JP6702749B2 - Pneumatic tire - Google Patents
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Description
本発明は、空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a pneumatic tire.
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、放熱性が向上する。
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。 An object of the present invention is to improve durability of a pneumatic tire by effectively promoting heat dissipation by air cooling.
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。 The present inventor has made various studies on maximizing the velocity gradient of the air flow near the tire side surface. It is known that when an object (for example, a flat plate) is placed in the flow of a fluid, the velocity of the fluid rapidly decreases near the surface of the object due to the viscosity of the fluid. A region where the velocity of the fluid is not affected by the viscosity is formed outside the region (boundary layer) where the velocity of the fluid suddenly changes. The thickness of the boundary layer increases from the front edge of the object toward the downstream side. The boundary layer near the front edge of the body is laminar (laminar boundary layer), but becomes turbulent (downstream) through the transition region toward the downstream side (turbulent boundary layer). The present inventor has completed the present invention by paying attention to the fact that in the laminar boundary layer, the velocity gradient of the fluid is large, so that the heat radiation efficiency from the object to the fluid is high. That is, the present inventor has conceived that the high heat dissipation in the laminar boundary layer is applied to air cooling of a pneumatic tire. The present invention is based on this new idea.
本発明は、タイヤサイド部の表面に設けられた突起を備え、前記タイヤサイド部の前記表面から前記突起の頂面までの距離である前記突起の厚さは、前記頂面のタイヤ周方向の寸法である前記突起の幅よりも小さく、前記突起の前記幅は10mm以上であり、前記突起は、タイヤ回転方向後側の側面である後側面を有しており、前記後側面は、タイヤ幅方向から見て、タイヤ径方向に対して傾斜した方向に延びており、タイヤ回転方向前側に位置するタイヤ径方向の一端部側に、タイヤ回転方向前側に凹となる凹部が形成されており、前記後側面は、タイヤ径方向における前記一端部側から他端部側へ向かって、タイヤ回転方向の後側に傾斜しており、前記一端部側に位置する第1面部および前記他端部側に位置する第2面部を有し、前記第1面部および前記第2面部によって前記凹部が形成されており、前記第2面部のタイヤ径方向に対する第2傾斜角度は、前記第1面部のタイヤ径方向に対する第1傾斜角度より大きく、前記第1面部と、前記突起のうちタイヤ径方向の前記一端部側に位置する側面との間の角度が鈍角に構成されている、空気入りタイヤを提供する。 The present invention comprises a protrusion provided on the surface of the tire side portion, and the thickness of the protrusion, which is the distance from the surface of the tire side portion to the top surface of the protrusion, is the tire circumferential direction of the top surface. The width is smaller than the width of the protrusion, which is a dimension, and the width of the protrusion is 10 mm or more. The protrusion has a rear side surface that is a rear side surface in the tire rotation direction, and the rear side surface is a tire width. Seen from the direction, extending in a direction inclined with respect to the tire radial direction, on the tire radial direction one end side located on the tire rotation direction front side, a concave portion that is concave on the tire rotation direction front side is formed , The rear side surface is inclined toward the rear side in the tire rotation direction from the one end portion side in the tire radial direction toward the other end portion side, and the first surface portion and the other end portion side located on the one end portion side. A second surface portion, and the recess is formed by the first surface portion and the second surface portion. The second inclination angle of the second surface portion with respect to the tire radial direction is the tire diameter of the first surface portion. A pneumatic tire having an obtuse angle formed between the first surface portion and a side surface of the protrusion located on the one end side in the tire radial direction, the angle being larger than a first inclination angle with respect to the direction. ..
本明細書において、凹部とは、突起の後側面のうち、該後側面のタイヤ径方向の内側端部と外側端部とを結ぶ線分よりもタイヤ回転方向前側に位置する部分を意味するものとする。 In the present specification, the concave portion means a portion of the rear side surface of the protrusion, which is located on the front side in the tire rotation direction with respect to the line segment connecting the inner end portion and the outer end portion in the tire radial direction of the rear side surface. And
突起は厚さが幅よりも小さい形状を有し、空気入りタイヤの回転時に、突起の頂面近傍の空気流は層流となる。層流(層流境界)の空気流は速度勾配が大きいため、突起の頂面の空冷による放熱が効果的に促進される。また、突起の幅は10mm以上に設定しているので、層流を形成することによる突起の放熱面積が十分に確保される。 The protrusion has a shape in which the thickness is smaller than the width, and when the pneumatic tire rotates, the air flow near the top surface of the protrusion becomes a laminar flow. Since the laminar airflow (laminar flow boundary) has a large velocity gradient, heat dissipation by air cooling of the top surface of the protrusion is effectively promoted. Further, since the width of the protrusion is set to 10 mm or more, the heat radiation area of the protrusion due to the formation of the laminar flow is sufficiently secured.
しかも、突起の後側面に形成された凹部には空気流の澱みが生じやすく、該澱みは、突起のタイヤ径方向の一端部側の端面を通過して剥離した空気流を、引き付けて、突起の後側面に再付着させるように作用する。この結果、突起の後側面側に効果的に、空気流が流れるので、突起の後側面側の近傍領域において、空冷による放熱が促進される。これによって、空気流の澱みが生じやすい、突起の後側面側の近傍領域の冷却性が向上する。 Moreover, stagnation of the air flow is likely to occur in the recess formed on the rear side surface of the projection, and the stagnation attracts the air flow separated by passing through the end surface on the one end side in the tire radial direction of the projection to attract the projection. It acts to redeposit on the back side. As a result, the air flow effectively flows to the rear side surface of the protrusion, so that heat dissipation by air cooling is promoted in the region near the rear side surface of the protrusion. Thus, prone to stagnation of air flow, cooling of the area near the side surface side after the protrusion is improved.
本発明の空気入りタイヤによれば、回転時に、タイヤサイド部の表面に形成された突起の頂面の空気流が層流となり、これに加えて突起の後側面の近傍領域にも空気流を効果的に流すことができるので、空冷による放熱が効果的に促進され、耐久性が向上する。 According to the pneumatic tire of the present invention, at the time of rotation, the air flow on the top surface of the protrusion formed on the surface of the tire side portion becomes a laminar flow, and in addition to this, the air flow also occurs in the vicinity of the rear side surface of the protrusion. Since it can be effectively flowed, heat dissipation by air cooling is effectively promoted and durability is improved.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るゴム製の空気入りタイヤ(以下、タイヤという)1を示す。本実施形態のタイヤ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。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a pneumatic tire (hereinafter referred to as tire) 1 made of rubber according to a first embodiment of the present invention. The
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。
The
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11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。
Referring to FIGS. 2 and 3, a plurality of
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語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。
In this specification, the shape of the
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、タイヤ周方向に対向する一対の側面、すなわち前側面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の後方側に位置する。さらに、突起11は、タイヤ径方向に対向する一対の端面、すなわち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。
With reference to FIGS. 4 and 5, the
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した形状を有していてもよい。本実施形態では、前辺部17、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り、後辺部18の平面視での形状は、2つの直線から構成された折れ線である。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。
The
図3を参照すると、前辺部17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。
Referring to FIG. 3, the
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。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。
The
本実施形態の後辺部18は、平面視で傾斜角度の異なる2本の直線により構成された形状を有する。具体的には、後側面14は、タイヤ径方向内側に位置する第1面部14aとタイヤ径方向外側に位置する第2面部14bとで、構成されている。第1面部14aはタイヤ径方向に対する傾斜角度a3で平面視右上がりに延びている。第2面部14bはタイヤ径方向に対する傾斜角度a4で平面視右上がりに延びており、平面視で前側面13と略平行である。第2面部14bの傾斜角度a4は、第1面部14aの傾斜角度より大きく、すなわち第2面部14bは第1面部14aよりもタイヤ回転方向RDの後側へ傾斜している。
The
第1面部14aと第2面部14bとの間には屈曲部z1が形成されている。換言すれば、後側面14は、タイヤ径方向内側から外側へ進むにつれて、屈曲部z1を境にして、タイヤ径方向に対する傾斜角度がタイヤ回転方向RDの後側へ増大するようになっている。すなわち、後側面14には、タイヤ幅方向から見て、第1面部14aと第2面部14bとによってタイヤ回転方向RDの前側に凹となる凹部30が形成されており、凹部30は、タイヤ幅方向から見て、周縁部に、屈曲点z1を有している。屈曲部z1は、突起11のタイヤ径方向寸法Lに対してタイヤ径方向内側の1/2Lの範囲に位置している。すなわち、凹部30はタイヤ径方向内側よりに形成されている。なお、本明細書において、凹部とは、タイヤ幅方向から見て、突起11の後側面14のうち、後側面14のタイヤ径方向の内側端部と外側端部とを結ぶ線分Lrよりもタイヤ回転方向RDの前側に位置する部分を意味するものとする。
A bent portion z1 is formed between the
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。また、上述したように、第2面部14bは、前側面13と略平行に延びているので、第2面部14bを通る任意の位置における幅hRpは、略一定である。また、第1面部14aを通る任意の位置における幅hRpは、第2面部14b側よりも長い。
Referring to FIG. 3, reference symbol R indicates the tire radius, and reference symbol Rp indicates the distance from the tire rotation center at any position of the
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。
Referring also to FIG. 5, in the present embodiment, the thickness tRp of the
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。
Referring to FIGS. 5 and 6, in the end view, the
図7から図10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)に対する角度(流入角度afl)を有する。本発明者が行った解析によると、タイヤサイド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。
Referring to FIG. 7 to FIG. 10, when the vehicle equipped with the
引き続き図7から図10を参照すると、空気流AF0は前辺部17から突起11に流入し、この流入時に2つの空気流に分断される。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)。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)。
With continued reference to FIGS. 7 to 10, the airflow AF0 flows into the
図11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11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AF1は速度勾配が大きいので、突起11の頂面12から空気流AF1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AF1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、タイヤ1の耐久性が向上する。
Referring also to FIG. 11, the airflow AF1 flowing along the
図10において矢印AF4で示すように、突起11の空気流AF0の流れ方向に対する背面側(すなわち後側面14側)には、空気流の澱みが生じている。この澱みは、周囲の空気流に対して相対的に流量が少ないため、周囲の空気流は、澱みにおける空気流AF4を補うように引き付けられる。このため、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、突起11の背面側の澱み(空気流AF4)によって引き付けられて、頂面12からタイヤサイド部3の表面に向かって落下する。空気流AF3はタイヤサイド部3の表面に衝突する。その結果、隣接する突起11,11間では、タイヤサイド部3の表面近傍の領域TAの空気流は乱流となる。この領域TAでは、空気流の乱流化による速度勾配の増大によって、タイヤサイド部3の表面からの放熱が促進される。
As shown by an arrow AF4 in FIG. 10, air flow stagnation occurs on the rear surface side (that is, the
また、領域TAに衝突した空気流AF3は、タイヤ回転方向RDの後側に隣接する次の突起11に向かう。これによって、突起11の表面における空気流AF1の層流による空冷に加えて、突起11間においては、空気流AF3の衝突で生じた乱流によって空冷が実現される。
Further, the airflow AF3 that has collided with the area TA is directed to the
ここで、図9を参照して、本発明では、突起11の後側面14は、タイヤ幅方向から見て、タイヤ径方向に対して傾斜した方向に延びており、タイヤ回転方向RDの前側に位置するタイヤ径方向の一端部側に、タイヤ回転方向RDの前側に凹となる凹部30が形成されている。すなわち、本実施形態では、後側面14は、図9に示す平面視で右上がりに延びており、タイヤ径方向の内側端部がタイヤ回転方向RDの前側に位置している。そして、凹部30は、後側面14のうちタイヤ径方向の内側端部側に形成されている。
Here, referring to FIG. 9, in the present invention, the
凹部30には、周囲の空気流が流入し難いので、矢印AF6で示すように空気流の澱みが生じている。上述したように、澱みは周囲の空気流に対して相対的に流量が少ないため、周囲の空気流を引き付けるように作用する。したがって、空気流AF6は、突起11の内端面15を通過して突起11から剥離した空気流AF8を、引き付けて、突起11の後側面14に再付着させるように作用する。
Since it is difficult for the surrounding airflow to flow into the
図10を参照して上述したように、突起11の頂面を通過した空気流AF1は、タイヤ周方向に隣接する突起間のタイヤサイド部に向けて緩やかに落ち込むため、突起11の後側面14の近傍領域には空気流が流れにくく、後側面全体にわたって澱みAF4が生じやすい。すなわち、突起11の後側面14側には、後側面全体にわたって空気流の澱みAF4が生じるとともに、凹部30において局所的に澱みAF6が生じることになる。したがって、突起11のタイヤ径方向の内端面15に沿って通過した空気流AF7は、矢印AF8で示すように、いったん突起11から剥離するものの、矢印AF9で示すように凹部30に生じた空気流AF6によって引き付けられて、矢印AF10で示すように突起11に再付着して後側面14に沿ってタイヤ径方向に流れる。これによって、突起11の後側面14に生じた空気流AF4の澱みが、後側面14に沿って流れる空気流AF10により掃気されて、解消される。これにより、後側面14の近傍領域の、空冷による放熱が促進される。
As described above with reference to FIG. 10, the airflow AF1 that has passed through the top surfaces of the
なお、突起11の後側面14に凹部がない場合、内端面15を通過して後側面14側で剥離した空気流AF8は、図9において一点鎖線で示すAF90、AF100のように、緩やかにタイヤ径方向の外側へ向けて流れて後側面14に再付着することがない。このため、突起11の後側面14の近傍領域における空気流AF4の澱みは解消されない。
When there is no recess on the
なお、好ましくは、屈曲点z1は、突起11のタイヤ径方向長さLに対して、後側面14のタイヤ回転方向RDの前側に位置するタイヤ径方向の一端部から、1/4L以上1/3L以下の範囲に位置している。すなわち、本実施形態では、後側面14は平面視で右上がりに延びているので、屈曲点z1は、後側面14のうち、タイヤ回転方向RDの前側に位置するタイヤ径方向の内側端部から1/4L以上1/3L以下の範囲に位置している。これによって、屈曲点z1によって形成される凹部30が、後側面14のちよりタイヤ回転方向RDの前側に位置する端部よりに位置することになり、該端部側を通過して剥離した空気流AF8を、突起11の後側面14側に再付着させるように、効果的に引き付けることができる。
In addition, preferably, the bending point z1 is 1/4L or more/from the one end in the tire radial direction located on the front side of the
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の乱流化と、突起11の後側面14の近傍領域の掃気とによってタイヤ1の放熱性を向上している。
As described above, in the
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。
As will be described later in detail, the width hRp (see FIG. 3) of the
前述した突起11への流入時の空気流AF0の空気流AF1,AF2への分断を生じさせるためには、突起11の厚さ、特に前辺部17の部分における厚さが突起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。
In order to cause the airflow AF0 to be divided into the airflows AF1 and AF2 when flowing into the
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の空気流AF1,AF2への分断を生じさせるためには、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。
As described above, the airflow AF0 flowing into the
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。
Referring to FIG. 3, as in the present embodiment (for example, see FIG. 3 ), when the
図5及び図6を参照すると、突起11への流入時の空気流AF0の空気流AF1,AF2への分断を生じさせるためには、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、鋭角、つまり90°未満に設定される。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。
Referring to FIGS. 5 and 6, in order to cause the airflow AF0 to be divided into the airflows AF1 and AF2 when flowing into the
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LB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。
Referring to FIG. 3, when the width hRp of the
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(2)を満たすように設定することが好ましい。以下の説明における数式はすべてSI単位系を使用している。
Continuing to refer to FIG. 3, the width hRp of the
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
Rp: Distance from the tire rotation center at any position on the protrusion hRp: Width of the protrusion at the distance Rp from the tire rotation center
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(2)における下限値10は、層流による放熱促進効果を確保するための必要最小限の放熱面積に対応している。 If the width hRp is too small, a region in which the velocity gradient increases cannot be sufficiently secured, and a sufficient cooling effect cannot be obtained. The lower limit value 10 in the equation (2) corresponds to the minimum necessary heat radiation area for ensuring the heat radiation promotion effect by the laminar flow.
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(2)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。
If the width hRp is too large, the velocity boundary layer grows excessively on the
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(3)で表されることが知られている。 It is known that the development of the velocity boundary layer on the flat plate, that is, the transition from the laminar flow boundary layer LB to the turbulent boundary layer TB is represented by the following equation (3).
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、十分な冷却効果を得るために必要な突起11の幅hRpの最大値hRp_maxは、式(3)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(4)で表される。
Considering the influence of the turbulence of the main flow and the fact that the boundary layer grows to some extent in the vicinity of the transition region to reduce the velocity gradient, the maximum value hRp_max of the width hRp of the
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。
The inflow velocity U of the fluid into the
空気の動粘性係数νについて、以下の式(6)が成立する。 The following equation (6) is established for the kinematic viscosity ν of air.
式(5),(6)を式(4)に代入することで、以下の式(7)が得られる。 By substituting the equations (5) and (6) into the equation (4), the following equation (7) is obtained.
車両速度Vとして80km/hを想定すると、式(7)よりhRp_maxは以下となる。 Assuming that the vehicle speed V is 80 km/h, hRp_max is as follows from Expression (7).
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(7)よりhRp_maxは以下となる。
When the vehicle runs at high speed where the heat generation of the
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LBが形成されるためには、式(2)の上限値は50となる。
As described above, even when the vehicle travels at high speed (the vehicle speed V is 160 km/h or less), the laminar flow boundary layer LB is formed in the entire width direction of the
図13Aから図13Cは、突起11の平面視での形状の種々の代案を示す。具体的には、凹部30に、平面視で、周縁部に複数の屈曲点及び/変曲点が複数形成された場合の代案を示す。
13A to 13C show various alternatives of the shape of the
図13Aの突起11は、平面視でそれぞれ異なる傾斜角度でタイヤ径方向に延びる、第1面部21aと第2面部21bと第3面部21cとにより構成された、後側面14を有している。第1面部21a、第2面部21b、及び第3面部21cはそれぞれ、平面視で直線状に延びており、第1面部21aと第2面部21bとの間には屈曲点z1が形成され、第2面部21bと第3面部21cとの間には屈曲点z2が形成されている。第3面部21cは、平面視で前側面13と略平行に延びている。第1面部21a、第2面部21b、及び第3面部21cは、屈曲点z1,z2を境にして、タイヤ径方向の外側部分が、タイヤ径方向の内側部分よりもタイヤ回転方向RDの後側へ傾斜している。屈曲点z1,z2は、突起11のタイヤ径方向の内側端部よりの、突起11の径方向寸法Lの1/2Lの範囲に位置している。
The
図13Bの突起11は、平面視でそれぞれ異なる傾斜角度でタイヤ径方向に延びる、第1面部22aと第2面部22bと第3面部22cとにより構成された、後側面14を有している。第1面部22a及び第3面部22cはそれぞれ平面視で直線状に延びており、第2面部22bは平面視で円弧状に延びている。第3面部22cは、平面視で前側面13と略平行に延びている。第1面部22aと第2面部22bとの間には変曲点x1が形成され、第2面部22bと第3面部22cとの間には変曲点x2が形成されている。第1面部21a、第2面部21b、及び第3面部21cは、変曲点x1,x2を境にして、タイヤ径方向の外側部分が、タイヤ径方向の内側部分よりもタイヤ回転方向RDの後側へ傾斜している。変曲点x1,x2は、突起11のタイヤ径方向の内側端部よりの、突起11の径方向寸法Lの1/2Lの範囲に位置している。
The
図13Cの突起11は、平面視でそれぞれ異なる傾斜角度でタイヤ径方向に延びる、第1面部23aと第2面部23bと第3面部23cと第4面部23dとにより構成された、後側面14を有している。第1面部23a、第2面部23b及び第4面部23dはそれぞれ平面視で直線状に延びており、第3面部23cは平面視で円弧状に延びている。第4面部23dは、平面視で前側面13と略平行に延びている。第1面部23aと第2面部23bとの間には屈曲点z1が形成され、第2面部23bと第3面部23cとの間には変曲点x1が形成され、第3面部23cと第4面部23dとの間には変曲点x2が形成されている。第1面部23a、第2面部23b、第3面部23c及び第4面部23dは、屈曲点z1及び変曲点x1,x2を境にして、タイヤ径方向の外側部分が、タイヤ径方向の内側部分よりもタイヤ回転方向RDの後側へ傾斜している。屈曲点z1及び変曲点x1,x2は、突起11のタイヤ径方向の内側端部よりの、突起11の径方向寸法Lの1/2Lの範囲に位置している。
The
図14Aから図14C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14A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14Bの突起11は、端面視において円弧状の頂面12を有する。図14C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。
14A to 14C show various alternatives of the shape of the
図15Aから図16Bは、突起11の前側面13の端面視での形状に関する種々の代案を示す。
15A to 16B show various alternatives regarding the shape of the
図15Aから図15D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。
The
図15A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。
The
図15B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。
The
図15C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。
The
図15D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はタイヤ幅方向に延びている。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。
The
図16A及び図16Bに示す突起11の前側面13は、端面視で、タイヤ幅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。
The
図16A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。
The
図16B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。
The
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。
The
図15Aから図16B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。
By appropriately setting the shape, size, and number of the depressions on the
図14Aから図14Cの頂面12の形状のうちのいずれか1個と、図15Aから図16B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。
One
図5、図14Aから図16B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。
Referring to FIGS. 5 and 14A to 16B, the angle formed by the
直線Ltは、頂面12のうち厚みが最大厚みtRpとなる位置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として定義される。図5、図15Aから図16Bを参照すると、いずれも頂面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ので、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14Aから図14C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。
The straight line Lt is defined as a straight line that passes through the position P3 where the thickness is the maximum thickness tRp of the
図5、図14Aから図14C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15Aから図15D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16A及び図16B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。
Referring to FIGS. 5 and 14A to 14C, when the
(第2実施形態)
図17から図19は、本発明の第2実施形態を示す。本実施形態では、突起11の形状が異なっており右下がりに延びている点を除いて第1実施形態と同様である。
(Second embodiment)
17 to 19 show a second embodiment of the present invention. The present embodiment is the same as the first embodiment except that the shape of the
図17及び図18の突起11は、平面視で右下がりに延びる前辺部17を有する。前辺部17のタイヤ径方向に対する傾斜角度a3は、上述したように前辺部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(10)で規定される範囲内に設定することが好ましい。
The
図18を参照して、後辺部18は、平面視で傾斜角度の異なる2本の直線により構成された形状を有する。具体的には、後側面14は、タイヤ径方向内側に位置する第1面部14aと、タイヤ径方向外側に位置する第2面部14bとで、構成されている。第1面部14aはタイヤ径方向に対する傾斜角度a3で平面視右下がりに延びており、第2面部14bはタイヤ径方向に対する傾斜角度a4で平面視右下がりに延びている。第1面部14aの傾斜角度a3は、第2面部14bの傾斜角度より大きく、すなわち第1面部14aは第2面部14bよりもタイヤ回転方向RDの後側へ傾斜している。
With reference to FIG. 18, the
第1面部14aと第2面部14bとの間には屈曲部z1が形成されている。換言すれば、後側面14は、タイヤ径方向外側から内側へ進むにつれて、屈曲部z1を境にして、タイヤ径方向に対する傾斜角度がタイヤ回転方向RDの後側へ増大するようになっている。すなわち、後側面14には、タイヤ幅方向から見て、第1面部14aと第2面部14bとによってタイヤ回転方向RDの前側に凹となる凹部30が形成されている。屈曲部z1は、突起11の径方向高さLに対してタイヤ径方向外側の1/2Lの範囲に位置している。すなわち、凹部30はタイヤ径方向外側よりに形成されている。
A bent portion z1 is formed between the
本実施形態によれば、図19に示すように、前辺部17が平面視で右下がりであるので、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。一方、突起11の外端面16に沿って流れる空気流AF17は、後側面14側に流出する際に、空気流AF18として突起11からいったん剥離する。しかしながら、本実施形態では、突起11のタイヤ径方向の外側端部に凹部30が形成されているので、凹部30に生じた澱みとしての空気流AF16によって引き付けられて、矢印AF19で示すように突起11に再付着して、矢印AF20で示すように後側面14に沿ってタイヤ径方向の内側へ流れる。これによって、突起11の後側面14に生じた空気流4の澱みが、後側面14に沿って流れる空気流AF20により掃気されて、解消される。これにより、後側面14の近傍領域の、空冷による放熱が促進される。
According to the present embodiment, as shown in FIG. 19, the
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
12a 下り勾配面部
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
30 凹部
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
z1,z2,z3 屈曲点
x1,x2 変曲点
Ls 基準直線
Lt,Lfs 直線
Lh 水平線
AF0,AF1,AF2,AF3,AF4,AF5,AF6,AF7,AF8,AF9,AF10 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
1
Claims (6)
前記タイヤサイド部の前記表面から前記突起の頂面までの距離である前記突起の厚さは、前記頂面のタイヤ周方向の寸法である前記突起の幅よりも小さく、
前記突起の前記幅は10mm以上であり、
前記突起は、タイヤ回転方向の後側の側面である後側面を有しており、
前記後側面は、タイヤ幅方向から見て、タイヤ径方向に対して傾斜した方向に延びており、タイヤ回転方向の前側に位置するタイヤ径方向の一端部側に、タイヤ回転方向の前側に凹となる凹部が形成されており、
前記後側面は、タイヤ径方向における前記一端部側から他端部側へ向かってタイヤ回転方向の後側に傾斜しており、前記一端部側に位置する第1面部および前記他端部側に位置する第2面部を有し、前記第1面部および前記第2面部によって前記凹部が形成されており、
前記第2面部のタイヤ径方向に対する第2傾斜角度は、前記第1面部のタイヤ径方向に対する第1傾斜角度より大きく、
前記第1面部と、前記突起のうちタイヤ径方向の前記一端部側に位置する側面との間の角度が鈍角に構成されている、空気入りタイヤ。 With a protrusion provided on the surface of the tire side part,
The thickness of the protrusion, which is the distance from the surface of the tire side portion to the top surface of the protrusion, is smaller than the width of the protrusion that is the dimension of the top surface in the tire circumferential direction,
The width of the protrusion is 10 mm or more,
The protrusion has a rear side surface that is a rear side surface in the tire rotation direction,
The rear side surface extends in a direction inclined with respect to the tire radial direction when viewed from the tire width direction, and is recessed to the front side in the tire rotation direction at one end side in the tire radial direction located on the front side in the tire rotation direction. Has a concave part that becomes ,
The rear side surface is inclined toward the rear side in the tire rotation direction from the one end portion side in the tire radial direction toward the other end portion side, and is located on the first surface portion and the other end portion side located on the one end portion side. A second surface portion that is positioned, and the concave portion is formed by the first surface portion and the second surface portion,
The second inclination angle of the second surface portion with respect to the tire radial direction is larger than the first inclination angle of the first surface portion with respect to the tire radial direction,
The pneumatic tire in which the angle between the first surface portion and the side surface of the protrusion located on the one end side in the tire radial direction is an obtuse angle .
請求項1に記載の空気入りタイヤ。 The pneumatic tire according to claim 1.
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