JP2010274809A - 車両用タイヤ、ホイールキャップ及び車輪 - Google Patents

Abstract

【課題】車両タイヤ分の空気抵抗を低減できる車両用タイヤを提供する。
【解決手段】両側のタイヤ側面の内の少なくとも車両外側の、サイドウォール部４からビード部５にかけて、回転軸７に対して垂直な面に略平行な面（平面部）６が設けられている。これによれば、走行風の空気流は、サイドウォール部４からビード部５にかけて、平面部６（回転軸７に対して垂直な面に略平行な面）に沿って流れることができるので、層流のまま、タイヤ側面を剥離することなく流れることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に装着される車両用タイヤ及びホイールキャップと、その車両用タイヤを有する車輪に関する。

近年、温暖化に抗する環境保護の観点から、車両の燃費の向上が強く求められている。車両用タイヤにおいても、燃費を向上させるために、転がり抵抗を低減させることが主に行われてきている。また、車両用タイヤの空気抵抗に注目し、この空気抵抗を低減することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００１−２８７５１２号公報 特開２００３−１２７６１５号公報

車両の例えば量産車は、地上高を確保するため、走行風の空気流に晒される車両タイヤの面積は大きく、車両タイヤ分の空気抵抗は、車両全体の空気抵抗の１５〜２０％を占める。この値は、車両を走行方向から見込んだ面積中に占める車両用タイヤの面積の比率より大きく、車両タイヤ分の空気抵抗の低減が十分に図られていないためと考えられる。

車両タイヤ分の空気抵抗を低減させるためには、走行風の空気流を、層流のまま、タイヤ側面に流すことが重要である。しかし、タイヤ側面に位置するサイドウォール部からビード部にかけての領域から、タイヤ側面に沿って流れていた走行風の空気流が剥離していることがわかった。サイドウォール部からビード部にかけての領域は、車両用タイヤを走行方向から見込むと、正面になるトレッド部に隠れており、タイヤ側面に沿って流れていた走行風の空気流は、まわり込んでサイドウォール部からビード部に沿って流れることができずに剥離する。この空気流の剥離により車両タイヤ分の空気抵抗が増大していると考えられたので、この剥離を抑制し、車両タイヤ分の空気抵抗を低減させることとした。

そこで、本発明は、車両タイヤ分の空気抵抗を低減できる車両用タイヤ、ホイールキャップ及び車輪を提供することを目的とする。

本発明は、両側のタイヤ側面の内の少なくとも車両外側の、サイドウォール部からビード部にかけて、回転軸に対して垂直な面に略平行な面が設けられている車両用タイヤ、ホイールキャップ及び車輪であることを特徴としている。これによれば、走行風の空気流は、サイドウォール部からビード部にかけて、前記略平行な面に沿って流れることができるので、剥離することなく、層流のまま、タイヤ側面を流れることができ、車両タイヤ分の空気抵抗を低減することができる。

本発明によれば、車両タイヤ分の空気抵抗を低減できる車両用タイヤ、ホイールキャップ及び車輪を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る車両用タイヤの斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用タイヤを車両に装着し走行した場合の、車両用タイヤの側面図である。 図２のＡ−Ａ方向の矢視断面図であり、本発明の第１の実施形態に係る車両用タイヤを車両に装着し走行した場合の、車両用タイヤ及びホイールの断面図である。 従来（比較例）の車両用タイヤを車両に装着し走行した場合の、車両用タイヤ及びホイールの断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両用タイヤとホイールキャップ付き車輪を車両に装着し走行した場合の、車両用タイヤ及びホイールキャップの断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る車両用タイヤとホイールキャップ付き車輪を車両に装着し走行した場合の、車両用タイヤ及びホイールキャップの断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る車両用タイヤとホイールキャップ付き車輪を車両に装着し走行した場合の、車両用タイヤ及びホイールキャップの断面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る車両用タイヤ１は、ホイール８に嵌め込まれ、ホイール８と共通の回転軸７の周りを回転することができる。車両用タイヤ１にホイール８が取り付けられると、車両用タイヤ１を車両に装着することが可能になる。なお、ホイール８が取り付けられた車両用タイヤ１は、車輪１５を構成する。同様に、後記するホイールキャップ１４（図５参照）等のホイールキャップがホイール８に取り付けられ、そのホイール８が取り付けられた車両用タイヤ１も、車輪１５を構成する。
装着した車両が四輪車両の場合は、車両用タイヤ１の両側にあるタイヤ側面に対して、車両内側と車両外側を設定することができる。また、装着した車両が二輪車両の場合は、両側が車両外側であるとみなし、本発明の実施形態を適用することができる。

車両用タイヤ１の両側にあるタイヤ側面の間には、路面に接する円筒状のトレッド部２が設けられている。そして、車両用タイヤ１の両側にあるタイヤ側面には、それぞれ、半径方向の外側一端がトレッド部２に接続するショルダ部３と、半径方向の外側一端がショルダ部３の半径方向の内側一端に接続するサイドウォール部４と、半径方向の外側一端がサイドウォール部４の半径方向の内側一端に接続するビード部５とが設けられている。

そして、両側のタイヤ側面の内の少なくとも車両外側のタイヤ側面の、サイドウォール部４からビード部５にかけて、回転軸７に対して垂直な面に略平行なリング状の面（平面部６）が設けられている。

図２に、本発明の第１の実施形態に係る車両用タイヤ１を車両９に装着し走行した場合の、車両用タイヤ１の側面図を示す。車両９が走行すると、その走行方向とは反対方向の走行風１０が発生する。走行風１０は、車両９と路面の間を通って、車両用タイヤ１に達する。そして、走行風１０は、車両用タイヤ１の両側のタイヤ側面、すなわち、ショルダ部３と平面部６に沿って流れ、さらに、ホイール８に沿って流れ、再度、平面部６とショルダ部３に沿って流れることで、車両用タイヤ１を通過する。走行風１０の空気流は、サイドウォール部４からビード部５にかけて、平面部６に沿って流れることができるので、剥離することなく、層流のまま、タイヤ側面を流れることができ、空気抵抗を低減することができる。

図３は、図２のＡ−Ａ方向の矢視断面図であり、本発明の第１の実施形態に係る車両用タイヤ１を車両９に装着し走行した場合の、車両用タイヤ１及びホイール８の断面を示している。

車両９には、回転可能な車軸９ａが設けられ、車軸９ａには共に回転するブレーキディスク９ｂ等が接続されている。また、車軸９ａには、ホイール８が連結され、回転軸７の周りを共に回転するようになっている。ホイール８のビードシート８ａに、車両用タイヤ１のビード部５の半径方向の内側一端が、車両用タイヤ１内の空気圧によって圧接されることで、車両用タイヤ１内の気密性を保っている。

車両内側と車両外側の両方のビード部５それぞれには、ビード部５の周方向に沿って複数回巻かれたビードワイヤ１２が設けられている。

車両内側のビードワイヤ１２と、車両外側のビードワイヤ１２との間には、カーカス層１３が架け渡されている。カーカス層１３は、車両内側のビードワイヤ１２から、ビード部５、サイドウォール部４、ショルダ部３、トレッド部２、反対側のショルダ部３、サイドウォール部４、ビード部５を経由して、車両外側のビードワイヤ１２まで達している。カーカス層１３は、車両内側と車両外側のビードワイヤ１２において、ビードワイヤ１２の内側から外側に折り返されて、係止されている。カーカス層１３は、車両用タイヤ１内の空気圧によって、車両用タイヤ１が半径方向外側に膨らむのを抑制し、その空気圧を維持することができる。この外側に折り返されたカーカス層１３は、ビード部５とサイドウォール部４の全域を通って、ショルダ部３に達している。これにより、ビード部５と、特にサイドウォール部４の剛性及び弾性係数を高め、車両用タイヤ１内の空気圧がビード部５とサイドウォール部４に作用しても、平面部６の平坦性が維持しやすいようになっている。

トレッド部２には、その全域にわたってベルト層１１が設けられている。ベルト層１１は、カーカス層１３に隣接して積層するように設けられている。図３では、ベルト層１１は、２層の複数層になっているが、１層であってもよい。ベルト層１１は、車両用タイヤ１内の空気圧によって、車両用タイヤ１の外周が周方向に伸びるのを抑制し、その空気圧を維持することができる。車両９の内側と外側それぞれに位置する対向する一対のビードワイヤ１２の間隔Ｄ１は、ベルト層１１の幅Ｄ２、すなわち、トレッド部２の幅と略等しいか、又は、大きくなっている。これに伴い、一対のビードシート８ａの間隔も前記幅Ｄ１と同程度に広がっている。これにより、サイドウォール部４とビード部５に、回転軸７に対して垂直な面に略平行な面を有する平面部６を容易に形成することができる。

また、平面部６を形成するために、ビード部５とサイドウォール部４の剛性を高めたり、一対のビードワイヤ１２の間隔Ｄ１を広げたりするだけでなく、ビード部５の厚さがサイドウォール部４の厚さより厚くなるように、ビード部５に肉盛りして、前記平面部６を形成してもよい。そして、これらを組み合わせれば、より一層容易に前記平面部６を形成することができる。走行風１０の空気流は、サイドウォール部４からビード部５にかけて、平面部６（回転軸７に対して垂直な面に略平行な面）に沿って流れることができるので、層流のまま、タイヤ側面を剥離することなく流れることができ、空気抵抗を低減することができる。

一方、図４に示すような従来（比較例）の車両用タイヤ１００では、サイドウォール部４からビード部５にかけての領域は、車両用タイヤ１００を走行方向から見込むと、正面になるトレッド部２に隠れており、タイヤ側面に沿って流れようとする走行風１０の空気流は、層流のまま、まわり込んでサイドウォール部からビード部に沿って流れることができずに、渦を巻き剥離する。この空気流の剥離により車両タイヤ１００の空気抵抗は増大してしまう。また、車両用タイヤ１００はドーナツ形状をしているので、走行風１０は２度、車両用タイヤ１００の近傍を通過するが、２度目の通過の際にも、ビード部５で流れの方向が大きく曲げられ、渦が生じ、走行風１０の空気流は、ビード部５からサイドウォール部４に沿って流れることができずに剥離してしまう。この空気流の剥離によっても車両タイヤ１００の空気抵抗は増大してしまう。

（第２の実施形態）
図５に、本発明の第２の実施形態に係るホイールキャップ１４をホイール８に装着し走行した場合の、車両用タイヤ１及びホイールキャップ１４の断面図を示す。第２の実施形態の車輪１５が、第１の実施形態の車輪１５と異なる点は、前記平面部６（図３参照）を形成するために、ホイールキャップ１４の外周部に、周状に、第１平面部１４ａが設けられている点である。第１平面部１４ａは、サイドウォール部４からビード部５にかけて覆い、サイドウォール部４とビード部５の側方に、回転軸７に対して垂直な面に略平行な面を形成する。これによっても、第１の実施形態の車輪１５と同様に、走行風１０の空気流は、サイドウォール部４からビード部５にかけて、第１平面部１４ａ（回転軸７に対して垂直な面に略平行な面）に沿って流れることができるので、層流のまま、タイヤ側面を剥離することなく流れることができ、空気抵抗を低減することができる。

なお、ホイールキャップ１４の車両９の外側の第１平面部１４ａで囲まれた第２平面（部）１４ｂは、第１平面部１４ａの回転軸７に対して垂直な面に略平行な面を延長した面に一致することが好ましく、ホイールキャップ１４の側面における空気流の剥離を抑制することができる。第２の実施形態では、車両用タイヤ１とホイール８に従来のものを用いることができる。一方、ホイールキャップ１４の第１平面部１４ａには、車両用タイヤ１の接地による変形を妨げないように繰り返しの変形が可能で、一方で、走行風１０の風圧によって著しく変形しないように、適当な弾性係数を有する弾性体を用いることができ、例えばゴムや樹脂等を使用することができる。また、接地荷重により車両用タイヤ１が変形したとしても、第１平面部１４ａとサイドウォール部４とが接触しないように設計しておくことで、ホイールキャップ１４全体を金属やカーボンファイバ等の非弾性体でも構成することができる。

（第３の実施形態）
図６に、本発明の第３の実施形態に係る車両用タイヤ１とホイールキャップ１４付き車輪１５を車両９に装着し走行した場合の、車両用タイヤ１及びホイールキャップ１４の断面図を示す。第３の実施形態の車両用タイヤ１は、第１の実施形態の車両用タイヤ１と同じである。第３の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、ホイールキャップ１４がホイール８に装着されている点である。ホイールキャップ１４の車両９の外側の第２平面（部）１４ｂは、車両用タイヤ１の平面部６の回転軸７に対して垂直な面を延長した面に略一致し、ホイールキャップ１４の側面における空気流の剥離を抑制することができる。

（第４の実施形態）
図７に、本発明の第４の実施形態に係る車両用タイヤ１とホイールキャップ１４を車両９に装着し走行した場合の、車両用タイヤ１及びホイールキャップ１４の断面図を示す。第４の実施形態のホイールキャップ１４は、第３の実施形態のホイールキャップ１４と同じである。第４の実施形態の車両用タイヤ１が、第３の実施形態の車両用タイヤ１と異なる点は、すなわち、第１の実施形態の車両用タイヤ１と異なる点は、前記平面部６を形成するためのビード部５の肉盛りが、ビード部５とサイドウォール部４に広がり増大している点である。これに伴い、ビード部５とサイドウォール部４の剛性は、従来と同程度でよく、外側に折り返すカーカス層１３は、ビード部５までで、サイドウォール部４に伸ばす必要はない。また、一対のビードワイヤ１２の間隔Ｄ１（図３参照）を広げる必要はなく、従来（比較例）と同程度でよく、一対のビードシート８ａの間隔も変更の必要が無いので、従来のホイール８をそのまま使用することができる。

平面部６は、サイドウォール部４からビード部５にかけてこれらに密着するように一体化して設けられ、回転軸７に対して垂直な面に略平行な面を有している。平面部６は、車両用タイヤ１の接地による変形を妨げないように繰り返しの変形が可能で、一方で、走行風１０の風圧によって著しく変形しないように、適当な弾性係数を有する弾性体、例えばゴムや樹脂等により形成することができる。ホイールキャップ１４の車両９の外側の第２平面（部）１４ｂは、車両用タイヤ１の平面部６の回転軸７に対して垂直な面を延長した面に略一致し、タイヤ側面とホイールキャップ１４の側面における空気流の剥離を抑制することができる。そして、空気抵抗を低減することができる。

１ 車両用タイヤ
４ サイドウォール部
５ ビード部
６ 平面部
７ 回転軸
８ ホイール
９ 車両
１４ ホイールキャップ
１４ａ 第１平面部
１４ｂ 第２平面部
１５ 車輪

Claims (3)

1. 両側のタイヤ側面の内の少なくとも車両外側の、サイドウォール部からビード部にかけて、回転軸に対して垂直な面に略平行な面が設けられていることを特徴とする車両用タイヤ。
2. 両側のタイヤ側面の内の少なくとも車両外側の、サイドウォール部からビード部にかけてを覆い、かつ、回転軸に対して垂直な面に略平行である面を有することを特徴とするホイールキャップ。
3. 両側のタイヤ側面の内の少なくとも車両外側の、サイドウォール部からビード部にかけて、回転軸に対して垂直な面に略平行な面が設けられていることを特徴とする車輪。

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