JP2020055453A - タイヤおよびタイヤの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば特許文献1には、識別情報や履歴情報等を記憶するRFID等により構成された通信回路部と、導電性のベルトまたはカーカスコードとをバイパス配線で接続し、導電性のベルトまたはカーカスコードの一部をループアンテナとして機能させるタイヤが開示されている。
ところでアンテナの設計においては、使用する周波数帯域に応じて、アンテナの長さを最適化する必要がある。具体的には、アンテナと電波の共振条件を考慮すると、アンテナの長さは、使用する周波数の波長の半分、あるいは1/4といった長さとすることが好ましい。
しかしながら、特許文献1において、アンテナを構成する部材として示されるベルトまたはカーカスコードは、その寸法が製造上の誤差の影響を受けやすい。よって、これらを用いてアンテナの長さを正確に設定することは困難である。すなわち、製造上の誤差等を考慮すると、導電性のベルトまたはカーカスコードの一部をループアンテナとして機能させることは、通信品質上好ましい態様とはいい難い。
また、特許文献1に開示されている技術においては、電子部品と、導電性の部材としてのベルトまたはカーカスコードとを意図的に電気接触させているが、そのような意図を持っていない場合において、電子部品と、導電性の部材とが電気接触すると、電子部品の性能変化が生じ、電子部品の特性を維持することが困難となる可能性がある。
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係るタイヤ1のタイヤ幅方向の半断面を示す図である。タイヤの基本的な構造は、タイヤ幅方向の断面において左右対称となっているため、ここでは、右半分の断面図を示す。図中、符号S1は、タイヤ赤道面である。タイヤ赤道面S1は、タイヤ回転軸に直交する面で、かつタイヤ幅方向中心に位置する面である。
ここで、タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸に平行な方向であり、図1の断面図における紙面左右方向である。図1においては、タイヤ幅方向Xとして図示されている。
そして、タイヤ幅方向内側とは、タイヤ赤道面S1に近づく方向であり、図1においては、紙面左側である。タイヤ幅方向外側とは、タイヤ赤道面S1から離れる方向であり、図1においては、紙面右側である。
また、タイヤ径方向とは、タイヤ回転軸に垂直な方向であり、図1における紙面上下方向である。図1においては、タイヤ径方向Yとして図示されている。
そして、タイヤ径方向外側とは、タイヤ回転軸から離れる方向であり、図1においては、紙面上側である。タイヤ径方向内側とは、タイヤ回転軸に近づく方向であり、図1においては、紙面下側である。
図2、6〜9についても同様である。
図1に示されるように、カーカスプライ23は、一方のビードコアから他方のビードコアに延び、トレッド12とビード11との間を延在するプライ本体24と、ビードコア21の周りで折り返されているプライ折り返し部25とを備える。本実施形態においては、プライ折り返し部25は、プライ本体24に重ね合わされている。
カーカスプライ23は、タイヤ幅方向に延びる複数のプライコードにより構成されている。また、複数のプライコードは、タイヤ周方向に並んで配列されている。
このプライコードは、ポリエステルやポリアミド等の絶縁性の有機繊維コード等により構成されており、ゴムにより被覆されている。
RFIDタグ40は、RFIDチップと、外部機器と通信を行うためのアンテナとを備えた、パッシブ型のトランスポンダであり、外部機器としての図示しないリーダとの間で無線通信を行う。アンテナとしては、コイル状のスプリングアンテナ、板状のアンテナ、棒状の各種のアンテナが用いられる。例えば、フレキシブル基板に対して所定のパターンをプリントすることによって形成したアンテナであってもよい。アンテナは、使用する周波数帯域等に応じて、最適化されたアンテナ長さに設定されている。RFIDチップ内の記憶部には、製造番号、部品番号等の識別情報が格納されている。
図1、図2に示されるように、本実施形態においては、RFIDタグ40は、スチールサイドプライ33とプライ折り返し部25との間に挟まれた状態で配置されている。また、RFIDタグ40とスチールサイドプライ33との間には、後述の絶縁層が配置されている。
このとき、スチールサイドプライ33およびカーカスプライ23の被覆ゴムは加硫前の生ゴムの状態であるため、その粘着性を利用して、絶縁層34やRFIDタグ40を貼り付けることができる。あるいは、粘着性が低い場合などにおいては、接着剤等を用いて貼り付けてもよい。その後、絶縁層34およびRFIDタグ40をスチールサイドプライ33とカーカスプライ23によって挟み込む。挟み込んだ後、RFIDタグ40を含む各構成部材が組み付けられた生タイヤを、加硫工程において加硫し、タイヤを製造する。
まず、図3〜4を用いて、比較例として、絶縁層34を設けない場合における、RFIDタグ40周辺の加硫工程前後の挙動について説明する。図3は、RFIDタグ40周辺の加硫工程前の状態を模式的に示す図であり、スチールサイドプライ33の断面と、RFIDタグ40のアンテナ42の断面を示す図である。加硫工程前において、スチールサイドプライ33のスチールコード33Bは、生ゴムである被覆ゴム33Cによって覆われている。RFIDタグ40は、生ゴムである被覆ゴム33Cの粘着性を利用して、スチールサイドプライ33に貼り付けられている。
絶縁層34として繊維層を用いる場合は、ポリエステル繊維やポリアミド繊維等による有機繊維層を用いることができる。繊維層を用いることにより、加硫後においてもスチールサイドプライ33とRFIDタグ40との間を、繊維層の厚み分、確実に離間させておくことが可能となる。また、ゴムシートに繊維層を埋設させて、これを絶縁層34として用いてもよい。
図7は、図6のタイヤ2における、RFIDタグ40の埋設部周辺を示す拡大断面図である。
RFIDタグ40は、本変形例に示されるように、ビードフィラー22のタイヤ径方向外側端22Aの近傍に配置されていてもよい。なお、本変形例においても、RFIDタグ40は、スチールサイドプライ33とプライ折り返し部25との間に挟まれた状態で配置されている。また、スチールサイドプライ33とRFIDタグ40との間に前述の絶縁層34が配置されている。
さらに、RFIDタグ40が高モジュラスのゴムであるビードフィラー22のタイヤ径方向外側端22Aの近傍に設けられているため、RFIDタグ40周辺は変形が少なく、応力が集中しにくい。よって、RFIDタグ40が破損しにくい。
これにより、加硫工程時においても、RFIDタグ40のアンテナ42とスチールコード33Bの接触を効果的に阻止することができる。
これにより、加硫時や使用時において、RFIDタグ40のアンテナがタイヤ1のゴム構造体であるサイドウォールゴム30やインナーライナー29を直接押圧することを防ぐことができる。
これにより、スチールサイドプライ33とRFIDタグ40との間を、繊維層の厚み分、確実に離間させておくことが可能となり、RFIDタグ40のアンテナ42とスチールコード33Bの接触を効果的に阻止することができる。
これにより、絶縁層の強度を高め、RFIDタグ40のアンテナ42とスチールコード33Bの接触を効果的に阻止することができる。
これにより、絶縁層の強度を高め、RFIDタグ40のアンテナ42とスチールコード33Bの接触を効果的に阻止することができる。
これにより、RFIDタグ40のアンテナ42とスチールコード33Bの接触を効果的に阻止することができる。
次に、第2実施形態に係るタイヤ3について、図8、9を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、また詳細な説明を省略する。
図9は、図8のタイヤ3における、RFIDタグ40の埋設部周辺を示す拡大断面図である。
本実施形態においては、電子部品としてのRFIDタグ40が、スチールサイドプライ33とビードフィラー22との間に配置されている。
そして、第1実施形態と同様に、スチールサイドプライ33とRFIDタグ40との間には、図5に示される絶縁層34を配置されている。すなわち、RFIDタグ40のタイヤ幅方向外側であって、スチールサイドプライ33のタイヤ幅方向内側に、絶縁層34が配置されている。
さらに、RFIDタグ40がスチールサイドプライ33と高モジュラスのゴムであるビードフィラー22との間に設けられているため、RFIDタグ40周辺は変形が少なく、応力が集中しにくい。よって、RFIDタグ40が破損しにくい。
また、本実施形態によれば、衝撃保護性も向上する。すなわち、サイドウォール13において衝撃が加わったとしても、タイヤ3の外壁面からRFIDタグ40までの距離が遠いため、また、タイヤ3の外壁面とRFIDタグ40との間にカーカスプライ23およびスチールサイドプライ33が存在するため、RFIDタグ40は保護される。
なお、RFIDタグ40を配置する位置は、図8、9に示される位置に限らない。例えば、ビードフィラー22のタイヤ径方向外側端22A付近であってもよい。
よって、走行時のタイヤの歪み等の影響を受けにくくなり、RFIDタグ40の耐久性を向上させることができる。また、タイヤ3の外壁面からRFIDタグ40までの距離が遠くなるため、衝撃保護性を向上させることができる。
次に、第3実施形態に係るタイヤについて、図10A〜10Cを参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第1〜第2実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、また詳細な説明を省略する。
本実施形態においては、図10A〜10Cに示されるように、RFIDタグ40は保護部材43により被覆されている。本実施形態においては、保護部材43によって保護されたRFIDタグ40と、スチールサイドプライ33との間に、絶縁層34を配置する。このような、保護部材43によって保護されたRFIDタグ40を用いる構成は、第1〜第2実施形態のいずれの実施形態のタイヤにも適用可能である。
ここで、モジュラスは、JIS K6251:2010の「3.7 所定伸び引張り応力(stress at a given elongation),S」に準拠して測定された、23℃の雰囲気下における100%伸長モジュラス(M100)を指す。
例えば、保護部材43に用いられるゴムとしては、サイドウォールゴム30のモジュラスを基準として、その1.1倍〜2倍のモジュラスのゴムを用いることがより好ましい。
また、保護部材43として、加硫後の状態のゴムシートを用いてもよい。加硫後の状態のゴムシートは、生ゴムのように塑性変形しないため、RFIDタグ40を適切に保護することができる。
例えば、加硫前のスチールサイドプライ33、カーカスプライ23、ビードフィラー22といった部材の所望の位置に、ゴムシートによって被覆されたRFIDタグ40や、絶縁層34を、生ゴムの粘着性を利用して適切に貼り付けることができる。また、ゴムシートおよび絶縁層34も加硫前の生ゴムとすることにより、ゴムシートおよび絶縁層34自身の粘着性も用いて、より簡便に貼り付けることができる。
また、例えば、RFIDタグ40の全周に亘って1枚のゴムシートを巻き付ける構成や、RFIDタグ40の全周に亘って、粘度の高いポッティング剤の態様の保護部材を付着させた構成であってもよい。このような構成であっても、RFIDタグ40を適切に保護することができる。
また、保護部材43および絶縁層34によってRFIDタグ40を保護することにより、タイヤ変形時において比較的大きく屈曲する部分にRFIDタグ40を埋め込んだ場合であっても、RFIDタグ40の耐久性を上げることができる。
このような態様とすることで、タイヤが変形したときにおいても、RFIDタグ40に応力がかかりにくい。また、製造工程において、保護部材43に被覆されたRFIDタグ40を取り付ける作業が簡便となる。
これにより、例えばタイヤ変形時において比較的大きく屈曲する部分にRFIDタグ40を配置する場合であっても、RFIDタグ40を適切に保護することができる。
よって、RFIDタグを適切に保護することができる。
よって、タイヤが変形した場合において、RFIDタグ40埋設部においてゴム構造体内に過度な応力が発生することを防ぐことができる。
次に、第4実施形態に係るタイヤについて、図11A〜11Cを参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第3実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、また詳細な説明を省略する。
図11Aは、保護部材44によって保護された、RFIDタグ40を示す図である。図11Aでは、RFIDタグ40は後述するゴムシート441に覆われて隠れている。図11Bは図11Aのb−b断面図、図11Cは図11Aのc−c断面図である。
具体的には、スチールサイドプライ33側のゴムシート441が、その反対側のゴムシート442よりも厚く形成されている。
また、ゴムシート441にポリエステル繊維やポリアミド繊維等の有機繊維層を設けてもよい。これらの場合は、ゴムシート441と442の厚みを同じ厚みとすることも可能である。
これにより、スチールサイドプライ33側がより強固に保護されるため、加硫時や使用時において、RFIDタグ40のアンテナ42がスチールサイドプライ33のスチールコードと接触することを防止することができる。
次に、第5実施形態に係るタイヤについて、図12〜18を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第3実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、また詳細な説明を省略する。
本実施形態は、RFIDタグ40のアンテナが、コイル状のスプリングアンテナである場合に特に好適な実施形態である。
例えば、加硫時において、ゴムシート431、432が破損し、スプリングアンテナ421とスチールサイドプライ33のスチールコード33Bが接触する可能性がある。この場合、アンテナの長さが実質的に変化するため、通信品質が低下する。
ゴム46は、スプリングアンテナ421の外周面と略同じ外径となるように埋め込まれる。そして、スプリングアンテナ421の外周面からゴム46がはみ出ている場合には、その部分を拭き取って除去することが好ましい。すなわち、ゴム46の外周面は、スプリングアンテナ421の外周面と略同一面となるように成形されることが好ましい。
なお、スプリングアンテナ421内にゴム46を充填すると共に、スプリングアンテナ421の外周をゴム46で薄く包み込んでもよい。一方、スプリングアンテナ421をゴム46によって厚く包み込んでしまうと、スプリングアンテナ421の柔軟性が損なわれる上に、RFIDタグ40を挟み込んだ後のゴムシート431、432により形成される幅方向の寸法が大きくなってしまうため、好ましくない。
なお、スプリングアンテナ421の内周面と略同じ外径となるように、ゴム46を埋め込んでもよい。ゴム46の外周部は、スプリングアンテナ421の内周面〜外周面の範囲内に位置していることが望ましい。
なお、スプリングアンテナ421内に配置するゴム46としては、好ましくは未加硫のゴムを用いる。ゴム46、ゴムシート431、432を未加硫のゴムとし、同時に加硫することにより、ゴム46、ゴムシート431、432、スプリングアンテナ421の一体性が高まる。また、ゴム46、ゴムシート431、432は、同種のゴムとすることがより好ましい。
なお、スプリングアンテナ421の柔軟性を重視して、ゴム46として、ゴムシート431、432よりも低いモジュラスのゴムを用いてもよい。また、略同一のモジュラスのゴム、同じ材質のゴムを用いてもよい。
なお、スプリングアンテナ421内に配置するゴム46として、加硫後のゴムを用いてもよい。また、ゴム系接着剤、ゴム系充填剤などを用いることも可能である。柔軟性を確保しつつ、スプリングアンテナ421内に空気をなるべく残らないようにすることを考慮して、各種のゴム系材料を採用することができる。
ゴム46の配置作業としては、各種の方法が採用可能であるが、例えば、注射器を用いてスプリングアンテナ421内にゴムを注入することも可能である。この場合、注射器を用いて、設定された適切な量のゴム46を充填してもよい。また、ゴム46を多めに充填後、スプリングアンテナ421の外周からはみ出た部分を拭き取ってもよい。
また、スプリングアンテナ421内にゴム46が配置されていることにより、スプリングアンテナ421、ゴム46、ゴムシート431、432の一体性が高まり、タイヤが変形したときに、ゴムの動きにスプリングアンテナ421が追従する。よって、スプリングアンテナ421を有するRFIDタグ40の耐久性も向上する。
本実施形態においてゴムシート431、432で挟み込まれたRFIDタグ40は、生タイヤ内に配設され、その後生タイヤは加硫される。
生タイヤの加硫工程における温度上昇時は、インナーライナー29等のゴム部材の膨張量が、カーカスプライ23やスチールサイドプライ33の膨張量を上回る。よって、図14に示されるように、距離Lが短くなっている場合は、RFIDタグ40が、そのタイヤ幅方向外側に配置されているカーカスプライ23やスチールサイドプライ33に押しつけられることにより、RFIDタグ40のタイヤ幅方向外側のゴムシート431または432が破損する可能性が高くなる。
したがって、RFIDタグ40が、カーカスプライ23またはスチールサイドプライ33よりもタイヤ幅方向内側に配置されている場合において、本実施形態を採用すれば、このような状況下においても、より効果的にRFIDタグ40を保護することができる。
これにより、スプリングアンテナ421内に空気45が残ってしまうことがない。また、空気溜まりを気にしなくてもよいため、ゴムシート431、432でRFIDタグ40を挟み込む作業も簡便となる。
また、スプリングアンテナ421の外周部と、ゴムシート431、432の外表面との距離Lが安定するため、RFIDタグ40は、ゴムシート431、432によって十分保護される。例えば、加硫時においてゴムシート431、432が破損して、スプリングアンテナ421とスチールサイドプライ33のスチールコード33Bが接触することもない。
このような構成においても、加硫工程時において、RFIDタグ40は、ゴムシート431、432によって十分保護される。
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で変形、改良などを行っても、本発明の範囲に含まれる。
11…ビード
12…トレッド
13…サイドウォール
21…ビードコア
22…ビードフィラー
22A…ビードフィラーのタイヤ径方向外側端
23…カーカスプライ
24…プライ本体
25…プライ折り返し部
26…スチールベルト
27…キャッププライ
28…トレッドゴム
29…インナーライナー
30…サイドウォールゴム
31…チェーハー
32…リムストリップゴム
33…スチールサイドプライ
33B…スチールコード
33C…被覆ゴム
34…絶縁層
40…RFIDタグ
41…RFIDチップ
42…アンテナ
421…スプリングアンテナ
43…保護部材
431、432…ゴムシート
44…保護部材
441、442…ゴムシート
46…ゴム
Claims (5)
- 一方のビードコアから他方のビードコアに延びるカーカスプライと、カーカスプライを補強する金属補強層と、を備えるタイヤであって、
前記金属補強層の近傍に配置された電子部品と、
前記金属補強層と前記電子部品との間に配置された絶縁層と、
を備えるタイヤ。 - 前記電子部品は、前記金属補強層と、前記カーカスプライとの間に挟まれた状態で配置されている、請求項1に記載のタイヤ。
- タイヤの周方向に延びる環状のトレッドと、
前記ビードコアのタイヤ径方向外側に延出するビードフィラーを有する一対のビードと、をさらに備え、
前記カーカスプライが、前記一方のビードコアから他方のビードコアに延びるプライ本体と、前記ビードコアの周りで折り返されるプライ折り返し部と、を備え、
前記金属補強層は、前記プライ折り返し部と前記ビードフィラーとの間に設けられており、
前記電子部品は、前記金属補強層と前記プライ折り返し部との間に設けられている、請求項2に記載のタイヤ。 - タイヤの周方向に延びる環状のトレッドと、
前記ビードコアのタイヤ径方向外側に延出するビードフィラーを有する一対のビードと、をさらに備え、
前記カーカスプライが、前記一方のビードコアから他方のビードコアに延びるプライ本体と、前記ビードコアの周りで折り返されるプライ折り返し部と、を備え、
前記金属補強層は、前記プライ折り返し部と前記ビードフィラーとの間に設けられており、
前記電子部品は、前記金属補強層と前記ビードフィラーとの間に設けられている、請求項1に記載のタイヤ。 - 一方のビードコアから他方のビードコアに延びるカーカスプライと、前記カーカスプライを補強する金属補強層と、前記金属補強層の近傍に配置された電子部品と、を備えるタイヤの製造方法であって、
生タイヤを加硫する加硫工程の前に、絶縁層を、前記金属補強層と前記電子部品との間に配置する配置工程を備える、タイヤの製造方法。
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