JP6688202B2 - スタッドピンを備えたスタッドタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、スタッドピンを備えたスタッド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、それ自体のアイス性能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、優れたアイス性能を発揮することができるスタッドピンを備えたスタッド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、
ほぼ円柱状で、上端外縁部には、軸心に直交する直線と平行なボディ側エッジ部と、それ以外の円弧状部とが形成されることにより外周面に前記軸心と平行な側面が形成されたボディと、前記ボディから突出するシャフトとを備えたスタッドピンと、
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、
前記シャフトは、前記ボディから突出する第１突部と、前記第１突部から突出する第２突部とからなり、
前記第１突部と前記第２突部は、平面視での外形形状が非相似形であり、
前記スタッドピンは、前記ボディ側エッジ部がタイヤ蹴出側で、タイヤ周方向に直交するように配置されていることを特徴とするスタッドタイヤを提供する。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
ほぼ円柱状で、上端外縁部には、軸心に直交する直線と平行なボディ側エッジ部と、それ以外の円弧状部とが形成されることにより外周面に前記軸心と平行な側面が形成されたボディと、前記ボディから突出するシャフトとを備えたスタッドピンと、
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、
前記シャフトは、前記ボディから突出する第１突部と、前記第１突部から突出する第２突部とからなり、
前記第１突部と前記第２突部は、平面視での外形形状が非相似形であり、
前記スタッドピンは、前記ボディ側エッジ部がタイヤ踏込側で、タイヤ周方向に直交するように配置されていることを特徴とするスタッドタイヤを提供する。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
円柱状で、外周面に軸心と平行な側面を形成されることにより、一端側外縁部にエッジ部を有するボディと、前記ボディから突出するシャフトとを備えたスタッドピンと、
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、
前記スタッドピンは、前記ボディのエッジ部がタイヤ踏込側で、タイヤ周方向に直交するように配置されていることを特徴とするスタッドタイヤを提供する。

この構成により、スタッドピンをスタッドタイヤのピン穴に装着した状態で氷雪路面を走行すれば、第１突部と第２突部の両方のエッジを種々の方向で氷雪路面に食い込ませることができる。この結果、エッジ性能（駆動性能、制動性能、コーナリング性能）を向上させることができる。また、走行開始時に、タイヤ踏込側の前記ボディのエッジ部が路面に噛み込みやすくなり、エッジ効果を発揮してトラクション性能を向上させることができる。

前記第１突部と前記第２突部は、少なくとも一方は平面視多角形で構成されていればよい。

前記第１突部は、前記第２突部に比べてエッジの数が多いのが好ましい。

この構成により、第１突部を方向の異なる種々のエッジを有する構成として、多方向でのエッジ性能を高めることができる。また、第２突部では、限られた領域内でエッジ長さを確保して第１突部でのエッジ性能を補完する役割を果たすことができる。

前記ボディからの前記第１突部の突出寸法は、前記第１突部からの前記第２突部の突出寸法に比べて大きいのが好ましい。

本発明によれば、第１突部と第２突部の両方のエッジを種々の方向で氷雪路面に食い込ませることができるので、エッジ性能を向上させることができる。

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。 実施例２に係るシャフトの平面図である。 実施例３に係るシャフトの平面図である。 実施例４に係るシャフトの平面図である。 実施例５に係るシャフトの平面図である。 実施例６に係るシャフトの平面図である。 実施例７に係るシャフトの平面図である。 実施例８に係るシャフトの平面図である。 実施例９に係るシャフトの平面図である。 比較例１に係るシャフトの平面図である。 他の実施形態に係るスタッドピンの平面図である。 他の実施形態に係るスタッドピンの平面図である。 他の実施形態に係るスタッドピンの平面図である。 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、ほぼ円柱状であるが、外周面の一部には軸心と平行な側面６が形成されている。これにより、少なくともボディ２の上端外縁部には、軸心に直交する直線と平行なボディ側エッジ部８ａと、それ以外の円弧状部８ｂとが形成される。

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。ここでは、ボディ側エッジ部８ａに形成されるテーパ面７が最初に路面に衝突する領域となる。したがって、ボディ側エッジ部８ａが路面に衝突する際、面当たりとなる。但し、路面に対して尖った部分が衝突しないようにできるのであれば、ここで言うテーパ面７には多少の湾曲面形状を含むものと解する。また、円弧状部８ｂには、円弧のみに限らず、複数の線分で繋がった多角形状の一部も含む。但し、線分の長さはボディ側エッジ部８ａよりも短い。

さらに、ボディ２では、平面視で、円柱部分の直径Ｌ１とボディ側エッジ部８ａの長さＬ２との関係は、１／４＜Ｌ２／Ｌ１＜３／４を満足するように設定されている。１／４以下では、接地時の部分的な接触圧が大きくなり過ぎ、３／４以上では、接地時に破損しやすくなる。
但し、図１５に示すように、図ボディ２は円柱状、すなわち平面視でボディエッジ部８ａのない円形としてもよい。

図３に示すように、台座部４は、平面視で、縦方向の最大長さａと横方向の最大長さ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の縦方向の一端側には、ボディ２の側面６と平行な直線部９が形成されている。また、台座部４には、直線部９とは反対側に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。ここでは、突出部１１は縦方向の中心線を挟んで左右対称である。そして、傾斜部１０が縦方向の中心線となす角度が、９０°未満となるように設定されている。特に、この角度は４５°であるのが好ましい。直線部９と各傾斜部１０とを結ぶ２箇所が円弧部１２となる。また、各部位の間は全て円弧面で接続され、エッジが形成されないようにしている。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。

台座部４の形状は、ここで記載した形状に限定されず、円形、多角形等、平面視でボディ２よりも外径側に広がっているのであれば、種々の形態とすることができる。図１６は、台座部４を平面視で円形とした例を示す。この場合、図１７に示すように、ボディ２も平面視で円形として共に平面視で円形とすることもできる。但し、前述のように、異形状に形成することにより、重量の増加を抑制しつつ、タイヤに装着した状態で、路面を走行した際のピン穴２６からの脱落を効果的に防止することが可能となっている。

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、ボディ２の側面６（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の上端部分のボディ側エッジ部８ａが路面に衝突する。ボディ側エッジ部８ａは、十分な長さと面積を有する。このため、ボディ側エッジ部８ａ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を回避することが可能となる。また、凍結した路面（氷面）を走行する際、ボディ側エッジ部８ａが路面に噛み込み、優れた駆動力を発揮する。

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突部１４の第４エッジ部１８、第５エッジ部１９及び両者が交差する頂点部分と、第２突部２０の第８エッジ部２３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１突部１４の第２エッジ部１６又は第３エッジ部１７と、第２突部２０の第７エッジ部２２又は第９エッジ部２４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１突部１４の第１エッジ部１５と、第２突部２０の第６エッジ部２１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フト５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。

シャフト５の平面視形状が図１４に示す比較例、図３、図６から図１３に示す実施例１から実施例９のスタッドピンを使用して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。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。
円柱状のボディ２の上面中央部から突出させたシャフト５の平面視形状は次の通りである。但し、いずれの図でも上方側が進行方向すなわちタイヤ踏込側を示す。
比較例１では、図１４に示す１段のみの円形とした。
実施例１は、図２に示す前記実施形態で説明した通りである。
実施例２では、図６に示すように、第１突部１４が六角形、第２突部２０が五角形に形成されている。１箇所の頂点同士が対向している。
実施例３では、図７に示すように、第１突部１４が七角形、第２突部２０が五角形に形成されている。第１突部１４は、１箇所が窪んだ形状であり、その窪み部分に位置する頂点が第２突部の１つの頂点と対向し、その反対側に位置する辺同士が平行となっている。
実施例４では、図８に示すように、第１突部１４が七角形、第２突部２０が六角形に形成されている。第１突部１４の６つの辺と第２突部２０の各辺とが互いに平行に配置されている。
実施例５では、図９に示すように、第１突部１４が星型、第２突部２０が六角形に形成されている。
実施例６では、図１０に示すように、第１突部１４が五角形、第２突部２０が台形に形成されている。
実施例７では、図１１に示すように、第１突部１４が七角形、第２突部２０が三角形に形成されている。第１突部１４は、台形の１つの辺（図では上方側の辺）の中央部分が三角形に突出した形状で七角形を形成している。
実施例８では、図１２に示すように、第１突部１４が五角形、第２突部２０が四角形に形成されている。第２突部２０は、進行方向に対して一方の対角線が沿うように配置されている。
実施例９では、図１３に示すように、第１突部１４が五角形、第２突部２０が四角形に形成されている。実施例９は、実施例８とは、第２突部２０の配置方向が相違している。ここでは、第２突部の平行な２辺が進行方向と直交するように配置されている。

このように、実施例１から９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、ボディ側エッジ部８ａ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、ボディ側エッジ部８ａにより制動力を作用させやすくなる。

前記実施形態では、ボディ２のボディ側エッジ部８ａと、シャフト５の第１エッジ部１５とを左右に延びる１点鎖線に対して共に下側に配置するようにしたが、逆側に配置することも可能である。図１８では、シャフト５を１８０°回転させ、ボディ側エッジ部８ａを左右に延びる直線に対して下側、シャフト５の第１エッジ部１５を上側にそれぞれ配置している。この場合、ボディ側エッジ部８ａをタイヤ周方向に対して直交させてタイヤ踏込側に配置し、シャフト５の第１エッジ部１５をタイヤ蹴出側に配置することができる。これによれば、ボディ側エッジ部８ａで制動性能を発揮させ、シャフト５の第１エッジ部１５でトラクション性能を発揮させることが可能となる。

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
６…側面
７…テーパ面
８ａ…ボディ側エッジ部（エッジ部）
８ｂ…円弧状部
９…直線部
１０…傾斜部
１１…突出部
１２…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 (5)

1. ほぼ円柱状で、上端外縁部には、軸心に直交する直線と平行なボディ側エッジ部と、それ以外の円弧状部とが形成されることにより外周面に前記軸心と平行な側面が形成されたボディと、前記ボディから突出するシャフトとを備えたスタッドピンと、
   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、
   前記シャフトは、前記ボディから突出する第１突部と、前記第１突部から突出する第２突部とからなり、
   前記第１突部と前記第２突部は、平面視での外形形状が非相似形であり、
   前記スタッドピンは、前記ボディ側エッジ部がタイヤ蹴出側で、タイヤ周方向に直交するように配置されていることを特徴とするスタッドタイヤ。
2. ほぼ円柱状で、上端外縁部には、軸心に直交する直線と平行なボディ側エッジ部と、それ以外の円弧状部とが形成されることにより外周面に前記軸心と平行な側面が形成されたボディと、前記ボディから突出するシャフトとを備えたスタッドピンと、
   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、
   前記シャフトは、前記ボディから突出する第１突部と、前記第１突部から突出する第２突部とからなり、
   前記第１突部と前記第２突部は、平面視での外形形状が非相似形であり、
   前記スタッドピンは、前記ボディ側エッジ部がタイヤ踏込側で、タイヤ周方向に直交するように配置されていることを特徴とするスタッドタイヤ。
3. 前記第１突部と前記第２突部は、少なくとも一方は平面視多角形で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスタッドタイヤ。
4. 前記第１突部は、前記第２突部に比べてエッジの数が多いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスタッドタイヤ。
5. 前記ボディからの前記第１突部の突出寸法は、前記第１突部からの前記第２突部の突出寸法に比べて大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスタッドタイヤ。

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