WO2012117962A1 - タイヤ用スパイク - Google Patents

Abstract

　引っかき力向上（氷上性能向上）及び軽量化を実現可能なタイヤ用スパイクを提供するために、本発明に係るタイヤ用スパイクは、中心軸Ｘに沿った方向の一端面側からタイヤのトレッド面に形成された有底孔に嵌め込まれてトレッド面に取り付けられる柱体２と、前記柱体２の中心軸Ｘに沿った方向の他端面２０より前記中心軸Ｘに沿った方向に突出するピン３とを備え、前記ピン３は、前記柱体２の他端面２０より突出して前記柱体２の中心軸Ｘに沿った方向に延長する円柱体の他端面と周面とに跨る部分を除去した窪み部２２を備えた異形柱体により形成された。

Description

タイヤ用スパイク

　本発明は、引っかき力向上及び軽量化を実現可能なタイヤ用スパイクに関する。

　中心軸に沿った方向の一端面側からタイヤのトレッド面に形成された有底孔に嵌め込まれて取り付けられる柱体と、当該柱体の中心軸に沿った方向の他端面より前記中心軸に沿った方向に突出するピンとを備えたタイヤ用スパイクにおいて、前記ピンが、円柱又は角柱等により形成された構成のタイヤ用スパイクが知られている。

特開２０１０－９５２１２号公報 ＥＰ１７９８０６９Ａ２ ＷＯ２００９／０６８７４４Ａ１ ＲＵ２２８０５６４Ｃ１

　トレッド面にタイヤ用スパイクが取り付けられたスパイクタイヤにおいて、氷上性能を向上させるためには、タイヤ用スパイクのピンの径を大きくしてピンの投影エッジ成分（ピンの最大幅長に相当）を増やすことにより、氷面に対するピンの引っかき力を向上させることが有効であるが、タイヤ用スパイクの重量は、決められた重さ以下（例えば、最大１．１ｇ）となるように重量規制されているため、当該重量規制を満たすためには、ピンの径を大きくすることに限界がある。
　上述したピンの投影エッジ成分はピンの形状を円柱にした場合に大きくできるため、ピンの重量を抑えて投影エッジ成分を大きくするためには、ピンの形状を円柱にすることが好ましい。
　しかしながら、ピンの形状を円柱にした場合、ピンの円形端面と周面との境界線が円線となり、角（３つ以上の面の境界となる頂点）が無くなるので、氷面に対するピンの貫入力が小さいという課題がある。
　一方、ピンの形状を、断面三角形、断面四角形等の角柱にした場合、ピンの形状を円柱とした場合に比べて、ピンの重量を抑えて投影エッジ成分を大きくすることができないという課題がある。
　本発明は、投影エッジ成分を大きくすることができて氷面に対するピンの貫入力も大きくできるようにして氷面に対する引っかき力を向上でき、かつ、軽量化を図れるタイヤ用スパイクを提供する。即ち、引っかき力向上（氷上性能向上）及び軽量化を実現可能なタイヤ用スパイクを提供する。

　本発明に係るタイヤ用スパイクは、中心軸に沿った方向の一端面側からタイヤのトレッド面に形成された有底孔に嵌め込まれてトレッド面に取り付けられる柱体と、前記柱体の中心軸に沿った方向の他端面より前記中心軸に沿った方向に突出するピンとを備え、前記ピンは、前記柱体の他端面より突出して前記柱体の中心軸に沿った方向に延長する円柱体の他端面と周面とに跨る部分を除去した窪み部を備えた異形柱体により形成されたので、引っかき力向上及び軽量化を実現できる。
　前記ピンの他端面と前記窪み部との境界線が曲線により形成され、前記窪み部の窪み面が湾曲面により形成されたので、前記ピンの他端面と前記ピンの周面である湾曲面と前記窪み部の窪み面である湾曲面との境界により形成される角が鋭利となり、この角により局所的にエッジ圧が高まるので、氷面への貫入力が高まる。
　前記窪み部は複数設けられ、前記ピンは、周方向において互いに隣り合う窪み部と窪み部との間に、前記円柱体の他端面と周面とに跨る部分を除去した前記窪み部よりも窪み量の小さい小窪み部が設けられた異形柱体により形成されたので、小窪み部を備えたことにより、ピンの軽量化をより図れるとともに、ピンの他端面と湾曲面と湾曲面との境界により形成される角の数を多くできるので、氷面への貫入力及び軽量化をより向上できる。
　前記柱体の他端面と前記柱体の周面とに跨る部分を除去した柱体側窪み部を備え、前記柱体の他端面と前記柱体側窪み部との境界線と前記ピンの他端面と前記窪み部との境界線とが前記柱体の中心軸を通る一直線と交差するように前記窪み部と前記柱体側窪み部とが配置されたので、柱体の軽量化をより図れるとともに、柱体側窪み部により形成された柱体の角とピンの角との相乗効果により氷面への貫入力も向上する。

タイヤ用スパイクを示す斜視図（実施形態１）。 タイヤ用スパイクのピンの平面図（実施形態１）。 （ａ）はタイヤとタイヤ用スパイクとの関係を断面で示し、（ｂ）はタイヤ用スパイクが取り付けられたスパイクタイヤの断面を示す（実施形態１）。 （ａ）はタイヤ用スパイクを示す斜視図、（ｂ）はタイヤ用スパイクの平面図（実施形態２）。 （ａ）はタイヤ用スパイクを示す斜視図、（ｂ）はタイヤ用スパイクのピンの平面図（実施形態３）。 （ａ）はタイヤ用スパイクを示す斜視図、（ｂ）はタイヤ用スパイクのピンの平面図（実施形態４）。

実施形態１
　図１乃至図３を参照し、実施形態１によるタイヤ用スパイクの構成を説明する。
　図３（ａ）；（ｂ）に示すように、タイヤ用スパイク１は、例えば金属により形成され、中心軸Ｘに沿った方向の一端面４側からタイヤ５のトレッド面６に形成された有底孔７に嵌め込まれて取り付けられることによってスパイクタイヤ８を形成するものであり、柱体２と、ピン３とを備える。
　タイヤ用スパイク１は、それぞれ別々に形成された柱体２とピン３とを組み合わせて形成されたり、柱体２とピン３とが一体に形成されて構成される。

　柱体２は、例えばシャンク（柄）又はボディと呼ばれ、中心軸Ｘに沿った方向の一端面４側から有底孔７に嵌め込まれて取り付けられる。柱体２は、少なくとも一端面４側が有底孔７に嵌め込まれる。即ち、柱体２の一端面４側あるいは柱体２の全体が有底孔７に嵌め込まれて取り付けられる。
　柱体２は、柱部１０と柱部１０の一端に設けられたフランジ１１とを備える。柱部１０の他端部が大径円柱部１２により形成され、柱部１０の一端部が大径円柱部１２の径よりも小径の小径円柱部１３により形成される。即ち、柱部１０は、大径円柱部１２の円周面の一端縁と小径円柱部１３の円周面の他端縁とが円錐状面１４で繋がれた二段径の柱体により構成される。フランジ１１は大径円柱部１２よりも大径の円形板により形成され、有底孔７の底部に形成された係合孔部１５に係止することで抜止めとして機能する。

　有底孔７の径は大径円柱部１２の径よりも小さく形成され、図外の機械を用いて柱体２を有底孔７内に圧入することにより、タイヤ用スパイク１が有底孔７に取り付けられてスパイクタイヤ８が形成される。

　ピン３は、柱体２よりも小径に形成され、柱体２の他端面２０より突出して柱体２の中心軸Ｘに沿った方向に延長するように設けられる。ピン３、大径円柱部１２、小径円柱部１３、フランジ１１の中心軸は、同一である。
　ピン３は、柱体２の他端面２０より突出して柱体２の中心軸Ｘに沿った方向に延長する円柱体２１（図２において想像線（二点鎖線）で示す）をベースにして形成されたものである。
　即ち、ピン３は、円柱体２１の突出端側である他端面と円柱体２１の周面とに跨る部分を除去した窪み部２２を備えた異形柱体により形成される。換言すれば、窪み部２２は、円柱体２１の他端面と円柱体２１の周面とに跨る部分が抉られたような形状で円柱体２１の周面から中心軸Ｘに近付く方向に形成された凹部である。
　そして、ピン３を形成する異形柱体の他端面２３と窪み部２２の窪み面２４との境界線２５が円柱体２１の周面から中心軸Ｘに近付くように湾曲する円弧曲線のような曲線により形成され、窪み部２２の窪み面２４が湾曲面により形成される。

　窪み部２２は、ピン３を形成する異形柱体の他端面２３から柱体２の他端面２０まで連続する窪み（凹部）により形成され、当該窪みの断面形状（即ち、ピン３の中心軸Ｘと直交する断面形状）は、ピン３の他端面２３から柱体２の他端面２０に渡ってどこでも同じ形状である。

　ピン３は窪み部２２を例えば４つ備え、当該４つの窪み部２２が、円柱体２１の周面において当該円柱体２１の中心軸Ｘを中心として円柱体２１の周方向に等角度間隔、即ち、９０°隔てて設けられた構成である。換言すれば、ピン３の中心軸Ｘを中心としてタイヤ用スパイク１を初期状態から９０°回転させる毎に、ピン３の他端面２３の形状が十字状のような同一形状となるように構成される。

　また、ピン３は、ピン３の他端面２３と窪み部２２との境界線２５が円柱体２１の周面から中心軸Ｘに近付くように湾曲する湾曲線により形成され、窪み部２２の窪み面２４が円柱体２１の周面から中心軸Ｘに近付くように湾曲する湾曲面により形成される。
　従って、ピン３は、ピン３の他端面２３である平面とピン３の周面２６（円柱体２１の残った周面）である湾曲面と窪み部２２の窪み面２４である湾曲面との境界により形成された角３０を備えた構成となる。当該角３０は、３つの平面の境界により形成される角柱の角と比べてより鋭利となり、当該角３０により局所的にエッジ圧が高まるので、氷面への貫入力が高まる。

　実施形態１のタイヤ用スパイク１によれば、円柱体２１を基にして形成されたピン３であって、円柱体２１の突出端側である他端面と円柱体２１の周面とに跨る部分を除去した窪み部２２を有した異形柱体により形成されたピン３を備えたので、円柱や角柱により形成されたピンと比べて、重量低減を図れるとともに投影エッジ成分Ｈ（ピン３では円柱体２１の直径の長さに相当（図２参照））を大きくでき、しかも、角３０を備えるので、氷面への貫入力も向上する。よって、重量を軽減できるとともに引っかき力（氷上性能）を向上できるタイヤ用スパイク１となる。

実施形態２
　図４に示すような柱体２Ａを備えたタイヤ用スパイク１であってもよい。
　即ち、実施形態１の構成に加えて、実施形態１での柱体２の他端面２０を形成する大径円柱部１２の円形の他端面と柱体２の周面２ａを形成する大径円柱部１２の円柱周面とに跨る部分を除去した柱体側窪み部４１を有した柱体２Ａを備えた構成のタイヤ用スパイク１としてもよい。
　柱体側窪み部４１は、例えば、実施形態１での柱体２の他端面２０において両端が柱体２の他端面２０の円形の円周縁に到達して他端面２０と柱体側窪み部４１との境界線４２となる湾曲線を基準にして、他端面２０の円形の円周縁付近の一部が柱体２の他端面２０と柱体２の周面２ａとに跨って抉り取られるようにして除去されて形成される。
　柱体側窪み部４１の窪み面４３は例えば湾曲面に形成される。
　従って、柱体２Ａは、柱体２Ａの他端面２０である平面と柱体２Ａの周面２ａである湾曲面と柱体側窪み部４１の窪み面４３である湾曲面との境界により形成された角５０を備えた構成となる。当該角５０は、３つの平面の境界により形成される角柱の角と比べてより鋭利となり、当該角５０により局所的にエッジ圧が高まるので、氷面への貫入力が高まる。
　また、柱体側窪み部４１は例えば４つ設けられ、当該４つの柱体側窪み部４１が、柱体２の中心軸Ｘを中心として柱体２の周方向に等角度間隔、即ち、９０°隔てて設けられた構成である。
　そして、例えば、柱体２Ａの他端面２０と柱体側窪み部４１との境界線４２となる湾曲線とピン３の他端面２３と窪み部２２との境界線２５となる湾曲線とが柱体２Ａの中心軸Ｘを通る一直線ａと交差するように窪み部２２と柱体側窪み部４１とが配置された構成とすれば、柱体２のピン３の角３０と柱体２の角５０との相乗効果によって氷面への貫入力が向上する。特に、柱体２の他端面２０と柱体側窪み部４１との境界線４２となる湾曲線の中心とピン３の他端面２３と窪み部２２との境界線２５となる湾曲線の中心とが柱体２Ａの中心軸Ｘを通る一直線ａ上に位置するように構成すれば、柱体２のピン３の角３０と柱体２Ａの角５０との相乗効果による氷面への貫入力がより向上する。つまり、柱体側窪み部４１と窪み部２２とが柱体２Ａの中心軸Ｘに向けて同一方向に窪む構成とする。
　実施形態２のタイヤ用スパイク１によれば、実施形態１で説明した窪み部２２を有したピン３と柱体側窪み部４１を有した柱体２Ａとを備えたので、柱体２より軽量の柱体２Ａとなることでタイヤ用スパイク１の重量を低減でき、かつ、ピン３の角３０と柱体２Ａの角５０との相乗効果により氷面への貫入力も向上する。よって、実施形態１と比べて、さらに重量を軽減できるとともに、さらに引っかき力を向上できるタイヤ用スパイク１を提供できる。

　実験結果を以下に示す。
　試験方法：
・３０ｋｍ／ｈから０ｋｍ／ｈまで減速するのに要した時間を計測して氷上ブレーキ性能を評価した。
・０ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈまで加速するのに要した時間を計測して氷上トラクション性能を評価した。
　試験車両：ＶＷ　Ｇｏｌｆ６
　タイヤサイズ：２０５／５５Ｒ１６
　試験体：
　試験体１＝ピンが円柱体、ピンの直径２ｍｍのタイヤ用スパイク
　試験体２＝ピンが円柱体、ピンの直径３ｍｍのタイヤ用スパイク
　試験体３＝ピンが断面十字形状の柱体、ピンの最大径３ｍｍのタイヤ用スパイク
　試験体４＝実施形態１のタイヤ用スパイク（直径３ｍｍの円柱体２１をベースに形成したピン３を備えたもの）
　試験体５＝実施形態２のタイヤ用スパイク（試験体４のタイヤ用スパイクの柱体２を柱体側窪み部４１を有した柱体２としたもの）
　以上の条件で実験した結果は以下の通りである。
　氷上ブレーキ性能は、試験体１の評価値を１００とすると、試験体２の評価値は１０３、試験体３の評価値は１０４、試験体４の評価値は１０６、試験体５の評価値は１０７であった。
　氷上トラクション性能は、試験体１の評価値を１００とすると、試験体２の評価値は１０５、試験体３の評価値は１０６、試験体４の評価値は１０８、試験体５の評価値は１０９であった。
　即ち、実施形態１；２のタイヤ用スパイク１は、軽量化を実現できるとともに、氷上ブレーキ性能、氷上トラクション性能のいずれにおいても、優れた性能を発揮できることが証明された。
　特に、３つの平面の境界により形成される角を有したピンを持つ試験体３のタイヤ用スパイクと比較して、平面と湾曲面と湾曲面との境界により形成される角３０を有したピン３を持つ実施形態１のタイヤ用スパイクの方が、氷上ブレーキ性能、氷上トラクション性能のいずれにおいても優れていることがわかった。そして、角５０を有した柱体２を持つ実施形態２のタイヤ用スパイクは、実施形態１のタイヤ用スパイクと比べて、氷上ブレーキ性能、氷上トラクション性能がさらに向上することがわかった。

実施形態３
　図５に示すようなピン３Ａを備えたタイヤ用スパイク１であってもよい。即ち、周方向において互いに隣り合う窪み部２２と窪み部２２との間に、円柱体２１の他端面と周面とに跨る小窪み部３２が設けられた異形柱体により形成されたピン３Ａを備えたタイヤ用スパイク１である。尚、小窪み部３２は、窪み部２２よりも窪み量が小さい。ピン３Ａを形成する異形柱体の他端面２３と小窪み部３２の窪み面３３との境界線３４は、円柱体２１の周面から中心軸Ｘに近付くように湾曲する円弧曲線のような曲線により形成される。また、小窪み部３２は、ピン３Ａを形成する異形柱体の他端面２３から柱体２の他端面２０まで連続する窪み（凹部）により形成され、当該窪みの断面形状（即ち、ピン３Ａの中心軸Ｘと直交する断面形状）は、ピン３Ａの他端面２３から柱体２の他端面２０に渡ってどこでも同じ形状である。

　実施形態３のタイヤ用スパイク１の場合、実施形態１と同様に、重量低減を図れるとともに投影エッジ成分Ｈを大きくできる。また、小窪み部３２を備えたことで、実施形態１と比べてピン３Ａの軽量化が図れる。さらに、平面と湾曲面と湾曲面との境界により形成される角３０の数を多くできるので、氷面への貫入力もより向上する。

実施形態４
　図５に示すようなピン３Ｂを備えたタイヤ用スパイク１であってもよい。即ち、窪み部２２を３つ備え、当該３つの窪み部２２が、円柱体２１の周面において当該円柱体２１の中心軸Ｘを中心として円柱体２１の周方向に等角度間隔、即ち、１２０°隔てて設けられた構成のピン３Ｂを備えたタイヤ用スパイク１であってもよい。換言すれば、ピン３Ｂの中心軸Ｘを中心としてタイヤ用スパイク１を初期状態から１２０°回転させる毎に、ピン３Ｂの他端面２３の形状が三角形のような同一形状となるように構成されたものである。

　実施形態４のタイヤ用スパイク１の場合、実施形態１と同様に、重量低減を図れるとともに投影エッジ成分Ｈを大きくでき、しかも、角３０を備えるので、氷面への貫入力も向上する。特に、窪み部２２を大きくできるので、軽量化の面で有利である。

実施形態５
　実施形態３のピン３Ａと実施形態２の柱体２Ａとを備えた構成のタイヤ用スパイク１とすれば、実施形態１と比べて、より重量を軽減できるとともに、より引っかき力を向上できるタイヤ用スパイク１を提供できる。

実施形態６
　また、実施形態４のピン３Ｂと実施形態２の柱体２Ａとを備えた構成のタイヤ用スパイク１とすれば、実施形態４と比べて、より重量を軽減できるとともに、より引っかき力を向上できるタイヤ用スパイク１を提供できる。

　尚、実施形態５；６において、柱体２Ａの他端面２０と柱体側窪み部４１との境界線４２となる湾曲線とピン３Ａ；３Ｂの他端面２３と窪み部２２との境界線２５となる湾曲線とが中心軸Ｘを通る一直線と交差するように窪み部２２と柱体側窪み部４１とが配置された構成とすれば、柱体２Ａのピン３Ａ；３Ｂの角３０と柱体２Ａの角５０との相乗効果によって氷面への貫入力が向上する。

　尚、ピンの他端面２３は、湾曲面に形成されてもよい。この場合、湾曲面と湾曲面と湾曲面との境界により形成される角を有したピンを持つタイヤ用スパイクとなり、当該角により局所的にエッジ圧が高まるので、氷面への貫入力が高まる。
　また、ピンの他端面２３と窪み部２２や小窪み部３２との境界線が複数の直線（円柱体２１の他端面の円周から中心軸Ｘの方向に向けて延長する直線）により形成された構成のピンを備えたタイヤ用スパイクであってもよい。この場合、ピンは、ピンの他端面（平面又は湾曲面）とピンの周面（円柱体２１の残った周面）である湾曲面と窪み部の窪み面である平面（円柱体２１の周面から中心軸Ｘの方向に向けて延長する平面）との境界により形成された角を備えた構成となるので、当該角は、３つの平面の境界により形成される角柱の角と比べてより鋭利となり、当該角により局所的にエッジ圧が高まるので、氷面への貫入力が高まる。
　従って、本願発明において、窪み部２２や小窪み部３２は、窪み面が、円柱体２１の周面から中心軸Ｘに近付くように窪む曲面により形成された構成の凹部、又は、円柱体２１の周面から中心軸Ｘの方向に向けて延長する複数の平面を有した構成の凹部を意味する。

　また、窪み部２２の数を２つとしてもよい。この場合、窪み部２２を円柱体２１の周方向に等角度間隔、即ち、１８０°隔てて設けた構成とすることが好ましい。また、窪み部２２の数は１つでもよい。
　また、上記実施形態では、異形柱体の他端面２３から柱体２の他端面２０まで連続する窪み（凹部）により形成された窪み部２２を有したピンを説明したが、窪み部２２は柱体２の他端面２０まで連続していなくてもよい。

　１　タイヤ用スパイク、２　柱体、３；３Ａ；３Ｂ　ピン、
４　柱体の一端面、５　タイヤ、６　トレッド面、７　有底孔、
２０　柱体の他端面、２１　円柱体、２２　窪み部、２３　ピンの他端面、
２５　境界線、３２　小窪み部、Ｘ　中心軸。
 

Claims (4)

1. 　中心軸に沿った方向の一端面側からタイヤのトレッド面に形成された有底孔に嵌め込まれてトレッド面に取り付けられる柱体と、前記柱体の中心軸に沿った方向の他端面より前記中心軸に沿った方向に突出するピンとを備え、
   　前記ピンは、前記柱体の他端面より突出して前記柱体の中心軸に沿った方向に延長する円柱体の他端面と周面とに跨る部分を除去した窪み部を備えた異形柱体により形成されたことを特徴とするタイヤ用スパイク。
2. 　前記ピンの他端面と前記窪み部との境界線が曲線により形成され、前記窪み部の窪み面が湾曲面により形成されたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用スパイク。
3. 　前記窪み部は複数設けられ、前記ピンは、周方向において互いに隣り合う窪み部と窪み部との間に、前記円柱体の他端面と周面とに跨る部分を除去した前記窪み部よりも窪み量の小さい小窪み部が設けられた異形柱体により形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ用スパイク。
4. 　前記柱体の他端面と前記柱体の周面とに跨る部分を除去した柱体側窪み部を備え、前記柱体の他端面と前記柱体側窪み部との境界線と前記ピンの他端面と前記窪み部との境界線とが前記柱体の中心軸を通る一直線と交差するように前記窪み部と前記柱体側窪み部とが配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のタイヤ用スパイク。
    

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