JP2017136936A - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】転がり抵抗の低減及びクラックの抑制を可能にした重荷重用タイヤの提供。【解決手段】このタイヤ2では、バットレス部26の曲率半径R1の凹状外周面42と、バットレス部26の下方におけるサイドウォール6の曲率半径R2の凸状外周面44とが接しており、このバットレス部26に、タイヤ周方向に延在する周方向溝40が形成されており、タイヤの断面高さをShとし、周方向溝の幅をGwとし、周方向溝の最大深さをGdとし、周方向溝の幅中心40aからトレッド面22のタイヤ半径方向外端までの距離をDgとし、上記断面における凹状外周面42と凸状外周面44との変曲点からトレッド面22のタイヤ半径方向外端までの距離をDrとしたとき、これらの寸法間に、0.04 ≦ Dg/Sh ≦ 0.16、0.25 ≦ Dr/Dg ≦ 4.00、0.01 ≦ Gw/Sh ≦ 0.06、0.4 ≦ Gd/Gw ≦ 0.6の関係が成り立っている。【選択図】図2

Description

本発明は、重荷重用空気入りタイヤに関する。
重荷重用タイヤは、トラック、バス等を含む商用車に多用される。このような大きな荷重が負荷される重荷重用タイヤには、耐摩耗性が重要視される。これに加えて、重荷重用タイヤに対しては、転がり抵抗の低減のニーズも強い。重荷重用タイヤでは、内圧が高く設定されるため、カーカスは高い剛性を有するように構成されている。トレッド部に歪みが集中するため、バットレス部よりもトレッド部のエネルギーロスが大きくなる傾向にある。タイヤの転がり抵抗の低減策としては、トレッドゴムに、エネルギーロスの小さい低発熱性のゴムを採用することが選択肢として挙げられる。しかし、この策であると、耐摩耗性能の向上との両立が困難となる。しかも、この策であると、ウエットグリップ性能の悪化が懸念される。
トレッドゴムの特性を変更することなく転がり抵抗を低減することを目的とした技術が、特開平06−032114号公報及び特開2010−115973号公報において提案されている。この技術は、タイヤのバットレス部に、タイヤ周方向に延在する溝を形成するものである。この溝は、サイド部からトレッド部に向かう方向に作用する力によって生じる歪みエネルギーの吸収に寄与する。歪みエネルギーが減少するので、転がり抵抗の低減を図ることができる。しかしながら、バットレス部における周方向溝の位置及び形状によっては、溝底でのクラックの発生、溝を起点としたクラックの進展等の懸念が生じる。
特開平06−032114号公報 特開2010−115973号公報
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、周方向溝におけるクラックの発生を抑制しつつ、転がり抵抗を低減することを可能にした重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的としている。
本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、
トレッドと、一対のサイドウォールとを備えており、
トレッドの軸方向端部からサイドウォールの半径方向外側部分にかけて、バットレス部が位置しており、
タイヤの周方向に垂直な断面において、バットレス部の曲率半径R1の凹状外周面と、バットレス部の下方におけるサイドウォールの曲率半径R2の凸状外周面とが接しており、
このバットレス部に、タイヤ周方向に延在する周方向溝が形成されており、
タイヤの断面高さをShとし、周方向溝の幅をGwとし、周方向溝の最大深さをGdとし、周方向溝の幅中心からトレッド面のタイヤ半径方向外端までの半径方向距離をDgとし、上記断面における凹状外周面と凸状外周面との変曲点からトレッド面のタイヤ半径方向外端までの半径方向距離をDrとしたとき、
(1)上記断面高さShに対する上記距離Dgの比Dg/Shは0.04以上0.16以下であり、
(2)上記距離Dgに対する上記距離Drの比Dr/Dgは0.25以上4.00以下であり、
(3)上記断面高さShに対する上記幅Gwの比Gw/Shは0.01以上0.06以下であり、そして、
(4)上記幅Gwに対する上記最大深さGdの比Gd/Gwは0.4以上0.6以下である。
好ましくは、この重荷重用空気入りタイヤでは、上記断面高さShに対する上記距離Drの比Dr/Shは0.04以上0.16以下である。
本発明に係る重荷重用空気入りタイヤでは、トレッド部における歪みが抑制されるため転がり抵抗を低減することが可能になる。また、周方向溝におけるクラックの発生の抑制も可能になる。
図1は、本発明の一実施形態に係るタイヤの一部を示す断面図である。 図2は、図1のタイヤの一部を示す拡大断面図である。
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
図1には、リム60に組み込まれた状態の重荷重用の空気入りタイヤ2が示されている。このリム60は正規リムである。このタイヤ2には空気が充填されている。このタイヤ2の内圧は正規内圧である。図1において、上下方向がタイヤ2の半径方向であり、左右方向がタイヤ2の軸方向であり、紙面に垂直な方向がタイヤ2の周方向である。タイヤ2の中心線CLはタイヤ2の赤道面EQをも表わす。このタイヤ2の形状は、トレッドパターンを除き、赤道面EQに対して対称である。
このタイヤ2は、トレッド4、サイドウォール6、チェーファー8、ビード10、カーカス12、インナーライナー14、フィラー16、ベルト18及びカバリングゴム20を備えている。このタイヤ2は、チューブレスタイプである。
トレッド4は、半径方向外向きに凸な形状を呈している。トレッド4は、路面と接地するトレッド面22を形成する。トレッド面22には周方向の溝24が形成されている。この溝24により、トレッドパターンが形成されている。
トレッド4は、ベース層28とキャップ層30とを有している。キャップ層30は、ベース層28の半径方向外側に位置している。キャップ層30は、ベース層28に積層されている。ベース層28は、接着性に優れた架橋ゴムからなる。ベース層28の典型的な基材ゴムは、天然ゴムである。キャップ層30は、耐摩耗性、耐熱性及びグリップ性に優れた架橋ゴムからなる。
サイドウォール6は、トレッド4の端から半径方向略内向きに延びている。このサイドウォール6の半径方向外側部分は、トレッド4と接合されている。トレッド4の軸方向外端(ショルダー部)から、サイドウォール6における半径方向外側部分にかけて、バットレス部26と称されている。サイドウォール6の半径方向内側部分は、チェーファー8と接合されている。図1から明らかなように、サイドウォール6はカーカス12よりも軸方向外側に位置している。このサイドウォール6は、耐カット性及び耐候性に優れた架橋ゴムからなる。このサイドウォール6は、カーカス12の損傷を防止する。
チェーファー8は、サイドウォール6から半径方向略内向きに延びている。チェーファー8は、耐摩耗性に優れた架橋ゴムからなる。チェーファー8は、リム60のフランジと当接する。チェーファー8は、サイドウォール6よりも硬質である。走行状態のタイヤ2において、チェーファー8はビード10の部分の倒れを抑えうる。
ビード10は、コア32と、このコア32から半径方向外向きに延びるエイペックス34とを備えている。コア32はリング状であり、巻回された非伸縮性ワイヤーを含む。ワイヤーの典型的な材質は、スチールである。エイペックス34は、半径方向外向きに先細りである。エイペックス34は、高硬度な架橋ゴムからなる。
カーカス12は、カーカスプライ36からなる。カーカスプライ36は、両側のビード10の間に架け渡されており、トレッド4及びサイドウォール6に沿っている。カーカスプライ36は、コア32の周りを、軸方向内側から外側に向かって折り返されている。カーカスプライ36は、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。カーカス12は、2枚以上のカーカスプライ36から形成されてもよい。
フィラー16は、ビード10の近くに位置している。フィラー16は、カーカス12に積層されている。フィラー16は、カーカスプライ36の内側において、ビード10のコア32の周りで折り返されている。フィラー16は、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。フィラー16は、ビード10の部分の倒れを抑えうる。
インナーライナー14は、カーカス12の内側に位置している。インナーライナー14は、架橋ゴムからなる。インナーライナー14には、空気遮蔽性に優れたゴムが用いられている。インナーライナー14は、タイヤ2の内圧を保持する。
ベルト18は、軸方向に延在している。ベルト18は、半径方向においてトレッド4の内側に位置している。このベルト18は、カーカス12の半径方向外側に位置している。ベルト18はカーカス12を補強する。このベルト18は、半径方向内側から順に積層された、第一プライ18a、第二プライ18b、第三プライ18c及び第四プライ18dの4層からなる。各プライは、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。ベルト18は3層から構成されてもよい。
カバリングゴム20は、第二プライ18b及び第三プライ18cの各端部を覆っている。
このタイヤ2には、その一対のバットレス部26のそれぞれに、周方向に延びる溝(周方向溝ともいう)40が形成されている。この周方向溝40は、タイヤ2の図示しない中心軸を中心とした円形を画いて延びている。この周方向溝40により、タイヤ2に荷重が負荷されたときに、サイド部からトレッド部に向かう方向に作用する力によって生じる歪みエネルギーが吸収されうる。その結果、トレッド4に生じる歪みが抑制されて、転がり抵抗が低減しうる。
図1において、タイヤ2の半径方向内端を通過する直線は、リム60のリム径を規定するベースラインBLである。ベースラインBLは軸方向に延びる。ベースラインBLからタイヤ2の半径方向外端(赤道PE)までの半径方向距離Shは、このタイヤ2の断面高さと呼ばれる(JATMA参照)。タイヤ2の最大幅Wは、ここでは、図示のごとく、タイヤ2の軸方向における最大の幅をいう。この最大幅Wは、このタイヤ2の断面幅とも呼ばれる(JATMA参照)。トレッド幅TWは、ここでは、図示のごとくトレッド4の軸方向両端間の寸法をいう。
ここでは、タイヤ2の各部材の寸法は、タイヤ2が正規リムに組み込まれ、正規内圧となるようにタイヤ2に空気が充填された状態で測定される。測定時には、タイヤ2には荷重が負荷されない。
上記周方向溝40が形成されるタイヤ2では、その最大幅Wに対する、上記トレッド4の軸方向幅TWの比TW/Wは、0.50以上が好ましく、0.95以下が好ましい。この比TW/Wを0.50以上とすることにより、トレッドの接地面圧の上昇が抑制され、耐摩耗性能の低下が防止されうる。一方、この比TW/Wを0.95以下とすることにより、トレッドの歪みが抑制され、転がり抵抗の上昇が防止されうる。
上記した比TW/Wの好ましい範囲内においても、トレッド幅TWが狭くなるに伴い、タイヤに負荷された荷重のサイド部からトレッドへの伝達作用が低下する。このため、後述する周方向溝40の溝幅Gw(図2)を大きくした方が、この周方向溝40が歪みエネルギーを効果的に吸収できる。一方、トレッド幅TWが広くなるに伴い、タイヤのサイド部からトレッドへの荷重伝達作用が増大する。このため、周方向溝40の溝幅Gwは小さくても、周方向溝40は歪みエネルギーを効果的に吸収できる。
図1に示されるように、タイヤ2の周方向に垂直な断面において、バットレス部26の外周面は、曲率半径R1の凹状曲線42を描いている。この凹状曲線42は、円弧である。バットレス部26の下方における、サイドウォール6の半径方向外側部分の外周面は、曲率半径R2の凸状曲線44を描いている。この凸状曲線44は、円弧である。このタイヤ2では、この凸状曲線44を描く円弧の中心は、前述の、最大幅Wを示す、このタイヤ2の側面上の地点を通り、軸方向に延びる仮想直線(図示されず)上にある。なお、バットレス部26の外周面が、異なる曲率半径の凹状曲線の組み合わせの場合、上記凹状曲線42は半径方向最内側の凹状曲線である。サイドウォール6の外周面が、異なる曲率半径の凸状曲線の組み合わせの場合、上記凸状曲線44は半径方向最外側の凸状曲線である。図1において、符号PCは、この凹状曲線42と凸状曲線44との変曲点を示している。この変曲点PCから、タイヤ2の半径方向外端(赤道PE)までの半径方向距離が、符号Drで示されている。
上記変曲点PCから赤道PEまでの半径方向距離Drの、上記タイヤ2の断面高さShに対する比Dr/Shは0.04以上であり、この比Dr/Shは0.16以下である。これにより、接地面が十分に確保されるとともに、サイド部における撓みも十分に確保される。
図1に、周方向溝40の幅中心(溝幅方向の中央点)40aから赤道PEまでの半径方向距離が、Dgで示されている。この周方向溝40の幅中心40aから赤道PEまでの半径方向距離Dgの、上記タイヤ2の断面高さShに対する比Dg/Shは、0.04以上0.16以下の範囲とされている。この比Dg/Shが0.04未満である場合、これは周方向溝40がよりトレッド4側に近づくことを意味する。その結果、周方向溝40の内部に歪みが集中しやすくなるおそれがある。さらに、タイヤの耐摩耗性能が低下するおそれもある。一方、この比Dg/Shが0.16を超える場合、これは周方向溝40がよりサイドウォール6側に位置することを意味する。この場合、タイヤ2に負荷された荷重のトレッド4への伝達を軽減する効果が低下するおそれがある。その結果、転がり抵抗の低減効果が低下するおそれがある。
また、上記周方向溝40は、タイヤ半径方向において、前述した変曲点PCの近傍に位置するのが好ましい。これは、荷重の負荷によってタイヤ2に生じる歪みが、変曲点PC近傍に発生しやすいからである。このような部位に周方向溝40が形成されることにより、トレッドへの歪みの伝播が抑制されうるからである。かかる観点から、本実施形態では、前述した周方向溝40のタイヤ半径方向の位置を示す距離Dgに対する、上記変曲点PCのタイヤ半径方向の位置を示す距離Drの比Dr/Dgは0.25以上4.00以下の範囲とされている。また、この比Dr/Dgは、0.83以上が好ましく、0.90以上がより好ましい。この比Dr/Dgは、3.30以下が好ましく、1.10以下がより好ましい。
図2には、上記周方向溝40の詳細が示されている。この周方向溝40は、円弧状の横断面を有している。しかし、溝の横断面形状は円弧状には限定されない。部分楕円形でもよく、部分長円形でもよく、多角形の一部であってもよい。クラックの起点となり得る鋭い角部を含まない横断面形状が望ましい。
図2において、周方向溝40の溝幅Gwは、タイヤ2の外表面における溝の幅を示している。周方向溝40の溝深さGdは、溝の最大深さを示している。溝の深さとは、タイヤ2の外表面の点における法線方向の深さを意味している。この実施形態における円弧状断面の溝40では、その幅中心40aは、溝の最大深さGdの位置と一致する。
溝幅Gwが広すぎると、歪みが散逸して溝の機能が低下するため、タイヤに負荷された荷重のトレッド4への伝達を抑制することが難しくなるおそれがある。その結果、転がり抵抗の低減効果が低下するおそれがある。一方、溝幅Gwが狭すぎると、周方向溝40に歪みが集中しやすくなり、クラックが発生するおそれがある。かかる観点から、本実施形態では、タイヤの断面高さShに対する周方向溝の溝幅Gwの比Gw/Shは、0.01以上0.06以下の範囲とされている。
溝の最大深さGdが浅すぎると、溝としての変形機能が低下するため、タイヤに負荷された荷重のトレッド4への伝達を抑制することが難しくなるおそれがある。その結果、転がり抵抗の低減効果が低下するおそれがある。一方、溝の最大深さGdが深すぎると、溝の底部に歪みが集中しやすくなり、クラックが発生するおそれがある。また、溝の底部がベルト18に近くなる可能性があるため、溝底を起点にクランクが生じるおそれがある。かかる観点から、本実施形態では、周方向溝40の溝幅Gwに対する周方向溝40の最大深さGdの比Gd/Gwは、0.4以上0.6以下の範囲とされている。
重荷重用のタイヤ2では、周方向溝40の溝幅Gwの絶対値の範囲は、2mm以上が好ましく、15mm以下が好ましい。なぜなら、周方向溝40がタイヤ2に負荷された荷重のトレッド4の伝達を抑制しつつ、この周方向溝40の底部におけるクラックの発生が防止されるからである。
重荷重用のタイヤ2では、周方向溝40の最大深さGdの各絶対値の範囲は、1mm以上が好ましく、8mm以下が好ましい。なぜなら、周方向溝40がタイヤ2に負荷された荷重のトレッド4の伝達を抑制しつつ、この周方向溝40の底部におけるクラックの発生が防止されるからである。
本明細書において正規リムとは、タイヤ2が依拠する規格において定められたリムを意味する。JATMA規格における「標準リム」、TRA規格における「Design Rim」、及びETRTO規格における「Measuring Rim」は、正規リムである。本明細書において正規内圧とは、タイヤ2が依拠する規格において定められた内圧を意味する。JATMA規格における「最高空気圧」、TRA規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びETRTO規格における「INFLATION PRESSURE」は、正規内圧である。正規荷重とは、タイヤが依拠する規格において定められた荷重を意味する。JATMA規格における「最高負荷能力」、TRA規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びETRTO規格における「LOAD CAPACITY」は、正規荷重である。
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
[実施例1]
図1及び図2に示された構成を備えた実施例1のタイヤを得た。このタイヤのサイズは、「315/80R22.5 154/150」である。このタイヤの仕様、及び、その周方向溝の仕様は、表1に示されているとおりである。なお、表中の「変曲点PCの位置Dr」とは、前述した変曲点PCからタイヤの赤道PEまでの半径方向距離である。また、表中の「周方向溝中心40aの位置Dg」とは、前述した、周方向溝40の幅中心40aから赤道PEまでの半径方向距離である。
[比較例1]
表1に示された仕様の他は実施例1と同様にして、比較例1のタイヤを得た。表1に示されているとおり、この比較例1のタイヤには、周方向溝が形成されていない。
[比較例2−5]
表1に示された仕様の他は実施例1と同様にして、比較例2から5のタイヤを得た。表1に示されているとおり、これらのタイヤには、周方向溝が形成されている。
[実施例2−7]
表2に示された仕様の他は実施例1と同様にして、実施例2から7のタイヤを得た。表2に示されているとおり、これらのタイヤには、周方向溝が形成されている。
[実施例8−11]
表3に示された仕様の他は実施例1と同様にして、実施例8から11のタイヤを得た。表3に示されているとおり、これらのタイヤには、周方向溝が形成されている。
[転がり抵抗の評価]
以上の各実施例及び比較例のタイヤについて、転がり抵抗試験機を用いて転がり抵抗係数を測定した。試験条件及び評価方法は下記のとおりである。
使用リムのサイズ:22.5 × 9.00
内圧:825kPa
荷重:31.26kN
速度:80km/h
評価:「ISO28580」に基づいて供試タイヤの転がり抵抗係数(RRC)を測 定した。この測定結果に基づき、RRCを、比較例1の測定結果を100とした 指数によって比較評価した。評価結果は表1から表3に示されている。数値が大 きいほど、転がり抵抗が小さいことを表している。すなわち、数値が大きいほど 好ましい。
[耐クラック性能の評価]
以上の各実施例及び比較例の各タイヤをリムに組み込んだ。これを試験用車両としてのトラクターヘッド(2−D車)の従動軸及び駆動軸に、テストタイヤ及びコントロールタイヤをスクラッチ装着した。このトラクターヘッドはトレーラーを牽引している。コントロールタイヤは、実施例1のタイヤである。この試験用車両によってロードテストが行われた。試験条件及び評価方法は下記のとおりである。
使用リムのサイズ:22.5 × 9.00
内圧:825kPa
荷重:フロント;3750kg / ドライブ;3350kg
走行コース:ユーザー路線
評価:走行後、コントロールタイヤの80%摩耗時点で、周方向溝及びその近辺にお けるクラックの有無を確認した。発見されたクラックの深さ及び長さが測定さ れた。実施例1の測定結果を100とする指数によって比較評価した。評価結 果は表1から表3に示されている。数値が大きいほど良好であることを表す。
Figure 2017136936
Figure 2017136936
Figure 2017136936
表1から表3に示される評価結果から、本発明の優位性が明らかとなる。
本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、トラック、バス等の車両に装着されうる。
2・・・タイヤ
4・・・トレッド
6・・・サイドウォール
8・・・チェーファー
10・・・ビード
12・・・カーカス
14・・・インナーライナー
16・・・フィラー
18・・・ベルト
20・・・カバリングゴム
22・・・トレッド面
24・・・溝
26・・・バットレス部
28・・・ベース層
30・・・キャップ層
32・・・コア
34・・・エイペックス
36・・・カーカスプライ
40・・・周方向溝
42・・・凹状曲線
44・・・凸状曲線
60・・・リム
EQ・・・赤道面
Gd・・・周方向溝の最大深さ
Gw・・・周方向溝の幅
PC・・・変曲点
PE・・・赤道
Sh・・・タイヤ断面高さ
TW・・・トレッド幅
W・・・タイヤ最大幅

Claims (2)

  1. トレッドと、一対のサイドウォールとを備えており、
    トレッドの軸方向端部からサイドウォールの半径方向外側部分にかけて、バットレス部が位置しており、
    タイヤの周方向に垂直な断面において、バットレス部の曲率半径R1の凹状外周面と、バットレス部の下方におけるサイドウォールの曲率半径R2の凸状外周面とが接しており、
    このバットレス部に、タイヤ周方向に延在する周方向溝が形成されており、
    タイヤの断面高さをShとし、周方向溝の幅をGwとし、周方向溝の最大深さをGdとし、周方向溝の幅中心からトレッド面のタイヤ半径方向外端までの半径方向距離をDgとし、上記断面における凹状外周面と凸状外周面との変曲点からトレッド面のタイヤ半径方向外端までの半径方向距離をDrとしたとき、
    上記断面高さShに対する上記距離Dgの比Dg/Shが0.04以上0.16以下であり、
    上記距離Dgに対する上記距離Drの比Dr/Dgが0.25以上4.00以下であり、
    上記断面高さShに対する上記幅Gwの比Gw/Shが0.01以上0.06以下であり、
    上記幅Gwに対する上記最大深さGdの比Gd/Gwが0.4以上0.6以下である、重荷重用空気入りタイヤ。
  2. 上記断面高さShに対する上記距離Drの比Dr/Shが0.04以上0.16以下である、請求項1に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
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