JP5983731B2 - スタッドピン及び空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤのトレッド部に装着されるスタッドピン及びこのスタッドピンを装着した空気入りタイヤに関する。

従来より、氷雪路用タイヤでは、タイヤのトレッド部にスタッドピンが装着され、氷上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、スタッドピンは、トレッド部に設けられたスタッドピン取付用孔に埋め込まれる。このとき、タイヤ転動中に路面から受ける制駆動力や横力によってスタッドピンがスタッドピン取付用孔から抜け落ちることがないようにスタッドピンは孔径を拡張して孔内にきつく埋め込まれている。

スタッドピンとして、氷上性能が向上し、軽量化を実現するタイヤ用スパイク（スタッドピン）が知られている（特許文献１）。当該スタッドピンは、中心軸に沿った方向の一端面側からタイヤのトレッド面に形成された有底孔に嵌め込まれてトレッド面に取り付けられる柱体と、前記柱体の中心軸に沿った方向の他端面より前記中心軸に沿った方向に突出するピンとを備える。そして、前記ピンは、前記柱体の他端面より突出して前記柱体の中心軸に沿った方向に延長する円柱体の他端面と周面とに跨る部分を除去した窪み部を備えた異形柱体により形成されている。

国際公開第２０１２／１１７９６２号

ところで、スタッドピンを用いた氷雪路用タイヤは、氷上路面のみを転動するのではなく、氷上路面に比べて路面の表面が硬いコンクリート路面やアスファルト路面上をも転動するため、スタッドピンの抜け落ちは比較的多い。
上記スタッドピンを装着した空気入りスタッドタイヤでも、コンクリート路面やアスファルト路面上において、制駆動時やコーナリング時にタイヤが路面から受ける力によってスタッドピンの抜け（以降、ピン抜けという）が多く発生する場合がある。スタッドピンの路面における引っ掻き力が増加すると、この引っ掻き力が、タイヤのトレッドゴム部材がスタッドピンを保持しようとする力に打ち勝って、スタッドピンが多数抜ける場合もある。このため、上記空気入りスタッドタイヤにおいても、ピン抜けをより一層改善することが求められる。

本発明は、空気入りタイヤの氷上性能を向上しつつ、空気入りタイヤから抜け難いスタッドピンを提供するとともに、このスタッドピンが装着された空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、空気入りタイヤのトレッド部のスタッドピン取付用孔に装着されるスタッドピンである。
当該スタッドピンは、
トレッド部から突出して路面と接触する先端部と、
一方向に延在し、前記先端部と反対側の端に設けられるフランジ状の底部と、前記底部と前記先端部との間に設けられるフランジ状の胴体部と、を備え、装着される空気入りタイヤのトレッド部内に埋設され、前記底部及び前記胴体部がスタッドピン取付用孔の側面から押圧されることにより前記スタッドピンを固定する埋設基部と、を有する。
前記底部は、前記スタッドピン取付用孔の側面と接触する外周側面に、前記外周側面に沿って形成された複数の第１の凹部を備え、前記胴体部は、前記スタッドピン取付用孔の側面と接触する外周側面に、前記外周側面に沿って形成された複数の第２の凹部を備える。
前記底部における前記第１の凹部と前記胴体部における前記第２の凹部は、前記埋設基部の外周側面の同じ周上の位置に設けられている。

前記先端部の外周側面には、前記外周側面の周に沿って少なくとも１つ以上の窪みが形成され、前記窪みと前記第１の凹部及び前記第２の凹部とは、前記先端部の外周側面及び前記埋設基部の外周側面の同じ周上の位置に設けられている、ことが好ましい。

また、前記埋設基部の前記底部の外周側面における周上には、前記第１の凹部の間に第１の凸部が形成され、前記第１の凸部の前記底部に沿った形状は、前記埋設基部の延在方向と直交する幅方向における前記底部の最大寸法の半分と同じか、前記最大寸法の半分より大きな曲率半径Ｒ_１を持つ第１の円弧形状である、ことが好ましい。

前記第１の凹部の前記外周側面に沿った形状は、第３の円弧形状であり、前記第３の円弧形状の曲率半径Ｒ_３は、前記第１の円弧形状の曲率半径Ｒ_１よりも大きい、ことが好ましい。

前記第１の凹部の前記外周側面に沿った長さは、前記第１の凸部の前記埋設基部の外周側面に沿った長さに比べて長い、ことが好ましい。

また、前記埋設基部の前記胴体部の外周側面における周上には、前記第２の凹部の間に第２の凸部が形成され、前記第２の凸部の前記胴体部に沿った形状は、前記埋設基部の延在方向に直交する幅方向における前記胴体部の最大寸法の半分と同じか、前記最大寸法の半分より大きな曲率半径Ｒ_２を持つ第２の円弧形状である、ことが好ましい。

前記第２の凹部の前記外周側面に沿った形状は、第４の円弧形状であり、前記第４の円弧形状の曲率半径Ｒ_４は、前記第２の円弧形状の曲率半径Ｒ_２よりも大きい、ことが好ましい。

前記第２の凹部の前記外周側面に沿った長さは、前記第２の凸部の前記埋設基部の外周側面に沿った長さに比べて長い、ことが好ましい。

前記埋設基部の延在方向と直交する幅方向における前記底部の最大寸法Ｌ₁は、前記胴体部の前記幅方向における最大寸法Ｌ₂より長く、前記底部の前記幅方向における最小寸法Ｌ₄は、前記胴体部の前記幅方向における最小寸法Ｌ₅より長く、
前記胴体部の前記最大寸法Ｌ₂は、前記底部の前記最小寸法Ｌ₄より長い、ことが好ましい。

また、前記埋設基部の延在方向と直交する幅方向における前記胴体部の最大寸法Ｌ₂に対する前記底部の前記幅方向における最大寸法Ｌ₁の比Ｌ₁／Ｌ₂は、１．０より大きく１．５以下である、ことが好ましい。

前記スタッドピンの前記埋設基部の延在方向と直交する幅方向における前記先端部の最大寸法Ｌ₃に対する、前記胴体部の前記幅方向における最大寸法Ｌ₂の比Ｌ₂／Ｌ₃は、１．５以上３．５以下である、ことが好ましい。

前記スタッドピンの前記埋設基部の延在方向を高さ方向とし、
前記先端部と反対側の前記埋設基部の底部の底面から前記先端部の端までの高さをＨ₁とし、前記底面から前記底部の上端までの高さをＨ₂としたとき、前記高さＨ₂に対する前記高さＨ₁の比Ｈ₁／Ｈ₂は、６．０〜９．０である、ことが好ましい。

本発明の他の一態様は、前記スタッドピンを、空気入りタイヤのトレッド部の前記スタッドピン取付用孔に装着したことを特徴とする空気入りタイヤであある。

このとき、前記スタッドピン取付用孔の前記底部と当接する前記スタッドピン取付用孔の側面は、前記スタッドピン取付用孔の周上に沿った円筒形状の曲面であり、
前記埋設基部の延在方向と直交する幅方向における前記底部の最小寸法Ｌ₄は、前記スタッドピン取付用孔の前記底部と当接する前記曲面の前記円筒形状の直径より長い、ことが好ましい。

また、前記スタッドピン取付用孔の前記胴体部と当接する前記スタッドピン取付用孔の側面は、前記スタッドピン取付用孔の周上に沿った円筒形状の曲面であり、
前記埋設基部の延在方向と直交する幅方向における前記胴体部の最小寸法Ｌ₅は、前記スタッドピン取付用孔の前記胴体部と当接する前記曲面の前記円筒形状の直径より長い、ことが好ましい。

上述の態様によれば、空気入りタイヤの氷上性能を向上しつつ、空気入りタイヤから抜け難いスタッドピンを提供することができる。また、従来に比べてスタッドピンの抜け落ちが少なく、氷上性能が向上する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ができる。

本実施形態の空気入りタイヤの断面を示すタイヤ断面図である。 本実施形態のタイヤのトレッドパターン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。 本実施形態のスタッドピンの外観斜視図である。 本実施形態のトレッド部に装着されたスタッドピンの側面図である。 本実施形態のスタッドピンの寸法を定義する図である。 本実施形態のスタッドピンの動作を説明する図である。 比Ｌ₁／Ｌ₂が１．０より大きいとき、スタッドピンがトレッドゴムから受ける力を説明する図である。 比Ｌ₁／Ｌ₂が１．０より小さいとき、スタッドピンがトレッドゴムから受ける力を説明する図である。 本実施形態とは異なる別の実施形態であるスタッドピンの外観斜視図である。 図７Ａに示すスタッドピンの側面図である。

（タイヤの全体説明）
以下、本実施形態の空気入りタイヤについて説明する。図１は、本実施形態の空気入りタイヤ（以降、タイヤという）１０の断面を示すタイヤ断面図である。タイヤ１０は、トレッド部にスタッドピンが埋め込まれたスタッドタイヤである。
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、空気入リ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とは、タイヤ回転軸を中心にタイヤ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）をいい、タイヤ径方向とは、タイヤ回転軸に対して直交して延びる放射方向をいい、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。タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸方向に平行な方向をいい、タイヤ幅方向外側とは、タイヤ１０のタイヤセンターラインＣＬ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、トレッドゴム部材１８と、サイドゴム部材２０と、ビードフィラーゴム部材２２と、リムクッションゴム部材２４と、インナーライナゴム部材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互いに逆方向である。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、トレッドゴム部材１８が設けられ、トレッドゴム部材１８の両端部には、サイドゴム部材２０が接続されてサイドウォール部を形成している。トレッドゴム部材１８は２層のゴム部材で構成され、タイヤ径方向外側に設けられる上層トレッドゴム部材１８ａとタイヤ径方向内側に設けられる下層トレッドゴム部材１８ｂとを有する。サイドゴム部材２０のタイヤ径方向内側の端には、リムクッションゴム部材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部材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部材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、本発明の空気入りタイヤのタイヤ構造は、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２は、タイヤ１０のトレッドパターン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。タイヤ１０は図２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Ｒが指定されている。回転方向Ｒの向きは、タイヤ１０のサイドウォール表面に設けられた数字、記号等によって表示され指定されている。図２では、トレッド部に装着されるスタッドピンの図示は省略されている。スタッドピン（図３参照）は、図２に示されるピン取付用孔（図２中の黒丸部分）に装着される。

トレッドパターン３０は、周方向主溝３２，３４と、第１傾斜溝３６と、第２傾斜溝３８と、第３傾斜溝４０と、を有する。第１傾斜溝３６と、第２傾斜溝３８と、第３傾斜溝４０は、タイヤ周方向（図２の上下方向）に所定の間隔で複数形成されている。

周方向主溝３２，３４は、タイヤセンターラインＣＬからタイヤ幅方向外側に同じ距離離間した位置に設けられ、タイヤ周方向に直線状に延びている。

第１傾斜溝３６は、周方向主溝３２，３４の間にタイヤ陸部の領域からタイヤ周方向の一方向であるタイヤ回転方向Ｒと逆方向（図２では、上方向）に延び、かつタイヤ幅方向外側に延びている。第１傾斜溝３６は、トレッド部のタイヤショルダー領域まで、溝幅を徐々に拡げて延び、タイヤショルダー領域から急激に傾斜角度を変えてタイヤ周方向、すなわち、タイヤ回転方向Ｒと逆方向に向けて延び、パターンエンドＥに至る。

第２傾斜溝３８は、周方向主溝３２，３４のタイヤ幅方向外側の陸部内の領域から、タイヤ回転方向Ｒと逆方向（図２では、上方向）に延び、かつタイヤ幅方向外側に延びる。第２傾斜溝３８は、第１傾斜溝３６と並行するように形成されている。第２傾斜溝３８は、トレッド部のタイヤショルダー領域まで、溝幅を徐々に拡げ延び、タイヤショルダー領域から急激に傾斜角度を変えてタイヤ周方向、すなわち、タイヤ回転方向Ｒと逆方向に向けて延び、パターンエンドＥに至る。第２傾斜溝３８は、タイヤ周方向に隣り合って設けられた２つの第１傾斜溝３６の間に設けられる。
第３傾斜溝４０は、第１傾斜溝３６の途中から、タイヤ周方向に隣り合う第２傾斜溝３８を横切って、さらに、タイヤ周方向において第２傾斜溝３８に隣り合う第１傾斜溝３６を横切って、タイヤショルダー領域で閉塞する。第３傾斜溝４０は、タイヤ周方向の一方向、すなわち、タイヤ回転方向Ｒと逆方向（図２では、上方向）に延び、かつタイヤ幅方向外側に延びている。
このようなトレッドパターン３０において、スタッドピン取付用孔（図２中の黒丸部分）に、後述するスタッドピン５０が装着される。
第１周方向主溝３２，３４、第１傾斜溝３６、第２傾斜溝３８、及び第３傾斜溝４０の溝深さは、例えば８．５〜１０．５ｍｍであり、溝幅は、例えば最大１２ｍｍである。図２に示すトレッドパターンは一例であり、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２に示す形態に限定されない。

（スタッドピン）
図３は、本実施形態のスタッドピン５０の外観斜視図である。図４Ａは、トレッド部に装着されたスタッドピン５０の側面図であり、図４Ｂは、スタッドピン５０の寸法を定義する図である。
スタッドピン５０は、先端部５２と、埋設基部５４と、を主に有する。埋設基部５４は、装着される空気入りタイヤのトレッド部のスタッドピン取付用孔内に埋設され、スタッドピン取付用孔の側面から押圧されて締め付けられることによりスタッドピン５０がタイヤ１０に固定される。埋設基部５４は、先端部５２と接続している。埋設基部５４は、胴体部５６と、底部５８と、シャンク部６０と、を含む。底部５８は、先端部５２と反対側の端に位置する。スタッドピン５０は、底部５８、シャンク部６０、胴体部５６、及び先端部５２が、この順に方向Ｘに沿って形成されている。方向Ｘは、埋設基部５４が延びる延在方向である。

先端部５２は、トレッド部に装着されたとき、図４Ａに示すように、トレッド面から突出する部分であり、路面と接触し、氷を引っ掻く。先端部５２は、埋設基部５４の上端面５４ａから柱形状に突出した部分で、柱形状の断面は、頂点の角が丸まった略４角形形状の４辺が凹状に窪んだ窪み５２ａを有する。すなわち、先端部５２の外周側面には、スタッドピン５０の周方向Ｙ（図３参照）に沿って、すなわち、外周側面に沿って４つの窪み５２ａが形成されている。本実施形態では、窪み５２ａは４つ外周側面に設けられるが、少なくとも１つ以上、すなわち、１つ、２つ、３つ、あるいは５つ等設けられる形態であることも好ましい。

胴体部５６は、先端部５２と底部５８との間に位置し、先端部５２と接続されたフランジ状の部分である。言い換えると、先端部５２は、胴体部５６の上端面５４ａに載置されるように形成されている。胴体部５６は、タイヤ１０に装着されるとき、トレッドゴム部材１８内に埋設される。胴体部５６のスタッドピン取付用孔の側面から押圧される外周側面には、スタッドピン５０の周方向Ｙに沿ってみたとき凹んだ形状である第２の凹部５６ａが形成されている。すなわち、第２の凹部５６ａは、周方向Ｙに対して直交する径方向内側に向かって凹んでいる。この外周側面は、トレッド部のトレッドゴム部材１８と接触して押圧されて締め付けられるので、スタッドピン５０の動きを摩擦力により拘束する。
胴体部５６を具体的に説明すると、胴体部５６の断面は、頂点が丸くなった略４角形形状の４辺が凹んで４つの第２の凹部５６ａがつくられた形状となっている。本実施形態では、第２の凹部５６ａは外周側面に４つ設けられるが、第２の凹部５６ａは少なくとも２つ以上、すなわち、２つ、３つ、５つ、６つ等設けられてもよい。胴体部５６の断面は、頂点が丸くなった略４角形形状でなくてもよく、略３角形形状、５角形形状、６角形形状等の略多角形形状であってもよい。この場合、略多角形形状の少なくとも２辺において辺が凹んで第２の凹部５６ａがつくられているとよい。勿論、略多角形形状の一部の辺あるいは全ての辺、すなわち、２辺、３辺、４辺、５辺、６辺等において辺が凹んで複数の第２の凹部５６ａがつくられてもよい。

埋設基部５４の胴体部５６の外周側面における周上には、周方向Ｙに隣り合う２つの第２の凹部５６ａの間に外側に突出した第２の凸部５６ｂが形成され、第２の凸部５６ｂの外周側面に沿った形状、すなわち第２の凸部５６ｂを幅方向に沿って切断したときの断面形状は曲率半径Ｒ_２を持つ第２の円弧形状である。この曲率半径Ｒ_２は、埋設基部５４の延在方向と直交する幅方向における胴体部５６の最大寸法Ｌ_２の半分と同等か、最大寸法Ｌ_２の半分より大きいことが好ましい。一般に、胴体部５６は、タイヤ１０のトレッド部に設けられた断面が円形状のスタッドピン取付用孔に圧入されて、胴体部５６は胴体部５６の最大寸法に従ってトレッドゴム部材１８を押し広げる。このため、胴体部５６の曲率半径が上記最大寸法の半分より大きい場合、胴体部５６がトレッドゴム部材から受ける締め付け力が第２の凸部５６ｂの周方向Ｙに沿って一定の分布、あるいは、締め付け力が高い部分を持つ分布が形成される。このため、胴体部５６の周方向Ｙへの回転を抑制することができる。

また、胴体部５６における第２の凹部５６ａの外周側面に沿った形状、すなわち、第２の凹部５６ａを幅方向に沿って切断したときの断面形状は、胴体部５６の内側に向かって凹形状の第４の円弧形状であり、この第４の円弧形状の曲率半径Ｒ_４は、第２の凸部５６ｂの第２の円弧形状の曲率半径Ｒ_２よりも大きい、ことが好ましい。胴体部５６における第２の凹部５６ａの第４の円弧形状の曲率半径Ｒ_４が第２の凸部５６ｂの第２の円弧形状の曲率半径Ｒ_２以下である場合、胴体部５６における第２の凹部５６ａの凹み深さが大きくなり過ぎて、埋設基部５４がスタッドピン取付用孔に圧入されたとき、第２の凹部５６ａの凹んだ部分にトレッドゴム部材１８が進入しにくくなり、胴体部５６の周方向Ｙへの回転の抑制が低下する。

また、胴体部５６における第２の凹部５６ａの外周側面に沿った長さは、胴体部５６における第２の凸部５６ｂの外周側面に沿った長さに比べて長いことが好ましい。第２の凹部５６ａの外周側面に沿った長さを、胴体部５６における第２の凸部５６ｂの外周側面に沿った長さに比べて長くすることにより、胴体部５６の周方向Ｙへの回転の抑制を大きくすることができる。

底部５８は、先端部５２と反対側の端部に位置し、フランジ状を成している。フランジ状の底部５８の、スタッドピン取付用孔と接触する外周側面には、第１の凹部５８ａが形成されている。具体的には、底部５８の断面は、頂点が丸くなった略４角形形状であり、この略４角形形状の４辺が凹んで４つの第１の凹部５８ａがつくられている。底部５８の断面は、頂点が丸くなった略４角形形状でなくてもよく、略３角形形状、５角形形状、６角形形状等の略多角形形状であってもよい。この場合、略多角形形状の少なくとも２辺において辺が凹んで第１の凹部５８ａがつくられているとよい。勿論、略多角形形状の一部の辺あるいは全ての辺、すなわち、２辺、３辺、４辺、５辺、６辺等において辺が凹んで複数の第１の凹部５８ａがつくられてもよい。

埋設基部５４の底部５８における第１の凹部５８ａと胴体部５６における第２の凹部５６ａは、埋設基部５４の周方向Ｙにおける外周側面の同じ周上の位置に設けられている。このように底部５８における第１の凹部５８ａと胴体部５６における第２の凹部５６ａを設けることにより、後述する実施例に示されるように、耐ピン抜け性能が向上する。底部５８における第１の凹部５８ａの数と胴体部５６における第２の凹部５６ａの数は同じであって、底部５８における第１の凹部５８ａと胴体部５６における第２の凹部５６ａとがいずれも周方向Ｙにおける同じ周上の位置に設けられていることが好ましい。ここで、周上の位置が同じとは、周方向Ｙに直交するある１つの径方向を基準方向として周上の方位角を定めたとき、周方向Ｙにおける第２の凹部５６ａの中心位置と周方向Ｙにおける第１の凹部５８ａの中心位置との方位角の差が５度以下であることをいう。

また、埋設基部５４の底部５８の外周側面における周上には、周方向Ｙに隣り合う２つの第１の凹部５８ａの間に外側に突出した第１の凸部５８ｃが形成され、第１の凸部５８ｃの底部５８に沿ったＹ方向の形状、すなわち第１の凸部５８ｃを幅方向に沿って切断したときの断面形状は、曲率半径Ｒ_１を持つ第１の円弧形状である。曲率半径Ｒ_１は、埋設基部５４の延在方向と直交する幅方向における底部５８の最大寸法の半分と同じか、最大寸法の半分より大きいことが好ましい。一般に、底部５８は、タイヤ１０のトレッド部に設けられた断面が円形状のスタッドピン取付用孔に圧入されて、底部５８は底部５８の最大寸法に従ってトレッドゴム部材を押し広げる。このため、底部５８における第１の凸部５８ｃの曲率半径Ｒ_１が上記最大寸法の半分と同じか、最大寸法の半分より大きい場合、底部５８がトレッドゴム部材１８から受ける締め付け力が第１の凸部５８ｃの周方向Ｙに沿って一定の分布を持ち、あるいは締め付け力が高い部分を持つ分布が形成される。このため、底部５８の周方向Ｙへの回転を抑制することができる。

また、底部５８における第１の凹部５８ａの外周側面に沿った形状、すなわち第１の凹部５８ａを幅方向に沿って切断したときの断面形状は、底部５８の内側に向かって凹形状の第３の円弧形状であり、この第３の円弧形状の曲率半径Ｒ_３は、第１の凸部５８ｃの第１の円弧形状の曲率半径Ｒ_１よりも大きい、ことが好ましい。底部５８における第１の凹部５８ａの第３の円弧形状の曲率半径Ｒ_３が第１の凸部５８ｃの第１の円弧形状の曲率半径Ｒ_１以下である場合、底部５８における第１の凹部５８ａの凹み深さが大きくなり過ぎて、埋設基部５４がスタッドピン取付用孔に圧入されたとき、第１の凹部５８ａの凹んだ部分にトレッドゴム部材１８が進入しにくくなり、底部５８の周方向Ｙへの回転の抑制が低下する。

また、底部５８における第１の凹部５８ａの外周側面に沿った長さは、底部５８における凸部５８ａの外周側面に沿った長さに比べて長いことが好ましい。第１の凹部５８ａの外周側面に沿った長さを、底部５８における第１の凸部５８ｃの外周側面に沿った長さに比べて長くすることにより、胴体部５６の周方向Ｙへの回転の抑制を大きくすることができる。

シャンク部６０は、胴体部５６と底部５８とを接続する部分で、胴体部５６及び底部５８に比べて断面が小さい。シャンク部６０の断面は円形状を成しており、シャンク部６０の外周側面には凹部は形成されていない。

先端部５２と埋設基部５４は、同じ金属材料で作られてもよく、異なる金属材料でつくられてもよい。例えば、先端部５２と埋設基部５４がアルミニウムで構成されてもよい。また、先端部５２はタングステンカーバイドで構成され、埋設基部５４はアルミニウムで構成されてもよい。先端部５２と埋設基部５４が異なる金属材料で構成される場合、先端部５２に設けられた図示されない突出部が埋設基部５４の図示されない穴に打ち込まれて嵌合することにより、先端部５２は埋設基部５４に固定される。

このように、スタッドピン５０の埋設基部５４の、トレッドゴム部材と接触する外周側面に、外周側面の周に沿って（周方向Ｙに沿って）複数の凹部が形成されている。このため、タイヤ１０に装着されたスタッドピン５０が路面から受ける引っ掻き力の反力を受けたスタッドピン５０が図５に示すように、方向Ｘ（図４Ａ参照）を中心に回転する運動が抑制される。図５は、本実施形態のスタッドピン５０の動作を説明する図である。この運動が生じると、スタッドピン５０は、ワインのコルク栓を抜く場合のように、スタッドピン取付用孔から引き抜け易くなる。このため、本実施形態では、図５に示すような矢印方向の運動を抑制するために、埋設基部５４のトレッドゴム部材と接触する外周側面に凹部を形成する。スタッドピン取付用孔の断面は、スタッドピン５０の断面に比べて極めて小さく、スタッドピン５０の外周側面をスタッドピン取付用孔の側面を構成するトレッドゴム部材１８は押し付けて、スタッドピン５０を締め付けるので、この外周側面に凹部があると、この凹部にトレッドゴム部材が入り込む。この凹部に入り込んだトレッドゴム部材が、スタッドピン５０の図５に示す矢印方向の運動を阻止する。このとき、埋設基部５４の底部５８における第１の凹部５８ａと胴体部５６における第２の凹部５６ａは、埋設基部５４の周方向Ｙにおける外周側面の同じ周上の位置に設けられている。これにより、凹部に入り込んだトレッドゴム部材が、スタッドピン５０の図５に示す矢印方向の運動をより効率よく阻止することができる。

なお、スタッドピン５０の埋設基部５４から先端部５２に向かって延びるように配置される方向を高さ方向（図４Ａ中の方向Ｘ）とし、高さ方向と直交する方向を幅方向としたとき、底部５８の幅方向における最大寸法をＬ₁とし、胴体部５６の幅方向における最大寸法をＬ₂とし、先端部５２の幅方向における最大寸法をＬ₃とする。底部５８の幅方向における最小寸法をＬ₄とし、胴体部５６の幅方向における最小寸法をＬ₅とする。
このとき、底部５８の最大寸法Ｌ₁は、胴体部５６の最大寸法Ｌ₂より長く、底部５８の最小寸法Ｌ₄は、胴体部５６の最小寸法Ｌ₅より長く、胴体部５６の最大寸法Ｌ₂は、底部５８の最小寸法Ｌ₄より長い、ことが好ましい。このような寸法を設定することにより、底部５８と胴体部５６がトレッドゴム部材１８から受ける締め付け力のバランスを保ち、スタッドピン５０の耐ピン抜け性を向上させる。

また、タイヤ１０において、スタッドピン取付用孔にスタッドピン５０を圧入するとき、底部５８と接触するスタッドピン取付用孔の側面は、スタッドピン取付用孔の周上に沿った円筒形状の曲面である場合、底部５８の最小寸法Ｌ₄は、底部５８と当接するスタッドピン取付用孔の上記曲面の円筒形状の直径より長いことが好ましい。これにより、底部５８の第１の凹部５８ａの凹んだ部分にトレッドゴム部材１８が進入してトレッドゴム部材１８が底部５８を締め付けるとともに、底部５８の周方向Ｙへの回転を抑制することができる。

胴体部５６と接触するスタッドピン取付用孔の側面が、スタッドピン取付用孔の周上に沿った円筒形状の曲面である場合、胴体部５６の最小寸法Ｌ₅は、スタッドピン取付用孔の胴体部５６と当接する上記曲面の円筒形状の直径より長い、ことが好ましい。これにより、胴体部５６の第２の凹部５６ａの凹んだ部分にトレッドゴム部材１８が進入してトレッドゴム部材１８が胴体部５６を締め付けるとともに、胴体部５６のＹ方向への回転を抑制することができる。

また、最大幅Ｌ₂に対する最大幅Ｌ₁の比Ｌ₁／Ｌ₂は、１．０より大きく１．５以下であることが好ましい。比Ｌ₁／Ｌ₂の値の上記数値範囲は、Ｌ₁が例えば５．５〜９．５ｍｍであり、Ｌ₂が例えば５．０〜９．５ｍｍの範囲で達成し得る。比Ｌ₁／Ｌ₂が１．０以下である場合、耐ピン抜け性が低下する。底部５８は胴体部５６に比べて回転の運動を阻止する寄与が大きい。また、比Ｌ₁／Ｌ₂が１．５より大きい場合、スタッドピン取付用孔の側面を形成するトレッドゴム部材１８によるスタッドピン５０の締め付けが強くなり過ぎてスタッドピン５０がトレッドゴム部材１８の内部（タイヤ径方向内側）に入り込み易くなる。このため、先端部５２の突出長さが短くなり氷上における引っ掻き力が低下し易い。比Ｌ₁／Ｌ₂は、より好ましくは、１．１５以上１．４以下である。

図６Ａ、図６Ｂは、スタッドピン５０がトレッドゴムから受ける力を説明する図である。スタッドピン５０がトレッドゴム部材１８に埋め込まれたとき、シャンク部６０の周囲にはトレッドゴムが埋まらず、空隙６１が生じる。トレッドゴム部材１８は、スタッドピン５０や空隙６１のトレッドゴム部材１８との境界面に対して垂直方向に力を作用させる。このため、スタッドピン５０周りのトレッドゴム部材１８は、比Ｌ₁／Ｌ₂が１．０より大きい場合、図６Ａに示すように、空隙６１の下部周辺で図中下方向に向いた力（図中の矢印）が発生し易い。このため、比Ｌ₁／Ｌ₂が１．０より大きい場合、スタッドピン５０は、トレッドゴム部材１８の内部（タイヤ径方向内側）に入る方向に力を受け、トレッドゴム部材１８の締め付けが強くなる。
これに対して、比Ｌ₁／Ｌ₂が１．０より小さい場合、図６Ｂに示すように、空隙６１の上部周辺で図中上方向に向いた力（図中の矢印）が発生し易い。このため、比Ｌ₁／Ｌ₂が１．０より小さい場合、スタッドピン５０は、トレッドゴム部材１８の外部（タイヤ径方向外側）の方向に力を受け、スタッドピン５０はトレッドゴム部材１８から抜け易くなる。

また、最大幅Ｌ₃に対する最大幅Ｌ₂の比Ｌ₂／Ｌ₃は、１．５以上３．５以下であることが好ましい。比Ｌ₂／Ｌ₃の値の上記数値範囲は、Ｌ₂が例えば５．０〜９．５ｍｍであり、Ｌ₃が例えば１．５〜４．２ｍｍの範囲で達成し得る。比Ｌ₂／Ｌ₃が１．５より小さい場合、スタッドピン５０をトレッドゴム部材１８が保持する力に比べて、氷上における引っ掻き力が大きくなり過ぎて、スタッドピン５０の耐ピン抜け性を悪化させる。比Ｌ₂／Ｌ₃が３．５より大きい場合、先端部５２と氷との接触面積が小さくなり、氷に対する引っ掻き力が得られ難くなる。比Ｌ₂／Ｌ₃は、より好ましくは、２．０以上３．０以下である。

スタッドピン５０の埋設基部５４と先端部５２が配置される方向（方向Ｘ）を高さ方向とし、底部５８の底面から先端部５２の最上端までの高さをＨ₁とし、底部５８の底面から底部の上端までの高さをＨ₂としたとき、高さＨ₂に対する高さＨ₁の比Ｈ₁／Ｈ₂は、６．０〜９．０であることが好ましい。比Ｈ₁／Ｈ₂の値の上記数値範囲は、Ｈ₁が９．５〜１１．５ｍｍであり、Ｈ₂が１．１〜１．９ｍｍの範囲で達成し得る。比Ｈ₁／Ｈ₂が６．０より小さい場合、スタッドピン取付孔の側面を形成するトレッドゴム部材１８によるスタッドピン５０の締め付けが強くなり過ぎてスタッドピン５０がトレッドゴム部材１８の内部（タイヤ径方向内側）に入り込み易くなる。このため、先端部５２の突出長さが短くなり氷上における引っ掻き力が低下し易い。比Ｈ₁／Ｈ₂が９．０より大きい場合、トレッドゴム部材１８によるスタッドピン５０の締め付けが十分に得られず、耐ピン抜け性が低下する。比Ｈ₁／Ｈ₂は、より好ましくは、７．０以上８．０以下である。一般的に、スタッドピン５０では、トレッドゴム部材１８がスタッドピン５０を保持する力はフランジ形状の底部５８の大きさに依拠し、フランジの径（Ｌ₁)が大きいほど、フランジの高さ（Ｈ₂）が高いほど、スタッドピン５０をトレッドゴム部材１８が保持する力は大きくなる。このため、スタッドピン５０の先端部５２がトレッドゴム部材１８の内部（タイヤ径方向内側）に入り込み易くなり、氷上における引っ掻き力が低下し易くなる。逆に、フランジの径（Ｌ₁)が小さいほど、フランジの高さ（Ｈ₂）が低いほど、スタッドピン５０をトレッドゴム部材１８が保持する力は小さくなり、スタッドピン５０はトレッドゴム部材１８から抜け易くなる。

先端部５２の外周側面には、外周側面に沿って少なくとも１つ以上の窪み５２ａが形成されている。窪み５２ａと第２の凹部５６ａ及び第１の凹部５８ａとは、埋設基部５６の外周側面の同じ周上の位置に設けられていることが、耐ピン抜け性の向上の点で好ましい。周上の位置が同じとは、窪み５２ａのＹ方向に沿った部分の中心位置と、第２の凹部５６ａのＹ方向に沿った部分の中心位置と、第１の凹部５８ａのＹ方向に沿った部分の中心位置との間で、方位角の差がいずれも５度以下であることをいう。

図７Ａ，図７Ｂは、スタッドピン５０の別の形態を示す図である。図７Ａ，図７Ｂに示すスタッドピン５０は、図３に示す形態と同様に、トレッド部から突出して路面と接触する先端部５２と、装着される空気入りタイヤのトレッド部内に埋設されスタッドピン取付用孔の側面から押圧されることによりスタッドピン５０を固定する、先端部５２に接続された埋設基部と、を有する。埋設基部は胴体部５６と底部５８を有する。スタッドピン５０において、スタッドピン取付用孔の側面と接触する埋設基部の底部５８の外周側面には、外周側面に沿って第１の凹部が設けられ、埋設基部の胴体部５６の外周側面には、外周側面に沿って第２の凹部が形成されている。底部５８の第１の凹部と胴体部５６の第２の凹部は、埋設基部の周方向Ｙにおける外周側面の同じ周上の位置に設けられている。これにより、凹部に入り込んだトレッドゴム部材が、スタッドピン５０の周方向Ｙの運動をより効率よく阻止することができる。

埋設基部は、さらに、シャンク部６０を含む。底部５８、シャンク部６０及び胴体部５６の構成は、図３に示すスタッドピン５０の形態と、角部に面取りが施されている点を除き同じであるので、その説明は省略する。なお、図７Ａに示すスタッドピン５０の底部５８、シャンク部６０及び胴体部５６の角部は面取り５８ｃ，６０ｂ，５６ｃが施されている。面取り５６ｃ，６０ｂ、及び５８ｃを設けることにより、スタッドピン５０がスタッド取付孔周りのトレッドゴムを傷つけないようにすることができる。面取り５８ｂ，６０ｂ，５６ｃは必ずしも設けられる必要はない。

先端部５２は、図３に示すスタッドピン５０と同様に、トレッド面から突出する部分である。本形態の先端部５２と、図３に示すスタッドピン５０の先端部５２との差異は、図３に示すスタッドピン５０の先端部５２は、胴体部５６との接続部分から先端部５２の先端に向かって先端部５２が延びるとき、その断面は一定であるのに対し、本形態の先端部５２は、胴体部５６との接続部分から先端部５２の先端に向かって先端部５２が延びるとき、その断面が徐々に広がった形状を成していることである。すなわち、先端部５２の胴体部５６との接続部分の断面に比べて先端部５２の先端の面が大きくなっている。このため、スタッドピン５０が路面と接触する面が大きくなって引っ掻き力を大きくすることができる。先端部５２において、角部には面取りが施されてもよい。

［実験例］
本実施形態のスタッドピンによる効果を確認するために、図１，２に示すタイヤ１０を作製し、スタッドピンを装着した。このタイヤを乗用車に装着して、氷上性能を代表して氷上制動性能を調べるとともに、耐ピン抜け性を調べた。
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。
氷上制動性能は、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。
耐ピン抜け性は、アスファルト路面及びコンクリート路面を含む乾燥路面上を車両が１０００ｋｍ、一定速度で走行したときの、装着した全スタッドピンの数に対するトレッド部に残ったスタッドピンの数の比率を求めた。
上記制動距離の測定値の平均値の逆数と、残ったスタッドピンの数の比率とをそれぞれ、後述する従来例における制動距離の測定値の平均値の逆数と、残ったスタッドピンの数の比率を基準として（指数１００として）、指数化した。

評価は、表１〜５に示すように、実施例１〜２１と比較例と従来例を対象とした。
従来例のスタッドピンは、埋設基部５４の底部５８及び胴体部５６の外周側面に凹部が設けられていない。比較例では、胴体部５６に第２の凹部５６ａが設けられ、底部５８に第１の凹部５８ａが設けられ、先端部５２に窪みが設けられているが、第２の凹部５６ａと第１の凹部５８ａは、同じ周上の位置に設けられていない。
実施例１〜２１、比較例、及び従来例のスタッドピンは、図１，２に示すタイヤ構造及

表１の比較例、実施例１、２の比較より、底部５８の第１の凹部５８ａと胴体部５６の第２の凹部５６ａが埋設基部５４の外周側面の同じ周上の位置に設けられることにより、耐ピン抜け性が向上するとともに氷上制動性能が向上することがわかる。
さらに、表２の実施例３〜６の比較より、Ｒ_１＜Ｒ_３であること、Ｒ_２＜Ｒ_４であることにより、耐ピン抜け性が向上するとともに氷上制動性能が向上することがわかる。特に、Ｒ_１＜Ｒ_３であり、かつＲ_２＜Ｒ_４であることでより、耐ピン抜け性が向上するとともに氷上制動性能が向上することがわかる。

また、表３の実施例７〜実施例１１の比較より、比Ｌ₁／Ｌ₂を１．０より大きく、１．５以下にすることにより、耐ピン抜け性と氷上制動性能をより高いレベルにすることができる。表４の実施例１２〜実施例１６の比較より、比Ｌ₂／Ｌ₃を１．５以上３．５以下にすることにより、耐ピン抜け性と氷上制動性能をより高いレベルにすることができる。さらに、表５の実施例１７〜２１の比較より、比Ｈ₁／Ｈ₂を６．０以上９．０以下にすることにより、耐ピン抜け性と氷上制動性能をより高いレベルにすることができる。

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詳細に説明したが、本発明の空気入りタイヤは上記実施形態に限定されず、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。

１０ タイヤ
１２ カーカスプライ層
１４ ベルト層
１４ａ，１４ｂ ベルト材
１５ ベルトカバー層
１６ ビードコア
１８ トレッドゴム部材
１８ａ 上層トレッドゴム部材
１８ｂ 下層トレッドゴム部材
２０ サイドゴム部材
２２ ビードフィラーゴム部材
２４ リムクッションゴム部材
２６ インナーライナゴム部材
３０ トレッドパターン
３２，３４ 周方向主溝
３６ 第１傾斜溝
３８ 第２傾斜溝
４０ 第３傾斜溝
５０ スタッドピン
５２ 先端部
５２ａ 窪み
５４ 埋設基部
５６ 胴体部
５６ａ 第２の凹部
５６ｂ 第２の凸部
５６ｃ，５８ｂ，６０ｂ 面取り
５８ 底部
５８ａ 第１の凹部
５８ｃ 第１の凸部
６０ シャンク部

Claims (14)

1. 空気入りタイヤのトレッド部のスタッドピン取付用孔に装着されるスタッドピンであって、
   トレッド部から突出して路面と接触する先端部と、
   一方向に延在し、前記先端部と反対側の端に設けられるフランジ状の底部と、前記底部と前記先端部との間に設けられるフランジ状の胴体部と、前記底部と前記胴体部とを接続し前記底部および前記胴体部に比べて小さい円形状の断面を有するシャンク部とを備え、装着される空気入りタイヤのトレッド部内に埋設され、前記底部及び前記胴体部がスタッドピン取付用孔の側面から押圧されることにより前記スタッドピンを固定する埋設基部と、を有し、
   前記先端部の外周側面には、前記外周側面の周に沿って少なくとも１つ以上の窪みが形成され、
   前記底部は、前記スタッドピン取付用孔の側面と接触する外周側面に、前記埋設基部の延在方向に沿って前記底部の全長にわたって形成された複数の第１の凹部を備え、
   前記胴体部は、前記スタッドピン取付用孔の側面と接触する外周側面に、前記埋設基部の延在方向に沿って前記胴体部の全長にわたって形成された複数の第２の凹部を備え、
   前記窪み、前記第１の凹部および前記第２の凹部は、前記先端部の外周側面及び前記埋設基部の外周側面の同じ周上の位置に設けられている、ことを特徴とするスタッドピン。
2. 前記先端部の外周側面における周上には、前記窪みの間に角部が形成され、
   前記底部の外周側面における周上には、前記第１の凹部の間に第１の凸部が形成され、
   前記第１の凸部の前記底部の外周側面に沿った形状は、前記埋設基部の延在方向と直交する幅方向における前記底部の最大寸法の半分より大きな曲率半径Ｒ _１ を持つ第１の円弧形状であり、
   前記胴体部の外周側面における周上には、前記第２の凹部の間に第２の凸部が形成され、
   前記第２の凸部の前記胴体部の外周側面に沿った形状は、前記埋設基部の延在方向に直交する幅方向における前記胴体部の最大寸法の半分より大きな曲率半径Ｒ _２ を持つ第２の円弧形状であり、
   前記角部、前記第１の凸部および前記第２の凸部は、前記先端部の外周側面及び前記埋設基部の外周側面の同じ周上の位置に設けられている、請求項１に記載のスタッドピン。
3. 前記第１の凹部の前記外周側面に沿った形状は、第３の円弧形状であり、前記第３の円弧形状の曲率半径Ｒ_３は、前記第１の円弧形状の曲率半径Ｒ_１よりも大きい、請求項２に記載のスタッドピン。
4. 前記第１の凹部の前記外周側面に沿った長さは、前記第１の凸部の前記埋設基部の外周側面に沿った長さに比べて長い、請求項２または３に記載のスタッドピン。
5. 前記第２の凹部の前記外周側面に沿った形状は、第４の円弧形状であり、前記第４の円弧形状の曲率半径Ｒ_４は、前記第２の円弧形状の曲率半径Ｒ_２よりも大きい、請求項２〜４のいずれか一項に記載のスタッドピン。
6. 前記第２の凹部の前記外周側面に沿った長さは、前記第２の凸部の前記埋設基部の外周側面に沿った長さに比べて長い、請求項２〜５のいずれか一項に記載のスタッドピン。
7. 前記埋設基部の延在方向と直交する幅方向における前記底部の最大寸法Ｌ₁は、前記胴体部の前記幅方向における最大寸法Ｌ₂より長く、前記底部の前記幅方向における最小寸法Ｌ₄は、前記胴体部の前記幅方向における最小寸法Ｌ₅より長く、
   前記胴体部の前記最大寸法Ｌ₂は、前記底部の前記最小寸法Ｌ₄より長い、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスタッドピン。
8. 前記埋設基部の延在方向と直交する幅方向における前記胴体部の最大寸法Ｌ₂に対する前記底部の前記幅方向における最大寸法Ｌ₁の比Ｌ₁／Ｌ₂は、１．０より大きく１．５以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のスタッドピン。
9. 前記スタッドピンの前記埋設基部の延在方向と直交する幅方向における前記先端部の最大寸法Ｌ₃に対する、前記胴体部の前記幅方向における最大寸法Ｌ₂の比Ｌ₂／Ｌ₃は、１．５以上３．５以下である、請求項８に記載のスタッドピン。
10. 前記スタッドピンの前記埋設基部の延在方向を高さ方向とし、
    前記先端部と反対側の前記埋設基部の底部の底面から前記先端部の端までの高さをＨ₁とし、前記底面から前記底部の上端までの高さをＨ₂としたとき、前記高さＨ₂に対する前記高さＨ₁の比Ｈ₁／Ｈ₂は、６．０〜９．０である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のスタッドピン。
11. 前記窪みと前記第２の凹部との間には、前記埋設基部の先端面が設けられている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のスタッドピン。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のスタッドピンを、空気入りタイヤのトレッド部の前記スタッドピン取付用孔に装着したことを特徴とする空気入りタイヤ。
13. 前記スタッドピン取付用孔の前記底部と当接する前記スタッドピン取付用孔の側面は、前記スタッドピン取付用孔の周上に沿った円筒形状の曲面であり、
    前記埋設基部の延在方向と直交する幅方向における前記底部の最小寸法Ｌ₄は、前記スタッドピン取付用孔の前記底部と当接する前記曲面の前記円筒形状の直径より長い、請求項１２に記載の空気入りタイヤ。
14. 前記スタッドピン取付用孔の前記胴体部と当接する前記スタッドピン取付用孔の側面は、前記スタッドピン取付用孔の周上に沿った円筒形状の曲面であり、
    前記埋設基部の延在方向と直交する幅方向における前記胴体部の最小寸法Ｌ₅は、前記スタッドピン取付用孔の前記胴体部と当接する前記曲面の前記円筒形状の直径より長い、請求項１２に記載の空気入りタイヤ。

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