(57)【要約】【課題】空冷による放熱を効果的な促進による空気入りタイヤの耐久性の向上。【解決手段】空気入りタイヤ１は、タイヤサイド部３の表面に設けられた突起１１を備える。突起１１は、頂面１２と、タイヤ周方向一側の側面である第１側面１３と、タイヤ周方向他側の側面である第２側面１４とを備える。頂面１２と第１側面１３とが交わる第１辺部１７は、タイヤ幅方向から見てタイヤ径方向に対して傾斜を有するとともに、頂面１２と第２側面１４とが交わる第２辺部１８は、タイヤ幅方向から見てタイヤ径方向に対して傾斜を有する。第１辺部１７において頂面１２と第１側面１３とがなす角度である第１先端角度ａ２と、第２辺部１８において頂面１２と第２側面１４とがなす角度である第２先端角度ａ４とは、１００°以下である。空気入りタイヤ１の回転方向は指定されていない。【選択図】図３
2017144795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤサイド部の表面に設けられた突起を備え、
前記突起は、頂面と、タイヤ周方向一側の側面である第１側面と、タイヤ周方向他側の側面である第２側面とを備え、
前記頂面と前記第１側面とが交わる第１辺部は、タイヤ幅方向から見てタイヤ径方向に対して傾斜を有するとともに、前記頂面と前記第２側面とが交わる第２辺部は、タイヤ幅方向から見てタイヤ径方向に対して傾斜を有し、
前記第１辺部において前記頂面と前記第１側面とがなす角度である第１先端角度と、前記第２辺部において前記頂面と前記第２側面とがなす角度である第２先端角度とは、１００°以下である、空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記第１辺部は、タイヤ幅方向から見てタイヤ径方向の内端からタイヤ径方向の外端に向けて右向きに傾斜し、前記第２辺部は、タイヤ幅方向から見てタイヤ径方向の内端からタイヤ径方向の外端に向けて左向きに傾斜している、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記第１辺部と第２辺部とは、前記頂面のタイヤ周方向の寸法である前記突起の幅の中央を通るタイヤ径方向に延びる直線に対して対称である、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記突起は、タイヤ径方向内側の端面である内端面と、タイヤ径方向外側の端面である外端面とを備え、
前記内端面側における前記頂面のタイヤ周方向の寸法である前記突起の幅は、前記外端面側における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大きい、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。
【請求項５】
前記突起の前記幅は、前記内端面側から前記外端面側に向けて漸次狭くなっている、請求項４に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記タイヤ幅方向から見た前記第１辺部の傾斜角度は、以下を満たし、
2017144795.tif 000013
前記タイヤ幅方向から見た前記第２辺部の傾斜角度は、以下を満たす、
2017144795.tif 000014
請求項４又は５に記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記第１先端角度と前記第２先端角度とは９０°未満である、請求項１から６のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００７／０３２４０５号
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００８／１１４６６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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、前記突起は、頂面と、タイヤ周方向一側の側面である第１側面と、タイヤ周方向他側の側面である第２側面とを備え、前記頂面と前記第１側面とが交わる第１辺部は、タイヤ幅方向から見てタイヤ径方向に対して傾斜を有するとともに、前記頂面と前記第２側面とが交わる第２辺部は、タイヤ幅方向から見てタイヤ径方向に対して傾斜を有し、前記第１辺部において前記頂面と前記第１側面とがなす角度である第１先端角度と、前記第２辺部において前記頂面と前記第２側面とがなす角度である第２先端角度とは、１００°以下である、空気入りタイヤを提供する。
【０００８】
突起の第１辺部と第２辺部はタイヤ径方向に対して傾斜しており、かつ第１辺部と第２辺部の先端角度は１００°以下に設定されているため、空気入りタイヤの回転方向は限定されない。第１辺部をタイヤ回転方向前側とした空気入りタイヤの回転時、空気流は突起の第１辺部で突起の頂面を流れる主たる空気流と、タイヤサイド部の表面を流れる従たる空気流に分断される。第２辺部をタイヤ回転方向前側とした空気入りタイヤの回転時、空気流は突起の第２辺部で突起の頂面を流れる主たる空気流と、タイヤサイド部の表面を流れる従たる空気流に分断される。突起の頂面の主たる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。
【発明の効果】
【０００９】
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第１辺部又は第２辺部で空気流が分断され、分断された空気流のうち頂面を流れる主たる空気流は層流となることで、空冷による放熱が効果的に促進され、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの子午線断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの部分側面図。
【図３】図２の部分拡大図。
【図４】突起の模式的な斜視図。
【図５】突起の端面図。
【図６】先端角度を説明するための突起の部分端面図。
【図７Ａ】第１回転方向での空気流の経路を説明するための突起の平面図。
【図７Ｂ】第２回転方向での空気流の経路を説明するための突起の平面図。
【図８】空気流の経路を説明するための突起の端面図。
【図９】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。
【図１０】境界層を説明するための突起の端面図。
【図１１】境界層を説明するための突起の端面図。
【図１２】実施形態と異なる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１３】図１１の部分拡大図。
【図１４Ａ】平面視での突起の形状の代案を示す図。
【図１４Ｂ】平面視での突起の形状の代案を示す図。
【図１４Ｃ】平面視での突起の形状の代案を示す図。
【図１４Ｄ】平面視での突起の形状の代案を示す図。
【図１４Ｅ】平面視での突起の形状の代案を示す図。
【図１４Ｆ】平面視での突起の形状の代案を示す図。
【図１５】端面視での突起の形状の代案を示す図。
【図１６Ａ】端面視での突起の形状の代案を示す図。
【図１６Ｂ】端面視での突起の形状の代案を示す図。
【図１６Ｃ】端面視での突起の形状の代案を示す図。
【図１６Ｄ】端面視での突起の形状の代案を示す図。
【図１７Ａ】端面視での突起の形状の代案を示す図。
【図１７Ｂ】端面視での突起の形状の代案を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の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ない。
【００１２】
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。
【００１３】
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１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。
【００１４】
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。
【００１５】
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１３，１４を備える。以下の説明では、図４及び図５を見てタイヤ周方向左側に位置する第１側面を左側面１３といい、図４及び図５を見てタイヤ周方向右側に位置する第２側面を右側面１４という。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左側面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。右側面１４も左側面１３と同様に、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内端面１５と外端面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。
【００１６】
第１辺部である左辺部１７は頂面１２と左側面１３とが互いに交わる部分であり、第２辺部である右辺部１８は頂面１２と右側面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。左辺部１７、右辺部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、左辺部１７、右辺部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、図１４Ｃから図１４Ｅに示すように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。
【００１７】
図３を参照すると、左辺部１７は、平面視において、左辺部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。右辺部１８も左辺部１７と同様に、平面視において、右辺部１８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、左辺部１７と右辺部１８は、タイヤ径方向に対して傾斜している。左辺部１７のタイヤ径方向に対する傾斜角度ａ１は、左辺部１７のタイヤ周方向の左側端の位置を通り、かつタイヤ径方向に延びる基準直線Ｌｓ１と、左辺部１７が延びる方向（本実施形態では直線である左辺部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。右辺部１８のタイヤ径方向に対する傾斜角度ａ３は、右辺部１８のタイヤ周方向の左側端の位置を通り、かつタイヤ径方向に延びる基準直線Ｌｓ２と、右辺部１８が延びる方向とがなす角度として定義される。なお、左辺部１７及び右辺部１８のタイヤ周方向の左側端とは、後で詳述する第１タイヤ回転方向ＲＤ１で最前方側の位置である。但し、第１タイヤ回転方向ＲＤ１の代わりに第２タイヤ回転方向ＲＤ２の最前方側の位置を基準として傾斜角度ａ１，ａ３を定義してもよい。
【００１８】
本実施形態の左辺部１７は、平面視でタイヤ径方向の内端からタイヤ径方向の外端に向けて右上がりに延びている。右辺部１８は、平面視でタイヤ径方向の内端からタイヤ径方向の外端に向けて左上がりに延びている。また、左辺部１７と右辺部１８とは、後に詳述する突起１１の幅の中央を通るタイヤ径方向に延びる基準直線Ｌｓ３に対して対称である。本実施形態の内辺部１９と外辺部２０は、平面視で互いに概ね平行に延びている。
【００１９】
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１１の中心ｐｃにおける、突起１１の幅を示す。さらに、図３の符号ｈＲｐｉは突起１１のタイヤ径方向の内端における、突起１１の幅を示し、図３の符号ｈＲｐｏは突起１１のタイヤ径方向の外端における、突起１１の幅を示している。
【００２０】
引き続き図３を参照すると、内端面１５側の突起１１の幅ｈＲｐｉと、外端面１６側の突起１１の幅ｈＲｐｏとは、左辺部１７と右辺部１８の傾斜角度ａ１，ａ３の設定により異なっている。内端面１５側の突起１１の幅ｈＲｐｉは、外端面１６側の突起１１の幅ｈＲｐｏより大きくなっている。また、突起１１の幅ｈＲｐは、内端面１５側から外端面１６側に向けて漸次狭くなっている。
【００２１】
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は左側面１３（左辺部１７）から右側面１４（右辺部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。
【００２２】
図５及び図６を参照すると、端面視では、左辺部１７において突起１１の頂面１２と左側面１３とがある角度（第１先端角度ａ２）をなしている。本実施形態における左側面１３は、頂面１２と左側面１３とが左辺部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。この左辺部１７と同様に、右辺部１８において突起１１の頂面１２と右側面１４とがある角度（第２先端角度ａ４）をなしている。本実施形態における右側面１４は、頂面１２と右側面１４とが右辺部１８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。左側面１３と右側面１４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，ａ４は鋭角（４５°）である。先端角度ａ２，ａ４の具体的な定義は後述する。
【００２３】
図３を参照すると、本実施形態のタイヤ１では、車両の左タイヤとして装着されるか、車両の右タイヤとして装着されるかによって、タイヤ１の回転方向が異なる。左側に装着されたタイヤ１は、図３において反時計回りである第１タイヤ回転方向ＲＤ１に回転される。右側に装着されたタイヤ１は、図３において時計回りである第２タイヤ回転方向ＲＤ２に回転される。
【００２４】
第１タイヤ回転方向ＲＤ１へタイヤ１が回転する場合、左側面１３は第１タイヤ回転方向ＲＤ１の前方側に位置し、右側面１４はタイヤ回転方向ＲＤ１の後方側に位置する。また、左辺部１７の傾斜方向は第１タイヤ回転方向ＲＤ１の後方であり、右辺部１８の傾斜方向は第１タイヤ回転方向ＲＤ１の前方である。図５を参照すると、左側面１３の傾斜は、端面視において、左側面１３の下端が左辺部１７よりも第１タイヤ回転方向ＲＤ１の後方側に位置する。
【００２５】
第２タイヤ回転方向ＲＤ２へタイヤ１が回転する場合、右側面１４は第２タイヤ回転方向ＲＤ２の前方側に位置し、左側面１３は第２タイヤ回転方向ＲＤ２の後方側に位置する。また、右辺部１８の傾斜方向は第２タイヤ回転方向ＲＤ２の後方であり、左辺部１７の傾斜方向は第２タイヤ回転方向ＲＤ２の前方である。図５を参照すると、右側面１４の傾斜は、端面視において、右側面１４の下端が右辺部１８よりも第２タイヤ回転方向ＲＤ２の後方側に位置する。
【００２６】
図７Ａに矢印ＡＦ０で概念的に示すように、車両の走行によりタイヤ１が第１タイヤ回転方向ＲＤ１へ回転すると、左辺部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。また、図７Ｂに矢印ＡＦ０で概念的に示すように、車両の走行によりタイヤ１が第２タイヤ回転方向ＲＤ２へ回転すると、右辺部１８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。
【００２７】
図７Ａ及び図７Ｂ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。
【００２８】
以下では、タイヤ１が第１タイヤ回転方向ＲＤ１へ回転する場合を例に挙げて、突起１１近傍の空気流について説明する。タイヤ１が第２タイヤ回転方向ＲＤ２へ回転する場合でも、空気流が流れる向きが逆になるだけで、同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２９】
図７Ａを併せて図８及び図９を参照すると、空気流ＡＦ１は左辺部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７Ａに最も明瞭に示すように、一方の空気流ＡＦ１は、左側面１３から頂面１２に乗り上がり、左辺部１７から右辺部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、左側面１３に沿ってタイヤ径方向外側へ流れる（従たる空気流）。図１２及び図１３に示すように左辺部１７が平面視で右下がりの場合、空気流ＡＦ２は左側面１３に沿ってタイヤ径方向内側へ流れる。
【００３０】
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，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。
【００３１】
また、タイヤサイド部３において、頂面１２の内端面１５側は外端面１６側よりタイヤ半径が小さい部分である。そのため、頂面１２近傍の空気流のうち、内端面１５側の流速は外端面１６側の流速より遅くなる。境界層は、流速が早いほど短い距離で発達し、流速が遅いほど長い距離で発達する。すなわち、頂面１２の内端面１５側では、境界層が発達し難いため、層流境界層ＬＢの距離は長くなる。一方、頂面１２の外端面１６側では、境界層が発達し易いため、層流境界層ＬＢの距離は短くなる。
【００３２】
内端面１５側の突起１１の幅ｈＲｐｉは、外端面１６側の突起１１の幅ｈＲｐｏより大きくしている。言い換えれば、突起１１は、境界層が発達し難い内端面１５側の幅ｈＲｐｉを長くし、境界層が発達し易い外端面１６側の幅ｈＲｐｏを短くしている。また、突起１１の幅ｈＲｐは、内端面１５側から外端面１６側に向けて漸次狭くなるようにしている。そのため、突起１１のタイヤ径方向の各部位で、適切な放熱面積を確保することができる。また、外端面１６側の突起１１の幅ｈＲｐｉを過度に広くしないため、突起１１のボリュームを削減でき、タイヤ１の軽量化を図ることができる。
【００３３】
図９において矢印ＡＦ３で示すように、頂面１２を通過して右辺部１８から下流側へ流れる空気流は、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。
【００３４】
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の乱流化の両方によってタイヤ１の放熱性を向上している。また、突起１１は左右対称な形状であるため、タイヤ１の回転方向ＲＤ１，ＲＤ２の指定はないうえ、いずれの方向に回転させても同様の作用及び効果を得ることができる。
【００３５】
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、左辺部１７及び右辺部１８の一方から他方まで層流境界層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の右辺部１８側（下流側）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。
【００３６】
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ｔＲｐ、特に左辺部１７及び右辺部１８の部分における厚さｔＲｐ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。
【００３７】
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の左辺部１７の傾斜角度ａ１と右辺部１８の傾斜角度ａ３を、左辺部１７又は右辺部１８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の左辺部１７及び左辺部１８を傾ける必要がある。
【００３８】
図３を参照すると、本実施形態のように、左辺部１７が平面視で右上がりである場合、左辺部１７は、左辺部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、左辺部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。右辺部１８が平面視で左上がりである場合、左辺部１７と同様に右辺部１８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ために、右辺部１８の傾斜角度ａ３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。
【００３９】
【数１】
2017144795.tif 000003
【００４０】
図１３を参照すると、左辺部１７が右下がりである場合、左辺部１７の傾斜角度ａ１は、左辺部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。右辺部１８が平面視で左下がりである場合、左辺部１７と同様に右辺部１８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ために、右辺部１８の傾斜角度ａ３は、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。
【００４１】
【数２】
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【００４２】
要するに、左辺部１７の傾斜角度ａ１は、式（１）又は（２）を満たすように設定し、右辺部１８の傾斜角度ａ３は、式（１’）又は（２’）を満たすように設定することが好ましい。また、左辺部１７の傾斜角度ａ１が式（１）を満たす場合には右辺部１８の傾斜角度ａ３は式（１’）を満たし、左辺部１７の傾斜角度ａ１が式（２）を満たす場合には右辺部１８の傾斜角度ａ３は式（２’）を満たすように設定することが好ましい。但し、図１４Ｆに示すように、左辺部１７の傾斜角度ａ１が式（１）を満たす場合に右辺部１８の傾斜角度ａ３は式（２’）を満たすようにしてもよいし、左辺部１７の傾斜角度ａ１が式（１’）を満たす場合に右辺部１８の傾斜角度ａ３は式（２）を満たすようにしてもよい。
【００４３】
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，ａ４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，ａ４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，ａ４は、鋭角、つまり９０°未満に設定される。先端角度ａ２，ａ４が過度に小さいことは、左辺部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，ａ４は、特に４５°以上６５°以下の範囲に設定することが好ましい。
【００４４】
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。
【００４５】
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。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。
【００４６】
【数３】
2017144795.tif 000005
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
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
【数４】
2017144795.tif 000006
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
【００５１】
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。
【００５２】
【数５】
2017144795.tif 000007
【００５３】
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。
【００５４】
【数６】
2017144795.tif 000008
【００５５】
空気の動粘性係数νについて、以下の式（７）が成立する。
【数７】
2017144795.tif 000009
【００５６】
式（６），（７）を式（５）に代入することで、以下の式（８）が得られる。
【数８】
2017144795.tif 000010
【００５７】
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。
【００５８】
【数９】
2017144795.tif 000011
【００５９】
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。
【００６０】
【数１０】
2017144795.tif 000012
【００６１】
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（３）の上限値は５０となる。
【００６２】
図１２から図１４Ｆは、突起１１の平面視での形状の種々の代案を示す。
【００６３】
図１２及び図１３の突起１１は、前述のように、平面視で右下がりに延びる左辺部１７と、平面視で左下がりに延びる右辺部１８とを有する。
【００６４】
図１４Ａの突起１１は、左辺部１７と右辺部１８とが非対称になるように、左辺部１７の傾斜角度ａ１と右辺部１８の傾斜角度ａ３を設定した台形状の平面視での形状を有する。
【００６５】
図１４Ｂの突起１１は、外端側の突起１１の幅ｈＲｐｏを０（零）とした三角形状の平面視での形状を有する。
【００６６】
図１４Ｃの突起１１は、前述のように、左辺部１７と右辺部１８を複数の直線から構成された折れ線とし、かつ外端側の突起１１の幅ｈＲｐｏを０（零）とした五角形状の平面視での形状を有する。
【００６７】
図１４Ｄの突起１１は、図１４Ｃの突起１１と同様の左辺部１７と右辺部１８に加え、内辺部１９がタイヤ径方向外向きに窪む平面視での形状を有する。この突起１１の内辺部１９は複数の直線で構成された折れ線からなり、左辺部１７のタイヤ径方向の内端から右上がりに延びる第１部分と、右辺部１７のタイヤ径方向の内端から左上がりに延びる第２部分とを備える。
【００６８】
図１４Ｅの突起１１は、図１４Ｃの突起１１と同様の左辺部１７と右辺部１８に加え、内辺部１９がタイヤ径方向内向きに突出する平面視での形状を有する。この突起１１の内辺部１９は複数の直線で構成された折れ線からなり、左辺部１７のタイヤ径方向の内端から右下がりに延びる第１部分と、右辺部１７のタイヤ径方向の内端から左下がりに延びる第２部分とを備える。
【００６９】
図１４Ｆの突起１１は、左辺部１７と右辺部１８とが同一方向の傾斜を有する平面視での形状を有する。この突起１１は、左辺部１７と右辺部１８とが平行に延びる平行四辺形状であり、左辺部１７の傾斜角度ａ１が式（１）を満たし、右辺部１８の傾斜角度ａ３が式（２’）を満たす。勿論、左辺部１７の傾斜角度ａ１が式（２）を満たし、右辺部１８の傾斜角度ａ３が式（１’）を満たすようにしてもよい。
【００７０】
図１５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。この突起１１は、端面視において円弧状の頂面１２を有する。
【００７１】
図１６Ａから図１７Ｂは、突起１１の左側面１３と右側面１４の端面視での形状に関する種々の代案を示す。
【００７２】
図１６Ａから図１６Ｄに示す突起１１の左側面１３は、端面視で１個の窪み２３を構成し、突起１１の右側面１４は、端面視で１個の窪み２３を構成している。
【００７３】
図１６Ａの突起１１の左側面１３と右側面１４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、左側面１３の平坦面２４ａは右下がりで、右側面１４の平坦面２４ａは左下がりである。また、左側面１３の平坦面２４ｂは右上がりで、右側面１４の平坦面２４ｂは左上がりである。これらの平坦面２４ａ，２４ｂによって、端面視で三角形の窪み２３がそれぞれ形成されている。
【００７４】
図１６Ｂの突起１１の左側面１３と右側面１４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がそれぞれ形成されている。
【００７５】
図１６Ｃの突起１１の左側面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。突起１１の右側面１４は、端面視で左下がりの平坦面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がそれぞれ形成されている。
【００７６】
図１６Ｄの突起１１の左側面１３と右側面１４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、左側面１３の頂面１２側の平坦面２６ａは右下がりで、左側面１３のタイヤサイド部３の表面側の平坦面２６ｃは右上がりで、左側面１３の中央の平坦面２６ｂはタイヤ径方向に延びている。右側面１４の頂面１２側の平坦面２６ａは左下がりで、右側面１４のタイヤサイド部３の表面側の平坦面２６ｃは左上がりで、右側面１４の中央の平坦面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がそれぞれ形成されている。
【００７７】
図１７Ａ及び図１７Ｂに示す突起１１の左側面１３と右側面１４は、端面視で、タイヤ径方向に隣接して配置された２個の窪み２３Ａ，２３Ｂを構成している。
【００７８】
図１７Ａの突起１１の左側面１３と右側面１４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、左側面１３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、左下がりの平坦面２７ｂ、右下がりの平坦面２７ｃ、及び左下がりの平坦面２７ｄが順に配置されている。右側面１４の頂面１２側の平坦面２７ａは左下がりであり、タイヤサイド部３の表面に向けて、右下がりの平坦面２７ｂ、左下がりの平坦面２７ｃ、及び右下がりの平坦面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がそれぞれ形成され、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によってそれぞれ形成されている。
【００７９】
図１７Ｂの突起１１の左側面１３と右側面１４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。
【００８０】
左側面１３と右側面１４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がそれぞれ形成され、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によってそれぞれ形成されている。
【００８１】
突起１１の左側面１３と右側面１４は、端面視で、タイヤ径方向に隣接して配置された３個以上の窪みを構成してもよい。
【００８２】
図１６Ａから図１７Ｂに示すような左側面１３と右側面１４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の左側面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。また、左側面１３と右側面１４の窪みの形状、寸法、個数は、それぞれ異なるようにしてもよい。
【００８３】
図１５Ａの頂面１２の形状と、図１６Ａから図１７Ｂの左側面１３と右側面１４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。
【００８４】
図５、図１５から図１７Ｂを参照すると、左辺部１７において突起１１の頂面１２と左側面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、左側面１３の左辺部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。この先端角度ａ２と同様に、右辺部１８において突起１１の頂面１２と右側面１４とがなす角度、すなわち突起１１の先端角度ａ４は、端面視において、頂面１２に対応する直線Ｌｔと、右側面１４の右辺部１８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。
【００８５】
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１６Ａから図１７Ｂ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１５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。
【００８６】
図５及び図１５を参照すると、左側面１３と右側面１４が単一の平坦面から構成されている場合、端面視で左側面１３自体と右側面１４自体を延長して得られる直線が直線Ｌｆｓである。図１６Ａから図１６Ｄを参照すると、左側面１３と右側面１４が単一の窪み２３を構成している場合、端面視において左辺部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であり、端面視において右辺部１８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１７Ａ及び図１７Ｂ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、左辺部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であり、右辺部１８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。
【００８７】
なお、本発明の空気入りタイヤ１は、突起１１の左辺部１７と右辺部１８がタイヤ幅方向から見てタイヤ径方向に対して傾斜（傾斜角度ａ１，ａ３）を有し、頂面１２と左右の側面１３，１４とがなす先端角度ａ２，ａ４とは１００°以下であることに特徴を有する。よって、その他の構成は、前述した代案以外にも種々の変更が可能である。
【００８８】
例えば、頂面１２における層流の形成を顕著に阻害しないのであれば、タイヤ径方向に延びる縦スリットを設けることで、１個の突起１１をタイヤ周方向に分割してもよい。また、頂面１２における層流の形成を顕著に阻害しないのであれば、タイヤ周方向に延びる横スリットを設けることで、１個の突起１１をタイヤ径方向に分割してもよい。また、突起１１には、２以上の縦スリット又は横スリットを設けてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
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  左側面（第１側面）
１４  右側面（第２側面）
１５  内端面
１６  外端面
１７  左辺部（第１辺部）
１８  右辺部（第２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
ＲＤ１，ＲＤ２  タイヤ回転方向
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
Ｌｓ１，Ｌｓ２，Ｌｓ３  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
【図１】
2017144795.tif 000015
【図２】
2017144795.tif 000016
【図３】
2017144795.tif 000017
【図４】
2017144795.tif 000018
【図５】
2017144795.tif 000019
【図６】
2017144795.tif 000020
【図７Ａ】
2017144795.tif 000021
【図７Ｂ】
2017144795.tif 000022
【図８】
2017144795.tif 000023
【図９】
2017144795.tif 000024
【図１０】
2017144795.tif 000025
【図１１】
2017144795.tif 000026
【図１２】
2017144795.tif 000027
【図１３】
2017144795.tif 000028
【図１４Ａ】
2017144795.tif 000029
【図１４Ｂ】
2017144795.tif 000030
【図１４Ｃ】
2017144795.tif 000031
【図１４Ｄ】
2017144795.tif 000032
【図１４Ｅ】
2017144795.tif 000033
【図１４Ｆ】
2017144795.tif 000034
【図１５】
2017144795.tif 000035
【図１６Ａ】
2017144795.tif 000036
【図１６Ｂ】
2017144795.tif 000037
【図１６Ｃ】
2017144795.tif 000038
【図１６Ｄ】
2017144795.tif 000039
【図１７Ａ】
2017144795.tif 000040
【図１７Ｂ】
2017144795.tif 000041