JP6111010B2 - タイヤ用スパイク及びスパイクタイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、スパイクタイヤに用いられるタイヤ用スパイク、及び、トレッド部踏面に形成したスパイク打ち込み用の穴隙にタイヤ用スパイクを打ち込んでなるスパイクタイヤに関するものである。
従来、凍結路（氷路）や積雪路における走行性能を向上させた冬用タイヤとして、トレッド部踏面に形成した複数の穴隙に金属製のスパイク（「スタッド」と称されることもある）を打ち込んでなるスパイクタイヤが知られている。
ここで、スパイクタイヤに用いられるスパイクとしては、一般に、一方の端面に小穴が形成された円柱状のボディ（「シャンク」と称されることもある）と、ボディの小穴に圧入された硬質のピン（「チップ」と称されることもある）と、ボディの他方の端面側に該ボディと一体的に設けられた抜け防止用のフランジとを備えるスパイクが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
そして、スパイクは、フランジからボディの一方の端面までがトレッド部内に埋設され、タイヤ表面からピンが突出するように、トレッド部踏面に形成した穴隙に打ち込まれる。
なお、通常、ピンはタングステン鋼などの超硬質の金属を用いて形成されており、ボディ及びフランジはアルミ合金や鋼鉄などの金属を用いて形成されている。
なお、通常、ピンはタングステン鋼などの超硬質の金属を用いて形成されており、ボディ及びフランジはアルミ合金や鋼鉄などの金属を用いて形成されている。
ところで、トレッド部踏面に形成した複数の穴隙に上記スパイクを打ち込んでなるスパイクタイヤでは、打ち込まれたスパイクが氷雪を引っ掻き、タイヤの摩擦抵抗を増大させる。
具体的には、スパイクタイヤでは、図１に示すように、最初に、トレッド部１０に埋設されたスパイク１１のピン１２が路面１３（氷路や積雪路）と接触する。次いで、ピン１２と路面１３との接触により穴隙１４から一部が飛び出したボディ１５が路面１３と接触することにより、スパイク１１が氷雪を引っ掻き、走行性能が向上する。
具体的には、スパイクタイヤでは、図１に示すように、最初に、トレッド部１０に埋設されたスパイク１１のピン１２が路面１３（氷路や積雪路）と接触する。次いで、ピン１２と路面１３との接触により穴隙１４から一部が飛び出したボディ１５が路面１３と接触することにより、スパイク１１が氷雪を引っ掻き、走行性能が向上する。
近年、車両走行の安全を確保する必要性が高まる中、上記のようなスパイクタイヤの氷上性能を向上させるためには、スパイクが氷を引っ掻く力を増加させ、タイヤの摩擦抵抗を更に増大させる必要がある。
特に、ピンの磨耗進展時において、スパイクが氷を引っ掻く力を増加させる技術が希求されている。
特に、ピンの磨耗進展時において、スパイクが氷を引っ掻く力を増加させる技術が希求されている。
本発明の目的は、タイヤの氷上路面での制動性を向上させることのできる、タイヤ用スパイク及び該タイヤ用スパイクを有するスパイクタイヤを提供することにある。
本発明の要旨構成は、以下の通りである。
（１）軸線方向一方の端面に凹部が形成された柱状のボディと、前記凹部に配設され、一部が前記ボディの端面から路面への接地時に常に突出する金属製のピンとを備えるタイヤ用スパイクであって、
前記タイヤ用スパイクがタイヤのトレッド部内に埋設された状態で、前記タイヤ用スパイクの前記ピンがタイヤ表面から常時突出し、
前記ピンの上面に、当該ピンの軸方向に延び、かつ、前記ピンの前記軸方向に垂直な断面における形状が多角形形状である穴を有し、前記ピンの上面に、複数の前記穴を有することを特徴とする、タイヤ用スパイク。
（２）前記穴は、前記ピンの前記軸方向に垂直な断面における形状が前記ピンの前記軸方向にわたって一定であり、
前記穴は、前記ピンを前記軸方向に貫通していない、上記（１）に記載のタイヤ用スパイク。
（１）軸線方向一方の端面に凹部が形成された柱状のボディと、前記凹部に配設され、一部が前記ボディの端面から路面への接地時に常に突出する金属製のピンとを備えるタイヤ用スパイクであって、
前記タイヤ用スパイクがタイヤのトレッド部内に埋設された状態で、前記タイヤ用スパイクの前記ピンがタイヤ表面から常時突出し、
前記ピンの上面に、当該ピンの軸方向に延び、かつ、前記ピンの前記軸方向に垂直な断面における形状が多角形形状である穴を有し、前記ピンの上面に、複数の前記穴を有することを特徴とする、タイヤ用スパイク。
（２）前記穴は、前記ピンの前記軸方向に垂直な断面における形状が前記ピンの前記軸方向にわたって一定であり、
前記穴は、前記ピンを前記軸方向に貫通していない、上記（１）に記載のタイヤ用スパイク。
（３）上記（１）又は（２）に記載のタイヤ用スパイクを、トレッド踏面に形成した穴隙に、接地時に一部が路面と接触するように有することを特徴とする、スパイクタイヤ。
本発明によれば、タイヤの氷上路面での制動性を向上させることのできる、タイヤ用スパイク及び該タイヤ用スパイクを有するスパイクタイヤを提供することができる。
以下、本発明について、図面を参照して詳細に説明する。
図２は、本発明の一実施形態にかかるタイヤ用スパイク（以下、単にスパイクと称する）を示す正面図である。
図２に示すように、本発明にかかるスパイク１は、略円柱状のボディ２と、該ボディ２の軸線Ｃ（ボディの長手方向に延びる中心軸線Ｃ）の方向の一方の端面２ａに形成された凹部に配設された柱状のピン３と、ボディ２の軸線方向Ｃの他方の端面側に、ボディ２と一体的に設けられた抜け防止用のフランジ４とを備えている。
図２は、本発明の一実施形態にかかるタイヤ用スパイク（以下、単にスパイクと称する）を示す正面図である。
図２に示すように、本発明にかかるスパイク１は、略円柱状のボディ２と、該ボディ２の軸線Ｃ（ボディの長手方向に延びる中心軸線Ｃ）の方向の一方の端面２ａに形成された凹部に配設された柱状のピン３と、ボディ２の軸線方向Ｃの他方の端面側に、ボディ２と一体的に設けられた抜け防止用のフランジ４とを備えている。
図３は、本発明にかかるスパイクが有する参考例のピンの形状を示す、概略的な透視斜視図である。
図３に示すように、ピン３は、ピン３の上面３ａ（路面と接する側の端面）に、ピン３の軸（ピンの長手方向に延びる中心軸Ｄ）方向に延びる１つ以上の（図示例で１つの）穴５を有している。
図示例では、穴５は、ピン３の径方向断面（軸Ｄに垂直な断面）において矩形であり、また、穴５は、ピンの軸方向に貫通せず、ピン３内で終端している。
以下、上記の形状のピン３を凹部に配設したスパイク１を、図４に示すように、スパイクタイヤのトレッド踏面６に形成した穴隙７に打ち込んだ場合の作用効果について説明する。
図３に示すように、ピン３は、ピン３の上面３ａ（路面と接する側の端面）に、ピン３の軸（ピンの長手方向に延びる中心軸Ｄ）方向に延びる１つ以上の（図示例で１つの）穴５を有している。
図示例では、穴５は、ピン３の径方向断面（軸Ｄに垂直な断面）において矩形であり、また、穴５は、ピンの軸方向に貫通せず、ピン３内で終端している。
以下、上記の形状のピン３を凹部に配設したスパイク１を、図４に示すように、スパイクタイヤのトレッド踏面６に形成した穴隙７に打ち込んだ場合の作用効果について説明する。
本発明によれば、ピン３の上面３ａに穴５が設けられているため、この穴５により区画されるピン３の上面３ａの縁部が、車両の氷路面走行時に氷路面と接触するエッジ成分となる。
従って、氷路面におけるエッジ成分を増大させて、タイヤの氷上路面での制動性を向上させることができる。
また、穴５がピンの軸方向に延びているため、ピン５が磨耗しても、上記ピンの縁部によるエッジ成分が現れるため、ピンの磨耗進展時においても、タイヤの氷上路面での制動性を向上させることができる。
さらに、本実施形態では、穴５がピンの軸方向に貫通せず、ピン３内で終端しているため、ピンの強度を確保して、ピンの割れ等の破壊を抑制することができる。
加えて、ピン３に穴５を有するため、ピンが軽量化される。
従って、氷路面におけるエッジ成分を増大させて、タイヤの氷上路面での制動性を向上させることができる。
また、穴５がピンの軸方向に延びているため、ピン５が磨耗しても、上記ピンの縁部によるエッジ成分が現れるため、ピンの磨耗進展時においても、タイヤの氷上路面での制動性を向上させることができる。
さらに、本実施形態では、穴５がピンの軸方向に貫通せず、ピン３内で終端しているため、ピンの強度を確保して、ピンの割れ等の破壊を抑制することができる。
加えて、ピン３に穴５を有するため、ピンが軽量化される。
ここで、図５に示すように、穴５は、ピンの上面に複数（図示例で２つ）設けられる。
この場合には、路面と接触するエッジ成分がさらに増大するため、タイヤの氷上路面での制動性がさらに向上する。
この場合には、路面と接触するエッジ成分がさらに増大するため、タイヤの氷上路面での制動性がさらに向上する。
また、ピンの軸方向に垂直な断面において、ピンの断面積（穴を設けないと仮定したときの断面積）をＳ１とし、穴の断面積（複数ある場合は総和とする）をＳ２とするとき、比Ｓ２／Ｓ１は、
０．１≦Ｓ２／Ｓ１≦０．５
を満たすことが好ましい。
なぜなら、比Ｓ２／Ｓ１を０．１以上とすることにより、穴により区画されるピンの縁部の長さを確保してエッジ成分を増大させ、よりエッジ効果を高めることができるからである。一方で、比Ｓ２／Ｓ１を０．５以下とすることにより、ピンの上面３ａの面積が小さくなり過ぎてピンの強度が不足することによる、ピンの縁部の割れ等の破壊を抑制することができるからである。
０．１≦Ｓ２／Ｓ１≦０．５
を満たすことが好ましい。
なぜなら、比Ｓ２／Ｓ１を０．１以上とすることにより、穴により区画されるピンの縁部の長さを確保してエッジ成分を増大させ、よりエッジ効果を高めることができるからである。一方で、比Ｓ２／Ｓ１を０．５以下とすることにより、ピンの上面３ａの面積が小さくなり過ぎてピンの強度が不足することによる、ピンの縁部の割れ等の破壊を抑制することができるからである。
また、穴は、ピンを軸方向に貫通せず、ピン内に留まることが好ましい。ピンの剛性を確保して、ピンの割れ等の破壊を抑制することができるからである。
さらに、穴は、図３、図５に示すように、ピンの径方向断面（ピンの軸方向に垂直な断面）において矩形である。また参考例においては、図６に示すように、断面円形とすることもでき、他に、断面楕円形、断面多角形など様々な形状とすることができる。
なお、図６に示すように、穴は、ピンの軸方向に断面積が変化する形状でも良い。
なお、図６に示すように、穴は、ピンの軸方向に断面積が変化する形状でも良い。
本発明の効果を確かめるため、上面に穴を有するピンを備えた、発明例２及び参考例１及び３にかかるスパイクを試作した。
また、上面に穴を有しないピンを備えた、従来例にかかるスパイクを用意した。
上記各スパイクを、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤのトレッド部踏面の穴隙に打ち込み、タイヤの性能を評価する以下の試験を行った。
なお、各タイヤの内圧は２３０ｋＰａとした。
また、上面に穴を有しないピンを備えた、従来例にかかるスパイクを用意した。
上記各スパイクを、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤのトレッド部踏面の穴隙に打ち込み、タイヤの性能を評価する以下の試験を行った。
なお、各タイヤの内圧は２３０ｋＰａとした。
＜氷上制動性＞
上記タイヤを車両に装着し、氷路面で、速度２０ｋｍ／ｈから急制動したときの制動距離を指数評価した。従来例の制動距離を１００としたときの指数で表し、数値が小さいほど制動距離が短く、性能に優れていることを示す。
各タイヤの諸元及び評価結果を、以下の表１に示す。
上記タイヤを車両に装着し、氷路面で、速度２０ｋｍ／ｈから急制動したときの制動距離を指数評価した。従来例の制動距離を１００としたときの指数で表し、数値が小さいほど制動距離が短く、性能に優れていることを示す。
各タイヤの諸元及び評価結果を、以下の表１に示す。
表１に示すように、発明例２及び参考例１及び３にかかるタイヤは、いずれも従来例にかかるタイヤより氷上制動性に優れていることがわかる。
１ スパイク
２ ボディ（シャンク）
２ａ 端面
３ ピン
４ フランジ
５ 穴
６ トレッド部踏面
７ 穴隙
１０ トレッド部
１１ スパイク
１２ ピン
１３ 路面
１４ 穴隙
１５ ボディ（シャンク）
２ ボディ（シャンク）
２ａ 端面
３ ピン
４ フランジ
５ 穴
６ トレッド部踏面
７ 穴隙
１０ トレッド部
１１ スパイク
１２ ピン
１３ 路面
１４ 穴隙
１５ ボディ（シャンク）
Claims (3)
- 軸線方向一方の端面に凹部が形成された柱状のボディと、前記凹部に配設され、一部が前記ボディの端面から路面への接地時に常に突出する金属製のピンとを備えるタイヤ用スパイクであって、
前記タイヤ用スパイクがタイヤのトレッド部内に埋設された状態で、前記タイヤ用スパイクの前記ピンがタイヤ表面から常時突出し、
前記ピンの上面に、当該ピンの軸方向に延び、かつ、前記ピンの前記軸方向に垂直な断面における形状が多角形形状である穴を有し、
前記ピンの上面に、複数の前記穴を有することを特徴とする、タイヤ用スパイク。 - 前記穴は、前記ピンの前記軸方向に垂直な断面における形状が前記ピンの前記軸方向にわたって一定であり、
前記穴は、前記ピンを前記軸方向に貫通していない、請求項１に記載のタイヤ用スパイク。 - 請求項１又は２に記載のタイヤ用スパイクを、トレッド踏面に形成した穴隙に、接地時に前記ボディの一部が路面と接触するように有することを特徴とする、スパイクタイヤ。
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