JP5285767B2 - 土木作業車両用のタイヤトレッド - Google Patents

Description

本発明は、非常に重い積み荷を運搬する土木作業車両用のタイヤに関し、特にかかるタイヤのトレッドに関する。

土木作業車両は、一般的に言って、非常に高い負荷を受けると共に負荷の非常に大幅な変化を受けるタイヤを装着している。

これらタイヤは、他形式のタイヤ、例えば重量物運搬車両用タイヤのトレッドの厚さと比較して、非常に高レベルのヒステリシスを示すゴムコンパウンドの非常に大きな厚さを有するトレッドを備えている。本明細書において「非常に大きな厚さ」という用語は、３０ｍｍを超える厚さであり、場合によっては１２０ｍｍという大きな厚さである。

その結果、走行サイクル及び負荷の周期的変化の作用効果により、高い温度がこれらタイヤのトレッド、特にトレッドの中央部に現れる。

先行技術において、換気又は通気チャネルと呼ばれているチャネルを形成することが慣例であり、これら換気チャネルは、一方の側部から他方の側部までトレッドを横切って真っ直ぐに延びるようにすることが可能であり（これについては、特に、英国特許第１８７７９８８号明細書を参照されたい）、かかるチャネルの目的は、周囲空気をこれらチャネル中に循環させることによりトレッドに生じた熱エネルギを或る程度除くことができるようにすることにある。

英国特許第１８７７９８８号明細書

この装置は、トレッド中の熱のレベルを或る程度減少させるが、特に土木作業車両用のタイヤのトレッドの中央部においてこの装置の作用効果を向上させることが依然として必要であり、かかる土木作業車両用のタイヤのトレッドの特定の特徴のうちの１つは、これらが他形式のタイヤのトレッドよりも遙かに厚いということにある。

この目的のため、本発明は、土木作業車両に装着されるようになったタイヤ用トレッドを提供する。全厚Ｅのこのトレッドは、路面に接触するようになった踏み面を備え、このトレッドは、全体として周方向の向きの溝によって境界付けられた中央部を有し、これら溝は、中央部の軸方向外側寄りに側方部を境界付け、各側方部は、複数個のブロックを境界付けている複数本の横方向溝を備え、横方向溝は、最小断面積（ＳＴ）を有すると共に周方向に実質的に一様に分布して配置されている。

このトレッドは、中央部が踏み面の下に横方向に延びると共に中央部を真っ直ぐに貫通した複数本のチャネルを備え、各チャネルが第１の端及び第２の端を有し、第１及び第２の端が全体として周方向の向きの溝中に開口し、各チャネルの少なくとも一方の端がショルダ部の横方向溝中に開口し、各チャネルが、このチャネルが開口している横方向溝の最小断面積（ＳＴ）の少なくとも５％に等しい断面積（ＳＣ）を有することを特徴とする。

好ましくは、各チャネルの断面積は、チャネルが開口している横方向溝の断面積の２０％以上且つ３０％以下である。３０％を超える値に関し、トレッドの中央部の圧縮剛性が相当減少すると仮定すると、材料の耐久性に関する問題を生じさせる仕組みが生じる場合がある。

中央部のチャネルを少なくとも１本の横方向溝の連続部に連通させる本発明の特徴により、材料と周囲空気との間の熱交換を極めて増大させることができる。したがって、熱交換係数をその初期の値（チャネルの延長部として横方向溝が設けられない場合）と比較して１０倍にした状態で層流条件から乱流条件への切り替わりが生じる。これにより、チャネルを境界付ける表面を介する中央部の材料中で生じた熱エネルギの伝達が促進され、これら表面は、空気をチャネルに流入させる漏斗として働く横方向溝からの空気の運動の作用を受ける。

本発明のトレッドの中央部の換気効果は、十分長続きするようにするためには、チャネルは、踏み面から、この中央部の厚さの１／２を超える距離のところに形成される。

好ましくは、中央部の各チャネルの平均方向は、実質的に、各チャネルが開口している横方向溝の平均方向の続きをなしている。本明細書における「実質的に〜の続きをなす」という表現は、横方向溝の平均方向と関連のチャネルの平均方向との角度オフセットが、せいぜい１５°に等しいということを意味している。

本発明の好ましい変形形態では、トレッドの中央部に形成されたチャネルは、２つずつで考えて、少なくとも１つの端を共有し、即ち、各チャネルの端のうちの一方が少なくとも１つの他のチャネルの端に連結されている。

この好ましい変形形態では、本発明は、路面に接触するようになった踏み面を有する全厚Ｅのトレッドを備えた土木車両用のタイヤを提供し、このトレッドは、周方向の向きの溝によって境界付けられた中央部を有し、溝が中央部の軸方向外側寄りに側方部を境界付け、各側方部が複数個のブロックを境界付ける複数本の横方向溝を備えている。

中央部は、踏み面の下に横方向に延びる複数本のチャネルを備え、各チャネルは、断面を有し、各チャネルは、周方向の向きの２本の溝中に開口するよう中央部を貫通して真っ直ぐに延びる。

チャネルは、２つずつで考えて、実質的に交差した向き、即ち、互いに少なくとも１０°の平均角度をなす向きを有し、チャネルの端のうちの１つは、別のチャネルの一方の端に連結され、各チャネルの少なくとも１つの端は、トレッドの側方部を通って延びる横方向溝中に開口する。

これら好ましい条件により、中央部のチャネルにより提供される換気効果（チャネルが開口している横方向溝の断面積の少なくとも５％に等しい各チャネルの直径について乱流が生じる）は、チャネルの連続ネットワークが作られるので一段と向上し、それにより、これらチャネルを通る空気の循環量が増大する。

好ましくは、各チャネルの断面積は、トレッドの側方部を貫通した横方向溝の断面積の２０％以上且つ３０％以下である。

単位体積（ｍ³（立法メートル）で表される）当たりに得られるのが必要なチャネル面積、即ちチャネル壁の表面積は、好ましくは、十分な熱的利得を可能にするためには１ｍ²（平方メートル）を超えることが必要である。本明細書における「十分な熱的利得」という用語は、中央部内における換気効果が土木作業車両に装着されたタイヤにとって特に有利な１ｋｍ／ｈだけ走行速度の増大を可能にすることを意味している。好ましくは、この熱交換表面積は、ｍ³で表された単位体積当たり少なくとも４ｍ²に等しい。また、同一壁面積の場合、チャネルの断面を大きくすることが有利であることが判明した（例えば、直径１２ｍｍの２本のチャネルは、直径８ｍｍの３本のチャネルよりも効果的である）。

当然のことながら、中央部にチャネルが設けられていることに加えて、チャネルをショルダ部にも設けることによりトレッド全体の熱的レベル、特に、側方部の熱的レベルを減少させることが可能であり、これは、考慮している本発明の変形形態のいかんに関わらず当てはまる。これらチャネルは、トレッドの外側と周方向に差し向けられた溝中の両方に開口する。

本発明の変形形態としてのトレッドは、特に、半径方向外側にクラウン補強材の載っているカーカス補強材を有し、クラウン補強材それ自体の半径方向外側には、本発明のトレッドが載るようなタイヤに装着されるようになっている。

本発明の他の特徴及び利点は、本発明の内容の種々の実施形態を非限定的な例として示す添付の図面を参照して行われる以下の説明から明らかになろう。

本発明の第１の変形形態としてのタイヤのトレッドの表面を示す図である。 図１のＩＩ‐ＩＩ線矢視断面図である。 第１の変形形態としてのトレッドの一部の斜視図である。 本発明のトレッドのための換気チャネル断面の別の形状を示す図である。 本発明の第２の変形形態としてのタイヤのトレッドの表面を示す図である。 図５のＶＩ‐ＶＩ線矢視断面図である。 本発明の第３の変形形態としてのトレッドを示す図である。

図面に関する以下の説明を理解し易くするために、同一の参照符号が機能的観点から同一又は実質的に同一である構造を有する要素を示すために用いられている。

本発明の変形形態の説明に用いられると共に比較試験のために用いられるタイヤのサイズは、４０．００Ｒ５７である。

図１は、ＸＤＲという名称で市販されているトレッドパターン設計例に適用される本発明のトレッド１の踏み面又はトレッド面１０（駆動中、路面と接触するようになった表面）の部分図であり、図１は、３つの別々の部分、即ち、全体として周方向の向きの２本の溝３によって軸方向に境界付けられた中央部２１及びこの各側に設けられたショルダ部２２を示しており、この中央部２１は、波形の全体として横方向の向きの溝４（即ち、これら溝は、実質的にタイヤの軸方向回転方向に差し向けられている）を更に備えている。これら横方向溝４は、周方向溝３と一緒になって、非常に厚い中実ブロック５を境界付けている。

考慮対象のサイズに関するトレッドの全幅は、９７５ｍｍである。

中央部の幅は、実質的に２８０ｍｍに等しい。

周方向溝の平均幅は、深さが７５ｍｍの場合、１１ｍｍである。

中央部２１の横方向溝４は、８ｍｍの平均幅及び７７ｍｍの深さを有し、この場合、６１６ｍｍ²に等しい最小断面積（ＳＴ）を有している。

この中央部２１の各側に軸方向に、ショルダ部２２が設けられており、各ショルダ部は、全体として湾曲した形状の横方向溝６を備え、これら横方向溝は、トレッドの外側に向かって（即ち、中央部から軸方向に遠ざかる方向に）幅が広くなっている。横方向溝６は、６０ｍｍの最小幅及び８５ｍｍの深さを有する（これらは、軸方向最も内側の箇所のところで、即ち、トレッドの最も中央の部分で測定されている）。ショルダ部のこれら横方向溝は、これら溝を境界付ける壁に垂直な断面平面で見て、実質的に５１００ｍｍ²に等しい最小表面積を有する。

これら横方向溝６は、中央部２１のブロック５に対して周方向にオフセットした複数個のブロック７を境界付けている。加うるに、ショルダ部２２は、トレッドの設計が方向性ではないように互いに対して差し向けられている。この場合、トレッド設計が方向性であると呼ばれる場合、このことは、この設計により、かかるトレッドを備えたタイヤの回転方向に応じて異なる加重が生じるということを意味している。

本発明によれば、中央部２１のブロック５は、断面が円形であり直径が２４ｍｍの複数本のチャネル５１を備え、これらチャネル５１は、周方向溝３中に開口するようこれらブロック５を真っ直ぐに貫通している。これらチャネルは、溝深さの７２％（即ち、トレッド厚さの５６％）の深さのところに作られている。中央部２１の各ブロック５は、材料の体積が実質的に７．６ｄｍ³（立方デシメートル）であるような寸法を有している。チャネルの平均長さは、３０３ｍｍであり、この長さは、２本のチャネルの場合、４．６ｄｍ²（平方デシメートル）の熱交換のための作業壁面積を表しており、この値では、単位ブロック体積当たりの作業面積が０．６ｄｍ^-1を超えている（即ち、ｍ³で表された単位体積当たりの熱交換面積が６ｍ²を超えている）。

各チャネルは、断面積（ＳＣ）（この場合、４５２ｍｍ²に等しい）、即ち、各チャネルが開口している横方向溝の最小断面積（ＳＴ）の８．９％（５％を超える）断面積（ＳＣ）を有している。

さらに、中央部２１の各チャネル５１は、ショルダ部２２の湾曲した横方向溝６と反対側のその端のうちの１つのところで開口している。注目されるように、４５２ｍｍ²に等しい各チャネル５１の断面積は、このチャネルが開口している横方向溝６の断面積よりも小さい。

上述したように、チャネル５１を中央部２１中に設けることに加えて、上述のブロックを境界付ける横方向溝と実質的に同様に差し向けられた複数本の（この場合３本の）チャネルが各ショルダ部２２及びこれらショルダ部の各ブロック７中に設けられている。これらチャネル７１は、ショルダ部２２のブロック７内における熱レベルを減少させる機能を有する。

これらチャネル７１は、断面形状が円形であり、直径が１２ｍｍである。ショルダ部２２の各ブロック７は、６．９ｄｍ³の体積（高さ０．９６ｄｍのブロック７の場合）を有する。

図２は、図１のＩＩ‐ＩＩ矢視断面図であり、図２は、半径方向外側にクラウン補強材９が載っているカーカス補強材８を示しており、クラウン補強材９は、互いに上下に積み重ねられた複数枚の補強プライで作られている。クラウン補強材９の半径方向外側には、トレッド１が載っており、このトレッドの踏み面又はトレッド面１０が図１に示されている。この断面図では、作業温度を記録するために用いられる熱電対の位置が符号（Ａ，Ｂ）を用いて示されている。第１の又は一方の測定点（Ａ）は、トレッドの中間部の近くに且つクラウン補強材のできるだけ近くに位置するとみなされる。第２の又はもう１つの点（Ｂ）は、クラウン補強材の端のところに位置するとみなされる。温度は、以下の使用条件に関して記録される。

インフレーション圧力：６バール
、支持荷重：４８Ｔ（トン）、速度：１５及び２０ｋｍ／ｈ。

表１に整理して記載されたこれら測定値により、トレッドの中央部中のチャネルの存在の非常に望ましい作用効果を同一タイヤについて比較することができる。

〔表１〕

理解できるように、チャネルをトレッドの中央部に形成し、これらチャネルが周方向溝中とショルダ部内の少なくとも１本の横方向溝中の両方に開口するようにすることにより、相当な熱的利得（中間部では２０ｋｍ／ｈで約１２℃）を達成することができ、それにより、例えば使用中、平均駆動速度を増大させることができる。チャネルをショルダ部内に更に設けることにより、これらショルダ部内における作業温度の実質的に同じ利得を得ることができる。

図３は、本発明の第１の変形形態としてのトレッドの一部の斜視図である。中央部のブロック内において、チャネル５１は、これらの端が周方向溝中に開口し、これら端のうちの一方は又、ショルダ部中を延びる横方向溝の続きの中に開口している。さらに、ショルダ部のブロックは、両端が開口した３本のチャネル７１を備え、これらチャネルは、実質的に互いに平行である。

中央部２１の材料とチャネル５１を通って流れる空気との熱交換量を増大させ、かくして集中における低い温度レベルを得るようにするためには、各チャネル中の熱交換表面積を増大させ、このようにする際、中央部の剛性を減少させないことが賢明である。

かくして、図４は、チャネル５１の別の「デイジー」の形をした断面を示しており、このチャネル断面の輪郭５１１は、２本ずつ互いに交差した一続きの円弧５１２で形成されている。この特定の形状により、有利な作用効果が得られる。というのは、熱交換面積が非常に増大するからであり、この場合、これによっては、このチャネルが形成されているブロックの荷重を受けて剛性の減少がそれ程大きくない。具体的に説明すると、材料の存在していない容積が所与の場合、熱交換面積が増大する。図示の形状は、本発明を何ら限定するものではなく、チャネルについて任意他の形状を採用することができる。

図５は、ＸＤＲ２トレッドパターンのタイヤサイズ４０．００Ｒ５７に利用されている本発明の別の変形形態としてのトレッドの踏み面の部分図である。この第２の変形形態は、ショルダ部の横方向溝の設計がトレッドに方向性を与えているという点において図１、図２及び図３に示された本発明の第１の変形形態とは異なっている。この変形形態では、中央部２１のゴム５のブロックは、踏み面の下に２本のチャネル５１を備え、これらチャネル５１の各々は、ブロック５の一方の側面から他方の側面に延びていて、両方の端５２，５３のところで周方向溝４中に開口している。この変形形態で採用されている寸法は、第１の変形形態について与えられた寸法とほぼ同じであり、特に、チャネル５１は、直径が２４ｍｍの円筒形形状のものである。さらに、同一ブロック５の２本のチャネル５１は、これらの端５２のうちの一方のところで互いに連結されており、即ち、これらチャネルは、共通開口部を介してブロック５の側面に開口しており、この構成は、２本のチャネル５１相互間の連続性を促進するという利点を有している。

図５に示されているように、深さが中央部２１を境界付ける周方向溝４の深さと比較して小さい追加の周方向溝４１（この特定の場合、この追加の溝４１の深さは、４７ｍｍであり、主要溝の平均深さは、７８．５ｍｍである）がブロック５に設けられている。この追加の溝の機能は、公知のように、使用中における中央部中の熱レベルの低下を促進することにある。

図６は、図５に示されている変形形態のＶＩ‐ＶＩ矢視断面図であり、この図６は、同一ブロック５の２本のチャネル５１がショルダ部２２の横方向溝７と一線をなして同一開口部を介して開口している状態を明確に示している。

チャネル５１及び追加の溝４１が中央部２１中に設けられていることにより、同一トレッドを備えている基準タイヤとこの第２の変形形態としてのトレッドを備えたタイヤとについて同一走行条件下において測定された温度は、走行速度に応じて１０〜１５℃のオーダの利得を示している。

図５及び図６に示されると共にクラウン補強材の近くの基準点（Ｃ１，Ｃ２）によって示された場所のところでトレッド中に埋め込まれた熱電対を用いて測定値を取った。測定値は、４８トンの荷重を受けると共に１５及び２０ｋｍ／ｈの速度で６バールの圧力までインフレートされたタイヤについて測定値を取った。

表ＩＩに整理して記載されたこれら測定値により、トレッドの中央部中のチャネルの存在の非常に望ましい作用効果を同一タイヤについて比較することができる。

〔表２〕

加うるに、各側が開口した３本のチャネルを備えたショルダ部について測定値を取った。これら比較測定値が表ＩＩＩに与えられている。

〔表３〕

図７に示されている本発明の第３の変形形態では、トレッド１の中央部２１中に形成されたチャネル５１は、タイヤ周りに周方向にジグザグになったチャネルのネットワークを形成するよう互いに連結されており、チャネルは、両方の端５２，５３が２本の他のチャネルに連結されている。かくして、中央部中のチャネルの全て相互間には連続性が存在し、これにより、これらチャネル内における換気効率が一段と向上する。各チャネルは、２本のチャネルが互いに連結状態にある箇所のところで２本の周方向溝３及び２本の横方向溝６中に開口している。

図示すると共に説明した変形形態は、本発明の原理を単に説明しているに過ぎず、本発明の範囲を何ら限定しない。

Claims (10)

1. 土木作業車両用のタイヤトレッドであって、前記トレッドが路面に接触するようになった踏み面（１０）を備え、前記トレッドが全体として周方向の向きの溝（３）によって境界付けられた中央部（２１）を有し、前記溝が前記中央部（２１）の軸方向外側寄りに側方部（２２）を境界付け、各側方部（２２）が複数個のブロック（７）を境界付けている複数本の横方向溝（６）を備え、前記横方向溝（６）が最小断面積（ＳＴ）を有すると共に周方向に実質的に一様に分布して配置されている、トレッドにおいて、前記中央部（２１）は、前記踏み面（１０）の下に横方向に延びると共に前記中央部（２１）を真っ直ぐに貫通した複数本のチャネル（５１）を備え、各チャネル（５１）は、第１の端（５２）及び第２の端（５３）を有し、前記第１及び前記第２の端は、全体として周方向の向きの前記溝（３）中に開口し、各チャネルの少なくとも一方の端は、ショルダ部（２２）の横方向溝（６）中に開口し、各チャネル（５１）は、該チャネルが開口している前記横方向溝（６）の最小断面積（ＳＴ）の少なくとも５％に等しい断面積（ＳＣ）を有する、トレッド。
2. 前記中央部（２１）は、周方向に一様に分布して配置されると共に前記周方向溝（３）と一緒になって複数個のブロック（５）を境界付ける全体として横方向の向きの複数本の溝（４）を更に有し、前記ブロック（５）の各々は、前記踏み面（１０）の下に少なくとも２本のチャネル（５１）を有し、各チャネル（５１）は、ショルダ部（２２）の横方向溝（６）及び２本の周方向溝（３）中に開口している、請求項１記載のトレッド。
3. 前記中央部（２１）の各チャネル（５１）の平均方向は、実質的に、前記チャネル（５１）が開口している前記横方向溝（６）の平均方向の続きをなしており、前記横方向溝の平均方向と前記チャネルの平均方向との角度オフセットは、せいぜい１５°に等しい、請求項１又は２記載のトレッド。
4. 前記チャネル（５１）は、２つずつで考えて、実質的に交差した向き、即ち、互いに少なくとも１０°の平均角度をなす向きを有し、チャネルの端（５２，５３）が別のチャネルの一方の端に連結されていて、前記相互連結チャネルを通って循環する空気の体積の連続性が得られている、請求項１記載のトレッド。
5. 前記中央部の前記チャネルの壁面積は、ｄｍ³で表された単位ブロック体積当たり少なくとも０．６ｄｍ²に等しい、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のトレッド。
6. 前記チャネル（５１）は、前記踏み面（１０）から、クラウン補強材のできるだけ近くに位置するよう前記トレッドの前記中央部（２１）の厚さの１／２を超える距離のところに形成されている、請求項１〜５のうちいずれか一に記載のトレッド。
7. 各チャネルの断面積は、前記チャネルが開口している前記横方向溝の断面積の２０％以上且つ３０％以下である、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のトレッド。
8. 前記ショルダ部（２２）は、前記トレッドの外部とショルダ部を境界付けている周方向溝（３）の両方の中に開口した複数本のチャネル（７１）を備えている、請求項１〜７のうちいずれか一に記載のトレッド。
9. 前記ショルダ部（２２）に形成されている前記チャネル（７１）の本数は、前記中央部に形成されている前記チャネルの本数よりも多い、請求項８記載のトレッド。
10. 土木作業車両用のタイヤであって、半径方向外側にクラウン補強材（９）の載っているカーカス補強材（８）を有し、前記クラウン補強材（９）それ自体の半径方向外側には、トレッド（１）が載っている、タイヤにおいて、前記タイヤは、請求項１〜９のうちいずれか一に記載のトレッドを有する、タイヤ。

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