JP2017144798A - 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、周方向に配置される複数の突起１１を備える。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ｈｔｐは、頂面１２のタイヤ周方向の寸法である突起１１の幅ｈＲｐよりも小さい。各突起１１は、幅ｈＲｐが１０ｍｍ以上であり、任意の突起１１の幅ｈＲｐｎは突起１１の基準幅ｈｓに対して、０．５×ｈｓ≦ｈＲｐ≦１．５×ｈｓを満足する。
【選択図】図１５Ａ

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突起を備え、
前記突起は、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、タイヤ外径方向側の側面である外端面とを備え、
前記突起の前辺部は、タイヤ幅方向から見て、タイヤ径方向に延びる直線に交差し、
前記突起の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、
前記外端面は、タイヤ外径側に向かってタイヤ回転逆方向に傾斜する傾斜側面を有する突出部を備える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、第１の流れと第２の流れとに分流し、第１の流れを頂面に沿って流動させ、第２の流れを前側面に沿って流動させることができる。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、そこでの放熱性を高めることが可能となる。
また、突起の外端面に突出部を形成するようにしたので、前側面に沿った第２の流れを突出部の傾斜側面に沿うように方向変換させることができる。これにより、突起の後側面側で滞留していた空気が第２の流れに引っ張られて流動し、突起での放熱性がさらに高められる。

本発明によれば、突起の先端角度を１００°以下としたので、タイヤサイド部の表面での空気流れを、頂面側の第１の流れと前側面側の第２流れとに分流することができる。この結果、頂面での第１の流れを高速な層流として突起での放熱性を高めることが可能となる。また、突起の外端面に突出部を形成するようにしたので、第２の流れを傾斜側面に沿う方向へと方向変換することができ、突起の後側面側に滞留していた空気を流動させて突起の放熱性をさらに高めることが可能となる。

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。

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。外端面１６には突出部３１が形成されている。突出部３１のタイヤ回転方向ＲＤの前方側が傾斜辺部３２であり、タイヤサイド部３の表面に向かって傾斜側面３３が延びている。突出部３１の頂面には前記頂面１２が連続し、後側面には前記後側面１４が連続している。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。傾斜片部３２は、傾斜側面３３と頂面１２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、外辺部２０、及び傾斜辺部３２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１７（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。

図７を参照すると、傾斜片部３２は、平面視において、外辺部２０に交差しており、その交点Ｘを通ってタイヤ径方向に延びる直線に対して傾斜角度ｂを有している。この傾斜角度ｂは、１０°≦ｂ≦４５°を満足し、後述する前辺部１７の傾斜角度ａ１よりも相対的に小さい値とされている。すなわち、前側面１３に沿う第２の流れＡＦ２に対して流動方向を、より後辺部１８に沿う方向に近付く第４の流れＡＦ４に方向変換することができる。突出部３１を通過した後の第２の流れＡＦ２により、後側面１４の近傍の空気溜まりを引っ張って流動させることができる。これにより、突起１１の後側面１４側での空気溜まりを解消し、そこでの放熱性をも向上させることが可能となる。また、前記交点Ｘは、前辺部１７と外辺部２０の交点である角部Ａと合致させてもよいし、外辺部２０上のいずれかの位置としてもよい。

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。突出部３１は、突起１１の内端面１５の後方側に形成されている。

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。なお、傾斜側面３３は、前側面１３と同様に先端角度ａ２で構成すればよいが、必ずしも同じ角度としなくてもよく、例えば、外端面１６と同様に、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構成してもよい。

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）。第２の流れＡＦ２は、前側面１３の終端で突出部３１側へと方向変換され、傾斜側面３３に沿う第４の流れＡＦ４となる。傾斜側面３３は、タイヤ径方向には前側面１３に比べて後側面１４に近い傾斜角度ｂを有する。したがって、傾斜側面３３を通過した第４の流れＡＦ４により、突起１１の後側面１４の近傍の滞留空気が引っ張られて同様に流動する。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。また、第４の流れＡＦ４によって突起１１の後側面１４の滞留空気が引っ張られるため、この後側面１４での放熱も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の第１の流れＡＦ１の層流化と、突起１１，１１間の第３の流れＡＦ３の衝突、突出部３１の傾斜側面３３を通過する第４の流れＡＦ４による滞留空気の引っ張りの各作用によってタイヤ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、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。

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。

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、以下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２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２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。図１４Ａ〜図１４Ｃのいずれの場合であっても、外端面１６に突出部３１を形成するようにすればよい。

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長さｈｓに対して、以下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。

図１５Ａでは、タイヤサイド部３の表面に、幅ｈＲｐが異なる２種類の突起１１が交互に配置されている。

図１５Ｂ，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１５Ｂでは、２種類の突起１１はいずれも右上がりの前辺部１７を有する。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１５Ａ，１５Ｂ及び１５Ｄのいずれの形態であっても、外端面１６側に突出部３１を形成するようにすればよい。また図１５Ｃの形態であれば、突出部３１は、突起１１の傾斜方向に応じて、図中、右上方向に傾斜していれば、外端面１６に形成すればよいし、右下方向に傾斜していれば、内端面１５に形成すればよい。

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。

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
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突起を備え、
   前記突起は、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、タイヤ外径方向側の側面である外端面とを備え、
   前記突起の前辺部は、タイヤ幅方向から見て、タイヤ径方向に延びる直線に交差し、
   前記突起の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、
   前記外端面は、タイヤ外径側に向かってタイヤ回転逆方向に傾斜する傾斜側面を有する突出部を備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記突出部の傾斜側面は、前記外端面との交点を通ってタイヤ径方向に延びる直線とのなす角度ｂが、１０°≦ｂ≦４５°を満足することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記突起は、タイヤ周方向の長さｈｎが相違する３種類以上であ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. 前記先端角度はさらに、９０°以下であ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. 前記先端角度はさらに、９０°未満であることを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記前側面は、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. 前記前側面は、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ことを特徴とする請求項６に記載の空気入りタイヤ。

Images