JP2017144788A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】空冷による放熱の効果的な促進による空気入りタイヤの耐久性の向上。【解決手段】空気入りタイヤ１は、タイヤサイド部３の表面に、タイヤ周方向に間隔ｄＲｐを空けて設けられた複数の突起１１を備え、タイヤサイド部３の表面から突起１１の頂面１２までの距離である突起１１の厚さｔＲｐは、頂面１２のタイヤ周方向の寸法である突起１１の幅ｈＲｐよりも小さく、突起１１の幅ｈＲｐは１０ｍｍ以上であり、間隔ｄＲｐは、突起１１の厚さｔＲｐの３倍以上１０倍以下である。【選択図】図３

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

特許文献１，２には、空冷のための複数の突起がタイヤサイド部に形成されたランフラットタイヤが開示されている。これらの突起は、タイヤの回転に伴うタイヤサイド部表面の空気流の乱流化を意図している。乱流化によって、タイヤサイド部表面近傍における空気流の速度勾配が大きくなり、放熱性が向上する。

国際公開第ＷＯ２００７／０３２４０５号 国際公開第ＷＯ２００８／１１４６６８号

特許文献１，２には、タイヤサイド部表面近傍の空気流の乱流化以外の手法による放熱性向上は、教示されていない。

本発明は、空冷による放熱を効果的に促進することで、空気入りタイヤの耐久性を向上することを課題とする。

本発明者は、タイヤサイド部表面近傍の空気流の速度勾配の最大化について、種々検討した。物体（例えば平板）が流体の流れの中に配置された場合、流体の粘性によって物体表面近傍では流体の速度が急激に低下することが知られている。流体の速度が急変する領域（境界層）の外側に、流体の速度が粘性の影響を受けない領域が形成される。境界層の厚さは物体の前縁から下流側に向けて増大する。物体の前縁付近の境界層は層流であるが（層流境界層）、下流側に向け、遷移領域を経て、乱流となる（乱流境界層）。本発明者は、層流境界層では流体の速度勾配が大きいため物体から流体への放熱効率が高いことに着目し、本発明を完成した。つまり、本発明者は、層流境界層における高い放熱性を、空気入りタイヤの空冷に適用することを着想した。本発明は、かかる新たな着想に基づく。

本発明は、タイヤサイド部の表面に、タイヤ周方向に間隔を空けて設けられた複数の突起を備え、前記タイヤサイド部の前記表面から前記突起の頂面までの距離である前記突起の厚さは、前記頂面のタイヤ周方向の寸法である前記突起の幅よりも小さく、前記突起の前記幅は１０ｍｍ以上であり、前記間隔は、前記突起の厚さの３倍以上１０倍以下である、空気入りタイヤを提供する。

突起は厚さが幅よりも小さい形状を有し、空気入りタイヤの回転時に、突起の頂面近傍の空気流は層流となる。層流（層流境界）の空気流は速度勾配が大きいため、突起の頂面の空冷による放熱が効果的に促進される。また、突起の幅は１０ｍｍ以上に設定しているので、層流を形成することによる突起の放熱面積が十分に確保される。

しかも、複数の突起を、該突起の厚さの３倍以上１０倍以下の間隔を空けてタイヤ周方向に複数設けている。すなわち、複数の突起間の間隔を適切に構成することによって、突起の頂面を層流で通過した空気流を突起間のタイヤサイド部の表面に衝突させることができる。これによって、突起の表面における層流による空冷に加えて、突起間においては、空気流の衝突で生じた乱流によって空冷が実現される。

突起間の間隔が３倍より小さいと、突起間の距離が不足するので、突起の頂面を通過した空気流を突起間に導入させ難く、突起間の冷却性向上効果が弱まる。突起間の間隔が１０倍より大きいと、突起間の距離が過度に長くなり、突起の頂面を通過した空気流が衝突する領域と該領域にタイヤ回転方向の後側に隣接する突起との間に、冷却性の向上効果を得られない領域が生じるため、突起間の冷却性向上効果が弱まる。

本発明の空気入りタイヤによれば、回転時に、タイヤサイド部の表面に形成された突起の頂面の空気流が層流となり、これに加えて突起間の空気流が乱流となるので、空冷による放熱が効果的に促進され、耐久性が向上する。

本発明の第１実施形態に係る空気入りタイヤの子午線断面図。 本発明の第１実施形態に係る空気入りタイヤの部分側面図。 図２の部分拡大図。 突起の模式的な斜視図。 突起の端面図。 先端角度を説明するための突起の部分端面図。 空気流の経路を説明するための突起の平面図。 空気流の経路を説明するための突起の端面図。 突起及び突起間の空気流の経路を説明するための模式図。 境界層を説明するための突起の端面図。 境界層を説明するための突起の端面図。 第１実施形態と異なる前辺部の傾斜角度を有する突起を備える空気入りタイヤの部分側面図。 図１２の部分拡大図。 平面視での突起の形状の代案を示す図。 平面視での突起の形状の代案を示す図。 平面視での突起の形状の代案を示す図。 端面視での突起の形状の代案を示す図。 端面視での突起の形状の代案を示す図。 端面視での突起の形状の代案を示す図。 端面視での突起の形状の代案を示す図。 端面視での突起の形状の代案を示す図。 端面視での突起の形状の代案を示す図。 本発明の第２実施形態に係る突起の模式的な斜視図。 図１７の突起の端面図。 図１７の突起及び突起間の空気流の経路を説明するための模式図。 端面視での突起の形状の代案を示す図。 端面視での突起の形状の代案を示す図。 端面視での突起の形状の代案を示す図。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るゴム製の空気入りタイヤ（以下、タイヤという）１を示す。本実施形態のタイヤ１はサイズ２４５／４０Ｒ１８のランフラットタイヤである。本発明は、異なるサイズのタイヤにも適用できる。また、本発明は、ランフラットタイヤの範疇に含まれないタイヤにも適用できる。タイヤ１は、回転方向が指定されている。指定された回転方向を図３に矢印ＲＤで示す。

タイヤ１は、トレッド部２、一対のタイヤサイド部３、及び一対のビード部４を備える。個々のビード部４は、タイヤサイド部３のタイヤ径方向の内側端部（トレッド部２とは反対側の端部）に設けられている。一対のビード部４間には、カーカス５が設けられている。カーカス５と、タイヤ１の最内周面のインナーライナー６との間には、補強ゴム７が配置されている。カーカス５とトレッド部２の踏面との間には、ベルト層８が設けられている。言い換えれば、トレッド部２では、カーカス５のタイヤ径方向外側にベルト層８が設けられている。

図２及び図３を参照すると、タイヤサイド部３の表面には、複数の突起１１がタイヤ周方向に間隔をあけて設けられている。本実施形態では、これらの突起１１の形状、寸法、及び姿勢は同じである。図１では、リム（図示せず）の最外周位置Ｐ１からトレッド部２のタイヤ径方向の最も外側の位置までの距離（タイヤ高さ）が符号ＴＨで示されている。突起１１は、リムの最外周位置Ｐ１からタイヤ高さＴＨの０．０５倍以上０．７倍以下の範囲に設けることができる。

本明細書では、タイヤ幅方向から見た突起１１の形状に関して「平面視」又はそれに類する用語を使用する場合があり、後述する内端面１５側から見た突起１１の形状に関して「端面視」又はそれに類する用語を使用する場合がある。

図４及び図５を参照すると、突起１１は、本実施形態ではタイヤサイド部３の表面に沿って拡がる平坦面である頂面１２を備える。また、突起１１は、タイヤ周方向に対向する一対の側面、すなわち前側面１３と後側面１４とを備える。前側面１３はタイヤ回転方向ＲＤの前方側に位置し、後側面１４はタイヤ回転方向ＲＤの後方側に位置する。さらに、突起１１は、タイヤ径方向に対向する一対の端面、すなわちタイヤ径方向内側の内端面１５と、タイヤ径方向外側の外端面１６とを有する。後に詳述するように、本実施形態における前側面１３は、タイヤサイド部３の表面及び頂面１２に対して傾斜した平坦面である。本実施形態における後側面１４、内端面１５、及び外端面１６は、タイヤサイド部３の表面に対して概ね垂直に延びる平坦面である。

前辺部１７は頂面１２と前側面１３とが互いに交わる部分であり、後辺部１８は頂面１２と後側面１４とが互いに交わる部分である。内辺部１９は頂面１２と内端面１５とが互いに交わる部分であり、外辺部２０は頂面１２と外端面１６とが互いに交わる部分である。前辺部１７、後辺部１８、内辺部１９、及び外辺部２０は、本実施形態のように鋭いないしは明瞭なエッジであってもよいが、端面視である程度湾曲した形状を有していてもよい。本実施形態では、前辺部１７、後辺部１８、内辺部１９、及び外辺部２０の平面視での形状は、いずれも直線状である。しかし、これらの平面視での形状は、円弧及び楕円弧を含む曲線状であってもよく、複数の直線から構成された折れ線であってもよく、直線と曲線の組み合わせであってもよい。

図３を参照すると、前辺部１７は、平面視において、前辺部１７を通るタイヤ径方向に延びる直線に対して傾斜している。言い換えれば、前辺部１７はタイヤ径方向に対して傾斜している。前辺部１７のタイヤ径方向に対する傾斜角度ａ１は、前辺部１７のタイヤ回転方向ＲＤで最前方側の位置を通り、かつタイヤ径方向に延びる基準直線Ｌｓと、前辺部１７が延びる方向（本実施形態では直線である前辺部１７自体）とがなす角度（平面視で時計回りを正とする）として定義される。

本実施形態における前辺部１７は、平面視で右上がりに延びている。図１２及び図１３に示すように、突起１１は前辺部１７が平面視で右下がりに延びる形状であってもよい。本実施形態の後辺部１８は、平面視で前辺部１７と概ね平行に延びている。また、本実施形態の内辺部１９と外辺部２０は、平面視で互いに平行に延びている。

図３を参照すると、符号Ｒはタイヤ半径を示し、符号Ｒｐは突起１１のタイヤ径方向の任意の位置のタイヤ回転中心からの距離を示す。また、図３の符号Ｒｐｃは突起１１の中心ｐｃ（例えば平面視での頂面１２の図心）のタイヤ回転中心からの距離を示す。さらに、図３の符号ｈＲｐは、タイヤ径方向の任意の位置における、突起１１のタイヤ周方向の寸法、すなわち突起１１の幅を示す。また、図３の符号ｈＲｐｃは突起の中心ｐｃにおける、突起１１の幅を示している。符号ｄＲｐは、タイヤ径方向の任意の位置における、周方向に間隔を空けて隣接する突起１１間の間隔を示している。

図５を併せて参照すると、本実施形態では、符号ｔＲｐは、突起１１のタイヤ径方向の任意の位置における突起１１の最大厚みを示しており、符号ｔ１Ｒｐは後辺部１８における突起１１の厚みを示している。本実施形態では、突起１１の厚みは、突起１１のタイヤ径方向で一様である。また、本実施形態では、突起１１の厚みは前側面１３（前辺部１７）から後側面１４（後辺部１８）まで一定である。つまり、突起１１の厚みは突起１１のタイヤ周方向でも一様である。すなわち、本実施形態では、突起１１のタイヤ径方向の任意の位置における、最大厚みｔＲｐと、後辺部１８における突起１１の厚みｔ１Ｒｐとは、等しい。

ここで、タイヤ径方向の任意の位置において、周方向に隣接する突起１１間の間隔ｄＲｐは、該位置における突起１１の後辺部１８における突起１１の厚みｔ１Ｒｐの３倍以上１０倍以下に設定されている。

図５及び図６を参照すると、端面視では、前辺部１７において突起１１の頂面１２と前側面１３とがある角度（先端角度ａ２）をなしている。本実施形態における前側面１３は、頂面１２と前側面１３とが前辺部１７に向けて間隔が狭まるテーパ形状となるような傾斜を有している。言い換えれば、前側面１３の傾斜は、端面視において、前側面１３の下端が前辺部１７よりもタイヤ回転方向ＲＤの後方側に位置するように設定されている。前側面１３がこのような傾斜を有することで、本実施形態の突起１１の先端角度ａ２は鋭角（４５°）である。先端角度ａ２の具体的な定義は後述する。

図７から図９を参照すると、タイヤ１を装着した車両の走行時には、矢印ＡＦ０で概念的に示すように、前辺部１７側から突起１１に流入する空気流がタイヤサイド部３の表面近傍に生じる。図７を参照すると、タイヤサイド部３の表面の特定の位置Ｐ２における空気流ＡＦ０は、位置Ｐ２を通るタイヤ径方向に延びる直線に対して引いた垂線（水平線Ｌｈ）に対する角度（流入角度ａｆｌ）を有する。本発明者が行った解析によると、タイヤサイド２４５／４０Ｒ１８、突起１１の中心Ｐｃのタイヤ回転中心からの距離Ｒｐｃが５５０ｍｍ、車両の走行速度８０ｋｍ／ｈという条件下では、流入角度ａｆｌは１２°である。また、走行速度が４０〜１２０ｋｍ／ｈの範囲で変化すると、流入角度ａｆｌには±１°程度の変化がある。実際の使用時には、走行速度に加え、向かい風、車両の構造等を含む種々の要因による影響があるので、前述の条件下における流入角度ａｆｌは１２±１０°程度とみなせる。

引き続き図７から図９を参照すると、空気流ＡＦ０は前辺部１７から突起１１に流入し、この流入時に２つの空気流に分断される。図７に最も明瞭に示すように、一方の空気流ＡＦ１は、前側面１３から頂面１２に乗り上がり、前辺部１７から後辺部１８に向けて頂面１２に沿って流れる（主たる空気流）。他方の空気流ＡＦ２は、前側面１３に沿ってタイヤ径方向外側へ流れる（従たる空気流）。図１２及び図１３に示すように前辺部１７が平面視で右下がりの場合、空気流ＡＦ２は前側面１３に沿ってタイヤ径方向内側へ流れる。

図１０を併せて参照すると、突起１１の頂面１２に沿って流れる空気流ＡＦ１は層流となっている。つまり、突起１１の頂面１２近傍には層流境界層ＬＢが形成される。図１０において、符号Ｖａは空気流ＡＦ０，空気流ＡＦ１のタイヤサイド部３の表面近傍と突起１１の頂面１２近傍での速度勾配を概念的に示している。層流である空気流ＡＦ１は速度勾配が大きいので、突起１１の頂面１２から空気流ＡＦ１へ高効率で放熱がなされる。言い換えれば、突起１１の頂面１２の空気流ＡＦ１が層流となることで、空冷による放熱が効果的に促進される。効果的に空冷することで、タイヤ１の耐久性が向上する。

図９において矢印ＡＦ４で示すように、突起１１の空気流ＡＦ０に対する背面側（すなわち後側面１４側）には、空気流の澱みが生じている。この澱みは、周囲の空気流に対して相対的に流量が少ないため、周囲の空気流は、澱みにおける空気流ＡＦ４を補うように引き付けられる。このため、矢印ＡＦ３で示すように、頂面１２を通過して後辺部１８から下流側へ流れる空気流は、突起１１の背面側の澱み（空気流ＡＦ４）によって引き付けられて、頂面１２からタイヤサイド部３の表面に向かって落下する。空気流ＡＦ３はタイヤサイド部３の表面に衝突する。その結果、隣接する突起１１，１１間では、タイヤサイド部３の表面近傍の領域ＴＡの空気流は乱流となる。この領域ＴＡでは、空気流の乱流化による速度勾配の増大によって、タイヤサイド部３の表面からの放熱が促進される。

また、領域ＴＡに衝突した空気流ＡＦ３は、タイヤ回転方向ＲＤの後側に隣接する次の突起１１に向かう。ここで、本実施形態では、タイヤ径方向の任意の位置において、周方向に隣接する突起１１間の間隔ｄＲｐは、該位置における突起１１の後辺部１８の厚みｔ１Ｒｐの３倍以上１０倍以下に設定されている。これによって、突起１１の頂面１２を層流で通過した空気流ＡＦ１を突起１１間のタイヤサイド部３の表面に衝突させることができるとともに、空気流ＡＦ５をタイヤ回転方向ＲＤの後側に隣接する突起１１に至らせることができる。したがって、突起１１の頂面１２における空気流ＡＦ１の層流による空冷に加えて、突起１１間においては、空気流ＡＦ３の衝突で生じた乱流によって空冷が実現される。

突起１１間の間隔ｄＲｐが突起１１の後辺部１８における厚みｔ１Ｒｐの３倍より小さいと、突起１１間の距離が不足するので、突起１１から流出した空気流ＡＦ３を突起１１間に衝突させにくくなり、突起１１間の冷却性向上効果が弱まる。一方、突起１１間の間隔ｄＲｐが突起１１の後辺部１８における厚さｔ１Ｒｐの１０倍より大きいと、突起１１間の距離が過度に長くなり、突起１１の頂面１２を通過した空気流ＡＦ３が衝突する領域ＴＡと、領域ＴＡにタイヤ回転方向ＲＤの後側に隣接する突起１１との間に、冷却性の向上効果を得られない領域が生じるため、突起１１間の冷却性向上効果が弱まる。

以上のように、本実施形態のタイヤ１では、突起１１の頂面１２の空気流ＡＦ１の層流化と、突起１１，１１間の空気流ＡＦ３の乱流化の両方によってタイヤ１の放熱性を向上している。

後に詳述するように、タイヤ回転中心からの距離Ｒｐにおける突起１１の幅ｈＲｐ（図３参照）は、突起１１の頂面１２の後辺部１８まで層流境界層ＬＢとなるように設定することが好ましい。しかし、図１１に概念的に示すように、突起１１の幅ｈＲｐは、突起１１の頂面１２の後辺部１８側で、速度境界層が遷移領域ＴＲや乱流境界層ＴＢとなるような比較的長い寸法にすることも許容される。このような場合でも、突起１１の頂面１２のうち層流境界層ＬＢが形成される領域では、大きな速度勾配により放熱性向上の利点が得られる。

前述した突起１１への流入時の空気流ＡＦ０の空気流ＡＦ１，ＡＦ２への分断を生じさせるためには、突起１１の厚さ、特に前辺部１７の部分における厚さが突起１１の幅ｈｐ（幅ｈｐが一定でない場合は最小幅）よりも小さいことが好ましい。

前述のように突起１１へ流入する空気流ＡＦ０は流入角度ａｆｌを有する。空気流ＡＦ０の空気流ＡＦ１，ＡＦ２への分断を生じさせるためには、平面視での突起１１の前辺部１７の傾斜角度ａ１を、前辺部１７に対する空気流ＡＦ０の進入角度が９０°とならないように設定する必要がある。言い換えれば、平面視において、空気流ＡＦ０に対して突起１１の前辺部１７を傾ける必要がある。

図３を参照すると、本実施形態（例えば図３参照）のように、前辺部１７が平面視で右上がりである場合、前辺部１７は、前辺部１７に流入する空気流ＡＦ０に対して４５°で交差するように設定するのがより好ましい。この場合、上述したように、空気流ＡＦ０の流入角度ａｆｌは１２±１０°程度とみなせるので、前辺部１７の傾斜角度ａ１は、以下の式（１）で規定される範囲内に設定することが好ましい。

図１３を参照すると、前辺部１７が右下がりである場合、前辺部１７の傾斜角度ａ１は、前辺部１７に流入する空気流ＡＦ０に対して４５°で交差するように設定するのが好ましく、以下の式（２）で規定される範囲内に設定することが好ましい。

要するに、前辺部１７の傾斜角度ａ１は、式（１）又は（２）を満たすように設定することが好ましい。

図５及び図６を参照すると、突起１１への流入時の空気流ＡＦ０の空気流ＡＦ１，ＡＦ２への分断を生じさせるためには、突起１１の先端角度ａ２は過度に大きく設定しないことが好ましい。具体的には、先端角度ａ２は１００°以下に設定することが好ましい。より好ましくは、先端角度ａ２は、鋭角、つまり９０°未満に設定される。先端角度ａ２が過度に小さいことは、前辺部１７付近における突起１１の強度低下の原因となるので好ましくない。そのため、先端角度ａ２は、特に４５°以上６５°以下の範囲に設定することが好ましい。

図３を参照すると、タイヤ径方向の任意の位置における突起１１の幅ｈＲｐが過度に狭いと、頂面１２近傍の層流境界層ＬＢによる突起１１からの放熱面積が不足し、層流による放熱促進効果が十分に得られない。そのため、突起１１の幅ｈＲｐは１０ｍｍ以上に設定することが好ましい。

引き続き図３を参照すると、タイヤ径方向の任意の位置における突起１１の幅ｈＲｐは、以下の式（３）を満たすように設定することが好ましい。以下の説明における数式はすべてＳＩ単位系を使用している。

Ｒ：タイヤ半径Ｒ
Ｒｐ：突起上の任意の位置のタイヤ回転中心からの距離
ｈＲｐ：タイヤ回転中心からの距離Ｒｐにおける突起の幅

幅ｈＲｐが小さすぎると速度勾配が増大する領域を十分に確保できず十分な冷却効果が得られない。式（３）における下限値１０は、層流による放熱促進効果を確保するための必要最小限の放熱面積に対応している。

幅ｈＲｐが大きすぎると突起１１上で速度境界層が過度に成長してしまい速度勾配が小さくなり放熱性が悪化する。式（３）における上限値５０は、かかる観点から規定されている。以下、上限値を５０に設定した理由を説明する。

平板上における速度境界層の発達、すなわち層流境界層ＬＢから乱流境界層ＴＢへの遷移は以下の式（４）で表されることが知られている。

ｘ：層流境界層から乱流境界層への遷移が生じる平板先端からの距離
Ｕ：流入速度
ν：流体の動粘性係数

主流の乱れの影響や、遷移領域付近では境界層がある程度成長することで速度勾配が低下することを考えると、十分な冷却効果を得るために必要な突起１１の幅ｈＲｐの最大値ｈＲｐ＿ｍａｘは、式（４）の距離ｘの１／２程度と考えられる。従って、突起１１の最大幅ｈＲｐ＿ｍａｘは、以下の式（５）で表される。

突起１１への流体の流入速度Ｕは、突起１１のタイヤ径方向の任意の位置のタイヤ回転中心からの距離Ｒｐとタイヤ角速度の積として表される（Ｕ＝Ｒｐω）。また、車両速度Ｖはタイヤ半径Ｒとタイヤ角速度の積として表される（Ｖ＝Ｒω）。従って、以下の式（６）の関係が成立する。

空気の動粘性係数νについて、以下の式（７）が成立する。

式（６），（７）を式（５）に代入することで、以下の式（８）が得られる。

車両速度Ｖとして８０ｋｍ／ｈを想定すると、式（８）よりｈＲｐ＿ｍａｘは以下となる。

タイヤ１の発熱がより顕著となる高速走行時、具体的には車両速度Ｖとして１６０ｋｍ／ｈまでを考慮すると、式（８）よりｈＲｐ＿ｍａｘは以下となる。

このように、高速走行時（車両速度Ｖとして１６０ｋｍ／ｈ以下）であっても、突起１１の頂面１２の幅方向全体で層流境界層ＬＢが形成されるためには、式（３）の上限値は５０となる。

図１２から図１４Ｃは、突起１１の平面視での形状の種々の代案を示す。

図１２及び図１３の突起１１は、前述のように平面視で右下がりに延びる前辺部１７を有する。

図１４Ａの突起１１の後辺部１８は、傾斜角度の異なる２本の直線により構成された平面視での形状を有する。

図１４Ｂ，１４Ｃの突起１１は、前辺部１７が右上がりに延びるのに対し、後辺部１８が右下がりに延びる平面視での形状を有する。特に、図１４Ｃの突起１１は、等脚台形状の平面視での形状を有する。

図１５Ａから図１６Ｂは、突起１１の前側面１３の端面視での形状に関する種々の代案を示す。

図１５Ａから図１５Ｄに示す突起１１の前側面１３は、端面視で、１個の窪み２３を構成している。

図１５Ａの突起１１の前側面１３は、２個の平坦面２４ａ，２４ｂによって構成されている。端面視では、平坦面２４ａは右下がりで、平坦面２４ｂは右上がりである。これらの平坦面２４ａ，２４ｂによって、端面視で三角形の窪み２３が形成されている。

図１５Ｂの突起１１の前側面１３は、半円状の断面形状を有する曲面により構成されている。この曲面によって、端面視で半円状の窪み２３が形成されている。

図１５Ｃの突起１１の前側面１３は、端面視で右下がりの平坦面２５ａと、円弧状の断面形状を有する曲面２５ｂにより構成されている。平坦面２５ａが突起１１の頂面１２側に位置し、曲面２５ｂがタイヤサイド部３の表面側に位置している。平坦面２５ａと曲面２５ｂとによって、窪み２３が形成されている。

図１５Ｄの突起１１の前側面１３は、３個の平坦面２６ａ，２６ｂ，２６ｃによって構成されている。端面視では、突起１１の頂面１２側の平坦面２６ａは右下がりで、タイヤサイド部３の表面側の平坦面２６ｃは右上がりで、中央の平坦面２６ｂはタイヤ幅方向に延びている。これらの平坦面２６ａ〜２６ｃによって多角形状の窪み２３が形成されている。

図１６Ａ及び図１６Ｂに示す突起１１の前側面１３は、端面視で、タイヤ幅方向に隣接して配置された２個の窪み２３Ａ，２３Ｂを構成している。

図１６Ａの突起１１の前側面１３は、４個の平坦面２７ａ〜２７ｄによって構成されている。端面視では、突起１１の頂面１２側の平坦面２７ａは右下がりであり、タイヤサイド部３の表面に向けて、右上がりの平坦面２７ｂ、右下がりの平坦面２７ｃ、及び右上がりの平坦面２７ｄが順に配置されている。平坦面２７ａ，２７ｂによって突起１１の頂面１２側に三角形状の断面形状を有する１個の窪み２３Ａが形成され、この窪み２３Ａのタイヤサイド部３の表面側に隣接して、同様に三角形状の断面形状を有する１個の窪み２３Ｂが平坦面２７ｃ，２７ｄによって形成されている。

図１６Ｂの突起１１の前側面１３は、半円状の断面形状を有する２個の曲面２８ａ，２８ｂによって構成されている。突起１１の頂面１２側の曲面２８ａによって、半円状の断面形状を有する１個の窪み２３Ａが形成され、この窪み２３Ａのタイヤサイド部３の表面側に隣接して、同様に半円状の断面形状を有する１個の窪み２３Ｂが曲面２８ｂによって形成されている。

突起１１の前側面１３は、端面視で、タイヤ幅方向に隣接した配置された３個以上の窪みを構成してもよい。

図１５Ａから図１６Ｂに示すような前側面１３の窪みの形状、寸法、個数を適切に設定することで、突起１１の頂面１２に沿って流れる空気流ＡＦ１と、突起１１の前側面１３に沿って流れる空気流ＡＦ２の流量比率を調節することができる。

図５、図１５Ａから図１６Ｂを参照すると、前辺部１７において突起１１の頂面１２と前側面１３とがなす角度、すなわち突起１１の先端角度ａ２は、端面視において、頂面１２に対応する直線Ｌｔと、前側面１３の前辺部１７近傍の部分に対応する直線Ｌｆｓとがなす角度として定義される。

直線Ｌｔは、頂面１２のうち厚みが最大厚みｔＲｐとなる位置Ｐ３を通り、かつタイヤサイド部３の表面に沿って延びる直線として定義される。図５、図１５Ａから図１６Ｂを参照すると、いずれも頂面１２がタイヤサイド部３の表面に沿って延びる平坦面であるので、端面視において頂面１２自体を延長して得られる直線が直線Ｌｔである。

図５を参照すると、前側面１３が単一の平坦面から構成されている場合、端面視で前側面１３自体を延長して得られる直線が直線Ｌｆｓである。図１５Ａから図１５Ｄを参照すると、前側面１３が単一の窪み２３を構成している場合、端面視において前辺部１７と窪み２３の最も窪んだ位置とを接続する直線が、直線Ｌｆｓである。図１６Ａ及び図１６Ｂを参照すると、複数（これらの例では２個）の窪み２３Ａ，２３Ｂを構成している場合、端面視において、前辺部１７と最も頂面１２側に位置する窪み２３Ａの最も窪んだ位置とを接続する直線が、直線Ｌｆｓである。

（第２実施形態）
図１７から図１９は、本発明の第２実施形態を示す。本実施形態では、突起１１の形状と、周方向に隣接する突起１１間の間隔ｄＲｐが異なっている点を除いて第１実施形態と同様である。

図１７を参照すると、本実施形態の突起１１の頂面１２は、タイヤ回転方向ＲＤの後側の端部領域に、下り勾配面部１２ａが形成されている。下り勾配面部１２ａは、タイヤ回転方向ＲＤの後側に向かうにつれてタイヤサイド部３の表面に向かって下り勾配となり、厚さが漸減するように構成されている。

図１８は、図１７の突起１１のタイヤ径方向の任意の位置における周方向に沿った断面を示している。図１８を参照して、ｈ１Ｒｐは、下り勾配面部１２ａのタイヤ周方向の寸法、すなわち下り勾配面部１２ａの幅を示している。ｔ１Ｒｐは、後辺部１８における突起１１の厚さを示している。ΔｔＲｐは、突起１１の最大厚さｔＲｐと後辺部１８における突起１１の厚さｔ１Ｒｐとの差であり、下り勾配面部１２ａによる突起１１の厚み低減寸法を示している。

図１９に模式的に示すように、突起１１の頂面１２を通過する空気流ＡＦ１は、突起１１の下り勾配面部１２ａに沿って流れるので、タイヤサイド部３の表面に向かって下り勾配となる。この結果、突起１１の背面側の空気流ＡＦ４による引き付け作用と相まって、第１実施形態に比して、隣接する突起１１間におけるタイヤサイド部３の表面のうち、より上流側に衝突することになる。

すなわち、突起１１間の間隔ｄＲｐを短縮しても、空気流ＡＦ３による乱流効果を実現できる。これによって、突起１１間の間隔ｄＲｐを短縮して、突起１１の形成数を増大させ、又は突起１１の頂面１２の幅ｈＲｐを長くすることができ、この場合、突起１１の頂面１２における層流による放熱面積を更に増大させることができる。

下り勾配面部１２ａの幅ｈ１Ｒｐは、少なくとも５ｍｍに設定されることが好ましい。ｈ１Ｒｐが５ｍｍより短いと、空気流ＡＦ１が下り勾配面部１２ａに沿って流れる領域が短いために、タイヤサイド部３の表面に向って下り勾配で流れる効果が弱まる。

下り勾配面部１２ａを設ける場合には、隣接する突起１１間の間隔ｄＲｐを、例えば、以下の式（１１）及び式（１２）に基づいて、下り勾配面部１２ａのΔｔＲｐ及びｈ１Ｒｐと突起１１の後辺部１８における厚みｔ１Ｒｐから設定することが好ましい。

ｄＲｐ：タイヤ回転中心からの距離Ｒｐにおける突起１１間の距離
ｔ１Ｒｐ：タイヤ回転中心からの距離Ｒｐにおける突起１１の後辺部１８における厚み
ｔ’：図１８の断面視における、下り勾配面部１２ａの傾き

ΔｔＲｐ：タイヤ回転中心からの距離Ｒｐにおける下り勾配面部１２ａによる厚み低減寸法
ｈ１Ｒｐ：タイヤ回転中心からの距離Ｒｐにおける下り勾配面部１２ａのタイヤ周方向長さ

式（１１）及び式（１２）によれば、下り勾配面部１２ａの傾きｔ’が大きいほど（すなわちタイヤサイド部３に向かって下り勾配代が増大するほど）、隣接する突起１１間の間隔ｄＲｐを小さく設定することができる。すなわち、下り勾配面部１２ａの傾きｔ’が大きいほど、突起１１の頂面１２を通過して後辺部１８から下流側へ流れる空気流ＡＦ３は、よりタイヤサイド部３側に向かうようになり、この場合には、突起間１１の間隔ｄＲｐを短縮しても、空気流ＡＦ３を突起１１間のタイヤサイド部３の表面に衝突させやすい。

また、突起１１の後辺部１８における厚みｔ１Ｒｐが小さいほど、隣接する突起１１間の間隔ｄＲｐを小さく設定することができる。空気流ＡＦ３の突起１１から下流側へ流れる位置がよりタイヤサイド部３側に近づくため、突起１１間のタイヤサイド部３に衝突させやすくなるので、間隔ｄＲｐを短縮できる。

なお、例えば、突起１１の後辺部１８における厚みｔ１Ｒｐを２．０ｍｍとし、下り勾配面部１２ａの傾きｔ’を０．１とした場合に、突起１１間の間隔ｄＲｐは、式（１１）から４ｍｍ〜１８ｍｍに設定でき、より好ましくは８ｍｍ〜１２ｍｍに設定できる。換言すれば、第２実施形態における、突起１１間の間隔ｄＲｐは、突起の後辺部１８における厚みｔ１Ｒｐに対して、２倍以上９倍以下に設定でき、より好ましくは４倍以上６倍以下に設定でき、特に間隔ｄＲｐの上限値に関して、第１実施形態よりも短縮できる。

図２０Ａから図２０Ｃは、第２実施形態に係る突起１１の頂面１２の端面視での形状の種々の代案を示す。図２０Ａの突起１１は、端面視において翼断面形状の頂面１２を有する。図２０Ｂの突起１１は、端面視において円弧状の頂面１２を有する。図２０Ｃの突起１１は、端面視において翼断面形状でも円弧状でもない曲線状の頂面１２を有する。

この場合、端面視で頂面１２のうち最大厚みｔＲｐとなる位置Ｐ３を通り、かつタイヤサイド部３の表面に沿って延びる直線が直線Ｌｔとなる。なお、第１実施形態で説明した、図２０Ａから図２０Ｃの頂面１２の形状のうちのいずれか１個と、図１５Ａから図１６Ｂの前側面１３の形状のいずれかを組み合わせて１個の突起１１を構成してもよい。

１ タイヤ
２ トレッド部
３ タイヤサイド部
４ ビード部
５ カーカス
６ インナーライナー
７ 補強ゴム
８ ベルト層
１１ 突起
１２ 頂面
１２ａ 下り勾配面部
１３ 前側面
１４ 後側面
１５ 内端面
１６ 外端面
１７ 前辺部
１８ 後辺部
１９ 内辺部
２０ 外辺部
２３，２３Ａ，２３Ｂ 窪み
２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２６ａ〜２６ｃ，２７ａ〜２７ｄ 平坦面
２５ｂ，２８ａ，２８ｂ 曲面
ＲＤ 回転方向
Ｐ１ リムの最外周位置
Ｐ２ タイヤサイド部の表面の特定の点
Ｐ３ 頂面の厚みが最も大きい位置
Ｌｓ 基準直線
Ｌｔ，Ｌｆｓ 直線
Ｌｈ 水平線
ＡＦ０，ＡＦ１，ＡＦ２，ＡＦ３，ＡＦ４，ＡＦ５ 空気流
Ｖａ 空気流の速度
ＬＢ 層流境界層
ＴＲ 遷移領域
ＴＢ 乱流境界層
ＴＡ 乱流の領域

Claims (3)

1. タイヤサイド部の表面に、タイヤ周方向に間隔を空けて設けられた複数の突起を備え、
   前記タイヤサイド部の前記表面から前記突起の頂面までの距離である前記突起の厚さは、前記頂面のタイヤ周方向の寸法である前記突起の幅よりも小さく、
   前記突起の前記幅は１０ｍｍ以上であり、
   前記間隔は、前記突起の厚さの３倍以上１０倍以下である、空気入りタイヤ。
2. 前記突起の頂面は、タイヤ回転方向の後側の端部領域に、タイヤ回転方向の後側に向かうにつれて前記タイヤサイド部の表面に向かって下り勾配となり、厚さが漸減する下り勾配面部を有しており、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記下り勾配面部のタイヤ周方向長さは、タイヤ回転方向の前側に向かって少なくとも５ｍｍである、請求項２に記載の空気入りタイヤ。

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