JP6530643B2 - スタッド、及び、タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤのトレッドの表面側に形成された取付穴に取付けられるスタッド、及び、トレッドの表面側に形成された取付穴に当該スタッドが取付けられたタイヤに関する。

タイヤのトレッドの表面側に形成された取付穴に取付けられるスタッドとして、柱状のボディ部（厚い部分及び首部分）と、ボディ部の一端に設けられたピン部（突起）と、ボディ部の他端に設けられたフランジ部（根本）とを備え、ボディ部の形状、ピン部の形状、フランジ部の形状が、それぞれ、スタッド中心軸と直交する長手方向及び短手方向を備えた形状に形成されたスタッド（スパイク）が知られている。そして、ピン部の長手方向がタイヤ巾（幅）方向と同じ方向を向くようにスタッドがタイヤに取付けられている。これにより、当該タイヤを装着した車両の直進時においてピン部のエッジ成分（ピン部のタイヤ巾方向成分）が大きくなるため、氷上制動性能を向上させることができる（特許文献１参照）。

特許第４０８８０５５号公報

しかしながら、特許文献１のスタッドは、ピン部の長手方向とボディ部の長手方向とが同じ方向を向き、かつ、ピン部及びボディ部の長手方向とフランジ部の長手方向とが異なる方向を向くように構成されている。そして、ピン部の長手方向がタイヤ巾方向と同じ方向を向いてフランジ部の長手方向がタイヤ周方向と同じ方向を向くように、当該スタッドがタイヤの取付穴に取付けられている。このため、フランジ部の長手方向とボディ部の短手方向とがタイヤ周方向と同じ方向に向くようになる。
この場合、タイヤ周方向において、フランジ部の長手方向の長さ（長径寸法）とボディ部の短手方向の長さ（短径寸法）との差（径差）が大きくなる。このように、タイヤ周方向においてフランジ部とボディ部との径差が大きくなると、ボディ部のアッパー部（厚い部分）と取付穴の内壁面（タイヤゴム）との接触面積が小さくなるとともに、ボディ部のアッパー部と取付穴の内壁面との間にできる隙間が大きくなってボディ部のローアー部（首部分）と取付穴の内壁面との接触面積が小さくなるため、スタッドが取付穴から抜けやすくなるという耐スタッド抜け性能面での課題があった。
また、タイヤ周方向においてフランジ部とボディ部との径差を小さくするために、フランジ部とボディ部との全周に渡って径差が小さい構成とすることも考えられるが、スタッドの重量には重量規制があり、このスタッドの重量規制を達成するためには、フランジ部とボディ部との全周に渡って径差が小さい構成とすることは困難であるという課題があった。
本発明は、スタッド総重量を維持又は軽量化させることができてスタッドの重量規制を達成できるとともに、耐スタッド抜け性能を向上させることができるスタッド、及び、当該スタッドが取付けられたタイヤを提供する。

本発明に係るスタッドは、タイヤのトレッドの表面側に形成された取付穴に取付けられるスタッドであって、柱状のボディ部と、ボディ部の一端に設けられたピン部と、ボディ部の他端に設けられたフランジ部とを備え、ピン部の形状がスタッドの中心軸と直交する長手方向及び短手方向を備えた形状に形成され、スタッドの中心軸に沿った方向の一方側から当該スタッドのピン部、ボディ部、フランジ部を見た場合の当該ピン部、ボディ部、フランジ部の正投影図において、スタッドのピン部の短手方向でのフランジ部の投影面積とボディ部の投影面積との投影面積差をＳＭとするとともに、ピン部の短手方向と直交するスタッドのピン部の長手方向でのフランジ部の投影面積とボディ部の投影面積との投影面積差をＨＭとし、かつ、スタッドの中心軸と直交するフランジ部の最大断面積をＦＭとした場合に、０≦（ＳＭ／ＨＭ）＜１．０、かつ、０＜（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭ＜０．７を満たすように構成され、投影面積差ＳＭは、ピン部の短手方向に延長する直線の延長方向一端側において当該直線とボディ部の最大外径位置との交差点を通過してピン部の長手方向と平行な一端側区画線とフランジ部の外形線とで囲まれた一端側面積部分と、ピン部の短手方向に延長する直線の延長方向他端側において当該直線とボディ部の最大外径位置との交差点を通過してピン部の長手方向と平行な他端側区画線とフランジ部の外形線とで囲まれた他端側面積部分とを合計したフランジ部の投影面積部分であり、投影面積差ＨＭは、ピン部の長手方向に延長する直線の延長方向一端側において当該直線とボディ部の最大外径位置との交差点を通過してピン部の短手方向と平行な一端側区画線とフランジ部の外形線とで囲まれた一端側面積部分と、ピン部の長手方向に延長する直線の延長方向他端側において当該直線とボディ部の最大外径位置との交差点を通過してピン部の短手方向と平行な他端側区画線とフランジ部の外形線とで囲まれた他端側面積部分とを合計したフランジ部の投影面積部分であり、ボディ部の形状及びフランジ部の形状が、それぞれ、スタッドの中心軸と直交する長手方向及び短手方向を備えた形状に形成され、ボディ部の長手方向とフランジ部の長手方向とが異なる方向を向くように構成されたことを特徴とするので、スタッド総重量を維持又は軽量化させることができてスタッドの重量規制を達成できるとともに、耐スタッド抜け性能を向上させることができるスタッドを提供でき、さらに、ボディ部の長手方向とフランジ部の長手方向とが同じ方向を向くように構成されたスタッドと比べて、ボディ部の断面積を小さく抑えつつ、ボディ部とフランジ部とのタイヤ周方向の径差を小さくできるようになり、耐スタッド抜け性能を向上させることができる。
本発明のタイヤは、前記スタッドがトレッドの表面側に形成された取付穴に取付けられて構成されたタイヤであって、スタッドのピン部の短手方向がタイヤ周方向と同じ方向を向き、スタッドのピン部の長手方向がタイヤ巾方向と同じ方向を向くように構成されたことを特徴とするので、耐スタッド抜け性能が向上したタイヤを提供できる。

スタッドの斜視図。 （ａ）はスタッドの平面図、（ｂ）はスタッドの正面図。 （ａ）はスタッドの投影面積差ＳＭを説明した図、（ｂ）はスタッドの投影面積差ＨＭを説明した図、（ｃ）はフランジ部の最大断面積ＦＭを説明した図。 取付穴にスタッドが取付けられたタイヤを示す断面図。 取付穴にスタッドが取付けられたタイヤのトレッド表面を見た図。 実験結果を示す図表。

図１乃至図６を参照し、タイヤのトレッドの表面側に形成された取付穴に取付けられる実施形態のスタッド、及び、トレッドの表面側に形成された取付穴に当該スタッドが取付けられた実施形態のタイヤについて説明する。

図１及び図２に示すように、スタッド１は、ボディ部２と、ボディ部２の中心軸に沿った方向の一端に設けられたピン部３（チップと呼ばれる場合もある）と、ボディ部２の中心軸に沿った方向の他端に設けられたフランジ部４とを備えて構成された、ボディ部２の中心軸に沿った方向に長い柱状部材である。
実施形態によるスタッド１は、ボディ部２の中心軸とピン部３の中心軸とフランジ部４の中心軸とが一致している。以下、スタッド１の中心軸、ボディ部２の中心軸、ピン部３の中心軸、フランジ部４の中心軸を、すべて中心軸１Ｃと呼んで説明する。
尚、中心軸１Ｃとは、スタッド１のタイヤに埋め込まれる方向であるスタッド１の延長方向と直交するスタッド１の断面における重心に位置してスタッド１の延長方向に沿って延長する中心線のことをいう。

図１及び図２に示すように、ボディ部２は、中心軸１Ｃに沿った方向の一端側（ピン部側）に位置されるボディ部ピン部側を構成するアッパー部２Ｕと、中心軸１Ｃに沿った方向の他端側（フランジ部側）に位置されるボディ部フランジ部側を構成するローアー部２Ｌと、アッパー部２Ｕとローアー部２Ｌとを繋ぐミドル部２Ｍと、を備える。

アッパー部２Ｕにおける中心軸１Ｃに沿った方向の一端面２１と柱体の周面２２との境界部２３は、例えば、一端面２１の周縁２４と周面２２の一端側周縁２５とを繋ぐ平面に形成されている。
即ち、当該アッパー部２Ｕは、一端面２１側以外は、中心軸１Ｃと直交する断面形状が、中心軸１Ｃに沿った全長に亘って等しい柱体に形成される。

ローアー部２Ｌは、中心軸１Ｃに沿った方向の他端とフランジ部４の中心軸１Ｃに沿った方向の一端面４１との境界部２６が、例えば、中心軸１Ｃに向けて湾曲する円弧面に形成されている。
即ち、ローアー部２Ｌは、他端側以外は、中心軸１Ｃと直交する断面形状が中心軸１Ｃに沿った全長に亘って等しい柱体に形成される。

アッパー部２Ｕの断面径とローアー部２Ｌの断面径との関係は、アッパー部２Ｕの断面径＞ローアー部２Ｌの断面径である。

ミドル部２Ｍは、中心軸１Ｃと直交する断面形状の径がアッパー部２Ｕ側からローアー部２Ｌ側に近付くに従って徐々に小さくなる錐状柱体により形成される。

ボディ部２は、ボディ部２の中心軸１Ｃと直交する形状が、ボディ部２の中心軸１Ｃと直交する長手方向（長径に沿った方向）及び短手方向（短径に沿った方向）を備えた形状に形成される。
即ち、ボディ部２のアッパー部２Ｕは、中心軸１Ｃと直交する断面形状、及び、中心軸１Ｃに沿った方向の一端面２１の形状が、例えば図２（ａ）に示すように、長方形の角を円弧状に丸めたような形状に形成される。
同様に、ボディ部２のミドル部２Ｍ及びローアー部２Ｌは、中心軸１Ｃと直交する断面形状が、長方形の角を円弧状に丸めたような形状に形成される。
即ち、ボディ部２は、中心軸１Ｃと直交する形状が、例えば図２（ａ）に示すように、長方形の長軸２Ａを対称軸として線対称な一対の長辺２７，２７と長方形の短軸２Ｂを対称軸として線対称な一対の短辺２８，２８とを備えた外形線で囲まれた形状に形成される。

ピン部３は、中心軸１Ｃと直交する断面形状が、例えば中心軸１Ｃに沿った全長に亘って略等しい柱体に形成される（厳密には、中心軸１Ｃと直交する断面形状の径が、中心軸１Ｃの一端側（一端面３１側）から中心軸１Ｃの他端側に近付くに従って徐々に小さくなる錐状柱体により形成されている）。
ピン部３は、中心軸１Ｃと直交する形状が、例えばピン部３の中心軸１Ｃと直交する長手方向及び短手方向を備えた形状に形成される。
ピン部３は、中心軸１Ｃと直交する断面形状、及び、中心軸１Ｃに沿った方向の一端面３１の形状が、例えば図２（ａ）に示すように、長軸３Ａの両端側に短軸３Ｂと平行な直線部３３，３３を有した形状、即ち、楕円と長方形との特徴を兼ね合わせた形状、具体的には、俵を側面から見たような形状（オーバル形状）に形成される。
即ち、ピン部３は、中心軸１Ｃと直交する形状が、例えば図２（ａ）に示すように、長軸３Ａを対称軸として線対称な一対の長円弧３２，３２と、短軸３Ｂを対称軸として線対称な一対の直線部３３，３３と、長円弧３２の端と直線部３３の端とを繋ぐ短円弧３４，…とを備えた外形線で囲まれた形状に形成される。尚、短円弧３４の曲率＞長円弧３２の曲率を満たすように構成されている。
ピン部３における中心軸１Ｃと直交する断面、及び、中心軸１Ｃに沿った方向の一端面３１の断面積は、ボディ部２の一端面２１の面積よりも小さくなるように形成されている。
また、ピン部３の一端面３１と周面３５との境界を形成する一対の長円弧３２，３２、一対の直線部３３，３３、長円弧３２と直線部３３との境界部を形成する４つの短円弧３４，…（図２（ａ）参照）がピン部３のエッジを形成する。

フランジ部４は、中心軸１Ｃと直交する断面形状の径が、例えば中心軸１Ｃの一端側（ボディ部２側）から中心軸１Ｃの他端側に近付くに従って徐々に小さくなる錐状柱体により形成される（図２（ｂ）参照）。
フランジ部４は、中心軸１Ｃと直交する形状が、フランジ部４の中心軸１Ｃと直交する長手方向及び短手方向を備えた形状に形成される。
フランジ部４は、中心軸１Ｃと直交する断面形状、中心軸１Ｃに沿った方向の一端面４１及び他端面（底面）４２の形状が、例えば図２（ａ）に示すように、運動場のトラックのような形状（オーバル形状）に形成される。
即ち、フランジ部４は、中心軸１Ｃと直交する形状が、例えば図２（ａ）に示すように、長軸４Ａを対称軸として線対称な一対の直線４３，４３と短軸４Ｂを対称軸として線対称な一対の円弧４４，４４とを備えた外形線で囲まれた形状に形成される。
フランジ部４は、中心軸１Ｃに沿った方向の一端側に位置される一端面４１の面積及び一端面４１側の断面積（中心軸１Ｃと直交する最大断面積）が、アッパー部２Ｕの最大断面積よりも大きくなるように形成され、かつ、中心軸１Ｃに沿った方向の他端面４２である底面の面積が、例えば、ローアー部２Ｌの断面積とほぼ同じ面積に形成される。
尚、フランジ部４の最大断面形状における長軸４Ａの長さ寸法と短軸４Ｂの長さ寸法とで定義されるフランジ部４の最大断面形状の扁平率が、０．１以上０．２５以下であることが好ましい。
但し、扁平率＝１−（ｂ／ａ）
ａ；長軸４Ａの長さ寸法
ｂ；短軸４Ｂの長さ寸法
である。

尚、長手方向（長径に沿った方向）とは、上述した形状において中心軸１Ｃを通過する長軸２Ａ，３Ａ，４Ａが延長する方向であり、短手方向（短径に沿った方向）とは、上述した形状において中心軸１Ｃを通過する短軸２Ｂ，３Ｂ，４Ｂが延長する方向である。

そして、図２（ａ）に示すように、ピン部３の長手方向（長軸３Ａの延長方向）とフランジ部４の長手方向（長軸４Ａの延長方向）とが同じ方向を向くとともに、ピン部３及びフランジ部４の長手方向（長軸３Ａ及び長軸４Ａの延長方向）とボディ部２の長手方向（長軸２Ａの延長方向）とが異なる方向を向くように構成されている。

尚、本発明において、ピン部３の長手方向とフランジ部４の長手方向とが同じ方向を向くとは、ピン部３の長手方向とフランジ部４の長手方向とが図２（ａ）に示すように完全に一致する状態の他、ピン部３の長手方向とフランジ部４の長手方向との交差角度、即ち、ピン部３における中心軸１Ｃと直交する断面形状での長軸３Ａとフランジ部４における中心軸１Ｃと直交する断面形状での長軸４Ａとの交差角度が２０°以下であることを言う。
また、ピン部３及びフランジ部４の長手方向とボディ部２の長手方向とが異なる方向を向くとは、フランジ部４の長手方向とボディ部２の長手方向との交差角度が９０°となるように構成される状態の他、フランジ部４の長手方向とボディ部２の長手方向との交差角度が９０°よりも小さくて２０°よりも大きい状態であることを言う。当該交差角度は、７０°以上であることが好ましく、９０°（直交）がさらに好ましい。

実施形態のスタッド１は、スタッド１の中心軸１Ｃに沿った方向の一方側(ピン部３側を上部、フランジ部４側を下部とした場合、ピン部３の上方側）から当該スタッド１のピン部３、ボディ部２、フランジ部４を見た場合の図３（ａ），（ｂ）に示すような当該ピン部３、ボディ部２、フランジ部４の正投影図において、スタッド１の第１の径方向としてのピン部３の短手方向（ピン部３の短軸３Ｂの延長方向）でのフランジ部４の投影面積とアッパー部２Ｕの投影面積との投影面積差をＳＭとするとともに、ピン部３の短手方向と直交するスタッド１の第２の径方向としてのピン部３の長手方向（ピン部３の長軸３Ａの延長方向）でのフランジ部４の投影面積とアッパー部２Ｕの投影面積との投影面積差をＨＭとした場合に、０≦（ＳＭ／ＨＭ）＜１．０を満たすように構成されている。

投影面積差ＳＭは、図３（ａ）に示すように、ピン部３の短手方向（第１の径方向）に延長する直線１ａ（換言すればフランジ部４の長軸４Ａと直交する直線１ａ）の延長方向両側において、当該直線１ａが交差するアッパー部２Ｕの最大外径位置と当該直線１ａが交差するフランジ部４の最大外径位置との間に位置されるフランジ部４の投影面積部分４０，４０（図３（ａ）においてハッチングで示した部分）である。換言すれば、投影面積差ＳＭは、直線１ａの延長方向両側において、アッパー部２Ｕの投影面積部分と重なっていないフランジ部４の投影面積部分４０，４０である。
具体的には、投影面積差ＳＭは、図３（ａ）に示すように、ピン部３の短手方向（第１の径方向）に延長する直線１ａの延長方向一端側において当該直線１ａとアッパー部２Ｕの最大外径位置２ｄとの交差点１ｄを通過してフランジ部４の長軸４Ａ（第２の径方向(ピン部３の長手方向)）と平行な一端側区画線４１ａとフランジ部４の外形線４１ｂとで囲まれた一端側面積部分４０Ａと、直線１ａの延長方向他端側において当該直線１ａとアッパー部２Ｕの外形線２ｅとの交差点１ｅを通過してフランジ部４の長軸４Ａと平行な他端側区画線４２ａとフランジ部４の外形線４２ｂとで囲まれた他端側面積部分４０Ｂとを合計したフランジ部４の投影面積部分４０，４０である。

投影面積差ＨＭは、図３（ｂ）に示すように、ピン部３の長手方向（第２の径方向）に延長する直線１ｂ（換言すればフランジ部４の短軸４Ｂと直交する直線１ｂ）の延長方向両側において、当該直線１ｂが交差するアッパー部２Ｕの最大外径位置と当該直線１ｂが交差するフランジ部４の最大外径位置との間に位置されるフランジ部４の投影面積部分５０，５０（図３（ｂ）においてハッチングで示した部分）である。換言すれば、投影面積差ＨＭは、直線１ｂの延長方向両側において、アッパー部２Ｕの投影面積部分と重なっていないフランジ部４の投影面積部分５０，５０である。
具体的には、投影面積差ＨＭは、図３（ｂ）に示すように、ピン部３の長手方向（第２の径方向）に延長する直線１ｂの延長方向一端側において当該直線１ｂとアッパー部２Ｕの外形線２ｆとの交差点１ｆを通過してフランジ部４の短軸４Ｂ（第１の径方向(ピン部３の短手方向)）と平行な一端側区画線５１ａとフランジ部４の外形線５１ｂとで囲まれた一端側面積部分５０Ａと、直線１ｂの延長方向他端側において当該直線１ｂとアッパー部２Ｕの外形線２ｇとの交差点１ｇを通過してフランジ部４の短軸４Ｂと平行な他端側区画線５２ａとフランジ部４の外形線５２ｂとで囲まれた他端側面積部分５０Ｂとを合計したフランジ部４の投影面積部分５０，５０である。

実施形態のスタッド１は、さらに、図３（ｃ）に示すように、スタッド１の中心軸１Ｃと直交するフランジ部４の最大断面積をＦＭとした場合に、
０＜（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭ＜０．７
を満たすように構成されている。

即ち、実施形態のスタッド１は、
０≦（ＳＭ／ＨＭ）＜１．０、かつ、０＜（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭ＜０．７
を満たすように構成されている。

次に、図４を参照し、スタッド１がトレッド１４に形成された取付穴１４ｂに嵌め込まれて構成されたスタッダブルタイヤあるいはスパイクタイヤ等と呼称されるタイヤ１０について説明する。
タイヤ１０は、ビード部１１、ビードコア１１Ｃ、カーカス層１２、ベルト層１３ａ，１３ｂ、ベルト保護層１３ｃ、トレッド１４、サイドトレッド１５、スタッド１を備える。
カーカス層１２は、ビード部１１に配置された１対のビードコア１１Ｃにトロイド状をなして跨るように設けられた、当該タイヤ１０の骨格を成す部材で、このカーカス層１２のクラウン部のタイヤ径方向外側に、例えば、内側のベルト層１３ａ及び外側のベルト層１３ｂが配置されている。当該ベルト層１３ａ，１３ｂは、それぞれ、スチールコードもしくは有機繊維を撚ったコードを、タイヤの赤道線１０Ｃ（図５参照）に対して例えば２０°〜７０°の角度で交錯するように配置されている。
トレッド１４は、ベルト層１３ｂのタイヤ径方向外側に配置されたゴム部材（トレッドゴム）で、このトレッド１４の表面１４ａには、複数の溝１６が形成されており、これら複数の溝１６により陸部（ブロック）１７が区画される。溝１６は、例えば図５に示すようにタイヤのショルダー部側からタイヤの赤道線１０Ｃ側に延長するように形成された複数の主溝（幹溝）１６Ａ、及び、主溝１６Ａから延長するように形成された副溝（枝溝）１６Ｂを備えた構成である。
サイドトレッド１５はトレッド１４の端部からタイヤのサイド部に延長してカーカス層１２を覆うゴム部材である。
トレッド１４と外側のベルト層１３ｂとの間には、ベルト保護層１３ｃが設けられる。ベルト保護層１３ｃは、有機繊維等から成るコードを備えた構成である。
トレッド１４の表面１４ａ側の陸部１７には取付穴１４ｂが形成され、この取付穴１４ｂ内にスタッド１が嵌め込まれて取付けられている。

図４に示すように、取付穴１４ｂは、タイヤのトレッド１４の表面１４ａからタイヤの円の中心に向けて延長する例えば円筒状の有底孔により形成される。
取付穴１４ｂは、例えば、入口部、底部、入口部と底部とを繋ぐ中間部を備える。
入口部、底部、中間部は、取付穴１４ｂの中心軸が同一である同軸状に形成される。
中間部は、例えば径が一定の円筒状穴部である。
入口部は、中間部の円形状の入口側端からトレッド１４の表面１４ａに向けて拡径する円錐状面（取付穴１４ｂの穴の中心線を中心線とする円錐状面）で囲まれた漏斗状の筒状取付穴部である。
底部は、中間部の円形状の底側端からタイヤの円の中心に向けて拡径した後に縮径して底面を形成する面で囲まれた有底取付穴部である。
尚、耐スタッド抜け性能を向上させるため、底部における底面側の形状は、スタッド１のフランジ部４の形状に対応した形状とすることが好ましい。

図外の打込みマシンにより、スタッド１がフランジ部４側から取付穴１４ｂ内に打ち込まれることで、スタッド１が取付穴１４ｂに嵌め込まれた状態に取付けられる。
スタッド１の高さ寸法は取付穴１４ｂの深さ寸法よりも長く形成され、スタッド１は、ピン部３がトレッド１４の表面１４ａより突出するように取付けられる。

そして、実施形態では、スタッド１がトレッド１４の表面１４ａ側に形成された取付穴１４ｂに取付けられて構成されたタイヤ１０として、スタッド１の第１の径方向としてのピン部３の短手方向がタイヤ周方向１０Ｙと同じ方向を向き、スタッド１の第２の径方向としてのピン部３の長手方向がタイヤ巾方向１０Ｘと同じ方向を向くように構成した（図５参照）。
即ち、スタッド１が取付けられた実施形態のタイヤ１０は、図５，図６に示すように、スタッド１の中心軸１Ｃに沿った方向の一方側から当該スタッド１のピン部３、ボディ部２、フランジ部４を見た場合の当該ピン部３、ボディ部２、フランジ部４の正投影図において、タイヤ周方向両側でのフランジ部４の投影面積とアッパー部２Ｕの投影面積との投影面積差をＳＭとするとともに、タイヤ巾方向両側でのフランジ部４の投影面積とアッパー部２Ｕの投影面積との投影面積差をＨＭとし、さらに、スタッド１の中心軸１Ｃと直交するフランジ部４の最大断面積をＦＭとした場合に、０≦（ＳＭ／ＨＭ）＜１．０、かつ、０＜（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭ＜０．７を満たすように構成した。

実施例
図６に示すように、形状の異なるスタッド１を製作して当該スタッド１を取付けた複数のタイヤ１０を製作し、各タイヤ１０における耐スタッド抜け性能を検証した。
尚、図６に示す実施例、比較例においては、スタッド１のピン部３の長手方向とタイヤ巾方向１０Ｘとが一致し、スタット１のピン部３の短手方向とタイヤ周方向１０Ｙとが一致するように、当該スタッド１が取付穴１４ｂに取付けられたタイヤ１０を製作し、これら各タイヤ１０での耐スタッド抜け性能を検証した。
即ち、各タイヤ１０におけるスタッド１のＳＭ（タイヤ周方向投影面積差）／ＨＭ（タイヤ巾方向投影面積差）、（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭの違いによる耐スタッド抜け性能への影響を検証する実験を行った。

実験条件は、以下とした。
・タイヤサイズ：２０５／５５Ｒ１６、内圧２３０ＫＰａ
・耐スタッド抜け性能：
氷雪及び乾燥路面の一般道を新品タイヤ時から約３０，０００ｋｍ走行させて、走行後に脱落したスタッド１の本数を計測した。脱落したスタッドの本数（Ａ）と当初のスタッドの本数（Ｂ）より割合（Ｂ／Ａ）を算出して、タイヤ１０の耐スタッド抜け性能を評価した。

従来例のタイヤ１０、比較例１乃至比較例５のタイヤ１０及び実施１乃至実施例６のタイヤ１０の実験結果に基づく耐スタッド抜け性能を図６に示す。
尚、図６に示した耐スタッド抜け性能は、従来例のタイヤ１０の性能評価結果を１００とした場合の相対評価となる指数を比較例１乃至比較例５のタイヤ１０及び実施１乃至実施例６のタイヤ１０の各々で算出したものであり、指数が大きいほど耐スタッド抜け性能が良好であることを示す。

実験結果から、投影面積比＝ＳＭ／ＨＭが１よりも大きく、かつ、評価値＝（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭが０よりも小さい比較例２乃至比較例５では、耐スタッド抜け性能が従来例よりも悪化することが判明した。
つまり、ＳＭ／ＨＭが１よりも大きくなるということは、ＳＭがＨＭよりも大きくなる場合である。これは、フランジ部４の断面積がアッパー部２Ｕの断面積よりもタイヤ周方向１０Ｙにおいて十分に大きい場合であり、この場合、スタッド１とタイヤゴムとの接触面積のタイヤ周方向成分が、タイヤ巾方向成分に対し相対的に小さくなり、その結果、タイヤ周方向にスタッド１が倒れ易くなり、耐スタッド抜け性能の悪化に繋がったと考えられる。
また、（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭが０よりも小さくなるということは、ＳＭがＨＭよりも大きくなる場合である。従って、この場合も、前述したように、耐スタッド抜け性能の悪化に繋がったと考えられる。

また、実験結果から、ＳＭ／ＨＭが０であっても、（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭが０．７である比較例１では、耐スタッド抜け性能が従来例よりも若干悪化することが判明した。
つまり、比較例１のように、（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭが０．７以上であるということは、フランジ部４の断面積がアッパー部の断面積よりもタイヤ巾方向において非常に大きい場合であり、アッパー部２Ｕの断面がタイヤ周方向に細長い（＝タイヤ巾方向の長さが非常に狭巾な）形状となるため、僅かなタイヤ横方向（＝タイヤ巾方向）への入力に対してもスタッド１がタイヤ巾方向に倒れ易くなり、耐スタッド抜け性能の悪化に繋がったと考えられる。
さらに、比較例１の場合、アッパー部２Ｕのタイヤ巾方向の長さが短くなることから、おのずとピン部３のタイヤ巾方向の長さも短くせざるを得なくなるため、制動性能が悪化する。

一方、実験結果から、０≦（ＳＭ／ＨＭ）＜１．０、且つ、０＜（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭ＜０．７を満たすように構成された実施例１乃至実施例６においては、従来例と比べていずれも耐スタッド抜け性能が向上することが判明した。

また、実験結果から、０．１≦（ＳＭ/ＨＭ）≦０．４、かつ、０．２＜（ＨＭ−ＳＭ）/ＦＭ＜０．５を満たすように構成された実施例３及び実施例４においては、耐スタッド抜け性能の性能評価結果が「１０６」となり、従来例と比べて耐スタッド抜け性能がより向上することが判明した。

即ち、耐スタッド抜け性能を向上させるためには、フランジ部４のタイヤ巾方向１０Ｘに沿った長さが長い方が好ましい。フランジ部４のタイヤ巾方向１０Ｘに沿った長さが長い場合、タイヤ１０の制駆動時に、フランジ部４がタイヤゴムと接する面積が増えるため、「接面積×接触圧」が大きくなり、スタッド１が抜けにくくなるからである。
また、耐スタッド抜け性能を向上させるためには、アッパー部２Ｕとフランジ部４とのタイヤ周方向１０Ｙの径差が小さい方が好ましい。タイヤ周方向１０Ｙにおいてフランジ部４とアッパー部２Ｕとの径差が大きくなると、アッパー部２Ｕとタイヤゴムとの接触面積が小さくなるとともに、アッパー部２Ｕと取付穴１４ｂの内壁面との間にできる隙間が大きくなってローアー部２Ｌと取付穴１４ｂの内壁面との接触面積が小さくなるため、スタッド１が取付穴１４ｂから抜けやすくなるからである。
一方、スタッドの重量規制を達成するためには、アッパー部２Ｕとフランジ部４とを全周に渡って径差が小さい構成とすることが困難である。
以上に鑑み、実施形態によれば、０≦（ＳＭ／ＨＭ）＜１．０、かつ、０＜（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭ＜０．７を満たすスタッド１及びタイヤ１０を構成したことによって、前述したスタッドの重量規制を達成できるとともに、フランジ部４のタイヤ巾方向１０Ｘに沿った長さを長くし、かつ、アッパー部２Ｕとフランジ部４とのタイヤ周方向１０Ｙの径差を小さくするという条件を満たすスタッド１及びタイヤ１０が得られた。
即ち、実施形態によれば、スタッド総重量を維持又は軽量化させることができてスタッド１の重量規制を達成できるとともに、耐スタッド抜け性能を向上させることができるスタッド１、及び、当該スタッド１が取付けられた耐スタッド抜け性能に優れたタイヤ１０を得ることができるようになった。

また、実施形態のスタッド１は、アッパー部２Ｕの長手方向とフランジ部４の長手方向とが異なる方向を向くように構成したため、アッパー部２Ｕの長手方向とフランジ部４の長手方向とが同じ方向を向くように構成されたスタッドと比べて、アッパー部２Ｕの断面積を小さく抑えつつ、アッパー部２Ｕとフランジ部４とのタイヤ周方向１０Ｙの径差を小さくできて、耐スタッド抜け性能を向上させることができる。

また、フランジ部４の最大断面形状の扁平率を０．１以上０．２５以下とし、フランジ部４のタイヤ巾方向成分をタイヤ周方向成分よりも大きくしたため、前述したように、タイヤ１０の制駆動時に、フランジ部４がタイヤゴムと接する面積が増えるので、「接面積×接触圧」が大きくなって、スタッド１が抜けにくくなり、耐スタッド抜け性能を向上させることができる。

尚、スタッド１のボディ部２、ピン部３、フランジ部４は、中心軸１Ｃと直交する長手方向及び短手方向を備えた形状であれば、具体的な形状はどのような形状であってもよい。例えば、中心軸１Ｃと直交する長手方向及び短手方向を備えた形状は、三角形、多角形等の形状であってもよい。

また、スタッド１のピン部３の正投影図が、正円形、正三角形、正方形、正多角形等のように、長手方向と短手方向との区別ができない形状の場合においては、正投影図において、ピン部３の任意の径方向をスタッド１の第１の径方向と定義するとともに、このスタッド１の第１の径方向と交差（例えば直交）する方向をスタッド１の第２の径方向と定義して、０≦（ＳＭ／ＨＭ）＜１．０、かつ、０＜（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭ＜０．７を満たすスタッド１を構成すればよい。

また、実施形態では、ボディ部２の中心軸とピン部３の中心軸とフランジ部４の中心軸とが一致しているスタッド１を備えたタイヤ１０を示したが、ボディ部２の中心軸、ピン部３の中心軸、フランジ部４の中心軸が、一致していないスタッドを備えたタイヤであってもよい。

１ スタッド、１ａ，１ｂ 直線、１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ 交差点、
１Ｃ スタッドの中心軸、２ ボディ部、
２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ アッパー部（ボディ部）の最大外径位置、
３ ピン部、４ フランジ部、１０ タイヤ、１０Ｘ タイヤ巾方向、１４ トレッド、
１４ａ トレッドの表面、１４ｂ 取付穴、
４０，４０、５０，５０ フランジ部の投影面積部分、
４０Ａ，５０Ａ 一端側面積部分、４１ａ，５１ａ 一端側区画線、
４１ｂ，４２ｂ，５１ｂ，５２ｂ フランジ部の外径線、
４２ａ，５２ａ 他端側区画線、４０Ｂ，５０Ｂ 他端側面積部分。

Claims (2)

1. タイヤのトレッドの表面側に形成された取付穴に取付けられるスタッドであって、
   柱状のボディ部と、ボディ部の一端に設けられたピン部と、ボディ部の他端に設けられたフランジ部とを備え、
   ピン部の形状がスタッドの中心軸と直交する長手方向及び短手方向を備えた形状に形成され、
   スタッドの中心軸に沿った方向の一方側から当該スタッドのピン部、ボディ部、フランジ部を見た場合の当該ピン部、ボディ部、フランジ部の正投影図において、スタッドのピン部の短手方向でのフランジ部の投影面積とボディ部の投影面積との投影面積差をＳＭとするとともに、ピン部の短手方向と直交するスタッドのピン部の長手方向でのフランジ部の投影面積とボディ部の投影面積との投影面積差をＨＭとし、かつ、スタッドの中心軸と直交するフランジ部の最大断面積をＦＭとした場合に、
   ０≦（ＳＭ／ＨＭ）＜１．０、かつ、０＜（ＨＭ−ＳＭ）／ＦＭ＜０．７を満たすように構成され、
   投影面積差ＳＭは、ピン部の短手方向に延長する直線の延長方向一端側において当該直線とボディ部の最大外径位置との交差点を通過してピン部の長手方向と平行な一端側区画線とフランジ部の外形線とで囲まれた一端側面積部分と、ピン部の短手方向に延長する直線の延長方向他端側において当該直線とボディ部の最大外径位置との交差点を通過してピン部の長手方向と平行な他端側区画線とフランジ部の外形線とで囲まれた他端側面積部分とを合計したフランジ部の投影面積部分であり、
   投影面積差ＨＭは、ピン部の長手方向に延長する直線の延長方向一端側において当該直線とボディ部の最大外径位置との交差点を通過してピン部の短手方向と平行な一端側区画線とフランジ部の外形線とで囲まれた一端側面積部分と、ピン部の長手方向に延長する直線の延長方向他端側において当該直線とボディ部の最大外径位置との交差点を通過してピン部の短手方向と平行な他端側区画線とフランジ部の外形線とで囲まれた他端側面積部分とを合計したフランジ部の投影面積部分であり、
   ボディ部の形状及びフランジ部の形状が、それぞれ、スタッドの中心軸と直交する長手方向及び短手方向を備えた形状に形成され、
   ボディ部の長手方向とフランジ部の長手方向とが異なる方向を向くように構成されたことを特徴とするスタッド。
2. 請求項１に記載のスタッドがトレッドの表面側に形成された取付穴に取付けられて構成されたタイヤであって、
   スタッドのピン部の短手方向がタイヤ周方向と同じ方向を向き、スタッドのピン部の長手方向がタイヤ巾方向と同じ方向を向くように構成されたことを特徴とするタイヤ。

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