JP5147324B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、耐久性の高い乱流発生用突条を備えた冷却機能を有する空気入りタイヤに関する。

一般に空気入りタイヤのタイヤ温度の上昇は、材料物性の変化といった経時的変化を促進したり、高速走行時にはトレッドの破損などの原因になり、耐久性の観点から好ましくない。特に、乗用車においてパンク走行時（内圧０ｋＰａ走行時）のランフラットタイヤにおいては、耐久性を向上させるためにタイヤ温度を低減させることが大きな課題となっている。例えば三日月形補強ゴムを有するランフラットタイヤでは、パンク走行時に補強ゴムに径方向の変形が集中してこの部分が非常に高温に達し、耐久性に多大な影響を与える。

このタイヤ温度低減手段としては、タイヤサイド部にタイヤ径方向に沿って乱流発生用突条を形成することで、タイヤ表面における乱流の発生を促進させて、冷却効果を向上させたものがある（特許文献１参照）。タイヤを構成するゴムは熱伝導性の悪い材料であるため、放熱面積を拡大させて放熱効果を狙うよりも、乱流発生を促進することによる冷却効果のほうが有効であることが知られている。
国際公開第２００７／０３２４０５号パンフレット

通常、空気入りタイヤにおいて路面がサイド接地する領域は、トレッド面から径方向内側に約２０ｍｍ〜４０ｍｍ付近までである。タイヤサイド部の温度低減の観点からタイヤサイド部のタイヤ径方向外側位置にも上記乱流発生用突条が形成されていることが好ましい。しかし、タイヤサイド部の外表面に乱流発生用突条を形成した場合、以下のような不具合が発生する。すなわち、車両が急激にカーブを曲がる際に大きな横力が加わった場合、タイヤサイド部のタイヤ径方向外側のトレッド面に近い部分が路面と接触して乱流発生用突条が路面により破壊されるという不具合が発生する。この方策として、タイヤサイド部のタイヤ径方向外側部分には乱流発生用突条を形成しないことが考えられるが、そうすると乱流発生用突条による温度低減効果が低下してしまうとい問題がある。

そこで、本発明の目的は、タイヤサイド部の温度低減効果が高く、乱流発生用突条の破壊を抑制できる空気入りタイヤを提供することにある。

上記課題に着目して鋭意研究した結果、トレッド面の位置から、４０ｍｍ程度のタイヤ径方向内側の位置までの接地可能規定領域に乱流発生用突条を配置する場合、乱流発生用突条のタイヤ径方向の外側端部の高さが漸次低くなるように傾斜させることで、サイド接地時においても乱流発生用突条が破壊されることがなくなり、しかも冷却効果を維持できることが判った。その理由は、接地可能規制領域における乱流発生用突条の高さが低いと、乱流発生用突条が路面と接触しにくくなり、接触しても乱流発生用突条の高さが低いため曲げ剛性が高く乱流発生用突条が変形しにくくなる。このため、乱流発生用突条のタイヤサイド部表面近傍の基部（根元部）に加わる応力値が小さくなり乱流発生用突条の故障が起こりにくくなるからである。

請求項１記載の発明は、タイヤサイド部の表面にタイヤ径方向に沿って延在され、且つタイヤ周方向に沿って間隔を隔てて形成された複数の乱流発生用突条が形成された空気入りタイヤであって、乱流発生用突条のタイヤ径方向の外側端部が、タイヤサイド部の接地可能規定領域内に配置され、この接地可能規定領域内に位置する部分が上記外側端部へ向けて高さが漸次減少するように形成され、乱流発生用突条における接地可能規定領域のトレッド面より最もタイヤ径方向内側に位置する境界部分の高さをｈ１とし、外側端部の高さｈ２としたときに、境界部分と外側端部との中間位置での高さｈ３は、ｈ３＝０．４〜０．７×（ｈ１−ｈ２）＋ｈ２を満足することを要旨とする。

ここで、接地可能規定領域は、トレッド面（最大トレッド部表面を通るタイヤ径方向と直角をなす面）よりタイヤ径方向内側に所定の距離までの領域であり、具体的には、トレッド面よりタイヤ径方向内側へ４０ｍｍまで距離にあるタイヤ表面領域内に配置されることが好ましく、上記外側端部はトレッド面より２０ｍｍ位置よりもタイヤ径方向内側に位置することが好ましい。

このように、乱流発生用突条における接地可能規定領域内のみでタイヤ径方向外側部分が滑らかに漸減するゲージ分布を規定したことにより、乱流発生用突条による冷却効果と乱流発生用突条の耐久性とを両立させることが可能となる。中間位置での高さｈ３が上記範囲を下回ると、接地可能規定領域内での乱流発生用突条の高さが確保できずに温度低減効果が小さくなり、逆に上記範囲を上回ると乱流発生用突条が破壊されやすくなる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載された空気入りタイヤであって、複数の前記乱流発生用突条が等間隔に配置され、互いに隣接する乱流発生用突条同士の最大高さｈとなる位置同士の間隔ｐとしたときに、１．０≦ｐ／ｈ≦５０．０の関係があり、且つ１．０≦（ｐ−ｗ）／ｗ≦１００．０の関係を満足することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明であって、乱流発生用突条の最大高さ位置での高さが１〜５ｍｍであることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された空気入りタイヤであって、前記乱流発生用突条における前記接地可能規定領域内に配置された部分の高さは２．５ｍｍ以下であることを特徴とする。

コーナリング時のサイド接地により乱流発生用突条が破壊される可能性を考慮すると、滑らかにゲージを漸減させるためには、上記条件とすることが好ましい。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された空気入りタイヤであって、タイヤサイド部は、タイヤ径方向の断面形状が三日月形状の補強ゴムを備えることを特徴とする。

本発明によれば、乱流発生用突条におけるタイヤサイド部の接地可能規定領域内に位置する部分が上記外側端部へ向けて高さが漸次減少するように形成されているため、例えば、車両が急激にカーブを曲がる際に大きな横力が加わった場合でも乱流発生用突条が路面に接触せず破壊されることを抑制できる。また、乱流発生用突条が路面と接触した場合でも、乱流発生用突条の高さが低いため曲げ剛性が高く、破壊の起点となる乱流発生用突条の根元（下部）に加わる応力値が小さくなり、乱流発生用突条の破壊が抑制できる。

また、本発明によれば、乱流発生用突条における接地可能規定領域のトレッド面より最もタイヤ径方向内側に位置する境界部分の高さをｈ１とし、上記外側端部の高さｈ２としたときに、前記境界部分と前記外側端部との中間位置での高さｈ３は、ｈ３＝０．４〜０．７×（ｈ１−ｈ２）＋ｈ２を満足することで、乱流発生用突条の外側端部が接地することを抑制できる。

本発明によれば、互いに隣接する乱流発生用突条同士の最大高さ位置同士の間隔ｐとしたときに、１．０≦ｐ／ｈ≦５０．０の関係があり、且つ１．０≦（ｐ−ｗ）／ｗ≦１００．０の関係を満足するため、乱流発生による冷却効果を高めることができる。

本発明によれば、ランフラットタイヤのタイヤサイド部の冷却効果を高め、しかも乱流発生用突条の耐久性を高める効果がある。

以下、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤの詳細を図面に基づいて説明する。

図１〜図４は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤとしてのランフラットタイヤ１およびその部分を示している。図１はランフラットタイヤ１の側面図、図２は図１のII-II断面を示す要部断面図、図３は乱流発生用突条のタイヤ径方向の外側端部を示す要部斜視図、図４はランフラットタイヤのタイヤサイド部表面の乱流発生用突条をタイヤ周方向で切断した断面説明図である。

〈ランフラットタイヤの概略構成〉
図１および図２に示すように、ランフラットタイヤ１は、路面と接触するトレッド部２と、タイヤ両側のタイヤサイド部３と、それぞれのタイヤサイド部３の開口縁に沿って設けられたビード部４と、を備えて大略構成されている。そして、図１に示すように、タイヤサイド部３の外側表面には、複数の乱流発生用突条２０が周方向に沿って間欠的（タイヤ周方向に等間隔）に突設されている。

図２に示すように、ビード部４は、タイヤサイド部３の開口部の縁部に沿って周回するように設けられた、ビードコア６Ａ及びビードフィラー６Ｂを備えている。ビードコア６Ａとしては、具体的にスチールコードなどが用いられている。

また、図２に示すように、ランフラットタイヤ１は、タイヤの骨格となるカーカス層７を有している。タイヤサイド部３に位置するカーカス層７の内側（タイヤ幅方向内側）には、補強ゴムとしてのサイドウォール補強層８が設けられている。このサイドウォール補強層８は、タイヤ幅方向断面において三日月形状のゴムストックによって形成されている。

カーカス層７のタイヤ径方向外側には、複数層のベルト層（スチールベルト補強層９，１０、周方向補強層１１）が設けられている。周方向補強層１１のタイヤ径方向外側には、路面と接地する上記トレッド部２が設けられている。

〈乱流発生用突条の構成〉
本実施の形態のように、三日月形補強ゴムでなるサイドウォール補強層８が設けられたタイヤサイド部３を有するランフラットタイヤ１において、タイヤサイド部３の温度を低減させることが耐久性向上の観点から有効になる。

そこで、上記乱流発生用突条２０は、タイヤサイド部３においてタイヤ径方向に沿って細長く延伸するように形成されている。この乱流発生用突条２０のタイヤ周方向の断面は、矩形状に形成されている。

この乱流発生用突条２０は、図２に示すように、リム（図示省略する）のベースラインからトレッド面までの断面高さ（Ｈ）の範囲内に形成されている。

乱流発生用突条２０のタイヤ径方向の外側端部２０Ａは、予め設定された接地可能規定領域Ａの範囲内に位置するように配置されている。なお、この接地可能規定領域Ａは、ランフラットタイヤ１が最大トレッドの状態で適正タイヤ内圧のときに規定される領域であり、通常の乗用車用の空気入りタイヤではトレッド面からタイヤ径方向内側へ４０ｍｍまでの範囲である。加えて、この外側端部２０Ａは、通常接地可能領域Ｂ内に入らないように配置されている。この通常接地可能領域Ｂは、ランフラットタイヤ１において大きな横力が働かない条件での走行した場合に路面に接地する領域であり、トレッド面からタイヤ径方向の内側へ２０ｍｍの距離までの領域である。

また、図３に示すように、乱流発生用突条２０における、接地可能規定領域Ａ内に位置する部分は、外側端部２０Ａに向けて漸次高さが低くなるように設定されている。図３に示すように、接地可能規定領域Ａの最もタイヤ径方向内側位置における乱流発生用突条２０の高さをｈ１、外側端部２０Ａの高さをｈ２、これらの中間位置での高さをｈ３とすると、ｈ３＝０．４〜０．７×（ｈ１−ｈ２）＋ｈ２を満足するように設定されている。なお、乱流発生用突条２０における接地可能規定領域Ａ内に配置された部分は、高さが２．５ｍｍ以下に設定されている。

一方、乱流発生用突条２０のタイヤ径方向の内側端部２０Ｂは、ビード部４よりもタイヤ径方向外側に位置するように配置されている。この内側端部２０Ｂは、上記した外側端部２０Ａのように漸次高さが低くならずに、乱流発生用突条２０の中央の高さｈと同等もしくはそれよりも僅かに低くなるように形成されている。

本実施の形態では、図４に示すように、乱流発生用突条２０同士は所定の間隔ｐに設定され、乱流発生用突条２０の高さｈも幅ｗも同じ寸法に設定されている。なお、上記間隔ｐとは、互いに隣接する乱流発生用突条２０の延在方向の中央部分におけるタイヤ周方向の幅を二等分した点同士の間の距離とする。上記高さｈとは、乱流発生用突条２０の延在方向の中央に位置する部分の高さとする。上記幅ｗとは、乱流発生用突条２０の延在方向の中央に位置する部分の幅とする。

ここで、乱流発生用突条２０において、上記高さｈと上記間隔ｐと幅ｗとの間に、１．０≦ｐ／ｈ≦５０．０の関係があり、且つ１．０≦（ｐ−ｗ）／ｗ≦１００．０の関係を満足するように設定している。好ましくは、乱流発生用突条２０の間隔ｐと高さｈの比の値（ｐ／ｈ）は２．０≦ｐ／ｈ≦２４．０、更に好ましくは、１０．０≦ｐ／ｈ≦２０．０
の範囲に規定している。なお、高さｈは、１≦ｈ≦５ｍｍの範囲に設定されている。また、幅ｗは、０．５≦ｗ≦５ｍｍの範囲に設定されている。

上記のようにｐ／ｈで規定される空気の流れ（乱流）は、間隔ｐを細かく刻み過ぎると、即ち間隔ｐを狭くすると、乱流発生用突条２０同士の間の部分に空気の流れが入り込まず、間隔ｐを広げすぎると乱流発生用突条２０の形状加工が無い場合と同等となってしまうため、上記した数値範囲に設定することが好ましい。

なお、（ｐ−ｗ）／ｗは、間隔ｐに対する突部部分の幅ｗの割合を示すものであり、これが小さすぎることは冷却を向上させたい面の面積に対する乱流発生用突条の表面積の割合が等しくなることと同様である。乱流発生用突条２０はゴムでなり表面積増加による冷却向上効果があまり期待できないため、（ｐ−ｗ）／ｗの最小値は１．０に規定している。（ｐ−ｗ）／ｗは、１．０≦（ｐ−ｗ）／ｗ≦１００．０の範囲に設定されている。

本実施の形態では、パンク走行時（内圧０ｋＰａ走行時）の劣化の発生が他の部分に比較してタイヤサイド部３に起こり易いにランフラットタイヤ１に対して、乱流発生用突条２０を設けたことにより、この乱流発生用突条２０で発生した空気の乱流でタイヤサイド部３の冷却を促進させることができる。これは、タイヤを構成するゴムは熱伝導性の悪い材料であるため、放熱面積を拡大して放熱を促進させるよりも、乱流の発生を促進させて乱流を直接タイヤサイド部に当てることによる冷却効果が大きくなるからである。このときに、接地可能規定領域Ａ内に形成された乱流発生用突条２０の外側端部２０Ａは、路面と接触しやすくなるが、この場合も乱流発生用突条２０が破壊されることを抑制しつつ、冷却効果を維持させることができる。

次に、図４を用いて乱流の発生のメカニズムを説明する。ランフラットタイヤ１の回転に伴い、乱流発生用突条２０が形成されていないタイヤサイド部３に接触していた空気の流れＳ１が乱流発生用突条２０でタイヤサイド部３から剥離されて乱流発生用突条２０を乗りこえる。このとき、この乱流発生用突条２０の背面側には、空気の流れが滞留する部分（領域）Ｓ２が生じる。そして、空気の流れＳ１は、次の乱流発生用突条２０との間の底部に再付着して、次の乱流発生用突条２０で再び剥離される。このとき、空気の流れＳ１と次の乱流発生用突条２０で再び剥離との間には、空気の流れが滞留する部分（領域）Ｓ３が生じる。ここで、乱流Ｓ１が接触する領域上の速度勾配（速度）を速くすることが冷却率を高めるために優位となると考えられる。このような乱流発生のメカニズムは、乱流発生用突条２０のタイヤ径方向の外側端部２０Ａにおいても同様であり、本実施の形態のように、外側端部２０Ａ側のゲージ分布を規定することにより、乱流発生作用を大幅に抑えることなく、乱流発生用突条２０の破壊を抑制することが可能となる。

また、本実施の形態のランフラットタイヤ１では、乱流発生用突条２０におけるタイヤ径方向内側の端部に頂部（エッジ部）を有するため、このエッジ部を起点として剥離した空気流が旋回しながら遠心力の作用する方向に流れることが推測される。

（実施例）
次に、実施例について説明する。従来例、比較例１、実施例１〜６では、以下の条件で耐久ドラム試験を行った。なお、耐久ドラム試験の結果（耐久性評価）は、故障発生までの耐久距離を指数化したものを下表１に示す。

なお、従来例は乱流発生用突条２０が無いランフラットタイヤ、比較例は乱流発生用突条２０の外側端部２０Ａの高さが漸次低くならないように形成されたランフラットタイヤ、実施例１〜６および比較例は、ｐ／ｈを１２に設定したものである。また実施例１〜６および比較例は、外側端部２０Ａがトレッド面から３０ｍｍの位置に配置されている。接地可能規定領域Ａは、トレッド面からタイヤ径方向内側に４０ｍｍの位置までの領域と規定した。外側端部２０Ａの高さは、比較例で２ｍｍ、実施例１〜６では０ｍｍ若しくは０．５ｍｍとした。中間位置での高さｈ３は、比較例で２ｍｍ、実施例１〜６で０．８ｍｍ〜１．７５ｍｍとした。（ｈ３−ｈ２）／（ｈ１−ｈ２）の値は、比較例で０、実施例１〜６で０．２〜０．８となるようにした。乱流発生用突条２０の最高高さｈは、実施例３が５．０ｍｍ、実施例６が４．５ｍｍであり、それ以外は２．０ｍｍに設定した。

なお、ランフラットタイヤの設定条件は以下の通りである。

タイヤサイズ：２８５／５０Ｒ２０
使用リム：８ＪＪ×２０
（耐久力試験）
内圧：０ｋＰａ
荷重：９．８ｋＮ
速度：９０ｋｍ／ｈ
このような条件で耐久ドラム試験での故障までの耐久距離を指数化した。

（サイド接地の試験）
内圧：１５０ｋＰａ（やや低内圧での使用時）
荷重：１０．３ｋＮ
Ｓ．Ａ．６°で走行させてサイド接地の状況確認
このような条件で乱流発生用突条に破壊発生の有無を判断した。

上記表１に示すように、従来例は、耐久性の値が５６と最も低くかった。これは、従来例は乱流発生用突条を有しないため、タイヤサイド部の冷却効果が低く故障を起こすまでの耐久距離が短かったと考えられる。また、耐久力試験では、外側端部２０Ａの高さｈ２が低くなっていない比較例は、冷却効果が高いこともあり耐久性が高い。しかし、サイド接地の試験、すなわちコーナリング走行試験での乱流発生用突条の故障の有無は、全周に亘って故障（破壊）が発生している。

このような従来例および比較例に対して、乱流発生用突条２０の外側端部２０Ａの高さが漸減する実施例１〜６は、耐久力試験による耐久性が高く、しかも乱流発生用突条２０の破壊発生が実施例によってごく僅か見られる程度であった。これは、接地可能規定領域Ａ（トレッド面からタイヤ径方向内側へ４０ｍｍまでの領域）内の部分を外側端部２０Ａへ向けて高さを漸減させているため、接地に伴う乱流発生用突条２０の破壊が抑制されると共に、乱流発生用突条２０による冷却効果も奏している。特に、（ｈ３−ｈ２）／（ｈ１−ｈ２）の値を、０．４〜０．７に設定することが好ましい。

次に、乱流発生用突条２０のｐ／ｈ、（ｐ−ｗ）／ｗ、を変えたものを用いて、熱伝達率を求めた結果を図５および図６に示す。図５および図６のグラフの縦軸は、タイヤ表面に貼り付けたヒータに定電圧を印加して一定の熱量を発生させ、タイヤを回転させたときのタイヤ表面の温度を測定して求めた熱伝達率である。すなわち、この熱伝達率が大きいということは、冷却効果が高いことを表している。ここでは、乱流発生用突条２０を有しないランフラットタイヤの熱伝達率を１００に設定している。

なお、この熱伝達率測定試験は、以下の条件で行った。

タイヤサイズ：２８５／５０Ｒ２０
使用リム：８ＪＪ×２０
内圧：０ｋＰａ
荷重：０．５ｋＮ
速度：９０ｋｍ／ｈ
図５は、乱流発生用突条２０の間隔（ｐ）と高さ（ｈ）の比の値（ｐ／ｈ）と、耐久性能との関係を示す図であり、ｐ／ｈが１．０以上で、且つ５０．０以下で熱伝達率が高まっていることを示している。図５からｐ／ｈが２．０から２４．０の範囲でさらに熱伝達率が良く耐久性が高くなることを示している。このため、乱流発生用凹凸部では、１．０≦ｐ／ｈ≦５０．０の範囲が良く、好ましくは２．０≦ｐ／ｈ≦２４．０の範囲、更に好ましくは１０．０≦ｐ／ｈ≦２０．０の範囲がよい。

また、図６は、（ｐ−ｗ）／ｗと熱伝達率（上記熱伝達率と同様の方法で測定）との関係を示した図であり、１．０≦（ｐ−ｗ）／ｗ≦１００．０、好ましくは４．０≦（ｐ−ｗ）／ｗ≦３９．０の関係を満足することが熱伝達率を高めていることが判る。

（その他の実施の形態）
上述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記した実施の形態では、乱流発生用突条２０の形状が細長い直方体形状としたが、タイヤ周方向の断面形状が台形状や他の形状であってもよい。上記乱流発生用突条２０は、ほぼタイヤ径方向に沿って延在されているが、タイヤ径方向に対して斜めに傾斜した角度を有するように配置しても勿論よい。

本発明の実施の形態に係るランフラットタイヤの側面図である。 図１のII-II断面における要部断面図である。 本発明の実施の形態に係るランフラットタイヤの乱流発生用突条の外側端部を示す要部斜視図である。 乱流発生用突条タイヤ周方向で切断した状態の乱流発生メカニズムを示す説明図である。 ｐ／ｈと熱伝達率との関係を示す図である。 （ｐ−ｗ）／ｗと熱伝達率との関係を示す図である。

符号の説明

１…ランフラットタイヤ、３…タイヤサイド部、４…ビード部、８…サイドウォール補強層、２０…乱流発生用突条、２０Ａ…外側端部、Ａ…接地可能規定領域

Claims (5)

1. タイヤサイド部の表面にタイヤ径方向に沿って延在され、且つタイヤ周方向に沿って間隔を隔てて形成された複数の乱流発生用突条が形成された空気入りタイヤであって、
   前記乱流発生用突条のタイヤ径方向の外側端部が、タイヤサイド部の接地可能規定領域内に配置され、
   前記接地可能規定領域内に位置する部分が前記外側端部へ向けて高さが漸次減少するように形成され、
   前記乱流発生用突条における前記接地可能規定領域のトレッド面より最もタイヤ径方向内側に位置する境界部分の高さをｈ１とし、前記外側端部の高さｈ２としたときに、前記境界部分と前記外側端部との中間位置での高さｈ３は、
   ｈ３＝０．４〜０．７×（ｈ１−ｈ２）＋ｈ２
   を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 複数の前記乱流発生用突条が等間隔に配置され、
   互いに隣接する前記乱流発生用突条同士の最大高さｈとなる位置同士の間隔をｐとしたときに、
   １．０≦ｐ／ｈ≦５０．０の関係があり、且つ１．０≦（ｐ−ｗ）／ｗ≦１００．０の関
   係を満足することを特徴とする請求項１に記載された空気入りタイヤ。
3. 前記乱流発生用突条の前記最大高さ位置での高さが１〜５ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記乱流発生用突条における前記接地可能規定領域内に配置された部分の高さは２．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された空気
   入りタイヤ。
5. 前記タイヤサイド部は、タイヤ径方向の断面形状が三日月形状の補強ゴムを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された空気入りタイヤ。

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