JP5785009B2 - タイヤ - Google Patents

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本発明は、車両に装着されるタイヤに関し、特に、タイヤの放熱性を向上させることができるタイヤに関する。
粘弾性を有するゴム材料は、ヒステリシス挙動に従うため、タイヤのトレッド部は、転動による変形と収縮を繰り返すことにより発熱する。トレッド部を構成するゴム材料が増えると、タイヤ転動時における曲げ変形やせん断変形によるヒステリシスロスが増大する。そのため、トレッド部の厚みが比較的厚いタイヤは、温度が上昇し易い。
特に、鉱山や建築現場などで使用される大型の車両に用いられる大型タイヤは、使用されているゴム材料の量が多いだけでなく、重負荷状態、劣悪路面、及び過酷なトラクション条件の下で使用され、タイヤが変形と収縮とを繰り返すため、発熱しやすいという特徴がある。走行中にタイヤが高温になると、トレッド部を形成するゴム材料とベルト層との剥離(セパレーション)などの原因にもなり、タイヤの交換サイクルを早めることに繋がる。
そこで、従来、トレッド部にトレッド部の幅方向(以下、トレッド幅方向とする)に沿った副溝を形成することにより、発熱源であるゴム材料の量を減らすと共にトレッド部の表面積を増加させることによって、トレッド部の放熱を促進する方法が知られている(例えば、特許文献1)。
特開2003−205706号公報 図1など
しかし、従来のタイヤには、以下のような問題点があった。すなわち、タイヤ周方向に交差する横溝部(副溝)を形成し、溝面積を増やすことによって放熱を促進できるが、溝面積の増加は、トレッド部の剛性の低下や耐摩耗性の低下に繋がる。このように、タイヤの放熱性とタイヤの剛性とは、二律背反の関係にあるため、溝面積を増やすことにより、放熱性を確保するにも限界があった。
そこで、本発明は、トレッド部の剛性や耐摩耗性の低下を抑制しつつ、確実にトレッド部の放熱性を向上させることができるタイヤを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の例示的な側面としてのタイヤ(空気入りタイヤ1)は、ビード部(ビード部11)と、ビード部に連なるサイドウォール部(サイドウォール部12)と、路面に接地するトレッド部(トレッド部13)と、を有しており、トレッド部には、タイヤ周方向(tcd)に対して交差する複数の横溝部(横溝40A,40B,40C)と、横溝部によって区画された陸部(陸部ブロック100)と、が形成されており、トレッド部のトレッド幅方向外側に位置するトレッド端部からタイヤ径方向内側に向かって前記横溝部の溝底まで延びるバットレス部(バットレス部14)を備えており、バットレス部と接する横溝部には、横溝部の溝底(溝底40Ab)からタイヤ径方向(タイヤ径方向trd)外側に向かって突出し、かつ横溝部の溝底からトレッド幅方向外側に向かって突出する突出部(突出部200)が形成されており、突出部のトレッド幅方向における外端部(幅方向外側面200a)は、バットレス部を構成する陸部よりもトレッド幅方向外側に位置する。
本発明に係るタイヤは、バットレス部を構成する陸部よりもトレッド幅方向外側に突出する突出部が設けられているため、タイヤのバットレス部を通過する空気は、突出部に当たって、その流れが乱される。突出部は、トレッド幅方向に対して平行な横溝部に設けられており、突出部に当たって乱された空気は、横溝部に流入し易くなる。一方、横溝部内の空気は、突出部を介してタイヤ外部に流出し易くなる。すなわち、陸部間に形成された横溝部に突出部が位置することにより、タイヤ周囲の空気の流れが突出部によって乱されて、横溝部内へ空気が取り込まれ易くなったり、横溝部内の空気の排出を促したりすることができる。このように横溝部を通過する空気の流量を増加させることにより、横溝部内部の熱伝達率を向上させることができる。したがって、トレッドの温度を低下させることができ、放熱性を向上させることができる。
また、本発明に係るタイヤは、突出部のトレッド幅方向における長さをLw、突出部のタイヤ周方向の長さをLrとするとき、Lw/Lr>1を満たすように構成してもよい。
加えて、本発明に係るタイヤは、横溝部に隣接する陸部のタイヤ径方向における長さをH、突出部のタイヤ径方向の長さをLhとするとき、0<Lh<Hを満たすように構成してもよい。
更に、本発明に係るタイヤは、突出部のタイヤ周方向における中央部に設定される突出部の長手方向に沿った突出部中心線Lmが、トレッド幅方向に沿ったトレッド幅方向線に対して傾斜するように構成してもよい。
本発明に係るタイヤは、突出部中心線が、横溝部の延びる方向に沿った横溝部の中心線と一致するように構成してもよい。
本発明に係るタイヤは、横溝部のタイヤ周方向の長さをWA、突出部のタイヤ周方向の長さをLrとするとき、Lr<0.5×WAを満たすように構成してもよい。
本発明に係るタイヤは、タイヤ周方向に沿った周方向溝部(周方向溝20A,20B)が形成されており、横溝部は、周方向溝部に連通されているように構成してもよい。
本発明に係るタイヤは、横溝部に形成された突出部を備えることにより、トレッド部に形成された横溝部内を流れる空気の流量を増加させて、トレッド部の放熱性を向上させることができる。また、本発明に係るタイヤは、横溝部に突出部を設けることによって放熱性を向上させており、トレッド部の溝面積を増加させないため、トレッド部の剛性や耐摩耗性の低下を抑制しつつ、放熱性を向上させることが可能である。
本実施形態に係る空気入りタイヤの斜視図である。 本実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面図である。 空気入りタイヤのトレッド部を拡大した拡大斜視図である。 図3の矢印A方向からみた側面図である。 図3の矢印B方向からみた平面図であり、空気入りタイヤ1が回転方向Rに回転するときに生じる空気の流れを説明する模式図である。 変形例に係る空気入りタイヤをトレッド部に垂直な面から視認した平面図である。図6(a)は、空気入りタイヤ2が回転方向R1に回転するときに生じる空気の流れを説明する模式図であり、図6(b)は、空気入りタイヤ2が回転方向R2に回転するときに生じる空気の流れを説明する模式図である。 変形例に係る突出部の形状を説明する図である。
本発明に係るタイヤとしての空気入りタイヤ1の実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、(1)空気入りタイヤの構成、(2)突出部の説明、(3)作用・効果、(4)変形例について説明する。
なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。
(1)空気入りタイヤの構成
図1は、本実施形態に係る空気入りタイヤ1の斜視図である。図2は、空気入りタイヤ1のトレッド幅方向twd及びタイヤ径方向trdに沿った断面図である。
空気入りタイヤ1は、リムに当接するビード部11と、タイヤの側面を構成するサイドウォール部12と、路面に接地するトレッド部13と、サイドウォール部12とトレッド部13との間に位置するバットレス部14と、を有する。
バットレス部14は、サイドウォール部12のタイヤ径方向trdの延長上に位置しており、トレッド部13の側面が連なる部分である。バットレス部14は、トレッド部13のトレッド幅方向twd外側のトレッド端部13eからタイヤ径方向trd内側に向けて延びる。バットレス部14は、通常走行時では接地しない部分である。バットレス部は、トレッド部の幅方向外側のトレッド端部からタイヤ径方向内側に向かって横溝部の溝底まで延びる領域である。
トレッド部13には、タイヤ周方向tcdに沿った周方向溝20A,20Bが形成されている。また、トレッド部13には、周方向溝20A,20Bによって区画された周方向陸部30A,30B,30Cが形成される。
周方向陸部30Aには、タイヤ周方向に対して交わる横溝40Aが形成される。周方向陸部30Bには、タイヤ周方向に対して交わる横溝40Bが形成される。周方向陸部30Cには、タイヤ周方向に対して交わる横溝40Cが形成される。本実施形態では、周方向陸部30A,30B,30Cには、横溝40A,40B,40Cによって分断されることにより、陸部ブロック100,110,120が形成される。また、横溝40A,40B,40Cは、トレッド幅方向twdに沿って延びており、周方向溝20A,20Bに連通している。
空気入りタイヤ1は、空気入りタイヤ1の骨格となるカーカス層51を有する。カーカス層51のタイヤ径方向内側には、チューブに相当する気密性の高いゴム層であるインナーライナー52が設けられている。カーカス層51の両端は、一対のビード53によって支持されている。
カーカス層51のタイヤ径方向外側には、ベルト層54が配置されている。ベルト層54は、スチールコードが配された第1ベルト層54aと第2ベルト層54bとを有する。スチールコードは、タイヤ赤道線CLに対して所定の角度を有して配置されている。トレッド部13は、ベルト層54(第1ベルト層54a及び第2ベルト層54b)のタイヤ径方向外側に配置されている。
図3は、空気入りタイヤ1のトレッド部13を拡大した拡大斜視図である。図4は、図3の矢印A方向からみた側面図である。空気入りタイヤ1のバットレス部14に接する横溝40A,40Cには、溝底40Abからタイヤ径方向trd外側に向かって突出し、かつトレッド幅方向twdにおいて横溝40A,40Cからタイヤ径方向trd外側に向かって突出する突出部200が形成されている。
なお、空気入りタイヤ1には、空気ではなく、窒素ガスなどの不活性ガスが充填されてもよい。本実施形態では、空気入りタイヤ1は、例えば、偏平率80%以下、リム径が57”以上、荷重負荷能力が60mton以上、荷重係数(k−factor)が1.7以上のラジアルタイヤである。
(2)突出部の説明
突出部200は、横溝40Aの溝底40Ab同士を結ぶ線BLよりもタイヤ径方向trd外側であって、トレッド幅方向twdにおいて横溝40Aの溝底40Ab同士を結ぶ線BLを跨いでトレッド幅方向に延びるように配置される(図3参照)。突出部200のトレッド幅方向twdにおける外端部としての幅方向外側面200aは、バットレス部14を構成する陸部ブロック100の側面101よりもトレッド幅方向twd外側に位置している。
(3)作用・効果
本実施の形態に係る空気入りタイヤ1には、バットレス部14に接する横溝40A、40Cに突出部200が形成されているため、空気入りタイヤ1の表面を通過する空気を突出部200によって乱して、陸部ブロック100に形成された横溝40に取り込み易くすることができる。
図5は、図3の矢印B方向からみた平面図であり、空気入りタイヤ1が回転方向Rに回転するときに生じる空気の流れを説明する模式図である。
図5に示すように、空気入りタイヤ1が、回転方向Rに回転する場合には、回転による空気の流れ(相対風)ARは、突出部200の側面200bに当たって、この側面200bに沿って流れて横溝40Aに取り込まれたり(図示するAR1)、突出部200を乗り越えて流れたりする(図示するAR2)。また、突出部200の側面200bの回転方向後側には、トレッド幅方向外側に向かう空気の流れが生まれ、横溝40Aや周方向溝20Aを通って空気が吸い出されて、横溝40Aから外へ向かう空気の流れAR3が生じる。
また、横溝40Aにおける突出部200よりもトレッド幅方向内側に位置する領域Sにおいては、横溝40Aに流入する空気の流れAR1が、横溝40Aから流出する空気の流れAR3よりも大きい場合には、トレッド幅方向内側に向かう空気の流れが生じる。一方、横溝40Aから流出する空気の流れAR3が、横溝40Aに流入する空気の流れAR1よりも大きい場合には、トレッド幅方向外側に向かう空気の流れが生じる。
このように、突出部200を設けることにより、横溝40Aに空気を流入させたり、横溝から空気を流出させたりして、横溝Aを通る空気の流量を増加させることができる。これにより、横溝40A内部の熱伝達率が向上し、陸部ブロック100の温度上昇を低減させることができる。更には、トレッド部13の温度上昇を低減させることができる。
また、空気入りタイヤ1が、回転方向Rに回転する場合に、回転による空気の流れ(相対風)ARは、突出部200の側面200bに当たって、突出部200を乗り越えて流れる。これにより、横溝40A内部の熱伝達率が向上し、陸部ブロック100の温度を低減させることができる。更には、トレッド部13の温度を低減させることができる。
また、突出部200は、突出部200のトレッド幅方向twdにおける長さをLw、突出部200のタイヤ周方向tcdの長さをLrとするとき、Lw/Lr>1を満たすよう構成されている。例えば、突出部のトレッド幅方向長さに対して周方向長さが長すぎると、空気入りタイヤ1の回転方向Rに伴う空気の流れARを発生させる効果が薄れると共に、バットレス部に対する横溝の開口面積を小さくしてしまうため、横溝に流入させる空気の流量を充分に得ることができないおそれがある。しかし、Lw/Lr>1を満たすよう突出部を構成することにより、空気入りタイヤの回転に伴う空気の流れを効率よく発生させ、かつその空気を横溝内へ導き易くすることができる。
更に、突出部200は、横溝部に隣接する陸部のタイヤ径方向における長さをH、突出部のタイヤ径方向の長さをLhとするとき、0<Lh<Hを満たすように構成されている。加えて、突出部は、横溝部のタイヤ周方向の長さをWA、突出部のタイヤ周方向の長さをLrとするとき、Lr<0.5×WAを満たすように構成されている。このように突出部を構成することにより、バットレス部における横溝部の開口面積を確保することができ、突出部を設けることによってタイヤ外部から横溝内への空気の流れが阻害されることを防ぐことができる。
(4)変形例
(4−1)ブロック形状
図6は、本実施形態の変形例として示す空気入りタイヤ2をトレッド部に対して垂直な方向からみた平面図である。空気入りタイヤ2では、周方向陸部30A,30B,30Cに形成される横溝41Aの延びる方向に沿った横溝41Aの中心線Lnがトレッド幅方向twdに沿ったトレッド幅方向線TLに対して角度θ傾斜している。また、突出部201は、タイヤ周方向tcdにおける中央部Mに設定される突出部201の長手方向に沿った突出部中心線Lmが、トレッド幅方向線TLに対して傾斜している。更に、突出部201の突出部中心線Lmは、横溝41Aの中心線Lnと一致している。
図6(a)は、空気入りタイヤ2が回転方向R1に回転するときに生じる空気の流れを説明する模式図であり、図6(b)は、空気入りタイヤ2が回転方向R2に回転するときに生じる空気の流れを説明する模式図である。
図6(a)に示すように、空気入りタイヤ2が、回転方向R1に回転する場合には、回転による空気の流れ(相対風)ARは、突出部201の回転方向R1の前側に位置する側面201bに当たって横溝41Aに取り込まれる。横溝41Aが傾斜しているため、空気の流れARが横溝41A内へ取り込まれ易い。
また、図6(b)に示すように、空気入りタイヤ1が、回転方向R2に回転する場合には、回転による空気の流れ(相対風)ARは、突出部201の側面201aに当たって、突出部201を乗り越えて流れる。このとき、突出部201の側面201bの回転方向後側には、トレッド幅方向外側に向かう空気の流れが生まれる。この流れにより、横溝41Aを通って空気が吸い出されて、横溝41Aから外へ向かう空気の流れARが生じる。また、横溝41Aが傾斜しているため、横溝41Aから外へと空気が流れ易くなる。これにより、横溝41A内部の熱伝達率が向上し、陸部ブロック300の温度を低減させる効果を高めることができる。
(4−2)突出部の形状
また、上述した実施の形態では、突出部の形状は、矩形状であると説明した。しかし、突出部は、以下に示すような変形が可能である。図7(a)〜(i)は、突出部の形状の変形例を示しており、トレッド部に対して垂直な方向から見た平面図である。図7(a)〜(f)は、横溝の中心線がトレッド幅方向線と平行な実施形態における突出部の変形例を示しており、図7(g)〜(i)は、横溝40Aの中心線がトレッド幅方向線に対して傾斜した実施形態における突出部の変形例である。
図7(a)に示す突出部202は、トレッド幅方向twdの内側に向かって先細りとなるように形成されており、平面にて三角形状である。図7(b)は、トレッド幅方向twd外側に向かって先細りとなるように形成されており、平面にて三角形状である。図7(c)に示す突出部204は、図7(a)に示す突出部202と類似した形状であり、トレッド幅方向の内側に向かって先細りとなるように形成されている。この突出部204のトレッド幅方向twd内側の端部は、尖っておらず、平面にて台形形状である。図7(d)に示す突出部205は、図7(b)に示す突出部203と類似した形状であり、トレッド幅方向twd外側に向かって先細りとなるように形成されている。この突出部205のトレッド幅方向外側の端部は、尖っておらず、平面にて台形形状である。図7(e)に示す突出部206は、トレッド幅方向twd内側に向かって先細りとなるように形成されており、トレッド幅方向twdに延びる壁面がタイヤ周方向tcdにおける中心側に向かって凹んでいる。このような構成によれば、溝部40Aを通過する空気の流量を増やすことが可能となる。また、図7(f)に示す突出部207は、トレッド幅方向twd外側に向かって先細りとなるように形成されており、トレッド幅方向twdに延びる壁面がタイヤ周方向tcdにおける中心側に向かって凹んでいる。
また、図7(g)に示す突出部208は、平面にて楕円形状であり、そのトレッド幅方向に延びる長手方向は、横溝40Aの長手方向に沿っている。このように、突出部208を構成する壁面を曲線状にすることにより、空気の流れに対する抵抗を低減することが可能となる。また、図7(h)に示す突出部209は、平面にて菱形形状である。突出部209のタイヤ周方向tcdにおける厚みは、バットレス部14を構成する陸部ブロック100の側面101において最も厚く構成されており、その部分からトレッド幅方向内側及び外側に向かって先細りとなるように形成されている。
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が明らかとなる。例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。
本実施形態に係る空気入りタイヤは、いわゆる超大型タイヤに適用すると顕著な効果が得られるが、汎用のタイヤに適用することもできる。バットレス部にトレッド幅方向に突出する突出部を形成することにより、空気入りタイヤの熱伝達率を向上させることができ、高速走行、悪路走行などトレッドが発熱し易い状況において、トレッド面の温度上昇を低減させることができる。
典型例として図1に示す空気入りタイヤ1のトレッドパターンについて例示した。しかし、このトレッドパターンに限定されない。例えば、空気入りタイヤ1のタイヤ赤道線付近に横溝が形成されていないリブ状陸部を有するタイプであってもよい。
上述した実施形態では、横溝部(横溝40,横溝41A)は、タイヤ周方向に対して全て同じ角度に形成されていると説明した。しかし、同一の空気入りタイヤにおいて、横溝部のタイヤ周方向に対する角度は、必ずしも同一でなくてもよい。例えば、周方向陸部30A,30B,30C毎に異なる角度で形成されていてもよい。更には、一つの周方向陸部30Aにおいても異なる角度の横溝部が形成されていてもよい。
また、上述した実施形態では、突出部のタイヤ周方向における中心は、横溝のタイヤ周方向における中心と重なるように構成されているが、この構成に限られず、横溝部をタイヤ周方向において挟んで配置される陸部ブロックのうちいずれか一方に近くなるように突出部を配置してもよい。
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
1,2,3…空気入りタイヤ、 11…ビード部、 12…サイドウォール部、 13…トレッド部、 13e…トレッド端部、 14…バットレス部、 20A,20B…周方向溝、 30A,30B,30C…周方向陸部、 40A,40B,40C…横溝、 40Ab…溝底、 41A…横溝、 41Aa…壁面、 51…カーカス層、 52…インナーライナー、 53…ビード、 54…ベルト層、 54a…第1ベルト層、 54b…第2ベルト層、 100,110,120…陸部ブロック、 101…側面 200…突出部、 200a…幅方向外側面、 200b…側面、 201…突出部、 201b…側面、 202,203,204,205,206,207,208,209…突出部、300…陸部ブロック、 θ…角度、 CL…タイヤ赤道線、 H…陸部の側面のタイヤ径方向における長さ、 Lh…突出部のタイヤ径方向の長さ、 Lm…突出部中心線、 ln…横溝の延びる方向に沿った横溝の中心線、 Lr…突出部のタイヤ周方向の長さ、 Lw…突出部のトレッド幅方向の長さ M…突出部のタイヤ周方向における中央部、 R1,R2…回転方向、 TL…トレッド幅方向線、 ln…中心線、 trd…タイヤ径方向、 twd…トレッド幅方向、 tcd…タイヤ周方向、 WA…横溝のタイヤ周方向の長さ

Claims (7)

  1. ビード部と、
    前記ビード部に連なるサイドウォール部と、
    路面に接地するトレッド部と、
    を有するタイヤであって、
    前記トレッド部には、タイヤ周方向に対して交差する複数の横溝部と、前記横溝部によって区画された陸部と、が形成されており、
    前記トレッド部のトレッド幅方向外側に位置するトレッド端部からタイヤ径方向内側に向かって前記横溝部の溝底まで延びるバットレス部を備えており、
    前記バットレス部と接する横溝部には、該横溝部の溝底からタイヤ径方向外側に向かって突出し、かつ該横溝部からトレッド幅方向外側に向かって突出する突出部が形成されており、
    前記突出部のトレッド幅方向における外端部は、前記バットレス部を構成する前記陸部よりもトレッド幅方向において外側に位置し、
    前記突出部は、前記横溝部の溝底よりタイヤ径方向外側にのみ形成されている、タイヤ。
  2. 前記突出部のトレッド幅方向における長さをLw、該突出部のタイヤ周方向の長さをLrとするとき、Lw/Lr>1を満たす、請求項1に記載のタイヤ。
  3. 前記横溝部に隣接する前記陸部のタイヤ径方向における長さをH、前記突出部のタイヤ径方向の長さをLhとするとき、0<Lh<Hを満たす、請求項1又は請求項2に記載のタイヤ。
  4. 前記突出部のタイヤ周方向における中央部に設定される前記突出部の長手方向に沿った突出部中心線は、前記トレッド幅方向に沿ったトレッド幅方向線に対して傾斜している、請求項1から請求項3のいずれかに記載のタイヤ。
  5. 前記突出部中心線は、前記横溝部の延びる方向に沿った横溝部の中心線と一致している、請求項4に記載のタイヤ。
  6. 前記横溝部のタイヤ周方向の長さをWA、該突出部のタイヤ周方向の長さをLrとするとき、Lr<0.5×WAを満たす、請求項1から請求項5のいずれかに記載のタイヤ。
  7. 前記トレッド部には、タイヤ周方向に沿った周方向溝部が更に形成されており、
    前記横溝部は、前記周方向溝部に連通している、請求項1から請求項6のいずれかに記載のタイヤ。
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