特開 2023-80568 スタッドタイヤ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023080568

(43)【公開日】2023-06-09

(54)【発明の名称】スタッドタイヤ

(51)【国際特許分類】

   B60C 11/16 20060101AFI20230602BHJP

   B60C 11/13 20060101ALI20230602BHJP

   B60C 11/03 20060101ALI20230602BHJP

【ＦＩ】

B60C11/16 Z

B60C11/13 B

B60C11/03 100B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021193989

(22)【出願日】2021-11-30

(71)【出願人】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷口 二朗

【テーマコード（参考）】

3D131

【Ｆターム（参考）】

3D131BB11

3D131BC15

3D131BC17

3D131BC18

3D131BC31

3D131EB14V

3D131EB14X

3D131EB14Z

3D131EB24V

3D131EB24X

3D131EB24Z

3D131EB28V

3D131EB28X

3D131EC02V

3D131EC16V

3D131EC16X

3D131EC16Z

3D131ED03V

3D131ED03X

3D131ED03Z

(57)【要約】

【課題】凍結路や雪路あるいは湿潤路などでの走行性能の低下を抑制しつつ、スタッドタイヤに横力が掛かったときに生じ得るスタッド不良の発生を抑制することができるスタッドタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド面１０には、周方向溝１２の少なくとも一部により形成され、タイヤの軸方向において当該周方向溝１２に隣接するホール付きブロック１６ｈが形成されている。ホール付きブロック１６ｈには、スタッドピンを装着するためのホール１８が設けられている。ホール付きブロック１６ｈに隣接する周方向溝１２は、ホール１８の側方位置（軸方向側の側方位置）において、周方向溝１２の残余の部分よりも溝深さが浅くなった浅溝部分２０を有している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タイヤのトレッド面に設けられた、前記タイヤの周方向に伸びる周方向溝と、
前記周方向溝の少なくとも一部により確定され、前記タイヤの軸方向において前記周方向溝に隣接し、スタッドピンを装着するためのホールが設けられたホール付きブロックと、
を備え、
前記周方向溝は、前記ホールの側方位置において、前記周方向溝の残余の部分よりも溝深さが浅くなった浅溝部分を有する、
ことを特徴とするスタッドタイヤ。

【請求項2】

前記浅溝部分は、前記ホール付きブロックの前記タイヤの軸方向の両側に隣接する２つの前記周方向溝にそれぞれ設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のスタッドタイヤ。

【請求項3】

前記浅溝部分の溝深さは、前記ホールの深さよりも浅い、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスタッドタイヤ。

【請求項4】

前記ホールは、筒状部分と、前記筒状部分よりもタイヤ径方向内側に設けられた、その穴径が前記筒状部分よりも大きい幅広部分を有し、
前記浅溝部分の溝深さは、前記幅広部分のタイヤ径方向外側端までの深さよりも浅い、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスタッドタイヤ。

【請求項5】

前記スタッドピンは、前記ホールに装着された装着状態において前記ホール内に挿入される柱状のシャンクと、前記装着状態において前記シャンクよりもタイヤ径方向外側に位置し、柱状であって前記シャンクよりも径が大きいボディと、を含んで構成され、
前記浅溝部分の溝深さは、前記ホールに装着された状態における前記スタッドピンの前記ボディのタイヤ径方向内側端の深さよりも浅い、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスタッドタイヤ。

【請求項6】

前記浅溝部分の溝深さは、前記ホールに近づく程浅くなっている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスタッドタイヤ。

【請求項7】

前記浅溝部分は、前記ホールの側方位置から前記周方向溝の伸長方向にずれた位置まで設けられる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスタッドタイヤ。

【請求項8】

前記周方向溝を挟んで前記タイヤの軸方向に並ぶ第１ホール付きブロック及び第２ホール付きブロックを備え、
前記第１ホール付きブロックが有する第１ホールの前記タイヤの周方向における位置と、前記第２ホール付きブロックが有する第２ホールの前記タイヤの周方向における位置とが互いに異なり、
前記周方向溝のうち、前記第１ホールの側方位置から前記第２ホールの側方位置までの部分全体が前記浅溝部分となっている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスタッドタイヤ。

【請求項9】

前記周方向溝の伸長方向における前記浅溝部分の長さは、前記ホールに近づく程長くなっている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスタッドタイヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スタッドタイヤに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、凍結路や雪路あるいは湿潤路などでの走行性能を向上させるために、タイヤのトレッド面にスタッドピン（スパイクピン）を装着したスタッドタイヤが知られている。スタッドタイヤは、走行によって、スタッドピンが倒れこんだままとなったり抜けたりするというスタッド不良が生じる問題があった。そこで、従来、スタッド不良の発生を抑制する技術が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、タイヤ周方向に伸びる周方向溝（主溝）と、タイヤ軸方向に伸びる軸方向溝（横溝）と、スタッドピンを装着可能なホールが形成されたホール付きブロックを含むスタッドタイヤであって、ホール付きブロックが、周方向溝の幅を減じるように周方向溝内に突出してホールの周りを補強する補強部を備えるスタッドタイヤが開示されている。また、特許文献２には、軸方向溝を分断するように、タイヤのブロックとブロックを接続するブリッジを設け、当該ブリッジにスタッドピンを装着するためのホールを設けたスタッドタイヤが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４６７７０２７号公報

【特許文献2】欧州特許第２２１７４５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

例えば特許文献１や２のような構造により、スタッドタイヤにおけるスタッド不良の発生を抑制することができる。しかしながら、特許文献１に開示された構造では、周方向溝の幅が減じられており、また、特許文献２に開示された構造では、軸方向溝が分断されている。したがって、いずれの構造においても、スタッドタイヤに設けられた溝成分が大きく減じられており、その分、凍結路や雪路あるいは湿潤路などでの走行性能が大きく低下してしまうと考えられる。

【0006】

本発明の目的は、凍結路や雪路あるいは湿潤路などでの走行性能の低下を抑制しつつ、スタッドタイヤに横力が掛かったときに生じ得るスタッド不良の発生を抑制することができるスタッドタイヤを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、タイヤのトレッド面に設けられた、前記タイヤの周方向に伸びる周方向溝と、前記周方向溝の少なくとも一部により確定され、前記タイヤの軸方向において前記周方向溝に隣接し、スタッドピンを装着するためのホールが設けられたホール付きブロックと、を備え、前記周方向溝は、前記ホールの側方位置において、前記周方向溝の残余の部分よりも溝深さが浅くなった浅溝部分を有する、ことを特徴とするスタッドタイヤである。

【0008】

上記構成によれば、ホール付きブロックの軸方向に隣接する周方向溝のうち、ホールの軸方向側方において浅溝部分が設けられることで、当該周方向溝に浅溝部分を設けない場合に比して、ホールの軸方向側方におけるタイヤの中実部分が増え、ホールがより補強される。したがって、スタッドタイヤに横力が掛かったときにおけるスタッドピンの軸方向への倒れ込みやホールの変形が抑制されて、ホールの内側面の応力や摩耗が抑制される。これにより、スタッド不良の発生が抑制される。また、上記構成によれば、タイヤの周方向溝の幅も減じられないし、軸方向溝が分断されることもない。すなわち、少なくとも特許文献１及び２に比して、凍結路や雪路あるいは湿潤路などでの走行性能の低下が抑制される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、凍結路や雪路あるいは湿潤路などでの走行性能の低下を抑制しつつ、スタッドタイヤに横力が掛かったときに生じ得るスタッド不良の発生を抑制することができるスタッドタイヤを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係るスタッドタイヤのトレッド面を示す図である。

【図2】図１のＡ－Ａ方向から見た断面図である。

【図3】浅溝部分の第１の変形例を示す、図１のＡ－Ａ方向から見た断面図である。

【図4】浅溝部分の第２の変形例を示す、図１のＡ－Ａ方向から見た断面図である。

【図5】本実施形態に係るスタッドタイヤに横力が掛かったときの様子を示す図である。

【図6】歪みエネルギーのシミュレーションで用いるタイヤモデルの要素の層を示す図である。

【図7】周方向溝に浅溝部分を設けなかった場合と設けた場合とにおける、各層に含まれる各要素の歪みエネルギーの平均値の違いを示すグラフである。

【図8】第１の変形例に係るスタッドタイヤのトレッド面を示す図である。

【図9】第２の変形例に係るスタッドタイヤのトレッド面を示す図である。

【図10】第３の変形例に係るスタッドタイヤのトレッド面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、本実施形態に係るスタッドタイヤのトレッド面１０を示す図である。トレッド面１０には、タイヤの周方向に伸びる周方向溝１２、及び、タイヤの軸方向に伸びる軸方向溝１４が設けられている。周方向溝１２は、雨などの水を排水する排水機能を発揮する。軸方向溝１４は、路面をグリップする機能、及び、周方向溝１２の排水機能を補助する機能を発揮する。本実施形態では、トレッド面１０には複数の（図１の例では４本）周方向溝１２が設けられ、タイヤの全周に亘って複数の軸方向溝１４が設けられている。

【0012】

トレッド面１０には、周方向溝１２の少なくとも一部、及び、軸方向溝１４の少なくとも一部によって複数のブロック１６が形成されている。軸方向に沿って見ると、各ブロック１６は周方向溝１２に隣接して形成されている。本実施形態に係るタイヤはスタッドタイヤであるため、複数のブロック１６のうちのいくつかのブロック１６には、スタッドピンを装着するためのホール１８が設けられている。本明細書においては、ホール１８が設けられたブロック１６のことをホール付きブロック１６ｈと呼ぶ。ホール１８及びスタッドピンの形状の詳細については後述する。

【0013】

ホール付きブロック１６ｈに隣接する周方向溝１２は、ホール１８の側方位置（軸方向側の側方位置）において、周方向溝１２の残余の部分よりも溝深さが浅くなった浅溝部分２０を有している。本実施形態においては、各ブロック１６は軸方向に伸長した形状を有しているため、ホール付きブロック１６ｈの軸方向の両側に周方向溝１２がある場合でも、ホール１８から近い方の周方向溝１２に浅溝部分２０が設けられている。しかしながら、ホール付きブロック１６ｈの軸方向の両側に隣接する２つの周方向溝１２にそれぞれ浅溝部分２０が設けられてもよい。なお、ホール１８の側方位置とは、平面視においてホール１８内の任意の位置から軸方向へ向かった先の位置を意味する。以下、図２～４を参照しつつ、浅溝部分２０の詳細について説明する。

【0014】

図２は、図１のＡ－Ａ方向から見た断面図である。具体的には、図２には、ホール付きブロック１６ｈと、軸方向において当該ホール付きブロック１６ｈに隣接する周方向溝１２のうちの浅溝部分２０の断面図が示されている。図２においては、周方向溝１２のうちの浅溝部分２０以外の部分である残余の部分の底は破線で示されており、周方向溝１２の残余の部分に比して、浅溝部分２０の溝深さＤＧが浅くなっている（換言すれば底が嵩上げされている）ことが示されている。なお、図２においては、ホール１８にスタッドピン２２が装着（本実施形態では圧入）された様子が示されている。

【0015】

ここで、ホール１８及びスタッドピン２２の形状について説明する。本実施形態では、ホール１８は、平面視で円形となっている。ホール１８は、円筒形である筒状部分１８ａと、筒状部分１８ａよりもタイヤ径方向内側に設けられた、その穴径が筒状部分１８ａよりも大きい幅広部分１８ｂを有している。スタッドピン２２は、ホール１８に装着された装着状態において最もタイヤ径方向内側に位置し、径が最大となっている台座２２ａと、装着状態において台座２２ａからタイヤ径方向外側に伸びる柱状のシャンク２２ｂと、装着状態においてシャンク２２ｂよりもタイヤ径方向外側に位置し、柱状であってシャンク２２ｂよりも径が大きいボディ２２ｃとを含んで構成される。

【0016】

装着状態において、スタッドピン２２の台座２２ａが、ホール１８の幅広部分１８ｂに入り込むようになっている。これにより、スタッドピン２２のホール１８からの脱落が抑制される。また、装着状態において、スタッドピン２２のシャンク２２ｂ及びボディ２２ｃは筒状部分１８ａ内に挿入される。筒状部分１８ａの径は、自然状態においてシャンク２２ｂの径よりもやや小さくなっており、シャンク２２ｂ及びボディ２２ｃが筒状部分１８ａに挿入（圧入）されることで、筒状部分１８ａは、タイヤの弾性力によってシャンク２２ｂ及びボディ２２ｃの形状に沿って変形する。当該弾性力により、筒状部分１８ａは、シャンク２２ｂ及びボディ２２ｃに対して側方から押さえる力を加え、これによりスタッドピン２２が支持される。

【0017】

なお、本実施形態におけるスタッドタイヤに装着されるスタッドピン２２は、当該スタッドタイヤ専用のスタッドピンである。しかし、本実施形態におけるスタッドタイヤには、汎用のスタッドピンが装着可能となっていてもよい。

【0018】

浅溝部分２０の溝深さＤＧは、ホール１８の深さ（詳しくは幅広部分１８ｂの底までの深さ）ＤＨ１に応じた深さであるとよい。詳しくは、浅溝部分２０の溝深さＤＧは、ホール１８の深さＤＨ１よりも浅いとよい。また、浅溝部分２０の溝深さＤＧは、幅広部分１８ｂのタイヤ径方向外側端までの深さＤＨ２よりも浅いとよい。

【0019】

図３は、浅溝部分２０の第１の変形例を示す、図１のＡ－Ａ方向から見た断面図である。図３に示すように、浅溝部分２０の溝深さＤＧは、装着状態におけるスタッドピン２２のボディ２２ｃのタイヤ径方向内側端の深さＤＨ３よりも浅いとさらによい。

【0020】

詳しくは後述するが、浅溝部分２０の溝深さＤＧが浅くなる程、ホール１８の軸方向側方におけるタイヤの中実部分（ゴム部分）が増え、ホール１８がより補強されることになる。したがって、浅溝部分２０の深さが浅くなる程、走行によりスタッドピンが倒れこんだままとなったり抜けたりするというスタッド不良の発生をより抑制することができる。一方、浅溝部分２０の深さが浅くなる程、周方向溝１２の本来の機能である排水機能の性能が低下する場合がある。したがって、浅溝部分２０の深さは、スタッド不良の抑制力と、周方向溝１２の本来の機能の性能とを両方考慮して決定されるとよい。

【0021】

図４は、浅溝部分２０の第２の変形例を示す、図１のＡ－Ａ方向から見た断面図である。図４に示すように、浅溝部分２０の溝深さは、ホール１８に近づく程浅くなっているとよい。図４に示す変形例においては、浅溝部分２０の底面２０ａは斜面となっており、浅溝部分２０の溝深さが、ホール１８に近づく程、徐々に浅くなっている。なお、当該変形例において、底面２０ａが斜面でなくてもよく、浅溝部分２０の溝深さが、ホール１８に近づく程、段階的に浅くなっていてもよい。

【0022】

以下、図５～図７を参照しつつ、浅溝部分２０の効果について説明する。図５は、本実施形態に係るスタッドタイヤに横力が掛かったときの様子を示す図である。図５は、本実施形態に係るスタッドタイヤの路面Ｒへの接地面近傍の断面を示す図である。具体的には、本実施形態に係るスタッドタイヤが紙面奥側に向かって進行している場合において、左側への横力が掛かったときの状態が示されている。

【0023】

図５に示されるように、スタッドタイヤに横力が掛かったとき、スタッドピン２２に力が加わり、スタッドピン２２のタイヤ径方向内側の端部が横力の方向に向かって倒れ込む。これに伴い、スタッドピン２２を支持しているホール１８も変形することで、ホール１８の内側面において応力や摩耗が生じ得る。当該応力や摩耗がスタッド不良を生じさせる要因となる。しかしながら、本実施形態によれば、ホール１８の軸方向側方に浅溝部分２０が設けられることで、ホール１８の軸方向側方におけるタイヤの中実部分が増え、ホール１８がより補強される。したがって、スタッドピン２２の倒れ込みやホール１８の変形が抑制されて、ホール１８の内側面の応力や摩耗が抑制される。特に、図５に示すように、スタッドタイヤに左側への横力が掛かったときは、ホール１８の右側に設けられた浅溝部分２０ｒにより、スタッドピン２２の倒れ込みやホール１８の変形が抑制される。これにより、スタッド不良の発生が抑制される。

【0024】

また、スタッドタイヤに右側への横力が掛かったときは、ホール１８の左側に設けられた浅溝部分２０ｌにより、スタッドピン２２の倒れ込みやホール１８の変形が抑制されて、スタッド不良の発生が抑制される。

【0025】

また、本実施形態によれば、タイヤの周方向溝１２の幅も減じられないし、軸方向溝１４が分断されることもない。すなわち、少なくとも特許文献１及び２に比して、凍結路や雪路あるいは湿潤路などでの走行性能の低下が抑制される。

【0026】

浅溝部分２０の効果を示す、歪みエネルギーのシミュレーションの結果を説明する。歪みエネルギーのシミュレーションは、解析対象のスタッドタイヤを有限個の要素群で表現したタイヤモデルを用いて行う。タイヤモデルはコンピュータにより数値解析可能なモデルである。歪みエネルギーのシミュレーションにより、タイヤの加速時や制動時などにおいて、タイヤモデルの各要素が受ける歪みエネルギーが演算される。

【0027】

図６は、歪みエネルギーのシミュレーションで用いるタイヤモデルの要素Ｅの層を示す図である。図６においては、ホール１８のタイヤ径方向内側に位置する一部の要素Ｅのみが図示されている。ホール１８のタイヤ径方向内側に位置する複数の要素Ｅにおいて、複数の層Ｌ１～Ｌ５が定義されている。各層Ｌ１～Ｌ５は、軸方向に並ぶ複数の要素Ｅで構成される。層Ｌ１は、ホール１８に隣接する層（ホール１８の底を形成する要素Ｅを含む層）であり、層Ｌ２は層Ｌ１のタイヤ径方向内側に隣接する層であり、層Ｌ３は層Ｌ２のタイヤ径方向内側に隣接する層であり、層Ｌ４は層Ｌ３のタイヤ径方向内側に隣接する層であり、層Ｌ５は層Ｌ４のタイヤ径方向内側に隣接する層である。

【0028】

図７は、周方向溝１２に浅溝部分２０を設けなかった場合と設けた場合とにおける、各層Ｌ１～Ｌ５に含まれる各要素Ｅの歪みエネルギーの平均値の違いを示すグラフである。図７において、網掛けで示されたグラフが、周方向溝１２に浅溝部分２０を設けなかった場合（図６において、周方向溝１２が破線で示される溝深さである場合）の各層Ｌ１～Ｌ５に含まれる各要素Ｅの歪みエネルギーの平均値を示し、白抜きで示されたグラフが、周方向溝１２に浅溝部分２０を設けた場合（図６において、浅溝部分２０が実線で示される溝深さである場合）の各層Ｌ１～Ｌ５に含まれる各要素Ｅの歪みエネルギーの平均値を示している。白抜きのグラフの上に示された数値は、浅溝部分２０を設けなかった場合における同じ層の各要素Ｅの歪みエネルギーの平均値に対する割合を示す。図７に示す通り、浅溝部分２０を設けた方が、いずれの層においても歪みエネルギーが低減されているのが分かる。

【0029】

図８は、第１の変形例に係るスタッドタイヤのトレッド面１０を示す図である。図８に示すように、周方向溝１２の伸長方向における浅溝部分２０の長さ（換言すれば、浅溝部分２０の周方向幅）は、ホール１８に近づく程長くなっているとよい。これにより、浅溝部分２０によるスタッドピン２２の倒れ込みやホール１８の変形を抑制する機能を維持しつつ、ホール１８とは反対側において浅溝部分２０の周方向幅が小さくなるから、周方向溝１２の本来の機能（排水機能）の低減を抑制することができる。

【0030】

図９は、第２の変形例に係るスタッドタイヤのトレッド面１０を示す図である。図９に示すように、浅溝部分２０は、ホール１８の軸方向側の側方位置か周方向溝１２の伸長方向にずれた位置まで設けられるとよい。例えば、周方向溝１２のうち、ホール付きブロック１６ｈの軸方向に隣接する部分全体が浅溝部分２０であってもよい。これにより、スタッドピン２２に対して、軸方向からずれた方向に力が加わった場合であっても、スタッドピン２２の倒れ込みやホール１８の変形を抑制することができる。

【0031】

図１０は、第３の変形例に係るスタッドタイヤのトレッド面１０を示す図である。図１０に示すように、周方向溝１２を挟んで、第１ホール付きブロック１６ｈｆ及び第２ホール付きブロック１６ｈｓが軸方向に並んで設けられ、且つ、第１ホール付きブロック１６ｈｆが有する第１ホール１８ｆの周方向における位置と、第２ホール付きブロック１６ｈｓが有する第２ホール１８ｓの周方向における位置とが互いに異なる場合がある。この場合、図１０に示すように、第１ホール付きブロック１６ｈｆと第２ホール付きブロック１６ｈｓに挟まれている周方向溝１２のうち、第１ホール１８ｆの側方位置から第２ホール１８ｓの側方位置までの部分全体が浅溝部分２０となっていてもよい。これにより、当該浅溝部分２０によって、第１ホール１８ｆ及び第２ホール１８ｓの両方の変形を抑制することができる。

【0032】

以上、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0033】

１０ トレッド面、１２ 周方向溝、１４ 軸方向溝、１６ ブロック、１６ｈ ホール付きブロック、１６ｈｆ 第１ホール付きブロック、１６ｈｓ 第２ホール付きブロック、１８ ホール、１８ａ 筒状部分、１８ｂ 幅広部分、１８ｆ 第１ホール、１８ｓ 第２ホール、２０，２０ｌ，２０ｒ 浅溝部分、２０ａ 底面、２２ スタッドピン、２２ａ 台座、２２ｂ シャンク、２２ｃ ボディ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】