を有するので、タイヤの幾何学的形状は、一般に、タイヤの回転軸線を含む子午面内に描かれる。所与の子午面の場合、半径方向、軸方向、円周方向は、それぞれ、タイヤの回転軸線に垂直な方向、タイヤの回転軸線に平行な方向、子午面に垂直な方向を示している。
以下において、「〜の半径方向内側に」および「〜の半径方向外側に」という表現は、それぞれ、「タイヤの回転軸線の近くに」および「回転軸線から見て遠くに」であることを意味している。「〜の軸方向内側に」および「〜の軸方向外側に」という表現は、それぞれ、「タイヤの赤道面の近くに」および「タイヤの赤道面から見て遠くに」であることを意味しており、タイヤの赤道面は、タイヤのトレッド表面の中間を通り且つタイヤの回転軸線に垂直な平面である。
ラジアルタイヤは、外側から内側に向かって半径方向に、トレッド、クラウン補強材およびカーカス補強材を有する。トレッドおよびクラウン補強材で構成された組立体は、タイヤのクラウンである。
トレッドは、トレッド表面を介して路面に接触して摩耗するようになったタイヤのクラウンの部分である。トレッドは、少なくとも1種類のエラストマー材料および特に満足の行くグリップ性能を保証するために凸状パターンを互いに隔てる切れ目の多少なりとも複雑な系(トレッドパターンと呼ばれている)を有する。
トレッドに入れられた切れ目は、タイヤの周方向に対して任意形式の配向状態を有する場合がある。周方向と多くとも45°の角度をなす長手方向または周方向切れ目と周方向と少なくとも45°の角度をなす軸方向または横方向切れ目とは区別されるのが通例である。切れ目のうちで水を通すサイプが区別される。水は、互いに間隔を置いて位置した材料の向かい合った壁によって画定される空間を構成する切れ目であり、その結果、これら向かい合った壁は、タイヤが推奨公称荷重および圧力条件下で走行しているとき、トレッドが路面に接触する接触パッチでは互いに接触することはあり得ない。サイプは、走行中、互いに接触する材料の壁によって画定された空間を構成する切れ目である。
トレッドは、一般に幾何学的形状に関し、軸方向壁幅WTおよび半径方向厚さHTで特徴付けられる。軸方向幅WTは、滑らかな路面との新品タイヤのトレッドの接触表面の軸方向幅であると定められ、タイヤは、例えばETRTO(欧州タイヤ・リム技術協会)規格によって推奨される圧力および荷重条件を受ける。半径方向厚さHTは、従来どおり、切れ目内で測定された最大半径方向深さとして定められる。建設プラント型の重車両用タイヤの場合、一例を挙げると、軸方向幅WTは、少なくとも600mmに等しく、半径方向厚さHTは、少なくとも60mmに等しい。
トレッドはまた、ボリュメトリックボイド比(volumetric void ratio)TEVによって特徴付けられる場合が多く、このボリュメトリックボイド比TEVは、非拘束状態のタイヤ、すなわちタイヤが取り付けられておらずしかもインフレートされていないタイヤについて測定された切れ目の全容積VDと、切れ目の全容積VDとこれら切れ目によって画定された凸状要素の全体積VRの合計との比に等しい。合計VD+VRは、トレッド表面とこのトレッド表面からトレッドの半径方向厚さHTに等しい半径方向距離だけ半径方向内方に平行移動された平面との間に半径方向に含まれるボリュームに相当している。%で表されたこのボリュメトリックボイド比TEVは、特に、それぞれ横方向および長手方向のエッジコーナー部および水または泥を蓄えまたは除去することができる切れ目の存在によって、利用可能な摩耗可能ゴムの体積の面における摩耗性能ならびに長手方向および横方向グリップ性能を定める。
本発明では、切れ目の幅WDがこれら切れ目の半径方向深さHDの少なくとも20%に等しく、半径方向深さHDが半径方向厚さHTの少なくとも50%に等しいような切れ目は、有効切れ目と呼ばれている。これらは、幅の広いサイプ、すなわち、走行中、路面に接触するようになった材料の壁によって画定された空間を画定するサイプであり、この空間は、空気がこれら有効切れ目内を流れることができるほど広い。
トレッドの半径方向外面上で測定された累積長さLDを有するこれら有効切れ目により、m/m2で表された表面サイピング度TLを定めることができ、この表面サイピング度TLは、有効切れ目の累積長さLDと2ΠRE・WTに等しいトレッドの半径方向外面(23)の面積Aの比に等しく、ここでREは、タイヤの外側半径である。
建設プラント型の重車両用ラジアルタイヤのクラウン補強材は、トレッドの半径方向内側に、トレッドの半径方向内側にかつカーカス補強材の半径方向外側に位置する周方向に設けられているクラウン層を重ね合わされたものから成る。各クラウン層は、相互に平行でありかつエラストマーコンパウンドと通称されている混合によって得られたエラストマー材料で被覆された全体として金属製のレインフォーサで構成される。
クラウン層のうちで、保護補強材を構成するとともに半径方向最も外側に位置する保護層と、ワーキング補強材を構成するとともに保護補強材の半径方向内側に位置するワーキング層と、ワーキング補強材とカーカス補強材との間に半径方向に含まれる場合が最も多いが2つのワーキング相互間に半径方向に含まれまたは保護補強材とワーキング補強材との間に半径方向に含まれる場合のあるたが掛け層とは区別されるのが通例である。
少なくとも2つの保護層で構成された保護補強材は、本質的に、ワーキング層を、トレッドを通ってタイヤの内側に向かって半径方向に広がる恐れのある機械的または物理化学的攻撃から保護する。保護補強材は、2つの保護層を有する場合が多く、これら2つの保護層は、半径方向に互いに重ね合わされるとともに弾性金属製レインフォーサで形成され、各層内で相互に平行でありかつ1つの層と次の層との間でクロス掛け関係をなし、周方向と一般に15°〜45°、好ましくは20°〜40°の絶対値を有する角度をなしている。
少なくとも2つのワーキング層で構成されたワーキング補強材は、タイヤをベルト締めするとともにスチフネスおよび路面保持作用をタイヤに与える機能を有する。ワーキング補強材は、タイヤインフレーション圧力によって生じてカーカス補強材によって伝達される機械的インフレーション応力と、走行によって生じる機械的応力の両方を吸収し、かかる機械的応力は、タイヤが路面上を走行しているときに生じてトレッドによって伝達される。ワーキング補強材はまた、その固有の設計および保護補強材の固有の設計によって、酸化、衝撃および穴あけに耐えるようになっている。ワーキング補強材は、通常、2つのワーキング層を有し、これら2つのワーキング層は、半径方向に互いに重ね合わされるとともに非弾性金属製レインフォーサで形成され、各層内で相互に平行でありかつ1つの層と次の層との間でクロス掛け関係をなし、周方向と一般に15°〜45°、好ましくは15°〜40°の絶対値を有する角度をなしている。
少なくとも1つのたが掛け層で構成されたフープ補強材は、インフレーション時にクラウンの半径方向変形を制限するとともにクラウンの補剛の一因となる。フープ補強材は、2つのたが掛け層を有する場合が多く、これら2つのたが掛け層は、半径方向に互いに重ね合わされるとともに弾性または非弾性金属製レインフォーサで形成され、各層内で相互に平行でありかつ1つの層と次の層との間でクロス掛け関係をなし、周方向と多くとも15°、好ましくは多くとも8°の角度をなしている。
金属製レインフォーサは、金属製レインフォーサの相対伸び率(%で表される)の関数として金属製レインフォーサに加えられた引張り力(Nで表される)を表す曲線によって機械的に特徴付けられ、この曲線は、荷重(力)‐伸び(伸び率)曲線と呼ばれる。引張り機械的特性、例えば構造伸び率As(%で表される)、破断時における全伸び率At(%で表される)、破断時における力Fm(Nで表される最大荷重)および破断強さRm(MPaで表される)は、この荷重‐伸び曲線から導き出され、これら特性は、1984年の規格ISO6892に準拠して測定される。
金属製レインフォーサの破断時全伸び率Atは、定義上、構造伸び率、弾性伸び率および塑性伸び率の合計(At=As+Ae+Ap)である。構造伸び率Asは、軽い引張り荷重を受ける金属製レインフォーサを構成する金属製原糸の相対的位置決めの結果である。弾性伸び率Aeは、個別的であるとみなされる金属製レインフォーサを構成する金属製原糸の金属の実際の弾性の結果(フックの法則)である。塑性伸び率Apは、個別的であるとみなされるこれら金属製原糸の金属の塑性(弾性限度を超えた非可逆的変形)の結果である。当業者には周知であるこれら種々の伸び率およびこれらのそれぞれの意義は、例えば米国特許第5843583号明細書、国際公開第2005/014925号パンフレットおよび同第2007/090603号パンフレットに記載されている。
引張りモジュラス(GPaで表される)もまた、荷重‐伸び曲線上のあらゆる箇所で定められ、かかる引張りモジュラスは、その箇所における荷重‐伸び曲線に接する直線の勾配を表している。具体的に言えば、引張り弾性モジュラスまたはヤング率は、荷重‐伸び曲線の弾性直線部分の引張りモジュラスに与えられた名称である。
金属製レインフォーサについて、例えば保護層中に最も多くの場合に用いられる弾性金属製レインフォーサと例えばワーキング層中で一般的に用いられる非弾性金属製レインフォーサとは区別されるのが通例である。
弾性金属製レインフォーサは、構造伸び率Asが少なくとも1%に等しく、破断時における全伸び率Atが少なくとも4%に等しいことを特徴としている。さらに、弾性金属製レインフォーサは、多くとも150GPaに等しく、一般に、40GPa〜150GPa、好ましくは70GPa〜110GPaの引張り弾性モジュラスを有する。その破断時力Fmは、少なくとも500daNに等しい。
弾性金属製レインフォーサは、マルチストランドロープである場合が多く、すなわち、数本のストランドの集成体で作られ、かかるストランドの構造は、例えば、多くの場合、形式K×(L+M)のものであり、この場合、ストランドは、2層ストランドである。Kは、2層ストランドの本数であり、Lは、ストランドの内側層を構成する金属製原糸の本数であり、Mは、ストランドの外側層を構成する金属製原糸の本数である。2層ストランドは、通常、ストランドの外側層を構成するM本のストランドをストランドの内側層を構成するL本のワイヤ回りに螺旋巻きすることによって得られる。
弾性マルチストランドロープに関し、構造伸び率Asは、マルチストランドロープおよび/またはその要素ストランドの実際の構成および通気度およびこれらの固有の弾性ならびに場合によってはこれら成分としてのストランドおよび/または原糸のうちの1本または2本以上に施される予備成形の結果である。ロープの通気度は、第1に、軸方向(ストランドの軸方向に垂直な方向)に対する原糸の分離の結果であり、第2に、軸方向(ロープの軸方向に垂直な方向)に対するストランドの分離の結果である。
非弾性の金属製レインフォーサは、破断時力Fmの10%に等しい引っ張り力を受けると、多くとも0.2%に等しい全伸び率を示すことによって特徴付けられる。さらに、非弾性金属製レインフォーサは、通常150GPa〜200GPaの弾性引っ張りモジュラスを有する。
建設プラント型の重車両用タイヤの使用に関し、このタイヤは、大きな荷重を支持するとともに種々のサイズの石で覆われた軌道上を走行するようになっている。
大きな荷重下にある走行は、特にタイヤのクラウン中に高い温度を生じさせ、かかる高い温度は、クラウンのコンポーネントの劣化を引き起こすとともにその耐久性を制限し、その結果、タイヤの有効寿命を制限する可能性が多分にある。高温は、特に、ワーキング層が熱の作用を受けて分離する場合のあるワーキング補強材中で生じ、これは、熱的層剥離(thermal cleavage)と呼ばれている。熱的層剥離に抵抗するためにタイヤのクラウン中の熱レベルを減少させることは、タイヤ設計者の普段の最大の関心事である。
さらに、トレッドに凹ませる石で覆われている軌道上を走行すると、これら凹みを生じさせる物体によってタイヤのクラウンに対する攻撃が生じる。具体的に言えば、凹みをもたらす物体は、トレッドを攻撃するだけでなく、トレッドの切れ目内に取り込まれるようになる場合がある。通常、ストーンリテンション(石保持)と呼ばれているトレッドの切れ目内における石の取り込みは、切れ目の底部のところに亀裂を開始させる可能性が多分にあり、このかかる亀裂は、タイヤのクラウンの内側に向かって半径方向に伝搬してクラウン補強材、特に保護補強材に至り、この補強材は、経時的に劣化して破断し、これは、タイヤの有効寿命を短くすることになる。この現象は、トレッドの切れ目の数が多ければ多いほどかつ/あるいは切れ目の容積が大きければ大きいほど、とりわけ顕著であり、すなわち、トレッドのボリュメトリックボイド比は高く、典型的には少なくとも12%に等しい。したがって、クラウンに対する攻撃のこの問題は、同様に、タイヤ設計者の最大の関心事である。
タイヤのクラウンの熱レベルを減少させるため、知られている1つの解決策は、トレッド中に十分なレベルまで切れ目を入れることであり、すなわち、高いボリュメトリックボイド比をもたらすことであり、その目的は、クラウン中に生じる温度を許容可能レベルまで低下させることにある。ボリュメトリックボイド比が高ければ高いほど、クラウンの熱レベルの減少の度合いがそれだけ一層大きくなるが、軌道上に存在する凹みをもたらす物体によって攻撃されるクラウンの恐れがそれだけ一層高くなる。
本発明者は、特に高いボリュメトリックボイド比を有するタイヤの場合、建設プラント型重車両用ラジアルタイヤのクラウンを、凹みをもたらす物体による攻撃に対して鈍感にするという目的の達成に取り組んだ。
この目的は、本発明によれば、建設プラント型の重車両用のタイヤであって、タイヤは、トレッドと、トレッドの半径方向内側に位置するクラウン補強材とを有し、
‐トレッドは、少なくとも60mmに等しい半径方向高さHTを有し、トレッドは、幅WDおよび半径方向深さHDを備えた切れ目と、切れ目によって互いに隔てられた凸状要素とを有し、
‐幅WDが半径方向深さHDの多くとも20%に等しくかつ半径方向深さHDが半径方向高さHTの少なくとも50%に等しい切れ目は、有効切れ目と呼ばれていて、トレッドの半径方向外面上で測定して累積長さLDを有し、
‐トレッドは、m/m2で表された表面サイピング度TLを有し、この表面サイピング度TLは、有効切れ目の累積長さLDと2ΠRE・WTに等しいトレッドの半径方向外面の面積Aの比に等しく、ここでREは、タイヤの外側半径であり、
‐クラウン補強材は、保護補強材、ワーキング補強材およびフープ補強材を含み、
‐保護補強材は、半径方向最も外側に位置し、保護補強材は、弾性の金属製レインフォーサで形成されていて周方向と15°〜45°の角度をなす少なくとも2つの保護層を有し、各保護層は、daN/mで表された層幅単位当たりの破断強度Rを有し、Rmaxは、保護層の破断強度Rの最大値であり、
‐ワーキング補強材は、非弾性の金属製レインフォーサで形成されていて1つのワーキング層と次のワーキング層との間でクロス掛け関係をなしかつタイヤの周方向と15°〜45°の角度をなす少なくとも2つのワーキング層を有し、
‐フープ補強材は、金属製レインフォーサで形成されていて周方向と多くとも15°に等しい角度をなす少なくとも1つのたが掛け層を有し、
‐トレッドの表面サイピング度TLは、数なくとも3m/m2に等しく、
‐保護層の破断強度Rの最大値Rmaxとトレッドの表面サイピング度TLの比に等しい結合比Cは、少なくとも30000daNに等しいことを特徴とする建設プラント型重車両用タイヤによって達成された。
‐トレッドは、少なくとも60mmに等しい半径方向高さHTを有し、トレッドは、幅WDおよび半径方向深さHDを備えた切れ目と、切れ目によって互いに隔てられた凸状要素とを有し、
‐幅WDが半径方向深さHDの多くとも20%に等しくかつ半径方向深さHDが半径方向高さHTの少なくとも50%に等しい切れ目は、有効切れ目と呼ばれていて、トレッドの半径方向外面上で測定して累積長さLDを有し、
‐トレッドは、m/m2で表された表面サイピング度TLを有し、この表面サイピング度TLは、有効切れ目の累積長さLDと2ΠRE・WTに等しいトレッドの半径方向外面の面積Aの比に等しく、ここでREは、タイヤの外側半径であり、
‐クラウン補強材は、保護補強材、ワーキング補強材およびフープ補強材を含み、
‐保護補強材は、半径方向最も外側に位置し、保護補強材は、弾性の金属製レインフォーサで形成されていて周方向と15°〜45°の角度をなす少なくとも2つの保護層を有し、各保護層は、daN/mで表された層幅単位当たりの破断強度Rを有し、Rmaxは、保護層の破断強度Rの最大値であり、
‐ワーキング補強材は、非弾性の金属製レインフォーサで形成されていて1つのワーキング層と次のワーキング層との間でクロス掛け関係をなしかつタイヤの周方向と15°〜45°の角度をなす少なくとも2つのワーキング層を有し、
‐フープ補強材は、金属製レインフォーサで形成されていて周方向と多くとも15°に等しい角度をなす少なくとも1つのたが掛け層を有し、
‐トレッドの表面サイピング度TLは、数なくとも3m/m2に等しく、
‐保護層の破断強度Rの最大値Rmaxとトレッドの表面サイピング度TLの比に等しい結合比Cは、少なくとも30000daNに等しいことを特徴とする建設プラント型重車両用タイヤによって達成された。
トレッドの最小表面サイピング度TL、すなわち単位表面積当たりの有効切れ目の最小累積長さLDは、有効切れ目の最小換気、およびかくしてトレッドの冷却、したがってその結果として熱的剥離の優先的開始領域である特にワーキング層の軸方向端部のところのクラウンの内部温度の減少を保証する。
保護層の破断強度Rの最大値Rmaxとトレッドの表面サイピング度TLの比に等しい最小結合比Cは、所与の表面サイピング度TLの場合、保護補強材の機械的強度にとって必要である。
これら2つの本質的な特徴の組み合わせにより、クラウンの熱レベルと、トレッドからタイヤのクラウンの内側に向かう半径方向の亀裂発生を開始させる可能性が多分にあるクラウンへの攻撃に対する耐性との満足の行く妥協点を見出すことができる。
好ましくは、結合比Cは、少なくとも40000daNに等しい。高い結合比Cは、クラウンに対する攻撃に対する耐性を補強し、かくしてクラウンの冷却レベルが同一である場合に、よりラフな路面上での使用が可能である。
より好ましくは、結合比Cは、多くとも120000daNに等しい。この結合比を超えると、保護層の破断強度Rの最大値Rmaxは、保護補強材のところに、クラウンの熱レベルを悪化させる可能性が多分にある極めて厚い保護層を含む大径の金属製レインフォーサで得ることができる補強レベルを必要する。
有利には、トレッドの表面サイピング度TLは、少なくとも3.5m/m2に等しい。トレッドの有効切れ目の換気は、高い表面サイピング度TLによって向上する。
より有利には、トレッドの表面サイピング度TLは、多くとも9m/m2に等しい。この表面サイピング度TLを超えると、単位表面積当たりの有効切れ目の累積長さLDおよびその結果としての単位表面積当たりの有効切れ目の本数は、トレッドを許容できない程度までの攻撃に敏感にさせる恐れがある。一方において、切れ目の底部のところの亀裂の開始領域の数は、多くなる。他方において、切れ目の本数が多いために、凸状要素の寸法が小さくなり、かくして凸状要素のスチフネスが減少し、それにより凸状要素が裂ける恐れが増大する。
保護層の破断強度Rの最大値Rmaxは、有利には、少なくとも150000daN/mに等しく、好ましくは少なくとも160000daN/mに等しい。これにより、問題の保護層の切断に対する満足の行く耐性を保証することができる。
保護補強材の第1の有利な実施形態によれば、半径方向最も外側の保護層の破断強度Rは、保護層の破断強度Rの最大値Rmaxに等しい。半径方向最も外側の保護層は、凹みをもたらす物体の侵入に対する第1のバリヤである。これにより、保護補強材の耐切断性を最適化することができる。
保護補強材の第2の好ましい実施形態によれば、各保護層の破断強度Rは、保護層の破断強度Rの前記最大値Rmaxに等しい。これにより、保護補強材の耐切断性を最大にすることができる。
保護補強材の第3の有利な実施形態によれば、保護層の破断強度Rの最小値Rminは、比Rmin/TLが少なくとも30000daNに等しいようなものである。換言すると、保護層が全て、比Rmin/TLが少なくとも30000daNに等しいような破断強度Rを有する。これにより、クラウンの熱レベルと保護補強材の耐切断性との満足の行く妥協点を見出すことができる。
保護層の金属製レインフォーサの好ましい一実施形態によれば、保護層の弾性金属製レインフォーサは、N本のストランドの単一の層で構成されたマルチストランドロープであり、Nは、3〜5であり、各ストランドは、金属原糸で構成されている。この種の金属製レインフォーサは、エラストマー被覆コンパウンドによる浸透性が良好であることを特徴としており、それにより良好な耐腐食性およびかくして保護層の耐久性の向上を保証する。
保護層の金属製レインフォーサの好ましい実施形態の第1の変形例によれば、構造(M+P)の各ストランドは、M本の金属原糸の内側層および内側層に巻き付けられたP本の金属原糸の外側層から成る。各ストランドは、かくして、金属原糸の2つの同心層で構成される。
保護層の金属製レインフォーサの好ましい実施形態の第1の変形例の特定の一実施例によれば、保護層の弾性金属製レインフォーサは、4本のストランドの単一層で構成された構造4×(3+8)×0.35のマルチストランドロープであり、各ストランドは、3本の金属原糸の内側層および内側層に巻き付けられた8本の金属原糸の外側層から成り、各ストランドは、直径が0.35mmに等しい金属原糸で構成されている。
保護層の金属製レインフォーサの好ましい実施形態の第1の変形例の別の特定の実施例によれば、保護層の弾性金属製レインフォーサは、4本のストランドの単一層で構成された構造4×(4+9)×0.26のマルチストランドロープであり、各ストランドは、4本の金属原糸の内側層および内側層に巻き付けられた9本の金属原糸の外側層から成り、各ストランドは、直径が0.26mmに等しい金属原糸で構成されている。
保護層の金属製レインフォーサの好ましい実施形態の第2の変形例によれば、構造(M+N+P)の各ストランドは、M本の金属原糸の内側層に巻き付けられたN本の金属原糸の中間層を含み、P本の金属原糸の外側層は、N本の金属原糸の中間層に巻き付けられている。各ストランドは、かくして、金属原糸の3つの同心層で構成される。
好ましくは、P本の金属原糸の外側層は、不飽和状態である。定義上、原糸の不飽和層は、この層のP本の原糸と同一の直径を有する少なくとも1本の(P+1)番目の原糸をこれに追加するのに十分な余地またはスペースがこの層に存在するようなものであり、かくして、複数の原糸が互いに接触関係をなすことが可能である。
また、好ましくは、各ストランドの構成原糸の直径は、少なくとも0.22mmに等しく、好ましくは少なくとも0.26mmに等しい。
保護層の弾性金属製レインフォーサは、通気度試験において、30cm3/min未満の平均空気流量を有する。この基準は、エラストマー被覆コンパウンドによる金属コード型の金属製レインフォーサの浸透を特徴付ける。この平均空気流量が低ければ低いほど、金属コードへの侵入度がそれだけ一層高くなり、それによりレインフォーサ内における腐食要因である空気、およびかくして酸素の循環量が少ないと仮定すると、金属コードの耐久性が向上する。
通気度試験に関し、この試験により、所与の時間で一定の圧力下で試験体を通過した空気の量(体積)を測定することによって試験したコードの空気に対する長手方向透過性を求めることができる。当業者には周知であるかかる試験の原理は、コードが空気に対して不透過性であるようにするコードの処理の有効性を実証することにあり、この原理は、例えば、規格ASTMD2692‐98に記載されている。
この試験をここでは、タイヤから取り出したコードかこれらコードが補強していて、かくして、ゴムが硬化状態にある状態で外側からすでに被覆されたゴムプライまたは製造されたばかりのコードかのいずれかについて実施する。
第2の場合、製造されたばかりのコードは、被覆ゴムと呼ばれるゴムで前もって外部から被覆される必要がある。この目的のため、互いに平行に布設された一連の10本のコード(コード相互間の距離は、20mmである)を生の状態のジエンゴムコンパウンドの2つの層または「スキム」(80×200mmの2つの長方形)相互間に配置し、各スキムは、3.5mmの厚さを有し、次に、この全てをモールド内に不動化し、コードの各々は、コードがモールド内に配置されているときコードが真っ直ぐなままに位置するようにするためにクランプモジュールを用いて十分な張力(例えば、2daN)下に維持され、次に、各コードを140℃の温度15barの圧力で40分かけて加硫する(硬化させる)(80×200mmの長方形ピストン)。その後、全体をモールドから取り出し、このようにして被覆されたコードの10個の試験体を特徴付けのために7×7×20mmの平行六面体の形状に切り欠く。
被覆ゴムとして用いられるコンパウンドは、天然(ペプチド化)ゴムおよびカーボンブラックN330(65phr)を主成分とし、次の通常の添加剤、すなわち、硫黄(7phr)、スルフェンアミド加硫促進剤(1phr)、ZnO(8phr)、ステアリン酸(0.7phr)、老化防止剤(1.5phr)、ナフテン酸コバルト(1.5phr)(phrは、エラストマーの100部当たりの重量部を意味している)を更に含む従来タイヤに用いられているジエンゴムコンパウンドであり、被覆ゴムの10%伸び率におけるE10引張りモジュラスは、約10MPaである。
試験を2cm長さのコードについて実施し、このコードは、かくして、硬化状態では以下のようにその周囲のゴム組成物(または被覆ゴム)で被覆され、空気を1barの圧力下でコードの入口に送り、出口のところでの空気の体積を流量計の使用により測定する(流量計は、例えば、0〜500cm3/minに較正される)。測定中、コードのサンプルを圧縮気密シール(例えば、高密度フォームまたはゴムで作られたシール)内に不動化させてコードに沿ってその一方の端から他方の端までその長手方向軸線に沿って通った空気の量だけを測定によってコードに入れ、気密シールそれ自体の気密度は、中実ゴム試験体、すなわちコードのないゴム試験体を用いてあらかじめチェックされる。
コードの長手方向不透過性が高ければ高いほど、測定される平均空気流量はそれだけ一層低くなる(10個の試験体について平均値を取る)。測定を±0.2cm3/minの精度で実施するので、0.2cm3/min以下の測定値は、ゼロとみなされ、これら測定値は、軸線に沿って(すなわち、長手方向において)気密(完全に気密)として説明できるコードに対応している。
保護層の有利な一実施形態によれば、保護層の弾性金属製レインフォーサは、3.5mm〜5mmの平均間隔で分布して設けられている。
本発明の別の有利な実施形態によれば、1組の切れ目が全容積VDを有しかつ1組の凸状要素が全体積VRを有する場合、トレッドは、切れ目の全容積VDと、切れ目の全容積VDと、凸状要素の全体積の合計の比に等しい%で表されたボリュメトリックボイド比TEVを有し、トレッドのボリュメトリックボイド比TEVは、少なくとも12%に等しく、好ましくは少なくとも14%に等しい。トレッドの有効な熱的換気を提供するため、切れ目は、数が十分であることが必要であり、この結果、最小表面サイピング度TLが得られ、また、切れ目は、十分な容積を有する必要があり、この結果、最小ボリュメトリックボイド比TEVが得られる。
本発明の特徴は、図1および図2の助けにより良好に理解されよう。なお、図1および図2は、概略的であって縮尺どおりではない。
図1は、建設プラント型重車両用タイヤ1のクラウンの平面YZで見た半子午線断面図であり、タイヤ1は、トレッド2およびトレッド2の半径方向内側に位置したクラウン補強材3を有する。半径方向厚さHTが少なくとも60mmに等しいトレッド2は、幅WDおよび深さHDの切れ目21および切れ目21によって互いに隔てられた凸状要素22を有する。幅WDが半径方向深さHDの多くとも20%に等しく、半径方向深さHDが半径方向厚さHTの少なくとも50%に等しい有効切れ目と呼ばれている切れ目21は、トレッド2の半径方向外面23上で測定した累積長さLD(図には示されていない)を有する。トレッド2は、有効切れ目21の累積長さLDとトレッドの半径方向外面23の表面積Aの比に等しいm/m2で表された表面サイピング度TLを有し、この比は、2ΠRE・WTに等しく、ここで、REは、回転軸線YY′とトレッド2の半径方向外面23またはトレッド表面との間において赤道面XZにおいて測定されたタイヤの外側半径である。トレッド2の半径方向内側に、クラウン補強材3は、保護補強材4、ワーキング補強材5およびフープ補強材6を含む。保護補強材4は、半径方向最も外側に位置し、保護補強材4は、弾性の金属製レインフォーサで形成された少なくとも2つの保護層(41,42)を有し、少なくとも2つの保護層(41,42)は、周方向XX′と15°〜45°の角度をなしている。各保護層(41,42)は、daN/mで表された層幅単位当たりの破断強度Rを有し、Rmaxは、保護層(41,42)の破断強度Rの最大値である。ワーキング補強材5は、非弾性の金属製レインフォーサで形成されていて1つのワーキング層と次のワーキング層との間でクロス掛け関係をなしかつタイヤの周方向XX′と15°〜45°の角度をなす少なくとも2つのワーキング層(51,52)を有する。フープ補強材6は、金属製レインフォーサで形成されていて周方向XX′と多くとも15°に等しい角度をなす少なくとも1つのたが掛け層(61,62)を有する。本発明によれば、トレッド2の表面サイピング度TLは、数なくとも3m/m2に等しく、保護層(41,42)の破断強度Rの最大値Rmaxとトレッド2の表面サイピング度TLの比に等しい結合比Cは、少なくとも30000daNに等しい。
図2は、本発明による建設プラント型重車両用タイヤのためのトレッドの表面サイピング度TLの関数としての最大破断強度Rmaxの範囲を示している。本発明によれば、トレッドの表面サイピング度TLは、少なくとも3m/m2に等しく、保護層の破断強度Rの最大値Rmaxとトレッド2の表面サイピング度TLの比に等しい結合比Cは、少なくとも30000daNに等しい。その結果、本発明の範囲は、少なくとも30000・TLに等しい最大破断強度Rmaxによって定められ、この場合、TLは、表面サイピング度であり、TLは、少なくとも3m/m2に等しい。図2のグラフの横座標上には、3m/m2に等しいトレッドの表面サイピング度の最小値が示されている。図2のグラフの縦座標上には、90000daN/mに等しい保護層の破断強度Rの最大強度Rmaxの最小値が示されており、これは、30000daNに等しい最小結合比Cに一致している。また、グラフには、本発明の第1の例示の実施形態I1が示されており、この場合、表面サイピング度TLは、4.2m/m2に等しく、保護層の破断強度Rの最大値Rmaxは、160000daN/mに等しく、保護層は、構造4×(4+9)×0.26の弾性マルチスタンドロープを有し、また、本発明の第2の例示の実施形態I2が示され、この場合、表面サイピング度TLは、4.2m/m2に等しく、保護層の破断強度Rの最大値Rmaxは、200000daN/mに等しく、保護層は、構造4×(3+8)×0.35の弾性マルチストランドロープを有する。また、図2には、先行技術の実施例Eが示され、この先行技術の実施例Eは、表面サイピング度TLが1.6m/m2に等しく、保護層の破断強度Rの最大値Rmaxが102000daN/mに等しく、すなわち本発明の範囲から外れていることを特徴としている。
本発明を特にサイズ40.00R57のタイヤの場合に研究した。本発明のタイヤI1,I2の2つの実施例および基準として採用された先行技術のタイヤEを本発明者によって互いに比較された。
研究した事例では、先行技術のタイヤEおよび本発明のタイヤI1,I2は、クラウン補強材を有し、クラウン補強材は、外側から内側に半径方向に、弾性金属製レインフォーサを含む2つの保護層で構成された保護補強材、非弾性金属製レインフォーサを含む2つのワーキング層で構成されたワーキング補強材、および非弾性金属製レインフォーサを含む2つのたが掛け層で構成されたフープ補強材を含む。保護補強材に関し、1つの層と次の層との間でクロス掛け関係をなす2つの保護層の弾性金属製レインフォーサは、周方向XX′と先行技術のタイヤEに関し、24°に等しい角度をなし、本発明のタイヤI1,I2については33°に等しい角度をなす。1つの層と次の層との間でクロス掛け関係をなす2つのワーキング補強層の非弾性金属製レインフォーサは、周方向XX′と、先行技術のタイヤEに関し、それぞれ33°および19°に等しい角度をなし、本発明のタイヤI1,I2に関し、それぞれ33°および24°に等しい角度をなしている。フープ補強材に関し、1つの層と次の層との間でクロス掛け関係をなす2つのたが掛け層の非弾性金属製レインフォーサは、周方向XX′と、先行技術のタイヤEおよび本発明のタイヤI1,I2に関し6°〜8°の角度をなしている。
研究した事例では、先行技術のタイヤEおよび本発明のタイヤI1,I2は、少なくとも3本の周方向切れ目または溝を備えたトレッドを有し、切れ目は、少なくとも8mmに等しい幅WDを含む。対応のトレッドは、少なくとも12%に等しいボリュメトリックボイド比を有する。
先行技術のタイヤおよび本発明のタイヤは、特に、推奨圧力、荷重および速度条件を受けたときにクラウンの熱レベルを評価し、タイヤが凹みをもたらす物体による攻撃を受けたときのクラウンの破断強度を定量化するための測定および試験を受けた。
熱レベルに関する限り、クラウンの温度は、一般にクラウンのホットポイントであるクラウン補強材の軸方向端部の近くで温度センサの助けによって測定される。クラウン補強材の軸方向端部のところの温度で表されたこれら熱的測定値の結果が基準として採用された先行技術のタイヤに対する相対値の状態で以下の表2に示されている。
衝撃を受けたタイヤクラウン補強材の破断強度を特徴付けるため、当業者は、推奨圧力までインフレートされ、推奨荷重を受けたタイヤをポラー(polar )と呼ばれている直径が1インチ、すなわち25.4mmとタイヤのサイズに応じてかつ高さが所与の場合、1インチ、すなわち25.4mmと2.2インチ、すなわち55.9mmの直径を有する円筒形の凹みをもたらす物体上を走行させる試験の実施に通じている。破断強度は、ポラーの限界高さすなわち結果としてクラウン補強材の完全な破断、すなわち全てのクラウン層の破断をもたらすポラーの最大高さによって特徴付けられる。直径が2インチ(50.8mm)に等しい円筒形ポラーの最大高さの観点で、これら攻撃試験の結果が、ベース100として基準として採用された先行技術のタイヤに対して以下の表2に与えられている。
本発明のタイヤI1,I2の熱レベルは、それぞれ、先行技術のタイヤEの熱レベルと比較して10°および9°低い。本発明のタイヤI1,I2のクラウンの耐攻撃性に関する性能は、先行技術のタイヤEの耐攻撃性に関する性能と比較して、それぞれ40%および80%向上している。
Claims (19)
- 建設プラント型の重車両用のタイヤ(1)であって、前記タイヤ(1)は、トレッド(2)と、前記トレッド(2)の半径方向内側に位置するクラウン補強材(3)とを有し、
‐前記トレッド(2)は、少なくとも60mmに等しい半径方向厚さHTを有し、前記トレッドは、幅WDおよび半径方向深さHDを備えた切れ目(21)と、前記切れ目(21)によって互いに隔てられた凸状要素(22)とを有し、
‐前記幅WDが前記半径方向深さHDの多くとも20%に等しくかつ前記半径方向深さHDが前記半径方向厚さHTの少なくとも50%に等しい前記切れ目(21)は、有効切れ目と呼ばれていて、前記トレッド(2)の半径方向外面(23)上で測定して累積長さLDを有し、
‐前記トレッド(2)は、m/m2で表された表面サイピング度TLを有し、該表面サイピング度TLは、前記有効切れ目(21)の前記累積長さLDと2ΠRE・WTに等しい前記トレッドの前記半径方向外面(23)の面積Aの比に等しく、ここでREは、前記タイヤの外側半径であり、
‐前記クラウン補強材(3)は、保護補強材(4)、ワーキング補強材(5)およびフープ補強材(6)を含み、
‐前記保護補強材(4)は、半径方向最も外側に位置し、前記保護補強材(4)は、弾性の金属製レインフォーサで形成されていて周方向(XX′)と15°〜45°の角度をなす少なくとも2つの保護層(41,42)を有し、各保護層(41,42)は、daN/mで表された層幅単位当たりの破断強度Rを有し、Rmaxは、前記保護層(41,42)の破断強度Rの最大値であり、
‐前記ワーキング補強材(5)は、非弾性の金属製レインフォーサで形成されていて1つのワーキング層と次のワーキング層との間でクロス掛け関係をなしかつ前記タイヤの周方向(XX′)と15°〜45°の角度をなす少なくとも2つのワーキング層(51,52)を有し、
‐前記フープ補強材(6)は、金属製レインフォーサで形成されていて周方向(XX′)と多くとも15°に等しい角度をなす少なくとも1つのたが掛け層(61,62)を有する、タイヤ(1)において、
前記トレッド(2)の前記表面サイピング度TLは、少なくとも3m/m2に等しく、前記保護層(41,42)の前記破断強度Rの最大値Rmaxと前記トレッド(2)の前記表面サイピング度TLの比に等しい結合比Cは、少なくとも30000daNに等しい、建設プラント型重車両用タイヤ(1)。 - 前記結合比Cは、少なくとも40000daNに等しい、請求項1記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 前記結合比Cは、多くとも120000daNに等しい、請求項1または2記載の建設プラント型の重車両用タイヤ(1)。
- 前記トレッド(2)の前記表面サイピング度TLは、少なくとも3.5m/m2に等しい、請求項1〜3のうちいずれか一に記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 前記トレッド(2)の前記表面サイピング度TLは、多くとも9m/m2に等しい、請求項1〜4のうちいずれか一に記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 前記保護層(41,42)の前記破断強度Rの前記最大値Rmaxは、少なくとも150000daN/mに等しく、好ましくは少なくとも160000daN/mに等しい、請求項1〜5のうちいずれか一に記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 前記半径方向最も外側の保護層(41,42)の前記破断強度Rは、前記保護層(41,42)の前記破断強度Rの前記最大値Rmaxに等しい、請求項1〜6のうちいずれか一に記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 各保護層(41,42)の前記破断強度Rは、前記保護層(41,42)の前記破断強度Rの前記最大値Rmaxに等しい、請求項1〜7のうちいずれか一に記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 前記保護層の前記破断強度Rの最小値Rminは、比Rmin/TLが少なくとも30000daNに等しいようなものである、請求項1〜8のうちいずれか一に記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 前記保護層(41,42)の前記弾性金属製レインフォーサは、N本のストランドの単一の層で構成されたマルチストランドロープであり、Nは、3〜5であり、各ストランドは、金属原糸で構成されている、請求項1〜9のうちいずれか一に記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 構造(M+P)の各ストランドは、M本の金属原糸の内側層および前記内側層に巻き付けられたP本の金属原糸の外側層から成る、請求項10記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 前記保護層(41,42)の前記弾性金属製レインフォーサは、4本のストランドの単一層で構成された構造4×(3+8)×0.35のマルチストランドロープであり、各ストランドは、3本の金属原糸の内側層および前記内側層に巻き付けられた8本の金属原糸の外側層から成り、各ストランドは、直径が0.35mmに等しい金属原糸で構成されている、請求項11記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 前記保護層(41,42)の前記弾性金属製レインフォーサは、4本のストランドの単一層で構成された構造4×(4+9)×0.26のマルチストランドロープであり、各ストランドは、4本の金属原糸の内側層および前記内側層に巻き付けられた9本の金属原糸の外側層から成り、各ストランドは、直径が0.26mmに等しい金属原糸で構成されている、請求項11記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 構造(M+N+P)の各ストランドは、M本の金属原糸の内側層に巻き付けられたN本の金属原糸の中間層を含み、P本の金属原糸の外側層は、N本の金属原糸の前記中間層に巻き付けられている、請求項10記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- P本の金属原糸の前記外側層は、不飽和状態である、請求項11または14記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 各ストランドの構成原糸の直径は、少なくとも0.22mmに等しく、好ましくは少なくとも0.26mmに等しい、請求項10〜15のうちいずれか一に記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 前記保護層(41,42)の前記弾性金属製レインフォーサは、通気度試験において、30cm3/min未満の平均空気流量を有する、請求項10〜16のうちいずれか一に記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 前記保護層(41,42)の前記弾性金属製レインフォーサは、3.5mm〜5mmの平均間隔で分布して設けられている、請求項10〜17のうちいずれか一に記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
- 1組の切れ目(21)が全容積VDを有し、1組の前記凸状要素(22)が全体積VRを有し、前記トレッド(2)は、前記切れ目(21)の全容積VDと、前記切れ目(21)の全容積VDと、前記凸状要素(22)の前記全体積の合計の比に等しい%で表されたボリュメトリックボイド比TEVを有し、前記トレッド(2)の前記ボリュメトリックボイド比TEVは、少なくとも12%に等しく、好ましくは少なくとも14%に等しい、請求項1〜18のうちいずれか一に記載の建設プラント型重車両用タイヤ(1)。
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