JP6663836B2 - スタッドピン及びスタッドピンを備えた空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、スタッドピン及びスタッドピンを備えた空気入りタイヤに関するものである。

従来、スタッドピンとして、平面視台形状のボディと、その上面から突出する片側が山型形状のピンとを備えた構成のものが公知である（特許文献１参照）。

国際公開第２０１４／１２２５７０号

しかしながら、前記従来のスタッドピンでは、タイヤへの保持性を改良するものでしかなく、それ自体の耐久性については全く考慮されていない。

本発明は、装着状態での保持性だけでなく、優れた耐久性を有するスタッドピン及びこのスタッドピンを備えた空気入りタイヤを提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
空気入りタイヤのピン穴に装着されるスタッドピンであって、
軸心方向に延びる円柱状のボディと、
前記ボディの前記軸心方向の一端側から突出するシャフトと、
前記ボディの前記軸心方向の他端部に設けられ、前記軸心に直交する縦軸を中心として対称であると共に、前記軸心及び前記縦軸に直交する横軸を挟んで縦軸方向に非対称に形成される台座部と、
を備え、
前記台座部は、縦軸が前記空気入りタイヤのタイヤ周方向に沿うように配置され、平面視で、前記縦軸方向の長さが、前記横軸方向の長さよりも長くなっており、
前記台座部は、平面視で、前記横軸によって分割される第１領域と第２領域とで構成され、
前記第１領域の外縁は、前記横軸方向の両側から前記縦軸に向かって傾斜する直線状の傾斜部と、前記一対の傾斜部それぞれの端部から前記横軸に向かって互いに平行に延びる一対の直線部とを有しており、
前記第２領域の外縁は、前記軸心を中心とする円弧状を備えており、
前記傾斜部と前記直線部との境界部分が角部で構成されていることを特徴とするスタッドピンを提供する。

この構成により、スタッドピンをタイヤのピン穴に装着した場合、ピン穴を構成する内面をボディの外面に密着させることができる。この結果、路面を走行する際にスタッドピンに力が作用したとしても、ピン穴から脱落しにくくなる（耐抜止性の向上）。また、台座部を横軸を中心として縦軸方向に非対称に形成しているので、ピン穴への装着方向によって、特定の方向への耐抜止性を向上できる。これにより、走行開始時、コーナリング時あるいは制動時に、トラクション性能、コーナリング性能あるいは制動性能を発揮させることが可能となる（エッジ性能の向上）。また、縦軸方向での耐抜止性を向上させることができる。

この構成により、傾斜部が形成された側では突出する中央部分の耐抜け性を向上させることができる。

前記ボディは、上端外縁部にテーパ面を有するのが好ましい。

この構成により、ドライ路面を走行する際に、ボディの路面に衝突する部分はテーパ面であり、その際に路面に作用する衝撃力を緩和することができる。したがって、路面割れ等の発生を抑制することが可能となる。

前記台座部は、平面視で、前記ボディから全周ではみ出すように形成されているのが好ましい。

この構成により、台座部による耐抜止性をさらに向上できる。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
前記いずれかの構成のスタッドピンと、
トレッド部に形成され、前記スタッドピンが装着されるピン穴と、
を備えていることを特徴とする空気入りタイヤを提供する。

本発明によれば、ボディを円柱状とし、台座部を横軸を中心として縦軸方向に非対称に形成するようにしたので、耐抜止性を向上させつつ、特定方向でのエッジ性能を向上可能となる。

本実施形態に係るスタッドピンの斜視図である。 図１に示すスタッドピンの正面図である。 図１に示すスタッドピンの平面図である。 図１に示すスタッドピンを装着するタイヤのトレッド部の展開図である。 図４に示すピン穴の断面図である。 他の実施形態に係るスタッドピンの平面図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致するものではない。

図１及び図２は、本実施形態に係るスタッドピン１を示す。スタッドピン１は、アルミニウム、アルミニウム合金等を成形加工等により形成したもので、ボディ２と、このボディ２の下方側に続くシャンク３と、さらにその下方側に続く台座部４と、ボディ２の上面中央部に設けられるシャフト５とで構成されている。

ボディ２は、円柱状に形成されている。「円柱状」には、平面視で真円のものに限らず、多少変形した楕円等のほか、平面視で複数の線分で繋がった多角形状も含まれる。多角形状とする場合、線分の長さを十分に短くして、ピン穴２６の内面にほぼ均一に密着するような円形に近いものとする必要がある。このように、用語「円柱状」は、平面視真円、楕円等の曲線で囲まれた図形、及び、短い線分で囲まれた多角形を含む図形の全般を意味し、要するにピン穴２６を構成する内面との密着性が全面に亘って高められる形状であればよい。

また、ボディ２の上面外縁部はテーパ面７で構成されている。テーパ面７は、スタッドピン１を空気入りタイヤ（スタッドタイヤ）に装着し、路面を走行した際、路面に接触する最初の領域となる。テーパ面７を形成することにより、路面に対して集中荷重を発生させにくくなり、路面割れ等の不具合の発生を防止できる。

なお、ボディ２の平面視での形状を真円とした場合、その中心を通って長手方向に延びる直線が軸心（図心）である。この軸心の位置は、以下の台座部４やシャフト５でも同じである。また、軸心に直交して、図３中、左右方向に延びる直線が横軸、この横軸に直交して上下方向に延びる直線が縦軸である。

図３に示すように、台座部４は、平面視で、縦軸方向の最大長さａと横軸方向の最大長さｂがａ＞ｂを満足する縦長形状に形成されている。台座部４の縦軸方向の一端側すなわち横軸を挟んで一方に位置する第１領域には、２つの傾斜部１０によって三角形状に突出する突出部１１が形成されている。突出部１１は、平面視で、横軸を中心として縦軸方向の一方にのみ配置され、縦軸を挟んで左右対称となっている。また、傾斜部１０が縦軸となす角度は９０°未満に設定され、特に好ましい角度は４５°である。各傾斜部１０の下端部から横軸に向かって互いに平行となる直線部９が延びている。これにより、第１領域には斜め方向に拡張された部位（拡張部）が形成される。台座部４の縦軸方向の一端側すなわち横軸を挟んで他方に位置する第２領域には、円弧部１２ａによって囲まれた半円部１２が形成されている。このように、第１領域と第２領域とは、横軸を中心として非対称な形状となるように形成されている。但し、第１領域と第２領域との関係は前記形状には限定されないが、ａ＞ｂを満足する縦長形状に形成されているのが好ましい。なお、台座部４の外縁部下面にはテーパ面１３が形成されている。

シャフト５は、平面視奇数角形（ここでは、五角形）をした第１突部１４を備えている。第１突部１４の１つの辺（エッジ）を含む第１エッジ部１５は、ボディ２の側面６と平行な平面である。第１エッジ部１５は、ボディ側エッジ部８ａの長さよりも短く設定されている。また、第１エッジ部１５に隣接する両側の第２エッジ部１６及び第３エッジ部１７は、台座部４の円弧部分に対向している。さらに、第２エッジ部１６に隣接する第４エッジ部１８と、第３エッジ部１７に隣接する第５エッジ部１９は、台座部４の各傾斜部１０に対向している。

第１突部１４の上面には第２突部２０が形成されている。第２突部２０は平面視矩形状で、その長辺の一方が第１突部１４の第１エッジ部１５と平行な第６エッジ部２１となっている。但し、第２突部２０の他のエッジ部（第７エッジ部２２、第８エッジ部２３及び第９エッジ部２４）は第１突部１４の他のエッジ部とは延びる方向が相違している。

また、シャフト５は、その軸心がボディ２の軸心と合致するように設けられている。これにより、ボディ２の外縁からシャフト５までに全方位で十分な距離を確保することができる。また、第１突部１４に比べて第２突部２０のエッジ部の数を少なくしている。具体的に、第１突部１４では５箇所、第２突部２０では４箇所としている。さらにここでは、シャフト５の高さを０．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下としている。０．５ｍｍ未満では、シャフト５としての機能を十分に発揮できないからであり、２．５ｍｍを超えると、ボディ２よりも先にシャフト５が接地してしまい損傷しやすいからである。また、第１突部１４に対する第２突部２０の高さの比率を１０％以上、８０％以下としている。１０％未満では、第２突部２０のエッジ効果が不十分であり、８０％を超えると、第１突部１４のエッジ効果を十分に発揮できなくなる。

このようにシャフト５を２段で形成することにより、エッジ長さの総計を大きくすることができ、十分なエッジ効果を発揮させることができる。しかも、路面には第１突部１４と第２突部２０の種々の方向に延びるエッジが衝突することになり、直進方向のみならず、コーナリング時等、種々の方向に対してエッジ効果を発揮させることができる。なお、シャフト５は３段以上で構成することも可能である。

前記構成のスタッドピン１は、図４に示すように、スタッドタイヤのトレッド部２５に形成したピン穴２６に装着して使用する。ピン穴２６は、図５に示すように、同一内径の小径部２７と、その先端の拡径部２８とで構成されている。ピン穴２６へのスタッドピン１の装着作業は、ピン打ち込み装置（図示せず）によって自動的に行う。この場合、台座部４の形状を円形等の点対称な形状ではなく、前述のような縦長の異形状としているため、その方向を容易に把握してピン穴２６へと正確に装着することができる。ここでは、シャフト５の第１側面がタイヤ蹴出側で、タイヤ周方向に直交してタイヤ幅方向に延びるように位置決めする。この状態では、トレッド部２５の表面からスタッドピン１のボディ２の上端部（テーパ面７）よりも上の部分が露出する。

このようにスタッドタイヤに装着されたスタッドピン１によれば、走行する際、まずボディ２の上端外縁部分が路面に衝突する。ボディ２の上端外縁部分にはテーパ面７が形成されている。このため、ボディ２の上端外縁部分が路面に衝突しても、路面への単位面積当たりの衝撃力を抑制することができる。この結果、ドライ路面を走行する場合であっても、路面割れ等の不具合の発生を回避可能となる。また、ボディ２自身は、円柱状に形成されているので、路面への衝突に対して十分な強度を有し、長期に亘って使用しても損傷しにくい（耐久性を有する）。

続いて、シャフト５が路面に衝突する。この場合、ボディ２とシャフト５との間には十分な距離が確保されている。このため、路面にボディ２が衝突する前にシャフト５が衝突することが回避される。これにより、路面衝突時のシャフト５の損傷を防止することができる。

また、路面に衝突するシャフト５は、２段で構成され、周囲の尖った辺の方向が第１突部１４と第２突部２０とで１箇所を除いて相違している。したがって、そのエッジ効果を十分に発揮させることができる。すなわち、直進であれば、第１エッジ部１５が路面（氷面）に作用する。また、カーブを走行するコーナリング時であれば、第２エッジ部１６又は第３エッジ部１７が路面に対する横ずれを防止する。さらに、ブレーキを踏んだ際には、第４エッジ部１８及び第５エッジ部１９が路面に対して制動力を作用させる。

このとき、スタッドピン１には、ボディ２やシャフト５を介してピン穴２６から脱落させるような力が作用する。スタッドピン１では、ボディ２よりも小径となったシャンク３と、これに続くボディ２よりも大径となった台座部４とを備えており、その脱落が有効に防止される。特に、ボディ２は円柱状に形成されており、ピン穴２６を構成する内面と密着するので、抜止効果が高められる。また、台座部４は、平面視でボディ２の全周から外側に広がるように形成されているので、この点でも抜止効果が高められる。その上、台座部４は横軸長さに比べて縦軸長さが長く形成されているので、走行開始時と制動時に路面から作用する力に対して有効に抜止効果を発揮させることができる。また、台座部の直線部９と傾斜部１０の境界部分及びその近傍部分がコーナリング時の抜止効果を高める。

ボディ２及び台座部４の平面視形状が円形の比較例、及び、図１から図３に示す実施例のスタッドピンを使用して抜止性及びエッジ性能について試験を行った。テストタイヤとして、タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５、空気圧Ｆｒ／Ｒｅ：２２０／２２０（ｋＰａ）を使用した。抜止性試験では、ピン穴２６に装着したスタッドピン１にワイヤを接続し、前後、斜め及び横方向に一定速度で引っ張った。引っ張り力を徐々に大きくし、スタッドピン１がピン穴２６から抜けたときの引っ張り力で評価した。エッジ性能試験では、テストタイヤをテスト車両（１５００ｃｃ、４ＷＤミドルセダン車）に装着してアイス路面を走行し、エッジ性能（駆動性能、制動性能及び旋回（コーナリング）性能）を評価した。エッジ性能の評価では、比較例１の場合を１００として実施例１から９を指数評価した。駆動性能については、アイス路面において停止状態から走行距離が３０ｍに到達するまでの経過時間により評価した。制動性能については、速度４０ｋｍ／ｈでＡＢＳ（Antilock Brake System）により制動力を作用させたときの制動距離で評価した。旋回性能については、同じく速度４０ｋｍ／ｈで旋回した際の旋回半径で評価した。

評価結果は、表１に示す通りである。

このように、実施例では、縦長の非対称形状をした台座部４により全ての方向に対する抜止性を向上させることができた。また、シャフト５では、各辺エッジ部により、エッジ効果の全ての項目で優れた効果を発揮した。このエッジ効果は、２段にすることにより、エッジ部の方向を自由に設定することができたことと、エッジ部を長くすることができたこととがその要因である。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

前記実施形態では、タイヤの蹴出側に、シャフト５の第１突部１４の第１エッジ部１５を、タイヤ周方向と直交してタイヤ幅方向に延びるように配置したが、タイヤの踏込側に配置するようにしてもよい。これによれば、第１エッジ部１５により制動力を作用させやすくなる。

前記実施形態では、シャフト５を平面視奇数角形としたが、１つの直線部と、それ以外の円弧部とで構成することも可能である。この場合、円弧部は、直線部よりも長さの短い複数の線分で繋がった略円弧状とするようにしてもよい。

前記実施形態では、台座部４に、平面視で、互いに平行となる直線部９を形成するようにしたが、傾斜部１０には円弧部１２ａのみが連続するように形成するようにしてもよい。また、直線部９が円弧部１２ａとは曲率半径が相違する別の円弧部で構成されていてもよい。これによっても、傾斜部１０と円弧部１２ａ又は別の円弧部の接続部分に角部が形成され、抜止効果を発揮させることができる。

前記実施形態では、台座部４の第２領域は円弧部１２ａのみで構成するようにしたが、図６に示すように、第２領域に、横軸と平行となる直線部１２ｂを形成するようにしてもよい。また、シャフト５は、図３に示すものとは軸心を中心として１８０度回転させた構成となっている点でも相違する。この構成によれば、直線部１２ｂが回転方向に作用する力に対して位置ずれを効果的に防止することができる。

１…スタッドピン
２…ボディ
３…シャンク
４…台座部
５…シャフト
７…テーパ面
９…直線部
１０…傾斜部
１１…突出部
１２…半円部
１２ａ…円弧部
１３…テーパ面
１４…第１突部
１５…第１エッジ部
１６…第２エッジ部
１７…第３エッジ部
１８…第４エッジ部
１９…第５エッジ部
２０…第２突部
２１…第６エッジ部
２２…第７エッジ部
２３…第８エッジ部
２４…第９エッジ部
２５…トレッド部
２６…ピン穴
２７…小径部
２８…拡径部

Claims (4)

1. 空気入りタイヤのピン穴に装着されるスタッドピンであって、
   軸心方向に延びる円柱状のボディと、
   前記ボディの前記軸心方向の一端側から突出するシャフトと、
   前記ボディの前記軸心方向の他端部に設けられ、前記軸心に直交する縦軸を中心として対称であると共に、前記軸心及び前記縦軸に直交する横軸を挟んで縦軸方向に非対称に形成される台座部と、
   を備え、
   前記台座部は、縦軸が前記空気入りタイヤのタイヤ周方向に沿うように配置され、平面視で、前記縦軸方向の長さが、前記横軸方向の長さよりも長くなっており、
   前記台座部は、平面視で、前記横軸によって分割される第１領域と第２領域とで構成され、
   前記第１領域の外縁は、前記横軸方向の両側から前記縦軸に向かって傾斜する直線状の一対の傾斜部と、該一対の傾斜部それぞれの端部から前記横軸に向かって互いに平行に延びる一対の直線部とを有しており、
   前記第２領域の外縁は、前記軸心を中心とする円弧状を備えており、
   前記傾斜部と前記直線部との境界部分が角部で構成されていることを特徴とするスタッドピン。
2. 前記ボディは、上端外縁部にテーパ面を有することを特徴とする請求項１に記載のスタッドピン。
3. 前記台座部は、平面視で、前記ボディから全周ではみ出すように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスタッドピン。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のスタッドピンと、
   トレッド部に形成され、前記スタッドピンが装着されるピン穴と、
   を備えていることを特徴とする空気入りタイヤ。

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