JP2017144790A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】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。【解決手段】タイヤサイド部３の表面に、タイヤ周方向に並設される複数の突起１１を備える。各突起１１は、頂面１２と、タイヤ回転方向側の側面である前側面１３と、頂面１２と前側面１３とが交わる前辺部１７とを備える。各突起１１の前辺部１７は、タイヤ幅方向から見て、タイヤ径方向に延びる直線に対して交差する。突起１１の前辺部１７において頂面１２と前側面１３とがなす先端角度は、１００°以下である。突起１１は、タイヤ径方向に延びる直線に対する前辺部１７の傾斜角度が相違する２種類以上で構成されている。【選択図】図１５Ｂ

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。

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、放熱性向上が向上する。

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、層流境界層では乱流境界層に比べて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、前記課題を解決するための手段として、
タイヤサイド部の表面に、タイヤ周方向に並設される複数の突起を備え、
前記各突起は、頂面と、タイヤ回転方向側の側面である前側面と、前記頂面と前記前側面とが交わる前辺部とを備え、
前記各突起の前辺部は、タイヤ幅方向から見て、タイヤ径方向に延びる直線に対して交差し、
前記突起の前記前辺部において前記頂面と前記前側面とがなす先端角度は、１００°以下であり、
前記突起は、タイヤ径方向に延びる直線に対する前記前辺部の傾斜角度が相違する２種類以上で構成したことを特徴とする空気入りタイヤを提供する。

この構成により、突起の前辺部で、空気流れをタイヤサイド部の表面から離れた第１の流れと、表面側第２の流れとに分流できる。第１の流れは頂面に沿って流動し、第２の流れは前側面に沿って流動する。このため、第１の流れを高速の層流として流動させやすくなり、頂面での放熱性を高めることが可能となる。
また突起の表面での空気流れの状態は、タイヤの回転速度に応じて変化する。この場合、突起が前側面の傾斜角度の相違する２種類以上で構成されているので、いずれかの突起がより適切な空気流れ、すなわちより放熱性に優れた空気流れを形成する。

本発明によれば、前辺部によって突起表面を通過する空気流れを２分し、一方を頂面に沿った第１の流れとし、他方を前側面に沿った第２の流れとすることができる。これにより、頂面に沿った第１の流れを層流としやすくなり、その流速を上昇させて放熱性を高めることが可能となる。また突起は、前側面の傾斜角度の相違する２種類以上で構成しているので、そのうちのいずれかがタイヤの回転速度の違いに応じた適切な空気流れを形成し、所望の放熱性能を発揮する。

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。 突起の配置の代案を示す図。 突起の配置の代案を示す図。 突起の配置の代案を示す図。 突起の配置の代案を示す図。 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。 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。 代案の断面形状を示す図。 代案の断面形状を示す図。 縦スリットを設けた突起の斜視図。 横スリットを設けた突起の斜視図。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

まず、本発明の実施形態の基本的構成について説明する。
図１は、ゴム製の空気入りタイヤ（以下、タイヤという）１の子午線半断面図を示す。このタイヤ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号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（タイヤ回転逆方向）に位置する。さらに、突起１１は、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、ある程度湾曲あるいは面取り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（前側面１３）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。

但し、前記前辺部７（前側面１３）は、平面視において直線状に傾斜しているだけでなく、湾曲していてもよく、要はタイヤ外径方向に向かってタイヤ周方向のいずれか一方に変位していればよい。

これによれば、前辺部１７で、頂面１２に沿った第１の流れ（主たる空気流）と、前側面１３に沿った第２の流れ（従たる空気流）とに分流することができる。つまり、タイヤサイド部３に沿った空気流れから、第２の流れを分流することができるので、頂面１２に沿う第１の流れを高速の層流状態とすることができ、層流境界層ＬＢの範囲を拡大することが可能となる。

前記前側面１３は、タイヤ外径方向に向かってタイヤ回転逆方向に変位するのが好ましい。

これによれば、第２の流れを、タイヤの回転によってタイヤサイド部３の表面を通過する空気に作用する遠心力の方向と合致させることができる。したがって、第２の流れをより一層スムーズなものとすることができる。

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。

図５を併せて参照すると、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突起１１の厚みｔＲｐは一定である。つまり、突起１１の厚みｔＲｐ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ｔＲｐ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ｔＲｐは突起１１のタイヤ周方向でも一様である。

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）に対して、ある角度（流入角度ａｆｌ）を有する。本発明者が行った解析によると、タイヤサイズ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ＡＦ１は前辺部１７から突起１１に流入し、この流入時に２つの空気流に分かれる。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：第１の流れ）。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：第２の流れ）。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ＡＦ２は速度勾配が大きいので、突起１１の頂面１２から空気流ＡＦ２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ＡＦ２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、温度上昇によるタイヤ構成材料の経時的変化の促進等が抑えられ、タイヤ１の耐久性が向上する。

図９において矢印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、頂面１２を通過した後、タイヤサイド部３の表面に衝突して方向変換される。その結果、隣接する突起１１，１１間では、タイヤサイド部３の表面からの放熱が促進される。

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の衝突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に流入した空気流ＡＦ０が空気流ＡＦ１，ＡＦ２へと分流されるためには、突起１１の厚さｈｔｐ、特に前辺部１７の部分における厚さｈｔｐ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が空気流ＡＦ１，ＡＦ２へと分流されるためには、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、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、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へと流入する空気流ＡＦ０が空気流ＡＦ１，ＡＦ２へと適切に分流されるためには、突起１１の先端角度ａ２は過度に大きく設定しない必要がある。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９０°以下であり、鋭角、つまり９０°未満に設定されるのがよい。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ＴＢ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。

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、層流境界層ＴＢが得られる最小寸法に対応している。

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、十分な冷却効果が得られ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ＴＢが形成されるためには、式（３）の上限値は５０ｍｍとなる。

次に、本発明の他の特徴部分について説明する。

図１５Ａでは、タイヤサイド部３の表面に、幅ｈＲｐの異なる３種類の突起１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）が配置されている。突起１１ａの幅ｈＲｐが最も短く、突起１１ｂ，１１ｃの順で幅広となっている。これらの突起１１は、タイヤ回転逆方向（図中時計回り方向）に１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｂの順で繰り返し配置されている。つまり、中間幅の突起１１ｂの割合が半分を占めている。したがって、放熱効果が期待される走行状態（車両速度Ｖとして、例えば８０ｋｍ／ｈ）で、頂面１２での放熱性を最も高められる値に突起１１ｂの幅ｈＲｐを設定しておくのが好ましい。

ここで、幅ｈＲｐの異なる３種類の突起１１を設けることの意義について説明する。すなわち、タイヤの回転速度の違い等によりタイヤサイド部３を流動する空気の流速が相違し、層流境界層ＴＢの形成長さも変化する。層流境界層ＴＢの形成長さは空気の流速が遅い場合には長くなり、空気の流速が速い場合には短くなる。そこで、突起１１の幅ｈＲｐを３種類とすることにより、空気の流速の違いに拘わらず、放熱性を高めることができるようにしている。具体的に、空気の流速が遅い場合、幅ｈＲｐの長い突起１１の頂面１２で十分な長さの層流境界層ＴＢを形成させることにより放熱性を高めることができる。また、空気の流速が速い場合、層流境界層ＴＢが短距離で消失して乱流境界層ＴＢとなるので、幅ｈＲｐの短い突起１１を超えた空気を、隣接する突起１１間に導いて、タイヤサイド部３の表面に衝突させることにより放熱性を高めることができる。これにより、タイヤの回転速度の違い等に基づいてタイヤサイド部３の表面での流速が変化しても、いずれかの突起１１が放熱性を高めるために有効に機能し、全体として放熱性能を向上させることができる。

図１５Ｂでは、タイヤサイド部３の表面に、前辺部１７（前側面１３）の傾斜角度ａ１が異なる３種類の突起１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）が配置されている。３種類の突起１１の前辺部１７はいずれも右上がりである。突起１１ａの傾斜角度ａ１−１が５３°で最も大きく、突起１１ｂの傾斜角度ａ１−２が４３°、突起１１ｃの傾斜角度ａ１−３が３０°の順で小さくなっている。これら突起１１は、タイヤ回転逆方向（図中時計回り方向）に突起１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｂの順で繰り返し配置されている。つまり、中間の傾斜角度ａ１−２を有する突起１１ｂの割合が半分を占めている。したがって、放熱効果が期待される走行状態（車両速度Ｖとして、例えば８０ｋｍ／ｈ）で、頂面１２に沿う第１の流れと、前側面１３に沿う第２の流れとに適切に分流して放熱性を最も高められる角度に傾斜角度ａ１−２を設定しておくのが好ましい。

前記構成によれば、タイヤ１の回転速度が速いときは、突起１１ａを通過する空気流も速くなり、前辺部１７でうまく分流されずに、その殆どが頂面１２に沿う第１の流れとなる。一方、傾斜角度ａ１の大きい突起１１ｃでは、たとえ空気流の速度が速くても前側面１３に沿う第２の流れを形成することができるので、頂面１２に沿う第１の流れを層流境界層ＴＢとして放熱性を発揮させることが可能である。また、タイヤ１の回転速度が遅いときには、傾斜角度ａ１の小さい突起１１ａでも、空気流を頂面１２に沿う第１の流れ（層流境界層ＴＢ）と、前側面１３に沿う第２の流れとに分流することができ、頂面１２での放熱を効果的に行うことができる。このように、タイヤ１の回転速度の高低に拘わらず、いずれかの突起１１での放熱性を高めることができるので、全体として突起１１による放熱性を向上させることが可能となる。

（他の実施形態）
前記実施形態では、突起１１を、幅ｈＲｐが相違する３種類で構成したが、突起１１は、幅ｈＲｐの異なる２種類で構成することもできるし、４種類以上で構成することもできる。幅ｈＲｐの異なる２種類の突起１１はタイヤ周方向に交互に配置するのが好ましいが、複数個単位ずつそのように配置してもよいし、その個数も自由に設定することができる。幅ｈＲｐの異なる３種類以上の突起１１の場合であっても同様である。

幅ｈＲｐが相違する突起１１の種類を増やすことにより、タイヤ１の回転速度の違いに拘わらず、いずれかの突起１１で十分な放熱性を発揮させやすくすることができる。

前辺部１７（前側面１３）の傾斜角度ａ１は、各突起１１で相違させるのが好ましい。この場合、傾斜角度ａ１は、基準傾斜角度ａｓに対して、次式を満足するのが好ましい。

ここに、基準傾斜角度ａｓとは、基準となる、ある車両速度（例えば、８０ｋｍ／ｈ）のときのタイヤサイド部３で発生する空気流（このときのタイヤサイド部３の表面での流速が重要）によって突起１１で効果的に冷却可能となる値である。ａｓ−１０°＞ａ１であれば、突起の前側面１３の傾斜角度が不十分となり、空気が前側面に沿って流動せずに乗り越えて頂面１２へと流動しやすくなる。このため、頂面１２での第１の流れが乱され、層流状態とはなりにくく、放熱性が損なわれる。ａ１＞ａｓ＋１０°であれば、突起１１が傾斜し過ぎで、頂面１２を流動する第１の流れを形成しにくくなり、やはり放熱性が損なわれる。

また、前記突起１１の前側面１３の傾斜角度ａ１は、タイヤ周方向の基準幅ｈｓ及び任意の突起１１でのタイヤ周方向の幅ｈｎに対して、次式を満足するのが好ましい。

ここで、タイヤ周方向の基準幅ｈｓは、ある車両速度のときにタイヤサイド部３で発生する空気流によって突起１１で効果的に冷却可能となる値である。したがって、車両速度が低速である場合を基準とするのであれば、ｈｓは長くなり、逆に高速である場合を基準とするのであれば、ｈｓは短くなる。またαは係数であり、ここではα＝２０としている。α＝２０としているのは、基準幅ｈｓに対して採用する突起１１の幅ｈｎの割合が０．５〜１．５倍となることが想定されるため、前記式での演算結果を、基準傾斜角度ａｓに対して±１０°とするためである。

また、突起１１の平面視での形状は、以下の通り種々の形態を取ることができる。

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、平面視での形状が等脚台形状としている。

また突起１１を幅ｈＲｐの相違する２種類以上で構成する場合、タイヤ周方向の基準幅ｈｓに対して、次式を満足するように構成するのが好ましい。

０．５×ｈｓ＞ｈＲｐでは、突起１１の幅が狭くなり過ぎ、空気流れの層流範囲を利用しきれない。ｈＲｐ＞１．５×ｈｓでは、空気流れの層流範囲を超えて頂面１２が形成されることになり放熱性の点で好ましくない。

前記突起１１は、タイヤ回転方向側の前側面１３とタイヤサイド部３の頂面１２とのなす角度が１００°以下であればよく、９０°以下であるのが好ましく、９０°未満であるのが好適である。

前記角度が１００°を超えれば、空気流れが突起１１の前側面１３でうまく分流されずにそのまま頂面１２側へと流動しやすくなる。このため、頂面１２での空気の流動状態を層流のままに維持しにくくなり、突起１１での放熱性が悪化する恐れがある。前記角度を９０°以下、さらには９０°未満とすることにより、前辺部１７での分流をより一層適切に行い、頂面１２に沿う空気流れの層流境界層の範囲を拡大してさらに放熱性を高めることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

図１５Ｃでは、タイヤサイド部３の表面に、前辺部１７の傾斜角度ａ１が異なる２種類の突起１１が交互に配置されている。図１５Ｃでは、２種類の突起１１のうちの一方は右上がりの前辺部１７を有し、他方の突起１１は右下がりの前辺部１７を有する。

図１５Ｄでは、タイヤサイド部３の表面に、タイヤ径方向の位置が異なる２種類の突起１１が交互に配置されている。

図１６Ａから図１６Ｃは、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１６Ａ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１６Ｂの突起１１は、端面視において円弧状の頂面１２を有する。図１６Ｃ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。

図１７Ａから図１７Ｄ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１７Ａ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１７Ｂ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１７Ｃ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１７Ｄ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はタイヤ径方向に延びている。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１８Ａ及び図１８Ｂに示す突起１１の前側面１３は、端面視で、タイヤ径方向に隣接した配置された２個の窪み２３Ａ，２３Ｂを構成している。

図１８Ａ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１８Ｂ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、タイヤ径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１７Ａから図１８Ｂ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１６Ａから図１６Ｃの頂面１２の形状のうちのいずれか１個と、図１７Ａから図１８Ｂ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。

図５、図１６Ａから図１８Ｂ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ｔＲｐが最も大きい部分を通り、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１７Ａから図１８Ｂを参照すると、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場合、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１６Ａから図１６Ｃを参照すると、頂面１２が曲面である場合、端面視で頂面１２のうち厚みｔＲｐが最も大きい位置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である。

図５、図１６Ａから図１６Ｃ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１７Ａから図１７Ｄ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１８Ａ及び図１８Ｂ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。

図１９Ａに示すように、突条３１が半円条の断面形状を有し、溝３２が突条３１に対して相補的な断面形状を有していてもよい。また、図１９Ｂに示すように、突条３１と溝３２の断面形状が四角形状であってもよい。

図２０を参照すると、頂面１２における層流の形成を顕著に阻害しないのであれば、タイヤ径方向に延びる１本の縦スリット３３よって、１個の突起１１をタイヤ周方向に並べられた２個の互いに独立した部分に分割してもよい。２本以上縦スリット３３によって、１個の突起１１を３個以上の互いに独立した部分に分割してもよい。

図２１を参照すると、頂面１２における層流の形成を顕著に阻害しないのであれば、タイヤ周方向に延びる１本の横スリット３４によって、１個の突起１１をタイヤ径方向に並べられた２個の互いに独立した部分に分割してもよい。２本以上の縦スリット３４によって、１個の突起１１を３個以上の互いに部分に分割してもよい。

１本以上の縦スリット３３と１本以上の横スリット３４とを設けることで、１個の突起１１を４個以上の複数の部分に分割してもよい。

縦スリット３３及び横スリット３４の深さは、図２０及び図２１に示すように、これらのスリット３３，３４が頂面１２からタイヤサイド部３の表面まで達するように設定してもよいし、これらのスリット３３，３４がタイヤサイド部３の表面まで達しないように設定してもよい。

また、前記突起１１を形成する位置は、タイヤ１を車両に装着した状態で、外側（車両の側方側）であってもよいし、内側であってもよい。

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
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
３３ 縦スリット
３４ 横スリット
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 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 (7)

1. タイヤサイド部の表面に、タイヤ周方向に並設される複数の突起を備え、
   前記各突起は、頂面と、タイヤ回転方向側の側面である前側面と、前記頂面と前記前側面とが交わる前辺部とを備え、
   前記各突起の前辺部は、タイヤ幅方向から見て、タイヤ径方向に延びる直線に対して交差し、
   前記突起の前記前辺部において前記頂面と前記前側面とがなす先端角度は、１００°以下であり、
   前記突起は、タイヤ径方向に延びる直線に対する前記前辺部の傾斜角度が相違する２種類以上で構成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記突起は、タイヤ径方向に延びる直線に対する前辺部の傾斜角度が相違する３種類以上で構成したことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記傾斜角度ａ１は、基準傾斜角度ａｓに対して、ａｓ−１０°≦ａ１≦ａｓ＋１０°を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記突起は、タイヤ周方向の基準幅をｈｓとし、任意の位置でのタイヤ周方向の幅をｈｎとしたとき、０．５×ｈｓ≦ｈｎ≦１．５×ｈｓ、及び、１０ｍｍ≦ｈｎを満足し、
   前記タイヤサイド部の表面からの厚みをｔとしたとき、ｔ＜ｈｎを満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記突起の前側面は、タイヤ周方向の基準幅をｈｓ、任意の位置でのタイヤ周方向の幅をｈｎとしたとき、ｂｓ＝ｂｎ＋α×（１−ｈｓ／ｈｎ）（α：係数）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記突起の前辺部での先端角度ａ２は、ａ２≦１００°を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記角度ａ２はさらに、ａ２＜９０°を満足することを特徴とする請求項６に記載の空気入りタイヤ。

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