JP2021002254A - Rfタグラベル及びrfタグラベル付きゴム系製品 - Google Patents
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Abstract
Description
自動車等の車両用のタイヤ等のゴム系製品においても、製造管理、流通管理、メンテナンス管理等において、仕様、製造履歴、使用履歴等について各タイヤの固有情報を把握することが行われており、RFID部品を備えるタイヤが提案されている。
この高周波装置のアンテナはダイポールアンテナであって、アンテナを誘電率がゴム材料の誘電率より小さく3以下である絶縁被覆材を用いて少なくとも0.02mmの厚さで覆うことで、カーボンブラックなどの補強充填材が含まれることによって導電性を有するゴム材料とアンテナとの直接接触を避け、導電性を有するゴム材料によるエネルギー損失の課題を克服している。
特許文献4(特開2002−264617号公報)には、ループアンテナの作用によりタイヤの全周に亘って、どの方向からでも内部のRFIDタグ(RFID部品)と通信可能で、通信距離も長くすることが出来、更にはタイヤ内部に設置した内部状態検出部の検出値を外部から容易に読み取ることが出来るタイヤへのRFIDタグの設置構造であって、タイヤ7の周方向に沿ってループアンテナ8を設け、それに直列回路を構成する検出コイル9aと、その検出コイル9aに電磁的に結合されたアンテナコイル2aを有するRFIDタグ1aをタイヤ7内に設け、更にタイヤ7内部に空気圧や内部温度等を検出する内部状態検出部11を設置し、それをRFIDタグ1aに接続して構成したRFIDタグの設置構造が記載されている。
しかし、特許文献1のRFID部品は、RFID部品のICチップとアンテナのインピーダンスを整合するための素子がないため、ICチップまたは通信周波数によってはICチップとアンテナ線とのインピーダンスが整合せず、通信性能が劣化するとの課題がある。
また、特許文献1に記載のアンテナをタイヤに埋め込んだ場合、タイヤ成形時の圧力によってアンテナの長さが変動する、および、加硫等におけるゴムの成分のばらつきによる誘電率の変動によって実効的な波長λが変動する、との2つのばらつき要因による通信距離の低下も課題となる。
本発明のRFタグラベル付きゴム系製品は、RFタグラベルと、前記RFタグラベルが一体に固定されるゴム系本体とを有するRFタグラベル付きゴム系製品であって、前記RFタグラベルが、請求項1乃至請求項11のいずれかに記載のRFタグラベルであり、前記RFタグラベルの保持部材は、不飽和ゴムを備え、ゴム系本体の間の接触と続く前記ゴム系本体の加硫に際し、前記ゴム系本体の加硫中に前記ゴム系本体のゴムと架橋することにより、前記ゴム系本体の間の永続的付着を形成することにより、前記課題を解決するものである。
また、RFID部品を固定面から突出しないように構成することで、ゴム系製品と一体化する前のRFタグラベルを取り扱う際のハンドリングが容易となるとともに、RFID部品の損傷や脱落を防止することができる。
請求項3に記載の構成によれば、RFID部品が保持部材に接着されていることにより、さらにゴム系製品と一体化した際のRFID部品の位置をより正確にかつ確実に固定できる。
請求項4に記載の構成によれば、保持部材は、不飽和ゴムを備え、ゴム系製品の間の接触と続く前記ゴム系製品の加硫に際し、前記ゴム系製品の加硫中に前記ゴム系製品のゴムと架橋することにより、前記ゴム系製品の間の永続的付着を形成することにより、RFタグラベルをさらに強固にゴム系製品と一体化することができるとともに、RFタグラベルをゴム系製品と一体化することによるゴム系製品自体の特性の変化を抑制することが可能となる。
請求項6に記載の構成によれば、インダクタがチップインダクタであることにより、保持部材や一体化されるゴム系製品との接触面積が小さくなり、ゴムの誘電率によるインダクタンスの変動を抑え、ICチップとアンテナ線とのインピーダンス整合を保つことができる。
請求項7に記載の構成によれば、インダクタがゴム系製品のゴム及び保持部材より誘電率の小さい材料で被覆されていることにより、保持部材や一体化されるゴム系製品の誘電率によるインダクタンスの変動をさらに抑え、ICチップとアンテナ線とのインピーダンス整合を保つことができる。
請求項9に記載の構成によれば、2本のアンテナ線は、ともに導体の網線で形成されていることにより、ゴム系製品に埋め込まれる際の圧力等で損傷したり長さが変動することが抑制されるとともに、保持部材からの剥離が抑制される。
請求項10に記載の構成によれば、2本のアンテナ線は、ともに銅の網線で形成されていることにより、アンテナ線の抵抗を低くすることができる。
請求項11に記載の構成によれば、保持部材の固定面に、RFID部品を覆う剥離フィルムを備えることにより、一体化する前のRFタグラベルを取り扱う際のハンドリングがさらに容易となるとともに、RFID部品の損傷や脱落を防止することができる。
また、保持部材の表面の劣化や特性の変化を抑制することが可能となる。
また、RFタグラベルを一体化することによるゴム系製品自体の特性の変化を抑制することが可能となる。
請求項14に記載の構成によれば、RFタグラベルは、ゴム系本体の側壁に貼付されることにより、ゴム系製品の成型時の圧力等でRFID部品が損傷したり変形することを防止できる。
請求項15に記載の構成によれば、RFタグラベルは、前記ゴム系本体に埋め込まれることにより、RFタグラベルとゴム系本体がより強固に一体化される。
請求項16に記載の構成によれば、2本のアンテナ線が前記ゴム系本体の回転軸を中心として放射状方向に沿うように前記ゴム系本体に固定されることにより、ゴム系本体の回転に伴う変形の影響を受けにくく、RFID部品が損傷したり変形することを防止できる。
本発明の第1実施形態に係るRFタグラベル付きゴム系製品であるRFタグラベル付きタイヤ100は、図1に示すように、ゴム系本体であるタイヤ本体101の全体にカーカス103が、ホイールリム107側にビードワイヤ102が、トレッド106側にブレーカーコード105が埋め込まれている。
そして、タイヤ本体101のサイドウォール104にRFID部品120が埋め込まれている。
なお、タイヤ本体101の成型時にRFタグラベル110の貼付部(凹部等)を設け、成型後にRFタグラベル110を固着するようにしてもよい。
なお、凹部112をスリット状にして保持部材111の弾性によりスリット内に収容するようにしてもよく、凹部112を設けず固定面113に接着剤等で固定してもよい。
保持部材111は、不飽和ゴムを備えるのが好ましく、タイヤ本体101の成型時の加硫中にタイヤ本体101のゴムと架橋することにより永続的付着を形成する。
また、本実施形態では、図3に示すように、保持部材111の固定面113にRFID部品120を覆う剥離フィルム114が設けられ、反対面にも剥離フィルム114が設けられている。
剥離フィルム114は、タイヤ本体101と一体化する工程の直前にはがすようにすることで、RFタグラベル110を取り扱う際のハンドリングが容易となり、RFID部品120の損傷や脱落を防止することができるとともに、保持部材111の表面の劣化や特性の変化を抑制することができる。
コンデンサCはICチップの内部等価容量である。
RFID部品120はダイポールアンテナを備え、2本のアンテナ線121はICチップ122の2つの端子にそれぞれ接続され、ICチップ122から互いに逆方向に伸長してダイポールアンテナの2つのアンテナを構成している。
これら2本のアンテナ線121の長さはそれぞれ、RFID部品120の通信周波数における実効波長をλとした場合、1/4λである。
また、これらの2本のアンテナ線121は、導体の網線で形成されている。
本実施形態では導体として銅を用いているが、その他、鉄、真鍮なども用いることができる。
網線のアンテナ線121は、タイヤ本体101に埋め込んだ場合、ゴムが網線内部まで浸透するため、RFID部品120がタイヤ本体101のゴムと一体化し、RFID部品120のタイヤ本体101からの剥離を防止することができる。
また、RFID部品120をタイヤ本体101に埋め込んだ場合、タイヤ本体101の誘電率に応じて実効波長が短くなるが、例えば、アンテナ線を最大誘電率に対応した長さに収縮しておいて、それぞれのタイヤ本体101の誘電率に合わせて、保持部材111に固定する際に伸長するという方法を採用することにより、1種類のRFID部品120で比誘電率が3から11までの範囲のタイヤに対応することができる。
ICチップ122の電波の送受信端子は、通常、1kΩから2kΩ程度の抵抗成分と1pFから2pF程度の容量成分が並列接続された形の出力インピーダンスを備えている。
一方、半波長型ダイポールアンテナは基本の給電部インピーダンスが73.1+j42.55Ωであるので、この送受信端子をダイポールアンテナに接続した場合、インピーダンスが整合せず、RFID部品120の通信距離が短くなるとの課題がある。
本実施形態では、ICチップ122の2つの端子間にインダクタを接続してインダクタとICチップ122の内部等価容量とで整合回路を構成し、インダクタンスの値を調整することで、ICチップ122の電波の送受信端子とダイポールアンテナとのインピーダンスを整合させ、RFID部品120の通信距離2m以上を実現している。
このため、本実施形態では、インダクタとして、ゴムとの接触面積が小さいチップインダクタ123を採用することによって、RFID部品120をタイヤ本体101に埋め込んだ時のインダクタンスの変動を小さくし、インピーダンス整合のずれを抑えている。
また、インダクタとしてチップインダクタ123を採用しない場合は、コイルパターンを誘電率の小さい保護材で被覆する等の手法により、インダクタンスの変動を小さくすることができるので好ましい。
保護材の誘電率としては、比誘電率が1以上2以下であることが望ましい。
これは、加減速時のタイヤ本体101の変形による損傷が少なくRFID部品120の剥離を防止できること、RFタグ読取装置を自動車に近づけた場合サイドウォール104に埋め込むことで読取装置との間の距離を短くできること、また、RFID部品120と読取装置との間に障害となるものが少ないことなどの理由によるものであるが、RFID部品120の埋め込み位置は上記に限定されず、ブレーカーコード105とトレッド106との間など、タイヤ本体101の任意の場所にRFID部品120を埋め込むことができる。
また、RFID部品も、パッシブ型、アクティブ型等様々な形式のものであってもよく、アンテナの形状もいかなるものであってもよい。
102 ・・・ ビードワイヤ
103 ・・・ カーカス
104 ・・・ サイドウォール
105 ・・・ ブレーカーコード 106 ・・・ トレッド
107 ・・・ ホイールリム
110 ・・・ RFタグラベル
111 ・・・ 保持部材
112 ・・・ 凹部
113 ・・・ 固定面
114 ・・・ 剥離フィルム
120 ・・・ RFID部品
121 ・・・ アンテナ線
122 ・・・ ICチップ
123 ・・・ チップインダクタ
Claims (16)
- 少なくとも1つのRFID部品と、前記RFID部品を保持する保持部材とを有するRFタグラベルであって、
前記RFID部品は、前記保持部材の一側面である固定面に固定されていることを特徴とするRFタグラベル。 - 前記固定面は、前記RFID部品が収容される凹部を有することを特徴とする請求項1に記載のRFタグラベル。
- 前記RFID部品は、前記保持部材に接着されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のRFタグラベル。
- 前記保持部材は、不飽和ゴムを備え、ゴム系製品の間の接触と続く前記ゴム系製品の加硫に際し、前記ゴム系製品の加硫中に前記ゴム系製品のゴムと架橋することにより、前記ゴム系製品の間の永続的付着を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のRFタグラベル。
- 前記RFID部品は、ICチップと、前記ICチップの2つの端子にそれぞれ接続される2本のアンテナ線と、前記ICチップの2つの端子間に接続されるインダクタと、前記インダクタと前記ICチップの内部等価容量とにより構成された整合回路とを含み、
前記ICチップと前記アンテナ線とのインピーダンスを前記RFタグの通信周波数において整合したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のRFタグラベル。 - 前記インダクタは、チップインダクタであることを特徴とする請求項5に記載のRFタグラベル。
- 前記インダクタは、ゴム系製品のゴム及び保持部材より誘電率の小さい材料で被覆されていることを特徴とする請求項5に記載のRFタグラベル。
- 前記2本のアンテナ線は、前記ICチップから互いに逆方向に伸長し、
通信周波数の波長をλとしたとき、前記2本のアンテナ線の長さはともに1/4λであることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれかに記載のRFタグラベル。 - 前記2本のアンテナ線は、ともに導体の網線で形成されていることを特徴とする請求項5乃至請求項8のいずれかに記載のRFタグラベル。
- 前記2本のアンテナ線は、ともに銅の網線で形成されていることを特徴とする請求項9に記載のRFタグラベル。
- 前記保持部材の固定面に、前記RFID部品を覆う剥離フィルムを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれかに記載のRFタグラベル。
- RFタグラベルと、前記RFタグラベルが一体に固定されるゴム系本体とを有するRFタグラベル付きゴム系製品であって、
前記RFタグラベルが、請求項1乃至請求項11のいずれかに記載のRFタグラベルであり、
前記RFタグラベルの保持部材は、不飽和ゴムを備え、ゴム系本体の間の接触と続く前記ゴム系本体の加硫に際し、前記ゴム系本体の加硫中に前記ゴム系本体のゴムと架橋することにより、前記ゴム系本体の間の永続的付着を形成することを特徴とするRFタグラベル付きゴム系製品。 - 前記ゴム系本体が、タイヤであることを特徴とする請求項12に記載のRFタグラベル付きゴム系製品。
- 前記RFタグラベルは、前記ゴム系本体の側壁に貼付されることを特徴とする請求項12または請求項13に記載のRFタグラベル付きゴム系製品。
- 前記RFタグラベルは、前記ゴム系本体に埋め込まれることを特徴とする請求項12または請求項13に記載のRFタグラベル付きゴム系製品。
- 前記RFタグラベルのRFID部品は、ICチップと、前記ICチップの2つの端子にそれぞれ接続される2本のアンテナ線を有し、
前記2本のアンテナ線が前記ゴム系本体の回転軸を中心として放射状方向に沿うように前記ゴム系本体に固定されることを特徴とする請求項12乃至請求項15のいずれかに記載のRFタグラベル付きゴム系製品。
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