JP2014108704A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、タイヤの雪上性能とウェット性能とを両立させた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の空気入りタイヤは、トレッド踏面に、タイヤ赤道面上を連続して延びる中央周方向溝と、トレッド端からトレッド幅方向内側に延びる複数の幅方向溝と、を有する空気入りタイヤであって、前記中央周方向溝よりトレッド幅方向外側且つトレッド端よりトレッド幅方向内側に位置し、トレッド周方向に延びる縦溝を、トレッド周方向に隣接する2つの前記幅方向溝の間にそれぞれ複数本有し、タイヤ赤道面からトレッド端までのトレッド幅方向の中心位置を基準として、該中心位置よりトレッド幅方向内側をセンター部、該中心位置よりトレッド幅方向外側をショルダー部とするとき、前記幅方向溝のショルダー部での溝幅は、前記幅方向溝のセンター部での溝幅より大きく、トレッド幅方向外側の前記縦溝の溝深さは、トレッド幅方向内側の前記縦溝の溝深さより浅いことを特徴とする
【選択図】図1

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものであり、特に、雪道を走行する自動車の使途に供する空気入りタイヤの雪上性能及びウェット性能を向上させた空気入りタイヤに関するものである。
従来、冬用の空気入りタイヤにおいて、雪道を走行する場合には、タイヤが雪道をグリップしきれずにタイヤが雪上路面上でスリップするという問題があった。そこで、雪道における発進時の加速・制動性を改良するためにタイヤトレッドパターンにサイプを設ける設計がなされてきたが(例えば、特許文献1参照)、雪上性能を確保しようとサイプを増加させるとブロック剛性が低下してしまい、舗装路でのウェット制動性能が低下してしまうという問題がある。
また、雪道における操縦安定性を確保するために、弾性率の小さいゴムを用いることがなされてきたが、ゴム弾性率を低下させるとブロック剛性が低下するため、舗装路でのウェット制動性能が低下するという問題があった。
特開平7−257113号公報
上述したように、雪上性能とウェット性能とを両立させるのは一般的に困難であり、これらの性能を両立させることのできる技術が希求されていた。
本発明は、タイヤの雪上性能とウェット性能とを両立させた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明の空気入りタイヤは、トレッド踏面に、中央周方向溝と、複数の幅方向溝と、を有し、
前記中央周方向溝よりトレッド幅方向外側且つトレッド端よりトレッド幅方向内側に位置し、トレッド周方向に延びる縦溝を、トレッド周方向に隣接する2つの前記幅方向溝の間にそれぞれ複数本有し、
タイヤ赤道面からトレッド端までのトレッド幅方向の中心位置を基準として、該中心位置よりトレッド幅方向内側をセンター部、該中心位置よりトレッド幅方向外側をショルダー部とするとき、前記幅方向溝のショルダー部での溝幅は、前記幅方向溝のセンター部での溝幅より大きく、
トレッド幅方向外側の前記縦溝の溝深さは、トレッド幅方向内側の前記縦溝の溝深さより浅いことを特徴とする。
これにより、タイヤの雪上性能とウェット性能とを両立させることができる。
ここで、本明細書において、「トレッド踏面」とは、タイヤを適用リムに組み付け、規定内圧を充填し、最大負荷能力に対応する負荷を加えた状態で転動させた際に、路面に接触することになる、タイヤの全周にわたる外周面を意味する。また、「トレッド端」は、上記トレッド踏面の、トレッド幅方向の最外位置をいう。
なおここで、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格がタイヤ毎に定めているリムであり、JATMA(日本自動車タイヤ協会)のYEAR BOOKであれば標準リム、TRA(THE TIRE and RIM ASSOCIATION INC.)のYEAR BOOKであれば“Design Rim”、ETRTO(European Tyre and Rim Technical Organisation)のSTANDARD MANUALであれば“Measuring RIM”となる。また、「規定内圧」とは、JATMA等の上記規格でタイヤサイズに応じて規定されるタイヤの最大負荷に対応する空気圧(最高空気圧)を指す。さらに、「最大負荷能力」とは、JATMA等の上記規格でタイヤサイズに応じて規定されるタイヤの最大負荷能力をいうものとする。
また、中央周方向溝が「タイヤ赤道面上を連続して延びる」とは、周方向主溝が、トレッド周方向に対して傾斜せずに延びる場合のみならず、トレッド周方向に対して傾斜して延びる場合も含むものとする。同様に、縦溝が「トレッド周方向に延びる」とは、周方向主溝が、トレッド周方向に対して傾斜せずに延びる場合のみならず、トレッド周方向に対して傾斜して延びる場合も含むものとする。さらに、幅方向溝が「トレッド幅方向内側に延びする」とは、幅方向溝が、トレッド幅方向に傾斜せずにトレッド幅方向内側に延びる場合のみならず、トレッド幅方向に対して傾斜して、トレッド幅方向内側に延びる場合も含むものとする。
さらにまた、本明細書において、「溝幅」とは、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷状態とした際における、トレッド踏面への開口幅をいうものとし、「ショルダー部での溝幅」とは、上記ショルダー部での最大の溝幅をいうものとし、「センター部での溝幅」とは、上記センター部での最大の溝幅をいうものとする。
加えて、本明細書において、「溝深さ」とは、溝の最大深さをいうものとする。
なお、後述する実施例においては、中央周方向溝および縦溝の幅及び深さはそれぞれ、ほぼ一定に設定されている。
また、本発明の空気入りタイヤにあっては、前記トレッド踏面において、前記中央周方向溝の溝面積と前記複数の縦溝の溝面積との合計の溝面積は、全溝面積の50%以下であることが好ましい。
雪上加速性能及び雪上制動性能を向上させることができるからである。
さらに、本発明の空気入りタイヤでは、前記中央周方向溝の溝深さは、前記縦溝の溝深さより深いことが好ましい。
タイヤの雪上性能を総合的に向上させることができるからである。
本発明によれば、タイヤの雪上性能とウェット性能とを両立させた空気入りタイヤを提供することができる。
本発明の一実施形態にかかるタイヤのトレッド踏面を示す展開図である。 雪上路面にて摩擦力が発生するメカニズムについて説明するための図である。 本発明の他の実施形態にかかるタイヤのトレッド踏面を示す展開図である。 比較例にかかるタイヤのトレッド踏面を示す展開図である。
以下、本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤ(以下、単にタイヤとも称する)について、図面を参照して詳細に例示説明する。なお、タイヤの内部構造については、従来のそれと同様であるため、説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態にかかるタイヤのトレッド踏面を示す展開図である。図1は、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷状態とした際のトレッド踏面を展開して示す図である。
図1に示すように、このタイヤは、トレッド踏面1に、タイヤ赤道面CL上を連続して延びる中央周方向溝2と、該中央周方向溝2のトレッド幅方向外側且つトレッド端TEよりトレッド幅方向内側に位置し、トレッド周方向に延びる複数の縦溝3と、トレッド端TEからトレッド幅方向内側に延びる複数の幅方向溝4と、を有している。
図1に示すように、幅方向溝4は、トレッド幅方向外側に向かうにつれて溝幅が漸増しており、また、トレッド幅方向外側に向かうにつれてトレッド幅方向に対する傾斜角度が漸減している。
さらに、図示例では、複数本の縦溝3が、トレッド周方向に隣接する2本の幅方向溝4に開口しており、この2本の隣接する幅方向溝3間をトレッド周方向に対して傾斜して延びている。
ここで、タイヤ赤道面CLからトレッド端TEまでのトレッド幅方向の中心位置M1、M2を基準として、該中心位置よりトレッド幅方向内側をセンター部C1、C2、該中心位置よりトレッド幅方向外側をショルダー部S1、S2とするとき、図示例では、縦溝3は、センター部C1、C2に、その溝面積の90%以上が位置している。
そして、中央周方向溝2、幅方向外側主方向溝3、幅方向溝4により、複数のブロック5が区画形成されており、各ブロック5の表面には、図示例で複数本のジグザグ状に延びるサイプ6が設けられている。
本実施形態のタイヤでは、幅方向溝4は、トレッド幅方向外側に向かうにつれて溝幅が漸増しているため、幅方向溝4のショルダー部S1(S2)での溝幅は、幅方向溝4のセンター部C1(C2)での溝幅より大きくなっている。このように、本発明のタイヤは、幅方向溝4のショルダー部での溝幅が、幅方向溝4のセンター部での溝幅より大きいことを特徴とする。
さらに、本実施形態のタイヤにあっては、トレッド幅方向外側の縦溝3bの溝深さを、トレッド幅方向内側の縦溝3aの溝深さより浅くしている。
以下、本実施形態のタイヤの作用効果について説明する。
図2に示すように、雪上路面における摩擦力は、タイヤ前面の走行抵抗となる圧縮抵抗、ブロック表面の表面摩擦力、溝部の雪中せん断力、ブロックエッジによるエッジ効果などにより発生する。
本実施形態のタイヤによれば、まず、タイヤ赤道面CL上を連続して延びる中央周方向溝2を設けているため、接地長の長くなるタイヤ赤道面CL上での排水性を高めて、効率よくタイヤのウェット性能を確保することができる。
また、縦溝3を複数設けたことにより、旋回時に発生する横力に対して、縦溝3により区画されるブロックエッジによるエッジ効果を確保して、雪上路面での横グリップ力を確保することができ、雪上旋回性能を向上させることができる。
さらに、幅方向溝4のショルダー部での溝幅が、幅方向溝4のセンター部での溝幅より大きいため、雪上路面での前後方向の入力に対しては、雪中せん断力を確保して、雪上路面での前後方向のグリップ力を高めることができる。
さらに、一般的な前輪駆動車では、リア荷重は、フロント荷重より小さいが、本実施形態のタイヤでは、トレッド幅方向内側の縦溝3aの溝深さを、トレッド幅方向外側の縦溝3bの溝深さより深くしたことにより、例えばリア荷重のような接地形状が小さくなる低荷重が負荷された際の当該縦溝による横方向のエッジ効果をより一層増大させ、これによって、低荷重時における横力をより一層増大させ、雪上でのスタビリティファクタを増大させることにより、雪上での横グリップ力のみならず、雪上路面でのフロント/リアバランスも向上させることができ、タイヤの雪上性能を総合的に向上させることができる。
また、本実施形態のタイヤでは、接地長が長くなりやすい、トレッド幅方向内側の縦溝3aの溝深さが深いため、排水性を効率よく高めることができる。
さらに、本実施形態のタイヤでは、幅方向溝4のショルダー部での溝幅が、幅方向溝4のセンター部での溝幅より大きいため、ショルダー部の剛性が低下しがちであるが、トレッド幅方向外側の縦溝の溝深さが浅いため、ショルダー部の剛性を確保することもできる。
図3は、本発明の他の実施形態にかかるタイヤのトレッド踏面を示す展開図である。図3は、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷状態とした際のトレッド踏面を展開して示す図である。
図3に示すタイヤは、縦溝3aが、トレッド周方向に連続して延びている点で、図1に示すタイヤと異なっている。
図1に示すタイヤでは、雪上加速性能を特に向上させることができ、その一方で、図3に示すタイヤでは、ウェット制動性能を特に向上させることができる。
また、本発明では、トレッド踏面1において、中央周方向溝2の溝面積と複数の縦溝3の溝面積との合計の溝面積は、全溝面積の50%以下であることが好ましい。
幅方向溝4の溝面積を相対的に大きくすることにより、幅方向溝4による前後方向の雪中せん断力を効果的に増大させて、雪上加速性能及び雪上制動性能を向上させることができるからである。
さらに、本発明では、中央周方向溝2の溝深さは、縦溝3a、3bの溝深さより深いことが好ましい。
中央周方向溝2の溝深さを、縦溝3a、3bの溝深さより深くすることにより、まず、接地圧の高いタイヤ赤道面CL上での排水性が向上してウェット性能が向上する。さらに、例えばリア荷重時のような、接地形状が小さくなる低荷重が負荷された際の当該縦溝による横方向のエッジ効果をより一層増大させ、これにより低荷重時において横力をより一層増大させ、雪上でのスタビリティファクタを増大させることにより、雪上での横グリップ力のみならず、雪上路面でのフロント/リアバランスも向上させることができ、タイヤの雪上性能を総合的に向上させることができるからである。
この効果を接地形状の小さい低荷重負荷時から有効に発揮させるためには、例えば図1に示すように、縦溝3は、その溝面積の50%以上が、センター部に位置することが好ましい。
また、同様の理由により、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、最大負荷荷重の80%の荷重を負荷した際に路面と接触することになる接地面のトレッド幅方向の最外端を「80%接地端」とした場合に、タイヤ赤道面CLから当該「80%接地端」までのトレッド幅方向の領域をトレッド幅方向に仮想的に2等分し、その2等分した領域のうちトレッド幅方向内側の領域を「80%センター部」、トレッド幅方向外側の領域を「80%ショルダー部」とするとき、当該「80%センター部」に、縦溝3の溝面積の75%以上を配置することがさらに好ましい。
ここで、幅方向溝4、中央周方向溝2、縦溝3a、3bの溝深さについて、中央周方向溝2の溝深さは、幅方向溝4の溝深さの85%〜95%であることが好ましく、トレッド幅方向内側の縦溝3aの溝深さは、幅方向溝4の溝深さの65%〜80%であることが好ましく、幅方向外側の縦溝3bの溝深さは、幅方向溝4の溝深さの40%〜60%であることが好ましい。
幅方向溝4の溝深さを最も深くすることにより、幅方向溝4を主水流路とした排水性を確保して、タイヤのウェット性能を向上させることができるからである。さらに、上述したように、本発明では、中央周方向溝2の溝深さを、縦溝3a、3bの溝深さより深くすることが好ましく、また、トレッド幅方向内側の縦溝3aの溝深さを、トレッド幅方向外側の縦溝3bの溝深さより深くすることを特徴とするからである。また、トレッド幅方向外側の縦溝3bの溝深さを、幅方向溝4の溝深さの40%以上とし、トレッド幅方向内側の縦溝3aの溝深さを、幅方向溝4の溝深さの65%以上とすることにより、縦溝3a、3bによるエッジ効果を確保して、雪上での操縦安定性を確保することができるからである。
具体的には、特には限定しないが、幅方向溝4の溝深さは、4〜10mm(なお、図1に示す実施形態のタイヤでは9.0mmである)とすることが好ましく、中央周方向溝2の溝深さは、4〜9mm(なお、図1に示す実施形態のタイヤでは6.5mmである)とすることが好ましく、縦溝3aの溝深さは、3〜8mm(なお、図1に示す実施形態のタイヤでは6mmである)とすることが好ましく、縦溝3bの溝深さは、2〜7mm(なお、図1に示す実施形態のタイヤでは4.0mmである)とすることが好ましい。
なお、図1、図3に示す例では、トレッド周方向に隣接する2つの幅方向溝4の間に2本の縦溝3a、3bを有する場合について示しているが、トレッド周方向に隣接する2つの幅方向溝4の間に3本以上の縦溝3を有する場合は、トレッド幅方向外側に位置する縦溝3ほど溝深さを浅くすることが好ましい。この場合、縦溝3の溝深さは、幅方向溝4の最大の溝深さの30%〜100%の範囲で上記のように設定することが好ましい。30%以上とすることにより、雪上路面でのエッジ効果を確保して雪上路面での操縦安定性を確保することができ、一方で、100%以下とすることにより、幅方向溝4による雪上加速性能を十分に確保することができるからである。
ここで、本発明では、中央周方向溝2の溝幅は、2〜8mm(なお、図1に示す実施形態のタイヤでは4.5mmである)とすることが好ましい。2mm以上とすることにより、タイヤ赤道面CL上での排水性を確保することができ、一方で、8mm以下とすることにより、同一のネガティブ率のもとで幅方向溝4の溝面積を大きくすることができ、雪上での前後力を確保することができるからである。
また、中央周方向溝2は、トレッド周方向に対して5°以下の角度で傾斜して延びることが好ましく、トレッド周方向に対して0°で延びることが特に好ましい。
さらに、縦溝3a、3bは、接地面内で溝壁同士が接触しない程度の溝幅とすることが好ましく、縦溝3a、3bそれぞれの溝深さの20%〜60%とすることが好ましい。縦溝3a、3bそれぞれの溝幅を、縦溝3a、3bそれぞれの溝深さの20%以上とすることにより、横力入力時のエッジ効果を確保して、雪上で縦溝3a、3bによるエッジ効果を確保することができ、一方で、縦溝3a、3bそれぞれの溝幅を、縦溝3a、3bそれぞれの溝深さの60%以上とすることにより、接地面積を確保して雪上路面及びウェット路面での摩擦力を確保することができるからである。具体的には、特には限定されないが、縦溝3aの溝幅は、2mm〜6mm(なお、図1に示す実施形態のタイヤでは4.0mmである)とし、縦溝3bの溝幅は、2mm〜6mm(なお、図1に示す実施形態のタイヤでは4.0mmである)とすることが好ましく、縦溝3aの溝幅は、3mm〜5mmとし、縦溝3bの溝幅は、3mm〜5mmとすることがさらに好ましい。
さらに、縦溝3a、3bは、トレッド周方向に延び、あるいは、トレッド周方向に対して15°以下の角度で傾斜して延びることが好ましい。
雪上操縦安定性能を特に向上させることができるからである。
さらに、幅方向溝4の溝幅について、タイヤ赤道面CLにおける溝幅を、トレッド端TEにおける溝幅の105〜150%とすることが好ましい。これにより、センター部でのブロック剛性を高めて、ブロックの倒れこみを抑制し、舗装路におけるウェット制動性能を確保することができ、一方で、ショルダー部での溝幅を大きくして雪中せん断力を増大させて、雪上加速性能を向上させることができるからである。すなわち、この効果を発揮させるためには、タイヤ赤道面における溝幅が、トレッド端TEにおける溝幅の105%以上であることが好ましく、一方で、500%以下とすることでブロック剛性の極端な低下による、舗装路でのウェット制動性能の低下を抑えることができる。
特に、図1、図3に示すように、幅方向溝4の溝幅は、トレッド幅方向外側に向かうにつれ漸増することが好ましい。センター側からからショルダー側への流水性を高めて、タイヤの排水性をさらに向上させることができるからである。
加えて、幅方向溝4は、トレッド周方向に20〜80mmのピッチ間隔で配置することが好ましい。雪上加速性能を好適に発揮することができるからである。
また、図1、図3に示すように、幅方向溝4は、タイヤ赤道面CLを境界とするトレッド幅方向半部間にて、トレッド周方向に位相差を設けて配置することが好ましい。パターンノイズを低減することができるからである。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、図1、図3に示す例では、幅方向溝4は、トレッド端TEからトレッド幅方向内側に延びて、中央周方向溝2に開口しているが、幅方向溝4の溝幅をセンター部で0mmとすることにより、センター部をトレッド周方向に連続したリブ状の陸部とすることもできる。
本発明の効果を確かめるため、発明例1〜5、比較例1〜4にかかるタイヤを試作した。各タイヤの諸元は、表1に示している。
なお、上記各タイヤに関し、ブロックの高さは9mm、サイプの深さは6mm、ネガティブ率は32%で共通である。
また、表1に示すように、比較例1にかかるタイヤは、タイヤ赤道面上を連続して延びる1本の中央周方向溝2と幅方向溝4を有するが、縦溝等の他の溝は有しない。また、比較例1にかかるタイヤは、センター部での幅方向溝の溝幅とショルダー部での幅方向溝の溝幅が等しい。
さらに、発明例1、2にかかるタイヤは、図1、図3に示すように、中央周方向溝2を1本有する他、縦溝3を複数(トレッド周方向に隣接する2本の幅方向溝4の間にそれぞれ2本ずつ)有し、センター部での幅方向溝の溝幅よりショルダー部での幅方向溝の溝幅が大きい。
また、発明例3、4は、発明例2のタイヤにおいて、縦溝3aの溝幅を増大させたものである。発明例5は、発明例2の中央周方向溝2の溝深さを縦溝3aの深さと同じにしたものである。
さらに、比較例2〜4は、表1に示すように、発明例5のタイヤの中央周方向溝2、縦溝3a、3bの深さを変更したものである。
タイヤサイズ195/65R15の上記各タイヤをリムサイズ6J×15リムに組み込み、内圧を200kPaとして、乗用車に装着して、以下の試験を行った。
ここで、リム及び内圧は、JATMA YEAR BOOK (2011年、日本自動車タイヤ協会規格)にて定めるラジアルプライタイヤのサイズに対応する適用リム及び空気圧−負荷能力対応表に基づくものである。
<雪上加速性能>
静止状態からアクセルを全開し、50m走行するまでの時間を計測して評価を行った。表1において、比較例1を100としたときの相対値で指数評価しており、数値が大きい方が雪上加速性能に優れていることを示している。
<雪上操縦安定性>
評価ドライバーが雪上操縦安定性評価用コースを走行したときのラップタイムを計測して評価を行った。表1において、比較例1を100としたときの相対値で指数評価しており、数値が大きい方が雪上操縦安定性に優れていることを示している。
<ウェット制動性能>
舗装路面上に水深2mmの水を散布し、この舗装路面上で時速60km/hから完全に静止するまでの制動距離を計測することにより評価した。表1において、比較例1を100としたときの相対値で指数評価しており、数値が大きい方がウェット制動性能に優れていることを示している。
これらの評価結果を以下の表1に示している。
Figure 2014108704
表1に示すように、発明例1〜5にかかるタイヤは、いずれも比較例1〜4にかかるタイヤと比較して、雪上加速性能、雪上操縦安定性及びウェット制動性能を両立することができていることがわかる。
また、表1に示すように、中央周方向溝の溝面積と複数の縦溝の溝面積との合計の溝面積を全溝面積の50%以下とした、発明例2にかかるタイヤは、発明例3〜5にかかるタイヤより、雪上加速性能及び雪上操縦安定性に優れていることがわかる。
さらに、表1に示すように、中央周方向溝の溝深さを、縦溝の溝深さより深くした、発明例2にかかるタイヤは、発明例5にかかるタイヤより、雪上加速性能、雪上操縦安定性及びウェット性能に優れていることがわかる。
本発明によれば、雪道を走行する自動車の使途に供する、雪上性能及びウェット性能を向上させた空気入りタイヤを製造して市場に提供することができる。
1:トレッド踏面、2:中央周方向溝、3、3a、3b:縦溝、
4:幅方向溝、5:ブロック、6:サイプ、CL:タイヤ赤道面、TE:トレッド踏面

Claims (3)

  1. トレッド踏面に、タイヤ赤道面上を連続して延びる中央周方向溝と、トレッド端からトレッド幅方向内側に延びる複数の幅方向溝と、を有する空気入りタイヤであって、
    前記中央周方向溝よりトレッド幅方向外側且つトレッド端よりトレッド幅方向内側に位置し、トレッド周方向に延びる縦溝を、トレッド周方向に隣接する2つの前記幅方向溝の間にそれぞれ複数本有し、
    タイヤ赤道面からトレッド端までのトレッド幅方向の中心位置を基準として、該中心位置よりトレッド幅方向内側をセンター部、該中心位置よりトレッド幅方向外側をショルダー部とするとき、前記幅方向溝のショルダー部での溝幅は、前記幅方向溝のセンター部での溝幅より大きく、
    トレッド幅方向外側の前記縦溝の溝深さは、トレッド幅方向内側の前記縦溝の溝深さより浅いことを特徴とする、空気入りタイヤ。
  2. 前記トレッド踏面において、前記中央周方向溝の溝面積と前記複数の縦溝の溝面積との合計の溝面積は、全溝面積の50%以下である、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記中央周方向溝の溝深さは、前記縦溝の溝深さより深い、請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
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