以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
[空気入りタイヤ]
図1は、この発明の実施の形態にかかる空気入りタイヤを示すタイヤ子午線方向の断面図である。同図は、乗用車用ラジアルタイヤを示している。
以下の説明において、タイヤ径方向とは、空気入りタイヤの回転軸(図示せず)と直交する方向をいい、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、前記回転軸を中心軸とする周り方向をいう。また、タイヤ幅方向とは、前記回転軸と平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面(タイヤ赤道線)CLに向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面CLから離れる側をいう。タイヤ赤道面CLとは、空気入りタイヤの回転軸に直交すると共に、空気入りタイヤのタイヤ幅の中心を通る平面である。タイヤ幅は、タイヤ幅方向の外側に位置する部分同士のタイヤ幅方向における幅、つまり、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面CLから最も離れている部分間の距離である。タイヤ赤道線とは、タイヤ赤道面CL上にあって空気入りタイヤのタイヤ周方向に沿う線をいう。本実施の形態では、タイヤ赤道線にタイヤ赤道面と同じ符号「CL」を付す。
本実施の形態の空気入りタイヤ1は、図1に示すようにトレッド部2と、その両側のショルダー部3と、各ショルダー部3から順次連続するサイドウォール部4およびビード部5とを有している。また、この空気入りタイヤ1は、カーカス層6と、ベルト層7と、ベルト補強層8とを備えている。
トレッド部2は、ゴム材(トレッドゴム)からなり、空気入りタイヤ1のタイヤ径方向の最も外側で露出し、その表面が空気入りタイヤ1の輪郭となる。トレッド部2の外周表面、つまり、走行時に路面と接触する踏面には、トレッド面21が形成されている。トレッド面21は、タイヤ周方向に沿って延び、タイヤ赤道線CLと平行なストレート主溝である複数(本実施の形態では4本)の主溝22が設けられている。そして、トレッド面21は、これら複数の主溝22により、タイヤ周方向に沿って延び、タイヤ赤道線CLと平行なリブ状の陸部23が複数形成されている。また、図には明示しないが、トレッド面21は、各陸部23において、主溝22に交差するラグ溝が設けられている。陸部23は、ラグ溝によってタイヤ周方向で複数に分割されている。また、ラグ溝は、トレッド部2のタイヤ幅方向最外側でタイヤ幅方向外側に開口して形成されている。なお、ラグ溝は、主溝22に連通している形態、または主溝22に連通していない形態の何れであってもよい。
ショルダー部3は、トレッド部2のタイヤ幅方向両外側の部位である。また、サイドウォール部4は、空気入りタイヤ1におけるタイヤ幅方向の最も外側に露出したものである。また、ビード部5は、ビードコア51とビードフィラー52とを有する。ビードコア51は、スチールワイヤであるビードワイヤをリング状に巻くことにより形成されている。ビードフィラー52は、カーカス層6のタイヤ幅方向端部がビードコア51の位置で折り返されることにより形成された空間に配置されるゴム材である。
カーカス層6は、各タイヤ幅方向端部が、一対のビードコア51でタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返され、かつタイヤ周方向にトロイド状に掛け回されてタイヤの骨格を構成するものである。このカーカス層6は、タイヤ周方向に対する角度がタイヤ子午線方向に沿いつつタイヤ周方向にある角度を持って複数並設されたカーカスコード(図示せず)が、コートゴムで被覆されたものである。カーカスコードは、有機繊維(ポリエステルやレーヨンやナイロンなど)からなる。このカーカス層6は、少なくとも1層で設けられている。
ベルト層7は、少なくとも2層のベルト71,72を積層した多層構造をなし、トレッド部2においてカーカス層6の外周であるタイヤ径方向外側に配置され、カーカス層6をタイヤ周方向に覆うものである。ベルト71,72は、タイヤ周方向に対して所定の角度(例えば、20度〜30度)で複数並設されたコード(図示せず)が、コートゴムで被覆されたものである。コードは、スチールまたは有機繊維(ポリエステルやレーヨンやナイロンなど)からなる。また、重なり合うベルト71,72は、互いのコードが交差するように配置されている。
ベルト補強層8は、ベルト層7の外周であるタイヤ径方向外側に配置されてベルト層7をタイヤ周方向に覆うものである。ベルト補強層8は、タイヤ周方向に平行(±5度)でタイヤ幅方向に複数並設されたコード(図示せず)がコートゴムで被覆されたものである。コードは、スチールまたは有機繊維(ポリエステルやレーヨンやナイロンなど)からなる。図1で示すベルト補強層8は、ベルト層7のタイヤ幅方向端部を覆うように配置されている。ベルト補強層8の構成は、上記に限らず、図には明示しないが、ベルト層7全体を覆うように配置された構成、または、例えば2層の補強層を有し、タイヤ径方向内側の補強層がベルト層7よりもタイヤ幅方向で大きく形成されてベルト層7全体を覆うように配置され、タイヤ径方向外側の補強層がベルト層7のタイヤ幅方向端部のみを覆うように配置されている構成、あるいは、例えば2層の補強層を有し、各補強層がベルト層7のタイヤ幅方向端部のみを覆うように配置されている構成であってもよい。すなわち、ベルト補強層8は、ベルト層7の少なくともタイヤ幅方向端部に重なるものである。また、ベルト補強層8は、帯状(例えば幅10[mm])のストリップ材をタイヤ周方向に巻き付けて設けられている。
[タイヤサイド部]
ここで、タイヤ接地端TLからリムチェックラインLCまでの領域を、タイヤサイド部Sと呼ぶ(図1参照)。このタイヤサイド部Sには、サイドウォール部のみならず、ショルダー部の一部およびビード部の一部が含まれる。
タイヤ接地端TLとは、タイヤが規定リムに装着されて規定内圧を付与されると共に静止状態にて平板に対して垂直に置かれて規定荷重に対応する負荷を加えられたときのタイヤと平板との接触面におけるタイヤ軸方向の最大幅位置をいう。リムチェックラインLCとは、タイヤのリム組み状態を確認するためのラインであり、一般に、ビード部の表側面に表示される。
なお、規定リムとは、JATMAに規定される「適用リム」、TRAに規定される「Design Rim」、あるいはETRTOに規定される「Measuring Rim」をいう。また、規定内圧とは、JATMAに規定される「最高空気圧」、TRAに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはETRTOに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。また、規定荷重とは、JATMAに規定される「最大負荷能力」、TRAに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはETRTOに規定される「LOAD CAPACITY」をいう。ただし、JATMAにおいて、乗用車用タイヤの場合には、規定内圧が空気圧180[kPa]であり、規定荷重が最大負荷能力の88[%]である。
[タイヤサイド部のフィン]
図2は、図1に記載した空気入りタイヤを示す側面図である。同図は、タイヤサイド部の全体構成を示している。
この空気入りタイヤ1は、乱流発生用のフィン9をタイヤサイド部Sの表面に備える(図1および図2参照)。
フィン9は、タイヤサイド部Sの基準面から突出する凸部であり、例えば、タイヤ加硫成形時にて、タイヤ成形金型(図示省略)によりタイヤサイド部Sに一体形成される。また、フィン9は、左右のタイヤサイド部S、Sにそれぞれ配置されても良いし(図1参照)、一方のタイヤサイド部Sにのみ配置されても良い(図示省略)。
タイヤサイド部Sの基準面とは、タイヤサイド部の模様、文字、凹凸などを除いた面をいい、JATMA規定のタイヤ断面幅の測定に用いられる。
例えば、この実施の形態では、複数のフィン9が、左右のタイヤサイド部S、Sにそれぞれ配置されている(図1参照)。また、これらのフィン9が、タイヤ周方向に沿って所定間隔で配列され、また、タイヤ全周に渡って配置されている(図2参照)。
この空気入りタイヤ1では、車両走行中のタイヤ転動時にて、フィン9がタイヤサイド部Sの表面に乱流を発生させる。これにより、タイヤの空気抵抗が減少して、タイヤの転がり抵抗が減少する。また、フィン9によりタイヤサイド部の表面積が増加するので、タイヤからの放熱が促進される。これにより、タイヤが冷却されて、タイヤ故障の発生が抑制される。
[屈曲形状を有するフィン]
図3は、図2に記載した空気入りタイヤのフィンを示す拡大図である。図4は、図3に記載したフィンを示すX−X視断面図である。図5は、フィンの向きを示す説明図である。これらの図において、図3は、単位ピッチあたりのフィンを示している。また、図4は、フィンをタイヤ径方向に垂直な曲面(円筒面)で切断したときの断面図を示している。
ここで、タイヤ径方向に垂直な断面視にて、フィン9の幅W方向の中心点Mをとる(図4参照)。また、タイヤサイド部の平面視にて、フィン9の中心点Mを結んだ線を中心線MLと呼ぶ(図3参照)。フィン9の幅Wとは、タイヤ径方向に垂直な断面視におけるタイヤサイド部Sの基準面とフィン9の輪郭線との左右の交点間の距離をいう(図4参照)。また、フィン9の高さHとは、タイヤ径方向に垂直な断面視におけるタイヤサイド部Sの基準面からフィン9の頂部までの距離をいう。
このとき、フィン9の中心線MLが、タイヤ周方向に凸となる少なくとも1つの屈曲点Pを有する(図3参照)。
屈曲点Pとは、隣り合う線分を10[deg]≦θ≦170[deg]の屈曲角度θにて接続する点をいう。したがって、屈曲角度θが0[deg]≦θ<10[deg]および170[deg]<θ≦180[deg]の範囲にある部分には、屈曲点Pが生じない。具体的には、フィン9の中心線MLにおける直線部あるいは緩やかな湾曲部には、屈曲点Pが生じない。
また、屈曲点Pの屈曲角度θは、屈曲点Pを介して接続された2つの線分の接線のなす角として測定される。例えば、図3の構成では、フィン9の中心線MLが、2つの直線部を屈曲点Pを介して接続して成るV字形状を有している。このため、屈曲点Pの屈曲角度θが、これらの直線部のなす角として測定されている。なお、フィン9が複数の屈曲点Pを有する場合、屈曲点Pが直線部と曲線部とを接続する場合あるいは複数の曲線部を接続する場合などについては、後述する。
また、中心線MLの凸とは、屈曲点Pを挟んで隣り合う一対の線分の端点を結ぶ仮想線(図示省略。図3は、中心線MLの両端点を結ぶ仮想線。)を引くときに、屈曲点Pがこの仮想線よりも一方向に突出していることをいう。
なお、屈曲点Pにおける屈曲角度θの二等分線と、タイヤ周方向とのなす角φが−60[deg]≦φ≦60[deg]の範囲内にあれば、フィン9がタイヤ周方向に凸であるといえる(図5参照)。
例えば、この実施の形態では、タイヤ径方向に垂直な断面視にて、フィン9が、タイヤサイド部Sの基準面に底辺を置いた二等辺三角形の断面形状を有している(図4参照)。このため、フィン9の幅方向の中心点Mが、二等辺三角形の頂点に位置している。また、タイヤサイド部Sの平面視にて、フィン9が、タイヤ径方向に延在する長尺構造を有し、その中腹部にて略V字状に屈曲した形状を有している(図3参照)。具体的には、フィン9が、略V字に屈曲した矩形状ないしは帯状形状を有し、V字の幅方向をタイヤ径方向に向けつつV字の凸側をタイヤ周方向に向けて配置されている。このため、フィン9の中心線MLが、タイヤ径方向に延在しつつ屈曲点Pにて屈曲した折れ線形状を有している。また、中心線MLの屈曲点Pが、屈曲点Pを挟む線分の端点(ここでは、中心線MLの長手方向の両端点)よりもタイヤ周方向に突出している。同時に、フィン9の中央部が、フィン9のタイヤ径方向内側の端部よりも、タイヤ周方向に突出している。
かかる構成では、フィン9の中心線MLが屈曲点Pを有するので、フィンの中心線がタイヤ径方向に直線的に延在する構成(図26参照)と比較して、フィン9の総長さが長い。これにより、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上して、タイヤの転がり抵抗が減少する。
なお、この空気入りタイヤ1では、フィン9の中心線MLのタイヤ径方向の長さLHと、フィン9の中心線MLの総長さL(図示省略)と、タイヤ断面高さSHとが、0.10≦L/SH≦0.90かつ0.10≦LH/SH≦0.90の関係を有することが好ましい(図3参照)。これにより、フィン9の設置長さLHおよび総長さLが適正化されて、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。
また、この空気入りタイヤ1では、タイヤ子午線方向の断面視にて、フィン9のタイヤ径方向外側の端部からタイヤ接地端TLまでの距離DH1と、フィン9のタイヤ径方向内側の端部からリムチェックラインLCまでの距離DH2と、タイヤ断面高さSHとが、0.05≦DH1/SH≦0.5かつ0.05≦DH2/SH≦0.5の関係を有することが好ましい(図1参照)。これにより、フィン9の設置範囲が適正化されて、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。
また、この空気入りタイヤ1では、屈曲点Pの屈曲角度θが、10[deg]≦θ≦170[deg]の範囲内にあることがより好ましい(図3参照)。これにより、屈曲点Pの屈曲角度θが適正化されて、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。
また、この空気入りタイヤ1では、フィン9の屈曲点Pとタイヤ最大幅位置Aとの距離Dが、タイヤ断面高さSHに対して0.10≦D/SH≦0.50の関係を有することが好ましい(図3参照)。タイヤ最大幅位置Aでは、タイヤ転動時におけるサイドウォールゴムの変形量が大きい。したがって、フィン9の屈曲点Pが、0.10≦D/SHとなる位置(タイヤ最大幅位置Aから外れた位置)に配置されることにより、タイヤの耐久性が向上する。一方で、フィン9の屈曲点Pが、D/SH≦0.50となる位置に配置されることにより、屈曲点Pからタイヤ最大幅位置Aに対して外側にあるフィン部分の長さが確保されるので、フィンの乱流発生効果が適正に確保される。
タイヤ最大幅位置Aは、JATMA規定のタイヤ断面幅の測定点となる位置をいう(図1参照)。また、タイヤ断面幅は、タイヤを規定リムに装着して規定内圧を付与すると共に無負荷状態として測定される。
また、この空気入りタイヤ1では、フィン9の幅Wが、0.5[mm]≦W≦10.0[mm]の範囲内にあることが好ましい(図4参照)。また、フィン9の高さHが、0.5[mm]≦H≦10.0[mm]の範囲内にあることが好ましく、1.0[mm]≦H≦5.0[mm]の範囲内にあることがより好ましい。これらにより、フィン9の幅Wおよび高さHが適正化される。
なお、上記のフィン9の幅Wおよび高さHの範囲は、乗用車用の空気入りタイヤにおいて好ましく、重荷重用のような外径が大きい空気入りタイヤの場合は、この範囲に限らず、当該乗用車用の範囲を超え得る。
[タイヤ装着方向の指定]
上記のように、この空気入りタイヤ1では、複数のフィン9が、中心線MLの屈曲方向を揃えつつタイヤ周方向に沿って所定間隔で配置される(図2参照)。このとき、空気入りタイヤ1が、フィン9の屈曲点Pの凸側を車両前進時におけるタイヤ回転方向に向けて車両に装着すべき指定を有することが好ましい。かかる装着態様により、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。なお、タイヤ装着方向の指定は、一般に、タイヤのサイドウォール部に形成された文字や凹凸により表示される。
なお、空気入りタイヤ1が、左右のタイヤサイド部Sにフィン9、9をそれぞれ有する構成では、左右のタイヤサイド部Sの各フィン9、9が、屈曲点Pの凸側を同一方向に向けて配置されることが好ましい(図示省略)。これにより、タイヤの車両装着時にて、左右のタイヤサイド部Sのフィン9が、屈曲点Pの凸側を車両前進時におけるタイヤ回転方向にそれぞれ向けて配置される。
また、空気入りタイヤ1が、一方のタイヤサイド部Sにのみフィン9を有する構成では、このフィン9を有する側のタイヤサイド部Sを車幅方向外側に向けて車両に装着すべき指定を有することが好ましい。これは、タイヤ転動時には、車幅方向内側よりも車幅方向外側の方が、空気抵抗による影響が大きいことによる。
[屈曲点の配置など]
図6〜図9は、図1に記載した空気入りタイヤの変形例1〜4を示す説明図である。これらの図は、単位ピッチあたりのフィンの拡大図を示している。ここでは、図3に記載したフィン9との相異点について説明し、共通点については、その説明を省略する。
図1の空気入りタイヤ1では、図3に示すように、フィン9の中心線MLが、タイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向外側に屈曲点Pを有している。
これに対して、図6の変形例1では、フィン9の中心線MLが、タイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向内側に屈曲点Pを有している。かかる構成としても、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。
また、このとき、フィン9の屈曲点Pとタイヤ最大幅位置Aとの距離Dが、タイヤ断面高さSHに対して0.10≦D/SH≦0.50の関係を有することが好ましい。これにより、タイヤの耐久性が向上する。
また、上記に限らず、フィン9の屈曲点Pとタイヤ最大幅位置Aとの距離Dが、タイヤ断面高さSHに対して、0≦D/SH<0.10の関係を有しても良い。例えば、図7の変形例2では、フィン9の中心線MLが、タイヤ最大幅位置Aに屈曲点Pを有している。かかる構成としても、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。
また、図1の空気入りタイヤ1は、図3に示すように、各フィン9の屈曲点Pの凸側を車両前進時におけるタイヤ回転方向に向けて車両に装着すべき指定を有している。
しかし、これに限らず、空気入りタイヤ1が、かかる装着方向の指定を有さず、図8の変形例3のように、各フィン9の屈曲点Pの凸側を車両前進時におけるタイヤ回転方向に対して逆側に向けて車両に装着されたとしても、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が得られる。
また、図1の空気入りタイヤ1では、図3に示すように、フィン9が、略V字に屈曲した矩形状ないしは帯状形状を有し、タイヤ径方向に垂直な断面視におけるフィン9の幅W(図4参照)が、フィン9の全域に渡って一定となっている。
しかし、これに限らず、フィン9の幅Wが、タイヤ径方向に向かうに連れて変化しても良い(図9参照)。例えば、図9の変形例4では、フィン9が、タイヤ径方向外側に向かうに連れて幅Wを徐々に拡大した形状を有している。
また、図1の空気入りタイヤ1では、フィン9の高さHが、フィン9の長手方向の両端部にて緩やかに減少している。
しかし、これに限らず、フィン9の高さHが、タイヤ径方向の全域に渡って一定であっても良い(図示省略)。
[フィンが複数の屈曲点を有する場合]
図10〜図13は、図1に記載した空気入りタイヤの変形例5〜8を示す説明図である。これらの図は、単位ピッチあたりのフィンの拡大図を示している。ここでは、図3に記載したフィン9との相異点について説明し、共通点については、その説明を省略する。
図1の空気入りタイヤ1では、図3に示すように、フィン9の中心線MLが、単一の屈曲点Pを有している。
しかし、これに限らず、フィン9の中心線MLが、複数の屈曲点P1、P2を有しても良い(図10〜図13参照)。
例えば、図10および図11の変形例5、6では、フィン9の中心線MLが、2つの屈曲点P1、P2を有し、これらの屈曲点P1、P2の凸側をタイヤ周方向かつ相互に異なる方向に向けて配置されている。このため、中心線MLが、タイヤ周方向に振幅を有するZ字形状ないしはジグザグ形状を有している。このとき、図10の変形例のように、中心線MLが、タイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向外側およびタイヤ径方向内側に、屈曲点P1、P2をそれぞれ有しても良い。また、図11の変形例のように、中心線MLが、タイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向外側に、2つの屈曲点P1、P2を有しても良い。逆に、中心線MLが、タイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向内側に、2つの屈曲点P1、P2を有しても良い(図示省略)。
また、図12の変形例7では、フィン9の中心線MLが、2つの屈曲点P1、P2を有し、これらの屈曲点P1、P2の凸側をタイヤ周方向かつ同一方向に向けて配置されている。このため、中心線MLが、全体としてU字形状を有している。また、中心線MLが、タイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向外側およびタイヤ径方向内側に、屈曲点P1、P2をそれぞれ有している。このとき、タイヤ径方向外側の屈曲点P1が、タイヤ径方向内側の屈曲点P2よりもタイヤ周方向に凸となるように配置されている。
また、図13の変形例8では、フィン9の中心線MLが、3つの屈曲点P1〜P3を有し、これらの屈曲点P1、P2の凸側をタイヤ周方向に左右交互に向けて配置されている。このため、中心線MLが、全体としてW字形状を有している。また、中心線MLが、タイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向外側に2つの屈曲点P1、P2を有し、タイヤ径方向内側に1つの屈曲点P3を有している。なお、D3は、屈曲点P3とタイヤ最大幅位置Aとのタイヤ径方向の距離である。
また、図10〜図13の変形例5〜8では、すべての屈曲点P1〜P3の屈曲角度θ(θ1〜θ3)が、それぞれ10[deg]≦θ≦170[deg]の範囲内にあることがより好ましい。これにより、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。
なお、上記に限らず、フィン9の中心線MLが、4つ以上の屈曲点P1〜Pk(k=4、5、・・・)を有しても良い(図示省略)。また、屈曲点Pの個数kは、k≦10であることが好ましい。
また、上記のように、フィン9の中心線MLが複数の屈曲点Pを有する構成では、空気入りタイヤ1は、複数の屈曲点P1〜Pkのうちの半数以上の屈曲点の凸側を車両前進時におけるタイヤ回転方向に向けて、車両に装着すべき指定を有することが好ましい。かかる装着態様により、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。
例えば、フィン9の中心線MLが、2つの屈曲点P1、P2を有する構成(図10〜図12参照)では、少なくとも1つの屈曲点P1の凸側が車両前進時におけるタイヤ回転方向に向くように、タイヤの車両装着方向が指定される。また、フィン9の中心線MLが、3つの屈曲点P1〜P3を有する構成(図13参照)では、2つ以上の屈曲点P1、P3の凸側が車両前進時におけるタイヤ回転方向に向くように、タイヤの車両装着方向が指定される。
なお、例えば、図10および図11の変形例5、6の構成では、フィン9がタイヤ回転方向と車両前進方向とが一致する位置(図2の12時の位置)にあるときには、一方の屈曲点P1が車両進行方向に対して凸となり(図10参照)、フィン9がタイヤ回転方向と車両前進方向とが逆方向となる位置(図2の6時の位置)にあるときには、他方の屈曲点P2が車両進行方向に対して凸となる(図示省略)。したがって、タイヤ回転時にて、いずれかの屈曲点P1(P2)が車両進行方向に対して凸となるので、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。
[フィンが曲線部を有する場合]
図14〜図16は、図1に記載した空気入りタイヤの変形例9〜11を示す説明図である。これらの図は、単位ピッチあたりのフィンの拡大図を示している。ここでは、図3に記載したフィン9との相異点について説明し、共通点については、その説明を省略する。
図1の空気入りタイヤ1では、図3に示すように、フィン9の中心線MLが、2つの直線部を1つの屈曲点Pを介して接続して成るV字形状を有している。また、図10〜図13の変形例では、フィン9の中心線MLが、3つ以上の直線部を2つ以上の屈曲点P1、P2を介して接続して成る折れ線形状を有している。
しかし、これに限らず、フィン9の中心線MLが、直線部と曲線部とを屈曲点Pを介して接続して成る形状、あるいは、複数の曲線部を屈曲点Pを介して接続して成る形状を有しても良い(図14〜図16参照)。すなわち、フィン9の中心線MLが、曲線部を含んで構成されても良い。
このとき、屈曲角度θが、屈曲点Pにおける曲線部の接線と直線部とのなす角、あるいは、屈曲点Pにおける各曲線部の接線のなす角により定義される。そして、この屈曲角度θが、10[deg]≦θ≦170[deg]の範囲内にあれば、フィン9が屈曲点Pを有するといえる。
例えば、図14の変形例9では、フィン9の中心線MLが、円弧形状を有する1つの曲線部と1つの直線部とを1つの屈曲点Pを介して接続して成る略V字形状を有し、屈曲点Pの凸側をタイヤ周方向に向けて配置されている。また、中心線MLが、タイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向外側に屈曲点Pを有している。また、中心線MLが、屈曲点Pのタイヤ径方向外側に曲線部を有し、タイヤ径方向内側に直線部を有している。また、曲線部が、その円弧形状の凸を屈曲点Pの凸に対してタイヤ周方向かつ逆方向に向けて配置されている。これにより、フィン9の中心線MLが2つの直線部を接続して成る構成(図3参照)と比較して、屈曲点Pにおける屈曲角度θが小さく設定されている。
また、図15の変形例10では、フィン9の中心線MLが、円弧形状を有する2つの曲線部を1つの屈曲点Pを介して接続して成る形状を有し、屈曲点Pの凸側をタイヤ周方向に向けて配置されている。また、中心線MLが、タイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向外側に屈曲点Pを有している。また、各曲線部が、その円弧形状の凸を屈曲点Pの凸に対してタイヤ周方向かつ逆方向に向けてそれぞれ配置されている。これにより、図14の変形例9と比較して、屈曲点Pにおける屈曲角度θがさらに小さくシャープに設定されている。
また、図16の変形例11では、フィン9の中心線MLが、円弧形状を有する2つの曲線部と1つの直線部とを2つの屈曲点P1、P2を介して接続して成る形状を有している。また、中心線MLが、各屈曲点P1、P2の凸側をタイヤ周方向かつ同一方向に向けている。また、中心線MLが、タイヤ径方向外側に2つの曲線部を有し、これらのタイヤ径方向内側に直線部を有している。また、中心線MLが、2つの曲線部の屈曲点P1をタイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向外側に有し、曲線部と直線部との屈曲点P2をタイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向内側に有している。また、2つの曲線部が、その円弧形状の凸を屈曲点Pの凸に対してタイヤ周方向かつ逆方向に向けてそれぞれ配置されている。
なお、上記に限らず、フィン9の中心線MLが、3つ以上の屈曲点P1〜Pk(k=3、5、・・・)を有しても良い(図示省略)。このとき、フィン9は、曲線部および直線部を任意に混在させて構成されても良いし、複数の直線部のみあるいは複数の曲線部のみから構成されても良い。
また、上記の構成では、空気入りタイヤ1は、複数の屈曲点P1〜Pkのうちの半数以上が凸側を車両前進時におけるタイヤ回転方向に向くように、車両に装着すべき指定を有することが好ましい。かかる装着態様により、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。
[フィンがタイヤ最大幅位置を跨がない場合]
図17および図18は、図1に記載した空気入りタイヤの変形例12、13を示す説明図である。これらの図は、単位ピッチあたりのフィンの拡大図を示している。ここでは、図3に記載したフィン9との相異点について説明し、共通点については、その説明を省略する。
図1の空気入りタイヤ1では、図3に示すように、フィン9が、タイヤ最大幅位置Aを横断してタイヤ径方向に延在している。
しかし、これに限らず、フィン9が、分割構造を有し、タイヤ最大幅位置Aを跨いで配置されても良い(図17および図18参照)。すなわち、フィン9が、タイヤ最大幅位置Aを境界とする一方の領域あるいは双方の領域であって、タイヤ最大幅位置Aから外れた位置に配置されても良い。
例えば、図17の変形例12では、一対のフィン9、9が、タイヤ最大幅位置Aを境界とするタイヤ径方向外側の領域およびタイヤ径方向内側の領域に、それぞれ配置されている。したがって、複数のフィン9、9がタイヤ径方向に間隔をあけて配列されている。また、各フィン9、9が屈曲点P1、P2を有するV字形状を有し、各屈曲点P1、P2の凸側をタイヤ周方向かつ同一方向に向けて配置されている。また、各フィン9、9が、タイヤ最大幅位置Aから外れた位置に配置されることにより、タイヤの耐久性が高められている。
また、各フィン9、9の中心線MLのタイヤ径方向の長さLH1、LH2と、フィン9の中心線MLの総長さL1、L2と、タイヤ断面高さSHとが、0.1≦(L1+L2)/SH≦0.9かつ0.10≦(LH1+LH2)/SH≦0.9の関係を有している(図17参照)。これにより、フィン9の総設置長さおよび総長さが適正化されている。
また、各フィン9、9の屈曲点P1、P2とタイヤ最大幅位置Aとの距離D1、D2が、タイヤ断面高さSHに対して0.10≦D1/SH≦0.5かつ0.10≦D2/SH≦0.5の関係を有している(図17参照)。これにより、タイヤ最大幅位置Aに対する屈曲点P1、P2の位置が適正化されている。
また、図18の変形例13では、図17の変形例12において、タイヤ径方向内側のフィン9が省略されている。したがって、単一のフィン9のみが、タイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向外側の領域に配置されている。かかる構成としても、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。
[フィンが円弧接続形状を有する場合]
図19は、図1に記載した空気入りタイヤの変形例14を示す説明図である。同図は、単位ピッチあたりのフィンの拡大図を示している。ここでは、図3に記載したフィン9との相異点について説明し、共通点については、その説明を省略する。
図3の構成および図6〜図18の変形例1〜13では、フィン9の中心線MLが、隣り合う線分を屈曲点P(P1〜P3)を介して接続して成る屈曲形状を有している。かかる構成では、フィンの中心線が屈曲点を有さない単一円弧から成る構成(図27参照)と比較して、タイヤ回転時にて、タイヤサイド部Sの表面の空気層が屈曲点Pを起点として剥離し易くなり、フィン9の乱流発生効果が向上するため、好ましい。
しかし、これに限らず、フィン9の中心線MLが、2つの線分を円弧部を介して接続して成る円弧接続形状を有しても良い(図19参照)。すなわち、中心線MLが、2つの線分を接続すると共にタイヤ周方向に凸となる円弧部(接続点Q1、Q2間の部分)を備える。これにより、タイヤ成形金型によるフィン9の成形が容易となる。また、かかる構成としても、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が得られる。
例えば、図19の変形例14では、フィン9の中心線MLが、2つの直線部を円弧部を介して接続して成る形状を有している。また、中心線MLが、円弧部の凸側をタイヤ周方向に向けている。また、中心線MLの円弧部のうちタイヤ周方向に最も凸となる点Rが、中心線MLのタイヤ径方向内側の端部よりも、タイヤ周方向に突出している。同時に、フィン9の中央部が、フィン9のタイヤ径方向内側の端部よりも、タイヤ周方向に突出している。なお、2つの直線部と円弧部との接続点Q1、Q2では、直線部の傾きと円弧部の接線の傾きとが略等しいため、中心線MLが図3に示すような屈曲点P(屈曲形状)を有していない。
また、上記の構成は、図6〜図18の変形例1〜13において、フィン9の屈曲部を円弧部に置換する場合にも、同様に適用できる。例えば、フィン9が複数の屈曲部を有するときに(図10〜図13参照)、これらの屈曲部にR面取りがそれぞれ施されても良い(図示省略)。また、例えば、フィン9が、直線部と曲線部とを接続して成る屈曲部、あるいは、複数の曲線部を接続して成る屈曲部を有するときに(図14〜図16参照)、これらの屈曲部にR面取りがそれぞれ施されても良い(図示省略)。
また、2つの線分と円弧部との接続点Q1、Q2における2つの線分の接線のなす角θ’が、10[deg]≦θ’≦170[deg]の範囲内にあることが好ましく、90[deg]≦θ’≦150[deg]の範囲内にあることがより好ましい。これにより、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が適正に確保される。
また、中心線MLの円弧部のうちタイヤ周方向に最も凸となる点Rと、タイヤ最大幅位置Aとの距離D’が、タイヤ断面高さSHに対して0.10≦D’/SH≦0.50の関係を有することが好ましい。これにより、タイヤの耐久性が向上する。
また、タイヤ径方向にかかる円弧部の幅RHと、タイヤ断面高さSHとが、0<RH/SH≦0.1の関係を有することが好ましい。これにより、円弧部の幅RHが適正化されるので、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が適正に向上する。例えば、フィン9の屈曲部のR面取りが大き過ぎると、フィン9の中心線MLが屈曲点Pを有することによるフィン9の乱流発生効果が低下するため、好ましくない。
[フィンがS字形状を有する場合]
図20および図21は、図1に記載した空気入りタイヤの変形例15、16を示す説明図である。これらの図は、単位ピッチあたりのフィンの拡大図を示している。ここでは、図3に記載したフィン9との相異点について説明し、共通点については、その説明を省略する。
図1の空気入りタイヤ1では、図3に示すように、フィン9の中心線MLが、屈曲点Pを持った屈曲形状を有している。この屈曲点Pは、上記のように、隣り合う線分を10[deg]≦θ≦170[deg]の屈曲角度θにて接続する点をいう。かかる構成では、フィンの中心線が屈曲点を有さない単一円弧から成る構成(図27参照)と比較して、タイヤ回転時にて、タイヤサイド部Sの表面の空気層が屈曲点Pを起点として剥離し易くなり、フィン9の乱流発生効果が向上するため、好ましい。
しかし、これに限らず、フィンの中心線MLが、タイヤ周方向かつ相互に異なる方向に凸となる一対の曲線部を有しても良い(図20および図21参照)。なお、フィンの中心線MLが3つ以上の曲線部を有する構成(図示省略)では、少なくとも2つの曲線部がタイヤ周方向かつ相互に異なる方向に凸となれば良い。
例えば、図20の変形例15では、フィン9の中心線MLが、2つの円弧部を接続して成るS字形状ないしは正弦波形状を有している。また、これらの円弧部が、タイヤ周方向かつ相互に異なる方向に向いている。また、S字形状の変曲点(円弧部の接続点)Qが、タイヤ最大幅位置Aに配置されている。このため、タイヤ最大幅位置Aを境界としたタイヤ径方向外側の領域とタイヤ幅方向内側の領域とで、2つの円弧部が相互に異なる方向に凸となっている。また、タイヤの車両装着時にて、タイヤ径方向外側の円弧部が車両前進時におけるタイヤ回転方向に凸となるように、配置されている。
さらに、図21の変形例16では、フィンの中心線MLが、3つの円弧部を接続して成る正弦波形状を有している。また、これらの円弧部のうち2つの円弧部と残り1つの円弧部とがタイヤ周方向かつ相互に異なる方向に向いている。また、中心線MLが2つの変曲点Q1、Q2を有し、1つの変曲点Q2がタイヤ最大幅位置Aに配置され、他の変曲点Q1がタイヤ最大幅位置Aよりもタイヤ径方向外側に配置されている。このため、タイヤ最大幅位置Aを境界としたタイヤ径方向外側の領域内に、フィン9の中心線MLがS字形状となる部分(2つの円弧部がタイヤ周方向かつ相互に異なる方向に凸となる部分)を有している。また、タイヤ最大幅位置Aを境界としたタイヤ径方向外側の領域とタイヤ幅方向内側の領域とで、2つの円弧部が相互に異なる方向に凸となっている。また、タイヤの車両装着時にて、2つの円弧部が車両前進時におけるタイヤ回転方向に凸となるように、配置されている。
上記の構成では、フィン9がタイヤ回転方向と車両前進方向とが一致する位置(図2の12時の位置)にあるときには、一方の曲線部が車両進行方向に対して凸となり(図20および図21参照)、フィン9がタイヤ回転方向と車両前進方向とが逆方向となる位置(図2の6時の位置)にあるときには、他方の曲線部が車両進行方向に対して凸となる(図示省略)。したがって、タイヤ回転時にて、いずれかの曲線部が車両進行方向に対して凸となるので、フィンの中心線が一方向にのみ凸となる形状(例えば、単一の円弧形状)と比較して、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。
なお、図20および図21の変形例15、16では、中心線MLの曲線部のうちタイヤ周方向に最も凸となる点R(R1〜R3)と、タイヤ最大幅位置Aとの距離D’(D’1〜D’3)が、タイヤ断面高さSHに対して0.10≦D’/SH≦0.50の関係を有することが好ましい(図20および図21参照)。これにより、タイヤの耐久性が向上する。
また、図20および図21の変形例15、16では、中心線MLが、複数の曲線部のみを接続して構成されている。しかし、これに限らず、中心線MLが、一部に直線部を有しても良い(図示省略)。したがって、中心線MLが、タイヤ周方向かつ相互に異なる方向に凸となる少なくとも一対の曲線部を有すれば足りる。
また、フィン9の中心線MLが、タイヤ周方向に凸となる曲線部を4つ以上有しても良い(図示省略)。
また、フィン9の中心線MLがタイヤ周方向に凸となる曲線部を3つ以上有する構成(例えば、図21参照)では、空気入りタイヤ1は、これらの円弧部のうちの半数以上が凸側を車両前進時におけるタイヤ回転方向に向くように、車両に装着すべき指定を有することが好ましい。かかる装着態様により、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する。
[フィンの断面形状の変形例]
図22〜図24は、図1に記載した空気入りタイヤの変形例17〜19を示す説明図である。これらの図は、フィンをタイヤ径方向に垂直な曲面で切断したときの断面図を示している。ここでは、図4に記載したフィン9との相異点について説明し、共通点については、その説明を省略する。
図1の空気入りタイヤ1では、図4に示すように、タイヤ径方向に垂直な断面視にて、フィン9が、タイヤサイド部Sの基準面に底辺を置いた二等辺三角形の断面形状を有している。
しかし、これに限らず、フィン9は、矩形ないしは台形の断面形状を有しても良いし(図22参照)、半円形ないしは楕円形の断面形状を有しても良い(図23参照)。
また、図1の空気入りタイヤ1では、図4に示すように、フィン9が二等辺三角形かつ長手方向に一様な断面形状を有するため、フィン9の中心線MLがフィン9の稜線に一致している。
しかし、これに限らず、フィン9の中心線MLと、フィン9の稜線とが不一致となる場合もあり得る。かかる場合としては、タイヤ径方向に垂直な断面視にて、フィン9が左右非対称な形状を有する場合が想定される。例えば、図24の変形例19では、タイヤ径方向に垂直な断面視にて、フィン9が、一方向に頂点を偏らせた三角形状を有している。なお、フィン9の中心線MLは、上記のように、タイヤ径方向に垂直な断面視におけるフィン9の幅W方向の中心点Mを結んだ線である。
[効果]
以上説明したように、この空気入りタイヤ1は、乱流発生用のフィン9をタイヤサイド部Sの表面に備える(図1および図2参照)。また、フィン9の中心線MLが、隣り合う線分を10[deg]≦θ≦170[deg]の屈曲角度θにて接続すると共にタイヤ周方向に凸となる屈曲点Pを有する(例えば、図3参照)。
かかる構成では、フィン9の中心線MLが屈曲点Pを有するので、フィンの中心線がタイヤ径方向に直線的に延在する構成(図示省略)と比較して、フィン9の総長さが長い。これにより、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上して、タイヤの転がり抵抗が減少する利点がある。また、フィン9によりタイヤサイド部の表面積が増加するので、タイヤからの放熱が促進される。これにより、タイヤが冷却されて、タイヤ故障の発生が抑制される利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、屈曲点Pとタイヤ最大幅位置Aとの距離Dが、タイヤ断面高さSHに対して0.10≦D/SH≦0.50の関係を有する(例えば、図3参照)。かかる構成では、中心線MLの屈曲点Pの位置がタイヤ最大幅位置Aに対して適正化されるので、タイヤの耐久性能が向上する利点がある。
また、この空気入りタイヤ1は、屈曲点Pの向きを揃えつつタイヤ周方向に沿って所定間隔で配置された複数のフィン9を備える(例えば、図3参照)。また、空気入りタイヤ1は、屈曲点Pの凸側を車両前進時におけるタイヤ回転方向に向けて車両に装着すべき指定を有する。かかる構成では、屈曲点Pの凸側の向きが適正化されることにより、タイヤの耐久性能が向上する利点がある。なお、1つのフィン9の中心線MLが複数の屈曲点Pを有する場合(図10〜図13参照)には、空気入りタイヤ1は、半数以上の屈曲点Pの凸側を車両前進時におけるタイヤ回転方向に向けて車両に装着すべき指定を有することが好ましい。
また、この空気入りタイヤ1は、フィン9の中心線MLが、2つの線分を接続すると共にタイヤ周方向に凸となる円弧部(接続点Q1、Q2の区間部)を備える(図19参照)。かかる構成では、フィン9の中心線MLが円弧部を備えるので、フィンの中心線がタイヤ径方向に直線的に延在する構成(図示省略)と比較して、フィン9の総長さが長い。これにより、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上して、タイヤの転がり抵抗が減少する利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、中心線MLの2つの線分と円弧部との接続点Q1、Q2における2つの線分の接線のなす角θ’が、10[deg]≦θ’≦170[deg]の範囲内にある(図19参照)。かかる構成では、円弧部を挟んで隣り合う線分のなす角θ’が適正化されるので、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が適正に確保される利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、中心線MLの円弧部におけるタイヤ周方向に最も凸となる点Rと、タイヤ最大幅位置Aとの距離D’が、タイヤ断面高さSHに対して0.10≦D’/SH≦0.50の関係を有する(図19参照)。かかる構成では、中心線MLの円弧部の位置がタイヤ最大幅位置Aに対して適正化されるので、タイヤの耐久性能が向上する利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、タイヤ径方向にかかる中心線MLの円弧部の幅RHと、タイヤ断面高さSHとが、0<RH/SH≦0.1の関係を有する(図19参照)。かかる構成では、円弧部の幅RHが適正化されるので、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が適正に向上する利点がある。
また、この空気入りタイヤ1は、中心線MLの円弧部の向きを揃えつつタイヤ周方向に沿って所定間隔で配置された複数のフィン9を備える(図19参照)。また、空気入りタイヤ1は、円弧部の凸側を車両前進時におけるタイヤ回転方向に向けて車両に装着すべき指定を有する。かかる構成では、円弧部の凸側の向きが適正化されることにより、タイヤの耐久性能が向上する利点がある。なお、1つのフィン9の中心線MLが複数の円弧部を有する場合(図示省略)には、空気入りタイヤ1は、半数以上の円弧部の凸側を車両前進時におけるタイヤ回転方向に向けて車両に装着すべき指定を有することが好ましい。
また、この空気入りタイヤ1では、フィン9の中心線MLが、タイヤ周方向かつ相互に異なる方向に凸となる一対の曲線部を有する(例えば、図20参照)。かかる構成では、タイヤ回転時にて、いずれかの曲線部が車両進行方向に対して凸となるので、フィンの中心線が一方向にのみ凸となる形状(例えば、単一の円弧形状)と比較して、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、中心線MLの曲線部におけるタイヤ周方向に最も凸となる点と、タイヤ最大幅位置Aとの距離D’が、タイヤ断面高さSHに対して0.10≦D’/SH≦0.50の関係を有する(例えば、図20参照)。かかる構成では、中心線MLの曲線部の位置がタイヤ最大幅位置Aに対して適正化されるので、タイヤの耐久性能が向上する利点がある。
また、この空気入りタイヤ1では、フィン9の中心線MLのタイヤ径方向の長さLHと、フィン9の中心線MLの総長さLと、タイヤ断面高さSHとが、0.10≦L/SH≦0.90かつ0.10≦LH/SH≦0.90の関係を有する(例えば、図3、図19および図21参照)。かかる構成では、フィン9の設置長さおよび総長さが適正化されて、タイヤ回転時におけるフィン9の乱流発生効果が向上する利点がある。
図25および図26は、この発明の実施の形態にかかる空気入りタイヤの性能試験の結果を示す表である。図27および図28は、従来例1、2の空気入りタイヤを示す説明図である。これらの図は、単位ピッチあたりのフィンの拡大図を示している。
この性能試験では、相互に異なる複数の空気入りタイヤについて、燃費に関する評価が行われた(図25および図26参照)。これらの性能試験では、タイヤサイズ185/65R15の空気入りタイヤがJATMA規定の適用リムに組み付けられ、この空気入りタイヤにJATMA規定の最高空気圧および最大負荷が付与される。
(1)燃費に関する評価では、空気入りタイヤが、排気量1500[cc]、モーターアシスト駆動かつ小型前輪駆動である試験車両に装着される。そして、試験車両が全長2[km]のテストコースを100[km/h]で50[周]走行し、その後に、燃料消費量が測定される。そして、この測定結果に基づいて、燃料消費率が算出され、従来例1を基準(100)とした指数評価が行われる。この評価は、数値が大きいほど燃費が良く、好ましい。
実施例1〜23の空気入りタイヤ1は、図3、図6〜図21の構成をそれぞれ有している。これらの空気入りタイヤ1は、タイヤ径方向に垂直な断面視にて、フィン9が矩形断面形状(図22参照)を有し、フィン9の幅Wおよび高さH(図4参照)が、W=1[mm]、H=2[mm]となっている。また、フィン9のピッチ数(タイヤ周方向の単位パターンの配列数)が、30となっている。また、実施例1〜18の空気入りタイヤ1では、フィン9の中心線MLが、タイヤ周方向に凸となる屈曲点P(隣り合う線分を10[deg]≦θ≦170[deg]の屈曲角度θにて接続する点)を有している。また、屈曲角度θの二等分線と、屈曲点Pにおけるタイヤ周方向とのなす角が、±30[deg]の範囲内にある。
従来例1、2の空気入りタイヤは、図27および図28の構成をそれぞれ有している。また、フィンの断面形状、幅、高さおよびピッチ数は、実施例1の空気入りタイヤ1と同一である。
試験結果に示すように、実施例1〜23の空気入りタイヤ1では、タイヤの燃費が向上することが分かる。また、フィン9の中心線MLの形状、屈曲点の角度θ、車両装着時の向きなどが適正化されることにより、タイヤの燃費がさらに向上することが分かる。また、中心線MLの屈曲点の位置D/SHが適正化されることにより、タイヤの耐久性能が向上することが分かる。