本发明涉及一种工程车辆用轮胎，特别是胎圈部的耐久性得到改善的工程车辆用轮胎。
背景技术：
大载荷施加于安装至工程车辆的工程车辆用轮胎，该工程车辆行进在施工现场的凹凸路面上并且具有大的装载量，因此为了延长轮胎寿命改善胎圈部的耐久性是特别重要的。
在上述环境使用的工程车辆用轮胎中，在胎体折返部中反复产生了大的压缩应变，其中胎体折返部在胎圈芯处从胎体主体部朝向轮胎径向外侧折返，因此提出了减小压缩应变的方法。例如，已知根据距胎圈部的高度位置优化胎体主体部和胎体折返部之间的距离、特别是在沿着轮胎宽度方向的截面中的胎体帘线之间的距离(帘线之间的距离)的方法(参见专利文献1)。
更具体地，提出了将帘线之间的距离在胎圈芯附近设定为最小，然后该距离朝向轮胎径向外侧增大并且在距胎圈部的预定高度处被设定为最大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-113715号公报(第5-7页、图4)
技术实现要素：
根据上述的传统工程车辆用轮胎，能够减小归因于垂直力(Fz)的胎体折返部中产生的压缩应变，然而在实际的使用环境中，也因为横向力(Fy)而在胎体折返部中产生压缩应变。即，对于压缩应变在横向力大的状态下的胎体折返部的拐点与横向力小的状态下的胎体折返部的拐点错位，因此发现压缩应变并不总是有效地减小。
具体地，在横向力大的状态下，拐点的位置朝向胎体折返部的轮胎径向外侧的端部移动，因此在采用上述的传统工程车辆用轮胎的胎体主体部和胎体折返部之间的位置关系的情况下，压缩应变可能不会有效减小。
因此，考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种工程车辆用轮胎，该轮胎即使在与输入大的横向力的实际使用环境相近的状况下也能够减小胎体折返部中产生的压缩应变，并且能够改善胎圈部的耐久性。
本发明的第一特征是一种如下的工程车辆用轮胎(工程车辆用轮胎1)，其包括：胎体主体部(胎体主体部40)，其通过覆盖胎体帘线(胎体帘线31)而成；和胎体折返部(胎体折返部50)，其与所述胎体主体部相连并且在胎圈芯(胎圈芯61)处从轮胎宽度方向内侧朝向轮胎宽度方向外侧折返，所述胎体折返部通过覆盖胎体帘线而成，由所述胎体主体部的胎体帘线和所述胎体折返部的胎体帘线之间的距离限定的帘线之间的距离从所述胎圈芯朝向轮胎径向外侧变小直至极小值a，在所述帘线之间的距离变为所述极小值a后，所述帘线之间的距离朝向轮胎径向外侧变大直至极大值b；并且当所述工程车辆用轮胎安装至适用轮辋(车轮轮辋100)，所述胎体主体部的胎体帘线的与所述极小值a相对应的部位距离所述适用轮辋的基线的高度HA、所述胎体主体部的胎体帘线的与所述极大值b相对应的部位距离所述适用轮辋的基线的高度HB，以及所述适用轮辋的凸缘距离所述适用轮辋的基线的高度HF满足关系1.2HF≤HA≤2.5HF、3.1HF≤HB≤4.5HF。
在本发明的第一特征中，沿着胎体折返部的胎体帘线的在极小值a的位置与极大值b的位置之间的距离L1可以比沿着胎体折返部的胎体帘线的在极大值b的位置与胎体折返部的轮胎径向外侧的端部(端部51)之间的距离L2长。
在本发明的第一特征中，极大值b的部位的数量在胎圈芯和胎体折返部的轮胎径向外侧的端部之间可以仅为1。
在本发明的第一特征中，极小值a与极大值b的比b/a可以为1.10以上且小于2.00。
本发明的第二特征是一种如下的工程车辆用轮胎(工程车辆用轮胎1)，其包括：胎体主体部(胎体主体部40)，其通过覆盖胎体帘线(胎体帘线31)而成；和胎体折返部(胎体折返部50)，其与所述胎体主体部相连并且在胎圈芯(胎圈芯61)处从轮胎宽度方向内侧朝向轮胎宽度方向外侧折返，所述胎体折返部通过覆盖胎体帘线而成，由所述胎体主体部的胎体帘线和所述胎体折返部的胎体帘线之间的距离限定的帘线之间的距离从所述胎圈芯朝向轮胎径向外侧变小直至极小值a，在所述帘线之间的距离变为所述极小值a后，所述帘线之间的距离朝向轮胎径向外侧变大直至极大值b；并且当所述工程车辆用轮胎安装至适用轮辋(车轮轮辋100)，所述胎体主体部的胎体帘线的与所述极小值a相对应的部位距离所述适用轮辋的基线的高度HA、所述胎体主体部的胎体帘线的与所述极大值b相对应的部位距离所述适用轮辋的基线的高度HB，以及所述适用轮辋的凸缘距离所述适用轮辋的基线的高度HF满足关系1.2HF≤HA≤2.5HF、2.6HF≤HB≤3.5HF和1.10≤b/a<1.40。
在本发明的第二特征中，所述工程车辆用轮胎的胎面部的胎体线的距离所述适用轮辋的基线的高度CH与所述胎体折返部的端部的距离所述适用轮辋的基线的高度PE满足关系0.50≤PE/CH≤0.58。
在本发明的第二特征中，直线SL1与直线SL2之间的交叉角度θ满足关系2.00°≤θ≤5.00°，其中所述直线SL1通过所述胎体主体部的胎体帘线的与所述极小值a相对应的位置和所述胎体主体部的胎体帘线的与所述极大值b相对应的位置，所述直线SL2通过所述胎体折返部的胎体帘线的与所述极小值a相对应的位置和所述胎体折返部的胎体帘线的与所述极大值b相对应的位置。
在本发明的第二特征中，所述极大值b的部位的数量在所述胎圈芯和所述胎体折返部的轮胎径向外侧的端部之间仅为1。
附图说明
图1是示出工程车辆用轮胎1的部分的沿着轮胎宽度方向和轮胎径向的截面图。
图2是示出工程车辆用轮胎1的胎圈部60的放大截面图。
图3是示出工程车辆用轮胎1的胎体主体部40和胎体折返部50之间的具体位置关系的图。
图4是示出工程车辆用轮胎1的胎体折返部50的具体形状的图。
图5是工程车辆用轮胎1A的胎圈部60的放大截面图。
图6是示出工程车辆用轮胎1A的胎体主体部40和胎体折返部50之间的具体位置关系的图。
图7是用于说明工程车辆用轮胎1中产生的压缩变形和拉伸变形的示意图。
图8是示出根据传统例、比较例和实施例的工程车辆用轮胎的试验结果的曲线图。
具体实施方式
[第一实施方式]
首先，将参照附图说明根据本发明的第一实施方式的工程车辆用轮胎。
(1)工程车辆用轮胎的示意性构造
图1是示出根据本实施方式的工程车辆用轮胎1的一部分的沿着轮胎宽度方向和轮胎径向的截面图。工程车辆轮胎1被形成为关于轮胎赤道线CL左右对称。
优选使用工程车辆用轮胎1作为使用于例如行进在碎石上、矿山或大坝施工现场的翻斗车、铰链式翻斗车或轮式装载机的工程车辆用轮胎。如图1所示，工程车辆用轮胎1设置有胎面部10、胎侧部15和胎圈部60，其中胎面部10与路面接触，胎侧部15与胎面部10相连并且相对于胎面部10配置在轮胎径向内侧，胎圈部60与胎侧部15相连并且相对于胎侧部15配置在轮胎径向内侧。
由多个(例如4至6个)具有帘线的带束形成的带束层20配置在胎面部10的轮胎径向内侧。此外，对应于工程车辆用轮胎1的使用环境或安装有工程车辆用轮胎1的工程车辆的类型的花纹(未示出)形成在胎面部10中。
此外，形成工程车辆用轮胎1的骨架的胎体层30配置在左右一对胎圈芯61之间的带束层20的轮胎径向内侧。
在本实施方式中，胎体层30形成为具有沿着轮胎径向放射状配置的胎体帘线31(图1中未示出，参见图2)的子午线结构。但是，不限于子午线结构，因此可以采用将胎体帘线配置成与轮胎径向交叉的斜交结构。
此外，如图1所示，工程车辆用轮胎1形成为充气轮胎。填充入安装到车轮轮辋100的工程车辆用轮胎1的气体不限于空气，因此可以填充诸如氮气等的非活性气体。此外，可以填充用于冷却的液体(冷却剂)。
(2)胎圈部的构造
图2是示出工程车辆用轮胎1的胎圈部60的放大截面图。如图2所示，胎体层30由胎体主体部40和胎体折返部50形成。各个胎体主体部40和胎体折返部50均具有胎体帘线31覆盖有橡胶的结构。
胎体主体部40位于从胎面部10(参见图1)到胎圈芯61的部分，从而形成胎体层30的主体部。胎体折返部50与胎体主体部40相连并且在胎圈芯61处从轮胎宽度方向内侧朝向轮胎宽度方向外侧折返。胎体折返部50从胎圈芯61朝向轮胎径向外侧延伸。胎体折返部50的端部51终止于胎侧部15。
图3示出了工程车辆用轮胎1的胎体主体部40和胎体折返部50之间的具体位置关系。如图3所示，帘线之间的距离从胎圈芯61朝向轮胎径向外侧变小直至极小值a，其中帘线之间的距离由胎体主体部40的胎体帘线31与胎体折返部50的胎体帘线31之间的距离限定。在变为极小值a之后，帘线之间的距离朝向轮胎径向外侧变大直至极大值b。
此外，帘线之间的距离由在如图2所示的沿轮胎宽度方向和轮胎径向的截面中以胎体主体部40的胎体帘线31的垂线为基准的胎体主体部40的胎体帘线31与胎体折返部50的胎体帘线31之间的距离(间隔)限定。更具体地，帘线之间的距离由胎体主体部40的胎体帘线31的厚度方向中心与胎体折返部50的胎体帘线31的厚度方向中心之间的距离限定。
当工程车辆用轮胎1安装到作为适用轮辋的车轮轮辋100时，胎体主体部40的胎体帘线31的与极小值a相对应的部位距离车轮轮辋100的基线BL的高度HA、胎体主体部40的胎体帘线31的与极大值b相对应的部位距离基线BL的高度HB和车轮轮辋100的轮辋凸缘110距离基线BL的高度HF满足以下关系。
1.2HF≤HA≤2.5HF
3.1HF≤HB≤4.5HF
这里，基线BL是平行于车轮轮辋100的转动轴线并且通过位于胎圈部60的轮胎宽度方向外侧的端部(胎踵)的直线
此外，适用轮辋是例如具有日本机动车轮胎制造者协会(JATMA)的年鉴中规定的标准尺寸的车轮轮辋，并且在满足JATMA规定的测量条件(安装至适用轮辋、规定内压的设定、设定温度等)的状态下测量高度HA、HB和HF。这里，可以采用其它标准(TRA、ETRTO等)代替JATMA。
图4示出了工程车辆用轮胎1的胎体折返部50的具体形状。如图4所示，将沿着胎体折返部50的胎体帘线31的在极小值a的位置与极大值b的位置之间的距离定义为距离L1。此外，将沿着胎体折返部50的胎体帘线31的在极大值b的位置与胎体折返部50的轮胎径向外侧的端部51之间的距离定义为距离L2。
在工程车辆用轮胎1中，距离L1比距离L2长。也就是，在轮胎径向上的极小值a、极大值b与胎体折返部50的端部51之间的位置关系中，极大值b的部位与传统例(后述)相比位于轮胎径向外侧。
胎体折返部50的端部51终止在胎侧部15的轮胎宽度方向上的宽度最大的最大宽度SWmax的位置附近。此外，优选的是，端部51终止在相对于最大宽度SWmax的部位的轮胎径向内侧。因此，极大值b的轮胎径向上的位置也位于相对于最大宽度SWmax的部位的轮胎径向内侧。或者可选地，优选的是，极大值b的轮胎径向上的位置相对于从基线BL(参见图3)到最大宽度SWmax的部位的一半高度的位置位于轮胎径向外侧。
此外，在极大值b的位置的橡胶厚度的厚度关系中，轮胎表面与胎体折返部50的轮胎宽度方向外侧面之间的厚度比胎体折返部50的轮胎宽度方向内侧面与胎体主体部40的轮胎宽度方向外侧面之间的厚度薄。另一方面，极小值a的位置的橡胶厚度的厚度关系与极大值b的位置的厚度关系相反，因此轮胎表面与胎体折返部50的轮胎宽度方向外侧面之间的厚度比胎体折返部50的轮胎宽度方向内侧面与胎体主体部40的轮胎宽度方向外侧面之间的厚度厚。
在本实施方式中，极大值b的部位的数量在胎圈芯61与胎体折返部50的端部51之间仅为一个。然而，极大值b的部位的数量不一定为一个。此外，在本实施方式中，极小值a与极大值b的比b/a为1.10以上且小于2.00。
[第二实施方式]
接下来，将说明本发明的第二实施方式。下文，将主要说明与根据上述的第一实施方式的工程车辆用轮胎1的不同之处，因此将根据需要省略与工程车辆用轮胎1相同的部分的说明。
图5是根据本实施方式的工程车辆用轮胎1A的胎圈部60的放大截面图。工程车辆用轮胎1A的胎面部10和带束层20的各构造与工程车辆用轮胎1的相同。如图5所示，在工程车辆用轮胎1A中，胎体折返部50的形状(位置关系)与工程车辆用轮胎1中的不同。
图6示出了工程车辆用轮胎1A的胎体主体部40和胎体折返部50的具体位置关系。如图6所示，当工程车辆用轮胎1A安装至车轮轮辋100时，胎体主体部40的胎体帘线31的与极小值a相对应的部位距离车轮轮辋100的基线BL的高度HA、胎体主体部40的胎体帘线31的与极大值b相对应的部位距离基线BL的高度HB和车轮轮辋100的轮辋凸缘110距离基线BL的高度HF满足以下关系。
1.2HF≤HA≤2.5HF
2.6HF≤HB≤3.5HF
1.10≤b/a<1.40
此外直线SL1通过胎体主体部40的胎体帘线31的与极小值a相对应的位置和胎体主体部40的胎体帘线31的与极大值b相对应的位置，直线SL2通过胎体折返部50的胎体帘线31的与极小值a相对应的位置和胎体折返部50的胎体帘线31的与极大值b相对应的位置，直线SL1与直线SL2之间的交叉角度θ满足以下关系。
2.00°≤θ≤5.00°
以这种方式，交叉角度θ小，因此在工程车辆用轮胎1A中，帘线之间的距离的极大值b与传统例和工程车辆用轮胎1相比较小。
这里，与根据第一实施方式的工程车辆用轮胎1相同，极大值b的部位的数量在胎圈芯61与胎体折返部50的端部51之间仅为一个。然而，极大值b的部位的数量不一定为一个。
此外，在工程车辆用轮胎1A中，优选的是，工程车辆用轮胎1A的胎面部10的胎体线的距离基线BL的高度CH(壳体高度)与胎体折返部50的端部51的距离基线BL的高度PE(胎体折返部高度)满足以下关系。
0.50≤PE/CH≤0.58
这里，胎面部10的胎体线表示通过胎体层30(胎体主体部40)的轮胎径向外侧端并且平行于轮胎宽度方向的直线。
[作用和效果]
图7是用于说明工程车辆用轮胎1中产生的压缩变形和拉伸变形的示意图。如图7所示，当载荷施加于工程车辆用轮胎1时，在帘线之间的距离变为极小值a的部位附近的胎体折返部50中产生压缩变形。另一方面，在帘线之间的距离变为极大值b的部位附近的胎体折返部50中产生拉伸变形。
胎体折返部50的胎体帘线31从极小值a的位置朝向极大值b的位置逐渐延伸趋向轮胎宽度方向外侧。也就是，胎体折返部50的胎体帘线31逐渐远离胎体主体部40的胎体帘线31。因而，即使胎体主体部40的胎体帘线31中产生压缩变形，也能够抑制胎体折返部50的屈曲，更具体地能够抑制由于压缩变形而弯曲的胎体主体部50的胎体帘线31的蜿蜒(meandering)。
在极大值b的位置附近充分确保了帘线之间的距离，因此胎体折返部50的胎体帘线31的位置与极大值b的位置附近的弯曲的中轴线(neutral axis)AX充分分离。因而，胎体折返部50能够进一步适应拉伸变形并且扩展了极大值b的位置附近的拉伸变形。结果，还能够抑制极小值a的位置附近的压缩变形。
此外，在工程车辆用轮胎1中，与传统例相比，极大值b位于轮胎径向外侧，因此在工程车辆用轮胎1中产生拉伸变形或压缩变形的情况中，特别是甚至在横向力(Fy)大的状态下，能够可靠地避免拉伸变形和压缩变形之间的拐点P位于相对于极大值b的轮胎径向外侧(逆转现象)。
在帘线之间的距离的极大值b被设定为小的工程车辆用轮胎1A中同样获得了该效果。在工程车辆用轮胎1A中，与工程车辆用轮胎1相比，限制了对拉伸变形的适应度，然而通过将极大值b设定为小，结构刚性的分布少并且拐点P的错位少，因此能够抑制上述的逆转现象。
此外，在工程车辆用轮胎1A中，在CH(壳体高度)和PE(胎体折返部高度)满足0.50≤PE/CH≤0.58的关系的情况下，帘线之间的距离在朝向轮胎径向外侧变为极小值a后变大直至极大值b，并且在胎体帘线31的高度HA、HB、车轮轮辋100的轮辋凸缘110的距离基线BL的高度HF满足上述关系的情况下，能够有效地抑制带束层20的端部的分离、所谓的帘布层端分离(PES)。
具体地，当横向力(Fy)输入工程车辆用轮胎1A时，工程车辆用轮胎1A整体变形，因此在帘线之间的距离朝向轮胎径向外侧变为极小值a后变大直至极大值b的结构中，可能会取决于胎体折返部50的端部51的位置而导致帘布层端分离。
因此，通过将CH(壳体高度)与PE(胎体折返部高度)之间的关系设定在0.50≤PE/CH≤0.58的范围内，在减小胎体折返部50中产生的压缩应变的同时能够确保端部51和带束层20之间的适当距离，并因此能够有效地抑制帘布层端分离。这里，在CH(壳体高度)和PE(胎体折返部高度)之间的关系在上述范围之外的情况下，抑制帘布层端分离(PES)或减小胎体折返部50中产生的压缩应变的效果受限。
图8示出了根据传统例、比较例和实施例(实施例1和实施例2)的工程车辆用轮胎的试验结果。图8所示的传统例形成为现有技术文献(日本特开2009-113715号公报)中记载的工程车辆用轮胎。比较例形成为没有诸如胎体折返部50中的极大值b的部位等的具有凸形状的部位的工程车辆用轮胎。实施例1形成为工程车辆用轮胎1，实施例2形成为工程车辆用轮胎1A。此外，实施例3形成为CH(壳体高度)和PE(胎体折返部高度)满足上述关系的工程车辆用轮胎1A。实施例3的基本构造与实施例2的相同。
具体地，实施例1具有以下设定值。
HA＝2.06HF
HB＝3.55HF
b/a＝1.34
实施例2具有以下设定值。
HA＝2.06HF
HB＝3.00HF
b/a＝1.34
θ＝4°
实施例3还具有以下设定值。
PE/CH＝0.56
这里，试验中使用的各工程车辆用轮胎的尺寸为59/80R63。
如图8所示，在根据传统例和实施例1、2的工程车辆用轮胎中，在未输入横向力(Fy)而仅输入垂直力(Fz)(横向力＝0.00G)的情况下，胎体层(帘布层)的蜿蜒量(屈曲)被抑制在低水平。另一方面，在比较例中，在仅输入垂直力(Fz)的情况下，蜿蜒量相对大。这里，将垂直力(Fz)设定为120t。
随着横向力增大，传统例中的蜿蜒量增大。也就是，胎体层不充分适应压缩变形。另一方面，在比较例和实施例1、2(特别是实施例2)中，即使在横向力增大时，蜿蜒量也不极度增大，因此这些轮胎能够适应实际使用环境。
以这种方式，根据第一实施方式的工程车辆用轮胎1(实施例1)和根据第二实施方式的工程车辆用轮胎1A(实施例2)，帘线之间的距离的极小值a和极大值b、HA、HB、HF、b/a以及θ(实施例2的情况中)满足上述关系。因此，在与输入大的横向力的实际环境相近的状态下，能够减小胎体折返部50中产生的压缩应变，并且能够改善胎圈部60的耐久性。
这里，在HA、HB、HF、b/a以及θ不满足上述关系的情况下，不能获得图8所示的实施例1和实施例2的特性，因此使胎圈部60的耐久性的改善受限。
此外，如图8所示，根据工程车辆用轮胎1和工程车辆用轮胎1A，在仅输入垂直力(Fz)的状态下，胎体层(帘布层)的蜿蜒量(屈曲)被抑制在低水平，因此不会对胎圈部60的耐久性有任何不利影响。
此外，在实施例3的情况中，在评价试验中确认与实施例1和实施例2相比，帘布层端分离(PES)降低了大约20％。具体地，在PE/CH小于0.50并且PE/CH大于0.58的情况下，帘布层端分离倾向于增加。
也就是，当PE/CH满足0.50≤PE/CH≤0.58的关系时，还能够有效地抑制帘布层端分离(PES)。
[其它实施方式]
如上所述，虽然通过本发明的实施方式公开了本发明的内容，但仍可以例如以如下方式修改本发明的实施方式。
例如，上述实施方式假定工程车辆用轮胎使用于行进在碎石上、矿山或大坝施工现场的翻斗车、铰链式翻斗车或轮式装载机，然而本发明的应用的范围不必限于这样的工程车辆用轮胎。例如，本发明可以应用于除了行进于施工现场、不平整路面或泥泞路面的翻斗车之外的工程车辆使用的工程车辆用轮胎。
此外，带束层20等的数量是一个示例，因此可以根据工程车辆用轮胎的使用适当地改变带束层20的构造。
以这种方式，显然本发明包括此处未说明的各种实施方式。因此，本发明的范围仅由基于上述说明的合理的权利要求中说明的技术特征限定。
日本专利申请特愿2015-196705(2015年10月2日提交)和日本专利申请特愿2016-185614(2016年9月23日提交)的全部内容通过引用并入本文。
产业上的可利用性
根据本发明的特征，能够提供如下的工程车辆用轮胎，该轮胎即使在与输入大的横向力的实际使用环境相近的状态下也能够减小胎体折返部中产生的压缩应变，并且能够改善胎圈部的耐久性。
附图标记说明
1、1A 工程车辆用轮胎
10 胎面部
15 胎侧部
20 带束层
30 胎体层
31 胎体帘线
40 胎体主体部
50 胎体折返部
51 端部
60 胎圈部
61 胎圈芯
100 车轮轮辋
110 轮辋凸缘