JP6095552B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッドゴムの表面に、スタッドピンを打ち込むためのピン孔が形成された空気入りタイヤに関する。

トレッドゴムの表面にスタッドピンが打ち込まれた空気入りタイヤは、一般にスタッドタイヤまたはスパイクタイヤと称され、主として氷雪路での走行に供される。また、特許文献１〜３に記載されているように、フランジを有するスタッドピンが公知である。かかるスタッドピンによれば、外側に張り出したフランジがトレッドゴムの内部で係止するため、耐ピン抜け性の向上を図ることができる。しかし、コーナリング時の大きな負荷に対してもスタッドピンが抜け出ないように、これを更に改善する余地があった。

一方、スタッドタイヤでは、耐ピン抜け性に優れていることに加え、ピン圧が高くなり過ぎないことが求められる。このピン圧は、スタッドフォースとも呼ばれ、言わば路面に押し当たるスタッドピンの圧力である。ピン圧が高くなり過ぎると、氷雪の少ない状況においてアスファルトやコンクリート等の舗装路面を傷付けてしまい、粉塵の問題を引き起こすことが懸念される。

特開昭５５−１４５００９号公報 特開昭５９−４０１０６号公報 特開昭５９−４５２０３号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ピン圧の上昇を抑えながら、コーナリング時の耐ピン抜け性を向上できる空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するべく研究を重ねる過程で、コーナリング時においては、図７のようにスタッドピン７をタイヤ幅方向に傾ける向きの力が作用し、その際にスタッドピン７の片側が浮き上がって他側が沈み込む動き（矢印Ｘ，Ｙ参照）を生じる点に着目した。本発明は、そのようなスタッドピンの動きを拘束することによってコーナリング時の耐ピン抜け性の向上を図るものであり、下記の如き構成によって上記目的を達成することができる。

即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッドゴムの表面に、スタッドピンを打ち込むためのピン孔が形成された空気入りタイヤにおいて、カーカス層の外周に積層されたコード補強層よりもタイヤ径方向外側に、且つ、前記ピン孔の底面よりもタイヤ径方向内側に、タイヤ周方向に延びる帯状のピン抜け防止層が設けられ、前記ピン抜け防止層が、前記ピン孔の下方域を避けつつ、前記ピン孔の下方域とタイヤ幅方向に隣接して配置されているものである。

このタイヤでは、上記の如きピン抜け防止層が設けられているため、ピン孔にスタッドピンが打ち込まれたスタッドタイヤの状態において、図７のようなスタッドピンの浮き上がりや沈み込みといった動きが拘束され、それによりコーナリング時の耐ピン抜け性を向上することができる。しかも、ピン抜け防止層がピン孔の下方域を避けて配置されることから、スタッドピンが接地する際の衝撃をピン抜け防止層が受け止めることなく、ピン圧の上昇が抑えられる。

前記ピン抜け防止層が、タイヤ周方向に延びるコードをタイヤ幅方向に配列してなるコード配列体を含むことが好ましい。これにより、スタッドピンの動きを拘束する効果を高めて、耐ピン抜け性を良好に向上することができる。また、スタッドピンが接地する際の衝撃がピン抜け防止層によって受け止められると、ピン圧の不要な上昇を招来することになるものの、ピン抜け防止層がピン孔の下方域を避けて配置されているため、そのようなことがない。

前記ピン抜け防止層がタイヤ周方向に沿って円環状をなすことが好ましい。かかる構成によれば、タイヤ周方向に離れて配置された複数のスタッドピンの動きを、円環状のピン抜け防止層によって拘束できることから、実用上好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、前記ピン孔にスタッドピンが打ち込まれてあるものでも構わない。即ち、トレッドゴムの表面にスタッドピンが打ち込まれた空気入りタイヤにおいて、カーカス層の外周に積層されたコード補強層よりもタイヤ径方向外側に、且つ、前記スタッドピンの底面よりもタイヤ径方向内側に、タイヤ周方向に延びる帯状のピン抜け防止層が設けられ、前記ピン抜け防止層が、前記スタッドピンの下方域を避けつつ、前記スタッドピンの下方域とタイヤ幅方向に隣接して配置されているものでもよい。これは、上述のように、ピン圧の上昇を抑えながら、コーナリング時の耐ピン抜け性を向上できるスタッドタイヤとなる。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図 そのタイヤに形成されるトレッドパターンの一例を示す平面図 図１の要部を拡大して示す断面図 ピン孔とピン抜け防止層との位置関係の一例を示す平面図 ピン孔にスタッドピンが打ち込まれた状態を示す断面図 図５の要部を拡大して示す断面図 コーナリング時のスタッドピンの挙動を示す模式図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示した空気入りタイヤ１０は、一対のビード部１と、そのビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３と、そのトレッド部３からサイドウォール部２を経てビード部１に至るカーカス層４とを備える。トレッド部３には、トロイド状に成形されているカーカス層４の外周に積層されたコード補強層５と、タイヤ１０の外周面を構成するトレッドゴム６とが設けられている。

コード補強層５は、箍効果によりカーカス層４を補強するベルト層５１を含む。ベルト層５１を構成する複数のベルトプライは、それぞれタイヤ周方向に対して２０〜３０°の角度で引き揃えたコードをトッピングゴムで被覆することにより形成され、そのコードが互いに逆向きに交差するように積層されている。コード補強層５は、ベルト層５１の外周に積層されるベルト補強層（不図示）を含んでも構わない。ベルト補強層は、タイヤ周方向に対して実質的に平行な角度で引き揃えたコードをトッピングゴムで被覆することにより形成される。

本実施形態では、図２のようなトレッドパターンが形成されており、図１は、図２のＡ−Ａ矢視断面に相当する。尚、トレッドパターンは特に限定されるものではなく、種々の形状が採用されうる。このタイヤ１０はスタッドタイヤ（スパイクタイヤとも呼ばれる）となるものであるが、図１，２にはスタッドピンを打ち込む前の状態が描かれている。トレッドゴム６の表面には、スタッドピンを打ち込むためのピン孔８が形成され、図１，２に示す状態では、スタッドピンが打ち込まれていないピン孔８が空所になっている。ピン孔８はフラスコ状に形成されているが、これに限定されない。

コーナリング時のスタッドピンの抜けを防止するため、トレッドゴム６には、タイヤ周方向に延びる帯状のピン抜け防止層９が埋設されている。図３に拡大して示すように、ピン抜け防止層９は、コード補強層５よりもタイヤ径方向外側に、且つ、ピン孔８の底面よりもタイヤ径方向内側に設けられ、タイヤ幅方向に幅Ｗ９を有する。ピン抜け防止層９は、ピン孔８の下方域を避けつつ、そのピン孔８の下方域とタイヤ幅方向に隣接して配置される。図３では、ピン抜け防止層９の上面がピン孔８の底面よりもタイヤ径方向内側にあるが、これはピン孔８の底面と同じ高さであっても構わない。

ピン孔８の下方域は、ピン孔８の底面よりもタイヤ径方向内側の領域を指し、図３では斜線を付している。ピン抜け防止層９は、コード補強層５からタイヤ径方向外側に離れて、ピン孔８の底面よりもタイヤ径方向内側に位置し、図４のようにピン孔８とタイヤ幅方向に隣接するように配置されている。ピン孔８の底面よりもタイヤ径方向内側にピン抜け防止層９を配置することにより、耐久性の低下を良好に抑えることができる。

このようなピン抜け防止層９が設けられていることにより、ピン孔８にスタッドピンが打ち込まれたスタッドタイヤの状態（図５参照）において、コーナリング時のスタッドピンの動き、具体的には、図７のようなスタッドピンの浮き上がり及び／又は沈み込みが拘束され、それによりコーナリング時の耐ピン抜け性を向上することができる。しかも、ピン抜け防止層９がピン孔８の下方域を避けて配置されているため、スタッドピンが接地する際の衝撃をピン抜け防止層９が受け止めることなく、ピン圧（スタッドフォースとも呼ばれる）の上昇が抑えられる。

スタッドピンの動きを拘束する効果を高めるうえで、ピン抜け防止層９の幅Ｗ９が４ｍｍ以上であることが好ましい。また、ピン抜け防止層９を適所に配置するうえで、幅Ｗ９が８ｍｍ以下であることが好ましい。トレッドゴム６の表面には多数のピン孔８が点在し、それらのタイヤ幅方向での間隔が小さい場合もあることから、幅Ｗ９を８ｍｍ以下にすることで、ピン孔８の下方域を避けてピン抜け防止層９を配置しやすくなる。特に、本実施形態では、ピン抜け防止層９がタイヤ周方向に沿って円環状をなすため、そのように構成することにより都合がよい。

スタッドピンのピン孔８への打ち込みが困難になる事態を避ける観点から、ピン孔８とピン抜け防止層９との間隔であるタイヤ幅方向の距離Ｄ２は、０ｍｍ以上であることが好ましく、０ｍｍを越えることがより好ましい。また、ピン抜け防止層９による耐ピン抜け性の向上効果を確保する観点から、距離Ｄ２は２ｍｍ以下であることが好ましい。ピン抜け防止層９がピン孔８の下方域と隣接する場合も、これと同様である。

本実施形態のピン抜け防止層９は、実質的にタイヤ周方向に延びるコードＣ９をタイヤ幅方向に配列してなるコード配列体を含み、そのコード配列体はトッピングゴムで被覆されている。このようなピン抜け防止層９は、例えば、ゴムで被覆した１本のコードＣ９を螺旋状に巻き付けることにより、または、複数本のコードＣ９をゴム被覆してなる帯状プライを螺旋状に巻き付け若しくは１周巻き付けることにより形成できる。コードＣ９には、ポリエステルやレーヨン、ナイロン、アラミドなどの有機繊維コードが好ましく用いられる。

スタッドピンの動きを拘束するうえで、ピン抜け防止層９のトッピングゴムは、トレッドゴム６と同じかそれよりも高いモジュラスを有することが好ましい。トレッドゴム６が、接地面を構成するキャップゴムと、その内周に積層されたベースゴムとからなる、いわゆるキャップ／ベース構造を有する場合には、ピン抜け防止層９のトッピングゴムが、スタッドピンの底面に接するベースゴムと同じかそれよりも高いモジュラスを有することが好ましい。

上記においては、キャップゴムのＳ１００を１．０〜２．０ＭＰａとし、ベースゴムのＳ１００を２．０〜３．０ＭＰａとし、ピン抜け防止層９のトッピングゴムのＳ１００を２．０〜４．０ＭＰａとした構造が例示される。ここで、Ｓ１００とは、ＪＩＳＫ６２５１に準拠し、雰囲気温度２３℃の条件で、ダンベル３号の試験片を用いて、引っ張り試験機により計測した１００％伸張時の引張応力を意味する。

ピン抜け防止層９は、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるコードや、タイヤ幅方向に延びるコードを含むものでも構わない。但し、本実施形態のようにタイヤ周方向に延びるコードＣ９を含む構造のピン抜け防止層９であれば、ピン抜け防止層９の側部にコードの末端が配置されないため、耐久性を良好に確保するうえで都合がよい。

また、ピン抜け防止層９は、コードを含まずにゴムのみからなる構造でも構わない。このようなピン抜け防止層９は、スタッドピンの動きを拘束するうえで、スタッドピンの底面に接するベースゴムよりも高いモジュラスを有するゴムにより構成されることが好ましい。その場合、例えば、キャップゴムのＳ１００を１．０〜２．０ＭＰａとし、ベースゴムのＳ１００を２．０〜３．０ＭＰａとし、ピン抜け防止層９を構成するゴムのＳ１００を２．０〜４．０ＭＰａとすることが考えられる。

本実施形態では、ピン孔８のタイヤ幅方向の片側にピン抜け防止層９を設けているが、これを反対側に設けることもできる。或いは、タイヤ幅方向の両側にピン抜け防止層９を設けてもよく、その場合には、寸法や構造、引張モジュラスなどが左右で相違していても構わない。コーナリング時には、そのコーナリングの向きに応じてスタッドピンの片側が浮き上がり又は沈み込みの挙動を示すが、いずれの動きであってもピン抜け防止層９により拘束する効果が得られる。

図５，６では、スタッドピンを打ち込んだ後の状態が描かれており、トレッドゴム６の表面に形成されているピン孔８にはスタッドピン７が充填されている。この状態における空気入りタイヤ１０は、上述のように、ピン圧の上昇を抑えながら、コーナリング時の耐ピン抜け性を向上しうるスタッドタイヤとなる。

スタッドピン７は、略円柱状を呈しており、例えば金属材により形成される。スタッドピン７の上部には、トレッドゴム６の表面で露出するヘッド７２が設けられている。スタッドピン７の下部には、外側に張り出したフランジ７１が設けられ、これがトレッドゴム６の内部で係止することにより耐ピン抜け性が向上する。スタッドピン７は、フランジ７１とヘッド７２との間でくびれた形状をしているが、これに限定されず、くびれの無い寸胴形状のスタッドピンを使用することも可能である。

スタッドピンを打ち込んだ状態であっても、ピン抜け防止層９は、ピン孔８の下方域を避けつつ、そのピン孔８の下方域とタイヤ幅方向に隣接して配置される。即ち、ピン抜け防止層９は、スタッドピン７の下方域を避けつつ、そのスタッドピン７の下方域とタイヤ幅方向に隣接して配置される。それでいて、ピン抜け防止層９は、コード補強層５よりもタイヤ径方向外側に、且つ、スタッドピン７の底面よりもタイヤ径方向内側に設けられる。ピン抜け防止層９の上面は、スタッドピン７の底面と同じ高さでも構わない。距離Ｄ２と同様の理由から、スタッドピン７とピン抜け防止層９との間隔であるタイヤ周方向の距離Ｄ３は０ｍｍ以上が好ましく、２ｍｍ以下が好ましい。

空気入りタイヤ１０は、トレッドゴム６に上記の如きピン抜け防止層９を埋設したこと以外は、スタッドピン７を打ち込む前または打ち込んだ後の通常のスタッドタイヤと同等に構成でき、従来公知の材料や形状、構造、製法などは何れも採用できる。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

本発明の構成と効果を具体的に示すため、下記の性能評価を行ったので説明する。

（１）耐ピン抜け性
テストタイヤ（サイズ１９５／６５Ｒ１５）をリムに装着して内圧を２００ｋＰａとし、スタッドピンをタイヤ幅方向に傾けるようにして引き抜き試験を行ったときの引張力（Ｎ）を測定した。比較例１の結果を１００として指数で評価し、数値が大きいほど引張力が大きく、耐ピン抜け性に優れていることを示す。

（２）ピン圧（スタッドフォース）
テストタイヤ（サイズ１９５／６５Ｒ１５）をリムに装着して内圧を２００ｋＰａとし、荷重４３０ｋｇで路面に静的に押し付けて、ＳＴＲＯ規格（規格番号（フィンランド）：Ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ４６６／２００９（スタッドタイヤ規制）、７１１／２００７ (スタッドフォース測定法)）に準拠してピン圧を測定（規格値：最大１２０Ｎ）した。比較例１の結果を１００として指数で評価し、数値が小さいほどピン圧が小さいことを示す。

ピン抜け防止層を設けていない従来品を比較例１とし、ピン抜け防止層をスタッドピンの両側（即ち、ピン孔の両側）に設けたものを実施例１とし、ピン抜け防止層をスタッドピンの片側（即ち、ピン孔の片側）に設けたものを実施例２とした。実施例１では、片側に設けたピン抜け防止層の引張モジュラスを、他側に設けたピン抜け防止層の引張モジュラスよりも小さくした。ピン抜け防止層に関する構成を除き、各例におけるタイヤ構造やトレッドパターン、スタッドピンなどは共通である。評価結果を表１に示す。

表１より、実施例１，２では、ピン圧の上昇が抑えられているとともに、引き抜き試験の結果が比較例１よりも優れており、コーナリング時の耐ピン抜け性を向上できていると評価される。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカス層
５ コード補強層
６ トレッドゴム
７ スタッドピン
８ ピン孔
９ ピン抜け防止層
１０ 空気入りタイヤ
７１ フランジ

Claims (5)

1. トレッドゴムの表面に、スタッドピンを打ち込むためのピン孔が形成された空気入りタイヤにおいて、
   カーカス層の外周に積層されたコード補強層よりもタイヤ径方向外側に、且つ、前記ピン孔の底面よりもタイヤ径方向内側に、タイヤ周方向に延びる帯状のピン抜け防止層が設けられ、
   前記ピン抜け防止層が、前記ピン孔の下方域を避けつつ、前記ピン孔の下方域とタイヤ幅方向に隣接して配置されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ピン抜け防止層が、タイヤ周方向に延びるコードをタイヤ幅方向に配列してなるコード配列体を含む請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ピン抜け防止層がタイヤ周方向に沿って円環状をなす請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ピン孔にスタッドピンが打ち込まれてある請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. トレッドゴムの表面にスタッドピンが打ち込まれた空気入りタイヤにおいて、
   カーカス層の外周に積層されたコード補強層よりもタイヤ径方向外側に、且つ、前記スタッドピンの底面よりもタイヤ径方向内側に、タイヤ周方向に延びる帯状のピン抜け防止層が設けられ、
   前記ピン抜け防止層が、前記スタッドピンの下方域を避けつつ、前記スタッドピンの下方域とタイヤ幅方向に隣接して配置されていることを特徴とする空気入りタイヤ。

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