JP6058781B2 - タイヤ空洞気流構成 - Google Patents

Description

本主題は、一般にタイヤに関する。より詳細には、本主題は、一以上の気流構成を備えるタイヤまたはタイヤホイールシステムに関する。

タイヤは動作時に表面に沿って転がる。タイヤが表面に沿って転がると、タイヤ材料は歪みの反復サイクルを受ける。歪みの反復サイクルにより、ヒステリシスにより熱が発生する。すなわち、タイヤの動作は、熱を発生する傾向がある。通常、タイヤは、タイヤの温度において発生した熱が入熱よりも低い出熱に等しくなる実質的な定常状態に達するまで、動作中にて加熱されるように作動する。

発熱率、すなわち単位時間当たりに発生する熱は、限定されるものではないが、一般に、速度、荷重およびタイヤ材料特性などの複数の変数の関数である。単位時間当たりに発生する熱は、通常、全ての他の変数が等しいときは、速度の正の関数である。速度が上がると、単位時間当たりに発生する熱が増大する。

タイヤから出る熱は、伝導、対流および放射という熱伝達メカニズムにより生じる。タイヤから出る熱の発生率は、通常、全ての他の変数が等しいときは、タイヤ温度の正の関数であり、タイヤ温度が上がると、単位時間当たりの出熱が増大する。

タイヤの動作中に発生する熱は、実質的な定常状態にある使用温度が、発熱率が発熱率と入熱率とを加算した和にほぼ等しいその定常状態の温度に達するまで、タイヤ温度を増加させる傾向がある。

温度は、タイヤ寿命、特に高速でのタイヤ寿命に影響する変数である。タイヤの耐久性は、タイヤが冷却されると増大する。伝導、対流および放射の一つ以上による熱伝達を改善して発熱率を増大することにより、定常状態の使用温度を低下させることが可能である。

対流熱交換を促進するタイヤ気流構成を開発することが依然として望ましい。

円周を有する環状内面、および気流構成を備えることができる空気入りタイヤが提供される。環状内面が、ホイールと係合するように構成され、円周の方向において環状内面に沿う内面周方向を画定し、環状内面に接し、かつ円周の方向に直交する内面経線方向を画定し、両方の他の方向に相互に直交する内面法線方向を画定できる。気流構成は、環状内面と係合し、膨張空気の流れを周方向以外に指向させるように構成できる。また、気流構成は、内面法線方向および内面経線方向に延びる一部分を備える気流構成表面を備え、内面法線方向に２ミリメートルよりも長く、または、内面周方向に延びてもよい。

リム部を備えるホイール、膨張空気によって膨らませるように構成された空気入りタイヤ、および一以上の気流構成を備えるタイヤホイールシステムがさらに提供される。リム部は、環状外面を備え、空気入りタイヤと係合するように構成できる。環状外面は、ホイール周方向を画定する円周を有してもよい。空気入りタイヤは、タイヤ軸線方向、環状内面、ならびにタイヤ軸線方向およびタイヤ周方向の両方に相互に直交するタイヤ径方向を画定する動作回転軸線を備えてもよい。環状内面は、ホイールのリム部と係合するように構成され、タイヤ周方向を画定する円周を有してもよい。一以上の気流構成は、空気入りタイヤの環状内面、またはホイールの環状外面と係合できる。一以上の気流構成は、気流構成表面を備え、この表面は、膨張空気の流れを、タイヤ径方向およびタイヤ軸線方向に沿う成分を有する方向に指向させるように構成できる。気流構成表面の少なくとも一部分は、タイヤ径方向およびタイヤ軸線方向に延び、タイヤ径方向に２ミリメートルよりも長く、または、タイヤ周方向に延びてもよい。

膨張空気によって膨らませるように構成された空気入りタイヤがさらに提供される。空気入りタイヤは、環状内面および複数の気流構成を備えることができる。環状内面は、円周を有し、ホイールと係合するように構成され、円周の方向において環状内面に沿う内面周方向を画定し、環状内面に接し、かつ円周の方向に直交する内面経線方向を画定し、内面周方向および内面経線方向の両方に相互に直交する内面法線方向を画定できる。複数の気流構成の各々は、環状内面の一体に形成された構成要素でもよい。複数の気流構成は、環状内面の周囲において周方向に間隔をあけて配置された少なくとも３つの気流構成を備えてもよい。複数の気流構成の各々は、膨張空気の流れを周方向以外に指向させるように構成できる。複数の気流構成の少なくとも１つは、気流構成表面を備え、この表面の少なくとも一部分は、内面法線方向、内面経線方向および内面周方向に延びてもよい。複数の気流構成の少なくとも１つは、内面法線方向に２ミリメートルよりも長く延びる気流構成表面を備えてもよい。複数の気流構成の少なくとも１つは、内面経線方向に対する角度が１０度以上である接平面を有する気流構成表面を備えてもよい。

計算流体力学の結果を示すタイヤモデルの一実施形態の側面図である。 計算流体力学の結果を示すタイヤの一実施形態の頂部領域の正面図である。 計算流体力学の結果を示すタイヤの一実施形態のフットプリント領域の正面図である。 タイヤホイールシステムの一実施形態の正面断面図である。 縦軸がタイヤの底部における速度を示し、横軸が径方向距離を示すグラフである。 縦軸がタイヤの直線移動に対するタイヤの底部における速度を示し、横軸が径方向距離を示すグラフである。 縦軸がホイールの剛体回転に対するタイヤの底部における速度を示し、横軸が径方向距離を示すグラフである。 縦軸がタイヤの頂部における速度を示し、横軸が径方向距離を示すグラフである。 縦軸がタイヤの剛体回転に対するタイヤの頂部における速度を示し、横軸が径方向距離を示すグラフである。 縦軸がホイールの剛体回転に対するタイヤの頂部における速度を示し、横軸が径方向距離を示すグラフである。 頂部領域およびフットプリント領域における空洞流速プロファイルを示すタイヤの一実施形態の概略側面図である。 タイヤの一実施形態のフットプリント領域の正面断面図である。 フットプリントを通過する際の、タイヤの一実施形態の内部領域の車道と垂直な図である。 フットプリントを通過する際の、タイヤの別の実施形態の内部領域の車道と垂直な図である。 フットプリントを通過する際の、タイヤの別の実施形態の内部領域の車道と垂直な図である。

図１〜図１５である図面を参照する。これらの図面の提示は、タイヤ空洞気流構成、タイヤ空洞気流構成を備えるタイヤ、およびタイヤ空洞気流構成を備えるタイヤホイールシステムの特定の実施形態の図示のみを目的とする。

図１に、図式的な計算流体力学の結果１１０を示すタイヤモデル１００の一実施形態の側面図を示す。図２および図３に、それぞれ、頂部１３２およびフットプリント領域１３０に近接する正面の視点からのこれらの同じ計算流体力学の結果１１０を示す。計算流体力学の結果１１０は、タイヤモデル１００全体の膨張空気４３１の気流１３２０の速度を示す。特に断りのない限り、本明細書に使用する空気の使用は、概略の意味において空気入りタイヤの膨張に使用される気体を指し、大気中の空気すなわち工場内の空気または乾燥空気に限定されない。むしろ、大気中の空気、工場内の空気、乾燥空気、窒素、アルゴン、他の気体、またはそれらの混合物などの他の気体を含んでもよい。同様に、気流は、空気が含み得る任意の気体の流れを意味し得る。再度図１〜図３を参照すると、計算流体力学の結果１１０は、車道に沿って転がるＰ２１５／５５Ｒ１７乗用車サイズのタイヤという条件に基づく。この場合では、このタイヤは、ドラムの直径が１０フィートであり、１１４６重量ポンドの荷重を負担して時速６５マイルで走行し、３０．５ｐｓｉの冷却空気および３３．４ｐｓｉの加熱空気で構成された膨張空気４３１としての工場内の空気で膨張される。図１〜図３に示す具体的な結果は、前述の入力情報に依存し得るが、本明細書における一般的傾向および調査結果は、任意の特定のタイヤ、タイヤサイズ、速度、荷重、膨張ガス、車道またはタイヤ空気圧に特有のものではない。図１〜図３において、前述の入力情報に基づく任意の所定の地点における計算された流速は、主として２つの変数の関数である。この変数はすなわち、１）タイヤモデル１００の回転軸線１２０からの径方向距離、および２）フットプリント領域１３０までの距離である。タイヤモデル１００の回転軸線１２０からの径方向距離の関数としての流速の第一の処理では、概して、タイヤモデル１００の回転軸線１２０付近の流れが、回転軸線１２０から離れた位置の流れよりも遅い。フットプリント領域１３０から遠位の領域において、内径１３５に沿う流れの速度は、７１５インチ／秒であるホイール外面の速度よりも若干遅い。フットプリント領域１３０から遠位の領域において、外径１３７に沿う流れの速度は、１１４２インチ／秒であるタイヤ内面の速度よりも若干遅い。概して、フットプリント領域１３０から遠位の領域では、流速を径方向位置の正の関数として実質的に表現できる。フットプリント領域１３０までの距離の関数としての流速の処理において、フットプリント領域１３０に近接する領域における任意の所定の径方向位置における流れの速度は、フットプリント領域１３０から遠位の領域における同じ径方向位置における流れよりも相当速い。この理由を下記により詳細に記載する。一般に、フットプリント領域１３０に近接する領域では、流速を径方向位置およびフットプリントの中心までの距離の正の関数としてほぼ完全に表現できる。

図１〜図３に示すタイヤモデル１００は、タイヤホイールシステムにおける空気の動作を表すことができる。ここで図４を参照し、関連するタイヤホイールシステム４００と共にタイヤ空洞気流構成４５０および４５０′の実施形態を示す。タイヤホイールシステム４００は、ホイール４１０およびタイヤ４２０を備える。ホイール４１０は、その周囲にタイヤ４２０を取り付けるように設計された任意のさまざまなホイールを含むことができる。図４に示す実施形態では、ホイール４１０は、限定されるものではないが、空気入りタイヤ４２２などのタイヤ４２０と係合するように構成されたリム部４１２、および関連する車両（図示せず）と係合するように構成された板部４１６を備える。リム部４１２は、環状外面、すなわちホイールリム面４１３を備える。このリム面４１３は、閉ループにおいて軸線４０２の周囲に延び、それ故ホイール周方向を画定するホイール円周を有する。リム部４１２を軸線４０２からの半径距離が変化し、それによりホイール円周が軸線位置に応じて変化するものとして示したが、任意の所定の軸線位置における周方向は、任意の他の軸線位置におけるものと同様である。図４に示す実施形態では、タイヤ４２０は、車両用空気入りタイヤ４２２である。他の実施形態では、タイヤ４２０は、ランフラットタイヤまたは別の種類のタイヤを含むことができる。空気入りタイヤ４２２は、膨張空気４３１によって膨らませるように構成されたタイヤ４２０である。図４に示す実施形態では、タイヤ４２０およびホイール４１０が共に内部空洞４３０を画定する。内部空洞４３０は、タイヤ４２０およびホイール４１０によって周囲環境４４０から実質的に隔離され、空気を収容するか、または膨張空気４３１で膨張し、周囲環境４４０の圧力をいくらか上回る圧力に達することができる。図４に示す実施形態では、車両用空気入りタイヤ４２２は、タイヤ軸線方向４７２を画定し、それと方向が一致する動作回転軸線４０２を備える。車両用空気入りタイヤ４２２は、環状内面４２４を備える。この環状内面４２４は、閉ループにおいて軸線４７２の周囲に延び、それ故タイヤ周方向を画定する円周を有する。車両用空気入りタイヤ４２２は、タイヤ軸線方向４７２およびタイヤ周方向の両方に相互に直交するタイヤ径方向４７４をさらに備える。内部空洞４３０は、タイヤ４２０によって構成される表面およびホイール４１０によって構成される表面を含む表面の組により画定され得る。内部空洞４３０は、トレッド面４２６と対向する環状内面４２４、および第一の側壁面４２７と対向する第一の側壁内側面４２５を含むタイヤ４２０によって構成される表面の組と、ホイール４１０およびホイールリム面４１３によって構成される表面の組とにより画定され得る。環状内面４２４は、タイヤの周囲において完全に輪になり、それ故円周を有し、円周の方向において環状内面に沿う内面周方向１３０２を画定し、環状内面４２４に接し、かつ内面周方向１３０２に直交する内面経線方向４６４を画定し、内面周方向１３０２および内面経線方向４６４の両方に相互に直交する内面法線方向４６６を画定する。環状内面４２４は、ホイール４１０と係合するように構成できる。環状内面４２４は、第一の側壁面４２７および第二のタイヤ側壁４２８によって間接的にホイールリム面４１３と係合できる。

タイヤ周方向１３０４は、内面周方向１３０２と一致する。繰り返しを避けるため、本明細書において特に断りのない限り、内面周方向１３０２に関する言及は、タイヤ周方向１３０４にも当てはまる。同様に、タイヤ径方向４７４は、内面法線方向４６６と一致する。繰り返しを避けるため、本明細書において特に断りのない限り、内面法線方向４６６に関する言及は、タイヤ径方向４７４にも当てはまる。通例、内面経線方向４６４は、必ずしもタイヤ軸線方向４７２と一致しない。この理由は、前者は、曲面であり得る環状内面４２４の接線によって一部分が画定され、後者は、直線である動作回転軸線４０２によって画定されるからである。環状内面４２４が平面であり、動作回転軸線４０２と平行である領域では、例えば、環状内面４２４がタイヤフットプリントを通過するときに、内面経線方向４６４がタイヤ軸線方向４７２と一致し得ることが留意されるべきである。

前述の方向を利用して、各々が他の方向を表現するのに有効な２つの異なる座標系を規定できる。第一の座標系は、内面周方向１３０２、内面法線方向４６６および内面経線方向４６４の相互に独立した方向を含むように規定できる。第二の座標系は、タイヤ周方向１３０４、タイヤ径方向４７４およびタイヤ軸線方向４７２の相互に独立した方向を含むように規定できる。第一の座標系または第二の座標系のいずれかの使用において、任意的な方向を、座標軸に従い規定されたベクトルのベクトル和の観点からその座標系において規定できる。任意的な方向の大きさが重要ではないため、座標軸に従い規定されるベクトルの大きさもまた重要ではなく、一般性を損失することなく、全てを単一のものとして想定できる。ここで図１５を参照するように、例として、限定されるものではないが、気流構成表面１２５４が、環状内面４２４から延び、内面周方向１３０２および内面経線方向４６４にも延びる。気流構成表面１２５４に直交な単位ベクトル１５８０は、表面１２５０が内面経線方向４６４に対して角度θをなすため、相似三角形によって、内面周方向１３０２に対して角度θをなす。これにより気流構成表面１２５４に直交な単位ベクトルは、内面経線方向４６４の正弦(sine)θ成分、および内面周方向１３０２の余弦(cosine)θ成分を有し、内面法線方向４６６の成分は有さないであろう。ここで図１４を参照すると、例として、限定されるものではないが、気流構成表面１４５４が、環状内面４２４から延び、地点１４６４において、内面周方向１３０２および内面経線方向４６４に延びる。地点１４６４における気流構成表面１４５４に直交な単位ベクトル１４８０は、接平面１４６３が内面経線方向４６４に対して角度θ″をなすため、相似三角形によって、内面周方向１３０２に対して角度θ″をなす。これにより地点１４６４における気流構成表面１４５４に直交な単位ベクトルは、内面経線方向４６４の正弦(sine)θ″成分、および内面周方向１３０２の余弦(cosine)θ″成分を有し、内面法線方向４６６の成分は有さない。

動作中、タイヤホイールシステム４００は、回転し、その回転によって車道（図示せず）に沿って転がるまたは摺動する。また、動作中、タイヤホイールシステム４００は、一般に、何らかの荷重を負担して動く。荷重は、車両のいくらかの重量などの車両荷重でもあり得、または限定されるものではないが、積荷荷重、動荷重もしくはタイヤホイールシステム４００の重量を包含する何らかの他の荷重でもあり得る。荷重は、図１および図３に示すような、車道に接触するタイヤ領域のタイヤフットプリント１１１０への変形をもたらす。動作中、タイヤホイールシステム４００を含む個々の要素は、共通速度の回転を受け、これにより任意の所定の要素が全ての他の要素とほぼ同じ角速度を有する。

回転空気入りタイヤホイールシステム４００の膨張空気４３１は、周辺の主要部４３１，４２５，４２４，４１３と共に回転する傾向がある。周辺の主要部４３１，４２５，４２４，４１３は、環状内面４２４、ホイールリム面４１３、側壁内側面４２５、または別の分量の膨張空気４３１もしくはそのごく一部を含み得る。空気入りタイヤホイールシステム４００では、内部空洞４３０が、外側径方向限界を画定する環状内面４２４と、より小さな内側径方向限界を画定するホイールリム面４１３とによって径方向に境界を規定される。前述したように、動作中、環状内面４２４およびホイールリム面４１３は、ほぼ同じ角速度で回転する。環状内面４２４およびホイールリム面４１３は、ほぼ同じ角速度で回転するが、回転軸線４０２からの距離が互いに異なるため、それらが移動する速度は互いに異なり、環状内面４２４のほうが速い。前述したように、環状内面４２４に最接近している膨張空気４３１の一部は、環状内面４２４と同様の速度で動く傾向がある。その一方で、ホイールリム面４１３に最接近している膨張空気４３１の一部は、ホイールリム面４１３と同様の速度で動く傾向がある。これにより、膨張空気４３１の、環状内面４２４に最も近い部分が、膨張空気４３１の、ホイールリム面４１３に最も近い部分よりも速く動く傾向がある。この傾向は、通常、図１〜図３に示す計算流体力学の結果１１０によって証明される。この傾向を図８にグラフで示す。

動作中、一回転ごとに、タイヤ４２０の任意の所定の部分がタイヤフットプリント１１１０を通過する。タイヤ４２０の任意の所定の部分がタイヤフットプリント１１１０を通過するときに、タイヤのその部分に収容されている膨張空気４３１もタイヤフットプリント１１１０を通過する。タイヤフットプリント１１１０におけるまたはそこに近接するタイヤの断面積は、タイヤフットプリントから離れているタイヤの断面積よりも狭い。タイヤ４２０の所定の部分がタイヤフットプリント１１１０を通過すると、タイヤのその部分に収容されている膨張空気４３１がそこを通過している間、その部分の断面積は縮小する。タイヤフットプリント１１１０の断面積の縮小を原因として、タイヤのその部分に収容されている膨張空気４３１は、関連する保護要件を満たすために内部空洞４３０内の他の場所の気流１３２０よりも迅速に流れる必要がある。この傾向は、通常、図１〜図３に示す計算流体力学の結果１１０によって証明される。この傾向を図５にグラフで示す。

ここで図４および図１２〜図１５を参照するように、タイヤ４２０またはホイール４１０は、気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０を備えてもよい。気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０は、そこに衝突する膨張空気４３１の気流１３２０をいくつかの方向に指向させるように構成される。気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０は、気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４を備えてもよい。気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０は、タイヤ４２０またはホイール４１０の表面と係合するように構成でき、タイヤホイールシステム４００を組み立てると、内部空洞４３０を少なくとも部分的に画定するであろう。タイヤ４２０またはホイール４１０の表面は、タイヤホイールシステム４００を組み立てると、内部空洞４３０を少なくとも部分的に画定するであろう。これは、環状内面４２４、ホイールリム面４１３、側壁内側面４２５、または第二のタイヤ側壁４２８と対向する側壁内側面４２９を備えてもよい。

気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０は、接着剤、機械的留め具、成形作業によって、または、これらの一体形成によって、タイヤ４２０の表面またはホイール４１０の表面と係合できる。接着剤は、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリエチレン、エポキシ樹脂、シアノアクリレート、または良好な工学的判断により選択される他の接着剤を含むことができる。機械的留め具は、ねじくぎ、ボルト、ナット、クリップ、クランプ、ピン、ステープル、リベット、または良好な工学的判断により選ばれた他の機械的留め具を備えてもよい。成形作業は、タイヤ成形作業、射出成形作業、または良好な工学的判断により選ばれた他の成形作業を含むことができる。一体に形成される構成要素は、別個のピースとしては形成されず、むしろ、単一の単位ピースとして予め接合形成される。一体に形成される構成要素の非限定的な例は、気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０が骨組要素（図示せず）で形成された実施形態であろう。この形成では、過度に厚い骨組要素（図示せず）を押し出し成形し、気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０が骨組要素（図示せず）と一体に形成された構成要素として形成されるまで、周囲材料を取り去るように圧延する。一部の実施形態では、気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０は、タイヤ４２０またはホイール４１０の表面の構成要素と一体に形成できる。これらのタイヤ４２０またはホイール４１０は、タイヤホイールシステム４００を組み立てると、内部空洞４３０を少なくとも部分的に画定するであろう。

図１３および図１４に示すように、一部の非限定的な実施形態では、タイヤ４２０は、一以上の気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０を備えてもよい。一部の実施形態では、タイヤ４２０は、環状内面４２４、ホイールリム面４１３、側壁内側面４２５、または第二のタイヤ側壁４２８と対向する側壁内側面４２９と係合する複数の気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０を備えてもよい。図１３および図１４に示す非限定的な実施形態では、タイヤ４２０は、環状内面４２４と係合する複数の気流構成１３５０，１４５０であって、環状内面４２４の周囲において周方向に間隔をあけて配置された少なくとも２つの複数の気流構成１３５０，１４５０を備える。図１４に示す実施形態では、タイヤ４２０は、環状内面４２４と係合する複数の気流構成１４５０であって、内面経線方向４６４に沿って間隔をあけて配置された少なくとも２つの複数の気流構成１４５０を備える。図１４に示す実施形態は、タイヤ４２０の環状内面４２４の一断面を示す。ここでは、第一の気流構成１４５１が側壁内側面４２９に隣接または近接して配置され、第二の気流構成１４５２が側壁内側面４２５に隣接または近接して配置される。この構成により、第一の気流構成１４５１および第二の気流構成１４５２が合わさって一組の交互の気流構成１４５５を構成する。図１４に示す実施形態は、環状内面４２４の周囲において周方向に間隔をあけて配置された追加の組の交互の気流構成１４５５をさらに備えてもよい。一部の実施形態では、タイヤ４２０は、環状内面４２４と係合する複数の気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０であって、環状内面４２４の周囲において周方向に間隔をあけて、あるいは均等に配置された少なくとも３つの複数の気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０を備える。一部の実施形態では、ホイール４１０は、ホイールリム面４１３などの環状外面と係合する複数の気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０であって、環状外面の周囲において周方向に間隔をあけて、あるいは均等に配置された少なくとも３つの複数の気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０を備える。

ここで図４および図１２〜図１５を参照するように、気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０は、気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４を備えてもよい。これらの構成表面が、内面法線方向４６６および内面経線方向４６４の両方に延びる少なくとも一部分を備えてもよい。図４および図１２〜図１５に示す気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４は、タイヤ径方向４７４およびタイヤ軸線方向４７２の両方に延びる少なくとも一部分を含んでもよい、とも言うことができる。図４および図１２に、気流構成４５０，１２５０を示す。これらの構成４５０，１２５０は、内面法線方向４６６および内面経線方向４６４の両方に延びる気流構成表面４５４，１２５４を含む。図４および図１２では、断面平面における観測面が内面周方向１３０２と垂直であるため、内面周方向１３０２は、ページの範囲外にあり、見ることができない。その結果、気流構成表面４５４，１２５４が内面周方向１３０２に延びてもよい程度に延びた場合でも、図４および図１２内の視界からは明らかにはならない。下記から明らかになるように、気流構成表面１２５４は、内面周方向１３０２に延びる。気流構成表面１２５４は、タイヤ周方向１３０４に延びるとも言うことができる。図１３〜図１５に、内面周方向１３０２および内面経線方向４６４の両方に延びる気流構成表面１２５４，１３５４，１４５４を含む気流構成１２５０，１３５０，１４５０を示す。図１３〜図１５では、観測面が内面法線方向４６６に直交するため、内面周方向１３０２は見えるが、内面法線方向４６６は、ページの範囲外にあり、見ることができない。図１５は、図１２に示す実施形態の別の視界を示す。図１２および図１５に示す実施形態は、内面法線方向４６６、内面経線方向４６４および内面周方向１３０２に延びる気流構成表面１２５４を含む。図１２および図１５に示す実施形態は、タイヤ径方向４７４、タイヤ軸線方向４７２およびタイヤ周方向１３０４に延びる気流構成表面１２５４を含む、とも言うことができる。一部の実施形態では、所定の方向への延伸は、１ミリメートル未満、その値を含めた１ミリメートル〜１０ミリメートル、または１０ミリメートルよりも長くてもよい。一部の実施形態では、気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４は、内面法線方向４６６に２ミリメートルよりも長く延びてもよい。

ここで図４および図１２〜図１５を参照するように、気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０は、接平面１３６１，１４６１，１５６１，１３６３，１４６３，１５６３を有する気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４を備えてもよい。気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４の接平面１３６１，１４６１，１５６１，１３６３，１４６３，１５６３は、内面経線方向４６４に対する角度θ、内面法線方向４６６に対する角度Φ、内面周方向１３０２に対する角度Ψ、またはそれらのいくつかの組み合わせを形成できる。気流構成表面１２５４がほぼ平面である場合には、よりも気流構成表面１２５４の接平面１５６１，１５６３は、気流構成表面１２５４上のどの地点が接線として選択されたとしても、関連する方向に対してほぼ一定の角度θ、Φ、Ψを形成できる。その一方で、気流構成表面１３５４，１４５４が実質的に曲面である場合には、その結果、気流構成表面１３５４，１４５４の接平面１３６１，１４６１は、気流構成表面１３５４，１４５４上のどの地点が接線として選択されるかに応じて、関連する方向に対して異なる角度θ、Φ、Ψを形成し得る。図１５に示すように、気流構成１２５０は、ほぼ平面である気流構成表面１２５４を備えてもよい。この構成では、気流構成表面１２５４上の第一の地点１５６２における気流構成表面１２５４に接する第一の接平面１５６１が、気流構成表面１２５４上の第二の地点１５６４における気流構成表面１２５４に接する第二の接平面１５６３とほぼ一致し、第一の接平面１５６１および第二の接平面１５６３が、内面経線方向４６４に対してほぼ同じ角度θを形成する。図１３および図１４に示すように、気流構成１３５０，１４５０は、実質的に非平面の曲面である気流構成表面１３５４，１４５４を備えてもよい。この構成では、気流構成表面１３５４，１４５４上の第一の地点１３６２，１４６２における気流構成表面１３５４，１４５４に接する第一の接平面１３６１，１４６１が、気流構成表面１３５４，１４５４上の第二の地点１３６４，１４６４における気流構成表面１３５４，１４５４に接する第二の接平面１３６３および１４６３と実質的に異なり、それと実質的に一致しなくてもよい。第一の接平面１３６１，１４６１が、内面経線方向４６４に対して第一の角度θ′を形成し、第二の接平面１３６３および１４６３が、内面経線方向４６４に対する第二の角度θ″を形成する。第一の角度θ′と第二の角度θ″とは実質的に異なる。角度θは−９０〜９０度の範囲でもよい。角度Φは−９０〜９０度の範囲でもよい。角度Ψは−９０〜９０度の範囲でもよい。一部の実施形態では、気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４は、内面経線方向４６４に対する角度θが１０度以上である接平面１３６１，１４６１，１５６１，１３６３，１４６３，１５６３を有してもよい。一部の実施形態では、気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４は、軸線方向４７２に対する角度が１０度以上である接平面１３６１，１４６１，１５６１，１３６３，１４６３，１５６３を有してもよい。

前述したように、気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０は、そこに衝突する膨張空気４３１の気流１３２０をいくつかの方向に指向させるように構成される。気流構成は、推進体として機能するように構成される。この構成により、その気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４に衝突する膨張空気４３１の気流１３２０が、気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４の形状次第で決まる方向に沿うように向きを変えることができる。例として、限定するものではないが、図１３に示すように、気流構成表面１３５４は曲面であり、内面法線方向４６６にページの範囲外に延びることに加えて、内面経線方向４６４および内面周方向１３０２にも延びる。気流１３２０は、主として内面周方向１３０２に沿う方向から流れるように示すが、気流１３２０は、気流構成表面１３５４との衝突により向きを変え、主として内面経線方向４６４に沿う方向に流れる。タイヤ周方向１３０４、タイヤ径方向４７４およびタイヤ軸線方向４７２の観点から記述すると、気流構成表面１３５４は曲面であり、タイヤ径方向４７４にページの範囲外に延びることに加えて、タイヤ軸線方向４７２およびタイヤ周方向１３０４にも延びる。気流１３２０は、主としてタイヤ周方向１３０４に沿う方向から流れるように示すが、気流１３２０は、気流構成表面１３５４との衝突により向きを変え、主としてタイヤ軸線方向４７２に沿う方向に流れる。気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４は、気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４に衝突して内面周方向１３０２に沿って流れる膨張空気４３１の気流１３２０が、内面法線方向４６６、または主として内面経線方向４６４、または内面法線方向４６６、内面経線方向４６４、内面周方向１３０２、もしくはそれらのいくつかの組み合わせに沿う成分を有する方向に沿って向きを変えるように構成できる。タイヤ周方向１３０４、タイヤ径方向４７４およびタイヤ軸線方向４７２の観点から記述すると、気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４は、気流構成表面４５４，１２５４，１３５４，１４５４に衝突してタイヤ周方向１３０４に沿って流れる膨張空気４３１の気流１３２０が、タイヤ径方向４７４、または主としてタイヤ軸線方向４７２、またはタイヤ径方向４７４、タイヤ軸線方向４７２、タイヤ周方向１３０４、もしくはそれらのいくつかの組み合わせに沿う成分を有する方向に沿って向きを変えるように構成できる。

ここで図５〜図１０を参照し、図１〜図３に示す計算流体力学の結果１１０の計算に使用されるものと同一の条件を用いて、径方向位置を含む変数の関数として、タイヤホイールシステム内部の、計算流体力学で計算した気流速度を表す一連のグラフを示す。グラフ５（図５）は、径方向位置の関数としてフットプリント付近の気流速度を示す。グラフ６（図６）は、タイヤ頂部に近接する環状タイヤ内面４２４に取り付けられた気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０を備えたタイヤホイールシステムにおける径方向位置の関数として、タイヤトレッドの直線移動と相対的なフットプリント付近の気流速度を示す。グラフ７（図７）は、ホイールリム面４１３などの環状外面に取り付けられた気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５を備えたタイヤホイールシステムにおける径方向位置の関数として、ホイールの剛体回転と相対的なフットプリント付近の気流速度を示す。グラフ８（図８）は、タイヤホイールシステムにおける径方向位置の関数として、タイヤの頂部付近の気流速度を示す。前述したように、計算流体力学の結果１１０は、内径１３に沿う流れが約７１５インチ／秒であり、一方で外径１３７に沿う流れが約１１４２インチ／秒であると予測する。それゆえに、図８の計算流体力学の結果は、フットプリントから遠位の領域では、気流速度が周辺の大部分よりも若干遅いことを示す。グラフ９（図９）は、タイヤ頂部に近接する環状タイヤ内面４２４に取り付けられた気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０を備えたタイヤホイールシステムにおける径方向位置の関数として、タイヤの剛体回転と相対的なタイヤの頂部付近の気流速度を示す。グラフ１０（図１０）は、ホイールリム面４１３などの環状外面に取り付けられた気流構成４５０，１２５０，１３５０，１４５０を備えたタイヤホイールシステムにおける径方向位置の関数として、ホイールの剛体回転と相対的なタイヤの頂部付近の気流速度を示す。

概して、内部空洞４３０内部の膨張空気４３１の流れの加減は、内部空洞４３０内部の乱気流の促進に役立ち得る。これが転じて、タイヤ４２０のフットプリントと周囲環境４４０との間の熱交換を促進できる。タイヤ径方向４７４または内面法線方向４６６に沿う内部空洞４３０内部の膨張空気４３１の流れの促進は、タイヤ４２０のフットプリントと周囲環境４４０との間の熱交換の促進に役立ち得る。

特定の実施形態に関連してタイヤ空洞気流構成を前述したが、これから逸脱することなく、タイヤ空洞気流構成の同じ機能を実行するために、他の実施形態も使用できるか、または記述した実施形態に変更または追加を行うことができることが理解される。さらに、タイヤ空洞気流構成は、開示するが厳格な詳細を記述しない実施形態を包含できる。さらに、開示する全ての実施形態は、さまざまな実施形態を組み合わせて所望の特性を与えることができるものとして必ずしも選択的ではない。タイヤ空洞気流構成の本質および範囲から逸脱することなく、当業者によって変更を行うことができる。それ故、タイヤ空洞気流構成は、任意の単一の実施形態に限定されず、むしろ、添付の請求項の詳述に従う程度および範囲に解釈されるべきである。

Claims (5)

1. 膨張空気によって膨らませるように構成された空気入りタイヤにおいて、
   （Ａ）動作回転軸線であって、空気入りタイヤが動作時に前記動作回転軸線の周りを回転する、動作回転軸線と、
   （Ｂ）円周を有する環状内面と、
   （Ｃ）一以上の気流構成と、
   を備え、
   前記環状内面は、
   （１）ホイールと係合するように構成され、
   （２）前記空気入りタイヤの全周にわたる輪をなし、前記動作回転軸線に対して径方向外側に配置され、
   （３）膨張空気を保持する内部空洞の一部分を画定し、
   （４）前記環状内面に沿う内面周方向を画定し、該内面周方向が、前記動作回転軸線および前記環状内面のそれぞれと交差する径方向軸線に直交するとともに前記動作回転軸線に直交し、
   （５）前記環状内面に接し、前記動作回転軸線と平行であり、かつ前記内面周方向に直交する、内面経線方向を画定し、
   （６）前記内面周方向および前記内面経線方向の両方に相互に直交する内面法線方向を画定し、
   （７）前記内面法線方向に平行し、対向する第１の側壁内壁面と第２の側壁内壁面との間に位置する平面を画定し、
   前記一以上の気流構成は、
   （１）前記環状内面と係合し、
   （２）前記膨張空気の流れを内面周方向以外の方向に指向させるように構成され、
   （３）気流構成表面を備え、
   前記気流構成表面は、
   （ａ）前記内面法線方向および前記内面経線方向の両方に延びる少なくとも一部分を備え、かつ、
   （ｂ）前記内面周方向に延び、
   （４）前記環状内面の周囲において、前記内面経線方向の異なる位置に配置された複数の気流構成として第１の気流構成及び第２の気流構成を備え、前記第１の気流構成及び前記第２の気流構成は、前記内面周方向に間隔をあけて交互に配置されており、前記第１の気流構成は前記平面に対して前記第１の側壁内側面に隣接又は近接して配置され、前記第２の気流構成は前記平面に対して前記第２の側壁内側面に隣接又は近接して配置され、
   前記第１の気流構成及び前記第２の気流構成は、前記内面周方向の一方から他方に向かって互いに近づくように延びており、前記第１の気流構成及び前記第２の気流構成が合わさって一組の交互の気流構成を構成する、空気入りタイヤ。
2. 前記複数の気流構成が、前記環状内面に沿って間隔をあけて配置された少なくとも３組の交互の気流構成を備える、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. タイヤホイールシステムにおいて、
   （Ａ）ホイールと、
   （Ｂ）膨張空気によって膨らませるように構成された空気入りタイヤと、
   （Ｃ）一以上の気流構成と、
   を備え、
   前記ホイールは、
   （１）ホイール動作回転軸線であって、前記ホイールが動作時に前記ホイール動作回転軸線の周りを回転する、ホイール動作回転軸線と、
   （２）円周を有する環状外面を備える、リム部と、
   を有し、
   前記環状外面は、
   （ａ）前記空気入りタイヤの全周にわたる輪をなし、前記ホイール動作回転軸線に対して径方向外側に配置され、
   （ｂ）膨張空気を保持する内部空洞の一部分を画定し、
   （ｃ）前記環状外面に沿うホイール周方向を画定し、該ホイール周方向が、前記動作回転軸線および前記環状外面のそれぞれと交差する径方向軸線に直交するとともに前記ホイール動作回転軸線に直交し、
   前記リム部は、空気入りタイヤと係合するように構成され、
   前記空気入りタイヤは、
   （１）タイヤ軸線方向を画定するタイヤ動作回転軸線であって、空気入りタイヤが動作時に前記タイヤ動作回転軸線の周りを回転する、タイヤ動作回転軸線と、
   （２）環状内面と、
   （３）タイヤ径方向と、
   を有し、
   前記環状内面は、
   （ａ）前記ホイールの前記リム部と係合するように構成され、
   （ｂ）前記空気入りタイヤの全周にわたる輪をなし、前記タイヤ動作回転軸線に対して径方向外側に配置され、
   （ｃ）前記膨張空気を保持する前記内部空洞の一部分を画定し、
   （ｄ）円周を有し、
   （ｅ）前記環状内面に沿うタイヤ周方向を画定し、該タイヤ周方向が、前記タイヤ動作回転軸線および前記環状内面のそれぞれと交差する径方向軸線に直交するとともに前記タイヤ動作回転軸線に直交し、
   （ｆ）前記タイヤ径方向に平行し、対向する第１の側壁内壁面と第２の側壁内壁面との間に位置する平面を画定し、
   前記タイヤ径方向は、前記タイヤ軸線方向および前記タイヤ周方向の両方に相互に直交し、
   前記一以上の気流構成は、
   （ａ）前記空気入りタイヤの前記環状内面、または
   （ｂ）前記リム部の前記環状外面、と係合し、
   前記一以上の気流構成は、前記膨張空気の流れを、前記タイヤ径方向および前記タイヤ軸線方向に沿う成分を有する方向に指向させるように構成された、気流構成表面を有し、
   前記気流構成表面は、
   （ａ）前記タイヤ径方向および前記タイヤ軸線方向に延びる少なくとも一部分を有し、
   （ｂ）前記タイヤ周方向に延び、
   前記一以上の気流構成は、前記タイヤ軸線方向の異なる位置に配置された複数の気流構成として第１の気流構成及び第２の気流構成を備え、
   前記第１の気流構成及び前記第２の気流構成は、
   （ａ）前記環状内面の周囲において、前記タイヤ周方向に間隔をあけて交互に配置され、
   （ｂ）前記第１の気流構成は前記平面に対して前記第１の側壁内側面に隣接又は近接して配置され、前記第２の気流構成は前記平面に対して前記第２の側壁内側面に隣接又は近接して配置され、
   前記第１の気流構成及び前記第２の気流構成は、前記タイヤ周方向の一方から他方に向かって互いに近づくように延びており、前記第１の気流構成及び前記第２の気流構成が合わさって一組の交互の気流構成を構成する、タイヤホイールシステム。
4. 前記複数の気流構成が、各々が前記空気入りタイヤの前記環状内面と係合する、前記環状内面に沿って間隔をあけて配置された少なくとも３組の交互の気流構成を備える、請求項３に記載のタイヤホイールシステム。
5. 前記一以上の気流構成が複数組の交互の気流構成を備え、
   前記複数組の交互の気流構成の各々が前記リム部の前記環状外面と係合し、
   前記複数組の交互の気流構成が、前記環状外面の周囲において間隔をあけて配置された少なくとも３組の交互の気流構成を備える、請求項３に記載のタイヤホイールシステム。