JP2020055460A - タイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】タイヤが大きく歪んだ場合や、タイヤに衝撃が加わった場合においても、電子部品を保護することができ、電子部品の性能を保つことができるタイヤを提供すること。【解決手段】ビードコア21と、ビードコア21の外周を覆う第1のビードフィラー221及び第1のビードフィラー221のタイヤ径方向外側に配置されている第2のビードフィラー222を有するビードフィラー22とを備えるタイヤにおいて、第1のビードフィラー221と第2のビードフィラー222の界面22Bに、且つタイヤの中心軸を含む断面視で、ビードフィラー22の中心線Sよりもタイヤ幅方向内側に、電子部品40を埋設する。【選択図】図2

Description

本発明は、電子部品が埋設されたタイヤに関する。
従来、RFIDタグ等の電子部品を埋設したタイヤが知られている。タイヤに埋設されたRFIDタグと、外部機器としてのリーダとが通信を行うことにより、タイヤの製造管理、使用履歴管理等を行うことができる。
例えば特許文献1には、RFタグを、スティフナーの近傍に埋設したタイヤが開示されている。
特開2016−37236号公報
しかしながら、特許文献1に示される技術においては、RFタグが、スティフナーとサイドゴムの間に配置されており、RFタグとタイヤ外壁との間に、カーカスプライのような繊維層が存在しない。よって、タイヤが大きく歪んだ場合や、タイヤに衝撃が加わった場合に、RFタグが保護されずに、損傷するおそれがある。
また、特許文献1に示される技術においては、RFタグが、金属製のビードコアに隣接するスティフナーの近傍に配置されている。よって、通信機能を有するRFタグのような電子部品の通信状態が、金属製のビードコアの影響を受けて不安定となり、電子部品本来の機能を発揮できなくなる可能性がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、タイヤが大きく歪んだ場合や、タイヤに衝撃が加わった場合においても、電子部品を保護することができ、電子部品の性能を保つことができるタイヤを提供することにある。
(1)本発明のタイヤ(例えば、タイヤ1)は、ビードコア(例えば、ビードコア21)と、ビードコアの外周を覆う第1のビードフィラー(例えば、第1のビードフィラー221)及び第1のビードフィラーのタイヤ径方向外側に配置されている第2のビードフィラー(例えば、第2のビードフィラー222)を有するビードフィラー(例えば、ビードフィラー22)とを備えるタイヤにおいて、第1のビードフィラーと第2のビードフィラーの界面(例えば、界面22B)に、且つタイヤの中心軸を含む断面視で、ビードフィラーの中心線(例えば、中心線S)よりもタイヤ幅方向内側に、電子部品(例えば、RFIDタグ40)が埋設されている。
(2)本発明のタイヤ(例えば、タイヤ1)は、(1)において、タイヤのトレッド(例えば、トレッド12)と、ビードコア及びビードフィラーを有するビード(例えば、ビード11)との間を延在するプライ本体(例えば、プライ本体24)、及びビードコアの周りで折り返されているプライ折り返し部(例えば、プライ折り返し部25)と有するカーカスプライ(例えば、カーカスプライ23)を備え、電子部品がプライ本体に隣接していてもよい。
本発明によれば、タイヤが大きく歪んだ場合や、タイヤに衝撃が加わった場合においても、電子部品を保護することができ、電子部品の耐久性、好適な通信性能を確保することが可能になる。
本発明の一実施形態に係るタイヤのタイヤ幅方向の半断面を示す図である。 図1のタイヤの部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るタイヤにおける、保護部材によって保護された、RFIDタグを示す図である。 図3Aのb−b断面を示す図である。 図3Aのc−c断面を示す図である。 本発明の一実施形態に係るタイヤの変更例を示すタイヤの部分拡大断面図である。
以下、本発明の一実施形態について、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、4についても同様である。
タイヤ1は、例えばトラック、バスなどに用いる重荷重用のタイヤであり、図1に示すように、タイヤ幅方向両側に設けられた一対のビード11と、路面との接地面を形成するトレッド12と、一対のビード11とトレッド12との間を延びる一対のサイドウォール13とを備える。
ビード11は、ゴムが被覆された金属製のビードワイヤを複数回巻いて形成した環状のビードコア21と、ビードコア21のタイヤ径方向外側に延出している、先細り形状のビードフィラー22とを備える。ビードフィラー22は、ビードコア21の外周を覆う第1のビードフィラー221と、第1のビードフィラー221のタイヤ径方向外側に配置されている第2のビードフィラー222とにより構成されている。
第2のビードフィラー222は、後述するインナーライナー29、サイドウォールゴム30よりも高いモジュラスのゴムにより構成されている。第1のビードフィラー221は、第2のビードフィラー222よりもさらに高いモジュラスのゴムにより構成されている。
なお、第1のビードフィラー221は、少なくともその一部がビードコア21のタイヤ径方向外側に配置されていれば、ビードコア21の外周を覆っていない態様であってもよい。また、ビードフィラー22は、一つの種類のゴムから形成されていてもよい。すなわち、第1のビードフィラー221と第2のビードフィラー222とに分かれていなくてもよい。
ビードコア21は、空気が充填されたタイヤを、図示しないホイールのリムに固定する役目を果たす部材である。ビードフィラー22は、ビード周辺部の剛性を高め、高い操縦性および安定性を確保するために設けられている部材である。
タイヤ1の内部には、タイヤの骨格となるプライを構成するカーカスプライ23が埋設されている。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ている。すなわち、一対のビードコア21間を、一対のサイドウォール13およびトレッド12を通過する態様で、タイヤ1内に埋設されている。
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。ここで、プライ折り返し部25の折り返し端25Aは、ビードフィラー22のタイヤ径方向外側端22Aよりもタイヤ径方向内側に位置している。
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、金属製のスチールコード、あるい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。
トレッド12において、カーカスプライ23のタイヤ径方向外側には、複数層のスチールベルト26が設けられている。スチールベルト26は、ゴムで被覆された複数のスチールコードにより構成されている。スチールベルト26を設けることにより、タイヤの剛性が確保され、トレッド12と路面の接地状態が良くなる。本実施形態においては、4層のスチールベルト26が設けられているが、積層されるスチールベルト26の枚数はこれに限らない。
スチールベルト26のタイヤ径方向外側には、トレッドゴム28が設けられている。トレッドゴム28の外表面には、トレッドパターンが設けられており、この外表面が、路面と接触する接地面となる。
トレッド12のタイヤ幅方向外側付近において、カーカスプライ23と、スチールベルト26およびトレッドゴム28との間の領域には、ショルダーパッド38が設けられている。このショルダーパッド38は、サイドウォール13のタイヤ径方向外側領域まで延出しており、その一部は、後述のサイドウォールゴム30との間で界面を形成している。すなわち、サイドウォール13のタイヤ径方向外側領域において、サイドウォールゴム30のタイヤ幅方向内側に、ショルダーパッド38の一部が存在している。
ショルダーパッド38はクッション性を有するゴム部材からなり、カーカスプライ23とスチールベルト26との間において、クッション機能を発揮する。また、ショルダーパッド38は低発熱性の特性を有するゴムからなるため、サイドウォール13まで延出させることにより、効果的に発熱を抑制することができる。
ビード11、サイドウォール13、トレッド12において、カーカスプライ23のタイヤ内腔側には、タイヤ1の内壁面を構成するゴム層としてのインナーライナー29が設けられている。インナーライナー29は、耐空気透過性ゴムにより構成されており、タイヤ内腔内の空気が外部に漏れるのを防ぐ。
サイドウォール13において、カーカスプライ23のタイヤ幅方向外側には、タイヤ1の外壁面を構成するサイドウォールゴム30が設けられている。このサイドウォールゴム30は、タイヤがクッション作用をする際に最もたわむ部分であり、通常、耐疲労性を有する柔軟なゴムが採用される。
ビード11のビードコア21周りに設けられたカーカスプライ23のタイヤ径方向内側には、カーカスプライ23を覆うように補強プライとしてのスチールチェーハー31が設けられている。スチールチェーハー31は、カーカスプライ23のプライ折り返し部25のタイヤ幅方向外側にも延在しており、そのスチールチェーハー31の端部31Aは、プライ折り返し部25の折り返し端25Aよりもタイヤ径方向内側に位置している。
このスチールチェーハー31は、金属製のスチールコードにより構成された金属補強層であり、ゴムにより被覆されている。
スチールチェーハー31のタイヤ径方向内側には、リムストリップゴム32が設けられている。このリムストリップゴム32は、タイヤの外表面に沿って配置されており、サイドウォールゴム30と連接している。このリムストリップゴム32とサイドウォールゴム30は、タイヤの外表面を構成しているゴム部材である。
そして、スチールチェーハー31の端部31Aのタイヤ径方向外側であって、カーカスプライ23の折り返し部25およびビードフィラー22のタイヤ幅方向外側には、第1のパッド35が設けられている。この第1のパッド35は、少なくともプライ折り返し部25の折り返し端25Aのタイヤ幅方向外側を覆うように設けられている。第1のパッド35のタイヤ径方向外側は、タイヤ径方向外側に向かうほど、先細りとなるように形成されている。
さらに、第1のパッド35のタイヤ幅方向外側を覆うように、第2のパッド36が設けられている。より詳細には、スチールチェーハー31の一部、第1のパッド35、第2のビードフィラー222の一部、カーカスプライ23のプライ本体24の一部のタイヤ幅方向外側を覆うように、第2のパッド36が設けられている。
換言すると、第2のパッド36は、第1のパッド35等と、タイヤの外表面を構成する部材であるリムストリップゴム32およびサイドウォールゴム30との間に設けられている。
ここで、第1のパッド35および第2のパッド36は、これらの部材が接触しているビードフィラー(第2のビードフィラー222)のモジュラスよりも高いモジュラスのゴムにより構成されている。
より詳細には、第2のパッド36は、第2のビードフィラー222よりも高いモジュラスのゴムにより構成されており、第1のパッド35は、第2のパッド36よりもさらに高いモジュラスのゴムにより構成されている。第1のパッド35、第2のパッド36は、カーカスプライ23の折り返し端25Aおよびスチールチェーハー31の端部31Aにおける局所的な剛性の変化点に起因する急激な歪みを緩和する機能を有する。
第1のパッド35のタイヤ幅方向内側には、プライ折り返し部25の折り返し端25A付近において、ゴムシート37が配置されている。ゴムシート37は、少なくともプライ折り返し部25の折り返し端25Aをタイヤ幅方向内側から覆うように配置されている。
一般に、プライ折り返し部25の折り返し端25Aは、応力が集中しやすい。しかしながら、上述の第1のパッド35、第2のパッド36を設け、さらにゴムシート37を配置することにより、応力の集中を効果的に抑えることが可能となる。
ここで、本実施形態のタイヤ1には、図1及び図2に示すように、電子部品としての、RFIDタグ40が埋設されている。
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。
より具体的に、図3Aは、ゴムシートにより構成される保護部材43によって被覆された、本実施形態におけるRFIDタグ40の一例を示す図である。図3Aでは、RFIDタグ40は後述するゴムシート431に覆われて隠れている。図3Bは図3Aのb−b断面図、図3Cは図3Aのc−c断面図である。
本実施形態においては、図3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。
RFIDタグ40は、RFIDチップ41と、外部機器と通信を行うためのアンテナ42とを備えている。アンテナ42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。通信性をおよび柔軟性を考慮すると、コイル状のスプリングアンテナが最も好ましい。
保護部材43は、RFIDタグ40を挟み込んで保護する2枚のゴムシート431、432により構成されている。
保護部材43は、例えば所定のモジュラスのゴムにより構成されている。
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。
保護部材43に採用するゴムとしては、少なくともサイドウォールゴム30よりもモジュラスが高いゴムを用いる。
例えば、保護部材43用のゴムとして、第2のビードフィラー222のモジュラスと同程度のモジュラスのゴムを用いてもよい。これにより、タイヤが変形した際に、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。
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〜1.8倍のモジュラスのゴムを用いてもよい。
また、保護部材43を、短繊維フィラー混合ゴムにより構成してもよい。短繊維フィラーとしては、例えば、アラミド短繊維やセルロース短繊維といった有機短繊維、アルミナ短繊維等のセラミックス短繊維やガラス短繊維といった無機短繊維のような、絶縁性の短繊維を用いることができる。ゴムにこのような短繊維フィラーを混合することにより、ゴムの強度を高めることができる。
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。
また、保護部材43として、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設けてもよい。2枚のゴムシート431、432に、有機繊維層を埋設することも可能である。
このように、保護部材43を、2枚のゴムシートによって構成すれば、保護部材43を含むRFIDタグ40を薄く形成できるので、タイヤ1に埋設する上で好適である。また、加硫前のタイヤ1の構成部材にRFIDタグ40を組み付けるときにおいて、ゴムシートによって被覆されたRFIDタグ40は、非常に簡便に装着することができる。
例えば、加硫前の第1のビードフィラー221、第2のビードフィラー222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、ゴムシートも加硫前の生ゴムとすることにより、ゴムシート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。
ただし、保護部材43は、2枚のゴムシートによって構成される態様に限らず、種々の態様を採用することができる。例えば、保護部材を構成するゴムシートは、RFIDタグ40の少なくとも一部を覆っていれば、製造工程における作業性の向上や応力緩和などの効果が得られる。
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。
そして、本実施形態のタイヤ1においては、図1及び図2に示すように、RFIDタグ40がビードフィラー22内に埋設されている。
また、RFIDタグ40は、第1のビードフィラー221と第2のビードフィラー222の界面22B(界面22B上)に配設されている。
さらに、RFIDタグ40は、図1及び図2に示すタイヤの中心軸を含む断面視で、ビードフィラー22の中心線Sよりもタイヤ径方向内側に配設されている。また、RFIDタグ40は、カーカスプライ23のプライ本体24に隣接している。
そして、上記構成からなる本実施形態のタイヤ1においては、まず、RFIDタグ40が第1のビードフィラー221と第2のビードフィラー222の界面22Bに配設されていることにより、製造時に部材界面に貼ってRFIDタグ40を容易に位置決め設置することができる。
また、比較的モジュラスが高い第1のビードフィラー221の界面22BにRFIDタグ40を配設されていることにより、変形が少なく、RFIDタグ40の耐久性を高めることができる。これに加え、第1のビードフィラー221よりもモジュラスが低い第2のビードフィラー222の界面22Bに配設されていることにより、衝撃力を第2のビードフィラー222で吸収することができる。
さらに、RFIDタグ40が、断面視で、ビードフィラー22の中心線Sよりもタイヤ径方向内側に配設されていることにより、また、RFIDタグ40がカーカスプライ23のプライ本体24に隣接して設けられていることにより、サイドウォール13から離すことができる。さらに、応力が集中しやすく歪みが大きくなりやすいプライの巻き返し端25AからRFIDタグ40を離すことができる。さらに、カーカスプライ23のプライ本体24によって変位が生じにくくなる。これにより、RFIDタグ40の耐久性をさらに向上させることが可能になる。
なお、本実施形態においては、電子部品として、RFIDタグ40がタイヤ1に埋設されているが、タイヤ1に埋設される電子部品は、RFIDタグ40に限らない。例えば、無線通信を行うセンサ等の各種の電子部品であってもよい。また、電子部品は、電気信号の送受信等、電気的な情報を扱うことから、近傍に金属部品が存在することにより性能が低下する可能性がある。また、電子部品は、過度な応力がかかることにより、破損する可能性がある。よって、種々の電子部品をタイヤ1に埋設する場合においても、本発明の効果を得ることができる。例えば電子部品は、圧電素子や、歪センサであってもよい。
また、第1のビードフィラー221と第2のビードフィラー222の間の界面22Bの形状は特に限定を必要とせず、例えば、図4に示すように、本実施形態と異なる界面形状でビードフィラー22が形成、構成されていてもよい。
本実施形態のタイヤ1によれば、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態に係るタイヤ1は、第1のビードフィラー221と第2のビードフィラー222の界面22Bに、且つタイヤ1の中心軸を含む断面視で、ビードフィラー22の中心線Sよりもタイヤ幅方向内側に、RFIDタグ40が埋設されている。
このように、RFIDタグ40が第1のビードフィラー221と第2のビードフィラー222の界面22Bに配設されていることにより、製造時に部材界面に貼ってRFIDタグ40を容易に位置決め設置することができ、歩掛りや設置精度などの工程性能を向上することが可能になる。
また、比較的モジュラスが高い第1のビードフィラー221の界面22BにRFIDタグ40を配設されていることにより、変形が少なく、RFIDタグ40の耐久性を高めることができ、第1のビードフィラー221よりもモジュラスが低い第2のビードフィラー222の界面22Bに配設されていることにより、衝撃力を第2のビードフィラー222で吸収することができ、これにより、RFIDタグ40の耐久性を高めることができる。
さらに、RFIDタグ40が、断面視で、ビードフィラー22の中心線Sよりもタイヤ径方向内側に配設されていることにより、サイドウォール13から離すことができる。また、応力が集中しやすく歪みが大きくなりやすいプライの巻き返し端25AからRFIDタグ40を離すことができる。これにより、RFIDタグ40に変位が生じにくくなり、RFIDタグ40の耐久性をさらに向上させることが可能になる。
さらに、RFIDタグ40がカーカスプライ23のプライ本体24に隣接して設けられていることにより、カーカスプライ23でRFIDタグ40が保護され、さらにRFIDタグ40に変位が生じにくくなり、RFIDタグ40の耐久性をさらに向上させることが可能になる。
なお、本発明のタイヤは、乗用車、ライトトラック、トラック、バス等の各種タイヤとして採用することができるが、特にトラック、バス等のタイヤとして好適である。
すなわち、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。
1…タイヤ
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
221…第1のビードフィラー
222…第2のビードフィラー
22A…ビードフィラーのタイヤ径方向外側端
22B…界面
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
28a…トレッドベース
28b…トレッドキャップ
28c…界面
29…インナーライナー
30…サイドウォールゴム
31…スチールチェーハー
32…リムストリップゴム
35…第1のパッド
36…第2のパッド
37…ゴムシート
40…RFIDタグ
41…RFIDチップ
42…アンテナ
43…保護部材
431、432…ゴムシート
S…ビードフィラーの中心線

Claims (2)

  1. ビードコアと、前記ビードコアの外周を覆う第1のビードフィラー及び前記第1のビードフィラーのタイヤ径方向外側に配置されている第2のビードフィラーを有するビードフィラーとを備えるタイヤにおいて、
    前記第1のビードフィラーと前記第2のビードフィラーの界面に、且つタイヤの中心軸を含む断面視で、前記ビードフィラーの中心線よりもタイヤ幅方向内側に、電子部品が埋設されている、タイヤ。
  2. タイヤのトレッドと、前記ビードコア及び前記ビードフィラーを有するビードとの間を延在するプライ本体、及び前記ビードコアの周りで折り返されているプライ折り返し部と有するカーカスプライを備え、
    前記電子部品が前記プライ本体に隣接している、請求項1に記載のタイヤ。
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