JP2009208595A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】トレッド部のショルダー陸部の剛性を向上させてショルダー陸部の偏摩耗を抑制できる空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部2のトレッド踏面2aに、タイヤ周方向へ延びる主溝4,5aにより陸部列6a,7aが形成され、車両幅方向の端部A側に位置するショルダー陸部列7aが、多数のショルダー陸部9に区画されている空気入りラジアルタイヤ1において、トレッド踏面2aの輪郭は、所定の内圧を充填した状態で車両幅方向の曲率半径R1が1000mmである曲線L1を含むとともに、トレッド部2のタイヤ中心線CLから端部Aまでの幅寸法Wに対するタイヤ中心線CLから端部Aまでのタイヤ径方向の落ち込み寸法Dの比率を0.12以下とし、ショルダー陸部列7aの接地面形状を略長方形に形成した。
【選択図】図1

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関する。
従来、特に軽自動車およびコンパクトカー等の空気入りラジアルタイヤでは、2スチールベルト構造のベルト層を備えているものがある。この空気入りラジアルタイヤにあっては、2枚のスチールベルトを備えているが補強ベルト層を具備しないため、部材が少なく重量およびコストに優れておりこれらの重量およびコスト面で高い競争力を得ることができる。
図6はこの種の従来の空気入りラジアルタイヤの要部断面図、図7はトレッド部の接地面形状を示す図である。図6および図7に示す空気入りラジアルタイヤ(以下、タイヤと称する)101は、図示しない一対のビード部のタイヤ径方向の外方に配置されるトレッド部102を有し、これらのビード部およびトレッド部102の各内部に、これらの各部にわたって連続して延びるカーカス層(図示せず)を備え、トレッド部102が2枚のスチールベルトからなるベルト層(図示せず)によって補強されている。また、トレッド部102の表面(トレッド踏面)に、タイヤ周方向へ延びる複数本の主溝103によりセンター陸部列104aおよびショルダー陸部列104bが形成され、該陸部列104a、104bのうち車両幅方向端部A側に位置するショルダー陸部列104bが、ラグ溝105により多数のショルダー陸部106に区画されている。
しかしながら、上記タイヤ101では、製造上や耐久性の理由からトレッド部102の接地幅に対してベルト層の幅が狭いため、トレッド部102の車両幅方向の中央部分(タイヤ中心線CL寄りの部分)が主として補強されているが、トレッド部102の車両幅方向端部A側に位置するショルダー陸部列104bをベルト層で十分に拘束することができない。その結果、タイヤ101を車両に装着し所定の内圧を充填した状態で走行した際に、タイヤ内圧やタイヤ回転時の遠心力でショルダー陸部列104bがセンター陸部列104aより径方向へ膨出し、センター陸部列104aの接地長L11よりショルダー陸部列104bの接地長L12、L13が大きくなるため、センター陸部列104aに比べてショルダー陸部106が著しく摩耗するショルダー偏摩耗が発生する。このショルダー偏摩耗の一例としてショルダー落ち摩耗があり、これはトレッド部102の車両幅方向端部A、すなわちショルダー陸部106の車両幅方向外側エッジが著しく摩耗する現象である。
また、上記タイヤ101にあっては、キャップやレイヤー等の補強ベルト層を有していないためベルト層にバックリングが生じるので、車両走行時、例えば車両直進時であってもショルダー陸部106を接地面内で車両幅方向内側に巻き込もうとして車両幅方向のせん断力が働き、その結果、このせん断力によってもショルダー偏摩耗が発生する。
さらに、ショルダー陸部列104bは、接地面形状が長方形ではなく、車両幅方向外側の輪郭が湾曲しているので、ショルダー陸部列104bで働くせん断力の分布が車両幅方向で不均一となり、ショルダー陸部列104bの車両幅方向内側でせん断力の応力集中が起きやすい。その結果、ショルダー陸部106の車両幅方向内側エッジに沿って摩耗が進行するレールウェイ偏摩耗が発生する。
そこで、上記ショルダー偏摩耗を抑制するため、特許文献1に開示されたものが提案されている。図8はこの種の従来の空気入りタイヤのトレッド部の接地形状を示す図である。
図8に示す空気入りタイヤ111では、トレッド面接地時におけるセンター陸部列112aの接地長L21とショルダー陸部列112bの車両幅方向外側エッジの接地長L22との関係を特定することにより、ショルダー陸部列112bが著しく摩耗するショルダー偏摩耗に対する接地形状を最適化するとともに、ショルダー陸部列112bの車両幅方向外側エッジの接地長L22と車両幅方向内側エッジの接地長L23との関係を特定することにより、陸部の一方のエッジ部、特にショルダー陸部列112bの車両幅方向内側エッジに沿って摩耗が進行するレールウェイ偏摩耗に対する接地形状を最適化し、これにより、ショルダー偏摩耗およびレールウェイ偏摩耗を抑制することができる。
特開2005−138609号公報
しかしながら、前述した図6および図7に示す従来の空気入りラジアルタイヤ101では、トレッド部102のトレッド踏面の輪郭が、車両幅方向の曲率半径Rが比較的小さい曲線を含み、かつトレッド部102の車両幅方向端部Aにおいて、トレッド部102のタイヤ中心線CLから端部Aまでの幅寸法Wに対するタイヤ中心線CLから端部Aまでのタイヤ径方向の落ち込み寸法(タイヤ径方向におけるタイヤ中心線CLと端部A間の寸法差)Dまでの比率(D/W)が大きいので、上記端部A側に位置するショルダー陸部106の剛性が不足しており、タイヤ内圧やタイヤ回転時の遠心力でショルダー陸部106が径方向へ膨出しやすく、かつショルダー陸部106を接地面内で車両幅方向内側に巻き込もうとして車両幅方向のせん断力が働く傾向が顕著であるため、依然としてショルダー陸部106の偏摩耗が発生するという問題がある。
同様に、前述した図8に示す従来の空気入りタイヤ111にあっても、タイヤ内圧やタイヤ回転時の遠心力でショルダー陸部列112bがタイヤ径方向へ膨出しやすく、かつショルダー陸部列112bを接地面内で車両幅方向内側に巻き込もうとして車両幅方向のせん断力が働く傾向が顕著であるため、依然としてショルダー偏摩耗が発生するという問題がある。
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、トレッド部の車両幅方向端部側に位置するショルダー陸部の剛性を向上させてショルダー陸部の偏摩耗を抑制することができる空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。
請求項1の発明は、トレッド部のトレッド踏面に、タイヤ周方向へ延びる複数本の主溝により複数本の陸部列が形成され、該陸部列のうち車両幅方向の端部側に位置するショルダー陸部列が、車両幅方向に延びるラグ溝により多数のショルダー陸部に区画されている空気入りラジアルタイヤにおいて、前記トレッド部のタイヤ中心線部分のタイヤ半径よりも車両幅方向端部のタイヤ半径が短く設定され、前記タイヤ中心線から前記車両幅方向端部までの幅寸法に対するタイヤ径方向におけるタイヤ中心線と車両幅方向端部との寸法差の比率を、0.12以下としたことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、所定の内圧に充填された状態で、前記トレッド部のトレッド踏面の輪郭が、車両幅方向の曲率半径がそれぞれ500mm以上である複数の不連続曲線を含むとともに、前記ショルダー陸部列を他の陸部列から区画する前記主溝が、タイヤ接地幅の60%より車両幅方向内側に位置することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1の発明において、所定の内圧に充填された状態で、前記ショルダー陸部列の接地面形状が略長方形に形成されたことを特徴とする。
請求項1の発明によれば、トレッド部のタイヤ中心線から車両幅方向端部までの幅寸法に対するタイヤ中心線から車両幅方向端部までのタイヤ径方向の落ち込み寸法の比率を0.12以下とし、トレッド踏面の車両幅方向の輪郭を、曲率半径が比較的大きい曲線で形成することにより、前記輪郭の湾曲度合いを比較的緩やかにして、トレッド部の車両幅方向端部側に位置するショルダー陸部にて内部のカーカス層をタイヤ径方向のより外径側に配置し、カーカス層の車両幅方向の曲率半径を従来の場合に比べて大きくすることができるので、トレッド部のショルダー陸部の剛性を向上させることができる。これにより、タイヤを車両に装着して所定の内圧を充填した状態で走行した際に、タイヤ内圧や回転時の遠心力でトレッド部のショルダー陸部がセンター陸部よりタイヤ径方向へ膨出することを抑制でき、すなわちセンター陸部列の接地長よりショルダー陸部列の接地長が大きくなることがないので、ショルダー陸部の車両幅方向外側エッジが著しく摩耗するショルダー落ち摩耗などのショルダー偏摩耗を防止できる。また、トレッド部のショルダー陸部の剛性が高いので、ショルダー陸部が接地面内で車両幅方向内側に巻き込まれて車両幅方向へせん断力が働くことが少なくなり、この点でもショルダー偏摩耗を抑制できる。
請求項2の発明によれば、トレッド部のセンター陸部列およびショルダー陸部列のそれぞれにて、トレッド踏面の車両幅方向の輪郭を、所定の内圧を充填した状態で車両幅方向の曲率半径がそれぞれ500mm以上である不連続曲線で形成することにより、上記トレッド踏面の輪郭の湾曲度合いをさらに緩やかにして内部のカーカス層をタイヤ径方向のより外径側に配置し、カーカス層の車両幅方向の曲率半径を大きくすることができるので、センター陸部列およびショルダー陸部列の剛性を向上させることができる。これにより、トレッド部のショルダー偏摩耗をさらに抑制できる。
請求項3の発明によれば、所定の内圧を充填した状態でショルダー陸部列の接地面形状が略長方形に形成され、ショルダー陸部列を区画した各ショルダー陸部で働くせん断力の分布が車両幅方向に均一となるので、タイヤを車両に装着して走行した際、ショルダー陸部が車両幅方向の全長にわたってほぼ同時に路面に接地して大きな摩擦力を発現できるとともに、ショルダー陸部の車両幅方向内側でせん断力の応力集中を避けることができる。これにより、ショルダー陸部の車両幅方向内側エッジに沿って摩耗が進行するレールウェイ偏摩耗を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1および図2は本発明の第1実施形態を示し、図1は空気入りラジアルタイヤの要部断面図、図2は空気入りラジアルタイヤのトレッド部の接地面形状を示す図である。
図1に示すように、本実施形態の空気入りラジアルタイヤ(以下、タイヤと称する)1は、図示しない左右一対のビード部と、このビード部のタイヤ径方向の外方に配置されてトレッド踏面2aを有するトレッド部2と、このトレッド部2の車両幅方向端部Aとビード部のタイヤ径方向外方端とを連結する左右一対のサイドウォール部3とを備えており、これらのビード部、サイドウォール部3およびトレッド部2の各内部には、これらの各部にわたって連続して延びるカーカス層(図示せず)が設けられている。トレッド部2のうち主に車両幅方向の中央部分は、ベルト層(図示せず)によって補強されている。
また、本実施形態のタイヤ1は、トレッド部2のトレッド踏面2aにトレッド部2のタイヤ中心線(タイヤ赤道部)CLを境として外側パターンおよび内側パターンが非対称に形成され、タイヤ中心線CL上に、タイヤ周方向に沿って延びる主溝4が配置され、タイヤ中心線CLの両側に、タイヤ周方向に沿って延びる一対の主溝5a,5bが配置されている。これらの主溝5a,5bによって、タイヤ1のトレッド踏面2aが、タイヤ中心線CLに沿って延びる2本のセンター陸部列6a,6bと、これらのセンター陸部列6a,6bよりも車両幅方向外側に位置するショルダー陸部列7a,7bとに区画されている。各ショルダー陸部列7a,7bは、車両幅方向に延びるラグ溝8により多数のショルダー陸部9に区画されている。また、各ショルダー陸部列7a,7bの接地面形状は、所定の内圧を充填した状態でタイヤ周方向へ長い略長方形に形成されている。
タイヤ1のビード部が図示しないタイヤホイールに取付けられ、かつ所定気圧の空気が充填される空気充填状態にて、トレッド部2のトレッド踏面2aの輪郭が、車両幅方向の曲率半径R1が例えば1000mmである曲線L1を含み、車両幅方向端部Aの輪郭が、車両幅方向の曲率半径R2が10mmである曲線L2を含んでいる。また、トレッド部2のタイヤ中心線CLから車両幅方向端部Aまでの幅寸法Wに対するタイヤ中心線CLから車両幅方向端部Aまでのタイヤ径方向の落ち込み寸法(タイヤ径方向におけるタイヤ中心線と車両幅方向端部との寸法差)Dの比率(D/W)が、0.12以下に設定されている。例えば、トレッド部2のタイヤ中心線CLから車両幅方向端部Aまでの幅寸法Wは60mmに設定され、タイヤ中心線CLから車両幅方向端部Aまでのタイヤ径方向の落ち込み寸法Dは6.1mmに設定され、従って、幅寸法Wに対する落ち込み寸法Dの比率(D/W)は0.10に設定されている。
上記構成において、トレッド部2のタイヤ中心線CLから車両幅方向端部Aまでの幅寸法Wに対するタイヤ中心線CLから車両幅方向端部Aまでのタイヤ径方向の落ち込み寸法Dの比率(D/W)を0.12以下とし、トレッド踏面2aの車両幅方向の輪郭を、曲率半径R1が比較的大きい曲線L1で形成することにより、前記輪郭の湾曲度合いを比較的緩やかにして、ショルダー陸部9にて内部のカーカス層をタイヤ径方向のより外径側(図1の上側)に配置し、カーカス層の車両幅方向の曲率半径を従来の場合に比べて大きくすることができるので、ショルダー陸部9の剛性を向上させることができる。
また、タイヤ1に所定の内圧を充填した状態で、ショルダー陸部列7a,7bの接地面形状が略長方形に形成されるので、ショルダー陸部列7a,7bを区画した各ショルダー陸部9で働くせん断力の分布が車両幅方向に均一となる。
以上、説明したように、トレッド部2のショルダー陸部9の剛性を向上させることができるので、タイヤ1を車両に装着して所定の内圧を充填した状態で走行した際、タイヤ内圧や回転時の遠心力でトレッド部2のショルダー陸部列7a,7bがセンター陸部列6a,6bよりタイヤ径方向へ膨出することがなく、すなわちセンター陸部列6a,6bの接地長よりショルダー陸部列7a,7bの接地長が大きくなることがない。従って、ショルダー陸部列7a,7bの車両幅方向外側エッジが著しく摩耗するショルダー落ち摩耗などのショルダー偏摩耗を防止できる。また、トレッド部2のショルダー陸部9の剛性が高いので、ショルダー陸部9が接地面内で車両幅方向内側に巻き込まれて車両幅方向へせん断力が働くことが少なくなり、この点でもショルダー偏摩耗を抑制できる。
また、この第1実施形態では、タイヤ1を車両に装着して走行した際、各ショルダー陸部9で働くせん断力の分布が車両幅方向に均一となるので、ショルダー陸部9が車両幅方向の全長にわたってほぼ同時に路面に接地して大きな摩擦力を発現できるとともに、ショルダー陸部列7a,7bの車両幅方向内側でせん断力の応力集中を避けることができる。従って、ショルダー陸部9の車両幅方向内側エッジに沿って摩耗が進行するレールウェイ偏摩耗を抑制することができる。
図3は本発明の第2実施形態を示し、空気入りラジアルタイヤの要部断面図である。
この第2実施形態の空気入りラジアルタイヤ(以下、タイヤと称す)1Aは、所定の内圧を充填した状態で、トレッド部2のトレッド踏面2aの輪郭が、車両幅方向の曲率半径R3,R4がそれぞれ500mm以上、例えば1000mmである2つの不連続曲線L3,L4を含むとともに、ショルダー陸部列11をセンター陸部列12から区画する主溝13が、タイヤ接地幅の60%より車両幅方向内側に位置している。従って、第1実施形態の空気入りラジアルタイヤ1と比較し、トレッド部2のトレッド踏面2aの輪郭が、車両幅方向の曲率半径R3,R4が比較的大きい2つの不連続曲線L3,L4を含む点が異なっており、その他の構成は前記第1実施形態のものと同一である。第1実施形態と同一構成箇所については図面に同一符号を付してその説明を省略する。
つまり、トレッド部2のトレッド踏面2aの輪郭は、センター陸部列12にて車両幅方向の曲率半径R3が1000mmである曲線L3を含むととともに、ショルダー陸部列11にて車両幅方向の曲率半径R4が1000mmである曲線L4を含み、これらの2つの不連続曲線L3,L4の端部が主溝13で交わっている。ショルダー陸部列11に隣り合う端部Aの輪郭は、車両幅方向の曲率半径R5が18mmである曲線L5を含んでいる。また、トレッド部2のタイヤ中心線CLから車両幅方向端部Aまでの幅寸法Wは70.6mmに設定され、タイヤ中心線CLから車両幅方向端部Aまでのタイヤ径方向の落ち込み寸法Dは4.9mmに設定され、従って、幅寸法Wに対する落ち込み寸法Dの比率(D/W)は0.07に設定されている。
上記構成において、トレッド部2のセンター陸部列12およびショルダー陸部列11のそれぞれにて、トレッド踏面2aの車両幅方向の輪郭を、所定の内圧を充填した状態で車両幅方向の曲率半径R3,R4がそれぞれ500mm以上である不連続曲線L3,L4で形成することにより、トレッド踏面2aの輪郭の湾曲度合いをさらに緩やかにして内部のカーカス層をタイヤ径方向のより外径側に配置し、カーカス層の車両幅方向の曲率半径を大きくすることができるので、センター陸部列12およびショルダー陸部列11の剛性をさらに向上させることができる。
以上説明したように、第2実施形態のタイヤ1Aによれば、前記第1実施形態のものと同様に、ショルダー陸部列11の車両幅方向外側エッジが著しく摩耗するショルダー落ち摩耗などのショルダー偏摩耗を防止できるとともに、ショルダー陸部列11の車両幅方向内側エッジに沿って摩耗が進行するレールウェイ偏摩耗を抑制することができる。さらに、この第2実施形態では、トレッド部2のセンター陸部列12およびショルダー陸部列11の剛性を向上させることができるので、ショルダー陸部列11の偏摩耗をさらに抑制できる。
(ショルダー部の径膨出率の抑制効果)
従来例と実施例の空気入りラジアルタイヤを用いて(1)内圧210kPaを充填した場合、および(2)ドラム上で60km/hにて24時間走行した場合のショルダー部がタイヤ径方向へ膨出する比率を測定するとともに、(3)これらの内圧充填および走行時の径膨出率を合計して、ショルダー部の径膨出率を評価した。図4は、その際の各種データを示す。
試験タイヤ:2スチールベルト構造を有し、タイヤサイズは155/65R13 73S、リムサイズは4.50B×13である。
実施例は、本発明の形状を採用した試作品である。この実施例にあっては、(1)内圧充填時にショルダー部がタイヤ径方向へ膨出した比率が0.25%であり、従来例(0.22%)と比べて0.03%多かったが、(2)走行時にショルダー部がタイヤ径方向へ膨出した比率が0.06%であり、従来例(0.18%)と比べて0.12%少なかった。従って、(3)これらの合計の径膨出率は0.31%であり、従来例の合計の径膨出率(0.40%)と比べて0.09%少なかったため、ショルダー部のタイヤ径方向への膨出を抑制する効果が認められた。
(ショルダー部の耐偏摩耗性能)
また、従来例と実施例の空気入りラジアルタイヤを用いて外注委託による実地走行摩耗試験(千葉地区)を行い、同一試験車両で20,000km走行して(1)前輪ショルダー部の摩耗量および(2)前輪センター部の摩耗量を測定するとともに、(3)これらのセンター部摩耗量に対するショルダー部摩耗量の比率(ショルダー部摩耗量/センター部摩耗量)によりショルダー部の耐偏摩耗性能を評価した。なお、上記センター部摩耗量に対するショルダー部摩耗量の比率は「1」に近づくほど均一摩耗となる。図5は、その際の各種データを示す。
試験タイヤ:2スチールベルト構造を有し、タイヤサイズは155/65R13 73S、リムサイズは4.50B×13である。
実施例は、本発明のクラウン形状を採用した試作品である。この実施例にあっては、(1)ショルダー部摩耗量が1.6mmであり、(2)センター部摩耗量が2.4mmであるので、(3)センター部摩耗量に対するショルダー部摩耗量の比率が0.67であり、ショルダー部摩耗量がセンター部摩耗量より33%少なかった。一方、従来例では、ショルダー部摩耗量の比率が1.67であり、ショルダー部摩耗量がセンター部摩耗量より67%多かった。従って、実施例によりショルダー部の耐偏摩耗性能が向上したことが認められた。
本発明の第1実施形態を示し、空気入りラジアルタイヤの要部断面図である。 本発明の第1実施形態を示し、空気入りラジアルタイヤのトレッド部の接地面形状を示す図である。 本発明の第2実施形態を示し、空気入りラジアルタイヤの要部断面図である。 本発明の実施例を示し、従来例と実施例の空気入りラジアルタイヤを用いて内圧充填時およびドラム上での走行時のショルダー部がタイヤ径方向へ膨出する比率を測定するとともに合計の径膨出率を評価し、その際の各種データを示す図である。 本発明の実施例を示し、従来例と実施例の空気入りラジアルタイヤを用いて実地走行摩耗試験を行い、ショルダー部およびセンター部の各摩耗量を測定して摩耗量の比率によりショルダー部の耐偏摩耗性能を評価し、その際の各種データを示す図である。 従来例を示し、空気入りラジアルタイヤの要部断面図である。 従来例を示し、空気入りラジアルタイヤのトレッド部の接地面形状を示す図である。 他の従来例を示し、空気入りラジアルタイヤのトレッド部の接地面形状を示す図である。
符号の説明
1,1A 空気入りラジアルタイヤ
2 トレッド部
2a トレッド踏面
4 主溝
5a,5b 主溝
6a,6b センター陸部列
7a,7b ショルダー陸部列
8 ラグ溝
9 ショルダー陸部
11 ショルダー陸部列
12 センター陸部列
13 主溝
L1 曲線
L3,L4 不連続曲線
R1 曲率半径
R3,R4 曲率半径

Claims (3)

  1. トレッド部のトレッド踏面に、タイヤ周方向へ延びる複数本の主溝により複数本の陸部列が形成され、該陸部列のうち車両幅方向の端部側に位置するショルダー陸部列が、車両幅方向に延びるラグ溝により多数のショルダー陸部に区画されている空気入りラジアルタイヤにおいて、
    前記トレッド部のタイヤ中心線部分のタイヤ半径よりも車両幅方向端部のタイヤ半径が短く設定され、
    前記タイヤ中心線から前記車両幅方向端部までの幅寸法に対するタイヤ径方向におけるタイヤ中心線と車両幅方向端部との寸法差の比率を、0.12以下としたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
  2. 所定の内圧に充填された状態で、前記トレッド部のトレッド踏面の輪郭が、車両幅方向の曲率半径がそれぞれ500mm以上である複数の不連続曲線を含むとともに、前記ショルダー陸部列を他の陸部列から区画する前記主溝が、タイヤ接地幅の60%より車両幅方向内側に位置することを特徴とする請求項1に記載の空気入りラジアルタイヤ。
  3. 所定の内圧に充填された状態で、前記ショルダー陸部列の接地面形状が略長方形に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の空気入りラジアルタイヤ。
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