JP3708667B2 - 建設車両用空気入りバイアスタイヤ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、建設車両用空気入りバイアスタイヤ、より詳細には主として荒れ地乃至悪路で使用する中型〜超大型ダンプトラックやスクレーパなどの使途に供する空気入りバイアスタイヤに関し、特に過酷な条件の下での使用に対し耐CBU(Cord Breaking Up、コード切れ) 性に代表されるカーカス耐久性を高度に向上させた建設車両用空気入りバイアスタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】
有機繊維コ─ドのゴム被覆布を多数プライ重ね合せてカーカスを形成する空気入りバイアスタイヤに関し、カーカスプライのコードがビードコア位置からトレッド部中央に至る間にタイヤの円周に対し傾斜角度が漸次変化し、タイヤへの内圧充てん時に各プライのコードはそれぞれの傾斜角度に応じた張力を負担し、カーカスは通常いわゆる自然平衡形状を採る。
【0003】
ダンプトラックやスクレーパなどに装着して悪路を走行する空気入りバイアスタイヤは、例えばプライ枚数を増やすか又はプライ枚数は変えずに内圧を高めるなどの手段を用いてカーカス自体の剛性を成るべく高め、この高いカーカス剛性により悪路から繰り返し入力される大きな変動荷重に由来するカーカスプライコードの疲労破壊を阻止していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし最近のダンプトラック及びスクレーパに代表される建設車両は、一層の高馬力化や高速走行化などの高性能化が進む一方で、使用者側でも折角の建設車両のこれら高性能化を十分に活用して成るべく生産性を向上させるため、従来よりもベッセル容量を増やして積載量を増加させ、その上車両の走行スピードを増すと共に発進時の急加速、停止時の急ブレーキなど積載物の運搬サイクル時間短縮に意を注ぐなど、タイヤの使用条件は著しく過酷度を増す大きな変化を生じている。
【0005】
その結果タイヤに加えられる外力が著しく高まり、多くの市場で従来は故障なく使用されていた建設車両用空気入りバイアスタイヤの、ビード部からサイドウォール部に至る間のカーカスプライにコード切れ故障、すなわちCBU故障がしばしば発生するようになった。この種の故障はタイヤの外面が膨れるので外観でそれと分かり、車両点検時に膨れが認めらたタイヤは作業の安全確保と車両自体の故障回避とから直ちに取り外される。建設車両用空気入りバイアスタイヤは良路走行の通常のトラックやバスなどに使用する一般タイヤに比しより大型かつ高価であるから当然の結果、大きな問題となっている。
【0006】
上述した使用条件の大幅な変化と、それに伴うCBU故障とは最近の際立った傾向であり、これら変化と故障傾向に対しこれまで何らの手段も講じられていず、悪路からの大きな変動荷重に対応するこれまでの自然平衡形状を保持する高剛性カーカスを備えるタイヤを依然として市場に投入していて、問題解決に有効な手段の実現には至っていないのが現状である。
【0007】
従ってこの発明の請求項1〜6に記載した発明は、他の特性や他の耐久性を保持した上で、上述した車両の高性能化とこの高性能を活用した使用条件の過酷な変化とに対応可能で、カーカスのCBU故障の発生を阻止し得る建設車両用空気入りバイアスタイヤの提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項1に記載した発明は、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、トレッド部とからなり、これら各部をビード部内に埋設した2個以上のビードコア相互間にわたり補強する多数プライの有機繊維コ─ドのゴム被覆布からなるバイアスカーカスを有し、該カーカスは少なくとも2プライをそれぞれのビードコアの周りにタイヤ内側から外側に向け巻き上げた折返し部を有する建設車両用空気入りバイアスタイヤにおいて、
カーカスは2プライ以上の内側プライ群と、その残余のプライのうちビードコアを巻き上げる、内側プライ群とは別種のプライからなる外側プライ群とを有し、
外側プライ群のコードの切断時の強さは内側プライ群のコードの切断時の強さを上回り、
コードの被覆ゴムの100%モジュラスにつき、外側プライ群のモジュラスは内側プライ群のモジュラス以上であり、
外側プライ群のコード直径は内側プライ群のコード直径を上回り、
コード直径の、それぞれの1プライ厚さから該プライの埋設コード直径を差し引いた被覆ゴム厚さに対する比の値につき、外側プライ群の比の値が内側プライ群の比の値を上回ることを特徴とする建設車両用空気入りバイアスタイヤである。
【0009】
ここに内側及び外側とはタイヤの内側及び外側をさし、よって内側プライ群とはタイヤの最内側プライ側のプライ群を言い、外側プライ群とは内側プライ群のうちの最外側プライに外側で隣接するプライ群を言う。なおこの建設車両用空気入りバイアスタイヤはカーカスの最外側に1プライ以上でビードコアを巻き上げない、いわゆるカットプライ(群)乃至ダウンプライ(群)を含むことを可とする。またビードコアは各ビード部に2個(ダブルビードコア)又は3個(トリプルビードコア)以上を埋設するものとする。
【0010】
カーカスプライの少なくとも2プライは各ビードコア毎に巻き上げる折返し部を有するものとし、そのとき必ずしも偶数プライとは限らず奇数プライであることを可とする。またコードの切断時の強さとは、JIS L1017(1995年)の「化学繊維タイヤコード試験方法」に従い測定して得られる値SD(kgf)であり、ゴムの100%モジュラスとは、JIS K 6301(1994年)の「加硫ゴム物理試験方法」に従い、伸び100%時の引張応力M100 (以下Mであらわす)をいう。さらに各プライはコード直径を上回る厚さを有し、この厚さ方向でコードの両側には互いに同じゲージ乃至異なるゲージの被覆ゴムが存在する。
【0011】
請求項1に記載した発明を実施するに際し、実用上は請求項2に記載した発明のように、内側プライ群がトレッド部におけるカーカス全体の厚さの20〜60%の範囲内を占めるのが好適である。この内側プライ群が占める厚さ割合の下限20%乃至上限60%に小数点以下が付く場合は20〜60%の範囲内で下限値及び上限値に最も近い整数のうちの偶数値を採用して内側プライ群のプライ数とする。
【0012】
さらにこの発明の請求項1又は2に記載した発明を実施するに当り、具体的には請求項3に記載した発明のように、外側プライ群のコードの切断時の強さが、内側プライ群のコードの切断時の強さの1.2〜1.8倍の範囲内にあること、そしてこの発明の請求項1〜3に記載した発明を実施するに当り、実際上請求項4に記載した発明のように、外側プライ群のコードの被覆ゴムの100%モジュラスが、内側プライ群のコードの被覆ゴムの100%モジュラスの1.2〜1.5倍の範囲内にあるのが適合する。
【0013】
またこの発明の請求項1〜4に記載した発明を実施するに際し、より一層具体的には請求項5に記載した発明のように、外側プライ群のコード直径が、内側プライ群のコード直径の1.1〜1.3倍の範囲内にあること、そして請求項5も含めた発明を実施するに当り、請求項6に記載した発明のように、1プライ厚さから該プライの埋設コード直径を差し引いた被覆ゴム厚さの1/2に対するコード直径の比の値が、内側プライ群では3.0〜3.4の範囲内にあり、外側プライ群では3.7〜4.1の範囲内にあることが望ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態の一例を図1、2に基づき説明する。
図1は建設車両用空気入りバイアスタイヤ(以下タイヤと略記する)のタイヤ赤道面Eからの左半断面図であり、図2はバイアスカーカスから適宜取り出した1プライの配列コードに直交する向きの部分断面図である。
【0015】
図1において、タイヤは一対のビード部1(片側のみ示す)、サイドウォール部2(片側のみ示す)及びトレッド部3からなり、これら各部1〜3をビード部1に埋設した2個以上(図示例は3個)のビードコア4相互間にわたり延びる多数プライのバイアスカーカス(以下カーカスと略記する)5が補強する。カーカス5はそれぞれ有機繊維コ─ド、例えばナイロンコードのゴム被覆布のプライからなり、タイヤ内側から見てインナープライ5−1、メディアムプライ5−2、アウタープライ5−3、そしてカットプライ5cを有する。最内側プライにはインナーライナ6を適用する。なお符号2sはサイドウォールゴム、符号3tはトレッドゴムである。
【0016】
図1ではインナービードコア4−1、メディアムビードコア4−2及びアウタービードコア4−3をそれぞれタイヤ内側から外側に向け巻き上げる複数プライ乃至多数プライのカーカスを1本の実線で簡略化して示す。インナープライ5−1、メディアムプライ5−2及びアウタープライ5−3はそれぞれのビードコア4−1、4−2、4−3の周りを巻き上げた折返し部5−1t、5−2t、5−3tを有する。一方カットプライ(ダウンプライ)5cはアウタープライ5−3の外側を包み込むように、そしてビードベース1Bの領域では各プライ5−1、5−2、5−3をビードベース1B側から覆うように配置して、トウ部分に端末を位置させる。
【0017】
ここにカーカス5は2プライ以上の内側プライ群と、その残余のプライのうちビードコアを巻き上げる、内側プライ群とは別種のプライからなる外側プライ群とを有する。図示例でいえば内側プライ群がインナープライ5−1であり、外側プライ群はメディアムプライ5−2及びアウタープライ5−3である場合、又は内側プライ群はインナープライ5−1及びメディアムプライ5−2であり、外側プライ群がアウタープライ5−3である場合、又はメディアムプライ5−2を内側プライ群と外側プライ群とで分け合う場合などである。
【0018】
ここで図2を参照して、内側プライ群又は外側プライ群から適宜取り出したプライPの配列コードCは被覆ゴムRcに埋設されていて、プライPのゲージGの値はコードCの直径dより大きく、ゲージGと直径dとの差、(G−d)はコードCの配列方向と直交する向きに厚さg1 、g2 に配分され、イーブンゲージプライの場合は、g1 =g2 又はg1 ≒g2 であり、オッドゲージプライの場合は、g1 >g2 又はg1 <g2 となる。またコードCの断面は円形から外れるのでコードCの包絡線での直径dとする。
【0019】
そこで先に記載したJIS L1017に従うコードの切断時の強さ(以下強度と略記する)SD(kgf)につき、外側プライ群のコードCo の強度SDo (kgf)が内側プライ群のコードCi の強度SDi (kgf)を上回ること、
コードの被覆ゴムRcの100%モジュラスM(kgf/mm2)につき、外側プライ群のモジュラスMo (kgf/mm2)が内側プライ群のモジュラスMi (kgf/mm2)以上であること、
外側プライ群のコード直径do (mm)が内側プライ群のコード直径di (mm)を上回ること、そして
コード直径dの、それぞれの1プライ厚さG(mm)からこのプライの埋設コード直径d(mm)を差し引いた被覆ゴム厚さ(g1 +g2 )=g(mm)に対する比d/gの値につき、外側プライ群の比の値が内側プライ群の比の値を上回ることが必要である。
【0020】
以上の構成をもつタイヤはカーカス5内に2種、カットプライ5cを含めれば3種のプライPを有することとなり、結果としてカーカス5自体が柔軟性を増し、これによりタイヤの荷重負荷転動時におけるトレッド部3の路面に対する踏込み時及び蹴出し時にピーク値を示すカーカスの圧縮歪が低減し、加えて路面上の突起乃至凸状体からの突き上げ入力も緩和することができる。その結果、繰り返し圧縮歪入力に対し疲労破断し易い性質をもつ有機繊維コ─ドをカーカス5の補強要素とするタイヤであっても、圧縮歪が大幅に緩和されるので、CBU故障の発生を阻止することが可能となる。このことがカーカスの剛性向上を至上課題とする従来タイヤと大きく相違する点である。
【0021】
この発明の実施の形態例を以下さらに具体的に説明する。
まず図1を参照して、トレッド部におけるカーカス5の全体厚さTを図ではタイヤ赤道面Eとショルダ部の中央Sとで代表させてあらわすものとして、内側プライ群の厚さTINはカーカス5の全体厚さTの20〜60%の範囲内とする。カットプライ5cを備えるタイヤではこのプライ5cも厚さTに加えるが、インナーライナ6の厚さは除外する。なおこれらの厚さTはカーカス5に対する法線上で測るものとする。
【0022】
次に外側プライ群のコードCo の強度SDo が内側プライ群のコードCi の強度SDi の1.2〜1.8倍の範囲内にあること、次に外側プライ群のコード直径do (mm)の内側プライ群のコード直径di (mm)に対する比do /di の値が1.1〜1.3の範囲内であること、次に外側プライ群の被覆ゴムRcの100%モジュラスMo (kgf/mm2)の内側プライ群の同様モジュラスMi (kgf/mm2)に対する比Mo /Mi の値が1.2〜1.5の範囲内にあることがカーカス5の柔軟性向上に寄与し、従ってCBU故障阻止の効果を高めることに役立つ。
【0023】
最後に、内側プライ群におけるコード直径di (mm)の、被覆ゴム厚さgi (mm)の1/2厚さ0.5gi (mm)に対する比di /0.5gi の値が3.0〜3.4の範囲内にあり、かつ外側プライ群におけるコード直径do (mm)の、被覆ゴム厚さgo (mm)の1/2厚さ0.5go (mm)に対する比do /0.5go の比の値が3.7〜4.1の範囲内にあることがやはり実際上CBU故障阻止に寄与する。
【0024】
【実施例】
建設車両用空気入りバイアスタイヤでサイズが18.00−25 36PRで、JATMA YEAR BOOK(1997年)に記載されている第1種
(Earthmoving)のE−3(Rock Regular) であり、構成は図1に従う。カーカス5は、6プライのインナープライ5−1、6プライのメディアムプライ5−2、6プライのアウタープライ5−3はそれぞれ各ビードコア4−1、4−2、4−3の周りを巻き上げて折返し部5−1t、5−2t、5−3tを有し、さらに4プライのカットプライ5cを備え、合計で22プライからなる。
【0025】
実施例タイヤの内側プライ群はインナープライ5−1の6プライとし、外側プライ群はメディアムプライ5−2とアウタープライ5−3との12プライとした。実施例の効果を確認するため上記の実施例に合わせたプライ構成をもつ従来例及び比較例のタイヤも準備した。実施例につき、内側プライ群のプライには5cm当り打込数が21本のナイロンコード1260D/2を、外側プライ群には5cm当り打込数が18本のナイロンコード1890D/2を、カットプライ5cには5cm当り打込数を16本としたナイロンコード840D/2をそれぞれ適用した。
【0026】
これに対し従来例は、全プライを通じ5cm当り打込数が18本のナイロンコード1890D/2を適用し、比較例には内側プライ群及び外側プライ群それぞれに5cm当り打込数が21本のナイロンコード1260D/2を、カットプライ5cには5cm当り打込数が16本のナイロンコード840D/2をそれぞれ適用した。
【0027】
図1に示すトレッド部3におけるカーカス5全体厚さT(mm)、内側プライ群の厚さTIN(mm)、厚さTIN(mm)の厚さT(mm)に対する比TIN/Tの値、内側プライ群のコードCi の強度SDi (kgf)及び外側プライ群のコードCo の強度SDo (kgf)及びコードCi の強度に対するコードCo の強度の比SDo /SDi の値、外側プライ群の被覆ゴムRcの100%モジュラスMo (kgf/mm2)の内側プライ群の同様モジュラスMi (kgf/mm2)に対する比Mo /Mi の値、外側プライ群のコード直径do (mm)の内側プライ群のコード直径di (mm)に対する比do /di の値、内側プライ群におけるコード直径di (mm)の、被覆ゴム厚さgi (mm)の1/2厚さ0.5gi (mm)に対する比di /0.5gi の値及び外側プライ群におけるコード直径do (mm)の、被覆ゴム厚さgo (mm)の1/2厚さ0.5go (mm)に対する比do /0.5go の比の値など、各例につきそれぞれ表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
表1に示す各例のタイヤを供試タイヤとして、外径5mのドラムによるCBU耐久テストを実施した。耐CBU性評価の信頼性が高いテスト方法として、各供試タイヤに内圧650kPaを充てんし、9.5トンの初期荷重(100%ロード)を負荷させると共にキャンバー角は0°、スリップアングル3°を付す条件下で、72時間走行毎に荷重を20%宛増やす、いわゆるステップロード方式によった。
【0030】
その結果は、ステップロード方式を線図であらわした図3に示すように、実施例タイヤは200%ロードの完走直前まで走行し、累計走行時間が427時間に及んだのに対し、従来例タイヤは180%ロードの初期でCBU故障を発生し累計走行時間も312時間に過ぎず、比較例タイヤでも180%ロードの終了直前にCBU故障を発生し、累計走行時間は358時間に止まった。
【0031】
【発明の効果】
この発明の請求項1〜6に記載した発明によれば、耐CBU性以外の耐久性及びその他の諸性能を損なうほどの手段を採用する必要はなく、比較的簡便な手段を講じるのみで、現在の建設車両の高性能と過酷な使用条件に対し耐CBU性を顕著に向上させるこができる長寿命な建設車両用空気入りバイアスタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態の一例を示すタイヤの左半断面図である。
【図2】図1に示すタイヤのカーカスプライの部分断面図である。
【図3】試験条件と試験結果とを合せ示す線図である。
【符号の説明】
1 ビード部
2 サイドウォール部
2s サイドウォールゴム
3 トレッド部
3t トレッドゴム
4、4−1、4−2、4−3 ビードコア
5 カーカス
5−1、5−2、5−3 巻き上げカーカスプライ
5−1t、5−2t、5−3t 折返し部
5c カットプライ
6 インナーライナ
P プライ
C コード
Rc 被覆ゴム
T カーカス全厚さ
G 1プライ厚さ
d コード直径
E タイヤ赤道面
Claims (6)
- 一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、トレッド部とからなり、これら各部をビード部内に埋設した2個以上のビードコア相互間にわたり補強する多数プライの有機繊維コ─ドのゴム被覆布からなるバイアスカーカスを有し、該カーカスは少なくとも2プライをそれぞれのビードコアの周りにタイヤ内側から外側に向け巻き上げた折返し部を有する建設車両用空気入りバイアスタイヤにおいて、
カーカスは2プライ以上の内側プライ群と、その残余のプライのうちビードコアを巻き上げる、内側プライ群とは別種のプライからなる外側プライ群とを有し、
外側プライ群のコードの切断時の強さは内側プライ群のコードの切断時の強さを上回り、
コードの被覆ゴムの100%モジュラスにつき、外側プライ群のモジュラスは内側プライ群のモジュラス以上であり、
外側プライ群のコード直径は内側プライ群のコード直径を上回り、
コード直径の、それぞれの1プライ厚さから該プライの埋設コード直径を差し引いた被覆ゴム厚さに対する比の値につき、外側プライ群の比の値が内側プライ群の比の値を上回ることを特徴とする建設車両用空気入りバイアスタイヤ。 - 内側プライ群がトレッド部におけるカーカス全体の厚さの20〜60%の範囲内を占める請求項1に記載したタイヤ。
- 外側プライ群のコードの切断時の強さが、内側プライ群のコードの切断時の強さの1.2〜1.8倍の範囲内にある請求項1又は2に記載したタイヤ。
- 外側プライ群のコードの被覆ゴムの100%モジュラスが、内側プライ群のコードの被覆ゴムの100%モジュラスの1.2〜1.5倍の範囲内にある請求項1〜3の何れか一項に記載したタイヤ。
- 外側プライ群のコード直径が、内側プライ群のコード直径の1.1〜1.3倍の範囲内にある請求項1〜4の何れか一項に記載したタイヤ。
- 1プライ厚さから該プライの埋設コード直径を差し引いた被覆ゴム厚さの1/2に対するコード直径の比の値が、内側プライ群では3.0〜3.4の範囲内にあり、外側プライ群では3.7〜4.1の範囲内にある請求項1〜5の何れか一項に記載したタイヤ。
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