JPS63219402A - 転り抵抗を低減した空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

転り抵抗を低減した空気入りラジアルタイヤ

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JPS63219402A
JPS63219402A JP62118091A JP11809187A JPS63219402A JP S63219402 A JPS63219402 A JP S63219402A JP 62118091 A JP62118091 A JP 62118091A JP 11809187 A JP11809187 A JP 11809187A JP S63219402 A JPS63219402 A JP S63219402A
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carcass
tire
line
rolling resistance
rubber
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Minoru Togashi
富樫 実
Kenshiro Kato
憲史郎 加藤
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Bridgestone Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は転がり抵抗を低減した空気入りラジアルタイ
ヤに関し、特にこのタイヤのカーカスの放射面プロファ
イルを適正に変化させることに工り、転がり抵抗につい
て、他のタイヤ性能の改良をも含めて、殊に有利な低減
を達成しようとするものである。
従来よりタイヤの転がり抵抗を低減するためには、タイ
ヤ転勤に伴う応力、歪サイクルに依って消費されるエネ
ルギーを低減させることが必要であると言われている。
この点、一般に実用性があると認められて来た従来のい
わゆるラジアルカーカス構造のタイヤにつき、その通常
の使用条件、すなわちせいぜい2 kg/cm程度の内
圧によりインフレートされた状態で、タイヤ構成各部分
が、消費するエネルギーのタイヤ全体に占める割合を解
析した結果によると、トレッド部で34憾、パットレス
部27チ、サイドウオール部25係、そしてビード部1
4憾程度に配分されるとして取扱い得る。
ここに転がり抵抗への寄与率が最も大きいのはトレッド
部であり、従って、このトレッドゴムの内部摩擦を少く
して転がり抵抗を軽減するため該ゴムにつき、反撥弾性
率(Re5ilience )を上げるゴム配合によっ
て対処することが一般である。しかるに、この場合には
、転がり抵抗が改良される度合に応じて不所望にもこの
種のタイヤの重要特性の一つであるウェット性能が悪化
する欠点が伴われる。
従って上記対策はウェット性能の悪化を防ぐ別途手段を
講ぜぬ限り、伝り抵抗の飛躍的改善は望まれ得す、そし
てウェット性能の維持に格別有効な手段も見当らないの
で結局のところ、さしたる実効をあげることはできない
のである。
次善の対策として、トレッドゴムの特性について上記し
たとほぼ同様に、内部摩擦を低減したゴム配合をサイド
ウオールに適用することも試みられたが、実際には転が
り抵抗の3係、又はそれに満たない程度の改善にしか役
立たないばかりでなく、タイヤに生じる振動に対する減
衰特性が悪化し、タイヤの重要な乗心地性能に及ぼす不
利を随伴する欠点がある。
この他力−カスにつき2層構造から1層にするとか、或
いは特にベルトの巾を狭くすることによってタイヤを軽
量化し転がり抵抗を小さくする手法も採られてはいるが
、タイヤの補強に重要なタイヤ要部の剛性低下による操
縦安定性の低下を招くので、その効果に限界があるのは
やむを得ない。
この発明は、以上の様なこれまでの考え方から脱却して
カーカスの放射面プロファイルを適正に変化させること
により、大巾な転がり抵抗の低減が、特てウェット性能
はもとより耐久性などの悪化を伴わないばかりか、操縦
へ安定性能・振動乗心地性能の改善をも含めて有利に実
現させ得ることについての新規な究明に由来している。
なお、カーカス放射面プロファイルを変化させて、転が
り抵抗を改良しようとする在来の試みについては、例え
ば特開昭54−40400号公報に見られるように、タ
イヤの扁平率を55〜65チに小さくした上で、カーカ
スの放射面プロファイルとして、いわゆる自然平衡形状
を用いることを必須とするだ円形の乗用車用空気入りラ
ジアルタイヤが知られている。
しかるに、この発明のカーカス放射面プロファイルは、
自然平衡形状を故意にはずした形状であり、しかもいか
なる扁平率のタイヤにも適用できるものであって、特に
ラジアルカーカスタイヤに荷重が作用し、かつ転動した
際に生じるサイドウオールの変形状態について根本的な
解:明を加えた結果として導かれたものである。
一般にサイドウオールの変形は曲げ変形とせん断変形と
に分けられることは周知の事実であるが、この発明では
、この、弓に更に詳細な検討を加えた結果、サイドウオ
ール下方域(ビード部に近い部分)太きいと言う変形様
式の相違を見い出したことに由来している。
このサイドウオール上方域のせん断変形については曲げ
変形に比べて複雑な挙動を示すが、発明者らは鋭意検討
の結果、次の重要な知見を得たのである。
第1にサイドウオール上方域のせん断変形は、タイヤに
荷重が作用し転動している場合、荷重直下では小さいも
のの接地面へ進入、離脱する付近では著しく増加し、全
体としてエネルギー消費に非常に大きな寄与を占めるこ
と、 第2にせん断変形は曲げ変形と逆相関関係にあり曲げ変
形を増加させるとせん断変形が減少するということ、 である。
以上の知見に基き、サイドウオール上方部は比較的厚さ
が薄い部分であり、荷重直下付近に集中して生じている
曲げ変形を多少増加させても、エネルギー消費に非常に
大きに寄与を占めるせん断変形を減少させることにより
、全体としてエネルギー消費を低減できることが明らか
になったのである。
サイドウオール上方域の曲げ変形を増加させるためには
、タイヤを正規リムに組合わせ正規内圧を充てんしたと
きにサイドウオール上方域に対応するカーカスの肩部分
輪郭曲線の曲率を大きくしておくことが必要である。発
明者らは、該曲線の曲率半径Rについて種々の検討を加
えた結果として、第1図に示しあとで説明する基準円弧
の半径R′との比R/R’が、0.65〜0.85の範
囲において有利に上記目的に適合することを見い出した
のである。
ここで注意すべきことは、@1図に示す円弧BECは単
なる基準円弧であって、いわゆる自然平衡形状を基にし
たカーカス放射面プロファイルとは元来別個のものであ
るけれどもサイドウオール上方域は比較的厚さが薄い部
分であってそれ自体の剛性が低いために、自然平衡形状
に基づいたカーカス放射面プロファイルは、この円弧の
一部分ECに極めて近似することとなる。
すなわち、上記の比%・に関して0.65〜0.85と
いう値は、故意に自然平衡形状をはずしたことの結果と
してしか生じ得ないのであることが注意されなければな
らない。
%・が0.85より大きい値では、後に実施例として示
す如く、自然平衡形状を故意にはずして、サイド上方部
のせん断変形を減少せしめ、転がり抵抗を改良すると言
う効果が充分に得られないし、また8株・が0,65に
満たないと、比較的厚さの厚いパットレス部に曲げ変形
が集中してしまい、せん断変形を減少させて得られる転
がり抵抗改良効果は打ち消されてしまうのである。
次にサイドウオール下方域の曲げ変形に依るエネルギー
消費を考えて見ると、一般に次式の様に表わすことがで
きる。
エネルギー消費=A−E−tanδ・(ΔO)  ・S
   −(1)但しA:適当な定数 E:サイドウオール下方域の弾性係数 ΔC:曲げ変形に依るサイドウオール下方域の曲率変化 S:カーカスの最大中地点から測ったサイドウオール下
方域の長さ 従って、E、tanδ及びSが同等であるならば、エネ
ルギー消費は(ΔC)に比例することが明らかである。
そこで実際のタイヤに荷重が作用した場合のサイドウオ
ール下方域の曲率変化を調べた結果、発明者らは次の重
要な知見を得たのである。
すなわち、第2図に示す如く、タイヤに正規荷重が作用
した場合、サイドウオール下方域が逆Rになる変形、つ
まり、負荷変形前には外向きに凸形の曲率半径R工であ
ったのが、変形径外向きに凹形の曲率半径R2のように
反転する変形が生じると言うことである。ここで(1)
式に於けるサイドウオール下方域の曲率変化(ΔO)2
は次式で表わすことができる。
ここで、もしタイヤを正規リムに組合わせ正規内圧を充
てんしたときにおいて、サイドウオール下方域がすでに
逆Rを有していたならば、曲率変化(Δa’)は になって、明らかに上記(2)式による(ΔC)よりも
小さくなり、それに比例して(1)式に従うエネルギー
消費を少なくできるのである。
このような観点から、サイドウオール下方域には、正規
内圧光てん下に逆R形状を与えることが有効であるが、
特に曲げ変形が充てん内圧を負担しているカーカスを中
心として生じることを考え合わせるならば、カーカス自
体の曲率を反転させておくことが最も望ましいわけであ
る。
発明者らはこのカーカスの曲率を反転させる程度につい
て種々検討を加えた結果として第1図に示すカーカスラ
インFBと、円弧j3Eとの最大の距離fの値をもって
考えることができ、その適正な範囲としてはfが5 m
m〜l Q mmであることを見い出したのである。
先にも記したように、円弧BECは単なる基準円弧であ
って、いわゆる自然平衡形状を基にしたカーカス放射面
プロファイルとは別個のものである。
特にサイドウオール下方域は、カーカスがピードコアの
回りに半径方向外方へ向って巻返えされこの巻き返しと
の間にゴムフィラーを満してビード部が固められている
ために比較的大きい剛性を有する部分であり、自然平衡
形状に基づいたカーカス放射面プロファイルは一般に円
弧BEの内側を通って位置するのが一般である。
これに対しこの発明で示すfが5 mrn−1Omtn
という値は故意に自然平衡形状をはずしサイドウオール
下方域のカーカスの曲率を反転させることによってのみ
とり得る値であって、従来の自然平衡形状とは完全に区
別できる値である。ここでfが5 mmに満たない値で
あると、上記(1)弐〜り3)式で示した原理でエネル
ギー消費を少くする効果が充分に発揮できないし、また
fがl Q mmを越えると、内圧光てん時のサイドウ
オール下方域のカーカスの張力が高くなりすぎ、耐久性
上悪影響を及はすばかりか、カーカスがタイヤ内側に入
り込むのに伴ってタイヤ外面も比較的内側に位置するこ
とになりリムとのかん合性が悪化するなどの欠点が生じ
てしまうのである。
以上詳細に述べて来たように、この発明は、第3図(、
)に示す如く、タイヤの実質上の半径面内に配列した有
機繊維コードのゴム被覆になるブライをビード部1′中
に埋設されるピードコア1のまわりにゴムフィラー2f
r:挾んで巻返してタイヤの半径方向外方へのばした少
なくとも1層のカーカス8とこのカーカス3の周囲を取
巻いてタイヤの中央周線に対し、比較的小さい角度で互
いに交差配列した高弾性コードのゴム被覆になる少なく
とも2%のベルト令とを相互に協同作動するボディ補強
としてそなえ、カーカス3の両側にサイドウオール5の
ゴム、そしてベルト専の外周にトレッド部6のゴムを各
々配置したタイヤにおいて、このタイヤを正規リム7上
にとり付け、正規内圧を充てんした時にタイヤ外面から
リム7のフランジが離反し始める点をA、A点からタイ
ヤ内側にタイヤの回転軸と平行に引いた直線とカーカス
8が交わる点をB、B点から半径方向へ立てた垂線とカ
ーカス3が交わる点をO,@分BCの中点をり。
D点を通りタイヤ回転軸に平行に引いた直線と、カーカ
スの最大中点Fを通ってタイヤ回転軸線に対し垂直な直
線との交点をE1カーカスの最大中点であるF点からタ
イヤ内側に引いた直線と線分BOとの交点をG、線分G
Oの中点をH,H点を通りタイヤ回転軸と平行て引いた
直線とカーカス3との交点を工とし、点F、 I、 C
を通る円の半径をR1点B、E、Cを通る円の半径をR
′、そしてカーカス8の1部分FBと円弧BEとの間で
円弧の法線方向に見た最大の距離をfと各々定め、−1
が0.65〜0.85の範囲にありかつfが5 mm 
〜10 mmの範囲にある放射面プロファイルのカーカ
スを有することを、空気入りラジアルタイヤの転り抵抗
の低減に関するfill解決手段とするものである。
以上第3図(2L)で示したタイヤの左半分について説
明したが、赤道面0−OK関してタイヤは左右対称であ
り右半部の図示は省略した。
このタイヤは第3図(b)に自然平衡カーカス放射面プ
ロファイル(破線)と比較したところから明らかなよう
にタイヤをリム上にとり付け、正規内圧を充てんした状
態で、従来のタイヤに比べて、すでにタイヤに荷重が作
用した時の変形形状により近づけられていることに注目
されなければならない。従って、このカーカス放射面プ
ロファイルの適正な負荷変化によりタイヤ転勤に伴う応
力・歪サイクルによるエネルギー消費を低減できること
が容易に理解できるのである。
ここにカーカス3はポリエステル、ナイロン、レーヨン
ないしは芳香族ポリアミド繊維(I(evler )な
どの有機繊維コードを用いることができ、またベルト4
についてはスチールで代表される金属コードやレーヨン
、ポリエステル、及び芳香族ポリアミド繊維のような有
機繊維コードその他ガラス繊維コードなどの非伸張性コ
ードをタイヤ赤道に対し10〜25°の浅い角度に傾斜
配列した複数の層を層間で互に交差する向きで重ね合わ
せて適用する。
尚、ベルト4の積層についてはベルト本の各層の両端縁
切り離しのまま、またはそれらの積層の外周上に熱収縮
性の、例えばナイロンコードの如きものをタイヤ赤道と
ほぼ平行に配列した1層もしくは2層以上で少なくとも
ベルト端縁を被覆する補助ブライの併用やベルト各層の
うち少くとも1層について両端縁に折返しを施して他の
ベルトの内側または外側に、或いは切り離し端縁を包ん
で重ね合せる様な種々の既知配列としてもよい。
以上のように、この発明によるタイヤは、い・bゆる自
然平衡形状を故意にはずしたカーカス放射面プロファイ
ルを有するものであり、このようなタイヤを製造するた
めには先に出願した特願昭57−40231号に示した
如き工夫がなされる必要がある。
また、この発明のタイヤは、いわゆるランフラットタイ
ヤ(ノーパンクタイヤ)のように、サイドウオール部に
特別な補強ゴム層を用いることのない一般のラジアルタ
イヤを前提としたものである。
特にサイドウオール下方域でカーカスが逆回率を保持し
、前記fが5 mm〜IQmmの範囲にあるためには、
ビード部付近に予め大きな曲げ剛性を与えておくことが
必要であり、しかるに必要以上の補強部材を用いてビー
ド部付近を補強することは、この発明の第1の目的であ
る転がり抵抗の改良を阻害するおそれがあり、ここに適
切な構成部材選択が重要である。発明者らが見い出した
適切な部材の選択としては、前記ビードフィラーゴムの
少なくとも1部がショアA硬さで80°〜97゜の硬質
ゴムストックから成っていることである。
ここで、ビードフィラーゴムの硬さが800未満では効
果がや\充分でなく、97°をこえると、カーカス放射
面プロファイルの維持には向くものの耐久性上の不利を
随伴してし捷うおそれなしとしない。
以上詳細に述べて来たカーカス放射面プロファイルの特
定によりこの発明のタイヤが自然平衡放射面プロファイ
ルを故意にはずしたタイヤである。
ことが明らかであるが、このことは、タイヤ内圧の充て
ん中に於けるカーカス放射面プロファイルの変化を見る
ことにより外観からも容易に識別できる。すなわちタイ
ヤをリム上にとり付け、正規内圧の5チに内圧を充てん
したときから正規内圧まで充てんしたときの変形が、い
わゆる自然平衡カーカス放射面プロファイルの場合には
第4図で185770 SR14サイズの例を示すよう
に、サイドウオール部全体で実質上均一にせり出し変形
が生じるのに対しこの発明によるカーカス放射面プロフ
ァイルの場合には第5図に示すように最大重位置より下
方域にせり出し変形量がはるかに大きく、最大中位置エ
リ上方域では若干せり出し変形が生じるものの実質的に
変形しないのである。第4図、第5図で実線及び破線は
、せり出し変形前後に於けるタイヤ外面形状を、それぞ
れ石こうにより型どりして示したものである。
この内圧光てんによる変形の相異がカーカスの張力分布
に影響を及ぼすことはいうまでもない。
この発明によるタイヤの場合にはせり出し変形量の大き
いピード部付近でカーカス張力が高くなって見かけの剛
性も大きい反面、サイドウオール上方部からバットレス
部にかけてはせり出し変形量が小さいために比較的カー
カスの張力が低く見かけの剛性も小さいと言う特徴を有
している。そして、この特徴こそが以下に述べるように
転がり抵抗の改善に加えて操縦安定性能や振動乗心地性
能の改良をもたらすのである。
先ず、タイヤスリップ角が付加された場合につ、。
いて考えて見る。この時タイヤには横方向の力が作用し
、それに依る横方向の変形が生じるが、この発明のタイ
ヤの場合にはビード部付近のカーカス張力が高く、見か
けの剛性が大きいため、横方向の変形に対する剛性も犬
きくなり高いコーナリングパワーと特にスリップ角が大
きい場合に良好な安定性が発揮される。
次に、タイヤが路面上の突起物を乗り越す場合について
考えて見る。この時、タイヤには正規荷重が作用した時
より太きいたわみ変形を生じることになり、従っていか
にしてタイヤのサイドウオール部でそのたわみ変形を吸
収させるかが、タイヤの撮動乗心地性能を改良させる1
つのポイントなのである。そして好ましいことにこの発
明によるタイヤはサイドウオール上方域からバットレス
部にかけてブライの張力が低く、見かけの剛性が小さい
ために、たわみ変形を容易に吸収でき振動乗心地性能を
も改良できるのである。
次に以上述べて来た構成に従うこの発明の効果を実施例
を用いて説明する。
実施例のタイヤ内容及び比較例のタイヤ内容は表1に示
す通りであり、カーカス3として1500d/2のハイ
モジュラスポリエステルコードをタイヤ赤道に対し90
°に配列した1ブライを用い、ベルト4にはスチールコ
ード(撚り構造lX5XO,25mm )をタイヤ赤道
に対し17°のコード角で互いに交差させた2枚を用い
ている。
表1 実施例及び比較例のタイヤ一覧表注 タイヤサイ
ズ・・・185/70 SRL4正規リム ・・・5J
−14” 正規内圧 −1,7kg/Crn2 比較例1,2.及び実施例1.2のカーカス放射面プロ
ファイルは第6図に示す通りである。
先ず、これらのタイヤで転がり抵抗の値企比較した結果
につき表2に示す。ここでは比較例1の指数を100と
し、指数が大である程転がり抵抗が良好なことを示して
いる。こ\に転がり抵抗の試験ハ、直径1707 mm
のドラムにタイヤを押しつけ所定速度迄回転駆動した後
、だ行させて継続回転中の減速の度合から算出したもの
である。
ゝ゛\ \、 この表より実施(支)jl及び実施例2は10壬〜3゜
チにも及ぶ飛躍的な転がり抵抗改良効果を有しているこ
とが明らかである。この様にこの発明は、カーカスの最
大中位置より上方域の曲率及びサイド下方域のカーカス
の曲率反転の程度を適正な範囲で犬きくすること洗より
、転がり抵抗の改良をもたらすものであるが、比較例2
に示す如く、これらを大き(しすぎた場合に/iはとん
ど効果が発揮されないのであって、この理由は先に詳細
に説明した通りである。また実施f!AI3はビードフ
ィラーゴムの硬度をやや低くした場合の<W+であり、
実施例1.2に比べると効果が少ぐなっている。従って
これらよりこの発明の効果を最大限に発揮させるには実
施例1.2の態様が最も好ましいことが明らかであるが
、実施例3の態様でも6〜10係と言う相当な効果が発
揮されるのは注目されなければならない。
次に比較例1のタイヤのコーナリングパワーの値企指数
で100としたときの実施例1の測定結果を指数表示し
て、この発明のタイヤの操縦性能を比較した結果を表3
に示す。ここでは指数が大きい程、操縦性能が良好なこ
とを示している。この表よりこの発明によるタイヤは、
転がり抵抗改良に加えて操縦性能も改良されることが明
らかである。
表3 操縦性能試験結果の比較 次に同様のタイヤにつき突起付試験ドラムで回転中のタ
イヤの回転軸に生じるカの大きさを測定し、表4に示す
振動乗心地性能の比較データを得た。この表に於いても
、指数が大である程振動乗心地性能が良好であることを
示し、この発明によるタイヤは振動乗心地性能の悪化が
伴われていないばかりかとくに前後方向反力については
高速域で相当の改良が認められている。
表4 振動乗心地試験結果の比較 (注)低速域:20〜50km/H 高速域:  60〜120 km/H また同様のタイヤをコンクリート路面(路面の粗さを表
わすスキッド、%5N=15)並びにアスク。
アルド路面(同5N=50)上でウェット性能を比較し
たところ、この発明によるタイヤは比較タイヤと区別が
なかった。
更に同様のタイヤに高内圧、高荷重を作用させ、ドラム
上で故障に至る迄に走行した距離を比較したところ、全
く同等の耐久性能が得られた。
以上述べたように、この発明によればカーカスの放射面
プロファイルを適正に定めることにより、大巾な転がり
抵抗の改良が、ウェット性能はもとより耐久性能の悪化
を伴わないばがりが操縦安定性・撮動乗心地性能の改良
をも含めて、有利に実現できるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるタイヤの放射面プロファイル(
実線)と基準円弧(破線)の関係の説明図、 第2図はタイヤに正規荷重が作用した場合の変形挙動説
明図、 第8図(a)は、この発明に従うタイヤの断面図、@8
図(b)は、この発明のカーカス放射面プロファイルと
自然平衡放射面プロファイル及び基準円弧との比較図で
あり、 第4図は自然平衡カーカス放射面プロファイルを有する
タイヤの内圧充てんによる変形挙動説明図、 第5図はこの発明のカーカス放射面プロファイルを有す
るタイヤの内圧充てんによる変形挙動説明図、そして 第6図はこの発明の実施例及び比較例のカー力ス放射面
プロファイル企示す対比図である。 1・・・ピードコアー、  1′・・・ビード部、2・
・・ゴムフィラー、 8・・・カーカス、4・・・ベル
ト、  5・・1鷹サイドウオール、6・・・クラウン
部、  7・・・正規リム、R・・・カーカスラインの
肩部輪郭曲線の曲率半径、R′・・・基準円弧の半径。 特許出願人 株式会社 プリデストン 第1■ 第3図 第3:x! (b)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ビード部をそれぞれにそなえる一対の環状サイドウ
    ォール部と、これらサイドウォール部の半径方向外側に
    またがるクラウン部を有し、これらの各部分を、有機繊
    維コード層の少くとも1ブライからなり上記の各ビード
    部に埋設されるビードコアーの回りにブライ両端縁を外
    側に向つて巻返したカーカスと、このカーカスの周囲を
    取巻いてタイヤの中央周線に対し比較的小さい角度で互
    いに交差配列した高弾性率コードのゴム被覆になる少く
    とも2層のベルトとで補強し、カーカスとそのブライ巻
    返しとの間にゴムフィラーを満たしてビード部を固めた
    タイヤにしてその正規リムと組合わせ正規内圧を充てん
    した装着姿勢の下で、該リムのフランジのビード部の外
    面に対する離反点を通るタイヤの回転軸と平行な直線と
    カーカスラインとの交点B、この交点Bに発し上記直線
    と直交してカーカスラインに至る線分の終点Cをそれぞ
    れ通り、該線分に対するカーカスラインの最大離隔距離
    と等しい隔たりをおき該線分を弦として仮想した基準円
    弧の半径R′に対する、上記カーカスラインの上記終点
    Cを通る肩部分輪郭曲線の曲率半径Rの比R/R′が0
    .65〜0.85の範囲にあり、該曲線と滑らかに連つ
    て交点Bに至る間に単一の変曲点をもつカーカスライン
    の残余域の上記基準円弧に対する最大の距離fが5〜1
    0mmの範囲にある放射面プロフアイルのカーカスを有
    する、転り抵抗を低減した空気入りラジアルタイヤ。 2、ゴムフィラーが、シヨアA硬さで80〜97°の硬
    質ゴムストックである特許請求の範囲第1項記載のタイ
    ヤ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002501453A (ja) * 1997-04-03 2002-01-15 ザ グッドイヤー タイヤ アンド ラバー カンパニー 予め硬化されたエイペックスにより制御されるプライの経路

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