JP6730161B2 - 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 - Google Patents

Description

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。

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、空気入りタイヤのピン孔に装着されるスタッドピンであって、円柱状のボディと、前記ボディの軸心方向の一端部から突出するシャフトと、前記ボディの軸心方向の他端部に設けられ、平面視で、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、前記縦軸を中心として対称であり、前記縦軸方向の一端部側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、スタッドピンを提供する。

本発明によれば、スタッドピンは、タイヤのピン穴に装着された状態では、ボディの円筒面と台座部の円弧状部とが、ピン穴の内面に沿い易い。しかも、台座部の円弧状部は、ボディの軸心と同心に形成されているので、ボディが円筒面においてピン穴より受ける保持力と、台座部が円弧状部においてピン穴による受ける保持力とが、スタッドピンの軸心をピン穴の軸心に一致させるように共に作用する。したがって、ピン穴による高い保持性が発揮される。

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一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、縦軸方向への傾斜を抑制し易く、縦軸方向の耐抜け性を向上できる。

このように、スタッドピンは、保持性を適切に有するように構成されているので、ボディは、一端部側において、外周縁部によるエッジ効果を十分に発揮できる。

前記台座部は、前記縦軸が前記空気入りタイヤのタイヤ周方向に沿うように配置され、平面視で、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、前記円弧状部は、前記軸心の周りの１８０度より大きな回転範囲に設けられていてもよい。

本構成によれば、スタッドピンをタイヤのピン穴に装着した状態では、台座部は、ピン穴の内面から、縦軸方向へのより強い保持力を受ける。したがって、スタッドピンの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、平面視で、前記縦軸を挟んだ両側において、前記縦軸方向において、他端部側に向かって前記縦軸側へ傾斜して延びる、一対の傾斜部を有していてもよい。
また、前記台座部は、平面視で、前記傾斜部と他の部分との境界部分が角部で構成されていてもよい。

本構成によれば、スタッドピンをタイヤのピン穴に装着した状態では、一対の傾斜部がピン穴の内面に強く食い込み、その反力でスタッドピンが強く保持される。また、一対の傾斜部それぞれの縦軸方向の端部に角部が形成され、該角部によって、スタッドピンの軸心周りの回転が抑制される。したがって、例えば旋回時等、スタッドピンに作用する軸心周りの回転に好適に抗するので、スタッドピンの軸心周りの回転方向における位置が維持され、装着方向により特定の方向において向上した耐抜け性を持続させることができる。

前記傾斜部は、前記横軸に対して前記縦軸方向の前記他端部側に位置していてもよい。

本構成によれば、台座部の円弧状部を大きく構成できるので、スタッドピンをタイヤのピン穴に装着した状態では、円弧状部とピン穴の内面との密着面を広く確保し易く、ピン穴による保持性を向上できる。

前記台座部は、平面視で、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。

本構成によれば、スタッドピンをタイヤのピン穴に装着した状態では、全周方向において、台座部による引っ掛かり作用が発揮されるので、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いてもよい。

本構成によれば、ドライ路面を走行する際に、ボディのテーパ面を路面に面当りさせ易い。これによって、スタッドピンの、路面への接地時における衝撃を、緩和させることができる。したがって、路面割れ等の発生を抑制することが可能となる。

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１つ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、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、スタッドピン及びボディを円柱状とすると共に、台座部は円弧状部を有しているので、スタッドピンとピン穴の内面との密着度がよく、スタッドピンの保持性を向上できる。また、台座部を、縦軸方向に非対称な形状としたので、ピン穴への装着方向の違いに応じて種々の方向に対する保持性を高めることができる。この結果、ボディは、一端部側において、上端外周縁部によるエッジ効果を十分に発揮できる。

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。

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、軸心Ｌに沿って延びる円柱状に形成されている。ここで、軸心Ｌは、ボディ２が平面視で真円であると仮定した場合の中心を意味する。ボディ２を円柱状に形成することにより、後述するように空気入りタイヤのピン穴２６（図４，５参照）に装着した際、ボディ２の外周面（円筒面）をピン穴２６の内周面に密着させることができ、取付状態を安定させて耐抜け性を向上させることが可能となる。

また、「円柱状」には、平面視で真円のものに限らず、多少変形した楕円等のほか、平面視で複数の線分で繋がった多角形状も含まれる。多角形状とする場合、線分の長さを十分に短くして、ピン穴２６の内面にほぼ均一に密着するような円形に近いものとする必要がある。このように、用語「円柱状」は、平面視真円、楕円等の曲線で囲まれた図形、及び、短い線分で囲まれた多角形を含む図形の全般を意味し、要するにピン穴２６を構成する内面との密着性が全面に亘って高められる形状であればよい。

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。テーパ面７を形成することにより、接地時に面当りさせて路面に対して集中荷重を発生させ難くして、路面割れ等の不具合の発生を防止できる。

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。換言すれば、台座部４の平面視における長さが最も長くなる方向を縦軸方向と称する。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、特に好ましい角度は４５°である。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縦軸方向に二分割される、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。一方、円弧状部１２は、傾斜部１０に接続されるように形成されており、第２領域Ｓ２の全域から第１領域Ｓ１の一部にわたって形成されている。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から全周でこの外側へ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）。

突出部１１の縦方向の他端部には、横軸に平行に延びる直線部３０が形成されている。傾斜部１０と直線部３０との間には、第１角部３１が形成されており、傾斜部１０と円弧状部１２との間には、第２角部３２が形成されている。第１角部３１及び第２角部３２によれば、スタッドピン１の軸心Ｌ周りの回転に対して、ピン穴２６の内面に引っ掛かって踏ん張ることにより好適に抗する、回転抑制効果を発揮できる。直線部３０の横軸方向の長さｃは、台座部４の横軸方向の最大長さｂの１０％以上７５％以下に設定されており、より好ましくは２０％以上５０％以下に設定されている。このように直線部３０を設定することにより、第１角部３１及び第２角部３２を所定の角度を有するように構成でき、スタッドピン１の上記回転抑制効果を効果的に発揮させることができる。

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、縦軸方向の一端部側に位置しており、横軸に平行に延びている。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の円弧状部１２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、エッジ長さの総長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、旋回時等、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を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、シャフト５の第１エッジ部１５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。換言すれば、スタッドピン１は、台座部４の縦軸がタイヤ周方向に一致させるように装着されている。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。

このようにスタッド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の上端外縁部分が路面に衝突する。ボディ２の上端外縁部分にはテーパ面７が形成されている。このため、ボディ２の上端外縁部分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の発生を回避可能となる。また、ボディ２自身は、円柱状に形成されているので、路面への衝突に対して十分な強度を有し、長期に亘って使用しても損傷しにくい（耐久性を有する）。

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エッジ部１５が路面（氷面）に作用する。また、旋回時であれば、第２エッジ部１６又は第３エッジ部１７が路面に対する横ずれを防止する。さらに、制動時には、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、路面から、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ンク３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。特に、ボディ２は円柱状に形成されており、ピン穴２６を構成する内面と密着するので、耐抜け性が高められる。また、台座部４は、平面視でボディ２の全周から外側に広がるように形成されているので、この点でも耐抜け性が高められる。その上、台座部４は横軸長さに比べて縦軸長さが長く形成されており且つ縦軸がタイヤ周方向に一致するように装着されているので、走行開始時と制動時に路面から作用する力に対して有効に耐抜け性を発揮させることができる。また、台座部４の第１角部３１及び第２角部３２が旋回時の耐抜け性を高める。

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２２０ｋＰａ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、比較例の場合を１００として実施例を指数評価した。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により全ての方向に対する耐抜け性を向上させることができた。また、シャフト５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。

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は、タイヤのピン穴２６に装着された状態では、ボディ２の円筒面と台座部４の円弧状部１２とが、ピン穴２６の内面に沿い易い。しかも、台座部４の円弧状部１２は、ボディ２の軸心Ｌと同心に形成されているので、ボディ２が円筒面においてピン穴２６より受ける保持力と、台座部４が円弧状部１２においてピン穴２６による受ける保持力とが、スタッドピン１の軸心をピン穴２６の軸心に一致させるように共に作用する。したがって、ピン穴２６による高い保持性が発揮される。

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は縦軸方向の一端部に円弧状部１２を備え、即ち軸心方向から見て、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。

このように、スタッドピン１は、保持性を適切に有するように構成されているので、ボディ２は、一端部側において、外周縁部によるエッジ効果を十分に発揮できる。

スタッドピン１をタイヤのピン穴２６に装着した状態では、台座部４は、ピン穴２６の内面から、縦軸方向へのより強い保持力を受ける。したがって、スタッドピン１の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。

スタッドピン１をタイヤのピン穴２６に装着した状態では、一対の傾斜部１０及びこの間に形成された突出部１１がピン穴２６の内面に強く食い込み、その反力でスタッドピン１が強く保持される。また、第１角部３１及び第２角部３２によって、スタッドピン１の軸心Ｌ周りの回転が抑制される。したがって、例えば旋回時等、スタッドピン１に作用する軸心Ｌ周りの回転に好適に抗するので、スタッドピン１の軸心Ｌ周りの回転方向における位置が維持され、装着方向により特定の方向において向上した耐抜け性が持続する。

円弧状部１２を第２領域Ｓ２から第１領域Ｓ１にかけて形成することにより、スタッドピン１をタイヤのピン穴２６装着した状態では、円弧状部１２とピン穴２６の内面との密着面を広く確保し易く、ピン穴２６による保持性を向上できる。

スタッドピン１をタイヤのピン穴２６に装着した状態では、全周方向において、台座部４による引っ掛かり作用が発揮されるので、台座部４による耐抜け性を向上できる。

ドライ路面を走行する際に、ボディ２のテーパ面７を路面に面当りさせ易い。これによって、スタッドピン１の、路面への接地時における衝撃を、緩和させることができる。したがって、路面割れ等の発生を抑制することが可能となる。

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、シャフト５の第１突部１４の第１エッジ部１５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、第１エッジ部１５により制動力を作用させやすくなる。

また、前記実施形態では、シャフト５を平面視奇数角形としたが、１つの直線部と、それ以外の円弧部とで構成することも可能である。この場合、円弧部は、直線部よりも長さの短い複数の線分で繋がった略円弧状とするようにしてもよい。

１…スタッドピン
２…ボディ
４…台座部
５…シャフト
７…テーパ面
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
３０…直線部
３１…第１角部
３２…第２角部

Claims (7)

1. 空気入りタイヤのピン孔に装着されるスタッドピンであって、
   円柱状のボディと、
   前記ボディの軸心方向の一端部から突出するシャフトと、
   前記ボディの軸心方向の他端部に設けられ、平面視で、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、前記縦軸を中心として対称であり、前記縦軸方向の一端部側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、
   前記台座部は、前記縦軸が前記空気入りタイヤのタイヤ周方向に沿うように配置され、平面視で、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、
   前記円弧状部は、前記軸心の周りの１８０度より大きな回転範囲に設けられている、スタッドピン。
2. 前記台座部は、平面視で、前記縦軸を挟んで両側において、前記軸心から前記縦軸方向の他端部側へ進むにつれて前記縦軸に向かって傾斜する、一対の傾斜部を有する、
   請求項１に記載のスタッドピン。
3. 前記台座部は、平面視で、前記傾斜部と他の部分との境界部分が角部で構成されている、
   請求項２に記載のスタッドピン。
4. 前記傾斜部は、前記横軸に対して前記縦軸方向の前記他端部側に位置している、
   請求項３に記載のスタッドピン。
5. 前記台座部は、平面視で、前記ボディから全周ではみ出すように形成されている、
   請求項１〜４のいずれか１つに記載のスタッドピン。
6. 前記ボディは、上端外縁部にテーパ面を有する、
   請求項１〜５のいずれか１つに記載のスタッドピン。
7. 請求項１〜６のいずれか１つのスタッドピンと、
   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、空気入りタイヤ。

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