JP6100127B2

JP6100127B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6100127B2
Application number: JP2013170278A
Authority: JP
Inventors: 紗彩江崎
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2033-08-20
Also published as: JP2015039898A

Description

本発明は、トレッドゴムの表面に、フランジ部を有するスタッドピンが打ち込ま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又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１〜４に記載されているように、フランジ部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部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。

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。

特許文献１に記載のタイヤは、トレッドゴムを構成する２層のゴム層のうち、内側のゴム層のモジュラスの値を所定以上とし、そのゴム層にスタッドピンのフランジ部を埋設することにより耐ピン抜け性の向上を図っている。しかし、このタイヤでは、スタッドピンが接地する際の衝撃が内側のゴム層によって受け止められるため、ピン圧が高くなり過ぎる恐れがあり、そうかと言って内側のゴム層を柔軟にすると、耐ピン抜け性が低下してしまう。

特許文献２に記載のタイヤでは、スタッドピンのフランジ部が埋設されるゴム層を相対的に硬いゴムにより形成し、それよりも軟らかいゴムからなるクッションをスタッドピンの底面側に配置している。しかし、このタイヤでは、クッションが局部的に配置されているため、スタッドピンが動的に接地するタイヤ転動時には、クッションの周辺にある硬いゴムの影響を受け、それ故にピン圧が高くなりやすいと考えられる。

特開２００９−０２３６０３号公報米国特許第５８００６４４号明細書特開２０１２−１８３９４９号公報特開２０００−１４２０３６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。

上記目的は、下記の如き本発明により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、フランジ部を有するスタッドピンが打ち込まれた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドゴムが、接地面を構成する表面層と、前記トレッドゴムの底面を構成し、前記スタッドピンの底面に接する内部層と、前記表面層と前記内部層との間に介在する中間層とを備え、前記中間層のゴム硬度が、前記表面層及び前記内部層のゴム硬度よりも高く、前記フランジ部の係止面のタイヤ径方向外側に前記中間層が設けられているものである。

この空気入りタイヤによれば、トレッドゴムを構成する表面層と内部層と中間層のうち、ゴム硬度が最も高い中間層によりスタッドピンのフランジ部が強固に係止しうるため、耐ピン抜け性を良好に向上できる。それでいて、スタッドピンが接地する際の衝撃が、ゴム硬度が相対的に低い内部層によって受け止められることから、ピン圧の上昇を抑えることができる。加えて、ゴム硬度が相対的に低い表面層が接地面を構成するため、氷雪路での走行性能（冬性能）を確保するうえで都合が良い。

前記スタッドピンは、前記トレッドゴムの表面で露出するヘッド部と、前記ヘッド部と前記フランジ部との間に介在する小径状のくびれ部とを有するものでもよい。この場合、前記くびれ部が配置される深さに前記中間層が設けられていることが好ましく、それによりスタッドピンのぐらつきを適切に抑えて、耐ピン抜け性を効果的に向上できる。更に、耐ピン抜け性の向上効果を高めるうえでは、前記中間層の厚みが前記くびれ部の一定の径寸法で延びた長さの半分以上であることが好ましい。

また、本発明に係る別の空気入りタイヤは、トレッドゴムの表面に、フランジ部を有する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、前記トレッドゴムが、接地面を構成する表面層と、前記トレッドゴムの底面を構成し、前記ピン孔の底面で露出する内部層と、前記表面層と前記内部層との間に介在する中間層とを備え、前記中間層のゴム硬度が、前記表面層及び前記内部層のゴム硬度よりも高く、前記フランジ部を嵌入するための拡径部が前記ピン孔に形成され、前記拡径部が前記フランジ部の係止面に接する接触面を有し、前記拡径部の接触面のタイヤ径方向外側に前記中間層が設けられているものである。このタイヤは、フランジ部を有するスタッドピンをピン孔に打ち込むことで、上述のようなピン圧の上昇を抑えながら耐ピン抜け性を向上できるスタッドタイヤとなる。

ピン圧の上昇を抑えながら耐ピン抜け性を向上するうえで、前記中間層と前記内部層とのゴム硬度の差がＪＩＳＡ硬度で１〜１０°であり、前記表面層のゴム硬度が前記内部層のゴム硬度と同じかそれ以下であることが好ましい。また、耐ピン抜け性を良好に向上するうえで、前記中間層のゴム硬度が、ＪＩＳＡ硬度で６５°以上であることが好ましい。更に、ピン圧の上昇を適切に抑制するうえで、前記内部層のゴム硬度が、ＪＩＳＡ硬度で７５°以下であることが好ましい。

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図１の要部拡大図中間層の変形例を示す断面図中間層の変形例を示す断面図中間層の変形例を示す断面図本発明に係る別の空気入りタイヤを示すタイヤ子午線断面図図６の要部拡大図中間層の変形例を概念的に示す断面図中間層の変形例を概念的に示す断面図

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、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に至り、全体としてトロイド状に成形されたカーカス層４とを備える。トレッド部３には、箍効果によってカーカス層４を補強するベルト層５と、タイヤ１０の外周面を構成するトレッドゴム６が設けられている。

カーカス層４は、タイヤ周方向に対して略直交する方向に引き揃えたコードをゴム被覆してなるカーカスプライにより構成され、その端部がビードコア１ａの回りで巻き上げられている。ベルト層５は、複数のベルトプライを含んでなり、トレッドゴム６とカーカス層４との間に配置されている。各ベルトプライは、タイヤ周方向に対して２０°前後の傾斜角度で引き揃えたコードをゴム被覆してなり、そのコードがプライ間で互いに逆向きに交差するように配置されている。

この空気入りタイヤ１０は、トレッドゴム６の表面にスタッドピン７が打ち込まれたスタッドタイヤ（スパイクタイヤとも呼ばれる）である。スタッドピン７は、図２に拡大して示すように略円柱状を呈し、例えば金属材により形成される。スタッドピン７の底側（タイヤ径方向内側）には外側に張り出したフランジ部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スタッドピン７が抜け出ないように構成されている。フランジ部７１は、その抜け出し方向に沿ってトレッドゴム６と係止する係止面７ａを有する。

トレッドゴム６は、接地面を構成する表面層６１と、スタッドピン７の底面７ｂに接する内部層６２と、その表面層６１と内部層６２との間に介在する中間層６３とを備える。中間層６３のゴム硬度は、表面層６１のゴム硬度よりも高く、内部層６２のゴム硬度よりも高い。内部層６２は、トレッドゴム６の底面を構成し、スタッドピン７の底面７ｂに全域的に接している。本実施形態では、このようなシート状に拡がった３層のゴム層の積層体によりトレッドゴム６が構成されている。

このタイヤ１０では、トレッドゴム６を構成するゴム層のうちゴム硬度が最も高い中間層６３が、フランジ部７１の係止面７ａのタイヤ径方向外側に設けられている。このため、フランジ部７１による係止が強固となり、耐ピン抜け性を良好に向上できる。しかも、スタッドピン７が接地する際の衝撃が、ゴム硬度が相対的に低い内部層６２によって受け止められるため、ピン圧の上昇を抑えることができる。加えて、ゴム硬度が相対的に低い表面層６１が接地面を構成するため、氷雪路での走行性能を確保するうえで都合が良い。

本実施形態では、スタッドピン７が、トレッドゴム６の表面で露出するヘッド部７２と、そのヘッド部７２とフランジ部７１との間に介在する小径状のくびれ部７３とを有する。くびれ部７３は、フランジ部７１よりも小径で且つヘッド部７２よりも小径に形成されている。ヘッド部７２は、フランジ部７１よりも小径に形成されているが、これに限られない。くびれ部７３が配置される深さに中間層６３が設けられていることで、スタッドピン７のぐらつきを適切に抑えて、耐ピン抜け性を効果的に向上できる。

耐ピン抜け性の向上効果を高めるうえで、中間層６３の厚みＴ３はくびれ部７３の長さＬの半分以上であることが好ましい。例えば、長さＬが２〜３ｍｍである場合には、厚みＴ３を１〜３ｍｍに設定することが好適である。厚みＴ３は、中間層６３がフランジ部７１にオーバーラップする部分で測定される。

耐ピン抜け性を向上するうえで、厚みＴ３は１，５ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましい。また、厚みＴ３は４ｍｍ以下であることが好ましく、これより大きくしても耐ピン抜け性に対する寄与が見込めないうえ、表面層６１の厚みが不必要に小さくなる。トレッドゴム６の全厚（表面層６１の厚み、内部層６２の厚み及び中間層６３の厚みＴ３の合計）に対する厚みＴ３の割合は、例えば１０〜３０％である。

本実施形態では、くびれ部７３の全域に亘って中間層６３が設けられ、厚みＴ３が長さＬと同等であるが、これに限られるものではない。図２或いは図３，４のように、中間層６３が係止面７ａに接している構造では、フランジ部７１が直接的に中間層６３に係止するため、耐ピン抜け性を的確に向上できる。図５のように、中間層６３が係止面７ａから離れていても構わないが、それらの間隔Ｄは１ｍｍ以内であることが好ましく、その場合の中間層６３はくびれ部７３の中央に配置されることが好適である。

表面層６１と中間層６３との界面Ｆ１は、係止面７ａよりもタイヤ径方向外側に配置され、好ましくはくびれ部７３が配置される深さに設定される。内部層６２と中間層６３との界面Ｆ２は、底面７ｂと同じ深さかそれよりもタイヤ径方向外側に配置され、好ましくはくびれ部７３が配置される深さ（係止面７ａと同じ深さを含む）に設定される。

ピン圧の上昇を抑えながら耐ピン抜け性を向上するうえで、中間層６３と内部層６２とのゴム硬度の差は、１〜１０°が好ましく、３〜７°がより好ましい。また、表面層６１のゴム硬度は、内部層６２のゴム硬度と同じかそれ以下であることが好ましい。本明細書において、ゴム硬度の数値は、ＪＩＳＡ硬度（ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に準じて２３℃で測定した硬度）を指す。

トレッドゴム６の耐摩耗性を確保するうえで、表面層６１のゴム硬度は５０°以上であることが好ましい。また、氷雪路での走行性能（冬性能）を確保するうえで、表面層６１のゴム硬度は７０°以下であることが好ましく、６０°以下であることがより好ましい。表面層６１のゴム硬度は、内部層６２のゴム硬度より高くても構わないが、上記のように表面層６１のゴム硬度が相対的に低い構成であれば、氷雪路での走行性能を確保するうえで都合が良い。

操縦安定性や乗心地性を確保するうえで、内部層６２のゴム硬度は６０°以上であることが好ましい。また、ピン圧の上昇を適切に抑制するうえで、内部層６２のゴム硬度は７５°以下であることが好ましく、７２°以下であることがより好ましい。耐ピン抜け性を良好に向上するうえで、中間層６３のゴム硬度は６５°以上であることが好ましく、７０°以上であることがより好ましい。また、高速耐久性の悪化要因となる発熱を抑えるうえで、中間層６３のゴム硬度は８０°以下であることが好ましい。

図６に示した空気入りタイヤ１０´は、トレッドゴム６の表面に、フランジを有するスタッドピンを打ち込むためのピン孔８が形成されている。このタイヤ１０´は、スタッドピン７を打ち込む前のタイヤ１０（図１参照）であり、その構造については既述の通りである。したがって、スタッドピン７をピン孔８に打ち込みさえすれば、上述のようなピン圧の上昇を抑えながら耐ピン抜け性を向上できるスタッドタイヤ（空気入りタイヤ１０）が得られる。

このタイヤ１０´では、スタッドピンが打ち込まれていないためにピン孔８が空所になっており、図７に拡大して示すように、本実施形態ではフラスコ形状のピン孔８が形成されている。ピン孔８の底側（タイヤ径方向内側）には、スタッドピン７のフランジ部７１を嵌入するための拡径部８１が形成され、その拡径部８１はフランジ部７１の係止面７ａに接する接触面８ａを有する。この例では接触面８ａが傾斜しているが、これに限定されない。

図６，７のように、接触面８ａのタイヤ径方向外側には中間層６３が設けられており、ピン孔８の底面８ｂでは内部層６２が露出している。それ故、トレッドゴム６にスタッドピン７を打ち込んだ状態では、図１，２のように、スタッドピン７の係止面７ａのタイヤ径方向外側に中間層６３が配置されるとともに、そのスタッドピン７の底面７ｂに内部層６２が接することになり、その結果、ピン圧の上昇を抑えながら耐ピン抜け性を向上することができる。

フランジ部を有するスタッドピンであれば、上記と異なる形状を採用することも可能であり、例えばヘッド部の径寸法とフランジ部の径寸法が同じであっても構わない。また、前述の実施形態では、くびれ部７３を有するスタッドピン７を使用した例を示したが、これに限定されず、くびれ部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。

図８の変形例では、相互に離れた位置に打ち込まれた一組のスタッドピン７の中間領域において、中間層６３の厚みを小さくしている。かかる中間領域では、中間層６３の厚みが小さくても耐ピン抜け性の向上効果が損なわれない。それでいて、表面層６１の厚みを大きくできることから、冬性能を重視する場合に有用である。

図９の変形例では、内側領域に打ち込まれたスタッドピン７ｉに係る中間層６３の厚みに比べて、外側領域に打ち込まれたスタッドピン７ｏに係る中間層６３の厚みを大きくしている。内側領域及び外側領域は、それぞれタイヤ赤道を境界として車両装着時に車両内側、車両外側となる領域である。かかる構成によれば、走行時の荷重が大きくなりがちな外側領域にて耐ピン抜け性を確保しやすく、それでいて内側領域では冬性能を重視した構成にできる。尚、この場合は装着方向指定型のタイヤとなるため、車両への装着の向きがタイヤのサイドウォール部に表示される。

本発明の空気入りタイヤは、トレッドゴムを上記の如く構成すること以外は、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、形状、構造、製法などは何れも本発明に採用することができる。

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、スタッドピンの引き抜き試験を行った。測定した引張力（Ｎ）が、一般現行品の値を基準として＋５％以上であれば「◎」、−５％を上回り且つ＋５％を下回れば「○」、−１４％〜−５％であれば「△」、−１４％を下回れば「×」と評価した。一般現行品は、内部層のゴム硬度が６０°であること以外は、比較例１と同じである。

（２）ピン圧
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）：ＴｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ４６６／２００９（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。ピン圧の測定値が、一般現行品の値を基準として−５％以下であれば「◎」、−５％を上回り且つ＋５％を下回れば「○」、＋５〜＋１４％であれば「△」、＋１４％を上回れば「×」と評価した。

トレッドゴムが中間層を備えない２層構造であるタイヤを比較例１〜３とし、トレッドゴムが図１，２のような中間層を備えた３層構造であるタイヤを実施例１〜３とした。比較例１〜３のトッピングゴムにおいて、外側のゴム層と内側のゴム層との界面は、スタッドピンのくびれ部の中央に設定した。これらの構成を除き、各例におけるタイヤ構造やスタッドピンの形状は共通である。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜３では、耐ピン抜け性とピン圧の両方で比較的良好な結果が得られているのに対し、比較例１〜３はそうではなく、本発明によればピン圧の上昇を抑えながら耐ピン抜け性を向上できることが分かる。

６トレッドゴム
７スタッドピン
７ａ係止面
７ｂ底面
８ピン孔
８ａ接触面
８ｂ底面
１０タイヤ
６１表面層
６２内部層
６３中間層
７１フランジ部
７２ヘッド部
７３くびれ部
８１拡径部

Claims

トレッドゴムの表面に、フランジ部を有するスタッドピンが打ち込まれた空気入りタイヤにおいて、
前記トレッドゴムが、接地面を構成する表面層と、前記トレッドゴムの底面を構成し、前記スタッドピンの底面に接する内部層と、前記表面層と前記内部層との間に介在する中間層とを備え、
前記中間層のゴム硬度が、前記表面層及び前記内部層のゴム硬度よりも高く、
前記フランジ部の係止面のタイヤ径方向外側に前記中間層が設けられていることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記スタッドピンが、前記トレッドゴムの表面で露出するヘッド部と、前記ヘッド部と前記フランジ部との間に介在する小径状のくびれ部とを有し、
前記くびれ部が配置される深さに前記中間層が設けられている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記中間層の厚みが前記くびれ部の一定の径寸法で延びた長さの半分以上である請求項２に記載の空気入りタイヤ。
トレッドゴムの表面に、フランジ部を有する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、
前記トレッドゴムが、接地面を構成する表面層と、前記トレッドゴムの底面を構成し、前記ピン孔の底面で露出する内部層と、前記表面層と前記内部層との間に介在する中間層とを備え、
前記中間層のゴム硬度が、前記表面層及び前記内部層のゴム硬度よりも高く、
前記フランジ部を嵌入するための拡径部が前記ピン孔に形成され、前記拡径部が前記フランジ部の係止面に接する接触面を有し、
前記拡径部の接触面のタイヤ径方向外側に前記中間層が設けられていることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記中間層と前記内部層とのゴム硬度の差がＪＩＳＡ硬度で１〜１０°であり、前記表面層のゴム硬度が前記内部層のゴム硬度と同じかそれ以下である請求項１〜４いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記中間層のゴム硬度が、ＪＩＳＡ硬度で６５°以上である請求項１〜５いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記内部層のゴム硬度が、ＪＩＳＡ硬度で７５°以下である請求項１〜６いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。