JP2019098852A - 機能部品取付台座、機能部品及びタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ径方向に沿った大きな衝撃がタイヤに入力された場合でも、小型で形状が簡素な機能部品の機能を損なうことなく、より確実に当該機能部品をタイヤ内面に取り付けることができる機能部品取付台座、機能部品及びタイヤを提供する。【解決手段】機能部品取付台座100は、空気入りタイヤのタイヤ内面30に機能部品200を取り付けるために用いられる。機能部品取付台座100は、タイヤ内面30からタイヤ径方向内側に延び、機能部品200の側面210を包囲する包囲壁部110と、包囲壁部110に連なり、機能部品200のタイヤ径方向内側の周縁部221を係止する鍔部130とを有する。機能部品取付台座100は、周縁部221の一部に形成され、タイヤ幅方向またはタイヤ周方向に延びる切欠き部231, 232と係合する係合凸部131, 132を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤ内面に機能部品を取り付ける機能部品取付台座、機能部品及びタイヤに関する。

車両などに装着される空気入りタイヤ（以下、タイヤと適宜省略する）では、路面と接するトレッドの内側面などのタイヤ内面に、温度、内圧または加速度などを測定するセンサなどの機能部品が装着される場合がある。このようなタイヤには、当該機能部品をタイヤ内面に取り付ける機能部品取付台座が設けられる。

機能部品取付台座には、タイヤが路面上の凹凸などを通過した場合に発生するタイヤの変形に対する十分な耐久性と、機能部品を保持する性能が求められる。そこで、機能部品取付台座の底面に、円環状の機能部品取付部の凸部と嵌合する凹部を形成した構造が知られている（例えば、特許文献１）。

このような構造の機能部品取付台座によれば、機能部品の脱落を防止しつつ、特定の部位への歪や応力の集中を緩和できるため、機能部品取付台座の耐久性が向上する。

特開2015-160512号公報

ところで、近年、上述したセンサなどの機能部品は、さらに多機能化及び小型化が進んでいる。具体的には、温度、内圧及び加速度を測定可能なセンサ（機能部品）のサイズは、重量抑制及び資源削減の観点から、ボタン電池程度まで小型化され、形状も簡素化されている。

また、機能部品の着脱を考慮すると、機能部品を完全に封止することは好ましくなく、ボタン電池のような円盤状の機能部品の表面は、封止されずに露出していることが好ましい。従って、機能部品取付台座は、このように露出される部分を確保しつつ、機能部品を確実にタイヤ内面に取り付ける機能を有する必要がある。

一方、車両が走行する道路には、舗装路であっても、路面が荒れて凹凸が形成されている場合がある。特に、寒冷地の融雪期に多く発生する、いわゆるポットホールを車両が通過すると、タイヤ径方向に沿った大きな衝撃（突き上げ）がタイヤに入力される。このようなタイヤ径方向に沿った大きな衝撃力がタイヤに入力されると、機能部品が機能部品取付台座から脱落し易くなったり、機能部品が機能部品取付台座内で回転し易くなったりすることが確認されている。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、タイヤ径方向に沿った大きな衝撃がタイヤに入力された場合でも、小型で形状が簡素な機能部品の機能を損なうことなく、より確実に当該機能部品をタイヤ内面に取り付けることができる機能部品取付台座、機能部品及びタイヤの提供を目的とする。

本発明の一態様は、タイヤ（空気入りタイヤ10）の内側の表面であるタイヤ内面（タイヤ内面30）に機能部品（機能部品200）を取り付ける機能部品取付台座（例えば、機能部品取付台座100）であって、前記タイヤ内面からタイヤ径方向内側に延び、前記機能部品の側面（側面210）を包囲する包囲壁部（包囲壁部110）と、前記包囲壁部に連なり、前記機能部品のタイヤ径方向内側の周縁部（周縁部221）を係止する鍔部（鍔部130）と、前記周縁部の一部に形成され、タイヤ幅方向またはタイヤ周方向に延びる切欠き部（切欠き部231, 232）と係合する係合凸部（係合凸部131, 132）とを有する。

本発明の一態様は、機能部品取付台座を用いて、タイヤの内側の表面であるタイヤ内面に取り付けられる機能部品であって、前記機能部品取付台座は、前記タイヤ内面からタイヤ径方向内側に延び、前記機能部品の側面を包囲する包囲壁部と、前記包囲壁部に連なり、前記機能部品のタイヤ径方向内側の周縁部を係止する鍔部とを有し、前記周縁部の一部には、タイヤ幅方向またはタイヤ周方向に延びる切欠き部が形成され、前記切欠き部は、前記機能部品取付台座に設けられた係合凸部と係合する。

上述した機能部品取付台座、機能部品及びタイヤによれば、タイヤ径方向に沿った大きな衝撃がタイヤに入力された場合でも、小型で形状が簡素な機能部品の機能を損なうことなく、より確実に当該機能部品をタイヤ内面に取り付けることができる。

図１は、空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面図である。 図２は、機能部品取付台座100及び機能部品200の平面図である。 図３は、機能部品取付台座100及び機能部品200の分解側面図である。 図４は、機能部品取付台座100の単体平面図である。 図５は、機能部品200の単体平面図である。 図６は、図５に示したF6方向からの機能部品200の側面図である。 図７は、変形例に係る機能部品取付台座100A及び機能部品200Aの平面図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）タイヤの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面図である。

図１に示すように、空気入りタイヤ10は、リムホール50に組み付けられて使用される。リムホール50に組み付けられた空気入りタイヤ10の内側空間には、空気などの気体が充填される。

路面と接するトレッド20の裏側には、機能部品200が取り付けられている。機能部品200としては、温度、内圧または加速度などを測定するセンサ、及び無線通信デバイス（無線機）が挙げられる。

機能部品200は、機能部品取付台座100を介して、空気入りタイヤ10の内側の表面、具体的には、タイヤ内面30に取り付けられている。つまり、機能部品取付台座100は、機能部品200をタイヤ内面30に取り付けるための台座である。

機能部品取付台座100は、ゴム製であり、タイヤ内面30に固定されている。機能部品取付台座100のタイヤ内面30への固定方法は、特に限定されない。接着剤で別体の機能部品取付台座100が接着されてもよいし、可能であれば、空気入りタイヤ10の加硫時に一体として成形されてもよい。このようにして、空気入りタイヤ10には、機能部品取付台座100を備えられる。

なお、空気入りタイヤ10の種類も特に限定されないが、本実施形態では、主に通常の舗装路（一般道及び高速道）を走行する乗用自動車、トラック、バスなどの自動車に装着されることを前提とする。

（２）機能部品取付台座100及び機能部品200の構造
図２は、機能部品取付台座100及び機能部品200の平面図である。図３は、機能部品取付台座100及び機能部品200の分解側面図である。図３では、機能部品取付台座100は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面図として示されている。図４は、機能部品取付台座100の単体平面図である。

また、図５は、機能部品200の単体平面図である。図６は、図５に示したF6方向からの機能部品200の側面図である。

機能部品取付台座100は、包囲壁部110、ベース部120及び鍔部130を有する。鍔部130には、タイヤ径方向外側に凸となり、機能部品200と係合する係合凸部131及び係合凸部132が設けられる。

また、機能部品200は、側面210、上面220及び底面230を有する。上面220には、無線通信デバイスと接続されるアンテナ部205が設けられる。

アンテナ部205を除く機能部品200の本体部分は、ある程度の厚みがあるボタン電池と同様の形状である。つまり、機能部品200の平面形状は、円形である。機能部品200の本体部分は、センサを含む電池及び基板をポッティング材で包み込んだものである。

機能部品200は、機能部品取付台座100に押し込まれることによって機能部品取付台座100に装着される（図３の矢印参照）。つまり、機能部品200は、機能部品取付台座100に着脱可能に取り付けられる。

このため、機能部品取付台座100の鍔部130の内側には機能部品200を挿入できるように、開口部135が形成されている。また、開口部135は、機能部品200の測定精度（温度、内圧など）及び無線通信機能に対する影響を抑制することを意図して形成されている。

上述したように、機能部品取付台座100は、ゴム部材によって形成されている。機能部品取付台座100を形成するゴム部材は、特に限定されず、ジエン系ゴムまたは非ジエン系ゴムなどを用い得る。本実施形態では、機能部品取付台座100の50%モジュラス値（50%のひずみを与えたときの応力）は、1.4MPa以下である。50%モジュラス値は、所定の測定方法（JIS K6251）に基づいて測定した値である。

なお、機能部品取付台座100の50%モジュラス値は、1.4〜1.0MPaの範囲とすることが、機能部品200の脱落防止の観点から好ましい。但し、下限値は、必ずしも1.0MPaに限定されない。下限値は、機能部品200の保持や性能発揮に影響を与えないのであれば、1.0MPaを多少下回っても構わない（例えば、0.8MPa）。

包囲壁部110は、タイヤ内面30に接するベース部120からタイヤ径方向内側に延びる。包囲壁部110は、機能部品200の側面210を包囲する。具体的には、包囲壁部110は、タイヤ内面30からタイヤ径方向内側に向けて立ち上がっている。

包囲壁部110の内側面111は、機能部品200と接する。包囲壁部110は、機能部品200の側面210を包囲するように、係合凸部131及び係合凸部132の部分を除き、平面視において円形である。機能部品200の側面210の径方向サイズは、包囲壁部110と内側面111の径方向サイズよりも少しだけ大きく、側面210は、内側面111と一定の圧力が掛かった状態で接触する。

ベース部120は、タイヤ内面30と接している部分である。ベース部120も機能部品取付台座100の平面視において円形である。ベース部120の直径は、包囲壁部110の直径よりも大きい。

また、ベース部120には、底面125が形成されている。底面125は、機能部品200の底面230と接する。

鍔部130は、包囲壁部110に連なる。鍔部130は、機能部品200のタイヤ径方向内側の周縁部221を係止する。具体的には、鍔部130は、機能部品取付台座100に押し込まれた機能部品200の周縁部221を係止する。

本実施形態では、係合凸部131を含む鍔部130のタイヤ径方向に沿った厚みTは、1.5mm以上である。同様に、係合凸部132を含む厚みTは、1.5mm以上である。

なお、当該厚みは、1.5〜2.0mmの範囲とすることが、機能部品200の脱落防止の観点から好ましい。但し、上限値は、必ずしも2.0mmに限定されない。上限値は、機能部品200の保持や着脱性に影響を与えないのであれば、2.0mmを多少上回っても構わない（例えば、2.4mm）。

係合凸部131は、機能部品200に形成された切欠き部231と係合する。同様に、係合凸部132は、機能部品200に形成された切欠き部232と係合する。

本実施形態では、係合凸部131及び係合凸部132は、切欠き部231及び切欠き部232に対応して、互いに対向するように一対設けられる。

具体的には、係合凸部131及び係合凸部132は、平面形状が円形である機能部品200の中心を基準として対向する位置に形成される。つまり、係合凸部131（切欠き部231）は、係合凸部132（切欠き部232）と反対側に形成される。

また、本実施形態では、一対の係合凸部131及び係合凸部132（切欠き部231及び切欠き部232）は、空気入りタイヤ10の踏み込み側と、タイヤの蹴り出し側とに形成される。具体的には、係合凸部131（切欠き部231）は、空気入りタイヤ10の踏み込み側に形成され、係合凸部132（切欠き部232）は、空気入りタイヤ10の蹴り出し側に形成される。

切欠き部231及び切欠き部232は、機能部品200のタイヤ径方向内側の周縁部221の一部に形成される。具体的には、切欠き部231及び切欠き部232は、互いに対向するように少なくとも一対形成される。より具体的には、切欠き部231及び切欠き部232は、平面形状が円形である機能部品200の中心を基準として対向する位置に形成される。

上述したように、本実施形態では、切欠き部231及び切欠き部232は、空気入りタイヤ10の踏み込み側と、タイヤの蹴り出し側とに形成される。切欠き部231及び切欠き部232は、タイヤ幅方向に延びる。

切欠き部231は、側面部分231aと、平面部分231bとによって形成される。また、切欠き部232は、側面部分232aと、平面部分232bとによって形成される。つまり、切欠き部231及び切欠き部232は、機能部品200の周縁部221の一部に形成された段差である。

側面部分231aは、タイヤ径方向に沿った機能部品200の平坦な部分であり、本実施形態では、タイヤ幅方向に沿って延びる。平面部分231bは、タイヤ径方向に直交する方向に沿った機能部品200の平坦な部分であり、本実施形態では、タイヤ幅方向に延びる。

同様に、側面部分232aは、タイヤ径方向に沿った機能部品200の平坦な部分であり、本実施形態では、タイヤ幅方向に延びる。平面部分232bは、タイヤ径方向に直交する方向に沿った機能部品200の平坦な部分であり、本実施形態では、タイヤ幅方向に延びる。

係合凸部131は、側面部分231aと平面部分231bとに当接する。同様に、係合凸部132は、側面部分232aと平面部分232bとに当接する。

本実施形態では、側面部分231aと、平面部分231bとが成す切欠き角度θ、及び側面部分232aと、平面部分232bとが成す切欠き角度θは、90度程度である。なお、切欠き角度θは、90度以下であることが好ましい。また、機能部品200の機能部品取付台座100との着脱を考慮すると、切欠き角度θは、45度以上とすることが好ましい。

（３）変形例
次に、機能部品取付台座100の変形例について説明する。以下、機能部品取付台座100と異なる部分について、主に説明する。図７は、変形例に係る機能部品取付台座100A及び機能部品200Aの平面図である。

図７に示すように、機能部品取付台座100Aには、単一の係合凸部のみ、具体的には、係合凸部131のみが設けられる。すなわち、機能部品200Aにも、単一の切欠き部のみ、具体的には、係合凸部131と係合する切欠き部231のみが形成される。

このように、機能部品取付台座に設けられる係合凸部、及び機能部品に形成される切欠き部は、一つのみであってもよい。或いは、係合凸部及び切欠き部のペアは、３つ以上備えられていてもよい。

（４）評価結果
次に、本実施形態に係る機能部品取付台座の評価試験の結果について説明する。具体的には、機能部品取付台座100の評価試験の結果について説明する。

評価試験では、適正空気圧に設定された空気入りタイヤ10のトレッド20中央部分に対して先端が丸い形状の棒をタイヤ径方向内側に向かって押し付け、機能部品取付台座に取り付けられた機能部品が、機能部品取付台座からどの程度露出するかを観測した。

具体的には、評価試験前における機能部品の上面220の露出面積（タイヤ径方向内側から視認可能な上面220の面積）を100とし、評価試験後における機能部品の上面220の露出面積の増加量を比率である露出率を計測した。つまり、露出率は、数値が大きい程、機能部品200が機能部品取付台座から浮き上がり、脱落し易い状態を意味する。

機能部品取付台座100及び機能部品200の組合せの場合、露出率は0%であった。一方、機能部品取付台座100及び機能部品200のように、係合凸部（係合凸部131, 132）及び切欠き部（切欠き部231, 232）が備えられていない機能部品取付台座及び機能部品（従来例）の場合、露出率は54%であった。従来例では、機能部品が機能部品取付台座からタイヤ径方向内側に動き、鍔部130に覆われていた機能部品の上面220がかなり露出した。

（５）作用・効果
上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、機能部品取付台座100（機能部品取付台座100Aも同様）は、包囲壁部110と鍔部130とを有し、さらに、機能部品200の周縁部221の一部に形成され、タイヤ幅方向に延びる切欠き部231（切欠き部232）と係合する係合凸部131（係合凸部132）を有する。

このため、機能部品200は、切欠き部231, 232が係合凸部131, 132によって係止された状態で機能部品取付台座100によって保持される。これにより、ポットホールなどを車両が通過し、タイヤ径方向に沿った大きな衝撃（突き上げ）が空気入りタイヤ10に入力された場合でも、機能部品200が機能部品取付台座100から脱落したり、露出したりすることを防止し得る。また、機能部品200が機能部品取付台座100内で回転することも防止し得る。

すなわち、機能部品取付台座100によれば、タイヤ径方向に沿った大きな衝撃が空気入りタイヤ10に入力された場合でも、小型で形状が簡素な機能部品200の機能を損なうことなく、より確実に機能部品200をタイヤ内面30に取り付けることができる。

本実施形態では、切欠き部231及び切欠き部232は、互いに対向するように一対形成され、係合凸部131及び係合凸部132も、切欠き部231及び切欠き部232に対応して、互いに対向するように一対設けられる。

このため、機能部品200の機能部品取付台座100からの脱落、露出、及び機能部品取付台座100内での回転をさらに確実に防止し得る。

より具体的には、切欠き部231及び切欠き部232は、空気入りタイヤ10の踏み込み側と、空気入りタイヤ10の蹴り出し側とに形成される。このため、空気入りタイヤ10の転動に伴って、大きな衝撃が空気入りタイヤ10の踏み込み側から蹴り出し側に亘って連続的に入力された場合でも、機能部品200の機能部品取付台座100からの脱落、露出、及び機能部品取付台座100内での回転をさらに確実に防止し得る。

本実施形態では、側面部分231a（側面部分232a）と、平面部分231b（平面部分232b）とが成す切欠き角度θは、90度以下であり、係合凸部131（係合凸部132）は、側面部分231a（側面部分232a）と、平面部分231b（平面部分232b）とに当接する。

このため、係合凸部131（係合凸部132）は、タイヤ幅方向に延びる側面部分231a（側面部分232a）と、平面部分231b（平面部分232b）と当接することによって、機能部品200は、さらに確実に機能部品取付台座100によって係止される。これにより、機能部品200の機能部品取付台座100からの脱落、露出、及び機能部品取付台座100内での回転をさらに確実に防止し得る。

本実施形態では、機能部品取付台座100の50%モジュラス値は、1.4MPa以下であり、鍔部130のタイヤ径方向に沿った厚みは、1.5mm以上である。

このため、機能部品取付台座100は、適度な柔軟性を有し、タイヤ径方向に沿った大きな衝撃力（突き上げ）が空気入りタイヤ10に入力された場合でも、機能部品200の側面210、上面220及び底面230をより確実に支持することができる。さらに、鍔部130の当該厚みが1.5mm以上であるため、同様に、機能部品200の周縁部221をより確実に支持することができる。

（６）その他の実施形態
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、上述した実施形態では、係合凸部131（係合凸部132）及び切欠き部231（切欠き部232）は、タイヤ幅方向に延びていたが、係合凸部131（係合凸部132）及び切欠き部231（切欠き部232）は、タイヤ幅方向以外、例えば、タイヤ周方向に延びていてもよい。或いは、係合凸部131（係合凸部132）及び切欠き部231（切欠き部232）は、タイヤ幅方向とタイヤ周方向との中間方向に延びていてもよい。

また、機能部品200の平面形状は、必ずしも円形でなくてもよく、楕円形、或いは方形状でも構わない。

さらに、上述した実施形態では、機能部品取付台座100は、トレッド20の裏側に機能部品200が取り付けられていたが、機能部品200（及び機能部品取付台座100）は、トレッド20以外、例えば多少サイドウォール側に近寄った位置（バットレス部など）に取り付けられてもよい。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、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の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

10 空気入りタイヤ
20 トレッド
30 タイヤ内面
50 リムホール
100, 100A 機能部品取付台座
110 包囲壁部
111 内側面
120 ベース部
125 底面
130 鍔部
131, 132 係合凸部
135 開口部
200 機能部品
205 アンテナ部
210 側面
220 上面
221 周縁部
230 底面
231, 232 切欠き部
231a, 232a 側面部分
231b, 232b 平面部分

Claims (7)

1. タイヤの内側の表面であるタイヤ内面に機能部品を取り付ける機能部品取付台座であって、
   前記タイヤ内面からタイヤ径方向内側に延び、前記機能部品の側面を包囲する包囲壁部と、
   前記包囲壁部に連なり、前記機能部品のタイヤ径方向内側の周縁部を係止する鍔部と、
   前記周縁部の一部に形成され、タイヤ幅方向またはタイヤ周方向に延びる切欠き部と係合する係合凸部と
   を有する機能部品取付台座。
2. 前記切欠き部は、互いに対向するように少なくとも一対形成され、
   前記係合凸部は、前記切欠き部に対応して、互いに対向するように少なくとも一対設けられる請求項１に記載の機能部品取付台座。
3. 一対の前記切欠き部は、前記タイヤの踏み込み側と、前記タイヤの蹴り出し側とに形成される請求項１または２に記載の機能部品取付台座。
4. 前記切欠き部は、
   タイヤ径方向に沿った前記機能部品の側面部分と、
   タイヤ径方向に直交する方向に沿った前記機能部品の平面部分と
   によって形成され、
   前記側面部分と前記平面部分とが成す切欠き角度は、90度以下であり、
   前記係合凸部は、前記側面部分と前記平面部分とに当接する請求項１乃至３の何れか一項に記載の機能部品取付台座。
5. 前記機能部品取付台座は、ゴム部材によって形成され、
   前記機能部品取付台座の50%モジュラス値は、1.4MPa以下であり、
   前記係合凸部を含む前記鍔部のタイヤ径方向に沿った厚みは、1.5mm以上である請求項１乃至４の何れか一項に記載の機能部品取付台座。
6. 機能部品取付台座を用いて、タイヤの内側の表面であるタイヤ内面に取り付けられる機能部品であって、
   前記機能部品取付台座は、前記タイヤ内面からタイヤ径方向内側に延び、前記機能部品の側面を包囲する包囲壁部と、前記包囲壁部に連なり、前記機能部品のタイヤ径方向内側の周縁部を係止する鍔部とを有し、
   前記周縁部の一部には、タイヤ幅方向またはタイヤ周方向に延びる切欠き部が形成され、
   前記切欠き部は、前記機能部品取付台座に設けられた係合凸部と係合する機能部品。
7. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の機能部品取付台座を備えるタイヤ。

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