JP2011042364A - タイヤと電子装置との組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤに取り付けられる電子装置の動作の信頼性が高く、損害を与えかねない取り付け工程やタイヤ使用の過酷さに耐えうる、タイヤと電子装置の組立体を提供する。
【解決手段】電子装置は、多孔質インサート部材２８に取り付けられて部分組立体を形成し、インサート部材２８は、タイヤ１０の中心線上でタイヤキャビティ１８を規定する内方に面したタイヤ表面２２に取り付けられた内方面を有している。電子装置は、多孔質インサート部材２８の隆起領域３２，３４の間で、電子装置の外方面が覆われずに露出するとともに、隆起領域３２，３４の外方境界よりも下側の凹んだ位置にある状態で、多孔質インサート部材２８に取り付けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、一般には、それ自身に取り付けられたタイヤパラメータ計測装置を有するタイヤに関し、特に、タイヤと、後硬化が終了したタイヤ工程（post-cure finished tire procedure）でタイヤに貼り付けられた電子装置との組立体に関する。

特定の用途では、タイヤキャビティ内の空気圧を監視するために、圧力センサのような電子装置がタイヤ内に取り付けられていることが好ましい。

電子装置の動作は、信頼性が高いものであるとともに、損害を与えかねない取り付け工程やタイヤ使用の過酷さに耐えうるものでなければならない。

本発明の一態様によれば、タイヤと、１つ以上のタイヤパラメータを計測する電子装置との組立体が開示される。電子装置は、多孔質インサート部材に取り付けられて部分組立体を形成し、インサート部材は、タイヤの中心線上でタイヤキャビティを規定する内方に面した（inward facing）タイヤ表面に取り付けられた内方面を有している。電子装置は、多孔質インサート部材の隆起領域の間で、電子装置の外方面が覆われずに露出するとともに、隆起領域の外方境界よりも下側の凹んだ位置にある（recessed）状態で、多孔質インサート部材に取り付けられている。

他の態様では、電子装置は、多孔質インサート部材の隆起領域の間で、多孔質インサート部材内に埋め込まれていてよい。さらに別の態様では、多孔質インサート部材は、タイヤ中心線に沿って内方に面したタイヤ表面に取り付けられるように寸法設定された細長い発泡体のストリップとして構成されていてよい。さらに別の態様では、電子装置は、所定サイズの開口（sized aperture）からインサート部材内に押し込められていてよい。

（定義）
タイヤの「アスペクト比」は、百分率で表現するために１００を乗じた、タイヤの断面幅（ＳＷ）に対する断面高さ（ＳＨ）の比を意味する。

「非対称トレッド」は、タイヤの中心面または赤道面（ＥＰ）に関して対称ではないトレッドパターンを有するトレッドを意味する。

「軸方向の」および「軸方向に」は、タイヤの回転軸に平行なラインまたは方向を意味する。

「周方向」は、軸方向に垂直な環状トレッドの表面の周囲に沿って延びるラインまたは方向を意味する。

「赤道中心面（ＣＰ）」は、タイヤの回転軸に垂直でトレッドの中心を通る平面を意味する。

「フットプリント」は、速度が零で、標準荷重および標準圧において、平坦な面と接触するタイヤトレッドの接触面または接触領域を意味する。

「溝」は、トレッドに対して周方向または横方向に、直線状、曲線状、またはジグザグ状に延びていてよい、トレッド内の細長い隙間領域を意味する。周方向および横方向に延びる溝は、共通の部分を有することもある。「溝の幅」は、その幅が問題となっている、溝または溝の部分によって占められたトレッドの表面積を、溝または溝の部分の長さで除したものに等しく、したがって、溝の幅は、その長さに対する平均の幅となる。溝は、深さがタイヤ内で変化していてよい。溝の深さが、トレッドの円周にわたって変化していてよく、あるいは、ある溝の深さが、一定ではあるが、タイヤの他の溝の深さとは異なっていてよい。そのような幅狭または幅広の溝は、相互に接続された幅広の周方向溝と比べて、その深さが実質的に減少していると、トレッド領域でリブのような特徴を保持する「タイバー」を形成すると見なされる。

「インボード側（Inboard side）」は、タイヤがホイールに取り付けられ、そのホイールが車両に取り付けられたときの、タイヤの車両に最も近い側を意味する。

「横方向」は、軸方向を意味する。

「横方向縁部」は、赤道中心面に平行な線であって、標準荷重および標準タイヤ圧において計測された、軸方向で最も外側のトレッド接触面またはフットプリントの接線を意味する。

「ネット接地面積」は、トレッド全周にわたって横方向縁部同士の間で接地するトレッド部分の全面積を、横方向縁部同士の間の全トレッドの総面積で除したものを意味する。

「非方向性トレッド」は、好適な前進方向を有していないトレッドであって、特定のホイールポジション、またはトレッドバターンが好適な進行方向に揃うようにするホイールポジションで車両に配置する必要のないトレッドを意味する。逆に、方向性トレッドパターンは、特定のホイールポジションを必要とする好適な進行方向を有している。

「アウトボード側（Outboard side）」は、タイヤがホイールに取り付けられ、そのホイールが車両に取り付けられたときの、タイヤの車両に最も遠い側を意味する。

「半径方向の」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸に向かって放射状に延びる方向、あるいは回転軸から離れるように放射状に延びる方向を意味する。

「リブ」は、少なくとも１つの周方向溝と、同等の第２の溝または横方向縁部のいずれかとによって規定された、トレッド上を周方向に延びるゴムのストリップであって、完全な深さの溝によって横方向に分割されていないゴムのストリップを意味する。

「サイプ」は、トレッド表面を再分割し、トラクションを改善する、タイヤのトレッド部分内に形成された小さいスロットを意味する。サイプは、一般に幅が狭く、タイヤのフットプリント内で開いたままである溝とは対照的に、タイヤのフットプリント内で閉じている。

「トレッド要素」または「トラクション要素」は、隣接する溝の形状を有することによって規定された、リブ要素またはブロック要素を意味する。

「トレッドアーク幅」は、トレッドの横方向縁部同士の間で計測された、トレッドの円弧長を意味する。

従来技術の完成したタイヤと電子装置との組立体の、説明のために一部を破断して示す斜視図である。 Ｓｏｕｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ（ＳＰＬ） ｄＢ（Ａ）に対して周波数（Ｈｚ）をプロットした車内ノイズスペクトルのグラフである。 ノイズ減衰発泡体ストリップの一部を示す図である。 完成したタイヤであって、タイヤに取り付けられた発泡体のインサートを有する完成したタイヤの一部を示す斜視図である。 発泡体のインサート部分組立体がタイヤに装着された状態での、ＳＰＬ ｄＢ（Ａ）に対して周波数（Ｈｚ）をプロットした車内ノイズスペクトルのグラフである。 発泡体嵌入機の概略図である。 発泡体のインサート部材の断面図である。 図６の発泡体嵌入機の一部を拡大して示す図である。 切断および穿孔機構が動作している状態での、図６の発泡体嵌入機の一部を拡大して示す図である。 電子装置の斜視図である。 タイヤ表面バフ研磨機およびタイヤを示す概略図である。 接着剤塗布装置およびタイヤを示す概略図である。 クラウン領域でのタイヤの断面図であって、内側のタイヤ赤道面に装着された、発泡体のインサートおよび電子装置を示す断面図である。 クラウン領域でのタイヤの断面図であって、電子装置が発泡体のインサート内に埋め込まれた、代替構成の部分組立体を示す断面図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

最初に図１を参照すると、ホイールリム１６に取り付けられ、内側ライナ１２と、クラウン領域つまりトレッド領域１４とを有するタイヤ１０が示されている。内側ライナ１２は、タイヤキャビティ１８を規定している。市販タイプの電子装置２０が、キャビティ１８内の空気の圧力や温度などの特定のタイヤ特性を監視するために用いられている。そのような電子装置２０は、接着剤や他の適切な手段によって、図１に示すようにタイヤ１０の赤道中心面上で内側ライナ１２に取り付けることができる。トレッド領域１４の下のキャビティ規定面２２に電子装置２０が位置していることは、そのような場所でのタイヤ使用時の屈曲が比較的小さいため、電子装置２０とタイヤ１０との間での完全な取り付けが維持されることに役立つ。

通常動作時にタイヤによって発生するキャビティノイズは、一般に好ましくなく、そのようなノイズを軽減または最小化することが目標となる。キャビティ内の空気共鳴によって発生するタイヤキャビティノイズは、図２のグラフのスパイク波形２６で示すように、特定された周波数範囲内での車内ノイズに大きく寄与している。図３および図７に示す構成の多孔質インサート部材２８は、キャビティ１８内に導入されて、そのようなノイズを減衰させることができる。多孔質インサート部材２８は、細長いストリップの形態であってよく、図４に示すように、接着剤の塗布によって、タイヤトレッド領域の中心線上のタイヤキャビティ規定面２２に動作可能な位置で取り付けられている。そのような配置のために、ストリップつまりインサート部材２８（以下、これらは互換的に使用）は、タイヤキャビティ１８内の空気共鳴誘発ノイズを減衰させる。その結果、図５のグラフに示すように、ノイズの減少が実現されている。

発泡体のインサートつまりストリップ２８は、多孔質構造であり、ポリウレタンなどの一般に入手可能な１つまたは２つ以上の多孔質材料から構成されている。インサート２８は、分離した隆起領域３２，３４を備えた平坦な基部３０を有するように幾何学的に構成されており、隆起領域３２，３４はそれぞれ、基部３０から領域上部の先端３２Ａ，３４Ａまで外方に延びている。断面においては、ストリップ２８は、湾状床部３８まで延びる隆起領域３２，３４の間の湾状開口３６を備えたＭ字形状を有している。

図４、図１２、および図１３を参照すると、電子装置２０は、大きな円形基部４０と、その基部４０から外方に延びるとともに、外方に面した円形表面４４で終端する円柱状容器本体４２とを有する保護シェル内にパッケージされている。本体４２内にパッケージされた電子部品は、円形表面４４内のアクセスポータルを通じて通信し、タイヤキャビティ内のタイヤパラメータを計測する温度センサおよび／または空気圧計測センサを有していてよい。

電子装置２０とインサート部材２８とは、組み合わされて部分組立体を形成し、そうして、部分組立体が、図１２、または、その代替としての図１３に示すように、クラウンでのタイヤの中心線上のキャビティ規定面４６に固定されていることが好ましい。タイヤ表面４６を準備するために、図１０に示すように、軸５０で回転するバフホイール４８が用いられている。バフホイール４８は、タイヤの中心線に沿って表面４６に接触して研磨する。その後、図１１に示すように、塗布装置５２からの的を絞った接着スプレー５４によって、接着層５３が表面４６に塗布される。このようにして、タイヤ１０は、後硬化工程（post-cure procedure）におけるインサート部材と電子部品との部分組立体の受け入れおよび取り付けに備えられる。部分組立体は、図６、図８Ａ、および図８Ｂを参照しながら後述するように構成されている。

ここで説明したように、「部分組立体」は、電子装置２０を多孔質インサート２８に取り付けることによって形成されている。前述のように、インサート２８は、起伏のある隆起部分３２，３４を有するストリップの形態であり、隆起部分３２，３４が、それらの間にあって、電子装置２０が取り付けられ配置される湾状凹部つまり谷部３６を規定していることが好ましい。ストリップインサート２８は、部分組立体が取り付けられるタイヤのキャビティ内のノイズ減衰を実現するように、多孔質構造つまり発泡体構造である。図６、図８Ａ、および図８Ｂからわかるように、電子装置２０と発泡体のインサート２８とは、発泡体嵌入機ステーション５６において組み立てられる。発泡体のストリップ２８は、供給ローラ６０，６２とローラガイド６４とによって、円形成型シェル６６内に供給される。したがって、発泡体のストリップ２８は、発泡体嵌入機ステーション５６からタイヤ組立ステーションへ挿入するまでの間の運搬を手軽で容易にする螺旋状ロール８０になる。嵌入機５６は、図示したように、発泡体の挿入供給経路に隣接して取り付けられた空気圧式または油圧式の切断および穿孔機構６８を有している。切断および穿孔機構６８は、往復アクチュエータアーム７１Ａとアーム７１Ａの遠位端部に取り付けられた円柱状穿孔ダイ７１Ｂとを有する穿孔機７０を備えている。アーム７１Ａの動きは、発泡体のストリップ２８が成型シェル６６に進入する前の発泡体のストリップ２８の移動経路に概ね垂直である。

切断機構７２は、穿孔機構６８に隣接して取り付けられ、前方端部に取り付けられた回転切断刃７４Ｂを有する往復アクチュエータロッド７４Ａを備えている。テンションアーム７６が、成型シェル６６に隣接して配置され、そのシェルと係合して、シェルをロール構成８０の発泡体のインサートストリップ２８に押しつけている。

穿孔および切断機構７０，７２の動作は、図８Ａおよび図８Ｂから理解されよう。発泡体のストリップ２８は、長さ方向でロール構成８０に形成され、インサートが取り付けられるタイヤ中心線の円周方向の寸法に長さが一致するようにサイズが設定されている。穿孔機構は、移動してインサート発泡体ストリップ２８の自由端８４に係合するように作動する。穿孔ヘッド７１Ｂは、ストリップ２８の自由端８４でストリップ２８の基部８６を貫通する、所定サイズの開口８２を形成するようにサイズが設定されており、その開口８２は、電子装置２０の本体４２の寸法と形状とに適合し、相補形状となるように概ね構成されている。装置本体４２の円柱状の外部形状は、開口８２の相補形状と大きさとに干渉を伴ってぴったりと収まる大きさである。開口８２が形成された後、電子装置本体４２は、装置露出表面４４が隆起した挿入領域３２，３４の間に配置された状態で、開口８２から押し入れられる（press fit inserted）。こうして、電子装置２０は、インサートストリップ２８と共に部分組立体を形成し、部分組立体のタイヤへの組立用のステーションに搬送される。電子装置は、図１２および図１３からわかるように、搬送中と動作使用中には発泡体のストリップ２８によって保護されている。

ロール構成８０のインサートストリップ２８は、切断機構７２の動作によって所望の長さに切断される。刃７４Ｂは、ロッド７４Ａによって軸方向内方に移動し、適切な点でストリップ２８を貫通して切断する。ロール８０は、電子装置２０がロール８０の自由端８４に支持され固定された状態で、成型シェル６６の中でタイヤ組立ステーションに搬送可能である。

図１２および図１３は、電子装置を多孔質インサートストリップ２８に取り付ける代替の手段を示している。図１２においては、電子装置２０は、図８Ａおよび図８Ｂを参照して上述したように、開口８２内に維持されている。電子装置２０が干渉を伴って開口８２から挿入されることで、電子装置２０のより大きな直径の基部フランジ４０は、ストリップ基部８６の平坦な下面に当接している。部分組立体は、クラウンつまりトレッド１４の下方のタイヤ内側ライナ１２の中心線に沿って広げられ、キャビティを規定する内側ライナ中心線表面４６に接着剤によって取り付けられている。接着剤は、図１１に示すように、的となる表面４６に選択的に塗布することができる。このような配置のために、電子装置２０の外方面４４が覆われずに露出して、タイヤのキャビティ１８内の内部空気圧が、電子装置２０の表面４４を通過して延びる通路（図示せず）を通じて、電子装置２０内の圧力センサによって計測可能となる。さらに、電子装置２０は、隆起部分３２，３４の各先端３２Ａ，３４Ａからある距離だけ凹んだ位置にあることが理解されよう。それにより、電子装置２０およびその内部に収容された電子部品は、タイヤキャビティ内での使用中に損害を与えかねない接触から、多孔質インサートストリップの隆起部分３２，３４によって保護されている。必要に応じて、電子装置２０は、部分組立体のタイヤへの取り付けや、ストリップの開口８２への接着剤の塗布の時点で、一時的に取り外すことができる。その後、電子装置２０を開口８２に再挿入して、摩擦嵌入によってだけでなく、塗布された接着剤によっても開口２８内に保持することができる。部分組立体は、後硬化したタイヤ（post-cure tire）に取り付けることが好ましい。

図１３には、電子装置２０をインサート多孔質ストリップ２８へ装着する代替の手段が示されている。図示したように、電子装置２０の周囲に切片（strip）を形成することで、電子装置２０のより大きな直径のフランジ４０をストリップ２８の基部層８６内に埋め込むことができる。フランジ４０を埋め込むことによって、電子装置２０は、接着剤の塗布を必要とせずに、ストリップ２８に固定される。電子装置２０の位置は、図１３と図１２とでは同じであり、すなわち、ストリップ２８の隆起領域３２，３４の間であって、これらに対して凹んだ位置にある。それにより、外部接触からの電子装置２０の保護は、電子装置が隆起領域の間の位置にあることで強化されている。外方面４４は、図１２に示す取り付け手段の場合と同様に、発泡体のストリップ２８に覆われない状態で、電子装置２０内のセンサがタイヤキャビティ内のタイヤパラメータを動作可能に計測できる位置に維持されている。

電子装置２０のタイヤ１０への取付方法は、電子装置２０をあらかじめ選択された位置で多孔質インサート部材２８に装着し、部分組立体を形成することを含んでいることがわかるであろう。インサート部材は、タイヤキャビティ１８を部分的に規定する内方に面したタイヤ表面４６に取り付けるように構成された基部８６の下面として示す内方面を有している。それに応じて、部分組立体は、タイヤ内の温度と圧力などのタイヤパラメータを監視するための動作可能な位置で、内方に面したタイヤ表面４６に取り付けられている。

電子装置２０は、多孔質インサート部材２８の隆起領域３２，３４の間で、図１３に示すように多孔質インサート部材２８内に埋め込まれていてよく、あるいは図１２に示すように装着されていてよい。電子装置２０は、センサ計測を容易にするために、外方面４４を通過して延びる１つ以上の通路（図示せず）を有するように構成されていてよい。表面４４は、表面４４を通過して延びる１つ以上の通路を塞がないように、あらかじめ選択された位置で、多孔質インサート部材２８に覆われずに露出したままであることが好ましい。内方に面したタイヤ表面４６は、タイヤ中心線に位置していることが好ましく、多孔質インサート部材２８は、タイヤ中心線に沿って内方に面したタイヤ表面４６に取り付けられるように寸法設定された細長い発泡体のストリップとして形成されている。使用方法は、部分組立体をロールの状態でタイヤまで搬送することであって、部分組立体の搬送中に電子装置２０がロールの自由端８４に近接したアクセス可能な位置にあるように、搬送することを含んでいてよい。電子装置は、部分組立体をタイヤまで搬送するために、所定サイズの開口８２からインサート部材２８の自由端８４内に押し込められていてよい。電子装置２０が自由端８４に位置していることで、電子装置２０は、ロール８０の形成を妨げることはなく、開口８２に接着剤を塗布するために、タイヤの位置で容易に取り外すことができる。

タイヤと、１つ以上のタイヤパラメータを計測する電子装置との組立体が開示される。電子装置は、多孔質インサート部材に取り付けられて部分組立体を形成し、インサート部材は、タイヤの中心線上でタイヤキャビティを規定する内方に面したタイヤ表面に取り付けられた内方面を有している。電子装置は、多孔質インサート部材の隆起領域の間で、電子装置の外方面が覆われずに露出するとともに、隆起領域の外方境界よりも下側の凹んだ位置にある状態で、多孔質インサート部材に取り付けられている。

電子装置２０は、多孔質インサート部材２８の隆起領域３２，３４の間で多孔質インサート部材２８内に埋め込まれているか、あるいはインサート部材２８から押し込められていてよい。電子装置２０とインサートストリップ２８との間の取り付けを確実にするために、接着剤をさらに用いることができる。多孔質インサート部材２８は、タイヤ中心線に沿って内方に面したタイヤ表面４６に取り付けられるように寸法設定された細長い発泡体のストリップとして構成されていてよい。

本明細書に示す本発明の記載を考慮すれば、本発明の変形例は可能である。対象となる発明を説明する目的で、ある代表的な実施形態と詳細とが示されているが、それらに対して、対象となる発明の範囲から逸脱することなく様々な変更や修正が可能であることは、当業者には明らかであろう。したがって、当然のことながら、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明のすべての意図した範囲内での変更が、説明した特定の実施形態において可能である。

１０ タイヤ
１２ 内側ライナ
１４ トレッド領域
１６ ホイールリム
１８ キャビティ
２０ 電子装置
２２，４６ キャビティ規定面
２６ スパイク波形
２８ 多孔質インサート部材（ストリップ）
３０ 基部
３２，３４ 隆起領域
３２Ａ，３４Ａ 先端
３６ 湾状開口
３８ 湾状床部
４０ 基部
４２ 容器本体
４４ 表面
４８ バフホイール
５０ 軸
５２ 塗布装置
５３ 接着層
５４ 接着スプレー
５６ 発泡体嵌入機ステーション
６０，６２ 供給ローラ
６４ ローラガイド
６６ 円形成型シェル
６８ 切断および穿孔機構
７０ 穿孔機
７１Ａ アーム
７１Ｂ 穿孔ダイ
７２ 切断機構
７４Ａ アクチュエータロッド
７４Ｂ 刃
７６ テンションアーム
８０ ロール
８２ 開口
８４ 自由端
８６ ストリップ基部

Claims (7)

1. タイヤと電子装置との組立体であって、前記タイヤが、タイヤ内面によって規定されたキャビティを有し、前記電子装置が、少なくとも１つのタイヤパラメータを監視する少なくとも１つのセンサを有する、タイヤと電子装置との組立体において、
   前記組立体が、内方に面したタイヤ内面領域に取り付けられた半径方向外方面を備えた多孔質インサート部材を有し、
   前記多孔質インサート部材が、間に凹部を規定する隆起領域を有し、
   前記電子装置が、前記隆起領域の間の前記凹部内で前記インサート部材に取り付けられていることを特徴とする組立体。
2. 前記電子装置が、側面と、前記凹部内で前記多孔質インサート部材に覆われずに露出した外方面とを有する、請求項１に記載の組立体。
3. 前記電子装置の基部が、前記凹部内に位置し、前記多孔質インサート部材内に埋め込まれている、請求項２に記載の組立体。
4. 前記電子装置は、該電子装置の前記側面が前記多孔質インサート部材の前記隆起領域に隣接するように、所定サイズの開口から前記多孔質インサート部材内に押し込められている、請求項２に記載の組立体。
5. 前記電子装置の露出した前記外方面が、前記多孔質インサート部材の前記隆起領域の隆起した先端からずれて凹んだ位置にある、請求項４に記載の組立体。
6. 前記インサート部材が、多孔質の細長いストリップを有する、請求項２に記載の組立体。
7. 前記内方に面したタイヤ表面がタイヤ中心線に位置し、前記多孔質インサート部材が、前記タイヤ中心線に沿って前記内方に面したタイヤ表面に取り付けられるように寸法設定された細長い発泡体のストリップを有する、請求項１に記載の組立体。

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