JP2003252010A - スパイク用芯棒、スパイク、タイヤ及び履物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 路面を傷つけることがなく凍結路面における
安全性の高いスパイク用芯棒、スパイク、タイヤ及び履
物を提供する。 【解決手段】 温度応答性を有する第１の高分子材料で
含浸された、複数本の線状の芯材１１と、複数本の線状
の芯材１１を包んで束ねるカバー材１２とを備え、前記
温度応答性は０℃近傍の転移温度より低温で硬化し前記
転移温度より高温で軟化する性質であるスパイク用芯
棒。例えば０℃より低温の凍結路面ではスパイク効果が
発現し、０℃より高い高温の非凍結路面では軟化するの
で、路面を傷つけることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパイク用芯棒、
スパイク、タイヤ及び履物に関し、特に氷雪上でのすべ
り止めに適し、また粉塵発生を抑制するいわゆるエコ・
スパイク用芯棒、スパイク、タイヤ及び履物に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、凍結路面用のすべり止めタイ
ヤとしては、金属スパイクを埋め込んだスパイクタイヤ
が普及しており、冬季凍結路面の安全を確保してきた。
しかし、車社会の発達と共に、金属スパイクが舗装道路
を削り「粉塵公害」や「路面補修費」の増大を招いた。
この代替としてスタッドレスタイヤが出現し、粉塵公害
は解消できた。また、スパイクを埋め込んだ靴底も床材
の合成タイルや大理石を傷め、列車内等における人的安
全面でも金属は問題となっており、多くの自治体におい
て禁止されるに到った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のス
タッドレスタイヤは、路面を削らない代りに、凍結路面
の安全性に課題を残した。わが国においては、金属スパ
イク禁止条令が施行されたが、大型車輌や山岳地帯など
下り坂や登坂の性能確保に課題を残している。

【０００４】そこで本発明は、路面を傷つけることのな
い、また凍結路面における安全性の高いスパイク用芯
棒、スパイク、タイヤ及び履物を提供することを目的と
している。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明によるスパイク用芯棒１０は、
例えば図１に示すように、温度応答性を有する第１の高
分子材料で含浸された、複数本の線状の芯材１１と；複
数本の線状の芯材１１を包んで束ねるカバー材１２とを
備え；前記温度応答性は０℃近傍の転移温度より低温で
硬化し、前記転移温度より高温で軟化する性質（例えば
図１３に示す）である。含浸材は典型的にはプラスチッ
クであり、特にエポキシ樹脂が適している。

【０００６】このように構成すると、温度応答性を有す
る第１の高分子材料で含浸された、複数本の線状の芯材
１１と、複数本の線状の芯材１１を包んで束ねるカバー
材１２とを備え、前記温度応答性は０℃近傍の転移温度
より低温で硬化し、前記転移温度より高温で軟化する性
質であるので、本スパイク用芯棒は例えば０℃より低温
の凍結路面ではスパイク効果が発現し、０℃より高い高
温の非凍結路面では軟化するので、路面を傷つけること
がない。

【０００７】前記目的を達成するために、請求項２に係
る発明によるスパイクは、例えば図２に示すように、請
求項１に記載のスパイク用芯棒１０と；芯棒１０を保持
する円筒形の保持穴が中心部に形成された、温度応答性
を有する第２の高分子材料で作られた保持構造２３とを
備え；前記温度応答性は０℃近傍の転移温度より低温で
硬化し、前記転移温度より高温で軟化する性質である。
ここで、第２の高分子材料は例えばプラスチック、ゴム
等である。

【０００８】前記目的を達成するために、請求項３に係
る発明によるスパイクは、例えば図１（ｃ）、図２に示
すように、温度応答性を有する第２の高分子材料で作ら
れ、中心部に円筒形の保持穴の形成された保持構造２３
と；前記保持穴に保持された芯棒２０であって、線状の
芯材２１と、芯材２１の周囲を包むカバー材２２とを含
んで構成された芯棒２０とを備え；前記温度応答性は転
移温度より低温で硬化し、前記転移温度より高温で軟化
し、前記転移温度が０℃近傍の温度である。第２の高分
子材料は例えばプラスチック、ゴム等である。

【０００９】前記目的を達成するために、請求項４に係
る発明によるスパイクは、例えば図１（ｃ）、図２に示
すように、温度応答性を有する第２の高分子材料で作ら
れ、中心部に円筒形の保持穴の形成された保持構造２３
と；前記保持穴に保持された、中心部に中空穴が形成さ
れた線状の芯棒２２とを備え；前記温度応答性は転移温
度より低温で硬化し、前記転移温度より高温で軟化し、
前記転移温度が０℃近傍の温度である。

【００１０】前記目的を達成するために、請求項５に係
る発明によるタイヤ３５は、例えば図２（ａ）に示すよ
うに、スパイクを埋め込む複数の穴３６の形成されたゴ
ム製のトレッドと；前記トレッドに埋め込まれた請求項
１に記載のスパイク用芯棒又は請求項２乃至請求項４の
いずれか１項に記載のスパイクとを備える。

【００１１】前記目的を達成するために、請求項６に係
る発明による履物は、例えば図９に示すように、スパイ
クを埋め込む複数の穴４１の形成された履物底４０と；
履物底４０に埋め込まれた請求項１に記載のスパイク用
芯棒又は請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の
スパイクとを備える。履物底は典型的には、ゴム製であ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符
号を付し、重複した説明は省略する。図１は、本発明に
よる実施の形態であるスパイク用芯棒の斜視図である。

【００１３】本発明の実施の形態は、芯棒の耐磨耗性確
保と延命手段の確保のため、基本的に、下記の項目を満
たすものである。 （１）タイヤトレッドゴム及び外周を構成する高分子組
成物より、芯棒の方が耐磨耗性（テーバ式磨耗試験機に
よる）に優れている材料を選択する。 （２）露出路面が常温であれば、芯棒が屈曲し摩擦抵抗
を緩和する作用を発現させる。 （３）連続長繊維と高分子マトリックスを複合する一軸
方向または直交二軸方向繊維の強化構造を採用し、延命
手段を確保する。 （４）温度応答性は高分子マトリックスが支配し、繊維
は補強性を支配する知的応答機構を付加させる。

【００１４】図１を参照して、本発明の実施の形態であ
るスパイク用芯棒の構造を説明する。（ａ）は、実施の
形態の芯棒１０の構造を示す斜視図である。なお芯材の
様子が分かりやすいようにカバー材の一部を切りとって
示してある。図中スパイク用芯棒１０は、複数の線状の
芯材１１を束ね、芯材１１の束の外周をカバー材１２で
覆ってある。家庭用電気機器の電線でいえば、芯材１１
が細い銅線に該当し、カバー材１２が電線の外皮に該当
する。即ち、従来の電線の銅線に相当する部分を繊維状
の芯材１１に代替したものである。

【００１５】また本実施の形態では、芯材１１はプラス
チックを含浸させてある。含浸させるプラスチックは図
１５に示す配合のものである。

【００１６】カバー材１２の材料は、図３の表に示すよ
うな高分子材料である。表中で最もカバー材として適し
た材料は、ポリエーテル・エーテルケトン樹脂（いわゆ
るＰＥＥＫ樹脂）である。表の高分子材料の名称／メー
カ名／商品名は次の通りである。 ナイロン６６／旭化成（株）／レオナ１３００Ｓ ポリエーテル・エーテルケトン／住友化学化（株）／
ＰＥＥＫ＃４５９ＣＡ３０ アイモノマー樹脂（エチレン・メタアクリル酸共重体
＋Ｚｎ）／三井デュポンポリケミカル株式会社／ＨＩＭ
ＩＬＡＮ＃１７０６ 超高分子量ポリエチレン（分子量３４０万）／三井化
学（株）／ハイゼックスミリオン ３弗化塩化エチレン／東邦化成株式会社／ＴＯＨＯ−
ＰＣＴＦＥ

【００１７】上記の〜の材料が、本発明の芯棒とし
て必要な物理的強度、特に耐座屈強度を有しているか
は、図１６に示す試験装置を用いて判定した。即ち、鋼
鈑に対する２０％変形における＊印の座屈変形出力を測
定し、６ＭＰａ（６０ｋｇｆ／ｃｍ^２）を超えた材料を
本発明の実施材料とし選択した。

【００１８】芯材１１の繊維は図５の表に示すようなも
のである。

【００１９】実施の形態のスパイク用芯棒１０は、図５
の表の材料の芯材１１に図１５の表の液状高分子を含浸
させ、図３の表の高分子材料のカバー材１２と共に、電
線押出機を用いて２ｍｍφに押出した。図１（ａ）は、
「電線型芯棒」の長尺形態を示す斜視図である。本図で
は、芯材１１の様子が分かるように、カバー材１２の一
部を剥ぎ取って示してある。ここで液状高分子とは、高
分子材料を溶剤で溶かして液状にしてもよいし、昇温し
て溶融させ液状にしてもよい。（ｂ）は、（ａ）の芯棒
を長さ６．５ｍｍに切断した「エコ・スパイク用の芯
棒」の実施例である。この長さの芯棒は、スパイクタイ
ヤや凍結路面用履物に適している。

【００２０】本実施の形態では、前述のように図１５に
示す配合表に記載された高分子材料を芯材１１に含浸さ
せてある。なお含浸させた後、芯棒１０を熱風乾燥炉中
で１２５℃に８時間維持し、該高分子材料を架橋させ
た。その結果、いわゆる知的応答機構として芯棒１０が
形成され、該芯棒１０の特性を振れ自由減衰型粘弾性測
定機で測定し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が０℃近辺であ
ることを確認した。

【００２１】（ｃ）の斜視図を参照して、別の実施の形
態の芯棒２０を説明する。図中、２２はカバー材（外側
の高分子材料）であり、ゴム系及び樹脂系の高分子材料
が使われている。一実施例では、図１４の配合表に示す
ゴム系組成物を用いた。やはり知的応答機能として、シ
ョアＡ（ＳｈｏｒｅＡ）硬度が０℃で９０以上、−７℃
で１００以上となつた。カバー材２２は、中空の円筒状
に形成されている。該中空は、芯材２１を装填する装填
穴である。

【００２２】一方、芯材２１は図３の表に示す高分子材
料の単一材料で作られた中実の円筒状芯材である。この
芯材２１を、カバー材２２の前記装填穴に装填し、合体
してスパイク用芯棒２０を形成する。一実施例では、芯
材２１はカバー材２２の端面から突出量１．５ｍｍをも
って突出させた。この複合構造のスパイク用芯棒２０
も、スパイクタイヤや凍結路面用履物に用いるのに適し
ている。

【００２３】なお、図示のように、芯材２１の中心に中
空穴を形成した構造の中空芯材２１’を前記実施の形態
の中実芯材２１の代わりに用いて芯棒２０’としてもよ
い。

【００２４】本発明の実施の形態で用いる芯材１１用と
して好ましい無機質繊維材料は以下のようなものであ
る。 （１）シリカ繊維、炭素繊維、ステンレス鋼、タングス
テン鋼及びそれら合金の直径５００μ以下の極細繊維で
ある。 （２）これら極細繊維は剛性を有せず、有機繊維に酷似
した屈曲性を有するものである。 （３）本発明の実施の形態では、従来概念の金属と極細
繊維は有機繊維とは区別し、これらを無機質繊維とし
た。 （４）一実施例では、ステンレス鋼の直径４０μの極細
繊維を用いた。 （５）有機繊維として、ポリアラミド繊維（通称：ケブ
ラー（ＫＥＶＬＡＲ）（米）デュポン社）を用いた。 （６）これらの繊維は軟化点を有せず、摩擦断面は熱溶
融しないので、繊維束に含浸されたは高分子材は、先端
部では熱溶融、冷却が繰り返されるが、熱摩擦で発現す
るプラスチックス特有の綿菓子現象が抑制された。

【００２５】図３の表に、本発明の実施の形態で用いる
芯材単体及び外周のカバー材を構成する材料の例を示
す。該表に示すのは、ナイロン６６樹脂、３弗化塩化エ
チレン樹脂、超高分子量ポリエチレン（分子量４５０
万）樹脂、アイモノマー（エチレンメタアクリル酸＋亜
鉛）樹脂、ポリエーテル・エーテルケトン（通称ＰＥＥ
Ｋ）樹脂である。これらを選択して、本発明の実施例の
芯棒のカバー材として用いた。物理的性質はメーカのカ
タログ開示値を示す。

【００２６】表中の高分子材料の名称等は下記の通りで
ある。名称等は、名称／メーカ名／商品名の順で示す。 ナイロン６６／旭化成（株）／レオナ１３００Ｓ ポリエーテル・エーテルケトン／住友化学化（株）／
ＰＥＥＫ＃４５９ＣＡ３０ アイモノマー樹脂（エチレン・メタアクリル酸共重体
＋Ｚｎ）／三井デュポンポリケミカル株式会社／ＨＩＭ
ＩＬＡＮ＃１７０６ 超高分子量ポリエチレン（分子量３４０万）／三井化
学（株）／ハイゼックスミリオン ３弗化塩化エチレン／東邦化成株式会社／ＴＯＨＯ−
ＰＣＴＦＥ 上記の〜の材料の物理的強度、特に耐座屈強度が、
本発明の芯棒に適用できるかは、図１６に示す試験装置
を用いて判定する。即ち、例えば鋼鈑に対する２０％変
形における＊印の座屈変形出力を測定し、６ＭＰａ（６
０ｋｇｆ／ｃｍ ^２）を超えた材料を本発明の実施材料と
し選択した。

【００２７】図４の表に、本発明の実施例で使用した複
合スパイク温度と突出量の関係を示す。該表に記載の数
値は、図１０に示す形状の「複合スパイク」に関するも
のである。下記符号は、図１０の符号に対応する。 ３２：芯棒の外径は１．９ｍｍφ ｈ０：長さ６．５ｍｍ＆８．５ｍｍ ｈ１：突出量は１．５ｍｍ ３２ａ：繊維芯の直径は０．８ｍｍφ ３３：外側ゴムの直径は５ｍｍφ×内径１．８ｍｍφ 高さ（ｈ０＋ｈ２−ｈ１）＝１０．５ｍｍ 鍔部：外径７ｍｍφ×厚み１．２ｍｍ バネ効果を有する部分の高さｈ２は６ｍｍ及び４ｍｍと
し、突出量ｈ１は１．５ｍｍに設定した。各温度におけ
る荷重１０００Ｎ（１００ｋｇｆ）の圧縮実験結果よ
り、バネ変形量（６ｍｍ／４ｍｍ）における芯棒の突出
量を求めた。 ｈ４：保持構造３３の圧縮量

【００２８】本発明で実施した芯棒の寸法を下記に示
す。−７℃以下の低温氷における氷砕能力を確保するた
めには、例えば、１３００ｃｃクラスの車輌重量の場
合、求めるピンの直径は、２ｍｍφとすると良いことが
分かった。本発明の実施の形態の芯棒は、下記の計算に
基づいて設計した。 求める芯棒の直径：ｄ 芯棒の貫入面圧：ρ ピン／トレッド荷重負担率：ν 車の総重量：Ｗｃ 限界速度：Ｖｃｒ さらに、車にタイヤは４本備わっており、その１本のタ
イヤの接地面積内に埋め込まれたピンの数をηとすれ
ば、力のつりあいから次式がえられる。 νＷｃ＝πｄ^２ρη …式１ これから ｄ＝（νＷｃ／πρη）^１／２ …式２ ここで、Ｗｃ＝１３００ｋｇ、ν＝０．５、ρ＝５２Ｍ
Ｐａ（５．２ｋｇｆ／ｍｍ^２）、η＝１０ とすれば、式２より、 ｄ＝（０．５×１３００×９．８１／π×１０×５２×
１０^６）^１／２ ≒０．００２ｍ＝２ｍｍ と求められる。

【００２９】 図５の表を参照して本発明の実施の形態の
芯材として用いられる繊維の材料を説明する。本表は、
本発明の実施の形態で用いた種々の材料を組み合わせた
芯棒に関する試験結果であり、項目の最大出力が鋼鈑上
で２００Ｎ（２０ｋｇｆ）以上、氷砕２００±１０Ｎ
（２０±１ｋｇｆ）の値を示したものが記載されてい
る。試験は、図１６に示す試験装置で行った。

【００３０】該試験機の最大出力の計測能力：５０ＭＰ
ａ（５００ｋｇｆ／ｃｍ^２） 座屈有／無の判定：鋼板試験で座屈した最大出力を示
す。氷の試料：１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×３０ｍｍのア
ルミ製皿を用い、水道水を２０ｍｍの高さに注水し、温
度を−２０℃に設定した冷凍庫で２４時間冷却した製氷
を皿と共に取出し、５分以内で測定した。芯棒は、図１
６に示す加圧測定軸に取付た後、冷凍庫で１０分間冷却
した。芯棒の材質に記載したステンレス鋼繊維のモノフ
イラメントの直径は１０μと微細形態であり、本発明で
は無機質繊維に属する。商品名、ナスロン／日本精線
（株）の繊維を用いた。

【００３１】次に、芯棒の突入速度と車輌速度の関係を
説明する。氷に対する突入速度と車輌速度の関係は、次
の式３で示される。本発明の実施の形態では、大型車用
のスパイクを想定している。その場合、式２を用いた計
算結果より、５ｍｍφ芯棒では、突入量１ｍｍの車輌速
度は３６ｋｍ／ｈｒであり、突入量１．５ｍｍは２４ｋ
ｍ／ｈｒと導かれる。制動開始速度は最低３６ｋｍ／ｈ
ｒ以下で発揮される。

【００３２】 Ｖｓ／６０＝π・Ｄｔ・Ｎ・（１／１０００）・（１／１０００）…式３ Ｖｓ：車輌速度ｋｍ／ｈｒ Ｄｔ：タイヤホイル外径ｍｍ Ｄｗ：ホイル径ｍｍ γ：タイヤアスペクト比 Ｎ：車輌回転速度ｒｐｍ Ｄｔ＝Ｄｗ／γ Ｖｉｐ：芯棒５ｍｍφの突入速度ｍｍ／ｓ スタッドレスタイヤとスパイクタイヤが氷上で車輪の回
転を停止した時の、それぞれの制動メカニズムの違いは
次の通りである。スタッドレスタイヤは、接地面積によ
る摩擦エネルギーの損失が制動距離を定める。一方、ス
パイクタイヤは、タイヤの接地面積による摩擦損失に加
えて、ピンが氷を破壊するエネルギーが制動距離を定め
る。氷上でブレーキを踏んだ時の車輌速度（Ｖ’ｓ）
は、慣性速度（Ｖｓ）と同じであり、突入速度（Ｖｉｐ
）＝限界速度（Ｖｃｒ）＝車輌速度（Ｖ’ｓ）とな
る。ここで、 Ｖｃｒでの突入量：（Ｌ）１ｍｍ 氷の温度：―７℃以下（−７℃より低温側） Ｖｉｐ ：１００ｍｍ／ｓ（実験結果による） とすれば、車輌速度Ｖｓがピンが氷を突刺すＶｉｐ を
上回る場合、スパイク効果が発揮されないことになる。

【００３３】上記メカニズムを秒速（ｓ）で表すと、下
記の式になる。 Ｖｃｒ／ｓ＝π・Ｄｔ・Ｎ／ｓ≦Ｖｉｐ／ｓ すなわち、実験結果Ｖｉｐは、重量（Ｗｃ）が２０８０
ｋｇ（＝２０００ｋｇ＋人員８０ｋｇ）の大型車輌であ
り、Ｐｐはタイヤ４本の１本分の５２５２０ＭＰａに相
当する。すなわち、Ｖｓ≦０．００３６＝Ｖｉｐであ
り、芯棒のｄ（５ｍｍφ）、Ｌ（１ｍｍ）に換算すると
Ｖｓ及びＶｃｒは３６ｋｍ／ｈｒと導かれる。

【００３４】これを本発明の実施形態の芯棒ｄ（２ｍｍ
φ）に換算すると、ｄ（５ｍｍφ）芯棒の２．５倍速く
なり、これをＶｓ及びＶｉｐに換算すると、Ｖｃｒは９
０ｋｍ／ｈｒ近辺となる。更にＬを１．５ｍｍと深くす
れば、Ｖ’ｓは遅くしなければならない。すなわち、反
比例となる。したがって、Ｌ＝１．５ｍｍの場合は、Ｖ
ｃｒは ６０ｋｍ／ｈｒと導かれる。さらに、１２００
ｃｃクラスの車輌の重量が大型車輌の４５％に等しいと
おき、またＶｃｒは４０ｋｍ／ｈ近辺であり、Ｌ＝１．
５ｍｍのＶｃｒは２７ｋｍ／ｈｒとなる。市販の普通
車、軽四輪の場合を計算すると、１．１２００ｃｃクラ
スの車輌の重量は１３００ｋｇであり、この補正率は、
（１３００ｋｇ＋８０ｋｇ）／２０８０ｋｇ×１００≒
６６％となる。よって、２０００ｃｃ クラスの車輌の
重量Ｗｃで、直径ｄ’２ｍｍ・Ｌ＝１ｍｍの場合は、１
３５ｋｍ／ｈ×６６％≒９０ｋｍ／ｈ（Ｖｃｒ）と補正
され、直径ｄ’＝２ｍｍ・Ｌ＝１．５ｍｍは、９０ｋｍ
／ｈ×６６％≒６０ｋｍ／ｈ と、それぞれ補正され
る。２．車輌重量Ｗｃが６８０ｋｇ（≒６００ｋｇ＋８
０ｋｇ）の軽車輌の場合の補正率は、 ６８０ｋｇ／２０８０ｋｇ×１００≒３３％ 直径ｄ’２ｍｍ（Ｌ＝１ｍｍ）の場合のＶｃｒは、 １３５ｋｍ／ｈ×３３％≒４５ｋｍ／ｈ 直径ｄ’＝２ｍｍ・Ｌ＝１．５ｍｍの場合のＶｃｒは、
９０ｋｍ／ｈ×３３％≒３０ｋｍ／ｈ となる。よっ
て、実施の形態の芯棒２ｍｍφは、氷温、氷の形態及び
制動開始速度に影響を受けずに、時速４０ｋｍ／ｈｒ以
下でスパイク効果が発現されるものとなった。

【００３５】図２を参照して、スパイク又はスパイク用
芯棒を埋め込んだ製品の実施例を説明する。（ａ）はス
パイクタイヤの実施例を示す一部断面図である。スパイ
ク３０は、先端４ｍｍφ底部５ｍｍφの円錐台の底部に
７ｍｍφ円盤状の鍔の形成された保持構造２３の、円錐
台部分の中心に芯棒２０が挿入されて合体した、芯棒合
体スパイクである。図では一部を断面して示されてい
る。なお芯棒２０の代わりに芯棒１０を用いてもよい。

【００３６】芯棒２０を被う保持構造２３は、図１４の
配合表に示される組成物（高分子材料）で構成されてい
る。芯棒２０は、図３に示されるポリエーテル・エーテ
ルケトン樹脂である。図１（ｃ）を参照して説明したカ
バー材と同じものである。

【００３７】（ａ）にタイヤ３５のタイヤトレッドにス
パイク３０を装填し合体した様子を示す。さらに、タイ
ヤトレッド部分の部分拡大図を示す。タイヤには、金属
スパイク用のタイヤ本体に予め設置した穴３６が形成さ
れている。穴３６の最奥部、タイヤの内部には、金属ス
パイクの鍔状の底部を固定する直径３．５ｍｍφの円盤
状断面の空洞が形成され、該空洞とタイヤの表面との間
には、直径２ｍｍφ、長さ１０ｍｍの円筒状の穴が形成
されている。この穴３６に、スパイク３０を埋め込む
と、穴３６は、スパイク３０より小さいので穴３６は拡
大され、スパイク３０はタイヤ３５にしっかりと保持さ
れる。

【００３８】（ｂ）に示すのは、本発明の実施の形態の
芯棒１０を履物の底に適用した場合である。履物底４０
には、芯棒１０より直径が小さく、深さは芯棒１０の全
長よりも浅い穴４１が形成されている。穴４１に約６．
５ｍｍの芯棒１０を埋め込む。埋め込む際に穴４１と芯
棒１０との間に接着剤を用いてもよい。また芯棒１０の
代わりに、図１（ｃ）の芯棒２０又は芯棒２０’を用い
てもよい。

【００３９】図６を参照して、スパイクの固定方法を説
明する。図示するのは、金属スパイク固有の固定方法で
あるが、この方法を利用して本発明の実施の形態である
スパイク又はスパイク用芯棒をタイヤ等に埋め込むこと
ができる。

【００４０】（ｂ）に示すスパイク３０’は、図２
（ａ）で説明したスパイク３０と類似のスパイクであ
る。スパイク３０との相違点は、保持構造２３が円錐台
ではなく、円筒形状をしていることである。芯棒を装填
するタイヤには、大きな溝であるグルーブ３７、小さな
溝であるサイプ３８、スパイクの装填穴３６’が形成さ
れている。

【００４１】（ａ）に図示するように、スパイク用装填
穴３６’には、スパイク３０’が装填される。即ち、装
填穴３６’はスパイク３０’より小さく形成されてお
り、スパイク３０’の胴体及びツバの部分に対応する装
填穴３６’が押し広げられてトレッドに固定される。本
発明の実施の形態の合体スパイクは、金属スパイク用の
穴に適応でき、また、装填用の打込み冶具（不図示）
も、従来通り使用できる利点がある。その他ツバのない
形態及び穴の寸法がスパイクより大きい場合は接着剤で
固定する。鍔付きスパイクに接着剤を用いてもよい。

【００４２】図７の断面図を参照して本発明の実施の形
態である、種々の形態の芯棒を説明する。なお図中、断
面図の上に描かれているのは芯棒の平面図（芯棒の中心
軸方向に見た図）である。

【００４３】（ａ）に示す芯棒５１は単一体に形成され
たもので中実円筒形状をしている。（ｂ）の芯棒５２は
中空型に形成されたもので中心部に穴があいている。
（ｃ）の芯棒５３は２重構造に形成されたもので、芯棒
５２と同様な芯材５３ｂの中心部の穴に別の中実の芯材
５３ａ（芯棒５１と同様でそれより細い）が装填されて
形成されている。（ｄ）の芯棒５４は３重構造に形成さ
れたもので、芯材５３ｂと同様な芯材５４ｃの中心部の
穴に別の中空の芯材５４ｂが装填され、芯材５４ｂの中
空穴に中実の芯材５４ａ（芯材５３ａと同様でそれより
細い）が装填されて形成されている。

【００４４】これら芯棒は、後で図８を参照して説明す
るインサート穴に装填される。

【００４５】芯棒５１の具体的実施例の寸法を示す。芯
棒５１の直径ａは、０．５ｍｍφ乃至５ｍｍφである。
２ｍｍφ以下のものは、主に靴用に用いられる。２ｍｍ
φ以上のものは、小型車輌から大型車輌に使用される。
芯棒５１の長さｂは、５ｍｍ乃至２０ｍｍである。乗用
車クラスは５ｍｍ乃至１０ｍｍのものが使用され、大型
車輌用としては、２０ｍｍまでのものが使用される。寸
法は、タイヤサイズに応じて適宜選択される。

【００４６】図８を参照して、本発明の実施の形態で使
用される各種スパイク用保持構造の形態とその胴体断面
図の具体例を説明する。図には、各保持構造の正面図
と、平面図、底面図がそれぞれ示されている。

【００４７】（ａ）に示す保持構造６１は、円錐型であ
り、円錐台の底部に円板状の鍔が形成されその下部には
高さの低い逆円錐の出っ張り（突出部）が取りついた形
状に形成されている。円錐台の中心には芯棒を装填する
穴が形成されている。（ｂ）に示す保持構造６２は、円
筒型であり、円筒の底部に円板状の鍔が形成されその下
部にはドーム状（高さの低い半球状）の出っ張りが取り
ついた形状に形成されている。円筒の中心には芯棒を装
填する穴が形成されている。（ｃ）に示す保持構造６３
は、星型（多角形）であり、断面が星型の筒の底部に円
板状の鍔が形成されその下部は平坦に形成されている。
星型の筒の中心には芯棒を装填する穴が形成されてい
る。

【００４８】なお底部の下方に形成された出っ張りは、
３種の保持構造について、それぞれ逆円錐型、ドーム
型、無しであるとして説明したが、これらは相互に組合
せを変えてもよく、これら底部の形態で、バネ効果が自
由に微調整できる。

【００４９】図９の断面図（ａ）、底面図（ｂ）、芯棒
の斜視図（ｃ）を参照して、靴底スパイクの実施の形態
を説明する。本発明の実施の形態の靴底４０本体に予め
設ける穴４１は芯棒より小さい。また本実施の形態で
は、芯棒を靴底に結合する方法は、接着剤を用いた接着
方式である。ここでは、芯棒として底部に鍔を有さない
ものを用いており、芯棒の抜け落ちを防ぐ手段として接
着剤を用いている。

【００５０】（ａ）の断面図に示すように、靴底４０に
は、その本体に予め芯棒装填用の円筒形の穴４１が設け
られている。靴４０のソール部、ヒール部に、それぞれ
穴４１が設けられている。穴に装填したとき先端が靴底
の表面から突出する長さの芯棒１０−１を装填した状態
と短い芯棒１０−２を装填して、芯棒の先端が靴底と面
一になった状態とを示してある。それぞれ穴は同じ寸法
であり、芯棒先端が突出するか、或は面一になるかは芯
棒の長さで決定される。

【００５１】（ｂ）の底面図に示すように、装填穴は靴
底に適当な間隔で配置されている。実施例では、装填穴
の直径は１．５ｍｍφ、芯棒１０−１、１０−２の外径
は１．９ｍｍとした。

【００５２】（ｃ）の斜視図を参照して、本実施の形態
で採用した芯棒の形態を説明する。実施例で使用した芯
棒の直径は１．９ｍｍφであった。ここに示すのは
（１）は、単一（ソリッド型）形状、（２）は、中空
（パイプ型）形状、（３）は、繊維入り（電線型）形
状、（４）は、高分子含有繊維形状（高分子材料を含浸
させたもの）である。それぞれの特性にあわせて、靴
底、タイヤ等に使い分ける。

【００５３】図１０を参照して、知的応答システムの構
成と材料につき説明する。（ａ）はスパイクの上面図、
（ｂ）は芯棒の突出した状態の断面図であり、低温時に
対応する。（ｃ）は芯棒が保持構造の中に押し込まれた
状態の断面図であり、高温時に対応する。

【００５４】スパイク３１は、芯棒３２と、それを保持
する保持構造３３で構成されている。芯棒３２は、中実
の棒状芯材３２ａとそれをカバーする中空カバー材３２
ｂとで構成されている。保持構造３３は、芯棒３２を装
填するための穴が中心に形成された円筒部とその一端の
底部に形成された鍔部（固定用外輪）とで構成される。
鍔部の下方（円筒部の反対側）には、逆円錐、又は逆円
錐台の出っ張りが形成されている。

【００５５】芯棒３２の全長は、保持構造３３の中心部
の穴の深さよりも長く形成されている。さらに言えば、
芯棒３２は、保持構造３３の中心部の穴に装填した状態
で、保持構造３３の鍔部と反対側の端面から突出する。

【００５６】保持構造３３の中心に位置する芯棒３２は
繊維に高分子材料を含浸した、高分子含浸繊維で構成さ
れる。特に中実の芯材３２ａは、高分子含浸繊維ででき
ている。また、保持構造３３は、図１４の配合表の温度
応答加硫ゴム組成物でできている。

【００５７】ｈ１は、芯棒３２の保持構造３３からの突
出量を示す。低温時には、芯棒３２は硬直しており、ま
た保持構造３３も硬直しているので、（ｂ）に示すよう
に芯棒３２は、保持構造３３の端面から突出している。
したがってスパイク効果が発揮される。

【００５８】高温時には、芯棒３２は軟化し、また保持
構造３３も軟化するので、（ｃ）に示すように芯棒３２
に力がかかると、芯棒３２の先端部は保持構造３３の端
面と面一となる。したがって、スパイク効果はなくな
り、道路や床材を傷つけることがないし、スパイクの摩
耗も防止できる。

【００５９】低温時には、（ｂ）に示すように、特に底
部の鍔部と底部の円錐状出っ張りがバネ効果を失い硬直
し、高温時には（ｃ）に示すように底部の鍔部と底部の
円錐状出っ張りが軟化してバネ効果を取り戻す。鍔部と
出っ張り部の高さｈ２は圧縮されｈ２’となる。

【００６０】ここで、低温時とは積雪時の路面または凍
結路面に対応し、高温時とは、無雪、常温で、路面が露
出している状態に対応する。このように本発明の実施の
形態によれば、芯棒３２、保持構造３３の粘弾性が温度
応答性を有するので、芯棒３２に力がかかったときの圧
縮変形率が変化し、高温時はバネとして又低温時は硬直
したスパイクとして応答機能する。

【００６１】図４の表に図１０の構造を有するスパイク
の温度と突出量との関係を示す。突出制御の±ｍｍは芯
棒の突出寸法を表し、−の数値は接地面での埋没領域を
示し、＋の数値は突出領域を示している。括弧で示す数
値は突出零の制御温度を示し、本実施例では、バネ領域
６ｍｍは−１〜−５℃の積雪地域を対象とし、４ｍｍ
は、−７℃を時には超える凍結路面を想定し制御されて
いる。

【００６２】図１１の模式図を参照して、自動車を使っ
たスタッドレスタイヤと本発明の実施例であるスパイク
タイヤを使った制動試験を説明する。本試験では、−７
℃の平滑な氷上で、外径５ｍｍφのスパイク用芯棒を装
填したタイヤを使った試験を行った。

【００６３】図中、は１３００ｃｃクラスの車輌が速
度４０ｋｍ／ｈｒ以上で進入中の状態を示す。は速度
４０ｋｍ／ｈｒで進入し、ブレーキ制動を開始（ロック
状態）した位置を示す。はスパイクが氷に突入しない
距離を示す。は速度３６ｋｍ／ｈｒに減速されスパイ
クが氷に突入を開始する位置を示す。はスタッドレス
の停止位置を示す。は、乃至乃至のエリアで、
氷砕エネルギー＋トレッド部の摩擦抵抗が加重的に機能
する距離を示す。この距離をａとする。はスパイクの
停止位置を示す。からここまでの距離をｂとする。
は接地面積が大きいスタッドレスタイヤの方が、スパイ
クより、短い距離で時速３６ｋｍ／ｈｒにまで減速する
ことを示す。はスパイクが氷に突入しない距離を示
す。スパイクがタイヤと氷盤の接触を阻害する反対の力
が作用し摩擦抵抗が小さくなり、時速３６ｋｍ／ｈｒと
減速されるエリアが長くなる。また、ａはスタッドレス
タイヤの場合の制動距離、ｂはスパイクタイヤの場合の
制動距離を示す。制動性能は、時速４０ｋｍでは、スタ
ッドレスタイヤの方が良く、３６ｋｍの限界速度ではａ
−ｂ＝ｃであり、本発明の実施の形態の芯棒の制動性能
は良くなり、その限界速度における制動距離の差ｃを、
図中に影を付けて示してある。なお、図中（ａ）は全体
図、（ｂ）はａ−ｂ＝ｃを分かりやすく抜き出して示し
た図である。

【００６４】すなわち、スパイクタイヤの制動開始速度
は３６ｋｍ／ｈｒ以下では停止距離は短くなることを示
している。したがって、非現実的なまでに低温かつ鏡面
に加工された人造氷以外の低速走行では、スパイクの方
が制動距離は短くなる。

【００６５】スタッドレスタイヤは、−３℃以上の氷
や、交差点、登坂や下り坂で課題があった。本発明の実
施の形態における芯棒の最大寸法である５ｍｍφスパイ
クでも、低速運転を原則とするこれら路面では制動効果
を発現することができる。

【００６６】図１２の線図に、氷のブリネル硬さと温
度、そして荷重時間との関係を示す。図中縦軸には、氷
の硬さの力学的な目安としてよく使われるブリネル硬度
をとり、横軸には、温度の逆数をとってある。ブリネル
硬度は、荷重時間をパラメータとして示してある。

【００６７】図中、点線の傾斜曲線は硬さが大きく変化
する−７℃までの領域を示し、実線は荷重が短時間なほ
ど、硬質となる氷の性状を示している。すなわち、本発
明の実施の形態である芯棒は、−７℃以下の凍結路及び
高速度４０ｋｍ／ｈｒ≦（短時間荷重）での滑りの克服
が最大目標であり、本発明の課題の克服は「ブリネル硬
さ」（Ｂａｒｎｅｓ ｅｔ ａｌ．１９７１）と加重時
間との関係を示した本図で理論的に説明される。

【００６８】図１２は、氷のブリネル硬さが、０℃から
−３℃近辺の氷温及び荷重時間が長いほど軟質であるこ
とを示しており、本発明の太めの芯棒は、交差点や傾斜
地及び極低温では低速運転に適応し、細めの芯棒は、−
７℃以上の鏡面氷を克服し、高速運転での安全性能及び
運転性能を確保することができる。

【００６９】さらに図２（ｂ）、図９に示したような靴
用スパイクの作用に言及する。ここで、靴の例をあげれ
ば、人間の歩行速度は約４ｋｍ／ｈｒであり、本発明の
実施の形態の２ｍｍφ芯棒の突入速度（Ｖｉｐ）を、既
に求めたＶｓ及びＶｃｒ（Ｌ＝１ｍｍ）の９０ｋｍ／ｈ
ｒを基にして、例えば、子供の体重２０ｋｇに補正する
と、事件結果Ｖｉｐの重量（５２０ｋｇ）の３．８％に
相当し、歩行速度及びＶｃｒは約３．４３ｋｍ／ｈｒと
なる。また、大人の体重１００ｋｇに補正すれば、実験
結果の１９％に相当し、歩行速度及びＶｃｒは約１７．
１ｋｍ／ｈｒとなる。これは図１６の試験装置による実
験の結果より、荷重圧２００Ｎ（２０ｋｇｆ）以内で−
２０℃の氷に突入することが実験により判明している。
本発明の実施の形態の芯棒、特に芯材の直径２ｍｍφ乃
至０．５ｍｍφでは、更に性能向上が高く、この範囲で
自由に設計することができる。

【００７０】図１３を参照して、図１４の配合表及び図
１５の配合表の高分子材料における温度応答制御の結果
を説明する。本図は横軸に温度、縦軸に硬度（ＪＩＳ
（Ａ））をとったものである。図示のように、これら組
成物は、常温から温度が低下するにつれて０℃近辺で急
激に硬度が上昇し、−５℃以下では氷を突刺す剛性を有
するに十分な硬度となることが分かる。また常温例えば
１０℃以上では、粘弾性体性状を示すものとなる。すな
わち、知的応答機構の発現ということができる。本発明
の温度応答性は、１０℃で、硬度（ＪＩＳ（Ａ））７５
以下、好ましくは７０以下、さらに好ましくは６５以
下、−５℃で、８５以上、好ましくは９５以上、さらに
好ましくは１００以上とする。

【００７１】図１４の配合表を説明する。この配合−１
は、保持構造に適した第２の高分子材料の例である。＊
１はポリノルボーネン フランス Ａｄケミ社製であ
り、＊２は日本シリカ（株）製である。この配合−１か
ら硫黄を除いた材料を、１３０℃に加熱したロールミキ
サーで混合練りを行い、一旦、冷却後に再度硫黄を添加
し、ロールで圧延シート化する。この組成物を任意の金
型を用い１６０℃×６分の条件でプレスで成形し本発明
の実施の形態の保持構造とした。

【００７２】図１５の配合表を説明する。この配合−２
は、本発明の第１の高分子材料（繊維含浸用高分子組成
物）の例である。本実施例は、図５の表に示すエポキシ
含浸にもこれを採用している。この高分子材料は、図示
の配合表のものを撹拌機で６０℃に加温しながら溶解
し、高分子固形分を約３０％とした溶液を作る。

【００７３】前記溶液を下記の手順で繊維に含浸させ
る。 前記高分子組成物を約８０℃に加温した槽に、ケブラ
ー（商品名ＫＥＶＬＡＲ）繊維を浸漬して、該繊維に前
記高分子組成物を含浸させる。このようにして作られる
含浸繊維束を引き出し、任意の直径太さの撚糸としてボ
ビンに巻き取る。 公知の電線製造の押出し装置に、電線用導線の代りに
前記の含浸繊維束を使用し、図３の表に示した材料のカ
バー材（外皮）用樹脂を該樹脂の融解温度で加熱しなが
ら、含浸繊維束の外周を被うようにして引き出すと長尺
のスパイク用芯棒が得られる。 一実施例では、その長尺芯棒を５〜１０ｍｍの任意の
長さに切断し、含浸高分子の架橋を完了するために、乾
燥炉で１次１００℃×２時間、２次１８０℃×４時間熱
風乾燥を行った。切断された繊維両端の毛細管は、１次
では含浸溶剤の放出を行い、２次で架橋反応を完了す
る。 本実施例で示すケブラー繊維は、熱可塑性ポリウレタ
ンをプライマーとして予め処理をしたものであるが、そ
の他レゾルシンホルマリン樹脂及びイソシアネート併用
系も有効である。これはポリアミド系繊維の結束を補強
する目的で行われる。

【００７４】ここで、知的応答作用と耐座屈強度につい
て説明する。本発明の実施の形態の芯棒は凍結路面を自
動的に識別し硬質化するので、この状態で露出路面を走
行するとすれば磨耗が起こり易い状況にあるが、一方、
氷雪路面では反対に摩擦が起きない状況に作用する。す
なわちこの反面作用が知的応答作用である。このよう
に、例えば２ｍｍφ芯棒が凍結路面で応答し、氷を突刺
す圧力は、実験結果より、２００Ｎ（２０ｋｇｆ）／本
の荷重である。一方、露出路面での大型乗用車（３００
０ｋｇ）による芯棒１本当たりの荷重を計算すると、タ
イヤは１車輛当たり４本とすればタイヤ１本の荷重負担
率は１／４であり、また同時に接地する芯棒は１０本で
あるとすれば、芯棒１本当たりの荷重負担率は１／１０
であるところから、７５０Ｎ（７５ｋｇｆ）／本とな
る。また小型車（１３００ｋｇ）では、３２５Ｎ（３
２．５ｋｇｆ）と導かれる。本発明の実施の形態では、
これらの露出路面における数値を上回る座屈強度を有す
る材料が採用される。

【００７５】図１６の模式図を参照して、氷砕試験装置
を説明する。本試験装置は、本発明のスパイク用芯棒の
突刺能力の測定装置である。本試験装置は、試験スパイ
ク（例えば２ｍｍφ）の芯棒１０６を取りつけるスパイ
ク取換冶具（ネジ止め）１０５を備え、取換冶具１０５
はスパイク試料取付軸１０４の先端に装着されている。
本試験装置の底部には、製氷皿１０８が備えられ、皿１
０８中の氷は例えば−２０℃の温度に保たれる。本試験
装置は、さらに入力レバー１０１を備え、これを下方に
押すことにより、試験用スパイクを氷に突き刺す、又は
鋼板に押しつけることができる。また、入力レバー１０
１の下方には、侵入量調整スケール間隔調整装置１０３
が備えられ、浸入量を例えば２ｍｍに調整する。また、
製氷皿１０８の上方には、スパイクの鋼板押し付け試験
用の厚さ約１０ｍｍの鋼板１０７がほぼ水平に設置され
ている。この鋼板は、取り外し可能である。スパイクを
氷に突き刺す氷砕試験を行うときは、鋼板を取り外す。
また、出力をデジタルで表示するデジタル式出力表示器
１０２を備える。本試験装置を用い、各種芯棒の鋼鈑上
の座屈圧を検証し、氷砕時の出力を計測計測する。その
試験結果は図４の表に記載されている通りである。座屈
有無の判定は、鋼板試験における最大荷重で変形した状
態を有と判定した。

【００７６】以上説明したように、本発明の実施の形態
は、スパイクの芯棒が、１種類以上の材料で構成される
ものであり、前記芯棒の外周に１層以上の非金属製材料
の構造を備えるスパイクの中心に位置する芯棒である。

【００７７】また上記芯棒は、例えば直径２ｍｍ乃至５
ｍｍφの範囲の寸法のものである。このような芯棒でマ
イナス７℃の氷盤を突刺す荷重は直径２ｍｍφで４００
Ｎ（４０ｋｇｆ）以下であり、直径５ｍｍφでは１００
０Ｎ（１００ｋｇｆ）以下であり、その突入速度は１０
０ｍｍ／ｓｅｃ以上となる車輌タイヤ及び靴底用スパイ
クの芯棒である。

【００７８】本発明の実施の形態の芯棒とは高分子材料
であり、その中心部にある芯材としての有機または無機
質繊維に高分子材料が含浸される。芯棒の外周の非金属
材料とは、ゴム系及び樹脂系高分子で構成され、片方材
料または双方材料に知的応答機構を有するスパイク構造
である。

【００７９】本発明の実施の形態のスパイク構造は、前
記のような芯棒をタイヤまたは靴底の穴に直接装填して
もよい。

【００８０】本発明の実施の形態の芯棒は、高分子材料
が単一体形態または中空形態の構造を有するものであっ
てもよい。

【００８１】従来から、多岐にわたり非金属製のスパイ
クが開発されたが、路面との摩擦によるスパイク先端部
の摩り減り「耐磨耗性」が課題となり、その延命対策と
して、先端を太くし、直径３ｍｍφ以上の設計を余儀な
くされてきた。

【００８２】しかし、世界のスパイクの先端は２ｍｍφ
が標準寸法として、耐磨耗性に優れる超硬タングステン
鋼が採用され粉塵公害を発生している。それより太い
（３．３ｍｍ〜５ｍｍφ）非金属製スパイクは、自然の
凸凹が存在する氷上や圧雪路面及び０℃〜−３℃の比較
的軟質な氷では、「すべり止め効果」を発揮し耐磨耗性
も確保できたが、スタッドレスタイヤが基準とする氷上
試験では、マイナス７℃以下の略均一な固い氷盤ではス
パイク効果を発揮できないという課題があった。

【００８３】前記の氷盤は、散水を繰り返して造る人工
的で特殊な鏡面氷であり、また制動試験毎に氷の傷跡を
研磨し、且つ―７℃以下の極低温下で実施されている。
これは水膜の影響を完全に排除し制動距離データを安定
させるためであり、このように自然界にない特別な条件
下である。速度は、スパイクが氷に突入する限界速度
（３６ｋｍ／ｈｒ）を超えるものであるが、制動試験は
高速度（４０ｋｍ／ｈｒ）で実施されている。このよう
な条件下を克服した制動の発現が課題であった。

【００８４】更に詳細に説明すれば、５ｍｍφの芯棒
は、マイナス７℃以下の氷では温度に無関係で、突入速
度は、ほぼ１００ｍｍ／ｓｅｃと一定であることが知ら
れている。これはタイヤ面圧４０００Ｎ（４００ｋｇ
ｆ）で芯棒先端部が１ｍｍ氷に侵入する突入速度は３６
ｋｍ／ｈｒである。

【００８５】本発明の実施の形態で用いる芯材用の繊維
形態の材料は、温度に無関係にロウソクの芯状で屈曲自
在である。これは、常温では９０（ＳＨＯＲＥ Ａ）以
下の硬質または半硬質であり、氷点下で９０以上の剛性
を示す高分子組成物を液状化し繊維に含浸すれば、氷温
を自動的に識別する知的応答機構を発現する芯棒とな
る。

【００８６】また、本発明の第２の高分子材料でタイヤ
及び靴底を作り、これに予め芯棒専用の装填穴を設ける
ことにより、スパイク用芯棒を保持してもよい。このよ
うにすると、保持構造が不要となり、芯棒単一のスパイ
ク効果が発現できるものとなる。

【００８７】芯材は中実の単一材であってもよいし、中
心部に中空穴を設けでもよく、そのとき芯材の材料自体
には知的応答機構を有しないものとし、カバー材である
外周部、又は保持構造を構成する材料に温度応答性を付
加することにより、硬度変化を温度変化に対して可逆的
に制御し、芯棒が常温では埋没し、氷点下では座屈しな
い知的応答機構を発現させることができる。このとき芯
棒の突出量は例えば約２ｍｍの高さとする。

【００８８】以上のように本発明の実施の形態によれ
ば、スパイクの先端部が２ｍｍφと細くても、耐磨耗性
の延命が可能となり、粉塵公害課題も同時に克服し、更
に砕氷能力を向上するエコ・スパイクの提供目的を達成
することができる。

【００８９】芯棒の寸法と座屈強度の関係の一例を説明
する。２ｍｍφ乃至５ｍｍφの非金属製であることを前
提とし、２ｍｍφ芯棒が耐座屈強度９００Ｎ（９０ｋｇ
ｆ）以上の荷重を確保する。試験条件を下記に設定し
た。 芯棒先端接触面を舗装路面の代替えとして、１０ｍｍ
厚の鋼材を用いた。 最大荷重を５０００Ｎ（５００ｋｇｆ）とし、変形時
の荷重を測定した。 変形量は芯棒の全長１０ｍｍに対し２０％変形量を加
え測定した。 これら試験で変形しないものを本発明の座屈強度を満
たすものとした。

【００９０】本発明の応用製品としては、タイヤ及び靴
底の他に、本発明の芯棒を埋め込んだ路面、傾斜地、ト
ンネル内路面、床材、屋外階段、キャタピラ等としても
よい。これら応用製品では、多様なすべり止め効果を発
揮させることができる。

【００９１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、温度応答
性を有する第１の高分子材料で含浸された、複数本の線
状の芯材１１と、複数本の線状の芯材１１を包んで束ね
るカバー材１２とを備え、前記温度応答性は０℃近傍の
転移温度より低温で硬化し、前記転移温度より高温で軟
化する性質であるので、本スパイク用芯棒は例えば０℃
より低温の凍結路面ではスパイク効果が発現し、０℃よ
り高い高温の非凍結路面では軟化するので、路面を傷つ
けることがないスパイク用芯棒を提供することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のスパイク用芯棒の構造を
示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態のタイヤと履物を示す一部
断面側面図である。

【図３】本発明の実施の形態で用いるカバー材に用いる
高分子材料の例の表を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態の複合スパイクの温度と突
出量との関係の表を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態の芯棒に用いる芯材用繊維
の例の表を示す図である。

【図６】本発明の実施の形態のスパイクの固定方法を説
明する一部断面図である。

【図７】本発明の実施の形態の芯棒の構造例を示す断面
図である。

【図８】本発明の実施の形態の保持構造例を示す正面図
である。

【図９】本発明の実施の形態の履物底の構造例を示す断
面図、底面図である。

【図１０】スパイクの知的応答システムの構成を説明す
る断面図である。

【図１１】自動車を使ったスタッドレスタイヤと本発明
の実施例であるスパイクタイヤを使った制動試験を説明
する模式図である。

【図１２】氷のブリネル硬さと温度、荷重時間との関係
を示す線図である。

【図１３】図１４の配合表及び図１５の配合表の高分子
材料における温度応答制御の結果を説明する線図であ
る。

【図１４】保持構造に用いる高分子材料の例の配合表
（配合−１）を示す図である。

【図１５】実施の形態のスパイク用芯棒に芯材に含浸さ
せる液状高分子材料の例の配合表（配合−２）を示す図
である。

【図１６】材料の物理的強度、特に耐座屈強度が、本発
明の芯棒に適用できるかを判定するための試験を行う試
験装置を示す模式図である。

【符号の説明】

１０、２０、２０’ スパイク用浸棒 １１、２１、２１’ 芯材 １２、２２ カバー材 ３０ スパイク ２３ 保持構造 ３５ タイヤ ４０ 靴底 ５１、５２、５３、５４ 芯棒 ６１、６２、６３ 保持構造

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度応答性を有する第１の高分子材料で
   含浸された、複数本の線状の芯材と；前記複数本の線状
   の芯材を包んで束ねるカバー材とを備え；前記温度応答
   性は０℃近傍の転移温度より低温で硬化し、前記転移温
   度より高温で軟化する性質である；スパイク用芯棒。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のスパイク用芯棒と；前
   記芯棒を保持する円筒形の保持穴が中心部に形成され
   た、温度応答性を有する第２の高分子材料で作られた保
   持構造とを備え；前記温度応答性は０℃近傍の転移温度
   より低温で硬化し、前記転移温度より高温で軟化する性
   質である；スパイク。
3. 【請求項３】 温度応答性を有する第２の高分子材料で
   作られ、中心部に円筒形の保持穴の形成された保持構造
   と；前記保持穴に保持された芯棒であって、線状の芯材
   と、前記芯材の周囲を包むカバー材とを含んで構成され
   た芯棒とを備え；前記温度応答性は転移温度より低温で
   硬化し、前記転移温度より高温で軟化し、前記転移温度
   が０℃近傍の温度である；スパイク。
4. 【請求項４】 温度応答性を有する第２の高分子材料で
   作られ、中心部に円筒形の保持穴の形成された保持構造
   と；前記保持穴に保持された、中心部に中空穴が形成さ
   れた線状の芯棒とを備え；前記温度応答性は転移温度よ
   り低温で硬化し、前記転移温度より高温で軟化し、前記
   転移温度が０℃近傍の温度である；スパイク。
5. 【請求項５】 スパイクを埋め込む複数の穴の形成され
   たゴム製のトレッドと；前記トレッドに埋め込まれた請
   求項１に記載のスパイク用芯棒又は請求項２乃至請求項
   ４のいずれか１項に記載のスパイクとを備える；タイ
   ヤ。
6. 【請求項６】 スパイクを埋め込む複数の穴の形成され
   た履物底と；前記履物底に埋め込まれた請求項１に記載
   のスパイク用芯棒又は請求項２乃至請求項４のいずれか
   １項に記載のスパイクとを備える；履物。