JP2023140973A - 機能部品付き収容体及びタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】機能部品を収容する収容体の内部形状を工夫することにより、収容体の内表面に形成された突起のクラックの発生を抑制しながら、機能部品がタイヤ内部情報を正確に取得できるようにした機能部品付き収容体及びタイヤを提供する。【解決手段】タイヤ情報を取得するための機能部品２０と、この機能部品２０を収容する収容体１０とを備えた機能部品付き収容体であって、機能部品２０は、筐体２１と、この筐体２１の壁面に固定された圧電素子２４とを有し、収容体１０の内表面に突起１５が形成され、無負荷状態でかつ機能部品２０が収容体１０に収容された状態で突起１５と圧電素子２４とが直接的に又は筐体２１の壁面を挟んで間接的に接しており、突起１５の上面視で、突起１５の最上部１５ｘの面積よりも突起１５の最底面１５ｙの面積が大きく、かつ突起１５の最上部１５ｘの外縁が突起１５の最底面１５ｙの外縁の内側にある。【選択図】図２

Description

本発明は、機能部品付き収容体及びタイヤに関し、更に詳しくは、機能部品を収容する収容体の内部形状を工夫することにより、収容体の内表面に形成された突起のクラックの発生を抑制しながら、機能部品がタイヤ内部情報を正確に取得できるようにした機能部品付き収容体及びタイヤに関する。

内圧や温度等のタイヤ内部情報を取得する機能部品（例えば、センサを含むセンサユニット）をタイヤ内表面に設置することが行われている（例えば、特許文献１，２参照）。機能部品を設置する際、ゴム等からなる収容体（コンテナ）をタイヤ内表面に貼り付け、その貼り付けられた収容体の内部に機能部品を収容する。例えば、機能部品が筐体の壁面に取り付けられた圧電素子を有する場合、タイヤ内表面の曲率やブラダーに起因する凹凸やタイヤ転動の衝撃による上下動によって圧電素子が収容体の内表面に十分に接触せず、圧電素子のセンシング出力が安定せず、機能部品がタイヤ内部情報を正確に取得できないという問題がある。

このような機能部品を収容する収容体に対して、その内面に圧電素子と接する突起部を設けることで、センシングの精度を高めることができるが、突起部の形状によっては、タイヤ転動時の振動やタイヤ接地時に収容体に衝撃が加わった場合に突起部の根元部分にクラックが発生することがある。それ故、突起部自体の耐久性に対して改善の余地がある。

特許第６２７２２２５号公報 特表２０１６－５０５４３８号公報

本発明の目的は、機能部品を収容する収容体の内部形状を工夫することにより、収容体の内表面に形成された突起のクラックの発生を抑制しながら、機能部品がタイヤ内部情報を正確に取得できるようにした機能部品付き収容体及びタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の機能部品付き収容体は、タイヤ情報を取得するための機能部品と、この機能部品を収容する収容体とを備えた機能部品付き収容体であって、前記機能部品が、電子部品を内蔵する筐体と、この筐体の壁面に固定されたフィルム状の圧電素子とを有し、前記収容体の内表面に少なくとも一つの突起が形成され、無負荷状態でかつ前記機能部品が前記収容体に収容された状態で前記突起の少なくとも一部と前記圧電素子とが直接的に又は前記筐体の壁面を挟んで間接的に接しており、前記突起の上面視で、前記突起の最上部の面積よりも前記突起の最底面の面積が大きく、かつ前記突起の最上部の外縁が前記突起の最底面の外縁の内側にあることを特徴とするものである。

また、本発明のタイヤは、上記の機能部品付き収容体が前記タイヤ内表面に固定され、前記収容体に前記機能部品が収容されていることを特徴とするものである。

本発明では、タイヤ情報を取得するための機能部品と、この機能部品を収容する収容体とを備えた機能部品付き収容体であって、機能部品は、電子部品を内蔵する筐体と、この筐体の壁面に固定されたフィルム状の圧電素子とを有し、収容体の内表面に少なくとも一つの突起が形成され、無負荷状態でかつ機能部品が収容体に収容された状態で突起の少なくとも一部と圧電素子とは直接的に又は筐体の壁面を挟んで間接的に接しているので、走行中においてタイヤの振動により突起が圧電素子に対して押圧した状態が保持され、圧電素子による安定的なセンシングが可能になる。更に、突起の上面視で、突起の最上部の面積よりも突起の最底面の面積が大きく、かつ突起の最上部の外縁が突起の最底面の外縁の内側にあるので、タイヤ転動時の振動やタイヤ接地時に収容体に衝撃が加わった場合であっても、突起の形状に起因して突起の根本部分に応力が集中し難くなる。そのため、突起の根本部分におけるクラックの発生を抑制することができる。このように突起の根本部分におけるクラックの発生を抑制しながら、タイヤ内表面の曲率やブラダーに起因する凹凸等に影響を受けることなく、機能部品がタイヤ内部情報を正確に取得することができる。

本発明の機能部品付き収容体において、収容体における突起が形成された内表面からの突起の高さｈの９５％の高さ位置を位置Ｇとするとき、この位置Ｇにおける突起の面積Ｓと突起の最底面の面積ＡとはＡ≧１．０４×Ｓの関係を満たすことが好ましい。これにより、突起の根本部分におけるクラックの発生を効果的に抑制することができ、突起の耐久性を改善することができる。

突起の最底面の面積Ａと収容体内部の底面の面積Ａ´とはＡ≦０．８２×Ａ´の関係を満たすことが好ましい。これにより、圧電素子の検知結果に基づいて収容体に対する機能部品の取り付け状態を把握することができる。

収容体における突起が形成された内表面からの突起の高さｈの半分の高さにおける突起の側方点を点Ｍとするとき、突起の最上部の端点Ｐと点Ｍとを結ぶ直線と、端点Ｐを通って突起の最底面に平行な直線とがなす角度αは３０°～９０°であることが好ましい。これにより、突起におけるクラックの発生を効果的に抑制することができ、突起の耐久性を改善することができる。また、圧電素子によるセンシング出力を十分に確保することができる。

収容体における突起が形成された内表面からの突起の高さｈの半分の高さにおける突起の側方点を点Ｍとするとき、突起の最底面の端点Ｑと点Ｍとを結ぶ直線と、収容体における突起が形成された内表面とがなす角度βは９０°～１８０°であることが好ましい。これにより、突起の根本部分におけるクラックの発生を効果的に抑制することができ、突起の耐久性を改善することができる。

突起と圧電素子との接触面積は、収容体における突起が形成された内表面の面積に対して５０％以下であり、かつ圧電素子の感圧部の表面積に対して１０％～１００％であることが好ましい。これにより、突起と圧電素子の接触面積が十分に確保され、突起と圧電素子の接触状態が良好に保たれるので、圧電素子による安定的なセンシングに寄与する。

突起は収容体における突起が形成された内表面からの高さｈが０．１ｍｍ～２．０ｍｍであることが好ましい。これにより、突起と圧電素子の接触状態を適度に維持することができる。また、収容体への機能部品の収容作業に影響を与えず、走行中の機能部品の脱落を防止することができる。

突起は１００％伸張時のモジュラスが１．０ＭＰａ以上１２．０ＭＰａ未満の加硫ゴムからなることが好ましい。これにより、収容体の耐久性と収容体への機能部品の収容し易さとを両立することができる。

本発明のタイヤは、空気入りタイヤであることが好ましいが、非空気式タイヤであっても良い。空気入りタイヤの場合、その内部には空気、窒素等の不活性ガス又はその他の気体を充填することができる。

機能部品付き収容体がタイヤ内表面に固定された空気入りタイヤの実施形態を例示する子午線断面図である。 （Ａ）～（Ｃ）は機能部品付き収容体の実施形態を例示し、（Ａ）は収容体全体の断面図、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ収容体の要部の断面図である。 （Ａ），（Ｂ）は機能部品の収容前における機能部品付き収容体の実施形態を例示し、（Ａ）は収容体の上面視（上図）と断面視（下図）での説明図、（Ｂ）は収容体に形成された突起を拡大して示す断面図である。 （Ａ）～（Ｄ）はそれぞれ突起の他の実施形態を例示する断面図である。 （Ａ），（Ｂ）は突起の他の実施形態を例示し、（Ａ）は突起の断面図、（Ｂ）は突起の斜視図である。 突起の他の実施形態を例示する断面図である。 （Ａ）～（Ｄ）は機能部品の収容前後における機能部品付き収容体の実施形態を例示し、（Ａ）は機能部品が収容されていない状態の斜視図、（Ｂ）は機能部品が収容されていない状態の断面図、（Ｃ）は機能部品が収容された状態の斜視図、（Ｄ）は機能部品が収容された状態の断面図である。 （Ａ）～（Ｃ）はそれぞれ収容体の寸法を説明するための機能部品付き収容体の半断面図である。

以下、本発明の空気入りタイヤの実施形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は機能部品付き収容体がタイヤ内表面に固定された空気入りタイヤを示すものである。

図１に例示するように、空気入りタイヤＴは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。

一対のビード部３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。そして、タイヤ内表面Ｔｓにおける一対のビード部３間の領域にはインナーライナー層９が配置されている。このインナーライナー層９はタイヤ内表面Ｔｓをなす。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層７が埋設されている。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°～４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

なお、上述したタイヤ内部構造は空気入りタイヤにおける代表的な例を示すものであるが、これに限定されるものではない。

上記空気入りタイヤにおいて、タイヤ内表面Ｔｓには、少なくとも一つの機能部品付き収容体３０が取り付けられている。機能部品付き収容体３０は、タイヤ内表面Ｔｓのいずれの部位にも取付可能であるが、走行中の変形が少なく、遠心力が掛かるので外れ難いことから、特にトレッド部１に対応するタイヤ内表面Ｔｓに取り付けることが望ましい。機能部品付き収容体３０は、タイヤ情報を取得するための機能部品２０と、この機能部品２０を収容する収容体１０とを備えている。機能部品付き収容体３０は、例えば接着剤や両面粘着テープからなる接着層によりタイヤ内表面Ｔｓに固定されている。

図２（Ａ）～（Ｃ）に例示するように、収容体１０は、タイヤ内表面Ｔｓに固定される平板状の底部１１と、この底部１１から突出した筒状のクラウン部１２と、これら底部１１とクラウン部１２により形成される収容空間１３と、この収容空間１３に連通する開口部１４とを有している。

底部１１は、収容体１０を構成する部位の中で最長である（最大径を有している）。クラウン部１２は、底部１１に対して直交する方向から内側に傾斜するように形成されている。そのため、底部１１とクラウン部１２により形成される収容空間１３は略台形の断面形状を有している。即ち、収容空間１３は、上側部分に向かって断面幅が漸減し、最大高さ位置において最も断面幅が狭くなる。また、クラウン部１２は、一方側の端部１２ａに開口部１４に向かって屈曲するように形成された係止部１２ｅを有し、他方側の端部１２ｂが底部１１に固定されている。機能部品２０の収容後において、係止部１２ｅは、機能部品２０の上面に当接し、機能部品２０の収容時に固定する役割を果たす。機能部品２０が挿入される開口部１４の幅は、収容空間１３の断面視での最小幅（開口部１４に隣接する位置での幅）よりも狭くなっている。

なお、図２（Ａ）～（Ｃ）において、底部１１とクラウン部１２と開口部１４はいずれも円形の平面形状を有している。底部１１とクラウン部１２と開口部１４の平面形状は、特に限定されるものではなく、他の任意の平面形状で構成しても良く、互いに異なる平面形状で構成しても良い。また、収容空間１３の形状は、円錐台の形状を有しているが、特に限定されるものではない。

収容体１０の内表面には、少なくとも一つの突起１５が形成されている。図２（Ａ）～（Ｃ）において、突起１５は、収容体１０の底部１１から突出するように形成されている。突起１５は、収容体１０の底部１１に２つ以上形成されていても良いが、耐久性の観点からは１つであることが好ましい。また、突起１５は、収容体１０の他の部位（例えばクラウン部１２）に一つ又は２つ以上形成されていても良い。

機能部品２０は、図２（Ａ）に例示するように、筐体２１と電子部品２２とを含むものである。筐体２１は中空構造を有し、その内部に電子部品２２が収容される。電子部品２２は、タイヤ情報を取得するためのセンサ２３、送信機、受信機、制御回路及びバッテリー等を適宜含むように構成することができる。センサ２３により取得されるタイヤ情報として、空気入りタイヤのトレッド部１の摩耗量等を挙げることができる。トレッド部１の摩耗量を検出する場合、センサ２３として、少なくとも一つの圧電素子２４を有する圧電センサを用いることができ、その圧電素子２４が走行時のタイヤ変形に応じた出力電圧を検出し、その出力電圧に基づいてトレッド部１の摩耗量を検出する。それ以外に、温度センサや、圧力センサ、加速度センサ、磁気センサ等を任意に付加することが可能である。また、機能部品２０は、センサ２３により取得されたタイヤ情報をタイヤ外部に送信するよう構成されている。更に、機能部品２０を把持し易くするため、筐体２１の上面から突出したつまみ部を設けても良く、このつまみ部にアンテナの機能を担持させることもできる。

機能部品２０の筐体２１の壁面には、少なくとも一つのフィルム状の圧電素子２４が固定されている。この圧電素子２４は、筐体２１の外表面又は内表面のいずれかに配置することができる。本発明では、突起１５は、圧電素子２４に対応する位置に設けられており、圧電素子２４側にそれとの接触面を有している。このような圧電素子２４は、機能部品付き収容体又はタイヤが無負荷状態であり、かつ機能部品２０が収容体１０に収容された状態において、突起１５の少なくとも一部と直接的に又は筐体２１の壁面を挟んで間接的に接するように構成されている。具体的に、図２（Ｂ）は、圧電素子２４が筐体２１の底部の外表面２１ｘに設けられ、圧電素子２４と突起１５とが直接的に接した状態を示しており、図２（Ｃ）は、圧電素子２４が筐体２１の底部の内表面２１ｙに設けられ、圧電素子２４と突起１５とが筐体２１の壁面を挟んで間接的に接した状態を示している。また、圧電素子２４は、突起１５側にそれとの接触面である感圧部２４ｘを有している。なお、センサ２３と圧電素子２４は互いに接続されている。

なお、本発明では、突起１５は、圧電素子２４を押圧するための部位であり、機能部品２０の収容後に、機能部品２０により突起１５が押されて、収容体１０の底部１１がタイヤ内表面Ｔｓに沿って変形するものではない。また、収容体１０の突起１５と機能部品２０の筐体２１は互いに嵌合するものではなく、筐体２１の底部に突起１５と嵌合する凹部は設けられていない。

このような収容体１０において、図３（Ａ），（Ｂ）に例示するように、突起１５にはテーパが付与されている。即ち、突起１５の上面視で最底面１５ｙの面積が最上部１５ｘの面積よりも大きく、かつ最上部１５ｘの外縁１５ｘｅが最底面１５ｙの外縁１５ｙｅの内側にある。このような条件を満たす形状として、図３（Ａ），（Ｂ）のように円錐台が例示されるが、他にも図４（Ａ）のように全体が略半球状であるものや、図４（Ｂ）のように上側部分が円柱状であって下側部分が円錐台であるもの、図４（Ｃ）のように上側部分が半球状であって下側部分がそれに連続するように直径が底部１１に向かって徐々に拡大するもの、図４（Ｄ）のように上側部分が円柱状であって下側部分がそれに連続するように直径が底部１１に向かって徐々に拡大するものあってもよい。即ち、突起１５の最上部１５ｘは、形状に応じて面又は点である場合の双方を含んでいる。また、突起１５の平面形状は、特に限定されるものではなく、円形や三角形、四角形等の任意の形状を採用することができる。

上述した空気入りタイヤでは、機能部品２０は、電子部品２２を内蔵する筐体２１と、この筐体２１の壁面に固定されたフィルム状の圧電素子２４とを有し、収容体１０の内表面に少なくとも一つの突起１５が形成され、無負荷状態でかつ機能部品２０が収容体１０に収容された状態で突起１５の少なくとも一部と圧電素子２４とは直接的に又は筐体２１の壁面を挟んで間接的に接しているので、走行中においてタイヤの振動により突起１５が圧電素子２４に対して押圧した状態が保持され、圧電素子２４による安定的なセンシングが可能になる。更に、突起１５の上面視で、最上部１５ｘの面積よりも最底面１５ｙの面積が大きく、かつ最上部１５ｘの外縁１５ｘｅが最底面１５ｙの外縁１５ｙｅの内側にあるので、タイヤ転動時の振動やタイヤ接地時に収容体１０に衝撃が加わった場合であっても、突起１５の形状に起因して突起１５の根本部分に応力が集中し難くなる。そのため、突起１５の根本部分におけるクラックの発生を抑制することができる。このように突起１５の根本部分におけるクラックの発生を抑制しながら、タイヤ内表面Ｔｓの曲率やブラダーに起因する凹凸等に影響を受けることなく、機能部品２０がタイヤ内部情報を正確に取得することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、突起１５は下記の構成を有していると良い。具体的には、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、収容体１０における突起１５が形成された内表面（底部１１）からの突起１５の高さｈの９５％（０．９５×ｈ）の高さ位置を位置Ｇとする。このとき、位置Ｇにおける突起１５の面積Ｓと、突起１５の最底面１５ｙの面積Ａとは、Ａ≧１．０４×Ｓの関係を満たすことが好ましく、Ａ≧１．１０×Ｓの関係を満たすことがより好ましく、Ａ≧１．１９×Ｓの関係を満たすことが最も好ましい。このような関係式を満たすように突起１５の各部の面積を設定することで、突起１５の根本部分におけるクラックの発生を効果的に抑制することができ、突起１５の耐久性を改善することができる。

また、突起１５の最底面１５ｙの面積Ａと、収容体１０の内部の底面（即ち、収容空間１３の底面）の面積Ａ´とは、Ａ≦０．８２×Ａ´の関係を満たすことが好ましく、Ａ≦０．７４×Ａ´の関係を満たすことがより好ましい。このような関係式を満たすように突起１５の最底面１５ｙの面積Ａを適度に設定することで、圧電素子２４の検知結果に基づいて、収容体１０に対する機能部品２０の取り付け状態を把握することができる。例えば、収容体１０に対して機能部品２０が適切に取り付けられていない場合、圧電素子２４の検知結果が正常な波形を示さないため、機能部品２０の取り付け状態に異常があることを検知することができる。

図６に示すように、収容体１０における突起１５が形成された内表面（底部１１）からの突起１５の高さｈの半分（０．５×ｈ）の高さ位置における突起１５の端点を点Ｍとする。このとき、突起１５の最上部１５ｘの端点Ｐと点Ｍとを結ぶ直線と、端点Ｐを通って突起１５の最底面１５ｙに平行な直線とがなす角度αは、３０°～９０°であることが好ましく、３０°～７５°であることがより好ましい。このように角度αを適度に設定することで、突起１５におけるクラックの発生を効果的に抑制することができ、突起１５の耐久性を改善することができる。また、圧電素子２４によるセンシング出力を十分に確保することができる。なお、角度αは、端点Ｐと点Ｍとを結ぶ直線と、端点Ｐを通って突起１５の最底面１５ｙに平行な直線とがなす角度において鋭角側の角度を測定したものである。

ここで、角度αが９０°より大きい場合、突起１５の高さ方向の中途位置にくびれ部が形成されることになるため、クラックが発生し易くなり、突起１５の耐久性を十分に改善することができない。逆に、角度αが３０°より小さい場合、突起１５の突出量を十分に確保できず、突起１５による圧電素子２４への押圧力が低下するので、圧電素子２４によるセンシング出力を十分に確保することができない。

更に、突起１５の最底面１５ｙの端点Ｑと点Ｍとを結ぶ直線と、収容体１０における突起１５が形成された内表面（底部１１）とがなす角度βは、９０°～１８０°であることが好ましく、１２０°～１８０°であることがより好ましい。特に、角度βとして、１７０°以下であることが好ましく、１６０°以下であることがより好ましい。このように角度βを適度に設定することで、突起１５の根本部分におけるクラックの発生を効果的に抑制することができ、突起１５の耐久性を改善することができる。なお、角度βは、端点Ｑと点Ｍとを結ぶ直線と、収容体１０における突起１５が形成された内表面とがなす角度において鈍角側の角度を測定したものである。

ここで、角度βが９０°より小さい場合、突起１５の最底面１５ｙの端点Ｑでのクラックが発生し易くなり、突起１５の耐久性を十分に改善することができない。

上記空気入りタイヤにおいて、突起１５（最上部１５ｘ）と圧電素子２４（感圧部２４ｘ）との接触面積は、収容体１０における突起１５が形成された内表面の面積に対して５０％以下であることが好ましい。ここで、収容体１０における突起１５が形成された内表面の面積とは、突起１５が形成された内表面に対応する収容空間１３の面１３ｘの面積であり、例えば、図２（Ａ）では収容空間１３の底面の面積を意味する。その際、更に、突起１５と圧電素子２４との接触面積は、圧電素子２４の感圧部２４ｘの表面積に対して、１０％～１００％であることが好ましく、４０％～１００％であることがより好ましい。なお、収容体１０の内表面に複数個の突起１５が形成されている場合、これら突起１５と圧電素子２４との接触面積の総和が上記範囲内にあるように構成される。突起１５の形状が、例えば、円錐形のように先端部が尖った形状である場合、機能部品付き収容体又はタイヤが無負荷状態であり、かつ機能部品２０が収容体１０に収容された状態において、突起１５の先端部が潰れて平坦になった際に測定される接触面積に基づくものとする。

このように突起１５と圧電素子２４の接触面積を適度に設定することで、突起１５と圧電素子２４の接触面積が十分に確保され、突起１５と圧電素子２４の接触状態が良好に保たれるので、圧電素子２４による安定的なセンシングに寄与する。

機能部品２０の収容後、収容体１０の弾性により突起１５は圧電素子２４又は筐体２１の壁面に押し付けられるが、突起１５と圧電素子２４の接触面積が圧電素子２４の感圧部２４ｘの表面積に対して過度に大きいと、タイヤ転動による押圧が圧電素子２４以外の部位にも分散し、圧電素子２４によるセンシング出力が小さくなることがある。逆に、突起１５と圧電素子２４の接触面積が圧電素子２４の感圧部２４ｘの表面積に対して過度に小さいと、圧電素子２４が局所的に負荷を受けることになるため、圧電素子２４の耐久性を悪化させる可能性があり、好ましくない。

突起１５の高さｈは、０．１ｍｍ～２．０ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍ～１．０ｍｍであることがより好ましい。ここで、突起１５の高さｈは、収容体１０における突起１５が形成された内表面（例えば図３（Ｂ）では収容体１０の底部１１の端面）からの高さであり、機能部品２０が収容体１０に収容されていない状態で測定されるものである。このように突起１５の高さｈを適度に設定することで、突起１５と圧電素子２４の接触状態を適度に維持することができる。また、収容体１０への機能部品２０の収容作業に影響を与えず、走行中の機能部品２０の脱落を防止することができる。

ここで、突起１５の高さｈが０．１ｍｍより小さくなると、圧電素子２４との接触状態を改善する効果を十分に得ることができなくなる。逆に、突起１５の高さｈが２．０ｍｍより大きくなると、機能部品２０を収容体１０に収容し難くなると共に、走行中に機能部品２０が脱落するリスクが高まる。

突起１５は、１００％伸張時のモジュラスが１．０ＭＰａ以上１２．０ＭＰａ未満の加硫ゴムからなることが好ましい。突起１５がこのような物性を有することで、収容体１０の耐久性と収容体１０への機能部品２０の収容し易さとを両立することができる。また、突起１５は、収容体１０と同一材料で構成することができる。例えば、収容体１０の成形用金型を用いて、収容体１０と硬度が異なるゴムにより一体的に突起１５を成形しても良く、或いは、収容体１０とは別に成形した突起１５を収容体１０の内表面に接着して成形しても良い。

図７（Ａ）～（Ｄ）は機能部品の収容前後における機能部品付き収容体の実施形態を示すものである。図７（Ａ），（Ｂ）の機能部品付き収容体３０は、収容体１０に機能部品２０が収容されていない状態であり、図７（Ｃ），（Ｄ）の機能部品付き収容体３０は、収容体１０に機能部品２０が収容された状態である。

図７（Ａ）～（Ｄ）に例示するように、機能部品付き収容体３０において、収容空間１３に機能部品２０が収容された状態でクラウン部１２の底部１１に対する傾斜角度θ２は、収容空間１３に機能部品２０が収容されていない状態でクラウン部１２の底部１１に対する傾斜角度θ１よりも小さくなるように構成されている。これら傾斜角度θ１，θ２は、いずれもクラウン部１２の外壁側で測定される角度である。機能部品２０が開口部１４から収容空間１３に収容されると、クラウン部１２が外側に向かって倒れ、開口部１４の幅が拡張するように変形することにより、クラウン部１２の底部１１に対する傾斜角度θが小さくなる。機能部品２０の収容前の傾斜角度θ１と機能部品２０の収容後の傾斜角度θ２との角度差（θ１－θ２）は、５°～１５°の範囲になるように構成されると良い。

ここで、クラウン部１２の傾斜角度θ（θ１，θ２）を測定する際、ＣＴスキャン等を用いて角度を算出することができる。また、図２（Ａ）に例示するように、傾斜角度θ１，θ２を測定する場合、断面視における両側のクラウン部１２の他方側の端部１２ｂを通る直線Ｌ１とクラウン部１２とがなす角度を測定する。また、例えば、底部に相当する部材がなく、クラウン部がタイヤ内表面に直接的に固定された機能部品付き収容体であっても上記と同様の方法で測定することができる。

更に、クラウン部１２の傾斜角度θを測定する際に限って、図８（Ａ）に示すように、クラウン部１２の外表面における収容体１０の総高さＨの１／２（０．５×Ｈ）の位置と１／４（０．２５×Ｈ）の位置の２点を通る直線Ｌ２をクラウン部１２と見做して、機能部品２０の収容前の傾斜角度θ１と機能部品２０の収容後の傾斜角度θ２をそれぞれ測定する。収容体１０の総高さＨ（最大高さＨ）は、機能部品２０の収容前後で変わり、それぞれの高さに基づいてクラウン部１２の傾斜角度θ（θ１，θ２）を測定する。また、収容体１０の総高さＨの１／２の位置及び／又は１／４の位置においてクラウン部１２の外表面に突出部が形成されている場合、この突出部を含めずに突出部の下端部を新たな基準点として規定される直線に基づいて、クラウン部１２の傾斜角度θを測定するものとする。なお、収容体１０の総高さＨは、底部１１の下面から係止部１２ｅの上面までの高さである。

このような機能部品付き収容体３０では、収容体１０は、タイヤ内表面Ｔｓに固定される底部１１と、この底部１１から突出したクラウン部１２と、底部１１とクラウン部１２により形成される収容空間１３と、この収容空間１３に連通する開口部１４とを有し、収容空間１３に機能部品２０が収容された状態でクラウン部１２の外壁側で測定されるクラウン部１２の底部１１に対する傾斜角度θ２が収容空間１３に機能部品２０が収容されていない状態でクラウン部１２の外壁側で測定されるクラウン部１２の底部１１に対する傾斜角度θ１よりも小さいので、機能部品２０を収容した状態の収容体１０において、機能部品２０を十分に拘束できる拘束力を確保しながら、過度な変形を防止することができる。特に、機能部品２０の収容前後における傾斜角度の角度差（θ１－θ２）が５°～１５°の範囲にあると、機能部品２０に対する収容体１０の拘束力と、収容体１０に損傷が生じない変形度合とのバランスが極めて良い。これにより、走行中の機能部品２０の脱落を防止しながら、収容体１０の損傷を防止することができる。

ここで、傾斜角度の角度差（θ１－θ２）が５°より小さくなると、機能部品２０に対する収容体１０の拘束力が低下するため、走行中に機能部品２０が脱落するリスクが増大すると共に、機能部品２０の動きが大きくなり、収容体１０の耐久性が低下する。逆に、傾斜角度の角度差（θ１－θ２）が１５°より大きくなると、収容体１０の変形が過度に大きくなり、長距離走行時に収容体１０にクラックが発生し易くなる。

特に、収容空間１３に機能部品２０が収容された状態でクラウン部１２の底部１１に対する傾斜角度θ２は、９０°以上であることが好ましく、９０°～１１５°の範囲にあることがより好ましい。このように機能部品２０の収容後の傾斜角度θ２を適度に設定することで、収容体１０のクラウン部１２の根本における応力集中を緩和することができ、収容体１０の耐久性を向上させることができる。更に、収容体１０の開口部１４が過度に狭くならず、機能部品２０を取り外す際にも好適である。

ここで、機能部品２０の収容後の傾斜角度θ２が９０°より小さくなると、収容体１０のクラウン部１２の根本における応力集中が増大すると共に、走行中の歪エネルギーが増大するため、クラウン部１２の根本でクラックが発生し易くなる。一方、機能部品２０の収容後の傾斜角度θ２が１１５°より大きくなると、機能部品２０の収容後もクラウン部１２の倒れ込みが過度に大きい状態であるので、開口部１４の幅が過度に狭くなり、機能部品２０が取り外し難くなる。

また、収容空間１３に機能部品２０が収容された状態で、クラウン部１２の厚さＧａは、１．０ｍｍ～３．５ｍｍであることが好ましい。ここで、図８（Ｂ）に示すように、機能部品２０の収容後における収容体１０の総高さＨの半分の高さをｈ１とし、この高さｈ１の位置（中心位置）を基準として高さｈ１の±３０％（０．３×ｈ１）の範囲内を中心範囲Ｃとする。このとき、中心範囲Ｃの全域において、水平方向に測定されるクラウン部１２の厚さＧａが１．０ｍｍ～３．５ｍｍの範囲にあるように構成されていると良い。

このようにクラウン部１２の厚さＧａを適度に設定することで、収容体１０のクラウン部１２におけるクラックの発生を抑制し、収容体１０の耐久性を向上させることができる。更に、収容体１０のクラウン部１２の厚さＧａが過度に厚いと収容体１０の発熱が大きくなるが、上記の厚さＧａの範囲内であれば収容体１０の発熱を抑制することができ、機能部品２０の筐体２１の破損を防止することができる。

ここで、クラウン部１２の厚さＧａが１．０ｍｍ未満であると、クラウン部１２の厚さＧａが過度に薄く、クラウン部１２でクラックが発生し易くなる。逆に、クラウン部１２の厚さＧａが３．５ｍｍより大きいと、収容体１０（例えばゴム）の発熱が大きくなり、機能部品２０の筐体２１の破損が生じ易くなる。

クラウン部１２の端部１２ａは開口部１４に向かって屈曲した係止部１２ｅを有し、機能部品２０の高さＨ１と収容体１０の内側総高さＨ２とは、０．８５≦Ｈ２／Ｈ１≦０．９８の関係を満たすことが好ましい。ここで、機能部品２０の高さＨ１は、図８（Ｂ）に示すように、機能部品２０の収容後の状態において、機能部品２０が収容体１０に収容された範囲内での最大高さ、言い換えれば、収容空間１３内での機能部品２０の最大高さである。これは、例えば、機能部品２０の上部に設けられたつまみ部が収容空間１３から突き出ている場合、機能部品２０の高さＨ１はつまみ部における収容空間１３外の部位の高さを含まないことを意味する。なお、収容体１０の内側総高さＨ２は、機能部品２０の収容前における底部１１の上面から係止部１２ｅの下面までの高さである。

機能部品２０の高さＨ１と収容体１０の内側総高さＨ２を適度に設定することで、機能部品２０に対する収容体１０の拘束力と、収容体１０に損傷が生じない変形度合とのバランスが良好になり、高速走行時における機能部品２０の耐久性を向上させることができる。

ここで、比Ｈ２／Ｈ１が０．８５未満であると、係止部１２ｅが機能部品２０を覆うように収容できなくなるので、高速走行時における機能部品２０の耐久性の改善効果が低下する。逆に、比Ｈ２／Ｈ１が０．９８より大きいと、収容体１０の拘束力が弱くなり、収容体１０内での機能部品２０の動きが大きくなるので、高速走行時における機能部品２０の耐久性の改善効果を得ることができなくなる。

また、開口部１４の幅は収容空間１３の最小幅よりも狭く、収容空間１３の上側部分の周長Ｄ２_uと機能部品２０の上側部分の周長Ｄ１_uとは、０．６０≦Ｄ２_u／Ｄ１_u≦０．９５の関係を満たすことが好ましい。即ち、収容空間１３の周長Ｄ２_uを機能部品２０の周長Ｄ１_uに対して特定の範囲で小さく設定することにより、収容体１０による拘束力を高めることを意図している。ここで、収容空間１３の周長Ｄ２_uは、図８（Ｃ）に示すように、機能部品２０の収容前の状態において、収容体１０の内側総高さＨ２の３／４（０．７５×Ｈ２）の高さをｈ２とし、この高さｈ２の位置と、高さｈ２の位置を基準として高さｈ２の±２５％（０．２５×ｈ２）に相当する位置の計３つの位置で収容空間１３の周長を測定し、これら３つの位置で測定された周長を平均したものである。また、機能部品２０の上側部分の周長Ｄ１_uは、機能部品２０における上記３つの位置に対応する位置で機能部品２０の周長を測定し、これら３つの位置で測定された周長を平均したものである。

このように収容空間１３の周長Ｄ２_uと機能部品２０の周長Ｄ１_uを適度に設定することで、機能部品２０に対する収容体１０の拘束力を高め、機能部品２０の動きを抑制できるため、高速走行時に機能部品２０の筐体２１が破損することを防止することができる。更に、機能部品２０に対する収容体１０の拘束力と、収容体１０に損傷が生じない変形度合とのバランスが良好であるため、収容体１０の損傷も防止することができる。

ここで、比Ｄ２_u／Ｄ１_uが０．６０未満であると、収容体１０による拘束力が大きくなるものの、クラウン部１２の変形度合も増大するので、長距離走行時に収容体１０にクラックが発生し、収容体１０が破損する可能性が高まる。逆に、比Ｄ２_u／Ｄ１_uが０．９５より大きいと、収容体１０による拘束力が小さくなり、収容体１０内での機能部品２０の動きが大きくなるため、収容体１０と機能部品２０との摩擦によって発熱が増大し、機能部品２０の筐体２１が破損に至る。

更に、収容体１０の開口部１４の周長Ｄ２_Oと機能部品２０の上側部分の周長Ｄ１_uとは、０．４≦Ｄ２_O／Ｄ１_u≦０．８の関係を満たすことが好ましい。ここで、開口部１４の周長Ｄ２_Oは、機能部品２０が収容体１０に収容されていない状態で測定される開口部１４の周長である。このように開口部１４の周長Ｄ２_Oと機能部品２０の周長Ｄ１_uを適度に設定することで、機能部品２０に対する収容体１０の拘束力と、収容体１０に損傷が生じない変形度合とのバランスが良好になり、高速走行時における機能部品２０の耐久性を向上させることができる。更に、収容体１０の開口部１４が過度に狭くならず、機能部品２０を取り外す際にも好適である。

ここで、比Ｄ２_O／Ｄ１_uが０．４未満であると、開口部１４が過度に狭くなるので、機能部品２０が取り外し難くなる。逆に、比Ｄ２_O／Ｄ１_uが０．８より大きいと、収容体１０による拘束力が小さくなり、収容体１０内での機能部品２０の動きが大きくなるので、収容体１０と機能部品２０との摩擦によって発熱が増大し、機能部品２０の筐体２１が破損に至る。

また、収容体１０は、ゴムやエラストマー、樹脂等により構成することができる。特に、収容体１０の構成材料は以下の物性を有すると良い。収容体１０の２０℃における１００％伸張時のモジュラスは０．５ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ未満であり、収容体１０の６０℃における損失弾性率は０．４ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ未満であることが好ましい。このようにモジュラスを適度に設定することにより、収容体１０の耐久性と収容体１０への機能部品２０の収容し易さとを両立することができる。また、このように損失弾性率を適度に設定することにより、機能部品２０の収容体１０に対する擦れや収容体１０の繰り返し変形によって生じる機能部品２０の筐体２１の破損を防止することができる。

上述した実施形態では、機能部品付き収容体を空気入りタイヤに取り付けた例について説明したが、これに限定されるものではなく、非空気式タイヤに適用することもできる。

タイヤサイズ２２５／４５Ｒ１８で、タイヤ情報を取得するための機能部品と、この機能部品を収容するゴム製の収容体とを備え、機能部品が収容された収容体がタイヤ内表面に固定された空気入りタイヤにおいて、機能部品は、電子部品を内蔵する筐体と、この筐体の壁面に固定されたフィルム状の圧電素子とを有し、収容体の底面に一つの突起が形成され、無負荷状態でかつ機能部品が収容体に収容された状態で突起の少なくとも一部と圧電素子とが直接的に接しており、突起の有無、突起の上面の面積Ｓ、突起の底面の面積Ａ、面積比Ａ／Ｓ、面積比Ａ／Ａ´、突起の上部の角度α、突起の底部の角度β、収容体の突起が形成された内表面の面積に対する突起の接触面積の比率、圧電素子の感圧部の表面積に対する突起の接触面積の比率、突起の高さｈ、突起のＭ１００を表１のように設定した従来例、比較例及び実施例１～８のタイヤを製作した。

各試験タイヤにおいて、機能部品の筐体内に配置された圧電素子は、直径ｄ１が１０ｍｍの円形を有しており、機能部品の筐体の底面の中央部に配置されている。比較例のタイヤにおいて、収容体に設けられた突起は円柱状である。また、比較例及び実施例１～８のタイヤにおいて、突起は収容体の底面に形成されている。

なお、表１において、「突起のＭ１００」は、１００％伸張時のモジュラス［ＭＰａ］を意味し、ＪＩＳ Ｋ６２５１（３号ダンベル使用）に準拠した２３℃での引張試験により測定され、１００％伸張時の引張り応力を示す。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、センシング強度及び耐破損性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

センシング強度：
各試験タイヤをリムサイズ１８×７．５Ｊのホイールに組み付け、最大負荷能力の８０％の荷重を負荷し、空気圧２３０ｋＰａ、走行速度３０ｋｍ／ｈ、走行距離１０ｋｍの条件でドラム試験機にて走行試験を実施した。具体的には、各試験タイヤに対して１０本ずつタイヤを用いて、圧電素子によりタイヤ内表面のひずみ測定を行い、測定されたひずみ値を平均化した。評価結果は、従来例の測定値を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどセンシング強度が優れていることを意味する。

耐破損性：
各試験タイヤをリムサイズ１８×７．５Ｊのホイールに組み付け、最大負荷能力の８０％の荷重を負荷し、空気圧３６０ｋＰａ、走行速度３００ｋｍ／ｈ、走行距離１５０００ｋｍの条件でドラム試験機にて走行試験を実施した後、突起の破損具合を目視で確認し、突起におけるクラックの発生箇所数をカウントした。評価結果は、測定値の逆数を用いて、比較例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐破損性が優れていることを意味する。

この表１から判るように、実施例１～８の空気入りタイヤは、従来例に比して、センシング強度が改善されると共に、比較例に比して、突起の耐破損性が改善されていた。実施例１～８の空気入りタイヤでは、センシング強度の改善効果を十分に得ることができ、タイヤ内部情報を正確に取得できることが確認された。

突起を有する比較例は、従来例に比べてセンシング強度を改善することができたが、突起が円柱状であったため、突起の耐破損性の改善効果を十分に得ることができなかった。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
１０ 収容体
１１ 底部
１２ クラウン部
１３ 収容空間
１４ 開口部
１５ 突起
１５ｘ 最上部
１５ｙ 最底面
２０ 機能部品
２１ 筐体
２２ 電子部品
２３ センサ
２４ 圧電素子
３０ 機能部品付き収容体
Ｔ 空気入りタイヤ
Ｔｓ タイヤ内表面

Claims (9)

1. タイヤ情報を取得するための機能部品と、この機能部品を収容する収容体とを備えた機能部品付き収容体であって、
   前記機能部品が、電子部品を内蔵する筐体と、この筐体の壁面に固定されたフィルム状の圧電素子とを有し、
   前記収容体の内表面に少なくとも一つの突起が形成され、無負荷状態でかつ前記機能部品が前記収容体に収容された状態で前記突起の少なくとも一部と前記圧電素子とが直接的に又は前記筐体の壁面を挟んで間接的に接しており、
   前記突起の上面視で、前記突起の最上部の面積よりも前記突起の最底面の面積が大きく、かつ前記突起の最上部の外縁が前記突起の最底面の外縁の内側にあることを特徴とする機能部品付き収容体。
2. 前記収容体における前記突起が形成された内表面からの前記突起の高さｈの９５％の高さ位置を位置Ｇとするとき、この位置Ｇにおける前記突起の面積Ｓと前記突起の最底面の面積ＡとがＡ≧１．０４×Ｓの関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の機能部品付き収容体。
3. 前記突起の最底面の面積Ａと前記収容体内部の底面の面積Ａ´とがＡ≦０．８２×Ａ´の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の機能部品付き収容体。
4. 前記収容体における前記突起が形成された内表面からの前記突起の高さｈの半分の高さにおける前記突起の側方点を点Ｍとするとき、前記突起の最上部の端点Ｐと前記点Ｍとを結ぶ直線と、前記端点Ｐを通って前記突起の最底面に平行な直線とがなす角度αが３０°～９０°であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の機能部品付き収容体。
5. 前記収容体における前記突起が形成された内表面からの前記突起の高さｈの半分の高さにおける前記突起の側方点を点Ｍとするとき、前記突起の最底面の端点Ｑと前記点Ｍとを結ぶ直線と、前記収容体における前記突起が形成された内表面とがなす角度βが９０°～１８０°であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の機能部品付き収容体。
6. 前記突起と前記圧電素子との接触面積が、前記収容体における前記突起が形成された内表面の面積に対して５０％以下であり、かつ前記圧電素子の感圧部の表面積に対して１０％～１００％であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の機能部品付き収容体。
7. 前記突起は前記収容体における前記突起が形成された内表面からの高さｈが０．１ｍｍ～２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の機能部品付き収容体。
8. 前記突起は１００％伸張時のモジュラスが１．０ＭＰａ以上１２．０ＭＰａ未満の加硫ゴムからなることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の機能部品付き収容体。
9. 請求項１～８のいずれかに記載の機能部品付き収容体が前記タイヤ内表面に固定され、前記収容体に前記機能部品が収容されていることを特徴とするタイヤ。

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