JP2014128886A - スタッドタイヤの設計方法、スタッドタイヤ、及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】良好な氷上走行性能を確保しつつ、スタッドタイヤの走行時の騒音を効果的に低減する。
【解決手段】トレッド面３の半幅領域１３ａ，１３ｂに複数のピン群１０が配置されている、ピン群１０は直線型、Ｖ字型、逆Ｖ字型、Ｎ字型、及び逆Ｎ字型がある。個々のピン群１０ではトレッド面３の一端３ａ側から他端３ｂ側に向けて順次ピン位置９が設定され、個々のピン位置９にスタッドピン１が埋設されている。実質的に不規則ないしランダムにスタッドピン１が配列されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スタッドタイヤの設計方法、スタッドタイヤ、及び空気入りタイヤに関する。

スタッドタイヤにおけるトレッド面上のスタッドピンの配列に関しては、主として氷上走行性能の向上の観点から種々の提案がなされている（例えば、特許文献１〜４参照）。なお、本明細書において、タイヤ又は車両についての「氷上走行性能」という用語は、特に区別しない限り、氷路面ないし凍結路での走行性能に加え、雪路面での走行性能を含む。また、本明細書において、「氷路面」ないし「凍結路」という用語は、特に区別しない限り、雪路面も含む。

スタッドタイヤを装着した車両の走行時、複数のスタッドピンが間欠的ないし断続的に路面と接触する。そのため、特に氷路面や雪路面以外の路面、例えばいわゆる雪解け道や除雪された路面では、走行時に発生する騒音が顕著である。しかし、スタッドタイヤの走行時の騒音低減に関し、必ずしも有効な提案はなされていない。特に、良好な氷上走行性能を確保しつつ、スタッドタイヤの走行時の騒音を効果的に低減することは、特許文献１〜４に開示されたものを含む従来のスタッドタイヤでは、実現されていない。

欧州特許出願公開第２２４３６３８号明細書 特開２００６−２７５６８号公報 特開２００７−５０７１８号公報 特開２００９−２３６０４号公報

本発明は、良好な氷上走行性能を確保しつつ、スタッドタイヤの走行時の騒音を効果的に低減することを課題とする。

本発明の第１の態様は、トレッド面の少なくとも一方の半幅領域に一定方向に複数のピン群を配置し、個々の前記ピン群は前記一定方向に間隔をあけてスタッドピンの埋設位置であるピン位置を複数個配列したものであり、個々の前記ピン群は、少なくとも一部に前記一定方向に対して傾きを有し、かつ折り返しを有しないものと、１個以上の折り返しを有するものがあり、個々の前記ピン群のおけるピン位置の配列は、前記半幅領域に先頭のピン位置を設定し、前記先頭のピン位置から予め定められた設定範囲内に次の前記ピン位置を設定し、前記先頭のピン位置から３個目以降のピン位置は、１個前の前記ピン位置の前記設定範囲となるように順次設定し、前記ピン群が折り返しを有しないものである場合には、そのピン群について前記トレッド面の幅方向の中心線又は接地端に近接する条件である近接条件が成立すると終端とし、前記ピン群が折り返しを有するものである場合には、そのピン群について前記近接条件が成立すると終端又は折り返しとすることで決定する、スタッドタイヤの設計方法を提供する。

本発明の第２の態様は、トレッド面の少なくとも一方の半幅領域に一定方向に配置されたピン群を有し、個々の前記ピン群は前記一定方向に間隔をあけて配列されたピン位置にそれぞれスタッドピンを埋設したスタッドタイヤであり、個々の前記ピン群は、折り返しを有しないものと、１個以上の折り返しを有するものがあり、個々の前記ピン群のおけるピン位置の配列は、前記半幅領域に先頭のピン位置を設定し、前記先頭のピン位置から予め定められた設定範囲内に次の前記ピン位置を設定し、前記先頭のピン位置から３個目以降のピン位置は、１個前の前記ピン位置の前記設定範囲となるように順次設定し、前記ピン群が折り返しを有しないものである場合には、そのピン群について前記トレッド面の幅方向の中心線又は接地端に近接する条件である近接条件が成立すると終端とし、前記ピン群が折り返しを有するものである場合には、そのピン群について前記近接条件が成立すると終端又は折り返したものである、スタッドタイヤを提供する。

本発明の第３の態様は、トレッド面の少なくとも一方の半幅領域に一定方向に配置されたピン穴群を有し、個々の前記ピン穴群はそれぞれスタッドピンを埋設されるピン穴位置が前記一定方向に間隔をあけて配列された空気入りタイヤであり、個々の前記ピン穴群は、折り返しを有しないものと、１個以上の折り返しを有するものがあり、個々の前記ピン穴群のおけるピン穴位置の配列は、前記半幅領域に先頭のピン穴位置を設定し、前記先頭のピン穴位置から予め定められた設定範囲内に次の前記ピン穴位置を設定し、前記先頭のピン穴位置から３個目以降のピン穴位置は、１個前の前記ピン穴位置の前記設定範囲となるように順次設定し、前記ピン穴群が折り返しを有しないものである場合には、そのピン穴群について前記トレッド面の幅方向の中心線又は接地端に近接する条件である近接条件が成立すると終端とし、前記ピン穴群が折り返しを有するものである場合には、そのピン穴群について前記近接条件が成立すると終端又は折り返したものである、空気入りタイヤを提供する。

本発明に係る設計方法により設計されたスタッドタイヤは、良好な氷上走行性能を確保しつつ、走行時の騒音を効果的に低減できる。まず、複数のピン群（折り返しを有しないものと、１個以上の折り返しを有するものがある）を半幅領域に一定方向に並べることで、周期性を持たせることなくトレッド面にスタッドピンを配置できる。周期性のないスタッドピンの配列により、ピンノイズのピッチピークを分散させて、ピッチピークで音圧値を低減でき、低周波域でのピンノイズを効果的に低減できる。また、スタッドピンはランダムに配置されているが、１個のピン位置に配置されたスタッドピンに対し、それに隣接するピン位置に配置されたスタッドピンは予め定められた設定範囲内あるので、良好な氷上走行性能が得られる。さらに、個々のピン群は少なくとも一部が一定方向（例えばトレッド面の周方向）に対して傾きを有するので接地性が増し、それによっても良好な氷上走行性能が得られる。

本発明の実施形態に係るスタッドタイヤの設計方法に基づいて配置されたスタッドピンを備えるスタッドタイヤの一例のトレッド面の展開図。 図１のトレッド面の展開図で溝、ブロック、及びサイプの図示を省略した図。 本実施形態の設計方法で使用するトレッド面上に設定された領域を説明するための模式図。 ピン位置の設定に関する領域を説明するための模式なトレッド面の拡大図。 直線型及び逆直線型のピン群を概念的に示す模式的なトレッド面の展開図。 Ｖ型及び逆Ｖ型のピン群を概念的に示す模式的なトレッド面の展開図。 Ｎ型及び逆Ｎ型のピン群を概念的に示す模式的なトレッド面の展開図。 本発明の実施形態に係るスタッドタイヤの設計方法を説明するためのフローチャート。 本発明の実施形態に係るスタッドタイヤの設計方法に基づいて配置されたスタッドピンを備えるスタッドタイヤの他の一例のトレッド面の展開図。 図９のトレッド面の展開図で溝、ブロック、及びサイプの図示を省略した図。 本発明の実施形態に係るスタッドタイヤの設計方法に基づいて配置されたスタッドピンを備えるスタッドタイヤの他の一例のトレッド面の展開図。 図１１のトレッド面の展開図で溝、ブロック、及びサイプの図示を省略した図。 （Ａ）は比較例１のスタッドタイヤの模式的なトレッド面の展開図、（Ｂ）は比較例２のスタッドタイヤの模式的なトレッド面の展開図。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係るスタッドタイヤの設計方法に基づいて配列されたスタッドピン１を備えるスタッドタイヤ（本実施形態では空気入りタイヤ）２の一例のトレッド面３の展開図である。トレッド面３には横方向及び縦方向の溝４により複数のブロック５が形成されている。ブロック５にはサイプ６が形成されている。ブロック５にはサイプ６を設けていない平坦部があり、この平坦部に形成されたピン穴にスタッドピン１が埋設されている。個々のスタッドピン１の形状や材質は、特に限定されず、一般的なものを採用できる。また、スタッドタイヤ２の材質や内部構造も、特に限定されず、一般的なものを採用できる。

溝４、ブロック５、及びサイプ６の図示を省略した図２に最も明瞭に示すように、本実施形態に係るスタッドタイヤ２は、複数のスタッドピン１が実質的に不規則ないしランダムに配列されている点に特徴がある。言い換えれば、本実施形態のスタッドタイヤ２はスタッドピン１の配列に周期性がない点に特徴がある。以下、このようなスタッドピン１の配列を実現する、トレッド面３上のスタッドピン１の位置（ピン位置９）の決定方法について説明する。この方法により決定されたピン位置９にピン穴を設けてスタッドピン１を埋設することで、実質的に不規則ないしランダムなピン配置を実現できる。

本実施形態の設計方法では、後に詳述するように、トレッド面３上にピン位置９を順次設定していく。また、ピン位置９は、複数のスタッドピン１が残りの他のスタッドピン１と区別し得る集合ないし群を構成するように決定する。このようなスタッドピン１の集合ないし群をピン群１０（例えば、図２参照）と呼ぶ。図３及び図４は、ピン位置９の決定に使用する諸概念を説明するための図である。スタッドピン１を埋設する前のスタッドタイヤ（空気入りタイヤ）２に着目すると、ピン位置９はそれぞれスタッドピンが埋設されるピン穴の位置（ピン穴位置）であり、ピン群１０はそのようなピン穴位置の集合ないし群（ピン穴群）である。

図３は、トレッド面３の展開図の一部を示す。トレッド面３の幅方向ＷＤの中心を中心線ＣＬと呼ぶ。この中心線ＣＬは、スタッドタイヤ２の赤道面とトレッド面３の交線（赤道線）とも言える。トレッド面３の周方向ＣＤについて、方向性を導入する。つまり、スタッドタイヤ２の回転方向ＲＤと一致する向きの周方向ＣＤを、必要に応じて、周方向ＣＤの正の向きと呼ぶ。また、スタッドタイヤ２の回転方向ＲＤの反対向きの周方向ＣＤを、必要に応じて周方向ＣＤの負の向きと呼ぶ。トレッド面３の接地幅ＣＷの両端を接地端１２ａ，１２ｂと呼ぶ。中心線ＣＬから一方の接地端１２ａ（図３で上側）までのトレッド面３の周方向ＣＤ全体に延びる帯状の領域を、第１半幅領域１３ａと呼ぶ。同様に、中心線ＣＬから他方の接地端１２ｂ（図３で下側）までのトレッド面３の周方向ＣＤ全体に延びる帯状の領域を、第２半幅領域１３ｂと呼ぶ。第１及び第２半幅領域１３ａ，１３ｂについてのトレッド面３の幅方向ＷＤの中心線を、それぞれ、１／４線１４ａ，１４ｂと呼ぶ。また、第１及び第２半幅領域１３ａ，１３ｂのそれぞれについて、１／４線１４ａ，１４ｂと接地端１２ａ，１２ｂで挟まれたトレッド面３の周方向ＣＤ全体に延びる帯状の領域を、端部領域１５ａ，１５ｂと呼ぶ。

図４は、トレッド面３の展開図の一部を拡大して示す。着目しているスタッドピン１−１ないしピン位置９−１を中心とする３つの同心円１７ａ，１７ｂ，１７ｃを設定する。これらの円１７ａ〜１７ｃの半径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、トレッド面３の接地幅ＣＷとスタッドタイヤ２の周長を含む諸条件に応じて設定される。例えば、最も内側の円１７ａの半径Ｒ１は、例えば１５mm以上３０mm以下の範囲に設定できる。本実施形態では半径Ｒ１は２３mmに設定している。また、円１７ａの外側に位置する円１７ｂの半径Ｒ２は、例えば７５mm以上９０mm以下の範囲に設定できる。本実施形態では、半径Ｒ２は８３mmに設定している。さらに、円１７ｂの外側に位置する円１７ｃの半径Ｒ３は、例えば１５０mm以上１８０mm以下の範囲に設定できる。本実施形態では、半径Ｒ３は１６６mmに設定している。トレッド面３上の直線の向きは、中心線（赤道線）ＣＬに平行で周方向ＣＤの正の向きに延びる基準線１８と構成する角度で表す。例えば、直線１９ａのように基準線１８を反時計回りに回転させた直線の場合、基準線１８となす角度の符号は正とする（角度＋θ１）。また、直線１９ｂのように基準線１８を時計回りに回転させた直線の場合、基準線１８となす角度の符号は負とする（角度−θ１）。

図４において、着目しているスタッドピン１−１ないしピン位置９−１について、円１７ａ，１７ｂ、スタッドピン１−１ないしピン位置９−１から延びる基準線１８、及び直線１９ａで囲まれた領域を第１設定範囲２０ａと呼ぶ。また、図４において、着目しているスタッドピン１−１ないしピン位置９−１について、円１７ａ，１７ｂ、スタッドピン１−１ないしピン位置９−１から延びる基準線１８、及び直線１９ｂａで囲まれた領域を第２設定範囲２０ｂと呼ぶ。後に詳述するように、第１及び第２設定範囲２０ａ，２０ｂは、ピン位置９を順次決定していく際に、次のピン位置９を設定可能な範囲を示す。直線１９ａの角度＋θ１は、例えば２５°以上３５°以下の範囲に設定でき、本実施形態では＋３０°に設定している。また、直線１９ｂの角度−θ１は、例えば−２５°以上−３５°以下の範囲に設定でき、本実施形態では−３０°に設定している。

図５から図７を参照すると、本実施形態の設計方法では、ピン群１０の形態（ピン群１０を構成するスタッドピン１ないしピン位置９をつないだ線の形態）に、複数の種類ないし類型がある。図５から図７に図示の個々のピン群１０を構成するスタッドピン１ないしピン位置９の配置は、理解を容易にするための簡略化と誇張を含む。実際に本実施形態の設計方法により得られるスタッドピン１の配列は、図１及び図２（及び後述する図９から図１２）で示す通りである。例えば、図５から図７における隣接するピン位置９間の間隔は、実際の間隔よりも広い。また、図５から図７における、後述する折り返し部分の角度は、実際の角度よりも鋭い。さらに、個々のピン群１０を構成するスタッドピン１ないしピン位置９の個数は、実際の個数よりも少ない。

図５は直線型のピン群１０−１〜１０−４を示す。ピン群１０−１，１０−２は第１半幅領域１３ａに配置され、ピン群１０−３，１０−４は第２半幅領域１３ｂに配置されている。ピン群１０−１は、周方向ＣＤの正の向きを基準とすると、接地端１２ａ側から中心線ＣＬに向けて概ね直線状に延び（ピン群１０−１が構成する直線の延びる方向は、基準線１８に対して負の角度をなす）、中心線ＣＬ側で終端している。同様に、ピン群１０−３は、周方向ＣＤの正の向きを基準とすると、接地端１２ｂ側から中心線ＣＬ側に向けて概ね直線状に延び（ピン群１０−３が構成する直線の延びる方向は、基準線１８に対して正の角度をなす）、中心線ＣＬ側で終端している。ピン群１０−２，４は中心線ＣＬ側から接地端１２ａ，１２ｂ側に向けて延びている。ピン群１０−２が構成する直線の延びる方向は、基準線１８に対して正の角度をなす。ピン群１０−４が構成する直線の延びる方向は、基準線１８に対して負の角度をなす。いずれのピン群１０−１〜１０−４も中心線ＣＬを横切らない。以下、ピン群１０−１，１０−３のように接地端１２ａ，１２ｂから中心線ＣＬに向けて延びる直線型のピン群と区別するために、ピン群１０−２，１０−４のように中心線から接地端１２ａ，１２ｂに向けて延びる直線型のピン群を逆直線型と呼ぶ場合がある。

直線型及び逆直線型のピン群１０−１〜１０−４は完全な直線を構成している必要はない。具体的には、これらのピン群１０−１〜１０−４を構成する第ｎ−１番目（ｎは自然数で周方向ＣＤの正の向きを基準に数える）と第ｎ−１番目のスタッドピン１ないしピン位置９をつなぐ直線と、第ｎ番目と第ｎ＋１番目のスタッドピン１ないしピン位置９をつなぐ直線とがなす角度（劣角）δ１は、１８０°以下（本実施形態では１８０°以下）であればよい。本明細書では、劣角とは互いに交差する２本の直線ないし線分が構成する２つの角のうちの小さいほうの角度を言う。

図６はＶ字型及び逆Ｖ字型のピン群１０−１〜１０−４を示す。ピン群１０−１，１０−２は第１半幅領域１３ａに配置され、ピン群１０−３，１０−４は第２半幅領域１３ｂに配置されている。ピン群１０−１，１０−４がＶ字型で、ピン群１０−２，１０−３が逆Ｖ字型である。ピン群１０−１，１０−３は、周方向ＣＤの正の向きを基準とすると、最初に接地端１２ａ，１２ｂ側から中心線ＣＬに向けて概ね直線状に延び、次に中心線ＣＬ側で折り返して接地端１２ａ，１２ｂに向けて概ね直線状に延び、最後に接地端１２ａ，１２ｂ側で終端している。一方、ピン群１０−２，１０−４は、周方向ＣＷの正の向きを基準とすると、最初に中心線ＣＬ側から接地端１２ａ，１２ｂに向けて概ね直線状に延び、次に接地端１２ａ，１２ｂ側で折り返して中心線ＣＬに向けて概ね直線状に延び、最後に中心線ＣＬ側で終端している。いずれのピン群１０−１〜１０−４も中心線ＣＬを横切らない。

Ｖ字型及び逆Ｖ字型のピン群１０−１〜１０−４の折り返しにおける角度（劣角）は、他の部分よりも小さい。図６の例では、ピン群１０−１〜１０−４の第２番目から第４番目のスタッドピン１ないしピン位置９で折り返しが設けられている。この部分での角度δ２（劣角）は１１０°以上に設定される。Ｖ字型及び逆Ｖ字型のピン群１０−１〜１０−４のその他の部分での角度（劣角）は、直線型及び逆直線型（図５参照）の場合と同様に、１８０°以下（本実施形態では１８０°以下）である。

図７はＮ字型及び逆Ｎ字型のピン群１０−１〜１０−４を示す。ピン群１０−１，１０−２は第１半幅領域１３に配置され、ピン群１０−３，１０−４は第２半幅領域１３に配置されている。ピン群１０−１，１０−４がＮ字型で、ピン群１０−２，１０−３が逆Ｎ字型である。ピン群１０−１，１０−３は、周方向ＣＤの正の向きを基準とすると、最初に中心線ＣＬ側から接地端１２ａ，１２ｂに向けて概ね直線状に延び、次に接地端１２ａ，１２ｂ側で折り返して中心線ＣＬに向けて概ね直線状に延びる。さらに、中心線ＣＬ側で折り返して接地端１２ａ，１２ｂに向けて概ね直線状に延び、最後に接地端１２ａ，１２ｂ側で終端している。ピン群１０−２，１０−４は、周方向ＣＤの正の向きを基準とすると、最初に接地端１２ａ，１２ｂ側から中心線ＣＬに向けて概ね直線状に延び、次に中心線ＣＬ側で折り返して接地端１２ａ，１２ｂに向けて概ね直線状に延びる。さらに、接地端１２ａ，１２ｂ側で折り返して中心線ＣＬに向けて概ね直線状に延び、最後に中心線ＣＬ側で終端している。いずれのピン群１０−１〜１０−４も中心線ＣＬを横切らない。

Ｎ字型及び逆Ｎ字型のピン群１０−１〜１０−４の折り返しにおける角度（劣角）は、Ｖ字型及び逆Ｖ字型（図６参照）の場合と同様、他の部分よりも小さい。図７の例では、ピン群１０−１〜１０−４の第２番目から第４番目と４番目から第６番目のスタッドピン１ないしピン位置９に、それぞれ折り返しが設けられている。この部分での角度δ２（劣角）は１１０°以上に設定される。Ｖ字型及び逆Ｖ字型のピン群１０−１〜１０−４のその他の部分での角度（劣角）は、直線型及び逆直線型（図５参照）の場合と同様に、１８０°以下（本実施形態では１８０°以下）である。

次に、本実施形態の設計方法におけるピン位置９の設定の手順を具体的に説明する。

図２を参照すると、第１及び第２半幅領域１３ａ，１３ｂのそれぞれについて、展開したトレッド面３の一方の端部３ａ側から他方の端部３ｂに向けて（周方向ＣＤの正の向きに）、ピン位置９を順次設定し、それによってトレッド面３上に複数のピン群１０を順次配置する。前述のように、ピン群１０の形態には、合計６種類、すなわち直線型、逆直線型、Ｖ字型、逆Ｖ字型、Ｎ型、及び逆Ｎ型がある。第１及び第２半幅領域１３ａ，１３ｂのそれぞれについて、特定のピン群１０の選択できる最大の回数（ピン群選択回数ＧＮ）は制限される。本実施形態ではピン群選択回数ＧＮは３とする。

図８は第１及び第２半幅領域１３ａ，１３ｂのそれぞれについて、トレッド面３の一方の端部３ａ側から他方の端部３ｂに向けてピン位置９を設定する手順を示す。

まず、ステップＳ１において、ピン群１０の形態を決定する。次に、ステップＳ２において、ステップＳ１で決定したピン群１０の先頭のピン位置９を決定する。先頭のピン位置９はステップＳ１で決定したピン群１０の形態で許容範囲される範囲で設定できる。例えば、第１半幅領域１３ａの場合、直線型、Ｖ字型、又は逆Ｎ字型であれば接地端１２ａ側に先頭のピン位置が設定され、逆直線型、逆Ｖ字型、又はＮ字型であれば中心線ＣＬ側に先頭のピン位置が設定される。

次に、ステップＳ３で次のピン位置９を第１設定範囲２０ａ又は第２設定範囲２０ｂ（図４参照）に設定可能か否かを確認する。第１設定範囲２０ａと第２設定範囲２０ｂのいずれを確認するかは、ステップＳ１で決定したピン群１０の形態の種類と、折り返しを行ったか否によって決まる。

ピン群１０が直線型の場合、ステップＳ３で設定可能か否かを確認するのは第２設定範囲２０ｂである。ピン群１０が逆直線型の場合、ステップＳ３で設定可能か否かを確認するのは第１設定範囲２０ａである。

ピン群１０がＶ字型の場合と逆Ｖ字型の場合に、ステップＳ３で第１設定範囲２０ａと第２設定範囲２０ｂのいずれについて次のピン位置を設定可能か否かを確認するかは、表１と表２に示す通りである。

ピン群１０がＮ字型の場合と逆Ｎ字型の場合に、ステップＳ３で第１設定範囲２０ａと第２設定範囲２０ｂのいずれについて次のピン位置を設定可能か否かを確認するかは、表３と表４に示す通りである。

図４において先頭のピン位置がピン位置９−１であると仮定する。確認する設定範囲が第１設定範囲２０ａであれば、その範囲内のピン位置９−２は次のピン位置に設定できるが、残りのピン位置９−３，−４，−５，−６は次のピン位置に設定できない。また、確認する設定範囲が第２設定範囲２０ｂであれば、その範囲内はピン位置９−３に次のピン位置を設定できるが、残りのピン位置９−２，−４，−５，−６は次のピン位置に設定できない。

ステップＳ３で次のピン位置を設定可能であれば、ステップＳ４で第１設定範囲２０ａ内又は第２設定範囲２０ｂ内に次のピン位置を設定して、ステップＳ３に戻る。ステップＳ３，Ｓ４は、ステップＳ４で確認する設定範囲内に次のピン位置を設定不可となるまで、繰り返される。つまり、ピン群１０の形態に応じて、先頭のピン位置から順に第１設定範囲２０ａ内又は第２設定範囲２０ｂに次のピン位置が設定される。

ステップＳ３において設定範囲に次のピン位置が設定不可となる条件を説明する。図４において現在のピン位置がピン位置９−１であると仮定する。現在のピン位置９−１が中心線ＣＬに対して接近したことで、確認する設定範囲（第１又は第２設定範囲２０ａ，２０ｂ）が、現在のピン位置９−１より中心線ＣＬの反対側に位置する場合、次のピン位置が設定不可となる。また、現在のピン位置９−１が接地端１２ａ，１２ｂに対して接近したことで、確認する設定範囲（第１又は第２設定範囲２０ａ，２０ｂ）が、現在のピン位置９−１より接地端１２ａ，１２ｂの外側に位置する場合、次のピン位置が設定不可となる。例えば、現在のピン位置９−１が第１半幅領域１３ａにあり、確認する設定範囲が第２設定範囲２０ｂの場合、第２設定範囲２０ｂ全体が第２半幅領域１３ｂ内に位置していれば、次のピン位置が設定不可となる。また、現在のピン位置９−１が第１半幅領域１３ａにあり、確認する設定範囲が第１設定範囲２０ａの場合、第１設定範囲２０ａ全体が接地端１２ａより幅方向ＷＤ外側に位置していれば、次のピン位置が設定不可となる。

ステップＳ３において設定範囲に次のピン位置を設定不可であれば、ステップＳ５で折り返し可能か否かを確認する。現在のピン群１０の形態が直線又は逆直線であれば、ステップＳ５では常に折り返し不可の判断が成立する。現在のピン群１０の形態がＶ字型又は逆Ｖ字型であれば、折り返しをまだ実行していない場合はステップＳ５で折り返し可能の判断が成立するが、すでに１回折り返しを実行している場合はステップＳ５で折り返し不可の判断が成立する。現在のピン群１０の形態がＮ字型又は逆Ｎ字型であれば、折り返しをまだ実行していないか１回のみ実行している場合はステップＳ５で折り返し可能の判断が成立する。しかし、現在のピン群１０の形態がＮ字型又は逆Ｎ字型ですでに２回折り返しを実行している場合、ステップＳ５では折り返し不可の判断が成立する。

ステップＳ５で折り返し可能であれば、ステップＳ６において、折り返し方向の設定範囲内に次のピン位置を設定する。具体的には、ステップＳ５で折り返し可能であり、現在のピン位置設定に使用している設定が第１設定範囲２０ａであれば、現在のピン位置９の第２設定範囲２０ｂ内に次のピン位置を設定する。また、ステップＳ５で折り返し可能であり、現在のピン位置設定に使用している設定が第２設定範囲２０ｂであれば、第２設定範囲２０ａ内に次のピン位置を設定する。ステップＳ６でピン位置が設定されると、ステップＳ３に戻り、ピン位置の順次設定が続行される。

ステップＳ５で折り返し不可であれば、ステップＳ７において、そのピン群１０は終端する。言い換えれば、現在のピン位置９がそのピン群１０の最後尾のピン位置となる。ステップＳ８で次のピン群１０の配置が可能、つまり配置済みのピン群１０とトレッド面３の端部３ｂまで距離が一値以上であれば、ステップＳ１に戻って新たなピン群１０の配置が繰り返される。

第２個目以降のピン群１０の先頭のピン位置９の設定（ステップＳ２）は以下の条件がある。図４を参照すると、第Ｎ個目のピン群１０の最後尾のピン位置がピン位置９−１であると仮定する。この場合、第Ｎ＋１個目のピン群１０の先頭のピン位置は、円１７ｃの範囲内で第１及び第２設定範囲２０ａ，２０ｂ以外の部分に設定される。従って、図４において、ピン位置９−４，−５，−６は第Ｎ＋１個目のピン群１０の先頭のピン位置に設定できるが、ピン位置９−２，−３は第Ｎ＋１個目のピン群１０の先頭のピン位置に設定できない。

以上の条件で第２個目以降のピン群１０の先頭のピン位置９の設定することで、１個のピン群１０の最後尾のスタッドピン１（ピン位置９）を含む部分と、それに続く次のピン群１０の先頭のスタッドピン１（ピン位置９）を含む部分とが幅方向ＷＤで重なる場合がある。例えば、図１及び図２のスタッドタイヤ２の場合、第２半幅領域１３ｂのピン群１０のうち、トレッド面３の端部３ａ側から数えて、第２番目と第３番目のピン群１０、第３番目と第４番目のピン群１０、及び第４番目と第５番目のピン群１０に、幅方向ＷＤの重なりがある。図９及び図１０のスタッドタイヤ２の場合、第１半幅領域１３ａのピン群１０のうち、トレッド面３の端部３ａ側から数えて、第１番目と第２番目のピン群１０、第３番目と第４番目のピン群１０、及び第５番目と第６番目のピン群１０にそれぞれ重なりがある。また、第２半幅領域１３ｂのピン群１０のうち、トレッド面３の端部３ａ側から数えて、第１番目と第２番目のピン群１０、第３番目と第４番目のピン群１０、第５番目と第６番目のピン群１０に重なりがある。図１１及び図１２に示すスタッドタイヤ２の場合、第１半幅領域１３ａのピン群１０のうち、トレッド面３の端部３ａ側から数えて、第１番目と第２番目のピン群１０、第３番目と第４番目のピン群１０、及び第５番目と第６番目のピン群１０に重なりがある。また、第２半幅領域１３ｂのピン群１０のうち、トレッド面３の端部３ａ側から数えて、第１番目と第２番目のピン群１０、第３番目と第４番目のピン群１０、及び第５番目と第６番目のピン群１０に重なりがある。

ステップＳ８で次のピン群の配置不可の判断が成立するまで、ステップＳ２〜Ｓ８の処理が繰り返される。

図１及び図２に示すスタッドタイヤ２の場合、トレッド面３の第１及び第２半幅領域１３ａ，１３ｂにそれぞれ５個のピン群１０が配置されている。第１半幅領域１３ａでは、トレッド面３の一方の端部３ａから他方の端部３ｂに向けて、Ｖ字型と逆直線型のピン群１０が順に配置され、さらに３個のＮ字型のピン群１０が配置されている。一方、第２半幅領域１３ｂでは、トレッド面３の一方の端部３ａから他方の端部３ｂに向けて逆直線型と直線型のピン群１０が配置され、さらに２個のＮ字型のピン群１０と１個のＶ字型のピン群１０が配置されている。

第１半幅領域１３ａには、いずれのピン群１０にも属さないスタッドピン１’ないしピン位置９’が設定されている。このようなスタッドピン１’ないしピン位置９’は必ずしも設ける必要はないが、図８に示す手順を実行後にトレッド面３上に、スタッドピン１ないしピン位置の分布が他の部分と比較して疎になっている部分がある場合、任意に設定される。これらのスタッドピン１’ないしピン位置９’の具体的な位置については、最も隣接する他のスタッドピン１ないしピン位置９からある程度離れている限り、特に限定されない。

前述のように、ピン群１０がＶ字型、逆Ｖ字型、Ｎ字型、及び逆Ｎ字型の場合の折り返しは、中心線ＣＬ又は接地端１２ａ，１２ｂにスタッドピン１ないしピン位置９の配置が接近したときに設けられている。しかし、一部のピン群１０のすべての折り返し又は一つのピン群１０の一部の折り返しについて、１／４線１４ａ，１４ｂ付近でスタッドピン１ないしピン位置９の配置に折り返しを設けてもよい。また、一部のピン群１０について、１／４線１４ａ，１４ｂ付近でそのピン群１０を終端としてもよい。さらに、一部のピン群１０について、中心線ＣＬに十分に近づく前に、折り返しを設け又は終端させてもよい。

例えば、図４においてピン位置９−１が現在のピン位置と仮定した場合、第１設定範囲２０ａの全部又は一部が１／４線１４ａを超えて端部領域１５ａ内に入る場合、又は第２設定範囲２０ｂの全部又は一部が１／４線１４ｂを超えて端部領域１５ｂ内に入る場合に折り返しを設けてもよい。同様の場合に、そのピン群１０を終端としてもよい。図１及び図２では、第１半幅領域１３ａのピン群１０のうち、トレッド面３の端部３ａ側から数えて第１番目のピン群１０（Ｖ型）の最後尾のピン１（ピン位置９）は、１／４線１４ａをわずかに超えて端部領域１５ａに入った位置に設定されている。また、このピン群１０（Ｖ型）の折り返しは他のピン群１０と比較して中心線ＣＬに対して離れた位置に設定されている。後述する図９及び図１０では、第２半幅領域１３ｂのピン群１０のうち、トレッド面３の端部３ａ側から数えて第１番目のピン群１０（逆Ｖ型）の折り返しは、１／４線１４ｂに対してわずかに中心線ＣＬ側の位置に設定されている。

第１半幅領域１３ａ内のピン群１０のピン位置９（スタッドピン１）の配置が、トレッド面３の端部３ａ側から端部３ｂ側に向けて、中心線ＣＬから１／４線１４ａに向けて接近する場合、第１設定範囲２０ａの一部が１／４線１４ａを超える前にそのピン群１０に折り返しを設けてもよい。同様に、第２半幅領域１３ｂ内のピン群１０のピン位置９（スタッドピン１）の配置が、トレッド面３の端部３ａ側から端部３ｂ側に向けて、中心線ＣＬから１／４線１４ｂに向けて接近する場合、第２設定範囲２０ｂの一部が１／４線１４ｂを超える前にそのピン群１０に折り返しを設けてもよい。これらの場合に、そのピン群１０を終端としてもよい。

第１半幅領域１３ａ内のピン群１０のピン位置９（スタッドピン１）の配置が、トレッド面３の端部３ａ側から端部３ｂ側に向けて、１／４線１４ａから中心線ＣＬに向けて接近する場合、第２設定範囲２０ｂの一部が中心線ＣＬを超える前にそのピン群１０に折り返しを設けてもよい。同様に、第２半幅領域１３ｂ内のピン群１０のピン位置９（スタッドピン１）の配置が、トレッド面３の端部３ａ側から端部３ｂ側に向けて、１／４線１４ｂから中心線ＣＬからに向けて接近する場合、第１設定範囲２０ａの一部が１／４線１４ｂを超える前にそのピン群１０に折り返しを設けてもよい。これらの場合に、そのピン群１０を終端としてもよい。

図９及び図１０は、本実施形態の設計方法でスタッドピン１ないしピン位置９を設定したスタッドタイヤ２の他の例を示す。このスタッドタイヤ２の場合、トレッド面３の第１及び第２半幅領域１３ａ，１３ｂにそれぞれ６個のピン群１０が配置されている。第１半幅領域１３ａでは、トレッド面３の一方の端部３ａから他方の端部３ｂに向けて、Ｖ字型、逆Ｖ字型、逆直線型、逆Ｖ字型、逆直線型、及び逆Ｖ字型の順でピン群１０が配置されている。一方、第２半幅領域１３ｂでは、逆Ｖ字型、Ｖ字型、直線型、Ｖ字型、直線型、及びＶ字型の順でピン群１０が配置されている。第１及び第２半幅領域１３ａ，１３ｂの両方について、いずれのピン群１０にも属さないスタッドピン１’ないしピン位置９’が配置されている。

図１１及び図１２は、本実施形態の設計方法でスタッドピン１ないしピン位置９を設定したスタッドタイヤ２のさらに他の例を示す。このスタッドタイヤ２の場合、トレッド面３の第１及び第２半幅領域１３ａ，１３ｂにそれぞれ６個のピン群１０が配置されている。第１半幅領域１３ａでは、トレッド面３の一方の端部３ａから他方の端部３ｂに向けて、Ｖ字型、逆Ｖ字型、逆直線型、逆Ｖ字型、逆直線型、及び逆Ｖ字型の順でピン群１０が配置されている。一方、第２半幅領域１３ｂでは、直線型、Ｖ字型、直線型、Ｖ字型、直線型、及びＶ字型の順でピン群１０が配置されている。第１及び第２半幅領域１３ａ，１３ｂの両方について、いずれのピン群１０にも属さないスタッドピン１’ないしピン位置９’が配置されている。

本実施形態のスタッドタイヤ２（図１、図９、及び図１０）は図８を参照して説明した方法で決定したピン位置９にスタッドピン１が配置されているので、特に氷路面や雪路面以外の路面、例えばいわゆる雪解け道や除雪された路面での騒音を効果的に低減できる。以下、この点について説明する。一般に、スタッドタイヤを装着した車両が雪解け道や除雪された路面を走行する際、スタッドピンが間欠的ないし断続的に路面と接触することに起因する低周波の騒音（ピンノイズ）が顕著である。特に、スタッドピンの配列に周期性があるとピッチピーク（周波数に対する音圧の分布のピーク）が大きくなる。これに対して、本実施形態のスタッドタイヤ２では、図８を参照して説明した方法で決定したピン位置９にスタッドピン１を配置しており、トレッド面３上に６種類の態様のピン群１０を周期性を持たせることなく配置し、かつ個々のピン群１０の形状も周期性を持たせていない。つまり、本実施形態のスタッドタイヤ２では、実質的に不規則ないしランダムにスタッドピン１が配列されており、スタッドピン１の配列には周期性がない。この不規則で周期性のないスタッドピン１の配列により、ピンノイズのピッチピークを分散させることができる。そして、ピッチピークの分散によりピッチピークで音圧値（ピッチピーク値レベル）を低減でき、低周波域でのピンノイズを効果的に低減できる。

また、本実施形態のスタッドタイヤ２（図１、図９、及び図１０）では、前述のようにスタッドピン１はランダムに配置されているが、互いに隣接するスタッドピン１を着目した場合、隣接するスタッドピン１間の距離は一定の基準で設定されている。図４を参照して説明したように、着目しているスタッドピン１−１ないしピン位置９−１に対して、隣接する次のスタッドピン１ないしはピン位置９は第１設定範囲２０ａ又は第２設定範囲２０ｂに設定されている。従って、着目しているスタッドピン１−１と隣接する次のスタッドピン１との間の距離は、常に、円１７ａの半径Ｒ１と円１７ｂの半径Ｒ２との差以下に設定されている。このように隣接するスタッドピン間の距離を一定基準で設定することにより、良好な氷上走行性能を確保できる。

さらに、６種類のピン群１０のいずれも、トレッド面３の周方向ＣＤに対して傾斜した直線状に配置された複数のスタッドピン１を有する。例えば、直線状及び逆直線状のピン群１０（図５を併せて参照）の場合、ピン群１０が全体として周方向ＣＤに対して傾斜した直線状を呈する。また、Ｖ字状及び逆Ｖ字状のピン群１０（図６参照）の場合、そのように傾いた直線を２本有し、Ｎ字状及び逆Ｎ字状のピン群１０（図７参照）の場合、そのように傾いた直線を３本有している。トレッド面３の周方向ＣＤに対して傾斜した直線状のスタッドピン１の配列により氷路面に対する接地性が向上し、氷上走行性能が向上する。

以上の理由より、本実施形態のスタッドタイヤ２（図１、図９、及び図１０）は、良好な氷上走行性能を確保しつつ、走行時の騒音を効果的に低減できる。

本発明は実施形態に限定されず、以下に列挙するように、種々の変形が可能である。

例えば、実施形態では、ピン群１０の折り返し回数、０回（直線型と逆直線型）、１回（Ｖ字型と逆Ｖ字型）、及び２回（Ｎ字型と逆Ｎ字型）の３種類である。しかし、ピン群１０の一部について３回以上の折り返しを設けてもよい。

第１及び第２半幅領域１３ａ，１３ｂのうち、いずれか一方にのみ実施形態の設計方法（図８）を適用し、他方については一方のピン群１０の配置を中心線に対して線対称としてさらに周方向ＣＤに位相をずらしてもよい。これによりトレッド面３全体としてみると、スタッドピン１ないしピン位置９の設定手順が簡易化ないし単純化される。

本発明の実施形態の実施品であるスタッドタイヤ２の性能評価実験を行った。

評価実験に供した「実施例１」は図１のスタッドタイヤ２である。「比較例１」のスタッドタイヤ２’は、図１３（Ａ）に示すピン群１０の配置を有する。また、「比較例２」のスタッドタイヤ２’’は、図１３Ｂ（Ｂ）に示すピン群１０の配置を有する。「比較例１」は中心線ＣＬに対して折れ線状のピン群１０を有する。「比較例２」は直線状及び逆直線状のピン群１０のみを有する。「比較例１」と「比較例２」のピン群１０の配置は、いずれも本実施形態の設計方法でピン位置を設定した場合には起こりえない。

評価対象のスタッドピンを埋設したタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５を実車（国産２０００ｃｃクラスのＦＲセダン）に装着し、１名乗車の荷重条件にて、氷路面での走行性能とピンノイズ性能を評価した。氷路面での走行性能については、直進走行及び旋回走行をテストドライバーが官能評価した。ピンノイズ性能については、乾燥路の条件にテストコースで走行時の車外音の測定結果を基づいて評価した。試験結果を以下の表５に示す。同表中の数値は値が大きい程性能が良いことを示し、比較例１（図１３（Ａ））を１００として、残りの評価対象のスタッドタイヤの評価を数値化している。

表５に示すように、実施例１は、いわゆる従来品である比較例１，２よりも、ピンノイズ性能が良好であるという評価結果が得られた。また、氷路面での走行性能については、比較例１と同等で比較例２よりも良好であるという評価結果が得られた。つまり、本発明のスタッドタイヤは、良好な氷上走行性能を確保しつつ、走行時の騒音は効果的に低減されていることが確認できた。

１，１’ スタッドピン
２ スタッドタイヤ
３ トレッド面
３ａ，３ｂ 端部
４ 溝
５ ブロック
６ サイプ
９，９’ ピン位置
１０ ピン群
１２ａ，１２ｂ 接地端
１３ａ 第１半幅領域
１３ｂ 第２半幅領域
１４ａ，１４ｂ １／４線
１５ａ，１５ｂ 端部領域
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 円
１８ 基準線
１９ａ，１９ｂ 直線
２０ａ 第１設定領域
２０ｂ 第２設定領域
ＣＷ 接地幅
ＷＤ 幅方向
ＣＬ 中心線
ＣＤ 周方向
ＲＤ 回転方向

Claims (9)

1. トレッド面の少なくとも一方の半幅領域に一定方向に複数のピン群を配置し、個々の前記ピン群は前記一定方向に間隔をあけてスタッドピンの埋設位置であるピン位置を複数個配列したものであり、
   個々の前記ピン群は、少なくとも一部に前記一定方向に対して傾きを有し、かつ折り返しを有しないものと、１個以上の折り返しを有するものがあり、
   個々の前記ピン群のおけるピン位置の配列は、
   前記半幅領域に先頭のピン位置を設定し、
   前記先頭のピン位置から予め定められた設定範囲内に次の前記ピン位置を設定し、
   前記先頭のピン位置から３個目以降のピン位置は、１個前の前記ピン位置の前記設定範囲となるように順次設定し、
   前記ピン群が折り返しを有しないものである場合には、そのピン群について前記トレッド面の幅方向の中心線又は接地端に近接する条件である近接条件が成立すると終端とし、
   前記ピン群が折り返しを有するものである場合には、そのピン群について前記近接条件が成立すると終端又は折り返しとすることで決定する、スタッドタイヤの設計方法。
2. 前記設定範囲は、着目している前記ピン位置から第１の距離以上第２の距離以下であり、かつ着目している前記ピン位置から前記一定方向に向けて一定の角度範囲で広がる範囲である、請求項１に記載のスタッドタイヤの設計方法。
3. 前記近接条件は、着目している前記ピン位置について前記設定範囲が前記半分領域外となることである、請求項２に記載のスタッドタイヤの設計方法。
4. 前記一定方向に隣接するいずれか２個の前記ピン群のうち、一方の前記ピン群の最後尾の前記ピン位置を含む部分と、他方のピン群の先頭のピン群を含む部分とを前記トレッド面の幅方向に重なるようにする、請求項１に記載のスタッドタイヤの設計方法。
5. いずれの前記ピン群にも属さない追加のピン位置を、前記トレッド面に設定することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスタッドタイヤの設計方法。
6. 前記トレッド面の他方の半幅領域における前記ピン群の配置は、前記一方の半幅領域のピン群を前記中心線に対して線対称とし、かつ前記一定方向に位相をずらしたものとする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスタッドタイヤの設計方法。
7. 前記一定方向はトレッド面の周方向である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のスタッドタイヤの設計方法。
8. トレッド面の少なくとも一方の半幅領域に一定方向に配置されたピン群を有し、個々の前記ピン群は前記一定方向に間隔をあけて配列されたピン位置にそれぞれスタッドピンを埋設したスタッドタイヤであり、
   個々の前記ピン群は、折り返しを有しないものと、１個以上の折り返しを有するものがあり、
   個々の前記ピン群のおけるピン位置の配列は、
   前記半幅領域に先頭のピン位置を設定し、
   前記先頭のピン位置から予め定められた設定範囲内に次の前記ピン位置を設定し、
   前記先頭のピン位置から３個目以降のピン位置は、１個前の前記ピン位置の前記設定範囲となるように順次設定し、
   前記ピン群が折り返しを有しないものである場合には、そのピン群について前記トレッド面の幅方向の中心線又は接地端に近接する条件である近接条件が成立すると終端とし、
   前記ピン群が折り返しを有するものである場合には、そのピン群について前記近接条件が成立すると終端又は折り返したものである、スタッドタイヤ。
9. トレッド面の少なくとも一方の半幅領域に一定方向に配置されたピン穴群を有し、個々の前記ピン穴群はそれぞれスタッドピンを埋設されるピン穴位置が前記一定方向に間隔をあけて配列された空気入りタイヤであり、
   個々の前記ピン穴群は、折り返しを有しないものと、１個以上の折り返しを有するものがあり、
   個々の前記ピン穴群のおけるピン穴位置の配列は、
   前記半幅領域に先頭のピン穴位置を設定し、
   前記先頭のピン穴位置から予め定められた設定範囲内に次の前記ピン穴位置を設定し、
   前記先頭のピン穴位置から３個目以降のピン穴位置は、１個前の前記ピン穴位置の前記設定範囲となるように順次設定し、
   前記ピン穴群が折り返しを有しないものである場合には、そのピン穴群について前記トレッド面の幅方向の中心線又は接地端に近接する条件である近接条件が成立すると終端とし、
   前記ピン穴群が折り返しを有するものである場合には、そのピン穴群について前記近接条件が成立すると終端又は折り返したものである、空気入りタイヤ。

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