DE112021000296T5

DE112021000296T5 - Luftreifen

Info

Publication number: DE112021000296T5
Application number: DE112021000296.1T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Naruse
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2021-02-12
Publication date: 2022-10-27
Also published as: JPWO2021166800A1; US20230080547A1; CN115038597B; WO2021166800A1; CN115038597A

Abstract

Bereitgestellt wird ein Luftreifen, der eine verbesserte Haltbarkeit eines Transponders bietet und gleichzeitig die Haltbarkeit des Reifens gewährleistet. Der Luftreifen schließt ein: einen Laufflächenabschnitt (1), der sich in Reifenumfangsrichtung: erstreckt und eine Ringform aufweist; ein Paar Seitenwandabschnitte (2), die auf beiden Seiten des Laufflächenabschnitts (1) angeordnet sind; und ein Paar Wulstabschnitte (3). die auf einer in Reifenradialrichtung inneren Seite der Seitenwandabschnitte (2) angeordnet sind. In den Reifen ist ein Transponder (20) eingebettet, der mit einer Deckschicht (23) abgedeckt ist. Eine Glasübergangstemperatur (Tg) der Deckschicht (23) liegt in einem Bereich von -70 °C bis -45 °C.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen, in dem ein mit einer Deckschicht abgedeckter Transponder eingebettet ist, und betrifft insbesondere einen Luftreifen, der eine verbesserte Haltbarkeit des Transponders bei gleichzeitiger Gewährleistung der Haltbarkeit des Reifens bereitstellen kann.
Stand der Technik
Für Luftreifen wurde eine Einbettung eines RFID-Tags (Transponder) in einem Reifen vorgeschlagen (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Im Falle eines im Reifen eingebetteten Transponders kann die Haltbarkeit des Reifens oder des Transponders nicht ausreichend gewährleistet werden, wenn die physikalischen Eigenschaften der Deckschicht zum Schutz des Transponders unzureichend sind. Zum Beispiel verschlechtert sich für den Fall, dass die Glasübergangstemperatur der Deckschicht zu hoch ist, die Haltbarkeit des Reifens bei niedriger Temperatur, und der Transponder wird wahrscheinlich aufgrund von Reifenverformung während der Fahrt bei niedriger Temperatur beschädigt.
Literaturliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP H7-137510 A
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Luftreifens, der eine verbesserte Haltbarkeit des Transponders bietet und gleichzeitig die Haltbarkeit des Reifens gewährleistet.
Lösung des Problems
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu erfüllen, schließt ein Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein: einen Laufflächenabschnitt, der sich in Reifenumfangsrichtung erstreckt und eine Ringform aufweist; ein Paar Seitenwandabschnitte, die auf beiden Seiten des Laufflächenabschnitts angeordnet sind; und ein Paar Wulstabschnitte, die auf einer in Reifenradialrichtung inneren Seite der Seitenwandabschnitte angeordnet sind. In den Reifen ist ein Transponder eingebettet, der mit einer Deckschicht abgedeckt ist. Eine Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht liegt in einem Bereich von -70 °C bis -45 °C.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Transponder mit der Deckschicht bedeckt und die Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht ist in dem vorstehend beschriebenen Bereich eingestellt, und somit kann eine Rissbildung in der Deckschicht während der Fahrt in einer Umgebung mit niedriger Temperatur verhindert werden, während die Schutzwirkung der Deckschicht auf dem Transponder während der Fahrt bei hoher Temperatur sichergestellt werden kann. Dies kann die Haltbarkeit des Transponders verbessern und gleichzeitig die Haltbarkeit des Reifens gewährleisten.
Bei dem Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der zweiten Erfindung liegt ein Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht bei -20 °C vorzugsweise in einem Bereich von 3 MPa bis 17 MPa. Dies kann die Haltbarkeit des Transponders in einer Umgebung mit niedriger Temperatur wirksam verbessern und gleichzeitig die Haltbarkeit des Reifens gewährleisten.
Die Deckschicht weist vorzugsweise eine relative Dielektrizitätskonstante von 7 oder weniger auf. Dadurch kann die Funkwellen-Durchlässigkeit des Transponders gewährleistet und die Kommunikationsleistung des Transponders verbessert werden.
Vorzugsweise ist der Transponder auf einer in Reifenbreitenrichtung äußeren Seite der Karkassenschicht eingebettet, und ein Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht bei -20 °C und ein Speichermodul E'out (-20 °C) eines Gummielements bei -20 °C, das von Gummielementen, die sich auf der in Reifenbreitenrichtung äußeren Seite des Transponders befinden, einen größten Speichermodul bei 20 °C aufweist, erfüllen ein Verhältnis 0,1 ≤ E'c (-20 °C)/E'out (-20 °C) ≤ 1,5. Dies kann die Haltbarkeit des Transponders in einer Umgebung mit niedriger Temperatur wirksam verbessern und gleichzeitig die Haltbarkeit des Reifens gewährleisten.
Die Deckschicht ist vorzugsweise aus einem Gummielement oder einem Elastomer und 20 phr oder mehr weißem Füllstoff gebildet. Dies kann die relative Dielektrizitätskonstante der Deckschicht verringern und die Kommunikationsleistung des Transponders wirksam verbessern.
Der weiße Füllstoff schließt vorzugsweise 20 phr bis 55 phr Calciumcarbonat ein. Dies kann die relative Dielektrizitätskonstante der Deckschicht verringern und die Kommunikationsleistung des Transponders wirksam verbessern.
Eine Mitte des Transponders ist in Reifenumfangsrichtung vorzugsweise 10 mm oder mehr von einem Spleißabschnitt einer Reifenkomponente entfernt angeordnet. Dies kann die Haltbarkeit des Reifens wirksam verbessern.
Der Transponder ist vorzugsweise zwischen einer Position 15 mm entfernt von einem oberen Ende eines Wulstkerns des Wulstabschnitts auf einer in Reifenradialrichtung äußeren Seite desselben und einer maximalen Reifenbreitenposition angeordnet. Dementsprechend ist der Transponder in einem Bereich angeordnet, in dem die Spannungsamplitude während der Fahrt gering ist. Dies kann die Haltbarkeit des Transponders wirksam verbessern und verschlechtert nicht die Haltbarkeit des Reifens.
Ein Abstand zwischen einem Querschnittszentrum des Transponders und einer Reifenoberfläche beträgt vorzugsweise 1 mm oder mehr. Dies kann die Haltbarkeit des Reifens sowie die Beständigkeit des Reifens wirksam verbessern.
Eine Dicke der Deckschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 mm bis 3,0 mm. Dies kann die Kommunikationsleistung des Transponders wirksam verbessern, ohne die Reifenoberfläche uneben zu machen.
Vorzugsweise schließt der Transponder ein IC-Substrat zum Speichern von Daten und eine Antenne zum Übertragen und Empfangen von Daten ein, und die Antenne weist eine Spiralform auf. Dies ermöglicht es dem Transponder, während des Fahrens der Verformung des Reifens zu folgen, wodurch die Haltbarkeit des Transponders verbessert wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Glasübergangstemperatur Tg eine Temperatur, bei der ein tan δ aufgrund des Glasübergangs einen Maximalwert erreicht, wobei der tan δ gemessen wird, während die Temperatur bei einer Temperaturzunahmegeschwindigkeit von 2 °C/min variiert wird. Der tan δ wird bei einer Frequenz von 10 Hz, einer anfänglichen Dehnung von 10 % und einer dynamischen Dehnung von ± 2 % in einem Zugverformungsmodus unter Verwendung eines Viskoelastizitätsspektrometers gemäß JIS-K 6394 gemessen. Der Speichermodul E' wird bei einer bestimmten Temperatur, einer Frequenz von 10 Hz, einer anfänglichen Dehnung von 10 % und einer dynamischen Verformung von ± 2 % mit einem Viskoelastizitätsspektrometer in einem Zugverformungsmodus gemäß JIS-K6394 gemessen.
Figurenliste

1 ist eine Semi-Meridianquerschnittsansicht, die einen Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine Meridianquerschnittsansicht, welche den Luftreifen der
1 schematisch veranschaulicht.
3 ist eine Äquatorialquerschnittsansicht, welche den Luftreifen von
1 schematisch veranschaulicht.
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche einen Transponder veranschaulicht, der in den Luftreifen der 1 eingebettet ist.
5(a) und 5(b) sind perspektivische Ansichten, welche jeweils einen Transponder veranschaulichen, der in einem Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingebettet sein kann.
6 ist ein erläuterndes Diagramm, welches die Position eines Transponders in einem Testreifen in Reifenradialrichtung veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Konfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. 1 bis 4 veranschaulichen einen Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 veranschaulicht, schließt der Luftreifen gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein: einen Laufflächenabschnitt 1, der sich in Reifenumfangsrichtung erstreckt und eine Ringform aufweist, ein Paar Seitenwandabschnitte 2, die auf beiden Seiten des Laufflächenabschnitts 1 angeordnet sind, und ein Paar Wulstabschnitte 3, die auf einer in Reifenradialrichtung inneren Seite des Paars von Seitenwandabschnitten 2 angeordnet sind.
Mindestens eine Karkassenschicht 4 (in 1 eine Schicht), die durch Anordnen einer Mehrzahl von Karkassencordfäden in Radialrichtung gebildet ist, ist zwischen dem Paar Wulstabschnitte 3 angebracht. Die Karkassenschicht 4 ist mit Gummi bedeckt. Die Karkassencordfäden, welche die Karkassenschicht 4 bilden, sind vorzugsweise organische Fasercordfäden aus Nylon, Polyester oder dergleichen. In die Wulstabschnitte 3 ist jeweils ein ringförmiger Wulstkern 5 eingebettet, der eine Ringform aufweist, und an einem Außenumfang des Wulstkerns 5 ist ein Wulstfüller 6 angeordnet, der aus einer Gummizusammensetzung hergestellt ist und einen dreieckigen Querschnitt aufweist.
Andererseits ist eine Mehrzahl von Gürtelschichten 7 (zwei Schichten in 1) auf einer Reifenaußenumfangsseite der Karkassenschicht 4 des Laufflächenabschnitts 1 eingebettet. Diese Gürtelschichten 7 schließen jeweils eine Mehrzahl von verstärkenden Cordfäden ein, die in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung geneigt sind, und die verstärkenden Cordfäden überschneiden einander zwischen den Schichten. In den Gürtelschichten 7 ist der Neigungswinkel der verstärkenden Cordfäden in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung in einem Bereich von beispielsweise 10° bis 40° eingestellt. Die verstärkenden Cordfäden der Gürtelschichten 7 sind vorzugsweise Stahlcorde.
Um die Haltbarkeit bei hoher Geschwindigkeit zu verbessern, ist mindestens eine Gürteldeckschicht 8 (in 1 zwei Schichten), die durch Gruppieren von verstärkenden Cordfäden in einem Winkel von beispielsweise 5° oder weniger in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung gebildet ist, auf der Reifenaußenumfangsseite der Gürtelschichten 7 angeordnet. In 1 bildet die Gürteldeckschicht 8, die sich auf der in Reifenradialrichtung inneren Seite befindet, eine vollständige Abdeckung, welche die gesamte Breite der Gürtelschichten 7 abdeckt, und die Gürteldeckschicht 8, die sich auf einer in Reifenradialrichtung äußeren Seite befindet, bildet eine Randdeckschicht, die nur Endabschnitte der Gürtelschichten 7 abdeckt. Die verstärkenden Cordfäden der Gürteldeckschicht 8 sind vorzugsweise organische Filamentcordfäden aus Nylon, Aramid oder dergleichen.
In dem vorstehend beschriebenen Luftreifen sind beide Enden 4e der Karkassenschicht 4 von einer Reifeninnenseite zu einer Reifenaußenseite um den Wulstkern 5 zurückgefaltet und um den Wulstkern 5 und den Wulstfüller 6 gewickelt. Die Karkassenschicht 4 schließt Folgendes ein: einen Formkörperabschnitt 4A, welcher einem Abschnitt entspricht, der sich vom Laufflächenabschnitt 1 durch die einzelnen Seitenwandabschnitte 2 zu den einzelnen Wulstabschnitten 3 erstreckt; und einen nach oben umgeschlagenen Abschnitt 4B, welcher einem Abschnitt entspricht, der um den Wulstkern 5 herum an jedem von den Wulstabschnitten 3 umgeschlagen ist und sich zu einer Seite des Seitenwandabschnitts 2 hin erstreckt.
Eine Reifeninnenoberfläche schließt eine Innenseelenschicht 9 ein, die entlang der Karkassenschicht 4 angeordnet ist. Der Laufflächenabschnitt 1 schließt eine obere Laufflächengummischicht 11 ein, der Seitenwandabschnitt 2 schließt eine Seitenwandgummischicht 12 ein und der Wulstabschnitt 3 schließt eine Felgenpolstergummischicht 13 ein.
Der vorstehend beschriebene Luftreifen schließt einen Transponder 20 ein, der in einem Abschnitt auf einer in Reifenbreitenrichtung äußeren Seite der Karkassenschicht 4 eingebettet ist. Der Transponder 20 erstreckt sich entlang der Reifenumfangsrichtung. Der Transponder 20 kann in einem Winkel in einem Bereich von -10° bis 10° in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung geneigt sein. Wie in 4 veranschaulicht, ist der Transponder 20 mit einer Deckschicht 23 abgedeckt. Die Deckschicht 23 deckt den Transponder 20 vollständig ab, sodass sie sowohl an der Vorder- als auch der Rückseitenoberfläche des Transponders 20 anliegt. Die Deckschicht 23 kann aus einem Gummi mit physikalischen Eigenschaften gebildet sein, die mit denen eines Gummis identisch sind, der die Seitenwandgummischicht 12 oder die Felgenpolstergummischicht 13 bildet, oder kann aus einem Gummi mit anderen physikalischen Eigenschaften gebildet sein.
Der Transponder 20 kann beispielsweise ein RFID(Radio Frequency Identification)-Tag sein. Wie in 5(a) und 5(b) veranschaulicht, schließt der Transponder 20 ein IC-Substrat 21 zum Speichern von Daten und eine Antenne 22 zum kontaktfreien Übertragen und Empfangen von Daten ein. Der Transponder 20, wie vorstehend beschrieben, kann zum zeitnahen Schreiben oder Lesen von Informationen über den Reifen und zur effizienten Verwaltung des Reifens verwendet werden. Es ist zu beachten, dass „RFID“ sich auf eine automatische Erkennungstechnologie bezieht, die eine Lese-/Schreibeinheit mit einer Antenne und einer Steuerung und einen ID-Tag mit einem IC-Substrat und einer Antenne aufweist, wobei die automatische Erkennungstechnologie die drahtlose Übermittlung von Daten ermöglicht.
Die Gesamtform des Transponders 20 weist keine besonderen Beschränkungen auf und kann beispielsweise eine säulenartige oder plattenartige Form sein, wie in 5(a) und 5(b) veranschaulicht. Insbesondere kann der Transponder 20 mit einer in 5(a) veranschaulichten säulenartigen Form einer Verformung des Reifens in verschiedenen Richtungen folgen und ist daher geeignet. In diesem Fall ragt die Antenne 22 des Transponders 20 von jedem der beiden Endabschnitte des IC-Substrats 21 hervor und weist eine Spiralform auf. Dies ermöglicht es dem Transponder 20, während des Fahrens der Verformung des Reifens zu folgen, wodurch die Haltbarkeit des Transponders 20 verbessert wird. Die Länge der Antenne 22 kann entsprechend geändert werden, um die Kommunikationsleistung sicherzustellen.
Bei dem so konfigurierten Luftreifen ist eine Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht 23, die den Transponder 20 bedeckt, in einem Bereich von -70 °C bis -45 °C eingestellt. Insbesondere liegt die Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht 23 vorzugsweise im Bereich von -60 °C bis -50 °C.
Bei dem vorstehend beschriebenen Luftreifen ist der Transponder 20 mit der Deckschicht 23 bedeckt und die Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht 23 in dem vorstehend beschriebenen Bereich eingestellt, und somit kann eine Rissbildung in der Deckschicht 23 während der Fahrt in einer Umgebung mit niedriger Temperatur verhindert werden, während die Schutzwirkung der Deckschicht 23 auf dem Transponder 20 während der Fahrt bei hoher Temperatur sichergestellt werden kann. Dies kann die Haltbarkeit des Transponders 20 verbessern und gleichzeitig die Haltbarkeit des Reifens gewährleisten.
Hierbei verschlechtert sich für den Fall, dass die Glasübergangstemperatur der Deckschicht 23 unter dem unteren Grenzwert liegt, die Wärmebeständigkeit der Deckschicht 23, die Schutzwirkung der Deckschicht 23 auf den Transponder 20 während der Fahrt bei hoher Temperatur verschlechtert sich und der Transponder 20 wird wahrscheinlich beschädigt. Umgekehrt wird für den Fall, dass die Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht 23 höher als der obere Grenzwert ist, wahrscheinlich ein Riss in der Deckschicht 23 während der Fahrt in einer Umgebung mit niedriger Temperatur erzeugt, und somit verschlechtert sich die Haltbarkeit des Reifens bei niedriger Temperatur und der Transponder wird wahrscheinlich aufgrund von Reifenverformung während der Fahrt bei niedriger Temperatur beschädigt.
Ferner ist der Transponder 20 bei dem vorstehend beschriebenen Luftreifen auf der in Reifenbreitenrichtung äußeren Seite der Karkassenschicht 4 eingebettet, sodass es keine Reifenkomponente gibt, die Funkwellen während der Kommunikation mit dem Transponder 20 blockiert, und die Kommunikationsleistung des Transponders 20 vorteilhaft gewährleistet werden kann. Für den Fall, dass der Transponder 20 auf der in Reifenbreitenrichtung äußeren Seite der Karkassenschicht 4 eingebettet ist, kann der Transponder 20 zwischen dem umgeschlagenen Abschnitt 4B der Karkassenschicht 4 und der Felgenpolstergummischicht 13 oder zwischen der Karkassenschicht 4 und der Seitenwandgummischicht 12 angeordnet sein. In einer weiteren Konfiguration kann der Transponder 20 zwischen dem umgeschlagenen Abschnitt 4B der Karkassenschicht 4 und dem Wulstfüller 6 oder zwischen dem Hauptkörperabschnitt 4A der Karkassenschicht 4 und dem Wulstfüller 6 angeordnet sein.
Bei dem vorstehend beschriebenen Luftreifen liegt ein Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht 23 bei -20 °C vorzugsweise in einem Bereich von 3 MPa bis 17 MPa. Durch Einstellen der physikalischen Eigenschaften der Deckschicht 23 kann die Haltbarkeit des Transponders 20 in einer Umgebung mit niedriger Temperatur wirksam verbessert werden.
Hierbei nimmt für den Fall, dass der Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht 23 bei -20 °C unter dem unteren Grenzwert liegt, die Steifigkeit der Deckschicht 23 ab, und ihre Schutzwirkung lässt nach. Umgekehrt nimmt für den Fall, dass der Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht 23 bei -20 °C höher ist als der obere Grenzwert, die Steifigkeit der Deckschicht 23 zu, die Deckschicht 23 wird spröde und die Deckschicht 23 wird bruchanfällig, sodass eine Beschädigung des Transponders 20 wahrscheinlicher wird.
Der Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht 23 bei -20 °C und der Speichermodul E'c (0 °C) der Deckschicht 23 bei 0 °C erfüllen vorzugsweise das Verhältnis 1,0 ≤ E'c (-20 °C)/E'c (0 °C) ≤ 1,5. Durch Einstellen der physikalischen Eigenschaften der Deckschicht 23 wird die Temperaturabhängigkeit der Deckschicht 23 verringert (die Deckschicht 23 erzeugt weniger Wärme), wodurch verhindert wird, dass die Deckschicht 23 bei einem Anstieg der Reifentemperatur während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit erweicht, was die Haltbarkeit des Transponders 20 wirksam verbessert.
Bei dem vorstehend beschriebenen Luftreifen entspricht von den Gummielementen, die sich auf der in Reifenbreitenrichtung äußeren Seite des Transponders 20 befinden (die Seitenwandgummischicht 12 und die Felgenpolstergummischicht 13 in 1), das Gummielement, das den größten Speichermodul E'out (20 °C) bei 20 °C aufweist (nachstehend manchmal als Außenelement bezeichnet) der Felgenpolstergummischicht 13. Zu beachten ist, dass das Gummielement (Außenelement), das den größten Speichermodul bei 20 °C aufweist, nicht die Deckschicht 23 einschließt, die den Transponder 20 bedeckt.
Außerdem erfüllen bei einer Struktur, bei welcher der Transponder 20 auf der in Reifenbreitenrichtung äußeren Seite der Karkassenschicht 4 eingebettet ist, der Speichermodul E'out (-20 °C) des Außenelements bei -20 °C und der Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht 23 bei -20 °C vorzugsweise das Verhältnis 0,1 ≤ E'c (-20 °C)/E'out (-20 °C) ≤ 1,5. Insbesondere wird vorzugsweise das Verhältnis 0,15 ≤ E'c (-20 °C)/E'out (-20 °C) ≤ 1,30 erfüllt. Dies kann die Haltbarkeit des Transponders 20 wirksam verbessern und gleichzeitig die Haltbarkeit des Reifens in einer Umgebung mit niedriger Temperatur gewährleisten.
Hierbei nimmt für den Fall, dass der Wert von E'c (-20 °C)/E'out (-20 °C) geringer als der untere Grenzwert ist, die Steifigkeit der Deckschicht 23 ab und ihre Schutzwirkung nimmt ab. Umgekehrt nimmt für den Fall, dass der Wert von E'c (-20 °C)/E'out (-20 °C) größer als der obere Grenzwert ist, die Steifigkeit der Deckschicht 23 zu, die Deckschicht 23 wird spröde und die Deckschicht 23 wird bruchanfällig, sodass eine Beschädigung des Transponders 20 wahrscheinlicher wird.
Die Zusammensetzung der Deckschicht 23 besteht vorzugsweise aus einem Gummi oder einem Elastomer und 20 phr oder mehr weißem Füllstoff. Eine solche Zusammensetzung der Deckschicht 23 kann die relative Dielektrizitätskonstante der Deckschicht 23 im Vergleich zu einer kohlenstoffhaltigen Zusammensetzung senken und die Kommunikationsleistung des Transponders 20 wirksam verbessern. Zu beachten ist, dass „phr“ Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile eines Gummibestandteils (Elastomer) bedeutet.
Der weiße Füllstoff, der die Deckschicht 23 bildet, schließt vorzugsweise 20 phr bis 55 phr Calciumcarbonat ein. Dies kann die relative Dielektrizitätskonstante der Deckschicht 23 verringern und die Kommunikationsleistung des Transponders 20 wirksam verbessern. Zu viel Calciumcarbonat in dem weißen Füllstoff macht die Deckschicht 23 jedoch spröde und verringert ihre Festigkeit, was nicht bevorzugt ist. Die Deckschicht 23 kann neben Calciumcarbonat optional 20 phr oder weniger Silica (weißen Füllstoff) oder 5 phr oder weniger Ruß einschließen. Eine Zugabe einer geringen Menge Silica und Ruß kann die relative Dielektrizitätskonstante der Deckschicht 23 verringern und gleichzeitig ihre Festigkeit sicherstellen.
Die Deckschicht 23 weist vorzugsweise eine relative Dielektrizitätskonstante von 7 oder weniger und vorzugsweise von 2 bis 5 auf. Durch entsprechendes Einstellen der relativen Dielektrizitätskonstante der Deckschicht 23 kann die Funkwellen-Übertragungseigenschaft des Transponders 20 während der Emission von Funkwellen sichergestellt werden und die Kommunikationsleistung des Transponders 20 kann wirksam verbessert wird. Zu beachten ist, dass der Gummi, der die Deckschicht 23 bildet, bei Umgebungstemperatur eine relative Dielektrizitätskonstante von 860 MHz bis 960 MHz aufweist. Hier beträgt die Umgebungstemperatur 23 ± 2 °C und 60 % ± 5 % relative Luftfeuchtigkeit gemäß den Standardbedingungen des JIS Standards. Die relative Dielektrizitätskonstante des Gummis wird nach 24 Stunden Behandlung bei 23 °C und 60 % relativer Luftfeuchtigkeit gemäß einem elektrostatischen Kapazitätsverfahren gemessen. Der vorstehend beschriebene Bereich von 860 MHz bis 960 MHz entspricht den derzeit zugewiesenen Frequenzen der RFID in einem UHF-Band, und falls die zugewiesenen Frequenzen geändert werden, muss lediglich der relative Bereich der zugewiesenen Frequenzen festgelegt werden, wie vorstehend beschrieben.
Die Dicke t der Deckschicht 23 liegt vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 3,0 mm, mehr bevorzugt zwischen 1,0 mm und 2,5 mm. Hierbei ist die Dicke t der Deckschicht 23 eine Gummidicke an einer Stelle, die den Transponder 20 einschließt, und ist zum Beispiel eine Gummidicke, die durch Summieren einer Dicke t1 und einer Dicke t2 auf einer geraden Linie erhalten wird, die durch die Mitte des Transponders 20 verläuft und eine Reifenoberfläche (Reifenoberfläche in 4) in rechten Winkeln schneidet, wie in 4 veranschaulicht. Durch geeignetes Einstellen der Deckschicht 23 kann die Kommunikationsleistung des Transponders 20 wirksam verbessert werden, ohne dass die Reifenoberfläche uneben wird. Dabei erzielt die Deckschicht 23 mit einer Dicke t von weniger als 0,5 mm keinen Effekt zur Verbesserung der Kommunikationsleistung des Transponders 20, während die Deckschicht 23 mit einer Dicke t von mehr als 3,0 mm die Reifenoberfläche uneben macht, was für das Aussehen nicht bevorzugt ist. Es sei angemerkt, dass die Querschnittsform der Deckschicht 23 keiner besonderen Beschränkung unterliegt und zum Beispiel eine dreieckige Form, eine rechteckige Form, eine Trapezform oder eine Spindelform annehmen kann. Die Querschnittsform der Deckschicht 23 von 4 ist im Wesentlichen spindelförmig.
Bei dem vorstehend beschriebenen Luftreifen ist der Transponder 20 vorzugsweise in einem Anordnungsbereich in Reifenradialrichtung zwischen einer Position P1, die 15 mm von einem oberen Ende 5e (einem Endabschnitt auf der in Reifenradialrichtung äußeren Seite) des Wulstkerns 5 entfernt ist und auf der in Reifenradialrichtung äußeren Seite desselben liegt, und einer Position P2, in der die Reifenbreite am größten ist, angeordnet. Das heißt, der Transponder 20 ist vorzugsweise in einem in 2 veranschaulichten Bereich S1 angeordnet. Der in dem Bereich S1 angeordnete Transponder 20 ist in einem Bereich positioniert, in dem die Belastungsamplitude während des Fahrens gering ist, was die Haltbarkeit des Transponders 20 wirksam verbessern kann und die Haltbarkeit des Reifens nicht herabsetzt. Wenn der Transponder 20 in Bezug auf die Position P1 auf der in Reifenradialrichtung inneren Seite angeordnet ist, liegt er zu nah an einem Metallelement wie dem Wulstkern 5, was die Kommunikationsleistung des Transponders 20 tendenziell verschlechtert. Wenn der Transponder 20 hingegen in Bezug auf die Position P2 auf der in Reifenradialrichtung äußeren Seite angeordnet ist, so ist er in einem Bereich positioniert, in dem die Belastungsamplitude während der Fahrt groß ist, was eine Beschädigung des Transponders 20 selbst und Grenzflächenabschälen in einem Umfang des Transponders 20 auf nicht bevorzugte Weise wahrscheinlicher macht.
Wie in 3 veranschaulicht, befindet sich auf dem Reifenumfang eine Vielzahl von Spleißabschnitten, die durch Überlagern von Endabschnitten von Reifenkomponenten gebildet sind. 3 veranschaulicht Positionen Q der Spleißabschnitte in Reifenumfangsrichtung. Die Mitte des Transponders 20 ist vorzugsweise 10 mm oder mehr in Reifenumfangsrichtung von dem Spleißabschnitt der Reifenkomponente entfernt angeordnet. Das heißt, der Transponder 20 ist vorzugsweise in einem in 3 veranschaulichten Bereich S2 angeordnet. Insbesondere ist das IC-Substrat 21, das den Transponder 20 bildet, vorzugsweise 10 mm oder mehr in Reifenumfangsrichtung von der Position Q entfernt. Mehr bevorzugt ist der gesamte Transponder 20 einschließlich der Antenne 22 10 mm oder mehr in Reifenumfangsrichtung von der Position Q entfernt, und am meisten bevorzugt ist der gesamte mit einem Deckgummi bedeckte Transponder 20 10 mm oder mehr in Reifenumfangsrichtung von der Position Q entfernt. Auch ist die von dem Transponder 20 entfernte Reifenkomponente vorzugsweise die Seitenwandgummischicht 12, die Felgenpolstergummischicht 13 oder die Karkassenschicht 4, die neben dem Transponder 20 angeordnet ist. Durch Anordnen des Transponders 20 entfernt vom Spleißabschnitt der Reifenkomponente kann die Haltbarkeit des Reifens wirksam verbessert werden.
Es ist zu beachten, dass, obwohl die Ausführungsform von 3 ein Beispiel veranschaulicht, in dem die Positionen Q der Spleißabschnitte der Reifenkomponenten in Reifenumfangsrichtung in gleichen Intervallen angeordnet sind, keine solche Einschränkung beabsichtigt ist. Die Positionen Q in Reifenumfangsrichtung können beliebig eingestellt sein, und in jedem Fall ist der Transponder 20 in Reifenumfangsrichtung 10 mm oder mehr von den Spleißabschnitten der Reifenkomponenten beabstandet angeordnet.
Wie in 4 veranschaulicht, beträgt ein Abstand d zwischen dem Querschnittszentrum des Transponders 20 und der Reifenoberfläche vorzugsweise 1 mm oder mehr. Durch Anordnen des Transponders 20 und der Reifenoberfläche voneinander entfernt kann die Haltbarkeit des Reifens wirksam verbessert werden und die Beständigkeit des Reifens kann verbessert werden. In der Ausführungsform von 4 ist die Entfernung d die Entfernung zwischen dem Querschnittszentrum des Transponders 20 und der Reifenaußenoberfläche, während für den Fall, dass der Transponder 20 in einer Position nahe der Innenseelenschicht 9 angeordnet ist, die Entfernung d die Entfernung zwischen dem Querschnittszentrum des Transponders 20 und der Reifeninnenoberfläche ist. Insbesondere beträgt der Abstand d zwischen dem Querschnittszentrum des Transponders 20 und der Reifenaußenoberfläche vorzugsweise 2 mm oder mehr.
Während die vorstehend beschriebene Ausführungsform ein Beispiel veranschaulicht, in dem das Ende 4e des nach oben umgeschlagenen Abschnitts 4B der Karkassenschicht 4 an oder nahe einem oberen Ende 6e des Wulstfüllers 6 angeordnet ist, ist keine solche Einschränkung beabsichtigt, und das Ende 4e des nach oben umgeschlagenen Abschnitts 4B der Karkassenschicht 4 kann auf einer beliebigen Höhe angeordnet sein.
Beispiele
Reifen gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 2 und den Beispielen 1 bis 14 wurden hergestellt. Die Reifen waren jeweils ein Luftreifen mit einer Reifengröße von 265/40ZR20 und schlossen ein: einen Laufflächenabschnitt, der sich in einer Reifenumfangsrichtung erstreckt und eine Ringform aufweist; ein Paar Seitenwandabschnitte, die auf beiden Seiten des Laufflächenabschnitts angeordnet sind; und ein Paar Wulstabschnitte, die auf einer in Reifenradialrichtung inneren Seite der Seitenwandabschnitte angeordnet sind. Ein Transponder war auf einer Außenseite in Reifenbreitenrichtung äußeren Seite der Karkassenschicht eingebettet, wobei der Transponder mit einer Deckschicht abgedeckt war. Die Position des Transponders in der Reifenradialrichtung, die Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht, der Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht E'c (-20 °C)/E'out (-20 °C), die relative Dielektrizitätskonstante der Deckschicht und die Dicke der Deckschicht wurden wie in Tabelle 1 angegeben eingestellt.
In den Vergleichsbeispielen 1 bis 2 und in den Beispielen 1 bis 14 wurde ein Transponder verwendet, der eine säulenartige Form aufwies, und der Abstand in Reifenumfangsrichtung von der Mitte des Transponders zu einem Spleißabschnitt einer Reifenkomponente wurde auf 10 mm eingestellt, und der Abstand von dem Querschnittszentrum des Transponders zu einer Reifenaußenoberfläche wurde auf 2 mm oder mehr eingestellt.
In Tabelle 1 entspricht die Position des Transponders in Reifenradialrichtung einer der in 6 veranschaulichten Positionen A bis E.
Die Testreifen wurden einer Reifenbewertung (Haltbarkeit) und einer Transponderbewertung (Kommunikationsleistung und Haltbarkeit) gemäß einem nachstehend beschriebenen Testverfahren unterzogen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Reifenhaltbarkeit (niedrige Temperatur):

Mit jedem Testreifen, der auf eine Standardfelge aufgezogen war, wurde ein Fahrversuch mit einem Trommelprüfstand bei einer Temperatur von -20 °C, einem Luftdruck von 120 kPa, 65 % der Maximallast und einer Fahrgeschwindigkeit von 81 km/h durchgeführt und die Entfernung gemessen, die zum Zeitpunkt eines Versagens eines Reifens zurückgelegt worden war. Die Bewertungsergebnisse sind als Indexwerte ausgedrückt, wobei dem Vergleichsbeispiel 1 ein Indexwert von 100 zugewiesen wurde. Größere Indexwerte geben eine überlegene Reifenhaltbarkeit an.

Kommunikationsleistung des Transponders:

Für jeden Testreifen wurde ein Kommunikationsvorgang mit dem Transponder unter Verwendung einer Lese-/Schreibeinheit durchgeführt. Insbesondere wurde die maximale Kommunikationsentfernung mit der Lese-/Schreibeinheit gemessen, die auf eine Ausgangsleistung von 250 mW und eine Trägerfrequenz von 860 MHz bis 960 MHz eingestellt war. Die Bewertungsergebnisse sind als Indexwerte ausgedrückt, wobei dem Vergleichsbeispiel 1 ein Indexwert von 100 zugewiesen wurde. Größere Indexwerte zeigen eine bessere Kommunikationsleistung an.

Haltbarkeit des Transponders (niedrige Temperatur):

Nach dem Durchführen des vorstehend beschriebenen Reifenhaltbarkeitstests bei niedriger Temperatur wurde für jeden Testreifen überprüft, ob der Transponder kommunikationsfähig war und ob er beschädigt war, und die Ergebnisse wurden in drei Stufen angegeben: „Hervorragend“ für den Fall, dass der Transponder kommunikationsfähig war und nicht beschädigt war; „Gut“ für den Fall, dass der Transponder kommunikationsfähig, aber beschädigt war; und „Schlecht“ für den Fall, dass der Transponder nicht kommunikationsfähig war.

Haltbarkeit des Transponders (hohe Temperatur):

Bei jedem Testreifen, der auf eine Standardfelge aufgezogen war, wurde ein Haltbarkeitstest bei hohen Geschwindigkeiten gemäß den Bedingungen nach ECE R30 bei einer Temperatur von 38 °C, einem Luftdruck von 360 kPa und 80 % der maximalen Last durchgeführt, und
dann wurde für jeden Testreifen überprüft, ob der Transponder kommunikationsfähig und ob er beschädigt war, und die Ergebnisse wurden in drei Stufen angegeben: „Hervorragend“ für den Fall, dass der Transponder kommunikationsfähig war und nicht beschädigt war; „Gut“ für den Fall, dass der Transponder kommunikationsfähig, aber beschädigt war; und „Schlecht“ für den Fall, dass der Transponder nicht kommunikationsfähig war.

[Tabelle 1]

Tabelle 1-I

		Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Beispiel 1	Beispiel 2
Position des Transponders in Reifenradialrichtung		C	C	C	C
Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht (°C)		-75	-30	-70	-60
Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht (MPa)		10,0	10,0	10,0	10,0
E'c (-20 °C)/E'out (-20 °C)		0,8	0,8	0,8	0,8
Relative Dielektrizitätskonstante der Deckschicht		8	8	8	8
Dicke der Deckschicht (mm)		0,2	0,2	0,2	0,2
Reifenbewertung	Haltbarkeit (niedrige Temperatur)	100	90	103	102
	Kommunikationsleistun g	100	100	100	100
Transponderbewertung	Haltbarkeit (niedrige Temperatur)	Hervorragend	Schlecht	Hervorragend	Hervorragend
Transponderbewertung	Haltbarkeit (hohe Temperatur)	Schlecht	Hervorragend	Gut	Hervorragend

Tabelle 1-II

		Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Beispiel 6	Beispiel 7
Position des Transponders in Reifenradialrichtung		C	C	C	C	E
Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht (°C)		-50	-50	-50	-45	-50
Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht (MPa)		3,0	10,0	17,0	10,0	10,0
E'c (-20 °C)/E'out (-20 °C)		0,3	0,8	1,4	0,8	0,8
Relative Dielektrizitätskonstante der Deckschicht		8	8	8	8	8
Dicke der Deckschicht (mm)		0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Reifenbewertung	Haltbarkeit (niedrige Temperatur)	100	102	102	100	102
Transponderbewertung	Kommunikationsleistunq	100	100	100	100	98
	Haltbarkeit (niedrige Temperatur)	Gut	Hervorragend	Gut	Gut	Hervorragend
	Haltbarkeit (hohe Temperatur)	Gut	Hervorragend	Gut	Hervorragend	Hervorragend

Tabelle 1-III

	Beispiel 8	Beispiel 9	Beispiel 10	Beispiel 11	Beispiel 12
Position des Transponders in Reifenradialrichtung	D	B	A	C	C
Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht (°C)	-50	-50	-50	-50	-50
Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht (MPa)	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0
E'c (-20 °C)/E'out (-20 °C)	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
Relative Dielektrizitätskonstante der Deckschicht	8	8	8	7	7
Dicke der Deckschicht (mm)		0,2	0,2	0,2	0,2	0,5
Reifenbewertung	Haltbarkeit (niedrige Temperatur)	102	102	100	102	102
Transponderbewertung	Kommunikationsleistunq	100	100	100	102	103
	Haltbarkeit (niedrige Temperatur)	Hervorragend	Hervorragend	Hervorragend	Hervorragend	Hervorragend
	Haltbarkeit (hohe Temperatur)	Hervorragend	Hervorragend	Hervorragend	Hervorragend	Hervorragend

Tabelle 1-IV

		Beispiel 13	Beispiel 14
Position des Transponders in Reifenradialrichtung		C	C
Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht (°C)		-50	-50
Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht (MPa)		10,0	10,0
E'c (-20 °C)/E'out (-20 °C)		0,8	0,8
Relative Dielektrizitätskonstante der Deckschicht		7	7
Dicke der Deckschicht (mm)		1,0	3,0
Reifenbewertung	Haltbarkeit (niedrige Temperatur)	102	102
Transponderbewertung	Kommunikationsleistunq	105	107
	Haltbarkeit (niedrige Temperatur)	Hervorragend	Hervorragend
	Haltbarkeit (hohe Temperatur)	Hervorragend	Hervorragend

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich wurden die Reifenhaltbarkeit und die Transponderhaltbarkeit bei den Luftreifen der Beispiele 1 bis 14 im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 bis 2 in ausgewogener Weise verbessert.
In Vergleichsbeispiel 1 war die Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht zu niedrig, und somit war die Haltbarkeit des Transponders bei hoher Temperatur schlecht. In Vergleichsbeispiel 2 war die Glasübergangstemperatur Tg der Deckschicht zu hoch, und somit war die Haltbarkeit des Reifens und des Transponders bei niedriger Temperatur schlecht.
Bezugszeichenliste

1: Laufflächenabschnitt
2: Seitenwandabschnitt
3: Wulstabschnitt
4: Karkassenschicht
5: Wulstkern
6: Wulstfüller
7: Gürtelschicht
12: Seitenwandgummischicht
13: Felgenpolstergummischicht
20: Transponder
23: Deckschicht
CL: Reifenmittellinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP H7137510 A [0003]

Claims

Luftreifen, umfassend: einen Laufflächenabschnitt, der sich in einer Reifenumfangsrichtung erstreckt und eine Ringform aufweist; ein Paar Seitenwandabschnitte, die auf beiden Seiten des Laufflächenabschnitts angeordnet sind; und ein Paar Wulstabschnitte, die auf einer Innenseite in Reifenradialrichtung der Seitenwandabschnitte angeordnet sind; wobei in den Reifen ein Transponder eingebettet ist, der mit einer Deckschicht abgedeckt ist; und eine Glasübergangstemperatur der Deckschicht in einem Bereich von -70 °C bis -45 °C liegt.
Luftreifen gemäß Anspruch 1, wobei ein Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht bei -20 °C in einem Bereich von 3 MPa bis 17 MPa liegt.
Luftreifen gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Deckschicht eine relative Dielektrizitätskonstante von 7 oder weniger aufweist.
Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Transponder auf einer in Reifenradialrichtung äußeren Seite der Karkassenschicht eingebettet ist, und ein Speichermodul E'c (-20 °C) der Deckschicht bei -20 °C und ein Speichermodul E'out (-20 °C) eines Gummielements bei -20 °C, das von Gummielementen, die sich auf der in Reifenbreitenrichtung äußeren Seite des Transponders befinden, einen größten Speichermodul bei 20 °C aufweist, ein Verhältnis 0,1 ≤ E'c (-20 °C)/E'out (-20 °C) ≤ 1,5 erfüllen.
Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Deckschicht aus einem Gummi oder einem Elastomer und 20 phr oder mehr weißem Füllstoff gebildet ist.
Luftreifen gemäß Anspruch 5, wobei der weiße Füllstoff 20 phr bis 55 phr Calciumcarbonat umfasst.
Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Zentrum des Transponders in Reifenumfangsrichtung 10 mm oder mehr von einem Spleißabschnitt einer Reifenkomponente entfernt angeordnet ist.
Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Transponder zwischen einer Position 15 mm entfernt von einem oberen Ende eines Wulstkerns des Wulstabschnitts und auf einer in Reifenradialrichtung äußeren Seite desselben und einer maximalen Reifenbreitenposition angeordnet ist.
Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Abstand zwischen einem Querschnittzentrum des Transponders und einer Reifenoberfläche 1 mm oder mehr beträgt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Dicke der Deckschicht im Bereich von 0,5 mm bis 3,0 mm liegt.
Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Transponder ein IC-Substrat, das Daten speichert, und eine Antenne umfasst, die Daten sendet und empfängt, und die Antenne eine spiralförmige Form aufweist.