JP3718020B2

JP3718020B2 - Heavy duty pneumatic radial tire

Info

Publication number: JP3718020B2
Application number: JP1639797A
Authority: JP
Inventors: 容一本坊; 修司安藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2017-01-30
Also published as: JPH10211806A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、重荷重用空気入りラジアルタイヤ、より詳細には建設車両を始めとするトラック及びバスや産業車両のような重車両の使途に供する重荷重用空気入りラジアルタイヤに関し、特に、優れたビード部耐久性を少なくとも保持した上で、タイヤの軽量化及びより優れた生産性の実現を可能とする重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
重荷重用空気入りラジアルタイヤは重荷重負荷の下で転動するのは言うまでもなく、中でも建設車両に装着するタイヤには平滑路面走行における通常の荷重以外に不整地走行に伴う変動荷重が負荷される場合もあり、従ってこの種のタイヤのビード部には大きな外力が作用する結果、セパレーションに代表される故障が生じ勝ちであり、よって従来からビード部耐久性向上に対する各種改善手段が講じられてきた。
【０００３】
上記の改善手段のうち最も良く知られたビード部構造は、図４に要部断面を示すように、１層以上のスチールコード層の、いわゆるワイヤーチェーファ１５や複数層（図示例は２層）の有機繊維コ─ド層をコードが互いに交差するように積層した有機繊維コ─ドチェーファ、例えばナイロンチェーファ１６を補強部材として適用し、この種の補強部材をときには単独で配置し（図示省略）、ときには組合わせて配置する構成（図４に示す）を有する。
【０００４】
図４を参照して、このビード部補強コード層１５、１６を有する構成のタイヤの場合、カーカス３の折返し部３ｂと、この折返し部３ｂを除くカーカス本体３ａとの間でビードコア２上からカーカス本体３ａに沿ってタイヤ半径方向外側に向け延びるスティフナゴム４を配置し、このゴム全体を硬質ゴムとしたり、折返し部３ｂに沿うゴム部分のみを軟質ゴム４ｂとする、いわばカーカスによるゴムのサンドイッチ構成のビード部構造を採用するのが一般である。
【０００５】
また重荷重の作用下で適用リムのフランジと接触するビード部部材は、フランジに対し円周方向及びタイヤ半径方向に大きく変位するため著しく摩滅し、ときには亀裂が発生するなどの不具合を併せもつので、これらの摩滅や亀裂発生に強い抵抗力を有する硬質のゴムチェーファ５をビード部外側に適用するのも常套手段である。この部材適用に当り硬質ゴムチェーファ５をカーカスの折返し部３ｂと接触させるのはタイヤの負荷転動下で折返し部３ｂに大きな応力をもたらすため不利であり、従ってゴムチェーファ５と折返し部３ｂとの間に軟質のサイドウォールゴム６を挿入させるのも一般的手段である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたビード部構成により、極めて厳しい使用条件での使用を除く一般的使用において、ビード部耐久性は十分なレベルを達成し、特に大きな問題とはなっていない反面、一層の生産性向上とコスト低減が必須課題であるタイヤ製造業者にとって、このビード部構造のうち特に補強コード層の配置は複雑過ぎて生産性向上の阻害要因となっている上、直接材料費用（直材費）を含む製造コストの押し上げ要因でもある反面、折返し部が比較的低いタイヤで単に補強コード層を除去すれば折返し部端から比較的早期に亀裂が生じてセパレーション故障に至る上、ビード部外側表面に斜め方向の亀裂が発生する。これらの点でビード部補強コード層は諸刃の剣とも言える存在である。
【０００７】
従って、この発明の請求項１〜８に記載した発明は、ビード部耐久性を従来の満足されるレベルの保持を最低限の条件とし、極めて厳しい使用条件下で成るべく従来以上の優れたビード部耐久性を発揮し、同時に高度の生産性が得られ、製造コストをより一層低減することができる重荷重用空気入りラジアルタイヤの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１に記載した発明は、トレッド部と、その両側に連なる一対のサイドウォール部及び一対のビード部とからなり、これら各部をビード部内に埋設したビードコア相互間にわたり補強するラジアル配列スチールコードのゴム被覆プライになるカーカスを備え、該カーカスはビードコアの周りを内側から外側に巻上げる折返し部を有し、該折返し部の内側でビードコア上からカーカス本体に沿いトレッド部に向け先細り状に延びるスティフナゴムと、折返し部の外側に配置した硬質のゴムチェーファとを備える重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、標準リムに組付けたタイヤに最高空気圧を充てんして最大負荷能力に相当する荷重を負荷したとき、ビードベースラインから測ったカーカスの折返し部高さが、同じくビードベースラインから測ったタイヤ高さの１２．５〜２７％の範囲内にあり、硬質ゴムチェーファは、タイヤのリムのフランジとの離反位置からタイヤ半径方向内側に向け延びる部分がリムのフランジと接触し、上記離反位置からタイヤ半径方向外側に向け延びる部分がサイドウォールゴムの内側に位置する配置になり、荷重負荷を解放した最高空気圧充てん下のタイヤ姿勢にて、カーカスの折返し部はリムのフランジを超える高さを有し、少なくともリムのフランジ高さに相当する位置よりタイヤ半径方向外側に延びる折返し部と硬質ゴムチェーファとの間に、ゴムチェーファの１００％モジュラスに比しより小さい１００％モジュラスを有する軟質の応力緩和ゴム層を介在させて成ることを特徴とするものである。
【０００９】
ここに、標準リム、最高空気圧、最大負荷能力とは、ＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫ（１９９６年版）が記載する用語の定義に従い、標準リムとは、所定のタイヤ種類、サイズ、プライレーティングなどにつき、このＹＥＡＲＢＯＯＫが定めるものであり、最大負荷能力とは同じくＹＥＡＲＢＯＯＫが記載する「ラジアルプライタイヤの空気圧−負荷能力対応表」に記載された太字の負荷能力値（単位 kg)を指し、ただし単輪（Ｓ）と複輪（Ｄ）とが併記されているときは単輪（Ｓ）の値を採用するものとし、そして最高空気圧はこの最大負荷能力に対応する空気圧である。
【００１０】
上記請求項１に記載した構成を有するタイヤは、請求項２に記載した発明のように、ビードコア、折返し部を含むカーカス、スティフナゴム及び硬質ゴムチェーファの各部材のみをビード部補強にもち、他の補強部材、例えば補強コード層などを除くものとする。よって先に触れた余分なビード部補強コード層を用いずとも、詳細は後述するが少なくとも現在使用者に満足されているビード部耐久性のレベルを確保することができ、これにより生産性をより一層高めることが可能となり、なおかつ、ビード部補強コード層を取り除いた分製造コストの大幅削減が可能となる。
【００１２】
またカーカスの折返し部とゴムチェーファとの位置関係は、請求項３に記載した発明のように、カーカスの折返し部終端縁を、ゴムチェーファのタイヤ半径方向外側終端縁の高さ以下に位置させること、又は請求項４に記載した発明のように、カーカスの折返し部終端縁を、ゴムチェーファのタイヤ半径方向外側終端縁より高く位置させることのいずれも可とするが、両者を比較したとき、前者の請求項３に記載した終端縁関係を満たすほうがビード部耐久性に関してはより有利である。
【００１３】
さらに請求項３に記載した発明の実効を高めるため、折返し部終端におけるスチールコード端からタイヤの外側表面までの距離と、同じスチールコード端から応力緩和ゴム層までの距離との比の値が大きく影響することを見出し、そこでこの比の値の最適化は、請求項５に記載した発明のように、タイヤの回転軸線を含む平面によるタイヤ断面にて、カーカスの折返し部終端でのスチールコードの外側隅からタイヤ外側輪郭線に下ろした法線上における、スチールコードの外側隅からゴムチェーファまでの距離Ａ及び上記外側隅からタイヤ外側輪郭線までの距離Ｂに関し、距離Ａの距離Ｂに対する比Ａ／Ｂの値の百分率を、８．５〜５０％の範囲内とすることにより実現することができる。
【００１４】
また請求項４に記載した発明の場合は、カーカスの折返し部に作用する剪断歪を成るべく小さくするため、請求項６に記載した発明のように、タイヤの回転軸線を含む平面によるタイヤ断面にて、ゴムチェーファのタイヤ半径方向外側終端縁からカーカスの折返し部に下ろした法線上における、ゴムチェーファの上記終端縁から折返し部のスチールコードまでの距離Ｃ及び上記法線のタイヤ外側輪郭線への延長線上における、タイヤ外側輪郭線から折返し部のスチールコードまでの距離Ｄに関し、距離Ｃの距離Ｄに対する比Ｃ／Ｄの値の百分率を、８．５〜５０％の範囲内にすることが望ましい。
【００１５】
さらにこの発明では、ゴムチェーファは硬質ゴム（高モジュラスゴム）であること、そして応力緩和ゴム層は軟質ゴム（低モジュラスゴム）であることを要し、実際上は、請求項７に記載した発明のように、ゴムチェーファの１００％モジュラスが、３０〜６０kgf/cm²の範囲内にあり、応力緩和ゴム層のゴムの１００％モジュラスが、１５〜２８kgf/cm²の範囲内にあるのが好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態の一例を図１〜図３に基づき説明する。
図１〜図３は、標準リム（以下単にリムという）に組付けた重荷重用空気入りラジアルタイヤ（以下、単にタイヤという）に、先に述べた最高空気圧を充てんした際の、タイヤ回転軸線を含む平面による要部断面図である。
【００１７】
図１〜図３においてタイヤは、図示を省略したトレッド部と、その両側に連なる一対のサイドウォール部（図示省略）及び一対のビード部１（片側のみ示す）とからなり、これらトレッド部（図示省略）、サイドウォール部（図示省略）及びビード部１を、ビード部１内に埋設したビードコア２相互間にわたり補強するカーカス３を備え、カーカス３は１プライ以上（図示例は１プライ）のラジアル配列スチールコードのゴム被覆プライからなる。またカーカス３はビードコア２相互間でトロイド状をなして連なるカーカス本体３ａの他に、ビードコア２の周りをタイヤの内側から外側に巻上げる折返し部３ｂを有する。
【００１８】
折返し部３ｂはリム１０のフランジ１０Ｆの高さを超える高さを有するものとし、スティフナゴム４は、カーカス３の折返し部３ｂの内側でビードコア２上からカーカス本体３ａに沿って図示省略のトレッド部に向け、すなわちタイヤ半径方向（以下半径方向と略記する）外側に向け先細り状に延び、この例では硬質スティフナゴム４ａと軟質スティフナゴム４ｂとの複合ゴムを示すが、硬質ゴム単体であることを可とする。
【００１９】
折返し部３ｂの外側には硬質のゴムチェーファ５を配置し、ゴムチェーファ５の半径方向外側はリム１０のフランジ１０Ｆを超える高さで延びる一方、半径方向内側はカーカス３のビードコア２周りの巻付け部に接して、リム１０のビードシートと接触するビードベース部を構成する位置まで延びる。
【００２０】
図１〜図３において、タイヤに、先に定義した最大負荷能力に相当する荷重を負荷した際の荷重直下におけるタイヤビード部の外側輪郭を二点鎖線１Ｌで示し、ここに符号Ｈ_Lは上記荷重直下におけるビード部の外側表面がリム１０のフランジ１０Ｆと離反する位置（断面では離反点）をあらわす。荷重負荷から解放した、各図に実線で示す最高空気圧充てん下のタイヤ姿勢にて、荷重負荷における離反位置Ｈ_Lが離反位置Ｈに相当する。
【００２１】
この離反位置Ｈから半径方向内側に延びる硬質ゴムチェーファ５部分はリム１０のフランジ１０Ｆと接触させる配置とする一方、離反位置Ｈから半径方向外側に延びる硬質ゴムチェーファ５部分はサイドウォールゴム６の内側に位置させる配置とする。そして少なくともリム１０のフランジ１０Ｆの高さに相当する位置より半径方向外側に延びるカーカス３の折返し部３ｂと硬質ゴムチェーファ５との間に軟質の応力緩和ゴム層７を介在させる構成とする。ここに少なくともとは、フランジ１０Ｆの高さに相当する位置より半径方向外側には必ず応力緩和ゴム層７が存在する必要があり、各図に示すように、この位置より半径方向内側にも応力緩和ゴム層７が存在して良いことを意味する。なお符号８はインナーライナゴムである。
【００２２】
ここにゴムチェーファ５のゴムの１００％モジュラスＭ５₁₀₀と、応力緩和ゴム層７のゴムの１００％モジュラスＭ７₁₀₀とは、Ｍ５₁₀₀＞Ｍ７₁₀₀の関係を満たすことが必要である。
【００２３】
ここで、荷重負荷転動時におけるタイヤのビード部領域のうち離反位置Ｈから半径方向外側領域には駆動・制動に伴うトルクの作用により剪断変形が生じ、この剪断変形はビード部１の外側表面から内部に向かい伝搬する。そのとき大きな剛性段差を形成する折返し部３ｂ終端縁３ｂＥ近傍部分では剪断変形がもたらす剪断歪が特に大きくなる。
【００２４】
しかし、離反位置Ｈより半径方向外側で、優れた耐屈曲疲労性を必要とし、それ故軟質ゴムとすることが必要なサイドウォールゴム６の内側に、硬質で、それ故高い１００％モジュラスＭ５₁₀₀をもつゴムチェーファ５を配置することにより、まず剪断変形は、それに対し元来高い耐久性をもつ軟質のサイドウォールゴム６で多くが吸収される一方、変形に対し高い抵抗力をもつゴムチェーファ５により内部への伝搬の多くが阻止される。換言すればビード部１の剪断変形は、まず外側表面に近い領域を変形吸収性に富んだサイドウォールゴム６により変形度合いを減少させ、次に耐変形性に優れたゴムチェーファ５により弱まった変形の多くを遮断する、ということである。
【００２５】
最後に、少なくともリム１０のフランジ１０Ｆの高さに相当する位置、それは離反位置Ｈより僅か半径方向内側に寄った位置より半径方向外側で、ゴムチェーファ５と折返し部３ｂとの間に軟質で、１００％モジュラスＭ７₁₀₀がＭ７₁₀₀＜Ｍ５₁₀₀の関係を満たす応力緩和ゴム層７を配置することで、大きな剛性段差を形成する折返し部終端縁３ｂＥ近傍に作用する、剪断変形に基づく剪断歪・剪断応力は大幅に緩和され、その結果、図４に示す従来のビード部補強コード層のワイヤーチェーファ１５やナイロンチェーファ１６を用いずとも、折返し部終端縁３ｂＥからの亀裂発生と、その進展としてのセパレーション発生とを抑制することができ、ビード部１の耐久性を少なくとも従来並に保持することができる。
【００２６】
ビード部補強コード層１５、１６（図４参照）を除去することで、直材費と加工費を大幅に削減することができ、準備する材料のうち超大型サイズのタイヤでも少なくともゴムチェーファ５は一体押出しとその張付けとが可能であり、一般の大型以下のサイズではゴムチェーファ５と応力緩和ゴム層７との一体押出し及び同時張付けも可能であり、これらの点で明らかに生産性及び製造コストを、従来のビード部補強コード層１５、１６を備えるタイヤに比し大幅に改善することができる。
【００２７】
またビード部１の外側表面でゴムチェーファ５は離反位置Ｈより半径方向内側にも位置し、荷重負荷転動下でリム１０のフランジ１０Ｆと互いに押圧接触しているので剪断変形による亀裂発生を阻止することができ、離反位置Ｈより半径方向外側表面には耐屈曲疲労性に優れたサイドウォールゴム６のみが位置しているので、このタイヤのビード部１に亀裂発生のうれいはない。
【００２８】
上記の効果を有利に発揮することができるのはカーカス３の折返し部３ｂが比較的低いタイヤであり、より具体的に有利なカーカス３の折返し部３ｂの高さは、ビードベースラインＢＬから測ったとき、同じ測りかたでのタイヤ高さの１２．５〜２７％である。ここにタイヤ高さの１２．５％未満では最高空気圧充てん下及び荷重負荷転動下で折返し部３ｂの引き抜け現象が生じるため、上述した効果が得られず、２７％を超えると折返し部終端縁３ｂＥでの故障は生じ難くなる反面直材費が上昇し過ぎ、この発明の目的にそぐわない。なおビードベースラインＢＬとはビードベースの延長線と、フランジ１０Ｆに接するビード部１の外側輪郭線のうちタイヤ回転軸線（図示省略）への垂線との交点を通る回転軸線に平行な直線をいう。
【００２９】
ゴムチェーファ５及び応力緩和ゴム層７それぞれの１００％モジュラスは、具体的には、ゴムチェーファ５のＭ５₁₀₀は３０〜６０kgf/cm²の範囲内にあり、応力緩和ゴム層７のＭ７₁₀₀は１５〜２８kgf/cm²の範囲内にあるのが先に述べた効果に対し好適である。ここにＭ５₁₀₀が３０kgf/cm²未満では剪断変形抑制効果が小さくなり過ぎ、６０kgf/cm²を超えると耐亀裂性確保に不具合が生じるため、いずれも好ましくない。またＭ７₁₀₀が１５kgf/cm²未満ではゴムチェーファ５で遮断しきれなかった剪断歪が折返し部終端縁３ｂＥへ伝達され、また最高空気圧充てん、荷重負荷転動下で折返し部３ｂの引き抜けが発生し易くなる不都合があり、２８kgf/cm²を超えると十分な応力緩和効果を得ることができず、いずれも望ましくない。
【００３０】
さて、折返し部終端縁３ｂＥとゴムチェーファ５の半径方向外側終端縁５Ｅとの位置関係は重要であり、まずより有利な位置関係は、図１に示すように、折返し部終端縁３ｂＥをゴムチェーファ５の半径方向外側終端縁５Ｅの高さ以下とするものである。このとき図１におけるタイヤ断面にて、折返し部終端縁３ｂＥ（乃至その近傍）に存在するスチールコードのタイヤ外側隅からタイヤ外側輪郭線に下ろした法線Ｌ（法線Ｌとタイヤ外側輪郭線との交点Ｖ）上にて測った、スチールコードのタイヤ外側隅からゴムチェーファ５までの距離Ａ及び同じ外側隅から上記交点Ｖまでの距離Ｂに関し、距離Ａの距離Ｂに対する比Ａ／Ｂの値の百分率が、８．５〜５０％の範囲内にあるのが先に述べたビード部耐久性向上効果に対し寄与する。
【００３１】
次に、図２を参照して、折返し部終端縁３ｂＥをゴムチェーファ５の半径方向外側終端縁５Ｅより高く位置させることもできる。このときは、ゴムチェーファ５の半径方向外側終端縁５Ｅから折返し部３ｂに下ろした法線Ｌ（法線Ｌと折返し部３ｂのスチールコード外側輪郭線との交点Ｗ）上にて測った、ゴムチェーファ５の半径方向外側終端縁５Ｅから上記交点Ｗまでの距離Ｃ及び交点Ｗから交点Ｖ′（法線Ｌとタイヤ外側輪郭線との交点）までの距離Ｄに関し、距離Ｃの距離Ｄに対する比Ｃ／Ｄの値の百分率が、８．５〜５０％の範囲内にあるのが先に述べたビード部耐久性保持効果に対し寄与する。
【００３２】
図２に示すゴムチェーファ５の半径方向外側終端縁５Ｅの高さは、無負荷で最高空気圧充てん下のビード部１のフランジ１０Ｆからの離反位置Ｊを通るタイヤ回転軸線と平行な直線から測った折返し部３ｂ高さの７０％以上とするのが望ましく、７０％未満では満足されるビード部耐久性レベルの確保が困難となる。
【００３３】
図３に示す例は、ゴムチェーファ５の半径方向外側終端縁５Ｅと折返し部終端縁３ｂＥとが同一法線Ｌ上に存在する別の例であり、この例の場合は図２に示す形態例に近いが、ビード部耐久性に関しては図１に示す例に近い性能を発揮するので距離Ａ、距離Ｂの図示は図１に準じた。
【００３４】
上述した比Ａ／Ｂの値の百分率及び比Ｃ／Ｄの値の百分率の下限値が８．５％未満では、ゴムチェーファ５が受ける剪断変形の緩和作用が不十分となり、折返し部終端縁３ｂＥに亀裂が生じ易くなり、５０％を超えるとゴムチェーファ５の変形遮断効果が低下し、やはり終端縁３ｂＥに亀裂を生じ易くするので、いずれの場合も好ましくない。
【００３５】
【実施例】
建設車両用２種タイヤ（グレーダ用）で、サイズが１４．００Ｒ２４ＴＧでワンスター（☆）であり、ＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫに従い、このサイズの最大負荷能力は最高速度４０km/hで３６５０kgで、これに対応する最高空気圧は３．７５kgf/cm²である。カーカス３は１プライのラジアル配列スチールコードのゴム被覆になり、実施例１、２、４のビード部１の構成は図１に従い、実施例３が図２のビード部１の構成に従う。従来例は図４に示すビード部構成とした他は各実施例に合わせた。
【００３６】
各例について折返し部のビードベースラインＢＬから測った高さｈ（ｍｍ）及びゴムチェーファ５の１００％モジュラスＭ５₁₀₀(kgf/cm²) 、各実施例について応力緩和ゴム層７の１００％モジュラスＭ７₁₀₀(kgf/cm²)、比Ａ／Ｂの値の百分率（％）及び比Ｃ／Ｄの値の百分率（％）を表１に示す。なお表１には対応する図面のＮｏ．も記載した。
【００３７】
【表１】

【００３８】
実施例１〜４及び従来例のタイヤを供試タイヤとして、ビード部耐久性試験を実施した。試験条件は、直径が５ｍのドラムに、上述した内圧を充てんしたタイヤを、最大負荷能力に相当する荷重を１００％ロードとしたとき、当初は１５０％ロードで押し当てて三日間走行させた後、負荷荷重を２０％宛増加させて（１７０％ロード、次は１９０％ロード、・・・・）三日間づつ走行させるステップロード方式によった。
【００３９】
評価は、ビード部に故障が生じて外観でそれとわかるまで走行した累計時間を従来例を１００とする指数にてあらわすものとした。値は大なるほど良い。なお直材費及び生産性の指標の代用特性としてタイヤ重量を、従来例を１００とする指数にて、試験結果と共に表１の下段に示す。タイヤ重量指数は値が小なるほど良い。
【００４０】
表１に示す結果から明らかなように、実施例１〜４は、ビード部補強コード層１５、１６を備えずにタイヤ重量が従来例に比し軽量化されているにもかかわらず、実施例１、２、４は従来例に比し格段に優れたビード部耐久性を示し、実施例３でも従来例とほぼ同等のビード部耐久性を示していることが分かり、実施例３の耐久性レベルでも一般的使用に対し実用化に支障をきたすことはない。
【００４１】
【発明の効果】
この発明の請求項１〜８に記載した発明によれば、ビード部耐久性を少なくとも従来タイヤレベル並に保持し、むしろ従来タイヤレベルより顕著に向上させ、同時に直材費の低減と生産性の向上とを達成して製造コストの大幅低減及び設備の稼働率向上を実現することができる重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の一例を示すタイヤの要部断面図である。
【図２】この発明の実施の形態の別の例を示すタイヤの要部断面図である。
【図３】この発明の実施の形態の他の例を示すタイヤの要部断面図である。
【図４】従来のタイヤの要部断面図である。
【符号の説明】
１ビード部
２ビードコア
３カーカス
３ａカーカス本体
３ｂ折返し部
３ｂＥ折返し部終端縁
４スティフナゴム
５ゴムチェーファ
５Ｅゴムチェーファ半径方向外側終端縁
６サイドウォールゴム
７応力緩和ゴム層
８インナーライナ
１０リム
１０Ｆフランジ
Ｈ_L 荷重直下のビード部離反位置
Ｈ荷重解放下のビード部離反位置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heavy-duty pneumatic radial tire, and more particularly to a heavy-duty pneumatic radial tire for use in heavy vehicles such as trucks, buses, and industrial vehicles including construction vehicles, and particularly, an excellent bead portion. The present invention relates to a heavy-duty pneumatic radial tire that can realize weight reduction and higher productivity of a tire while maintaining at least durability.
[0002]
[Prior art]
It goes without saying that pneumatic heavy-duty tires for heavy loads roll under heavy load loads, and in particular, tires mounted on construction vehicles are loaded with variable loads associated with rough terrain travel in addition to normal loads on smooth road surfaces. Therefore, as a result of a large external force acting on the bead portion of this type of tire, a failure typified by separation is likely to occur. Therefore, various measures for improving the durability of the bead portion have been conventionally taken. .
[0003]
Among the above improvement means, the most well-known bead structure is a so-called wire chafer 15 or a plurality of layers (in the illustrated example, two layers) of one or more steel cord layers, as shown in the cross section of the main part in FIG. ) Organic fiber cord chafers, such as nylon chafer 16, which are laminated so that the cords cross each other, are applied as reinforcing members, and this type of reinforcing member is sometimes arranged alone (not shown) ), Sometimes having a configuration (shown in FIG. 4) arranged in combination.
[0004]
Referring to FIG. 4, in the case of a tire having the bead portion reinforcing

cord layers

15 and 16, the carcass 3 is turned from above the bead core 2 between the folded portion 3 b of the carcass 3 and the carcass body 3 a excluding the folded portion 3 b. A rubber sandwich structure by carcass, in which a stiffener rubber 4 extending outward in the tire radial direction is disposed along the main body 3a, and the entire rubber is hard rubber, or only the rubber portion along the folded portion 3b is soft rubber 4b. Generally, the bead portion structure is adopted.
[0005]
In addition, the bead member that comes into contact with the flange of the applicable rim under the action of a heavy load is greatly worn in the circumferential direction and the radial direction of the tire with respect to the flange, and therefore has a problem such as cracking. It is a conventional means to apply a hard rubber chafer 5 having a strong resistance to the wear and cracking to the outside of the bead portion. In applying this member, it is disadvantageous to bring the hard rubber chafer 5 into contact with the folded portion 3b of the carcass because a large stress is applied to the folded portion 3b under load rolling of the tire, and therefore, between the rubber chafer 5 and the folded portion 3b. It is a common means to insert a soft side wall rubber 6.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
With the bead part configuration described above, the durability of the bead part has reached a sufficient level in general use except for use under extremely strict use conditions. For tire manufacturers, where cost reduction is an essential issue, the placement of the reinforcing cord layer in this bead structure is particularly complicated and is an obstacle to improving productivity, and includes direct material costs (direct material costs). While this is also a factor in increasing manufacturing costs, simply removing the reinforcing cord layer with a tire with a relatively low turn-up part will cause a crack at a relatively early stage from the end of the turn-up part, resulting in a separation failure, and an oblique direction on the outer surface of the bead part. Cracks occur. In these respects, the bead portion reinforcing cord layer can be said to be a double-edged sword.
[0007]
Therefore, according to the first to eighth aspects of the present invention, the bead portion durability is required to be maintained at a level that satisfies the conventional level, and the bead is more excellent than the conventional one under extremely severe use conditions. An object of the present invention is to provide a heavy-duty pneumatic radial tire that exhibits partial durability, at the same time, obtains high productivity and can further reduce the manufacturing cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the invention described in claim 1 of the present invention comprises a tread portion, a pair of sidewall portions and a pair of bead portions connected to both sides thereof, and a bead core in which these portions are embedded in the bead portion. A carcass that becomes a rubber-coated ply of a radial arrangement steel cord that reinforces between each other, and the carcass has a folded portion that winds around the bead core from the inside to the outside, and the inside of the folded portion from above the bead core to the carcass body A heavy-duty pneumatic radial tire with a stiffener rubber extending in a tapered manner toward the tread along the side and a hard rubber chafer placed on the outside of the turn-up section. when a load corresponding ability, carcass turnup of which measured from the bead base line Part height, also in the range of 12.5 to 27% of the tire height measured from the bead base line, hard rubber chafer extends toward the separated position with the flange of the rim of the tire radially inward tire portion Is in contact with the flange of the rim, and the portion extending outward in the radial direction of the tire from the above-mentioned separation position is positioned inside the sidewall rubber, so that the carcass is The folded portion has a height exceeding the flange of the rim, and at least between the folded portion extending outward in the tire radial direction from the position corresponding to the flange height of the rim and the hard rubber chafer, compared to the 100% modulus of the rubber chafer. It is characterized by comprising a soft stress relaxation rubber layer having a small 100% modulus.
[0009]
Here, the standard rim, the maximum air pressure, and the maximum load capacity are defined in terms of terms described in JATMA YEAR BOOK (1996 edition). The standard rim refers to the YEAR BOOK for a predetermined tire type, size, ply rating, and the like. The maximum load capacity is the same as the bold load capacity value (in kg) described in the “Radial-ply tire air pressure-load capacity correspondence table” described by YEAR BOOK. ) And double wheel (D) are used together, the value of single wheel (S) is adopted, and the maximum air pressure is the air pressure corresponding to this maximum load capacity.
[0010]
As in the invention described in claim 2, the tire having the configuration described in claim 1 has only the bead core, the carcass including the folded portion, the stiffener rubber, and the hard rubber chafer for reinforcing the bead portion. A reinforcing member such as a reinforcing cord layer is excluded. Therefore, it is possible to secure at least the level of durability of the bead portion that is satisfied by the user at the present time, although details will be described later, without using the extra bead portion reinforcing cord layer mentioned earlier. Further, it is possible to further increase the manufacturing cost, and the manufacturing cost can be greatly reduced by removing the bead portion reinforcing cord layer.
[0012]
Further, the positional relationship between the folded portion of the carcass and the rubber chafer is such that, as in the invention described in claim 3 , the folded end portion of the carcass is positioned below the height of the outer end edge in the tire radial direction of the rubber chafer, or As in the invention described in claim 4, it is possible to position the carcass turn-up end terminal edge higher than the outer end edge in the tire radial direction of the rubber chafer, but when comparing the two, the former claim It is more advantageous for the bead portion durability to satisfy the end edge relationship described in 3 .
[0013]
Furthermore, in order to enhance the effectiveness of the invention described in claim 3 , the ratio value between the distance from the steel cord end to the outer surface of the tire at the end of the folded portion and the distance from the same steel cord end to the stress relaxation rubber layer is large. The optimization of the value of this ratio is found in the section of the tire by the plane including the axis of rotation of the tire, and the steel cord at the end of the turn of the carcass as in the invention described in claim 5 . The ratio A / B of the distance A to the distance B with respect to the distance A from the outer corner of the steel cord to the rubber chafer and the distance B from the outer corner to the tire outer contour on the normal line from the outer corner to the tire outer contour. Can be realized by setting the percentage of the value in the range of 8.5 to 50%.
[0014]
In the case of the invention described in claim 4 , in order to minimize the shear strain acting on the carcass folding portion, as in the invention described in claim 6 , the cross section of the tire includes a plane including the tire rotation axis. The distance C from the end edge of the rubber chafer to the steel cord of the turn-up portion and the normal line extending from the outer end edge in the radial direction of the tire to the carcass turn-up portion With respect to the distance D from the tire outer contour line to the steel cord of the folded portion, the percentage of the value of the ratio C / D to the distance D of the distance C is preferably in the range of 8.5 to 50%.
[0015]
Further in the present invention, rubber chafer is that it is hard rubber (high modulus rubber), and stress relaxation rubber layer required to be a soft rubber (low modulus rubber), practice, the invention described in claim 7 as such, a 100% modulus of rubber chafer is within the range of 30~60kgf / cm ^2, 100% modulus of the rubber of the stress relaxation rubber layer, it is preferred that in the range of 15~28kgf / cm ² .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 to 3 show the tire rotation axis when the above-mentioned maximum air pressure is filled in a heavy-duty pneumatic radial tire (hereinafter simply referred to as a tire) assembled on a standard rim (hereinafter simply referred to as a rim). It is principal part sectional drawing by the plane containing.
[0017]
1 to 3, the tire includes a tread portion (not shown), a pair of sidewall portions (not shown) and a pair of bead portions 1 (only one side is shown) connected to both sides thereof. (Not shown), a carcass 3 that reinforces the side wall portion (not shown) and the bead portion 1 between the bead cores 2 embedded in the bead portion 1, and the carcass 3 has a radial of 1 ply or more (in the illustrated example, 1 ply) It consists of a rubber-coated ply with an array steel cord. In addition to the carcass main body 3a connected in a toroidal shape between the bead cores 2, the carcass 3 has a folded portion 3b that winds around the bead core 2 from the inside to the outside of the tire.
[0018]
The folded portion 3b has a height exceeding the height of the flange 10F of the rim 10. The stiffener rubber 4 is a tread portion (not shown) along the carcass body 3a from the bead core 2 inside the folded portion 3b of the carcass 3. In this example, a composite rubber composed of a hard stiffener rubber 4a and a soft stiffener rubber 4b is shown. Yes.
[0019]
A hard rubber chafer 5 is disposed outside the folded portion 3b, and the radially outer side of the rubber chafer 5 extends at a height exceeding the flange 10F of the rim 10, while the radially inner side is a winding portion around the bead core 2 of the carcass 3. It contacts and extends to a position that constitutes a bead base portion that contacts the bead seat of the rim 10.
[0020]
1 to 3, the outer contour of the tire bead portion immediately under the load when a load corresponding to the maximum load capacity defined above is applied to the tire is indicated by a two-dot chain line 1L, where the symbol _HL is the above-mentioned This represents a position where the outer surface of the bead portion directly under the load is separated from the flange 10F of the rim 10 (a separation point in the cross section). The separation position H _L at the load load corresponds to the separation position H in the tire posture released from the load load and filled with the maximum air pressure shown by the solid line in each figure.
[0021]
The hard rubber chafer 5 portion extending radially inward from the separation position H is arranged to contact the flange 10F of the rim 10, while the hard rubber chafer 5 portion extending radially outward from the separation position H is located inside the sidewall rubber 6. It is assumed to be arranged. A soft stress relaxation rubber layer 7 is interposed between the folded portion 3b of the carcass 3 that extends radially outward from a position corresponding to the height of the flange 10F of the rim 10 and the hard rubber chafer 5. Here, at least, the stress relaxation rubber layer 7 must be present radially outside the position corresponding to the height of the flange 10F, and as shown in each figure, the stress is also applied radially inward from this position. It means that the relaxation rubber layer 7 may be present. Reference numeral 8 denotes an inner liner rubber.
[0022]
Here, the 100% modulus M5 ₁₀₀ of the rubber of the rubber chafer 5 and the 100% modulus M7 ₁₀₀ of the rubber of the stress relaxation rubber layer 7 must satisfy the relationship of M5 ₁₀₀ > M7 ₁₀₀ .
[0023]
Here, a shear deformation occurs due to the action of torque associated with driving / braking from the separation position H to a radially outer region from the separation position H in the tire bead portion region at the time of load rolling, and this shear deformation is caused by the outer surface of the bead portion 1. Propagate from the inside to the inside. At that time, the shear strain caused by the shear deformation becomes particularly large in the vicinity of the end portion 3bE of the folded portion 3b that forms a large rigidity step.
[0024]
However, on the outside in the radial direction from the separation position H, the inside of the side wall rubber 6 which needs excellent bending fatigue resistance and therefore needs to be made of a soft rubber, is hard and therefore has a high 100% modulus M5 _100. By arranging the rubber chafer 5 having the structure, the shear deformation is first absorbed by the soft side wall rubber 6 having high durability against the internal deformation, while the rubber chafer 5 having high resistance to the deformation internally absorbs the shear deformation. Much of the propagation to is blocked. In other words, the shear deformation of the bead portion 1 is caused by first reducing the degree of deformation in the region close to the outer surface by the sidewall rubber 6 having excellent deformation absorption, and then weakening by the rubber chafer 5 having excellent deformation resistance. That is to block many.
[0025]
Finally, at least a position corresponding to the height of the flange 10F of the rim 10, that is, radially outward from a position slightly inward in the radial direction from the separation position H, and soft between the rubber chafer 5 and the turn-up portion 3b, 100 By arranging the stress relaxation rubber layer 7 in which the% modulus M7 ₁₀₀ satisfies the relationship of M7 ₁₀₀ <M5 ₁₀₀ , the shear strain / shear stress based on the shear deformation acts in the vicinity of the folded portion end edge 3bE forming a large rigidity step. As a result, without using the wire chafer 15 or the nylon chafer 16 of the conventional bead portion reinforcing cord layer shown in FIG. Generation | occurrence | production of a separation can be suppressed and durability of the bead part 1 can be hold | maintained at least as usual.
[0026]
By removing the bead portion reinforcing cord layers 15 and 16 (see FIG. 4), it is possible to greatly reduce the direct material cost and the processing cost, and at least the rubber chafer 5 is integrated even in the ultra-large size tire among the prepared materials. The rubber chafer 5 and the stress relaxation rubber layer 7 can be integrally extruded and simultaneously stretched at a general large size or less, and the productivity and manufacturing cost are clearly improved in these respects. Compared with the tire provided with the conventional bead part reinforcement cord layers 15 and 16, it can improve significantly.
[0027]
Further, the rubber chafer 5 is positioned radially inward from the separation position H on the outer surface of the bead portion 1 and is in contact with the flange 10F of the rim 10 under load load rolling, thereby preventing cracking due to shear deformation. Since only the side wall rubber 6 excellent in bending fatigue resistance is located on the outer surface in the radial direction from the separation position H, the bead portion 1 of this tire is not susceptible to cracking.
[0028]
The above-mentioned effect can be advantageously exhibited in a tire having a relatively low turn-up portion 3b of the carcass 3, and the height of the turn-up portion 3b of the carcass 3 that is more specifically advantageous is measured from the bead base line BL. It is 12.5-27% of tire height in the same measuring method. Here, if the tire height is less than 12.5%, the pull-out phenomenon of the folded portion 3b occurs under full air pressure filling and load rolling, so the above-mentioned effect cannot be obtained. The failure at the edge 3bE is less likely to occur, but the cost of direct materials increases too much, which is not suitable for the purpose of the present invention. The bead base line BL is a straight line parallel to the rotation axis passing through the intersection of the extension line of the bead base and the perpendicular line to the tire rotation axis (not shown) of the outer contour line of the bead portion 1 in contact with the flange 10F. .
[0029]
Specifically, the 100% modulus of each of the rubber chafer 5 and the stress relaxation rubber layer 7 is such that M5 ₁₀₀ of the rubber chafer 5 is in the range of 30 to 60 kgf / cm ² , and M7 ₁₀₀ of the stress relaxation rubber layer 7 is 15 to 28 kgf. It is suitable for the above-mentioned effect that it is in the range of / cm ² . Here, if M5 ₁₀₀ is less than 30 kgf / cm ² , the effect of suppressing shear deformation is too small, and if it exceeds 60 kgf / cm ² , there is a problem in securing crack resistance, and therefore neither is preferable. If M7 ₁₀₀ is less than 15 kgf / cm ² , the shear strain that could not be shut off by the rubber chafer 5 is transmitted to the folded portion end edge 3bE, and the folded portion 3b is pulled out under the maximum air pressure and rolling under load. There is an inconvenience that it becomes easy, and if it exceeds 28 kgf / cm ² , a sufficient stress relaxation effect cannot be obtained, and neither is desirable.
[0030]
Now, the positional relationship between the folded portion end edge 3bE and the radially outer terminal edge 5E of the rubber chafer 5 is important. First, as shown in FIG. The height is equal to or less than the height of the radially outer end edge 5E. At this time, in the tire cross section in FIG. 1, the normal line L (normal line L and tire outer contour line) that is lowered from the tire outer corner of the steel cord existing at the folded portion end edge 3bE (or the vicinity thereof) to the tire outer contour line. Of the ratio A / B of the distance A to the distance B with respect to the distance A from the tire outer corner of the steel cord to the rubber chafer 5 and the distance B from the same outer corner to the intersection V measured on the intersection V) The percentage in the range of 8.5 to 50% contributes to the above-described bead durability improvement effect.
[0031]
Next, referring to FIG. 2, the folded portion end edge 3 b E can be positioned higher than the radially outer end edge 5 E of the rubber chafer 5. At this time, the rubber chafer 5 measured on the normal L (intersection W between the normal L and the steel cord outer contour line of the folded portion 3b) lowered from the radially outer end edge 5E of the rubber chafer 5 to the folded portion 3b. The ratio C / distance C to the distance D with respect to the distance C from the radially outer edge 5E to the intersection W and the distance D from the intersection W to the intersection V ′ (intersection of the normal L and the tire outer contour line) The percentage of the value of D being in the range of 8.5 to 50% contributes to the bead portion durability retention effect described above.
[0032]
The height of the outer end edge 5E in the radial direction of the rubber chafer 5 shown in FIG. 2 is a turnback measured from a straight line parallel to the tire rotation axis passing through the separation position J from the flange 10F of the bead portion 1 under no load and filled with the highest air pressure. 70% or more of the height of the portion 3b is desirable, and if it is less than 70%, it is difficult to ensure a satisfactory bead portion durability level.
[0033]
The example shown in FIG. 3 is another example in which the radially outer end edge 5E and the folded back end edge 3bE of the rubber chafer 5 are on the same normal line L. In this example, the embodiment shown in FIG. Although the performance of the bead portion durability is close to that of the example shown in FIG. 1, the distance A and the distance B are shown in FIG.
[0034]
If the lower limit of the percentage of the value of ratio A / B and the percentage of the value of ratio C / D is less than 8.5%, the effect of alleviating the shear deformation received by the rubber chafer 5 is insufficient, and the folded portion end edge 3bE Cracks are likely to occur, and if it exceeds 50%, the deformation blocking effect of the rubber chafer 5 is reduced, and cracks are likely to occur in the end edge 3bE.
[0035]
【Example】
It is a type 2 tire for construction vehicles (for grader), the size is 14.00R24 TG, one star (☆), and according to JATMA YEAR BOOK, the maximum load capacity of this size is 3650kg at a maximum speed of 40km / h. The corresponding maximum air pressure is 3.75 kgf / cm ² . The carcass 3 is a rubber coating of a one-ply radial arrangement steel cord. The configuration of the bead portion 1 in Examples 1, 2, and 4 is in accordance with FIG. 1, and Example 3 is in accordance with the configuration of the bead portion 1 in FIG. The conventional example was adapted to each example except that the bead portion configuration shown in FIG. 4 was used.
[0036]
The height h (mm) measured from the bead base line BL of the folded portion for each example and the 100% modulus M5 ₁₀₀ (kgf / cm ² ) of the rubber chafer 5, and the 100% modulus M7 ₁₀₀ of the stress relaxation rubber layer 7 for each example. (kgf / cm ² ) Table 1 shows the percentage (%) of the value of the ratio A / B and the percentage (%) of the value of the ratio C / D. Table 1 shows the corresponding No. in the drawing. Also described.
[0037]
[Table 1]

[0038]
Using the tires of Examples 1 to 4 and the conventional example as test tires, a bead portion durability test was performed. The test condition was that after a tire filled with the above-mentioned internal pressure on a drum having a diameter of 5 m was loaded with a load corresponding to the maximum load capacity of 100% load and initially pressed at 150% load for 3 days. The load load was increased to 20% (170% load, next 190% load, ...), and the step load system was used for driving every three days.
[0039]
The evaluation was expressed by an index in which the cumulative time during which the vehicle traveled until a failure occurred in the bead portion and was recognized by the appearance was 100 as a conventional example. The higher the value, the better. The tire weight as an alternative characteristic of the direct material cost and productivity index is shown in the lower part of Table 1 together with the test results as an index with the conventional example being 100. The smaller the tire weight index, the better.
[0040]
As is clear from the results shown in Table 1, Examples 1 to 4 were not provided with bead portion reinforcing cord layers 15 and 16, although the weight of the tire was reduced compared to the conventional example. 1, 2 and 4 show bead part durability far superior to that of the conventional example, and it can be seen that Example 3 shows the bead part durability almost the same as that of the conventional example. Even at the level, there will be no hindrance to practical use for general use.
[0041]
【The invention's effect】
According to the first to eighth aspects of the present invention, the durability of the bead portion is maintained at least at the same level as the conventional tire level, but rather significantly improved from the conventional tire level, and at the same time the direct material cost is reduced and the productivity is reduced. Thus, it is possible to provide a heavy-duty pneumatic radial tire that can achieve the improvement and realize a significant reduction in manufacturing cost and an improvement in the operating rate of equipment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a tire showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part of a tire showing another example of the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a tire showing another example of the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a conventional tire.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bead part 2 Bead core 3 Carcass 3a Carcass body 3b Folding part 3bE Folding part termination edge 4 Stiffener rubber 5 Rubber chafer 5E Rubber chafer radial outer terminal edge 6 Side wall rubber 7 Stress relaxation rubber layer 8 Inner liner 10 Rim 10F Flange H _L load Bead separation position H Bead separation position under load release

Claims

It comprises a carcass that becomes a rubber-coated ply of a radial arrangement steel cord that consists of a tread portion, a pair of sidewall portions and a pair of bead portions that are continuous on both sides thereof, and that reinforces each portion between bead cores embedded in the bead portion, The carcass has a folded portion that winds around the bead core from the inside to the outside, and the stiffener rubber extending in a tapered manner from the bead core to the tread portion along the carcass body on the inside of the folded portion and disposed outside the folded portion In a heavy-duty pneumatic radial tire equipped with a hard rubber chafer, the carcass turned back as measured from the bead baseline when the tire mounted on the standard rim is filled with the maximum air pressure and a load corresponding to the maximum load capacity is applied. 1 is the tire height measured from the bead baseline. In the range of .5～27%, hard rubber chafer, the flange and the portion extending toward the radially inside of the tire from the separate position of the rim of the tire in contact with the flange of the rim, the radially outer side from the separate position The carcass turn-up part has a height that exceeds the flange of the rim, at least in the rim, in a tire posture under full air pressure with the load extending to be positioned inside the sidewall rubber and releasing the load. A soft stress relieving rubber layer having a smaller 100% modulus than the 100% modulus of the rubber chafer is interposed between the folded portion extending outward in the tire radial direction from the position corresponding to the flange height and the hard rubber chafer. Heavy duty pneumatic radial tire characterized by that.

2. The tire according to claim 1, wherein the bead portion reinforcement includes only a bead core, a carcass including a turn-up portion, a stiffener rubber, and a hard rubber chafer.

The tire according to any one of claims 1 to 2 , wherein a carcass turn-up end terminal edge is positioned below a height of a rubber chafer tire radial outer end edge.

The tire according to any one of claims 1 to 3 , wherein a carcass turn-up end terminal edge is positioned higher than an outer end edge of the rubber chafer in the tire radial direction.

The distance from the outer corner of the steel cord to the rubber chafer on the normal line drawn from the outer corner of the steel cord to the outer contour of the tire at the end of the carcass turn-up section in the tire cross section with the plane including the tire rotation axis (A) And with respect to the distance (B) from the outer corner to the tire outer contour line, the percentage of the value (A / B) of the distance (A) to the distance (B) is in the range of 8.5 to 50%. The tire according to claim 3 .

Distance (C) from the end edge of the rubber chafer to the steel cord of the turn-up portion on the normal line drawn from the tire radial outer end edge to the turn-up portion of the carcass in the tire cross section by a plane including the tire rotation axis And the ratio (C / D) of the distance (C) to the distance (D) with respect to the distance (D) from the tire outer contour line to the steel cord of the folded portion on the extension line of the normal line to the tire outer contour line 5. Tire according to claim 4 , wherein the percentage of values is in the range of 8.5 to 50%.

2. The tire according to claim 1, wherein the rubber chafer has a 100% modulus in the range of 30 to 60 kgf / cm ² and a rubber in the stress relaxation rubber layer has a 100% modulus in the range of 15 to 28 kgf / cm ² .