JPS61232904A - 路面損傷の少ないスパイクピン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） スパイクピンの改良に関連してこの明細書ではスパイク
ピンに入力緩衝機能を持たせることによって、路面との
接触圧を下げ、路面損傷を防ぐことにつけての開発研究
の成果を述べる。

（従来の技術） 従来、スパイクピンは、硬質材料とくに超硬合金（タン
グステンカーバイドなど）製のチップを、一端にフラン
ジをそなえる通常鋼製のシャンクの他端に固着してシャ
ンクのフランジ側からタイヤのトレッドに配設したビン
穴に打込んで供用するを例とし、このスパイクビン自体
には、何ら緩衝機構を有していない。

これをタイヤのトレッドに打ち込んだ場合、本質的にタ
イヤのトレッド自体のゴム弾性をもって入力を緩和する
構造になってはいるものの、通常、スパイクピン打込み
大成の直ぐ下には、剛性の高いベルトや、ブレーカ−の
如きがトレッドのゴム層に埋設されているため、非常に
高い面圧がスバイクピンのチップにかかる。

その結果、積雪なかでも、氷結路面でのすべり止めとし
て有効な反面、除雪又は解氷路面を激しく損傷し、スパ
イクピンの普及が拡大するにつれ多くの社会的問題を引
き起こすに至っている。

これを改良するため、俄に多くの研究が進められ、例え
ば、形状記憶合金を使用して、気温が高い場合は、スパ
イクピンが短くなっているが、ある一定の温度より低く
なれば、スパイクピンが長（なりで、そのときスパイク
効果を出すことも試みられたが、この形状記憶合金は、
かなり高価な材料であるばかりでなく、疲労性に問題が
あり、現段階では、５００〜１０００万回程度の操り返
し入力に充分耐えるとは言い難いので、早急な対応は難
しい。

この他にもチップの下にばねを挿入し、通常路面での、
路面損傷を軽減するような構造のスパイクピンも提案さ
れたが、チップが引込んだ際に、その隙間から砂粒が入
って、チップが元に戻らなくなったり、その砂粒がチッ
プとシャンクの間を摩耗させ、チップが取れてしまった
りして、やはり実用になっていない。

最近では、特開昭５９−１９９３０７号、特開昭５９−
１９９３０８号各公報にて、基本的には従来構造のスパ
イクピンの下に、３０℃以上では、通常のゴム弾性を有
し、５℃以下では、比較的硬いプラスチックとして挙動
させることも企てられている。

（発明が解決しようとする問題点） スパイク効果を適時有効に発現し、しかもスパイクによ
る路面損傷の適切を抑制を、タイヤの使用寿命の間にわ
たって有利に実現し得るスパイクピンを与えることがこ
の発明の目的である。

発明者らが研究を重ねた結果によると、次の重要事項が
究明された。

（１）常温下に比較的弾性率の低いゴムをかりに、緩衝
層として用いたとしても、一般にゴムはポアソン比が高
くて圧縮下に体積変化を殆ど生じないところ、緩衝層が
スパイクピンの打込み穴の底で、ベルトやブレーカの埋
設された剛いトレッドゴムにて周囲を取りかこまれてい
るから、スパイクピンに働く荷重下の変位が事実上起こ
らず、スパイクピンに対する有効な緩衝機能を生じ得な
い。

（２）　　タイヤの使用温度範囲内にガラス転移点があ
るゴムは、常温域における繰返し応力下にクリープし易
く、また氷結温度域以下でぜい性破壊を起こし易いので
、耐疲労性、耐久性に劣ることも問題となる。

（３）　　これまでに使用されて来た、従来のスパイク
ピンのチップにがかる面圧の１７３程度においてなお氷
結路面で必要なスパイク効果が充分に期待できる。

以上の解明事実を総合して、発明者らは、従来の構造を
有するスパイクピンにおけるシャンクのフランジの下に
、独立気泡を有する弾性体を設置することにより、スパ
イク効果と、耐久性のバランスが取れ、しかも路面を損
傷し難いスパイクピンを開発することができた。

（問題点を解決するための手段） この発明はフランジを一端にそなえるシャンクの他端に
チップを固着したスパイクピンにおいてフランジの下面
に沿わせた厚さ１．０〜４．Ｏｆｆの緩衝層をそなえ、
この緩衝層は気泡率８〜４０％の独立気泡を有する弾性
体から成るものとしたスパイクピンであり、緩衝層がＪ
ＩＳ硬度（Ａ型）で２０〜６０であること、緩衝層のガ
ラス転移温度が一４０℃以下のゴムであること、緩衝層
の弾性体の気泡率が、２０〜３５（％）であることそし
て緩衝層の硬度（ＪＩＳ硬度＝Ａ型）が、タイヤトレン
ドの硬度よりも１０ポイント以上低いことが何れも実施
に好適である。

（作　用） ここに緩衝層をシャンクのフランジの下面に沿わせて配
置するのは、タイヤのトレッドにてスパイクピンのチッ
プにがかる面圧を適切に小さくさせるためである。緩衝
層の厚さを１．０〜４．０龍に限定したのは、除雪又は
解氷した路面と接触する際において、スパイクピンのチ
ップにがかる面圧を必要なだけ充分に小さくするには、
１．０１以上でなければならず、１關未溝のとき路面損
傷を少なくする効果、すなわち緩衝層としての効果を充
分に発揮させることができず、一方４．０　ｍをこえる
と、タイヤに大きな制動力がかかったなど、スパイクピ
ンの横方向の剛性が低下することになるのでスパイク効
果を発揮しにクク、最悪の場合には、スパイクビンが抜
けてしまうおそれがあることによる。

緩衝層は気泡率８〜４０％より好ましくは２０〜３５％
の独立気泡を有する弾性体であれば適合し、これは次の
ような理由による。

すでに触れたとおりゴムは本来的にポアソン比が高く、
圧力をかけても体積の変化は殆どないので、緩衝層とし
て単に軟いゴムを使用したとしてもその効果は、スパイ
クビンの打込み穴の底部がベルトやブレーカの埋設で剛
性の高められたトレッドの弾性率の支配を強く受は事実
上緩衝機能に役立たない。

従って緩衝層の材料としては、全体としてポアソン比を
低くすることが必要である。

すなわち、気泡率は８％未満では路面損傷の防止に効果
がなく、４０％をこえると発泡体としての弾性率が小さ
くなり過ぎて路面反力にて沈んだスパイクビンを元の面
まで押し上げる力が不足してしまうようになるからであ
る。

独立気泡に限定したのも、やはり連続気泡では充分な弾
性率が得難いからである。

次に、緩衝層の硬度（ＪＩＳ硬度：Ａ型）は２０−６０
が好ましいが、これは２０に満たないと、やはり沈んだ
スパイクビンを元の面まで押し上げる力が不足がちにな
り、一方６０をこえると、硬度が高く、トレッドと同等
以上になるので緩衝層としての機能に乏しくなる。

また、緩衝層の硬度はトレッドゴムよりも１０ポイント
以上低いことが好ましく、これは１０ポイント程度の較
差がないと緩衝層の効果が小さいからである。

また、緩衝層としてのゴムのガラス転移温度は一４０℃
以下が好ましく、これは−４０℃よりも高いとゴムの耐
疲労性が充分でな（、低温時に、ぜい性破壊を起こす危
険性が高くなる。

さて第１図にこの発明によるスパイクビンの一例を、ピ
ンタイプの例で、また第２図には同じくマカロニタイプ
の例で示し、各図において１はシャンク、２はそのフラ
ンジ、３はチップであり、４はこの発明においてとくに
フランジ２の下面に沿わせた、厚さ１．０〜４．０鶴で
気泡率８〜４０％の独立気泡を有するゴム弾性体よりな
る緩衝層である。また５はトレッドである。

（実施例） 大旌阻上 以下の記述で対比した性能評価の要領は次のとおりであ
る。

（１）路面の損傷に関する評価方法 タイヤに１．７ｋｇ／ｃｍ”の内圧を充填し、ＪＩＳ１
００％荷重にて、踏面にあるスパイクピン１本１本にか
かる力を圧力センサーで測定し、スパイクピン２０本の
平均値をコントロール対比の指数で評価した。

値が小さい程路面の損傷が少ないことを意味している。

（２）スパイク効果 平らな水面を作り、この水面にテストタイヤ（内圧１．
７ｋｇ／ｃｍ”）をＪＩＳ１００％荷重で押し付け、水
面に平行にタイヤを動かすのに必要に力をコントロール
対比の指数で表示した。

値が大きい程良い。

（３）耐久性の評価 冬期、北海道にてテストスパイクピンをタイヤ１本当り
１２２本打込んで１万ｋｒａ走行後、路面損傷に関する
評価と、スパイク効果の評価とを行った。

コントロールには、シャンク径７．鶴、フランジ径１０
鶴、全高さ１３１１のスパイクビンを使用し、比較例と
実施例は、ともにシャンク径７１ｍ、フランジ径１０　
ｍｍ　、そして高さ１０．５ｍｎの第１図に示したスパ
イクビンのフランジ２の下に、下記表１に示す配合のＩ
’ｈｌおよび２による、厚み２．５　ｍ＋７ＪＩｌ硫ゴ
ムシートによる緩衝層４を接着し全高さ１３顛に揃えた
スパイクビンを使用し、比較した。

以下゛の実施例において、各種ゴムのガラス転移温度を
示す。ＤＳＣ（パーキンエルマ社のＤＳＣ−２）にて昇
温速度１０℃７ｍａｎで測定した。

天然ゴム　　　　　　　　　　　−６７℃ＢＰＯＩ　（
ＪＳＲ製ハイシスポリブタジェンゴム）　　　　　　　
−１１９℃５ＢＲ１５００（ＪＳＲ製）−５８℃ ハイスチレン　ＳＢＲ（スチレン含１３５Ｘ）　　　　
　　　−５１℃５ＢＲＯ２０２（ＪＳＲ製）−３３℃ ノルネルネンゴム　（日本ゼオン　製）　　　　　　　
　　　　＋３５℃表１ ２）モンサンド製老化防止剤 ３）三協化成（１１製発泡剤 気泡率は同じ組成のゴムでも加硫条件、特にプレス時の
圧力によって大きく変化するが、次のようにして求めた
。

発泡剤を抜いた配合組成の加硫物の密度を測定し、その
値をＡｏとおき、次に発泡剤をいれたゴムの密度を測定
し、その値をＡ、として、次式％式％（） により算定した。

何れのスパイクビンもスノータイヤ（ラジアルタイヤ：
　１７５ＳＲ１３）に各々３０本ずつ、トレッド面から
の突出量が１酊になるように打込み、前述の評この結果
から次のことが言える。

（１）　　実施例はスパイク効果を何等犠牲にすること
なく、路面損傷が大幅に改良されることが分る。

（２）比較例は、新品時かなりによい性能を有している
が、耐久性の問題があり、走行後まもなく、スパイク効
果が期待出来なくなり、外観上のチェックによってスパ
イクビンのトレッド面からの突出し量がかなり少なくな
っていることが観察された。

なお表１に掲げたゴム配合隘３を用いてほぼ同様な試験
を行った結果、実施例で述べたところとわりのない成績
が得られた。

一施炭１ 緩衝層４として独立気泡の気泡率２７．３〜２７．８％
範囲にて、ゴム配合２でもって表３のように厚が種々に
異なるゴムを用いて実験した。

これらの各スパイクピンＡ−Ｇを実施例１について述べ
たところと同様に３０本ずつスノーラジアルタイヤ（１
７５ＳＲ１４）に打込み、路面損傷に関する評価、スパ
イク効果の評価を行ない成績は表４に示した。

また各スパイクピンにつき、タイヤ１本当り、１２２本
を打ち込んで急ブレーキテストを行ったが、これは６０
ｋｍ／Ｈｒで実車走行させ、急制動をかけたとき、スパ
イクピンに生じる損傷の程度を調べ表４に併記した。

以上の結果から、緩衝層の厚さは、１．０〜４．０ｍｍ
に限定されねばならない。

大嵐斑主 次に、緩衝層の気泡率が与える影響を調べるために表１
に掲げたゴム配合漱２と阻３のゴムを使用して、加硫す
る際のプレスの温度、圧力を変化させ、表５に従う緩衝
層を作成して上述のスパイクピンＧと組合わせ、試験を
行った。なお、トレッドのＪＩＳ硬度は、６０であった
。

以上の結果から緩衝層の気泡率としては、８〜４０％の
範囲で適合し、２０〜３５％でとくに好ましいことが分
る。またねＪＩＳ硬度としては、２０以上が好ましいこ
と、トレッドゴムとの硬度の差が１０以上ある方がより
好ましいことも分る。

ス１ｉｄＬ土 緩衝層の主要成分であるゴムのガラス転移温度が及ぼす
影響を調べるために表６のような各種ゴムを用いて、試
験を行った結果を表７に示す。

各種ゴムのガラス転移温度は、ＤＳＣ’　　（パーキン
エルマー社の、ＤＳＣ−２）にて、昇温速度１０℃／ｍ
ｉｎで測定した結果を表７に掲げた。

表６ 表７ 以上のことから緩衝層に使用するゴムのガラス転移温度
は、−４０℃以下が好ましい。

なおこの試験でスパイクピンには、表３のＤタイプを使
用した。

（発明の効果） この発明により、スパイクタイヤの氷結路面でのすべり
止め機能の劣化を伴わないで、路面に対する損傷度を有
利に軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、この発明によるスパイクピンの１例
を示す、要部の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フランジを一端にそなえるシャンクの他端にチップ
   を固着したスパイクピンにおいて、フランジの下面に沿
   わせた厚さ１．０〜４．０ｍｍの緩衝層をそなえ、この
   緩衝層は気泡率８〜４０％の独立気泡を有する弾性体か
   ら成ることを特徴とするスパイクピン。 ２、緩衝層がＪＩＳ硬度（Ａ型）で２０〜６０である１
   、記載のスパイクピン。 ３、緩衝層が、ガラス転移温度−４０℃以下のゴムであ
   る１、又は２、記載のスパイクピン。 ４、緩衝層の弾性体の気泡率が、２０〜３５％である１
   、２、又は３、記載のスパイクピン。 ５、緩衝層の硬度（ＪＩＳ硬度：Ａ型）が、タイヤトレ
   ッドの硬度よりも１０ポイント以上低い１、〜４、の何
   れか一つに記載のスパイクピン。