(57)【要約】  タイヤは、タイヤの側壁部分に位置する少なくとも１つの冷却フィンのバンドを有する。冷却フィンのバンドは、少なくとも１つの突出している冷却フィンと、冷却フィンに隣接して位置する少なくとも１つの陥凹とを有する。陥凹の少なくとも一部分は、冷却フィンに対して軸方向に内向きに陥凹している。冷却フィンは、所定の位置の空気流境界層の厚み以上の高さと、タイヤの角速度とを有する。【選択図】図１
2017509534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤであって、
第１の側壁部分及び第２の側壁部分を有する側壁と、
前記第１の側壁部分に位置する第１のリングと、
第２の側壁部分に位置する第２のリングと、を備え、
前記第１及び第２のリングは、それぞれ少なくとも１つの突出している冷却フィンと、前記冷却フィンに隣接して位置している少なくとも１つの陥凹とを備え、
前記第１のリング内に位置する前記冷却フィンは、前記タイヤの前記第１の側壁部分での第１の所定の空気流境界層の厚み以上の第１の冷却フィンの高さを有し、
前記第２のリングに位置する前記冷却フィンは、前記タイヤの前記第２の側壁部分での第２の所定の空気流境界層の厚み以上の第２の冷却フィンの高さを有し、
前記第１の冷却フィンの高さは、前記第２の冷却フィンの高さと異なる、タイヤ。
【請求項２】
前記第１及び第２の側壁部分での前記空気流境界層の厚みが、以下の式に対応し、
δ＝５．４ｒ／√Ｒｅ＝５．４√（ν／ω）
式中、δは前記空気流境界層の厚みであり、
ｒは前記タイヤの車軸から放射軸に沿った前記タイヤの前記第１又は第２の側壁部分のいずれかまでの距離であり、
Ｒｅはレイノルズ数であり、
νは空気の動粘度であり、
ωは前記タイヤの前記第１の側壁部分又は前記タイヤの前記第２の側壁部分のいずれかでの所定の角速度である、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項３】
前記第１のリング上の前記冷却フィンは、前記タイヤの車軸により近い前記冷却フィンの一部分での第１の幅を有し、前記第１のリング上の前記冷却フィンが、前記タイヤのトレッドにより近い前記冷却フィンの一部分での第２の幅を有し、前記第１の幅は前記第２の幅よりも小さい、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項４】
前記第１のリング上の前記冷却フィンは、前記タイヤの放射軸に対して第１のピッチを有し、前記第２のリング上の前記冷却フィンは、前記タイヤの放射軸に対して第２のピッチを有し、前記第１のピッチが前記第２のピッチと異なる、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項５】
各陥凹が、各それぞれの隣接した冷却フィンに対して軸方向に内向きに陥凹している、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項６】
各陥凹が、前記タイヤの側壁表面に対して軸方向に内向きに陥凹している、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項７】
前記第１のリングは前記タイヤ内のベルトの縁に隣接して位置し、前記第２のリングは前記タイヤ内のボディープライの縁に隣接して位置している、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項８】
タイヤであって、
前記タイヤの側壁部分に位置する少なくとも１つの冷却フィンのバンドを備え、
前記冷却フィンのバンドは、少なくとも１つの突出している冷却フィンと、前記冷却フィンに隣接して位置する少なくとも１つの陥凹とを備え、
前記陥凹の少なくとも一部分が、前記冷却フィンに対して軸方向に内向きに陥凹しており、
前記冷却フィンは、所定の位置の空気流境界層の厚み以上の高さと、前記タイヤの角速度とを有する、タイヤ。
【請求項９】
前記冷却フィンのバンドは、前記タイヤのベルトの縁及び前記タイヤのボディープライの折り返し部分の縁のうちの少なくとも１つに隣接して位置する、請求項８に記載のタイヤ。
【請求項１０】
前記空気流境界層の厚みが、以下の式に対応し、
δ＝５．４ｒ／√Ｒｅ＝５．４√（ν／ω）
式中、δは前記空気流境界層の厚みであり、
ｒは前記タイヤの車軸から放射軸に沿った前記タイヤの前記側壁部分までの距離であり、
Ｒｅはレイノルズ数であり、
νは空気の動粘度であり、
ωは前記タイヤの前記側壁部分での前記タイヤの所定の角速度である、請求項８に記載のタイヤ。
【請求項１１】
前記冷却フィンは、その長さに沿って可変幅を有する、請求項８に記載のタイヤ。
【請求項１２】
前記冷却フィンは、前記タイヤの放射軸に対して不均一なピッチを有する、請求項８に記載のタイヤ。
【請求項１３】
前記冷却フィンは、前記タイヤの前記側壁部分と同一平面にある、請求項８に記載のタイヤ。
【請求項１４】
前記陥凹は、前記タイヤの前記側壁部分に対して軸方向に内向きに陥凹している、請求項１３に記載のタイヤ。
【請求項１５】
タイヤに１つ以上の冷却フィンを提供するための方法であって、
以下の式を使用して、タイヤの第１の位置での空気流境界層の厚みを決定する工程であって、
δ＝５．４ｒ／√Ｒｅ＝５．４√（ν／ω）
式中、δは前記空気流境界層の厚みであり、ｒは前記タイヤの車軸から前記第１の位置までの半径に沿った距離であり、Ｒｅはレイノルズ数であり、νは空気の動粘度であり、ωは前記タイヤの前記第１の位置での前記タイヤの所定の角速度である、工程と、
前記タイヤの前記第１の位置に少なくとも１つの第１の冷却フィンを提供する工程と、を含み、
前記第１の冷却フィンが、第１の高さを有し、
前記第１の高さが、前記空気流境界層の厚みδ以上である、方法。
【請求項１６】
前記第１の冷却フィンは、前記タイヤのベルトの縁に沿って提供される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の冷却フィンは、前記タイヤのボディープライの折り返し部分の縁に沿って提供される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の冷却フィンの前記位置に対して径方向内側の前記タイヤの第２の位置に、少なくとも１つの第２の冷却フィンを提供する工程を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の冷却フィンは、前記第２の位置での前記空気流境界層の厚み以上の第２の高さを有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の冷却フィンに隣接する陥凹を提供する工程を更に含み、前記第１の冷却フィンが前記陥凹から軸方向に外向きに突出する、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はタイヤの分野に関し、より具体的にはタイヤの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤが回転するにつれ、タイヤトレッドのゴムが車両の重量によって圧縮され、次いで更なる回転によって非圧縮状態になる。この形状及びサイズの瞬間的な喪失が、トレッドゴム内に熱を発生させる。車両の重量及び速度によっては、伝導、対流、及び放射の通常の熱伝達機構が、概して熱をトレッド領域の外へ十分に伝達し得る。しかしながら、高い回転速度（高い頻度の圧縮を生じさせる）又は重い車両荷重では、熱利得は大幅に大きくなる。
【０００３】
当業界で既知の冷却構造は嵩張り、タイヤ性能を低減し、過度に高価であり、また最も効率良くタイヤを冷却するように最適化されていない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態において、タイヤは、第１の側壁部分及び第２の側壁部分を有する側壁と、第１のリングと、第２の側壁部分に位置する第２のリングとを備える。第１及び第２のリングは、それぞれ、少なくとも１つの冷却フィンと、冷却フィンの隣に少なくとも１つの陥凹とを備える。第１の冷却は、第１の冷却フィンの位置での第１の所定の空気流境界層の厚み以上である、第１の冷却フィンの高さを有する。第２の位置に位置する第２の冷却フィンは、第２の位置での第２の所定の空気流境界層の厚み以上の第２の冷却フィンの高さを有する。この実施形態において、第１の冷却フィンの高さは、第２の冷却フィンの高さと異なる。
【０００５】
別の実施形態において、タイヤは、タイヤの側壁部分に位置する冷却フィンのバンドを有する。冷却フィンのバンドは、少なくとも１つの突出している冷却フィンと、冷却フィンに隣接して位置する少なくとも１つの陥凹とを備え、陥凹は、冷却フィンに対して軸方向に内向きに陥凹している。冷却フィンは、所定の位置の空気流境界層の厚み以上の高さと、タイヤの角速度とを有する。
【０００６】
更に別の実施形態において、タイヤに１つ以上の冷却フィンを提供するための方法は、式：δ＝５．４ｒ／√Ｒｅ＝５．４√（ν／ω）を使用することによってタイヤの選択された位置での空気流境界層の厚みを決定することを伴い、式中、δは空気流境界層の厚みであり、ｒはタイヤの車軸から選択された位置までの半径に沿った距離であり、Ｒｅはレイノルズ数であり、νは空気の動粘度であり、ωは選択されたタイヤの位置でのタイヤの所定の角速度である。本方法は、選択されたタイヤの位置に少なくとも１つの冷却フィンを提供することを更に伴い、冷却フィンは高さを有し、高さは空気流境界層の厚みδ以上である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
添付の図面では、以下の詳細な説明とともに、本発明の請求項に係る説明の例示的実施形態を説明する構造が図示される。同様の要素は、同一の参照番号で示される。単一の構成要素として示される要素は、複数の構成要素に置き換えられてもよく、複数の構成要素として示されている要素は、単一の構成要素に置き換えられてもよいことが理解されるべきである。図面は正確な縮尺ではなく、特定の要素の比率が説明のために誇張されている場合がある。
【図１】冷却フィンを有するタイヤ１００の第１の実施形態の側面図である。
【図２】タイヤ１００の断面図である。
【図３】タイヤ１００の斜視断面図である。
【図４Ａ】タイヤ１００の横断面である。
【図４Ｂ】図４Ａに示される、タイヤ１００の横断面の拡大部分である。
【図４Ｃ】図４Ａに示される、タイヤ１００の横断面の別の拡大部分である。
【図５】冷却フィンを有するタイヤの代替の実施形態の側面図である。
【図６Ａ】空気流境界層の厚みに対するフィンの高さを示す略図である。
【図６Ｂ】空気流境界層の厚みに対するフィンの高さを示す略図である。
【図７Ａ】走行速度に対する空気流境界層の厚みを詳述するグラフである。
【図７Ｂ】７５ｍｐｈでのリムからトレッドの半径に対する空気流境界層の厚みを描写するグラフである。
【図７Ｃ】速度に対する空気流境界層の厚みを描写するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下は、本明細書で用いられる選択された用語の定義である。これらの定義には、用語の範囲に該当し、実施のために使用され得る構成要素の様々な例及び／又は形態が含まれる。例は、制限的であることを意図しない。用語の単数形及び複数形は、いずれも定義の範囲内であってよい。
【０００９】
「軸方向の」及び「軸方向に」は、タイヤの回転軸と平行する方向を指す。
【００１０】
「周方向の」及び「周方向に」は、軸方向に対して垂直であるトレッドの表面の外周部に沿って延在する方向を指す。
【００１１】
「赤道面」は、タイヤの回転軸に対して垂直であり、タイヤのトレッドの中心部を通る平面を指す。
【００１２】
「径方向の」及び「径方向に」は、タイヤの回転軸に対して垂直である方向を指す。
【００１３】
本明細書で使用するとき、「側壁」は、トレッドとビードとの間のタイヤの部分を指す。
【００１４】
本明細書で使用するとき、「トレッド」は、標準的な膨張度及び荷重において、道路又は地面と接触するタイヤの部分を指す。
【００１５】
以下の説明で使用される同様の用語によって一般的なタイヤ構成要素が説明されるが、用語は若干異なる含意を有するため、当業者は、以下の用語のうちのいずれか１つが、一般的なタイヤ構成要素の説明に使用される別の用語と単に交換できるとは見なさないであろうことが理解される。
【００１６】
図１は、タイヤ１００の一実施形態の側面図を図示する。タイヤ１００は、側壁１０５及び円周のトレッド１１０を含む。図示された実施形態において、タイヤ１００は、軽量トラック又は乗用車で使用されるように構成される空気式タイヤである。代替の実施形態において、タイヤは、農業用車両又は不整地車両で使用されるように構成され得る。しかしながら、タイヤは、いかなる使用のためにも構成され得ることが理解されるべきである。加えて、タイヤは、ランフラットタイヤ又は非空気式タイヤであり得る。
【００１７】
図示された実施形態において、タイヤ１００は、下部バンド１１５及び上部バンド１２０を含む。下部バンド１１５は、タイヤ１００のビード部分１２５の近くで、側壁１０５の周囲にて円周方向に延在する。上部バンド１２０は、タイヤ１００のショルダー１３０の近くで、側壁１０５の周囲にて円周方向に延在する。
【００１８】
他の実施形態において、追加の又はより少ないバンドが、タイヤ１００の任意の位置で、タイヤ１００に含まれ得る。バンドの位置及び数は、費用、性能、温度低減、又は審美的理由のため等の、特定用途の要件に基づいて選択され得る。異なる用途が、タイヤの様々な位置で異なる数のバンドを必要とするであろうことが予期される。バンドの位置及び数は、所望に応じて変化し得る。
【００１９】
図２は、タイヤ１００の一区分の拡大図を図示する。この図に見られるように、下部及び上部バンド１１５、１２０それぞれは、複数の下部及び上部冷却フィン１３５及び１４０をそれぞれ含む。冷却フィン１３５、１４０は、タイヤ側壁領域１０５から外向きに突出する。図示された実施形態において、上部バンド１２０の冷却フィン１４０は、下部バンド１１５の冷却フィン１３５よりも長い。代替の実施形態において、上部バンドの冷却フィンは、下部バンドの冷却フィンよりも短いか、同じ長さであり得る。
【００２０】
冷却フィン１３５、１４０は、下部端１４５、１５０から上部端１５５、１６０に向かって均一な幅を有し、次いで上部端１５５、１６０で拡張する幅を有する。更に本実施形態において、冷却フィンのピッチは、タイヤ１００の径方向に対して均一に角度付けされている。図示された実施形態において、冷却フィン１３５、１４０は、タイヤの半径に対してそれぞれ約２７°の角度で配置されている。代替の実施形態（図示せず）において、冷却フィンはそれぞれ、−４５〜４５°の角度で配置される。別の代替の実施形態（図示せず）において、下部冷却フィンは第１の角度で配置され、上部フィンは第１の角度と異なる第２の角度で配置される。更に別の代替の実施形態（図示せず）において、下部冷却フィンは複数の角度で配置され、上部冷却フィンは複数の角度で配置される。
【００２１】
配置、形状、ピッチ、及び冷却フィンの数は、変化し得ることが理解されるべきである。例えば他の実施形態において、冷却フィンは、タイヤ側壁領域と同一平面にあるか、又は陥凹し得、タイヤの異なる部分に位置し得、タイヤの径方向に対して異なる不均一なピッチを有し得、異なる形状を有し得、また数が変化し得る。
【００２２】
また図２に見られるように、陥凹１６５が下部バンド１１５内の冷却フィン１３５のそれぞれの間に配置される。同様に、陥凹１７０が、上部バンド１２０内の冷却フィン１４０のそれぞれの間に配置される。陥凹１６５、１７０は、側壁１０５の平坦な部分に対して側壁１０５内へ陥凹し、下部バンド１１５と上部バンド１２０との間に配置される。代替の実施形態（図示せず）において、陥凹は、下部バンドと上部バンドとの間に配置された側壁の平坦な部分と同様に同一平面にある。別の代替の実施形態（図示せず）において、陥凹は、側壁から外向きに突出しているが、冷却フィンに対してなお陥凹している。
【００２３】
冷却フィン１３５、１４０の高さは、各冷却フィンの外側表面から、陥凹１６５、１７０内に位置する各冷却フィンのベース部分まで計測される。一実施形態において、下部バンド１１５内の冷却フィン１３５の高さは、上部バンド１２０内の冷却フィン１４０の高さと等しい。しかしながら、代替の実施形態において、下部バンド内の冷却フィンの高さは、上部バンド内の冷却フィンの高さよりも大きいか、又は小さくあり得る。
【００２４】
図２を続けて参照すると、下部円周溝１７５及び下部円周リブ１８０が、下部バンド１１５の下に配置される。加えて、上部円周溝１８５及び上部円周リブ１９０が、上部バンド１２０の上に配置される。
【００２５】
図３は、下部バンド１１５に焦点を合わせる、第１の実施形態の代替図を図示する。図３では、陥凹１６５に対する冷却フィン１３５の高さを見ることができる。
【００２６】
図４Ａ〜Ｃは、タイヤ１００の第１の実施形態の異なる横断面図を示す。図４Ａに見られるように、上部バンド１２０は、タイヤ１００のショルダー領域１３０の近くで、タイヤのベルト１９５の下に位置する。下部バンド１１５は、タイヤ１００のビード部分１２６の近くに位置する。より具体的には、下部バンド１１５は、ボディープライ１９９の折り返し部分１９７の近くに位置する。図４Ｂ及び図４Ｃは、それぞれ、図４Ａと同じ観点から上部バンド１２０及び下部バンド１１５の拡大図を描写する。図４Ｂ及び図４Ｃに見られるように、陥凹１６５及び１７０は、本実施形態におけるタイヤ１００の側壁領域１０１内へと延在する。
【００２７】
図示された実施形態において、上部及び下部バンド１２０、１１５は、タイヤ１００のベルト１９５の縁及びボディープライ１９９の折り返し部分１９７の近くに位置付けられる。この配置は、ベルトの縁及びボディープライの折り返し部分を含む領域が、フィンの冷却の利益を受けることを可能にする。
【００２８】
図５は、冷却フィンの上部バンド２１０及び冷却フィンの下部バンド２２０を有する、タイヤ２００の代替の実施形態の側面図である。タイヤ２００は、下部円周溝、下部リブ、上部円周溝、及び上部リブが省略されていることを除き、図１〜４に図示されるタイヤ１００と実質的に同じである。
【００２９】
図６Ａ及び６Ｂは、運動中の、タイヤ１００に隣接する空気流と関連した例示的な冷却フィンＦ１、Ｆ２を図示する。図６Ａにおいて、第１の例示的な冷却フィンＦ１は、空気流境界層の厚みδよりも小さい高さｈ１を有する。図６Ｂにおいて、第２の例示的な冷却フィンＦ２は、空気流境界層の厚みδと略等しい高さｈ２を有する。
【００３０】
空気流境界層の厚みδは、タイヤの角速度に関連し、以下の等式を使用することによって決定することができ、
【００３１】
【数１】
2017509534.tif 000003
式中、
δは空気流境界層の厚みであり、
ｒは空気流境界層の厚みの対象の位置までの半径であり、
Ｒｅはレイノルズ数であり、
νは空気の動粘度であり、
ωは角速度である。
【００３２】
冷却フィンの高さｈが、空気流境界層の厚みδ（図６Ａに示されるものなどの）と略等しくなるように選択されるとき、冷却フィンは、層流境界層を壊し、タイヤの表面に空気流の乱れをもたらす。これは、タイヤと周囲空気との間の対流性熱伝達の量を増加させ、これらの点でタイヤの温度を低下させることを助ける。タイヤの表面上での空気流の乱れの他の利点は、当業者に明らかとなるであろう。
【００３３】
対照的に、冷却フィンの高さｈが、空気流境界層の厚みδ（図６Ｂに示されるような）よりも小さいとき、冷却フィンは層流境界層を壊さない。そのような実施形態では、空気流の乱れがタイヤの表面にもたらされない。
【００３４】
図７Ａは、空気流境界層の厚みδとキロメートル毎時での走行速度との間の関係を描写する表である。試験は、オフロード用ラジアルタイヤ（「ＯＲＲ」）、トラック及びバス用ラジアルタイヤ（「ＴＢＲ」）、及び乗用車用ラジアルタイヤ（「ＰＳＲ」）を含む、異なるサイズのタイヤで行われた。図７Ａから分かるように、全ての場合で、走行速度が０キロメートル時間から５０キロメートル時間へ増加するにつれ、空気流境界層の厚みδは著しく減少した。走行速度が時速５０キロメートルから時速１５０キロメートルに増加するにつれ、空気流境界層の厚みδはあまり著しくはないが、減少し続けた。
【００３５】
図７Ｂは、一定の速度での、空気流境界層の厚みδの半径の変化の影響を描写する表である。この表から分かるように、秒速３４メートル（時速７５マイル）の速度において、空気流境界層の厚みは、側壁に沿って、ビードからトレッドへ外向きに移動して増加する。換言すれば、ビードに近い側壁の点は、トレッドに近い側壁の点よりも小さい空気流境界層の厚みを有するであろう。
【００３６】
図７Ｃは、空気流境界層の厚みδとマイル毎時での速度との間の関係を描写する表である。δｏは側壁の外側のバンド領域内の空気流境界層の厚みを表し、δｉは側壁の内側のバンド領域内の空気流境界層の厚みを表す。
【００３７】
これらの計測に基づき、内側のバンド及び外側のバンド内の冷却フィンの高さは、所与の速度のための所与のタイヤのおおよその境界層の厚みに選択され得る。
【００３８】
用語「含む（includes）」又は「含むこと（including）」は、本明細書又は特許請求の範囲において使用される限りにおいて、用語「備えること（comprising）」が特許請求の範囲で転換語として用いられる際に解釈されるものと同様に包括的であることが意図される。更に、用語「又は（or）」が用いられる限りにおいて（例えば、Ａ又はＢ）、これは、「Ａ若しくはＢ、又は両方とも」であることが意図されている。本出願人らが「Ａ又はＢの両方ではなく一方のみ」を示すことを意図する場合、用語「Ａ又はＢの両方ではなく一方のみ」が用いられるであろう。したがって、本明細書における用語「又は（or）」の使用は、排他的ではなく、包含的である。Ｂｒｙａｎ  Ａ．Ｇａｒｎｅｒ，Ａ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ  ｏｆ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｌｅｇａｌ  Ｕｓａｇｅ  ６２４（２ｄ．Ｅｄ．１９９５）を参照されたい。また、用語「中（in）」又は「中へ（into）」が、本明細書又は特許請求の範囲において使用される限りにおいて、「上（on）」又は「上へ（onto）」を更に意味することが意図される。更に、用語「接続する（connect）」が本明細書又は請求項において使用される限りにおいて、「直接〜に接続する（directly connected to）」だけではなく、別の構成要素を介して接続するなど「間接的に〜に接続する（indirectly connected to）」も意味することが意図されている。
【００３９】
本出願はその実施形態の記述によって説明され、実施形態は相当に詳細に説明されたが、添付の特許請求の範囲をこのような詳細に制限するか、又はいかなる形でも限定することは、出願人の本意ではない。更なる利点及び改良は、当業者には容易に明らかとなるであろう。したがって、そのより広域な態様における本出願は、示され説明される、特定の詳細、例示的な機器及び方法、並びに例示の実施例に限定されない。このため、このような詳細からの逸脱が、出願人の一般的な発明概念の趣旨又は範囲から逸脱することなく、なされ得る。
【図１】
2017509534.tif 000004
【図２】
2017509534.tif 000005
【図３】
2017509534.tif 000006
【図４Ａ】
2017509534.tif 000007
【図４Ｂ】
2017509534.tif 000008
【図４Ｃ】
2017509534.tif 000009
【図５】
2017509534.tif 000010
【図６Ａ】
2017509534.tif 000011
【図６Ｂ】
2017509534.tif 000012
【図７Ａ】
2017509534.tif 000013
【図７Ｂ】
2017509534.tif 000014
【図７Ｃ】
2017509534.tif 000015
【国際調査報告】
2017509534.tif 000016
2017509534.tif 000017