JP2010171686A - Antenna structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンテナ構造、特にアンテナに繰り返し曲げ力が作用するものに関する。 The present invention relates to an antenna structure, and particularly to a structure in which a bending force is repeatedly applied to an antenna.
近年、送信機(通信機)の小型化が飛躍的に進み、製品に対して外的に付加するように設けられていた送信機が、製品と一体化された製品が急速に普及している。例えば、これら製品の中には、タイヤの内部に設けられタイヤの内圧を監視する電子装置がある。
この電子装置は、送信機と内圧を測定するためのセンサによって構成され、センサによって測定されたタイヤ内の内圧を送信機により車両の監視システムに送信している。送信に際し、送信機に取り付けられるアンテナは、感度上の問題からある程度の長さが必要とされる。しかし送信機の小型化とともにアンテナも製品への埋め込み一体化するために小型化が求められている。
さらに、タイヤのように撓んで大きな変形を繰り返す製品に適用して電子装置を埋め込む場合、電子装置に取り付けられるアンテナには、引張力、圧縮力に対する強さに加えて、曲げに対して高い柔軟性と小型化(細さ)が求められる。
In recent years, the size of transmitters (communication devices) has been drastically reduced, and products that are integrated with products that have been provided to be externally added to products are rapidly spreading. . For example, among these products are electronic devices that are installed inside the tire and monitor the internal pressure of the tire.
This electronic device is constituted by a transmitter and a sensor for measuring internal pressure, and the internal pressure in the tire measured by the sensor is transmitted to the vehicle monitoring system by the transmitter. During transmission, the antenna attached to the transmitter is required to have a certain length due to sensitivity problems. However, with the miniaturization of the transmitter, the antenna is also required to be miniaturized in order to be embedded in the product.
Furthermore, when an electronic device is embedded by applying it to a product that repeatedly bends and deforms like a tire, the antenna attached to the electronic device has high flexibility against bending in addition to strength against tensile and compressive forces. And small size (thinness) are required.
そこで、タイヤ内部に設けられる電子装置のアンテナには、アンテナ線を螺旋状に巻いてコイル状にしたもの、柔軟な棒状の素材(樹脂)にアンテナ線を巻き付けたフレキシブルアンテナ(ヘリカルアンテナ)、またはアンテナ線を箔状のシートとしたものなどが用いられている。
しかし、アンテナ線を螺旋状に巻いてコイル状にしたアンテナは、繰り返しの曲げ変形が原因でアンテナ線が断線するおそれがあり、また、柔軟な棒状の素材(樹脂)にアンテナ線を巻き付けたフレキシブルアンテナは、柔軟なアンテナとして一般的に用いられているが曲げが生じたときに、常に元の形に戻ろうとする復元力が作用し、このアンテナが埋め込まれた製品の変形を阻害するおそれがあり、また、アンテナ線を箔状のシートとしたものでは、引張力や圧縮力に弱く断線してしまうおそれがある。
特許文献1ではタイヤ内部に設けられる電子装置のアンテナの技術が公開されている。
Therefore, the antenna of the electronic device provided inside the tire includes a coiled antenna wire wound around a flexible antenna (helical antenna) in which the antenna wire is wound around a flexible rod-shaped material (resin), or An antenna wire having a foil-like sheet is used.
However, an antenna that is coiled by winding an antenna wire in a spiral shape may cause the antenna wire to break due to repeated bending deformation, and is flexible by winding the antenna wire around a flexible rod-shaped material (resin) An antenna is generally used as a flexible antenna, but when bending occurs, a restoring force that always tries to return to its original shape acts, which may hinder the deformation of the product in which the antenna is embedded. In addition, in the case where the antenna wire is a foil-like sheet, there is a possibility that the antenna wire may be broken due to weak tensile force or compressive force.
Patent Document 1 discloses a technique for an antenna of an electronic device provided inside a tire.
現在市販されている単線タイプのアンテナや、単線のアンテナ線を螺旋状に巻いてコイル状にした変形に強いといわれるタイプでも、実際にアンテナをタイヤへ埋め込み、タイヤを転動させながら送信試験を行った場合、繰り返しの曲げ変形がアンテナに作用するため、早期に断線が起こることが判明している。
また、特許文献1のように撚りワイヤーを環状に形成してアンテナを構成した場合、小型化及びワイヤーの強度がタイヤの変形を阻害してしまうという点では課題が残ってしまう。そこで、アンテナを埋め込む製品そのものの変形を阻害しないように、かつ繰り返しの曲げにより生じる繰り返し歪に対してアンテナの耐久性を向上させて小型化することが課題となっている。
Even with a single-wire type antenna that is currently on the market or a type that is said to be strong against deformation that is coiled by winding a single-wire antenna wire, the antenna is actually embedded in the tire and the transmission test is performed while rolling the tire When done, it has been found that disconnection occurs early because repeated bending deformation acts on the antenna.
Further, when an antenna is formed by forming a twisted wire in an annular shape as in Patent Document 1, a problem remains in that the size reduction and the strength of the wire hinder the deformation of the tire. Therefore, there is a problem of downsizing the antenna by improving the durability of the antenna against repeated distortion caused by repeated bending so as not to hinder the deformation of the product itself in which the antenna is embedded.
本発明は、上記課題を解決するため、繰り返しの曲げによりアンテナに生じる繰り返し歪に対する耐久性を向上させるアンテナ構造を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an antenna structure that improves durability against repetitive strain generated in the antenna by repeated bending.
本発明の第1の構成として、撚り構造を有する複数の非導電性の繊維からなる補強部材と、補強部材の周囲に螺旋状に巻き付けられる導電部材とを具備し、導電部材が導電性を有する箔帯からなり、非導電性の繊維の撚り係数Ntが以下の式(1)のように定義されるときに、撚り係数Ntが、0.20〜0.65の範囲で撚られる構成とした。
Nt=T×(0.125×(D/2)×1/ρ)1/2×10−3 ――(1)
但し、繊維の撚り数をT(回/10cm)、繊維のトータルデシテックスをD、繊維の比重をρとする。
本構成によれば、補強部材の繊維の撚り係数Ntが、0.20〜0.65の範囲で撚られたことにより、補強部材の繊維は、補強部材に繰り返し作用する引張、圧縮応力の両方に対して最も耐久性が得られ、繊維の断線を防ぎつつ、箔帯の断線も防ぐことができる。
A first configuration of the present invention includes a reinforcing member made of a plurality of non-conductive fibers having a twisted structure, and a conductive member that is spirally wound around the reinforcing member, and the conductive member has conductivity. When the twist coefficient Nt of the non-conductive fiber is defined as the following formula (1), the twist coefficient Nt is twisted in the range of 0.20 to 0.65. .
Nt = T × (0.125 × (D / 2) × 1 / ρ) 1/2 × 10 −3 (1)
However, the number of twists of the fiber is T (times / 10 cm), the total decitex of the fiber is D, and the specific gravity of the fiber is ρ.
According to this configuration, since the twist coefficient Nt of the fiber of the reinforcing member is twisted in the range of 0.20 to 0.65, the fiber of the reinforcing member has both tensile and compressive stress acting repeatedly on the reinforcing member. Is the most durable, and can prevent the disconnection of the foil strip while preventing the disconnection of the fiber.
本発明の第2の構成として、非導電性の繊維が、少なくとも200℃以上の融点を有する有機繊維からなる構成とした。
本構成によれば、繊維は少なくとも200℃以上の融点を有する有機繊維であることにより、例えばタイヤ内部など高温のもとにおいても繊維が溶けることなく補強部材としての機能を果たすことができる。
As a second configuration of the present invention, the nonconductive fiber is made of an organic fiber having a melting point of at least 200 ° C.
According to this configuration, since the fiber is an organic fiber having a melting point of at least 200 ° C., the fiber can be functioned as a reinforcing member without being melted even at a high temperature such as inside a tire.
本発明の第3の構成として、非導電性の繊維が、複数本のフィラメントを束ねて撚り合わせられた下撚りコードを2本束ね、2本の下撚りコードを下撚りコードの撚り方向と逆方向に上撚りされる構成とした。
本構成によれば、複数本のフィラメントを束ねて撚り合わせられた下撚りコードを2本束ね、2本の下撚りコードを下撚りコードの撚り方向と逆方向に上撚りされることにより、下撚りコードが撚られたことによる延在方向に生じる曲げモーメントを上撚りすることで打ち消し、延在方向に真直ぐにすることができ、変形に対して異方性を持たないようにすることができる。
As a third configuration of the present invention, the non-conductive fiber is a bundle of two twisted cords in which a plurality of filaments are bundled and twisted, and the two twisted cords are opposite to the twist direction of the twisted cord. It was set as the structure twisted in the direction.
According to this configuration, two lower twisted cords that are bundled and twisted by bundling a plurality of filaments are bundled together, and two lower twisted cords are twisted in the direction opposite to the twisting direction of the lower twisted cord, The bending moment generated in the extending direction due to the twisted cord being twisted can be canceled by twisting it, straightening in the extending direction, and having no anisotropy against deformation .
本発明の第4の構成として、導電部材が補強部材の撚り方向と同じ方向に巻き付けられる構成とした。
本構成によれば、導電部材を上撚りの撚り方向と同じ方向に巻き付けるようにしたことにより、補強部材と導電部材に作用する繰り返し歪が作用するときに互いの擦れを少なくすることができ、結果として金属箔の摩滅を抑制できる。さらに、金属箔を一重に巻き付けるだけではなく、その真上に重なるように多重に巻きつければ、箔の断線を予防することができる。
As a fourth configuration of the present invention, the conductive member is wound in the same direction as the twisting direction of the reinforcing member.
According to this configuration, since the conductive member is wound in the same direction as the twist direction of the upper twist, it is possible to reduce friction between the reinforcing member and the conductive member when repeated strains act on the conductive member, As a result, wear of the metal foil can be suppressed. Furthermore, if the metal foil is wound not only in a single layer but also in multiple layers so as to overlap the metal foil, disconnection of the foil can be prevented.
本発明の第5の構成として、導電部材が互いに間隙を有して巻き付けられる構成とした。
本構成によれば、導電部材同士が間隙を有して巻き付けられることにより、アンテナに曲げが生じたときに、間隙が導電部材同士が擦れ合うことを防止して、アンテナの断線を防ぐことができる。
As a fifth configuration of the present invention, the conductive members are wound with a gap therebetween.
According to this configuration, since the conductive members are wound with a gap, when the antenna is bent, the gap can prevent the conductive members from rubbing and can prevent the antenna from being disconnected. .
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴のすべてを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。 The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
以下、本発明について説明する。
図1は、内圧警報装置20が内部に設けられたタイヤTの断面図を示す。図1に示すように、タイヤ内部にはタイヤTの内圧を監視する内圧警報装置20が設けられ、タイヤ内部のサイドウォールT1の裏面側のインナーライナーT4に位置するように取り付けられる。
内圧警報装置20は、概略すると本発明に係るアンテナ10と一つの基板上に配置された複数の電子部品とバッテリーがゴム部材により被覆される。
The present invention will be described below.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a tire T in which an internal
In general, the internal
図6は、中心糸3への銅箔帯2の巻き付けを示す。
アンテナ10は、図6に示すように導電部材として導電性を有する素材の銅線を厚さ23μmの箔状に薄く、かつ幅が0.35mmの均一な幅で長さを有する帯状に形成された銅箔帯2と、撚り合わせ構造を有した非導電性の繊維からなる補強部材としての中心糸3とからなり、一本の銅箔帯2を中心糸3の周囲に一端から他端方向に螺旋状に巻き付けて形成される。
FIG. 6 shows winding of the
As shown in FIG. 6, the
図4(a),(b)は補強部材としてフィラメント6を下撚りした撚り糸5を示す。図5は図4(b)に示す下撚りされた撚り糸5を上撚りした中心糸3を示す。
非導電性の繊維は、200℃以上の融点を有する有機繊維のナイロン繊維である。このナイロン繊維は、図4(a),(b)に示すように、7本のナイロンのフィラメント6を束ねて下撚りして撚り糸5となる。図5に示すように、下撚りされた撚り糸5を2本束ねて、下撚りの撚り方向とは逆方向に撚って、撚り係数Ntが、0.20〜0.65の範囲に上撚りされた双撚り構造の中心糸3として形成される。
なお、導電部材として、銅線を用い、この銅線を箔状に薄くかつ均一な幅の帯糸状に長さを有するように形成したが、導電部材の素材や、その素材を加工して形成される箔状の厚さや帯糸状の幅は、上記の限りではなく適宜変更しても良い。
4A and 4B show a
The non-conductive fiber is an organic fiber nylon fiber having a melting point of 200 ° C. or higher. As shown in FIGS. 4A and 4B, this nylon fiber bundles seven nylon filaments 6 and twists them into a
In addition, copper wire was used as the conductive member, and the copper wire was formed in a thin foil shape with a uniform width to have a length, but the conductive member material and the material were processed to form The foil-like thickness and the band-like width are not limited to the above and may be changed as appropriate.
図6(a),(b)に示すように、この中心糸3に対して銅箔帯2は、中心糸3の上撚りの撚り方向と同じ方向に螺旋状に間隙Gを有するように(重なりを持たないように)巻き付けてアンテナコードとして形成される。
間隙Gとは、図6(b)に示すように中心糸3に対して位置Bで巻き付けられた銅箔帯2の次に隣り合うように位置Aで次に巻き付けられる銅箔帯2との間に形成される間隙で、具体的には、位置Bの銅箔帯2の縁部13と、位置Aの銅箔帯2の縁部12との間に形成される間隙である。
つまり、銅箔帯2が間隙Gを有して巻き付けられることによって、銅箔帯2の縁部12と縁部13が重ならないことで、銅箔帯2同士の擦れを防ぐことができる。例えば、銅箔帯2が重なりを有するように巻き付けられたときに、銅箔帯2の縁部12が、次に巻きつけられて重なる銅箔帯2と擦れて銅箔帯2が摩耗し、断線することを防止することができる。
なお、中心糸3に対して巻き付ける銅箔帯2の巻き付けの角度は中心糸3の撚り係数Ntをもとに適宜決定すれば良い。
なお、撚り係数Ntは次式によって定められる。
Nt=T×(0.125×(D/2)×1/ρ)1/2×10−3 ――(1)
但し、ナイロン繊維の撚り数をT(回/10cm)、ナイロン繊維のトータルデシテックスをD、ナイロン繊維の比重をρ:1.14とする。
6 (a) and 6 (b), the
As shown in FIG. 6 (b), the gap G refers to the
That is, when the
Note that the winding angle of the
The twist coefficient Nt is determined by the following equation.
Nt = T × (0.125 × (D / 2) × 1 / ρ) 1/2 × 10 −3 (1)
However, the number of twists of the nylon fiber is T (times / 10 cm), the total decitex of the nylon fiber is D, and the specific gravity of the nylon fiber is ρ: 1.14.
図2は、本発明に係るアンテナ構造が適用される内圧警報装置20を示す。
内圧警報装置20は、基板21に配置された中央処理部23、計測素子24、バッテリー22とアンテナ10により構成される。
バッテリー22は、中央処理部23と計測素子24に電力を供給し、タイヤTの寿命に対して十分な容量を備える。
中央処理部23は、送信回路と計測素子24から出力される信号を処理する処理回路とコネクタ29を備えるアンテナ取付部28が集積されたワンチップ素子である。
計測素子24は、タイヤ内の空気圧を測定する圧力素子を内蔵し、測定したタイヤ内圧を中央処理部23に信号として出力する。
アンテナ10は、中央処理部23のアンテナ取付部28のコネクタ29に差し込まれて取り付けられる。このアンテナ10は、ダイポールアンテナを形成し、2本のアンテナ10によってアンテナの機能を果たす。
FIG. 2 shows an internal
The internal
The
The
The measuring
The
図3は、図2におけるK−K断面を示す。
図3に示すように、内圧警報装置20は、アンテナ取付部28及びコネクタ29が露出するように基板上に配置された複数の電子部品とともに基板21ごとゴム被覆26により被覆される。この被覆された基板21にアンテナ10はコネクタ29を介して取り付けられる。
アンテナ10が取り付けられた基板21は、基板21のゴム被覆26とアンテナ10がちょうどはまるように段付き成形されたゴム基台27aにはめこまれる。この後、アンテナ10とアンテナ取付部28及びコネクタ29とともに、基板21の周囲全体を被覆する基台被覆27bをゴム基台27aに接着して内圧警報装置20を構成する全ての部品が被覆される。
この被覆された内圧警報装置20は、基台被覆27bを未加硫タイヤのインナーライナー部分に接着し、未加硫タイヤとともに加硫成形されてインナーライナー面に一体となるように取り付けられる。
FIG. 3 shows a KK cross section in FIG.
As shown in FIG. 3, the internal
The
The coated internal
次にアンテナ10に作用する曲げの繰り返しによる銅箔帯2の導通の耐久性及び補強部材としての中心糸3の強さの耐久性を確認するため、以下に示す実施例1〜実施例6のアンテナコード11を製作して試験を行った結果を示す。
製作された実施例1〜実施例6のアンテナコード11を長さ500mm、幅50mm、厚み10mmのゴム片に埋設して加硫を行い、試験片41を作成した。
なお、実施例1〜実施例6の補強部材としての中心糸3の材質にはナイロンのフィラメント6を用いた。
実施例1
実施例1は、本発明の撚り構造を有した補強部材に導電部材を巻き付けてアンテナを形成するアンテナ構造の補強部材における撚り構造の効果と比較するために、補強部材としての中心糸3に撚りを施さず、繊度1400dtexとなるように、フィラメント6を7本束ねただけの構造に形成する。
アンテナコード11は、この構造に銅箔帯2を螺旋状に間隙を有するように1層(1回)巻き付けて形成される。
実施例2
図4(a),(b)に示すように中心糸3は、繊度1400dtexとなるように、フィラメント6を7本束ねてこのフィラメント6の束に対して10cm当たりの撚り数が16回の撚りを加えて撚り係数Ntが0.20となるようにした片撚り構造を有する。
アンテナコード11は、この片撚り構造の片撚りの撚り方向と同じ方向に銅箔帯2を螺旋状に間隙を有するように1層(1回)巻き付けられて形成される。
実施例3
図4(a),(b)に示す撚り糸5は、繊度770dtexとなるように、フィラメント6を7本束ねて下撚りしたのち、図5に示すように、その下撚りしたフィラメント6を2本束ねて上撚りし、この上撚りの撚り数が10cm当たり15回の撚りを加えて撚り係数Ntが0.20となるようにした双撚り構造を有する。
図6に示すように、アンテナコード11は、この双撚り構造の上撚りの撚り方向と同じ方向に銅箔帯2を螺旋状に間隙を有するように1層(1回)巻き付けて形成される。
実施例4
図4(a),(b)に示す撚り糸5は、繊度770dtexとなるように、フィラメント6を7本束ねて下撚りしたのち、図5に示すように、その下撚りしたフィラメント6を2本束ねて上撚りし、この上撚りの撚り数が10cm当たり27回の撚りを加え、撚り係数Ntが0.35となるようにした双撚り構造を有する。
図6に示すように、アンテナコード11は、この双撚り構造の上撚りの撚り方向と同じ方向に銅箔帯2が螺旋状に間隙を有するように1層(1回)巻き付けて形成される。
実施例5
図4(a),(b)に示す撚り糸5は、繊度770dtexとなるように、フィラメント6を7本束ねて下撚りしたのち、図5に示すように、その下撚りしたフィラメント6を2本束ねて上撚りし、この上撚りの撚り数が10cm当たり50回の撚りを加え、撚り係数Ntが0.65となるようにした双撚り構造を有する。
図6に示すように、アンテナコード11は、この双撚り構造の上撚りの撚り方向と同じ方向に銅箔帯2が螺旋状に間隙を有するように1層(1回)巻き付けて形成される。
実施例6
図4(a),(b)に示す撚り糸5は、繊度770dtexとなるように、フィラメント6を7本束ねて下撚りしたのち、図5に示すように、その下撚りしたフィラメント6を2本束ねて上撚りし、この上撚りの撚り数が10cm当たり60回の撚りを加え、撚り係数Ntが0.78となるようにした双撚り構造を有する。
図6に示すように、アンテナコード11は、この双撚り構造の上撚りの撚り方向と同じ方向に銅箔帯2が螺旋状に間隙を有するように1層(1回)巻き付けて形成される。
上記実施例1〜実施例5と従来のアンテナ構造との比較を行うために以下に示す比較例1と比較例2の2種類を製作した。
比較例1
直径0.2mmの単線のままのアンテナコード11として形成される。
比較例2
直径0.2mmの単線のコードをコイル状に巻いてアンテナコード11として形成される。
Next, in order to confirm the durability of the conduction of the
The manufactured
In addition, the filament 6 of nylon was used for the material of the center thread |
Example 1
In Example 1, in order to compare with the effect of the twisted structure in the reinforcing member of the antenna structure in which the conductive member is wound around the reinforcing member having the twisted structure of the present invention to form the antenna, the
The
Example 2
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the
The
Example 3
In the
As shown in FIG. 6, the
Example 4
In the
As shown in FIG. 6, the
Example 5
In the
As shown in FIG. 6, the
Example 6
In the
As shown in FIG. 6, the
In order to compare the above-described Examples 1 to 5 with the conventional antenna structure, the following two types, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, were manufactured.
Comparative Example 1
The
Comparative Example 2
An
図7は試験片41を示す。図8(a),(b),(c)は繰り返し曲げ試験を示す。
図7に示すように、上記の実施例1〜実施例6と比較例1,2の構造を持つアンテナコード11を長さ500mm、幅50mm、厚み10mmのゴム片の厚さ方向中央に長手方向に延在させながら均等間隔に平行に配置して埋設し、試験片41を製作した。さらにこの試験片41に対し、タイヤTの製造工程でアンテナコード11が仮想的にアンテナ10としてタイヤ内部に組み付けられた状態を考慮し加硫を施した。
加硫を施した試験片41は、擬似的にアンテナコード11の曲げ伸ばしを繰り返し行う試験装置により試験される。
図8(a),(b),(c)に示すように、試験装置は、自由に回転できる水平方向に支持される直径20mmのプーリー51を備え、このプーリー51に試験片41を掛け、試験片41の両端部に鉛直方向から荷重して、荷重を加えたまま両端部を交互に上下方向に往復移動させることにより試験を行う。試験片41は、両端部から100Nの荷重が加えられ、上下方向に往復移動を50万回行った。
なお、実験に際して、アンテナ10としての性能を評価するために導通試験も同時に行った。
また、50万回の繰り返し試験ののち、各アンテナコード11を試験片41から取り出して引張試験を行い破断試験を行った。
FIG. 7 shows a
As shown in FIG. 7, the
The vulcanized
As shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C, the test apparatus includes a
In the experiment, a continuity test was performed at the same time to evaluate the performance of the
Further, after 500,000 repetition tests, each
図9に試験結果をまとめた表を示す。
なお、図9の表において撚り係数Ntは以下の式で定義される。
Nt=T×(0.125×(D/2)×1/ρ)1/2×10−3
但し、繊維の撚り数をT(回/10cm)、繊維のトータルデシテックスをD、繊維の比重をρとする。
また、アンテナコード11の繰り返しの疲労性の指標として、繰り返し試験後のコード破断強度を初期のコード破断強度で除し、100を掛けて強度保持率を算出した。
FIG. 9 shows a table summarizing the test results.
In the table of FIG. 9, the twist coefficient Nt is defined by the following equation.
Nt = T × (0.125 × (D / 2) × 1 / ρ) 1/2 × 10 −3
However, the number of twists of the fiber is T (times / 10 cm), the total decitex of the fiber is D, and the specific gravity of the fiber is ρ.
In addition, as an index of repeated fatigue of the
以下に図9の試験結果表に基づき説明する。
まず、アンテナ10としての機能を考慮して試験中の導通状況に着目し比較すると、試験中において比較例1と比較例2及び実施例6は断線してしまう。一方、試験後においても実施例1〜実施例5は導通を有す結果となった。表に示すように、アンテナ構造において中心糸3を用い、その外周に銅線を箔状にした銅箔帯2を巻き付ける構造が有効であることが分かった。
The following description is based on the test result table of FIG.
First, considering the function as the
次に、試験後も導通を有している中心糸3を用いた構造で、撚りの有無による効果について同じ繊度1400dtexで撚りのない実施例1と、撚り係数0.2で撚りが施された実施例2とを比較する。表に示すように、同じ繊度では、撚りを施した実施例2の方が実施例1に比べ強度保持率が10%大きくなる結果が得られた。このことから、同じ繊度では適度な撚り、本例では撚り係数0.2の撚りを施すことにより中心糸3は曲げの繰り返しに対して強い補強部材となることが分かった。
Next, in the structure using the
次に、同じ撚り係数0.2を有する構造で、撚りの種類による効果について繊度1400dtexに片撚りされた実施例2と、繊度770dtexに下撚りされた撚り糸5を双撚りした実施例3とを比較する。表に示すように、撚り係数が同じ場合、繊度770dtexに下撚りされた双撚りの実施例3の方が、繊度1400dtexに片撚りされた実施例2に比べ強度保持率が15%大きくなる結果が得られた。このことから、同じ撚り係数では双撚り構造にすることで、中心糸3は曲げの繰り返しに対して強い補強部材となることが分かった。
Next, in the structure having the same twist coefficient of 0.2, Example 2 in which the effect of the twist type is one-twisted to a fineness of 1400 dtex, and Example 3 in which the
次に、同じ繊度770dtexに下撚りされた撚り糸を双撚りする撚り構造で、撚り係数を変化させたときの効果について撚り係数0.2の実施例3と、撚り係数0.35の実施例4と、撚り係数0.65の実施例5と、撚り係数0.78の実施例6とを比較する。
表に示すように、撚り係数0.2の実施例3と、撚り係数0.35の実施例4、撚り係数0.65の実施例5とは試験後も導通しているにも関らず、撚り係数が0.78と最も大きい実施例6は、ほぼ30万回で導通がなくなりアンテナとしての機能が失われている。
強度保持率も実施例6は強度保持率86%と実施例の中では最も大きいが、実施例5の強度保持率85%とほぼ同じ強度保有率である。つまり、実施例6のように撚り係数が大き過ぎる場合、中心糸3の伸びに対して銅箔帯2が追従できずに銅箔帯2に擦れが生じ、もしくは、直接引張応力が加わることにより破断したことを示している。
Next, in a twisted structure in which a twisted yarn twisted to the same fineness of 770 dtex is twisted, Example 3 with a twisting factor of 0.2 and Example 4 with a twisting factor of 0.35 regarding the effect when the twisting factor is changed. And Example 5 with a twist coefficient of 0.65 is compared with Example 6 with a twist coefficient of 0.78.
As shown in the table, Example 3 with a twist factor of 0.2, Example 4 with a twist factor of 0.35, and Example 5 with a twist factor of 0.65 are connected even after the test. In Example 6, which has the largest twist coefficient of 0.78, the function as an antenna is lost because conduction is lost after about 300,000 times.
The strength retention rate of Example 6 is 86%, which is the largest among the examples, but is almost the same as the strength retention rate of 85% of Example 5. That is, when the twist coefficient is too large as in Example 6, the
次に、試験後もアンテナの機能を有する実施例3乃至実施例5を比較する。
まず、実施例5と実施例3を比較すると、実施例5は実施例3に比べて強度保持率が25%大きい。特に実施例5の強度保持率は85%と試験前から15%しか減少していない。
次に実施例4と実施例3を比較すると、実施例4は実施例3に比べて強度保持率が10%大きい。実施例4は、実施例3に比べて撚り係数Ntが0.15、撚り数Tが12回多く撚られ、実施例5は、実施例3に比べて撚り係数Ntが0.45、撚り数Tが35回多く撚られている。
撚り係数Ntや撚り数Tに基づいて強度保持率の増加量を比較すると、実施例4の方が実施例5に比べて、効率よく強度保持率が上昇していることが分かる。
一方で、実施例3も強度保持率が60%を有し、試験回数に対して十分な強度が残されていることが分かる。
Next, Example 3 to Example 5 having the antenna function after the test will be compared.
First, when Example 5 and Example 3 are compared, Example 5 has a strength retention rate 25% greater than Example 3. In particular, the strength retention of Example 5 is 85%, which is only 15% lower than before the test.
Next, when Example 4 and Example 3 are compared, Example 4 has a
When the amount of increase in strength retention is compared based on the twist coefficient Nt and the number of twists T, it can be seen that the strength retention rate of Example 4 is increased more efficiently than Example 5.
On the other hand, Example 3 also has a strength retention of 60%, indicating that sufficient strength remains for the number of tests.
以上より、アンテナ構造の耐久性を示す強度保持率に基づくと、強度保持率が最も大きい実施例5のように、繊度770dtexとなるように7本のフィラメント6に下撚りを施した撚り糸5を、撚り係数が0.65となるように2本の撚り糸5を双撚りして中心糸3としたものが最も好ましい。
From the above, based on the strength retention indicating the durability of the antenna structure, as in Example 5 having the largest strength retention, the
以上の試験結果をまとめると、中心糸3を構成する各フィラメント6に撚りを加えて、中心糸3の延長方向に対してフィラメント6の中心軸を傾斜させることにより、中心糸3に曲げの力が作用したときに、中心糸3の曲率が小さい側には圧縮歪が作用し、曲率が大きい側には引張歪が作用する。圧縮歪及び引張歪によってフィラメント6が、中心糸3の中心に対して傾斜角度を変えることでその歪を分散させて中心糸3に生じるキンクバンドを抑制することができる。
つまり、キンクバンドは、曲げにより作用する圧縮歪が、撚りが加えられていない中心糸3の曲率が小さい側に位置するフィラメント6に発生するが、中心糸3に撚りを加えることでキンクバンドの発生を抑制し、キンクバンドの発生によりフィラメント6の強度が低下して、中心糸3に引張歪(曲げ)が作用したときに中心糸3が切れることを防ぐことができる。
この撚りを加えたことによる効果は、実施例1と実施例2との比較から明らかである。
Summarizing the above test results, the filament 6 constituting the
That is, in the kink band, the compressive strain acting by bending is generated in the filament 6 positioned on the side where the curvature of the
The effect obtained by adding this twist is clear from the comparison between Example 1 and Example 2.
さらに、中心糸3の引張歪が作用する部分は、電波を発生する銅箔帯2の断線を防ぐために、引張歪により生じる伸びに対してある程度逆らう必要がある。即ち、中心糸3に撚りをかけすぎると、中心糸3の延長方向に対してフィラメント6の中心軸の傾斜角が大きくなり、中心糸3の伸びしろが大きくなり過ぎてしまい、中心糸3の引張歪に対する抗力が小さくなり、補強部材の撚り構造としては好ましくない。
撚り過ぎの影響は、実施例5と実施例6との比較から明らかである。
Further, the portion of the
The influence of excessive twist is apparent from a comparison between Example 5 and Example 6.
よって、圧縮歪の観点からは実施例2や実施例3が示すように撚り係数Ntが0.20以上が好ましく、引張歪の観点からは実施例5が示すように撚り係数Ntが0.65以下が好ましい。
さらに好ましくは、強度保持率の観点からすれば、実施例4や実施例5が示すように中心糸3は、撚り係数Ntが0.35以上0.65以下で撚られることが好ましい。
Therefore, from the viewpoint of compressive strain, the twist coefficient Nt is preferably 0.20 or more as shown in Example 2 or Example 3, and from the viewpoint of tensile strain, the twist coefficient Nt is 0.65 as shown in Example 5. The following is preferred.
More preferably, from the viewpoint of strength retention, the
なお、本実施例では中心糸3の材質はナイロンを用いたが他の材質でも良く、弾性体内部、特にタイヤなどに埋め込むことを想定する場合、高温で熔けることがあってはならないことから少なくとも融点が200℃以上の材料が好ましい。例えば、ポリエチレンテレフタレートやアラミド繊維などが良い。
上記実施例では、耐久性を有する構造の下撚り(片撚り)が施された撚り糸を2本束ねて上撚りを施した双撚り構造としたが、アンテナ10の耐久性は中心糸3に撚りを付与することで飛躍的に向上するため、中心糸3を片撚りとしても良い。
In this embodiment, nylon is used as the material of the
In the above embodiment, a twisted structure in which two twisted yarns with a twisted structure (one-twisted) are bundled and a top twisted structure is used. Therefore, the
アンテナ10の導電部材としての銅箔帯2は、実施例では材質を銅としたが他の導電性素材を箔状の帯糸にしたものでも良い。導電部材として用いられる箔帯が、中心糸3の撚りの方向と同じ方向に間隙を有するように(互いに重なりが生じないように)螺旋状に巻き付けられれば良い。
これにより、中心糸3と箔帯は、曲げにより生じる中心糸3と箔帯との擦れを少なくすることができ、さらに、箔帯が間隙を有して螺旋状に巻き付けられることで、箔帯同士の擦れを防ぎ、箔帯と中心糸3が摩耗により断線することを抑制できる。
また、巻き付けは、1重ではなく多重に巻き付けても良く、多重に巻き付けるときには、すでに巻き付けられた箔帯の上をトレースするように真上に重なるように巻き付ければ良い。好ましくは、1重〜4重までの範囲で巻き付けると良い。
多重に巻き付けることにより箔帯の断線を予防でき、特に、1重〜4重で巻きつけることにより、中心糸3と箔帯により構成されるアンテナ10は、曲げに対して強い柔軟性を保ちつつ細いアンテナ10を形成することができる。
The
As a result, the
Further, the winding may be performed not in a single layer but in multiple layers, and when multiple layers are wound, it may be wound in such a manner as to overlap directly above the already wound foil strip. Preferably, it may be wound in the range of 1 to 4 layers.
By wrapping multiple times, disconnection of the foil strips can be prevented, and in particular, by winding 1 to 4 folds, the
上記のように構成された本発明のアンテナコード11を用いてアンテナ10を製作することで、アンテナ10はどの方向への繰り返しの曲げ変形に対しても早期に破断することなく、また、中心糸は引張方向の力を負担しながら曲げ方向の柔軟性を妨げることもない。さらに、アンテナを装置と一体化して小型化したときに、アンテナ自体が大きな変形を強いられる様な条件下でも、製品そのものの動きを阻害することなく、安定した通信を実現できる。
By manufacturing the
2 銅箔帯、3 中心糸、5 撚り糸、6 フィラメント、10 アンテナ、
11 アンテナコード、20 内圧警報装置、41 試験片、T タイヤ。
2 copper strip, 3 center yarn, 5 twisted yarn, 6 filament, 10 antenna,
11 Antenna cord, 20 Internal pressure alarm device, 41 Test piece, T tire.
Claims (5)
前記補強部材の周囲に螺旋状に巻き付けられる導電部材とを具備し、
前記導電部材が導電性を有する箔帯からなり、
前記非導電性の繊維の撚り係数Ntが以下の式(1)のように定義されるときに、
前記撚り係数Ntが、0.20〜0.65の範囲で撚られることを特徴とするアンテナ構造。
Nt=T×(0.125×(D/2)×1/ρ)1/2×10−3 ――(1)
但し、繊維の撚り数をT(回/10cm)、繊維のトータルデシテックスをD、繊維の比重をρとする。 A reinforcing member composed of a plurality of non-conductive fibers having a twisted structure;
A conductive member wound spirally around the reinforcing member,
The conductive member comprises a conductive foil strip,
When the twist coefficient Nt of the non-conductive fiber is defined as the following formula (1):
The antenna structure, wherein the twist coefficient Nt is twisted in a range of 0.20 to 0.65.
Nt = T × (0.125 × (D / 2) × 1 / ρ) 1/2 × 10 −3 (1)
However, the number of twists of the fiber is T (times / 10 cm), the total decitex of the fiber is D, and the specific gravity of the fiber is ρ.
前記2本の下撚りコードを下撚りコードの撚り方向と逆方向に上撚りされることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアンテナ構造。 The non-conductive fibers are bundled two lower twisted cords in which a plurality of filaments are bundled and twisted together;
The antenna structure according to claim 1 or 2, wherein the two lower twisted cords are upper twisted in a direction opposite to a twist direction of the lower twisted cord.
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