JP2005350057A - トランスポンダを取付けるためのタイヤ表面の前処理方法、およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤインナーウォールとトランスポンダ集合体とを接着剤によってしっかりと確実に接合する。
【解決手段】トランスポンダハウジングとアンテナとを有する種類のトランスポンダ装置を取付けるために、タイヤ表面の前処理をおこなう方法は、トランスポンダ装置を受け入れるようにされた設置面を有するタイヤの目標表面を定めるステップと、タイヤの目標表面を、クリーニング装置に接近可能な位置に設置するステップと、望ましくない表面物質をタイヤの目標表面から実質的に除去するように、クリーニング装置を動かすステップとを有している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、一般的には、タイヤのセンサまたは監視システムのタイヤへの取付け方法に関し、特に、センサやタグやアンテナを取付けるためのタイヤ表面の前処理方法、およびその装置に関する。

タイヤやホイールの識別情報や、その他のデータを無線周波数で電子的に伝送する、アンテナを含む装置が一般に用いられている。この装置は、少なくともタイヤまたはホイールの識別情報を保持するために十分なデータ容量を有するＩＣチップを備えた無線周波数のトランスポンダを含んでいる。タイヤの空気圧やトランスポンダの位置でのタイヤやホイールの温度などの他のデータは、識別情報とともにトランスポンダによって伝送される。

データを、タイヤ構造またはタイヤとホイールとのアセンブリ構造の中に含まれるトランスポンダから、無線周波数で伝送するアンテナを設けることが、当業界では知られている。アンテナは、ワイヤまたはワイヤの撚線を有しており、ループ形状に形成することができ、導体またはプラスチック等の適切な材料から押出成形されたカバーの中に収められた導体とすることができる。アンテナは閉ループまたは他の公知の形状とすることができる。アンテナと、アンテナに取付けられたトランスポンダパッケージは、組立て前のアセンブリ工程でグリーンタイヤに固定されてもよく、硬化後の工程で完成されたタイヤに取付けられてもよい。アンテナおよびトランスポンダは、「硬化前」の製造工程でタイヤに組み込むこともできるが、実際には、これをおこなうことは非常に難しい。ラジアルプライタイヤもバイアスプライタイヤも、製造工程において、実質的に直径方向に広げられる。バイアスプライタイヤは、グリーンタイヤを円環体のモールド内に押込めるブラッダを通常有している硬化用プレスに挿入されるときに、直径方向に広げられる。ラジアルプライタイヤは、タイヤ組立てプロセスまたは形成プロセスのときに直径方向に広げられ、さらに、硬化の工程で直径方向に広げられる。タイヤに組み込まれたいかなるアンテナおよびこれに接続された電子回路部品も、製造工程中にタイヤが直径方向に広げられるときに、構造上の健全性と、アンテナ〜トランスポンダパッケージ間の機械的接続とを維持しなければならない。いったんタイヤに組み立てられると、アンテナや、トランスポンダや、アンテナとトランスポンダとの接続部に不良が発見されても修理できないため、タイヤの有用性が失われ、タイヤを廃棄する必要が生じることもある。したがって、アンテナ・トランスポンダ集合体をタイヤの製造中にタイヤに取付けることは、集合体の部品が後で損傷したり破損した場合に、他の方法で取付けられていれば健全であったであろう、それが取付けられたタイヤを壊さざるを得ない危険性を有している。

タイヤ硬化サイクルの厳しい環境から電子部品を保護するため、アンテナとトランスポンダ装置を、硬化後の工程で、接着剤によってタイヤの指定領域に取付けることが提案されている。しかし、アンテナ・トランスポンダ集合体をタイヤのサイドウォール内壁に接着剤によってしっかりと取付けることは、多くの理由から問題であることがわかっている。タイヤの指定された目標部位に存在する剥離剤や他の汚染物は、トランスポンダ集合体とタイヤとの接着固定を弱め、あるいは抑えるように作用することがある。タイヤとトランスポンダ集合体との接着固定の品質が低下すると、タイヤの耐用年数中のある時点でトランスポンダ集合体が取れてしまうこともある。すなわち、表面剥離剤に起因してトランスポンダ集合体のタイヤへの固定が損なわれることは、長期的な関連で重要である。

したがって、目標タイヤ面の前処理プロセスを通じて、タイヤインナーウォールとトランスポンダ集合体とを接着剤によってしっかりと確実に接合する必要性が存在している。タイヤサイドウォールの内壁の指定された目標部位から、目標部位以外の他の部位を除き、剥離剤および／または汚染物を除去する、適切な方法および装置が望まれている。この目標タイヤ面を前処理する方法および装置は、効率的に、好ましい態様で、かつ自動化されて機能しなければならない。この処理は、望ましい場合あるいは望まれる場合には、別のタイヤ面前処理技術や材料を利用できる柔軟性が必要である。さらに、いかに適切な方法や装置であっても、コスト的に有利で、信頼できるものでなければならず、作動時の環境への影響は最小でなければならない。

本発明によれば、トランスポンダや、センサや、アンテナや他の装置を目標表面に接着するためにタイヤ表面を清浄化する方法および装置が開示される。発明の一態様によれば、未硬化タイヤの目標表面部位の全体または一部分が、潤滑剥離剤を塗布する前に、薄く柔軟な膜によって覆われる。次に、タイヤは硬化され、膜が除去され、清浄なライナー表面が露出される。本発明の別の態様によれば、剥離剤をタイヤの目標表面から除去するため、有機溶剤または無機溶剤、あるいは界面活性剤を用いてもよい。本発明のさらに他の態様によれば、剥離剤や汚染物をタイヤから取除くために、タイヤの目標表面をバフ研磨または研削してもよい。研削やバフ研磨によって生じた物質がタイヤに再付着することを防止するため、バフ研磨または研削の際に、これらの物質を除去する溶剤を併用してもよい。本発明のさらに別の態様によれば、剥離剤をタイヤの目標表面から取除くために高圧流体ジェットを利用してもよい。本発明の別の態様によれば、剥離剤を含むゴムの表面を焼いて除去するために、十分な強度のレーザービームをタイヤの目標表面に照射してもよい。本発明の別の態様では、トランスポンダや、センサや、アンテナのライナーへの接着性を高めるために、タイヤの目標表面に水流プラズマを噴射させてもよい。

本発明を、例示によって、図面を参照しながら説明する。タイヤの空気圧監視システムは、典型的には、１つまたは２つ以上のセンサを備えたトランスポンダからなっている。トランスポンダおよびこれに接続された電子部品は、パッケージの中に収納されている。トランスポンダは、無線周波数の信号を送受信するために、アンテナを備えている必要がある。アンテナは、本発明では好ましくは環状の形状をしているが、必要に応じて他の形状をとることもできる。トランスポンダとアンテナとの集合体は、このように環状の形状でもよいが、タイヤ表面に取付けられる小片体として形成されてもよい。アンテナとこれに接続されたトランスポンダは、上述の理由によって、製造工程の終了後に、好ましくは接着剤または他の手段によってタイヤに接着される。本明細書では、「環状アンテナ」は、本発明の原理から逸脱しない限り、円形、長円形、対称形、または非対称形のいずれでもよい。しかし、アンテナの形状は円形で、アンテナが取付けられるサイドウォール領域に重なる大きさであるのが好ましい。アセンブリの位置としては、上部サイドウォールまたはタイヤの頂部領域等の他の位置も可能である。アンテナは、１本のワイヤ、または複数の撚線で構成することができる。種々の市販のトランスポンダ、センサその他の電子部品を、従来の導電性物質から形成される環状アンテナとともに、本発明の原理と調和させて、適切に使用することもできる。

アンテナワイヤの材料としては、鋼、アルミニウム、銅、銅合金、または他の導電性のワイヤを用いることができる。本明細書に開示されている通り、ワイヤ径は一般的には、トランスポンダのアンテナとしての作動上重要ではないと考えられている。耐久性を高めるためには、細径ワイヤの多条撚線構造が望ましい。利用可能な他の選択肢としては、リボンケーブル、織物撚線上のリボン導体、可撓性を有する回路、導電性フィルム、導電性ゴム等が挙げられる。

図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態が、タイヤの内部まで展開されて示されている。タイヤ１２は、従来の方法によって、ゴムやゴム合成物等の従来の材料で形成されており、ラジアルプライ構成またはバイアスプライ構成のいずれでもよい。典型的なタイヤ１２は、トレッド１４と、ショルダ１６と、環状のサイドウォール１８と、終端部のビード２０とを有している。インナーライナー２２が形成され、タイヤ空間２４を画定している。タイヤ１２は、外周リムフランジ２８と外側リムフランジ面３０とを有する環状リム２６に取付けられるようにされている。リム２６は従来どおりの形状で、鋼等の適切な強度を有する金属からなっている。

環状のアンテナ３２が設けられている。アンテナ３２は、好ましい実施形態では、正弦曲線状の形状を有している。アンテナ３２はまた、別のパターンに形成されてもよく、必要に応じ１本または複数本のまっすぐなワイヤでもよく、フィラメントワイヤ、コード、または撚線でもよい。ワイヤの材料としては、鋼、アルミニウム、銅、銅合金、または他の導電性ワイヤを用いることができる。上述のとおり、ワイヤ径は一般的には、アンテナとしての作動上重要ではないと考えられているが、細径ワイヤの多条撚線構造が望ましい。アンテナ３２は、その曲線状またはジグザグ状の形状によって可撓性を備えており、以下に説明するタイヤ製造時および使用時の破断の危険性が最小化される。

引き続き、図１を参照すると、上述の一般的形状のトランスポンダモジュール３４が設けられている。トランスポンダモジュール３４は、圧力や温度等のパラメータを検出する手段を含んでいてもよい。図示のように環状に形成されたアンテナ格納ストリップ３６が、好ましくは装置１０の一部として含まれている。ただし、その設置は必須ではない。格納ストリップ３６は、電気絶縁性を備え、アンテナおよびトランスポンダ集合体に剛性と構造強度を与える弾性材料で形成されている。したがって、製造後の状態では、装置１０は、アンテナ３２と、トランスポンダモジュール３４と、格納ストリップ３６とを有する、一体の概ね円形で、タイヤ１２への取付けのための輸送や取り扱いが容易なアセンブリである。装置アセンブリ１０の直径は、タイヤ１２のサイズと、ユーザの好みで選択されるタイヤ付属物の位置とに依存して決まる。

図１をさらに参照すると、装置１０は、タイヤ１２のライナー２２に、好ましくは製造後の組立て工程で取付けられる。取付けには、接着剤、または、装置をゴム合成物に固定する公知の従来の方法を用いることができる。インナーライナー２２は通常、製造工程中に、タイヤ製造分野における従来タイプのライナーセメントで覆われる。このような物質は、タイヤを型から容易に取外すのには有用であるが、装置１０とライナー２２との間の信頼性の高い接着の実現には有害となる可能性がある。このような物質をタイヤの目標表面から除去し、あるいは、このような物質がタイヤ表面に付着しないよう表面を遮蔽するために、本発明は、好ましい方法および装置、ならびに代替の方法および装置について示しており、以下に説明する。

図１および２を参照すると、インナーライナー２２のビード２０に近接する領域に環状のフィルムストリップ３８が取付けられたタイヤ１２が、断面図で示されている。フィルム３８は、未硬化のインナーライナーにもともとある粘り気を利用し、および／または適切な接着剤を用いて、取付けることができる。フィルム３８は、タイヤ硬化の際にはがれずしかも永久的にはタイヤに接合しない、ナイロン、マイラー(MYLAR)、あるいは他の熱変形性材料など、利用可能な適切な材料から作ることができる。薄く柔軟な薄膜３８は、潤滑剥離剤を塗布する前に表面４０を覆い、目標環状面４０を、インナーライナー２２の他の部分にその後塗布される剥離剤に晒されないように遮蔽する。タイヤが完全に形成され硬化されると、ストリップ３８は、その下にある剥離剤の付着していない目標表面４０が露出されるように除去される。表面４０は、剥離剤による汚染が比較的少ないため、環状の装置１０が接着剤等によって取付けられるのに良好な表面を提供する。表面４０およびストリップ３８は、装置１０の形状に見合うよう環状であるが、装置が例えば小片体のような他の形状である場合には、同様の形状の目標表面４０およびフィルム３８が必要となることを認識されたい。

図３には、トランスポンダ装置が接合される、剥離剤の付着が相対的に少ないライナー表面を得るための他の方法を示す。図３によれば、細長い支持アーム４４を有する洗浄装置４２が設けられている。支持アーム４４には、ノズル４６が支持アーム４４を横切って搭載され、支持アーム４４に対してピボット運動可能に取付けられている。ノズル４６は、ノズルの目標表面４０に対する向きを調節できるように回転する。ノズル４６は、代替物質が表面４０に向けて放出されるアプリケータ端部４８を含んでいる。発明を限定する意図のない例示として、ノズル端部４８から出て噴射される溶剤５０が図示されている。硬化されたタイヤから剥離剤を除去するために、有機溶剤、無機溶剤、または界面活性剤を用いてもよい。それらの例には、溶剤の選択を制限する意図はないが、標準的な石鹸、アルコノックス(Alconox)、Ｄ−リモネン(D-Limonene)、トリクロロエチレン、およびタイヤのバフ研磨や修理のプロセスで標準的に使用される溶解液が含まれる。これらの溶剤や界面活性剤は、スプレイの代わりに、清潔な布やブラシ５２などの任意の数の技術を用いてタイヤに塗布してもよい。表面４０は、溶剤５０の塗布時または塗布後に、ブラシ５２の毛５４によって清浄にされる。スプレーユニットは、空気供給ライン５６によって駆動力が供給され、溶剤５０が加圧される。ノズル４６を表面４０に対して固定された最適位置に維持しながらタイヤを回すために、タイヤ産業で一般的なローラ装置５８を用いてもよい。タイヤを回すと、装置で清浄にされた表面４０は環状の形状となる。あるいは、タイヤを静止状態に維持しながら、クリーニング装置を回転させるか他のやり方でタイヤに対して動かしてもよい。目標表面４０を比較的小さくする必要のある小片体を用いる場合は、タイヤおよびクリーニングノズルは共に静止していてもよい。必要に応じて、目標表面４０を他の形状に形成設置するための固定物を用いてもよい。

図４は、前述のアプリケータ集合体を有し、端部４８またはノズル４６にピボット運動可能に取付けられた研削ローラ６０を用いたクリーニング装置の実施形態を示している。タイヤ表面は、タイヤから剥離剤を取除くために、バフ研磨または研削される。タイヤが研磨やブラシ掛けで除去された物質で汚染され、あるいはタイヤにこれらの物質が再付着することを防止するためには、これらの物質が取れかかったときに除去することが重要である。上述の溶剤をバフ研磨や研削と共に用いることによって、ライナー表面を一層清浄にすることができよう。

図５は、剥離剤を目標表面４０から除去するために、高圧流体ジェット６２を用いる方法を示している。ジェット中の流体は水でもよく、水は浄化効率を高めるため加熱されてもよい。他の流体を考慮することも可能で、その場合、流体の加熱は必要ではない場合もあろう。加熱高圧水ジェットは、ドイツのヴィンネンデン(Ｗinnenden)にあるカーヒャー(Karcher)社によって製造されているＨＤＳ６５０圧力洗浄機など、市販のものがある。このような市販の洗浄機を用いることによって、約６．９ＭＰａ（約１０００ｐｓｉ）および約３５０Ｋ（華氏約１７０度）の水ジェットが形成される。浄化効率を高めるため、上述の溶剤や界面活性剤を水ジェットに加えて用いてもよい。ノズル４６は、表面を最適の効率で浄化し、かつ水や溶剤の必要量を最小限にするため、流れ６２が目標表面４０に最適角および最適位置で当たるように、角度調整が可能である。

図６は、剥離剤を含んだゴムの表面を焼いて除去するために十分な強度を備えたレーザービーム６４によってライナーの表面が照射される、レーザークリーニング法を示している。焼かれて残ったゴム層は、例えば、溶剤やバフ研磨や他の公知の技術を用いて除去することが望ましい。

図７は、タイヤのインナーライナー表面上にプラズマジェット６６を用いる方法を示している。プラズマジェットで表面を「活性化」することによって、少なくとも短時間、ライナーへの物体や物質の付着力を高めることができるであろう。

図８および９は、上記の実施形態で使用される駆動システムを示す。好ましくはベンチュリタイプの真空システムは、部材４４，４６，４８，５６，８４を有している。高圧空気継手８４、高圧空気管５６、およびノズル部材４６，４８がシステムを構成している。排水管４４は、余剰物を排出するために配置されている。ノズル７４が、清浄化される対象物に例えば高圧温水を供給する手段を提供する。直立した静止スタンド６８がパネル７０を支持している。一対の回転駆動軸７２がパネル７０から延び、各々は遠端部でローラを支持している。主駆動軸とモータ７６が、軸７２を回すプーリ８０、８２を駆動する駆動輪７８に結合されている。継手８４は、空気管５６の後端部に設けられている。上記に従い、溶剤、界面活性剤あるいは他のクリーナ剤は、ノズル７４から供給されることができる。ローラ５８に搭載されたタイヤが回されながら、ノズル７４がタイヤ目標表面に溶剤を噴射し、それによって表面のモールド剥離剤のほとんどが表面から除去される。この結果、目標表面は清浄化され、トランスポンダ集合体が接着剤の塗布やその他の公知技術によって取付けられる準備が整う。

本発明が、センサやアンテナやＩＤタグなどの製品を取付けるためにタイヤ目標表面を清浄化する方法および装置を提供するという目的を達成することが認識されよう。開示された技術は、目標表面の清浄化について記載されたが、システム上の別の制約を回避するため、当業者にとって明白な他の変形例を他の代替策として用いることもできる。例えば、溶剤を使わず環境問題の生じない技術も可能である。また、非侵入性で、タイヤの目標表面を傷付けたり、改変することのない技術も可能である。コスト的により有効な方法もあろう。従って、ユーザは、クリーニングシステムの商業的実施に関連したコストや環境問題との調和を図りながら、タイヤの目標表面を清浄化するという機能上の目的にかなう技術を選択することができる。

トランスポンダとアンテナとがタイヤのインナーライナーの目標表面部位に取付けられた、タイヤの部分破断斜視図である。 本発明によりタイヤの目標表面に固定され目標表面から除去可能な遮蔽ストリップを備えた、代表的なタイヤの断面図である。 タイヤの代表的な目標表面が、表面に塗布された溶剤の使用によって、および／またはブラシ等のクリーニング装置の使用とともに清浄化される、本発明の他の実施形態を示す図である。 タイヤの代表的な目標表面がバフ研磨処理と研削処理とによって清浄化される、本発明の第３の実施形態を示す図である。 タイヤの代表的な目標表面が高圧流体ジェットの使用によって清浄化される、本発明の第４の実施形態を示す図である。 タイヤの代表的な目標表面がレーザによって清浄化される、本発明の第５の実施形態を示す図である。 タイヤの代表的な目標表面がプラズマ活性化によって清浄化される、本発明の第６の実施形態を示す図である。 タイヤを回しながら、同時にタイヤの目標表面を清浄化する装置の側方斜視図である。 図８に示す装置の後方斜視図である。

符号の説明

１０ 装置
１２ タイヤ
２２ インナーライナー
３２ アンテナ
３４ トランスポンダモジュール
３８ フィルムストリップ
４０ 目標表面
４６ ノズル
５０ 溶剤
５８ ローラ装置

Claims (3)

1. トランスポンダハウジングとアンテナとを有する種類のトランスポンダ装置を取付けるために、タイヤ表面の前処理をおこなう方法において、
   前記トランスポンダ装置を受け入れるようにされた設置面を有する、タイヤの目標表面を定めるステップと、
   前記タイヤの目標表面を、クリーニング装置に接近可能な位置に設置するステップと、
   望ましくない表面物質を前記タイヤの目標表面から実質的に除去するように、前記クリーニング装置を動かすステップと、
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記目標表面のほぼ全面から、前記望ましくない表面物質を、容易に実質的に除去するため、前記クリーニング装置と前記タイヤの目標表面とを相対運動させるステップを有している、請求項１に記載の方法。
3. 前記クリーニング装置と前記タイヤの目標表面とを相対運動させることは、前記タイヤを回すことを含んでいる、請求項２に記載の方法。
   
   

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