JP2000025423A - 乗用車用空気入りタイヤ - Google Patents
乗用車用空気入りタイヤInfo
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Abstract
ゴムと補強コードとの接着性の低下を起こさず、かつ、
内圧充填時の通常走行での性能を損なうことなく優れた
耐久性を有する乗用車用空気入りタイヤを提供する。 【解決手段】乗用車用空気入りタイヤにおいて、サイド
ウォール部に、並列された複数のスチールコードがゴム
マトリックス中に埋設された層からなるインサートが配
設され、該インサートのX線透過により平面として求め
たコード像において、任意に選択したコード軸方向長さ
15mmの部分のコード面積に占めるフィラメント面積
の割合が0.45以上0.95以下である。
Description
タイヤに関し、詳しくは、タイヤ内部圧力(以下内圧と
いう)充填時の通常走行での性能を損なうことなく優れ
た耐久性を有し、さらに内圧低下時にも安全に走行でき
る乗用車用空気入りタイヤに関する。
走行、いわゆるランフラット走行が可能なタイヤ(空気
入り安全タイヤという)においては、タイヤ車輪とし
て、タイヤの空気室内におけるリムの部分に金属製また
は合成樹脂製の環状中子を取り付けた中子タイプと、タ
イヤサイドウォール部のビード部からショルダー区域に
かけて、カーカス部の内面に断面が三日月状の比較的硬
質ゴムの層を配置して補強したサイド補強タイプとが知
られている。これら2つのタイプのうち、中子タイプ
は、ランフラット走行にあたって荷重支持能力が高いこ
とから乗り心地をあまり問題としない貨物運搬用車両、
軍用車両向けとして、またサイド補強タイプは比較的荷
重負担が軽く、乗り心地を重視する車両向けとして、夫
々それなりに評価を得ている。
いるサイド補強タイプは、サイドウォール部においてカ
ーカス部の内面に断面が三日月状の比較的硬質の補強ゴ
ム層を、その一方の端部がカーカス部を隔ててベルト部
とオーバーラップし、他方の端部はビードフィラーとオ
ーバーラップするように配置して強化されている。走行
中にタイヤがパンクして空気が抜けてしまうと、補強ゴ
ム層で強化したサイドウォール固有の剛性によって荷重
を支持し、速度は多少落とさなければならないとはい
え、所定の距離ランフラット走行を行なうことができ
る。
サイド補強タイプの空気入り安全タイヤにおいても、ラ
ンフラット走行性はなお十分とは言えないのが現状であ
る。即ち、汎用の乗用車用タイヤの場合荷重負担は比較
的小さいといっても、乗用車も大型になると1本あたり
の荷重は500kgf前後と大きくなる。このような場
合、パンク状態でのサイドウォール部の変形は大きくな
り、走行時に受ける数倍の動荷重によってサイドウォー
ル部は完全に座屈してしまい、これを繰り返しながら走
行することとなる。その結果、サイドウォール部は、屈
曲による自己発熱により高温となり、ゴム補強層の熱劣
化を促進してしまう。また、ビード部は、リムのフラン
ジによって突き上げられ、湾曲したフランジとビードフ
ィラーに挟まれた外皮ゴムとカーカス折り返し部が熱に
よって融けたり、断裂してしまい、これにより、パンク
の原因となった部分を修理しても、以後の使用は不可能
となる。
ット条件で走行させた場合、タイヤの内部温度は200
℃以上の高温になるため、耐熱性に優れているといわれ
ている、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PE
T)でさえも、高温時のゴムとの接着性が十分ではな
く、具体的には、PETカーカスを適用したタイヤの場
合、ランフラット走行での故障はPETとゴムマトリッ
クスのセパレーションや、PETコードの溶融または断
裂が主なものとなる。また、高温時のゴムとの接着性が
良好といわれる、例えば66−ナイロンでさえも、コー
ドが軟化して、高温時のタイヤ中での補強効果が低減し
てしまい、具体的には、66−ナイロンカーカスを適用
したタイヤの場合、ランフラット走行での故障は66−
ナイロンコードの溶融による剥離が主なものとなる。そ
のため、PETおよび66−ナイロンいずれで補強され
たカーカス部の場合もランフラット耐久性という点では
より高いレベルが望まれる。
イヤの内圧低下時のランフラット走行時の耐久性と同時
に、内圧充填時の通常走行での性能も当然に要求され
る。
フラット走行時においてもゴムマトリックスと補強コー
ドとの接着性の低下を起こさず、かつ、内圧充填時の通
常走行での性能を損なうことなく優れた耐久性を有する
乗用車用空気入りタイヤを提供することにある。
を解決すべく鋭意検討した結果、カーカスプライの補強
コードにポリエステルコードおよび/またはポリアミド
コードを使用し、かつサイドウォール部に、特定の構造
を持つゴム−スチールコード複合体をインサートとして
配設することにより、ランフラット走行時においてもゴ
ムマトリックスと補強コードとの接着性の低下が起こら
ず、耐久性能のより一層の向上が図れると同時に、内圧
充填時に通常走行での性能を損なうことなく優れた耐久
性を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。
りタイヤは、左右一対のビードコアと、並列された複数
のポリエステルコードおよび/またはポリアミドコード
がゴムマトリックス中に埋設されたプライの少なくとも
2枚からなるカーカス部と、該カーカス部のタイヤ半径
方向外側に配置されたベルト部と、該ベルト部のタイヤ
半径方向外側に配置されたトレッド部と、該トレッド部
の左右に配置された一対のサイドウォール部とを具備し
てなる乗用車用空気入りタイヤにおいて、前記サイドウ
ォール部に、並列された複数のスチールコードがゴムマ
トリックス中に埋設された層からなるインサートが配設
され、該インサートのX線透過により平面として求めた
コード像において、任意に選択したコード軸方向長さ1
5mmの部分のコード面積に占めるフィラメント面積の
割合が0.45以上0.95以下であることを特徴とす
る。
て、前記スチールコードが、各フィラメントが実質的に
ゴムマトリックスの中で独立して存在する乗用車用空気
入りタイヤである。
て、前記スチールコードの撚り構造が1×nまたは1+
nの構造(2≦n≦7)である乗用車用空気入りタイヤ
である。
て、前記スチールコードのフィラメントの素線径が、
0.125〜0.275mmの範囲である乗用車用空気
入りタイヤである。
て、前記サイドウォール部がゴム補強層で補強されてな
る乗用車用空気入りタイヤである。
て、前記インサートがゴム補強層とタイヤ半径方向最内
層の第1プライとの間に配設された乗用車用空気入りタ
イヤである。
て、前記インサートの上端が、前記ベルト部の最外端と
トレッド部中央との間にある乗用車用空気入りタイヤで
ある。
て、前記インサートの上端が、前記ベルト部の最外端と
トレッド部中央との間の10%以上の領域を覆う請求項
6記載の乗用車用空気入りタイヤである。
て、前記インサートの上端が、前記ゴム補強層の上端よ
りもトレッド部中央寄りにある乗用車用空気入りタイヤ
である。
いて、前記インサートの下端がビードフィラーの上端よ
りも低い乗用車用空気入りタイヤである。
いて、前記インサートの下端がビードフィラーの下端か
ら配設され、その上端がビードフィラーの上端よりも上
まで配設されている乗用車用空気入りタイヤである。
いて、前記インサートの長さが、ビードフィラーの高さ
に対して110%以上である乗用車用空気入りタイヤあ
る。
いて、前記インサートの下端とベルト最外端との距離が
25mm以上である乗用車用空気入りタイヤある。
した各種サイド補強タイプのタイヤを入念に解析した結
果、タイヤ内部の温度上昇は、ゴムの圧縮/伸長による
いわゆるヒステリシス損失により内部に熱が蓄積され発
熱するものと、サイド補強ゴムとビードフィラー間及び
/又はサイド補強ゴムとトレッド下のベルトとの間に集
中して発生する剪断歪により発熱するものとに選別され
ることを解明した。つまり、サイド補強ゴム及び/又は
ビードフィラーが故障の起点となる場合には前者が、カ
ーカスが故障の起点となる場合には後者が、夫々タイヤ
内部温度上昇の原因となる。従って、先に述べたように
カーカスプライの補強コードとしてポリエステル及び/
又はポリアミドコードを使用してランフラット走行での
耐久性の向上を更に企図する場合、サイド補強ゴムとビ
ードフィラー間及び/又はサイド補強ゴムとトレッド下
のベルトとの間に集中して発生する剪断歪をいかにして
抑制するかがカーカス耐久性向上の有力な手段となる。
ドウォール部にインサートとして高弾性及び曲げ剛性に
優れたゴム−スチールコード複合体を用いることが有効
であると考えられる。しかし、従来のスチールコードで
はタイヤの転動時、特にランフラット走行時の転動の場
合、タイヤ撓みが非常に大きく、圧縮入力による座屈疲
労あるいは塑性変形が生じてしまうことになる。
ールコード複合体の構造について鋭意検討した結果、ゴ
ムマトリックス中に埋設されたスチールコードのフィラ
メントの占有率を特定の方法に基づき特定範囲内とする
ことにより、即ちインサートのX線透過により平面とし
て求めたコード像において、任意に選択したコード軸方
向長さ15mmの部分のコード面積に占めるフィラメン
ト面積の割合を0.45以上0.95以下、好ましくは
0.50以上0.90以下、さらに好ましくは0.55
以上0.75以下とすることにより、ゴムのコード内部
への進入が容易になり、その結果として圧縮による耐久
性及び耐腐食性に優れ、且つ高温時でもゴムとスチール
コードとの接着性を損なうことがないことを見出した。
具体的には、スチールコードの各フィラメントとゴム
との接触面積を特定することができ、接触面積を増加さ
せることでスチールコード間への水分の進入を抑制する
ことができる。各フィラメントとゴムとの接触面積の
割合を増加させれば、フィラメント同士の摩擦、いわゆ
るフレッティングを抑制することができる。また、上記
との結果として、スチールコードの耐久性低下の主
な原因となる水分による腐食伝播性を抑制し、更にフレ
ッティングからの腐食性を大幅に改善できる。
するため、ランフラット走行時、タイヤ内部での発熱が
極めて高い場合においても接着性に問題はなく、ランフ
ラット走行性は前記の、例えばPETのみに比較し、高
レベルになる。また、ランフラット走行時の内部発熱を
いかに低減させるかが非常に重要な点であるが、例えば
PETコードとスチールコードを比較した場合、スチー
ルコードの方が曲げ剛性が高いため、タイヤの内圧低下
時のたわみ量が小さくなり、タイヤとしての発熱量が小
さくなる。さらに、上記スチールコードは一定伸長時に
おける引張り応力が小さく、切断時伸度が高いため、一
般にスチールコードの欠点とされる耐圧縮疲労性につい
て大幅な向上が見られる。つまり、このスチールコード
は、スチールフィラメント自体の変形で圧縮入力を吸収
することが可能となるため、耐圧縮疲労性が大幅に改良
される。従って、このスチールコードを用いたゴム−コ
ード複合体を、サイドウォール部にインサートとして配
設することにより、本発明のランフラット耐久性に優れ
た空気入り安全タイヤが得られる。
ント面積の割合が0.45未満であると、各フィラメン
トとゴムとの接触面積が大きくなり水分による腐食伝播
性をより抑制することができるが、カーカスとしての引
張弾性率が低くなり、カーカスとしての剛性要求を満足
することができなくなる。一方、0.95を超えると、
スチールフィラメント自体の変形が小さくなり、耐圧縮
疲労性の改良効果が小さくなってしまう。
して求めたコード像において、任意に選択したコード軸
方向長さ15mmの部分とは、実際のコードの長さとし
て15mmということであり、またコード面積に占める
フィラメント面積の割合とは、図1、2に示す、平面と
して求めたコード像において、図1に斜線を引いた範囲
で示すコード全体の面積をA、図2に黒く塗りつぶした
範囲で示す全フィラメントの面積をFとしたとき、当該
フィラメントの割合(R)は、R=F/Aで表わされ
る。インサートのX線透過は、タイヤ中、またはタイヤ
から取り出して測定することができる。
チールコードは、コードのフィラメントピッチ長さに対
して、型付け量を大きくすることにより、引張り応力を
低くし、切断時の伸びを高め、本発明に使用し得るコー
ドとなる。好ましくは、各フィラメントが実質的にゴム
マトリックスの中で独立して存在する。
n構造または1+nの構造(2≦n≦7)を有し、nは
7以下、より好ましくは6以下3以上の自然数である。
nが7を超えると、フィラメント同士が接触し易くな
り、フレッティングを起す可能性があり、スチールコー
ドとゴムの接着性、耐久性及び耐腐食性という点で好ま
しくない。また、このスチールコードのフィラメントの
素線径は、好ましくは0.125〜0.275mm、よ
り好ましくは、0.125〜0.230mmである。こ
の径が0.125mm未満では、製造の際、伸線がし難
く、抗張力が出にくいためコードの引張り強さが低下
し、結果として、タイヤのケース部材の強度が低下す
る。一方、0.275mmを超えると、耐疲労性が悪化
するため、好ましくない。
ートは、サイド補強用のゴム補強層とビードフィラー間
及び/又はゴム補強層とトレッド下のベルトとの間に集
中して発生する剪断歪を効果的に抑制する上で、例え
ば、その上端が、ベルトの最外端とトレッド部中央との
間にあることが好ましく、より好ましくはベルトの最外
端とトレッド部中央との間の10%以上の領域を覆うよ
うにする。さらに好適には、図7に示すように、インサ
ート8の上端がゴム補強層7の上端よりもトレッド部中
央寄りにあるようにする。ゴム補強層7とベルト端部と
の間の剪断歪が非常に大きいため、二者の間にインサー
トを配設することで剪断歪を抑制または分散させること
ができるためである。勿論、インサート8を用いること
によるタイヤの撓み自体の抑制効果も大である。尚、図
8に示す構造例のタイヤにおいても、本発明の上記効果
を十分に得ることができる。
最外端との距離が25mm以上であることが好ましい。
一方、インサートの下端は、ビードフィラーの上端より
も低いことが好ましく、より好ましくはインサートの下
端がビードフィラーの下端から配設され、その上端がビ
ードフィラーの上端よりも上まで配設される。また、イ
ンサートの長さは、ビードフィラーの高さに対して11
0%以上であることが好ましい。
をゴム補強層7とタイヤ半径方向最内層の第1プライ2
aとの間に配設することが好ましい。第1プライ2aと
第2プライ2bとの間に配設した場合、ランフラット走
行を行い続けると第2プライ2bが溶融してしまうこと
があるが、かかる構成とすれば、これを抑制することが
可能となる。尚、図10に示す構造例のタイヤにおいて
も、本発明の効果を十分に奏し得る。
ードとしては、上述のようにランフラット走行時のタイ
ヤ内部温度上昇に対し優れた耐久性を有するポリエステ
ル及び/又はポリアミドコードであり、具体的には、6
6−ナイロン(66Ny)、46−ナイロン(46N
y)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエ
チレン−2,6−ナフタレート(PEN)などが挙げら
れる。
ゴム、カーカスプライのコーティングゴム、およびゴム
補強層に使用されるゴム成分は特に限定されないが、例
えば、天然ゴム(NR)、ブタジエンゴム(BR)、ス
チレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム
(IR)を挙げることができる。なお、通常ゴム業界で
使用されている配合剤、例えばカーボンブラック等の補
強剤、加硫剤、加硫助剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟
化剤等を適宜配具することができるのは勿論のことであ
る。
関しては、50%伸長時の引張り応力(M50)が1.
2〜6.0MPaで、100%伸長時の引張り応力(M
100)が3.0〜10.0MPaであることが好まし
い。また、有機繊維で補強されたカーカスプライのコー
ティングゴムに関しては、M50が0.9〜3.0MP
aで、M100が1.5〜5.0MPaであることが好
ましい。さらに、ゴム補強層に関しては、M50が2.
0〜9.0MPaで、M100が4.0〜15.0MP
aであることが好ましい。
は、従来の方法で製造することができ、その打込み数
は、好ましくは35〜70本/5cm、さらに好ましく
は40〜60本/5cmである。このカーカスプライを
適用してグリーンタイヤを成型し、これに加硫成型を施
す。
ム補強層で補強されていることが好ましく、具体的には
カーカス層の内面及び/又は外面に三日月状断面のゴム
補強層を配設することによって、特に、内面に配設する
ことによって、ランフラット耐久性がより向上する。
スプライ層の外面との間に、さらにダウンカーカス層の
少なくとも1枚が配設されていてよい。
に説明するが、本発明の主旨を超えない限り、本実施例
に限定されるものではない。図3〜6のタイヤの概略断
面図は、タイヤサイズ225/60 R16サイズの供
試乗用車用タイヤ1の構造例(構造I〜IV)を示してい
る。カーカス2は下記の表4〜表6に示す条件にて、赤
道面とほぼ直交する向きに配列した第1プライ2aと第
2プライ2bとからなり、第1プライ2aの両端部はビ
ードリング4の周りに巻き上げられ、巻き上げ端を形成
すると共に、ビードリング4上第1プライ2aとそのプ
ライ巻き上げ端部との間には、硬質ゴムのビードフィラ
ー5が先細りに埋設されている。一方、第2プライ2b
はダウンカーカスプライであり、その両端部はサイド部
6と第1プライ2aの外面との間に配設されている。
尚、第1プライ2aと第2プライ2bの打込み数はとも
に50本/5cmである。また、9はトレッド部を示
す。
は、本発明の乗用車用タイヤ1の他の構造例(構造V〜
VIII)を示している。図7〜10に示すタイヤは、カー
カス2が第1プライ2aと第2プライ2bとからなる基
本構造は図3〜6に示すものと同様であるが、インサー
トの配設位置を夫々変えた構造例である。
三日月状断面のゴム補強層7(JIS A硬度80°、
最大厚み13mm、M50:4.5MPa、M100:
10.5MPa)が、第1プライ2aを介してビードフ
ィラー5と重なる位置からベルト下までサイドウォール
部6が全体に亘りほぼ等厚みとなるように配置されてい
る。ベルト3は、撚り構造が1×5のスチールコードを
赤道面に対して26°の角度で傾斜配列した2枚を互い
のコードが交差するように重ね合わせたものである。
ておらず、図4〜6の構造II〜IVでは下記の表4および
表5に示す条件にて、図示するように夫々インサート8
が配設されている。
第1及び第2プライのコーティングゴム、インサートの
コーティングゴムのゴム組成物の配合内容は下記の表1
〜3に示す通りである。
製) 5)ノクラック6C(商標、大内新興化学工業(株)
製) M50=4.5MPa M100=10.5MPa
製) 4)ノクセラーNZ(商標、大内新興化学工業(株)
製) M50=1.6MPa M100=2.6MPa
製) 4)ノクラック6C(商標、大内新興化学工業(株)
製) 5)有効成分はコバルト金属として10%含有 M50=2.4MPa M100=4MPa
の評価方法は次の通りである。ゴム組成物の50%伸長
時の引張り応力(M50)、100%伸長時の引張り応
力(M100)、および硬度は、JIS K6301−
1995に準拠して測定した。
伸びは、JIS G3510−1992に準拠して測定
した。
ントの面積占有率は、ソフテックス社製K−2型を用
い、インサートを取り出し、ゴム−スチールコード複合
体の法線方向からX線を照射して得た映像より、10箇
所測定し、その平均値とした。
た。 (1)ランフラット耐久性 内圧3.0kg/cm2でリム組みし、38℃の室温中
に24時間放置後、バルブのコアを抜き内圧を大気圧に
して、荷重570kg、速度89km/hrs、室温3
8℃の条件でドラム走行テストを行った。この時の故障
発生までの走行距離をランフラット耐久性とし、コント
ロール(比較例1)を100として指数で表わした。指
数が大きいほど、ランフラット耐久性は良好である。
るドラム試験機を使用して、周辺温度を30±3℃に制
御し、JATMAで定める標準リムサイズのリムを用
い、JATMA規格の最大内圧において、JATMA規
格の最大負荷能力の2倍の荷重をかけて、耐久性ドラム
走行試験を行い、タイヤが壊れるまでの距離を測定し
た。タイヤの実用化判断の評価として、2万km以下を
×、2万kmを超えるものを○とした。得られた結果を
下記の表4、5、6に示す。
部の構造によらず、いずれの実施例のタイヤにおいて
も、通常内圧耐久性およびランフラット耐久性が向上す
ることが判る。
行時においても、良好な接着耐久性を有し、スチールコ
ードで懸念される圧縮による耐久性低下や水分等による
腐食による耐久性低下のない、耐久性に優れた乗用車用
空気入りタイヤを提供することができる。
ード面積を示す説明図である。
ィラメント面積を示す説明図である。
略断面図である。
略断面図である。
概略断面図である。
概略断面図である。
略断面図である。
の概略断面図である。
II)の概略断面図である。
VIII)の概略断面図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 左右一対のビードコアと、並列された複
数のポリエステルコードおよび/またはポリアミドコー
ドがゴムマトリックス中に埋設されたプライの少なくと
も2枚からなるカーカス部と、該カーカス部のタイヤ半
径方向外側に配置されたベルト部と、該ベルト部のタイ
ヤ半径方向外側に配置されたトレッド部と、該トレッド
部の左右に配置された一対のサイドウォール部とを具備
してなる乗用車用空気入りタイヤにおいて、 前記サイドウォール部に、並列された複数のスチールコ
ードがゴムマトリックス中に埋設された層からなるイン
サートが配設され、該インサートのX線透過により平面
として求めたコード像において、任意に選択したコード
軸方向長さ15mmの部分のコード面積に占めるフィラ
メント面積の割合が0.45以上0.95以下であるこ
とを特徴とする乗用車用空気入りタイヤ。 - 【請求項2】 前記スチールコードが、各フィラメント
が実質的にゴムマトリックスの中で独立して存在する請
求項1記載の乗用車用空気入りタイヤ。 - 【請求項3】 前記スチールコードの撚り構造が1×n
の構造または1+nの構造(2≦n≦7)である請求項
1または2記載の乗用車用空気入りタイヤ。 - 【請求項4】 前記スチールコードのフィラメントの素
線径が、0.125〜0.275mmの範囲である請求
項1〜3のうちいずれか一項記載の乗用車用空気入りタ
イヤ。 - 【請求項5】 前記サイドウォール部がゴム補強層で補
強されてなる請求項1〜4のうちいずれか一項記載の乗
用車用空気入りタイヤ。 - 【請求項6】 前記インサートがゴム補強層とタイヤ半
径方向最内層の第1プライとの間に配設された請求項5
記載の乗用車用空気入りタイヤ。 - 【請求項7】 前記インサートの上端が、前記ベルト部
の最外端とトレッド部中央との間にある請求項1〜6の
うちいずれか一項記載の乗用車用空気入りタイヤ。 - 【請求項8】 前記インサートの上端が、前記ベルト部
の最外端とトレッド部中央との間の10%以上の領域を
覆う請求項7記載の乗用車用空気入りタイヤ。 - 【請求項9】 前記インサートの上端が、前記ゴム補強
層の上端よりもトレッド部中央寄りにある請求項7また
は8記載の乗用車用空気入りタイヤ。 - 【請求項10】 前記インサートの下端がビードフィラ
ーの上端よりも低い請求項1〜9のうちいずれか一項記
載の乗用車用空気入りタイヤ。 - 【請求項11】 前記インサートの下端がビードフィラ
ーの下端から配設され、その上端がビードフィラーの上
端よりも上まで配設されている請求項1〜10のうちい
ずれか一項記載の乗用車用空気入りタイヤ。 - 【請求項12】 前記インサートの長さが、ビードフィ
ラーの高さに対して110%以上である請求項11記載
の乗用車用空気入りタイヤ。 - 【請求項13】 前記インサートの下端とベルト最外端
との距離が25mm以上である請求項8記載の乗用車用
空気入りタイヤ。
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