(57)【要約】【課題】本発明の主題は、土木タイプの大型車両用のラジアルタイヤのトレッドに関し、本発明は、採鉱用途でのその摩耗速度の低減を目指す。【解決手段】トレッドは、第１の部分（２１）と、第１の部分（２１）の半径方向外側の第２の部分（２２）との半径方向の重ね合わせで構成される。第１の部分（２１）は、Ｎ層の層Ｃ1iの半径方向の重ね合わせで構成され、各層Ｃ1iは、実質的に一定の半径方向厚さＥ1iを有し、動的剪断弾性率Ｇ1iを有するポリマー材料Ｍ1iで構成される。第２の部分（２２）は、実質的に一定の半径方向厚さＥ2を有し、動的剪断弾性率Ｇ2を有するポリマー材料Ｍ2で構成された単一層Ｃ2で構成される。本発明によれば、以下の関係ａ．    １／（Ｅ1／Ｇ1＋Ｅ2／Ｇ2）＞Ｇ0／（Ｅ1＋Ｅ2）、ここで2018521893.tif 000009であり、ここでＥ1i、Ｅ1、Ｅ2はｍｍ、Ｇ1i、Ｇ1、Ｇ2はＭＰａであり、ここで１ＭＰａ≦Ｇ0≦１．８ＭＰａでありｂ．    Ｇ1＜Ｇ0ｃ．    Ｅ1≧Ｅ1ｍｉｎ＝２５ｍｍｄ．    Ｇ2＞Ｇ0＞Ｇ1ｅ．    Ｅ2≦Ｅ2ｍａｘ＝７０ｍｍｆ．    １≦ｊ≦Ｎ−１について、2018521893.tif 000010が同時に満たされる。【選択図】図１
2018521893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面に接触するようになっているトレッド（２）を備えた土木タイプの大型車両用のタイヤ（１）であって、
−前記トレッドは、軸線方向幅Ｌを有し、第１の部分（２１）と、前記第１の部分（２１）の半径方向外側の第２の部分（２２）との半径方向の重ね合わせで構成され、
−前記第１の部分（２１）は、Ｎ層の層Ｃ1iの半径方向の重ね合わせで構成され、ｉは１からＮまで変化し、
−各層Ｃ1iは、前記タイヤの赤道面（ＸＺ）で測定した、前記トレッド（２）の前記軸線方向幅Ｌの８０％以上にわたって実質的に一定の半径方向厚さＥ1iを有するとともに、１０Ｈｚに等しい周波数、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定した動的剪断弾性率Ｇ1iを有するポリマー材料Ｍ1iで構成され、
−前記第２の部分（２２）は、単一層Ｃ2で構成され、
−前記層Ｃ2は、前記タイヤの前記赤道面（ＸＺ）で測定した、前記トレッド（２）の前記軸線方向幅Ｌの８０％以上にわたって実質的に一定の半径方向厚さＥ2を有するとともに、１０Ｈｚに等しい周波数、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定した動的剪断弾性率Ｇ2を有するポリマー材料Ｍ2で構成された、タイヤにおいて、
以下の関係；
ａ．    １／（Ｅ1／Ｇ1＋Ｅ2／Ｇ2）＞Ｇ0／（Ｅ1＋Ｅ2）、ここで
【数１】
2018521893.tif 000007
であり、Ｅ1i、Ｅ1、Ｅ2はｍｍ、Ｇ1i、Ｇ1、Ｇ2はＭＰａであり、ここで１ＭＰａ≦Ｇ0≦１．８ＭＰａであり
ｂ．    Ｇ1＜Ｇ0
ｃ．    Ｅ1≧Ｅ1ｍｉｎ＝２５ｍｍ
ｄ．    Ｇ2＞Ｇ0＞Ｇ1
ｅ．    Ｅ2≦Ｅ2ｍａｘ＝７０ｍｍ
ｆ．    １≦ｊ≦Ｎ−１について、
【数２】
2018521893.tif 000008
が同時に満たされることを特徴とする、タイヤ（１）。
【請求項２】
関係Ｇ1＞０．５＊Ｇ0を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の土木タイプの大型車両用のタイヤ（１）。
【請求項３】
関係Ｇ2＜３＊Ｇ1を満たすことを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の土木タイプの大型車両用のタイヤ（１）。
【請求項４】
関係Ｅ2≧Ｅ2ｍｉｎ＝２５ｍｍを満たすことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の土木タイプの大型車両用のタイヤ（１）。
【請求項５】
関係０．３＜Ｅ1／（Ｅ1＋Ｅ2）＜０．７を満たすことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の土木タイプの大型車両用のタイヤ（１）。
【請求項６】
Ｇ0＝１．３ＭＰａであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の土木タイプの大型車両用のタイヤ（１）。
【請求項７】
前記第１の部分（２１）の各層Ｃ1iの各ポリマー材料Ｍ1iを作るのは、エラストマー化合物であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の土木タイプの大型車両用のタイヤ（１）。
【請求項８】
前記第２の部分（２２）の前記層Ｃ2の前記ポリマー材料Ｍ2を作るのは、エラストマー化合物であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の土木タイプの大型車両用のタイヤ（１）。
【請求項９】
前記第１の部分（２１）は、Ｎ層の層Ｃ1iの半径方向の重ね合わせで構成され、Ｎは３以下であり、好ましくは２以下であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の土木タイプの大型車両用のタイヤ（１）。
【請求項１０】
前記第１の部分（２１）は、単一層Ｃ1で構成されたことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の土木タイプの大型車両用のタイヤ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、土木タイプの大型車両に装着することが意図されたラジアルタイヤであり、本発明は、より具体的にはそのトレッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州タイヤ及びリム技術機構すなわちＥＴＲＴＯ規格の分類によれば、土木タイプの大型車両用のラジアルタイヤは、少なくとも直径２５インチのリムに取り付けることが意図される。この型式の製品に限定することなく、本発明は、採石場又は露天掘り鉱山から採掘された材料の輸送用に意図されたダンプトラック型の車両に取り付けることを意図した、大型のラジアルタイヤの場合において説明される。大型ラジアルタイヤとは、直径が少なくとも４９インチのリム（これは５７インチ程度、または６３インチとすることができる）に取り付けることを意図したタイヤを意味する。
【０００３】
鉱石又は石炭などの材料が採掘される場所で、ダンプトラック型の車両の使用は、簡単に言って、交互の、荷を積載した往路（ｏｕｔｂｏｕｎｄ）サイクルと、空荷の復路（ｒｅｔｕｒｎ）サイクルとから成る。荷を積載した往路サイクルにおいて、荷を積載した車両は、採掘された材料を、鉱山の底又はピットの底の荷積みゾーンから荷下ろしゾーンまで、主として上り坂で輸送する。空荷の復路サイクルにおいて、空の車両は、鉱山の底の荷積みゾーンへ向かって主として下り坂で戻る。
【０００４】
荷積みゾーン及び荷下ろしゾーンの寸法が小さいと、車両は、荷積み又は荷下ろしのために、特に典型的には１２ｍと１５ｍとの間の非常に小さい半径の通路上で半円転回する操縦を強いられ、タイヤに多大な荷重がかかる。
【０００５】
さらに、車両が走行する走路は、一般に鉱山から採取した材料、例えば押し固められた破砕岩で作られており、これらは車両がその上を通るときに走路の摩耗層の一体性を保証するために、定期的にダンプダウン（ｄａｍｐ  ｄｏｗｎ）される。
【０００６】
タイヤにかかる荷重は、車両上のその位置及び車両の負荷サイクルの両方に依存する。例えば、およそ１０％の勾配の場合、荷を積載した往路の上り坂サイクル中、車両の全荷重の３分の１は、一般に２つのタイヤが個々に装着された前輪車軸にかかり、車両の全荷重の３分の２は、２個組のペアで取り付けられた４つのタイヤが装着された後輪車軸にかかる。空荷の下り坂の復路中、およそ１０％の勾配の場合、車両の全荷重の半分は前輪車軸にかかり、車両の全荷重の半分は後輪車軸にかかる。採鉱用ダンプトラックに装着されたタイヤは、通例として、その寿命の最初の３分の１の間は車両の前輪車軸に個々に装着され、次いで位置交換されて、その寿命の残りの３分の２の間は後輪車軸に２個組のペアの一部として装着される。
【０００７】
経済的な観点から見れば、採掘された材料の輸送は鉱山の操業費の５０％にまでに相当し得るものであり、また、輸送費用に対するタイヤの寄与は甚大である。結果として、タイヤの摩耗速度を制限することは、操業費を削減するための重要な要因である。したがって、タイヤ製造者の観点から見れば、摩耗速度を低減することができる技術的な解決策を開発することは、重要な戦略的目的である。
【０００８】
鉱山で使用するためのタイヤは、その平均サイズが典型的には１インチと２．５インチとの間の石から成る凹凸体（ｉｎｄｅｎｔｉｎｇ  ｂｏｄｙ）で覆われた走路上を走行するときには局所的に、そして、８．５％又は１０％の間の勾配上を顕著な転回モーメントで走行するとき並びに荷積み及び荷下ろし操縦のための半円転回中には、全体的なレベルで、いずれも高い機械的応力荷重を受ける。これらの機械的応力荷重は、比較的急速なタイヤの摩耗をもたらす。
【０００９】
摩耗速度を低減するために今まで構想された技術的解決策は、本質的に、トレッドパターンの設計、トレッドを作る一般にエラストマー化合物である材料の選択、及びトレッドの半径方向内側のクラウン補強体の最適化に関連したものである。例えば、トレッドパターンの分野において、特許文献１は、そのトレッドパターンの要素がトレッドの幅にわたって可変の区別された前面及び後面の傾きを呈し、その結果、かかった荷重に依存したカップリング力を発生させ、それゆえスリップに関してタイヤの動作点を変更し、それにより摩耗現象が制限されるトレッドの使用を提案する。
【００１０】
タイヤは、回転軸に関して回転対称を示す幾何学的形状を有するので、その幾何学的形状は、通常、タイヤの回転軸を含む子午面で説明される。所与の子午面に関して、半径方向、軸線方向及び周方向は、それぞれ、タイヤの回転軸に対して垂直方向、タイヤの回転軸に対して平行方向、及び子午面に対して垂直方向を表す。慣例により、「半径方向内側、又は、半径方向外側」という表現は、それぞれ「タイヤの回転軸により近い、又は、タイヤの回転軸線からより遠い」ことを意味する。「軸線方向内側、又は、軸線方向外側」は、それぞれ「タイヤの赤道面により近い、又は、タイヤの赤道面からより遠い」ことを意味し、タイヤの赤道面は、タイヤのトレッド表面の中央を通り、タイヤの回転軸に対して垂直な平面である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００４／０８５１７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者らは、上記の採鉱用途によって誘発される高い機械的応力荷重を受ける土木タイプの大型車両用のラジアルタイヤのトレッドの摩耗速度を低減することを、目的として設定した。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、本発明により、地面に接触することを意図したトレッドを備えた土木タイプの大型車両用のタイヤによって達成され、
−トレッドは、軸線方向幅Ｌを有し、第１の部分と、第１の部分の半径方向外側の第２の部分との半径方向の重ね合わせで構成され、
−第１の部分は、Ｎ層の層Ｃ1iの半径方向の重ね合わせで構成され、ｉは１からＮまで変化し、
−各層Ｃ1iは、タイヤの赤道面で測定した、トレッドの軸線方向幅Ｌの少なくとも８０％にわたって実質的に一定の半径方向厚さＥ1iを有するとともに、１０Ｈｚに等しい周波数、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定した動的剪断弾性率Ｇ1iを有するポリマー材料Ｍ1iで構成され、
−第２の部分は、単一層Ｃ2で構成され、
−層Ｃ2は、タイヤの赤道面で測定した、トレッドの軸線方向幅Ｌの少なくとも８０％にわたって実質的に一定の半径方向厚さＥ2を有するとともに、１０Ｈｚに等しい周波数、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定した動的剪断弾性率Ｇ2を有するポリマー材料Ｍ2で構成され、
−以下の関係が同時に満たされる：
ａ．    １／（Ｅ1／Ｇ1＋Ｅ2／Ｇ2）＞Ｇ0／（Ｅ1＋Ｅ2）、ここで
【数１】
2018521893.tif 000003
であり、ここでＥ1i、Ｅ1、Ｅ2はｍｍ、Ｇ1i、Ｇ1、Ｇ2はＭＰａであり、ここで１ＭＰａ≦Ｇ0≦１．８ＭＰａであり
ｂ．    Ｇ1＜Ｇ0
ｃ．    Ｅ1≧Ｅ1ｍｉｎ＝２５ｍｍ
ｄ．    Ｇ2＞Ｇ0＞Ｇ1
ｅ．    Ｅ2≦Ｅ2ｍａｘ＝７０ｍｍ
ｆ．    １≦ｊ≦Ｎ−１について、
【数２】
2018521893.tif 000004
【００１４】
本発明のタイヤトレッドは、タイヤの摩耗部分であり、地面に接触することが意図され、該地面は、本発明の文脈においてはその最大寸法が少なくとも１インチに等しく且つ高々２．５インチに等しい石から成る凹凸体で覆われている。これらの凹凸体の上をタイヤが通行することは、トレッド内に著しい局所的変形を発生させる。
【００１５】
本発明のタイヤトレッドは、タイヤの回転軸に平行にトレッドの軸線方向の末端間で測定された軸線方向幅Ｌを有する。
【００１６】
トレッドは、第１の部分と、第１の部分の半径方向外側の第２の部分との、半径方向の重ね合わせで構成される。
【００１７】
トレッドの第１の部分は、Ｎ層の層Ｃ1iの半径方向の重ね合わせで構成され、ｉは１からＮまで変化する。したがってこれは多層部分であり、Ｎは通常、高々３に等しい。第１の部分の、第１の半径方向で最も内側の層Ｃ11は、半径方向内面を介して、クラウン補強体に直接接触するか、又はそれ自体がクラウン補強体と接触するポリマー材料製の中間層と接触するか、そのいずれかである。第１の部分の、半径方向で最も外側のＮ番目の層Ｃ1Nは、半径方向外面を介して、第１の部分の半径方向外側上の第２の部分の層Ｃ2の半径方向内側面と接触する。
【００１８】
ｉが１からＮまで変化する各層Ｃ1iは、タイヤの赤道面で測定した、トレッドの軸線方向幅Ｌの少なくとも８０％にわたって実質的に一定の半径方向厚さＥ1iを有するとともに、１０Ｈｚに等しい周波数、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定した動的剪断弾性率Ｇ1iを有するポリマー材料Ｍ1iで構成される。ポリマー材料は、すべて互いに異なり、したがって異なる動的剪断弾性率値Ｇ1iを有する。
【００１９】
第２の部分は、単一層Ｃ2で構成される。したがって、これは単層部分である。層Ｃ2は、半径方向内面を介して、第１の部分の半径方向で最も外側のＮ番目の層Ｃ1Nの半径方向外面と接触し、半径方向外面を介して地面と接触することが意図される。
【００２０】
層Ｃ2は、タイヤの赤道面で測定した、トレッドの軸線方向幅Ｌの少なくとも８０％にわたって実質的に一定の半径方向厚さＥ2を有するとともに、１０Ｈｚに等しい周波数、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定した動的剪断弾性率Ｇ2を有するポリマー材料Ｍ2で構成される。
【００２１】
層の半径方向厚さは、それぞれ、層の半径方向内面と半径方向外面との間で半径方向に測定した距離である。この厚さは、トレッドの中央を通り且つタイヤの回転軸に対して垂直な、タイヤの赤道面内で測定される。この厚さは新しいタイヤで測定され、それはつまりまだ走行していないタイヤであり、したがって摩耗していない。半径方向厚さが実質的に一定であるというのは、平均厚さの＋又は−５％の範囲内に含まれる、トレッドの軸線方向長さＬの少なくとも８０％にわたる厚さを意味する。
【００２２】
動的剪断弾性率は、Ｍｅｔｒａｖｉｂ  ＶＡ４０００型の粘弾線分析装置でＡＳＴＭ  Ｄ５９９２−９６規格に従って測定される。厚さ４ｍｍ及び断面積４００ｍｍ2の円柱形の試験検体の形態の加硫ポリマー材料の試料を、周波数１０Ｈｚ、温度６０℃で、変形振幅を０．１％から４５％まで（往路サイクル）、次いで４５％から０．１％まで（復路サイクル）掃引した単純な交互正弦波剪断応力に供して、その応答を記録する。動的剪断弾性率は、このようにして、周波数１０Ｈｚ、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定される。
【００２３】
本発明によれば、第１及び第２のトレッド部分を構成する層の半径方向厚さ及び／又は動的剪断弾性率値を組み合わせた６つの不等式を満たす必要がある。
【００２４】
第１の不等式、１／（Ｅ1／Ｇ1＋Ｅ2／Ｇ2）＞Ｇ0／（Ｅ1＋Ｅ2）（ここで
【数３】
2018521893.tif 000005
であり、ここでＥ1i、Ｅ1、Ｅ2はｍｍ、Ｇ1i、Ｇ1、Ｇ2はＭＰａであり、ここで１ＭＰａ≦Ｇ0≦１．８ＭＰａである）は、それぞれの厚さＥ1iを有し、それぞれの剪断弾性率Ｇ1iを有するポリマー材料Ｍ1iで構成されたＮ層の層Ｃ1iの半径方向の重ね合わせでそれ自体が構成された第１の部分と、半径方向厚さＥ2を有し、それぞれの剪断弾性率Ｇ2を有するポリマー材料Ｍ2で構成された単一層Ｃ2で構成された外側の第２の半径方向部分とで構成された本発明によるトレッドの剛性が、第１及び第２のそれぞれの部分のすべての構成要素層の半径方向厚さの合計と等しい半径方向厚さを有する等価な単一層で構成された従来技術のトレッドの剛性より高い必要があることを意味し、上記の等価層は、動的剪断弾性率Ｇ0を有するポリマー材料で構成される。土木タイプの大型車両用のタイヤの分野における基準の動的剪断弾性率Ｇ0は、通常、少なくとも１ＭＰａに等しく且つ高々１．８ＭＰａに等しい。
【００２５】
不等式の記述を簡潔にするために、単一の等価の層Ｃ1に擬して、第１の部分について等価半径方向厚さＥ1及び等価動的剪断弾性率Ｇ1を導入する。定義により、第１の部分の等価半径方向厚さＥ1は、層Ｃ1iのそれぞれの半径方向厚さＥ1iの合計に等しい。これもまた定義により、等価剛性Ｇ1／Ｅ1の逆数である第１の部分の等価可撓性Ｅ1／Ｇ1は、層Ｃ1iのそれぞれの可撓性Ｅ1i／Ｇ1iの合計に等しく、これは第１の部分の等価動的剪断弾性率Ｇ1についての表現を与える。
【００２６】
第１の不等式は、新しいタイヤにおいて、すなわちその寿命の初期に、車両の前輪車軸に取り付けられたとき、本発明によるタイヤの多層トレッドが従来技術のタイヤの単層トレッドよりも剛性である必要があるということを表す。なぜなら、新しいタイヤのトレッドは、前輪車軸上でのその寿命の初期において、主として課された力の下で摩耗するからである。このとき、局所的に、トレッドにかかる力は、トレッドの剛性と、摩耗に比例する局所スリップ率との積である。結果として、課された力に対して、トレッドの剛性が増大すると、局所スリップ率、したがって摩耗は減少する。それゆえ、寿命の初期において、より剛性の本発明の多層トレッドは、従来技術の単層トレッドより摩耗が遅くなる。
【００２７】
第２の不等式Ｇ1＜Ｇ0は、第１の部分の等価動的剪断弾性率Ｇ1が、同じ条件下で測定した従来技術のタイヤのトレッドを構成する単一ポリマー材料のＧ0よりも低くなる必要があることを意味する。後輪車軸上のタイヤの寿命の終期においてクラウン補強体から測定したタイヤの残留半径方向厚さをＥrと名付けると、第２の不等式は、Ｇ1／Ｅr＜Ｇ0／Ｅrと記述することもできる。本発明のタイヤの場合、Ｅrは、半径方向外側層Ｃ1iの一部が完全に摩耗した、部分的に摩耗したトレッドの半径方向内側の第１の部分の残留半径方向厚さに対応する。この新たな関係は、寿命の終期における本発明の多層トレッドの剛性Ｇ1／Ｅrが従来技術のトレッドのＧ0／Ｅrよりも低くなる必要があることを表す。後輪車軸上のその寿命の終期における摩耗したタイヤのトレッドは、主として課された変形の下で摩耗する。このとき、局所スリップ率は、トレッドにかかる局所力とトレッドの剛性との比である。それゆえ、トレッドの剛性が減少すると、局所力は減少する。摩耗は局所力の増加関数なので、トレッドの剛性が減少すると、局所力と同じ方向に変化する摩耗は減少する。結果として、より剛性が低い本発明のトレッドは、従来技術のトレッドよりも摩耗が遅くなる。
【００２８】
このように、最初の２つの不等式は、本発明によるタイヤのトレッド摩耗が、寿命の初期及び寿命の終期において、すなわちタイヤの寿命全体にわたって、従来技術のタイヤのトレッド摩耗ほど速くないことを表す。
【００２９】
第３の不等式Ｅ1≧Ｅ1ｍｉｎ＝２５ｍｍは、半径方向内側の第１の部分の等価半径方向厚さＥ1が、走行する走路を通常覆っている凹凸体の影響の深さに対応する、２５ｍｍに等しい最小値Ｅ1ｍｉｎに少なくとも等しい必要があることを意味する。換言すれば、半径方向内側の第１の部分は、凹凸体を包み込むことが可能なクッション効果を有するのに十分な可撓性を有するのに足りるほど厚い必要がある。
【００３０】
第４の不等式Ｇ2＞Ｇ0＞Ｇ1は、第２の部分の動的剪断弾性率Ｇ2が、基準動的剪断弾性率Ｇ0及び第１の部分の等価動的剪断弾性率Ｇ1のどちらよりも大きい必要があることを意味し、すなわち第２の部分から第１の部分へ進んだときに動的剪断弾性率の減少勾配が存在する必要があることを意味する。
【００３１】
第５の不等式Ｅ2≦Ｅ2ｍａｘ＝７０ｍｍは、半径方向外側の第２の部分の単層Ｃ2の半径方向厚さＥ2が、凹凸体の上を走行するタイヤが第１の部分の半径方向内側層の変形に対する衝撃をもはや有さなくなる限界の半径方向厚さに対応する、７０ｍｍに等しい最大値Ｅ2ｍａｘに高々等しい必要があることを意味する。換言すれば、半径方向内側の第１の部分がクッション効果を有することを可能にするため、及び、凹凸体に接触することが意図された半径方向外側の第２の部分が十分な剛性を有することを保証するためには、この半径方向外側の第２の部分は、厚すぎてはいけない。
【００３２】
第６の不等式
ｆ．１≦ｊ≦Ｎ−１について、
【数４】
2018521893.tif 000006
は、第１の部分内で、半径方向で最も内側の方のｊ層の層Ｃ1jで構成された組立体の剛性が、半径方向で最も外側の方の（Ｎ−ｊ−１）層で構成された組立体の剛性よりも低くなる必要があることを意味する。それゆえ、第１の部分に関して、半径方向で最も外側の層から半径方向で最も内側の層へ進んだときに、剛性の減少勾配が存在する。それゆえ、最も剛性が低く、したがって最も可撓性の、半径方向で最も内側の層は、半径方向で最も外側の方の層に対してクッションとして作用する。
【００３３】
本発明は、タイヤの摩耗性能を改善する観点で、前輪車軸、次いで後輪車軸上に順次取り付けられる車両上でのタイヤの寿命の過程の間に、局所レベルでのトレッドに課される応力荷重に対する作用と、全体レベルでのタイヤの動作ドメインに対する作用とを同時に可能にする。
【００３４】
有利には、関係Ｇ1＞０．５＊Ｇ0が満たされる。それゆえ、半径方向内側の第１の部分の等価動的剪断弾性率Ｇ1は、同じ条件下で測定された従来技術のタイヤのトレッドを構成する単一ポリマー材料の動的剪断弾性率Ｇ0の０．５倍を上回る必要がある。この関係は、上記で定義された第１の不等式が満たされること及びトレッドが十分な全体としての剛性を有することを保証するためには、等価動的剪断弾性率Ｇ1は低すぎではいけないことを示す。
【００３５】
また有利には、関係Ｇ2＜３＊Ｇ1が満たされる。第１の部分の半径方向内側層の有意なクッション効果を保証するには、第２の部分の動的剪断弾性率Ｇ2と第１の部分の等価動的剪断弾性率Ｇ1との間の比が高すぎてはならず、実際には３未満でなければならない。
【００３６】
関係Ｅ2≧Ｅ2ｍｉｎ＝２５ｍｍが満たされることもまた有利である。換言すれば、半径方向外側の第２の部分は、寿命の初期にタイヤが車両の前輪車軸に取り付けられているときにこの半径方向外側の第２の部分の十分な剛性を保証するために、実際には少なくとも２５ｍｍに等しい半径方向厚さＥ2を有するに足る厚さである必要がある。
【００３７】
本発明の別の有利な実施形態によれば、関係０．３＜Ｅ1／（Ｅ1＋Ｅ2）＜０．７が満たされる。この関係は、半径方向内側の第１の部分と半径方向外側の第２の部分との間の幾何学的接触界面の位置が所定の値範囲内にあることを特徴づけ、前輪車軸上及び後輪車軸上に順次取り付けられる車両上でのその寿命の過程の間に、タイヤトレッドの全体としての剛性の所望の変化を得ることを可能にする。この条件は、前輪車軸上に取り付けられた、タイヤの寿命の最初の３分の１における比較的剛性のトレッドと、後輪車軸上に取り付けられた、タイヤの寿命の最後の３分の２における比較的可撓性のトレッドとを保証する。
【００３８】
１つの具体的な実施形態によれば、Ｇ0＝１．３ＭＰａが満たされる。本発明における基準とみなされる従来技術のタイヤのトレッドを構成する単一ポリマー材料の動的剪断弾性率Ｇ0は、１．３ＭＰａに等しい。この値は、従来技術の単層トレッドのエラストマー化合物についての典型的な動的剪断弾性率である。
【００３９】
本発明の１つの好ましい実施形態によれば、第１の部分の各層Ｃ1iを作る各ポリマー材料Ｍ1iは、エラストマー化合物であり、これはつまり、材料の種々の成分を配合することによって得られる天然又は合成ゴムタイプのジエンエラストマーを含むポリマー材料を意味する。これはタイヤの分野で最も頻繁に使用されている材料のタイプである。
【００４０】
また優先として、第２の部分の層Ｃ2を作るポリマー材料Ｍ2は、エラストマー化合物である。
【００４１】
通常、トレッドを構成する種々の層、すなわち第１の部分及び第２の部分の両方の種々のポリマー材料は、それらのすべてがエラストマー化合物である。
【００４２】
一般に、第１の部分は、Ｎ層の層Ｃ1iの半径方向の重ね合わせで構成され、ここでＮは高々３に等しく、好ましくは高々２に等しい。換言すれば、優先的には、トレッドは、高々３層の半径方向の重ね合わせで構成される。
【００４３】
さらにより好ましくは、第１の部分は、単一層Ｃ11で構成される。換言すれば、トレッドは、２層の半径方向の重ね合わせで構成され、これは従来技術の最も通常の構成である。
【００４４】
本発明の特徴は、模式的な図１、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５及び図６によって例証され、これらは縮尺通りに描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】地面に接触することを意図したトレッド２を備えた、本発明による土木タイプの大型車両用のタイヤ１のクラウンを通る子午線断面を示す。
【図２】地面に接触することを意図したトレッド２を備えた、本発明の好ましい実施形態による土木タイプの大型車両用のタイヤ１のクラウンを通る子午線断面を示す。
【図３Ａ】単層の従来技術のタイヤについて、凹凸体の上を通過しているときのトレッドの局所変形を描く。
【図３Ｂ】二重層を含む本発明によるタイヤについて、凹凸体の上を通過しているときのトレッドの局所変形を描く。
【図４Ａ】ダンプトラックの、荷を積載した上り坂の往路サイクル及び空荷の下り坂の復路サイクルを描く。
【図４Ｂ】ダンプトラックによって行われる半円転回操縦を描く。
【図５】トレッドの相対剛性Ｋ（％で表す）の変化を従来技術のタイヤＲと本発明によるタイヤＩとの間で比較した例を、最初は「前方」位置（Ｆ）の前輪車軸上で、次いで「駆動」位置（Ｄ）の後輪車軸上で踏破した距離ｄ（ｋｍで表す）の関数として示す。
【図６】踏破距離ｄ（ｋｍ）に伴うトレッドパターンの高さＨ（ｍｍ）の変化の過程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１は、地面に接触することを意図したトレッド２を備えた、本発明による土木タイプの大型車両用のタイヤ１のクラウンを通る子午線断面を示す。方向ＸＸ’、ＹＹ’及びＺＺ’は、それぞれタイヤの周方向、軸線方向及び半径方向である。平面ＸＺは、タイヤの赤道面である。軸線方向長さＬを有するトレッドは、第１の部分２１と、第１の部分２１の半径方向外側の第２の部分２２との半径方向の重ね合わせで構成される。
【００４７】
第１の部分２１は、Ｎ層の層Ｃ1iの半径方向の重ね合わせで構成され、ｉは１からＮまで変化し、各層Ｃ1iは、タイヤの赤道面ＸＺで測定した、トレッドの軸線方向幅Ｌの少なくとも８０％にわたって実質的に一定の半径方向厚さＥ1iを有するとともに、１０Ｈｚに等しい周波数、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定した動的剪断弾性率Ｇ1iを有するポリマー材料Ｍ1iで構成される。多層の第１の部分２１は、その等価半径方向厚さＥ1がそれぞれの層Ｃ1iの半径方向厚さＥ1iの合計に等しく、且つその第１の部分の等価可撓性Ｅ1／Ｇ1が層Ｃ1iのそれぞれの可撓性Ｅ1i／Ｇ1iの合計に等しい、単層部分に擬することができる。
【００４８】
第２の部分２２は、単一層Ｃ2で構成され、層Ｃ2は、タイヤの赤道面ＸＺで測定した、トレッド２の軸線方向幅Ｌの少なくとも８０％にわたって実質的に一定の半径方向厚さＥ2を有するとともに、１０Ｈｚに等しい周波数、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定した動的剪断弾性率Ｇ2を有するポリマー材料Ｍ2で構成される。
【００４９】
半径方向内側の第１の部分２１の半径方向内側に描かれているのは、金属補強材を含む２つのクラウン層を備えたクラウン補強体３である。クラウン補強体３の半径方向内側に描かれているのは、金属補強材を含むカーカス層を備えたカーカス補強体４である。
【００５０】
図２は、地面に接触することを意図したトレッド２を備えた、本発明の好ましい実施形態による土木タイプの大型車両用のタイヤ１のクラウンを通る子午線断面を示す。この好ましい実施形態によれば、第１の部分２１は、単一の層Ｃ1で構成される。この特定の例において、トレッドは、２つ層の半径方向の重ね合わせで構成され、第１及び第２の部分は単層である。このトレッドは二重層と称される。
【００５１】
図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、単層の従来技術のタイヤ及び二重層を含む本発明によるタイヤについて、凹凸体の上を通過しているときのトレッドの局所変形を描く。従来技術のタイヤの場合、単層トレッドは、１０Ｈｚに等しい周波数、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定した動的剪断弾性率Ｇ0を有するエラストマー化合物で構成され、その局所変形は、地面に投影されたＡ0に等しい長さを有する。本発明によるタイヤの場合、二重層トレッドは、１０Ｈｚに等しい周波数、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定した動的剪断弾性率Ｇ1を有する第１のエラストマー化合物で構成された半径方向内側の第１の層と、同じ条件下で測定された動的剪断弾性率Ｇ2を有する第２のエラストマー化合物で構成された半径方向内側の第２の層と、で構成される。この場合、トレッドの局所変形は、地面に投影された、Ａ0より大きい長さＡを有する。本発明の二重層トレッドは、半径方向外側の第２の層ほど剛性が高くない半径方向内側の第１の層のクッション効果ゆえに、凹凸体を単層トレッドよりも包み込む。
【００５２】
図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、ダンプトラックの、荷を積載した上り坂の往路サイクル及び空荷の下り坂の復路サイクル、並びに、ダンプトラックによって行われる半円転回操縦を描く。
【００５３】
図４Ａに示すような上り坂及び下り坂の動作の場合、勾配は、例えば、８．５％と１０％との間である。４００トンのダンプトラックが荷を積載して上り坂を移動する場合、前方又は後方に取り付けられたタイヤにかかる荷重は６７ｔに等しく、後方に取り付けられたタイヤにかかる力Ｆxは、１０，０００ｄａＮに等しい。４００トンのダンプトラックが空荷で下り坂を移動する場合、前方に取り付けられたタイヤにかかる荷重は６０ｔに等しく、後方に取り付けられたタイヤにかかる荷重は３０ｔに等しい。この上り坂及び下り坂での使用において、タイヤのトレッドは、力が課される機械的動作を有する。
【００５４】
荷積み／荷下ろし操縦中に、図４Ｂに示す湾曲部上で動作しているとき、操縦中の転回半径は、例えば７ｍと１２ｍとの間である。湾曲部でのこの使用において、タイヤのトレッドは、変形が課される機械的動作を有する。
【００５５】
図５は、トレッドの相対剛性Ｋ（％で表す）の変化を従来技術のタイヤＲと本発明によるタイヤＩとの間で比較した例を、最初は「前方（ｆｒｏｎｔ）」位置（Ｆ）の前輪車軸上で、次いで「駆動（ｄｒｉｖｅ）」位置（Ｄ）の後輪車軸上で踏破した距離ｄ（ｋｍで表す）の関数として示す。トレッドの相対剛性についての基準１００は、従来技術のタイヤＲのトレッドが新しいとき、すなわち踏破０ｋｍのときの剛性である。所与の例において、「前方」位置での使用について、距離３５，０００ｋｍまで、本発明によるタイヤＩのトレッドの相対剛性Ｋは、従来技術のタイヤのトレッドの相対剛性よりも高いままである。タイヤは、好ましくは、寿命初期のこの低距離ドメインにおいて力が課された状態で動作するので、トレッドの相対剛性Ｋを高めることは、スリップ率及びコーナリングの横すべりの量を制限すること、したがって摩耗によるトレッド質量の損失を制限することを可能にする。次いで、「駆動」位置での使用に関して、相対位置が切り換えられ、本発明によるタイヤＩのトレッドの相対剛性Ｋは、従来技術のタイヤＲのトレッドの相対剛性よりも小さくなる。寿命終期において、きつい転回半径での操縦中に経験する非常に高い応力荷重ゆえに、タイヤは本質的に変形が課された状態で動作し、トレッドの相対剛性Ｋがより低いことは、地面に接触したエラストマー化合物にかかる応力を低減すること、したがって摩耗によるトレッド質量の損失を低減することを可能にする。
【００５６】
図６は、踏破距離ｄ（ｋｍ）に伴うトレッドパターンの高さＨ（ｍｍ）の変化の過程を示す。トレッドパターンは、空隙又は溝によって分離された、トレッドの摩耗部分を構成する隆起要素又はブロックの集まりで構成される。トレッドの摩耗状態を示す高さＨは、走行距離ｄに伴って低減する。図６は、それぞれ、本発明によるタイヤＩ及び従来技術のタイヤＲについての２つの典型的な摩耗曲線を描く。各曲線は、２つの実質的に線形の部分を含む。勾配が最も緩い第１の部分は、短い踏破距離にわたる、車両の前方に取り付けられたタイヤの摩耗を示す。より急勾配の第２の部分は、長い踏破距離にわたる、車両の後方に取り付けられたタイヤの摩耗を示す。各曲線の傾きの変化は、タイヤが「前方」位置と「後方」又は「駆動」位置との間で切り換えられたときの距離に対応する。それゆえ、傾きが変化する点での横軸値である距離ｄF（Ｒ）及びｄF（Ｉ）は、それぞれ、従来技術のタイヤＲ及び本発明によるタイヤＩについて、「前方」位置の前輪車軸上で踏破した距離を表す。同様に、距離ｄD（Ｒ）及びｄD（Ｉ）は、総タイヤ摩耗に対応し、それぞれ、従来技術のタイヤＲ及び本発明によるタイヤＩについて、「駆動」位置の後輪車軸上で踏破した距離を表す。トレッドパターンの高さＨは、「前方」位置及び「駆動」位置の両方で、本発明によるタイヤＩの方がより減少が遅いこと、すなわち摩耗速度がより低いことに留意されたい。換言すれば、前輪車軸上で後輪車軸に切り換える前に踏破する距離、及び後輪車軸上でタイヤが完全に摩耗して取り外される前に踏破する距離は、本発明によるタイヤＩの場合の方が長い。
【００５７】
本発明を、総積載重量４００トンの剛性ダンプトラックに装着されたサイズ４０．００Ｒ５７のタイヤの場合についてより具体的に検討した。
【００５８】
３０ｍｍに等しい半径方向厚さＥ1を有し、１０Ｈｚに等しい周波数、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定した動的剪断弾性率Ｇ1が１．１６ＭＰａに等しいエラストマー材料Ｍ1で作られた半径方向内側の単層の第１の部分２１と、１０ｍｍに等しい半径方向厚さＥ2を有し、１０Ｈｚに等しい周波数、ピークツーピーク変形振幅の５０％に等しい変形、及び６０℃に等しい温度で測定した動的剪断弾性率Ｇ2が１．８５ＭＰａに等しいエラストマー材料Ｍ2で作られた半径方向外側の単層の第２の部分２２とで構成された、本発明による二重層トレッドを、力が課される使用の下で、採掘タイプの地面上で摩耗について評価し、４０ｍｍに等しい半径方向厚さＥ0を有し、エラストマー材料Ｍ2で作られた単層で構成された単層トレッドに対して比較した。
【００５９】
二重層トレッドは、単層トレッドの剛性の７５％に等しい剛性を有しており、これはスリップ率の減少を通じて、摩耗性能に関して２０乃至３０％のオーダーの急激な劣化を示唆しているはずであるが、半径方向内側層２１のクッション効果に起因する半径方向外側の表面層２２の局所動作点に対する変化が、最終的には、摩耗に関して、基準の単層トレッドの性能と等しいか又はそれより優れた性能を得ることを可能にする。
【００６０】
しかしながら、本発明は上述の特徴に限定されず、例えばトレッドの軸線方向部分に関して異なる多層構造を有する、他のタイプのトレッドに拡張することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１：タイヤ
２：トレッド
３：クラウン補強体
４：カーカス補強体
２１：第１の部分
２２：第２の部分
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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