JP2008296861A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】偏磨耗の発生を長期にわたって確実に抑える。
【解決手段】バットレス部16において、最外主溝19Aの底部からタイヤ幅方向に沿って延長した第1仮想線L1が交わる第1交差部P1と、最内ベルト層13Aのタイヤ幅方向端部から最内ベルト層に沿ってタイヤ幅方向外方へ延長した第2仮想線L2が交わる第2交差部P2との間に、タイヤ幅方向に凹む溝部22がタイヤ周方向に沿って形成される。溝部のバットレス部における開口幅Aが、この溝部の深さBよりも大に設定される。溝部の中心が、バットレス部における、第1の交差部と、最大幅ベルト層13Bのタイヤ幅方向端部から最大幅ベルト層に沿ってタイヤ幅方向外方へ延長した第3の仮想線L3が交わる第3交差部P3との間に存する。
【選択図】図2

Description

本発明は、偏磨耗を抑制することができる空気入りタイヤに関するものである。
一般に、空気入りタイヤにあっては、トレッドがクラウン形状をなすため、タイヤ外形が必然的にトレッド中央域で大きくトレッド端部に向かうに従い次第に小さくなっており、これら領域間でタイヤ外径に差が生じる。このため、負荷転動時においては、図4中矢印で示すように、車体荷重等によって、トレッド側方域に位置する陸部100がタイヤ幅方向内側へ巻き込まれる現象が生じる。このとき、トレッド中央部では比較的大きな接地圧T1がかかるものの、トレッド端部では接地圧T2が小さく、このため一様に接地しなくなる。この結果、トレッド端部では表面のゴム層が地面に引きずられることとなり、同陸部100に早期磨耗による段差、いわゆる肩落ち磨耗と呼ばれる偏磨耗が発生する。
このような偏磨耗に対処する技術として、特許文献1には、タイヤ周方向に連続する周方向主溝のうちタイヤ幅方向外側に位置する最外主溝の底部に、タイヤ径方向外方へ突出しかつタイヤ周方向に連続して延びるリブ(以下、ブレーキングコントロールリブと称する)を設けることが提案されている。
また、特許文献2には、トレッド側方域にタイヤ周方向に沿う円周細溝(以下、ディフェンスグルーブと称する)を設け、この円周細溝によって、トレッド端部表面のゴム層が地面に引きずられるのを防止することが提案されている。
また、特許文献3には、サイドウォール部とトレッド部との間のバットレス部に、タイヤ周方向に延びかつ開口部よりも奥方が広がる周溝(以下、サイドグルーブと称する)を設け、これにより、サイドウォール部からトレッド部への応力伝達を分断することが提案されている。
さらに、特許文献4には、サイドウォール部とトレッド部との間のバットレス部であって、かつ、側方からみてタイヤ周方向に延びる主溝と重なる位置に、タイヤ周方向に延びる周溝を形成することが提案されている。
特開平9―188110号公報 特開平11−78422号公報 特開平11−105508号公報 特開平11−151909号公報
しかしながら、前記従来の空気入りタイヤでは、それぞれ以下の問題があった。
すなわち、特許文献1で提案された技術にあっては、ブレーキングコントロールリブを設けた近傍位置において確かに大きな耐偏磨耗効果が得られるものの、偏磨耗が最も厳しいとされるショルダー端部に対しては余り大きな効果が得られない。
特許文献2で提案された技術にあっては、ディフェンスグルーブを設けた箇所から亀裂が生じるおそれがあり、また、特許文献3で提案された技術にあっては、車両に装着されて使用される時に、サイドグルーブが車体重量で潰されてその幅方向両端部が互いに当接し合うことに伴い、轍時等に操縦安定性が低下するおそれがあり、いずれの場合にも、適用するにあたって、ある制限が課せられていた。
また、引用文献4で提案された技術にあっては、ショルダー陸部の高さが未だ十分に残存している比較的磨耗早期の段階で、溝部がショルダー陸部の表面に開口するおそれがあり、この場合、接地面積が減少することから、ショルダー陸部の接地圧がさらに上昇して偏磨耗を増長させるおそれがあった。
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ショルダー部の偏磨耗に対して有効に対処でき、また、ブレーキングコントロールリブやサイドグルーブによる対応策では適用できない領域にも適用可能であって、偏磨耗の発生を長期にわたって確実に抑えることができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の請求項1に係る空気入りタイヤは、左右一対のビード間でトロイド状に延びるカーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に、ベルト層とトレッド踏面とがこの順に設けられ、前記トレッド踏面に、少なくともそのタイヤ幅方向両端部に陸部が区画されるようにタイヤ周方向に延びる主溝がタイヤ幅方向に間隔をあけて複数形成された空気入りタイヤであって、前記トレッド踏面の幅方向両端からそれぞれタイヤ径方向内側に向けて延びるバットレス部において、複数の前記主溝のうち最もタイヤ幅方向外側に位置する最外主溝の底部からタイヤ幅方向に沿って延長した第1仮想線が交わる第1交差部と、前記ベルト層のうち最もタイヤ径方向内側に位置する最内ベルト層のタイヤ幅方向端部から該最内ベルト層に沿ってタイヤ幅方向外方へ延長した第2仮想線が交わる第2交差部と、の間に、タイヤ幅方向に凹む溝部がタイヤ周方向に沿って形成され、前記溝部の前記バットレス部における開口幅が、この溝部の深さよりも大に設定され、前記溝部の中心が、前記バットレス部における、前記第1の交差部と、前記ベルト層のうち最もタイヤ幅方向外側に位置する最大幅ベルト層のタイヤ幅方向端部から該最大幅ベルト層に沿ってタイヤ幅方向外方へ延長した第3の仮想線が交わる第3交差部との間に存することを特徴とする。
この発明によれば、空気入りタイヤを車両に装着してトレッド踏面を接地させたときに、車体重量により、サイドウォール部が倒れ込むことによって、バットレス部からハンプ部に至る部分が、タイヤ幅方向内側へ入り込む挙動を示す。ここで、バットレス部にタイヤ幅方向に凹む溝部を設けているので、サイドウォール部からの変形によるタイヤ幅方向内側に入り込む応力を溝部に集中させて該溝部を幅が狭まるように変形させ、これによってタイヤ内部のゴムの流動を変化させる。この変化によってタイヤ幅方向に対しては、接地時に溝部を有さない従来のものと比べ、タイヤ幅方向外側へ接地する挙動を示し、また、周方向に対しては剪断歪をドライビングにシフトさせる挙動を示すこととなる。
この結果、サイドフォース入力主体の偏磨耗にはタイヤ幅方向外側に接地することで幅方向磨耗を低減できる。また、周方向引きずりによる偏磨耗に対しては、溝部近傍における剪断歪がドライビングにシフトすることで引きずり現象をなくことができる。
このように、サイドフォース入力主体の偏磨耗及び周方向引きずりに伴う偏磨耗それぞれに対応して、それら偏磨耗を低減することができる。
特に、前記溝部を、バットレス部において前記第2交差部よりもタイヤ径方向外側に形成しており、これにより、サイドウォール部からの変形によるタイヤ幅方向内側に入り込む応力の溝部による分断を、トレッド踏面にできるだけ近い位置で行うことができ、これにより、前述のサイドフォース入力主体の偏磨耗及び周方向引きずりに伴う偏磨耗をそれぞれ低減する効果をより高めることができる。
ちなみに、前記溝部を、バットレス部において前記第2交差部よりもタイヤ径方向内側に形成する場合には、溝部がトレッド踏面からタイヤ径方向へ遠い箇所に位置することとなり、溝部によるサイドウォール部からの変形によるタイヤ幅方向内側に入り込む応力伝達を分断させる効果は得にくくなる。
また、前記溝部をトレッド踏面に近づけると、溝部によるサイドウォール部からの変形によるタイヤ幅方向内側に入り込む応力を分断させる効果をより大きくすることができるが、あまり近づけすぎると、前記<発明が解決しようとする課題>でも説明したように、比較的磨耗早期の段階で、溝部がショルダー陸部の表面に開口する問題が生じる。
ここでは、前記溝部を、前記バットレス部において前記第1交差部よりもタイヤ径方向内側に形成しているので、トレッド踏面のタイヤ幅方向両端部に区画されたショルダー陸部の高さが未だ十分に残存している比較的早期の段階で、前記溝部がこのショルダー陸部の表面に開口するのを防ぐことができる。
また、溝部のバットレス部における開口幅が、この溝部の深さよりも大に設定しているので、溝部が前記車体重量で潰されてその幅方向両端部が互いに当接し合うのを抑制することが可能になり、轍時等に操縦安定性が低下するおそれも生じない。
さらに、溝部の中心が、バットレス部における、前記第1の交差部と、最大幅ベルト層のタイヤ幅方向端部から該最大幅ベルト層に沿ってタイヤ幅方向外方へ延長した第3の仮想線が交わる第3交差部との間に存するようにしたので、溝部によるサイドウォール部からの変形によるタイヤ幅方向内側に入り込む応力を分断させる効果をより一層発揮させて、サイドフォース入力主体の偏磨耗及び周方向引きずりに伴う偏磨耗をそれぞれ低減させることができる。
以上より、偏磨耗を長期にわたって確実に抑えることができる。
ここで、前記溝部は、タイヤ幅方向に沿う断面視形状が単一の円弧となっているのが好ましい。
この場合、前記車体重量により、溝部がその幅を狭めるように変形したときに、この溝部を画成する表面上で応力が一部に集中してこの部分にクラックが生じ易くなるのを抑えることができる。
また、前記最外主溝の底部に、タイヤ径方向外方へ突出しかつタイヤ周方向に連続して延びるリブを設けるのが好ましい。
前記溝部の効果はショルダー端部近傍において特に有効であるが、この場合、最外主溝にブレーキングコントロールリブを設けることによって、さらに、ショルダー部全体の磨耗バランスを向上させることができる。
また、前記第1の交差部とトレッド踏面の端部とを結ぶ第4の仮想線とタイヤ軸線に直交する面とのなす角度、つまりハンプの角度を30度以下に設定するのが好ましい。
この場合、溝部によるサイドウォール部からの変形によるタイヤ幅方向内側に入り込む応力を分断させる効果をより顕著に発揮させることができる。
この発明によれば、偏磨耗を長期にわたって確実に抑えることができる。
以下、本発明に係る空気入りタイヤの一実施形態を、図1〜図3を参照しながら説明する。
図1は、空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向に沿う断面図を示すものであって、左右一対のビード11間でトロイド状に延びるカーカス12のクラウン部12aのタイヤ径方向外側に、ベルト層13とトレッド踏面14とがこの順に設けられている。なお、図示の例ではベルト層13は複数層となっている。
さらに本実施形態では、トレッド踏面14の幅方向端部14aであるハンプ部からそれぞれタイヤ径方向内側に向けて延びるバットレス部16と、内部にビード11が埋設されたビード部17と、バットレス部16とビード部17とを連結するサイドウォール部18とが備えられている。
また、トレッド踏面14にタイヤ周方向に連続的に延びる主溝19がタイヤ幅方向に間隔をあけて複数形成されている。これらの主溝19により、トレッド踏面14に複数の陸部20が区画されている。本実施形態では、主溝19は、トレッド踏面14にその幅方向両端部にそれぞれ陸部20が区画されるように形成されている。以下、トレッド踏面14の幅方向両端部にそれぞれ区画された陸部20を、ショルダー陸部20aという。
そして、本実施形態では、図2に示すように、バットレス部16において、複数の主溝19のうち最もタイヤ幅方向外側に位置する最外主溝19Aの底部19aからタイヤ幅方向に沿って延長した第1仮想線L1が交わる第1交差部P1と、ベルト層13のうち最もタイヤ径方向内側に位置する最内ベルト層13Aのタイヤ幅方向端部から該最内ベルト層13Aに沿ってタイヤ幅方向外方へ延長した第2仮想線L2が交わる第2交差部P2との間に、タイヤ幅方向に凹む溝部22がタイヤ周方向に沿って形成されている。
さらに、溝部22のバットレス部16における開口幅Aが、この溝部22の深さBよりも大きくなっている。なお、溝部22の深さBは、ショルダー陸部20aの幅よりも小さくなっている。
また、本実施形態では、溝部22は、この空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向に沿う断面視形状が、バットレス部16の表面からタイヤ幅方向内側に向かうに従い漸次、タイヤ径方向の大きさ、つまり幅が狭くなるような単一の円弧となっている。
さらにまた、溝部22は、その中心22Cが、バットレス部16における、前記第1の交差部P1と、前記ベルト層13のうち最もタイヤ幅方向外側に位置する最大幅ベルト層13Bのタイヤ幅方向端部から、最大幅ベルト層13Bに沿ってタイヤ幅方向外方へ延長した第3の仮想線L3が交わる第3交差部P3との間に存するように形成されている。
また、最外主溝19Aの底部には、タイヤ径方向外方へ突出しかつタイヤ周方向に連続して延びるリブ(ブレーキングコントロールリブ)23が設けられている。このリブ23は、図2からも明らかなように、その高さが、ショルダー陸部20aよりも低くなるように設定されている。なお、リブ23には、タイヤ周方向に間隔をおいてタイヤ幅方向に延び、そのリブを完全に横切る複数本のサイプを設けても良い。また、リブ23の横断面形状は、所要に応じて適宜変形可能であり、図2に示すように、一方の側壁面がけが途中で折曲する異形形状としても良く、あるいは単なる長方形状としてもよい。
ここで、バットレス部16とショルダー陸部20aの表面との交差するハンプ部の角度、つまり、第1の交差部P1とトレッド踏面の端部14aとを結ぶ第4の仮想線L4とタイヤ軸線に直交する面Sとのなす角度θが30°以下に設定されている。
以上説明したように、本実施形態による空気入りタイヤ10によれば、車両に装着してトレッド踏面14を接地させたときに、車体重量により、サイドウォール部18が倒れ込むことによって、バットレス部16からハンプ部に至る部分が、タイヤ幅方向内側へ入り込む挙動を示す。ここで、バットレス部16にタイヤ幅方向に凹む溝部22を設けており、これにより、サイドウォール部18からの変形によるタイヤ幅方向内側に入り込む応力を溝部22に集中させて溝部22を幅が狭まるように変形させ、タイヤ内部のゴムの流動を変化させることができる。
そして、この変化によってタイヤ幅方向に対しては、接地時に溝部を有さない従来のものと比べ、タイヤ幅方向外側へ接地する挙動を示し、また、周方向に対しては剪断歪をドライビングにシフトさせる挙動を示す。この結果、サイドフォース入力主体の偏磨耗にはタイヤ幅方向外側に接地することで幅方向磨耗を低減できる。また、周方向引きずりによる偏磨耗に対しては、溝部近傍における剪断歪がドライビングにシフトすることで、引きずり現象をなくすことができる。
このように、サイドフォース入力主体の偏磨耗及び周方向引きずりに伴う偏磨耗それぞれに対応して、それら偏磨耗を低減することができる。
また、溝部22を、バットレス部16において第2交差部P2よりもタイヤ径方向外側に形成しており、これにより、サイドウォール部18からの変形によるタイヤ幅方向内側に入り込む応力の溝部22による分断を、トレッド踏面14にできるだけ近い位置で行うことができ、これにより、前述のサイドフォース入力主体の偏磨耗及び周方向引きずりに伴う偏磨耗をそれぞれを低減する効果をより高めることができる。
ちなみに、溝部22を、バットレス部16において第2交差部P2よりもタイヤ径方向内側に形成する場合には、溝部22がトレッド踏面14からタイヤ径方向へ遠い箇所に位置することとなり、溝部22によるサイドウォール部18からの変形によるタイヤ幅方向内側に入り込む応力伝達を分断させる効果は得にくくなる。
また、溝部22をトレッド踏面14に近づけると、溝部22によるサイドウォール部からの変形によるタイヤ幅方向内側に入り込む応力を分断させる効果をより大きくすることができるが、あまり近づけすぎると、比較的磨耗早期の段階で、溝部22がショルダー陸部20aの表面に開口する問題が生じる。
ここでは、溝部22を、バットレス部16において第1交差部P1よりもタイヤ径方向内側に形成しているので、トレッド踏面14のタイヤ幅方向両端部に区画されたショルダー陸部19aの高さが未だ十分に残存している比較的早期の段階で、溝部22がこのショルダー陸部19aの表面に開口するのを防ぐことができる。
また、溝部22のバットレス部16における開口幅Aが、この溝部22の深さBよりも大に設定しているので、溝部22が車体重量で潰されてその幅方向両端部が互いに当接し合うのを抑制することが可能になり、轍時等に操縦安定性が低下するおそれも生じない。
さらに、溝部22の中心Cが、バットレス部16における、第1の交差部P1と、最大幅ベルト層13Bのタイヤ幅方向端部から該最大幅ベルト層13Bに沿ってタイヤ幅方向外方へ延長した第3の仮想線L3が交わる第3交差部P3との間に存するようにしたので、溝部22によるサイドウォール部18からの変形によるタイヤ幅方向内側に入り込む応力を分断させる効果をより一層発揮させて、サイドフォース入力主体の偏磨耗及び周方向引きずりに伴う偏磨耗をそれぞれ低減させることができる。
以上より、偏磨耗を長期にわたって確実に抑えることができる。
また、本実施形態では、溝部22の、この空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向に沿う断面視形状が単一の円弧となっているので、前記車体重量により、溝部22がその幅を狭めるように変形したときに、この溝部22を画成する表面上で応力が一部に集中してこの部分にクラックが生じ易くなるのを抑えることができる。
さらに、最外主溝19Aの底部に、タイヤ径方向外方へ突出しかつタイヤ周方向に連続して延びるブレーキングコントロールリブ23を設けており、これにより、ショルダー部全体の磨耗バランスを向上させることができる。
また、第1の交差部P2とトレッド踏面の端部14aとを結ぶ第4の仮想線L4とタイヤ軸線に直交する面Sとのなす角度、つまりハンプ部の角度を30度以下に設定しており、溝部22によるサイドウォール部18からの変形によるタイヤ幅方向内側に入り込む応力を分断させる効果をより顕著に発揮させることができる。
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、溝部22として、この空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向に沿う断面視形状が単一の円弧となっている構成を示したが、2つ以上の平面若しくは曲面により溝部を形成してもよいし、または平面と曲面とを組合わせて溝部を形成してもよい。さらに、溝部22は、バットレス部16に、タイヤ周方向の全周にわたって連続的に延在させて形成してもよいし、あるいはタイヤ周方向の全周にわたって断続的に形成してもよい。
<偏磨耗の検証試験>
次に、以上説明した作用効果についての検証試験を実施した。この試験に際し、以下の、従来品、比較例1,2及び実施例1〜3の空気入りタイヤを用いた。
・従来品では、パットレス部に溝部を有しない代わりに、主溝にブレーキングコントロールリブを有し、かつ、ハンプ部の角度を30°とした空気入りタイヤを用いた。
・実施例1では、パットレス部に溝部を設け、この溝部の中心位置が第1交差部と第3の交差部との間にあり、かつ、主溝にブレーキングコントロールリブを有し、さらに、ハンプ部の角度を30°とした空気入りタイヤを用いた。
・比較例1では、パットレス部に溝部を設け、この溝部の中心位置が第1の交差部よりもタイヤ径方向外側にあり、かつ、主溝にブレーキングコントロールリブを有し、さらに、ハンプ部の角度を30°とした空気入りタイヤを用いた。
・比較例2では、パットレス部に溝部を設け、この溝部の中心位置が第3の交差部よりもタイヤ径方向内側にあり、かつ、主溝にブレーキングコントロールリブを有し、さらに、ハンプ部の角度を30°とした空気入りタイヤを用いた。
・実施例2では、パットレス部に溝部を設け、この溝部の中心位置が第1交差部と第3の交差部との間にあり、主溝にブレーキングコントロールリブを有さず、さらに、ハンプ部の角度を30°とした空気入りタイヤを用いた。
・実施例3は、パットレス部に溝部を設け、この溝部の中心位置が第1交差部と第3の交差部との間にあり、主溝にブレーキングコントロールリブを有し、さらに、ハンプ部の角度を60°とした空気入りタイヤを用いた。
上記タイヤのサイズは315/80R22.5、内圧を825kPa、荷重を3750kgfかけた状態で、車両を150000km走行させた後に、偏磨耗の面積(偏磨耗幅と偏磨耗深さから算出)を測定し、これらの測定値の差を算出して評価した。
Figure 2008296861
以上の結果から、偏磨耗については、実施例1のタイヤが最も優れることが分かった。
<クラックの発生率の検証試験>
次に、溝部からのクラックの発生についての検証試験を実施した。この試験に際し、実施1、4の空気入りタイヤを用いた。
・実施例1では、溝部の半径を10mmとした空気入りタイヤを用いた。
・実施例4では、溝部の半径を5mmとした空気入りタイヤを用いた。他の条件は実施例1のものと同様である。
上記空気入りタイヤのサイズは315/80R22.5、内圧を825kPa、荷重を3750kgfかけた状態で、車両を300000km走行させた後に、クラックの発生率を測定して評価した。
Figure 2008296861
以上の結果から、溝部としては、半径が5mmのものよりも、10mmのものの方が、クラックの発生率が少ないことが分かった。
本発明の実施形態の空気入りタイヤを示すタイヤ幅方向に沿う断面図である。 同空気入りタイヤの拡大断面図である。 同空気入りタイヤの作用を説明する拡大断面図である。 従来の空気入りタイヤを示すタイヤ幅方向に沿う断面図である。
符号の説明
10…空気入りタイヤ、11…ビード、12…カーカス、12a…クラウン部、13…ベルト層、13A…最内ベルト、13B…最大幅ベルト、14…トレッド踏面、16…バットレス部、19…主溝、19A…最外主溝、19a主溝の底部、22…溝部、A…開口幅、B…深さ、L1…第1仮想線、L2…第2仮想線、L3…第3仮想線、L4…第4仮想線、P1…第1交差部、P2…第2交差部、P3…第3交差部。

Claims (4)

  1. 左右一対のビード間でトロイド状に延びるカーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に、ベルト層とトレッド踏面とがこの順に設けられ、前記トレッド踏面に、少なくともそのタイヤ幅方向両端部に陸部が区画されるようにタイヤ周方向に延びる主溝がタイヤ幅方向に間隔をあけて複数形成された空気入りタイヤであって、
    前記トレッド踏面の幅方向両端からそれぞれタイヤ径方向内側に向けて延びるバットレス部において、複数の前記主溝のうち最もタイヤ幅方向外側に位置する最外主溝の底部からタイヤ幅方向に沿って延長した第1仮想線が交わる第1交差部と、前記ベルト層のうち最もタイヤ径方向内側に位置する最内ベルト層のタイヤ幅方向端部から該最内ベルト層に沿ってタイヤ幅方向外方へ延長した第2仮想線が交わる第2交差部との間に、タイヤ幅方向に凹む溝部がタイヤ周方向に沿って形成され、
    前記溝部の前記バットレス部における開口幅が、この溝部の深さよりも大に設定され、
    前記溝部の中心が、前記バットレス部における、前記第1の交差部と、前記ベルト層のうち最もタイヤ幅方向外側に位置する最大幅ベルト層のタイヤ幅方向端部から該最大幅ベルト層に沿ってタイヤ幅方向外方へ延長した第3の仮想線が交わる第3交差部との間に存することを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 請求項1に記載の空気入りタイヤであって、
    前記溝部は、タイヤ幅方向に沿う断面視形状が単一の円弧となっていることを特徴とする空気入りタイヤ。
  3. 請求項1または2に記載の空気入りタイヤであって、
    前記最外主溝の底部には、タイヤ径方向外方へ突出しかつタイヤ周方向に連続して延びるリブが設けられていることを特徴とする空気入りタイヤ。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤであって、
    前記第1の交差部とトレッド踏面の端部とを結ぶ第4の仮想線とタイヤ軸線に直交する面とのなす角度が30°以下に設定されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
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