WO2018078939A1

WO2018078939A1 - 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

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Publication number: WO2018078939A1
Application number: PCT/JP2017/021235
Authority: WO
Inventors: 吉田　憲司
Original assignee: 東洋ゴム工業株式会社
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2018-05-03
Also published as: EP3533629A1; JP6691465B2; CA3040256A1; EP3533629A4; CA3040256C; JP2018069822A; RU2722701C1

Abstract

スタッドピン１は、ボディ２と台座部４とを備える。ボディ２は、円柱状で、少なくとも軸心Ｌ方向の一端部が、軸心Ｌと直交する直線に対して平行に延びるエッジ部８ａと、軸心Ｌを中心とする円弧状部８ｂとで構成されている。台座部４は、ボディ２の軸心Ｌ方向の他端部に設けられ、軸心Ｌに直交する横軸を中心として、軸心Ｌおよび横軸に直交する縦軸方向に非対称に形成され、縦軸方向の端部に軸心Ｌを中心とする円弧状部１２を備える台座部４とを備える。

Description

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

　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、その下端部に設けた同じく平面視台形状のベース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、ボディおよびベースが平面視台形状であり、スタッドピンを装着するタイヤのピン穴との密着度にばらつきが生じる。このため、スタッドピンをタイヤのピン穴に装着した状態で路面からスタッドピンに力が作用すると、スタッドピンがタイヤのピン穴から脱落しやすい。

　本発明は、タイヤのピン穴からの耐抜け性に優れ、路面に対して十分なエッジ効果を発揮でき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、
　円柱状で、少なくとも軸心方向の一端部が、前記軸心と直交する直線に対して平行に延びるエッジ部と、前記軸心を中心とする円弧状部とで構成されているボディと、
　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横軸を中心として、前記軸心および前記横軸に直交する縦軸方向に非対称に形成され、前記縦軸方向の端部に前記軸心を中心とする円弧状部を備える台座部と、
を備え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すれば、ボディおよび台座部の円弧状部がピン穴の内面に密着するため、高い保持性を確保できる。また、台座部は、横軸を中心として縦軸方向に非対称に形成されているので、ピン穴への装着方向によって、特定の方向への耐抜け性を向上できる。特に、台座部は縦軸方向の端部に円弧状部を備え、即ち軸心方向から見て（以下、平面視という場合がある）、縦軸方向に膨出しているため、縦軸方向の耐抜け性を向上できる。また、ボディの一端部にエッジ部が設けられているため、エッジ効果により走行開始時、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。

　前記台座部は、前記軸心方向から見て、前記縦軸方向の長さが、前記横軸方向の長さに比べて長くてもよい。

　この構成により、スタッドピンをタイヤに装着した際に縦軸方向に台座部が強く締め付けられる。従って、縦軸方向に作用する力に対して良好な耐抜け性を確保できる。

　前記台座部は、前記軸心方向から見て、前記縦軸を挟んで両側から前記縦軸に向かって傾斜する傾斜部を有し、
　前記傾斜部が接続されることによって前記縦軸方向の端部に突出部が形成されていてもよい。

　この構成により、スタッドピンをタイヤに装着した際に、第１領域側では、縦軸方向の端部に形成された突出部がタイヤに強く食い込み、その反力でスタッドピンが強く締め付けられる。従って、縦軸方向に作用する力に対して良好な耐抜け性を確保できる。

　前記台座部は、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、
　前記傾斜部は、前記第１領域に形成されていてもよい。

　この構成により、台座部の傾斜部が第１領域側に設けられていることで、シャフトが延びる方向から見て台座部の傾斜部がボディよりも外側に配置される。台座部の傾斜部がボディよりも外側に配置されるため、スタッドピンがタイヤから抜けようとする際に台座部の傾斜部が引っ掛かり、スタッドピンの耐抜け性を向上できる。

　前記台座部は、前記軸心方向から見て、前記ボディから全周ではみ出すように形成されていてもよい。

　この構成により、スタッドピンがタイヤから抜けようとする際に、平面視において台座部が全周においてタイヤに引っ掛かるため、台座部による耐抜け性を向上できる。

　前記ボディは、上端外縁部にテーパ面を有してもよい。

　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できる。従って、路面割れ等の発生を抑制できる。

　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を提供する。

　本発明によれば、スタッドピン及びそれを備えた空気入りタイヤにおいて、ボディおよび台座部に円弧状部を形成しているのでタイヤのピン穴からの高い耐抜け性を確保でき、ボディがエッジ部を有しているので路面に対して十分なエッジ効果を発揮できる。

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。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相違している。

　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Ｌ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Ｌ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。

　図３に示すように、台座部４は、平面視で、縦軸（図において上下方向に延びる一点鎖線）方向の最大長さａと横軸（図において左右方向に延びる一点鎖線）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。以下では、縦軸方向のことを縦方向、横軸方向のことを横方向という場合がある。台座部４の縦方向の一端側には、軸心Ｌを中心とする円弧状部１２が形成されている。また、台座部４には、縦方向の他端側に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は縦軸を挟んで左右対称である。そして、傾斜部１０が縦軸となす角度が、９０°未満となるように設定されている。即ち、平面視において、台座部４は、円弧状部１２と、傾斜部１０と、突出部１１とによって構成されている。また、台座部４は、平面視において横軸によって分割される第１領域Ｓ１と、第２領域Ｓ２とを有する。傾斜部１０および突出部１１は、第１領域Ｓ１に形成されており、第２領域Ｓ２には形成されていない。換言すれば、傾斜部１０は、第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２とにまたがって形成されているわけではない。また、台座部４は、平面視でボディ２から全周ではみ出すように形成されている。また、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（図２参照）。

　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。

　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耐抜け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。耐抜け性試験では、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により縦方向の耐抜け性を大幅に向上させると共に、斜め方向の耐抜け性も向上させることができた。また、ボディ２に形成したボディ側エッジ部８ａと、シャフト５に形成した各辺エッジ部とにより、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、ボディ２にボディ側エッジ部８ａを形成したこと、シャフト５を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。

　本実施形態のスタッドピン１の構成から得られる効果をまとめると以下のようになる。

　本実施形態によれば、スタッドピン１をタイヤのピン穴２６に装着すれば、ボディ２および台座部４の円弧状部８ｂがピン穴２６の内面に密着するため、高い保持性を確保できる。また、台座部４は、横軸を中心として縦軸方向に非対称に形成されているので、ピン穴２６への装着方向によって、特定の方向への耐抜け性を向上できる。特に、台座部４は縦軸方向の端部に円弧状部１２を備え、即ち、平面視において縦軸方向に膨出しているため、縦軸方向の耐抜け性を向上できる。また、ボディ２の一端部にエッジ部８ａが設けられているため、エッジ効果により走行開始時、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。

　また、台座部４が縦長形状であるため、スタッドピン１をタイヤに装着した際に縦軸方向に台座部４が強く締め付けられる。従って、縦軸方向に作用する力に対して良好な耐抜け性を確保できる。

　また、スタッドピン１をタイヤに装着した際に、第１領域Ｓ１側では、縦軸方向の端部に形成された突出部１１がタイヤに強く食い込み、その反力でスタッドピン１が強く締め付けられる。従って、縦軸方向に作用する力に対して良好な耐抜け性を確保できる。

　また、台座部４の傾斜部１０が第１領域Ｓ１側に設けられていることで、平面視において台座部４の傾斜部１０がボディ２よりも外側に配置される。台座部４の傾斜部１０がボディ２よりも外側に配置されるため、スタッドピン１がタイヤから抜けようとする際に台座部４の傾斜部１０が引っ掛かり、スタッドピン１の耐抜け性を向上できる。

　また、スタッドピン１がタイヤから抜けようとする際に、平面視において台座部４が全周においてタイヤに引っ掛かるため、台座部４による耐抜け性を向上できる。

　また、ドライ路面を走行する際に、ボディ２の路面に衝突する部分はテーパ面７であり、その際に路面に作用する衝撃力を緩和できる。従って、路面割れ等の発生を抑制できる。

　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、台座部４の突出部１１とを横軸を中心として縦軸方向に分割した領域の反対側にそれぞれ設けるようにしたが、図６に示すように、同じ側に設けるようにしてもよい。

　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
　１０…傾斜部
　１１…突出部
　１２…円弧状部
　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

　円柱状で、少なくとも軸心方向の一端部が、前記軸心と直交する直線に対して平行に延びるエッジ部と、前記軸心を中心とする円弧状部とで構成されているボディと、
　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横軸を中心として、前記軸心および前記横軸に直交する縦軸方向に非対称に形成され、前記縦軸方向の端部に前記軸心を中心とする円弧状部を備える台座部と、
を備えていることを特徴とするスタッドピン。
　前記台座部は、前記軸心方向から見て、前記縦軸方向の長さが、前記横軸方向の長さに比べて長いことを特徴とする請求項１に記載のスタッドピン。
　前記台座部は、前記軸心方向から見て、前記縦軸を挟んで両側から前記縦軸に向かって傾斜する傾斜部を有し、
　前記傾斜部が接続されることによって前記縦軸方向の端部に突出部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスタッドピン。
　前記台座部は、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、
　前記傾斜部は、前記第１領域に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のスタッドピン。
　前記台座部は、前記軸心方向から見て、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から４のいずれか１項に記載のスタッドピン。
　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から５のいずれか１項に記載のスタッドピン。
　請求項１から６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。