JP2013071660A - タイヤ/ホイール組立体 - Google Patents

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Abstract

【課題】タイヤおよびホイール周りの空気流を改善することができるタイヤ/ホイール組立体を提供することにある。
【解決手段】タイヤ/ホイール組立体100は、車両に連結する連結部を備えるホイール102と、ホイール102の外周に装着される空気入りタイヤ1と、を有し、空気入りタイヤ1は、車両外側となるタイヤサイド部Sに多数のタイヤ凹部9を有し、ホイール102は、車両外側となる表面に多数のホイール凸部120を有することで、上記課題を解決する。
【選択図】図2

Description

本発明は、タイヤ/ホイール組立体に関し、さらに詳しくは、タイヤおよびホイール周りの空気流を改善するタイヤ/ホイール組立体に関するものである。
空気入りタイヤは、車両と連結するホイールに対して組み立てられることで、タイヤ/ホイール組立体となる。例えば、特許文献1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ことを特徴とする車両用タイヤと、車両用タイヤに取り付けられたホイールとが記載されている。
また、特許文献2には、車両用ホイールに空気入りタイヤが組み付けられた状態において、本体部の少なくとも一部の表面となる部分に本体部から所定方向に向けて突出する突出部を備えたホイールを備えるタイヤ/ホイール組立体が記載されている。特許文献3には車軸に連結されタイヤが装着されたホイールと、ホイールに取付けられ、ホイールに対してホイール軸回りに相対回転可能とされたホイールキャップと、ホイールキャップの車幅方向外側壁部に車両上下方向に分散配置され、車幅方向外側壁部に沿って車両前方側から車両後方側へ流れる空気流を整流する複数の整流手段と、を備えるタイヤ/ホイール組立体が記載されている。
特開2010−274809号公報 特開2010−6135号公報 特開2008−1300号公報
上述した特許文献2に示すタイヤ/ホイール組立体は、タイヤが装着されるホイールの車両装着時の外側となる表面に突出部を設けることで、突出部を乗り越える空気流を発生させることができる。これにより、空気入りタイヤの周りの空気を調整することができ、タイヤの温度上昇を抑制することができる。
また、特許文献3に記載のタイヤ/ホイール組立体は、回転しないホイールキャップに整流手段を設けることで、タイヤ周りの空気流を整流することができ、空気抵抗を低減することができる。
しかしながら、ホイールキャップをホイール軸周りに相対回転可能とする構成は、構造が複雑になる。また、特許文献3に記載の装置でも整流の効果(空気流の改善効果)が不十分である場合がある。また、特許文献2に記載されているようにホイールに突出部を設けたり、タイヤのサイドウォール部に突起部を設けたりすることでも空気流を整流することができるが効果が不十分な場合がある。
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイヤおよびホイール周りの空気流を改善することができるタイヤ/ホイール組立体を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のタイヤ/ホイール組立体は、車両に連結する連結部を備えるホイールと、前記ホイールの外周に装着される空気入りタイヤと、を有し、前記空気入りタイヤは、車両外側となるタイヤサイド部に多数のタイヤ凹部を有し、前記ホイールは、車両外側となる表面に多数のホイール凸部を有することを特徴とする。
タイヤ/ホイール組立体は、上記構成により、車両外側の表面(空気入りタイヤおよびホイールの車両外側の表面)で好適な乱流を発生させることができ、単に凸部や凹部を設ける面積を大きくする以上に空力性能を飛躍的に向上させることができる。
ここで、前記ホイールは、前記車両と連結する連結部と、前記連結部に固定されかつ前記車両外側の表面に露出する表面が円板形状であり、車両外側となる表面を構成するホイールディスクと、を有し、前記ホイール凸部は、前記ホイールディスクに形成されていることが好ましい。ホイールディスクを設けることで、車両外側の表面から組立体の内側に空気が流れることを抑制でき、空力性能をより向上させることができる。
また、前記タイヤ凹部は、タイヤ周方向において一部の角度範囲に配置されており、前記ホイール凸部は、少なくとも前記タイヤ凹部が形成されていない角度範囲の全域に配置されていることが好ましい。これにより、空力性能を向上させることができる。
また、前記タイヤ凹部は、タイヤ径方向に列状に形成された多数の凹部列を構成し、前記凹部列は、タイヤ周方向に間隔をおいて配置されていることが好ましい。これにより、好適に乱流を発生させることができ、空力性能を向上させることができる。
また、前記凹部列は、前記ホイール凸部の中心線を径方向外側に延長させた線上に中心線が重なる位置に配置されていることが好ましい。これにより、好適に乱流を発生させることができ、空力性能を向上させることができる。
また、前記凹部列は、前記タイヤ凹部の前記タイヤサイド部の表面における開口の面積および前記タイヤサイド部の表面からの深さの少なくとも一方がタイヤ径方向の位置に応じて変化することが好ましい。これにより、好適に空気抵抗をより好適に低減することができ、空力性能を向上させることができる。
また、前記タイヤ凹部は、前記タイヤサイド部の表面からの深さが0.5[mm]以上5.0[mm]以下とされていることが好ましい。これにより、好適に乱流を発生させることができ、空力性能を向上させることができる。
また、前記タイヤ凹部は、前記タイヤサイド部の表面における最大径が1.0[mm]以上8.0[mm]以下とされていることが好ましい。これにより、好適に乱流を発生させることができ、空力性能を向上させることができる。
また、前記タイヤ凹部は、少なくとも一部が、前記空気入りタイヤのタイヤ断面幅が最大となる位置からタイヤ径方向の外側に向かって、少なくともタイヤ断面高さの10%以上離れた位置に配置されていることが好ましい。これにより、全体の空気抵抗を効率的に低減することができる。
また、前記ホイール凸部は、前記車両外側の表面に露出する表面から突出する高さが0.5[mm]以上10[mm]以下とされていることが好ましい。これにより、空気抵抗を顕著に低減でき、空力性能を向上させることができる。
また、前記ホイール凸部は、タイヤ径方向に長手状に形成され、かつタイヤ周方向に間隔をおいて配置されていることが好ましい。これにより、好適に乱流を発生させることができ、空力性能を向上させることができる。
また、前記ホイール凸部は、少なくとも一部が、タイヤ径方向において、前記空気入りタイヤが装着されるリム部のタイヤ径方向の外側端部からタイヤ回転軸までの距離をDとした場合、前記リム部のタイヤ径方向の外側端部から当該外側端部を基点としてタイヤ径方向内側に0.1D移動した位置までの領域に配置されていることが好ましい。これにより、全体の空気抵抗を効率的に低減することができる。
また、タイヤ幅方向において、前記空気入りタイヤのタイヤ赤道面から前記空気入りタイヤの車両外側の端部までの距離をLとし、タイヤ幅方向における前記空気入りタイヤのタイヤ赤道面から前記ホイールの車両外側の端部までの距離をLとした場合、前記距離Lと距離Lとは、L≦Lの関係を満たすことが好ましい。これにより、全体の空気抵抗を効率的に低減することができる。
本発明に係るタイヤ/ホイール組立体は、タイヤおよびホイール周りの空気流を改善することができ、燃費を向上させることができる。
図1は、本実施形態に係るタイヤ/ホイール組立体を示す斜視図である。 図2は、図1に示すタイヤ/ホイール組立体の子午断面図である。 図3は、図1に示す空気入りタイヤの子午断面図である。 図4は、本実施形態に係る空気入りタイヤを車両外側から視た一部外観図である。 図5は、本実施形態に係るホイールを車両外側から視た一部外観図である。 図6は、他の実施形態に係るタイヤ/ホイール組立体を示す斜視図である。 図7は、図6に示すタイヤ/ホイール組立体の子午断面図である。 図8は、他の実施形態に係るホイールを車両外側から視た一部外観図である。 図9は、タイヤ/ホイール組立体の周囲を流れる空気の流れの一例を示す説明図である。 図10Aは、タイヤ/ホイール組立体の周囲を流れる空気の流れの一例を車両外側から示す説明図である。 図10Bは、タイヤ/ホイール組立体の周囲を流れる空気の流れの一例を車両上側から示す説明図である。 図11Aは、比較対象のタイヤ/ホイール組立体の周囲を流れる空気の流れの一例を車両外側から示す説明図である。 図11Bは、比較対象のタイヤ/ホイール組立体の周囲を流れる空気の流れの一例を車両上側から示す説明図である。 図12Aは、他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た一部外観図である。 図12Bは、他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た一部外観図である。 図12Cは、他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た一部外観図である。 図13Aは、ホイール凸部の一例の断面図である。 図13Bは、ホイール凸部の一例の断面図である。 図13Cは、ホイール凸部の一例の断面図である。 図13Dは、ホイール凸部の一例の断面図である。 図14Aは、規定の範囲の高さの凸部付近における空気の流れを示す説明図である。 図14Bは、規定の範囲以下の高さの凸部付近における空気の流れを示す説明図である。 図14Cは、規定の範囲以上の高さの凸部付近における空気の流れを示す説明図である。 図15Aは、タイヤ凹部の一例の断面図である。 図15Bは、タイヤ凹部の一例の断面図である。 図15Cは、タイヤ凹部の一例の断面図である。 図15Dは、タイヤ凹部の一例の断面図である。 図15Eは、タイヤ凹部の一例の断面図である。 図15Fは、タイヤ凹部の一例の断面図である。 図16は、他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た一部外観図である。 図17は、他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た一部外観図である。 図18は、他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た外観図である。 図19は、他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た外観図である。 図20は、他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た外観図である。 図21は、他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た外観図である。 図22は、他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た外観図である。 図23は、他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た外観図である。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
図1は、本実施形態に係るタイヤ/ホイール組立体を示す斜視図である。図2は、図1に示すタイヤ/ホイール組立体の子午断面図である。図3は、図1に示す空気入りタイヤの子午断面図である。図4は、本実施形態に係る空気入りタイヤを車両外側から視た一部外観図である。図5は、本実施形態に係るホイールを車両外側から視た一部外観図である。以下の説明において、タイヤ径方向とは、空気入りタイヤ1の回転軸(図示せず)と直交する方向をいい、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、前記回転軸を中心軸とする周り方向をいう。また、タイヤ幅方向とは、前記回転軸と平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面(タイヤ赤道線)CLに向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面CLから離れる側をいう。タイヤ赤道面CLとは、空気入りタイヤ1の回転軸に直交すると共に、空気入りタイヤ1のタイヤ幅の中心を通る平面である。タイヤ幅は、タイヤ幅方向の外側に位置する部分同士のタイヤ幅方向における幅、つまり、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面CLから最も離れている部分間の距離である。タイヤ赤道線とは、タイヤ赤道面CL上にあって空気入りタイヤ1のタイヤ周方向に沿う線をいう。本実施の形態では、タイヤ赤道線にタイヤ赤道面と同じ符号「CL」を付す。
タイヤ/ホイール組立体100は、図1および図2に示すように、空気入りタイヤ1と、ホイール102と、を含む。空気入りタイヤ(以下単に「タイヤ」ともいう。)1は、いわゆる空気入りタイヤである。タイヤ1に内部に充填される気体は、空気に限定されるものではない。
本実施の形態の空気入りタイヤ1は、図1から図3に示すようにトレッド部2と、その両側のショルダー部3と、各ショルダー部3から順次連続するサイドウォール部4およびビード部5とを有している。また、この空気入りタイヤ1は、カーカス層6と、ベルト層7と、ベルト補強層8とを備えている。空気入りタイヤ1は、使用にあたって、それぞれのビード部5が、ホイール102のリム部104に嵌合する。そして、空気入りタイヤ1とホイール102(より具体的にはホイール102のリム部104)とで囲まれるタイヤ内空間1ISに気体(空気や窒素)が充填される。
トレッド部2は、ゴム材(トレッドゴム)からなり、空気入りタイヤ1のタイヤ径方向の最も外側で露出し、その表面が空気入りタイヤ1の輪郭となる。トレッド部2の外周表面、つまり、走行時に路面と接触する踏面には、トレッド面21が形成されている。トレッド面21は、タイヤ周方向に沿って延び、タイヤ赤道線CLと平行なストレート主溝である複数(本実施の形態では4本)の主溝22が設けられている。そして、トレッド面21は、これら複数の主溝22により、タイヤ周方向に沿って延び、タイヤ赤道線CLと平行なリブ状の陸部23が複数形成されている。また、図には明示しないが、トレッド面21は、各陸部23において、主溝22に交差するラグ溝が設けられている。陸部23は、ラグ溝によってタイヤ周方向で複数に分割されている。また、ラグ溝は、トレッド部2のタイヤ幅方向最外側でタイヤ幅方向外側に開口して形成されている。なお、ラグ溝は、主溝22に連通している形態、または主溝22に連通していない形態の何れであってもよい。
ショルダー部3は、トレッド部2のタイヤ幅方向両外側の部位である。また、サイドウォール部4は、空気入りタイヤ1におけるタイヤ幅方向の最も外側に露出したものである。また、ビード部5は、ビードコア51とビードフィラー52とを有する。ビードコア51は、スチールワイヤであるビードワイヤをリング状に巻くことにより形成されている。ビードフィラー52は、カーカス層6のタイヤ幅方向端部がビードコア51の位置で折り返されることにより形成された空間に配置されるゴム材である。
カーカス層6は、各タイヤ幅方向端部が、一対のビードコア51でタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返され、かつタイヤ周方向にトロイド状に掛け回されてタイヤの骨格を構成するものである。このカーカス層6は、タイヤ周方向に対する角度がタイヤ子午線方向に沿いつつタイヤ周方向にある角度(例えば85度〜95度)を持って複数並設されたカーカスコード(図示せず)が、コートゴムで被覆されたものである。カーカスコードは、有機繊維(ポリエステルやレーヨンやナイロンなど)からなる。このカーカス層6は、少なくとも1層で設けられている。
ベルト層7は、少なくとも2層のベルト71,72を積層した多層構造をなし、トレッド部2においてカーカス層6の外周であるタイヤ径方向外側に配置され、カーカス層6をタイヤ周方向に覆うものである。ベルト71,72は、タイヤ周方向に対して所定の角度(例えば、20度〜30度)で複数並設されたコード(図示せず)が、コートゴムで被覆されたものである。コードは、スチールまたは有機繊維(ポリエステルやレーヨンやナイロンなど)からなる。また、重なり合うベルト71,72は、互いのコードが交差するように配置されている。
ベルト補強層8は、ベルト層7の外周であるタイヤ径方向外側に配置されてベルト層7をタイヤ周方向に覆うものである。ベルト補強層8は、タイヤ周方向に略平行(±5度)でタイヤ幅方向に複数並設されたコード(図示せず)がコートゴムで被覆されたものである。コードは、スチールまたは有機繊維(ポリエステルやレーヨンやナイロンなど)からなる。図3で示すベルト補強層8は、ベルト層7のタイヤ幅方向端部を覆うように配置されている。ベルト補強層8の構成は、上記に限らず、図には明示しないが、ベルト層7全体を覆うように配置された構成、または、例えば2層の補強層を有し、タイヤ径方向内側の補強層がベルト層7よりもタイヤ幅方向で大きく形成されてベルト層7全体を覆うように配置され、タイヤ径方向外側の補強層がベルト層7のタイヤ幅方向端部のみを覆うように配置されている構成、あるいは、例えば2層の補強層を有し、各補強層がベルト層7のタイヤ幅方向端部のみを覆うように配置されている構成であってもよい。すなわち、ベルト補強層8は、ベルト層7の少なくともタイヤ幅方向端部に重なるものである。また、ベルト補強層8は、帯状(例えば幅10[mm])のストリップ材をタイヤ周方向に巻き付けて設けられている。
また、本実施の形態の空気入りタイヤ1は、車両(図示せず)に装着した場合、タイヤ幅方向において、車両の内側および外側に対する向きが指定されている。向きの指定は、図には明示しないが、例えば、サイドウォール部4に設けられた指標により示される。以下、車両に装着した場合に車両の内側に向く側を車両内側、車両の外側に向く側を車両外側という。なお、車両内側および車両外側の指定は、車両に装着した場合に限らない。例えば、リム組みした場合に、タイヤ幅方向において、車両の内側および外側に対するリムの向きが決まっている。このため、空気入りタイヤ1は、リム組みした場合、タイヤ幅方向において、車両の内側(車両内側)および外側(車両外側)に対する向きが指定される。
空気入りタイヤ1は、図3に示すように、車両外側のタイヤサイド部Sにおいて、当該タイヤサイド部Sの面よりタイヤの内側に凹んだタイヤ凹部9が多数設けられている。ここで、タイヤサイド部Sとは、図3において、トレッド部2の接地端Tからタイヤ幅方向外側であってリムチェックラインLからタイヤ径方向外側の範囲で一様の連続する面をいう。つまり、タイヤ凹部9は、タイヤサイド部Sの表面から車両内側に凹んだ形状であり、図3に示すようにタイヤ幅方向に直交する面において、他の部分との境界線が閉じられた一本の線となる。また、接地端Tとは、空気入りタイヤ1を正規リムにリム組みし、かつ正規内圧を充填するとともに正規荷重の70%をかけたとき、この空気入りタイヤ1のトレッド部2のトレッド面21が路面と接地する領域において、タイヤ幅方向の両最外端をいい、タイヤ周方向に連続する。また、リムチェックラインLとは、タイヤのリム組みが正常に行われているか否かを確認するためのラインであり、一般には、ビード部5の表側面において、リムフランジよりもタイヤ径方向外側であってリムフランジ近傍となる部分に沿ってタイヤ周方向に連続する環状の凸線として示されている。
なお、正規リムとは、JATMAで規定する「標準リム」、TRAで規定する「Design Rim」、あるいは、ETRTOで規定する「Measuring Rim」である。また、正規内圧とは、JATMAで規定する「最高空気圧」、TRAで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、あるいはETRTOで規定する「INFLATION PRESSURES」である。また、正規荷重とは、JATMAで規定する「最大負荷能力」、TRAで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、あるいはETRTOで規定する「LOAD CAPACITY」である。
タイヤ凹部9は、例えば、図3および図4に示すように、タイヤサイド部Sの範囲において、タイヤ径方向およびタイヤ周方向に所定間隔をおいて配置されている。本実施形態のタイヤ凹部9は、タイヤ径方向およびタイヤ周方向にそれぞれ列状に配置されている。ここで、空気入りタイヤ1は、多数のタイヤ凹部9のうち、タイヤ径方向に列状に配置された複数のタイヤ凹部9で1つの凹部列30が構成される。また、空気入りタイヤ1は、多数のタイヤ凹部9がタイヤ周方向に列状に配置されているため、凹部列30がタイヤ周方向に並んで配置されている構成となる。
また、本実施形態の空気入りタイヤ1は、車両内側のタイヤサイド部に凹凸を設けない構成としたが、車両内側のタイヤサイド部の形態については特に限定されない。本実施形態の空気入りタイヤ1は、車両内側のタイヤサイド部に車両外側のタイヤサイド部と同様にタイヤ凹部を設けてもよいし,凸部を設けてもよい。
次に、ホイール102について説明する。ホイール102は、タイヤ1が取り付けられる。ホイール102は、リム部104と、スポーク106と、ハブ107と、ホイール凸部120と、を有する。リム部104は、円筒形状の構造体である。リム部104は、中心軸(Zr軸)と平行な方向(幅方向)における両側に、タイヤ1が有するそれぞれのビード部2B、2Bと嵌合するタイヤ嵌合部105B、105Bを有する。
スポーク106は、タイヤ径方向に延在する棒状の部材であり、タイヤ径方向外側の端部がリム部104と連結し、タイヤ径方向内側の端部がハブ107と連結している。スポーク106は、タイヤ周方向に所定間隔を置いて配置されている。
ハブ107は、ホイール102の中心部に配置されるとともに、車両の車軸に取り付けられる。ハブ107は、複数のスポーク106によってリム部104と連結される。ハブ107と車両の車軸とは、ボルトとナットを有する締結部材112で連結されている。締結部材112は、ボルトが車軸に取り付けられている。なお、締結部材112の構成はこれに限定されない。これにより、ハブ107は、車軸と一体で回転する。なお、ハブ107と車軸との連結方向は、予め決定された1つの方向である。これにより、ホイール102は、車両外側の面と車両内側の面が決まった構造となる。なお、ホイール102は、車軸と接する面が車両内側の面となり、車軸と接する面とは反対側の面が車両外側の面となる。
ホイール102は、図2に示すように、スポーク106の車両外側の表面において、当該スポーク106の表面よりホイールの外側に突出するホイール凸部120が多数設けられている。ここで、スポーク106の表面とは、図2において、車両外側に露出している一様で連続する面(つまり繋がっている1つの面)である。つまり、ホイール凸部120は、スポーク106の表面から車両外側に突出した形状であり、図5に示すようにタイヤ幅方向に直交する面において、他の部分との境界線が閉じられた一本の線となる。
ホイール凸部120は、例えば、図2に示すように、スポーク106の車両外側の表面において、タイヤ径方向に長手状に形成された突条として形成され、かつ、図5に示すようにタイヤ周方向に所定間隔をおいて配置されている。なお、ホイール凸部120は、スポーク106と同一の材料で形成しても、スポーク106とは別材料で形成してもよい。また、ホイール凸部120は、金型成型でスポーク106等のホイールの他の部材と一体で形成してもよいし、スポーク106とは別体で形成してスポーク106に貼り付けてもよい。
本実施形態のタイヤ/ホイール組立体100は、ホイール102のリム部104とハブ107とを複数のスポーク106で連結する構造であるが、ホイール102はこのような構造に限定されるものではない。例えば、複数のスポーク106に代えて、リム部104の内周部に一枚の円板を取り付けるとともに、前記円板を車軸に取り付ける構造としてもよい。この構造は、スポーク106及びハブ107の機能を、前記円板が実現する。また、タイヤ/ホイール組立体は、ホイールの車両外側の面にホイールディスク、ホイールカバー、ホイールキャップを配置してもよい。
次に、図6から図8を用いて、タイヤ/ホイール組立体の他の実施形態を説明する。図6は、他の実施形態に係るタイヤ/ホイール組立体を示す斜視図である。図7は、図6に示すタイヤ/ホイール組立体の子午断面図である。図8は、他の実施形態に係るホイールを車両外側から視た一部外観図である。図6および図7に示すタイヤ/ホイール組立体200は、空気入りタイヤ201とホイール202とを有する。
空気入りタイヤ201は、車両内側のタイヤサイド部Sにもタイヤ凹部209を備えている点を除いて他の構成は空気入りタイヤ1と同様である。空気入りタイヤ1と同様の構成については説明を省略する。
ここで、タイヤ凹部209は、配置されている位置が車両内側のタイヤサイド部Sである点以外の基本的な構成は、タイヤ凹部9と同様である。タイヤ凹部209は、タイヤサイド部Sの範囲において、タイヤ径方向に長手状に形成されたゴム材(タイヤサイド部Sを構成するゴム材であっても、当該ゴム材とは異なるゴム材であってもよい)からなる突条として形成され、かつ、タイヤ周方向に所定間隔をおいて配置されている。
ホイール202は、ホイールディスク(ホイールカバー、ホイールキャップ)210を備える点、また、ホイール凸部220がスポーク106ではなくホイールディスク210に形成されている点以外は、基本的にホイール102と同様の構成である。ホイール102と同様の構成については、説明を省略する。
ホイールディスク(ホイールカバー、ホイールキャップ)210は、スポーク106の車両外側に配置された円板状の部材であり、タイヤ径方向の中心側のハブ107と対面する領域に開口が形成されている。つまりホイールディスク210は、中心に円形の穴が開いた円板である。ホイールディスク210は、スポーク106およびハブ107に固定され、スポーク106、ハブ107とともに回転する。本実施形態のホイールディスク210は、開口を備える形状としたが、ホイール202の車両外側の全面を覆う形状、例えば、開口がない円板形状としてもよい。
ホイール202は、図7に示すように、ホイールディスク210の車両外側の表面において、当該ホイールディスク210の表面よりタイヤの外側に突出するホイール凸部220が多数設けられている。ここで、ホイールディスク210の表面とは、図7において、車両外側に露出している一様で連続する面(つまり繋がっている1つの面)である。つまり、ホイール凸部220は、ホイールディスク210の表面から車両外側に突出した形状であり、図8に示すようにタイヤ幅方向に直交する面において、他の部分との境界線が閉じられた一本の線となる。
ホイール凸部220は、例えば、図7に示すように、ホイールディスク210の表面において、タイヤ径方向に長手状に形成された突条として形成され、かつ、図8に示すようにタイヤ周方向に所定間隔をおいて配置されている。なお、ホイール凸部220は、ホイールディスク210と同一の材料で形成しても、ホイールディスク210とは別材料で形成してもよい。また、ホイール凸部220は、金型成型でホイールディスク210と一体で形成してもよいし、ホイールディスク210とは別体で形成してホイールディスク210に貼り付けてもよい。
次に、図9から図11Bを用いてタイヤ/ホイール組立体200についてより詳細に説明する。なお、図9から図10Bでは、タイヤ/ホイール組立体200を用いて説明するが、タイヤ/ホイール組立体100の場合も同様である。ここで、図9は、タイヤ/ホイール組立体の周囲を流れる空気の流れの一例を示す説明図である。図10Aは、タイヤ/ホイール組立体の周囲を流れる空気の流れの一例を車両外側から示す説明図である。図10Bは、タイヤ/ホイール組立体の周囲を流れる空気の流れの一例を車両上側から示す説明図である。図11Aは、比較対象のタイヤ/ホイール組立体の周囲を流れる空気の流れの一例を車両外側から示す説明図である。図11Bは、比較対象のタイヤ/ホイール組立体の周囲を流れる空気の流れの一例を車両上側から示す説明図である。また、図9から図10Bに示すタイヤ/ホイール組立体200と図11Aおよび図11Bに示すタイヤ/ホイール組立体250とは、いずれも車両の左輪として装着されたタイヤ/ホイール組立体である。また、図9から図11Bにおいて、X方向は、タイヤ/ホイール組立体の進行方向に平行な方向であり、タイヤ/ホイール組立体の進行方向が正となる。Y方向は、タイヤ幅方向である。Z方向は、空気入りタイヤが設置する路面に直交する方向である。
図9に示すように、タイヤ/ホイール組立体200は、走行することで、タイヤ/ホイール組立体200と周囲の空気が相対的に移動するため、タイヤ/ホイール組立体200に対して、走行方向前方から後方に向かう空気流230が発生する。空気流(空気層)230は、タイヤ/ホイール組立体200のトレッド部の進行方向前方の部分で構成される剥離領域232でタイヤ幅方向に分かれ、タイヤ/ホイール組立体200の側面(車両外側の面および車両内側の面)に回り込む。
タイヤ/ホイール組立体200の車両外側の側面に回りこんだ空気流230は、図10Aおよび図10Bに示すように、空気入りタイヤ201に形成されたタイヤ凹部9によりタイヤ/ホイール組立体200の近傍に形成された乱流234を形成する。空気流230は、乱流234が形成されることによりタイヤ/ホイール組立体200の近傍において側面に沿って流れやすい状態となる。これにより、タイヤ/ホイール組立体200は、剥離領域232から剥離した空気流230をそのままタイヤ/ホイール組立体200の側面(バットレス)の付近にとどめることができる。
また、タイヤ/ホイール組立体200の側面の空気入りタイヤ201の周辺部を通過した空気流230は、ホイール202に形成されたホイール凸部220により、空気流230がホイール凸部220の付近に留まり、タイヤ/ホイール組立体200の近傍に形成された乱流234を形成する。空気流230は、乱流234が形成されることによりタイヤ/ホイール組立体200の近傍において側面に沿って流れやすい状態となる。これにより、タイヤ/ホイール組立体200は、剥離領域232から剥離した空気流230をそのままタイヤ/ホイール組立体200の側面(ホイール202)の付近にとどめることができる。また、タイヤ/ホイール組立体200は、空気流230をホイール付近に留まらせることで、空気抵抗の低減効果を非常に大きくすることができる。
また、タイヤ/ホイール組立体200の車両内側の側面に回りこんだ空気流230は、空気入りタイヤ201に形成されたタイヤ凹部209によりタイヤ/ホイール組立体200の近傍に形成された乱流234を形成する。空気流230は、乱流234が形成されることによりタイヤ/ホイール組立体200の近傍において車両内側の側面に沿って流れやすい状態となる。これにより、タイヤ/ホイール組立体200は、剥離領域232から剥離した空気流230をそのままタイヤ/ホイール組立体200の側面(バットレス)の付近にとどめることができる。
このように、タイヤ/ホイール組立体200は、タイヤ/ホイール組立体200の周囲に乱流境界層が発生し、車両外側では、タイヤ/ホイール組立体200の車両外側を通過する空気の膨らみが抑制されるとともに、車両内側では、タイヤ/ホイール組立体200の車両後方において車両外側に抜ける空気の膨らみが抑制される。この結果、タイヤ/ホイール組立体200は、通過する空気の広がりが抑えられ、タイヤ後方の剥離領域236を小さくすることができる。
ここで、図11Aおよび図11Bに示すようにタイヤ/ホイール組立体250は、車両外側の側面にタイヤ凹部およびホイール凸部のいずれも配置していない。つまり、タイヤ/ホイール組立体250は、車両外側の側面にタイヤ凹部を備えていない空気入りタイヤ251および車両外側にホイール凸部を備えていないホイール252を有する。タイヤ/ホイール組立体250の車両外側の側面に回りこんだ空気流270は、図11Aおよび図11Bに示すように、空気抵抗を低減する機構が設けられていないため、空気流270が、車両外側の側面から剥がれやすくなり、タイヤ/ホイール組立体250の側面から徐々に離れる方向に流れる。つまり、空気流270は、タイヤ/ホイール組立体250の側面から剥れる。この結果、タイヤ/ホイール組立体250は、通過する空気の広がり、タイヤ後方の剥離領域276が大きくなる。
以上より、タイヤ/ホイール組立体200は、車両外側の側面にタイヤ凹部9およびホイール凸部220を設けることで、車両の空気抵抗を低減して、燃費のさらなる向上を図ることが可能になる。より具体的には、タイヤ/ホイール組立体200は、タイヤ凹部9とホイール凸部220を設けることで、タイヤ凹部9とホイール凸部220の両方を設けない場合よりもタイヤ/ホイール組立体200(の空気入りタイヤおよびホイール)の周りの空気をより適切に整流することができる。さらに、タイヤ/ホイール組立体200は、タイヤ凹部9とホイール凸部220を設けることで、タイヤ凹部9とホイール凸部220の一方のみを設ける場合に比べて、タイヤ径方向の一定の範囲に凸部と凹部を形成できるため、タイヤ/ホイール組立体200の車両外側の表面(空気入りタイヤおよびホイールの車両外側の表面)で好適な乱流を発生させることができ、単に凸部と凹部を設ける面積を大きくする以上に空力性能を飛躍的に向上させることができる。また、タイヤ/ホイール組立体200は、車両内側の側面にタイヤ凹部209を設けることで、車両の空気抵抗を低減して、燃費のさらなる向上を図ることが可能になる。
また、タイヤ/ホイール組立体200は、空気入りタイヤ201にタイヤ凹部9、209を設けることによって、空気入りタイヤ201のゴムボリュームを減らすことができ、熱の発生を抑制しつつ空気の乱流化によって排熱性を向上して、タイヤ発熱や温度上昇を抑えることが可能になる。
なお、上記図9から図10Bでは、タイヤ/ホイール組立体200を用いて説明をしたが、タイヤ/ホイール組立体100も同様の効果を得ることができる。なお、タイヤ/ホイール組立体100は、タイヤ/ホイール組立体200と同様に車両内側にもタイヤ凹部を設けてもよい。
また、本実施形態のタイヤ/ホイール組立体100、200は、空気入りタイヤ1、201の複数のタイヤ凹部9が、タイヤ径方向に列状に配置された凹部列30となり、かつ凹部列30がタイヤ周方向に間隔をおいて配置されている。このタイヤ/ホイール組立体100、200によれば、タイヤ径方向に列状に形成された凹み(ディンプル)によって空気をより乱流化させ、かつ周方向に配置されていることによって空気を効率よく乱流化させる。この結果、空気の乱流化の効果を顕著に得ることが可能になる。
また、本実施形態のタイヤ/ホイール組立体100、200は、ホイール102、202のホイール凸部120、220が、タイヤ径方向に長手状に(いわゆるフィン形状で)形成され、かつタイヤ周方向に間隔をおいて配置されている。このタイヤ/ホイール組立体100、200によれば、タイヤ径方向に長手状に形成された突条によって空気をより乱流化させ、かつ周方向に配置されていることによって空気を効率よく乱流化させる。この結果、空気の乱流化の効果を顕著に得ることが可能になる。
また、タイヤ/ホイール組立体200は、ホイール202の車両外側の面にホイールディスク210を備えることで、ホイール202の表面に空洞が露出していない形状とすることができ、タイヤの空力性能をより高くすることができる。つまり、タイヤ/ホイール組立体200は、ホイールディスク210により、車両外側を流れる空気がタイヤ/ホイール組立体200の内部に流れ込むことを抑制することができる。これにより、空気流の乱れをより少なくすることができ、車両の空気抵抗を低減させ、空力性能を向上させることができる。なお、タイヤ/ホイール組立体は、ホイールの車両外側の面に空洞(タイヤ/ホイール組立体の車両内側)に繋がる開口がない形状であればよく、ホイールディスクを設けずにスポークの形状を空洞がない形状とすることでも同様の効果を得ることができる。
なお、タイヤ/ホイール組立体のホイールの車両外側に露出する部分の形状は、上記実施形態に限定されず、種々の形状とすることができる。また、ホイールの車両外側の表面は、スポーク106が露出する形状でも、ホイールディスク210が露出する形状でもよい。また、露出する部分は、曲面でも平面でもよい。なお、上述したように、車両外側に露出する部分をホイールディスク210のように1つの面とすることで、空力性能をより向上させることができる。
次に、図2、図3および図7を用いて、タイヤ凹部9、209とホイール凸部120、220の配置位置の好適な範囲について説明する。本実施形態のタイヤ/ホイール組立体100、200は、タイヤ凹部9の少なくとも一部が、空気入りタイヤ1、201のタイヤ断面幅が最大となる位置(最大断面幅Lとなる位置)からタイヤ径方向の外側に向かって、少なくともタイヤ断面高さの10%以上離れた位置に配置されていることが好ましい。つまり、空気入りタイヤ1、201のタイヤ断面高さをdとした場合、タイヤ凹部9は、タイヤ断面幅が最大となる位置からタイヤ断面高さdの10%となる高さdに含まれる領域のタイヤ径方向外側の端部よりもタイヤ径方向外側の高さdに含まれる領域に少なくとも一部を形成することが好ましい。
空気入りタイヤ1、201は、このように高さdの領域にタイヤ凹部9の少なくとも一部を配置することで、空気入りタイヤ1、201のタイヤサイド部S内で、走行時に空気抵抗を受けやすく、かつ、回転速度が相対的に速くなる領域にタイヤ凹部9を設けることができる。これにより、走行時にバットレス付近の乱流剥離のポイントをタイヤ後方へずらすことができ、タイヤ全体の空気抵抗を低減することができる。
また、ホイール102、202は、ホイール凸部120、220の少なくとも一部を、タイヤ径方向において、空気入りタイヤが装着されるリム部104のタイヤ径方向の外側端部からタイヤ回転軸までの距離をDとした場合、リム部104のタイヤ径方向の外側端部から当該外側端部を基点としてタイヤ径方向内側に0.1D移動した位置までの領域に配置されているが好ましい。つまり、図2および図7に示すように、ホイール凸部120、220は、リム部104のタイヤ径方向の外側端部から距離0.1Dとなる距離Dに含まれる領域に少なくとも一部を設けることが好ましい。このようにホイール凸部109、220をホイール102、202の表面において、回転速度が相対的に速くなる領域に設けることによりホイール付近での乱流剥離する位置をさらにタイヤ/ホイール組立体100、200の後方側へずらし、タイヤ/ホイール組立体100、200の全体の空気抵抗を効率的に低減することができる。
また、タイヤ/ホイール組立体100、200は、タイヤ幅方向おいて、空気入りタイヤ1、201のタイヤ赤道面CLから空気入りタイヤ1、201の車両外側の端部までの距離をLとし、タイヤ幅方向における空気入りタイヤ1、201のタイヤ赤道面CLからホイール102、202の車両外側の端部までの距離をLとした場合、距離Lと距離Lとは、L≦Lの関係を満たすことが好ましい。空気入りタイヤ1、201とホイール102、202とが上記関係を満たすことで、空気入りタイヤ1、201で生じるタイヤ凹部9の後方への空気の流れの膨らみを抑制することができ、空気の整流効果をより好適に得ることができる。なお、距離Lは、タイヤ赤道面CLから空気入りタイヤ1、201の車両外側の端部までの距離である。
次に、図12Aから図17を用いて、タイヤ凹部の形状、ホイール凸部の形状の他の実施形態について説明する。タイヤ凹部、ホイール凸部は、種々の形状とすることができる。ここで、ホイール凸部は、タイヤ径方向が長手方向となる細長い形状、いわゆるフィン形状とすることが好ましい。ホイール凸部をフィン形状とすることで、空力性能を好適に向上させることができる。また、タイヤ凹部は、タイヤ径方向が配列方向となる列状に配列されることが好ましい。つまり、1つの凹部列の延在方向がタイヤ径方向となる向きでタイヤ凹部を配置することが好ましい。
図12Aから図12Cは、それぞれ他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た一部外観図である。ここで、図12Aから図12Cは、それぞれ車両外側からタイヤ/ホイール組立体を見た場合のタイヤ凹部およびホイール凸部の形状の例を示している。図12Aに示すタイヤ/ホイール組立体300は、空気入りタイヤ301に形成されたタイヤ凹部303で構成される凹部列308が、タイヤ径方向に延在する直線形状であり、ホイール302に形成されたホイール凸部304が、タイヤ径方向に延在する直線形状である。また、タイヤ凹部303は、タイヤサイド部Sの面に開口する開口形状が円形である。図12Bに示すタイヤ/ホイール組立体310は、空気入りタイヤ311に形成されたタイヤ凹部313で構成される凹部列318が、タイヤ径方向に延在する直線形状であり、ホイール312に形成されたホイール凸部314が、タイヤ径方向の中央付近で屈曲部を有する線形状(角度の異なる2つの直線をタイヤ周方向に凸となる向きで繋げた形状)である。また、タイヤ凹部313は、タイヤサイド部Sの面に開口する開口形状が楕円である。図12Cに示すタイヤ/ホイール組立体320は、空気入りタイヤ321に形成されたタイヤ凹部323で構成される凹部列328が、タイヤ径方向に延在する直線形状であり、ホイール322に形成されたホイール凸部324が、タイヤ径方向に延在しタイヤ周方向に凸となる円弧形状である。また、タイヤ凹部323は、タイヤサイド部Sの面に開口する開口形状が四角形である。
このように、ホイール凸部は、直線状形状、湾曲形状、途中で屈曲している形状等、種々の形状とすることができる。また、複数のタイヤ凹部で構成される凹部列も、ホイール凸部と同様に、直線状形状、湾曲形状、途中で屈曲している形状等、種々の形状とすることができる。また、凹部列およびホイール凸部は、当該屈曲や湾曲が複数であってもよい。また、凹部列およびホイール凸部は、タイヤ径方向に対して所定角度傾斜した形状としてもよい。また、タイヤ/ホイール組立体は、凹部列の形状とホイール凸部の形状とを異なる形状としてよい。また、タイヤ凹部は、タイヤサイド部Sの面に開口する開口形状を、円形状、楕円形状、長円形状、多角形状などとすることができる。
図13Aから図13Dは、それぞれホイール凸部の一例の断面図である。ここで、図13Aから図13Dは、長手方向に交差する断面形状を示している。図13Aに示すホイール凸部362は、断面形状が半円形状である。図13Bに示すホイール凸部364は、断面形状がホイール凸部364の中心側に凸となる2つの円弧(円の1/4)を組み合わせた形状である。図13Cに示すホイール凸部366は、断面形状が三角形状である。図13Dに示すホイール凸部368は、断面形状が四角形状である。ホイール凸部の断面形状は、これに限定されず、半楕円形状、半長円形状、台形状などとしてもよく、直線と曲線を組み合わせた形状としてもよい。
ここで、ホイール凸部は、図13Cに示すように断面形状が頂点を持った略三角形状であることが好ましい。断面形状が頂点を持った略三角形状には、図13Cに示すような三角形状や三角形の頂点を面取りした形状や三角形の頂点をR形状とした形状等、ホイールの車両外側の表面から離れるに従って断面の幅が短くなる各種形状が含まれる。タイヤ/ホイール組立体は、ホイール凸部の断面形状を、頂点を持った略三角形状とすることで、断面形状の面積に対するホイールの車両外側の表面からの突出量の割合を大きくすることができ、ホイール凸部の体積の増加を抑制しつつ、空力性能を向上させることができる。これにより、燃費を良くすることができる。
また、ホイール凸部は、図13Aおよび図13Bに示すように、断面形状が少なくとも1つ以上の円弧で構成されることが好ましい。タイヤ/ホイール組立体は、ホイール凸部の断面形状を少なくとも1つ以上の円弧で構成することでも、断面形状の面積に対するホイールの車両外側の表面からの突出量の割合を大きくすることができ、ホイール凸部の体積の増加を抑制しつつ、空力性能を向上させることができる。これにより、燃費を良くすることができる。
また、ホイール凸部は、長手方向に断面形状が一様に形成されていてもよく、または長手方向に断面形状が変化して形成されていてもよい。また、ホイール凸部は、その端部が、ホイールの車両外側の表面から滑らかに突出していてもよく、またはホイールの車両外側の表面に切り立って突出していてもよい。また、上記実施形態のホイール凸部は、ホイールの車両外側の表面のタイヤ径方向で1つの突条として形成されているが、長手方向で複数に分割されていてもよい。ホイール凸部が分割されている場合、そのタイヤ周方向に並ぶ別のホイール凸部が、タイヤ周方向で隣接するホイール凸部の分割部分に対してタイヤ周方向で重なるように配置されていてもよい。
また、本実施の形態のホイールのホイール凸部は、ホイールの車両外側の表面から突出する高さを0.5[mm]以上10[mm]以下とすることが好ましい。ここで、図14Aは、規定の範囲の高さの凸部付近における空気の流れを示す説明図である。図14Bは、規定の範囲以下の高さの凸部付近における空気の流れを示す説明図である。図14Cは、規定の範囲以上の高さの凸部付近における空気の流れを示す説明図である。また、タイヤ/ホイール組立体は、空気入りタイヤが乗用車用のタイヤである場合、上記範囲とすることがより好ましい。タイヤ/ホイール組立体は、空気入りタイヤが重荷重用のタイヤである場合も、ホイール凸部の形状を上記範囲とすることが好ましいが、ホイール凸部の形状を上記範囲よりも大きい形状とすることも好ましい場合もある。
ホイールは、図14Aに示すように、ホイール凸部372を規定の範囲の高さとした場合、ホイール凸部372が空気の流れに適宜接触し、ホイール凸部372の後方での空気の流れが乱流化して空気の膨らみが減少するため、車両の空気抵抗の低減効果を顕著に得ることが可能になる。これに対して、ホイールは、図14Bに示すように、ホイール凸部374を規定の範囲以下の高さ、つまり、ホイール凸部374の高さを0.5[mm]未満とした場合、ホイール凸部374が空気の流れに接触する範囲が小さいことから、ホイール凸部374の後方での空気の流れが乱流化し難く、車両の空気抵抗の低減効果が小さくなる。また、ホイールは、図14Cに示すように、ホイール凸部376を規定の範囲以上の高さ、つまりホイール凸部376の高さを10[mm]を超える高さとした場合、ホイール凸部376が空気の流れに接触する範囲が大きいことから、ホイール凸部376の後方での空気の流れが膨らむ傾向となり、車両の空気抵抗の低減効果が小さくなる。
また、本実施の形態のホイールのホイール凸部は、ホイールの車両外側の表面から突出する高さを1[mm]以上5[mm]以下とすることがより好ましい。ホイール凸部の高さを1[mm]以上5[mm]以下とすることで、上記効果をより好適に得ることができる。
次にタイヤ凹部の形状について説明する。図15Aから図15Fは、それぞれタイヤ凹部の一例の断面図である。ここで、図15Aから図15Fは、断面形状(タイヤ幅方向に平行な断面形状)を示している。図15Aに示すタイヤ凹部381は、断面形状が半円形状である。図15Bに示すタイヤ凹部382は、断面形状がタイヤ凹部382の中心側に凸となる2つの円弧(円の1/4)を組み合わせた形状である。図15Cに示すタイヤ凹部383は、断面形状が三角形状である。図15Dに示すタイヤ凹部384は、断面形状が四角形状である。図15Eに示すタイヤ凹部385は、断面形状が非対称形状であり、一方の側壁が傾斜しており、他方の側壁がサイドウォール部に直交している。図15Fに示すタイヤ凹部386は、断面形状が段差を備える形状、つまり、一方の端部から他方の端部の間の所定の位置で深さが異なる形状である。ホイール凸部の断面形状は、これに限定されず、半楕円形状、半長円形状、すり鉢形状、台形状などとしてもよく、直線と曲線を組み合わせた形状としてもよい。
次に、図16および図17は、それぞれ他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た一部外観図である。ここで、図16および図17は、それぞれ車両外側からタイヤ/ホイール組立体を見た場合のタイヤ凹部およびホイール凸部の形状の例を示している。図16に示すタイヤ/ホイール組立体410は、空気入りタイヤ411に形成されたタイヤ凹部413a、413b、413cで構成される凹部列418が、タイヤ径方向に延在する直線形状であり、ホイール412に形成されたホイール凸部414が、タイヤ径方向に延在する直線形状である。また、凹部列418は、タイヤ周方向に複数配置されている。1つの凹部列418は、タイヤ凹部413aと、タイヤ凹部413aよりもタイヤサイド部Sの表面における最大径が小さいタイヤ凹部413bと、タイヤ凹部413bよりもタイヤサイド部Sの表面における最大径が小さいタイヤ凹部413cが、タイヤ径方向外側からこの順で配置されている。つまり、凹部列418は、タイヤ凹部のタイヤサイド部Sの表面における最大径が異なる大きさであり、タイヤ径方向外側から内側に向かうに従って、最大径が小さくなる順序でタイヤ凹部が配置されている。このように、タイヤ/ホイール組立体は、タイヤ径方向外側から内側に向かうに従って、最大径が小さくなる順序でタイヤ凹部を配置することで、空力性能を向上させることができる。具体的には、回転速度が相対的に速くなり、面積も大きくなる径方向外側のタイヤ凹部の最大径をより大きくすることで、乱流をより好適に発生させることができ、空力性能を向上させることができる。
図17に示すタイヤ/ホイール組立体420は、空気入りタイヤ421に形成されたタイヤ凹部423a、423b、423cで構成される凹部列428が、タイヤ径方向に延在する直線形状であり、ホイール422に形成されたホイール凸部424が、タイヤ径方向に延在する直線形状である。また、凹部列428は、タイヤ周方向に複数配置されている。1つの凹部列428は、タイヤ凹部423aと、タイヤ凹部423aよりもタイヤサイド部Sの表面における最大径が大きいタイヤ凹部423bと、タイヤ凹部423bよりもタイヤサイド部Sの表面における最大径が大きいタイヤ凹部423cが、タイヤ径方向外側からこの順で配置されている。つまり、凹部列428は、タイヤ凹部のタイヤサイド部Sの表面における最大径が異なる大きさであり、タイヤ径方向外側から内側に向かうに従って、最大径が大きくなる順序でタイヤ凹部が配置されている。このように、タイヤ径方向外側から内側に向かうに従って、最大径が大きくなる順序でタイヤ凹部を配置することで、空力性能を向上させることができる。また、タイヤ径方向内側の放熱性をより高くできるため、空気入りタイヤの発熱を抑制することができる。
なお、図16および図17では、いずれも凹部列を、タイヤ凹部のタイヤサイド部の表面における開口の面積をタイヤ径方向の位置に応じて変化させたが、これに限定されず、タイヤ凹部のサタイヤサイド部Sの表面からの深さをタイヤ径方向の位置に応じて変化させてもよい。以上より、空気入りタイヤは、凹部列を、タイヤ凹部のタイヤサイド部Sの表面における開口の面積およびタイヤサイド部Sの表面からの深さの少なくとも一方がタイヤ径方向の位置に応じて変化する形状とすることで、空力性能、放熱性能をより適切にすることができ、タイヤ/ホイール組立体の性能を向上させることができる。
空気入りタイヤは、タイヤ凹部のタイヤサイド部Sの表面からの深さを0.5[mm]以上5.0[mm]以下とすることが好ましい。タイヤ凹部の深さを0.5mm以上とすることで、乱流発生効果を十分に発揮させることができ、5.0mm以下とすることで、タイヤサイド部、特にサイドウォール部でのゴムの厚みを十分に確保することができる。
また、本実施の形態の空気入りタイヤ1、201では、タイヤ凹部9、209は、その底部とカーカスコードとの最短距離が0.5[mm]以上であることが好ましい。
空気を乱流化させ、かつ発熱を低減するには、タイヤ凹部9、209の深さを極力深くすることが好ましいが、タイヤ凹部9、209の底部がカーカス層6のカーカスコードに近すぎると、その間のゴムボリュームが薄くなり耐久性の低下が懸念される。従って、タイヤ凹部9、209の底部とカーカスコードとの最短距離を0.5[mm]以上とすることが、耐久性を保つうえで好ましい。なお、タイヤ凹部9、209の最小深さは、0.3[mm]以上であることが、空気を乱流化させるうえで好ましい。
また、空気入りタイヤ1、201は、タイヤ凹部9、209のタイヤサイド部Sの表面における最大径を1.0[mm]以上8.0[mm]以下とすることが好ましい。タイヤ凹部9、209のタイヤサイド部Sの表面における最大径を1.0[mm]以上8.0[mm]以下とすることで、好適に乱流を発生させることができる。
ここで、タイヤ/ホイール組立体は、タイヤ凹部およびホイール凸部をタイヤ周方向の全周に設けることが好ましい。製造を簡単にすることができ、タイヤ周方向の位置におけるバラツキを抑制することができ、タイヤとしての性能をより高くすることができる。タイヤ/ホイール組立体は、タイヤ凹部およびホイール凸部をタイヤ周方向の全周に設けることで、上記効果を得ることができるが少なくとも一部に設ければよい。
タイヤ/ホイール組立体は、タイヤ凹部がタイヤ周方向において一部の角度範囲に配置されている場合、ホイール凸部が少なくとも前記タイヤ凹部が形成されていない角度範囲の全域に配置されていることが好ましく、ホイール凸部がタイヤ周方向においてタイヤ凹部が配置されていない角度範囲の全域およびタイヤ凹部が配置されている角度範囲に配置されていることがより好ましい。つまり、ホイール凸部は、タイヤ周方向において少なくともタイヤ凹部が形成されてない部分に配置することが好ましい。このように、ホイール凸部をタイヤ周方向においてタイヤ凹部が形成されていない領域にも配置することで、空気入りタイヤのサイドウォール部に商品名等の文字情報が表示されておりタイヤ凹部が形成されていない領域がある場合も、効率的に空力性能を向上させることができる。また、タイヤ/ホイール組立体は、タイヤ周方向においてタイヤ凹部が配置されている領域にもホイール凸部を配置することで、空力性能の向上させることができる。
また、タイヤ/ホイール組立体は、タイヤ凹部で構成される凹部列が、ホイール凸部の中心線を径方向外側に延長させた線上に中心線が重なる位置に配置されていることが好ましい。つまり、タイヤ/ホイール組立体は、タイヤ周方向において、タイヤ凹部で構成される凹部列の位相とホイール凸部の位相とを一致させることが好ましい。タイヤ/ホイール組立体は、タイヤ凹部とホイール凸部とを規則的に配列させることでよりさらに空力性能を向上させることができる。
以下、図18から図20を用いて、具体的に説明する。図18から図20は、それぞれ他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た外観図である。なお、図18から図20に示すタイヤ/ホイール組立体は、ホイール凸部がタイヤ周方向においてタイヤ凹部が配置されていない角度範囲の全域およびタイヤ凹部が配置されている角度範囲に配置されており、タイヤ凹部で構成される凹部列が、ホイール凸部の中心線を径方向外側に延長させた線上に中心線が重なる位置に配置されている。
図18に示すタイヤ/ホイール組立体460は、空気入りタイヤ461にタイヤ凹部463が配置されており、ホイール462にホイール凸部464が配置されている。タイヤ凹部463で構成される凹部列468は、タイヤ径方向に延在する直線形状であり、タイヤ周方向に複数隣接して配置されている。空気入りタイヤ461は、タイヤ周方向において、複数の凹部列468がタイヤ周方向に所定の間隔で隣接して配置されている領域465と凹部列468が配置されていない領域466が交互に配置されている。ホイール凸部464は、タイヤ径方向に延在する直線形状であり、タイヤ周方向に複数隣接して配置されている。ホイール462は、タイヤ周方向において、複数のホイール凸部464がタイヤ周方向に所定の間隔で隣接してタイヤ周方向の全周に配置されている。タイヤ/ホイール組立体460は、タイヤ凹部463が配置されている領域において、凹部列468がホイール凸部464の中心線を径方向外側に延長させた線上に中心線が重なる位置に配置されている。つまり、凹部列468は、中心線の延長線がホイール462に配置されたいずれかのホイール凸部464の中心線に重なる位置に配置されている。
図19に示すタイヤ/ホイール組立体480は、空気入りタイヤ481にタイヤ凹部483が配置されており、ホイール482にホイール凸部484が配置されている。タイヤ凹部483で構成される凹部列488は、タイヤ径方向に平行な方向に対して所定角度傾斜した方向に延在する直線形状であり、タイヤ周方向に複数隣接して配置されている。空気入りタイヤ481は、タイヤ周方向において、複数の凹部列488がタイヤ周方向に所定の間隔で隣接して配置されている領域と凹部列488が配置されていない領域が交互に配置されている。ホイール凸部484は、タイヤ径方向に平行な方向に対して凹部列488と同一の傾斜角度で傾斜した直線形状であり、タイヤ周方向に複数隣接して配置されている。ホイール482は、タイヤ周方向において、複数のホイール凸部484がタイヤ周方向に所定の間隔で隣接してタイヤ周方向の全周に配置されている。タイヤ/ホイール組立体480は、凹部列488が配置されている領域において、凹部列488がホイール凸部484の中心線(タイヤ径方向に対して所定角度傾斜している。)を径方向外側に延長させた線上に中心線が重なる位置に配置されている。つまり、凹部列488は、中心線の延長線がホイール482に配置されたいずれかのホイール凸部484の中心線に重なる位置に配置されている。
図20に示すタイヤ/ホイール組立体490は、空気入りタイヤ491にタイヤ凹部493が配置されており、ホイール492にホイール凸部494が配置されている。タイヤ凹部493で構成される凹部列498は、タイヤ径方向に延在しタイヤ周方向に凸となる円弧形状であり、タイヤ周方向に複数隣接して配置されている。空気入りタイヤ491は、タイヤ周方向において、複数の凹部列498がタイヤ周方向に所定の間隔で隣接して配置されている領域と凹部列498が配置されていない領域が交互に配置されている。ホイール凸部494は、タイヤ径方向に延在しタイヤ周方向に凸となる円弧形状であり、タイヤ周方向に複数隣接して配置されている。ホイール492は、タイヤ周方向において、複数のホイール凸部494がタイヤ周方向に所定の間隔で隣接してタイヤ周方向の全周に配置されている。タイヤ/ホイール組立体490は、凹部列498が配置されている領域において、凹部列498がホイール凸部494の中心線(円弧形状の曲率に基づいた曲線)を径方向外側に延長させた線上に中心線が重なる位置に配置されている。つまり、凹部列498は、中心線の延長線がホイール492に配置されたいずれかのホイール凸部494の中心線に重なる位置に配置されている。
図18から図20に示すように、タイヤ/ホイール組立体は、ホイール凸部がタイヤ周方向においてタイヤ凹部が配置されていない角度範囲の全域およびタイヤ凹部が配置されている角度範囲に配置されていることで、空力性能を向上させることができる。また、タイヤ/ホイール組立体は、タイヤ凹部で構成される凹部列が、ホイール凸部の中心線を径方向外側に延長させた線上に中心線が重なる位置に配置されていることでも、空力性能を向上させることができる。
また、上記実施形態では、空気入りタイヤのタイヤサイド部Sにタイヤ凹部を設け、かつ、ホイールの車両外側の表面にホイール凸部を設けた構成としたが、空気入りタイヤのタイヤサイド部Sに凹部に加えて凸部を設け、ホイールの車両外側の表面に凸部に加えて、表面に対して凹んだ形状である凹部(ディンプル)を設けてもよい。
なお、上述したタイヤ/ホイール組立体は、乗用車用のみならず、重荷重用やランフラット用のタイヤ/ホイール組立体に適用される。乗用車用の場合は、上述のごとく効果が得られる。また、重荷重用の場合は、特に、大荷重において、空気入りタイヤの凹部によってタイヤサイド部の圧縮時でのタイヤの変形をより抑えることができ耐久性を向上する。また、ランフラット用の場合も、特に、パンク時において、空気入りタイヤの凹部によってタイヤサイド部の圧縮時でのタイヤの変形をより抑えることができ耐久性を向上する。
本実施例では、条件が異なる複数種類のタイヤ/ホイール組立体について、燃費改善率に関する性能試験が行われた。
この性能試験では、タイヤサイズ185/65R15の空気入りタイヤを、正規リムにリム組みし、正規内圧を充填して、排気量1500[cc]の小型前輪駆動車に装着した。
本実施例では、比較例1から比較例3のタイヤ/ホイール組立体と実施例1から実施例3のタイヤ/ホイール組立体について性能試験を行った。ここで、図21から図23は、それぞれ他の実施形態のタイヤ/ホイール組立体を車両外側から視た外観図である。比較例1のタイヤ/ホイール組立体は、空気入りタイヤのタイヤ凹部とホイールのホイール凸部の両方とも設けない構成とした。比較例2のタイヤ/ホイール組立体は、空気入りタイヤにタイヤ凹部を設け、ホイールにホイール凸部を設けない構成とした。比較例3のタイヤ/ホイール組立体は、空気入りタイヤにタイヤ凹部を設けず、ホイールにホイール凸部を設けた構成とした。
実施例1のタイヤ/ホイール組立体は、空気入りタイヤにタイヤ凹部を設け、ホイールにホイール凸部を設けた構成とした。具体的には、実施例1のタイヤ/ホイール組立体は、図21に示すタイヤ/ホイール組立体500である。タイヤ/ホイール組立体500は、空気入りタイヤ501に多数のタイヤ凹部503が配置されており、ホイール502にホイール凸部504が配置されている。多数のタイヤ凹部503は、タイヤ径方向に隣接して配置されるタイヤ凹部503が凹部列508を構成し、当該凹部列508がタイヤ周方向に複数配置されている。また、凹部列508は、タイヤ径方向に延在する直線形状である。空気入りタイヤ501は、タイヤ周方向において、複数の凹部列508がタイヤ周方向に所定の間隔で隣接して配置されている領域と凹部列508が配置されていない領域が交互に配置されている。ホイール凸部504は、タイヤ周方向において、タイヤ凹部503が配置されている領域のみに配置されている。タイヤ/ホイール組立体500は、凹部列508がホイール凸部504の中心線を径方向外側に延長させた線上に中心線が重なる位置に配置されている。つまり、凹部列508は、中心線の延長線がホイール502に配置されたいずれかのホイール凸部504の中心線に重なる位置に配置されている。
実施例2のタイヤ/ホイール組立体は、空気入りタイヤにタイヤ凹部を設け、ホイールにホイール凸部を設けた構成とした。具体的には、実施例2のタイヤ/ホイール組立体は、図22に示すタイヤ/ホイール組立体510である。タイヤ/ホイール組立体510は、図21に示すタイヤ/ホイール組立体500のホイール凸部を、中心線の延長線が空気入りタイヤに配置されたいずれの凹部列の中心線とも重ならない位置に配置した構成である。タイヤ/ホイール組立体510は、空気入りタイヤ511にタイヤ凹部513が配置されており、ホイール512にホイール凸部514が配置されている。タイヤ凹部513は、タイヤ径方向に延在する直線形状であり、タイヤ周方向に複数隣接して配置されている。空気入りタイヤ511は、タイヤ周方向において、複数のタイヤ凹部513がタイヤ周方向に所定の間隔で隣接して配置されている領域とタイヤ凹部513が配置されていない領域が交互に配置されている。多数のタイヤ凹部513は、タイヤ径方向に隣接して配置されるタイヤ凹部513が凹部列518を構成し、当該凹部列518がタイヤ周方向に複数配置されている。また、凹部列518は、タイヤ径方向に延在する直線形状である。ホイール凸部514は、タイヤ径方向に延在する直線形状であり、タイヤ周方向に複数隣接して配置されている。ホイール512は、タイヤ周方向において、複数のホイール凸部514がタイヤ周方向に所定の間隔で隣接してタイヤ周方向の全周に配置されている。タイヤ/ホイール組立体510は、凹部列518が配置されている領域において、凹部列518の中心線がホイール凸部514の中心線を径方向外側に延長させたいずれの線とも重ならない位置に配置されている。つまり、凹部列518は、中心線の延長線がホイール512に配置されたいずれのホイール凸部514の中心線とも重ならない位置に配置されている。
実施例3のタイヤ/ホイール組立体は、空気入りタイヤにタイヤ凹部を設け、ホイールにホイール凸部を設けた構成とした。具体的には、実施例3のタイヤ/ホイール組立体は、図23に示すタイヤ/ホイール組立体520である。タイヤ/ホイール組立体520は、空気入りタイヤ521に多数のタイヤ凹部523が配置されており、ホイール522にホイール凸部524が配置されている。多数のタイヤ凹部523は、タイヤ径方向に隣接して配置されるタイヤ凹部523が凹部列528を構成し、当該凹部列528がタイヤ周方向に複数配置されている。また、凹部列528は、タイヤ径方向に延在する直線形状である。空気入りタイヤ521は、タイヤ周方向において、複数の凹部列528がタイヤ周方向に所定の間隔で隣接して配置されている領域と凹部列528が配置されていない領域が交互に配置されている。ホイール522は、タイヤ周方向において、複数のホイール凸部524がタイヤ周方向に所定の間隔で隣接してタイヤ周方向の全周に配置されている。タイヤ/ホイール組立体520は、凹部列528がホイール凸部524の中心線を径方向外側に延長させた線上に中心線が重なる位置に配置されている。つまり、凹部列528は、中心線の延長線がホイール522に配置されたいずれかのホイール凸部524の中心線に重なる位置に配置されている。
燃費改善率の評価方法は、上記試験車両にて、全周2[km]のテストコースで時速100[km/h]にて50周走行した場合の燃費を計測した。そして、この計測結果に基づいて、比較例1のタイヤ/ホイール組立体を基準(100)とし燃費改善率を指数評価する。この指数評価は、数値が大きいほど燃費改善率が向上されていることを示している。測定結果を表1および表2に示す。
Figure 2013071660
Figure 2013071660
表1および表2に示すように、タイヤ/ホイール組立体は、空気入りタイヤにタイヤ凹部を設けかつホイールにホイール凸部を設けることで、空気入りタイヤのタイヤ凹部とホイールのホイール凸部のいずれか一方のみを設けた場合、空気入りタイヤのタイヤ凹部とホイールのホイール凸部のいずれも設けない場合よりも燃費を向上できることがわかる。また、実施例3に示すように、ホイール凸部がタイヤ周方向において凹部列(タイヤ凹部)が配置されていない角度範囲の全域および凹部列(タイヤ凹部)が配置されている角度範囲に配置されており、タイヤ凹部が、ホイール凸部の中心線を径方向外側に延長させた線上に中心線が重なる位置に配置されている構成とすることで、燃費をより向上できることがわかる。
1 空気入りタイヤ
9 タイヤ凹部
100 タイヤ/ホイール組立体
102 ホイール
120 ホイール凸部
S タイヤサイド部
CL タイヤ赤道面

Claims (13)

  1. 車両に連結する連結部を備えるホイールと、
    前記ホイールの外周に装着される空気入りタイヤと、を有し、
    前記空気入りタイヤは、車両外側となるタイヤサイド部に多数のタイヤ凹部を有し、
    前記ホイールは、車両外側となる表面に多数のホイール凸部を有することを特徴とするタイヤ/ホイール組立体。
  2. 前記ホイールは、前記車両と連結する連結部と、前記連結部に固定されかつ前記車両外側の表面に露出する表面が円板形状であり、車両外側となる表面を構成するホイールディスクと、を有し、
    前記ホイール凸部は、前記ホイールディスクに形成されていることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  3. 前記タイヤ凹部は、タイヤ周方向において一部の角度範囲に配置されており、
    前記ホイール凸部は、少なくとも前記タイヤ凹部が形成されていない角度範囲の全域に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  4. 前記タイヤ凹部は、タイヤ径方向に列状に形成された多数の凹部列を構成し、
    前記凹部列は、タイヤ周方向に間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  5. 前記凹部列は、前記ホイール凸部の中心線を径方向外側に延長させた線上に中心線が重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項4に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  6. 前記凹部列は、前記タイヤ凹部の前記タイヤサイド部の表面における開口の面積および前記タイヤサイド部の表面からの深さの少なくとも一方がタイヤ径方向の位置に応じて変化することを特徴とする請求項4または5に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  7. 前記タイヤ凹部は、前記タイヤサイド部の表面からの深さが0.5[mm]以上5.0[mm]以下とされていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  8. 前記タイヤ凹部は、前記タイヤサイド部の表面における最大径が1.0[mm]以上8.0[mm]以下とされていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  9. 前記タイヤ凹部は、少なくとも一部が、前記空気入りタイヤのタイヤ断面幅が最大となる位置からタイヤ径方向の外側に向かって、少なくともタイヤ断面高さの10%以上離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  10. 前記ホイール凸部は、前記車両外側の表面に露出する表面から突出する高さが0.5[mm]以上10[mm]以下とされていることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  11. 前記ホイール凸部は、タイヤ径方向に長手状に形成され、かつタイヤ周方向に間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  12. 前記ホイール凸部は、少なくとも一部が、タイヤ径方向において、前記空気入りタイヤが装着されるリム部のタイヤ径方向の外側端部からタイヤ回転軸までの距離をDとした場合、前記リム部のタイヤ径方向の外側端部から当該外側端部を基点としてタイヤ径方向内側に0.1D移動した位置までの領域に配置されていることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  13. タイヤ幅方向において、前記空気入りタイヤのタイヤ赤道面から前記空気入りタイヤの車両外側の端部までの距離をLとし、タイヤ幅方向における前記空気入りタイヤのタイヤ赤道面から前記ホイールの車両外側の端部までの距離をLとした場合、前記距離Lと距離Lとは、L≦Lの関係を満たすことを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
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