JP2017019483A

JP2017019483A - タイヤ

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Publication number: JP2017019483A
Application number: JP2016070999A
Authority: JP
Inventors: 正志山口; Masashi Yamaguchi
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2036-03-31
Also published as: JP6735131B2

Abstract

【課題】トレッド部の深部又はその近傍に空気を効率良く流動させることで、トレッド部の深部を十分に冷却することができるタイヤを提供することを課題とする。
【解決手段】タイヤは、トレッド部でタイヤ周方向に交差する方向へ延び、かつ、溝幅Ｗが溝深さＤより小さい少なくとも１つの空気受入溝２２と、トレッド面側に開口するとともに空気受入溝２２に連通し、空気受入溝２２側の溝深さが深くなるように溝底２４ｃが傾斜していて、タイヤ回転に伴ってトレッド面側の空気を空気受入溝２２へ案内する空気導入溝２４と、空気受入溝２２の溝壁に配置されて空気受入溝２２の溝幅方向へ突出し、タイヤ回転に伴って空気導入溝２４によって空気受入溝２２へ案内された空気を空気受入溝２２の溝底側へ案内するガイド部４４と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明はタイヤに関し、より詳細には、大型車両、特に建設車両への装着に好適なるタイヤに関する。

車両系建設機械のような大型車両に用いられる空気入りタイヤにあっては、そのトレッド部が他の車両のタイヤと比べて大きい厚さを有する。このため、大型車両の作業又は走行に伴って発熱するタイヤのトレッド部、特にその深部における温度が、大気中における自然放熱によっては下がりにくいという問題がある。

この問題の解決のため、従来、タイヤのトレッド部に、該タイヤ周方向に間隔をおいて、複数の空気の空気受入溝と各空気受入溝に連通する空気の空気導入溝とを設けることが提案されている（後記特許文献１参照）。

これによれば、前記空気導入溝を通して前記空気受入溝に導入され、受け入れられた空気が、前記空気受入溝内をその長手方向へ流れ、この間に、前記空気受入溝の溝底部近傍、したがって前記トレッド部の深部近傍が冷却される。

しかし、実際には、前記空気受入溝に導入された空気は、前記空気受入溝の溝底部近傍ではなく、前記空気受入溝の開放面下の比較的浅いところを流れてしまう場合があり、このため、比較的温度の高い前記トレッド部の深部における冷却が十分になされない場合があり得る。

国際公開第２０１３−０３５８８９号

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、トレッド部の深部又はその近傍に空気を効率良く流動させることで、トレッド部の深部を十分に冷却することができるタイヤを提供することを課題とする。

本発明に係るタイヤは、トレッド部でタイヤ周方向に交差する方向へ延び、かつ、溝幅が溝深さより小さい少なくとも１つの空気受入溝と、トレッド面側に開口するとともに前記空気受入溝に連通し、タイヤ回転に伴ってトレッド面側の空気を前記空気受入溝へ案内する空気導入溝と、前記空気受入溝の溝壁に配置されて前記空気受入溝の溝幅方向へ突出し、タイヤ回転に伴って前記空気導入溝によって前記空気受入溝へ案内された空気を前記空気受入溝の溝底側へ案内するガイド部と、を備え、前記ガイド部のタイヤ径方向外側端は、前記空気導入溝の前記溝底のタイヤ径方向内側端よりタイヤ径方向外側に位置し、前記ガイド部のタイヤ径方向内側端は、前記空気受入溝の溝深さの半分の位置よりもタイヤ径方向内側に位置することを特徴とする。

本発明によれば、トレッド部の深部又はその近傍に空気を効率良く流動させることで、トレッド部の深部を十分に冷却することができるタイヤを提供することができる。

第１実施形態で、タイヤ踏面の一部についてこれを平坦面上に展開した状態で示す概略図である。第１実施形態のタイヤの踏面の部分斜視図である。図１の線３−３の断面図である。図１の線３−３で、変形例を示す断面図である。第２実施形態のタイヤの踏面の部分斜視図である。第３実施形態のタイヤの踏面の部分斜視図である。第４実施形態のタイヤの踏面の部分斜視図である。解析計算例１での算出結果を示すグラフ図である。解析計算例２での算出結果を示すグラフ図である。解析計算例３で、実施例での算出結果を示すグラフ図である。解析計算例３で、従来例での算出結果を示すグラフ図である。第５実施形態のタイヤの踏面の部分斜視図である。第５実施形態のガイド部の構成を示す説明図である。第６実施形態のガイド部の構成を示す説明図である。ガイド部の無い従来例のシミュレーション結果を示す説明図である。第１実施形態のシミュレーション結果を示す説明図である。第５実施形態のシミュレーション結果を示す説明図である。第６実施形態のシミュレーション結果を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態に係るタイヤについて、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付し、その説明を適宜省略する。また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態を説明する。図１では、第1実施形態のタイヤ１０のトレッド部１２の表面の一部が平坦面上に展開された状態で概略的に示されている。図２では、第１実施形態のタイヤ１０の踏面の部分斜視図が示されている。図３では、図１の線３−３の断面図が示されている。

タイヤ１０は、その適用対象を問わないが、典型的には車両系建設機械のような大型車両に用いられる空気入りタイヤからなる。

タイヤ１０のトレッド部１２は任意のパターン（トレッドパターン）を備える。図１に示すトレッドパターンは、タイヤ周方向（図１において上下方向）へ伸びる一対の周方向溝１６と、タイヤ幅方向（図１において紙面左右方向）へ伸びる複数の幅方向溝１８とを備える。周方向溝１６は、タイヤ１０の赤道面ＣＬの両側にそれぞれ位置する。また、複数の幅方向溝１８は、各周方向溝１６と各トレッド端ＴＥとの間において、タイヤ周方向へ互いに等間隔をおいて配置されている。各幅方向溝１８はその一端において各周方向溝１６に連通し、また、その他端が各トレッド端ＴＥで終わっている。

前記トレッドパターンは、さらに、両周方向溝１６によりこれらの間に区画されたタイヤ周方向へ伸びる中央陸部２０と、タイヤ周方向に互いに隣接する２つの幅方向溝１８によりこれらの間に区画されたブロック状陸部２１とを備える。中央陸部２０及びブロック状陸部２１の表面が、実質的に、タイヤ１０の踏面をそれぞれ規定する。

トレッド部１２の前記トレッドパターンは、いわゆるリブ型パターン、ラグ型パターン、ブロック型パターン等からなるものであってもよい。また、幅方向溝１８は、例えば、これがタイヤ幅方向に対してこれと交差する方向へ伸びあるいは互いに異なる幅寸法を有するものであってもよい。

タイヤ１０は、これを装着した前記車両の作業又は走行に伴ってそのトレッド部１２に生じる熱を放出するためにトレッド部１２に設けられた、前記踏面を規定する中央陸部２０の表面に開口する空気受入溝２２を備える。空気受入溝２２は、トレッド部１２でタイヤ周方向に交差する方向へ延び、かつ、溝幅が溝深さより小さくされている。

また、タイヤ１０は、トレッド面側に開口するとともに空気受入溝２２に連通し、空気受入溝２２側の溝深さが深くなるように溝底２４ｃ、２８ｃが傾斜していて、タイヤ回転に伴ってトレッド面側の空気を空気受入溝２２へそれぞれ案内する空気導入溝２４、２８を、空気受入溝２２の溝長手方向の両端部側に有する。

更に、タイヤ１０は、空気受入溝２２の溝壁面２２ｂ、２２ａにそれぞれ配置されて空気受入溝２２の溝幅方向へ突出し、タイヤ回転に伴って空気導入溝２４、２８によって空気受入溝２２へ案内された空気を空気受入溝２２の溝底側へ案内するガイド部４４、４６を備える。ガイド部４４、４６のタイヤ径方向外側端は、空気受入溝２２の溝底のタイヤ径方向内側端よりタイヤ径方向外側に位置する。そしてガイド部４４、４６のタイヤ径方向内側端は、空気受入溝２２の溝深さの半分の位置よりもタイヤ径方向内側に位置する。

この構造により、空気受入溝２２は、トレッド面視でガイド部４４、４６から溝長手方向中央部側に位置する空気受入溝本体部２２ｍと、トレッド面視でガイド部４４側の空気導入溝２４に連通する空気受入溝サイド部２２ｐと、ガイド部４６側の空気導入溝２８に連通する空気受入溝サイド部２２ｑとで構成される。

空気導入溝２４、２８は、互いの向きが逆方向となるようにタイヤ周方向に延び出している。そして、空気導入溝２４、２８は、タイヤ周方向に延びるに従い徐々に溝深さが浅くなっており、空気導入溝２４、２８のそれぞれの底面（溝底）２４ｃ、２８ｃは平坦面状の傾斜面（スロープ）にされている。すなわち、底面２４ｃは空気受入溝サイド部２２ｐ側の溝深さが深くなるように傾斜し、底面２８ｃは空気受入溝サイド部２２ｑ側の溝深さが深くなるように傾斜している。この構成により、空気導入溝２４、２８は、それぞれ、タイヤ回転に伴ってトレッド面側の空気を空気受入溝サイド部２２ｐ、２２ｑへ案内するようになっている。

ガイド部４４は、空気受入溝本体部２２ｍと空気受入溝サイド部２２ｐとの境目に配置され、ガイド部４６は、空気受入溝本体部２２ｍと空気受入溝サイド部２２ｑとの境目に配置されている。

図２、図３に示すように、ガイド部４４のタイヤ径方向上端４４ｈ（タイヤ径方向外側端）の高さは、底面２４ｃのタイヤ径方向最下端２４ｃｂ（タイヤ径方向内側端）の高さ以上にされ、ガイド部４６のタイヤ径方向上端４６ｈの高さは、底面２８ｃのタイヤ径方向最下端２８ｃｂの高さ以上にされている。そして、ガイド部４４、４６のタイヤ径方向内側端４４ｂ、４６ｂは、空気受入溝２２の溝深さＤの半分の位置（Ｄ／２の深さ位置）よりもタイヤ径方向内側に位置する。

また、空気導入溝２４、２８のタイヤ周方向における延び出し方向が上述のように規定されているので、前記車両がその作業又は走行のためにタイヤ１０が一方向に回転するとき、空気導入溝２４、２８は、それぞれ、前記一方向における前方及び後方に位置するように設けられている。この結果、空気導入溝２４はタイヤ１０が前記一方向に回転するとき空気導入溝２４に流入する空気（大気）を空気受入溝サイド部２２ｐに導入する働きをなし、ガイド部４４は、空気受入溝サイド部２２ｐから空気受入溝２２に流入した空気が空気受入溝サイド部２２ｐに戻ることを抑える働きをなす。このとき、他の空気導入溝２８は、空気受入溝２２内を流動した後の空気の流出路として働く。

また、タイヤ１０が反対方向に回転するとき、同様に、他の空気導入溝２８は、他の空気導入溝２８に流入する空気（大気）を空気受入溝サイド部２２ｑに導入する働きをなし、ガイド部４６は、空気受入溝サイド部２２ｑから空気受入溝２２に流入した空気が空気受入溝サイド部２２ｑに戻ることを抑える働きをなす。このとき、空気導入溝２４は、空気受入溝２２内を流動した後の空気の流出路として働く。ここにおいて、空気受入溝２２を流動する空気（特に溝底で流動する空気）が、トレッド部１２から熱を奪う働きをなす。

第１実施形態では、図１に示すように、空気受入溝２２などのこれらの構成部がタイヤ周方向に沿って配列されている。

複数の空気受入溝２２は、それぞれ、トレッド部１２を構成する中央陸部２０の表面（タイヤ１０の踏面）に開放している。図示の例では、複数の空気受入溝２２はタイヤ周方向に互いに等間隔をおいて、また、互いに平行に配置されている。これに代えて、複数の空気受入溝２２を互いに異なる間隔をおいて、あるいは、互いに非平行であるように配置することが可能である。

空気受入溝２２は、タイヤ周方向に対して該タイヤ周方向と交差する方向に伸びている。すなわち、タイヤ周方向に対してこれと非平行に伸びている。交差角度θは０°＜θ≦９０°の範囲内、好ましくは０°＜θ≦６０°の範囲内にあるように設定する。また、図示の空気受入溝２２は、その長手方向における一端及び他端が中央陸部２０内にある。空気受入溝２２は、中央陸部２０内を伸びかつ中央陸部２０内において終端している。空気受入溝２２は、その長手方向における両端の双方又は一方において、両周方向溝１６の双方又は一方と連通するものであってもよいが、中央陸部２０の剛性の低下を考慮して、図示の例のように非連通とすることが望ましい。

図２、図３に示すように、各空気受入溝２２は、横断面形状がコ字状となっており、互いに相対する一対の平坦面からなる溝壁面２２ａ、２２ｂと、両溝壁面２２ａ、２２ｂに連なる平坦面からなる溝底２２ｃとを有する。

各空気受入溝２２の溝幅Ｗ及びその溝深さＤ（図２参照）の大きさは、空気受入溝２２を設けることによって生じるトレッド部１２の剛性の低下、具体的には中央陸部２０の剛性の低下を制限するため、Ｗ＜Ｄの関係を満たすように設定される。空気受入溝２２は、その一例として、交差角度θ＝３０°、溝幅Ｗ＝１０ｍｍ、溝深さＤ＝１００ｍｍ及びその長手方向の長さＬ（図２参照）＝２００ｍｍを有する。

図２及び図３に示すように、空気導入溝２４、２８は、それぞれ、中央陸部２０の表面（踏面）に開放している。これにより、タイヤ１０の周囲からの空気導入溝２４、２８内への空気の取入れが可能とされている。

空気導入溝２４は、互いに相対する一対の平坦面からなる溝壁面２４ａ、２４ｂと、両溝壁面２４ａ、２４ｂに連なる平坦面からなる底面２４ｃとを有する。空気導入溝２８も、同様に、互いに相対する一対の平坦面からなる溝壁面２８ａ、２８ｂと、両溝壁面２８ａ、２８ｂに連なる平坦面からなる底面２８ｃとを有する。

上述したように、空気導入溝２４の底面２４ｃは、中央陸部２０の表面（踏面）からタイヤ径方向内側に向けて傾斜する傾斜面で形成されている。このため、空気受入溝２２に向かうにつれて溝深さが次第に深くなり、また、両溝壁面２４ａ、２４ｂは直角三角形状を呈する。底面２４ｃは、非傾斜状態で延びていてもよいが、これを前記傾斜面とすることで、空気導入溝２４から空気受入溝２２に流入する空気に、空気受入溝２２の溝底に向かうように強制するより大きい推進動力を与えることができる。

空気導入溝２４の前記傾斜面の傾斜角度すなわち底面２４ｃの中央陸部２０の表面（踏面）に対する傾斜角度α（図２）は４５°以下、好ましくは２０°〜３０°の範囲にあることが望ましい。これは、空気導入溝２４から空気受入溝２２への空気の流量が傾斜角度αの増大に伴って増大するものの、傾斜角度αが４５°を超えると、空気受入溝２２の近傍において空気の流れが底面２４ｃから剥離し易くなり、空気の流量が減少することによる。

また、第１実施形態では、空気導入溝２４、２８、および、ガイド部４４、４６が、空気受入溝２２のトレッド面視長手方向両端側に点対称となるように配置されている。従って、空気導入溝２８の構成は、空気導入溝２４に対し、タイヤ赤道面ＣＬ上の対称の中心Ｍ（図１参照）まわりに点対称（１８０°回転させると重なる形状）となる構成であり、空気導入溝２４と同様の構成である。

以上説明したように、第1実施形態では、空気導入溝２４、２８からガイド部４４に沿って空気受入溝２２に流入した空気は、ガイド部４４によって、トレッド部１２の深部又はその近傍に空気を効率良く流動させることができる。従って、空気受入溝２２の溝底、したがってトレッド部１２の深部が空気との接触に伴う熱伝達により冷却され、これにより、トレッド部１２の深部からの熱の放出とこれに伴うトレッド部１２の深部の温度の低下とを図ることができる。よって、トレッド部１２の深部を十分に冷却することができるタイヤ１０とすることができる。

なお、空気受入溝２２の溝幅方向へのガイド部４４、４６のそれぞれの突出高さ（以下、ガイド高さＨ（図３参照）という）は、空気受入溝２２の溝幅Ｗの１５〜７５％の範囲であることが好ましい。これにより、空気受入溝サイド部２２ｐや空気受入溝サイド部２２ｑから空気受入溝本体部２２ｍに効率的に空気を流入させることができ、空気受入溝２２の特に溝底を効率的に冷却させることができる。１５％よりも低いと、空気受入溝サイド部２２ｐからガイド部４４に沿って空気受入溝本体部２２ｍに流入した空気がガイド部４４を乗り越えて空気受入溝本体部２２ｍの溝底部分に到達し難く、また、空気受入溝サイド部２２ｑからガイド部４６に沿って空気受入溝本体部２２ｍに流入した空気がガイド部４６を乗り越えて空気受入溝本体部２２ｍの溝底部分に到達し難く、効率良く溝底２２ｃを冷却できない。７５％よりも高いと、空気受入溝サイド部２２ｐからガイド部４４に沿って空気受入溝本体部２２ｍに流入する空気とガイド部４４壁面との間の流体抵抗が大きくなるため、空気受入溝本体部２２ｍの溝底部分に到達するまでに流入した空気が減速し易く、空気受入溝本体部２２ｍの溝底部分を効率良く冷却できない。

また、ガイド部４４の上端は、空気受入溝本体部２２ｍと空気受入溝サイド部２２ｐとの境目に配置されることが好ましい。この位置に配置することにより、空気受入溝サイド部２２ｐの溝長手方向中央位置３２ｍ寄りに配置する場合に比べ、空気受入溝サイド部２２ｐに導入された空気を効率良くガイド部４４に沿って溝底２２ｃに導き易い。ガイド部４６の上端についても、同様の理由により、空気受入溝本体部２２ｍと空気受入溝サイド部２２ｑとの境目に配置されることが好ましい。

また、第1実施形態では、ガイド部４４、４６の上下方向深さＥ（図３参照）が、空気受入溝２２の溝深さＤの半分の位置よりもタイヤ径方向内側に位置することで規定しているが、溝深さＤの６０〜８０％の範囲であってガイド部４４、４６が空気受入溝２２の溝底２２ｃに到達していないことが更に好ましい。図２、図３では、ガイド部４４、４６が空気受入溝２２の溝底２２ｃに到達していない例で描いている。これにより、空気受入溝２２の溝底での空気流がガイド部４４、４６によって妨げられることが確実に防止される。ガイド部４４の上下方向深さＥが溝深さＤの８０％よりも長いと、ガイド部４４の下端部（溝底側の端部）で空気流の流れが妨げられて溝底での放熱効果が弱まり易くなる場合があり得る。また、ガイド部４４の上下方向深さＥが溝深さＤの６０％よりも短いと、溝底２２ｃから離れた位置で空気が空気受入溝２２側に解放されるため、溝底２２ｃに対して平行な空気流が生じて放熱効果が弱まり易くなる場合があり得る。

また、ガイド部４４、４６に代えて、図４に示すように、ガイド高さＨがタイヤ径方向内側にかけて徐々に低くなっているガイド部Ｇをそれぞれ配置してもよい。これにより、ガイド部Ｇによる溝壁の高強度化を維持しつつ、空気受入溝２２の溝底２２ｃでの空気流がガイド部Ｇによって妨げられることを効果的に防止し易いタイヤとすることができる。

また、中央陸部２０に配置されたこれらの溝やガイド部などの構成は、中央陸部２０に代えて各ブロック状陸部２１に設けてもよい。

また、第1実施形態では、空気導入溝２４、２８がタイヤ周方向に延びていることで空気導入溝２４、２８への空気の流入の円滑化を図ることができる例で説明したが、空気導入溝２４、２８の延びる方向をこれ以外の方向（例えば、タイヤ周方向およびタイヤ幅方向に交差する方向）に延ばす構成にすることも可能である。

また、空気受入溝２２は、例えば、Ｖ字形の横断面形状を有するものとすることができる。前記Ｖ字形の横断面形状を有する空気受入溝にあっては、互いに相対する一対の溝壁面はそれぞれ平坦な面からなり、また、溝底は両溝壁面の交差部からなり、直線状を呈することが多い。

また、空気導入溝２４、２８の一方のみを空気受入溝２２の両端部のいずれか一方に設ける構成にすることも可能である。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態を説明する。図５には、第2実施形態のタイヤの踏面の部分斜視図が示されている。

第２実施形態では、第１実施形態に比べ、ガイド部４４、４６に代えて、溝深さが深くなるに従い、トレッド面視で空気受入溝２２の溝長手方向外側に位置するようにタイヤ径方向Ｋに対してそれぞれ傾斜しているガイド部５４、５６が配置されている。ガイド部５４、５６は、何れも、溝壁面側から見て直線状となっている。

第2実施形態により、ガイド部５４、５６よりもトレッド面視で溝長手方向外側の溝内へ流入した空気は、溝底に行くほど第１実施形態に比べてガイド流路が狭まるので、溝底に向かう空気の流速を増大させることができる。従って、第１実施形態よりも更に放熱性を高める（例えば、第１実施形態に比べて放熱性を一割弱程度高める）ことが可能になる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態を説明する。図６には、第３実施形態のタイヤの踏面の部分斜視図が示されている。

第３実施形態では、第１実施形態に比べ、ガイド部４４、４６に代えて、溝深さが深くなるに従い、トレッド面視で空気受入溝２２の溝長手方向外側に位置するようにタイヤ径方向Ｋに対してそれぞれ傾斜しているガイド部６４、６６が配置されている。

第３実施形態では、ガイド部６４、６６は、第２実施形態に比べ、溝壁面側から見て湾曲しており、これにより、ガイド部６４、６６の下端部（溝底側の端部）にまで空気がスムーズに流れ易くなっている。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態を説明する。図７には、第４実施形態のタイヤの踏面の部分斜視図が示されている。

第４実施形態では、第３実施形態に比べ、ガイド部６４、６６に代えてガイド部７４、７６が配置されている。ガイド部７４では、下端部（溝底側の端部）に、空気をトレッド面視で溝長手方向内側に案内する案内部７４ｇを有する。同様に、ガイド部７６も、下端部（溝底側の端部）に、空気をトレッド面視で溝長手方向内側に案内する案内部７６ｇを有する。

これにより、溝底の表面を流動する空気量が大幅に増大するので、第３実施形態に比べ、更に効率的に溝底を冷却することができる。

＜解析計算例１＞
本発明者は、第１実施形態のタイヤ１０に関し、ガイド高さＨを空気受入溝２２の５０％に設定し、空気受入溝２２の溝深さＤに対するガイド部４４，４６の上下方向深さＥの比をパラメータとして変更し（５０％、７５％、１００％）、溝底全体の熱伝達率を解析計算により算出した。ここで溝底全体とは、溝底２２ｃを意味し、その領域平均熱伝達率を算出した（解析計算例２でも同様である）。算出結果を図８に示す。

また、ガイド高さＨを空気受入溝２２の２５％に設定し、空気受入溝深さに対するガイド深さの比をパラメータとして変更（５０％、７５％、１００％）することで、同様に解析計算で熱伝達率算出した。算出結果を図８に併せて示す。

図５に示すように、ガイド高さＨを空気受入溝２２の５０％に設定した場合、空気受入溝２２の溝深さＤに対するガイド部４４、４６の上下方向深さＥが７５％付近で熱伝達率が最も高くなるという結果になった。

また、ガイド高さＨを空気受入溝２２の２５％に設定した場合、熱伝達率は、空気受入溝２２の溝深さＤに対するガイド部４４、４６の上下方向深さＥが５０％で最も高く、空気受入溝２２の溝深さＤに対するガイド部４４、４６の上下方向深さＥの比がこれ以上大きくなるほど漸減する、という結果になった。

＜解析計算例２＞
本発明者は、第２実施形態のタイヤに関し、ガイド高さＨを空気受入溝２２の５０％に設定し、空気受入溝の溝深さＤに対するガイド部５４、５６の上下方向深さＥの比を７５％に設定して、溝底全体の熱伝達率を解析計算により算出した。算出結果を図９に示す。なお、図９では、比較のために、解析計算例１で、第１実施形態のタイヤ１０に関し、ガイド高さＨを空気受入溝２２の５０％に設定し、空気受入溝２２の溝深さＤに対するガイド部５４、５６の上下方向深さＥの比を７５％に設定したときの熱伝達率の解析計算結果も併せて図示している。

図９から判るように、空気受入溝の溝深さＤに対するガイド部５４、５６の上下方向深さＥの比を７５％とした場合、第１実施形態よりも第２実施形態のほうが熱伝達率が高いという結果になった。

＜解析計算例３＞
本発明者は、第１実施形態のタイヤの一例で、空気受入溝２２の溝壁面における空気流動を解析計算により求めた。溝壁面での空気流動に関して本解析計算で得られた模式図を図１０に示す。

また、従来のタイヤの一例として、第１実施形態のタイヤでガイド部４４を形成しない例について、同様に、空気受入溝およびその両端側にそれぞれ連通する連通溝における空気流動を解析計算により求めた。得られた模式図を図１１に示す。

図１０、図１１から判るように、ガイド部４４、４６を配置したタイヤ（図１０。第１実施形態の一例）のほうが配置しないタイヤ（図１１。従来例の一例）に比べ、溝底で空気の流動が良好であるという結果になった。

［第５実施形態］
第５実施形態は以下の知見に基づいて構成されたものである。すなわち、第１実施形態のガイド部４４、４６は溝深さ方向に延在する為、ガイド部４４、４６が設けられた空気受入溝２２、空気導入溝２４、２８が接地面に来た場合、ガイド部４４、４６が長手方向（タイヤ径方向）に圧縮入力を受け、座屈変形が生じる。このため、タイヤ転動に伴う繰り返し入力によってガイド部４４、４６が損傷し、機能を喪失する恐れがある（第１の課題）。

また、ガイド部４４、４６が存在することで空気受入溝２２の溝底２２ｃ付近に流れを集中させ、この溝底２２ｃの放熱が促進されるものの、流れを溝底方向に押し込めず、一部が空気受入溝２２から溢れ出す流れも増加する。つまり、空気導入溝２４、２８から取り込んだ流れ全てを有効に溝底２２ｃの冷却に活用できていない（第２の課題）。

第１の課題に対しては、ガイド部４４、４６のように、溝深さ方向に延在する一繋がりの突起では無く、分割したガイド片で構成することが有効であると考えられる。また、第２の課題に関しても、ガイド部を分割する事で隙間から適度に流れを逃がす事で空気導入溝２４、２８から溝底２２ｃ方向に送り込める流量を増やす事が可能になると考えられる。

第５実施形態は上記知見に基づいたものであり、図１２、図１３に示すように、第１実施形態のガイド部４４、４６に代えて、ガイド部８０、８２が配置される構成となっている。

ガイド部８０は、ガイド部４４と同様、空気受入溝本体部２２ｍと空気受入溝サイド部２２ｐとの境目に配置されている。また、ガイド部８２もガイド部４６と同様、空気受入溝本体部２２ｍと空気受入溝サイド部２２ｑとの境目に配置されている。なお、ガイド部８０、８２のタイヤ径方向上端（タイヤ径方向外側端）の高さ及びガイド部８０、８２のタイヤ径方向内側端の各位置は、第１実施形態のガイド部４４、４６と同様である。

第５実施形態のガイド部８０は、複数（図１２、図１３では４個）のガイド片８０_１、８０_２、８０_３、８０_４がタイヤ径方向の内側方向に間隙８０_Ｇを置いて一列に配置形成されている。ガイド部８２もガイド部８０と同様、複数（図１２、図１３では４個）のガイド片８２_１、８２_２、８２_３、８２_４がタイヤ径方向の内側方向に間隙８２_Ｇを置いて一列に配置形成されている。

第５実施形態では、空気導入溝２４、２８からガイド部８０、８２に沿って空気受入溝２２に流入した空気は、ガイド部８０、８２によって、トレッド部１２の深部又はその近傍に空気を効率良く流動させることができる。従って、空気受入溝２２の溝底２２ｃ、したがってトレッド部１２の深部が空気との接触に伴う熱伝達により冷却され、これにより、トレッド部１２の深部からの熱の放出とこれに伴うトレッド部１２の深部の温度の低下とを図ることができる。よって、トレッド部１２の深部を十分に冷却することができるタイヤ１０とすることができる。

特に、第５実施形態では、流れを溝底方向に押し込むことができるので、空気受入溝２２から溢れ出す流れを減少させることができ、空気導入溝２４、２８から取り込んだ流れ全てを有効に溝底２２ｃの冷却に活用することができる。

［第６実施形態］
次に、第６実施形態を説明する。図１４には、空気受入溝サイド部２２ｐと空気受入溝本体部２２ｍの境界に設けられた第６実施形態のガイド部８４の正面図が示されている。

第６実施形態では、図１４に示すガイド部８４を構成する各ガイド片８４_１、８４_２、８４_３、８４_４は、空気受入溝サイド部２２ｐ側が下方（溝底）に向き、空気受入溝本体部２２ｍ側が上方に向く傾斜角βを持つ間隙８４_Ｇを有して構成されている。傾斜角βは、例えば４５度程度である。

上記構成によれば、間隙８４_Ｇを通り抜ける流れの向きは、空気導入溝２４、２８から流れ込む流れの向きとは同じ向きになり、該間隙８４_Ｇから一部流れが漏れ出る事で溝底に向かう空気流量が小さくなる。このため、適正な間隙８４_Ｇの間隙寸法と傾斜角度βを設定する事で該間隙からの流出を抑制しつつ、ガイドの効果で溝底付近の流速を増すことが可能になる。

上記適正な間隙８４_Ｇの間隙寸法Ｇａは、傾斜角度βとの関係で
Ｇａ・ｓｉｎβ≦６ｍｍ
が好適である。これは、細溝内では壁面から３ｍｍ程度の境界層が存在しており、隙間の流路幅であるＧａ・ｓｉｎβが境界層×２に収まる範囲であれば、隙間は境界層内に埋もれ、隙間を通る流れに働く粘性抵抗が大きくなり、隙間から漏れ出す流れが抑制できるからである。

第６実施形態によれば、空気導入溝２４、２８付近での溢れを抑制しつつ、ガイド部の効果で溝底付近の流速を増すことが可能となるとともに、ガイド部の損傷抑制と放熱機能の両立が可能となる。

＜解析結果＞
次に、空気の流れと熱伝達率についてのシミュレーション解析の結果を示す。

＜空気の流れの比較＞
図１５はガイド部が無い場合の空気の流れ、図１６は第１実施形態に示すガイド部が有る場合の空気の流れ、図１７は第５実施形態に示す分割されたガイド部を有する場合の空気の流れ、図１８は第６実施形態に示す斜め分割されたガイド部を有する場合の空気の流れを示す。

図１６に示すように、第１実施形態のようなガイド部４４、４６が存在することで空気受入溝２２の溝底２２ｃ付近に流れを集中させることで、この溝底２２ｃの放熱が促進されるものの、流れを溝底方向に押し込めず、一部が空気導入溝２４、２８から溢れ出す流れも増加しているのが分かる。つまり、空気導入溝２４、２８から取り込んだ流れ全てを有効に溝底２２ｃの冷却に活用できていないことが理解できる。

図１７に示すように、第５実施形態のような垂直分割されたガイド片が存在する場合、ガイドが無い場合と比較して隙間からの流れの流出が多くなっていることが分かる。また、流れの様子を見るとスロープ流入部付近の流れの溢れは第１実施形態と比較して抑制されている事が分かる。反面、後述するように、連続したガイド部よりも放熱効果が劣る。

図１８に示すように、第６実施形態のような斜めに分割したガイド片を設ける構成では、隙間を抜ける流れの向きは、空気導入溝２４、２８から流れ込む流れの向きに対して逆流方向になるため、その流量は小さくなる。空気導入溝２４、２８付近での溢れを抑制しつつ、ガイドの効果で溝底付近の流速を増す事が可能となっている。

＜熱伝達率の比較＞
ガイド部の無いタイヤと、第１実施形態に示す連続したガイド部を有するタイヤと、第５実施形態に示す分割されたガイド部を有するタイヤについて、熱伝達率を計算したところ、表１のような結果を得た。

表１から理解できるように、ガイド部の無いタイヤの熱伝達率を“１００”とすると、第１実施形態に示す連続したガイド部を有するタイヤの熱伝達率は“１２０”、第５実施形態に示す分割されたガイド部を有するタイヤの熱伝達率は“１０５”であった。

熱伝達率では第１実施形態のような連続したガイド部の方が第５実施形態よりも高い値を示している。反面、第５実施形態ではガイド部が分割したガイド片で構成されているので、ガイド部８０、８２が設けられた空気受入溝２２、空気導入溝２４、２８が接地面に来た場合、ガイド部８０、８２が長手方向（タイヤ径方向）に圧縮入力を受けても、その圧力を隙間から逃がすことができ、座屈変形が生じるのを防止することができる。

また、ガイド部の無いタイヤと、第１実施形態に示す連続したガイド部４４（４６）を有するタイヤと、第６実施形態に示す斜め分割されたガイド部８４を有するタイヤについて、熱伝達率を計算したところ、表２のような結果を得た。

第６実施形態に示す斜め分割されたガイド部を有するタイヤの熱伝達率は“１３０”であり、第５実施形態に示す垂直分割されたガイド部を有するタイヤよりも熱伝達率が約1割高いことが分かった。

このため、第6実施形態では、空気導入溝２４、２８付近での溢れを抑制しつつ、溝底付近の流速を増すことができるとともに、ガイド部８４の損傷抑制と放熱機能の両立が可能となる。

以上の各実施形態においては、空気導入溝および前記ガイド部は、トレッド面視で溝長手方向両側に設ける構成が採用されたが、溝長手方向両側のいずれか一方に配置される構成であってもよい。

１０…タイヤ、１２…トレッド部、２２…空気受入溝、２２ｃ…溝底、２２ｍ…空気受入溝本体部、２２ｐ…空気受入溝サイド部、２２ｑ…空気受入溝サイド部、３２ｍ…溝長手方向中央位置（トレッド面視長手方向中央位置）、４２…連通溝、２４…空気導入溝、２４ｃ…底面（溝底）、２４ｃｂ…タイヤ径方向最下端（タイヤ径方向内側端）、２８…空気導入溝、２８ｃ…底面（溝底）、２８ｃｂ…タイヤ径方向最下端（タイヤ径方向内側端）、４４…ガイド部、４４ｂ…タイヤ径方向内側端、４４ｈ…タイヤ径方向上端（タイヤ径方向外側端）、４６…ガイド部、４６ｈ…タイヤ径方向上端（タイヤ径方向外側端）、４６ｂ…タイヤ径方向内側端、５４，５６，６４，６６，７４，７６，８０，８２，８４…ガイド部、８０_１〜８０_４，８２_１〜８２_４，８４_１〜８４_４…ガイド片、８０_Ｇ，８２_Ｇ，８４_Ｇ…間隙、Ｄ…溝深さ、Ｗ…溝幅、Ｈ…ガイド高さ。

Claims

トレッド部でタイヤ周方向に交差する方向へ延び、かつ、溝幅が溝深さより小さい少なくとも１つの空気受入溝と、
トレッド面側に開口するとともに前記空気受入溝に連通し、タイヤ回転に伴ってトレッド面側の空気を前記空気受入溝へ案内する空気導入溝と、
前記空気受入溝の溝壁に配置されて前記空気受入溝の溝幅方向へ突出し、タイヤ回転に伴って前記空気導入溝によって前記空気受入溝へ案内された空気を前記空気受入溝の溝底側へ案内するガイド部と、
を備え、
前記ガイド部のタイヤ径方向外側端は、前記空気導入溝の溝底のタイヤ径方向内側端よりタイヤ径方向外側に位置し、
前記ガイド部のタイヤ径方向内側端は、前記空気受入溝の溝深さの半分の位置よりもタイヤ径方向内側に位置する、タイヤ。
前記空気導入溝および前記ガイド部は、トレッド面視で溝長手方向両側の少なくとも一方に配置され、
前記空気受入溝は、トレッド面視で、前記ガイド部から溝長手方向中央部側に位置する空気受入溝本体部と、前記ガイド部から溝長手方向外側に位置して前記空気導入溝が連通する空気受入溝サイド部とで構成されている、請求項１に記載のタイヤ。
前記空気導入溝では、空気受入溝側の溝深さが深くなるように溝底が傾斜している、請求項１または２に記載のタイヤ。
前記ガイド部のタイヤ径方向内側端が前記空気受入溝の溝底に到達していない、請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ。
前記ガイド部の前記溝幅方向への突出高さは、タイヤ径方向内側に行くに従い徐々に低くなっている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ。
前記ガイド部は、タイヤ径方向内側に行くに従い前記空気受入溝のトレッド面視長手方向外側へ傾斜している、請求項１〜５のいずれか１項に記載のタイヤ。
前記空気導入溝、および、前記ガイド部が、前記空気受入溝のトレッド面視長手方向両側に、トレッド面視で点対称となるように配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のタイヤ。
前記ガイド部は、複数のガイド片がタイヤ径方向内側方向に所定間隙を置いて、一列に形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のタイヤ。
前記ガイド片の間に形成される間隙は、前記ガイド部から溝長手方向外側に位置して空気導入溝が連通する空気受入溝サイド部側が溝底方向に向き、当該ガイド部から溝長手方向中央部側に位置する空気受入溝本体部側が上方向に向く所定の傾斜角を持って構成されている、請求項８に記載のタイヤ。