JP2019111930A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】トレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なることに起因した偏摩耗を抑制できる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】空気入りタイヤにおいて、トレッド面Trのタイヤ幅方向一方側の領域Z1を形成する第1のゴム81と、トレッド面Trのタイヤ幅方向他方側の領域Z2を形成し、第1のゴム81の硬度よりも高い硬度を有する第2のゴム82と、第1のゴム81に形成されている周方向主溝11,12と、第2のゴム82に形成されている周方向主溝13,14とを備える。タイヤ子午線断面で見て、周方向主溝11,12の溝底を形成する円弧の曲率半径は、周方向主溝13,14の溝底を形成する円弧の曲率半径よりも小さい。【選択図】図2

Description

本発明は、トレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なる空気入りタイヤに関する。
従来、トレッド面を形成するゴムの硬度を左右で(即ち、タイヤ幅方向の一方側と他方側とで)異ならせた空気入りタイヤが知られている。例えば、特許文献1では、トレッド面を形成するゴムの硬度を左右で異ならせた空気入りタイヤにおいて、車両装着時に車両内側となる領域でゴムの硬度を相対的に高くし、車両外側となる領域でゴムの硬度を相対的に低くした構成が提案されている。
また、トレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なる空気入りタイヤに関し、本発明者は、そのゴムの境界をトレッド面の中央部に設定することにより制動性能を向上できる、という知見を有している。硬度が異なるゴムの境界の周辺では、損失正接(tanδ)が高くなって歪みが溜まりやすくなるため、制動時に接地圧が高くなりがちなトレッド面の中央部にゴムの境界を設定することにより、路面との摩擦力が増大して制動距離が短縮するものと考えられる。
ところで、トレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なるタイヤでは、ゴムの硬度が相対的に低い領域がゴムの硬度が相対的に高い領域よりも早期に摩耗する傾向にあり、それ故にトレッド面の偏摩耗を生じやすいという問題があった。このようなトレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なることに起因した偏摩耗の問題に関し、特許文献1には何ら解決手段は開示されていない。
特開2012−76593号公報
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なることに起因した偏摩耗を抑制できる空気入りタイヤを提供することにある。
上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド面のタイヤ幅方向一方側の領域を形成する第1のゴムと、前記トレッド面のタイヤ幅方向他方側の領域を形成し、前記第1のゴムの硬度よりも高い硬度を有する第2のゴムと、前記第1のゴムに形成されている第1の周方向主溝と、前記第2のゴムに形成されている第2の周方向主溝と、を備え、タイヤ子午線断面で見て、前記第1の周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径が、前記第2の周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径よりも小さいものである。
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、トレッド面を形成するゴムの硬度が相対的に低いタイヤ幅方向一方側の領域では、タイヤ幅方向他方側の領域に比べてタイヤ径方向の歪みが大きく、このことが耐偏摩耗性に悪影響を及ぼしている点に着目し、上記の如き本発明を想到した。本発明に係る空気入りタイヤによれば、第1の周方向主溝の溝底の円弧の曲率半径が相対的に小さいため、その第1の周方向主溝に面した陸部に作用する歪みを小さくし(換言すれば陸部の歪エネルギー密度を小さくし)、延いてはその陸部の変形を抑えて摩耗の進行を遅らせることができる。その結果、トレッド面を形成するゴムの硬度が左右で異なることに起因した偏摩耗を抑制できる。
前記トレッド面のタイヤ幅方向他方側の領域が車両装着時に車両外側の領域となるように、車両に対する装着の向きを指定する表示を備えることが好ましい。車両外側の領域は、旋回時に接地面積が大きくなるため、操縦安定性に対する寄与が大きい。よって、車両外側の領域が硬度の高いゴムで形成されていることにより、操縦安定性を確保するうえで有用である。
前記トレッド面のタイヤ幅方向一方側の領域のピッチ数が、前記トレッド面のタイヤ幅方向他方側の領域のピッチ数よりも少ないことが好ましい。かかる構成によれば、ゴムの硬度が相対的に低いタイヤ幅方向一方側の領域の陸部の剛性を高めて、偏摩耗の抑制を図ることができる。
前記第1の周方向主溝の溝深さが前記第2の周方向主溝の溝深さよりも大きいことが好ましい。かかる構成によれば第1の周方向主溝の摩耗ライフが延びるので、第1の周方向主溝の溝深さを保持しやすくなり、偏摩耗による不具合を低減できる。
前記第1のゴム及び前記第2のゴムのタイヤ径方向内側にベースゴムが積層されており、前記ベースゴムの硬度が、前記第1のゴムの硬度よりも高く、且つ、前記第2のゴムの硬度よりも低いことが好ましい。これにより、第1の周方向主溝の溝底の近傍に第1のゴムよりも硬いベースゴムが配置され、第2の周方向主溝の溝底の近傍に第2のゴムよりも軟らかいベースゴムが配置されるため、左右のタイヤ径方向の歪みの大きさを近付けるように作用し、偏摩耗を抑制するうえで都合が良い。
リブとブロック列とで挟まれた前記第1の周方向主溝または前記第2の周方向主溝の溝底が、前記リブの側面と連なり曲率半径が相対的に大きい円弧と、前記ブロック列の側面と連なり曲率半径が相対的に小さい円弧とを含むものでもよい。かかる構成によれば、ブロック列に作用する歪みをより小さくして、そのブロック列におけるヒールアンドトウ摩耗を抑制する効果が得られる。
本発明に係る空気入りタイヤの一例におけるタイヤ子午線断面図 図1に示した空気入りタイヤのトレッド面を示す平面図 第1の周方向主溝のタイヤ子午線断面図 第2の周方向主溝のタイヤ子午線断面図 陸部の歪エネルギー密度を示すグラフ
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、空気入りタイヤTは、一対のビード部1と、そのビード部1からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部2と、一対のサイドウォール部2の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部3とを備える。ビード部1には、鋼線などの収束体をゴム被覆してなる環状のビードコア1aと、ビードコア1aのタイヤ径方向外側に配置されたビードフィラー1bとが埋設されている。一対のビード部1の間には、カーカス4が設けられている。カーカス4は、全体としてトロイド状をなし、その端部がビードコア1aとビードフィラー1bを挟み込むようにして巻き上げられている。
トレッド部3においてカーカス4のタイヤ径方向外側には、ベルト5が設けられている。ベルト5は、内外に積層された複数枚(本実施形態では2枚)のベルトプライで構成されている。ベルト5のタイヤ径方向外側にはベルト補強材6が積層されている。ベルト補強材6のタイヤ径方向外側にはトレッドゴム7が設けられている。トレッドゴム7は、トレッド部3の外周面となるトレッド面Trを形成するキャップゴム8と、そのキャップゴム8のタイヤ径方向内側に積層されたベースゴム9とを備える。また、キャップゴム8は、後述する第1のゴム81と第2のゴム82との二種のゴムによって形成されている。
図2に示すように、本実施形態では、トレッド面Trに、タイヤ周方向に連続して延びる四本の周方向主溝11〜14と、それらによって区分された五本の陸部21〜25とが設けられている。五本の陸部は、トレッド面Trの両端部に位置する一対のショルダー陸部21,25と、トレッド面Trの中央部に位置してタイヤ赤道TEを通るセンター陸部23と、その一対のショルダー陸部21,25とセンター陸部23との間に配置された一対のメディエイト陸部22,24とで構成されている。一対のショルダー陸部21,25は、四本の周方向主溝のうちタイヤ幅方向最外側に位置する一対の周方向主溝11,14のタイヤ幅方向外側に設けられている。
陸部21〜25には、それぞれタイヤ周方向に交差する方向に延びた横溝31〜35が形成されている。また、陸部21,22,24,25には、それぞれ切り込み状のサイプ41,42,44,45も形成されている。陸部21〜24の各々は、横溝によってタイヤ周方向に完全には分断されていないリブとして形成されているのに対し、陸部25は、横溝35によってタイヤ周方向に完全に分断されたブロック列として形成されている。ここで、サイプは、1.0mm以下の溝幅を有するものとし、横溝は、これを超える溝幅を有するものとする。
トレッド面Trに設けられるトレッドパターンは、図2に示した形状に限られず、他の形状を採用可能であり、特にタイヤ赤道TEを中心とした左右非対称のパターンを好ましく適用できる。また、本実施形態では、タイヤ赤道TEを挟んで両側に周方向主溝が二本ずつ形成されているが、これに限られるものではなく、タイヤ赤道TEを挟んで(更に言えば、後述するゴムの境界BLを挟んで)両側に周方向主溝が少なくとも一本ずつ形成されていればよい。周方向主溝は、ストレート溝に限らず、ジグザグ溝により形成されていても構わない。
図1,2のように、空気入りタイヤTは、トレッド面Trのタイヤ幅方向一方側(図1,2では左側)の領域Z1を形成する第1のゴム81と、トレッド面Trのタイヤ幅方向他方側(図1,2では右側)の領域Z2を形成する第2のゴム82と、第1のゴム81に形成されている第1の周方向主溝としての周方向主溝11,12と、第2のゴム82に形成されている第2の周方向主溝としての周方向主溝13,14とを備えている。そして、第2のゴム82は、第1のゴム81の硬度よりも高い硬度を有する。ゴムの硬度は、23℃で測定される「JIS K6253−1−2012 3.2 デュロメータ硬さ(durometer hardness)」を指す。
タイヤTは、左右非対称のパターン形状を有するだけでなく、トレッド面Trを形成するゴム(即ち、キャップゴム8)の硬度が左右で異なる非対称トレッド配合を有する。そして、硬度の異なるゴムの境界、即ち第1のゴム81と第2のゴム82との境界BLはセンター陸部23の表面に設定されている。かかる構成に基づき、制動時の歪みがセンター陸部23に溜まりやすくなって制動性能が向上する。制動性能の向上効果を奏するうえで、第1のゴム81と第2のゴム82との硬度差は、例えば3〜10に設定される。タイヤ子午線断面において、第1のゴム81と第2のゴム82との境界BLはタイヤ径方向に対して傾斜して延びている。
図3は、第1の周方向主溝に相当する周方向主溝11,12のタイヤ子午線断面を示す。図4は、第2の周方向主溝に相当する周方向主溝13,14のタイヤ子午線断面を示す。タイヤ子午線断面において、周方向主溝11の溝底は円弧を含んで形成されている。より詳しくは、周方向主溝11の溝底は、陸部21の壁面と連なる円弧11aと、陸部22の壁面と連なる円弧11bと、それらの間に介在して両者を滑らかに繋ぐ線分11cとで形成されている。周方向主溝12〜14の溝底も、これと同様に形成されている。
このタイヤTでは、タイヤ子午線断面で見て、第1の周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径が、第2の周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径よりも小さい。つまり、円弧11a,11b,12a,12bの曲率半径R11a,R11b,R12a,R12bが、いずれも円弧13a,13b,14a,14bの曲率半径R13a,R13b,R14a,R14bよりも小さい。本実施形態では、曲率半径R11a,R11b,R12a,R12bが2.5mm、曲率半径R13a,R13b,R14a,R14bが3.0mmであり、曲率半径差が0.5mmである例を示す。かかる曲率半径差は、0.5mm以上であることが好ましい。
トレッド面Trを形成するゴムの硬度が左右で異なることに起因して、領域Z2よりも軟らかい領域Z1では、タイヤ径方向の歪みが比較的大きくなる傾向にあり、領域Z1の摩耗が助長されて耐偏摩耗性に悪影響を及ぼしうる。そこで、このタイヤTでは、周方向主溝11,12の溝底の円弧の曲率半径を、周方向主溝13,14の溝底の円弧の曲率半径よりも小さくしている。これにより、周方向主溝11,12に面した陸部、特に陸部21,22に作用する歪みを小さくし(換言すれば、陸部の歪エネルギー密度を小さくし)、延いてはその陸部の変形を抑えて領域Z1の摩耗の進行を遅らせることができる。その結果、トレッド面Trを形成するゴムの硬度が左右で異なることに起因した偏摩耗を抑制できる。
図5は、FEM解析を用いて算出された陸部の歪エネルギー密度を示すグラフである。「R2.5」は、円弧の曲率半径を2.5mmとした周方向主溝の溝底周辺における陸部を指し、「R3.0」は、円弧の曲率半径を3.0mmとした周方向主溝の溝底周辺における陸部を指す。「R3.0」の結果を100とした指数で評価しており、円弧の曲率半径を除いて算出条件は全て同じである。これからも分かるように、周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径を小さくした方が、その周方向主溝に面した陸部の歪エネルギー密度は小さくなる。本実施形態は、これを利用して領域Z2よりも領域Z1で陸部の歪エネルギー密度を小さくし、延いては領域Z1の陸部の変形を抑えて、偏摩耗の抑制を図るものである。
上述した曲率半径などのタイヤ各部の寸法は、正規リムに装着して正規内圧を充填したタイヤを平坦な路面に垂直に置き、正規荷重を加えた状態で測定するものとする。正規荷重及び正規内圧は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めている荷重及び空気圧であり、例えばJATMAであれば最大負荷能力及び最大空気圧である。正規リムは、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば標準リムである。
操縦安定性を確保する観点から、トレッド面Trのタイヤ幅方向他方側の領域Z2が車両装着時に車両外側の領域となるように、車両に対する装着の向きを指定する表示を備えることが好ましい。トレッド面Trの車両外側の領域は、旋回時に接地面積が大きくなるために操縦安定性に対する寄与が大きく、硬度の高いゴムで形成されている方が性能上有利だからである。但し、これに限られず、他のタイヤ性能に鑑みて、例えば、或る背反性能を高い次元で両立するために、上記とは反対向きの装着方向を採用しても構わない。
車両に対する装着の向きを指定する表示は、例えばサイドウォール部2に設けられる。具体的には、車両装着時に車両外側に配置されるサイドウォール部2の外表面に、車両外側となる旨の表示(例えば、OUTSIDE)を設けることが考えられる。これに代えてまたは加えて、車両装着時に車両内側に配置されるサイドウォール部2の外表面に、車両内側となる旨の表示(例えば、INSIDE)を設けることが考えられる。
本実施形態では、トレッド面Trのタイヤ幅方向一方側の領域Z1のピッチ数が、そのトレッド面Trのタイヤ幅方向他方側の領域Z2のピッチ数よりも少ない。かかる構成によれば、ゴムの硬度が相対的に低い領域Z1の陸部の剛性を高めて、偏摩耗の抑制を図ることができる。領域Z1のピッチ数は、例えば50〜65個である。領域Z2のピッチ数は、例えば75〜90個である。領域Z2のピッチ数は、領域Z1のピッチ数の1.3〜1.5倍に設定されることが好ましい。図2のように、領域Z1のピッチ長P1は、それに隣接した領域Z2のピッチ長P2よりも小さい。ピッチ長P1,P2は、それぞれショルダー陸部21,25の横溝31,35を一本ずつ含むように設定される。本実施形態では、ピッチ長P1,P2を種々に異ならせて配列したバリアブルピッチが適用されている。
本実施形態では、周方向主溝11〜14の溝深さD11〜D14が略一律に設定されている例を示すが、これに限られない。例えば、第1の周方向主溝の溝深さを第2の周方向主溝の溝深さよりも大きくする、即ち溝深さD11,D12の各々を溝深さD13,D14よりも大きくした構成が考えられる。かかる構成によれば、周方向主溝11,12の摩耗ライフが延びるため、周方向主溝11,12の溝深さを保持しやすくなり、偏摩耗による不具合を低減できる。この場合、溝深さD11,D12は、例えば溝深さD13,D14の1.1〜1.5倍に設定される。
既述のように、第1のゴム81及び第2のゴム82のタイヤ径方向内側にはベースゴム9が積層されている。本実施形態では、ベースゴム9の硬度が、第1のゴム81の硬度よりも高く、且つ、第2のゴム82の硬度よりも低い。これにより、周方向主溝11,12の溝底の近傍には第1のゴム81よりも硬いベースゴム9が配置され、周方向主溝13,14の溝底の近傍には第2のゴム82よりも軟らかいベースゴム9が配置されるため、領域Z1と領域Z2とでタイヤ径方向の歪みの大きさが近付くように作用し、偏摩耗を抑制するうえで都合が良い。例えば、第1のゴム81の硬度は65〜75、第2のゴム82の硬度は70〜80、ベースゴム9の硬度は67〜77である。
周方向主溝14は、リブとして形成された陸部24と、ブロック列として形成された陸部25とで挟まれている。図4のように、周方向主溝14の溝底に含まれる一対の円弧のうち、円弧14aはリブ(陸部24)の側面に連なり、円弧14bはブロック列(陸部25)の側面に連なる。このようなリブとブロック列とで挟まれた周方向主溝14においては、リブの側面に連なる円弧14aの曲率半径R14aを相対的に大きくし、ブロック列の側面に連なる円弧14bの曲率半径R14bを相対的に小さくしてもよい。かかる構成によれば、ブロック列に作用する歪みをより小さくして、そのブロック列に生じるヒールアンドトウ摩耗を抑制する効果が得られる。
上記のように周方向主溝の溝底に含まれる一対の円弧の曲率半径を互いに異ならせる場合は、ブロック列の側面に連なる円弧の曲率半径を、リブの側面に連なる円弧の曲率半径よりも0.5mm以上小さくすることが好ましい。本実施形態では、第2の周方向主溝である周方向主溝14の溝底で曲率半径R14aと曲率半径R14bとを異ならせた例を示したが、リブとブロック列とで挟まれた周方向主溝であれば、第1の周方向主溝と第2の周方向主溝の何れであっても構わない。
本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド面を上記の如く構成すること以外は、通常の空気入りタイヤと同等に構成でき、従来公知の材料、形状、構造、製法などが、何れも採用することができる。
本発明は上述した実施形態に何ら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内で種々の改良変更が可能である。
1 ビード部
2 サイドウォール部
3 トレッド部
7 トレッドゴム
8 キャップゴム
9 ベースゴム
11 第1の周方向主溝
12 第1の周方向主溝
13 第2の周方向主溝
14 第2の周方向主溝
21 ショルダー陸部
22 メディエイト陸部
23 センター陸部
24 メディエイト陸部
25 ショルダー陸部
81 第1のゴム
82 第2のゴム
Z1 タイヤ幅方向一方側の領域
Z2 タイヤ幅方向他方側の領域

Claims (6)

  1. トレッド面のタイヤ幅方向一方側の領域を形成する第1のゴムと、
    前記トレッド面のタイヤ幅方向他方側の領域を形成し、前記第1のゴムの硬度よりも高い硬度を有する第2のゴムと、
    前記第1のゴムに形成されている第1の周方向主溝と、
    前記第2のゴムに形成されている第2の周方向主溝と、を備え、
    タイヤ子午線断面で見て、前記第1の周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径が、前記第2の周方向主溝の溝底を形成する円弧の曲率半径よりも小さい空気入りタイヤ。
  2. 前記トレッド面のタイヤ幅方向他方側の領域が車両装着時に車両外側の領域となるように、車両に対する装着の向きを指定する表示を備える請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記トレッド面のタイヤ幅方向一方側の領域のピッチ数が、前記トレッド面のタイヤ幅方向他方側の領域のピッチ数よりも少ない請求項1または2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記第1の周方向主溝の溝深さが前記第2の周方向主溝の溝深さよりも大きい請求項1〜3いずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記第1のゴム及び前記第2のゴムのタイヤ径方向内側にベースゴムが積層されており、
    前記ベースゴムの硬度が、前記第1のゴムの硬度よりも高く、且つ、前記第2のゴムの硬度よりも低い請求項1〜4いずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  6. リブとブロック列とで挟まれた前記第1の周方向主溝または前記第2の周方向主溝の溝底が、前記リブの側面と連なり曲率半径が相対的に大きい円弧と、前記ブロック列の側面と連なり曲率半径が相対的に小さい円弧とを含む請求項1〜5いずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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