JP2017197046A - スタッドピン、及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】スタッドピンが氷路面を削るとき、氷粉のスタッドピンへの付着を十分に抑制することができるスタッドピン及びスタッドピンを装着した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】スタッドピンは、路面と接触するチップ先端面を有するチップと、前記チップを保持し、一方向に延在する胴体部と、を有する。前記胴体部は、前記胴体部の一方の端で前記チップを固定した上部フランジと、前記胴体部の前記上部フランジと反対側の位置に設けられた下部フランジと、を備える。前記上部フランジの前記チップが突出する上端面は、前記チップの突出基部に近づくにつれて前記下部フランジの側に湾曲状に窪んだ、滑らかな傾斜面を備えた凹面を含む。
【選択図】 図４

Description

本発明は、空気入りタイヤのトレッド部に装着するスタッドピン、及びスタッドピンが装着された空気入りタイヤに関する。

従来、氷雪路用タイヤ（以降、単にタイヤともいう）では、タイヤのトレッド部にスタッドピンが装着され、氷路面においてグリップが得られるようになっている。
一般に、スタッドピンを装着したタイヤが、氷路面を走行するとき、スタッドピンにより掘削された氷粉がタイヤのトレッド面と氷路面の間に入り込む場合がある。この場合、氷粉の層がスタッドピンの氷への貫入を阻害するので、氷路面におけるスタッドピンのグリップが低下する。

これに対して、氷路面走行時に発生する氷粉のスタッドピンへの付着を抑制して高い操縦安定性能を確保することのできるスタッダブルタイヤが知られている（特許文献１）。
当該スタッダブルタイヤは、トレッドの陸部の表面のスタッド孔の中心を中心とする互いに半径の異なる２つの円で囲まれた領域内の前記陸部の踏み込み側と蹴り出し側とにそれぞれ形成された、両端部がともに陸部内で終端する陸部内溝と、前記陸部内溝とラグ溝とを連通する連通溝とを備える。

また、スタッドピンの氷上性能向上を目的として、先端面を備えるシャンク部と、シャンク部の基端側に設けられたフランジ部とを有するスタッドピンであって、シャンク部の先端面には、接地基準面に対して凹状あるいは凸状の凹凸部が設けられたスタッドピンが知られている（特許文献２）。

特許第５５７１２０７号公報 国際公開第２０１４／１０２９３６号

上記スタッダブルタイヤでは、トレッドの陸部の表面のスタッド孔の周りに陸部内溝及び連通溝を設けることにより、氷粉のスタッドピンへの付着を抑制することができるが、必ずしも十分に氷粉のスタッドピンへの付着を抑制できなかった。
一方、接地基準面に対して凹状の凹部が、チップが配置された先端面の中央に対して放射状に設けられたスタッドピンにおいても、氷粉のスタッドピンへの付着を抑制できなかった。

そこで、本発明は、氷粉のスタッドピンへの付着を十分に抑制でき、優れた氷上性能を実現するスタッドピン及び、スタッドピンを装着した空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の一形態は、空気入りタイヤのトレッド部に設けられたピン埋め込み用孔に埋め込むためのスタッドピンである。
当該スタッドピンは、
路面と接触するチップ先端面を有するチップと、
前記チップを保持し、一方向に延在する胴体部と、を有する。
前記胴体部は、
前記胴体部の一方の端で前記チップを固定した上部フランジと、
前記胴体部の前記上部フランジと反対側の位置に設けられた下部フランジと、を備え、
前記上部フランジの前記チップが突出する上端面は、前記チップの突出基部に近づくにつれて前記下部フランジの側に湾曲状に窪んだ、滑らかな傾斜面を備えた凹面を含む。

前記延在方向に直交する直交平面に対する前記傾斜面の傾斜角度は、前記チップの突出基部に近づくにつれて小さくなる、ことが好ましい。

前記上端面は、前記胴体部の延在方向と直交する基準平面を備え、前記凹面は、前記基準平面に囲まれている、ことが好ましい。

前記凹面の最も窪んだ位置の深さは、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である、ことが好ましい。

前記チップは、前記胴体部の延在方向に延びる中心軸を有し、前記中心軸を通り、前記中心軸に直交する直線上の、前記上部フランジの縁から前記チップの突出基部の位置までの距離を距離Ｗ１とし、前記中心軸に直交する前記直線上の、前記凹面の窪み開始位置から前記チップの突出基部の位置までの距離を距離Ｗ２としたとき、前記距離Ｗ２は、前記距離Ｗ１の０．３倍（３０％）以上である、ことが好ましい。

前記チップは、前記胴体部の延在方向に延びる中心軸を有し、前記チップの中心軸に平行で前記中心軸を含むように、前記上部フランジ及び前記チップを切断した切断面において、前記延在方向のうち前記チップ先端面の側に向く方向をｙ方向とし、前記延在方向に直交する方向のうち、前記スタッドピンの外側を向く方向をｘ方向とし、
前記チップの突出基部の位置を原点としたとき、
前記傾斜面に対応する傾斜面に対応する曲線あるいは直線の、任意の位置Ａにおける前記ｘ方向に対する傾斜角度は、
前記原点と前記ｘ方向の同じ位置にある前記チップ先端面上の点を焦点とする放物線の、前記位置Ａと前記ｘ方向の同じ位置における前記ｘ方向に対する傾斜角度よりも大きい、ことが好ましい。

また、本発明の他の一態様は、空気入りタイヤである。
当該空気入りタイヤは、
スタッドピン取り付け用孔が設けられたトレッド部と、
前記スタッドピン取り付け用孔に装着された、前記スタッドピンと、を備える。

上述の態様のスタッドピン及び空気入りタイヤによれば、氷粉のスタッドピンへの付着を十分に抑制することができ、優れた氷上性能を実現する。

本実施形態のタイヤの断面の一例を示すタイヤ断面図である。 本実施形態のタイヤの外観斜視図である。 本実施形態のスタッドタイヤのトレッドパターンの一例を平面上に展開したトレッドパターンの一部の平面展開図である。 （ａ），（ｂ）は、本実施形態のスタッドピンの一例を示す図である。 本実施形態のスタッドピンにおいて、チップで削られて生じる氷粉の飛散を説明する図である。 本実施形態のスタッドピンの上部フランジに設けられる傾斜面の形状を説明する図である。 放物線と放物線の焦点の関係を説明する図である。

（タイヤの全体説明）
以下、本実施形態のスタッドタイヤについて説明する。図１は、本実施形態のスタッドタイヤ（以降、タイヤという）１０の断面の一例を示すタイヤ断面図である。図２は、タイヤ１０の外観斜視図である。
タイヤ１０は、トレッド部にスタッドピン５０（図４（ａ）参照）が埋め込まれたタイヤである（図１，２では、スタッドピン５０は図示されていない）。
タイヤ１０は、例えば、乗用車用タイヤである。乗用車用タイヤは、JATMA YEAR BOOK 2012（日本自動車タイヤ協会規格）のＡ章に定められるタイヤをいう。この他、Ｂ章に定められる小型トラック用タイヤおよびＣ章に定められるトラック及びバス用タイヤに適用することもできる。
以降で具体的に説明する各パターン要素の寸法の数値は、乗用車用タイヤにおける数値例であり、スタッドタイヤはこれらの数値例に限定されない。

以降で説明するタイヤ周方向Ｃ（図２参照）とは、タイヤ回転軸Ａｘｉｓ（図２参照）を中心にタイヤ１０を回転させたとき、トレッド面の回転する方向（両回転方向）をいう。タイヤ径方向とは、タイヤ回転軸Ａｘｉｓに対して直交して延びる放射方向Ｒをいう。タイヤ径方向外側とは、タイヤ回転軸からタイヤ径方向に離れる側をいう。タイヤ幅方向Ｗとは、タイヤ回転軸方向Ａｘｉｓに平行な方向をいう。タイヤ幅方向外側とは、タイヤ１０のタイヤ赤道線ＣＬ（図３参照）から離れる両側をいう。

（タイヤ構造）
タイヤ１０は、骨格材として、カーカスプライ層１２と、ベルト層１４と、ビードコア１６とを有する。タイヤ１０は、これらの骨格材の周りに、トレッドゴム１８と、サイドゴム２０と、ビードフィラーゴム２２と、リムクッションゴム２４と、インナーライナゴム２６と、を主に有する。

カーカスプライ層１２は、一対の円環状のビードコア１６の間を巻きまわしてトロイダル形状を成した、有機繊維をゴムで被覆したカーカスプライ材１２ａ，１２ｂを含む。図１に示すタイヤ１０では、カーカスプライ層１２は、カーカスプライ材１２ａ，１２ｂで構成されているが、１つのカーカスプライ材で構成されてもよい。カーカスプライ層１２のタイヤ径方向外側に２枚のベルト材１４ａ，１４ｂで構成されるベルト層１４が設けられている。ベルト層１４は、タイヤ周方向Ｃに対して、所定の角度、例えば２０〜３０度傾斜して配されたスチールコードにゴムを被覆した部材であり、下層のベルト材１４ａのタイヤ幅方向Ｗの幅が上層のベルト材１４ｂの幅に比べて広い。２層のベルト材１４ａ，１４ｂのスチールコードの傾斜方向はタイヤ周方向Ｃからタイヤ幅方向Ｗに向かって互いに異なる方向に傾いている。このため、ベルト材１４ａ，１４ｂは、交錯層となっており、充填された空気圧によるカーカスプライ層１２の膨張を抑制する。

ベルト層１４のタイヤ径方向外側には、トレッドゴム１８が設けられ、トレッドゴム１８の両端部には、サイドゴム２０が接続されてサイドウォール部を形成している。トレッドゴム１８は２層のゴムで構成され、タイヤ径方向外側に設けられる上層トレッドゴム１８ａとタイヤ径方向内側に設けられる下層トレッドゴム１８ｂとを有する。サイドゴム２０のタイヤ径方向内側の端には、リムクッションゴム２４が設けられ、タイヤ１０を装着するリムと接触する。ビードコア１６のタイヤ径方向外側には、ビードコア１６の周りに巻きまわす前のカーカスプライ層１２の部分と、ビードコア１６の周りに巻きまわした後のカーカスプライ層１２の部分との間に挟まれるようにビードフィラーゴム２２が設けられている。タイヤ１０とリムとで囲まれる空気を充填するタイヤ空洞領域に面するタイヤ１０の内表面には、インナーライナゴム２６が設けられている。
この他に、タイヤ１０は、ベルト層１４のタイヤ径方向外側からベルト層１４を覆う、有機繊維をゴムで被覆したベルトカバー層２８を備える。

タイヤ１０は、このようなタイヤ構造を有するが、本実施形態のタイヤ構造は、図１に示すタイヤ構造に限定されない。

（トレッドパターン）
図３は、タイヤ１０の、一例であるトレッドパターン３０を平面上に展開したトレッドパターンの一部の平面展開図である。図３では、トレッド部に装着されるスタッドピン５０の図示は省略されている。タイヤ１０は図３に示されるように、タイヤ周方向の一方の向きを示す回転方向Ｘが指定されている。回転方向Ｘの向きの情報は、タイヤ１０のサイドウォール表面に設けられた数字、記号（例えば、矢印の記号）等の情報表示部に示されている。スタッドピン（図４（ａ）参照）５０は、図３に示される複数のピン埋め込み用孔（スタッドピン取り付け用孔ともいう）２９に装着される。

トレッドパターン３０は、傾斜溝３２と、周方向連絡溝３４と、突出溝３６と、サイプ３８と、を有する。
傾斜溝３２は、タイヤ周方向（図３の上下方向）に所定の間隔で複数形成されている。
傾斜溝３２は、タイヤ回転方向Ｘ（図３では、下方向）と逆方向（図３では、上方向）に、かつタイヤ幅方向外側に延びている。傾斜溝３２は、タイヤ赤道線ＣＬを挟んでタイヤ幅方向Ｗの一方の側の、タイヤ赤道線ＣＬの近傍の位置を始端として、タイヤ赤道線ＣＬを横切って、タイヤ幅方向Ｗの他方の側に向かって進み、パターンエンドＰＥに至る。
傾斜溝３２の溝幅は、タイヤ赤道線ＣＬの近傍の始端から徐々に大きくなっている。傾斜溝３２のタイヤ幅方向Ｗに対する傾斜は、始端を含むタイヤ赤道線ＣＬ近傍で最も小さく、タイヤ赤道線ＣＬを横切った後、タイヤ幅方向Ｗに対する傾斜角度が大きくなるように屈曲してタイヤ幅方向外側で、タイヤ回転方向Ｘと逆方向に進む。さらに、タイヤ幅方向外側に進むに連れて上記傾斜角度は、徐々に小さくなっている。このような傾斜溝３２は、タイヤ赤道線ＣＬを挟んだ両側に設けられる。
トレッド部のタイヤ赤道線ＣＬを挟んだ一方の側に設けられる傾斜溝３２は、他方の側に設けられる傾斜溝３２に対してタイヤ周方向Ｃに対して位置ずれしている。このため、一方の側に設けられる傾斜溝３２の始端は、他方の側に設けられる傾斜溝３２と接続されない構成となっている。

タイヤ周方向Ｃに複数設けられる傾斜溝３２のうち隣り合う傾斜溝３２は、周方向連絡溝３４によって連通している。より詳細には、周方向連絡溝３４は、傾斜溝３２の１つの途中からタイヤ周方向Ｃに向かって延びて、タイヤ周方向Ｃに隣り合う傾斜溝３２を横切り、この隣り合う傾斜溝３２に対してさらにタイヤ周方向Ｃに隣り合う傾斜溝３２まで進む。すなわち、周方向連絡溝３４の始端は、傾斜溝３２の１つにあり、終端は、始端のある傾斜溝３２からタイヤ周方向Ｃに沿って２つ目の傾斜溝３２にある。周方向連絡溝３４は、タイヤ周方向Ｃに沿って隣り合う３つの傾斜溝３２を接続するように設けられる。周方向連絡溝３４は、タイヤ回転方向Ｘと反対方向に進むにつれて、タイヤ赤道線ＣＬに近づくように、タイヤ周方向Ｃに対して傾斜している。

突出溝３６は、周方向連絡溝３４からタイヤ赤道線ＣＬの方向に向かって突出し、タイヤ赤道線ＣＬに到達する前に閉塞するように設けられている。

傾斜溝３２と周方向連絡溝３４によって、トレッド部の陸部は、センター領域とショルダー領域に分けられている。トレッド部のセンター領域及びショルダー領域の双方の領域には、傾斜溝３２及び周方向連絡溝３４に接続された複数のサイプ３８が設けられている。

さらに、トレッド部のセンター領域及びショルダー領域の双方の領域には、複数のピン埋め込み用孔２９が設けられている。
傾斜溝３２、周方向連絡溝３４、及び突出溝３６の溝深さは、例えば８．５〜１０．５ｍｍであり、溝幅の最大は１２ｍｍである。図３に示すトレッドパターン３０は一例であり、本実施形態のスタッドピンを装着するタイヤのトレッドパターンは、図３に示す形態に限定されない。

（スタッドピン）
図４（ａ）は、本実施形態のスタッドピン５０を示す斜視図である。図４（ｂ）は、スタッドピン５０の平面図であり、スタッドピン５０の下部フランジ５８を胴体部５４の延在方向から見たときの図である。

スタッドピン５０は、チップ５２と、胴体部５４と、を備える。胴体部５４は、上部フランジ５６と、下部フランジ５８と、シャンク部６０と、を備える。胴体部５４は、タイヤ１０のピン埋め込み用孔２９に装着されるとき、トレッドゴム１８（図１参照）に埋設されてトレッドゴム１８と接触する。

チップ５２は、路面と接触するチップ先端面５２ｃ（後述する図６参照）を有する。チップ５２は、タングステンカーバイト等の超鋼合金で構成される。このほかに、チップ５２は、サーメット材料で構成することもできる。チップ５２は、胴体部５４の上端面５６ａに設けられた孔に固定される。このスタッドピン５０がタイヤ１０に装着された時、スタッドピン５０のチップ５２がトレッド表面から突出するようになっている。

胴体部５４は、チップ５２を保持し、一方向に延在する。
胴体部５４の上部フランジ５６は、タイヤ１０のトレッド部に埋め込まれる時、トレッド表面からチップ５２が突出するように構成されている。チップ５２は、胴体部５４の上部フランジ５６の側の端で固定される。
下部フランジ５８は、タイヤ１０のトレッド部に埋め込まれる時、ピン埋め込み用孔２９の底に接触するように構成されている。下部フランジ５８は、胴体部５４の上部フランジ５６の側の端と反対側の位置に設けられている。
シャンク部６０は、上部フランジ５６と下部フランジ５８を接続する部分で、上部フランジ５６及び下部フランジ５８に比べて、胴体部５４の延在方向に直交する断面において、細い。
胴体部５４の材料は特に制限されないが、例えば、スタッドピン５０の軽量化のためにアルミニウム合金等で構成されている。

ここで、胴体部５４の上部フランジ５６及び下部フランジ５８は、スタッドピン５０の延在方向に平行に延びる側面を備える。
上部フランジ５６を胴体部５４の延在方向からみたとき、上部フランジ５６の外周形状を定める縁は、六角形形状の６つの角が丸まり、４つの辺の一部が凹状になった、変形した６角形形状を成している。このような形状は、一例であって、図４（ｂ）に示すように、胴体部５４を胴体部５４の延在方向からみたとき、下部フランジ５８は上部フランジ５２に比べて大きければ、上部フランジ５６の縁の形状は特に制限されず、公知の他の形状であってもよい。

下部フランジ５８は、下部フランジ５８を胴体部５４の延在方向（中心軸Ｚの軸方向）から見たとき、図４（ｂ）に示すように、下部フランジ５８の外周形状を定める縁は、第１の辺５８ａと、第２の辺５８ｂと、を備える。
第１の辺５８ａは、下部フランジ５８の外側に向かって丸く突出した形状で、胴体部５４の延在方向（中心軸Ｚの軸方向）に直交する第１の方向Ａに突出している。
第２の辺５８ｂは、図４（ｂ）に示すように、チップ５２が設けられるチップ配置位置、具体的にはチップ５２の中心位置（チップ先端面５２ｃの図心位置）を基準にして第１の辺５８ａと反対側に設けられている。第２の辺５８ｂは、胴体部５４の延在方向（中心軸Ｚの軸方向）及び第１の方向Ａに直交する第２の方向Ｂに延びるとともに、下部フランジ５８の内側に向かって凹んだ凹部を備える。

下部フランジ５８の外周形状を定める縁において、第１の辺５８ａと第２の辺５８ｂとの間には、一対の第３の辺５８ｃで接続されている。第３の辺５８ｃのぞれぞれは、第１の方向Ａに延びる。図４（ｂ）に示すように、第３の辺５８ｃに凹部が設けられている場合、第１の辺５８ａのそれぞれは、第３の辺５８ｃと、上記凹部が開始する点５８ｄを端として形成される。
また、第２の辺５８ｂは、第２の辺５８ｂに設けられている凹部の最も凹んだ位置を通る第２の方向Ｂに平行な直線５８ｅが、下部フランジ５８の縁と交わる一対の点５８ｆを
端として形成される。したがって、図４（ｂ）に示す例では、第３の辺５８ｃは、点５８ｆと点５８ｄの間の直線あるいは曲線の部分をいう。

第１の辺５８ａの丸い形状は、中心位置（中心軸Ｚの位置）を中心とする真円あるいは楕円の円弧形状であることが、ピン埋め込み用孔２９の壁を傷つけることを抑制する点から好ましいが、これ以外の曲線形状であってもよい。
第２の辺５８ｂは、２つの直線と、２つの直線に挟まれた凹状に凹んだ部分とを備える形状でもよく、凹部を挟む部分の形状は直線形状でなく、下部フランジ５８の外側に向けて凸状を成した曲線形状であってもよい。また、第２の辺５８ｂの凹部の形状は、曲線形状で凹状に形成されてもよく、２つの直線がＶ字状に組み合わされて凹状に形成されてもよい。第３の辺５８ｃの凹部の形状は、曲線形状で凹状に形成されてもよく、２つの直線がＶ字状に組み合わされて凹状に形成されてもよい。
このような下部フランジ５８の縁の形状は、一例であって、本実施形態のスタッドピン５０の下部フランジ５８の縁の形状は、特に制限されず、公知の他の形状であってもよい。

本実施形態のスタッドピン５０において、上部フランジ５６のチップ５２が突出する上端面５６ａは、チップ５２の突出基部５２ａ（後述する図５参照）に近づくにつれて下部フランジ５８の側に湾曲状に窪んだ、滑らかな傾斜面５６ｂを備えた凹面５６ｃを含む。したがって、チップ５２は、凹面５６ｃから突出する構成であり、言い換えると、チップ５２の突出基部５２ａは、凹面５６ｃで囲まれている。突出基部５２ａとは、上端面５６ａ（あるいは凹面５６ｃ）からチップ５２が突出しているチップ５２の縁部分をいう。このように上端面５６ａに凹面５６ｃが設けられるのは、タイヤ１０の制動時、スタッドピン５０が氷路面８０を削ってできる氷粉８２を、凹面５６ｃと氷路面８０で囲まれた空間内で集めることで、チップ５２と氷路面８０との間に氷粉８２の層を形成させることを防止するためである。図５は、チップ５２で削られて生じる氷粉８２の飛散を説明する図である。

図５に示すように、制動時のチップ５２は、氷路面８０に対して一方向（図中では、矢印方向）に相対移動する。このため、相対移動の方向のチップ５２の先端の縁は、エッジとなって氷路面８０を削り、氷粉８２を飛散させる。しかし、飛散する氷粉８２は、凹面５６ｃと氷路面８０で囲まれる空間内に閉じ込められるので、氷路面８０上に氷粉８２の層を形成し難い。このため、本実施形態では、氷粉８２の層が、チップ先端面５２ｃと氷路面８０との間に介在することは抑制され、スタッドピン５０は、氷路面８０と確実に接触するので、優れた氷上性能を実現する。なお、タイヤ１０の回転によって、スタッドピン５０の位置はスタッドピン５０が氷路面８０と接触する接地領域から非接地領域になって、凹面５６ｃと氷路面８０で囲まれる空間内に閉じ込められて集められた氷粉８２はタイヤの遠心力によってタイヤ１０を取り巻く空間に飛散する。このため、タイヤが回転して次にスタッドピン５０が氷路面８０との接地領域に位置するとき、凹面５６ｃと氷路面８０で囲まれる空間内には氷粉８２はない。このため、凹面５６ｃには氷粉８２は蓄積され難い。

本実施形態では、胴体部５４の延在方向に直交する直交平面に対する傾斜面５６ｂの傾斜角度は、図５に示すように、チップ５２の突出基部５２ａに近づくにつれて小さくなることが好ましい。これにより、氷粉８２を集める領域を大きくすることができ、凹面５６ｃと氷路面８０で囲まれる空間内に氷粉８２を確実かつ十分に閉じ込めることができる。ここで、延在方向に直交する直交平面は、図５では、左右方向であるので、傾斜面５６ｂの傾斜角度は、図５に示す例では、傾斜面５６ｂを表す曲線の各位置における接線の水平方向の直線に対する傾斜角度である。ここで、傾斜角度は、各位置における傾斜面５６ｂの接平面と胴体部５４の延在方向に直交する直交平面との間の角度でもある。

また、本実施形態では、上部フランジ５６の上端面５６ａは、胴体部５４の延在方向と直交する基準平面５６ｄ（図５に示す例では、水平方向に延びる直線）を備え、凹面５６ｃは、基準平面５６ｄに囲まれていることが好ましい。基準平面５６ｄを設けることにより、上部フランジ５６の上端面５６ａを胴体部５４の延在方向（中心軸Ｚ方向）から見たとき、凹面５６ｃの縁（凹面５６ｃの窪み開始位置の輪郭）は、上部フランジ５６の外周の縁よりも内側に位置する。このため、チップ５２が氷路面８０と接触しているとき、上端面５６ａと氷路面８０との間の隙間から氷粉８２が外側の空間に向かって飛び出すことを抑えるほか、スタッドピン５０が氷路面８０にあるときの氷粉８２のいかなる方向における飛散も効率よく抑えることができる。

なお、凹面５６ｃの縁の、胴体部５４の延在方向（中心軸Ｚ方向）から見た形状は、円形状や楕円形状であってもよく、また、胴体部５４の延在方向から見た上部フランジ５６の縁の形状に沿うような形状であってもよく、制限されない。

本実施形態では、凹面５６ｃの最も窪んだ位置の深さＤ（図５参照）は、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。深さＤは、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。深さＤを０．３ｍｍ以上とすることにより、凹面５６ｃと氷路面８０で囲まれる空間内に氷粉８２を十分に集めることができる。一方、深さＤを２．０ｍｍより大きくすると、上部フランジ５６の機械強度が低下し、損傷し易くなる。

また、本実施形態のチップ５２は、胴体部５４の延在方向に延びる中心軸５２ｂを有し、中心軸５２ｂを通り、中心軸５２ｂに直交する直線上の、上部フランジ５６の縁の位置からチップ５２の突出基部５２ａの位置までの距離を距離Ｗ１（図５参照）とする。さらに、中心軸５２ｂに直交する直線上の、凹面５６ｃの窪み開始位置、すなわち凹面５６ｃの縁の位置からチップ５２の突出基部５２ａの位置までの距離を距離Ｗ２（図５参照）とする。このとき、距離Ｗ２は、距離Ｗ１の０．３倍（３０％）以上であることが好ましく、距離Ｗ１の０．５倍（５０％）以上であることがより好ましい。距離Ｗ２は、距離Ｗ１の０．７倍（７０％）以下であることが好ましく、距離Ｗ１の０．６５倍（６５％）以下であることがより好ましい。距離Ｗ２を、距離Ｗ１の０．３倍より小さくすると、氷粉８２を集める空間が十分でなくなる。距離Ｗ２を、距離Ｗ１の０．７倍より大きくすると、上部フランジ５６の機械強度が低下し、損傷し易くなる。

また、本実施形態のチップ５２は、胴体部５４の延在方向に延びる中心軸５２ｂを有し、図６に示すように、チップ５２の中心軸５２ｂに平行で中心軸５２ｂを含むように、上部フランジ５６及びチップ５２を切断した切断面において、上記延在方向のうちチップ５２のチップ突出基部５２ａからチップ先端面５２ｃの側に向く方向をｙ方向とする。さらに、上記切断面において、上記延在方向に直交する方向のうち、スタッドピン５０の外側を向く方向をｘ方向とする。また、さらに、上記切断面において、チップ５２の突出基部５２ａの位置を原点Ｏとする。この切断面において凹面５６ｃの傾斜面５６ｂは曲線あるいは直線形状となる。このとき、傾斜面５６ｂに対応する曲線あるいは直線の、任意の位置Ｄにおけるｘ方向に対する傾斜角度は、原点Ｏとｘ方向の同じ位置にあるチップ先端面５２ｃ上の点５２ｄを焦点とする放物線Ｂの、位置Ｄとｘ方向の同じ位置におけるｘ方向に対する傾斜角度よりも大きいことが好ましい。原点Ｏから点５２ｄまでの距離をｐとしたとき、放物線Ｂはｙ＝１／（４ｐ）・ｘ^２で表すことができる。したがって、位置Ｄのｘ方向の位置座標をｘ＝ｘ１としたとき、位置Ｄにおける傾斜角度は、ｔａｎ^−１（ｘ１／２ｐ）（ラジアン）である。したがって、傾斜面５６ｂのｘ方向の位置座標ｘ１における傾斜角度はｔａｎ^−１（ｘ１／２ｐ）（ラジアン）よりも大きいことが好ましい。
図６は、本実施形態のスタッドピン５０の上部フランジ５６に設けられる傾斜面５６ｂの形状を説明する図である。図６では、凹面５６ｃの形状は、ｙ方向において寸法を拡大して示している。図７は、放物線Ｂと放物線Ｂの焦点Ｃの関係を説明する図である。放物線Ｂの焦点Ｃから直線的に移動する粒子が放物線Ｂで鏡面反射のように反射（入射角＝反射角）するとき、粒子の反射方向は、反射位置に係らずｙ方向になる。したがって、この放物線Ｂの反射位置の曲線のｘ方向に対する傾斜角度（絶対値）に比べて、同じ反射位置における傾斜面５６ｂのｘ方向に対する傾斜角度（絶対値）を大きくすることにより、粒子である氷粉８２が傾斜面５６ｂで反射しても、図６に示すように、チップ５２の側に向かう方向（ｘ方向と反対方向）に移動する。このため、傾斜面５６ｂで反射した氷粉８２は、凹面５６ｃと氷路面８０で囲まれる空間の外に飛び出しにくい。したがって、氷粉８２の層がチップ５２と氷路面８０との間に形成されにくい。

（実施例、従来例）
上部フランジ５６の凹面５６ｃの有無及びその形態が異なるスタッドピンを種々作製し、作製したスタッドピンを図１〜３に示すタイヤ１０に埋め込んだスタッドタイヤを乗用車に装着して、氷上性能を調べた。
作製したタイヤのタイヤサイズは、２０５／５５Ｒ１６とした。乗用車は、排気量２０００ｃｃの前輪駆動のセダン型乗用車を用いた。タイヤの内圧条件は、前輪、後輪ともに２３０（ｋＰａ）とした。各タイヤの荷重条件は、前輪荷重を４５０ｋｇ重、後輪荷重を３００ｋｇ重とした。

氷上性能は、走行速度４０ｋｍ／時から、ブレーキぺダルを最深位置まで一定の力で踏み込んで乗用車が停止するまでの距離（制動距離）を複数回（５回）測定し、測定値の平均値を算出した。下記従来例の平均値の逆数を基準（指数１００）として、各実施例の平均値の逆数を指数化した。したがって、指数が高いほど、制動距離は短く、氷上性能が優れていることを意味する。

表１，２における「傾斜面５６ｂの形状」に関して、「直線形状」は、傾斜面５６ｂが、図５に示す切断面においてチップ５２の突出基部５２ａに近づくにつれて深さが一定の比率で深くなる直線形状であること意味し、「曲線形状」は、図５に示す切断面において図５に示すように、傾斜面５６ｂの傾斜角度が、チップ５２の突出基部５２ａに近づくにつれて小さくなる曲線形状であることを意味する。
表１，２における「基準平面の有無」に関して、「無し」とは、凹面５６ｃの縁の形状が、胴体部５４の延在方向から見た上部フランジ５６の縁の形状に対応することを意味する。
なお、従来例は、図４（ａ）に示すスタッドピン５０において、凹面５６ｃが設けられない形態であり、実施例１〜１０は、図４（ａ）に示すスタッドピン５０を、表１，２の仕様にあわせて変形した形態である。
従来例における凹面５６ｃが「無し」とは、スタッドピンの上部フランジの上端面が平面であることを意味する。

表１、２の実施例１〜１０の氷上性能の評価結果より、上部フランジ５６の上端面５６ａに凹面５６ｃを設けることで、氷上性能を向上させることがわかる。
実施例１，２との比較より、傾斜面５６ｂの形状を、傾斜面５６ｂの傾斜角度が、チップ５２の突出基部５２ａに近づくにつれて小さくなる形状にすることが、氷上性能を向上させる点で好ましいことがわかる。
実施例２，３の比較より、凹面５６ｃの縁を囲むように基準平面５６ｄを設けることが、氷上性能を向上させる点で好ましいことがわかる。
実施例３〜８より、深さＤは０．３ｍｍ以上であることが、氷上性能を向上させる点で好ましいことがわかる。
実施例５，９，１０の比較より、距離Ｗ２／距離Ｗ１を０．３以上にすることが、氷上性能を向上させる点で好ましいことがわかる。また、距離Ｗ２／距離Ｗ１を０．３以上０．５以下とすることにより優れた氷上性能が実現できることがわかる。

以上、本発明のスタッドピン及び空気入りタイヤについて説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 空気入りタイヤ
１２ カーカスプライ層
１４ ベルト層
１４ａ，１４ｂ ベルト材
１６ ビードコア
１８ トレッドゴム
１８ａ 上層トレッドゴム
１８ｂ 下層トレッドゴム
２０ サイドゴム
２２ ビードフィラーゴム
２４ リムクッションゴム
２６ インナーライナゴム
２８ ベルトカバー層
３０ トレッドパターン
３２ 傾斜溝
３４ 周方向連絡溝
３６ 突出溝
５０ スタッドピン
５２ チップ
５２ａ 突出基部
５２ｂ 中心軸
５２ｃ チップ先端面
５２ｄ 点
５４ 胴体部
５６ 上部フランジ
５６ａ 上端面
５６ｂ 傾斜面
５６ｃ 凹面
５６ｄ 基準平面
５８ 下部フランジ
５８ａ 第１の辺
５８ｂ 第２の辺
５８ｃ 第３の辺
５８ｄ，５８ｆ 点
５８ｅ 直線
５８ｇ 両端
６０ シャンク部

Claims (7)

1. 空気入りタイヤのトレッド部に設けられたピン埋め込み用孔に埋め込むためのスタッドピンであって、
   路面と接触するチップ先端面を有するチップと、
   前記チップを保持し、一方向に延在する胴体部と、を有し、
   前記胴体部は、
   前記胴体部の一方の端で前記チップを固定した上部フランジと、
   前記胴体部の前記上部フランジと反対側の位置に設けられた下部フランジと、を備え、
   前記上部フランジの前記チップが突出する上端面は、前記チップの突出基部に近づくにつれて前記下部フランジの側に湾曲状に窪んだ、滑らかな傾斜面を備えた凹面を含む、ことを特徴とするスタッドピン。
2. 前記延在方向に直交する直交平面に対する前記傾斜面の傾斜角度は、前記チップの突出基部に近づくにつれて小さくなる、請求項１に記載のスタッドピン。
3. 前記上端面は、前記胴体部の延在方向と直交する基準平面を備え、前記凹面は、前記基準平面に囲まれている、請求項１又は２に記載のスタッドピン。
4. 前記凹面の最も窪んだ位置の深さは、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスタッドピン。
5. 前記チップは、前記胴体部の延在方向に延びる中心軸を有し、前記中心軸を通り、前記中心軸に直交する直線上の、前記上部フランジの縁から前記チップの突出基部の位置までの距離を距離Ｗ１とし、前記中心軸に直交する前記直線上の、前記凹面の窪み開始位置から前記チップの突出基部の位置までの距離を距離Ｗ２としたとき、前記距離Ｗ２は、前記距離Ｗ１の０，３倍以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスタッドピン。
6. 前記チップは、前記胴体部の延在方向に延びる中心軸を有し、前記チップの中心軸に平行で前記中心軸を含むように、前記上部フランジ及び前記チップを切断した切断面において、前記延在方向のうち前記チップ先端面の側に向く方向をｙ方向とし、前記延在方向に直交する方向のうち、前記スタッドピンの外側を向く方向をｘ方向とし、
   前記チップの突出基部の位置を原点としたとき、
   前記傾斜面に対応する傾斜面に対応する曲線あるいは直線の、任意の位置Ａにおける前記ｘ方向に対する傾斜角度は、
   前記原点と前記ｘ方向の同じ位置にある前記チップ先端面上の点を焦点とする放物線の、前記位置Ａと前記ｘ方向の同じ位置における前記ｘ方向に対する傾斜角度よりも大きい、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスタッドピン。
7. 空気入りタイヤであって、
   スタッドピン取り付け用孔が設けられたトレッド部と、
   前記スタッドピン取り付け用孔に装着された、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスタッドピンと、を備える、ことを特徴とする空気入りタイヤ。

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