JP7248135B2 - スタッドピン及びそれを備えたタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、スタッドピン及びそれを備えたタイヤに関し、更に詳しくは、軽量化を図ると共に、氷上性能の改善を可能にしたスタッドピン及びそれを備えたタイヤに関する。

氷雪路面上での走行性能を改善した空気入りタイヤにおいて、トレッド部にスタッドピンが打ち込まれたスタッドタイヤが知られている（例えば、特許文献１参照）。スタッドピンは、タイヤのトレッド部に埋設されるボディ部と、該ボディ部の先端側から突出していて路面と接触するチップ部と、ボディ部の基端側に配置されたフランジ部とを有している。そして、スタッドタイヤの走行時には、主としてスタッドピンのチップ部が氷路面と接触し、そのエッジ効果を発揮することにより、スタッドレスタイヤに比べて優れた氷上性能を発揮することができる。

上述のように構成されるスタッドタイヤにおいて、スタッドピンの構造を工夫することにより、氷上性能を更に改善することが求められている。それと同時に、スタッドピンの軽量化も求められている。

国際公開第ＷＯ２０１８／０７８９４１号

本発明の目的は、軽量化を図ると共に、氷上性能を改善することを可能にしたスタッドピン及びそれを備えたタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のスタッドピンは、タイヤのトレッド部に埋設されるボディ部と、該ボディ部の先端側から突出するチップ部と、前記ボディ部の基端側に配置されたフランジ部とを有するスタッドピンにおいて、
前記チップ部はその先端面に溝部を有しており、前記ボディ部の中心軸方向に見たときの前記チップ部の総面積Ｓｘと前記溝部の面積Ｓｙとが０．２０≦Ｓｙ／Ｓｘ≦０．５０の関係を満足すると共に、
前記チップ部の前記ボディ部からの突出高さＨｔと前記溝部の深さＨｇとが０．５≦Ｈｇ／Ｈｔの関係を満足することを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明のタイヤは、上述のスタッドピンがトレッド部に配設されていることを特徴とするものである。

本発明では、スタッドピンのチップ部はその先端面に溝部を有しており、ボディ部の中心軸方向に見たときのチップ部の総面積Ｓｘと溝部の面積Ｓｙとが０．２０≦Ｓｙ／Ｓｘ≦０．５０の関係を満足するので、チップ部の強度低下を抑制しながら、溝部の形成によりスタッドピンの軽量化を図ると共に、溝部に付随するエッジに基づいて氷上でのハンドリング性能及び制動性能に代表される氷上性能を改善することができる。また、チップ部の先端面に溝部を設けることにより、路面の損傷を低減する効果も期待することができる。

本発明において、チップ部はボディ部の中心軸方向に見たときの形状が長手方向を有し、溝部は長手方向と直交する短手方向に延在して両端がチップ部の側面に開口していることが好ましい。この場合、短手方向のエッジが増加するため氷上性能を効果的に改善することができる。特に、チップ部の長手方向がタイヤ幅方向となるようにスタッドピンを設置した場合、チップ部がタイヤ幅方向に沿って延在することで氷上での制動性能が良化し、溝部がタイヤ周方向に沿って延在することで氷上でのハンドリング性能が良化する。

或いは、チップ部はボディ部の中心軸方向に見たときの形状が長手方向を有し、溝部は長手方向と直交する短手方向に延在して少なくとも一端が前記チップ部内で終端し、溝部の少なくとも一端の各々におけるチップ部の厚さＷｅとチップ部の短手方向の最大幅ＷｚとがＷｅ／Ｗｚ≦０．１０の関係を満足することが好ましい。この場合も、短手方向のエッジが増加するため氷上性能を効果的に改善することができる。特に、チップ部の長手方向がタイヤ幅方向となるようにスタッドピンを設置した場合、チップ部がタイヤ幅方向に沿って延在することで氷上での制動性能が良化し、溝部がタイヤ周方向に沿って延在することで氷上でのハンドリング性能が良化する点は前述の形態と同様であるが、溝部の少なくとも一端がチップ部内で終端することにより、チップ部のタイヤ幅方向のエッジ成分が増加するため、氷上での制動性能の改善効果を高めることができる。

チップ部のボディ部からの突出高さＨｔと溝部の深さＨｇとは０．５≦Ｈｇ／Ｈｔの関係を満足することが好ましい。これにより、軽量化の効果と氷上性能の改善効果を十分に得ることができる。

スタッドピンの高さＨｓと溝部の深さＨｇとはＨｇ／Ｈｓ≦０．１５の関係を満足することが好ましい。これにより、チップ部の耐久性の低下を抑制しつつ、軽量化の効果と氷上性能の改善効果を十分に得ることができる。

ボディ部の中心軸と直交する平面における断面積であってボディ部の最大幅位置での断面積Ｓａとボディ部の中心軸方向に見たときのチップ部の総面積Ｓｘとは０．１０≦Ｓｘ／Ｓａ≦０．２０の関係を満足することが好ましい。これにより、チップ部の耐久性の低下を抑制しつつ、軽量化の効果を十分に得ることができる。また、路面の損傷を低減する効果も向上する。

チップ部は、溝部と直交する方向に突出する凸部と、溝部の両端と凸部との間でボディ部の中心軸に向かって窪んだ凹部とを有することが好ましい。このようにチップ部の外周面に凸部と凹部を設けることにより、縦方向及び横方向のエッジ量が多くなるため、氷上での旋回性能や制動性能を改善することができる。

上述のように構成されるスタッドピンがトレッド部に配設されたタイヤによれば、従来に比べて、軽量化を図ると共に、氷上性能を改善することができる。

本発明のタイヤにおいて、スタッドピンは、溝部の長手方向がタイヤ周方向に対してなす角度が０°～１０°の範囲にある複数の第１スタッドピンと、溝部の長手方向がタイヤ周方向に対してなす角度が第１スタッドピンよりも大きい複数の第２スタッドピンとを含み、第１スタッドピンに対して第２スタッドピンがタイヤ周方向に沿って点在していることが好ましい。このように第１スタッドピンと第２スタッドピンとを混在させることにより、氷上でのハンドリング性能を飛躍的に改善することができる。

トレッド部を接地幅内でタイヤ幅方向に３等分したときに形成される第１領域、第２領域及び第３領域の各々には少なくとも１つの第１スタッドピン及び少なくとも１つの第２スタッドピンが配置されていることが好ましい。この場合、トレッド部の接地領域の全域にわたって第１スタッドピン及び第２スタッドピンが存在するので、氷上でのハンドリング性能の改善効果を高めることができる。

トレッド部においてタイヤ周方向に最も近接する一対の第２スタッドピンのタイヤ周方向の間隔はトレッド部の接地長の１．０％～１００．０％の範囲にあることが好ましい。この場合、接地領域内に少なくとも１つの第２スタッドピンが配置されることになるので、氷上でのハンドリング性能の改善効果を高めることができる。また、接地領域内に第１スタッドピン及び第２スタッドピンが混在することにより、乾燥路面における騒音（ピンノイズ）を抑制する効果も期待することができる。

第２スタッドピンの平均突出量Ｐｘと第１スタッドピンの平均突出量ＰｙとはＰｘ＞Ｐｙの関係を満足することが好ましい。これにより、氷上でのハンドリング性能の改善効果を高めることができる。特に、乾燥路面の走行時において、第１スタッドピンに由来する振動周波数と第２スタッドピンに由来する振動周波数とが相違するので、第１スタッドピンの中に点在する第２スタッドピンの平均突出量Ｐｘを相対的に大きくすることで、ピンノイズの周波数の分散効果を高めて乾燥路面での騒音性能を改善する一方で、第２スタッドピンによるエッジ効果を高めて氷上でのハンドリング性能を効果的に改善することができる。

第２スタッドピンの平均突出量Ｐｘと第１スタッドピンの平均突出量Ｐｙとは１．０５≦Ｐｘ／Ｐｙの関係を満足することが好ましい。上記関係を満足することにより、乾燥路面での騒音性能と氷上でのハンドリング性能をバランス良く改善することができる。

回転方向が指定されたタイヤにおいては、トレッド部に、タイヤ幅方向の一方側のトレッド端からタイヤ幅方向内側に向かって延在しつつ回転方向に向かって傾斜する複数本の第１傾斜溝と、タイヤ幅方向の他方側のトレッド端からタイヤ幅方向内側に向かって延在しつつ回転方向に向かって傾斜する複数本の第２傾斜溝とを有することが好ましい。このようなＶ字基調のトレッドパターンは、第１傾斜溝及び第２傾斜溝に沿って形成される陸部にスタッドピンが配設されるので、スタッドピンがタイヤ周方向に重なり難いという利点があり、スタッドピンに基づいて優れた氷上性能を発揮することができる。

本発明のタイヤは、空気入りタイヤであることが好ましいが、非空気式タイヤであっても良い。空気入りタイヤの場合、その内部には空気、窒素等の不活性ガス又はその他の気体を充填することができる。

本発明において、「接地幅」とは、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧（空気入りタイヤの場合）を充填した状態で平面上に垂直に置いて正規荷重を加えたときに形成される接地領域のタイヤ軸方向の最大幅である。「接地長」とは、接地領域のタイヤ周方向の最大長さである。「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”とする。「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＬＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には２５０ｋＰａとする。「正規荷重」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＬＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＬＯＡＤ ＣＡＰＡＣＩＴＹ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には前記荷重の７０％に相当する荷重とする。

図１は本発明の実施形態からなるスタッドピンを示す斜視図である。 図２は図１のスタッドピンを示す平面図である。 図３は図１のスタッドピンを示す側面図である。 図４は本発明の他の実施形態からなるスタッドピンを示す平面図である。 図５（ａ）～（ｆ）はそれぞれスタッドピンのチップ部の変形例を示す平面図である。 図６は（ａ）～（ｄ）はそれぞれスタッドピンのチップ部の更なる変形例を示す平面図である。 図７は本発明の空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。 図８は図７に示す空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図である。 図９は空気入りタイヤのトレッド部に配設される第１スタッドピン及び第２スタッドピンを示す平面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１～図３は本発明の実施形態からなるスタッドピンを示すものである。

図１～図３に示すように、本実施形態のスタッドピンＰは、タイヤのトレッド部に埋設されるボディ部１０と、該ボディ部１０の先端側から突出していて路面と接触するチップ部１１と、ボディ部１０の基端側に配置されたフランジ部１２を備えている。ボディ部１０は、その中心軸Ｘに沿って延長し、その延長方向の中腹部分において最も膨らんだ構造を有している。ボディ部１０の外周面には、ボディ部１０の中心軸Ｘに向かって湾曲しながら窪んだ一対の窪み部１３，１３が形成されている。また、ボディ部１０の先端側には複数の傾斜面１４が形成されている。一方、チップ部１１の先端面には溝部１５が形成されている。チップ部１１の先端面において溝部１５には面取り加工が施されているが、このような面取り加工は任意である。チップ部１１の先端面（溝部以外の部分）はボディ部１０の中心軸Ｘに対して直交する平面であるが、チップ部１１の先端側に向かって膨らんだ湾曲面であっても良く、或いは、これら平面と湾曲面との組み合わせであっても良い。また、ボディ部１０及びフランジ部１２は同一の金属材料から一体的に成形されている。チップ部１１を構成する金属材料はボディ部１０及びフランジ部１２を構成する金属材料よりも高硬度であり、チップ部１１はボディ部１０に対して一体的に加工されている。

上記スタッドピンＰにおいて、ボディ部１０の中心軸Ｘの方向に見たときのチップ部１１の総面積Ｓｘと溝部１５の面積Ｓｙとが０．２０≦Ｓｙ／Ｓｘ≦０．５０の関係を満足している。図２において、チップ部１１の総面積Ｓｘはチップ部１１の輪郭線により囲まれた領域の面積に相当し、溝部１５の面積Ｓｙは溝部１５（面取り部を含む）の輪郭線により囲まれた領域の面積に相当する。

このようにスタッドピンＰにおいて、チップ部１１はその先端面に溝部１５を有しており、ボディ部１０の中心軸Ｘの方向に見たときのチップ部１１の総面積Ｓｘと溝部１５の面積Ｓｙとが０．２０≦Ｓｙ／Ｓｘ≦０．５０の関係を満足するので、チップ部１１の強度低下を抑制しながら、溝部１５の形成によりスタッドピンＰの軽量化を図ると共に、溝部１５に付随するエッジに基づいて氷上性能（特に、氷上でのハンドリング性能や制動性能）を改善することができる。また、チップ部１１の先端面に溝部１５を設けることにより、路面の損傷を低減する効果も期待することができる。

ここで、Ｓｙ／Ｓｘの値が０．２０よりも小さいと氷上でのハンドリング性能や軽量化の改善効果が不十分になり、逆に０．５０よりも大きいとチップ部１１の強度低下によりスタッドピンＰの耐久性が不十分になる。特に、ボディ部１０の中心軸Ｘの方向に見たときのチップ部１１の総面積Ｓｘと溝部１５の面積Ｓｙとは０．２５≦Ｓｙ／Ｓｘ≦０．４５の関係を満足することが望ましい。また、ボディ部１０の中心軸Ｘの方向に見たときのチップ部１１の総面積Ｓｘは２．０ｍｍ²～５．５ｍｍ²の範囲にあると良い。

スタッドピンＰにおいて、チップ部１１はボディ部１０の中心軸Ｘの方向に見たときの形状が長手方向Ｌを有し、溝部１５は長手方向Ｌと直交する短手方向Ｓに延在している。そして、溝部１５の両端はチップ部１１の側面に開口している。この場合、チップ部１１にいて短手方向Ｓに沿って延在するエッジが増加するため氷上性能を効果的に改善することができる。特に、チップ部１１の長手方向Ｌがタイヤ幅方向となるようにスタッドピンＰをタイヤのトレッド部に設置した場合、チップ部１１がタイヤ幅方向に沿って延在することで氷上での制動性能が良化し、溝部１５がタイヤ周方向に沿って延在することで氷上でのハンドリング性能が良化する。

スタッドピンＰにおいて、溝部１５の溝幅Ｗｇは０．５ｍｍ～１．０ｍｍの範囲にあると良い。また、溝部１５の溝幅Ｗｇはチップ部１１の長手方向Ｌにおける最大幅Ｗｔの１５％～４５％の範囲にあると良い。溝部１５の溝幅Ｗｇを適切に設定することにより、氷上性能の改善効果と軽量化の効果を十分に得ることができる。

スタッドピンＰにおいて、チップ部１１のボディ部１０からの突出高さＨｔと溝部１５の深さＨｇとは０．５≦Ｈｇ／Ｈｔの関係を満足していると良い。これにより、軽量化の効果と氷上性能の改善効果を十分に得ることができる。Ｈｇ／Ｈｔの値が０．５よりも小さいと軽量化の効果と氷上性能の改善効果が低下する。なお、チップ部１１の耐久性の観点から、チップ部１１のボディ部１０からの突出高さＨｔと溝部１５の深さＨｇとはＨｇ／Ｈｔ≦１．０の関係を満足することが好ましく、更には、Ｈｇ／Ｈｔ≦０．８５の関係を満足することが好ましい。

スタッドピンＰにおいて、スタッドピンＰの高さＨｓと溝部１５の深さＨｇとはＨｇ／Ｈｓ≦０．１５の関係を満足していると良い。これにより、チップ部１１の耐久性の低下を抑制しつつ、軽量化の効果と氷上性能の改善効果を十分に得ることができる。つまり、溝部１５を有するチップ部１１は溝部がない場合に比べて耐久性が劣るので、Ｈｇ／Ｈｓの値を０．１５以下とすることで、耐久性の低下を回避することができる。また、氷上性能を改善する観点から、チップ部１１の突出高さＨｔ及び溝部１５の深さＨｇをある程度確保することが必要であるので、０．０５≦Ｈｔ／Ｈｓ≦０．１５の関係を併せて満足することが望ましい。

スタッドピンＰにおいて、ボディ部１０の中心軸Ｘと直交する平面における断面積であってボディ部１０の最大幅位置での断面積Ｓａとボディ部１０の中心軸Ｘの方向に見たときのチップ部１１の総面積Ｓｘとは０．１０≦Ｓｘ／Ｓａ≦０．２０の関係を満足していると良い。ボディ部１０の最大幅位置とは、ボディ部１０において中心軸Ｘと直交する方向の寸法が最大となる位置であり、図３においては、平面Ａの位置である。Ｓｘ／Ｓａを上記関係に設定することにより、チップ部１１の耐久性の低下を抑制しつつ、軽量化の効果を十分に得ることができる。また、上記関係により、路面の損傷を低減する効果を改善することができる。

ここで、Ｓｘ／Ｓａの値が０．１０よりも小さくなり、チップ部１１の総面積Ｓｘに対してボディ部１０の最大幅位置での断面積Ｓａが過度に大きくなると、軽量化の改善効果が低下する。一方、Ｓｘ／Ｓａの値が０．２０よりも大きくなり、チップ部１１の総面積Ｓｘに対してボディ部１０の最大幅位置での断面積Ｓａが過度に小さくなると、高負荷時にチップ部１１の負担分担率が急激に増加し、チップ部１１が折れ易くなる。

図２において、スタッドピンＰのチップ部１１は、溝部１５と直交する方向（長手方向Ｌ）に突出する一対の凸部１６と、溝部１５の両端と各凸部１６との間でボディ部１０の中心軸Ｘに向かって窪んだ凹部１７とを有している。このようにチップ部１１の外周面に凸部１６と凹部１７を設けた特異な構造を採用することにより、縦方向及び横方向のエッジ量が多くなるため、氷上での旋回性能や制動性能を改善することができる。このような構造はエッジ量の増大のみならず耐久性の観点からも好ましい。

図４は本発明の他の実施形態からなるスタッドピンを示すものである。図４において、図１～図３と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。本実施形態では、チップ部１１はボディ部１０の中心軸Ｘの方向に見たときの形状が長手方向Ｌを有し、溝部１５は長手方向Ｌと直交する短手方向Ｓに延在している。そして、溝部１５の少なくとも一端（図４では、両端）はチップ部１１の側面に開口しておらずチップ部１１内で終端している。更に、溝部１５の少なくとも一端の各々におけるチップ部１１の厚さＷｅとチップ部１１の短手方向Ｓの最大幅ＷｚとがＷｅ／Ｗｚ≦０．１０の関係を満足している。

このように溝部１５の少なくとも一端がチップ部１１の側面に開口していない場合も、短手方向Ｓのエッジが増加するため氷上性能を効果的に改善することができる。特に、チップ部１１の長手方向Ｌがタイヤ幅方向となるようにスタッドピンＰをタイヤのトレッド部に設置した場合、チップ部１１がタイヤ幅方向に沿って延在することで氷上での制動性能が良化し、溝部１５がタイヤ周方向に沿って延在することで氷上でのハンドリング性能が良化する点は図２の形態と同様であるが、溝部１５の少なくとも一端がチップ部１１内で終端することにより、チップ部１１のタイヤ幅方向のエッジ成分が増加するため、氷上での制動性能の改善効果を高めることができる。

ここで、Ｗｅ／Ｗｚの値が０．１０よりも大きいと、軽量化の効果が低下するばかりでなく、チップ部１１の短手方向Ｓのエッジ量が減少するため氷上性能の改善効果が低下することになる。

図５（ａ）～（ｆ）はそれぞれスタッドピンのチップ部の変形例を示し、図６（ａ）～（ｄ）はそれぞれスタッドピンのチップ部の更なる変形例を示すものである。図５（ａ）～（ｆ）及び図６（ａ）～（ｄ）において、チップ部１１はボディ部１０の中心軸Ｘの方向に見たときの形状が長手方向Ｌを有し、溝部１５は長手方向Ｌと直交する短手方向Ｓに延在している。溝部１５は、両端がチップ部１１の側面に開口していても良く、一端のみがチップ部１１内で終端していても良く、両端がチップ部１１内で終端していても良い。チップ部１１は、図５（ａ）～（ｆ）では菱形を基調とする平面視形状を有し、図６（ａ）～（ｄ）では扇形を基調とする平面視形状を有しているが、これ以外の平面視形状を採用することも可能である。

図７は本発明の空気入りタイヤの一例を示し、図８はそのトレッドパターンを示すものである。本実施形態の空気入りタイヤは、回転方向Ｒが指定されたタイヤである。

図７に示すように、空気入りタイヤＴは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部２１と、該トレッド部２１の両側に配置された一対のサイドウォール部２２，２２と、これらサイドウォール部２２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部２３，２３とを備えている。

一対のビード部２３，２３間にはカーカス層２４が装架されている。このカーカス層２４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部２３に配置されたビードコア２５の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。ビードコア２５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー２６が配置されている。

一方、トレッド部２１におけるカーカス層２４の外周側には複数層のベルト層２７が埋設されている。これらベルト層２７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層２７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°～４０°の範囲に設定されている。ベルト層２７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層２７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層２８が配置されている。ベルトカバー層２８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

図８に示すように、トレッド部２１には、タイヤ幅方向の一方側のトレッド端からタイヤ幅方向内側に向かって延在しつつ回転方向Ｒに向かって傾斜する複数本の第１傾斜溝３１と、タイヤ幅方向の他方側のトレッド端からタイヤ幅方向内側に向かって延在しつつ回転方向Ｒに向かって傾斜する複数本の第２傾斜溝３２が形成されている。これら第１傾斜溝３１及び第２傾斜溝３２はタイヤ周方向に沿って交互に配置され、いずれもタイヤ赤道を横切る位置まで延在している。また、トレッド部２１には、タイヤ周方向に対して傾斜しつつ複数本の第１傾斜溝３１を互いに連結する第１縦溝３３と、タイヤ周方向に対して傾斜しつつ複数本の第２傾斜溝３２を連結する第２縦溝３４が形成されている。これら第１傾斜溝３１、第２傾斜溝３２、第１縦溝３３及び第２縦溝３４により、トレッド部２１には複数のブロック状陸部３５が区画されている。これらブロック状陸部３５には、スタッドピンＰを植え込むための複数の植え込み穴３６が形成されている。スタッドピンＰは、そのボディ部１０が植え込み穴３６に挿入され、チップ部１１がトレッド部２１から突き出すようにトレッド部２１に配設されている。植え込み穴３６の内径はスタッドピンＰの外径よりも若干小さくなっており、植え込み穴３６に植え込まれたスタッドピンＰはトレッド部２１に対して強固に保持される。

上述のように空気入りタイヤＴのトレッド部２１に所定の構造を有するスタッドピンＰを配設することにより、軽量化を図ると共に、氷上性能を改善することが可能となる。特に、トレッド部２１に、タイヤ幅方向の一方側のトレッド端からタイヤ幅方向内側に向かって延在しつつ回転方向Ｒに向かって傾斜する複数本の第１傾斜溝３１と、タイヤ幅方向の他方側のトレッド端からタイヤ幅方向内側に向かって延在しつつ回転方向Ｒに向かって傾斜する複数本の第２傾斜溝３２とを有するＶ字基調のトレッドパターンでは、第１傾斜溝３１及び第２傾斜溝３２に沿って形成される陸部３５にスタッドピンＰが配設されるので、スタッドピンＰがタイヤ周方向に重なり難いという利点があり、スタッドピンＰに基づいて優れた氷上性能を発揮することができる。

なお、図７に示す空気入りタイヤＴの補強構造は代表的な例を示すものであるが、これに限定されるものではない。また、空気入りタイヤＴのトレッド部２１に形成されるトレッドパターンも特に限定されるものではない。

図９は空気入りタイヤのトレッド部に配設される第１スタッドピン及び第２スタッドピンを示すものである。図９において、Ｔｃはタイヤ周方向である。図８のようなトレッド部２１に配設される複数のスタッドピンＰは、溝部１５の長手方向がタイヤ周方向Ｔｃに対してなす角度θが０°～１０°の範囲にある複数の第１スタッドピンＰ１と、溝部１５の長手方向がタイヤ周方向Ｔｃに対してなす角度θが第１スタッドピンＰ１よりも大きい複数の第２スタッドピンＰ２とを含み、第１スタッドピンＰ１に対して第２スタッドピンＰ２がタイヤ周方向に沿って点在していることが好ましい。トレッド部２１における第１スタッドピンＰ１の本数は第２スタッドピンＰ２の本数よりも多くなっている。このように第１スタッドピンＰ１と第２スタッドピンＰ２とを混在させることにより、氷上でのハンドリング性能を飛躍的に改善することができる。なお、このように第１スタッドピンＰ１と第２スタッドピンＰ２とを混在させる配置は、スタッドピンＰの形状に拘わらず、チップ部１１に溝部１５を備えたスタッドピンＰに適用可能である。

第２スタッドピンＰ２において、溝部１５の長手方向がタイヤ周方向Ｔｃに対してなす角度θは好ましくは３０°～９０°の範囲、より好ましくは４５°～８５°の範囲に設定される。これにより、第１スタッドピンＰ１に対する角度差を十分に確保し、氷上でのハンドリング性能の改善効果を高めることができる。また、トレッド部２１における第２スタッドピンＰ２の本数は全てのスタッドピンＰの本数の１０％～４５％とすることが好ましい。

図８において、Ｃは空気入りタイヤＴを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態で平面上に垂直に置いて正規荷重を加えたときに形成される接地領域であり、ＴＣＷは接地幅である。ここで、トレッド部２１を接地幅ＴＣＷ内でタイヤ幅方向に３等分したときに形成される３つの領域をそれぞれ第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３とする。第１領域Ｒ１及び第３領域Ｒ３はショルダー領域であり、第２領域Ｒ２はセンター領域である。これら第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３の各々には少なくとも１つの第１スタッドピンＰ１及び少なくとも１つの第２スタッドピンＰ２が配置されていることが好ましい。この場合、トレッド部２１の接地領域Ｃの全域にわたって第１スタッドピンＰ１及び第２スタッドピンＰ２が存在するので、氷上でのハンドリング性能の改善効果を高めることができる。

また、トレッド部２１においてタイヤ周方向に最も近接する一対の第２スタッドピンＰ２，Ｐ２のタイヤ周方向の間隔Ｄ２はトレッド部２１の接地長Ｌｃの１．０％～１００．０％の範囲にあると良い。この場合、接地領域Ｃ内に少なくとも１つの第２スタッドピンＰ２が確実に配置されることになるので、氷上でのハンドリング性能の改善効果を高めることができる。同様に、トレッド部２１においてタイヤ周方向に最も近接する一対の第１スタッドピンＰ１，Ｐ１のタイヤ周方向の間隔Ｄ１もトレッド部２１の接地長Ｌｃの１．０％～１００．０％の範囲にあると良い。接地領域Ｃ内に第１スタッドピンＰ１及び第２スタッドピンＰ２が混在することにより、乾燥路面における騒音（ピンノイズ）を抑制する効果も期待することができる。第２スタッドピンＰ２の間隔Ｄ２が接地長Ｌｃの１．０％よりも小さいと、第２スタッドピンＰ２同士が接近するめピンノイズを悪化させる虞があり、逆に接地長Ｌｃの１００．０％よりも大きいと、氷上でのハンドリング性能の改善効果が低下する。

第２スタッドピンＰ２の平均突出量Ｐｘと第１スタッドピンＰ１の平均突出量ＰｙとはＰｘ＞Ｐｙの関係を満足することが好ましい。これにより、氷上でのハンドリング性能の改善効果を高めることができる。特に、乾燥路面の走行時において、第１スタッドピンＰ１に由来する振動周波数と第２スタッドピンＰ２に由来する振動周波数とが相違するので、第１スタッドピンＰ１の中に点在する第２スタッドピンＰ２の平均突出量Ｐｘを相対的に大きくすることで、ピンノイズの周波数の分散効果を高めて乾燥路面での騒音性能を改善する一方で、第２スタッドピンＰ２によるエッジ効果を高めて氷上でのハンドリング性能を効果的に改善することができる。第２スタッドピンＰ２の平均突出量Ｐｘとは、トレッド部２１の踏面からの第２スタッドピンＰ２の突出量の平均値であり、第１スタッドピンＰ１の平均突出量Ｐｙとは、トレッド部２１の踏面からの第１スタッドピンＰ１の突出量の平均値である。

特に、第２スタッドピンＰ１の平均突出量Ｐｘと第１スタッドピンＰ２の平均突出量Ｐｙとは１．０５≦Ｐｘ／Ｐｙの関係を満足することが好ましい。上記関係を満足することにより、乾燥路面での騒音性能と氷上でのハンドリング性能をバランス良く改善することができる。但し、Ｐｘ／Ｐｙの値が１．２０を超えると第２スタッドピンＰ２に由来するピンノイズが増大することになる。そのため、１．０５≦Ｐｘ／Ｐｙ≦１．２０の関係を満足することが望ましい。

タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６ ９４Ｔである空気入りタイヤにおいて、トレッド部に配設されるスタッドピンの構造だけを異ならせた従来例、比較例１～２及び実施例１～１１のタイヤを製作した。なお、本明細書において、実施例１～５は参考例である。

従来例、比較例１～２及び実施例１～１１において、ボディ部の中心軸方向に見たときのチップ部の形状、チップ部の総面積Ｓｘ、溝部の面積Ｓｙ、Ｓｙ／Ｓｘ、チップ部における長手方向の有無、溝部の開口の有無、チップ部の短手方向の最大幅Ｗｚ、溝部両端でのチップ部の厚さＷｅ、Ｗｅ／Ｗｚ、チップ部の突出高さＨｔ、溝部の深さＨｇ、Ｈｇ／Ｈｔ、スタッドピンの高さＨｓ、Ｈｇ／Ｈｓ、Ｈｔ／Ｈｓ、ボディ部の最大幅位置での断面積Ｓａ、Ｓｘ／Ｓａ、第１スタッドピンの溝部の角度θ、第２スタッドピンの溝部の角度θ、第２スタッドピンの割合（％）を表１及び表２のように設定した。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、氷上でのハンドリング性能、氷上での制動性能、スタッドピンの質量、スタッドピンの耐久性を評価し、その結果を表１及び表２に併せて示した。

氷上でのハンドリング性能：
各試験タイヤをリムサイズ１６×６．５Ｊのホイールに組み付けて排気量１．４リットルの前輪駆動車に装着し、車両指定空気圧を充填し、氷雪路面からなるテストコースにおいて、ハンドリング性能について、テストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど氷上でのハンドリング性能が優れていることを意味する。

氷上での制動性能：
各試験タイヤをリムサイズ１６×６．５Ｊのホイールに組み付けて排気量１．４リットルの前輪駆動車に装着し、車両指定空気圧を充填し、氷盤路面からなるテストコース（直線路）において、車速２５ｋｍ／ｈの走行状態からブレーキを掛けて、車速が２０ｋｍ／ｈから５ｋｍ／ｈになるまでの制動距離を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど氷上での制動性能が優れていることを意味する。

スタッドピンの質量：
各試験タイヤについて、スタッドピンの質量を測定した。評価結果は、計測値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど軽量であることを意味する。

スタッドピンの耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ１６×６．５Ｊのホイールに組み付けて排気量１．４リットルの前輪駆動車に装着し、車両指定空気圧を充填し、乾燥したアスファルト路面からなるテストコースにおいて、所定の走行モードで走行を行った後、スタッドピンのチップ折れ本数を計測した。評価結果は、計測値の逆数を用い、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどスタッドピンの耐久性が優れていることを意味する。

表１及び表２から判るように、実施例１～１１では、従来例との対比において、軽量化を図ると共に、氷上でのハンドリング性能及び制動性能を改善することができた。一方、比較例１では、Ｓｙ／Ｓｘの値が小さ過ぎるため軽量化及び氷上性能について改善効果が殆どなかった。また、比較例２では、Ｓｙ／Ｓｘの値が大き過ぎるためスタッドピンの耐久性の低下が著しかった。

１０ ボディ部
１１ チップ部
１２ フランジ部
１３ 窪み部
１４ 傾斜面
１５ 溝部
１６ 凸部
１７ 凹部
２１ トレッド部
２２ サイドウォール部
２３ ビード部
Ｐ スタッドピン
Ｔ 空気入りタイヤ

Claims (13)

1. タイヤのトレッド部に埋設されるボディ部と、該ボディ部の先端側から突出するチップ部と、前記ボディ部の基端側に配置されたフランジ部とを有するスタッドピンにおいて、
   前記チップ部はその先端面に溝部を有しており、前記ボディ部の中心軸方向に見たときの前記チップ部の総面積Ｓｘと前記溝部の面積Ｓｙとが０．２０≦Ｓｙ／Ｓｘ≦０．５０の関係を満足すると共に、
   前記チップ部の前記ボディ部からの突出高さＨｔと前記溝部の深さＨｇとが０．５≦Ｈｇ／Ｈｔの関係を満足することを特徴とするスタッドピン。
2. 前記チップ部は前記ボディ部の中心軸方向に見たときの形状が長手方向を有し、前記溝部は前記長手方向と直交する短手方向に延在して両端が前記チップ部の側面に開口していることを特徴とする請求項１に記載のスタッドピン。
3. 前記チップ部は前記ボディ部の中心軸方向に見たときの形状が長手方向を有し、前記溝部は前記長手方向と直交する短手方向に延在して少なくとも一端が前記チップ部内で終端し、前記溝部の前記少なくとも一端の各々における前記チップ部の厚さＷｅと前記チップ部の短手方向の最大幅ＷｚとがＷｅ／Ｗｚ≦０．１０の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載のスタッドピン。
4. 前記スタッドピンの高さＨｓと前記溝部の深さＨｇとがＨｇ／Ｈｓ≦０．１５の関係を満足することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のスタッドピン。
5. 前記ボディ部の中心軸と直交する平面における断面積であって前記ボディ部の最大幅位置での断面積Ｓａと前記ボディ部の中心軸方向に見たときの前記チップ部の総面積Ｓｘとが０．１０≦Ｓｘ／Ｓａ≦０．２０の関係を満足することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のスタッドピン。
6. 前記チップ部は、前記溝部と直交する方向に突出する凸部と、前記溝部の両端と前記凸部との間で前記ボディ部の中心軸に向かって窪んだ凹部とを有することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のスタッドピン。
7. 請求項１～６のいずれかに記載されたスタッドピンがトレッド部に配設されていることを特徴とするタイヤ。
8. 前記スタッドピンは、前記溝部の長手方向がタイヤ周方向に対してなす角度が０°～１０°の範囲にある複数の第１スタッドピンと、前記溝部の長手方向がタイヤ周方向に対してなす角度が前記第１スタッドピンよりも大きい複数の第２スタッドピンとを含み、前記第１スタッドピンに対して前記第２スタッドピンがタイヤ周方向に沿って点在していることを特徴とする請求項７に記載のタイヤ。
9. 前記トレッド部を接地幅内でタイヤ幅方向に３等分したときに形成される第１領域、第２領域及び第３領域の各々に少なくとも１つの第１スタッドピン及び少なくとも１つの第２スタッドピンが配置されていることを特徴とする請求項８に記載のタイヤ。
10. 前記トレッド部においてタイヤ周方向に最も近接する一対の第２スタッドピンのタイヤ周方向の間隔が前記トレッド部の接地長の１．０％～１００．０％の範囲にあることを特徴とする請求項８又は９に記載のタイヤ。
11. 前記第２スタッドピンの平均突出量Ｐｘと前記第１スタッドピンの平均突出量ＰｙとがＰｘ＞Ｐｙの関係を満足することを特徴とする請求項８～１０のいずれかに記載のタイヤ。
12. 前記第２スタッドピンの平均突出量Ｐｘと前記第１スタッドピンの平均突出量Ｐｙとが１．０５≦Ｐｘ／Ｐｙの関係を満足することを特徴とする請求項１１に記載のタイヤ。
13. 回転方向が指定されたタイヤであって、前記トレッド部に、タイヤ幅方向の一方側のトレッド端からタイヤ幅方向内側に向かって延在しつつ前記回転方向に向かって傾斜する複数本の第１傾斜溝と、タイヤ幅方向の他方側のトレッド端からタイヤ幅方向内側に向かって延在しつつ前記回転方向に向かって傾斜する複数本の第２傾斜溝とを有することを特徴とする請求項７～１２のいずれかに記載のタイヤ。

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