WO2018158798A1 - スタッドピン、及びスタッドタイヤ - Google Patents

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WO2018158798A1
WO2018158798A1 PCT/JP2017/007671 JP2017007671W WO2018158798A1 WO 2018158798 A1 WO2018158798 A1 WO 2018158798A1 JP 2017007671 W JP2017007671 W JP 2017007671W WO 2018158798 A1 WO2018158798 A1 WO 2018158798A1
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stud pin
stud
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pin
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PCT/JP2017/007671
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将一 森
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横浜ゴム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a stud pin attached to a tire and a stud tire.
  • a stud tire for an icy and snowy road is provided with a stud pin on a tread portion so that a grip can be obtained on an icy road surface.
  • a stud pin is embedded in a pin embedding hole (hereinafter also simply referred to as a hole) provided in a tread portion.
  • a hole a pin embedding hole
  • the stud pin is tightly fastened to the hole and the tread portion by inserting the stud pin into the hole with the hole diameter expanded, and is attached to the tread portion. This prevents the stud pin from falling out of the hole due to braking / driving force or lateral force received from the road surface during rolling of the stud tire.
  • the contour shape of the upper flange or the lower flange of the stud pin is often a non-arc shape.
  • the lower flange of the stud pin has a contour shape including a convex portion protruding in an arc shape in opposite directions and a curved portion recessed in an arc shape in an orthogonal direction orthogonal to the protruding direction of the convex portion.
  • Patent Document 1 A stud pin having anisotropy in which the length of the contour shape along the protruding direction of the convex portion is longer than the length of the contour shape along the orthogonal direction is known (Patent Document 1). .
  • the stud pin Since the stud pin has an anisotropic shape in which the contour shape of the lower flange is a non-arc shape, the stud pin is unlikely to fall out of the pin embedding hole.
  • the stud pin receives a shearing force from the road surface on ice, the stud pin is inclined so as to fall with respect to the pin embedding hole on which the stud pin is mounted, so that the fastening force of the stud pin by this hole is reduced. This makes it easier for the stud pin to rotate around its central axis within the pin mounting hole. Further, when a large shearing force is applied from the road surface on ice, the stud pin rotates around the central axis due to a decrease in the tightening force of the pin embedding hole.
  • the drag that the tread portion tries to hold the stud pin in the pin embedding hole is lowered, and the tread portion is easily removed from the pin embedding hole.
  • the stud pin in which the contour shape of the upper flange or the lower flange is a non-arc shape can suppress the falling of the stud pin, but it is not sufficient to suppress the rotation of the stud pin which is an initial factor of the falling. It is considered that the stud pin can be further prevented from falling off by suppressing the rotation of the stud pin.
  • the stud pin is A tip having a tip surface for contacting the road surface; A body portion that holds the tip so that the tip protrudes from an end surface on one side; A lower flange connected to the end of the body portion opposite to the end face.
  • the contour shape of the lower flange viewed from the arrangement direction of the tip, the body portion, and the lower flange is the smallest of the shortest sides among the four sides of the virtual rectangle circumscribing the contour shape.
  • the first minimum rectangle and the second minimum rectangle having the shortest long side among the four sides at least one of the minimum rectangles includes a short side and a long side having different lengths.
  • the contour shape includes four or more first protrusions protruding in a longitudinal direction parallel to the long side, and two second protrusions protruding in a short direction parallel to the short side, Is provided.
  • the first convex portion is composed of two pairs of first convex portions,
  • the contour shape is provided to each of the pair so as to be sandwiched between the first convex portions of the pair, and includes two first concave portions curved toward the centroid of the contour shape,
  • the contour shape is further provided so as to be sandwiched between each of the second convex portions and one of the first convex portions, curved toward the centroid, and formed into one of the first convex portions. It is preferable to provide four second recesses that are smoothly connected.
  • the recess depth of the first recess is preferably the same as the recess depth of the second recess or deeper than the recess depth of the second recess.
  • the two first recesses have a line-symmetric shape with respect to a first imaginary straight line parallel to the lateral direction passing through the centroid, and a second parallel to the longitudinal direction passing through the centroid. It is preferable that at least one of the line symmetric shape with respect to the virtual straight line is satisfied.
  • the four second recesses have an axisymmetric shape with respect to a first imaginary line parallel to the lateral direction passing through the centroid, and a second parallel to the longitudinal direction passing through the centroid. It is preferable that at least one of the line symmetric shape with respect to the virtual straight line is satisfied.
  • the two second convex portions include two straight portions parallel to the longitudinal direction, and the straight portions are portions that protrude most in the lateral direction.
  • the two straight portions have a line-symmetric shape with respect to a first imaginary straight line parallel to the lateral direction passing through the centroid, and a second imaginary parallel to the longitudinal direction passing through the centroid. It is preferable that at least one of the shape of line symmetry with respect to the straight line is satisfied.
  • Another aspect of the present invention is a stud tire equipped with a stud pin,
  • a stud tire comprising a tread portion on which the stud pin is mounted such that the longitudinal direction thereof is in the tire circumferential direction.
  • Another aspect of the present invention is a stud tire equipped with a stud pin,
  • a stud tire comprising a tread portion on which the stud pin is mounted so that the short side direction faces a tire circumferential direction.
  • the stud pin and the stud tire described above it is a stud pin that does not easily fall out from the pin embedding hole of the stud tire, and it is possible to suppress the rotation of the stud pin that is an initial factor of the dropout.
  • FIG. 1 It is a tire sectional view showing an example of a section of a tire of this embodiment. It is an appearance perspective view of the tire of this embodiment. It is a partial plane development view of the tread pattern which developed an example of the tread pattern of the stud tire of this embodiment on the plane.
  • (A), (b) is the external appearance perspective view and top view of the stud pin of this embodiment. It is a figure explaining the outline shape of the lower flange of one embodiment.
  • (A)-(d) is a figure which shows the example of the holding position of the mounting finger of the stud pin mounting apparatus which hold
  • FIG. 1 is a tire cross-sectional view showing an example of a cross section of a stud tire (hereinafter referred to as a tire) 10 of the present embodiment.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the tire 10.
  • the tire 10 is a tire in which stud pins are embedded in the tread portion (the stud pins are not shown in FIGS. 1 and 2).
  • the tire 10 is, for example, a passenger car tire.
  • Passenger car tires are tires defined in Chapter A of JATMA YEAR BOOK 2012 (Japan Automobile Tire Association Standard).
  • the present invention can also be applied to small truck tires defined in Chapter B and truck and bus tires defined in Chapter C.
  • the numerical value of the dimension of each pattern element specifically explained below is a numerical example in a passenger car tire, and the stud tire is not limited to these numerical examples.
  • the tire circumferential direction C refers to the direction in which the tread surface rotates when the tire 10 is rotated around the tire rotation axis Axis (see FIG. 2).
  • the tire width direction W refers to a direction parallel to the tire rotation axis Axis, and the tire width direction outer side refers to both sides of the tire 10 away from the tire equator line CL (see FIG. 3).
  • the carcass ply 12 includes carcass ply materials 12a and 12b in which organic fibers are covered with rubber, which are wound between a pair of annular bead cores 16 to form a toroidal shape.
  • the carcass ply 12 is composed of carcass ply materials 12a and 12b, but may be composed of one carcass ply material.
  • a belt 14 composed of two belt members 14a and 14b is provided outside the carcass ply 12 in the tire radial direction.
  • the belt 14 is a member in which rubber is coated on a steel cord disposed at a predetermined angle, for example, 20 to 30 degrees with respect to the tire circumferential direction C, and the width of the lower belt material 14a in the tire width direction is the same.
  • a tread rubber 18 is provided on the outer side of the belt 14 in the tire radial direction, and side rubbers 20 are connected to both ends of the tread rubber 18 to form sidewall portions.
  • the tread rubber 18 is composed of two layers of rubber, and includes an upper layer tread rubber 18a provided on the outer side in the tire radial direction and a lower layer tread rubber 18b provided on the inner side in the tire radial direction.
  • a rim cushion rubber 24 is provided at the inner end of the side rubber 20 in the tire radial direction, and comes into contact with a rim on which the tire 10 is mounted.
  • the bead core 16 has a bead that is sandwiched between a portion of the carcass ply 12 before being wound around the bead core 16 and a portion of the carcass ply 12 after being wound around the bead core 16 on the outer side in the tire radial direction of the bead core 16.
  • Filler rubber 22 is provided.
  • An inner liner rubber 26 is provided on the inner surface of the tire 10 facing the tire cavity region filled with air surrounded by the tire 10 and the rim.
  • the tire 10 includes a belt cover layer 28 that covers the belt 14 from the outer side in the tire radial direction of the belt 14 and is coated with organic fibers with rubber.
  • the tire 10 has such a tire structure, but the tire structure of the present embodiment is not limited to the tire structure shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan development view of a part of the tread pattern in which the tread pattern 30 which is an example of the tire 10 is developed on the plane.
  • the illustration of the stud pin attached to the tread portion is omitted.
  • the tire 10 is designated with a rotational direction X indicating one direction in the tire circumferential direction C.
  • Information on the direction of the rotational direction X is shown in an information display section such as numbers and symbols (for example, arrow symbols) provided on the sidewall surface of the tire 10.
  • the stud pin (see FIG. 4A) is attached to the plurality of pin embedding holes 29 shown in FIG.
  • the tread pattern 30 includes an inclined groove 32, a circumferential communication groove 34, a protruding groove 36, and a sipe 38.
  • a plurality of the inclined grooves 32 are formed at predetermined intervals in the tire circumferential direction (vertical direction in FIG. 3).
  • the inclined groove 32 extends in the direction opposite to the tire rotation direction X (downward in FIG. 3) (upward in FIG. 3) and outward in the tire width direction.
  • the inclined groove 32 crosses the tire equator line CL on the other side in the tire width direction W, starting from a position in the vicinity of the tire equator line CL on one side of the tire equator line CL in the tire width direction W. Proceed toward the pattern end PE.
  • the inclined groove 32 provided on one side across the tire equator line CL of the tread portion is displaced with respect to the tire circumferential direction C with respect to the inclined groove 32 provided on the other side.
  • the starting end of the inclined groove 32 provided is not connected to the inclined groove 32 provided on the other side.
  • the adjacent inclined grooves 32 communicate with each other through a circumferential communication groove 34. More specifically, the circumferential communication groove 34 extends from one middle of the inclined groove 32 toward the tire circumferential direction C, crosses the inclined groove 32 adjacent to the tire circumferential direction C, and is formed into the adjacent inclined groove 32. On the other hand, it further proceeds to the inclined groove 32 adjacent in the tire circumferential direction C. That is, the start end of the circumferential communication groove 34 is in one of the inclined grooves 32, and the end is in the second inclined groove 32 along the tire circumferential direction C from the inclined groove 32 with the start end.
  • the circumferential communication groove 34 is provided so as to connect the three inclined grooves 32 adjacent along the tire circumferential direction C.
  • the circumferential communication groove 34 is inclined with respect to the tire circumferential direction C so as to approach the tire equator line CL as it proceeds in the direction opposite to the tire rotation direction X.
  • the land portion of the tread portion is divided into a center region and a shoulder region by the inclined groove 32 and the circumferential communication groove 34.
  • a plurality of sipes 38 connected to the inclined groove 32 and the circumferential communication groove 34 are provided in both the center region and the shoulder region of the tread portion.
  • a plurality of pin embedding holes 29 are provided in both the center region and the shoulder region of the tread portion.
  • the groove depths of the inclined groove 32, the circumferential communication groove 34, and the protruding groove 36 are, for example, 8.5 to 10.5 mm, and the maximum groove width is 12 mm.
  • the tread pattern shown in FIG. 3 is an example, and the tread pattern of the tire to which the stud pin of this embodiment is attached is not limited to the form shown in FIG.
  • the chip 52 has a tip end surface that contacts the road surface.
  • the chip 52 is made of a super steel alloy such as tungsten carbide. According to one embodiment, the tip 52 can also be composed of a cermet material.
  • the chip 52 is fixed to a hole provided in the upper end surface 54 a of the body portion 54. When the stud pin 50 is attached to the tire 10, the tip 52 of the stud pin 50 projects from the tread surface.
  • the body portion 54 is a portion that holds the tip 52 so that the tip 52 protrudes from the upper end surface 54a on one side, and extends in a direction opposite to the direction in which the tip 52 protrudes.
  • the extending direction of the body part 54 is also an arrangement direction of the chip 52, the body part 54, and the lower flange 56, and this direction is represented as a direction H.
  • the upper flange 58 of the body portion 54 is configured such that the tip 52 protrudes from the tread surface when embedded in the tread portion of the tire 10.
  • the chip 52 is fixed on the upper end surface 54 a of the body portion 54.
  • the lower flange 56 is configured to contact the bottom of the pin embedding hole 29 when embedded in the tread portion of the tire 10.
  • the lower flange 56 is connected to the end of the shank portion 60 opposite to the upper end surface 54 a of the body portion 54.
  • the shank portion 60 is a portion connecting the upper flange 58 and the lower flange 56, and the cross section of the shank portion 60 perpendicular to the direction H is narrower than the cross sections of the upper flange 58 and the lower flange 56.
  • the material of the body part 54 and the lower flange 56 is not particularly limited, but is preferably different from the material of the chip 52. According to one embodiment, the body portion 54 and the lower flange 56 are made of an aluminum alloy or the like for reducing the weight of the stud pin 50.
  • the contour shape of the tip surface of the chip 52 is circular.
  • the contour shape of the tip surface of the chip 52 is an elliptical shape, a curved shape combining a plurality of arc shapes, a convex polygon shape, a concave polygon shape, a part of these shapes is a linear shape, It is also preferable that the shape is changed to a circular arc shape having a concave portion or a wavy shape having a concave and convex shape.
  • the contour shape of the upper flange 58 is circular.
  • the contour shape of the upper flange 58 is an elliptical shape, a curved shape combining a plurality of arc shapes, a convex polygonal shape, a concave polygonal shape, a part of these shapes is a linear shape, It is also preferable that the shape is changed to a circular arc shape having a concave portion or a wavy shape having a concave and convex shape.
  • the contour shape 62 of the lower flange 56 as viewed from the direction H is an anisotropic shape.
  • the anisotropic shape has a minimum length of the shortest side among the four sides of the virtual rectangle inclined in various directions circumscribing the contour shape 62.
  • the first minimum rectangle and the second minimum rectangle having the shortest long side among the four sides at least one of the minimum rectangles includes a short side and a long side having different lengths.
  • FIG. 4B shows the first minimum rectangle 100.
  • the first minimum rectangle 100 has a side 100a in which the shortest side is the minimum.
  • the first minimum rectangle 100 is also a second minimum rectangle.
  • the contour shape 62 of the lower flange 56 having such an anisotropic shape has four first protrusions F1 projecting in the longitudinal direction L parallel to the long side (side 100b) and the short side (side 100a). Two second convex portions F2 projecting in the parallel short direction S.
  • the side 100b is referred to as the long side 100b
  • the side 100a is referred to as the short side 100a.
  • the first convex portion F1 is the parallel straight line that is at least half of the distance from the straight line parallel to the short direction S passing through the center of the first minimum rectangle 100 (intersection of two diagonals) to the short side 100a.
  • the convex shape is a portion that approaches the parallel straight line (a straight line parallel to the short direction S passing through the center of the first minimum rectangle 100) as it proceeds to both sides along the outer periphery of the contour shape 62 from a point with the contour shape 62.
  • the second convex portion F2 is more than half of the distance from the straight line parallel to the longitudinal direction L passing through the center (intersection of two diagonal lines) of the first minimum rectangle 100 to the long side 100b, and from the parallel straight line to the short direction. This is a portion in a region away from S and having a convex shape with respect to the short direction S.
  • the convex shape is a portion that approaches the parallel straight line (a straight line parallel to the longitudinal direction L passing through the center of the first smallest rectangle 100) from the point of the contour shape 62 toward the both sides along the outer periphery of the contour shape 62. Refers to the shape.
  • the contour shape 62 of the lower flange 56 includes four first convex portions F1 and two second convex portions F2, and the two first convex portions F1 are first in the longitudinal direction L.
  • the remaining two first convex portions F1 face in the second direction opposite to the first direction, and the one second convex portion F2 faces in the third direction in the short direction S.
  • the remaining one second convex portion F2 faces the fourth direction opposite to the third direction.
  • the number of first protrusions F1 facing in the first direction of the longitudinal direction L and the number of first protrusions F1 facing in the second direction are the same.
  • the three first convex portions F1 face in the first direction of the longitudinal direction L, and the remaining one first convex portion F1 faces in the second direction opposite to the first direction. It is also preferable that one second convex portion F2 is directed in the third direction in the short direction S, and the remaining one second convex portion F2 is directed in the fourth direction opposite to the third direction. According to one embodiment, it is also preferable that the contour shape 62 of the lower flange 56 includes five, six, or seven first convex portions F1 and two second convex portions F2. In this case, the number of first protrusions F1 facing in the first direction of the longitudinal direction L and the number of first protrusions F1 facing in the second direction may be the same or different.
  • the contour shape 62 of the lower flange 56 includes a large second convex portion F2 along the long side 100b. Therefore, the stud pin 50 that has received a shearing force from the road surface on ice is inclined and the The holding power to prevent the movement to escape is increased. For this reason, the stud pin 50 is difficult to be removed from the pin embedding hole 29. On the other hand, before the stud pin 50 falls out of the pin embedding hole 29, the stud pin 50 rotates in the pin embedding hole 29 as described above.
  • the contour shape 62 of the lower flange 56 of the stud pin 50 has four first protrusions F1, and there are a plurality of protrusions and recesses, and the lower flange 56 is deformed with the tread rubber 18 deformed corresponding to the protrusions and recesses being deformed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the contour shape 62 of the lower flange 56 according to the embodiment.
  • the first convex portion F ⁇ b> 1 is composed of two pairs of first convex portions F ⁇ b> 1. That is, in the paper surface of FIG. 5, the two first protrusions F1 protruding leftward in the longitudinal direction L are taken as one pair, and the two first protrusions F1 protruding rightward in the longitudinal direction L are already One pair.
  • the contour shape 62 of the lower flange 56 is provided so as to be sandwiched between the first convex portions F1 of each of the two pairs, and is curved toward the centroid G of the contour shape 62.
  • the contour shape 62 is further provided so as to be sandwiched between each of the second convex portions F2 and one of the first convex portions F1, is curved toward the centroid G, and is formed on the first convex portion F1. It is preferable to provide four second recesses F4 smoothly connected to one.
  • the contour shape 62 of the lower flange 56 includes the first recess F3
  • the area of the contact surface along the short direction S where the lower flange 56 contacts the inner wall surface of the pin embedding hole 29 can be increased.
  • the holding force that prevents the stud pin 50 from moving out of the pin embedding hole is improved. For this reason, the falling of the stud pin 50 from the pin embedding hole 29 is suppressed.
  • the contour shape 62 of the lower flange 56 is provided with the second recesses F4 at four locations, four recesses can be formed along the circumference of the contour shape 62, so that when the stud pin 50 is embedded in the pin embedding hole 29,
  • the mounting finger of the stud pin mounting device to be used easily grips the lower flange 56 of the stud pin 50. That is, the mounting finger can embed the stud pin 50 in the pin embedding hole 29 by gripping the anisotropic shape of the lower flange 56 so that the orientation of the anisotropic shape is appropriate. , Improving pin driving performance.
  • the depth of the first recess F3 is the same as the depth of the second recess F4 or deeper than the depth of the second recess F4.
  • the dent depth refers to a straight line in contact with the two first convex portions F1 on both sides of the first concave portion F3 and the second concave portion F4, or in contact with one first convex portion F1 and one second convex portion F2. The distance from the straight line to the farthest point in each of the first recess F3 and the second recess F4.
  • the curved shape of the first recess F3 and the curved shape of the second recess F4 are preferably arc shapes determined by the radius of curvature.
  • the radius of curvature of the first concave portion F3 is preferably equal to or less than the radius of curvature of the second concave portion F4.
  • the radius of curvature of the first recess F3 is preferably 50% or less of the radius of curvature of the second recess F4 in terms of improving the holding force.
  • the mounting fingers have a plurality of forms for gripping the stud pin 50 at the position of the recess of the lower flange 56. Regardless of the type, the stud pin 50 can be stably embedded in the pin embedding hole 29.
  • the four second recesses F4 have a line-symmetric shape with respect to the first virtual straight line AL1 parallel to the lateral direction S passing through the centroid G, Further, it is preferable that at least one of the second imaginary straight line AL2 passing through the centroid G and parallel to the longitudinal direction L is symmetrical. Accordingly, when the stud pin 50 is embedded in the pin embedding hole 29, the mounting finger can easily hold the stud pin 50 in a target direction.
  • the contour shape 62 when the contour shape 62 includes two straight portions F5, the two straight portions F5 are first virtual straight lines parallel to the short direction S passing through the centroid G. It is preferable to satisfy at least one of the line symmetric shape with respect to AL1 and the line symmetric shape with respect to the second virtual straight line AL2 parallel to the longitudinal direction L passing through the centroid G. . Accordingly, when the stud pin 50 is embedded in the pin embedding hole 29, the mounting finger can easily hold the stud pin 50 in a target direction.
  • the two second convex portions F ⁇ b> 2 include two straight portions F ⁇ b> 5 parallel to the longitudinal direction L, and the straight portions F ⁇ b> 5 protrude most in the short-side direction S.
  • both ends of each of the two linear portions F5 are connected to two second concave portions F4 out of the four second concave portions F4. That is, it is preferable that one second convex portion F2 is formed by one linear portion F5 and two second concave portions F4.
  • the lower flange 56 has the large second convex portion F2 protruding in the short direction S, so that the holding force for preventing the stud pin 50 from moving out of the pin embedding hole 29 is increased.
  • the stud against the lateral force is fastened by the inner wall surface of the pin embedding hole 29 to the convex portions (the first convex portion F1 and the second convex portion F2) on both sides sandwiching the second concave portion F4 and the second concave portion F4.
  • Tire response is faster.
  • the pin pull-out resistance during turning and the maneuverability on the snow and ice road surface are improved.
  • the contour shape 62 of the lower flange 56 includes a large second convex portion F2 facing the tire circumferential direction C, the stud pin 50 is inclined even if the stud pin 50 receives a large braking / driving force during braking or driving. As a result, the holding force for preventing the movement out of the pin embedding hole is increased. For this reason, braking / driving performance on the road surface on ice is improved, and resistance to pin pull-out during braking / driving is also improved.
  • the direction of the stud pin 50 can be set according to the target value characteristic of the stud tire. Moreover, according to one embodiment, the direction of the stud pin 50 to be attached to the inner region of the tread portion on the tire equator line CL side is set to one of the directions shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). It is also preferable that the direction of the stud pin 50 attached to the outer region located outside the tire width direction with respect to the inner region is set to the remaining direction shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b).
  • Example, conventional example, comparative example Various stud pins with different contour shapes of the lower flange are manufactured, and the stud pins are embedded in the tire 10 shown in FIGS. 1 to 3 to prepare stud tires, and the stud tires are attached to a passenger car as a test vehicle. Pin was evaluated.
  • the tire size of the produced tire was 205 / 55R16.
  • As the passenger car a front-wheel-drive sedan type passenger car having a displacement of 2000 cc was used.
  • the tire internal pressure condition was 230 (kPa) for both the front and rear wheels.
  • the load conditions for each tire were 450 kg weight for the front wheel load and 300 kg weight for the rear wheel load.
  • the evaluation items of the stud pin are as follows.
  • On-ice braking A test vehicle traveled on the road surface on ice, braking was started from a speed of 30 km / hour, and the travel distance until reaching 5 km / hour was measured as a braking distance. Using the reciprocal of the braking distance of the conventional example as a reference (index 100), the reciprocal of the braking distance in each example was indexed. The higher the index, the shorter the braking distance and the better the braking performance on ice.
  • the stud pin was gripped by the mounting finger of the stud pin mounting device, the stud pin was mounted on the tire, and the ratio at which the stud pin was normally mounted in the pin embedding hole 29 was determined.
  • the number of times the stud pin was embedded obliquely with respect to the pin embedding hole 29 and could not be embedded in the pin embedding hole 29 was defined as the NG number, and the ratio (%) of the NG number to the total number of stud pins mounted on the tire The value subtracted from 100% was determined as pinning stability. If the pinning stability (%) is 95% or more, it can be said that the pinning stability is high.
  • Tables 1 and 2 below show the specifications and evaluation results of the conventional example, the comparative example, and the example.
  • the shape of the first and second smallest rectangles circumscribing the contour shape” described in Tables 1 and 2 refers to one of the shapes of the first and second smallest rectangles shown in FIG.
  • the “circular shape” in the conventional example is not the shape of the first and second minimum rectangles, but the contour shape of the lower flange itself.
  • the ratio of the length of the long side to the length of the short side of “rectangle” in Comparative Examples 3 and 4 and each example was 1: 1.13.
  • first protrusion F1, second protrusion F2 In the “number of protrusions (first protrusion F1, second protrusion F2)” shown in Tables 1 and 2, when the number of first protrusions F1 is an even number, the number of protrusions in both longitudinal directions is I tried to be the same. The number of the second protrusions F2 is an even number, and the number of protrusions in both sides of the short direction S is the same.
  • the number of first protrusions F1 is 3
  • the number of protrusions in both longitudinal directions is 2, 1, and when the number of first protrusions F1 is 5, The number protruding in the direction was set to 3 and 2.
  • the contour shape 62 of the lower flange 56 is an anisotropic where the first minimum rectangle or the second minimum rectangle circumscribing the contour shape 62 is a rectangle.
  • the contour shape 62 includes four or more first convex portions F1 projecting in the longitudinal direction L and two second convex portions F2 projecting in the lateral direction S.
  • the pin-out resistance is improved as compared with the conventional example and the comparative examples 1 to 4.
  • the braking performance on ice and the handling performance on ice are also improved as compared with the conventional example and Comparative Examples 1 to 4.
  • the pinning stability is high.

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Abstract

スタッドピンは、路面と接触するための先端面を有するチップと、前記チップを保持するボディ部と、前記ボディ部の前記端面と反対側の端に接続した下部フランジと、を備える。前記下部フランジの輪郭形状は、前記輪郭形状に外接する仮想の矩形のうち、四辺の中で長さの最も短い辺が最小となる第1最小矩形、及び、四辺の中で長さの最も長い辺が最小となる第2最小矩形のうち、少なくともいずれか一方の最小矩形が、長さの異なる短辺及び長辺を備える、異方性形状である。前記輪郭形状は、前記長辺に平行な長手方向に向かって突出する4つ以上の第1凸部と、前記短辺に平行な短手方向に向かって突出する2つの第2凸部と、を備える。

Description

スタッドピン、及びスタッドタイヤ
 本発明は、タイヤに装着されるスタッドピン、及びスタッドタイヤに関する。
 従来、氷雪路用のスタッドタイヤでは、トレッド部にスタッドピンが装着され、氷上路面においてグリップが得られるようになっている。
 一般に、スタッドピンは、トレッド部に設けられたピン埋め込み用孔(以降、単に孔ともいう)に埋め込まれる。孔にスタッドピンを埋め込むとき、孔径を拡張した状態の孔にスタッドピンを挿入することで、スタッドピンが孔及びトレッド部にきつく締め付けられてトレッド部に装着される。これにより、スタッドタイヤの転動中に路面から受ける制駆動力や横力によるスタッドピンの孔からの抜け落ちを防いでいる。
 例えば、スタッドピンは、スタッドタイヤから抜け落ちるとき、スタッドピンが、孔に対して回転しながら抜け落ちるため、スタッドピンの抜け落ちを防止するには、スタッドピンが孔に対して回転しないことが好ましい。この点から、スタッドピンの上部フランジあるいは下部フランジの輪郭形状は非円弧形状になっている場合が多い。
 例えば、スタッドピンの下部フランジが、互いに反対方向に円弧状に突出した凸部と、凸部の突出方向に対して直交する直交方向に円弧状に凹んだ湾曲部と、を備えた輪郭形状であって、凸部の突出方向に沿った輪郭形状の長さが、上記直交方向に沿った輪郭形状の長さに比べて長い異方性を有するスタッドピンが知られている(特許文献1)。
国際公開第2014/027145号
 上記スタッドピンは、下部フランジの輪郭形状が非円弧形状の異方性形状であるので、スタッドピンは、ピン埋め込み用孔から抜け落ち難い。一般に、スタッドピンは、氷上路面からせん断力を受けると、スタッドピンが装着されたピン埋め込み用孔に対して転倒するように傾斜することで、この孔によるスタッドピンの締め付け力は低下する。これにより、ピン装着孔内でスタッドピンがその中心軸周りに回転し易くなる。さらに、氷上路面から大きなせん断力を受けると、ピン埋め込み用孔の締め付け力の低下によってスタッドピンは、スタッドピンが中心軸周りに回転し、これに伴ってせん断力に対してピン埋め込み用孔あるいはトレッド部がスタッドピンをピン埋め込み用孔内に保持しようとする抗力は低下して、ピン埋め込み用孔から抜け易くなる。
 上部フランジあるいは下部フランジの輪郭形状を非円弧形状にした上記スタッドピンは、スタッドピンの抜け落ちを抑制することができるが、抜け落ちの初期要因となるスタッドピンの回転を抑制することは十分でない。スタッドピンの回転の抑制により、よりいっそうスタッドピンの抜け落ちを抑制することができると考えられる。
 そこで、本発明は、スタッドタイヤのピン埋め込み用孔から抜け落ち難いスタッドピンであって、抜け落ちの初期要因となるスタッドピンの回転を抑制することができる、スタッドピン及びこのスタッドピンを装着したスタッドタイヤを提供することを目的とする。
 本発明の一態様は、タイヤに装着されるスタッドピンである。当該スタッドピンは、
 路面と接触するための先端面を有するチップと、
 前記チップを一方の側の端面から突出させるように前記チップを保持するボディ部と、
 前記ボディ部の前記端面と反対側の端に接続した下部フランジと、を備える。
 前記チップ、前記ボディ部、及び前記下部フランジの配列方向から見た前記下部フランジの輪郭形状は、前記輪郭形状に外接する仮想の矩形のうち、四辺の中で長さの最も短い辺が最小となる第1最小矩形、及び、四辺の中で長さの最も長い辺が最小となる第2最小矩形のうち、少なくともいずれか一方の最小矩形が、長さの異なる短辺及び長辺を備える、異方性形状である。
 前記輪郭形状は、前記長辺に平行な長手方向に向かって突出する4つ以上の第1凸部と、前記短辺に平行な短手方向に向かって突出する2つの第2凸部と、を備える。
 前記第1凸部は、2対の第1凸部で構成され、
 前記輪郭形状は、前記対それぞれに対して、前記対それぞれの第1凸部の間に挟まれるように設けられ、前記輪郭形状の図心に向かって湾曲した第1凹部を2つ備え、
 前記輪郭形状は、さらに、前記第2凸部それぞれと前記第1凸部の1つとの間に挟まれるように設けられ、前記図心に向かって湾曲し、前記第1凸部の1つに滑らかに接続した第2凹部を4つ備える、ことが好ましい。
 前記第1凹部の凹み深さは、前記第2凹部の凹み深さと同じ、または、前記第2凹部の凹み深さに比べて深い、ことが好ましい。
 前記2つの第1凹部は、前記図心を通る前記短手方向に平行な第1仮想直線に関して線対称形状を成していること、及び、前記図心を通る前記長手方向に平行な第2仮想直線に関して線対称形状を成していること、の少なくとも一方を満足する、ことが好ましい。
 前記4つの第2凹部は、前記図心を通る前記短手方向に平行な第1仮想直線に関して線対称形状を成していること、及び、前記図心を通る前記長手方向に平行な第2仮想直線に関して線対称形状を成していること、の少なくとも一方を満足する、ことが好ましい。
 前記2つの第2凸部は、前記長手方向に平行な2つの直線部を含み、前記直線部は、前記短手方向に最も突出した部分である、ことが好ましい。
 前記2つの直線部は、前記図心を通る前記短手方向に平行な第1仮想直線に関して線対称形状を成していること、及び、前記図心を通る前記長手方向に平行な第2仮想直線に関して線対称形状を成していること、の少なくとも一方を満足する、ことが好ましい。
 前記2つの第2凸部は、前記長手方向に平行な2つの直線部を含み、前記直線部は、前記短手方向に最も突出した部分であり、
 前記2つの直線部のそれぞれの両端は、前記4つの第2凹部のうち2つの第2凹部と接続する、ことが好ましい。
 本発明の他の一態様は、スタッドピンを装着したスタッドタイヤであって、
 前記スタッドピンを、前記長手方向がタイヤ周方向に向くように装着したトレッド部を備える、ことを特徴とするスタッドタイヤである。
 また、本発明の他の一態様は、スタッドピンを装着したスタッドタイヤであって、
 前記スタッドピンを、前記短手方向がタイヤ周方向に向くように装着したトレッド部を備える、ことを特徴とするスタッドタイヤである。
 上述のスタッドピン及びスタッドタイヤによれば、スタッドタイヤのピン埋め込み用孔から抜け落ち難いスタッドピンであって、抜け落ちの初期要因となるスタッドピンの回転を抑制することができる。
本実施形態のタイヤの断面の一例を示すタイヤ断面図である。 本実施形態のタイヤの外観斜視図である。 本実施形態のスタッドタイヤのトレッドパターンの一例を平面上に展開したトレッドパターンの一部の平面展開図である。 (a),(b)は、本実施形態のスタッドピンの外観斜視図と平面図である。 一実施形態の下部フランジの輪郭形状を説明する図である。 (a)~(d)は、図5に示す輪郭形状を有する下部フランジを把持するスタッドピン装着装置の装着フィンガーの把持位置の例を示す図である。 (a),(b)は、タイヤに装着されるスタッドピンの向きを説明する図である。
(タイヤの全体説明)
 以下、本実施形態のスタッドタイヤについて説明する。図1は、本実施形態のスタッドタイヤ(以降、タイヤという)10の断面の一例を示すタイヤ断面図である。図2は、タイヤ10の外観斜視図である。
 タイヤ10は、トレッド部にスタッドピンが埋め込まれたタイヤである(図1,2では、スタッドピンは図示されていない)。
 タイヤ10は、例えば、乗用車用タイヤである。乗用車用タイヤは、JATMA YEAR BOOK 2012(日本自動車タイヤ協会規格)のA章に定められるタイヤをいう。この他、B章に定められる小型トラック用タイヤおよびC章に定められるトラック及びバス用タイヤに適用することもできる。
 以降で具体的に説明する各パターン要素の寸法の数値は、乗用車用タイヤにおける数値例であり、スタッドタイヤはこれらの数値例に限定されない。
 以降で説明するタイヤ周方向C(図2参照)とは、タイヤ回転軸Axis(図2参照)を中心にタイヤ10を回転させたとき、トレッド面の回転する方向をいい、タイヤ径方向Rとは、タイヤ回転軸Axisに対して直交して延びる放射方向をいい、タイヤ径方向外側とは、タイヤ回転軸Axisからタイヤ径方向Rに離れる側をいう。タイヤ幅方向Wとは、タイヤ回転軸Axisに平行な方向をいい、タイヤ幅方向外側とは、タイヤ10のタイヤ赤道線CL(図3参照)から離れる両側をいう。
(タイヤ構造)
 タイヤ10は、骨格材として、カーカスプライ12と、ベルト14と、ビードコア16とを有する。タイヤ10は、これらの骨格材の周りに、トレッドゴム18と、サイドゴム20と、ビードフィラーゴム22と、リムクッションゴム24と、インナーライナゴム26と、を主に有する。
 カーカスプライ12は、一対の円環状のビードコア16の間を巻きまわしてトロイダル形状を成した、有機繊維をゴムで被覆したカーカスプライ材12a,12bを含む。図1に示すタイヤ10では、カーカスプライ12は、カーカスプライ材12a,12bで構成されているが、1つのカーカスプライ材で構成されてもよい。カーカスプライ12のタイヤ径方向外側に2枚のベルト材14a,14bで構成したベルト14が設けられている。ベルト14は、タイヤ周方向Cに対して、所定の角度、例えば20~30度傾斜して配されたスチールコードにゴムを被覆した部材であり、下層のベルト材14aのタイヤ幅方向の幅が上層のベルト材14bの幅に比べて広い。2層のベルト材14a,14bのスチールコードの傾斜方向はタイヤ周方向Cからタイヤ幅方向Wに向かって互いに異なる方向に傾いている。このため、ベルト材14a,14bは、交錯層となっており、充填された空気圧によるカーカスプライ12の膨張を抑制する。
 ベルト14のタイヤ径方向外側には、トレッドゴム18が設けられ、トレッドゴム18の両端部には、サイドゴム20が接続されてサイドウォール部を形成している。トレッドゴム18は2層のゴムで構成され、タイヤ径方向外側に設けられる上層トレッドゴム18aとタイヤ径方向内側に設けられる下層トレッドゴム18bとを有する。サイドゴム20のタイヤ径方向内側の端には、リムクッションゴム24が設けられ、タイヤ10を装着するリムと接触する。ビードコア16のタイヤ径方向外側には、ビードコア16の周りに巻きまわす前のカーカスプライ12の部分と、ビードコア16の周りに巻きまわした後のカーカスプライ12の部分との間に挟まれるようにビードフィラーゴム22が設けられている。タイヤ10とリムとで囲まれる空気を充填するタイヤ空洞領域に面するタイヤ10の内表面には、インナーライナゴム26が設けられている。
 この他に、タイヤ10は、ベルト14のタイヤ径方向外側からベルト14を覆う、有機繊維をゴムで被覆したベルトカバー層28を備える。
 タイヤ10は、このようなタイヤ構造を有するが、本実施形態のタイヤ構造は、図1に示すタイヤ構造に限定されない。
(トレッドパターン)
 図3は、タイヤ10の、一例であるトレッドパターン30を平面上に展開したトレッドパターンの一部の平面展開図である。図3では、トレッド部に装着されるスタッドピンの図示は省略されている。タイヤ10は図3に示されるように、タイヤ周方向Cの一方の向きを示す回転方向Xが指定されている。回転方向Xの向きの情報は、タイヤ10のサイドウォール表面に設けられた数字、記号(例えば、矢印の記号)等の情報表示部に示されている。スタッドピン(図4(a)参照)は、図3に示される複数のピン埋め込み用孔29に装着される。
 トレッドパターン30は、傾斜溝32と、周方向連絡溝34と、突出溝36と、サイプ38と、を有する。
 傾斜溝32は、タイヤ周方向(図3の上下方向)に所定の間隔で複数形成されている。
 傾斜溝32は、タイヤ回転方向X(図3では、下方向)と逆方向(図3では、上方向)に、かつタイヤ幅方向外側に延びている。傾斜溝32は、タイヤ赤道線CLの、タイヤ幅方向Wの一方の側の、タイヤ赤道線CLの近傍の位置を始端として、タイヤ赤道線CLを横切って、タイヤ幅方向Wの他方の側に向かって進み、パターンエンドPEに至る。
 傾斜溝32の溝幅は、タイヤ赤道線CLの近傍の始端から徐々に大きくなっている。傾斜溝32のタイヤ幅方向Wに対する傾斜は、始端を含むタイヤ赤道線CL近傍で最も小さく、タイヤ赤道線CLを横切った後、タイヤ幅方向Wに対する傾斜角度が大きくなるように屈曲してタイヤ幅方向外側で、タイヤ回転方向Xと逆方向に進む。さらに、タイヤ幅方向外側に進むに連れて上記傾斜角度は、徐々に小さくなっている。このような傾斜溝32は、タイヤ赤道線CLの両側に設けられる。
 トレッド部のタイヤ赤道線CLを挟んだ一方の側に設けられる傾斜溝32は、他方の側に設けられる傾斜溝32に対してタイヤ周方向Cに対して位置ずれしており、一方の側に設けられる傾斜溝32の始端は、他方の側に設けられる傾斜溝32と接続されない構成となっている。
 タイヤ周方向Cに複数設けられる傾斜溝32のうち隣り合う傾斜溝32は、周方向連絡溝34によって連通している。より詳細には、周方向連絡溝34は、傾斜溝32の1つの途中からタイヤ周方向Cに向かって延びて、タイヤ周方向Cに隣り合う傾斜溝32を横切り、この隣り合う傾斜溝32に対してさらにタイヤ周方向Cに隣り合う傾斜溝32まで進む。すなわち、周方向連絡溝34の始端は、傾斜溝32の1つにあり、終端は、始端のある傾斜溝32からタイヤ周方向Cに沿って2つ目の傾斜溝32にある。このように、周方向連絡溝34は、タイヤ周方向Cに沿って隣り合う3つの傾斜溝32を接続するように設けられる。周方向連絡溝34は、タイヤ回転方向Xと反対方向に進むにつれて、タイヤ赤道線CLに近づくように、タイヤ周方向Cに対して傾斜している。
 突出溝36は、周方向連絡溝34からタイヤ赤道線CLの方向に向かって突出し、タイヤ赤道線CLに到達する前に閉塞するように設けられている。
 傾斜溝32と周方向連絡溝34によって、トレッド部の陸部は、センター領域とショルダー領域に分けられている。トレッド部のセンター領域及びショルダー領域の双方の領域には、傾斜溝32及び周方向連絡溝34に接続された複数のサイプ38が設けられている。
 さらに、トレッド部のセンター領域及びショルダー領域の双方の領域には、複数のピン埋め込み用孔29が設けられている。
 傾斜溝32、周方向連絡溝34、及び突出溝36の溝深さは、例えば8.5~10.5mmであり、溝幅の最大幅は12mmである。図3に示すトレッドパターンは一例であり、本実施形態のスタッドピンを装着するタイヤのトレッドパターンは、図3に示す形態に限定されない。
(スタッドピン)
 図4(a),(b)は、本実施形態のスタッドピン50の外観斜視図と平面図である。
 スタッドピン50は、チップ52と、ボディ部54と、下部フランジ56と、を備える。ボディ部54は、上部フランジ58と、シャンク部60と、を備える。ボディ部54及び下部フランジ56は、タイヤ10のピン埋め込み用孔29に装着されるとき、トレッドゴム18(図1)に埋設されてトレッドゴム18と接触する。
 チップ52は、路面と接触するチップ先端面を有する。チップ52は、タングステンカーバイト等の超鋼合金で構成される。一実施形態によれば、チップ52は、サーメット材料で構成することもできる。チップ52は、ボディ部54の上端面54aに設けられた孔に固定される。このスタッドピン50がタイヤ10に装着された時、スタッドピン50のチップ52がトレッド表面から突出するようになっている。
 ボディ部54は、チップ52を一方の側の上端面54aから突出させるようにチップ52を保持する部分であり、チップ52が突出する方向とは反対側の方向に延在している。ボディ部54の延在方向は、チップ52、ボディ部54、及び下部フランジ56の配列方向でもあり、この方向を方向Hと表す。
 ボディ部54の上部フランジ58は、タイヤ10のトレッド部に埋め込まれる時、トレッド表面からチップ52が突出するように構成されている。チップ52は、ボディ部54の上端面54aで固定される。
 下部フランジ56は、タイヤ10のトレッド部に埋め込まれる時、ピン埋め込み用孔29の底に接触するように構成されている。下部フランジ56は、ボディ部54の上端面54aと反対側のシャンク部60の端に接続されている。
 シャンク部60は、上部フランジ58と下部フランジ56を接続する部分で、シャンク部60の、方向Hに直交する断面は、上部フランジ58及び下部フランジ56それぞれの断面に比べて細い。
 ボディ部54及び下部フランジ56の材料は特に制限されないが、チップ52の材料と異なっていることが好ましい。一実施形態によれば、ボディ部54及び下部フランジ56は、スタッドピン50の軽量化のためにアルミニウム合金等で構成される。
 本実施形態では、図4(b)に示すように、チップ52を方向Hから見た場合、チップ52の先端面の輪郭形状は、円形状である。一実施形態によれば、チップ52の先端面の輪郭形状は、楕円形状、複数の円弧形状を組み合わせた曲線形状、凸多角形形状、凹多角形形状、これらの形状の一部を直線形状、凹部を成した円弧形状、あるいは凹凸を成した波線形状に変更した形状であることも好ましい。
 本実施形態では、図4(b)に示すように、上部フランジ58を方向Hから見た場合、上部フランジ58の輪郭形状は、円形状である。しかし、一実施形態によれば、上部フランジ58の輪郭形状は、楕円形状、複数の円弧形状を組み合わせた曲線形状、凸多角形形状、凹多角形形状、これらの形状の一部を直線形状、凹部を成した円弧形状、あるいは凹凸を成した波線形状に変更した形状であることも好ましい。
 方向Hから下部フランジ56を見た下部フランジ56の輪郭形状62は異方性形状である。ここで、異方性形状は、図4(b)に示すように、輪郭形状62に外接する種々の方向に傾斜した仮想の矩形のうち、四辺の中で長さの最も短い辺が最小となる第1最小矩形、及び、四辺の中で長さの最も長い辺が最小となる第2最小矩形のうち、少なくともいずれか一方の最小矩形が、長さの異なる短辺及び長辺を備える、形状である。図4(b)には、第1最小矩形100が示されている。この場合、第1最小矩形100は長さの最も短い辺が最小となる辺100aを有する。第1最小矩形100は、第2最小矩形でもある。すなわち、第2最小矩形は、長さの最も長い辺が最小となる辺100bを有する。第2最小矩形でもある第1最小矩形100の各辺のうち辺100aは短辺であり、辺100bは長辺である。このように、下部フランジ56の輪郭形状62は異方性形状である。
 このような異方性形状の下部フランジ56の輪郭形状62は、長辺(辺100b)に平行な長手方向Lに向かって突出する4つの第1凸部F1と、短辺(辺100a)に平行な短手方向Sに向かって突出する2つの第2凸部F2と、を備える。以降、辺100bは、長辺100bといい、辺100aは短辺100aという。
 ここで、第1凸部F1とは、第1最小矩形100の中心(2つの対角線の交点)を通る短手方向Sに平行な直線から短辺100aまでの距離の半分以上、上記平行な直線から長手方向Lに離れた領域内にあって、長手方向Lに対して凸形状を成した部分を意味する。凸形状とは、輪郭形状62のある点から輪郭形状62の外周に沿って両側に進むほど上記平行な直線(第1最小矩形100の中心を通る短手方向Sに平行な直線)に近づく部分の形状をいう。
 第2凸部F2とは、第1最小矩形100の中心(2つの対角線の交点)を通る長手方向Lに平行な直線から長辺100bまでの距離の半分以上、上記平行な直線から短手方向Sに離れた領域内にあって、短手方向Sに対して凸形状を成した部分である。凸形状とは、輪郭形状62のある点から輪郭形状62の外周に沿って両側に進むほど上記平行な直線(第1最小矩形100の中心を通る長手方向Lに平行な直線)に近づく部分の形状をいう。
 本実施形態では、下部フランジ56の輪郭形状62は、4つの第1凸部F1と、2つの第2凸部F2と、を備え、2つの第1凸部F1は長手方向Lのうち第1の方向に向き、残りの2つの第1凸部F1は第1の方向と反対側の第2の方向に向き、1つの第2凸部F2は短手方向Sのうち第3の方向に向き、残りの1つの第2凸部F2は第3の方向と反対側の第4の方向に向く。長手方向Lの第1の方向に向く第1凸部F1の数と、第2の方向に向く第1凸部F1の数は、同じである。一実施形態によれば、3つの第1凸部F1は長手方向Lの第1の方向に向き、残りの1つの第1凸部F1は第1の方向と反対側の第2の方向に向き、1つの第2凸部F2は短手方向Sの第3の方向に向き、残りの1つの第2凸部F2は第3の方向と反対側の第4の方向に向くことも好ましい。
 また、一実施形態によれば、下部フランジ56の輪郭形状62は、5つ、6つ、あるいは7つの第1凸部F1と、2つの第2凸部F2と、を備えることも好ましい。この場合、長手方向Lの第1の方向に向く第1凸部F1の数と、第2の方向に向く第1凸部F1の数は、同じであってもよく、あるいは異なってもよい。
 本実施形態では、下部フランジ56の輪郭形状62は、4つの第1凸部F1と、2つの第2凸部F2と、を備えることにより、タイヤ10のピン埋め込み用孔29から抜け落ち難いスタッドピン50であって、抜け落ちの初期要因となるスタッドピン50の回転を抑制することができる。
 具体的には、下部フランジ56の輪郭形状62は、長辺100bに沿って大きな第2凸部F2を備えるので、氷上路面からせん断力を受けたスタッドピン50が傾斜してピン埋め込み用孔から抜け出す動きを阻止する保持力が高くなる。このため、スタッドピン50は、ピン埋め込み用孔29から抜け難い。
 一方、スタッドピン50がピン埋め込み用孔29から抜け落ちる前に、上述したように、スタッドピン50はピン埋め込み用孔29内で回転する。この回転に伴って、氷上路面から受けるせん断力に対してピン埋め込み用孔29あるいはトレッドゴム18がスタッドピン50をピン埋め込み用孔29内に保持しようとする抗力は低下して、ピン埋め込み用孔29から抜け易くなる。しかし、スタッドピン50の下部フランジ56の輪郭形状62は第1凸部F1を4つ備え、凹凸が複数存在し、この凹凸に対応して変形したトレッドゴム18が変形した状態で下部フランジ56を締め付けてピン埋め込み用孔29に固定するので、氷上路面からせん断力を受けて転倒する方向にスタッドピン50が傾斜することによって生じるスタッドピン50とピン埋め込み用孔29との間の隙間が形成され難い。このため、トレッドゴム18(ピン埋め込み用孔の内壁面)による下部フランジ56の強い締め付けは維持され、スタッドピン50の抜け落ちの初期要因となるピン埋め込み用孔29内でのスタッドピン50の回転を抑制することができる。したがって、本実施形態のスタッドピン50は、下部フランジの輪郭形状が非円弧形状である従来のスタッドピンに比べてよりいっそうスタッドピン50の抜け落ちを抑制することができる。さらに、氷上路面からスタッドピン50がせん断力を受けても、スタッドピン50とピン埋め込み用孔29との間の隙間が形成され難いので、スタッドピン50はピン埋め込み用孔29内で位置の変動が生じ難い(ぐらぐらしない)。このため、スタッドピン50はピン埋め込み用孔29から抜け落ち難い他、氷上路面からスタッドピン50が受けたせん断力はベルト14に効率よく伝達され、さらに、スタッドタイヤ10全体、さらには、スタッドタイヤ10を装着した車両に伝達されるので、氷上路面での制駆動性あるいは操縦性が向上する。
 図5は、一実施形態の下部フランジ56の輪郭形状62を説明する図である。
 一実施形態によれば、図5に示すように、第1凸部F1は、2対の第1凸部F1で構成される。すなわち、図5の紙面において、長手方向Lのうち左方向に突出した2つの第1凸部F1を1つの対とし、長手方向Lのうち右方向に突出した2つの第1凸部F1をもう1つの対とする。このとき、下部フランジ56の輪郭形状62は、2対のそれぞれに対して、対それぞれの第1凸部F1の間に挟まれように設けられ、輪郭形状62の図心Gに向かって湾曲した第1凹部F3を2つ備えることが好ましい。このとき、輪郭形状62は、さらに、第2凸部F2それぞれと第1凸部F1の1つとの間に挟まれるように設けられ、図心Gに向かって湾曲し、第1凸部F1の1つに滑らかに接続した第2凹部F4を4つ備えることが好ましい。
 下部フランジ56の輪郭形状62は第1凹部F3を備えることにより、下部フランジ56がピン埋め込み用孔29の内壁面と接触する、短手方向Sに沿った接触面の面積を大きくすることができ、スタッドピン50がピン埋め込み用孔から抜け出す動きを阻止する保持力は向上する。このため、スタッドピン50のピン埋め込み用孔29からの抜け落ちは抑制される。
 また、下部フランジ56の輪郭形状62は第2凹部F4を4箇所に備えることにより、輪郭形状62の周に沿って4つの窪みができるので、スタッドピン50をピン埋め込み用孔29に埋め込むときに用いるスタッドピン装着装置の装着フィンガーが、スタッドピン50の下部フランジ56を把持し易い。すなわち、装着フィンガーは、異方性形状の下部フランジ56を把持する時、異方性形状の向きが適切な向きになるように把持してスタッドピン50をピン埋め込み用孔29に埋め込むことができ、ピン打ち込み性が向上する。
 一実施形態によれば、図5に示すように、第1凹部F3の凹み深さは、第2凹部F4の凹み深さと同じ、または、第2凹部F4の凹み深さに比べて深い、ことが好ましい。ここで、凹み深さとは、第1凹部F3及び第2凹部F4を挟む両側の2つの第1凸部F1に接する直線、あるいは1つの第1凸部F1と1つの第2凸部F2に接する直線から、第1凹部F3及び第2凹部F4それぞれにおいて最も遠くに位置する点までの距離をいう。このような凹み深さが定められた形状により、下部フランジ56がピン埋め込み用孔29の内壁面と接触する短手方向Sに沿った接触面の面積を大きくすることができるとともに短手方向Sに沿った辺の凹みが大きくなるので、スタッドピン50の回転をより一層抑制することができる。さらに、スタッドピン50がピン埋め込み用孔29から抜け出す動きを阻止する保持力が高くなる。
 一実施形態によれば、第1凹部F3の湾曲形状及び第2凹部F4の湾曲形状は、曲率半径によって定まる円弧形状であることが好ましい。第1凹部F3の湾曲形状及び第2凹部F4の湾曲形状が単一の曲率半径で形成されている場合、第1凹部F3の曲率半径は、第2凹部F4の曲率半径以下であることが好ましい。例えば、第1凹部F3の曲率半径は、第2凹部F4の曲率半径の50%以下であることが上記保持力を向上させる点で好ましい。
 一実施形態によれば、図5に示すように、2つの第2凸部F2は、長手方向Lに平行な2つの直線部F5を含み、直線部F5は、短手方向Sに最も突出した部分であることが好ましい。このような構成により、スタッドピン50をピン埋め込み用孔29に埋め込むときに用いるスタッドピン装着装置の装着フィンガーが、スタッドピン50の下部フランジ56を把持し易くなる。例えば、直線部F5を装着フィンガーの把持位置とする場合、装着フィンガーの把持位置が直線部F5内の所定の位置から外れたとしても、装着フィンガーが把持する直線部F5の範囲は広いので、スタッドピン50を安定して把持することができる。このため、スタッドピン50のピン埋め込み用孔29への埋め込みを失敗する回数は低くなる。
 図6(a)~(d)は、図5に示す輪郭形状62を有する下部フランジ56を把持するスタッドピン装着装置の装着フィンガーの把持位置の例を示す図である。図6(a)~(d)において、“△”で示された位置で、装着フィンガーが把持することを示している。図6(a),(b)は、装着フィンガーが4本である場合を、図6(c),(d)は、装着フィンガーが3本である場合を、示している。図6(a)~(d)に示す例では、少なくとも2つの凹部を把持位置とし、残りの把持位置を直線部F5あるいは凹部とする。このように、3本の装着フィンガーであっても、4本の装着フィンガーであっても、装着フィンガーは、下部フランジ56の凹部の位置でスタッドピン50を把持する形態が複数あるので、装着フィンガーの種類によらず安定してスタッドピン50をピン埋め込み用孔29に埋め込むことができる。
 一実施形態によれば、図5に示すように、2つの第1凹部F3は、図心Gを通る短手方向Sに平行な第1仮想直線AL1(図5参照)に関して線対称形状を成していること、及び、図心Gを通る長手方向Lに平行な第2仮想直線AL2(図5参照)に関して線対称形状を成していること、の少なくとも一方を満足する、ことが好ましい。これにより、スタッドピン50をピン埋め込み用孔29に埋め込む際、装着フィンガーは、スタッドピン50を目標とする向きに揃えて把持することが容易にできる。
 一実施形態によれば、図5に示すように、4つの第2凹部F4は、図心Gを通る短手方向Sに平行な第1仮想直線AL1に関して線対称形状を成していること、及び、図心Gを通る長手方向Lに平行な第2仮想直線AL2に関して線対称形状を成していること、の少なくとも一方を満足する、ことが好ましい。これにより、スタッドピン50をピン埋め込み用孔29に埋め込む際、装着フィンガーは、スタッドピン50を目標とする向きに揃えて把持することが容易にできる。
 一実施形態によれば、図5に示すように、輪郭形状62は2つの直線部F5を備える場合、2つの直線部F5は、図心Gを通る短手方向Sに平行な第1仮想直線AL1に関して線対称形状を成していること、及び、図心Gを通る長手方向Lに平行な第2仮想直線AL2に関して線対称形状を成していること、の少なくとも一方を満足することが好ましい。これにより、スタッドピン50をピン埋め込み用孔29に埋め込む際、装着フィンガーは、スタッドピン50を目標とする向きに揃えて把持することが容易にできる。
 一実施形態によれば、図5に示すように、2つの第2凸部F2は、長手方向Lに平行な2つの直線部F5を含み、直線部F5は、短手方向Sに最も突出した部分であり、2つの直線部F5のそれぞれの両端は、4つの第2凹部F4のうち2つの第2凹部F4と接続する、ことが好ましい。すなわち、1つの第2凸部F2は、1つの直線部F5と、2つの第2凹部F4とによって形成されることが好ましい。これにより、下部フランジ56は、短手方向Sに突出した大きな第2凸部F2を有することになるので、スタッドピン50がピン埋め込み用孔29から抜け出す動きを阻止する保持力が高くなる。
 このように、下部フランジ56の輪郭形状62が異方性形状であるスタッドピン50は、タイヤに装着される。図7(a),(b)は、タイヤに装着されるスタッドピン50の向きを説明する図である。
 図7(a)は、下部フランジ56の長手方向Lがタイヤ幅方向Wに向き、短手方向Sがタイヤ周方向Cに向くように配置方向を定めて、ピン埋め込み用孔29に埋め込む例である。図7(b)は、下部フランジ56の短手方向Sがタイヤ幅方向Wに向き、長手方向Lがタイヤ周方向Cに向くようにスタッドピン50の配置の向きを定めて、ピン埋め込み用孔29に埋め込む例である。
 図7(a)に示すように、短手方向Sがタイヤ周方向Cになるようにスタッドピン50を配置した場合、横力をせん断力として受けたスタッドピン50は、ピン埋め込み用孔29内で転倒するように傾斜しようとするが、下部フランジ56の4つの第1凸部F1によって作られる凹凸に対応して変形したトレッドゴム18が下部フランジ56をピン埋め込み用孔29の内壁面で強く締め付けているので、タイヤ幅方向Wにスタッドピン50が傾斜することによって生じるスタッドピン50とピン埋め込み用孔29との間の隙間が形成され難い(ぐらぐらしない)。このため、スタッドピン50はピン埋め込み用孔29内で回転し難いので、スタッドピン50のピン埋め込み用孔29からの抜け落ちは抑制される他、横力は、スタッドピン50からトレッドゴム18を介してベルト14に効率よく伝達されるので、横力に対するスタッドタイヤの応答は早くなる。また、第2凹部F4は、タイヤ幅方向Wに対して傾斜した方向に向いた部分であるので、タイヤの旋回中、制駆動が付加されてスタッドピン50が受ける横力の向きが傾斜しても、ピン埋め込み用孔29の内壁面による、第2凹部F4及び第2凹部F4を挟んだ両側の凸部(第1凸部F1及び第2凸部F2)への締め付けにより、横力に対するスタッドタイヤの応答は早くなる。このように、旋回時における耐ピン抜け性および雪氷路面上の操縦性が向上する。さらに、下部フランジ56の輪郭形状62は、タイヤ周方向Cに向いた大きな第2凸部F2を備えるので、制動あるいは駆動時に大きな制駆動力をスタッドピン50が受けても、スタッドピン50が傾斜してピン埋め込み用孔から抜け出す動きを阻止する保持力が高くなる。このため、氷上路面における制駆動性は向上するほか、制駆動時の耐ピン抜け性も向上する。
 一方、図7(b)に示すように、長手方向Lがタイヤ周方向Cになるようにスタッドピン50を配置した場合、制動力あるいは駆動力をせん断力として受けたスタッドピン50は、ピン埋め込み用孔29内で転倒するように傾斜しようとするが、下部フランジ56の4つの第1凸部F1によって作られる凹凸に対応して変形したトレッドゴム18が下部フランジ56をピン埋め込み用孔29の内壁面で強く締め付けているので、氷上路面からタイヤ周方向Cにスタッドピン50が傾斜することによって生じるスタッドピン50とピン埋め込み用孔29との間の隙間が形成され難い(ぐらぐらしない)。このため、スタッドピン50はピン埋め込み用孔29内で回転し難いので、スタッドピン50のピン埋め込み用孔29からの抜け落ちは抑制される他、制駆動力は、スタッドピン50からトレッドゴム18を介してベルト14に効率よく伝達されるので、制動に対するスタッドタイヤの応答は早くなる。すなわち、氷上制動性は向上する。また、第2凹部F4は、タイヤ周方向Wに対して傾斜した方向に向いた部分であるので、制駆動時にスリップ角がついてスタッドピン50が受ける制駆動力の向きが傾斜しても、ピン埋め込み用孔29の内壁面による、第2凹部F4及び第2凹部F4を挟んだ両側の凸部(第1凸部F1及び第2凸部F2)への強い締め付けにより、制駆動に対するスタッドタイヤの応答は早くなる。このように、制駆動時における耐ピン抜け性および雪氷路面上の制駆動性が向上する。さらに、下部フランジ56の輪郭形状62は、タイヤ幅方向Wに向いた大きな第2凸部F2を備えるので、旋回時に大きな横力をスタッドピン50が受けても、スタッドピン50が傾斜してピン埋め込み用孔から抜け出す動きを阻止する保持力が高くなる。このため、氷上路面における操縦性は向上するほか、旋回時の耐ピン抜け性も向上する。
 このように、スタッドタイヤの目標値する特性に応じて、スタッドピン50の向きを設定することができる。
 また、一実施形態によれば、トレッド部のタイヤ赤道線CL側の内側領域に装着するスタッドピン50の向きを、図7(a),(b)に示すいずれか一方の向きに定め、この内側領域に対してタイヤ幅方向外側にある外側領域に装着するスタッドピン50の向きを、図7(a),(b)に示す残りの向きに定めることも好ましい。トレッド部のタイヤ幅方向の位置で、制駆動性及び操縦性に与える影響度が異なるため、効率よく制駆動性及び操縦性を向上させるには、スタッドピン50を装着するタイヤ幅方向の位置に応じて、図7(a),(b)に示すスタッドピン50のいずれか一方の向きを択一的に選択することが好ましい。
(実施例、従来例、比較例)
 下部フランジの輪郭形状が異なるスタッドピンを種々作製し、作製したスタッドピンを図1~3に示すタイヤ10に埋め込んでスタッドタイヤを作製し、スタッドタイヤを試験車である乗用車に装着して、スタッドピンを評価した。
 作製したタイヤのタイヤサイズは、205/55R16とした。乗用車は、排気量2000ccの前輪駆動のセダン型乗用車を用いた。タイヤの内圧条件は、前輪、後輪ともに230(kPa)とした。各タイヤの荷重条件は、前輪荷重を450kg重、後輪荷重を300kg重とした。スタッドピンの評価項目は、以下の通りである。
(耐ピン抜け性)
 アスファルト路面あるいはコンクリート路面を含む乾燥路面上を試験車が15000km走行したときの、装着した全スタッドピンの数に対するトレッドゴムに残ったスタッドピンの数の比率(%)を求めた。比率が95%以上であるとピン抜けに関して実用上問題ないと評価することができる。
(氷上制動性)
 氷上路面上を試験車が走行し、速度30km/時から制動を開始し、5km/時になるまでの走行距離を制動距離として計測した。従来例の制動距離の逆数を基準(指数100)として、各例における制動距離の逆数を指数化した。指数が高いほど、制動距離は短く、氷上制動性が優れていることを意味する。
(氷上操縦性)
 2名の評価ドライバーそれぞれが、整備されたクローズドコースの氷上路面上を試験車で走行し、操縦性の主観評価を行った。従来例の評価を基準(指数100)として、2名の評点を平均化して指数化した。指数が高いほど、氷上操縦性が優れていることを意味する。
(ピン打ち安定性)
 スタッドピン装着装置の装着フィンガーでスタッドピンを把持してタイヤにスタッドピンを装着し、正常にスタッドピンをピン埋め込み用孔29に装着できた比率を求めた。スタッドピンがピン埋め込み用孔29に対して斜めに埋め込まれ、また、ピン埋め込み用孔29に埋め込めなかった回数をNG数とし、タイヤに装着したスタッドピンの全数に対するNG数の比率(%)を100%から差し引いた値を、ピン打ち安定性として求めた。ピン打ち安定性(%)は95%以上であれば、ピン打ち安定性が高いといえる。
 下記表1,2には、従来例、比較例、及び実施例の各仕様と評価結果を示す。
 表1,2に記載の“輪郭形状に外接する第1,2最小矩形の形状”とは、図4(b)に示す第1,2最小矩形の形状のいずれか一方の形状をいう。従来例における“円形状”は、第1,2最小矩形の形状ではなく、下部フランジの輪郭形状そのものをいう。比較例3、4及び各実施例における“長方形”の短辺の長さに対する長辺の長さの比は1:1.13とした。
 表1,2に記載の“突出部数(第1凸部F1, 第2凸部F2)”において、第1凸部F1の数が偶数の場合は、長手方向の両側の方向に突出した数が同じになるようにした。第2凸部F2の数はいずれも偶数であり、短手方向Sの両側の方向に突出した数が同じになるようにした。第1凸部F1の数が3の場合は、長手方向の両側の方向に突出した数が2,1になるようにし、第1凸部F1の数が5の場合は、長手方向の両側の方向に突出した数が3,2になるようにした。
 表1,2に記載の“第1凹部F3の凹み深さ>or=or<第2凹部F4の凹み深さ”では、“F3=F4”については、凹み深さが同じであること、“F3>F4”については、第1凹部F3の凹み深さが第2凹部F4の凹み深さに比べて深いこと、“F3<F4”は、第2凹部F4の凹み深さが第1凹部F3の凹み深さに比べて深いことを、それぞれ表す。
 ここで、比較例1,4における第1凸部F1の数が2つの場合、第1凹部F3は無い。このときの第2凹部F4の凹み深さは、比較例2,3における第2凹部F4の凹み深さとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
 従来例、比較例1~4、及び実施例1~4の比較より、下部フランジ56の輪郭形状62が、輪郭形状62に外接する第1最小矩形あるいは第2最小矩形が長方形となる、異方性形状であって、輪郭形状62が長手方向Lに向かって突出する4つ以上の第1凸部F1と、短手方向Sに向かって突出する2つの第2凸部F2を備えることにより、従来例及び比較例1~4に比べて耐ピン抜け性が向上する。さらに、氷上制動性及び氷上操縦性も従来例及び比較例1~4に比べて向上する。しかも、ピン打ち安定性も高い。
 実施例2,3の比較より、第1凹部F3の凹み深さは、第2凹部F4の凹み深さと同等でも評価結果において問題はないが、第1凹部F3の凹み深さを、第2凹部F4の凹み深さより深くすることにより、耐ピン抜け性及びピン打ち安定性が向上することがわかる。
 また、実施例3,4の比較より、直線部F5を設けることがピン打ち安定性を向上させる点で好ましいことがわかる。
 以上、本発明のスタッドピン及びスタッドタイヤについて説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
10 空気入りタイヤ
12 カーカスプライ
14 ベルト
14a,14b ベルト材
16 ビードコア
18 トレッドゴム
18a 上層トレッドゴム
18b 下層トレッドゴム
20 サイドゴム
22 ビードフィラーゴム
24 リムクッションゴム
26 インナーライナゴム
28 ベルトカバー層
29 ピン埋め込み用孔
30 トレッドパターン
32 傾斜溝
34 周方向連絡溝
36 突出溝
50 スタッドピン
52 チップ
54 ボディ部
54a 上端面
56 下部フランジ
58 上部フランジ
60 シャンク部
62 輪郭形状
100 第1最小矩形
100a 辺(短辺)
100b 辺(長辺)

Claims (10)

  1.  タイヤに装着されるスタッドピンであって、
     路面と接触するための先端面を有するチップと、
     前記チップを一方の側の端面から突出させるように前記チップを保持するボディ部と、
     前記ボディ部の前記端面と反対側の端に接続した下部フランジと、を備え、
     前記チップ、前記ボディ部、及び前記下部フランジの配列方向から見た前記下部フランジの輪郭形状は、前記輪郭形状に外接する仮想の矩形のうち、四辺の中で長さの最も短い辺が最小となる第1最小矩形、及び、四辺の中で長さの最も長い辺が最小となる第2最小矩形のうち、少なくともいずれか一方の最小矩形が、長さの異なる短辺及び長辺を備える、異方性形状であり、
     前記輪郭形状は、前記長辺に平行な長手方向に向かって突出する4つ以上の第1凸部と、前記短辺に平行な短手方向に向かって突出する2つの第2凸部と、を備える、ことを特徴とするスタッドピン。
  2.  前記第1凸部は、2対の第1凸部で構成され、
     前記輪郭形状は、前記対それぞれに対して、前記対それぞれの第1凸部の間に挟まれるように設けられ、前記輪郭形状の図心に向かって湾曲した第1凹部を2つ備え、
     前記輪郭形状は、さらに、前記第2凸部それぞれと前記第1凸部の1つとの間に挟まれるように設けられ、前記図心に向かって湾曲し、前記第1凸部の1つに滑らかに接続した第2凹部を4つ備える、請求項1に記載のスタッドピン。
  3.  前記第1凹部の凹み深さは、前記第2凹部の凹み深さと同じ、または、前記第2凹部の凹み深さに比べて深い、請求項2に記載のスタッドピン。
  4.  前記2つの第1凹部は、前記図心を通る前記短手方向に平行な第1仮想直線に関して線対称形状を成していること、及び、前記図心を通る前記長手方向に平行な第2仮想直線に関して線対称形状を成していること、の少なくとも一方を満足する、請求項2または3に記載のスタッドピン。
  5.  前記4つの第2凹部は、前記図心を通る前記短手方向に平行な第1仮想直線に関して線対称形状を成していること、及び、前記図心を通る前記長手方向に平行な第2仮想直線に関して線対称形状を成していること、の少なくとも一方を満足する、請求項2または3に記載のスタッドピン。
  6.  前記2つの第2凸部は、前記長手方向に平行な2つの直線部を含み、前記直線部は、前記短手方向に最も突出した部分である、請求項1~5のいずれか1項に記載のスタッドピン。
  7.  前記2つの直線部は、前記図心を通る前記短手方向に平行な第1仮想直線に関して線対称形状を成していること、及び、前記図心を通る前記長手方向に平行な第2仮想直線に関して線対称形状を成していること、の少なくとも一方を満足する、請求項6に記載のスタッドピン。
  8.  前記2つの第2凸部は、前記長手方向に平行な2つの直線部を含み、前記直線部は、前記短手方向に最も突出した部分であり、
     前記2つの直線部のそれぞれの両端は、前記4つの第2凹部のうち2つの第2凹部と接続する、請求項2~5のいずれか1項に記載のスタッドピン。
  9.  スタッドピンを装着したスタッドタイヤであって、
     請求項1~8のいずれか1項に記載のスタッドピンを、前記長手方向がタイヤ周方向に向くように装着したトレッド部を備える、ことを特徴とするスタッドタイヤ。
  10.  スタッドピンを装着したスタッドタイヤであって、
     請求項1~8のいずれか1項に記載のスタッドピンを、前記短手方向がタイヤ周方向に向くように装着したトレッド部を備える、ことを特徴とするスタッドタイヤ。
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