JP2001001716A - 重荷重用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

重荷重用空気入りラジアルタイヤ

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JP2001001716A
JP2001001716A JP11172800A JP17280099A JP2001001716A JP 2001001716 A JP2001001716 A JP 2001001716A JP 11172800 A JP11172800 A JP 11172800A JP 17280099 A JP17280099 A JP 17280099A JP 2001001716 A JP2001001716 A JP 2001001716A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カーカス層の巻き上げ端を高く設定すること
なく、かつ巻き上げ端に対する補強材を用いることな
く、ビード廻りの耐久性を向上した偏平率90〜100
%の重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供する。 【解決手段】 カーカス巻き上げ端高さCTHをカーカ
スライン断面高さCHに対し、CTH=(0.35〜
0.45)×CHとする一方で、タイヤを標準リムに装
着した自立状態でのカーカスラインの設定条件として、
トレッド展開幅の50%中央領域内でのカーカスライン
曲率半径rφ(a) とカーカスライン高さRAとの関係を
rφ(a) /RA=1.4〜2.2とし、カーカスライン
最大幅位置高さSCHをSCH=(0.5〜0.6)×
CHとし、カーカスライン最大幅位置でのカーカスライ
ン曲率半径rφ(c) をrφ(c) =(1.0〜3.5)×
rφ(a) とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低速度かつ超重荷
重条件で使用される産業車両用として好適な重荷重用空
気入りラジアルタイヤに関し、さらに詳しくは、ビード
廻りの耐久性に優れた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】産業車両用空気入りラジアルタイヤは、
例えば、平均速度15km/h以下の低速度で使用さ
れ、高内圧充填(700kPa以上、一般には900〜
1000kPa)で、かつタイヤ径方向の撓み率が20
%以上、時には25%を超える超重荷重条件で使用され
ることがある。
【0003】一方、産業車両用空気入りラジアルタイヤ
には、通常、広幅平底リム又は傾斜座リムが用いられ
る。そのため、撓み率が大きい使用条件において、リム
フランジ背面と接触する部分のタイヤ内部領域では、高
内圧によるタイヤ内面からの内圧力とリムフランジから
のリム反力により、タイヤ厚さ方向に繰り返し圧縮力が
作用する。
【0004】一般にタイヤ構造において、カーカスプラ
イの巻き上げ端やスチールフィニッシング等の補強材の
端末が上述のような圧縮力を受ける領域に配置されてい
ると、その端末ゴム部分からのセパレーションに結び付
き易い。このような配置構造は、平底リムに装着される
トラックバス用タイヤでは多く採用されているが、特に
高内圧でタイヤ径方向の撓み率が大きい産業車両用空気
入りラジアルタイヤでは、端末ゴム部分への応力集中を
避けることが困難であるため採用することができない。
【0005】そのため、産業車両用空気入りラジアルタ
イヤにおいては、荒れ地走行用重荷重用タイヤで一般に
採用されているカーカス超ハイターンナップ構造と呼ば
れる巻き上げ構造が採られている。この超ハイターンナ
ップ構造はカーカス巻き上げ端をタイヤ最大幅位置近傍
に配置することにより、タイヤのリムフランジ背面との
接触領域にカーカス巻き上げ端を配置しないようにした
ものである。
【0006】ところが、産業車両用空気入りラジアルタ
イヤは、撓み率が20%以上と大きいため、たとえカー
カス巻き上げ端をタイヤ最大幅位置近傍に配置しても、
巻き上げ端に繰り返し圧縮力が作用することが避けられ
ず、耐久性の確保が困難である。そのため、十分な耐久
性を確保するためには、通常の荒れ地走行用重荷重用タ
イヤよりも更に高い巻き上げ端高さを設定することが必
要である。例えば、通常の荒れ地走行用重荷重用タイヤ
では正規内圧充填時におけるカーカス巻き上げ端高さは
カーカスライン断面高さの45〜60%の範囲である
が、産業車両用空気入りラジアルタイヤでは55〜70
%の範囲に設定されている。このようにカーカス巻き上
げ端を高くした例として、特開平9−315107号公
報に記載のタイヤが挙げられる。しかしながら、カーカ
ス巻き上げ端を高く設定すると、カーカス層をビードコ
アの廻りに巻き上げることが困難になるため、タイヤの
生産性が著しく低下するという問題があった。
【0007】また、産業車両用空気入りラジアルタイヤ
では、その使用条件の特徴として、制駆動による高トル
ク負荷と旋回時のタイヤ据え切りによる捻じり変形がタ
イヤサイド部に掛かるため、上述のようにカーカス巻き
上げ端を高く設定した場合、撓み変形によるカーカス巻
き上げ端の耐久性を向上することは可能であるものの、
代わりにカーカス巻き上げ端がタイヤ最大幅位置よりト
レッド側に配置されることで、制駆動トルクによるタイ
ヤ周方向の変形や据え切りによる捻じり変形を受け易く
なる。そのため、カーカス巻き上げ端近傍のタイヤ内面
側に補強材を埋設し、これら補強材によりカーカス巻き
上げ端をトルクによるタイヤ周方向の変形や据え切りに
よる捻じり変形から保護する手法が採られている。しか
しながら、このように補強材を埋設する手法では、タイ
ヤの製造を煩雑にするばかりでなく、材料コストやタイ
ヤ重量の増大を招いてしまうという問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、カー
カス層の巻き上げ端を高く設定することなく、かつ巻き
上げ端に対する補強材を用いることなく、ビード廻りの
耐久性を向上することを可能にした重荷重用空気入りラ
ジアルタイヤを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤは、左右一
対のビード部間にカーカス層を装架し、該カーカス層の
両端部をビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き
上げると共に、トレッド部における前記カーカス層の外
周側に少なくとも2層の互いに交差するスチールコード
層からなるベルト層を備えた偏平率90〜100%の重
荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、前記カーカス
層の巻き上げ端高さCTHをカーカスライン断面高さC
Hに対し、CTH=(0.35〜0.45)×CHとす
る一方で、タイヤを標準リムに装着した自立状態でのカ
ーカスラインの設定条件として、トレッド展開幅の50
%中央領域内でのカーカスライン曲率半径rφ(a) と、
タイヤ中心線位置におけるタイヤ回転軸からのカーカス
ライン高さRAとの関係を、rφ(a) /RA=1.4〜
2.2とし、カーカスライン最大幅位置高さSCHをカ
ーカスライン断面高さCHに対し、SCH=(0.5〜
0.6)×CHとし、カーカスライン最大幅位置でのカ
ーカスライン曲率半径rφ(c) を、rφ(c)=(1.0
〜3.5)×rφ(a) としたことを特徴とするものであ
る。
【0010】このようにカーカス層の巻き上げ端高さC
THをカーカスライン断面高さCHに対して上記範囲で
低く設定することで、制駆動トルクによるタイヤ周方向
の変形や据え切りによる捻じり変形に起因するビード廻
りの耐久性の低下を避け、かつ自立状態でのカーカスラ
インの設定条件を上記関係式から特定し、正規内圧充填
時の無負荷状態から撓み状態への変形においてカーカス
巻き上げ端近傍に生じる歪み分布を適正化することで、
タイヤ径方向の撓み変形に起因するビード廻りの耐久性
の低下を防止することが可能になる。
【0011】従って、本発明の重荷重用空気入りラジア
ルタイヤは、カーカス層の巻き上げ端を高く設定するこ
とによる生産性の低下を伴うことなく、かつ巻き上げ端
に対する補強材を用いることによる材料コストやタイヤ
重量の増大などを伴うことなく、ビード廻りの耐久性を
向上することができる。このような本発明の重荷重用空
気入りラジアルタイヤは、低速度かつ超重荷重条件で使
用される産業車両用として好適である。
【0012】本発明において、タイヤの自立状態とはタ
イヤを標準リムに完全嵌合するまで内圧を充填した後、
充填内圧を50kPaに調整した無負荷状態を意味す
る。これに対して、正規内圧充填状態とはJATMA最
大空気圧を充填した状態を意味する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成について添付
の図面を参照して詳細に説明する。
【0014】図1及び図2は本発明の実施形態からなる
産業車両用空気入りラジアルタイヤを例示するものであ
る。図1において、左右一対のビード部1,1間には複
数本のカーカスコードからなるカーカス層2が装架され
ている。このカーカス層2はタイヤ周方向に対して実質
的に90°のコード角度で配置され、そのタイヤ幅方向
両端部がビードコア5の廻りにタイヤ内側から外側へ折
り返されて巻き上げられている。トレッド部3における
カーカス層2の外周側には少なくとも2層の互いに交差
するスチールコード層からなるベルト層4がタイヤ1周
にわたって配置されている。これらベルト層4はコード
がタイヤ周方向に対して傾斜し、かつ層間でコードが互
いに交差するようになっている。
【0015】図2において、カーカス巻き上げ端高さC
TH、カーカスライン断面高さCH、カーカスライン曲
率半径rφ(a) 、カーカスライン高さRA、カーカスラ
イン最大幅位置高さSCH、カーカスライン曲率半径r
φ(c) は、それぞれタイヤの自立状態(内圧50kP
a)での寸法を示すものである。また、各寸法にinf を
付与した符号は正規内圧充填状態(内圧1000kP
a)での寸法を示すものである。
【0016】但し、カーカス巻き上げ端高さCTHはタ
イヤのリムフランジ位置からカーカス巻き上げ端までの
タイヤ径方向の高さである。カーカスライン断面高さC
Hはタイヤのリムフランジ位置からカーカスライン最大
径までのタイヤ径方向の高さである。カーカスライン曲
率半径rφ(a) はトレッド展開幅TDWの50%中央領
域内においてタイヤ子午線断面に沿って測定されるカー
カスラインの曲率半径である。カーカスライン高さRA
はタイヤ中心線位置におけるタイヤ回転軸からカーカス
ラインまでの高さである。カーカスライン最大幅位置高
さSCHはタイヤのリムフランジ位置からカーカスライ
ン最大幅位置までのタイヤ径方向の高さである。カーカ
スライン曲率半径rφ(c) はカーカスライン最大幅位置
においてタイヤ子午線断面に沿って測定されるカーカス
ラインの曲率半径である。
【0017】上記空気入りラジアルタイヤにおいて、カ
ーカス巻き上げ端高さCTHはカーカスライン断面高さ
CHに対し、CTH=(0.35〜0.45)×CHと
なるように設定されている。一方、自立状態でのカーカ
スラインの設定条件として、以下の関係が成り立ってい
る。
【0018】トレッド展開幅TDWの50%中央領域
内でのカーカスライン曲率半径rφ(a) と、タイヤ中心
線位置におけるタイヤ回転軸からのカーカスライン高さ
RAとの関係は、rφ(a) /RA=1.4〜2.2を満
足する。
【0019】カーカスライン最大幅位置高さSCHは
カーカスライン断面高さCHに対し、SCH=(0.5
〜0.6)×CHを満足する。
【0020】カーカスライン最大幅位置でのカーカス
ライン曲率半径rφ(c) は、rφ(c) =(1.0〜3.
5)×rφ(a) を満足する。
【0021】タイヤ偏平率を90〜100%に規定す
る条件として、カーカスライン最大幅W(c) はリム幅R
Wに対し、W(c) =(1.34〜1.40)×RWを満
足する。
【0022】なお、上述したカーカスライン曲率半径r
φ(a) は、トレッド半径をTRとし、トレッド展開幅T
DWの50%中央領域内でトレッド半径TRが形成する
角度をθとすると、θ=(TDW×0.5)/(2×T
R)と近似されることから、下式(1)の近似式で表す
ことができる。但し、式(1)において、δc はタイヤ
中心線位置でのトレッド表面からカーカス層までの厚さ
である、δc50 は上記50%中央領域の端部(1/4ポ
イント)でのトレッド表面からカーカス層までの厚さで
あり、Xθ=TR×Sinθ,Yθ=TR×Cosθで
ある。
【0023】
【数1】 上述のように自立状態でのカーカスラインを規定するこ
とにより、正規内圧充填時の無負荷状態でのカーカスラ
インは次のように誘導される。
【0024】トレッド展開幅TDWの50%中央領域
内のカーカスライン曲率半径rφ(a)infは実質的に変化
しないので、rφ(a) ≒rφ(a)infとなる。
【0025】正規内圧充填下では、カーカスライン最
大幅付近のカーカスライン曲率半径rφ(c)infはトレッ
ド部のカーカスライン曲率半径rφ(a)infに対し、0.
1〜0.4倍の範囲で平衡状態になろうとする。その結
果、カーカスライン最大幅位置Pcはタイヤ幅方向外側
へ向けてビード寄りに大きく張り出した状態で平衡状態
となる。
【0026】例えば、図3に示すように、自立状態でカ
ーカスラインを平衡状態とした従来タイヤでは、カーカ
スライン最大幅付近におけるタイヤ幅方向外側への張り
出し量は、カーカスライン最大幅の0〜2%であるが、
図1に示す本発明タイヤではカーカスライン最大幅付近
からリムフランジとタイヤとの接触開始点にかけてタイ
ヤ幅方向外側へカーカスライン最大幅の3〜7%と大き
く張り出す。
【0027】上記張り出し量に基づいて、本発明タイ
ヤではカーカスライン最大幅位置Pcが自立状態から正
規内圧充填状態への移行の過程においてビード寄りに大
きく移動するので、自立状態のカーカスライン最大幅位
置高さSCHと正規内圧充填状態のカーカスライン最大
幅位置高さSCHinf との関係は、SCHinf =(0.
7〜0.85)×SCHとなる。このとき、カーカスラ
イン最大幅位置高さSCHinf をカーカスライン断面高
さCHinf に対する比で見ると、SCHinf =(0.3
8〜0.45)×CHinf となる。このようにカーカス
ライン最大幅位置高さSCHが変化することにより、カ
ーカス層の巻き上げ端付近がタイヤ内圧による最も変位
の大きい位置となる。なお、図3の従来タイヤではカー
カスライン最大幅位置Pcは自立状態から正規内圧充填
状態への移行の過程において僅かに移動するだけであ
る。
【0028】上記正規内圧充填状態において、カーカ
スライン最大幅W(c)infはリム幅RWに対し、W(c)inf
=(1.34〜1.42)×RWとなり、タイヤ偏平率
が90〜100%の範囲になる。
【0029】次に、本発明のタイヤ構造による作用効果
について説明する。図4及び図5はそれぞれ本発明タイ
ヤと従来タイヤにおけるサイドウォール部を拡大して示
すものであり、図1の破線部に対応する部分である。ま
た、図4及び図5において、実線矢印は接地直下にある
ときに生じる主歪みの方向と大きさを示し、破線矢印は
接地対抗位置にあるときに生じる主歪みの方向と大きさ
を示す。
【0030】本発明タイヤでは、自立状態から正規内圧
充填状態への移行の過程において、タイヤ子午線断面に
おける輪郭がカーカスライン最大幅位置でタイヤ幅方向
外側に張り出し変形して平衡状態となる。そのため、自
立状態から正規内圧充填状態への移行の過程でカーカス
ラインをなるべく変化させない従来タイヤに比べて、正
規内圧充填状態においてカーカスライン外側のサイドウ
ォールゴムに生じる主歪みがタイヤ径方向に大きくな
る。
【0031】このカーカスライン最大幅位置の近傍にカ
ーカス層の巻き上げ端を配置すると、図4に示すように
巻き上げ端付近での主歪みは、正規内圧充填状態では従
来タイヤに比べて大きくなる代わりに、撓み状態でもカ
ーカスコード配向方向に沿った一軸引っ張り方向成分の
分布を示すようになる。そのため、タイヤの撓みによっ
て生じる繰り返し変形に対して端末ゴムの動きが一方向
のままとなるので、セパレーション等の破壊に対して有
利に作用する。特に、正規内圧充填状態においてタイヤ
径方向に作用する主歪みのレベルが高いので、撓み率が
高い使用条件下であっても、撓み状態でカーカス層の巻
き上げ端付近の主歪み方向が変化するのを回避すること
ができる。
【0032】一方、図5に示す従来タイヤでは主歪み方
向がタイヤの撓みに応じて互いに交差する二軸方向に変
化するためセパレーション等の破壊を生じ易い。そのた
め、従来タイヤでは撓み状態で主歪み方向が変化しない
ようにカーカス層の巻き上げ端をカーカスライン最大幅
位置よりトレッド側に配置する必要がある。しかるに、
カーカス層の巻き上げ端をカーカスライン最大幅位置よ
りトレッド側に配置すると、制駆動時のトルクによるタ
イヤ周方向の変形や据え切りによる捻じり変形を受け易
くなるため、巻き上げ端近傍のタイヤ内面側に補強材を
埋設する必要がある。
【0033】これに対して、本発明タイヤでは上述した
ように繰り返し撓み変形により発生する主歪みによる故
障破壊の危険性が低いことから、カーカス層の巻き上げ
端をカーカスライン最大幅位置に比べて同等か、或いは
ビード側の低い位置に配置することができる。従って、
カーカス層の巻き上げ端を高く設定することによる生産
性の低下を伴うことなく、かつ巻き上げ端に対する補強
材を用いることによる材料コストやタイヤ重量の増大な
どを伴うことなく、ビード廻りの耐久性を向上すること
ができる。
【0034】本発明において、カーカス巻き上げ端高さ
CTHをカーカスライン断面高さCHに対し、CTH=
(0.35〜0.45)×CHとすることが必要であ
る。カーカス巻き上げ端高さCTHがカーカスライン断
面高さCHの45%を超えると、カーカス巻き上げ端が
制駆動時のトルクによるタイヤ周方向の変形や据え切り
による捻じり変形を受け易くなり、逆に35%未満であ
るとカーカス巻き上げ端への撓み変形の影響を避けられ
なくなる。
【0035】
【実施例】以下の構成を備えたタイヤについて、耐久性
の評価を実施した。 評価タイヤ共通項 タイヤサイズ:1400R24 産業車両用タイヤ カーカス層:1プライ スチールコード3+9+15×0.215+0.15 スチールコードベルト層: 第1層:3+9+15×0.215+0.15 タイヤ周方向に対するコード角度30°(左下がり) 第2層:3+9+15×0.215+0.15 タイヤ周方向に対するコード角度23°(右下がり) 第3層:3×6×0.23 高伸度ワイヤ タイヤ周方向に対するコード角度23°(左下がり) 第4層:3×6×0.23 高伸度ワイヤ タイヤ周方向に対するコード角度23°(右下がり) リムサイズ:24×10.00WI(IRリム:広幅平
底リム)
【0036】
【表1】
【0037】なお、図7の従来タイヤ1においては、カ
ーカス巻き上げ端の位置を中心にタイヤ内面を補強する
ことで、巻き上げ端が制駆動トルクによるタイヤ周方向
の変形や据え切りによる捻じり変形を受け難い構造が採
られている。具体的には、タイヤ内面側に1260D/
2のナイロンコードからなる2層の補強層6をタイヤ周
方向に対して70°で互いに交差するように配置した。
更に、カーカス層からインナーライナー層表面までの厚
さを、図6の本発明タイヤと図8の従来タイヤ2では
5.7mmとしているのに対し、図7の従来タイヤ1で
は14.5mmの厚さまで補強した。
【0038】これら評価タイヤは、1400R24 J
ATMA第1種を適用すると、新品寸法の最大幅401
mm、外径1337〜1398mmに対して、いずれも
規格内の数値になっていた。
【0039】耐久性の評価 室内ドラム試験機では、制駆動トルクによる周方向の変
形や据え切りによる捻じり変形をタイヤに掛けながら走
行させる試験は、この種の大型サイズになると設備的に
実施が困難であるため、各々のタイヤを実際に大型フォ
ークリフトに装着して評価を行った。
【0040】その結果、従来タイヤ2(自立状態のカー
カスラインが平衡状態にあるタイヤ)は、走行開始から
3700時間経過した時点でサイドウォール部の膨らみ
が確認され、切断調査によりカーカス巻き上げ端からの
セパレーション故障が確認された。
【0041】一方、本発明タイヤ及び従来タイヤ1(タ
イヤ内面側を補強したタイヤ)は走行開始から7000
時間経過した時点でトレッドの摩耗が進み取り外し段階
に至ったため切断調査を実施したところ、いずれのタイ
ヤもカーカス巻き上げ端からの故障は確認されなかっ
た。
【0042】なお、同一車両にバイアス構造のタイヤを
装着した場合、最終寿命実績は3500〜4500時間
であった。これら実車評価結果から明らかなように、本
発明タイヤは特別な補強を施さなくとも、補強材を備え
た従来タイヤ1と同等の耐久性レベルにあることが判っ
た。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、偏
平率90〜100%の重荷重用空気入りラジアルタイヤ
において、カーカス層の巻き上げ端高さを低く設定する
ことで、制駆動トルクによるタイヤ周方向の変形や据え
切りによる捻じり変形に起因するビード廻りの耐久性の
低下を避け、かつ自立状態でのカーカスラインの設定条
件を特定し、正規内圧充填時の無負荷状態から撓み状態
への変形においてカーカス巻き上げ端近傍に生じる歪み
分布を適正化することで、タイヤ径方向の撓み変形に起
因するビード廻りの耐久性の低下を防止することができ
る。
【0044】従って、カーカス層の巻き上げ端を高く設
定することによる生産性の低下を伴うことなく、かつ巻
き上げ端に対する補強材を用いることによる材料コスト
やタイヤ重量の増大などを伴うことなく、産業車両用と
しても十分なビード廻りの耐久性を確保することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態からなる産業車両用空気入り
ラジアルタイヤを示す半断面図である。
【図2】図1の空気入りラジアルタイヤの自立状態と正
規内圧充填状態の寸法を示す説明図である。
【図3】従来タイヤ(自立状態のカーカスラインが平衡
状態にあるタイヤ)の自立状態と正規内圧充填状態の寸
法を示す説明図である。
【図4】本発明タイヤのサイドウォール部に生じる主歪
みの方向と大きさを示す断面図である。
【図5】従来タイヤ(自立状態のカーカスラインが平衡
状態にあるタイヤ)のサイドウォール部に生じる主歪み
の方向と大きさを示す断面図である。
【図6】評価試験に用いた本発明タイヤを示す半断面図
である。
【図7】評価試験に用いた従来タイヤ(タイヤ内面側を
補強したタイヤ)を示す半断面図である。
【図8】評価試験に用いた従来タイヤ(自立状態のカー
カスラインが平衡状態にあるタイヤ)を示す半断面図で
ある。
【符号の説明】
1 ビード部 2 カーカス層 3 トレッド部 4 ベルト層 5 ビードコア CTH 巻き上げ端高さ CH カーカスライン断面高さ rφ(a) 50%中央領域内でのカーカスライン曲率半
径 RA カーカスライン高さ SCH カーカスライン最大幅位置高さ rφ(c) カーカスライン最大幅位置でのカーカスライ
ン曲率半径

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 左右一対のビード部間にカーカス層を装
    架し、該カーカス層の両端部をビードコアの廻りにタイ
    ヤ内側から外側へ巻き上げると共に、トレッド部におけ
    る前記カーカス層の外周側に少なくとも2層の互いに交
    差するスチールコード層からなるベルト層を備えた偏平
    率90〜100%の重荷重用空気入りラジアルタイヤに
    おいて、 前記カーカス層の巻き上げ端高さCTHをカーカスライ
    ン断面高さCHに対し、CTH=(0.35〜0.4
    5)×CHとする一方で、タイヤを標準リムに装着した
    自立状態でのカーカスラインの設定条件として、 トレッド展開幅の50%中央領域内でのカーカスライン
    曲率半径rφ(a) と、タイヤ中心線位置におけるタイヤ
    回転軸からのカーカスライン高さRAとの関係を、rφ
    (a) /RA=1.4〜2.2とし、 カーカスライン最大幅位置高さSCHをカーカスライン
    断面高さCHに対し、SCH=(0.5〜0.6)×C
    Hとし、 カーカスライン最大幅位置でのカーカスライン曲率半径
    rφ(c) を、rφ(c)=(1.0〜3.5)×rφ(a)
    とした重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
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