JP5269304B2 - ダンプ車の受ける応力の指標を決定する方法 - Google Patents

Description

本発明は、所与の期間にわたりダンプ車用タイヤの受ける応力の指標を決定する方法に関する。ダンプ車は、採石場又は鉱山で稼働する重い荷重に耐えるようになった「土木建設」機械の１つである。

これら車両は通常、２本の操舵ホイールを備えたフロント操舵アクスルと、大抵の場合剛性であって、各側に１対ずつ分布して設けられた４本の駆動ホイールを備えたリヤアクスルとを有する。アクスルは、車両の固定構造体を地面に設置させることができる要素の組立体として定義される。

特に荷重を運搬するために鉱山又は採石場で用いられるようになったこれら車両の場合、アクセス及び産出の要望に関する問題に起因して、これら車両の製造業者は、結局のところこれら車両の積載量又は耐荷重を増大させようとしている。車両は、次第に大型化しており、したがって、それ自体が重くなっていて、より重い荷重を搬送することができると推測される。これら車両の現在の重量は、数百トンという重い場合があり、同じことは、搬送されるべき荷重にも当てはまり、総重量は、６００トンという重いものである場合がある。

車両の耐荷重は、タイヤの耐荷重に直接関連しているので、使用時の応力に耐えることができるタイヤを提供するためにはタイヤの設計をこれらの変化に適合させなければならない。

かくして、これらタイヤのサイズは、大きい。その結果、ホイールのサイズも又大きく、タイヤの底部ゾーンの剛性を考慮すると、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必要がある。交換又は保守の場合にタイヤの脱着に必要な作業は、長たらしくて飽き飽きするものである。これら作業中に取り扱わなければならない締付け部品の個数は、２００個を超える場合があり、これら部品のための非常に高いレベルの締付けトルクがこれと関連する。その結果、これら作業に要する時間は長く、したがって、鉱山の作業の際に求められる生産性にとって有害である。

現在の需要は依然として、これらの種類の機械の耐荷重を増大させることをねらいとしているので、上記に列記した種々のパラメータにより、タイヤ設計者は、特にタイヤの用途を考慮に入れてタイヤを最適化するようになっている。

かくして、本発明者は、特に鉱山で用いられる荷重運搬機械の耐荷重を一段と増大させたいと願っているユーザからの要望に応える仕事を遂行し、タイヤの性能を最適化している。

この目的は、本発明によれば、ダンプ車用タイヤが所与の期間にわたって受ける応力の指標を決定する方法であって、前記期間中に前記車両によって運搬される荷重と前記車両の走行する距離の積が前記車両の使用パラメータを積算する補正係数によって補正される方法によって達成されている。

「車両の使用パラメータ」という用語は、本発明の関連においては、車両に直接関連したパラメータ、例えば、その方向、その傾き等を意味すると共に更にダンプ車に装着されたタイヤの使用中に変化する場合のあるその環境に関連したパラメータ、例えば、温度、地面の性状等を意味するものと解されたい。

本発明の好ましい一実施形態によれば、前記補正係数は、前記期間中、リアルタイムで測定されたパラメータ、例えば、地形の勾配、カーブの半径、過積載、軌道の幅、積雪等を積算する。

これは、使用条件か使用モードかのいずれかに関連したかかる使用パラメータが車両の所与のタイヤの受ける応力に直接影響を及ぼすからである。

車両の辿る道路又は軌道の勾配は特に、タイヤ１本当たりの荷重の分布状態を変えることになる。下り坂を走行中の車両は例えば、車両のフロントアクスルへの重量移動を生じさせ、これに対し、上り坂を走行中の同じ車両は、車両のリヤアクスルへの重量移動を生じさせることになる。

同じように、曲がりくねった経路又は進路は、車両が通るカーブの方向に応じて車両の左側と右側との間で変化する荷重分布を伴うことになる。右又は左への曲がりは事実、タイヤ相互間における荷重分布具合を変えることになる。

車両の使用条件、それ故にタイヤの使用条件と考えることができる或る幾つかの環境パラメータは、タイヤの受ける応力を変える場合がある。

温度は例えば、車両の挙動、それ故これに加わる荷重に対するそのリアクションに影響する。地面が例えば石ころの多い地形であるにせよ、或いは砂地又は粘土質の地形であるにせよ、いずれにせよ、地面の性状は、タイヤに加わる応力に直接的な影響を及ぼす。
高い高度（標高）で作業が行われる幾つかの鉱山で生じる地形の積雪は同様に、タイヤの受ける応力に種々の仕方で、即ち、一方において、関連の温度により、他方において、路上のきめ（テキスチャー）の起こり得る変更、更に、運転性能を補強するチェーンをタイヤに装着する起こり得る必要性によって影響を及ぼし、チェーンは、タイヤに追加の局所的な応力を生じさせる。

軌道の幅も又、特に軌道の幅が狭く、２両の車両が互いに通過しなければならない場合、考慮に入れる必要のある使用パラメータである場合がある。というのは、かかる場合、各々が車両のうちの一方の一部である２本のタイヤが互いに擦れ合うことは珍しいことではなく、その結果、タイヤに追加の応力が加わることになる。

これら使用パラメータの幾つかについて、かかる使用パラメータを所与の種類の作業についていったん定めると共に全てについて定めることができると考えられ、この一例は、地面の性状である。これらパラメータの中には、比較的長い期間にわたって定めることができるものがあり、この例は、温度、積雪等である。

他方、幾つかの使用パラメータ、例えば、続く勾配又は軌道の値（曲がりの曲率半径）は、車両のタイヤの各々が受ける応力の考えられる限り忠実さの最も高い表示を得ようとする場合、頻繁に測定を行う必要がある。

かかる採鉱作業は通常、鉱山オペレータが車両の位置及び更に使用パラメータの大部分を指示する１組の測定値、例えば、運搬荷重、温度等を常時知ることができるようにする機器を用いる。

かくして、所与の期間にわたりダンプ車用タイヤの受ける応力の指標を定めるためにこれらパラメータを収集することにより恩恵を受けることが可能である。かくして、この指標は有利には、考慮に入れることが望ましい種々の使用パラメータの変化の割合を考慮に入れて満足のいく頻度で決定できる。というのは、これら収集は通常、１分未満の間隔で行われるからであり、かかる収集は、３０秒程度のものである場合がある。

種々のパラメータを補正係数で考慮に入れることは有利には、これらパラメータの各々についての重み係数と関連している。これは、車両のタイヤの受ける応力に対する種々のパラメータの影響が問題の期間中に考慮されるタイヤに応じて多かれ少なかれ重要なものである場合があるからである。

これら重み係数の決定は有利には、実験的に定められ又は変形例として、車両が作動している場所の特定の条件及びその走行条件を考慮に入れるモデル化によって定められる。

本発明者は、ダンプ車及びより詳細にはこれらの使用の特定の性状が、タイヤを最適化するためにタイヤの受ける応力を特定することが望ましい場合に、上述の使用条件についての非常に正確な知識を必要とすることを立証した。正確な知識は、使用、使用条件の変化又はより正確には上述のパラメータの変化に関する常時得られる知識を意味し、その結果、タイヤの受ける応力の取るに足らない変化についての知識ではない。

本発明の好ましい一実施形態によれば、今説明したような本発明の方法は、鉱山の軌道上を走行するダンプ車用タイヤの受ける応力の指標を決定するよう実施される。

本発明の好ましい一実施形態は、ダンプ車用タイヤの受ける応力の前記指標を１分未満、好ましくは４０秒未満の期間で決定する。

本発明の有利な変形例によれば、前記補正係数は、コンピュータによって決定される。これは、非常に短期間にわたって取られるパラメータの測定値を考慮に入れる必要性が、パラメータの各々に対応し、ダンプ車が作動する鉱山及び車両が辿る経路の関数としての車両のタイヤの各々についてあらかじめ定められた重み係数を考慮に入れるようプログラムされたソフトウェアと関連しているのがよいコンピュータを用いることにより容易になるからである。

かくして、換言すると、本発明は、所与の期間にわたって鉱山の軌道上を走行するダンプ車用タイヤの受ける応力の指標を決定する方法であって、前記ダンプ車及び（又は）前記鉱山の装置は、物理的パラメータをリアルタイムで測定する手段を有し、該手段は、ストレージ要素に接続されると共にコンピュータに接続され、前記方法は、前記コンピュータを用いて、所与の期間にわたって、搬送される荷重を測定する手段により測定される車両により運搬された荷重と距離を測定する手段により測定された前記ダンプ車の走行距離の積を計算することにより、前記ダンプ車のタイヤが前記期間中に受ける応力の指標を定めることができ、前記積は、前記物理的パラメータを測定する手段によって測定される前記鉱山の少なくとも１つの物理的パラメータ及び（又は）前記ダンプ車の使用条件を積算する補正係数により補正される方法を提案する。

かくして、本発明は又、ダンプ車のタイヤの受ける応力の指標を決定するために前記ダンプ車に関してその作動中及びその環境内で測定されるパラメータの用途を提案する。
さらに、研究結果の示すところによれば、ダンプ車用タイヤの使用及び保守は、非常に特殊であって、専門家による多大な注意をもって行われなければならない。これは、この種のタイヤの寿命の最適化が圧力交換、方向の変化、修理等のモニタに関する正確な使用に基づいているからである。通常、タイヤにおける最善の専門家は、その設計者、それ故に製造業者であることが認識されている。かくして、結果的に、タイヤの製造業者がタイヤの追跡、その使用状況の追跡及びその使用条件の追跡の可能性を有することが望ましい。考えられる１つの解決策は、製造業者がタイヤの所有者のままであること及びタイヤをユーザにレンタルすることである。したがって、かかる状況では、タイヤはもはや販売されず、支払われるべき金額が決定されたままのレンタル商品になり、この場合有利には、標準価格ではなく、使用の関数である費用である。

かくして、本発明者は、ダンプ車用タイヤをレンタルするこの費用をタイヤの実際の使用におき、特に、このタイヤが所与の期間に受ける応力の指標の全体におくことを提案する。

かくして、本発明は、所与の期間にわたってダンプ車用タイヤの受ける応力の指標全体を用いて前記期間の全体に相当する使用期間について支払われるべき金額を決定する手法を提案する。

本発明の有利な一実施形態によれば、支払われるべき金額は又、タイヤの市販価格に前もって設定された金融指数からも定められる。

また、有利には、レンタル費用のこの決定に代えて、既に支払われた金額の関数として決定される残存価値が用いられるようになっており、かかる残存価値は、事故又は使用条件及び使用場所によりタイヤに生じる修理不可能な損傷の場合に適用される。

一方において、ダンプ車の費用のかかる決定は、最適な使用条件によりかかるタイヤの良好な動作に寄与し、他方において、その結果として間接的に、タイヤの寿命が延びるということが判明している。これがそうである理由は、費用を決定するこの原理及びそれ故にタイヤをレンタルする原理は、タイヤの製造業者がタイヤの所有者のままでありかくして所有者によるタイヤの追跡により、特にインフレーション圧力、車両へのタイヤの位置決め等の観点で考えられる最も望ましい条件下で使用を促進するということに関連しているからである。良好な条件下で走行するタイヤの平均寿命が増大し、その結果タイヤの生産性が向上するということが推測される。

本発明の他の有利な細部及び特徴は、本発明の実施形態の例示的説明から後で明らかになろう。

以下に説明する例は、各々がタイプ４０．００Ｒ５７の６本のタイヤを装着し、３１００ｍの高度で露天掘りの軌道上で稼働する１組のダンプ車を用いて製造された。
考慮に入れた種々の使用パラメータは次の通りである。

・環境パラメータに関する限り、考慮に入れたパラメータは、地面の性状、温度及び積雪である。
・使用パラメータに関する限り、考慮に入れたパラメータは、軌道上でダンプ車によって取られた経路、より正確には、経路の勾配及びカーブ並びにこれらの幅、更に、場合によっては運搬される場合のある過積載である。

これらパラメータの各々と関連した重み係数は、最初に、鉱山、車両及び車両に取り付けられると考えられるタイヤの関数として定められる。これは、車両の６本のタイヤの各々の受ける応力が必ずしも所与のパラメータについて等しくはないからであり、例えば、軌道の幅に対応するパラメータは、アクスルに取り付けられた軸方向内側寄りのタイヤ、即ち、互いに近接して通行する際に別の車両に対する摩擦にさらされるサイドウォールを有していないタイヤには影響を及ぼさない。これと同様に、ダンプ車がカーブに入り又は変形例として傾斜した通路に入った結果として、荷重の移動が生じ、或る特定のタイヤの受ける応力が増大し、これに対し、応力は、他のタイヤについては減少する。

所定の期間、“ｔ”の間にダンプ車用タイヤを受ける応力の指標“Ｃｔ”は、次のように表せる。

〔数１〕
Ｃｔ＝Ｆｃ×（Ｐ×Ｄ）
上式において、“Ｆｃ”は、上記期間“ｔ”に関する補正係数であり、“Ｐ”は、ダンプ車により運搬される荷重であり、“Ｄ”は、この期間“ｔ”中にダンプの走行する距離である。

補正係数“Ｆｃ”は、又、上述したように、種々の使用パラメータに対応した値の合計“ｆｉ”から決定され、これら値“ｆｉ”の各々には、重み係数“ｋｉ”が乗算される。

かくして、補正係数は、次のように表せる。

〔数２〕
Ｆｃ＝１＋Σ（ｋｉ×ｆｉ）

考慮に入れた使用パラメータのうちの１つと関連した値“ｆｉ”の各々は、前もって定められ、かかる値は、パラメータの状態の関数として変化する場合があり、即ち、この値が関連する重み係数はそれ自体、特に、問題のタイヤで決まり、パラメータの影響は場合によっては、或るタイヤと別のタイヤとでは様々である。

かくして、“ｆｉ”の値に変換される種々の使用パラメータの測定値により、問題の期間の各々に関し、タイヤの各々の受ける応力の指標を決定することが可能である。
このデータを収集すると、他の利点が得られる場合がある。例えば、ユーザ、即ち、車両の運転手に特にその運転手が或る特定の状況下において運転を正確にすることにより忠告を与えることが可能である。その目的は、所定の期間にわたり或る特定のタイヤの受ける応力を減少させることにある。例えば、その運転手にこのことが必要であるとは思われない区域上で減速するよう忠告することにより、制動の遅れ、即ち、それ故に車両のフロントアクスルのタイヤに生じる重量移動を減少させることが可能である。互いに異なるタイヤの互いに異なる走行期間中に互いに異なるタイヤの受ける応力に関する知識により、場合によってはタイヤの受ける応力を経時的に良好に分配する目的でかかる運転の選択を推奨することが可能な場合がある。これは、第１の期間にわたりタイヤの受ける応力を増大させることが望ましい場合があるからであり、その目的は、後の期間にわたりかかる応力の非常に大きな値を回避することにある。かくして、運転のかかる是正により、タイヤに過度に大きな値の応力を与え、その結果、タイヤの損傷に恐れを生じさせることを阻止することが可能な場合がある。

また、既に先に述べたように、或る期間にわたりタイヤの各々に受ける応力に関するデータにより、タイヤをレンタルするために課されるべき費用を決定することも可能な場合がある。

上述したことに従って、所与の期間中にダンプ車用タイヤをレンタルするために支払われるべきレンタル料金“Ｌｔ”は、次のように計算できる。

〔数３〕
Ｌｔ＝Ｋ×Ｃｔ
Ｋは、特に製造費及び原材料費の関数としてあらかじめ定められた金融指数である。

使用条件に起因すると共にタイヤの修理不可能な損傷につながる出来事の場合、タイヤをレンタルするために支払われるべき金額は、既に支払われた金額及びこの劣化によりまだ受け取られていないレンタル料金で定めることができる見積もりの関数である支払われるべき残金で置き換えられる。この見積りは、同一の使用条件下でこれらタイヤに関して既に得られている経験に基づく。

レンタル料金の形態でタイヤについて課金するこの方法は、上述したように、タイヤが製造業者の所有物のままであるので或る特定の利点を有している。これは、かかるタイヤのモニタ及びかかるタイヤに関する使用上の取り扱い説明書に対する良好なコンプライアンスにより、これらの使用期間を実質的に延ばすことが可能になろう。

かくして、タイヤの交換のためにダンプ車を停止させている期間の数が減少することが考えられる場合、儲けが一層有利な場合がある。

さらに、ユーザにとってレンタル料金はダンプ車が稼働状態にある場合に支払う必要があるだけであることが分かる。というのは、第１に走行距離がなければならず、第２にダンプ車に荷を積んでタイヤの受ける応力がゼロではなく、かくして、支払われるべき費用が計算されるようにしなければならないからである。

Claims (6)

1. 鉱山で使用されるダンプ車用タイヤが所与の期間にわたって受ける応力の指標を決定する方法であって、
   前記車両によって運搬される荷重が測定され、
   前記期間中に前記車両の走行する距離が測定され、
   前記期間中に前記車両によって運搬される荷重と前記車両の走行する距離の積が計算され、
   前記鉱山の物理的パラメータ及び前記ダンプ車の使用条件の物理的パラメータが測定され、
   前記積は、前記パラメータの各々が重み係数により乗算された前記パラメータの合計を積算する補正係数によって補正される、ことを特徴とする方法。
2. 前記補正係数は、前記期間中、リアルタイムで測定されたパラメータを積算する、請求項１記載の方法。
3. 前記ダンプ車及び／又は前記鉱山の装置は、物理的パラメータをリアルタイムで測定する手段を有し、該手段は、ストレージ要素に接続されると共にコンピュータに接続され、前記方法は、前記コンピュータを用いて、所与の期間にわたって、搬送される荷重を測定する手段により測定される車両により運搬された荷重と距離を測定する手段により測定された前記ダンプ車の走行距離の積を計算することにより、前記ダンプ車のタイヤが前記期間中に受ける応力の指標を定めることができ、前記積は、前記物理的パラメータを測定する手段によって測定される前記鉱山の物理的パラメータ及び／又は前記ダンプ車の使用条件の物理的パラメータを積算する補正係数により補正される、請求項１又は２記載の方法。
4. 鉱山の軌道上を走行するダンプ車用タイヤの受ける応力の指標を決定する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
5. ダンプ車用タイヤの受ける応力の前記指標は、１分未満の期間で決定される、請求項４記載の方法。
6. 前記補正係数は、コンピュータによって決定される、請求項４又は５記載の方法。