JP2015051767A - 取付構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐久性の低下を抑制しながら、タイヤの内面からの剥離を抑制することを可能とする取付構造体を提供する。
【解決手段】取付構造体200は、タイヤ100の内面に接着される台座下面211と、台座下面211の反対側に設けられる台座上面212とを有する台座210を備える。タイヤ周方向において、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される接着長は、台座の厚みが3mmより大きいとき、45mm以下である。
【選択図】図9
【解決手段】取付構造体200は、タイヤ100の内面に接着される台座下面211と、台座下面211の反対側に設けられる台座上面212とを有する台座210を備える。タイヤ周方向において、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される接着長は、台座の厚みが3mmより大きいとき、45mm以下である。
【選択図】図9
Description
本発明は、タイヤの状態を検出する機能を有する機能部品をタイヤの内面に取り付ける取付構造体に関する。
従来、1対のビードコアと、1対のビードコア間に跨るトロイダル形状を有するカーカス層と、カーカス層に隣接して配置されるベルト層と、ビードコア、カーカス層及びベルト層を被覆するゴム層とを備えるタイヤが知られている。
タイヤは、ビードコアを有するビード部と、タイヤ踏み面を有するトレッド部と、タイヤの側面を形成するサイドウォール部と、サイドウォール部とトレッド部との間に跨って設けられるショルダー部とを備える。
また、タイヤの内面を構成するゴム層(インナーライナー)に取り付けられる機能部品が知られている。機能部品は、例えば、タイヤの内部の温度や圧力などを計測するセンサモジュールである。一般的には、機能部品は、ゴムパッチなどによってインナーライナーに取り付けられる(例えば、特許文献1)。
ところで、タイヤが路面に接地している状態(接地状態)とタイヤが路面に接地していない状態(非接地状態)との間で、インナーライナーの形状が異なる。すなわち、接地状態では、インナーライナーは平坦形状であり、非接地状態では、インナーライナーは円弧形状である。
このようなインナーライナーの変形を吸収するために、ゴムパッチなどを構成する材料として、比較的に柔らかいゴムを用いることが考えられる。しかしながら、比較的に柔らかいゴムを用いると、耐久性が低下してしまう。
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、耐久性の低下を抑制しながら、タイヤの内面からの剥離を抑制することを可能とする取付構造体を提供することを目的とする。
第1の特徴に係る取付構造体は、タイヤの状態を検出する機能を有する機能部品を前記タイヤの内面に取り付ける構造体である。取付構造体は、弾性部材によって構成されており、前記タイヤの内面に接着される台座下面と、前記台座下面の反対側に設けられる台座上面とを有する台座を備える。前記台座の厚みが3mmより大きいとき、前記台座が前記タイヤの内面に接着された場合に、タイヤ周方向において、前記台座下面が前記タイヤの内面に接着される接着長は、45mm以下である。
第1の特徴において、M240は、前記機能部品の質量であり、H240は、前記台座下面に対する垂直方向において前記機能部品の重心高さであり、T210は、前記垂直方向において前記台座の厚みであり、Rは、前記タイヤの径であり、L210は、前記タイヤ周方向において、前記接着長であり、Vは、目標耐久速度であり、τmaxは、前記台座下面の端に生じる最大せん断応力であり、A、B及びCは、係数であり、D130は、前記垂直方向において前記タイヤの内面から前記タイヤに設けられる補強層までの深さである。L210は、τmax/(A×C)=(H240+T210+D130)×V2/R×M240×EXP(−B×L210)の関係を満たす値以上である。
第1の特徴において、M240は、前記機能部品の質量であり、H240は、前記台座下面に対する垂直方向において前記機能部品の重心高さであり、T210は、前記垂直方向において前記台座の厚みであり、Rは、前記タイヤの径であり、L210は、前記接着長であり、Vは、目標耐久速度であり、τmaxは、前記台座下面の端に生じる最大せん断応力であり、A、B及びCは、係数であり、D130は、前記垂直方向において前記タイヤの内面から前記タイヤに設けられる補強層までの深さである。T210は、τmax/(A×C)=(H240+T210+D130)×V2/R×M240×EXP(−B×L210)の関係を満たす値以下である。
第1の特徴において、前記台座は、前記台座下面の端部から前記台座上面の端部に連続する台座斜面を有する。前記台座斜面は、前記タイヤ周方向において前記台座の中心に向けて凹む形状を有する。
本発明によれば、耐久性の低下を抑制しながら、タイヤの内面からの剥離を抑制することを可能とする取付構造体を提供することができる。
以下において、本発明の実施形態に係る取付構造体について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
[実施形態の概要]
実施形態に係る取付構造体は、タイヤの状態を検出する機能を有する機能部品を前記タイヤの内面に取り付ける構造体である。取付構造体は、弾性部材によって構成されており、前記タイヤの内面に接着される台座下面と、前記台座下面の反対側に設けられる台座上面とを有する台座を備える。前記台座が前記タイヤの内面に接着された場合に、タイヤ周方向において、前記台座下面が前記タイヤの内面に接着される接着長は、45mm以下である。
実施形態に係る取付構造体は、タイヤの状態を検出する機能を有する機能部品を前記タイヤの内面に取り付ける構造体である。取付構造体は、弾性部材によって構成されており、前記タイヤの内面に接着される台座下面と、前記台座下面の反対側に設けられる台座上面とを有する台座を備える。前記台座が前記タイヤの内面に接着された場合に、タイヤ周方向において、前記台座下面が前記タイヤの内面に接着される接着長は、45mm以下である。
実施形態では、台座下面がタイヤの内面に接着される接着長が45mm以下である。すなわち、接着長が適切な値であるため、タイヤの内面からの剥離が抑制される。また、柔らかいゴムを利用する必要性がないため、台座の耐久性の低下が抑制される。
[第1実施形態]
(タイヤの構成)
以下において、第1実施形態に係るタイヤの構成について説明する。図1及び図2は、第1実施形態に係るタイヤ100を示す図である。
(タイヤの構成)
以下において、第1実施形態に係るタイヤの構成について説明する。図1及び図2は、第1実施形態に係るタイヤ100を示す図である。
第1に、タイヤ100は、図1に示すように、ビード部10と、サイドウォール部20と、ショルダー部30と、トレッド部40とを有する。
ビード部10は、タイヤ100を構成する部位のうち、タイヤ径方向において、最も内側に設けられる。ビード部10は、タイヤ周方向に沿って連続的に設けられる。ビード部10は、タイヤ100をリムに固定するための部位である。なお、ビード部10は、ゴムによって被覆されている。
サイドウォール部20は、タイヤ100を構成する部位のうち、タイヤ径方向において、ビード部10よりも外側に設けられる。サイドウォール部20は、タイヤ周方向に沿って連続的に設けられる。サイドウォール部20は、タイヤ100の側面を構成する。なお、サイドウォール部20は、ゴムによって被覆されている。
ショルダー部30は、タイヤ100を構成する部位のうち、サイドウォール部20とトレッド部40との間に跨って設けられる。ショルダー部30は、タイヤ周方向に沿って連続的に設けられる。なお、ショルダー部30は、ゴムによって被覆されている。
トレッド部40は、タイヤ100を構成する部位のうち、路面に接地するタイヤ踏み面を構成する部位である。トレッド部40は、タイヤ周方向に沿って連続的に設けられる。トレッド部40のタイヤ踏み面には、例えば、タイヤ周方向に沿って延びる溝(周方向溝)やタイヤ幅方向に沿って延びる(幅方向溝)などによって形成されるトレッドパターンが設けられている。
第2に、タイヤ100は、図1及び図2に示すように、ビードコア110と、カーカス層120と、ベルト層130とを有する。
ビードコア110は、ビードコア110A及びビードコア110Bを有しており、ビード部10を構成する。ビードコア110は、リング状形状を有しており、ビードワイヤー(不図示)によって構成される。
カーカス層120は、ビードコア110Aとビードコア110Bとの間に跨るトロイダル形状を有する。カーカス層120は、例えば、タイヤ径方向(或いは、タイヤ幅方向)に沿って延びる複数のカーカスコード(不図示)によって構成される。カーカス層120は、ビードコア110でタイヤ幅方向の外側に向けて折り返されている。
ベルト層130は、ベルト層130A及びベルト層130Bを有しており、トレッド部40を構成する。ベルト層130は、カーカス層120に対して、タイヤ径方向の外側に配置される。ベルト層130は、ベルトコードがゴムで被覆された構成を有する。ベルト層130Aに設けられるベルトコードは、ベルト層130Bに設けられるベルトコードと交錯していてもよい。
(取付構造体の構成)
以下において、第1実施形態に係る取付構造体の構成について説明する。図3は、第1実施形態に係る取付構造体200を示す図である。ここで、取付構造体200は、タイヤ100の内面に接着されることに留意すべきである。詳細には、取付構造体200は、タイヤ周方向に沿って延びるタイヤ100の内面、すなわち、トレッド部40を構成するタイヤ100の内面に接着される。
以下において、第1実施形態に係る取付構造体の構成について説明する。図3は、第1実施形態に係る取付構造体200を示す図である。ここで、取付構造体200は、タイヤ100の内面に接着されることに留意すべきである。詳細には、取付構造体200は、タイヤ周方向に沿って延びるタイヤ100の内面、すなわち、トレッド部40を構成するタイヤ100の内面に接着される。
図3に示すように、取付構造体200は、台座210と、枠体220と、基体230と、機能部品240と、挿入片250とを有する。
台座210は、弾性部材(エラストマー)によって構成される。例えば、台座210は、天然ゴムや合成ゴムによって構成される。台座210は、タイヤ100の内面に接着される台座下面と、台座下面の反対側に設けられる台座上面とを有する。例えば、台座210は、加硫接着によってタイヤ100の内面に接着される。台座210の台座上面には、枠体220及び基体230を介して機能部品240が設けられる。
なお、台座210を構成する弾性部材のヤング率は、30MPa以下であることが好ましい。外形が小さいタイヤ100の内面に台座210を接着する場合には、トレッド部40の曲率の変化が大きくなるため、台座210を構成する弾性部材のヤング率は、1MPa以上7MPa以下であることが好ましい。
枠体220は、所定の剛性を有する部材によって構成される。枠体220は、台座210の台座上面に配置される。例えば、枠体220の表面には、真鍮メッキが施されており、台座210は、コバルトを含んでおり、枠体220は、加硫接着によって台座210に接着される。
第1実施形態では、枠体220は、基体230を収容する箱形形状を有する。なお、枠体220の詳細については後述する(図4〜図6を参照)。
基体230は、所定の剛性を有する部材によって構成される。基体230には、機能部品240が載置される。第1実施形態では、基体230は、略直方体形状を有しており、枠体220に収容される。
機能部品240は、タイヤ100の状態を検出する機能を有する。機能部品240は、例えば、タイヤ100の内圧を検出する圧力センサ、タイヤ100の内部温度を検出する温度センサ、タイヤ100の回転速度を検出する加速度センサなどである。
挿入片250は、所定の剛性を有する部材によって構成される。挿入片250は、枠体220に挿入され、枠体220に収容される基体230の動きを規制する。第1実施形態では、挿入片250は、U字形状を有しており、タイヤ100の内面に対する垂直方向において基体230の動きを規制する。なお、挿入片250の詳細については後述する(図7及び図8を参照)。
(枠体の構成)
以下において、第1実施形態に係る枠体の構成について説明する。図4は、第1実施形態に係る枠体220を示す図である。
以下において、第1実施形態に係る枠体の構成について説明する。図4は、第1実施形態に係る枠体220を示す図である。
図4に示すように、枠体220は、底板221と、1対の第1壁体222(第1壁体222A及び第1壁体222B)と、1対の側壁係止片223(側壁係止片223A及び側壁係止片223B)と、第2壁体224と、第2壁体225とを有する。
底板221は、台座上面に配置される枠体下面及び枠体下面の反対側に設けられる枠体上面を有する。枠体上面は、第1方向と、第1方向に交差する第2方向とによって定義される。底板221の枠体上面上には、基体230が載置される。なお、第1実施形態では、底板221は、板状形状を有しており、矩形形状の枠体上面を有する。
第1壁体222A及び第1壁体222Bは、底板221に設けられる。第1壁体222A及び第1壁体222Bは、底板221に対する垂直方向に立設する形状を有する。第1壁体222A及び第1壁体222Bは、第1方向に沿って延びる。第1壁体222A及び第1壁体222Bは、第1方向に交差する第2方向において間隔を空けて設けられる。
第1実施形態において、第1壁体222Aは、底板221に対する垂直方向の先端として、第2方向において第1壁体222B側に向けて曲がる側壁係止片223Aを構成する。側壁係止片223Aは、第1方向に沿って延びる。同様に、第1壁体222Bは、底板221に対する垂直方向の先端として、第2方向において第1壁体222A側に向けて曲がる側壁係止片223Bを構成する。側壁係止片223Bは、第1方向に沿って延びる。
第2壁体224は、底板221に設けられる。第2壁体224は、底板221に対する垂直方向に立設する形状を有する。第2壁体224は、第2方向に沿って延びる。第1実施形態では、第2壁体224は、板状形状を有しており、第1方向において底板221の一端に設けられる。
第2壁体225は、底板221に設けられる。第2壁体225は、底板221に対する垂直方向に立設する形状を有する。第2壁体225は、第2方向に沿って延びる。第1実施形態では、第2壁体225は、板状形状を有しており、第1方向において底板221の他端に設けられる。
なお、第2壁体224及び第2壁体225は、第1方向において間隔を空けて設けられる。第1実施形態では、第1方向に沿って基体230を挿入するために、垂直方向において、第2壁体224及び第2壁体225のうち、少なくとも一方の高さは、第1壁体222の高さよりも小さいことが好ましい。
このように、第1実施形態では、底板221、第1壁体222、第2壁体224及び第2壁体225によって箱形形状が構成される。
第1実施形態では、第1方向がタイヤ幅方向となるように、取付構造体200がタイヤ100に接着されるケースについて例示する。以下においては、説明を明確にするために、第1方向をタイヤ幅方向と称し、第2方向をタイヤ周方向と称し、垂直方向をタイヤ径方向と称する。
(枠体の寸法)
以下において、第1実施形態に係る枠体の寸法について説明する。図5及び図6は、第1実施形態に係る枠体220を示す図である。なお、図5及び図6は、基体230が枠体220に収容された状態を示している。
以下において、第1実施形態に係る枠体の寸法について説明する。図5及び図6は、第1実施形態に係る枠体220を示す図である。なお、図5及び図6は、基体230が枠体220に収容された状態を示している。
図5に示すように、タイヤ径方向において、枠体220の枠体上面から側壁係止片223までの高さはH223である。タイヤ径方向において、基体230の高さはH230である。高さH223と高さH230との差分は、D1である。タイヤ周方向において、基体230の長さは、L230である。
第1実施形態において、タイヤ周方向において、1対の第1壁体222の間隔は、基体230の長さL230と等しい。従って、1対の第1壁体222によって、タイヤ周方向に対する基体230の動きが規制される。言い換えると、基体230は、1対の第1壁体222の間に嵌合するように枠体220の枠体上面に配置される。
なお、後述するように、タイヤ径方向において、差分D1は、挿入片250に設けられる1対のアーム部の高さと等しい。従って、1対のアーム部によって、タイヤ径方向に対する基体230の動きが規制される。
図6に示すように、タイヤ径方向において、第2壁体224及び第2壁体225の高さは、H225である。タイヤ幅方向において、基体230の幅は、W230である。
第1実施形態において、タイヤ幅方向において、第2壁体224及び第2壁体225の間隔は、基体230の幅W230と等しい。従って、第2壁体224及び第2壁体225によって、タイヤ幅方向に対する基体230の動きが規制される。
第1実施形態では、高さH223と高さH225との差分は、基体230の高さH230よりも大きいことが好ましい。これによって、タイヤ幅方向に沿って基体230を枠体220内に挿入することが容易である。
(挿入片の構成)
以下において、第1実施形態に係る挿入片の構成について説明する。図7及び図8は、第1実施形態に係る挿入片250を示す図である。なお、図7は、枠体220に挿入片250を取り付けた後の状態を示しており、図8は、枠体220に挿入片250を取り付ける前の状態を示している。
以下において、第1実施形態に係る挿入片の構成について説明する。図7及び図8は、第1実施形態に係る挿入片250を示す図である。なお、図7は、枠体220に挿入片250を取り付けた後の状態を示しており、図8は、枠体220に挿入片250を取り付ける前の状態を示している。
図7及び図8に示すように、挿入片250は、1対のアーム部251(アーム部251A及びアーム部251B)と、1対の先端折返し片252(先端折返し片252A及び先端折返し片252B)と、連結部253と、1対の張り出し部分254(張り出し部分254A及び張り出し部分254B)とを有する。
アーム部251A及びアーム部251Bは、タイヤ幅方向に沿って延びる。また、アーム部251A及びアーム部251Bは、タイヤ周方向において可撓性を有する。例えば、アーム部251A及びアーム部251Bは、タイヤ周方向の厚みがタイヤ径方向の厚みよりも小さい平板形状を有する。
アーム部251Aの先端は、タイヤ周方向において挿入片250の外側に曲がる先端折返し片252Aを構成する。同様に、アーム部251Bの先端は、タイヤ周方向において挿入片250の外側に曲がる先端折返し片252Bを構成する。
アーム部251の本体と先端折返し片252とによって形成される角度θ1は、鋭角であることが好ましい。すなわち、角度θ1が鋭角となるようにアーム部251の先端(先端折返し片252)が折り返される。
先端折返し片252は、枠体220に挿入片250を取り付けた後において、第1壁体222に引っ掛かるように構成される。すなわち、先端折返し片252は、タイヤ幅方向に沿って挿入片250が抜けることを防止する機能を有する。
先端折返し片252は、枠体220に挿入片250を取り付けた後において、挿入片250がタイヤ幅方向のA側に抜けることを抑制する。
連結部253は、アーム部251A及びアーム部251Bの根本を連結する部位である。連結部253は、アーム部251Aの根本からタイヤ周方向において挿入片250の外側に曲がる張り出し部分254Aを有する。同様に、連結部253は、アーム部251Bの根本からタイヤ周方向において挿入片250の外側に曲がる張り出し部分254Bを有する。
アーム部251の本体の延長線と張り出し部分254とによって形成される角度θ2は、鋭角であることが好ましい。すなわち、角度θ2が鋭角となるように、アーム部251の根本に連続する部位(張り出し部分254)が折曲げられる。
張り出し部分254は、枠体220に挿入片250を取り付けた後において、挿入片250がタイヤ幅方向のB側に入り込むことを防止する機能を有する。一方で、枠体220から挿入片250を外す際には、タイヤ幅方向のB側に挿入片250を動かすことによって、先端折返し片252の引っ掛かりを外すことができる。
ここで、タイヤ周方向において先端折返し片252の長さはL252である。タイヤ周方向において張り出し部分254の長さはL254である。長さL252は、長さL254と等しいことが好ましい。これによって、枠体220から挿入片250が抜けにくい。
また、タイヤ幅方向において、アーム部251の長さは、W251である。アーム部251の長さW251は、タイヤ幅方向における第1壁体222の長さと等しいことが好ましい。これによって、枠体220から挿入片250が抜けにくい。
なお、図8に示すように、枠体220に挿入片250を取り付ける前において、アーム部251の先端の間隔Gtipは、アーム部251の根本の間隔Grootよりも大きいことが好ましい。アーム部251が有する可撓性によって、枠体220から挿入片250が抜けにくい。
(台座の構成)
以下において、第1実施形態に係る台座の構成について説明する。図9は、第1実施形態に係る台座210を示す図である。なお、図9では、枠体220及び基体230が省略されていることに留意すべきである。
以下において、第1実施形態に係る台座の構成について説明する。図9は、第1実施形態に係る台座210を示す図である。なお、図9では、枠体220及び基体230が省略されていることに留意すべきである。
図9に示すように、台座210は、タイヤ100の内面に接着される台座下面211と、台座下面211の反対側に設けられる台座上面212と、台座下面211の端部から台座上面212の端部に連続する台座斜面213(台座斜面213A及び台座斜面213B)とを有する。
ここで、台座斜面213Aは、タイヤ周方向において、台座下面211の一端から台座上面212の一端に連続する斜面である。台座斜面213Bは、タイヤ周方向において、台座下面211の他端から台座上面212の他端に連続する斜面である。
第1実施形態において、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される接着長は、後述する評価結果から読み取れるように、45mm以下であることが好ましい。また、タイヤ径方向において台座210の厚みは、後述する評価結果から読み取れるように、1mmよりも大きいことが好ましい。
以下において、各記号の意味は、以下に示す通りである。M240は、機能部品240の質量である。H240は、タイヤ径方向において機能部品240の重心Xの高さである。T210は、タイヤ径方向において台座210の厚みである。言い換えると、T210は、タイヤ径方向において、台座下面211から台座上面212までの厚みである。Rは、タイヤ100の径である。L210は、タイヤ周方向において、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される接着長である。W210は、タイヤ幅方向において、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される接着幅である。Vは、目標耐久速度である。A、B、Cは、係数である。
また、g1は、台座下面211の他端(タイヤ回転方向の前側端)に生じる向心力であり、g2は、台座下面211の一端(タイヤ回転方向の後側端)に生じる向心力である。fは、機能部品240に作用する慣性力である。τは、台座下面211の端に生じるせん断応力である。τmaxは、台座下面211の端に生じる最大せん断応力である。ここでは、τmaxは、台座下面211の他端(タイヤ回転方向の前側端)に生じる最大せん断応力である。A、B及びCは、係数である。D130は、タイヤ径方向においてタイヤ100の内面からタイヤ100に設けられる補強層(タイヤ径方向の最も内側に設けられるベルト層130)までの深さである。ここで、D130は、定数(例えば、5)と考えてもよい。
ここで、τmaxは、慣性力f及び接着長L210によって定まるため、以下の式(1)によって表される。
τmax=A*f*exp(−B*L210)…式(1)
ここで、慣性力fは、向心力g1と向心力g2との差分によって生じる。従って、慣性力fは、向心力g1と向心力g2との差分に比例する。また、実験結果から、慣性力fは、タイヤ径方向の最も内側に設けられるベルト層130を回転中心とするモーメント成分であることが分かっている。従って、慣性力fは、タイヤ径方向において、ベルト層130から機能部品240の重心Xまでの高さ(すなわち、“H240+T210+D130”)に比例する。このような関係から、慣性力fは、以下の式(2)によって表される。
ここで、慣性力fは、向心力g1と向心力g2との差分によって生じる。従って、慣性力fは、向心力g1と向心力g2との差分に比例する。また、実験結果から、慣性力fは、タイヤ径方向の最も内側に設けられるベルト層130を回転中心とするモーメント成分であることが分かっている。従って、慣性力fは、タイヤ径方向において、ベルト層130から機能部品240の重心Xまでの高さ(すなわち、“H240+T210+D130”)に比例する。このような関係から、慣性力fは、以下の式(2)によって表される。
f=C*(H240+T210+D130)*M240*V2/R…式(2)
式(1)及び式(2)に基づいて、以下の式(3)及び式(4)が導き出される。
式(1)及び式(2)に基づいて、以下の式(3)及び式(4)が導き出される。
τmax=A*C*(H240+T210+D130)*M240*V2/R*exp(−B*L210)…式(3)
τmax/(A*C)=(H240+T210+D130)*M240*V2/R*exp(−B*L210)…式(4)
ここで、“(H240+T210+D130)*M240*V2/R*exp(−B*L210)”の値が“τmax/(A*C)”の値を超えないように、接着長L210及び厚みT210が定められることによって、台座210の剥離が抑制される。
τmax/(A*C)=(H240+T210+D130)*M240*V2/R*exp(−B*L210)…式(4)
ここで、“(H240+T210+D130)*M240*V2/R*exp(−B*L210)”の値が“τmax/(A*C)”の値を超えないように、接着長L210及び厚みT210が定められることによって、台座210の剥離が抑制される。
言い換えると、接着長L210は、式(4)の関係を満たす値以上であることが好ましい。また、厚みT210は、式(4)の関係を満たす値以下であることが好ましい。
(取付構造体の組み付け)
以下において、第1実施形態に係る取付構造体の組み付けについて説明する。図10〜図12は、第1実施形態に係る取付構造体200の組み付けを説明するための図である。
以下において、第1実施形態に係る取付構造体の組み付けについて説明する。図10〜図12は、第1実施形態に係る取付構造体200の組み付けを説明するための図である。
図10に示すように、機能部品240が載置された基体230を台座210の台座上面に取り付けられた枠体220に配置する。続いて、タイヤ幅方向に沿って挿入片250を挿入する。詳細には、挿入片250は、第1壁体222と機能部品240との間においてアーム部251がタイヤ幅方向に沿って挿入されるように配置される。これによって、図11に示すように、取付構造体200の組み付けが完了する。
なお、図12に示すように、タイヤ径方向において、底板221に設けられる底面から側壁係止片223までの高さH223は、基体230の高さH230及びアーム部251の高さH251の合計と等しいことが好ましい。すなわち、アーム部251の高さH251は、高さH223と高さH230との差分D1と等しい。
(作用及び効果)
第1実施形態では、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される接着長が45mm以下である。すなわち、接着長が適切な値であるため、タイヤ100の内面からの剥離が抑制される。また、柔らかいゴムを利用する必要性がないため、台座210の耐久性の低下が抑制される。
第1実施形態では、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される接着長が45mm以下である。すなわち、接着長が適切な値であるため、タイヤ100の内面からの剥離が抑制される。また、柔らかいゴムを利用する必要性がないため、台座210の耐久性の低下が抑制される。
[台座とタイヤの内面との間に生じる応力]
以下において、台座210(台座下面)とタイヤ100の内面(インナーライナー)との間に生じる応力について説明する。
以下において、台座210(台座下面)とタイヤ100の内面(インナーライナー)との間に生じる応力について説明する。
(首振り運動)
以下において、首振り運動について図13を参照しながら説明する。図13に示すように、タイヤ100の内面に取付構造体200が接着された状態において、タイヤ100が路面に接地した際に、タイヤ100の回転に伴って生じる向心力が取付構造体200の部位によって異なる。
以下において、首振り運動について図13を参照しながら説明する。図13に示すように、タイヤ100の内面に取付構造体200が接着された状態において、タイヤ100が路面に接地した際に、タイヤ100の回転に伴って生じる向心力が取付構造体200の部位によって異なる。
具体的には、タイヤ周方向(回転方向)において、取付構造体200の前部分に相当するタイヤ100が路面に接地しており、取付構造体200の後部分に相当するタイヤ100が路面に接地していないケースについて考える。このようなケースにおいて、取付構造体200の前部分において向心力は、取付構造体200の後部分の向心力に比べて小さい。従って、タイヤ周方向(回転方向)において、取付構造体200に対して前側に倒れ込む応力が加わる。
同様に、タイヤ周方向(回転方向)において、取付構造体200の前部分に相当するタイヤ100が路面に接地しておらず、取付構造体200の後部分に相当するタイヤ100が路面に接地しているケースについて考える。このようなケースにおいて、取付構造体200の後部分において向心力は、取付構造体200の前部分の向心力に比べて小さい。従って、タイヤ周方向(回転方向)において、取付構造体200に対して後側に倒れ込む応力が加わる。
タイヤ100の回転に伴って、前側に倒れ込む応力や後側に倒れ込む応力(すなわち、前後応力)が取付構造体200に対して繰り返し加わると、取付構造体200が前後に首を振るような挙動が生じる。これによって、台座210(台座下面)とタイヤ100の内面(インナーライナー)との間に生じる応力(前後入力によって生じる応力)が生じる。
(インナーライナーの変形)
以下において、インナーライナーの変形について図14を参照しながら説明する。図14に示すように、タイヤ100が路面に接地している状態(接地状態)とタイヤ100が路面に接地していない状態(非接地状態)との間で、インナーライナーの形状が異なる。すなわり、接地状態では、インナーライナーは平坦形状であり、非接地状態では、インナーライナーは円弧形状である。
以下において、インナーライナーの変形について図14を参照しながら説明する。図14に示すように、タイヤ100が路面に接地している状態(接地状態)とタイヤ100が路面に接地していない状態(非接地状態)との間で、インナーライナーの形状が異なる。すなわり、接地状態では、インナーライナーは平坦形状であり、非接地状態では、インナーライナーは円弧形状である。
タイヤ100の回転に伴って、接地状態(平坦形状)及び非接地状態(円弧形状)が繰り返されると、台座210(台座下面)とタイヤ100の内面(インナーライナー)との間に生じる応力(曲げ入力によって生じる応力)が生じる。
(寸法と応力との関係)
以下において、各寸法と応力との関係について、図15を参照しながら説明する。詳細には、寸法として、タイヤ周方向において、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される接着長L210、タイヤ幅方向において、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される接着幅W210、タイヤ径方向における台座210の厚みT210、タイヤ幅方向における機能部品240の幅W240、タイヤ周方向における機能部品240の長さL240が変更されている。応力として、前後入力によって生じる応力(前後入力時)及び曲げ入力によって生じる応力(曲げ入力時)が測定されている。
以下において、各寸法と応力との関係について、図15を参照しながら説明する。詳細には、寸法として、タイヤ周方向において、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される接着長L210、タイヤ幅方向において、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される接着幅W210、タイヤ径方向における台座210の厚みT210、タイヤ幅方向における機能部品240の幅W240、タイヤ周方向における機能部品240の長さL240が変更されている。応力として、前後入力によって生じる応力(前後入力時)及び曲げ入力によって生じる応力(曲げ入力時)が測定されている。
なお、機能部品240の幅W240は、タイヤ幅方向において、台座上面212に機能部品240が接着される接着長である。また、機能部品240の長さL240は、タイヤ周方向において、台座上面212に機能部品240が接着される接着長である。
また、台座210を構成する弾性部材のヤング率が7MPaであることが共通条件である。
ここで、前後入力によって生じる応力については、機能部品240(重心X)に作用する慣性力fとして300Nを加えて、タイヤ周方向における台座210(台座下面211)の端部に生じる応力が測定されている。曲げ入力によって生じる応力については、タイヤ周方向において台座下面211(タイヤ100の内面)の曲率半径Rが300mmとなるように台座下面211を擬似的に変形して、タイヤ周方向における台座210(台座下面211)の端部に生じる応力が測定されている。
図15に示すように、台座210の接着長L210が大きいほど、前後入力によって生じる応力が低減する。これに対して、台座210の接着長L210が大きいほど、曲げ入力によって生じる応力が増大する。特に、台座210の接着長L210が45mmを超えると、曲げ入力によって生じる応力が著しく増大する。
タイヤ100のサイズが異なっていても同様の傾向が確認されており、特に、曲げ入力によって生じる応力の低減に着目すると、台座210の接着長L210が45mm以下であることが好ましい。
[台座の接着長と耐久限度との関係]
以下において、台座210の接着長L210と耐久限度との関係について、図16を参照しながら説明する。耐久限度は、台座210が破壊するときのタイヤ100の回転速度で示されている。図16に示すように、一定の条件下においては、台座210の接着長L210が43mmである場合に、耐久限度が最も高い。
以下において、台座210の接着長L210と耐久限度との関係について、図16を参照しながら説明する。耐久限度は、台座210が破壊するときのタイヤ100の回転速度で示されている。図16に示すように、一定の条件下においては、台座210の接着長L210が43mmである場合に、耐久限度が最も高い。
しかしながら、目標耐久速度Vが低いケース、機能部品240の質量M240が軽いケースでは、接着長L210が43mmである場合に、耐久限度が最も高いとは限らない。従って、上述したように、接着長L210は、以下の式(4)の関係を満たす値以上であることが好ましい。
τmax/(A*C)=(H240+T210+D130)*M240*V2/R*exp(−B*L210)…式(4)
例えば、図17に示す例2のように、機能部品240の質量M240が軽ければ、台座210の接着長L210が短くてもよい。また、図17に示す例3のように、目標耐久速度Vが低ければ、台座210の接着長L210が短くてもよい。
例えば、図17に示す例2のように、機能部品240の質量M240が軽ければ、台座210の接着長L210が短くてもよい。また、図17に示す例3のように、目標耐久速度Vが低ければ、台座210の接着長L210が短くてもよい。
[台座の厚みと応力との関係]
以下において、台座210の厚みT210と応力との関係について、図18を参照しながら説明する。図18において、横軸は、タイヤ周方向における台座210(台座下面)の位置を示しており、タイヤ周方向における台座210(台座下面)の中心は、“0”で表されている。また、縦軸は、曲げ入力に応じて生じるせん断応力を示しており、せん断応力の向きが正負で表されている。
以下において、台座210の厚みT210と応力との関係について、図18を参照しながら説明する。図18において、横軸は、タイヤ周方向における台座210(台座下面)の位置を示しており、タイヤ周方向における台座210(台座下面)の中心は、“0”で表されている。また、縦軸は、曲げ入力に応じて生じるせん断応力を示しており、せん断応力の向きが正負で表されている。
図18に示すように、台座210の厚みT210が小さいほど、タイヤ周方向における台座210(台座下面211)の端部以外の部分に生じるせん断応力が大きい。従って、台座210の厚みT210が大きい方が好ましい。
しかしながら、上述したように、最大せん断応力は、上述したように、目標耐久速度V及び機能部品240の質量M240に依存する。従って、上述したように、厚みT210は、以下の式(4)の関係を満たす値以下であることが好ましい。
τmax/(A*C)=(H240+T210+D130)*M240*V2/R*exp(−B*L210)…式(4)
例えば、図19に示す例2のように、機能部品240の質量M240が軽ければ、台座210の厚みT210が大きくてもよい。また、図17に示す例3のように、目標耐久速度Vが低ければ、台座210の厚みT210が大きくてもよい。
例えば、図19に示す例2のように、機能部品240の質量M240が軽ければ、台座210の厚みT210が大きくてもよい。また、図17に示す例3のように、目標耐久速度Vが低ければ、台座210の厚みT210が大きくてもよい。
なお、図15に示したように、前後入力によってタイヤ周方向における台座下面211の端部に生じるせん断応力の観点では、台座210の厚みT210が小さい方が好ましい。しかしながら、図18に示すように、台座210の厚みT210が小さいと、曲げ入力によってタイヤ周方向における台座下面211の端部以外の部分に生じるせん断応力が増大する。従って、台座210の厚みT210は、1mmよりも大きいことが好ましい。或いは、台座210の厚みT210は、3mmよりも大きいことがさらに好ましい。
以下において、台座210の厚みT210と耐久限度との関係について、図20を参照しながら説明する。耐久限度は、台座210が破壊するときのタイヤ100の回転速度で示されている。
具体的には、タイヤ100の内面(インナーライナー)に台座210を貼り付けて、タイヤ100を回転することによって、台座210の耐久限度を測定した。
タイヤのサイズ=195/65R15
タイヤの内圧=280kPa
荷重=495kgf
図20に示すように、台座210の厚みT210が1mmである場合には、台座210の直下に設けられるインナーライナーやプライコードが破損する。これに対して、台座210の厚みT210が1mmよりも大きい場合には、台座210の剥離が生じるが、タイヤ100(インナーライナーやプライコード)の破損が生じない。従って、台座210の厚みT210は、1mmよりも大きいことが好ましい。或いは、台座210の厚みT210は、3mmよりも大きいことがさらに好ましい。
タイヤの内圧=280kPa
荷重=495kgf
図20に示すように、台座210の厚みT210が1mmである場合には、台座210の直下に設けられるインナーライナーやプライコードが破損する。これに対して、台座210の厚みT210が1mmよりも大きい場合には、台座210の剥離が生じるが、タイヤ100(インナーライナーやプライコード)の破損が生じない。従って、台座210の厚みT210は、1mmよりも大きいことが好ましい。或いは、台座210の厚みT210は、3mmよりも大きいことがさらに好ましい。
[台座斜面の形状]
以下において、台座斜面213の形状について、図21及び図22を参照しながら説明する。台座斜面213は、図21に示すように、フラット形状(直線形状)であってもよいが、図22に示すように、台座210の中心に向けて凹む形状であることが好ましい。
以下において、台座斜面213の形状について、図21及び図22を参照しながら説明する。台座斜面213は、図21に示すように、フラット形状(直線形状)であってもよいが、図22に示すように、台座210の中心に向けて凹む形状であることが好ましい。
図22に示すケースでは、凹みが大きいほど、タイヤ100の内面と台座下面211との間に生じるせん断応力が低減する。従って、タイヤ幅方向の外側から見た台座210の側面視において、台座斜面213は、10mm以下の曲率半径Rを有する円弧状形状であることが好ましい。
以下において、台座斜面213の曲率半径とせん断応力との関係について、図23を参照しながら説明する。図23において、縦軸は、タイヤ周方向における台座210(台座下面211)の端部に生じる応力(端部せん断応力)を示している。横軸は、台座斜面213の曲率半径を示している。
図23に示すように、台座斜面213の曲率半径が小さいほど、前後入力によって生じる応力が小さい。特に、台座斜面213の曲率半径Rが10mm以下である場合に、前後入力によって生じる応力が低減する。
[接着幅の関係]
以下において、台座210(台座下面211)がタイヤ100の内面に接着される接着幅と機能部品240が台座210(台座上面212)に接着される接着幅との関係について、図24及び図25を参照しながら説明する。
以下において、台座210(台座下面211)がタイヤ100の内面に接着される接着幅と機能部品240が台座210(台座上面212)に接着される接着幅との関係について、図24及び図25を参照しながら説明する。
図24及び図25では、タイヤ幅方向において台座210及び機能部品240の中心を通る面(以下、中心面CP)で台座210及び機能部品240を区切った場合において、台座210及び機能部品240の半分が示されている。
図24及び図25に示すように、台座210は、台座下面211の端部から台座上面212の端部に連続する台座斜面214を有する。台座斜面214は、タイヤ幅方向において、台座下面211の端部から台座上面212の端部に連続する斜面である。
このようなケースにおいて、W1は、タイヤ幅方向において、台座210(台座上面212)に接着される機能部品240の端部から中心面CPまでの接着幅である。W2は、タイヤ幅方向において、タイヤ100の内面に接着される台座210(台座下面211)の端部から中心面CPまでの接着幅である。
このようなケースにおいて、W2は、W1の100%以上、かつ、W1の150%以下であることが好ましい。
W2がW1の100%以上であるため、台座斜面214とタイヤ100の内面とによって形成される角度θが鋭角になるため、タイヤ幅方向において、台座上面212の端部に応力が集中しにくい。
一方で、図15に示したように、接着幅W210が大きくなっても、台座210の重量が増大するだけで、台座上面212の端部に応力が変わらないため、W2は、W1の150%以下で十分である。好ましくは、W2は、W1の120%程度であることが好ましい。
なお、図24では、W2がW1の105%であるケースが例示されており、図25では、W2がW1の120%であるケースが例示されている。
[評価結果]
以下において、評価結果について、図26を参照しながら説明する。具体的には、実施例1及び実施例2に係る台座210を準備した。これらの台座210をタイヤ100の内面(インナーライナー)に接着して、タイヤ100を回転ドラムに押し当てることによって、台座210の耐久限度を測定した。
以下において、評価結果について、図26を参照しながら説明する。具体的には、実施例1及び実施例2に係る台座210を準備した。これらの台座210をタイヤ100の内面(インナーライナー)に接着して、タイヤ100を回転ドラムに押し当てることによって、台座210の耐久限度を測定した。
(共通条件)
タイヤのサイズ=195/65R15
タイヤの内圧=280kPa
荷重=650kgf
(実施例1)
台座210の接着長L210=38mm
台座210の接着幅W210=47mm
台座210の厚みT210=6mm
機能部品240の長さL240=26mm
機能部品240の幅W240=35mm
台座斜面213の形状=フラット形状
(実施例2)
台座210の接着長L210=43mm
台座210の接着幅W210=42mm
台座210の厚みT210=3mm
機能部品240の長さL240=26mm
機能部品240の幅W240=35mm
台座斜面213の曲率半径R=10mm
図26に示すように、実施例2では、実施例1に比べて高速であっても、台座210が破損しないことが確認された。
タイヤのサイズ=195/65R15
タイヤの内圧=280kPa
荷重=650kgf
(実施例1)
台座210の接着長L210=38mm
台座210の接着幅W210=47mm
台座210の厚みT210=6mm
機能部品240の長さL240=26mm
機能部品240の幅W240=35mm
台座斜面213の形状=フラット形状
(実施例2)
台座210の接着長L210=43mm
台座210の接着幅W210=42mm
台座210の厚みT210=3mm
機能部品240の長さL240=26mm
機能部品240の幅W240=35mm
台座斜面213の曲率半径R=10mm
図26に示すように、実施例2では、実施例1に比べて高速であっても、台座210が破損しないことが確認された。
[その他の実施形態]
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
実施形態では、取付構造体200は、枠体220、基体230及び挿入片250を有するケースを例示したが、実施形態は、これに限定されるものではない。取付構造体200は、枠体220、基体230及び挿入片250を有していなくてもよい。すなわち、取付構造体200は、台座210のみによって構成されていてもよい。
実施形態では、寸法の表現として、「等しい」という用語を用いたが、寸法誤差を許容することが可能であることは勿論である。
実施形態で用いる「所定の剛性」は、台座を構成する部材(弾性部材)の剛性よりも少なくとも大きいことに留意すべきである。
実施形態では、枠体220の枠体上面の形状は、矩形形状である。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。具体的には、枠体220の枠体上面の形状は、三角形状や他の形状であってもよい。
実施形態では特に触れていないが、機能部品240の長さL240は、台座210の接着長L210の60%であることが好ましい。具体的には、図15に示したように、機能部品240の長さL240が小さいほど、曲げ入力によって生じる応力が小さいことに留意すべきである。
実施形態では特に触れていないが、機能部品240の幅W240は、35mm程度であることが好ましい。具体的には、図15に示したように、機能部品240の幅W240が大きいほど、前後入力によって生じる応力が小さい。また、機能部品240の幅W240が大き過ぎると、タイヤ100が路面に接地した際に、タイヤ幅方向の断面において、台座210(台座上面212)と機能部品240との間の接着面がタイヤ100の内面の曲率半径の変化に追従できないことに留意すべきである。
実施形態では、接着長L210は、タイヤ周方向において、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される最大接着長であってもよく、平均接着長であってもよい。同様に、接着幅W210は、タイヤ幅方向において、台座下面211がタイヤ100の内面に接着される最大接着幅であってもよく、平均接着幅であってもよい。
10…ビード部、20…サイドウォール部、30…ショルダー部、40…トレッド部、100…タイヤ、110…ビードコア、120…カーカス層、130…ベルト層、200…取付構造体、210…台座、211…台座下面、212…台座上面、213…台座斜面、214…台座斜面、220…枠体、221…底板、222…第1壁体、223…側壁係止片、224…第2壁体、225…第2壁体、230…基体、240…機能部品、250…挿入片、251…アーム部、252…先端折返し片、253…連結部、254…張り出し部分
Claims (4)
- タイヤの状態を検出する機能を有する機能部品を前記タイヤの内面に取り付ける取付構造体であって、
弾性部材によって構成されており、前記タイヤの内面に接着される台座下面と、前記台座下面の反対側に設けられる台座上面とを有する台座を備え、
前記台座の厚みが3mmより大きいとき、前記台座が前記タイヤの内面に接着された場合に、タイヤ周方向において、前記台座下面が前記タイヤの内面に接着される接着長は、45mm以下であることを特徴とする取付構造体。 - M240は、前記機能部品の質量、
H240は、前記タイヤの内面に対する垂直方向において前記機能部品の重心高さ、
T210は、前記垂直方向において前記台座の厚み、
Rは、前記タイヤの径、
L210は、前記接着長、
Vは、目標耐久速度、
τmaxは、前記台座下面の端に生じる最大せん断応力、
A、B及びCは、係数、
D130は、前記垂直方向において前記タイヤの内面から前記タイヤに設けられる補強層までの深さであるとき、
前記接着長L210は、τmax/(A×C)=(H240+T210+D130)×V2/R×M240×EXP(−B×L210)の関係を満たす値以上であることを特徴とする請求項1に記載の取付構造体。 - M240は、前記機能部品の質量であり、
H240は、前記タイヤの内面に対する垂直方向において前記機能部品の重心高さ、
T210は、前記垂直方向において前記台座の厚み、
Rは、前記タイヤの径、
L210は、前記接着長、
Vは、目標耐久速度、
τmaxは、前記台座下面の端に生じる最大せん断応力、
A、B及びCは、係数、
D130は、前記垂直方向において前記タイヤの内面から前記タイヤに設けられる補強層までの深さであるとき、
前記台座の厚みT210は、τmax/(A×C)=(H240+T210+D130)×V2/R×M240×EXP(−B×L210)の関係を満たす値以下であることを特徴とする請求項1に記載の取付構造体。 - 前記台座は、前記タイヤ周方向において前記台座下面の端部から前記タイヤ周方向における前記台座上面の端部に連続する台座斜面を有しており、
前記台座斜面は、前記台座の中心に向けて凹む形状を有することを特徴とする請求項1に記載の取付構造体。
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