JP2015160512A

JP2015160512A - 機能部品取付台座、及び、タイヤ

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Publication number: JP2015160512A
Application number: JP2014036806A
Authority: JP
Inventors: 長屋　豪; Takeshi Nagaya; 豪長屋
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2015-09-07
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: EP3112190A4; JP6382529B2; WO2015129453A1; US9987889B2; US20170066294A1; EP3112190A1; CN106034397B; EP3112190B1; CN106034397A

Abstract

【課題】タイヤの踏込時及び蹴出時に機能部品に加わる慣性力、及び、突起通過時に機能部品取付台座に加わる衝撃力に対して、耐久性の高い機能部品取付台座を提供する。
【解決手段】機能部品取付台座１は、ゴム材料により形成されタイヤの内面７０に取付けられてタイヤの内面７０に機能部品２９を取付けるための機能部品取付台座１であって、前記機能部品２９に設けられた機能部品側取付部３０が嵌め込まれる嵌合凹部２を備え、前記嵌合凹部２は、当該嵌合凹部への開口３の開口径が前記機能部品側取付部の最大径よりも小さい寸法に形成されるとともに、内面（内周壁面９）が前記機能部品側取付部の外面（外周面３１）と嵌合する嵌合面に形成され、かつ、底部が前記機能部品側取付部３０に形成された凹凸部（半円形凹部３４；３５、仕切凸部３３）と嵌合する凹凸部（半円形凸部５；６、仕切凹部８）に形成されたことを特徴とする。
【選択図】図２

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付けるための機能部品取付台座等に関する。

圧力センサ、温度センサ、電池又は発電素子、無線機、あるいはこれらを一体化したセンサモジュール等の機能部品をタイヤの内面に装着するための機能部品取付台座が知られている。
車両のタイヤは車両走行時にタイヤの周面の最下部が地面に接地した状態で転動し、非接地部は回転運動、接地部は直線運動となる。このため、タイヤの周面の一部が非接地部から接地部に移行する際の境界である踏込端、及び、タイヤの周面の一部が接地部から非接地部に移行する際の境界である蹴出端では、タイヤの回転に伴って生じる向心力のアンバランス状態が発生し、機能部品取付台座を介してタイヤの内面に装着された機能部品に慣性力が加わる。この慣性力は、タイヤの回転速度が高くなるほど大きくなり、数１０ｋｇｆに及ぶ場合もあるため、機能部品が取付けられた機能部品取付台座が破損し、機能部品取付台座に取付けられていた機能部品が脱落する恐れがある。
また、タイヤの内面は、非接地部ではある曲率を維持しているが、接地部では水平になるため、タイヤの転動に伴い、回転方向の繰り返し歪が発生する。さらに、タイヤが大きな突起を通過するような場合は、タイヤの内面に逆Ｒが付くほど大きく変形し、より大きな回転方向歪が発生するため、機能部品取付台座が破損し、機能部品が脱落する恐れがある。
そこで、機能部品取付台座として、ゴム製の底板に所定の剛性を有する枠体及び挿入片からなる機能部品固定機構を備え、高速耐久性を向上させた構成の機能部品取付台座が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−２４５８８９号公報

特許文献１の機能部品取付台座は、所定の剛性を有する機能部品固定機構を備え、機能部品取付台座全体で上述した慣性力を支持することができるので、高速耐久性が高い機能部品取付台座となる反面、機能部品固定機構はゴム製の底板よりも剛性が高い材料（例えば金属）により構成されているので、例えばタイヤが突起を通過して機能部品取付台座に衝撃力が加わった場合、ゴム製の底板の変形が機能部品固定機構によって拘束され、剛性段差となる機能部品固定機構の枠体とゴム製の底板との界面に歪が集中しやすくなって、機能部品取付台座の耐久性が低くなる。
本発明は、タイヤの踏込時及び蹴出時に機能部品に加わる慣性力、及び、突起通過時に機能部品取付台座に加わる衝撃力に対して、耐久性の高い機能部品取付台座を提供する。

本発明に係る機能部品取付台座は、ゴム材料により形成されタイヤの内面に取付けられてタイヤの内面に機能部品を取付けるための機能部品取付台座であって、前記機能部品に設けられた機能部品側取付部が嵌め込まれる嵌合凹部を備え、前記嵌合凹部は、当該嵌合凹部への開口の開口径が前記機能部品側取付部の最大径よりも小さい寸法に形成されるとともに、内面が前記機能部品側取付部の外面と嵌合する嵌合面に形成され、かつ、底部が前記機能部品側取付部に形成された凹凸部と嵌合する凹凸部に形成されたので、タイヤの踏込時及び蹴出時に機能部品に加わる慣性力を、機能部品取付台座の凹凸部と機能部品側取付部の凹凸部との嵌合により形成される複数の凹凸嵌合面で分散して支持できるとともに、突起通過時に機能部品取付台座に加わる衝撃力によって生じる歪を機能部品取付台座の弾性変形及び機能部品側取付部と機能部品取付台座との接触界面の滑りで逃がすことができるため、耐久性の高い機能部品取付台座を得ることができる。
また、嵌合凹部の底部に凸部を複数備えたので、タイヤの踏込時及び蹴出時に機能部品に加わる慣性力を分散して支持する分散支持効果が向上し、耐久性の高い機能部品取付台座を得ることができる。
本発明に係るタイヤは、前記機能部品取付台座がタイヤの内面に取付けられたので、耐久性が高く、機能部品脱落防止効果の高い機能部品取付台座を備えたタイヤを提供できる。

機能部品取付台座を介してタイヤの内面に機能部品が取付けられた状態を示すタイヤの断面図。タイヤの内面に取付けられた機能部品取付台座及び機能部品取付台座に取付けれた機能部品を示す断面図。機能部品及び機能部品側取付部を示す断面図。機能部品取付台座を示す断面図。機能部品側取付部を底面側から見た斜視図。機能部品取付台座を示す斜視図（一部断面）。実施形態及び比較例の機能部品取付台座の耐久試験の結果を示す。実施形態の機能部品取付台座の作用説明図。比較例１の機能部品取付台座の作用説明図。比較例２の機能部品取付台座の作用説明図。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１に示すように、タイヤ６０の内面７０に取付けられてタイヤ６０の内面７０に機能部品２９を取付けるための実施形態に係る機能部品取付台座１は、ゴム材料により形成される。
機能部品取付台座１は、機能部品２９に設けられた機能部品側取付部３０が嵌め込まれる嵌合凹部２を備える。
尚、タイヤ６０は、カーカス６０Ａと、ベルト６１と、トレッド部６２と、ビード部６３と、サイドウォール部６４と、ショルダー部６５と、を備えて構成される。カーカス６０Ａは、タイヤ６０の内面７０側からタイヤ６０の外面７１側に向けて積層された複数のコード層が一対のビード部６３；６３間をトロイド状に跨るように配設され、例えば、内層側の複数層は両端が該ビード部６３のビードコア６６に対してタイヤ幅方向内側から外側へ折り返されるターンアッププライとなっており、外層側の複数層は両端が該ビード部６３のビードコア６６に対してタイヤ幅方向外側から内側へ折り返されるダウンプライとなっている。ベルト６１は、カーカス６０Ａとトレッド部６２との間に設けられる。トレッド部６２は、カーカス６０Ａ及びベルト６１のタイヤ径方向外側に配置されている。トレッド部６２の表面には、タイヤ周方向に延びる複数の周方向主溝６７が形成されている。

図２；図３；図５を参照し、機能部品２９に設けられた機能部品側取付部３０について説明する。
機能部品側取付部３０は、例えば合成樹脂により形成され、円柱体に構成される。この円柱体は、円柱体の中心軸３０Ｘに沿った方向の中央部の径寸法（機能部品側取付部３０の最大径３０Ａ）が円柱体の中心軸３０Ｘに沿った方向の両方の端部の径寸法よりも大きい寸法に形成されている。即ち、この円柱体の外周面３１は、当該円柱体の中心軸３０Ｘを中心とする断面円形状の円環体の断面半円形の外周面により形成される。
円柱体の底面は、円柱体の外周面３１と連続する当該円柱体の中心軸３０Ｘを中心とする円環面３２と、当該円環面３２の内側に設けられた円柱体の中心軸３０Ｘを中心とする円形凹部の底面より当該円形凹部を２分するように設けられた仕切凸部３３と、当該仕切凸部３３により２分された２つの半円形凹部３４；３５とにより構成される。
また、円柱体の頂部（一方の端部）における円柱体の外周面３１との境界には、円柱体の中心軸３０Ｘを中心とする円環状凹部３６が形成されている。この円環状凹部３６を備えるため、円柱体の頂部側が撓みやすくなり、円柱体の外周面３１と後述する嵌合凹部２の内周壁面９との接触界面の滑りを良好にできる。

図２；図４；図６を参照し、機能部品取付台座１について説明する。
機能部品取付台座１の嵌合凹部２は、機能部品側取付部３０を形成する円柱体が嵌合する当該円柱体と対応する一端開口３の円柱状の凹部に形成される。
嵌合凹部２は、機能部品側取付部３０を挿入するための嵌合凹部２への開口３の開口径３Ａが機能部品側取付部３０の円柱体の最大径３０Ａよりも小さい寸法に形成されるとともに、内面が機能部品側取付部３０の外面と嵌合する嵌合面に形成される。
即ち、タイヤ６０の内面７０に取付けられる機能部品取付台座１の外底面４と対向する嵌合凹部２の底部は、機能部品側取付部３０の底面に形成された凹凸部（２つの半円形凹部３４；３５、円環面（凸部）３２、仕切凸部（凸部）３３）の面と嵌合する凹凸面に形成されている。
つまり、嵌合凹部２の底部は、機能部品側取付部３０の底面に形成された２つの半円形凹部３４；３５に嵌合する２つの半円形凸部５；６と、円環面３２及び当該円環面３２と連続する外周面３１の底部が嵌合される円環凹部７と、仕切凸部３３が嵌合されて２つの半円形凸部５；６を仕切る仕切凹部８とを備えた構成である。

また、嵌合凹部２の内周壁面９は、機能部品側取付部３０の円柱体の外周面３１と嵌合する面（嵌合凹部２の中心軸２Ｘを中心とする断面円形状の円環体の外周面を形成する断面半円形の外周面）に形成される。
そして、円柱状の嵌合凹部２の中心軸２Ｘに沿った方向の中央部の径寸法（嵌合凹部２の最大径９Ａ）が、嵌合凹部２の開口３の開口径３Ａ及び嵌合凹部２の底部の径よりも大きい寸法に形成されている。
また、機能部品取付台座１の外底面４は、嵌合凹部２の中心軸２Ｘを中心とする例えば円形面により形成され、この円形面の径が、嵌合凹部２の最大径９Ａよりも大きい寸法に形成されている。

実施形態の機能部品取付台座１は、図１に示すように、嵌合凹部２の中心軸２Ｘとタイヤ６０の赤道面６０Ｘとが一致するようにタイヤ６０の内面７０上に位置され、かつ、図２に示すように、２つの半円形凸部５；６がタイヤ６０の周方向Ｒに沿って並ぶように、外底面４とタイヤ６０の内面７０とが例えば加硫接着によって接着されることによって、タイヤ６０の内面７０に取付けられている。
そして、タイヤ６０の内面７０に取付けられた機能部品取付台座１の開口３を拡げて嵌合凹部２内に機能部品側取付部３０を挿入し、機能部品側取付部３０の凹凸面と嵌合凹部２内の凹凸面とを嵌合させることで、機能部品２９が機能部品取付台座１に取付けられ、機能部品２９が機能部品取付台座１を介してタイヤ６０の内面７０に取付けられる。

実施形態による機能部品取付台座１及び機能部品側取付部３０を介して機能部品２９がタイヤ６０の内面７０に取付けられた構造によれば、機能部品取付台座１の嵌合凹部２の底部の凹凸と機能部品側取付部３０の底部の凹凸とが凹凸嵌合するので、車両走行時におけるタイヤ６０の周面の一部が非接地部から接地部に移行する際の踏込時、及び、タイヤの周面の一部が接地部から非接地部に移行する際の蹴出時において、図８（ａ）に示すように、タイヤ６０がＸ方向に転動した場合に機能部品２９に加わる慣性力Ｆ１を、機能部品側取付部３０の半円形凹部３５の壁面３５ａと接触する機能部品取付台座１の半円形凸部６の壁面６ｂ、機能部品側取付部３０の仕切凸部３３の壁面３３ａと接触する機能部品取付台座１の半円形凸部５の壁面５ａ、機能部品側取付部３０の外周面３１と接触する機能部品取付台座１の内周壁面９の３箇所（複数の荷重点Ｆ３；Ｆ３；Ｆ３）で分散して支持することができるため、機能部品取付台座１への負担が減少する。即ち、タイヤ６０の踏込時及び蹴出時に機能部品２９に加わる慣性力Ｆ１を、機能部品取付台座１の凹凸部と機能部品側取付部３０の凹凸部との嵌合により形成される複数の凹凸嵌合面で分散して支持できるようになるので、耐久性の高い機能部品取付台座１となる。
また、機能部品側取付部３０とゴム製の機能部品取付台座１とが接着されていないので、図８（ｂ）に示すように、タイヤ６０が突起を通過する際に衝撃力Ｆ２が機能部品取付台座１に加わった場合、機能部品取付台座１の弾性変形及び機能部品側取付部３０と機能部品取付台座１との接触界面の滑りＦ４によって機能部品取付台座１の歪を逃がすことができる。よって、タイヤ６０の突起通過時に機能部品取付台座１に加わる衝撃力に対して、耐久性の高い機能部品取付台座１となる。

また、実施形態の機能部品取付台座１は、図２に示すように、タイヤ６０の周方向Ｒに沿って、複数の凸部（半円形凸部５；半円形凸部６）が凹部を隔てて並ぶようにタイヤ６０の内面７０に取付けられたので、タイヤ６０の転動時にタイヤ６０の周方向に沿った方向に発生する慣性力Ｆ１を複数の箇所で分散して支持することができるようになり、機能部品取付台座１への負担が減少するので、耐久性の高い機能部品取付台座１となる。尚、タイヤ６０の周方向Ｒに沿って凹部を隔てて並ぶように設けられる凸部の数は、数個、例えば、５個以下でよい。

また、実施形態の機能部品取付台座１は、嵌合凹部２の内周壁面９が、嵌合凹部２の中心軸２Ｘを中心とする断面円形状の円環体の外周面を形成する断面半円形の外周面に形成され、嵌合凹部２の内周壁面９と機能部品側取付部３０の円柱体の外周面３１とを嵌合状態に接触させる構成としたので、機能部品側取付部３０と機能部品取付台座１との接触界面が円弧曲面となる。このため、当該接触界面の滑り動作が円滑に行われるようになって、機能部品取付台座１に歪集中を招き難くなるので、機能部品取付台座１の耐久性がより向上する。

また、実施形態の機能部品側取付部３０は、機能部品側取付部３０の仕切凸部３３の壁面３３ａと接触する機能部品取付台座１の半円形凸部５の壁面５ａ及び半円形凸部６の壁面６ａが、タイヤ６０の径方向に沿って延長する平面により形成されたので、慣性力を分散支持する力が大きくなり、小面積の平面で慣性力を支持できる。よって、凸部の高さを低くできて、嵌合凹部２の深さを浅くでき、機能部品側取付部３０を小型化できる。

また、機能部品取付台座１の嵌合凹部２の底部は、凸部の面積が凹部の面積よりも大きくなるように構成したので、機能部品取付台座１の外底面４と凹部の底面との間のゴム厚さの薄い箇所よりも機能部品取付台座１の外底面４と凸部の頂面との間のゴム厚さの厚い箇所を多くでき、耐久性の高い機能部品取付台座１を構成できる。

上述した実施形態、及び、後述する比較例による機能部品取付台座をタイヤの内面に接着し、機能部品取付台座に機能部品側取付部を取付けることで内面に機能部品を装着したタイヤを以下の条件で試験し、機能部品取付台座の破損の有無を調べた結果を図７に示す。
（１）タイヤ：２２５／５０Ｒ１７
（２）高速耐久試験：荷重６２０ｋｇｆ、空気圧２６０ｋｐａ、最大速度１７０ｋｐｈまで走行。
（３）突起乗越試験：荷重７００ｋｇｆ、空気圧１８０ｋｐａ、速度５０ｋｐｈで３５ｍｍ高さの突起を３６０回通過するまで実施。

比較例１の機能部品取付台座１００及び機能部品側取付部３００は、実施形態の機能部品取付台座１及び機能部品側取付部３０と比べて、図９に示すように、底部に凹凸が設けられていない構成である。
比較例２の機能部品取付台座１０１及び機能部品側取付部３０１は、図１０に示すように、特許文献１に開示された構成である。

実施形態の機能部品取付台座１及び機能部品側取付部３０による取付構造によれば、上述したように、踏込時、及び、蹴出時に機能部品２９に加わる慣性力Ｆを複数箇所（複数の荷重点Ｆ３；Ｆ３；Ｆ３）で分散して支持することができるため、高速耐久試験において機能部品取付台座１は破損しなかった。
また、実施形態の機能部品取付台座１及び機能部品側取付部３０による取付構造によれば、上述したように、タイヤ６０が突起を通過する際に衝撃力Ｆ２が機能部品取付台座１に加わった場合、機能部品取付台座１の弾性変形及び機能部品側取付部３０と機能部品取付台座１との接触界面の滑りＦ４によって機能部品取付台座１の歪を逃がすことができるため、突起乗越試験において機能部品取付台座１は破損しなかった。

一方、比較例１の機能部品取付台座１００及び機能部品側取付部３００による取付構造によれば、図９（ａ）に示すように、タイヤ６０の踏込時、及び、蹴出時に機能部品２９に加わる慣性力Ｆ１を荷重点Ｆ３で示す１箇所で支持するため、機能部品取付台座１００にかかる負担が大きくなり、高速耐久試験において機能部品取付台座１００が破損した。
また、比較例１の機能部品取付台座１００及び機能部品側取付部３００による取付構造によれば、図９（ｂ）に示すように、タイヤ６０が突起を通過する際に衝撃力Ｆ２が機能部品取付台座１に加わった場合、機能部品取付台座１００の弾性変形及び機能部品側取付部３００と機能部品取付台座１００との接触界面の滑りＦ４によって機能部品取付台座１００の歪を逃がすことができるため、突起乗越試験において機能部品取付台座１は破損しなかった。

さらに、比較例２の機能部品取付台座１０１及び機能部品側取付部３０１による取付構造によれば、図１０（ａ）に示すように、枠体２２０及び挿入片２５０からなる剛性の高い機能部品固定機構が台座ゴム２１０に接着されており、タイヤ６０の踏込時、及び、蹴出時に機能部品２９に加わる慣性力Ｆ１を機能部品取付台座１０１全体（無数の荷重点Ｆ３）で支持することができるために機能部品取付台座１０１の高速耐久性が高くなるので、高速耐久試験において機能部品取付台座１０１は破損しなかった。
しかしながら、比較例２の機能部品取付台座１０１及び機能部品側取付部３０１による取付構造によれば、図１０（ｂ）に示すように、タイヤ６０が突起を通過する際に衝撃力Ｆ２が機能部品取付台座１０１に加わった場合、剛性の高い機能部品固定機構が台座ゴム２１０に接着されているために剛性の高い機能部品固定機構によって台座ゴム２１０の変形が拘束され、剛性段差となる台座ゴム２１０と機能部品固定機構の枠体２２０との界面に歪が集中しやすくなって機能部品取付台座１０１の耐久性が低くなるため、突起乗越試験において機能部品取付台座１０１が破損した。

以上の性能試験結果からも明らかなように、実施形態の機能部品取付台座１によれば、タイヤ６０の踏込時、及び、蹴出時に機能部品２９に加わる慣性力Ｆ１を分散して支持できるとともに、タイヤ６０が突起を通過する際に衝撃力Ｆ２が機能部品取付台座１に加わった場合に、機能部品側取付部３０と機能部品取付台座１との接触界面の滑りＦ４で逃がすことができるように構成されたので、タイヤ６０の踏込時及び蹴出時に機能部品２９に加わる慣性力Ｆ１、及び、突起通過時に機能部品取付台座１に加わる衝撃力Ｆ２に対して、耐久性の高い機能部品取付台座１を得ることができた。
そして、実施形態の機能部品取付台座をタイヤの内面に取付けることで、耐久性が高く、機能部品脱落防止効果の高い機能部品取付台座を備えたタイヤを提供できる。

尚、本発明の機能部品取付台座は、タイヤの転動時に機能部品に加わる慣性力を複数の箇所で分散して支持することができれば、タイヤの内面のどこに取付けても構わない。

１機能部品取付台座、２嵌合凹部、３開口、３Ａ開口径、
５；６半円形凸部（凸部）、８仕切凹部（凹部）、
９嵌合凹部の内周壁面（内面）、
２９機能部品、３０機能部品側取付部、３０Ａ機能部品側取付部の最大径、
３１機能部品側取付部の外周面（外面）、３４；３５半円形凹部（凹部）、
３３仕切凸部（凸部）、６０タイヤ、７０タイヤの内面。

Claims

ゴム材料により形成されタイヤの内面に取付けられてタイヤの内面に機能部品を取付けるための機能部品取付台座であって、
前記機能部品に設けられた機能部品側取付部が嵌め込まれる嵌合凹部を備え、
前記嵌合凹部は、当該嵌合凹部への開口の開口径が前記機能部品側取付部の最大径よりも小さい寸法に形成されるとともに、内面が前記機能部品側取付部の外面と嵌合する嵌合面に形成され、かつ、底部が前記機能部品側取付部に形成された凹凸部と嵌合する凹凸部に形成されたことを特徴とする機能部品取付台座。
前記嵌合凹部の底部に凸部を複数備えたことを特徴とする請求項１に記載の機能部品取付台座。
請求項１又は請求項２に記載の機能部品取付台座がタイヤの内面に取付けられたことを特徴とするタイヤ。