JP5037125B2 - 大型車両 - Google Patents

Description

本発明は、直径が３．５ｍよりも大きく、軸方向幅が３７インチ（９３．９８ｃｍ）よりも大きなラジアル構造のタイヤを備えた重量がメートル法で５００トンよりも重い大型車両、例えば輸送車両又は「土木」車両に関する。

一般に重量物又は重い荷重を支持するために設計されたかかる車両は、２本の操舵輪（ホイール）を備えたフロント操舵アクスルと、各側に１対ずつ分布して設けられている４本の駆動輪（ホイール）を備えたリヤアクスルとを有し、リヤアクスルは、大抵の場合、剛性である。

アクスルは、車両の固定構造体を地面に連結できるようにする要素の組立体又は集成体として定義される。
タイヤの軸方向又は横断方向は、タイヤの回転軸線に平行である。
タイヤの円周方向又は長手方向は、タイヤの周囲に相当し、タイヤの転がり方向により定められる方向である。
タイヤの回転軸線は、タイヤが通常の使用の際に回転する中心となる軸線である。

積荷（荷重）を輸送する車両、特に鉱山又は砕石場で用いられるようになった車両の場合、接近及び生産の需要の問題により、これら車両の製造業者は、車両の最大積載量を増大させようとしている。その結果、車両は、ますます大型になり、かくしてそれ自体重くなり、一層重い積荷を輸送することができる。これら車両の現行の車重は、メートル法で数百トンに達する場合があり、同じことは、輸送される積荷（荷重）にもいえ、重量の合計は、メートル法で６００トンに達する場合がある。

車両の最大積載量は、タイヤの耐荷力に直接関連しているので、最大積載量を増大するためには、タイヤ中に入れられる空気の量を増大させることが必要であることが知られている。

現在、上述したように、この種の車両、例えば鉱山に用いられるダンプ車は、これら需要に応えるよう１対ずつ配置された４本のホイールが取り付けられているリヤアクスルを有している。

さらに、これらホイールの寸法形状及びその結果としてのタイヤの寸法形状並びに特に下方ゾーンの剛性に鑑みて、リムへのタイヤの取付けを可能にするためにはホイールを幾つかの部品の状態で製造することが必要である。交換又は保守の場合にこのようなタイヤの脱着に必要な作業は、長く且つ厄介である。これら作業中に取り扱う必要のあるクランプ部品の数は、２００を超える場合があり、クランプトルクの非常に高いレベルは、これと関連している。これら作業に要する時間はその結果として長く、したがって鉱山の開発の際の努力目標である生産性にとって好ましくない。

現在の需要は、これら車両の最大積載量の絶えざる増加に向く傾向があるので、上記において列記した種々のパラメータの結果として、タイヤの幅が広くなり、それによりタイヤの中の空気の量が増大している。タイヤの直径は、約４ｍの場合、今や、特にこれらタイヤの輸送上の理由でかかる直径をこれ以上増大させることは事実上不可能であるようになっている。事実、これらタイヤの寸法形状は、その輸送条件、特に道路の幅及び橋の桁下空間によって制限される。同様に、特に駆動力伝動システム及び制動システムの位置設定を可能にするリム直径を減少させることは、事実上不可能である。

これらの研究中、本発明者は、これら「広幅」タイヤにより輸送荷重の増大が効果的に可能になるが、種々の欠点が生じることを立証するのに成功した。事実、試験の示すところによれば、これらタイヤの耐摩耗性は、特に湾曲部上においてタイヤ相互間に誘起されるトルク現象に特に起因して、特にリヤアクスルに取り付けられた軸方向外側のタイヤにんかして減少した。タイヤ交換をより頻繁に行うと、かかる車両の効率が減少する。現行の車両は、かかる現象を抑えるために同一アクスルのアクスルの対称軸線の両側に設けられたこのアクスルのホイール相互間に差動歯車装置を備えている。

さらに、或る特定の道路と関連した或る特定の走行条件下においては、特にカーブした軌道に対する車両の取扱い性が大幅に低減する。事実、特に車両が積載状態のとき又は比較的小さな曲率半径の丸い湾曲部を通るためにフロントアクスルのタイヤを方向転換したとき、車両は、実質的に直線状の軌道を辿る可能性がある。事実、或る特定の積載及び走行条件下においては、カーブした軌道に関するかかる車両の取扱いは、非常に困難であり又は事実上不可能である。というのは、かかる車両は、フロントアクスルのタイヤにより課される方向転換に応答しないからである。これら条件の結果として、更に、フロントアクスルのタイヤの割れ及び破壊が生じる場合がある。

さらに、国際公開第ＷＯ００／７１３６５号パンフレットは、タイヤの取付けを単純化することができる方法を記載しており、タイヤは、リムとして役立つハブに直接取り付けられる。この場合、独立のリングが、リム受座（シート）として役立ち、係止リングにより定位置に保持され、かかる係止リングは、特にプロフィールが相補している結果としてハブにしっかりと連結される。

かくして、本発明者は、特に車両の効率を向上させる目的で、加えて、使用状況及び走行状況が何であれ、車両の取扱い状態を向上させる目的で、摩耗の観点から現行のタイヤの性質に対してタイヤの性質を向上させる仕事に取り組んだ。

この目的は、本発明によれば、直径が３．５ｍよりも大きく、軸方向幅が３７インチ（９３．９８ｃｍ）よりも大きなラジアル構造のタイヤを備えた重量がメートル法で５００トンよりも重い大型車両、例えば輸送車両又は「土木」車両であって、少なくとも２本のタイヤを備えたフロントアクスル及び原動力の少なくとも一部を伝達する少なくとも４本のタイヤを備えたリヤアクスルを有する大型車両であって、フロントアクスルの少なくとも２本のタイヤが、少なくとも車両が直線状ではない軌道を辿っているときに原動力の一部を伝達し、少なくとも車両が直線状ではない軌道を辿っているとき、原動力の少なくとも一部を伝達するアクスルのタイヤの回転速度は、互いに異なることを特徴とする車両によって達成される。

本発明の有利な一実施形態によれば、フロントアクスルの少なくと２本のタイヤは、原動力の一部を永続的に伝達する。

本発明者は、リヤアクスルに取り付けられたタイヤを結合すると、その結果、一方においては摩耗をこのタイヤに集中させ、特に車両がカーブした軌道を辿っているときには軸方向外側のタイヤに集中させる応力がタイヤに生じることになり、他方、これら軌道上の車両の取り扱いに対抗する応力が生じるということを立証するのに成功した。

原動力の一部を伝達するフロントアクスルの２本のタイヤが関与することにより、車両の取扱い性が高められ、しかも、特にこれらタイヤにより伝達される原動力の一部が原動力の伝達の際にフロントアクスルのタイヤが関与することに起因して減少する場合、リヤアクスルのタイヤの摩耗が減少する。

フロントアクスルに取り付けられたタイヤの摩耗の減少も又、特に湾曲部において注目された。本発明者は、フロントアクスルに取り付けられたタイヤの摩耗のこの減少を、特に荷重伝達及び横方向力の減少に起因するものとして説明し、本発明者は、本発明によれば、原動力がリヤアクスルのスラスト力及び比較的高速の慣性力に起因してロック状況に先立ってフロントアクスルに方向力を発生させることを立証した。ロック状況は、車両がフロントアクスルのホイールの方向転換をしているにもかかわらず実質的に直線状の軌道を辿る上述の状況に相当している。

この種の係止状況は、車両の積荷及びその速度につれて増大するので、本発明の車両により、車両が多くの積荷を積んでいるにせよ且つ（或いは）高速で走行しているにせよ且つ（或いは）辿る軌道の曲率半径が現在の状況と比べて小さいにせよ、いずれにせよ、方向転換の可能性を保証できると思われる。

さらに、原動力の少なくとも一部を伝達する同一アクスルのタイヤの全ての互いに異なる回転速度も又、これらタイヤの摩耗の減少に寄与し、特に直線状ではない軌道に関し同一アクスルの種々のタイヤ相互間に誘起されるトルク現象を抑えることができる。
本発明の有利な実施形態によれば、本発明の有利な実施形態によれば、フロントアクスルは、４本のタイヤを備え、フロントアクスルの少なくとも２本のタイヤは、リヤアクスルの場合において上述したように原動力の一部を伝達する。好ましくは、２本の軸方向内側のタイヤは好ましくは、原動力を伝達するタイヤである。

かかる実施形態によれば、本発明は又有利には、上述したような車両とフロントアクスルへのホイールレス（wheel-less）取付け方式を組み合わせることを提案し、タイヤは、この目的で設けられたハブに、タイヤビード受座を形成する第１の取付けリング及びこの第１のリング、かくしてタイヤの位置決めを保証する第２の係止リングの介在により定位置で取り付けられる。この種の取付けは、上述の国際公開第ＷＯ００／７１３６５号パンフレットに既に記載されている。この実施形態によれば、本発明では、係止リングを受け入れる凹部をアクスルに設けることが必要であり、これらリングのうちの２つの位置決めが、タイヤごとに必要である。

本発明の一変形実施形態によれば、リヤアクスルは、アクスルの両側に１対ずつ関連した４本のタイヤを備え、これらタイヤのうちせいぜい２本は、原動力を永続的に伝達する。

本発明の好ましい実施形態によれば、リヤアクスルに取り付けられた軸方向内側のタイヤは、原動力の少なくとも一部を永続的に伝達する。

本発明のこの変形実施形態によれば、リヤアクスルは、少なくとも２本のタイヤ、好ましくは、有利には原動力を伝達せず、荷重の一部を支持するという唯一の本質的な機能を有するリヤアクスルの２つの軸方向外側のタイヤを有する。かかる実施形態により、特に車両が湾曲部のコースを辿るときにタイヤ相互間に誘起されるトルクに起因して生じる長手方向応力を減少させることができる。事実、少なくともツインタイヤを有する車両が湾曲部のコースを辿るとき、軸方向最も外側寄りに位置するタイヤは、もし湾曲部の外側に位置決めされている場合、辿る距離が長く、湾曲部の内側に位置決めされている場合、辿る距離が短い。この現象は、タイヤの幅により本発明の説明において強調されている。したがって、かかる実施形態により、これらタイヤの時期尚早な摩耗が生じるのを一層減少させることができる。

さらに、駆動アクスルに４本のタイヤを用いることは、タイヤが独立ホイールに取り付けられている場合にタイヤを交換する必要のあるときに効率上好ましくないように思われる。事実、特に、他の２本タイヤに対して軸方向内側寄りに設けられているタイヤを交換することが必要であるとき、交換手順にかかる前に、第１のホイールを取り外して第２のホイールに接近することが必要であり、したがって、これには多くの作業が必要であり、したがって車両の効率上好ましくない。

かくして、本発明は有利には、上述したように、フロントアクスルの場合、タイヤをホイールレス（wheel-less）取付け方式で取り付けることを提案し、これらタイヤは、上述の国際公開第ＷＯ００／７１３６５号パンフレットに記載されている方法に従って、この目的でタイヤビード受座を形成する第１の取付けリング及びこの第１のリング、かくしてタイヤの位置設定を保証する第２の係止リングの介在により設けられたハブに定位置で取り付けられる。この実施形態によれば、本発明では、係止リングを受け入れる４つの凹部をリヤハブの両側に設けることが必要であり、これらリングのうちの２つの位置決めが、タイヤごとに必要である。

本発明の別の変形実施形態では、リヤアクスルの少なくとも２本のタイヤ、好ましくは軸方向外側寄りのリヤアクスルのタイヤは、車両が直線状ではない軌道を辿っているときにのみ、又は好ましくは車両が所定の値よりも小さな曲率半径の周りを辿っているときにのみ原動力を伝達しない。かかる実施形態は、タイヤと原動力を伝達する部材との間に設けられた切り離し装置によって達成できる。かかる装置は、当業者には知られている任意の手段としての車両の操舵部材によって制御できる。

これと同様に、本発明では有利には、フロントアクスルの少なくとも２本のタイヤは、車両が直線状ではない軌道を辿っているときにのみ又は好ましくは、車両が所定値よりも小さな曲率半径の曲がり部を辿っているときにのみ原動力の一部を伝達する。

本発明の他の実施形態によれば、上述の差動歯車装置に加えて同一アクスルのタイヤが全て原動力の少なくとも一部を伝達するとき、特に湾曲部上における種々のタイヤの摩耗を制限するようになった種々の回転速度を種々のタイヤに与える装置を備える。

本発明は又、各タイヤが例えばタイヤと関連したホイール内に組み込まれ又は以下に再び説明する国際公開第ＷＯ００／７１３６５号パンフレットに記載された方法の実施形態の場合にタイヤの付近でアクスルハブに組み込まれた電気モータと関連した例えば上述したような車両を提供する。

この実施形態によれば、電気モータをタイヤと関連して用いることにより、タイヤ及び辿る軌道の関数として原動力を可変的に分布させることができる。

同じように、本発明では又、原動力を伝達するタイヤのうち何本かだけが、電気モータにより制御され、これらタイヤは、例えば、フロントアクスルのタイヤであるのがよく、リヤアクスルのタイヤは、従来型のモータ付き及び伝動方式を保持する。

原動力が電気モータにのみ起因して得られる場合、本発明では又、タイヤのうち或る特定のものだけが、かかる電気モータと関連し、他のタイヤは、これらの本質的機能として耐荷力だけを有する。

本発明の実施形態がどのようなものであれ、タイヤが全て、制動装置と個々に関連したままであり、それにより最適条件下においてこの種の車両を減速し又は停止させることができるので有利であることに変わりはない。

本発明の他の有利な細部及び特徴は、図１及び図２を参照して行なわれる本発明の実施形態の例の説明から以下において明らかになろう。

図の理解を単純にするために図は同一縮尺ではない。図は、車両の長手方向中間平面を表す軸線ＸＸ′に関して対称に延びる車両の半部だけを示している。

図１は、本発明に従って構成されていて、リヤ駆動アクスル６に取り付けられた４本のタイヤ及びフロントアクスル７に取り付けられた２本の操舵タイヤを有する車両半部１の略図である。この図は、車両の半部しか示していないので、リヤアクスル６には２本のタイヤ２，３しか示されず、フロントアクスル７には１本のタイヤ４しか示されていない。

この図１に概略的に示された車両１は、積載状態における全重量がメートル法で６３０トンオーダの大型車両である。

車両に装着されているタイヤは、アスペクト比Ｈ／Ｓが０．８０に等しい大型タイヤであり、Ｈは、リムに取り付けられたタイヤの高さであり、Ｓは、タイヤがその稼働中のリムに取り付けられ、その推奨圧力までインフレートされたときのタイヤの最大軸方向幅である。このタイヤの寸法は、５９／８０Ｒ６３である。

これらのタイヤは、半径方向に差し向けられ、各タイヤビード内に繋留されたスチールから成る非伸長性金属ケーブルで構成されたラジアルカーカス補強材を有する。

タイヤ２，３，４は、国際公開第ＷＯ００／７１３６５号パンフレットに記載された方法を用いて取り付けられる。この方法によれば、車両のアクスル６，７は、タイヤビードを受け入れる受座（シート）を形成する表面を備えたリングの介在によりタイヤ２，３，４を受け入れるよう設計されている。これらリングの表面は有利には、形状が切頭円錐形である。受入れリングはそれ自体、係止リングの介在によりアクスルのハブに係止され、係止リングの表面の一部は、ハブに設けられていて、これら係止リングが挿入された凹部と形状が相補している。

タイヤ２，３は、少なくとも曲がり部上で互いに異なる回転速度で動かされる状態で、原動力の一部の伝達を保証する。

本発明によれば、フロントアクスル７に取り付けられたタイヤ４も又、これまた原動力の伝達に加担することができる。さらに、タイヤ４が原動力の一部を伝達するということにより、カーブした軌道に関して車両の取扱い性が向上する場合がある。事実、フロントアクスルのタイヤにより部分的に伝達される原動力は、これらのタイヤを方向転換させたとき、特に車両が積載状態にあるとき、軌道の追従を容易にすることができる。事実、或る特定の積載及び走行条件下においては、カーブした軌道に関するかかる車両の取扱いは、車両がリヤアクスルに取り付けられていて、原動力を伝達する例えば上述した４本のタイヤ２，３を備えている場合、非常に困難であり又は事実上不可能である。というのは、かかる車両は、フロントアクスルのタイヤにより課される方向転換に応答しないからである。これら条件の結果として、更に、フロントアクスルのタイヤの割れ及び破壊が生じる場合がある。本発明は更に、フロントアクスルのタイヤの摩耗を減少させることかできる。

本発明の変形実施形態によれば、タイヤ３の唯一の本質的機能は、荷重を支持することであり、即ち、これは、原動力の伝達には加担しない。かかる実施形態は、タイヤ３をフリーホィーリング型のシステムに固定したものから成り、それによりこのタイヤ３の自由回転が可能である。車両が湾曲したコースを辿るとき、特に、曲率半径の小さい湾曲部上を走行するとき、この実施形態により、車両はアクスル上のその配設位置だけによる追加的応力を受けないでそのコースを辿ることができ、それにより、車両は、タイヤ２よりも長い又は短い軌道を辿る。

２つの車両を用いた試験を行なった。第１の車両は、リヤアクスルに取り付けられていて、原動力を伝達する４本のタイヤを備え、フロントアクスルのタイヤは、モータで駆動されない。第２の車両は、本発明によれば、リヤアクスルに取り付けられた４本のタイヤを有し、２本の軸方向内側のタイヤだけが、原動力の一部を伝達し、フロントアクスルに取り付けられた２本のタイヤは、原動力の一部を伝達する。

２つの車両は、同一積載条件下において同一のコースを辿った。本発明の車両は、特に曲率半径が比較的小さいカーブした軌道を辿る際に大幅に向上した取扱い性を示すことが判明した。

さらに、摩擦の面では、本発明の車両のリヤアクスルのタイヤは、従来型車両のタイヤよりも外観が良好であった。

同一タイプの観察をフロントアクスルのタイヤについて行ない、本発明に従ってモータで駆動されるフロントアクスルのタイヤが実際に示した摩耗は、少なかった。

本発明の別の変形例によれば、原動力の伝達に加担したフロントアクスル７のタイヤ４は、電気モータにより個々に制御される。かかる実施形態により、車両の辿る軌道及び車両の積荷状態の関数としてこれらタイヤ４の介在により原動力の可変的、任意的には漸次伝達を容易にすることができる。

また、本発明によれば、車両のタイヤ２，３，４の全てに電気モータを装着して車両の辿る軌道及び車両の積荷状態の関数としてこれらタイヤ４の介在により原動力の可変的、任意的には漸次伝達を容易にすることができる。

図２は、フロントアクスル７′に取り付けられ、したがって操舵タイヤである補助タイヤ５′が設けられている点において上述の実施形態とは異なる本発明の車両１′の別の実施形態を示している。このタイヤ５′の追加により、荷重をより多くのタイヤに分布させることができる。かかる実施形態により、例えば、最大積載量を更に一段と増大させ又は変形例としてタイヤの寸法を減少させることができる。本発明のかかる構成により、特にメートル法で８４０トンオーダの最大積載量が得られる。

また、図２の実施形態により、結果的にフロントアクスル７′の操舵タイヤの割れを生じさせやすいというような上述した条件下において車両の取扱い性を向上させることができる。事実、タイヤの本数を増加することにより、結果的に割れを生じさせる応力に対する耐性を高くすることができ、かくしてうまく方向転換を行うことができる。

車両１′のかかる実施形態では、タイヤ５′は、例えば荷重の一部を支持する機能しか備えなくてもよい。他の実施形態によれば、タイヤ５′は、上述したように永続的に又は一時的に、或いは変形例として、例えば電気モータを用いることにより可変的に原動力の伝達に加担することができる。本発明によれば、タイヤ４′，５′は、原動力の伝達に加担し、タイヤ５′は、少なくとも曲がり部上においては種々の回転速度で動かされる。

本発明の車両の上から見た略図である。 本発明の第２の実施形態の車両の上から見た略図である。

Claims (6)

1. 直径が３．５ｍよりも大きく、軸方向幅が３７インチ（９３．９８ｃｍ）よりも大きなラジアル構造のタイヤを備え、積載状態における全重量がメートル法で６３０トンよりも重い大型車両、例えば輸送車両又は「土木」車両であって、少なくとも２本のタイヤを備えたフロントアクスル及び原動力の少なくとも一部を伝達する左右それぞれに２本のタイヤを備えたリヤアクスルを有する大型車両であって、少なくとも車両が直線状ではない軌道を辿っているときに、前記フロントアクスルの少なくとも２本のタイヤが原動力の一部を伝達し、原動力の少なくとも一部を伝達するアクスルの前記タイヤの回転速度が互いに異なることを特徴とする車両。
2. 前記フロントアクスルの少なくとも２本のタイヤは、前記原動力の一部を伝達する、請求項１記載の車両。
3. 前記リヤアクスルの２本のタイヤは、前記原動力の一部を伝達する、請求項１又は２記載の車両。
4. 前記フロントアクスルは、少なくとも４本のタイヤを備え、少なくとも２本の軸方向内側のタイヤは、原動力を伝達する、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の車両。
5. 前記原動力を伝達する前記タイヤは、電気モータにより制御される、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の車両。
6. 前記タイヤは、前記タイヤのビード受座を形成する第１の取付けリング及び前記第１のリングを位置決めするようにする第２の係止リングの仲介によりハブに取り付けられ、前記第２の係止リングは、ハブに設けられた凹部に受け入れられていることの結果としてハブにしっかりと連結されている、請求項１〜５のうちいずれか一に記載の車両。

Images