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JP2013039851A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Yoshiyuki Kimura
嘉之 木村
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Toyo Tire Corp
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Toyo Tire and Rubber Co Ltd
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Abstract

【課題】フィラーレスのビード部構造とした場合であっても、乗り心地の悪化を抑えつつ耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】左右一対のビード部1と、このビード部間に配され、端部41aをビード1aの周りにビードフィラーを配置することなくタイヤ幅方向の内側から外側に向かって巻き上げられたカーカスプライ41とを備える空気入りタイヤTにおいて、カーカスプライ41のタイヤ幅方向外側に、端部41aを覆う中央領域8bと、中央領域8bよりもタイヤ径方向外側の外側領域8aと、中央領域8bよりもタイヤ径方向内側の内側領域8cとで構成され、かつ外側領域8aと内側領域8cの縦剛性を中央領域8bの縦剛性よりもそれぞれ小さくした補強層8を設けた。
【選択図】図1

Description

本発明は、左右一対のビード部と、このビード部間に配され、端部をビードの周りにビードフィラーを配置することなくタイヤ幅方向の内側から外側に向かって巻き上げられたカーカスプライとを備える空気入りタイヤに関する。
従来、空気入りタイヤでは、ビード部に環状のビードとビードフィラーが配設されており、カーカスプライがビードの内周側で折り返してタイヤ幅方向の内側から外側に向かって巻き上げられている。しかし、ビードフィラーは、重量やコストの増加という課題があるため、ビードフィラーを省略したフィラーレスのビード部構造が提案されている(例えば、特許文献1)。しかし、フィラーレスのビード部構造では、サイドウォール部の厚さを従来と同等もしくは従来よりも大きくしないと耐久性が低下するため、十分に軽量化を図ることができなかった。
そこで、特許文献2には、耐久性を低下させることなく、フィラーレスによるタイヤ軽量化を可能にする目的で、カーカスプライの巻き上げ端部にタイヤ径方向内側と外側とに跨るように樹脂フィルムを積層した空気入りタイヤが記載されている。このような樹脂フィルムを積層することで、カーカスプライの巻き上げ端部に応力が集中するのを防止でき、巻き上げ端部でのセパレーションの発生を防ぎ、耐久性の向上を可能としている。
しかしながら、特許文献2の空気入りタイヤは、タイヤ径方向に沿って樹脂フィルムを一様に延在させるため、サイドウォール部の縦剛性が大きくなり過ぎてしまい、乗り心地が悪化するおそれがあることが判明した。
特開平2−11406号公報 特開平10−35231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、フィラーレスのビード部構造とした場合であっても、乗り心地の悪化を抑えつつ耐久性を向上させた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できる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、左右一対のビード部と、このビード部間に配され、端部をビードの周りにビードフィラーを配置することなくタイヤ幅方向の内側から外側に向かって巻き上げられたカーカスプライとを備える空気入りタイヤにおいて、前記カーカスプライのタイヤ幅方向外側に、前記端部を覆う中央領域と、前記中央領域よりもタイヤ径方向外側の外側領域と、前記中央領域よりもタイヤ径方向内側の内側領域とで構成され、かつ前記外側領域と前記内側領域の縦剛性を前記中央領域の縦剛性よりもそれぞれ小さくした補強層を設けたことを特徴とする。
本発明の空気入りタイヤは、ビードのタイヤ径方向外側にビードフィラーが配置されないフィラーレスのビード部構造となっている。本発明によれば、カーカスプライの端部を補強層により補強するため、端部でのセパレーションを防止して耐久性を向上させることができる。さらに、本発明の補強層は、外側領域と内側領域の縦剛性を中央領域の縦剛性よりもそれぞれ小さくしているため、縦剛性を一様とする場合に比べ、サイドウォール部の縦剛性が大きくなり過ぎず、乗り心地の悪化を抑えることができる。なお、本発明の縦剛性は、タイヤの縦剛性のことをいう。
本発明の空気入りタイヤにおいて、前記補強層は、タイヤ周方向に延びるコードをタイヤ径方向に沿って並設して構成されており、前記外側領域と前記内側領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数を、前記中央領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数よりもそれぞれ少なくしたことが好ましい。
一般に、タイヤ周方向に延びるコードによる締め付け力は縦剛性を増大させるが、コード数が多いほど、その締め付け力も大きくなり、縦剛性がより増大する。そのため、外側領域と内側領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数を、中央領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数よりもそれぞれ少なくすることで、外側領域と内側領域での締め付け力は、中央領域での締め付け力よりもそれぞれ小さくなる。これにより、外側領域と内側領域の縦剛性を中央領域の縦剛性よりもそれぞれ小さくできるため、乗り心地の悪化を抑えつつ耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供できる。
本発明の空気入りタイヤにおいて、前記補強層は、タイヤ周方向に延びるコードをタイヤ径方向に沿って並設して構成されており、前記外側領域と前記内側領域のコードのヤング率を、前記中央領域のコードのヤング率よりもそれぞれ小さくしたことが好ましい。
一般に、タイヤ周方向に延びるコードによる締め付け力は縦剛性を増大させるが、コードのヤング率が大きいほど、その締め付け力も大きくなり、縦剛性がより増大する。そのため、外側領域と内側領域のコードのヤング率を、中央領域のコードのヤング率よりもそれぞれ小さくすることで、外側領域と内側領域での締め付け力は、中央領域での締め付け力よりもそれぞれ小さくなる。これにより、外側領域と内側領域の縦剛性を中央領域の縦剛性よりもそれぞれ小さくできるため、乗り心地の悪化を抑えつつ耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供できる。
本発明の空気入りタイヤにおいて、前記補強層は、タイヤ径方向に沿って延びるコードをタイヤ周方向に並設して構成されており、前記外側領域と前記内側領域のコードのタイヤ径方向となす角度を、前記中央領域のコードのタイヤ径方向となす角度よりもそれぞれ大きくしたことが好ましい。
一般に、タイヤ径方向に沿って延びるコードは縦剛性を増大させるが、コードのタイヤ径方向となす角度が小さいほど、縦剛性がより増大する。そのため、外側領域と内側領域のコードのタイヤ径方向となす角度を、中央領域のコードのタイヤ径方向となす角度よりもそれぞれ大きくすることにより、外側領域と内側領域の縦剛性を中央領域の縦剛性よりもそれぞれ小さくできるため、乗り心地の悪化を抑えつつ耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供できる。
本発明の空気入りタイヤにおいて、前記外側領域の縦剛性を前記内側領域の縦剛性以下としたことが好ましい。この構成によれば、サイドウォール部の中央付近の縦剛性が増大するのを効果的に抑制できるため、乗り心地の悪化をさらに抑えることができる。
本発明に係る空気入りタイヤの一例を概略的に示すタイヤ子午線断面図 カーカスプライの端部周辺を示す拡大図 別実施形態に係るカーカスプライの端部周辺を示す拡大図 別実施形態に係るカーカスプライの端部周辺を示す拡大図 実施例2に係るカーカスプライの端部周辺を示す拡大図 比較例2に係るカーカスプライの端部周辺を示す拡大図 比較例3に係るカーカスプライの端部周辺を示す拡大図
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に示した空気入りタイヤTは、左右一対のビード部1と、そのビード部1の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部2と、そ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とを備えている。ビード部1には、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビード1aが配設されている。本発明では、ビード1aのタイヤ径方向外側に略断面三角形状のビードフィラーは配置されず、いわゆるフィラーレスのビード部構造となっている。
左右一対のビード部1の間にはトロイド状のカーカス層4が配されている。カーカス層4は、少なくとも1枚のカーカスプライ41により構成され、該カーカスプライ41は、タイヤ赤道CLに対して略90°の角度で延びるコードをトッピングゴムで被覆して形成されている。カーカスプライ41は、端部41aをビード1aの周りにビードフィラーを配置することなくタイヤ幅方向の内側から外側に向かって巻き上げられた状態で係止されている。カーカス層4の内周には、空気圧を保持するためのインナーライナーゴム5が配されている。また、カーカス層4のサイドウォール部2外周には、サイドウォールゴム6が配されている。
カーカス層4のトレッド部3外周には、複数枚(本実施形態では2枚)のベルトプライにより構成されたベルト層7が配されている。各ベルトプライは、タイヤ赤道CLに対して傾斜して延びるコードをトッピングゴムで被覆して形成され、該コードがプライ間で互いに逆向きに交差するように積層されている。ベルト層7の外周には、実質的にタイヤ周方向に延びるコードをトッピングゴムで被覆してなる不図示のベルト補強層を配してもよい。ベルト補強層は、ベルト層7の少なくとも両端部を覆うように配設され、高速走行時の遠心力によるベルト層7の浮き上がりを抑えて、高速耐久性を高めることができる。
本発明の空気入りタイヤTでは、カーカスプライ41のタイヤ幅方向外側に補強層8を設けている。補強層8は、端部41aを覆う中央領域8bと、中央領域8bよりもタイヤ径方向外側の外側領域8aと、中央領域8bよりもタイヤ径方向内側の内側領域8cとで構成されている。本実施形態では、外側領域8aのタイヤ径方向の高さha、中央領域8bのタイヤ径方向の高さhb、内側領域8cのタイヤ径方向の高さhcの比は、1:1:1としている。
補強層8のタイヤ径方向の高さhは、タイヤ断面高さHの15〜45%の範囲であることが好ましい。補強層8の上端81(外側領域8aのタイヤ径方向外側端)は、リムベースラインBLからタイヤ断面高さHの35〜45%の位置とする。一方、補強層8の下端84(内側領域8cのタイヤ径方向内側端)は、ビード1aの上端に位置するプライ折り曲げ位置からタイヤ径方向外側に3mm以上離れた位置とする。
中央領域8bのタイヤ径方向外側端82(外側領域8aのタイヤ径方向内側端)は、端部41aからタイヤ径方向外側にタイヤ断面高さHの3〜7%の位置とすることが好ましい。また、中央領域8bのタイヤ径方向内側端83(内側領域8cのタイヤ径方向外側端)は、端部41aからタイヤ径方向内側にタイヤ断面高さHの3〜7%の位置とすることが好ましい。後述するように、縦剛性の大きい中央領域8bを端部41aに対して上記の範囲に配置することで、端部41aでのセパレーションを効果的に防止して耐久性を向上できる。
補強層8は、外側領域8aと内側領域8cの縦剛性Ka,Kcを中央領域8bの縦剛性Kbよりもそれぞれ小さくしている。すなわち、Kb>KaかつKb>Kcとしている。これにより、補強層8は、カーカスプライ41の端部41aを十分補強しつつ、サイドウォール部2の縦剛性が過度に増大するのを抑制できる。
また、外側領域8aの縦剛性Kaを内側領域8cの縦剛性Kc以下とするのが好ましい。すなわち、Ka,Kb,Kcは、Kb>Kc≧Kaの関係を満たすことが好ましい。これにより、サイドウォール部2の中央付近の縦剛性が増大するのを効果的に抑制できるため、乗り心地の悪化をさらに抑えることができる。
本実施形態の補強層8は、タイヤ周方向に延びるコード9をタイヤ径方向に沿って並設して構成されており、外側領域8aと内側領域8cのタイヤ径方向単位長さあたりのコード数を、中央領域8bのタイヤ径方向単位長さあたりのコード数よりもそれぞれ少なくしている。すなわち、外側領域8aと内側領域8cのコード9は粗く並設され、中央領域8bのコード9は密に並設されている。これにより、外側領域8aと内側領域8cの縦剛性Ka,Kcを中央領域8bの縦剛性Kbよりもそれぞれ小さくできる。コード9の材質は、ポリエステルやレーヨン、ナイロン、アラミド等の有機繊維コードが使用可能である。
Kaは1200〜4500N/mm、Kbは8000〜15000N/mm、Kcは2400〜12000N/mmが例示される。また、KaはKbよりも少なくとも3500N/mm小さいことが好ましく、KcはKbよりも少なくとも3000N/mm小さいことが好ましい。
コード9の材質として有機繊維コードを使用する場合、例えば、外側領域8aには1インチあたり5〜8本のコード9を配列し、中央領域8bには1インチあたり22〜28本のコード9を配列し、内側領域8cには1インチあたり15〜18本のコード9を配列する。これにより、各領域の縦剛性Ka,Kb,KcがKb>Kc≧Kaの関係を満たすようにできる。なお、各領域のコード9を上記の本数とした場合、中央領域8bのタイヤ周方向のヤング率を100%とすると、外側領域8aのタイヤ周方向のヤング率が15〜30%、内側領域8cのタイヤ周方向のヤング率が30〜80%程度となる。
本実施形態の補強層8は、例えばタイヤ周方向に螺旋状に巻いたコード9をトッピングゴムで被覆して形成される。コード9を螺旋状に巻く際に、コード9どうしの間隔を外側領域8a、中央領域8b、内側領域8cで異ならせることで、タイヤ径方向単位長さあたりのコード数を容易に設定可能である。
<別実施形態>
(1)補強層8は、タイヤ周方向に延びるコード9をタイヤ径方向に沿って並設して構成されており、外側領域8aと内側領域8cのコード9のヤング率を、中央領域8bのコード9のヤング率よりもそれぞれ小さくしたものであってもよい。外側領域8a、中央領域8b、及び内側領域8cのタイヤ径方向単位長さあたりのコード数を同一にした場合、例えば、外側領域8aのコード9をナイロン6で構成し、中央領域8bのコード9をレーヨンで構成し、内側領域8cのコード9をポリエステルで構成することができる。レーヨンのヤング率を100%とした場合、ナイロン6のヤング率を15%程度、ポリエステルのヤング率を80%程度となるように、コード9の材質を選択することで、各領域の縦剛性Ka,Kb,KcがKb>Kc≧Kaの関係を満たすようにできる。なお、各領域のコードのヤング率を異ならせ、さらに各領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数を異ならせるようにしてもよい。これにより、各領域の縦剛性を所望の大きさに設定しやすい。
(2)補強層8は、タイヤ径方向に沿って延びるコード9をタイヤ周方向に並設して構成されており、外側領域8aと内側領域8cのコード9のタイヤ径方向となす角度を、中央領域8bのコード9のタイヤ径方向となす角度よりもそれぞれ大きくしたものであってもよい。図3は、コード9をタイヤ幅方向から見た図であり、上下方向がタイヤ径方向となっている。例えば、中央領域8bのコード9のタイヤ径方向となす角度Bとした場合、外側領域8aのコード9のタイヤ径方向となす角度Aを角度Bよりも10〜20°大きくし、内側領域8cのコード9のタイヤ径方向となす角度Cを角度Bよりも5〜15°大きくすることで、各領域の縦剛性Ka,Kb,KcがKb>Kc≧Kaの関係を満たすようにできる。また、中央領域8bのコード9は、タイヤ径方向に平行としてもよいが、タイヤ径方向に対して傾斜させるほうが好ましく、具体的には角度Bを10〜20°とするのが好ましい。この実施形態におけるコード9としては、スチールコードが好ましい。
(3)補強層8は、中央領域8bの縦剛性を高めるために、中央領域8bを図4に示すような積層構造としてもよい。この例では、中央領域8b及び内側領域8cに、ヤング率の高いコードを使用して構成した第1補強層85を配し、外側領域8a及び中央領域8bに、ヤング率の低いコードを使用して構成した第2補強層86を配しており、中央領域8bで第1補強層85と第2補強層86を積層させている。これにより、外側領域8aと内側領域8cの縦剛性を中央領域8bの縦剛性よりもそれぞれ小さくすることが容易にできる。また、外側領域8aの縦剛性を内側領域8cの縦剛性よりも小さくできる。
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。尚、実施例等における評価項目は、下記のようにして測定を行った。試験に供したタイヤのサイズは195/65R15であり、JATMA規定のリムサイズのリムに装着した。
(1)耐久性
直径1.7mのドラムを備えた室内ドラム試験機を使用し、空気圧を180kPa、速度を80km/hとし、タイヤ負荷荷重をJATMA規定の最大荷重の85%から始め、規定時間ごとに荷重を上げていき最終的に140%で走行させ、15000km走行試験を行った。走行試験後、タイヤを解体してカーカスプライの巻き上げ端部のセパレーションを調査し、セパレーションのないものを「○」、セパレーションが発生したものを「×」で評価した。
(2)乗り心地性
4名のパネラーが、テストコースにおける乗り心地性について総合的に官能評価した。比較例1の結果を100として指数で評価し、当該指数が大きいほど乗り心地性に優れていることを示す。
(3)低転がり抵抗性
ドラム走行試験機により転がり抵抗を測定し、その測定値の逆数に基づいて評価した。走行条件は、ドラム径が1.7m、キャンバー角が0°、空気圧が210kPa、速度が80km/h、荷重が4300Nである。比較例1の結果を100として指数で評価し、当該指数が大きいほど低転がり抵抗性に優れていることを示す。
(4)操縦安定性
4名のパネラーが、テストコースにおける発進、旋回、制動について総合的に官能評価
した。比較例1の結果を100として指数で評価し、当該指数が大きいほど操縦安定性に
優れていることを示す。
実施例1
図2に示すような、タイヤ周方向に延びるコードをタイヤ径方向に沿って並設して構成され、外側領域と内側領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数を、中央領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数よりもそれぞれ少なくした補強層を備えた空気入りタイヤを実施例1とした。コードの材質はすべてレーヨンとした。上記評価項目の測定結果を表1に示す。
実施例2
図5に示すように、外側領域及び内側領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数を、中央領域に向かって徐々に多くしたこと以外は実施例1と同じとしたものを実施例2とした。上記評価項目の測定結果を表1に示す。
実施例3
タイヤ周方向に延びるコードをタイヤ径方向に沿って並設して構成され、外側領域と内側領域のコードのヤング率を、中央領域のコードのヤング率よりもそれぞれ小さくした補強層を備えた空気入りタイヤを実施例3とした。外側領域のコードの材質をナイロン66、中央領域のコードの材質をレーヨン、内側領域のコードの材質をポリエステルとした。各領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数は同じとした。上記評価項目の測定結果を表1に示す。
実施例4
タイヤ周方向に延びるコードをタイヤ径方向に沿って並設して構成され、各領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数を異ならせ、かつ各領域のコードのヤング率を異ならせた補強層を備えた空気入りタイヤを実施例4とした。上記評価項目の測定結果を表1に示す。
実施例5
タイヤ径方向に沿って延びるコードをタイヤ周方向に並設して構成され、外側領域と内側領域のコードのタイヤ径方向となす角度を、中央領域のコードのタイヤ径方向となす角度よりもそれぞれ大きくした補強層を備えた空気入りタイヤを実施例5とした。コードはスチールコードとした。上記評価項目の測定結果を表1に示す。
比較例1
本発明に係る補強層を備えない空気入りタイヤを比較例1とした。上記評価項目の測定結果を表1に示す。
比較例2
本発明に係る補強層の代わりに、空気入りタイヤのビード1aの周りに図6に示すような締め付け部材10を配置したものを比較例2とした。締め付け部材10は、ビード1aのタイヤ径方向及びタイヤ幅方向の内側から、ビード1aのタイヤ径方向の外側でかつカーカスプライ41の巻き上げ端部41aを越える位置まで延びている。上記評価項目の測定結果を表1に示す。
比較例3
図7に示すように、内側領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数を、中央領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数と同じとしたものを比較例3とした。上記評価項目の測定結果を表1に示す。
Figure 2013039851
比較例1の空気入りタイヤは、フィラーレスのビード部構造のため、サイドウォール部の厚みを大きくして耐久性を向上させる必要があり、ビードフィラーを配置する場合に比べて乗り心地が悪化する傾向にある。また、補強層を備えないため、カーカスプライの巻き上げ端部のセパレーションが発生した。この比較例1に比べ、実施例1〜5は、乗り心地の悪化を抑えつつ耐久性が向上している。また、比較例2は、ビードの周りに締め付け部材を配置することで耐久性が向上しているが、乗り心地は比較例1と同等であった。比較例3は、補強層を備えるために耐久性が向上しているが、内側領域の縦剛性が中央領域の縦剛性と同程度であるために乗り心地の悪化を十分抑えることができなかった。
また、カーカスプライの巻き上げ端部では剛性差が生じ、歪が高くなるが、実施例1〜5は、補強層により歪を低減できる。さらに、補強層を設けるとタイヤ径方向の両端部で剛性差が生じ、歪が高くなり得るが、実施例1〜5のように、外側領域と内側領域の縦剛性を中央領域の縦剛性よりもそれぞれ小さくすることで、両端部での剛性差を抑制し、歪を低減できる。このように歪を低減することにより、実施例1〜5は、比較例1に比べて転がり抵抗が小さくなっている。
また、実施例5は、実施例1〜4と異なり、スチールコードにより補強を行うために横剛性が向上することにより、操縦安定性が向上した。しかし、縦剛性が増加するために乗り心地は低下した。
1 ビード部
1a ビード
2 サイドウォール部
3 トレッド部
4 カーカス層
8 補強層
8a 外側領域
8b 中央領域
8c 内側領域
9 コード
41 カーカスプライ
41a 端部
T 空気入りタイヤ

Claims (5)

  1. 左右一対のビード部と、このビード部間に配され、端部をビードの周りにビードフィラーを配置することなくタイヤ幅方向の内側から外側に向かって巻き上げられたカーカスプライとを備える空気入りタイヤにおいて、
    前記カーカスプライのタイヤ幅方向外側に、前記端部を覆う中央領域と、前記中央領域よりもタイヤ径方向外側の外側領域と、前記中央領域よりもタイヤ径方向内側の内側領域とで構成され、かつ前記外側領域と前記内側領域の縦剛性を前記中央領域の縦剛性よりもそれぞれ小さくした補強層を設けたことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記補強層は、タイヤ周方向に延びるコードをタイヤ径方向に沿って並設して構成されており、
    前記外側領域と前記内側領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数を、前記中央領域のタイヤ径方向単位長さあたりのコード数よりもそれぞれ少なくした請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記補強層は、タイヤ周方向に延びるコードをタイヤ径方向に沿って並設して構成されており、
    前記外側領域と前記内側領域のコードのヤング率を、前記中央領域のコードのヤング率よりもそれぞれ小さくした請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記補強層は、タイヤ径方向に沿って延びるコードをタイヤ周方向に並設して構成されており、
    前記外側領域と前記内側領域のコードのタイヤ径方向となす角度を、前記中央領域のコードのタイヤ径方向となす角度よりもそれぞれ大きくした請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記外側領域の縦剛性を前記内側領域の縦剛性以下とした請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。


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