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JP5391948B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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本発明は、トレッド部における溝面積比率をタイヤ赤道の両側で互いに異ならせた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、高速耐久性やユニフォミティを悪化させることなく、排水性と操縦安定性とを両立させることを可能にした空気入りタイヤに関する。
空気入りタイヤのトレッドパターンの設計において、例えば、排水性と操縦安定性とを両立させるために、トレッド部の溝面積比率をタイヤ赤道の両側で互いに異ならせた非対称トレッドパターンを形成する場合がある。ところが、このような非対称トレッドパターンを有する空気入りタイヤは、トレッド部の剛性の不均一さに起因して、適正なインフレート形状が得られず、不均一な接地形状になり易いという欠点がある。また、非対称トレッドパターンを有する空気入りタイヤでは、車両装着時における車両内側の領域と車両外側の領域とで溝面積比率が大きく異なる場合、コニシティが大きい値を取り、ハンドル流れが発生する懸念もある。そのため、要求される性能の改善効果を得難いという問題がある。
その対策として、ベルト層の外周側に配置されるベルトカバー層の配置や張力の設定等に基づいてトレッド部の剛性を均一化することが提案されている(例えば、特許文献1〜2参照)。より具体的には、これら提案においては、トレッド部の溝面積比率がタイヤ赤道の両側で互いに異なる場合、溝面積比率が相対的に大きい領域においてベルトカバー層の巻き密度や張力を相対的に高くしている。
しかしながら、上記のような手法は、溝面積比率が小さい領域、即ち、トレッド部のゴムボリュームが多くてヒステリシスロスによる発熱が大きい領域におけるベルトカバー層による拘束力が相対的に低くなるため、例えば、Yレンジのような高速走行での高速耐久性が要求される空気入りタイヤについては採用が難しいのが現状である。
特開平2002−337510号公報 特開2006−213278号公報
本発明の目的は、高速耐久性やユニフォミティを悪化させることなく、排水性と操縦安定性とを両立させることを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部間に少なくとも1層のカーカス層を装架し、該カーカス層を前記ビード部に配置された一対のビードコアの廻りにそれぞれタイヤ内側から外側へ巻き上げ、トレッド部におけるカーカス層の外周側にタイヤ周方向に対して傾斜する補強コードを含む少なくとも2層のベルト層を配置し、これらベルト層の外周側にタイヤ周方向に巻回された補強コードを含むベルトカバー層を配置すると共に、前記トレッド部における溝面積比率をタイヤ赤道の両側で互いに異ならせた空気入りタイヤにおいて、前記溝面積比率が大きい側での前記カーカス層の最大巻き上げ高さを前記溝面積比率が小さい側での前記カーカス層の最大巻き上げ高さよりも大きくし、その最大巻き上げ高さの差をタイヤ断面高さSHの20%以上としたことを特徴とするものである。
本発明では、トレッド部の溝面積比率をタイヤ赤道の両側で互いに異ならせ、その溝面積比率の設定に基づいて排水性と操縦安定性とを両立させるようにした空気入りタイヤにおいて、溝面積比率が大きい側でのカーカス層の最大巻き上げ高さを溝面積比率が小さい側でのカーカス層の最大巻き上げ高さよりも大きくし、カーカス層による内圧の分担率をタイヤ赤道の両側で意図的に異ならせることにより、トレッド部の溝面積比率に起因する剛性差を相殺し、タイヤ全体としての剛性を適正化するので、コニシティの悪化を抑制することができ、更には、ハンドル流れの発生を防止することができる。しかも、本発明では、従来のようにトレッド部の溝面積比率が小さい領域、即ち、トレッド部のゴムボリュームが多くてヒステリシスロスによる発熱が大きい領域におけるベルトカバー層による拘束力が相対的に低くなることはないので、高速耐久性の悪化を伴うこともない。
本発明において、上記最大巻き上げ高さの差をタイヤ断面高さSHの50%以上とする一方で、ベルトカバー層の巻き密度をタイヤ赤道の両側で互いに異ならせ、溝面積比率が小さい側でのベルトカバー層の巻き密度を溝面積比率が大きい側でのベルトカバー層の巻き密度に対して最大で40%大きくすることが好ましい。つまり、最大巻き上げ高さの差を過剰に大きくしつつ、溝面積比率が小さい側でのベルトカバー層の巻き密度を相対的に大きくすることにより、溝面積比率の設定に基づいて改善されたウエット性能や操縦安定性を損なうことなく、高速耐久性の改善効果を得ることができる。
また、カーカス層の最大巻き上げ高さが大きい側の巻き上げ部をベルト層と重なる位置まで延在させ、その巻き上げ部とベルト層との重なり幅をベルト層の最大幅の3%以上、より好ましくは、5%〜25%とすることが好ましい。これにより、トレッド部における接地圧分布を均一化し、非対称トレッドパターンによるメリットをより効果的に得ることができる。
車両装着時におけるタイヤ表裏の装着方向が指定された空気入りタイヤにおいては、トレッド部にタイヤ赤道を挟んで非対称となる溝パターンを形成し、トレッド部のタイヤ赤道から車両外側の領域の溝面積比率を20%〜30%とし、トレッド部のタイヤ赤道から車両内側の領域の溝面積比率を25%〜40%とし、車両内側の領域の溝面積比率を車両外側の領域の溝面積比率よりも大きくすることが好ましい。つまり、車両外側の領域の溝面積比率を車両内側の領域の溝面積比率よりも小さくすることにより、旋回走行時の安定性、特に限界走行時の安定性を高めることができる。
一対のビードコアの外周上に配置された一対のビードフィラーのボリュームは互いに異ならせ、カーカス層の最大巻き上げ高さが大きい側のビードフィラーのボリュームをカーカス層の最大巻き上げ高さが小さい側のビードフィラーのボリュームよりも小さくすることが好ましい。溝面積比率が大きい側でのカーカス層の最大巻き上げ高さを相対的に大きくした場合、それに起因してラジアル・フォース・バリエーション(RFV)やラジアル・ラン・アウト(RRO)等のユニフォミティが悪化する傾向があるが、カーカス層の最大巻き上げ高さが大きい側のビードフィラーのボリュームを相対的に小さくすることにより、ユニフォミティの悪化を抑制することができる。
本発明において、溝面積比率は、タイヤが基づく規格で定められたタイヤ静的負荷半径の測定条件において測定されるトレッド部の接地領域の面積に対する該接地領域内の溝面積の比率(%)であって、タイヤ赤道の両側の各領域について求めたものである。
本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤのトレッドパターンを示す平面図である。 本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。この空気入りタイヤは、車両装着時におけるタイヤ表裏の装着方向が指定されたタイヤである。図1において、INは車両装着時の車両内側であり、OUTは車両装着時の車両外側である。
図1において、1はトレッド部、2はサイドウォール部、3はビード部である。図1に示すように、一対のビード部3,3間には、引き揃えられた複数本の補強コードを含む1層のカーカス層4が装架され、そのカーカス層4が各ビード部3に配置されたビードコア5の廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げられている。カーカス層4のタイヤ周方向に対するコード角度は80°〜90°の範囲の範囲に設定されている。各ビードコア5上にはビードフィラー6が配置され、そのビードフィラー6がカーカス層4の本体部分4mと巻き上げ部4i,4oとの間に挟み込まれている。カーカス層4の巻き上げ部4i,4oは巻き上げ高さが互いに異なっており、車両内側の巻き上げ部4iが車両外側の巻き上げ部4oよりも高くなっている。
一方、トレッド部1におけるカーカス層4の外周側には2層のベルト層7が埋設されている。これらベルト層7は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、層間で補強コードが互いに傾斜するように配置されている。ベルト層7のタイヤ周方向に対するコード角度は20°〜35°の範囲の範囲に設定されている。更に、ベルト層7の外周側にはタイヤ周方向に配向する少なくとも1本の補強コードを含むベルトカバー層8が埋設されている。このベルトカバー層8は、少なくとも1本の補強コードをゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回したジョイントレス構造を有している。ベルトカバー層8のタイヤ周方向に対するコード角度は5°以下、より好ましくは、3°以下になっている。
図2は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤのトレッドパターンを示すものである。図2において、CLはタイヤ赤道である。図2に示すように、トレッド部1には、タイヤ周方向に延びる複数本の主溝9が形成されている。主溝9の溝幅はタイヤ赤道CLから車両外側の領域よりもタイヤ赤道CLから車両内側の領域において相対的に大きくなっている。これら主溝9により車両外側から車両内側に向かって複数の陸部10,20,30,40,50が区画されている。
最も車両外側に位置する陸部10には、タイヤ幅方向に延びて主溝9に対して非連通となる複数本のラグ溝11が形成されている。陸部20には、タイヤ幅方向に延びる複数本の切り欠き溝21が形成されている。タイヤ赤道CL上に位置する陸部30には、タイヤ周方向に湾曲しながら延長する複数本の湾曲溝31が形成されている、陸部40には、タイヤ周方向に延びて陸部40を横断する複数本の傾斜溝41と、タイヤ幅方向に延びる複数本の切り欠き溝42とがタイヤ周方向に交互に形成されている。最も車両内側に位置する陸部50には、タイヤ幅方向に延びて主溝9に対して連通する複数本のラグ溝51が形成されている。
上述した空気入りタイヤは、トレッド部1にタイヤ赤道CLを挟んで非対称となる溝パターンが形成され、その結果として、トレッド部1における溝面積比率がタイヤ赤道CLの両側で互いに異なっている。より具体的には、トレッド部1のタイヤ赤道CLから車両外側の領域の溝面積比率は20%〜30%の範囲に設定され、トレッド部1のタイヤ赤道CLから車両内側の領域の溝面積比率は25%〜40%の範囲に設定され、かつ車両内側の領域の溝面積比率は車両外側の領域の溝面積比率よりも大きくなっている。
トレッド部1のタイヤ赤道CLの両側の領域の溝面積比率を上記範囲に設定することにより、その溝面積比率の設定に基づいて排水性と操縦安定性とを両立させることが可能になる。特に、トレッド部1のタイヤ赤道CLから車両外側の領域は溝面積比率が相対的に小さいため操縦安定性(特に、旋回走行時の安定性)の向上に寄与し、トレッド部1のタイヤ赤道CLから車両内側の領域は溝面積比率が相対的に大きいため排水性の向上に寄与する。これら溝面積比率が大き過ぎると操縦安定性が低下し、逆に小さ過ぎると排水性が低下することになる。
上記空気入りタイヤにおいて、図1に示すように、溝面積比率が大きい側(本実施形態では車両内側)でのカーカス層4の最大巻き上げ高さは溝面積比率が小さい側(本実施形態では車両外側)でのカーカス層4の最大巻き上げ高さよりも大きくなっており、その最大巻き上げ高さの差Dはタイヤ断面高さSHの20%以上に設定されている。ここで、カーカス層4の最大巻き上げ高さとは、タイヤ断面高さSHの基準となるビードヒール位置からカーカス層4の端末までのタイヤ径方向の高さを意味し、複数層のカーカス層4が存在する場合は、その最大値である。
上述のようにトレッド部1の溝面積比率をタイヤ赤道CLの両側で互いに異ならせ、その溝面積比率の設定に基づいて排水性と操縦安定性とを両立させるようにした空気入りタイヤにおいて、溝面積比率が大きい側でのカーカス層4の最大巻き上げ高さを溝面積比率が小さい側でのカーカス層4の最大巻き上げ高さよりも大きくし、カーカス層4による内圧の分担率をタイヤ赤道の両側で意図的に異ならせることにより、トレッド部1の溝面積比率に起因する剛性差を相殺し、タイヤ全体としての剛性を適正化することができる。その結果、コニシティの悪化を抑制することができ、更には、ハンドル流れの発生を防止することができる。
また、上記空気入りタイヤにおいては、従来のようにトレッド部の溝面積比率が小さい領域、即ち、トレッド部のゴムボリュームが多くてヒステリシスロスによる発熱が大きい領域におけるベルトカバー層による拘束力が相対的に低くなることはないので、高速耐久性の悪化を伴うこともない。
上記空気入りタイヤにおいて、最大巻き上げ高さの差Dをタイヤ断面高さSHの50%以上とする一方で、ベルトカバー層8の巻き密度をタイヤ赤道CLの両側で互いに異ならせ、溝面積比率が小さい側でのベルトカバー層8の巻き密度を溝面積比率が大きい側でのベルトカバー層8の巻き密度に対して最大で40%大きくすると良い。ここで、ベルトカバー層8の巻き密度とは、タイヤ赤道CLの両側の各領域におけるベルトカバー層8の補強コードの密度を意味する。このベルトカバー層8の補強コードの密度は、タイヤ赤道CLの両側の各領域に存在するベルトカバー層8の補強コードの断面積の総和に基づいて特定される。補強コードの太さが一定である場合、タイヤ赤道CLの両側の各領域に存在するベルトカバー層8の補強コードの本数に基づいて特定される。
一般に、トレッド部1の溝面積比率が小さい側の部分はゴムボリュームが大きく発熱し易いので、この部分は高速耐久性の点で不利である。そこで、カーカス層4の最大巻き上げ高さの差Dを過剰に大きくしつつ、溝面積比率が小さい側でのベルトカバー層8の巻き密度を相対的に大きくすることにより、溝面積比率の設定に基づいて改善されたウエット性能や操縦安定性を損なうことなく、高速耐久性の改善効果を得ることができる。
図3は本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。この空気入りタイヤは、車両装着時におけるタイヤ表裏の装着方向が指定されたタイヤである。図3において、INは車両装着時の車両内側であり、OUTは車両装着時の車両外側である。なお、図1と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。
図3において、カーカス層4の最大巻き上げ高さが大きい側(本実施形態では車両内側)の巻き上げ部4iはベルト層7と重なる位置まで延在し、その巻き上げ部4iとベルト層7との重なり幅Wiはベルト層7の最大幅Wbの3%以上、より好ましくは、5%〜25%の範囲に設定されている。
このようにカーカス層4の最大巻き上げ高さが大きい側の巻き上げ部4iをベルト層7と重なる位置まで延在させることにより、トレッド部1の溝面積比率に起因する剛性差を効果的に相殺し、トレッド部1における接地圧分布を均一化することができる。その結果、排水性と操縦安定性とを両立させるという非対称トレッドパターンによるメリットをより効果的に得ることができる。ここで、カーカス層4の巻き上げ部4iとベルト層7との重なり幅Wiが小さ過ぎるとトレッド部1の剛性差を緩和する効果が低下し、逆に大き過ぎると材料コストや質量の増加が顕著になる。
上述した各実施形態において、一対のビードコア5の外周上には一対のビードフィラー6が配置されているが、これらビードフィラー6のボリュームを互いに異ならせ、カーカス層4の最大巻き上げ高さが大きい側(各実施形態の車両内側)のビードフィラー6iのボリュームをカーカス層4の最大巻き上げ高さが小さい側(各実施形態の車両外側)のビードフィラー6oのボリュームよりも小さくすると良い。溝面積比率が大きい側でのカーカス層4の最大巻き上げ高さを相対的に大きくした場合、それに起因してラジアル・フォース・バリエーション(RFV)やラジアル・ラン・アウト(RRO)等のユニフォミティが悪化する傾向があるが、カーカス層4の最大巻き上げ高さが大きい側、即ち、カーカス層4の巻き上げ部4iに基づく縦ばねが大きい側のビードフィラー6iのボリュームを相対的に小さくすることにより、ユニフォミティの悪化を抑制することができる。なお、質量バランス及びコストと効果との関係から、大きい方のビードフィラー6oのボリュームは小さい方のビードフィラー6iのボリュームに対して最大で115%とすることが望ましい。
上述した実施形態では、車両装着時におけるタイヤ表裏の装着方向が指定された空気入りタイヤについて説明したが、本発明は、車両装着時におけるタイヤ表裏の装着方向が指定されていないがトレッド部の溝面積比率をタイヤ赤道の両側で互いに異ならせた空気入りタイヤにも適用可能である。そのような場合、溝面積比率が大きい側でのカーカス層の最大巻き上げ高さを溝面積比率が小さい側でのカーカス層の最大巻き上げ高さよりも大きくすれば良い。
タイヤサイズ295/35R21で、車両装着時におけるタイヤ表裏の装着方向が指定された空気入りタイヤにおいて、一対のビード部間に1層のカーカス層を装架し、該カーカス層をビード部に配置された一対のビードコアの廻りにそれぞれタイヤ内側から外側へ巻き上げ、トレッド部におけるカーカス層の外周側にタイヤ周方向に対して傾斜する補強コードを含む2層のベルト層を配置し、これらベルト層の外周側にタイヤ周方向に巻回された補強コードを含むベルトカバー層を配置すると共に、トレッド部における溝面積比率をタイヤ赤道の両側で互いに異ならせ、溝面積比率が大きい側でのカーカス層の最大巻き上げ高さを溝面積比率が小さい側でのカーカス層の最大巻き上げ高さよりも大きくした実施例1〜5のタイヤを製作した。
これら実施例1〜5のタイヤについて、溝面積比率が大きい側でのカーカス層の最大巻き上げ高さと溝面積比率が小さい側でのカーカス層の最大巻き上げ高さとの差のタイヤ断面高さSHに対する比率(「最大巻き上げ高さの差の比率」と称す)、溝面積比率が大きい側でのベルトカバー層の巻き密度に対する溝面積比率が小さい側でのベルトカバー層の巻き密度の比率(「ベルトカバー層の巻き密度の比率」と称す)、カーカス層の最大巻き上げ高さが大きい側の巻き上げ部とベルト層との重なり幅のベルト最大幅に対する比率(「巻き上げ部の重なり幅の比率」と称す)、車両外側及び車両内側の各領域における溝面積比率、及び、カーカス層の最大巻き上げ高さが大きい側のビードフィラーのボリュームに対するカーカス層の最大巻き上げ高さが小さい側のビードフィラーのボリュームの比率(「ビードフィラーボリュームの比率」と称す)を表1のように設定した。
比較のため、溝面積比率を車両外側及び車両内側にて同じにし、かつカーカス層の最大巻き上げ高さを車両外側及び車両内側にて同じにしたこと以外は実施例1と同じ構造を有する比較例1と、カーカス層の最大巻き上げ高さを車両外側及び車両内側にて同じにしたこと以外は実施例1と同じ構造を有する比較例2とを製作した。
上述した比較例1,2及び実施例1〜5からなる試験タイヤについて、下記試験方法により、ウェット制動性能、操縦安定性、高速耐久性、ユニフォミティを評価し、その結果を表1に併せて示した。
ウェット制動性能:
試験タイヤをリムサイズ21×10.5Jのホイールに嵌合し、空気圧260kPaとして試験車両に装着し、ウエット路面からなるテストコースにて速度100km/hの走行状態から制動し、その制動距離を計測した。評価結果は、測定値の逆数を用い、比較例2を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほどウェット制動性能が優れていることを意味する。
操縦安定性:
試験タイヤをリムサイズ21×10.5Jのホイールに嵌合し、空気圧260kPaとして試験車両に装着し、乾燥路面からなるテストコードにてテストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、比較例2を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど乾燥路面での操縦安定性が優れていることを意味する。
高速耐久性:
試験タイヤをドラム試験機に装着し、荷重を最大負荷能力の0.68倍とし、空気圧を360kPaとし、速度290km/hまではECE R30で規定される高速耐久試験条件で走行し、それ以降は10分毎に10km/hずつステップアップし、タイヤが破壊するまでの走行時間を計測した。評価結果は、比較例2を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど高速耐久性が優れていることを意味する。
ユニフォミティ:
試験タイヤをリムサイズ21×10.5Jのホイールに嵌合し、空気圧200kPaとして、ユニフォミティ測定試験装置によりラジアル・フォース・バリエーション(RFV)及びコニシティ(CON)を計測した。但し、測定条件はJASO規格に準拠した。
この表1に示すように、比較例2のタイヤでは非対称のトレッドパターンを採用し、車両内側の領域の溝面積比率を車両外側の領域の溝面積比率よりも大きくしているため、比較例1に比べてウェット制動性能を維持しながら操縦安定性を向上することができた。しかしながら、比較例2のタイヤでは非対称トレッドパターンに起因してコニシティが悪化していた。
これに対して、実施例1〜5のタイヤではコニシティ及びラジアル・フォース・バリエーションに代表されるユニフォミティを良好に維持しながら、比較例2と同等以上のウェット制動性能及び操縦安定性を得ることができた。また、実施例1〜5のタイヤでは高速耐久性についても良好な結果が得られた。
1 トレッド部
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス層
4m 本体部分
4i,4o 巻き上げ部
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 ベルトカバー層
9 主溝

Claims (6)

  1. 一対のビード部間に少なくとも1層のカーカス層を装架し、該カーカス層を前記ビード部に配置された一対のビードコアの廻りにそれぞれタイヤ内側から外側へ巻き上げ、トレッド部におけるカーカス層の外周側にタイヤ周方向に対して傾斜する補強コードを含む少なくとも2層のベルト層を配置し、これらベルト層の外周側にタイヤ周方向に巻回された補強コードを含むベルトカバー層を配置すると共に、前記トレッド部における溝面積比率をタイヤ赤道の両側で互いに異ならせた空気入りタイヤにおいて、前記溝面積比率が大きい側での前記カーカス層の最大巻き上げ高さを前記溝面積比率が小さい側での前記カーカス層の最大巻き上げ高さよりも大きくし、その最大巻き上げ高さの差をタイヤ断面高さSHの20%以上としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記最大巻き上げ高さの差をタイヤ断面高さSHの50%以上とする一方で、前記ベルトカバー層の巻き密度をタイヤ赤道の両側で互いに異ならせ、前記溝面積比率が小さい側での前記ベルトカバー層の巻き密度を前記溝面積比率が大きい側での前記ベルトカバー層の巻き密度に対して最大で40%大きくしたことを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記カーカス層の最大巻き上げ高さが大きい側の巻き上げ部を前記ベルト層と重なる位置まで延在させ、その巻き上げ部と前記ベルト層との重なり幅を前記ベルト層の最大幅の3%以上としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記カーカス層の巻き上げ部と前記ベルト層との重なり幅を前記ベルト層の最大幅の5%〜25%としたことを特徴とする請求項3に記載の空気入りタイヤ。
  5. 車両装着時におけるタイヤ表裏の装着方向が指定された空気入りタイヤであって、前記トレッド部にタイヤ赤道を挟んで非対称となる溝パターンを形成し、前記トレッド部のタイヤ赤道から車両外側の領域の溝面積比率を20%〜30%とし、前記トレッド部のタイヤ赤道から車両内側の領域の溝面積比率を25%〜40%とし、前記車両内側の領域の溝面積比率を前記車両外側の領域の溝面積比率よりも大きくしたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに空気入りタイヤ。
  6. 前記一対のビードコアの外周上に配置された一対のビードフィラーのボリュームを互いに異ならせ、前記カーカス層の最大巻き上げ高さが大きい側のビードフィラーのボリュームを前記カーカス層の最大巻き上げ高さが小さい側のビードフィラーのボリュームよりも小さくしたしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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