JP2018016277A - Functional component fitting pedestal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤの使用状態を検出するセンサモジュール等の機能部品をタイヤに取付けるための機能部品取付台座に関するものである。 The present invention relates to a functional component mounting base for mounting a functional component such as a sensor module for detecting a use state of a tire to a tire.
従来、圧力センサ、温度センサ、加速度センサ等のセンサと、電池又は発電素子と、無線機とを一体化したセンサモジュール等の機能部品をゴム製の台座を介してタイヤの内面に装着して、タイヤ内圧などの走行中のタイヤの状態を検出するとともに、検出されたセンサ情報を車両側に送信する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1では、台座とセンサモジュールとの嵌合部に突起を設けて、タイヤの踏み込み時及び蹴り出し時に機能部品に加わる慣性力を台座に分散させることで、電池や発電素子などの重量物を搭載しても、台座の高速耐久性能を確保するようにしている。
Conventionally, a functional part such as a sensor module in which a sensor such as a pressure sensor, a temperature sensor, an acceleration sensor, a battery or a power generation element, and a wireless device is integrated is attached to the inner surface of a tire via a rubber base, A technique for detecting the state of a running tire such as tire internal pressure and transmitting detected sensor information to the vehicle side is known (see, for example, Patent Document 1).
In
しかしながら、センサモジュールとの嵌合部に突起を設けるだけでは、高速耐久性能が十分ではなかった。
そこで、台座のゴムのモジュラスを増大させれば、高速耐久性能を向上させることができると考えられるが、ゴムのモジュラスを増大させると、タイヤの変形が大きくなった場合には、台座のゴムの剛性が高まり過ぎるため、台座のゴムが変形に耐えきれず破損する場合があった。
However, the high-speed durability performance is not sufficient only by providing a protrusion at the fitting portion with the sensor module.
Therefore, it is considered that if the modulus of the pedestal rubber is increased, the high-speed durability performance can be improved, but if the modulus of the rubber is increased, if the deformation of the tire increases, Since the rigidity is too high, the rubber on the pedestal sometimes cannot withstand deformation and may be damaged.
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、高速耐久性能とタイヤの大変形時における耐久性能をともに向上させた機能部品取付台座を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a functional component mounting base in which both high-speed durability performance and durability performance during large deformation of a tire are improved.
本発明は、タイヤの内面に取付けられる、機能部品の取付部を挿脱するための出入口となる開口部と前記機能部品の取付部を収納する収納凹部とを有するゴム製の機能部品取付台座であって、前記タイヤの内面に固定される底部と、前記底部と前記開口部とを繋ぐ側壁部とを備え、前記底部が、前記開口部側に突出する突起部と、前記突起部の前記開口部側に設けられて、前記取付部の、前記機能部品の取付時に前記底部に対向する面に設けられた挿入用凸部と嵌合する取付用凹部とを有し、前記底部を構成するゴムのモジュラスが、前記側壁部を構成するゴムのモジュラスよりも高いことを特徴とする。
これにより、タイヤ踏み込み時などの大きな慣性力を、モジュラスの高いゴムで構成された底部で支持することができるとともに、タイヤが路面の突起を踏むなどして大変形した場合でも、側壁部がモジュラスが低いゴムから構成されているので、変形に追従することができる。したがって、機能部品取付台座の高速耐久性能とタイヤの大変形時における耐久性能をともに向上させることができる。
なお、モジュラスMnは、試験片に、100%以上の伸びを与えたときの応力(引張強さ)の大きさFn(MPa)で、一般には、100%モジュラスが用いられる。
また、前記開口部の径を、前記底部の内壁面と前記側壁部の内壁面とにより形成される収納凹部の最大径よりも小さく形成することで、収納凹部内に挿入された機能部品が機能部品取付台座のゴムの弾性力によって底部側に押圧されるようにしたので、機能部品を収納凹部内に確実に維持することができる。
The present invention is a functional part mounting base made of rubber having an opening serving as an entrance for inserting and removing a mounting part for a functional part and an accommodating recess for storing the mounting part for the functional part, which are attached to the inner surface of the tire. A bottom portion fixed to an inner surface of the tire; and a side wall portion connecting the bottom portion and the opening portion, wherein the bottom portion protrudes toward the opening portion, and the opening of the protrusion portion. A rubber that is provided on a portion side and has a mounting concave portion that fits into an insertion convex portion provided on a surface of the mounting portion that faces the bottom portion when the functional component is mounted, and constitutes the bottom portion The modulus is higher than the modulus of rubber constituting the side wall portion.
As a result, a large inertial force such as when the tire is depressed can be supported by the bottom portion made of rubber having a high modulus, and the side wall portion has a modulus even when the tire is greatly deformed by stepping on a protrusion on the road surface. Since it is made of low rubber, it can follow the deformation. Therefore, it is possible to improve both the high-speed durability performance of the functional component mounting base and the durability performance when the tire is largely deformed.
The modulus Mn is the magnitude of stress (tensile strength) Fn (MPa) when an elongation of 100% or more is given to the specimen, and 100% modulus is generally used.
Further, the functional part inserted into the storage recess functions by forming the diameter of the opening smaller than the maximum diameter of the storage recess formed by the inner wall surface of the bottom and the inner wall surface of the side wall. Since the bottom of the component mounting base is pressed by the elastic force of the rubber, the functional component can be reliably maintained in the storage recess.
図1(a),(b)は、本実施の形態を示す図で、(a)図は、本発明による機能部品取付台座(以下、台座10という)を示す図で、(b)図は、この台座10に装着される機能部品20を示す図である。
機能部品20は、取付部21と、取付部21から突出するように形成された把持部22と、取付部21の把持部22とは反対側に設けられた挿入用凸部23と、センサモジュール24とを備える。
センサモジュール24は、タイヤ内の温度、圧力、振動等を計測するためのセンサ24aと、電源としての発電素子24bと、センサ24aで検出したデータを送信するための無線機24cとを一体化したもので、取付部21及び把持部22の少なくとも一方に内蔵される。なお、センサ24aは、挿入用凸部23に内蔵させてもよい。
以下、図1の上方向である把持部22の突出方向を機能部品20の上側、挿入用凸部23の突出方向を下側、同図の左右方向を幅方向という。下側が機能部品20の取付時におけるタイヤ30の内面側(ここでは、インナーライナー部31側)である。
本例では、図2(a),(b)に示すように、取付部21を、矩形25と、矩形25の右辺25bを直径とした半円26とから成る図形27(角丸長方形の右半分)に矩形状の切欠部25kを設けた図形を、矩形25の左辺25aを回転軸Jとして回転して成る回転体の形状とした。回転軸Jは、得られた回転体の中心軸となるので、以下、このJを回転体の中心軸という。
取付部21は、上下方向の長さである高さが、上記矩形25の左辺25a(または、右辺25b)の長さaよりも切欠部25kの深さdだけ短く、半径が上辺25c(または、下辺25d)の長さbと等しい円柱部21aと、この円柱部21aの幅方向外側に形成される、中心軸Jに平行な面で切ったときの断面形状が、中心軸Jから距離bだけ離れて位置する、直径が左辺25a(または、右辺25b)の長さaに等しい半円である円環部21bとを備える。円環部21bの半円は、中心軸Jから離れる方向に突出するよう湾曲しており、円環部21bの外径寸法(2a+2b)が、取付部21の最大径となる。
取付部21の下面側には、半径が上辺25c(または、下辺25d)の長さbと等しい、高さが切欠部25kの深さdである円柱状の凹部21kが形成されている。
把持部22は、幅方向の長さが円柱部21aの半径bよりも短い板状の部材で、取付部21の円柱部21aの上面側に突設される。なお、把持部22を、円柱状の部材としてもよい。この場合も、円柱の半径を円柱部21aの半径bよりも短くすることが好ましい。
挿入用凸部23は、取付部21の円柱部21aの下面側である円柱状の凹部21kから下方に突出する部材である。
本例では、この挿入用凸部23を、円柱状の凹部21kの中心を通り、円柱状の凹部21kを、2つの半月状の凹部211k,212kに分割する棒状の部材としたが、切欠部25kの中心から下方に突出する円柱状としてもよい。あるいは、切欠部25kから突出する複数の棒状の部材としてもよい。この場合、複数の棒状の部材は、切欠部25kの中心に対して点対象、もしくは、中心線に対して線対称に設けることが好ましい。
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing the present embodiment, FIG. 1A is a diagram showing a functional component mounting base (hereinafter referred to as a base 10) according to the present invention, and FIG. FIG. 2 is a diagram showing a
The
The
1 is referred to as the upper side of the
In this example, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the
The height of the
A
The
The
In this example, the
台座10は、図1(a)に示すように、機能部品20の取付部21を挿脱するための出入口となる開口部11と、機能部品20の取付部21を収納する収納凹部12とを有するゴム製の部品で、タイヤ30の内面であるインナーライナー部31に固定される底部13と、底部13と開口部11とを繋ぐ側壁部14とを備える。
底部13は、開口部11側に突出する突起部15と、この突起部15の開口部11側に設けられた取付用凹部16とを有する。
側壁部14は、機能部品20の取付部21の、切欠部25kを設ける前の形状である、中心軸Jに平行な面で切ったときの断面形状が角丸長方形である回転体のような形状の凹部を有する筒状の部材で、側壁部14の内壁面と底部13の内壁面とにより、機能部品20の取付部21と同形の収納凹部12を形成する。すなわち、収納凹部12は、取付部21の円柱部21aに対応する円柱状空隙部12aと、収納凹部12の取付部21の円環部21bに対応する、中心軸Jから離れる方向に突出するよう湾曲する円環状空隙部12bとを有する。円環状空隙部12bの外径寸法が、収納凹部12の最大径となる。なお、収納凹部12の長さ寸法を取付部21の長さ寸法よりもやや小さめに設定すれば、取付部21を台座10のゴムの弾性により保持することができる。
また、側壁部13の外周面は、下側に行くにしたがって、中心軸Jから遠ざけるように形成されている。このように、側壁部14の肉厚を、下部に行くほど厚く形成すれば、底部13だけでなく、側壁部14の下部側もタイヤ30の内面に固定される。
突起部15は、機能部品20の取付部21の円柱状の凹部21kに嵌合するように形成され、取付用凹部16は、機能部品20に設けられた挿入用凸部23と嵌合するように形成される。具体的には、突起部14を、円柱状の凹部21kの径よりもやや大きめな径を有する円柱状に形成し、取付用凹部16を、突起部14の中心を通る、幅が挿入用凸部23の幅よりもやや狭い直線状の溝として形成すれば、取付部21を台座10のゴムの弾性によ更に確実に保持できる。
突起部15の取付用凹部16の左右の部分151,152が、取付部21の半月状の凹部211k,212kとそれぞれ嵌合する。
なお、開口部11の径は、当然のことながら、収納凹部12の最大径よりも小さく形成される。これにより、収納凹部12内に挿入された機能部品20の取付部21は、台座10のゴムの弾性力によって底部13側に押圧されるので、機能部品20を、確実に嵌合状態に維持することができる。
As shown in FIG. 1A, the
The
The
Moreover, the outer peripheral surface of the
The
The left and
The diameter of the opening 11 is naturally smaller than the maximum diameter of the storage recess 12. As a result, the
本発明の台座10では、機能部品20の取付部21の凹部21kに嵌合するとともに、挿入用凸部23が嵌合される取付用凹部16を有する底部13を構成するゴム(以下、ゴム1という)のモジュラスを、取付部21の側面である円環部21bを弾性により保持する側壁部14を構成するゴム(以下、ゴム2という)のモジュラスよりも高く設定することで、台座10の高速耐久性能とタイヤの大変形時における耐久性能をともに向上させることができるようにしている。
なお、ゴム1の100%モジュラスとしては、0.9MPa〜1.3MPaの範囲とすることが好ましく、ゴム2の100%モジュラスとしては、4MPa〜10MPaの範囲とすることが好ましい。
以下、台座10の作用について説明する。
図3(a)に示すように、タイヤ30は、最下部が接地した状態で転動するので、非接地部は回転運動で、接地部は直線運動となる。このため、非接地部から接地部に移行する際には、境界である踏み込み端Efで、踏み込み端よりも前の部分における向心力F1と踏み込み端近傍における向心力F2(F2<F1と)とのアンバランスにより、タイヤ30の内面に装着された台座10及び機能部品20に水平方向の慣性力FXが発生する(蹴り出し端の場合には、蹴り出し端よりも後ろの部分の向心力の方が蹴り出し端近傍における向心力よりも大きいので、慣性力の方向は逆になる)。
この慣性力FXは、同図の白抜きの小さな矢印で示すf1のように、台座10の底部13と側壁部14の底部13側の3箇所に分散される。
また、慣性力FXは、回転速度が高くなるほど大ききなり、数10kgfにも及ぶ場合があるが、図4(a)に示すような、、底部13を構成するゴムのモジュラスと側壁部14を構成するゴムのモジュラスとが、ともに、上記のゴム2と同じ低いモジュラスのゴムである台座10Aでは、機能部品20が重い場合には、台座10の底部13が破損し、機能部品20がタイヤ30の内面から脱落してしまうおそれがある。
一方、非接地部でのタイヤ内面は曲率を持っているが、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。更に、図3(b)に示すように、タイヤ30が大きな突起状のもの(図示せず)を通過するような場合には、衝撃力FZが作用するため、タイヤ30の内面は逆Rが付くほどの大変形をし、より大きな回転方向歪が発生する。
ところで、図4(b)に示すような、高速耐久性を高めるため、底部13を構成するゴムのモジュラスと側壁部14を構成するゴムのモジュラスとを、ともに、上記のゴム1と同じ高いモジュラスのゴムとした台座10Bでは、台座10の底部13の破損は防止できるものの、側壁部14のゴムがタイヤ30の変形に追従できず、側壁部14のゴムが破損してしまうするおそれがある。
これに対して、本発明の台座10は、底部13を構成するゴム1をモジュラスが高いゴムとし、側壁部14を構成するゴム2をモジュラスが低いゴムとしたので、慣性力FXが大きくなった場合でも、底部13が破損することはない。また、衝撃力FZによりタイヤ30が大変形した場合でも、側壁部14の弾性変形、及び、機能部品20の取付部21と台座10との境界面の滑りf2により、台座10の歪を逃がすことができるので、機能部品取付台座の高速耐久性能とタイヤの大変形時における耐久性能をともに向上させることができる。
In the
The 100% modulus of the
Hereinafter, the operation of the base 10 will be described.
As shown in FIG. 3A, the
The inertial force FX is distributed at three locations on the bottom 13 side of the
The inertia force FX increases as the rotational speed increases and may reach several tens of kgf. However, as shown in FIG. 4A, the rubber modulus and the
On the other hand, the inner surface of the tire at the non-contact portion has a curvature, but becomes horizontal at the contact portion, so that repeated distortion in the rotational direction occurs as the tire rolls. Further, as shown in FIG. 3B, when the
Incidentally, as shown in FIG. 4B, in order to improve high-speed durability, both the modulus of rubber constituting the
On the other hand, in the
[実施例]
機能部品を取付けた機能部品取付台座を、タイヤ内面に接着材で固定した後、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以下の表1に示す。
実施例は、図1(a)に示した、側壁部のゴムであるゴム1の100%モジュラスが1Mpa、底部のゴムであるゴム2の100%モジュラスが7Mpaである本発明による台座、従来例1は、側壁部も底部も、100%モジュラスが1Mpaであるゴム1を用いた台座、従来例2は、側壁部も底部も、100%モジュラスが7Mpaであるゴム2を用いた台座である。
(1)タイヤサイズ、225/50R17
(2)高速耐久試験
荷重620kgf、空気圧260kPa、最大速度170km/hまで走行。
(3)突起乗越試験
荷重700kgf、空気圧180kPa、最大速度50km/hで、35mmの高
さの突起を360回通過するまで実施。
また、本発明のように、側壁部のゴムに低モジュラスのゴムを用い、底部のゴムに高モジュラスのゴムを用いれば、高速耐久性能とタイヤの大変形時における耐久性能をともに確保できることが確認された。
[Example]
Table 1 below shows the results of examining the presence or absence of damage to the functional component mounting base after the functional component mounting base to which the functional component is mounted is fixed to the inner surface of the tire with an adhesive and the tire is tested under the following conditions.
The embodiment shown in FIG. 1 (a) is a pedestal according to the present invention in which the
(1) Tire size, 225 / 50R17
(2) High-speed endurance test Traveling to a load of 620 kgf, an air pressure of 260 kPa, and a maximum speed of 170 km / h.
(3) Protrusion overpass test Conducted at a load of 700 kgf, air pressure of 180 kPa, maximum speed of 50 km / h until a protrusion with a height of 35 mm passed 360 times.
In addition, if low modulus rubber is used for the side wall rubber and high modulus rubber is used for the bottom rubber as in the present invention, it is confirmed that both high speed durability performance and durability performance during large deformation of the tire can be secured. It was done.
以上、本発明を実施の形態及び実施例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲からかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment and an Example, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the embodiment. It is from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.
例えば、前記実施の形態では、機能部品20の取付部21を、角丸長方形の短軸を回転軸(中心軸J)として得られる回転体としたが、を中心軸Jに沿った方向の両方の端部(底部、頂部)の径寸法よりも大きい径寸法に形成された側面を有した回転体、又は、柱体、又は、盤体等のような形状、例えば、楕円の短軸を回転軸(中心軸)として得られる回転楕円体、又は、円柱体、又は円盤体のような形状であってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
10 機能部品取付台座、11 開口部、12 収納凹部、
13 底部、14 側壁部、15 突起部、16 取付用凹部、
20 機能部品、21 取付部、21a 円柱部、21b 円環部、
21k 円柱状の凹部、22 把持部、23 挿入用凸部、24 センサモジュール、
24a センサ、24b 発電素子、24c 無線機、
30 タイヤ、31 インナーライナー部。
10 functional component mounting base, 11 opening, 12 storage recess,
13 bottom part, 14 side wall part, 15 protrusion part, 16 recessed part for attachment,
20 functional parts, 21 mounting part, 21a cylindrical part, 21b annular part,
21k cylindrical concave part, 22 gripping part, 23 convex part for insertion, 24 sensor module,
24a sensor, 24b power generation element, 24c wireless device,
30 tires, 31 inner liner part.
Claims (2)
前記タイヤの内面に固定される底部と、
前記底部と前記開口部とを繋ぐ側壁部とを備え、
前記底部が、
前記開口部側に突出する突起部と、
前記突起部の前記開口部側に設けられて、前記取付部の、前記機能部品の取付時に前記底部に対向する面に設けられた挿入用凸部と嵌合する取付用凹部とを有し、
前記底部を構成するゴムのモジュラスが、前記側壁部を構成するゴムのモジュラスよりも高いことを特徴とする機能部品取付台座。 A functional component mounting base made of rubber having an opening serving as an entrance and exit for inserting and removing the mounting portion of the functional component attached to the inner surface of the tire, and a storage recess for storing the mounting portion of the functional component,
A bottom fixed to the inner surface of the tire;
A side wall connecting the bottom and the opening;
The bottom is
A protrusion projecting toward the opening,
A mounting recess provided on the opening side of the protrusion, and fitted with an insertion protrusion provided on a surface of the mounting portion facing the bottom when the functional component is mounted;
A functional component mounting base, wherein a modulus of rubber constituting the bottom portion is higher than a modulus of rubber constituting the side wall portion.
The functional component mounting according to claim 1, wherein a diameter of the opening is smaller than a maximum diameter of a storage recess formed by an inner wall surface of the bottom portion and an inner wall surface of the side wall portion. pedestal.
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