JP2020183187A - 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、異なる2つの物体の境界面に電子部品を配置したタイヤが示されている。
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についても同様である。
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。
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。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。
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。
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。
そして、第2のパッド36のタイヤ径方向外側領域におけるタイヤ幅方向外側には、サイドウォールゴム30が配置されており、第2のパッド36のタイヤ径方向内側領域におけるタイヤ幅方向外側には、リムストリップゴム32が配置されている。
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。
より詳細には、第2のパッド36は、第2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。
ゴムシート37は、第2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いる。より好ましくは、第1のパッド35と略等しいモジュラスのゴムにより構成されている。
なお、本実施形態においては、パッド部材34が、第1のパッド35と第2のパッド36とにより構成されているが、パッド部材34は、一つの部材により構成されていてもよい。但し、上述のように、パッド部材34を、第1のパッド35と第2のパッド36とにより構成し、さらにゴムシート37を配置する構成を採用することにより、より効果的に応力の集中を抑えることができる。
なお、ゴムシート37は、図1に示されるように、カーカスプライ23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する態様を採用することが好ましいが、カーカスプライ23の折り返し端25Aを、タイヤ幅方向外側から覆う構成を採用してもよい。この場合であっても、応力の集中を緩和することができる。
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、2に示されるように、ゴムシート37およびRFIDタグ40は、ビードフィラー22とパッド部材34との間に配置されている。そして、RFIDタグ40は、ビードフィラー22とゴムシート37との間に配置されている。
このように、モジュラスの高いゴム部材同士でカーカスプライ23の折り返し端25Aを挟み込む構成を採用することにより、この部分における応力の集中を効果的に抑えることが可能となる。
そして、RFIDタグ40は、モジュラスが高いゴム部材であるゴムシート37に配置されているため、タイヤ1がたわんだ場合においても、RFIDタグ40の変形量が小さくなる。よって、RFIDタグ40を適切に保護することができる。
なお、パッド部材34を一つの部材により構成した場合は、パッド部材34のモジュラスは、少なくともサイドウォールゴム30のモジュラスよりも高く設定されることが好ましい。より好ましくは、パッド部材34のモジュラスを、サイドウォールゴム30および第2ビードフィラー222のモジュラスよりも高く設定する。なお、パッド部材34のモジュラスを、ゴムシート37のモジュラスとは同等、もしくはそれよりも低く設定してもよい。
なお、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。
図3に示される拡大断面図においては、歪エネルギーの大きさに応じて、領域を5つに分けて表示している。ここで、歪エネルギーが最も高い領域はレベル5、歪エネルギーが高い領域はレベル4、歪エネルギーがやや下がる領域はレベル3、歪エネルギーがさらに下がる領域はレベル2、歪エネルギーが最も下がる領域はレベル1としている。図3においては、太い点線を境界に、領域を分けて表示している。
なお、本実施形態においては(図2参照)、このシミュレーションモデルよりもゴムシート37がタイヤ径方向外側に延出しているが、ゴムシート37を配置して補強するという基本的な構成は同じであるため、ゴムシート37の周辺の歪エネルギーは、図3と同等となるか、あるいは小さくなる。
この範囲Qの領域内における、ビードフィラー22とパッド部材34との境界面およびその付近の歪エネルギーは、概ねレベル2となっており、RFIDタグ40を配置する上で、非常に好ましい領域となっている。よって、ゴムシート37をこの領域まで伸ばし、この領域にRFIDタグ40を配置することが好ましい。
また、ゴムシート37付近は、タイヤ1の外表面からある程度離れた位置であるため、外傷に対する影響も受けにくい。さらに、タイヤ幅方向外側が、モジュラスの高いパッド部材34に保護されるため、この点からも、外傷に対する影響を受けにくい。
この点について、図4A〜4Cを参照しながら説明する。
図4Aは、保護部材43を構成する被覆ゴムシートによって被覆された、RFIDタグ40を示す図である。図4Aでは、RFIDタグ40は後述する被覆ゴムシート431に覆われて隠れている。図4Bは図4Aのb−b断面図、図4Cは図4Aのc−c断面図である。
また、保護部材43として、加硫後の状態の被覆ゴムシートを用いてもよい。加硫後の状態の被覆ゴムシートは、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。
本実施形態においては、図5に示されるように、ゴムシート37の外周37A(図2のタイヤ幅方向断面視における、タイヤ径方向外側端37A)の外径は、ビードフィラー22の外周22A(図2のタイヤ幅方向断面視における、タイヤ径方向外側端22A)の外径よりもやや小さい。但し、両者の外径は略一致していてもよい。
このとき、ビードフィラー22、ゴムシート37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。
より詳細には、ゴムシート37を形成する長尺のシートは、図5、6に示されるように、その一端側37Eの端面37Fが、RFIDタグ40を被覆している保護部材43の一端側の端面43Fと当接または近接するように配置されている。そして、ゴムシート37を形成する長尺のシートは、図5に示されるように、ビードフィラー22のタイヤ幅方向外側表面上を周回するように配置されて、円環状に形成されている。ゴムシート37を形成する長尺シートの他端側37Gは、図5、6に示されるように、保護部材43に被覆されたRFIDタグ40を覆い、さらに長尺のシートの一端側37Eと重なるように配置されている。このような構成により、長尺シートの一端側37Eと他端側37Gは、円環状のゴムシート37のジョイント部37Cを形成している。
なお、ゴムシート37を形成する長尺のシートは、押し出し成形によって形成された直線状のシートであってもよい。この場合、ビードフィラー22に貼り付ける際に、直線状のシートが円環状となるように曲げながら貼り付けていく。
このような工程を採用すれば、タイヤのユニフォミティの悪化を防ぐことができる。さらに、RFIDタグ40の貼り付け位置が、ビードフィラー22にゴムシート37の一端側37Eを貼り付けるときの目印となるため、作業性が良くなる。
その後、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。
すなわち、ゴムシート37側に、保護部材43に被覆されたRFIDタグ40を貼り付け、その後、ビードフィラー22とゴムシート37との間に保護部材43に被覆されたRFIDタグ40が挟まれるように、ビードフィラー22とゴムシート37とを組み付ける。このような工程を採用した場合であっても、ビードフィラー22とゴムシート37との間にRFIDタグ40が配置される。
例えば、加硫前のビードフィラー22といった部材の所望の位置に、被覆ゴムシート431、432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、被覆ゴムシート431、432も加硫前の生ゴムとすることにより、被覆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。
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。
このような態様とすることで、タイヤ1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。
あるいは、円環状のビードフィラー22の外周22Aを基準として、RFIDタグ40を被覆した被覆ゴムシート431、432の長手方向を、円環状のビードフィラー22の外周22Aの接線方向と略一致するように貼り付けてもよい。
この方法により、特別な目印を付与することもなく、保護部材43に被覆されたRFIDタグ40を上述の方向に簡単かつ正確に配置することができる。また、タイヤ出来上がり時のビードの厚みも安定し、製造上のバラツキも低減する。
無被覆のRFIDタグ40を直接ビードフィラー22とゴムシート37の間に挟み込めば、RFIDタグ40が挟み込まれる部分のゴム部材の厚みの変動が低減し、タイヤのユニフォミティが向上する。また、ビードフィラー22とゴムシート37との間にRFIDタグ40を挟み込む作業において、挟み込む物体の体積が小さい分、空気の除去も容易となる。また、RFIDタグ40を保護部材で覆う工程が無くなることにより、作業時間が短縮する。
このように、RFIDタグ40をゴムシート37のジョイント部37Cに配置することにより、タイヤのゴム構造体中に、RFIDタグ40や、ゴムシート37のジョイント部37Cといった、ゴム構造体の厚みの変動要因となる部分が、不規則に複数箇所で生じてしまう状況を防ぐことができる。よって、ユニフォミティの悪化を防ぐことができる。
よって、RFIDタグ40を適切に保護することができる。
これにより、ゴムシート37のジョイント部37Cの厚みを薄くすることができる。また、段差の発生も最小化することができる。
これにより、ゴムシート37の変形を、RFIDタグ40に直接的に伝えないよう、保護部材43の中で吸収することが可能となる。
このような製造方法を採用すれば、タイヤのユニフォミティの悪化を防ぐことができる。さらに、保護部材43に被覆されたRFIDタグ40の貼り付け位置が、ビードフィラー22にゴムシート37の一端側37Eを貼り付けるときの目印となるため、作業性が良くなる。
次に、第2実施形態に係るタイヤについて、図7〜13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。
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。
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を挟み込んだ後の被覆ゴムシート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、被覆ゴムシート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、被覆ゴムシート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、被覆ゴムシート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、被覆ゴムシート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、被覆ゴムシート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被覆ゴムシート431、432で挟み込まれたRFIDタグ40は、ビードフィラー22等に配設され、その後生タイヤは加硫される。
しかしながら、スプリングアンテナ421内に予めゴム46が充填されたRFIDタグ40を、被覆ゴムシート431、432で被覆することなく、直接ビードフィラー22とゴムシート37の間に挟み込んでもよい。
このように、無被覆のRFIDタグ40を直接ビードフィラー22とゴムシート37の間に挟み込むことにより、RFIDタグ40を挟み込まれる部分のゴム部材の厚みの変動が低減し、タイヤ1のユニフォミティが向上する。また、スプリングアンテナ421内に予めゴム46が充填されているため、ゴムシート37がスプリングアンテナ内に過度にめり込むようなこともない。
これにより、RFIDタグ40のスプリングアンテナ421をゴム部材間に挟み込む工程の際に、空気溜まりを気にしなくてもよくなるため、組み立て性が良好となる。
(7)本実施形態においては、通信機能を有する電子部品としてのRFIDタグ40のスプリングアンテナ421内にゴム46を配置する工程と、ゴム46が配置されたスプリングアンテナ421を有するRFIDタグ40を、被覆ゴムシート431、432で挟み込む工程と、被覆ゴムシート431、432で挟み込まれたRFIDタグ40を、ビードフィラー22とゴムシート37の間に配設する配設工程と、を備える。
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、被覆ゴムシート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、被覆ゴムシート431、432の外表面との距離Lが安定するため、RFIDタグ40は、被覆ゴムシート431、432によって十分保護される。
このように、無被覆の電子部品を直接ビードフィラー22とゴムシート37の間に挟み込むことにより、RFIDタグ40を挟み込まれる部分のゴム部材の厚みの変動が低減し、タイヤ1のユニフォミティが向上する。また、スプリングアンテナ421内に予めゴム46が充填されているため、ゴムシート37がスプリングアンテナ内に過度にめり込むようなこともない。
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
221…第1ビードフィラー
222…第2ビードフィラー
23…カーカスプライ
24…プライ本体
25…プライ折り返し部
25A…折り返し端
26…スチールベルト
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…スチールチェーハー
31A…スチールチェーハーの端部
32…リムストリップゴム
34…パッド部材
35…第1のパッド
36…第2のパッド
37…ゴムシート
37C…ジョイント部
37E…一端側
37G…他端側
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…被覆ゴムシート
46…ゴム
Claims (5)
- ビードコアと、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と、前記ビードコアから他方のビードコアに延び、前記ビードコアの周りで折り返されたカーカスプライと、を備えたタイヤであって、
前記折り返されたカーカスプライの折り返し端を覆うゴムシートと、
前記ビードフィラーと前記ゴムシートとの間に設けられた電子部品と、を備え、
前記ビードフィラーは円環状に形成され、
前記ゴムシートは、長尺のシートの一端側と他端側がジョイントされることにより円環状に形成されており、
前記電子部品は、前記ゴムシートの前記ジョイントされている部分であるジョイント部において、前記ビードフィラーと前記ゴムシートとの間に配置されている、タイヤ。 - 前記電子部品は、被覆ゴムシートに覆われており、前記被覆ゴムシートに覆われている前記電子部品が、前記ビードフィラーと前記ゴムシートとの間に配置されている、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記被覆ゴムシートの厚みは、前記ゴムシートの厚み以下である、請求項2に記載のタイヤ。
- 前記被覆ゴムシートのモジュラスは、前記ゴムシートのモジュラスよりも低い、請求項2または請求項3に記載のタイヤ。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のタイヤを製造するタイヤの製造方法であって、
前記ビードフィラーに前記電子部品を貼り付ける工程と、
前記電子部品の前記貼り付け位置と前記ゴムシートの前記一端側が近接するように、前記ゴムシートの一端側を前記ビードフィラーに貼り付ける工程と、
前記ゴムシートの前記他端側と前記ビードフィラーとの間に前記電子部品を挟み込まれるように、前記ゴムシートの前記他端側を前記ビードフィラーおよび前記ゴムシートの前記一端側に貼り付ける工程と、を含むタイヤの製造方法。
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