JP5196115B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、例えば乗用車、トラック、バス等の雪氷路走行用として用いられる空気入りタイヤに関するものである。

従来、スタッドタイヤまたはスパイクタイヤと称される雪氷路走行用の空気入りタイヤとしては、トレッド部に滑り止め用のスタッドピンを埋設したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２６７００４号公報

しかしながら、前記空気入りタイヤにおいては、スタッドピンをトレッド部に設けたピン孔に打ち込んで装着しているため、走行中にスタッドピンが抜け落ちる場合があり、スタッドピンの欠落により雪氷路走行性能を低下させるという問題点があった。例えば、タイヤの接地部分では表面にタイヤ周方向の収縮力が生ずるため、ピン孔の周囲にピン孔を狭くしようとする力が加わるが、その際にタイヤの接地部分以外ではタイヤ周方向に引張力が生ずるため、ピン孔の周囲にピン孔を広げようとする力が加わり、これによりスタッドピンの保持力が低下してスタッドピンが抜け落ちていた。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スタッドピンが容易に抜け落ちることのない空気入りタイヤを提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、トレッド部に設けたピン孔に、高さ方向先端側の外径がピン孔の開口部の内径よりも小さいスタッドピンが埋設される空気入りタイヤにおいて、ピン本体の高さ方向基端側に先端側よりも外径の小さい小径部を有し、高さ方向基端部にはピン本体の高さ方向先端側よりも外径の大きいフランジが設けられたスタッドピンを用いるとともに、前記ピン孔を、その深さ方向の一部の内径がピン孔の開口部よりも径方向に拡大するように形成している。

これにより、ピン孔を広げようとする力が加わった場合でも、ピン孔の深さ方向の一部から開口部側のみが径方向に広がることから、ピン孔の底部側は広がらずにスタッドピンの基端側が確実に保持される。

本発明によれば、ピン孔を広げようとする力が加わった場合でも、スタッドピンの基端側を確実に保持することができるので、耐ピン抜け性の向上を図ることができる。

図１乃至図１４は本発明の一実施形態を示すもので、図１は空気入りタイヤの部分平面図、図２はその要部正面断面図、図３はその要部拡大正面断面図、図４はスタッドピンの正面図、図５はピン孔の正面断面図、図６はピン孔の周囲に作用する力を示す概略図、図７及び図８はピン孔の変形を示す概略図、図９乃至図１４は試験結果を示す図である。

この空気入りタイヤは、タイヤ外周面側に形成されるトレッド部１を有し、トレッド部１は、タイヤ周方向に延びる複数の縦溝２と、タイヤ幅方向に延びる複数の横溝３と、縦溝２及び横溝３によって区画されるブロック４と、ブロック４に埋設されたスタッドピン５とを有している。また、トレッド部１には、スタッドピン埋設用のピン孔６が設けられ、スタッドピン５はピン孔６に打ち込まれて埋設される。

トレッド部１は、タイヤ径方向外側に配置される第１のゴム層１ａと、第１のゴム層１ａのタイヤ径方向内側に配置される第２のゴム層１ｂとからなり、第２のゴム層１ｂは１００％モジュラスが２．０ＭＰａ以上のゴムによって形成されている。尚、これらのモジュラスの値は、ＪＩＳＫ６２５１によって１００％伸長時のモジュラスを測定したものである。また、第２のゴム層１ｂには、圧縮永久歪みが２５％以下のゴムが用いられる。ここでいう圧縮永久歪みは、全体の２５％に圧縮したゴムを７０℃で２４時間放置し、圧縮を解除した後の歪み量である。

スタッドピン５は、略円柱状のピン本体５ａと、ピン本体５ａの先端面（図中上端側）に設けられた突部５ｂと、スタッドピン５の基端部（図中下端側）にピン本体５ａの先端側よりも外径が大きくなるように設けられたフランジ５ｃとからなり、ピン本体５ａは先端側の大径部５ｄと基端側の小径部５ｅとから形成されている。スタッドピン５は、ピン本体５ａの先端部と突起５ｂが第１のゴム層１ａから外部に突出するように第１及び第２のゴム層１ａ，１ｂに埋設され、ピン本体５ａの基端側及びフランジ５ｃが第２のゴム層１ｂ内に配置されている。

ピン孔６は、第１のゴム層１ａから第２のゴム層１ｂに亘る深さに形成され、その内側面の深さ方向の二箇所には第１及び第２の拡径部６ａ、６ｂが設けられている。

第１の拡径部６ａはピン孔６の開口部から深さ方向に向かって内径が徐々に大きくなるようにテーパ状に形成され、スタッドピン５のピン本体５ａに対応するように設けられている。この場合、第１の拡径部６ａは、ピン孔６の開口部の内径寸法Ａよりも大きく、径方向に最も大きい部分の内径寸法Ｂがスタッドピン５の大径部５ｄの外径寸法Ｂ1 に１／２を乗じた値以上、Ｂ1 に９／１０を乗じた値以下になるように形成されている。また、第１の拡径部６ａは、全体の高さ寸法Ｃがピン孔６の全体の深さ寸法Ｄに１／４を乗じた値以上、Ｄに３／４を乗じた値以下になるように形成されている。

第２の拡径部６ｂは高さ方向一様な外径で径方向に広がるように形成され、スタッドピン５のフランジ５ｃに対応するように設けられている。この場合、第２の拡径部６ｂは、高さ寸法Ｆがスタッドピン５のフランジ５ｃの高さ寸法Ｆ1 に３／４を乗じた値以上、Ｆ1 に５／４を乗じた値以下になるように形成されている。また、第２の拡径部６ｂは、内径寸法Ｅがスタッドピン５のフランジ５ｃの外径寸法Ｅ1 に３／４を乗じた値以上、Ｅ1 に５／４を乗じた値以下になるように形成されている。

以上のように構成された空気入りタイヤにおいては、図６に示すようにタイヤＴの接地部分では表面にタイヤ周方向の収縮力が生ずるため、図７(a) に示すようにピン孔６の周囲にはピン孔６を狭くしようとする力が加わるが、タイヤＴの接地部分以外では表面にタイヤ周方向の引張力が生ずるため、図７(b) に示すようにピン孔６の周囲にピン孔６を広げようとする力が加わる。この場合、ピン孔６の第１の拡径部６ａが開口部側に対して径方向に広がるように形成されていることから、ピン孔６を広げようとする力が加わった場合でも、ピン孔６は第１の拡径部６ａの最大径部分を基点に開口部側のみが広がり、第１の拡径部６ａからピン孔６の底部側は広がらずにスタッドピン５の基端側が確実に保持される。これに対し、従来のように深さ方向に同一の内径寸法に形成されたピン孔７では、タイヤ表面に収縮力が生ずると、図８(a) に示すようにピン孔７の周囲にはピン孔７を狭くしようとする力が加わるが、タイヤ表面に引張力が生ずると、図８(b) に示すようにピン孔７の周囲にピン孔６を広げようとする力が加わり、ピン孔７の深さ方向全体が広がってスタッドピンの保持力が本実施形態のピン孔６よりも低下する。

また、本実施形態の空気入りタイヤにおいては、スタッドピン５の基端側を含む一部が第２のゴム層１ｂ内に配置されているので、スタッドピン５が第２のゴム層１ｂのゴムによる締付力を受ける。この場合、第２のゴム層１ｂの１００％モジュラスが２．０ＭＰａ以上であることから、スタッドピン５に対する径方向からの締付力が高まる。尚、１００％モジュラスが２．０ＭＰａよりも小さいと、十分なピン抜け防止効果が得られないため、１００％モジュラスは２．０ＭＰａ以上、好ましくは２．４ＭＰａ以上がよい。

ここで、本発明の実施例１及び比較例１について、耐ピン抜け性の試験を行ったところ、図９に示す結果が得られた。実施例１には、ピン孔６の第１の拡径部６ｂの内径寸法Ｂが５．０ｍｍ、第２の拡径部６ｂの高さ寸法Ｆが１．７ｍｍ、第２の拡径部６ｂの内径寸法Ｅが８．０ｍｍのものを用い、比較例１にはピン孔が深さ方向に同一の内径寸法２．５ｍｍ（実施例のピン孔６の開口部の内径寸法Ａに等しい内径寸法）に形成されたものを用いた。また、スタッドピン５には、大径部５ｄの外径寸法Ｂ1 が６．５ｍｍ、フランジ５ｃの高さ寸法Ｆ1 が１．７ｍｍ、フランジ５ｃの外径寸法Ｅ1 が８．０ｍｍのものを用いた。

本試験では、タイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５のスタッドタイヤを排気量２５００ｃｃの国産車に装着し、時速４０〜１００ｋｍ／ｈで１０００ｋｍ走行させた後、ピンの抜けた本数の逆数を指数化し、比較例１を１００として実施例１を評価した。この場合、指数の値が大きいほどピン抜け数が少なく、優位性があるとして評価した。試験の結果、実施例１は比較例１に対し、耐ピン抜け性に優れている結果が得られた。

また、ピン孔６の第１の拡径部６ａの内径寸法Ｂをスタッドピン５の大径部５ｄの外径寸法Ｂ1 に１／２を乗じた値以上、Ｂ1 に９／１０を乗じた値以下とすると、Ｂ1 が６．５ｍｍの場合、Ｂは３．２５ｍｍ以上５．８５ｍｍ以下となる。そこで、耐ピン抜け性について試験を行い、図１０に示すようにＢが３．２ｍｍの場合を１００として指数で評価したところ、Ｂが３．２５ｍｍよりも小さいと十分な効果が得られず、Ｂが５．８５ｍｍよりも大きいと、接触圧が小さくなりすぎてスタッドピン５への保持力が低下するという結果が得られた。従って、Ｂは３．２５ｍｍ以上５．８５ｍｍ以下が好ましい。

更に、ピン孔６の第２の拡径部６ｂの高さ寸法Ｆをスタッドピン５のフランジ５ｃの高さ寸法Ｆ1 に３／４を乗じた値以上、Ｆ1 に５／４を乗じた値以下とすると、Ｆ1 が１．７ｍｍの場合、Ｆは１．２７５ｍｍ以上２．１２５ｍｍ以下となる。そこで、耐ピン抜け性及び耐内部損傷性について試験を行い、図１１に示すようにＦが１．２ｍｍの場合を１００として指数で評価したところ、Ｆが１．２７５ｍｍよりも小さいと、フランジ５ｃへの保持力が低下して耐ピン抜け性の効果が十分に得られず、Ｆが２．１２５ｍｍよりも大きいと、スタッドピン５の基端部の動きが大きくなり、ゴム層の内部損傷が増加するという結果が得られた。従って、Ｆは１．２７５ｍｍ以上２．１２５ｍｍ以下が好ましい。

また、ピン孔６の第２の拡径部６ｂの内径寸法Ｅがスタッドピン５のフランジ５ｃの外径寸法Ｅ1 に３／４を乗じた値以上、Ｅ1 に５／４を乗じた値以下とすると、Ｅ1 が８．０ｍｍの場合、Ｅは６．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下となる。そこで、耐ピン抜け性及び耐内部損傷性について試験を行い、図１２に示すようにＥが５．０ｍｍの場合を１００として指数で評価したところ、Ｅが６．０ｍｍよりも小さいと、フランジ５ｃへの保持力が低下して耐ピン抜け性の効果が十分に得られず、Ｅが１０．０よりも大きいと、スタッドピン５の基端部の動きが大きくなり、ゴム層の内部損傷が増加するという結果が得られた。従って、Ｃは６．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下が好ましい。

次に、本発明の実施例２〜５及び比較例２について、耐ピン抜け性、乗心地及び雪上性能の試験を行ったところ、図１３及び図１４に示す結果が得られた。実施例２及び３には１００％モジュラスが比較例２に対して異なるものを用い、実施例４及び５には１００％モジュラス、圧縮永久歪みが比較例２に対して異なるものを用いた。尚、本試験では、タイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５のスタッドタイヤを排気量２５００ｃｃの国産車に装着して行った。

耐ピン抜け性の試験では、時速４０〜１００ｋｍ／ｈで１０００ｋｍ走行させた後、ピンの抜けた本数の逆数を指数化し、比較例２を１００として各実施例２〜５を評価した。この場合、指数の値が大きいほどピン抜け数が少なく、優位性があるとして評価した。

乗心地の試験では、走行時のドライバーの官能評価結果を指数化し、比較例２を１００として指数の値が大きいほど優位性があるとして評価した。

雪上性能の試験では、雪上制動性と雪上操縦安定性に対するドライバーの官能評価結果を総合したものを指数化し、比較例２を１００として指数の値が大きいほど優位性があるとして評価した。

前記試験の結果、実施例２〜５は比較例に対し、耐ピン抜け性、乗心地及び雪上性能の少なくとも一つについて優れている結果が得られた。

このように、本実施形態によれば、トレッド部１に設けられるスタッドピン埋設用のピン孔６を、その深さ方向の一部がピン孔６の開口部よりも径方向に拡大するように形成したので、ピン孔６を広げようとする力が加わった場合でも、ピン孔６の第１の拡径部６ａから開口部側のみが広がり、第１の拡径部６ａからピン孔６の底部側は広がらずにスタッドピン５の基端側を確実に保持することができ、耐ピン抜け性の向上を図ることができる。

この場合、ピン孔６に、スタッドピン５のピン本体５ａに対応する第１の拡径部６ａと、スタッドピン５のフランジ５ｃに対応する第２の拡径部６ｂとを設けたので、第１の拡径部６ａによってピン孔６の開口部側を径方向に確実に広げることができるとともに、第２の拡径部６ｂによってスタッドピン５のフランジ５ｃを確実に保持することができ、耐ピン抜け性をより向上させることができる。

また、第１の拡径部６ａを、ピン孔６の開口部から深さ方向に向かって内径が徐々に大きくなるように形成するとともに、径方向に最も大きい部分の内径寸法Ｂがスタッドピン５の大径部５ｄの外径寸法Ｂ1 に１／２を乗じた値以上、９／１０を乗じた値以下になるように形成したので、スタッドピン５の保持力を低下させることなく耐ピン抜け性の効果を十分に得ることができ、実用化に際して極めて有利である。

更に、第２の拡径部６ｂを、高さ寸法Ｆがスタッドピン５のフランジ５ｃの高さ寸法Ｆ1 に３／４を乗じた値以上、５／４を乗じた値以下になるように形成したので、ゴム層の内部損傷を増加させることなく耐ピン抜け性の効果を十分に得ることができ、実用化に際して極めて有利である。

また、第２の拡径部６ｂを、内径寸法Ｅがスタッドピン５のフランジ５ｃの外径寸法Ｅ1 に３／４を乗じた値以上、５／４を乗じた値以下になるように形成したので、ゴム層の内部損傷を増加させることなく耐ピン抜け性の効果を十分に得ることができ、実用化に際して極めて有利である。

尚、第１の拡径部６ａの高さ寸法Ｃがピン孔６の全体の深さ寸法Ｄに１／４を乗じた値よりも小さいと、ピン孔６を広げる力が加わった際に、開口部のみを開くようにする効果が少なくなり、ＣがＤに３／４を乗じた値よりも大きいと、スタッドピン５を締め付ける効果が少なくなりすぎるため、第１の拡径部６ａの高さ寸法Ｂをピン孔６の全体の深さ寸法Ｄに１／４を乗じた値以上、Ｄに３／４を乗じた値以下にすることにより、耐ピン抜け性の効果を十分に得ることができる。

また、トレッド部１を第１のゴム層１ａと第２のゴム層１ｂとから形成するとともに、第２のゴム層１ｂを１００％モジュラスが２．０ＭＰａ以上になるように形成し、第１及び第２のゴム層１ａ，１ｂに埋設されるスタッドピン５の基端側を含む高さ方向の一部が第２のゴム層１ｂ内に配置されるようにしたので、第２のゴム層１ｂによってスタッドピン５のピン本体５ａ及びフランジ５ｃに対する締付力を高めることができ、耐ピン抜け性の向上を図ることができる。この場合、第２のゴム層１ｂが第１のゴム層１ａのタイヤ径方向内側に配置されているので、第１のゴム層１ａをタイヤ表面側に適したゴムから形成することができ、乗心地及び雪上性能を低下させることがないという利点がある。

更に、第２のゴム層１ｂに圧縮永久歪みが２５％以下のゴムを用いるようにしたので、圧縮永久歪みが２５％よりも小さい場合に比べ、第２のゴム層１ｂの弾性力低下の防止効果を高めることができ、長期的な使用においても耐ピン抜け性の効果を維持することができる。

図１５はピン孔の変形例を示す正面断面図で、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。

図１５(a) に示す第１の変形例は、ピン孔８に前記実施形態と同様の第１の拡径部８ａ及び第２の拡径部８ｂを設けるとともに、第１の拡径部８ａの上端から開口部までを開口部と同一の内径に形成したものである。これにより、第１の拡径部８ａよりも開口部側の部分でスタッドピン５の締付力を高めることができる。

図１５(b) に示す第２の変形例は、ピン孔９に前記実施形態の第１の拡径部６ａと同様の拡径部９ａを設けるとともに、ピン孔９の開口部の周囲に径の大きい凹部９ｂを設けたものである。これにより、ピン孔９の開口部にスタッドピン５を挿入し易くすることができる。

図１５(c) に示す第３の変形例は、ピン孔１０の深さ方向一箇所に半円径の拡径部１０ａを設けたものである。これにより、ピン孔１０及び拡径部１０ａの形状を簡素化することができる。

図１５(d) に示す第４の変形例は、ピン孔１１の深さ方向の二箇所に半円径の拡径部１１ａを設けたものである。これにより、ピン孔１１を二段階に広げることができる。

本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤの部分平面図 空気入りタイヤの要部正面断面図 空気入りタイヤの要部拡大正面断面図 スタッドピンの正面図 ピン孔の正面断面図 ピン孔の周囲に作用する力を示す概略図 ピン孔の変形を示す概略図 ピン孔の変形を示す概略図 試験結果を示す図 試験結果を示す図 試験結果を示す図 試験結果を示す図 試験結果を示す図 試験結果を示す図 ピン孔の変形例を示す正面断面図

符号の説明

１…トレッド部、１ａ…第１のゴム層、１ｂ…第２のゴム層、５…スタッドピン、６…ピン孔、６ａ…第１の拡径部、６ｂ…第２の拡径部、８…ピン孔、８ａ…第１の拡径部、８ｂ…第２の拡径部、９…ピン孔、９ａ…拡径部、１０…ピン孔、１０ａ…拡径部、１１…ピン孔、１１ａ…拡径部。

Claims (6)

1. トレッド部に設けたピン孔に、高さ方向先端側の外径がピン孔の開口部の内径よりも小さいスタッドピンが埋設される空気入りタイヤにおいて、
   ピン本体の高さ方向基端側に先端側よりも外径の小さい小径部を有し、高さ方向基端部にはピン本体の高さ方向先端側よりも外径の大きいフランジが設けられたスタッドピンを用いるとともに、
   前記ピン孔を、その深さ方向の一部の内径がピン孔の開口部よりも径方向に拡大するように形成するとともに、スタッドピンのピン本体に対応する第１の拡径部と、スタッドピンのフランジに対応する第２の拡径部とを有するように形成し、
   第１の拡径部を、ピン孔の開口部から深さ方向に向かって内径が徐々に大きくなるように形成するとともに、径方向に最も大きい部分の内径寸法がスタッドピンのピン本体の高さ方向先端側の外径寸法に１／２を乗じた値以上、９／１０を乗じた値以下になるように形成した
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. トレッド部に設けたピン孔に、高さ方向先端側の外径がピン孔の開口部の内径よりも小さいスタッドピンが埋設される空気入りタイヤにおいて、
   ピン本体の高さ方向基端側に先端側よりも外径の小さい小径部を有し、高さ方向基端部にはピン本体の高さ方向先端側よりも外径の大きいフランジが設けられたスタッドピンを用いるとともに、
   前記ピン孔を、その深さ方向の一部の内径がピン孔の開口部よりも径方向に拡大するように形成するとともに、スタッドピンのピン本体に対応する第１の拡径部と、スタッドピンのフランジに対応する第２の拡径部とを有するように形成し、
   第１の拡径部を、ピン孔の開口部から深さ方向に向かって内径が徐々に大きくなるように形成するとともに、全体の高さ寸法がピン孔全体の深さ寸法に１／４を乗じた値以上、３／４を乗じた値以下になるように形成した
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
3. トレッド部に設けたピン孔に、高さ方向先端側の外径がピン孔の開口部の内径よりも小さいスタッドピンが埋設される空気入りタイヤにおいて、
   ピン本体の高さ方向基端側に先端側よりも外径の小さい小径部を有し、高さ方向基端部にはピン本体の高さ方向先端側よりも外径の大きいフランジが設けられたスタッドピンを用いるとともに、
   前記ピン孔を、その深さ方向の一部の内径がピン孔の開口部よりも径方向に拡大するように形成するとともに、スタッドピンのピン本体に対応する第１の拡径部と、スタッドピンのフランジに対応する第２の拡径部とを有するように形成し、
   第２の拡径部を、高さ寸法がスタッドピンのフランジの高さ寸法に３／４を乗じた値以上、５／４を乗じた値以下になるように形成した
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
4. トレッド部に設けたピン孔に、高さ方向先端側の外径がピン孔の開口部の内径よりも小さいスタッドピンが埋設される空気入りタイヤにおいて、
   ピン本体の高さ方向基端側に先端側よりも外径の小さい小径部を有し、高さ方向基端部にはピン本体の高さ方向先端側よりも外径の大きいフランジが設けられたスタッドピンを用いるとともに、
   前記ピン孔を、その深さ方向の一部の内径がピン孔の開口部よりも径方向に拡大するように形成するとともに、スタッドピンのピン本体に対応する第１の拡径部と、スタッドピンのフランジに対応する第２の拡径部とを有するように形成し、
   第２の拡径部を、内径寸法がスタッドピンのフランジの外径寸法に３／４を乗じた値以上、５／４を乗じた値以下になるように形成した
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
5. トレッド部に設けたピン孔に、高さ方向先端側の外径がピン孔の開口部の内径よりも小さいスタッドピンが埋設される空気入りタイヤにおいて、
   ピン本体の高さ方向基端側に先端側よりも外径の小さい小径部を有し、高さ方向基端部にはピン本体の高さ方向先端側よりも外径の大きいフランジが設けられたスタッドピンを用いるとともに、
   前記ピン孔を、その深さ方向の一部の内径がピン孔の開口部よりも径方向に拡大するように形成し、
   全体の２５％に圧縮したゴムを７０℃で２４時間放置し、圧縮を解除した後の歪みを圧縮永久歪みとした場合、この圧縮永久歪みが２５％以下のゴムを第２のゴム層に用いた
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
6. 前記トレッド部におけるタイヤ径方向外側に配置される第１のゴム層と、
   第１のゴム層のタイヤ径方向内側に配置される第２のゴム層とを備え、
   第２のゴム層を１００％モジュラスが２．０ＭＰａ以上になるように形成し、
   スタッドピンの基端側を含む高さ方向の一部が第２のゴム層内に配置されるようにスタッドピンを第１及び第２のゴム層に埋設した
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の空気入りタイヤ。

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