JP2013071680A - 空気入りタイヤユニット - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ周りの空気流を改善して燃費をさらに向上すること。
【解決手段】車両１００の前側に装着される前タイヤ１Ａと、車両１００の後側に装着される後タイヤ１Ｂとを備える空気入りタイヤユニットにおいて、前タイヤ１Ａの少なくとも一方のタイヤサイド部に多数の凹部を設け、後タイヤ１Ｂの少なくとも一方のタイヤサイド部に多数の凸部を設ける。車両１００の走行によって、車両１００の前側から後側に向けて空気の流れが生じる。そして、車両１００の前側の前タイヤ１Ａにおいて、凹部によって空気の流れが乱流化され、車両１００の外側への空気の膨らみが抑制される。一方、車両１００の後側の後タイヤ１Ｂにおいて、凸部によって空気を攪拌して整流化することで、ホイールハウスや車両部品の影響を受けることなく空気が滞留し難くなって後方に送り出される。この結果、車両１００の背面側に発生し得る負圧領域が減少するため、車両の空気抵抗が低減され、燃費が向上する。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、タイヤ周りの空気流を改善する空気入りタイヤユニットに関するものである。

従来、特許文献１では、タイヤ周りの空気抵抗を効果的に低減してタイヤを装着した車両の燃費向上を図るため、タイヤ外側面の所定領域にタイヤ周方向およびタイヤ径方向に亘って多数の凹部と多数の凸部（突部）とを混在するように設けることを特徴とする空気入りタイヤが開示されている。

また、従来、特許文献２では、発熱による耐久性の低下を防ぐため、タイヤ外側面（サイド部の外面）に攪拌部として多数の凹部（ディンプル）および凸部（ピンプル）を備える空気入りタイヤが開示されている。

特開２０１０−２６０３７６号公報 特開２０１０−３０５４７号公報

上述した特許文献１および特許文献２に記載の空気入りタイヤは、凹部によって車両走行時のタイヤの周囲に乱流（空気の攪拌）を生じさせ、凸部によって乱流発生効果（攪拌効果）の向上を図る作用が示されている。すなわち、凹部は、乱流や空気の攪拌を生じさせるものとされ、凸部は、乱流や空気の攪拌を助長させるものとされている。

ところで、空気入りタイヤを装着した車両が走行する場合、車両の前側においては、空気入りタイヤから剥離した空気が車両の外側に膨らむ傾向となり、車両の後側においては、空気入りタイヤから剥離した空気がホイールハウスや車両部品の影響で滞留し易く車両の外側に膨らむ傾向となる。このため、車両の背面側で負圧領域が大きくなり、これが空気抵抗となる。そして、発明者等の研究によれば、凸部や凹部の機能を効率よく得られるように配置することで、車両の背面側の負圧領域を低減し、燃費をさらに向上する効果が得られることが発見された。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイヤ周りの空気流を改善して燃費をさらに向上することのできる空気入りタイヤユニットを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の空気入りタイヤユニットは、車両の前側に装着される前タイヤと、前記車両の後側に装着される後タイヤとを備える空気入りタイヤユニットにおいて、前記前タイヤの少なくとも一方のタイヤサイド部に多数の凹部を設け、前記後タイヤの少なくとも一方のタイヤサイド部に多数の凸部を設けることを特徴とする。

車両の走行によって、車両の前側から後側に向けて空気の流れが生じる。そして、前タイヤにおいて、凹部によって通過する空気が乱流化され、前タイヤのタイヤサイド部に乱流境界層が発生することで、車両の外側への空気の膨らみが抑制される。一方、後タイヤにおいて、凸部によって通過する空気が乱流化され、前タイヤのタイヤサイド部に乱流境界層が発生することで、車両の外側への空気の膨らみが抑制される。しかも、後タイヤにおいては、凸部によって空気が攪拌されて整流化することで、ホイールハウスや車両部品の影響を受けることなく空気が滞留し難くなって後方に送り出される。この結果、車両の背面側に発生し得る負圧領域が減少することとなり、車両の空気抵抗が低減されるため、燃費の向上を図ることができる。

また、本発明の空気入りタイヤユニットは、車両装着時での車両内外の向きが指定されており、前記前タイヤの少なくとも車両外側となるタイヤサイド部に前記凹部を設けることを特徴とする。

この空気入りタイヤユニットによれば、車両外側のほうが車両内側よりも空気の剥離が大きいため、前タイヤの車両外側となるタイヤサイド部に凹部を設けることで、車両の外側への空気の膨らみを抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。この結果、車両の空気抵抗がより低減されるため、燃費のさらなる向上を図ることができる。

また、本発明の空気入りタイヤユニットは、車両装着時での車両内外の向きが指定されており、前記後タイヤの少なくとも車両内側となるタイヤサイド部に前記凸部を設けることを特徴とする。

この空気入りタイヤユニットによれば、車両内側のほうが車両外側よりも空気が滞留し易い傾向にあるため、後タイヤの車両内側となるタイヤサイド部に凸部を設けることで、ホイールハウスや車両部品の影響を受けることなく空気を後方に送り出す効果を顕著に得ることが可能になる。この結果、車両への空気抵抗がより低減されるため、燃費のさらなる向上を図ることができる。

また、本発明の空気入りタイヤユニットでは、前記凹部は、少なくともタイヤ最大幅位置と接地端との間に設けられることを特徴とする。

タイヤサイド部におけるタイヤ最大幅位置と接地端との間は、タイヤサイド部のタイヤ径方向外側領域であり、この領域には、側方に回り込む空気の流れが最初に到達する。このため、前タイヤの前記領域に凹部を設けることで、空気の剥離を早期に抑え、空気の剥離するポイントをより後方にずらして、空気の流れを車両付近に留まらせるため、車両の外側への空気の膨らみを抑制する効果を顕著に得ることができる。

また、本発明の空気入りタイヤユニットでは、前記凸部は、少なくともタイヤ最大幅位置と接地端との間に設けられることを特徴とする。

タイヤサイド部におけるタイヤ最大幅位置と接地端との間は、タイヤサイド部のタイヤ径方向外側領域であり、この領域は、タイヤサイド部において比較的回転速度が速い。このため、後タイヤの前記領域に凸部を設けることで、より多くの乱流を発生させ、ホイールハウスや車両部品の影響を受けることなく空気を後方に送り出す効果を顕著に得ることができる。

また、本発明の空気入りタイヤユニットは、前記凸部の突出高さが０．５［ｍｍ］以上１０．０［ｍｍ］以下とされていることを特徴とする。

凸部の高さが０．５［ｍｍ］未満の場合、凸部が空気の流れに接触する範囲が小さいことから、凸部の後方での空気の流れが乱流化し難く、車両の空気抵抗の低減効果が小さくなる。また、凸部の高さが１０［ｍｍ］を超える場合、凸部が空気の流れに接触する範囲が大きいことから、凸部の後方での空気の流れが膨らむ傾向となり、車両の空気抵抗の低減効果が小さくなる。この点、本発明の空気入りタイヤユニットによれば、凸部が空気の流れに適宜接触することで、凸部の後方での空気の流れが適宜乱流化するため、空気を後方に送り出す効果を顕著に得ることができる。

また、本発明の空気入りタイヤユニットでは、前記凹部は、タイヤ径方向に向かって容積が漸次変化して配置されることを特徴とする。

タイヤ径方向外側は、側方に回り込む空気の流れが最初に到達する。このため、タイヤ径方向外側に向かって凹部の容積が漸次大きくなるように変化して配置することで、空気の剥離を早期に抑え、空気の剥離するポイントをより後方にずらして、空気の流れを車両付近に留まらせるため、車両の外側への空気の膨らみを抑制する効果を顕著に得ることができる。また、タイヤ径方向外側は、タイヤサイド部において比較的回転速度が速い。このため、タイヤ径方向外側に向かって凹部の容積が漸次大きくなるように変化して配置することで、より多くの乱流を発生させ、車両の外側への空気の膨らみを抑制する効果を顕著に得ることができる。

一方、タイヤサイド部は、タイヤ径方向内側に近づくに連れて回転速度が相対的に遅くなるため、その部分により近い側の凹部の容積を大きくすることで、タイヤ径方向内側において回転速度が遅くても、乱流を発生させ、車両の外側への空気の膨らみを抑制する効果を顕著に得ることができる。しかも、タイヤサイド部のタイヤ径方向内側は、タイヤの圧縮による変形が大きい領域であり発熱が比較的大きい。このため、この領域において凹部の容積を大きくすることで、タイヤサイド部の表面に空気の流れを引き込んで、放熱性を向上させる効果を得ることができる。

また、本発明の空気入りタイヤユニットは、前記凹部の深さが０．５［ｍｍ］以上５．０［ｍｍ］以下であることを特徴とする。

凹部の深さが０．５［ｍｍ］未満の場合、凹部の内面が空気に接触する範囲が小さいことから、空気の流れが乱流化し難くなる。また、凹部の深さが５．０［ｍｍ］を超える場合、凹部の内面が空気に接触する範囲が大きすぎて、空気抵抗が増加する傾向となるうえ、凹部の深さを得るために凹部を有する領域の元々のゴムボリュームが増大するため、タイヤ重量の増大を招く。この点、本発明の空気入りタイヤユニットによれば、凹部の内面が空気に適宜接触することで、空気の流れが適宜乱流化するため、車両の空気抵抗を低減する効果を顕著に得ることができる。

また、本発明の空気入りタイヤユニットは、前記凹部の開口の最大差し渡し寸法が１．０［ｍｍ］以上８．０［ｍｍ］以下であることを特徴とする。

凹部の最大差し渡し寸法が１．０［ｍｍ］未満の場合、凹部が空気に接触する範囲が小さいことから、空気の流れが乱流化し難くなる。一方、凹部の最大差し渡し寸法が８．０［ｍｍ］を超える場合、凹部が空気に接触する範囲が大きすぎて、空気抵抗が増加する傾向となる。この点、本発明の空気入りタイヤユニットによれば、凹部が空気に適宜接触することで、空気の流れが適宜乱流化するため、車両の空気抵抗を低減する効果を顕著に得ることができる。

本発明に係る空気入りタイヤユニットは、タイヤ周りの空気流を改善して燃費をさらに向上することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤユニットの空気入りタイヤの子午断面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤユニットを車両に装着した状態の概略平面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤユニットを車両に装着した状態の概略平面図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤユニットを車両に装着した状態の概略平面図である。 図５は、前タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図６は、前タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図７は、前タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図８は、前タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図９は、後タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図１０は、後タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図１１は、後タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図１２は、後タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図１３は、凸部の断面図である。 図１４は、凸部の断面図である。 図１５は、凸部の断面図である。 図１６は、凸部の断面図である。 図１７は、規定の範囲以下の高さの凸部付近における空気の流れを示す説明図である。 図１８は、規定の範囲以上の高さの凸部付近における空気の流れを示す説明図である。 図１９は、規定の範囲の高さの凸部付近における空気の流れを示す説明図である。 図２０は、前タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図２１は、前タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。 図２２は、本発明の実施例に係る空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。 図２３は、本発明の実施例に係る空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。 図２４は、本発明の実施例に係る空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。 図２５は、本発明の実施例に係る空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。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、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。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。

図１は、本実施の形態に係る空気入りタイヤユニットの空気入りタイヤの子午断面図である。以下の説明において、タイヤ径方向とは、空気入りタイヤ１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１の回転軸に直交するとともに、空気入りタイヤ１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１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、タイヤ周方向に略平行（±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。

図２〜図４は、本実施の形態に係る空気入りタイヤユニットを車両に装着した状態の概略平面図である。本実施の形態の空気入りタイヤユニットは、上述した空気入りタイヤ１が車両１００の前側に装着される前タイヤ１Ａと、車両１００の後側に装着される後タイヤ１Ｂとを備える。ここで、図２〜図４に示すように、前タイヤ１Ａとは、少なくとも車両１００の最も前側に装着される空気入りタイヤ１を示し、後タイヤ１Ｂとは、少なくとも車両１００の最も後側に装着される空気入りタイヤ１を示す。そして、図３および図４に示すように、車両１００の前後方向に空気入りタイヤ１が３つ以上配置される場合、車両１００の前後方向の中間に配置される空気入りタイヤ１は、車両１００の前後方向の中心Ｃ、すなわち全長Ｗの半分よりも回転軸（図示せず）が前側に位置する空気入りタイヤ１を前タイヤ１Ａとし、車両１００の前後方向の中心Ｃ、すなわち全長Ｗの半分よりも回転軸（図示せず）が後側に位置する空気入りタイヤ１を後タイヤ１Ｂとする。このような前タイヤ１Ａや後タイヤ１Ｂは、車両１００に対する装着位置が指定されており、この指定は、図には明示しないが、例えば、サイドウォール部４に設けられた指標により示される。このように、本実施の形態の空気入りタイヤユニットは、車両１００に対する装着位置が指定された前タイヤ１Ａおよび後タイヤ１Ｂを含み構成されている。また、空気入りタイヤユニットは、車両１００の両側の前タイヤ１Ａおよび後タイヤ１Ｂを含み構成されていてもよく、車両１００の一側の前タイヤ１Ａおよび後タイヤ１Ｂを含み構成されていてもよい。

図５〜図８は、前タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図であり、図９〜図１２は、後タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。図５〜図８に示すように、前タイヤ１Ａは、タイヤサイド部Ｓにおいて、当該タイヤサイド部Ｓの面よりタイヤの内側に窪む凹部１０が多数設けられている。また、図９〜図１２に示すように、後タイヤ１Ｂは、タイヤサイド部Ｓにおいて、当該タイヤサイド部Ｓの面よりタイヤの外側に突出する凸部９が多数設けられている。

ここで、タイヤサイド部Ｓとは、図１において、トレッド部２の接地端Ｔからタイヤ幅方向外側であってリムチェックラインＬからタイヤ径方向外側の範囲で一様に連続する面をいう。また、接地端Ｔとは、空気入りタイヤ１を正規リムにリム組みし、かつ正規内圧を充填するとともに正規荷重の７０％をかけたとき、この空気入りタイヤ１のトレッド部２のトレッド面２１が路面と接地する領域において、タイヤ幅方向の両最外端をいい、タイヤ周方向に連続する。また、リムチェックラインＬとは、タイヤのリム組みが正常に行われているか否かを確認するためのラインであり、一般には、ビード部５の表側面において、リムフランジよりもタイヤ径方向外側であってリムフランジ近傍となる部分に沿ってタイヤ周方向に連続する環状の凸線として示されている。

なお、正規リムとは、ＪＡＴＭＡで規定する「標準リム」、ＴＲＡで規定する「Design Rim」、あるいは、ＥＴＲＴＯで規定する「Measuring Rim」である。また、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡで規定する「最高空気圧」、ＴＲＡで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、あるいはＥＴＲＴＯで規定する「INFLATION PRESSURES」である。また、正規荷重とは、ＪＡＴＭＡで規定する「最大負荷能力」、ＴＲＡで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、あるいはＥＴＲＴＯで規定する「LOAD CAPACITY」である。

凹部１０は、例えば、図５〜図８に示すように、タイヤサイド部Ｓの範囲において、タイヤ径方向およびタイヤ周方向に所定間隔をおいて配置されている。凹部１０は、タイヤサイド部Ｓの面に開口する開口形状が、円形状（図５参照）、楕円形状（図６参照）、長円形状、多角形状（図７参照）などに形成されている。また、凹部１０は、様々な開口形状が混在していてもよい（図８参照）。また、図には明示しないが、凹部１０は、断面形状が、半円形状、半楕円形状、半長円形状、すり鉢形状、または矩形状などに形成されている。なお、凹部１０は、図５〜図８に示すように、タイヤ径方向に並んで配置された凹部列が、タイヤ周方向に所定間隔をおいて並んで配置されているが、タイヤ径方向およびタイヤ周方向に千鳥状に配置されていてもよい。

凸部９は、例えば、図９〜図１２に示すように、タイヤサイド部Ｓの範囲において、タイヤ径方向に長手状に形成されたゴム材（タイヤサイド部Ｓを構成するゴム材であっても、当該ゴム材とは異なるゴム材であってもよい）からなる突条として形成され、かつタイヤ周方向に所定間隔をおいて配置されている。凸部９は、タイヤ径方向において、直線形状（図９参照）、屈曲形状（図１０参照）、湾曲形状（図１１参照）などに形成されている。また、凸部９は、タイヤ径方向に対して傾斜して形成されている（図１２参照）。なお、図９〜図１２において凸部９は、タイヤサイド部Ｓの範囲のタイヤ径方向で１つの突条として形成されているが、長手方向で複数に分割されていてもよい。凸部９が分割されている場合、そのタイヤ周方向に並ぶ別の凸部９が、タイヤ周方向で隣接する凸部９の分割部分に対してタイヤ周方向で重なるように配置されていてもよい。また、凸部９は、その端部が、タイヤサイド部Ｓの面から滑らかに突出していてもよく、またはタイヤサイド部Ｓの面に切り立って突出していてもよい。また、凸部９の断面図である図１３〜図１６に示すように、凸部９は、長手方向に交差する断面形状が、四角形状（図１３参照）、半円形状（図１４参照）、半楕円形状、半長円形状、三角形状（図１５参照）、台形状、または図１６のように断面外形の少なくとも１部が円弧を有して形成されている。図１６に示すように断面外形に凹状の円弧を有する場合は、凸部９によるゴムボリュームの増加を抑えるうえで好ましい。また、凸部９は、長手方向に断面形状が一様に形成されていてもよく、または長手方向に断面形状が変化して形成されていてもよい。

このように、本実施の形態の空気入りタイヤユニットは、車両１００の前側に装着される前タイヤ１Ａと、車両１００の後側に装着される後タイヤ１Ｂとを備える空気入りタイヤユニットにおいて、前タイヤ１Ａの少なくとも一方のタイヤサイド部Ｓに多数の凹部１０を設け、後タイヤ１Ｂの少なくとも一方のタイヤサイド部Ｓに多数の凸部９を設けるものである。

車両１００の走行によって、車両１００の前側から後側に向けて空気の流れが生じる。そして、車両１００の前側の前タイヤ１Ａにおいて、凹部１０によって通過する空気が乱流化され、前タイヤ１Ａのタイヤサイド部Ｓに乱流境界層が発生することで、車両１００の外側への空気の膨らみが抑制される。一方、車両１００の後側の後タイヤ１Ｂにおいて、凸部９によって通過する空気が乱流化され、前タイヤ１Ａのタイヤサイド部Ｓに乱流境界層が発生することで、車両１００の外側への空気の膨らみが抑制される。しかも、後タイヤ１Ｂにおいては、凸部９によって空気が攪拌されて整流化することで、ホイールハウスや車両部品の影響を受けることなく空気が滞留し難くなって後方に送り出される。この結果、車両１００の背面側に発生し得る負圧領域が減少することとなり、車両の空気抵抗が低減されるため、燃費の向上を図ることが可能になる。

また、本実施の形態の空気入りタイヤユニットは、車両１００に装着した場合、タイヤ幅方向において、車両１００の内側および外側に対する向きが指定されている。向きの指定は、図には明示しないが、例えば、サイドウォール部４に設けられた指標により示される。以下、車両１００に装着した場合に車両１００の内側に向く側を車両内側、車両１００の外側に向く側を車両外側という。なお、車両内側および車両外側の指定は、車両１００に装着した場合に限らない。例えば、リム組みした場合に、タイヤ幅方向において、車両１００の内側および外側に対するリムの向きが決まっている。このため、空気入りタイヤ１（前タイヤ１Ａおよび後タイヤ１Ｂ）は、リム組みした場合、タイヤ幅方向において、車両１００の内側（車両内側）および外側（車両外側）に対する向きが指定される。

そして、車両装着時での車両１００の内外の向きが指定された空気入りタイヤユニットにおいて、前タイヤ１Ａの少なくとも車両外側となるタイヤサイド部Ｓに凹部１０を設けることが好ましい。

この空気入りタイヤユニットによれば、車両外側のほうが車両内側よりも空気の剥離が大きいため、前タイヤ１Ａの車両外側となるタイヤサイド部Ｓに凹部１０を設けることで、車両１００の外側への空気の膨らみを抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。この結果、車両の空気抵抗がより低減されるため、燃費のさらなる向上を図ることが可能になる。

また、車両装着時での車両１００の内外の向きが指定された空気入りタイヤユニットにおいて、後タイヤ１Ｂの少なくとも車両内側となるタイヤサイド部Ｓに凸部９を設けることが好ましい。

この空気入りタイヤユニットによれば、車両内側のほうが車両外側よりも空気が滞留し易い傾向にあるため、後タイヤ１Ｂの車両内側となるタイヤサイド部Ｓに凸部９を設けることで、ホイールハウスや車両部品の影響を受けることなく空気を後方に送り出す効果を顕著に得ることが可能になる。この結果、車両への空気抵抗がより低減されるため、燃費のさらなる向上を図ることが可能になる。なお、後タイヤ１Ｂにおいて、車両外側のタイヤサイド部Ｓに凹部１０をさらに設けることで、車両１００の外側への空気の膨らみがより抑制されるため、車両の空気抵抗がさらに低減されるため、燃費のさらなる向上を図ることが可能になる。

なお、車両装着時での車両１００の内外の向きが指定された空気入りタイヤユニットにおいて、前タイヤ１Ａの少なくとも車両外側となるタイヤサイド部Ｓに凹部１０を設け、後タイヤ１Ｂの少なくとも車両内側となるタイヤサイド部Ｓに凸部９を設けることが、車両の空気抵抗を低減し、燃費のさらなる向上を図る効果を顕著に得るうえで好ましい。

また、本実施の形態の空気入りタイヤユニットでは、凹部１０は、図１に示すように、少なくともタイヤサイド部Ｓにおけるタイヤ最大幅位置Ｍと接地端Ｔとの間に設けられることが好ましい。

タイヤサイド部Ｓにおけるタイヤ最大幅位置Ｍと接地端Ｔとの間は、タイヤサイド部Ｓのタイヤ径方向外側領域であり、この領域には、側方に回り込む空気の流れが最初に到達する。このため、前タイヤ１Ａの前記領域に凹部１０を設けることで、空気の剥離を早期に抑え、空気の剥離するポイントをより後方にずらして、空気の流れを車両１００付近に留まらせるため、車両１００の外側への空気の膨らみを抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。

また、本実施の形態の空気入りタイヤユニットでは、凸部９は、図１に示すように、少なくともタイヤサイド部Ｓにおけるタイヤ最大幅位置Ｍと接地端Ｔとの間に設けられることが好ましい。

タイヤサイド部Ｓにおけるタイヤ最大幅位置Ｍと接地端Ｔとの間は、タイヤサイド部Ｓのタイヤ径方向外側領域であり、この領域は、タイヤサイド部Ｓにおいて比較的回転速度が速い。このため、後タイヤ１Ｂの前記領域に凸部９を設けることで、より多くの乱流を発生させ、ホイールハウスや車両部品の影響を受けることなく空気を後方に送り出す効果を顕著に得ることが可能になる。

なお、本実施の形態の空気入りタイヤユニットでは、凹部１０および凸部９は、図１に示すように、タイヤサイド部Ｓにおけるタイヤ最大幅位置Ｍと接地端Ｔとの間に設けられることが、車両１００の外側への空気の膨らみを抑制する効果を顕著に得るとともに、ホイールハウスや車両部品の影響を受けることなく空気を後方に送り出す効果を顕著に得るうえで好ましい。

また、本実施の形態の空気入りタイヤユニットは、凸部９の突出高さが０．５［ｍｍ］以上１０．０［ｍｍ］以下とされていることが好ましい。

凸部９の高さが０．５［ｍｍ］未満の場合、図１７の規定の範囲以下の高さの凸部付近における空気の流れを示す説明図のように、凸部９が空気の流れに接触する範囲が小さいことから、凸部９の後方での空気の流れが乱流化し難く、空気を後方に送り出す効果が小さくなる。また、凸部９の高さが１０．０［ｍｍ］を超える場合、図１８の規定の範囲以上の高さの凸部付近における空気の流れを示す説明図のように、凸部９が空気の流れに接触する範囲が大きいことから、凸部９の後方での空気の流れが膨らむ傾向となり、空気を後方に送り出す効果が小さくなる。この点、本実施の形態の空気入りタイヤユニットによれば、図１９の規定の範囲の高さの凸部付近における空気の流れを示す説明図のように、凸部９が空気の流れに適宜接触することで、凸部９の後方での空気の流れが適宜乱流化するため、空気を後方に送り出す効果を顕著に得ることが可能になる。なお、凸部９の突出高さが１．０［ｍｍ］以上５．０［ｍｍ］以下とすることが、空気を後方に送り出す効果を顕著に得るうえで好ましい。

また、本実施の形態の空気入りタイヤユニットでは、凹部１０は、タイヤ径方向に向かって容積が漸次変化して配置されることが好ましい。

図２０および図２１は、前タイヤをタイヤ幅方向から視た一部外観図である。凹部１０の容積は、凹部１０の深さ、または凹部１０の開口部の面積によって変化する。例えば、図２０は、凹部１０の深さを一定として開口部の面積をタイヤ径方向外側に向かって漸次大きく変化させた形態を例示している。タイヤ径方向外側は、側方に回り込む空気の流れが最初に到達する。このため、タイヤ径方向外側に向かって凹部１０の容積が漸次大きくなるように変化して配置することで、空気の剥離を早期に抑え、空気の剥離するポイントをより後方にずらして、空気の流れを車両１００付近に留まらせるため、車両１００の外側への空気の膨らみを抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。また、タイヤ径方向外側は、タイヤサイド部Ｓにおいて比較的回転速度が速い。このため、図２０に示すように、タイヤ径方向外側に向かって凹部１０の容積が漸次大きくなるように変化して配置することで、より多くの乱流を発生させ、車両１００の外側への空気の膨らみを抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。なお、後タイヤ１Ｂに凹部１０を設ける場合も同様に構成することで同様の効果を得ることが可能である。

一方、図２１は、凹部１０の深さを一定として開口部の面積をタイヤ径方向内側に向かって漸次大きく変化させた形態を例示している。タイヤサイド部Ｓは、タイヤ径方向内側に近づくに連れて回転速度が相対的に遅くなるため、その部分により近い側の凹部１０の容積を大きくすることで、タイヤ径方向内側において回転速度が遅くても、乱流を発生させ、車両１００の外側への空気の膨らみを抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。しかも、タイヤサイド部Ｓのタイヤ径方向内側は、タイヤの圧縮による変形が大きい領域であり発熱が比較的大きい。このため、この領域において凹部１０の容積を大きくすることで、タイヤサイド部Ｓの表面に空気の流れを引き込んで、放熱性を向上させる効果を得ることが可能である。なお、後タイヤ１Ｂに凹部１０を設ける場合も同様に構成することで同様の効果を得ることが可能である。

また、本実施の形態の空気入りタイヤユニットは、凹部１０の深さが０．５［ｍｍ］以上５．０［ｍｍ］以下であることが好ましい。

凹部１０の深さが０．５［ｍｍ］未満の場合、凹部１０の内面が空気に接触する範囲が小さいことから、空気の流れが乱流化し難くなる。また、凹部１０の深さが５．０［ｍｍ］を超える場合、凹部１０の内面が空気に接触する範囲が大きすぎて、空気抵抗が増加する傾向となるうえ、凹部１０の深さを得るために凹部１０を有する領域の元々のゴムボリュームが増大するため、タイヤ重量の増大を招く。この点、本実施の形態の空気入りタイヤユニットによれば、凹部１０の内面が空気に適宜接触することで、空気の流れが適宜乱流化するため、車両の空気抵抗を低減する効果を顕著に得ることが可能になる。なお、凹部１０の深さが０．５［ｍｍ］以上５．０［ｍｍ］以下の範囲は、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る。なお、後タイヤ１Ｂに凹部１０を設ける場合も同様に構成することで同様の効果を得ることが可能である。

また、本実施の形態の空気入りタイヤユニットは、凹部１０の開口の最大差し渡し寸法が１．０［ｍｍ］以上８．０［ｍｍ］以下であることが好ましい。

凹部１０の最大差し渡し寸法は、凹部１０の開口を正面から視た場合に中心を通過する開口幅の寸法が最も大きいことを示す。この凹部１０の最大差し渡し寸法が１．０［ｍｍ］未満の場合、凹部１０が空気に接触する範囲が小さいことから、空気の流れが乱流化し難くなる。一方、凹部１０の最大差し渡し寸法が８．０［ｍｍ］を超える場合、凹部１０が空気に接触する範囲が大きすぎて、空気抵抗が増加する傾向となる。この点、本実施の形態の空気入りタイヤユニットによれば、凹部１０が空気に適宜接触することで、空気の流れが適宜乱流化するため、車両の空気抵抗を低減する効果を顕著に得ることが可能になる。なお、後タイヤ１Ｂに凹部１０を設ける場合も同様に構成することで同様の効果を得ることが可能である。

なお、上述した空気入りタイヤユニットは、前タイヤ１Ａに凹部１０を設け、後タイヤ１Ｂに凸部９を設けたものであるが、リム組みした空気入りタイヤ組立体ユニットとして、前タイヤ組立体のリムに上述した凹部１０をさらに設け、後タイヤ組立体のリムに上述した凸部９をさらに設けることで、タイヤ周りの空気流をより改善して車両の空気抵抗を低減し、燃費のさらなる向上を図ることが可能になる。

なお、上述した空気入りタイヤユニットは、乗用車用のみならず、重荷重用やランフラット用の空気入りタイヤとして適用される。乗用車用の場合は、上述のごとく効果が得られる。また、重荷重用の場合は、特に、大荷重において、凹部１０によって前タイヤ１Ａのタイヤサイド部Ｓの圧縮時での温度上昇を抑え、凸部９によって後タイヤ１Ｂのタイヤサイド部Ｓの圧縮時でのタイヤの変形をより抑えることで、耐久性を向上する。また、ランフラット用の場合も、特に、パンク時において、凹部１０によって前タイヤ１Ａのタイヤサイド部Ｓの圧縮時での温度上昇を抑え、凸部９によって後タイヤ１Ｂのタイヤサイド部Ｓの圧縮時でのタイヤの変形をより抑えることで、耐久性を向上する。

本実施例では、条件が異なる複数種類の空気入りタイヤユニットについて、燃費に関する性能試験が行われた（図２２〜図２５参照）。

この性能試験では、タイヤサイズ１８５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤユニットを、正規リムにリム組みし、正規内圧を充填して、排気量１５００［ｃｃ］＋モータアシスト駆動の４輪小型前輪駆動車に装着した。

燃費の評価方法は、上記試験車両にて、全周２［ｋｍ］のテストコースで時速１００［ｋｍ／ｈ］にて５０周走行した場合の燃費を計測した。そして、この計測結果に基づいて、従来例の空気入りタイヤを基準（１００．０）とし燃費を指数評価する。この指数評価は、数値が大きいほど燃費が向上されていることを示し、１０１．０以上であることが顕著な効果があることを示している。

図２２において、従来例の空気入りタイヤユニットは、前タイヤおよび後タイヤについて、凸部および凹部を有していない。また、比較例１の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて車両内側および車両外側に凸部を有し、後タイヤについては凸部および凹部を有していない。また、比較例２の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて車両内側および車両外側に凹部を有し、後タイヤについて凸部および凹部を有していない。また、比較例３の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて凸部および凹部を有しておらず、後タイヤについては車両内側および車両外側に凸部を有している。また、比較例４の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて凸部および凹部を有しておらず、後タイヤについて車両内側および車両外側に凹部を有している。また、比較例５の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて車両内側および車両外側に凸部を有し、後タイヤについて車両内側および車両外側に凸部を有している。また、比較例６の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて車両内側および車両外側に凹部を有し、後タイヤについて車両内側および車両外側に凹部を有している。また、比較例７の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて車両内側および車両外側に凸部を有し、後タイヤについて車両内側および車両外側に凹部を有している。

図２３〜図２５において、実施例１〜実施例３３の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて凹部を有し、後タイヤについて凸部を有している。そして、図２３に示すように、実施例１〜実施例７の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて車両内側に凹部を有し、後タイヤについて車両外側に凸部を有している。また、実施例３の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凹部が設けられている。また、実施例４の空気入りタイヤユニットは、後タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凸部が設けられている。また、実施例５の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凹部が設けられ、後タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凸部が設けられている。また、実施例６の空気入りタイヤユニットは、タイヤ径方向での凹部の容積がタイヤ径方向外側へ大きく変化している。また、実施例７の空気入りタイヤユニットは、タイヤ径方向での凹部の容積がタイヤ径方向内側へ大きく変化している。

図２４に示すように、実施例８〜実施例１３の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて車両外側に凹部を有し、後タイヤについて車両外側に凸部を有している。また、実施例９の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凹部が設けられている。また、実施例１０の空気入りタイヤユニットは、後タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凸部が設けられている。また、実施例１１の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凹部が設けれ、後タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凸部が設けられている。また、実施例１２の空気入りタイヤユニットは、タイヤ径方向での凹部の容積がタイヤ径方向外側へ大きく変化している。また、実施例１３の空気入りタイヤユニットは、タイヤ径方向での凹部の容積がタイヤ径方向内側へ大きく変化している。

図２４に示すように、実施例１４〜実施例１９の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて車両内側に凹部を有し、後タイヤについて車両内側に凸部を有している。また、実施例１５の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凹部が設けられている。また、実施例１６の空気入りタイヤユニットは、後タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凸部が設けられている。また、実施例１７の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凹部が設けられ、後タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凸部が設けられている。また、実施例１８の空気入りタイヤユニットは、タイヤ径方向での凹部の容積がタイヤ径方向外側へ大きく変化している。また、実施例１９の空気入りタイヤユニットは、タイヤ径方向での凹部の容積がタイヤ径方向内側へ大きく変化している。

図２５に示すように、実施例２０〜実施例２５の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて車両外側に凹部を有し、後タイヤについて車両内側に凸部を有している。また、実施例２１の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凹部が設けられている。また、実施例２２の空気入りタイヤユニットは、後タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凸部が設けられている。また、実施例２３の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凹部が設けられ、後タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凸部が設けられている。また、実施例２４の空気入りタイヤユニットは、タイヤ径方向での凹部の容積がタイヤ径方向外側へ大きく変化している。また、実施例２５の空気入りタイヤユニットは、タイヤ径方向での凹部の容積がタイヤ径方向内側へ大きく変化している。

図２５に示すように、実施例２６〜実施例３１の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて車両内側および車両外側に凹部を有し、後タイヤについて車両内側および車両外側に凸部を有している。また、実施例２７の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凹部が設けられている。また、実施例２８の空気入りタイヤユニットは、後タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凸部が設けられている。また、実施例２９の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凹部が設けられ、後タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凸部が設けられている。また、実施例３０の空気入りタイヤユニットは、タイヤ径方向での凹部の容積がタイヤ径方向外側へ大きく変化している。また、実施例３１の空気入りタイヤユニットは、タイヤ径方向での凹部の容積がタイヤ径方向内側へ大きく変化している。

図２５に示すように、実施例３２および実施例３３の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについて車両外側に凹部を有し、後タイヤについて車両内側に凸部を有し、かつ車両外側に凹部を有している。また、実施例３３の空気入りタイヤユニットは、前タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凹部が設けられ、後タイヤについてタイヤ最大幅位置と接地端との間に凸部や凹部が設けられている。

そして、図２２〜図２５の試験結果に示すように、実施例１〜実施例３３の空気入りタイヤユニットは、燃費が向上されることが分かる。ここで、比較例６のように、前後タイヤともに凹部を配置した場合は、空気の乱流効果が小さく、特に後タイヤにおける空気の整流化が少なく、車両後方の負圧領域を減少させることが難しいため、車両の空気抵抗を低減する効果が得難い。また、比較例５のように、前後タイヤともに凸部を配置した場合は、前タイヤにおいて空気が攪拌されるため、その影響で車両の空気抵抗を低減する効果が得難い。また、比較例７のように、前タイヤに凸部、後タイヤに凹部を配置した場合は、後タイヤにおける空気の整流化が少なく、かつ前タイヤにおいて空気が攪拌されるため、車両の空気抵抗を低減する効果が得難くなる。

１Ａ 前タイヤ
１Ｂ 後タイヤ
９ 凸部
１０ 凹部
Ｓ タイヤサイド部
Ｍ タイヤ最大幅位置
Ｔ 接地端

Claims (9)

1. 車両の前側に装着される前タイヤと、前記車両の後側に装着される後タイヤとを備える空気入りタイヤユニットにおいて、
   前記前タイヤの少なくとも一方のタイヤサイド部に多数の凹部を設け、前記後タイヤの少なくとも一方のタイヤサイド部に多数の凸部を設けることを特徴とする空気入りタイヤユニット。
2. 車両装着時での車両内外の向きが指定されており、前記前タイヤの少なくとも車両外側となるタイヤサイド部に前記凹部を設けることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤユニット。
3. 車両装着時での車両内外の向きが指定されており、前記後タイヤの少なくとも車両内側となるタイヤサイド部に前記凸部を設けることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤユニット。
4. 前記凹部は、少なくともタイヤ最大幅位置と接地端との間に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の空気入りタイヤユニット。
5. 前記凸部は、少なくともタイヤ最大幅位置と接地端との間に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の空気入りタイヤユニット。
6. 前記凸部の突出高さが０．５［ｍｍ］以上１０．０［ｍｍ］以下とされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の空気入りタイヤユニット。
7. 前記凹部は、タイヤ径方向に向かって容積が漸次変化して配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の空気入りタイヤユニット。
8. 前記凹部の深さが０．５［ｍｍ］以上５．０［ｍｍ］以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の空気入りタイヤユニット。
9. 前記凹部の開口の最大差し渡し寸法が１．０［ｍｍ］以上８．０［ｍｍ］以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の空気入りタイヤユニット。

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