JP2009029383A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】より効率的なタイヤサイド部の冷却効果を実現する。
【解決手段】タイヤサイド部表面のタイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向内側に複数の内側乱流発生用突条２０が突設されている。タイヤサイド部表面のタイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向外側には複数の外側乱流発生用突条２１が突設されている。内側乱流発生用突条２０及び外側乱流発生用突条２１のタイヤサイド部表面からの高さは、タイヤ径方向内側端部２０Ｂ，２１Ｂのタイヤサイド部表面からの高さｈ１，ｈ３がタイヤ径方向外側端部２０Ａ，２１Ａのタイヤサイド部表面からの高さｈ２，ｈ４より高くなるよう設定されている。
【選択図】図３

Description

本発明はタイヤサイド表面に乱流発生用突条を備える空気入りタイヤに関する。

一般に空気入りタイヤの温度上昇は、材料物性の変化といった経時的変化を促進したり、高速走行時にはトレッドの破損等の原因になったりすることから、耐久性の観点から好ましくない。特に重荷重での使用となるオフザロードラジアル（ＯＲＲ）タイヤ，トラックバスラジアル（ＴＢＲ）タイヤや、パンク走行時（内圧０［ｋＰａ］走行時）のランフラットタイヤにおいては、耐久性を向上させるためにタイヤ温度を低減させることが大きな課題となっている。例えば三日月形補強ゴムを有するランフラットタイヤでは、パンク走行時に補強ゴムにタイヤ径方向の変形が集中してこの部分が非常に高温に達し、耐久性に多大な影響を与える。

タイヤ温度低減手段としては、タイヤ構成部材の歪低減や抑制を目的とした補強部材の使用により発熱を抑制するという手段が提案されている。しかしながら、補強部材を使用した場合には、意図しない故障が発生したり、特にランフラットタイヤでは通常内圧走行時の縦バネ（タイヤ径方向の弾力性）が高まることによって乗り心地が悪化するといった通常性能への影響があったりする。このため、通常性能を損なわない新たなタイヤ温度低減手段が求められていた。

新たなタイヤ温度低減手段として、タイヤサイド部にタイヤ径方向に沿って乱流発生用突条を形成することで、タイヤ表面における流速の速い乱流の発生を促進させて冷却効果を向上させたものがある（特許文献１参照）。タイヤを構成するゴムは熱伝導性の悪い材料であるため、放熱面積を拡大させて冷却効果を狙うよりも、乱流発生を促進することによる冷却効果のほうが有効であることが知られている。
国際公開第２００７／０３２４０５号パンフレット

本発明の発明者は、タイヤサイド部表面からの乱流発生用突条の高さをタイヤ径方向において一定にした場合には、タイヤ径方向内側からタイヤ径方向外側に向かう空気の流れがタイヤサイド部表面におけるタイヤ最大位幅位置を境としてタイヤ径方向外側で剥離する（弱くなる）ことによって効率的な冷却効果が得られないことを知見した。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、より効率的な冷却効果を実現可能な空気入りタイヤを提供することにある。

本発明に係る空気入りタイヤは、タイヤサイド部表面のタイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向内側に、タイヤ径方向に沿って延在され、且つ、タイヤ周方向に沿って間隔を隔てて形成された複数の内側乱流発生用突条が形成され、タイヤサイド部表面のタイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向外側に、タイヤ径方向に沿って延在され、且つ、タイヤ周方向に沿って間隔を隔てて形成された複数の外側乱流発生用突条が形成され、内側乱流発生用突条及び外側乱流発生用突条のタイヤサイド部表面からの高さがタイヤ径方向内側端部のタイヤサイド部表面からの高さがタイヤ径方向外側端部のタイヤサイド部表面からの高さより高くなるよう設定されていることを特徴とする。

本発明に係る空気入りタイヤによれば、タイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向内側に形成した内側乱流発生用突条のタイヤ径方向内側端部の高さをタイヤ径方向外側端部の高さよりも高くすることにより、空気の流れがタイヤ最大幅位置において剥離することを抑制し、タイヤサイド表面に接触する空気の量を多くすることができるので、より効率的な冷却効果を実現することができる。

本発明に係る空気入りタイヤによれば、タイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向外側に形成した外側乱流発生用突条のタイヤ径方向内側端部の高さをタイヤ径方向外側端部の高さよりも高くすることにより、空気の流れがタイヤ径方向外側において剥離することを抑制し、タイヤサイド表面に接触する空気の量を多くすることができるので、より効率的な冷却効果を実現することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる乱流発生用突条を備えるランフラットタイヤの構成について詳しく説明する。なお本明細書中において“乱流発生用突条”とは、乱流を発生又は促進するものである。また以下に示す実施形態は、タイヤ径方向の断面形状が三日月形状の補強ゴムをタイヤサイド部に備えるランフラットタイヤに本発明を適用したものであるが、本発明の適用範囲はランフラットタイヤに限られることはなく、オフザロードラジアル（ＯＲＲ）タイヤやトラックバスラジアル（ＴＢＲ）タイヤ等の重荷重用タイヤにも適用することができる。

〔ランフラットタイヤの概略構成〕
本発明の実施形態となるランフラットタイヤ１は、図１及び図２に示すように、路面と接触するトレッド部２と、タイヤ両側面側に形成されたタイヤサイド部３と、各タイヤサイド部３の開口縁に沿って設けられたビード部４とを備える。ビード部４は、タイヤサイド部３の開口縁に沿って周回するように設けられたビードコア６Ａ及びビードフィラー６Ｂを備える。ビードコア６Ａとしてはスチールコード等を例示できる。

このランフラットタイヤ１はさらに、図２に示すように、タイヤの骨格となるカーカス層７を有する。タイヤサイド部３に位置するカーカス層７の内側（タイヤ幅方向内側）には補強ゴムとしてのサイドウォール補強層８が設けられている。サイドウォール補強層８はタイヤ幅方向断面において三日月形状のゴムストックによって形成されている。カーカス層７のタイヤ径方向外側には、図２に示すように、複数のベルト層（スチールベルト補強層９，１０、周方向補強層１１）が設けられている。周方向補強層１１のタイヤ径方向外側には路面と接地するトレッド部２が設けられている。

〔乱流発生用突条の構成〕
タイヤサイド部３表面のタイヤ最大幅位置（図１に示す一点破線，図２に示す点Ａ）を境としてタイヤ径方向内側には図１及び図２に示すように複数の内側乱流発生用突条２０が突設されている。またタイヤサイド部３表面のタイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向外側には図１及び図２に示すように複数の外側乱流発生用突条２１が突設されている。

内側乱流発生用突条２０及び外側乱流発生用突条２１は、タイヤ径方向に沿って延在され、且つタイヤ周方向に沿って間欠的（タイヤ周方向に等間隔）に形成されている。本実施形態では内側乱流発生用突条２０及び外側乱流発生用突条２１の断面形状は矩形形状であるとするが、断面形状は多角形形状であったり、曲線を有する形状であったりしてもよい。内側乱流発生用突条２０及び外側乱流発生用突条２１のタイヤサイド部３表面からの高さは、図３に示すようにタイヤ径方向内側端部２０Ｂ，２１Ｂのタイヤサイド３部表面からの高さｈ１，ｈ３がタイヤ径方向外側端部２０Ａ，２１Ａのタイヤサイド３部表面からの高さｈ２，ｈ４より高くなるよう設定されている。

内側乱流発生用突条２０及び外側乱流発生用突条２１の延在方向中央部の高さをｈ，ピッチをｐ，幅をｗとした時、高さｈ，ピッチｐ，及び幅ｗは１．０≦ｐ／ｈ≦５０．０、且つ、１．０≦（ｐ−ｗ）／ｗ≦１００．０の関係を満足するように設定されている。またピッチｐと高さｈの比の値（ｐ／ｈ）を好ましくは２．０≦ｐ／ｈ≦２４．０、さらに好ましくは１０．０≦ｐ／ｈ≦２０．０の範囲内に設定することにより、タイヤサイド部３表面の熱伝達率をより向上させることができる。本明細書中において“ピッチ”とは、内側乱流発生用突条２０及び外側乱流発生用突条２１の延在方向の中央における幅を２等分した点の間の距離を意味する。

本実施形態では、内側乱流発生用突条２０と外側乱流発生用突条２１が図３に示すようにタイヤ径方向において不連続に形成されているとするが、図４に示すように内側乱流発生用突条２０と外側乱流発生用突条２１がタイヤサイド部３表面のタイヤ最大幅位置においてタイヤ径方向に連続的に繋がるようにしてもよい。また図５に示すように内側乱流発生用突条２０のタイヤ径方向内側端部２０Ｂが他の内側乱流発生用突条２０のタイヤ径方向内側端部２０Ｂと繋がるようにしてもよい。

本実施形態では、内側乱流発生用突条２０及び外側乱流発生用突条２１のピッチが同じであるとするが、図６（ａ）に示すように内側乱流発生用突条２０のピッチを外側乱流発生用突条２１のピッチより大きくしたり、図６（ｂ）に示すように内側乱流発生用突条２０のピッチを外側乱流発生用突条２１のピッチより小さくしたりしてもよい。図６（ｂ）に示すように内側乱流発生用突条２０のピッチを外側乱流発生用突条２１のピッチより小さくした場合には、タイヤサイド部３表面のタイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向外側に接触する空気の量を増やすことができるので、冷却効果を高めることができる。

内側乱流発生用突条２０のピッチと外側乱流発生用突条２１のピッチが異なる場合も同様に、図７（ａ）に示すように内側乱流発生用突条２０のタイヤ径方向内側端部２０Ｂが他の内側乱流発生用突条２０のタイヤ径方向内側端部２０Ｂと繋がるようにしてもよいし、図７（ｂ）に示すように内側乱流発生用突条２０と外側乱流発生用突条２１がタイヤサイド部３表面のタイヤ最大幅位置において連続的に繋がる（符号２２）ようにしてもよい。

本実施形態では、内側乱流発生用突条２０及び外側乱流発生用突条２１はタイヤ径方向に対し平行に形成されているとするが、図８（ａ），（ｂ）に示すようにタイヤ径方向に対して角度θを有するようにしてもよい。またタイヤ径方向となす角度θはタイヤ周方向で一定にしてもよいし、タイヤ周方向内で変化させてもよい。また同様に、内側乱流発生用突条２０及び外側乱流発生用突条２１のピッチ，高さ，幅がタイヤ径方向及びタイヤ周方向に一定でなくてもよい。

内側乱流発生用突条２０及び外側乱流発生用突条２１がタイヤ径方向に対しなす角度θは−７０°≦θ≦７０°の範囲内にあることが好ましい。ランフラットタイヤ１は回転体であるため、そのタイヤサイド部３表面の空気流れは僅かであるが遠心力により径方向外側に向かっている。内側乱流発生用突条２０及び外側乱流発生用突条２１の空気の流入に対し背部にある側の空気の澱み部分を低減し冷却効果を向上させるため、径方向に対し上記角度範囲で傾斜させることが好ましい。

〔乱流発生のメカニズム〕
このような構成を有するランフラットタイヤ１では、図９に示すように、突条（内側乱流発生用突条２０及び外側乱流発生用突条２１）が形成されていないタイヤサイド部３に接触していた空気の流れＳ１は回転に伴い突条によってタイヤサイド部３から剥離されて突条を乗りこえる。この時、突条の背面側には空気の流れが滞留する部分（領域）Ｓ２が生じる。そして空気の流れＳ１は、次の突条との間の底部に再付着して、次の突条により再び剥離される。この時、空気の流れＳ１と次の突条との間には空気の流れが滞留する部分（領域）Ｓ３が生じる。

一般にランフラットタイヤ１が回転している際には、タイヤ径方向内側のタイヤ周方向速度はタイヤ径方向外側のタイヤ周方向速度よりも遅くなり、タイヤ径方向内側の圧力はタイヤ径方向外側の圧力よりも高くなる。このためタイヤサイド部３に接触する空気の流れＳ１は、図１０（ａ）に示すようにタイヤ径方向内側からタイヤ径方向外側に向かう流れとタイヤ周方向の流れを合わせた方向に流れるようになる。

また空気の流れＳ１の向きの傾きはタイヤ周方向の速度に比例するが、タイヤサイド部３表面は曲率を有するので、タイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向内側のタイヤ径方向の空気の流れはタイヤ最大幅位置において剥離しやすい。このため、タイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向外側ではタイヤ径方向内側からタイヤ径方向外側に向かう空気の流れが弱くなり、タイヤ周方向の空気の流れが強くなるために、図１０（ｂ）に示すように空気の流れＳ１の向きの傾きが急激に小さくなる。

そこで本実施形態のランフラットタイヤ１では、上述の通り、タイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向内側に突設した内側乱流発生用突条２０のタイヤ径方向内側端部２０Ｂの高さをタイヤ径方向外側端部２０Ａの高さよりも高くした。このような構成によれば、タイヤ周方向の流れがタイヤ径方向外側ほど速くなるので、空気の流れＳ１がタイヤ最大幅位置において剥離することを抑制し、タイヤサイド３表面に接触する空気の量を多くすることができる。これにより、より効率的な冷却効果を実現することができる。

さらに本実施形態のランフラットタイヤ１では、上述の通り、タイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向外側に突設した外側乱流発生用突条２１のタイヤ径方向内側端部２１Ｂの高さをタイヤ径方向外側端部２０Ａの高さよりも高くした。このような構成によれば、空気の流れＳ１がタイヤ径方向外側において剥離することを抑制し、タイヤサイド３表面に接触する空気の量を多くすることができる。これにより、より効率的な冷却効果を実現することができる。

〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。

〔実施例１〕
実施例１では、パラメータｐ／ｈ，パラメータ（ｐ−ｗ）／ｗ，幅ｗ，角度θの値をそれぞれ１５，２９，１ｍｍ，０°に設定し、高さｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４の値をそれぞれ２．０ｍｍ，１．８ｍｍ，２．０ｍｍ，１．８ｍｍに設定することにより、タイヤサイズ：２８５／５０Ｒ２０，使用リム：８．０ＪＪ×２０の実施例１のランフラットタイヤを得た。

〔実施例２〕
実施例２では、高さｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４の値をそれぞれ２．０ｍｍ，１．０ｍｍ，２．０ｍｍ，１．０ｍｍに設定した以外は実施例１と同様にして実施例２のランフラットタイヤを得た。

〔実施例３〕
実施例３では、高さｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４の値をそれぞれ２．０ｍｍ，０．８ｍｍ，２．０ｍｍ，０．８ｍｍに設定した以外は実施例１と同様にして実施例３のランフラットタイヤを得た。

〔比較例〕
比較例では、タイヤ径方向の高さｈが一定（２ｍｍ）の突条を突設し、パラメータｐ／ｈ，パラメータ（ｐ−ｗ）／ｗ，幅ｗ，角度θの値をそれぞれ１５，２９，１ｍｍ，０°に設定することにより、比較例のランフラットタイヤを得た。

〔耐久ドラム試験〕
実施例１〜３及び比較例ランフラットタイヤに対し耐久ドラム試験（内圧：０ｋＰａ，荷重：９．８ｋＮ，速度：９０ｋｍ／ｈ）を行った。試験結果は以下の表１に示す。なお試験結果は故障発生までの耐久距離を指数化した値で示す。

〔評価〕
表１に示すように、実施例１〜３のランフラットタイヤの耐久性は比較例のランフラットタイヤの耐久性よりも高かった。このことから、本発明に係る内側乱流発生用突条及び外側乱流発生用突条をタイヤサイド部表面に形成することにより、冷却効果を高め、結果としてタイヤの耐久性を向上できることが知見された。

次に、乱流発生用突条２０のｐ／ｈ、（ｐ−ｗ）／ｗ、を変えたものを用いて、熱伝達率を求めた結果を図１１及び図１２に示す。図１１及び図１２のグラフの縦軸は、タイヤ表面に貼り付けたヒータに定電圧を印加して一定の熱量を発生させ、タイヤを回転させたときのタイヤ表面の温度を測定して求めた熱伝達率である。すなわち、この熱伝達率が大きいということは、冷却効果が高いことを表している。ここでは、乱流発生用突条を有しないランフラットタイヤの熱伝達率を１００に設定している。なお、この熱伝達率測定試験は、以下の条件で行った。

タイヤサイズ：２８５／５０Ｒ２０
使用リム：８．０ＪＪ×２０
内圧：０ｋＰａ
荷重：０．５ｋＮ
速度：９０ｋｍ／ｈ
図１１は、内側乱流発生用突条及び外側乱流発生用突条のピッチｐと高さｈの比の値（ｐ／ｈ）と耐久性能との関係を示す図であり、ｐ／ｈが１．０以上で、且つ、５０．０以下で熱伝達率が高まっていることを示している。図１１から内側乱流発生用突条及び外側乱流発生用突条では、ｐ／ｈの値は１．０≦ｐ／ｈ≦５０．０の範囲が良く、好ましくは２．０≦ｐ／ｈ≦２４．０の範囲、さらに好ましくは１０．０≦ｐ／ｈ≦２０．０の範囲がよいことが知見された。

図１２は、パラメータ（ｐ−ｗ）／ｗと熱伝達率との関係を示した図であり、パラメータ（ｐ−ｗ）／ｗの値が１．０≦（ｐ−ｗ）／ｗ≦１００．０、好ましくは４．０≦（ｐ−ｗ）／ｗ≦３９．０の関係を満足することが熱伝達率を高めていることがわかる。

図１３は、タイヤ径方向に対する内側乱流発生用突条及び外側乱流発生用突条の延在方向の角度θが０°〜７０°の範囲内が良いことを示しているが、−７０°〜０°の範囲内でも同様の熱伝達率を示すと考えられる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の実施形態となるランフラットタイヤの側面図である。 図１のII−II断面におけるランフラットタイヤの要部断面図である。 本発明の実施形態となるランフラットタイヤの内側乱流発生用突条及び外側乱流発生用突条を示す要部斜視図である。 図３に示す内側乱流発生用突条及び外側乱流発生用突条の変形例を示す要部斜視図である。 図３に示す内側乱流発生用突条及び外側乱流発生用突条の変形例を示す要部斜視図である。 本発明の実施形態となるランフラットタイヤの変形例の側面図である。 本発明の実施形態となるランフラットタイヤの変形例の側面図である。 本発明の実施形態となるランフラットタイヤの変形例の側面図である。 内側乱流発生用突条及び外側乱流発生用突条をタイヤ周方向で切断した状態の乱流発生メカニズムを示す説明図である。 タイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向内側及びタイヤ径方向外側の空気の流れの向きを説明するための図である。 パラメータｐ／ｈと熱伝達率との関係を示す図である。 パラメータ（ｐ−ｗ）／ｗと熱伝達率との関係を示す図である。 内側乱流発生用突条及び外側乱流発生用突条のタイヤ径方向に対する角度と熱伝達率との関係を示す図である。

符号の説明

１：ランフラットタイヤ
３：タイヤサイド部
４：ビード部
８：サイドウォール補強層
２０：内側乱流発生用突条
２０Ａ，２１Ａ：外側端部
２０Ｂ，２１Ｂ：内側端部
２１：外側乱流発生用突条

Claims (7)

1. タイヤサイド部表面のタイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向内側に、タイヤ径方向に沿って延在され、且つ、タイヤ周方向に沿って間隔を隔てて形成された複数の内側乱流発生用突条が形成され、
   前記タイヤサイド部表面のタイヤ最大幅位置を境としてタイヤ径方向外側に、タイヤ径方向に沿って延在され、且つ、タイヤ周方向に沿って間隔を隔てて形成された複数の外側乱流発生用突条が形成され、
   前記内側乱流発生用突条及び前記外側乱流発生用突条の前記タイヤサイド部表面からの高さがタイヤ径方向内側端部の前記タイヤサイド部表面からの高さがタイヤ径方向外側端部の前記タイヤサイド部表面からの高さより高くなるように設定されている
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、前記内側乱流発生用突条のタイヤ径方向内側端部の高さをｈ１、前記内側乱流発生用突条のタイヤ径方向外側端部の高さをｈ２、前記外側乱流発生用突条のタイヤ径方向内側端部の高さをｈ３、前記外側乱流発生用突条のタイヤ径方向外側端部の高さをｈ４としたとき、高さｈ１、高さｈ２、高さｈ３、及び高さｈ４が０．５ｈ１≦ｈ２≦０．９ｈ１、且つ、０．５ｈ３≦ｈ４≦０．９ｈ３の関係を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤにおいて、前記内側乱流発生用突条及び前記外側乱流発生用突条の延在方向中央部の高さをｈ、ピッチをｐ、幅をｗとした時に、高さｈ、ピッチｐ、及び幅ｗが１．０≦ｐ／ｈ≦５０．０、且つ、１．０≦（ｐ−ｗ）／ｗ≦１００．０の関係を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
4. 請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の空気入りタイヤにおいて、前記内側乱流発生用突条のピッチが前記外側乱流発生用突条のピッチより小さいことを特徴とする空気入りタイヤ。
5. 請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の空気入りタイヤにおいて、前記内側乱流発生用突条及び前記外側乱流発生用突条がタイヤ径方向に沿って連続して一体的に形成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
6. 請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載の空気入りタイヤにおいて、前記タイヤサイド部がタイヤ径方向の断面形状が三日月形状の補強ゴムを備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
7. 請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１項に記載の空気入りタイヤにおいて、前記空気入りタイヤはランフラットタイヤであることを特徴とする空気入りタイヤ。

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