JP6272225B2 - タイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤ内面上に電子機器が装着されたタイヤに関する。
近年、タイヤ内圧やタイヤ内温度等を測定する電子機器をタイヤの内部に取り付けて、この電子機器から無線通信で送信される測定データを車体側の受信モジュールで受信し、受信したデータに基づいてタイヤの状態を判断したり、受信したデータを運転台のオンボード表示器に表示したりするように構成したタイヤ空気圧監視システム(Tire Pressure Monitoring System、以下、TPMSという)を車両に搭載することが行われている。例えば、特許文献1には、タイヤのサイドウォール部のタイヤ内面に電子機器を装着したタイヤが開示されている。この電子機器は、タイヤ内面に着脱自在に装着されており、適宜交換可能に構成されている。
特表2002−502765号公報(FIG.1及び段落0018等)
このような電子機器を備えるタイヤは、建設機器用のタイヤやトラック・バス用のタイヤにおいて多用されている。特に、建設機器用のタイヤは、乗用車用のタイヤと比較して、パンクが発生しやすい。例えば、タイヤがパンクしたり、不具合によって内圧が異常低下したりすると、サイドウォール部が屈曲変形し、サイドウォール部がタイヤ径方向における中心を基点に2つに折れ曲がることがある。
サイドウォール部がタイヤ径方向における中心を基点に折れ曲がると、サイドウォール部のタイヤ内面同士が当接する。したがって、特許文献1のタイヤのようにサイドウォール部のタイヤ内面に配置された電子機器は、タイヤ内面同士の間に挟まれ、電子機器が破損したり、電子機器が外れたりする不具合が発生するおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、パンクや内圧が異常低下してサイドウォール部が変形した際に、電子機器が破損したり電子機器が外れたりする不具合を抑制することができるタイヤを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明に係るタイヤ(タイヤ1)は、一対のビード部(ビード部2)と、タイヤの内面上に装着された電子機器(電子機器7)と、を備えるタイヤであって、前記ビード部には、リムと接するリム接面(リム接面2a)が設けられており、タイヤ周方向と直交し、かつトレッド幅方向に沿った断面において、前記電子機器のタイヤ径方向外側端部(電子機器のタイヤ径方向外側端部7b)は、前記リム接面のうちタイヤ径方向外側に位置する外側リム端部(外側リム端部2b)から前記外側リム端部におけるビード部の厚み(厚みT1)分だけタイヤ径方向外側に位置する基準位置(基準点P1)よりも、タイヤ径方向内側に位置する。
本発明によれば、パンクや内圧が異常低下して両サイドウォールが変形した際に、電子機器が破損したり電子機器が外れたりする不具合を抑制することができるタイヤを提供できる。
図1は、本実施の形態に係るタイヤのタイヤ周方向と直交し、かつトレッド幅方向に沿った断面図である。 図2は、図1の電子機器が装着された部分を拡大した拡大断面図である。 図3は、タイヤのパンク時の状態を模式的に示した図である。 図4は、リムの装着態様を模式的に示した図である。 図5は、リムの装着態様を模式的に示した図である。
次に、本発明に係るタイヤの一例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
図1は、本実施の形態に係るタイヤのタイヤ周方向と直交し、かつトレッド幅方向twdに沿った断面図の一部である。本実施の形態に係るタイヤは、オフザロードラジアルタイヤ(ORR46/90R57)である。
タイヤ1は、一対のビード部(片側のみ示す)2と、ビード部2と連なって配される一対のサイドウォール部(片側のみ示す)9と、両サイドウォール部9に連なるトレッド部5と、トレッド部5からビード部2に至るカーカス3と、トレッド部5においてカーカス3のタイヤ径方向外側に配されたベルト層6と、を備える。
ビード部2は、タイヤ径方向trdの内側においてリム12に接している。ビード部2のうちリム12と接する面が、リム接面2aである。リム接面2aのうちタイヤ径方向外側に位置する部分が、外側リム端部2bであり、リム12とタイヤ1とが分離する離反点である。
カーカス3は、一対のビード部2間に配置された本体プライ3aと、ビード部2においてタイヤ径方向外側に向けて折り返された折り返しプライ3bと、を有する。カーカス3の内側には、インナーライナー層4が設けられている。インナーライナー層4は、チューブに相当する比較的気密性の高い材質からなる。
カーカス3のタイヤ径方向外側には、路面と接するトレッド部5が配置されている。トレッド部5とカーカス3との間には、トレッド部5を補強するベルト層6が設けられている。ベルト層6は、高強度のスチールコードからなり、タイヤ周方向に沿って複数重ねられている。
ビード部2の内面(タイヤの内面)には、タイヤの内部情報を検出する電子機器7が設けられている。電子機器7は、タイヤ内面に固定部材8を介して固定されている。
電子機器7は、検出部(図示せず)と、通信部(図示せず)と、記憶部(図示せず)と、筐体71と、を備える。検出部は、タイヤに充填されている圧縮空気の空気圧、タイヤ内部の温度、タイヤの摩耗状態等を検出する。通信部は、検出部によって検出された情報を車両側に装着された通信装置(図示せず)に対して送信する。記憶部は、例えば、ICチップから構成され、タイヤの識別情報(名称、製造年月日、シリアル番号及びロット番号等)を格納する。筐体71は、検出部、通信部及び記憶部を格納する。
筐体71は、格納する記憶部等を保護するために、強固かつ硬質な材料によって構成する。具体的には、筐体71を構成する材質のヤング率は、約7030kg/cm2(約10000PSI(重量ポンド毎平方インチ))以上であることが望ましい。
なお、電子機器とは、タイヤに充填されている圧縮空気の空気圧、タイヤ内部の温度、タイヤの摩耗状態等を検出し、この検出した情報を通信装置に対して送信するものであってもよいし、タイヤのID等の識別情報を格納し、タイヤ外部の通信装置からの要求に応じて識別情報を発信するものであってもよく、種々の用途の電子機器を含むものである。したがって、電子機器は、タイヤの内圧等タイヤ内部情報を検出する検出部を備えていなくてもよいし、タイヤの識別情報を保持する記憶部を備えていなくてもよい。また、検出部によって検出するタイヤ内部情報とは、タイヤの空気圧、タイヤの温度、タイヤの回転、タイヤのID等識別情報を含むものである。
また、タイヤ外部の通信装置とは、電子機器と情報の送受信が可能な装置であればよく、TPMSを構成する通信装置であってもよいし、タイヤ内部情報を蓄積するサーバであってもよいし、車両やタイヤを販売するディーラ端末であってもよいし、ユーザ端末(カーナビゲーション端末や携帯端末)であってもよい。
固定部材8は、電子機器7をタイヤの内面に装着するための部材であり、例えば、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム(EPDM)、ブチルゴム、天然ゴム、ネオプレーンゴム及び天然ゴムの混合物、クロロブチルゴム及び天然ゴムの混合物、スチレンブタジエンゴム(SBR)及び天然ゴムの混合物などによって構成することができる。より好適には、固定部材8は、クロロブチルゴム及び天然ゴムの混合物や、スチレンブタジエンゴム(SBR)及び天然ゴムの混合物によって構成することが望ましい。
また、固定部材は、タイヤの内面に装着できるものであればよく、固定治具であってもよいし、接着部材であってもよく、種々の構成を採用することができる。
具体的な構成としては、例えば、タイヤ内面に接する底面と、底面と対向して配置される上面と、上面及び底面の側部に位置する側面と、を有し、かつ側面に凹部が形成され本体部と、本体部の上面に配置された電子機器の両側部を挟み込む押圧部及び凹部に引っかかる爪部を有する留め具と、留め具を固定するネジ部と、を有する固定部材を例示できる。
このように構成された固定部材を用いて電子機器をタイヤ内面に装着する方法は、まず、接着剤等を介して本体部の底面をタイヤ内面に固定する。次いで、本体部の凹部に留め具の爪部を挿入し、かつ本体部の上面上に電子機器を配置して、電子機器の対向する側面を押圧部によって把持する。次いで、ネジ部によって留め具を固定する。これにより、タイヤ内面に電子機器を固定することができる。また、ネジ部と留め具を外すことにより、電子機器を固定部材から外すことができる。電子機器は、着脱自在にタイヤに装着されており、適宜交換することができる。
なお、本実施の形態では、電子機器及び固定部材のうち、電子機器のみをタイヤから取り外せるように構成しているが、この構成に限られない。例えば、固定部材のみをタイヤから取り外せるように構成してもよいし、電子機器及び固定部材の両方をタイヤから取り外せるように構成してもよい。
次に、電子機器の装着位置について、図1及び図2を参照して説明する。電子機器7は、タイヤ内面上に装着された状態で、タイヤ内面から突出して配置されている。タイヤ周方向と直交し、かつトレッド幅方向twdに沿った断面において、電子機器のタイヤ径方向外側端部(図1及び図2に示す上側端部)は、リム接面2aのうちタイヤ径方向外側に位置する外側リム端部2bから外側リム端部2bにおけるビード部の厚みT1分だけタイヤ径方向外側に位置する基準位置よりも、タイヤ径方向内側に位置する。図1及び図2において、基準位置を示す基準点P1を図示する。
外側リム端部2bにおけるビード部の厚みT1は、外側リム端部2bを通り、かつタイヤの外面と直交する方向に沿った第1仮想線L1上におけるビード部2の厚みである。また、基準点P1は、外側リム端部2bを基準として、外側リム端部2bにおけるビード部の厚みT1分だけタイヤ径方向外側に位置する点である。図2に示すL2は、基準点P1を通り、かつトレッド幅方向twdに沿った第2仮想線である。第2仮想線L2上の点は、基準位置となる。
電子機器7は、基準点P1よりもタイヤ径方向内側に位置する。このように電子機器7を配置することにより、パンクや内圧が異常低下してサイドウォール部が変形した際に、電子機器が破損したり電子機器が外れたりする不具合を抑制することができる。
具体的には、図3を参照して説明する。図3は、タイヤがパンクしたりやタイヤ内圧が異常低下して、サイドウォール部が屈曲変形した状態である。タイヤがパンク等した場合には、タイヤがタイヤ径方向trdにおいて圧縮される。そして、ビード部2及びサイドウォール部9は、トレッド幅方向twd外側に倒れるように変形する。このとき、ビード部2のリム接面2aは、金属等からなり剛性の高いリムの影響によって、リム接面2a以外のビード部よりも変形し難い。しかし、ビード部2のうち、外側リム端部2bよりもタイヤ径方向外側に位置する部分は、リムと接していないため変形し易い。同様に、サイドウォール部9は、ビード部よりもタイヤ径方向外側であり、リムと接していないため変形し易い。
したがって、タイヤ径方向においてタイヤが圧縮されると、ビード部2は、外側リム端部2bを中心にして屈曲変形する。そして、サイドウォール部及びビード部のうち、外側リム端部2bよりもタイヤ径方向外側の部分は、トレッド幅方向外側に突出するように屈曲変形し、タイヤ内面が当接して図3に示す状態となる。
このとき、タイヤ内面同士が接する点は、ゴムの圧縮変形を考慮しない場合において、外側リム端部2bからビード部の厚み分タイヤ径方向外側の基準点を通る第2仮想線L2上となる。したがって、サイドウォール部のうち、変形前(パンク前の状態)で基準点P1よりもタイヤ径方向外側に位置する部分は、タイヤ内面同士が接する。よって、変形前(パンク前の状態)で基準点P1よりもタイヤ径方向外側に電子機器が位置している場合には、電子機器7は、タイヤ内面によって潰されて故障したり、電子機器が対向するタイヤ内面に衝突して、タイヤ内面から外れたりするおそれがある。
しかし、本実施形態に係るタイヤのように、基準点P1よりもタイヤ径方向内側に電子機器が位置することにより、タイヤがパンク等して変形してタイヤ内面同士が当接した場合であっても、対向するタイヤ内面に電子機器が当たることを抑制し、電子機器が破損したり、電子機器が外れたりする不具合を抑制できる。
また、タイヤ周方向と直交し、かつトレッド幅方向twdに沿った断面において、固定部材8のタイヤ径方向外側端部8bは、基準点P1よりもタイヤ径方向内側に位置する。固定部材8が基準点P1よりもタイヤ径方向内側に位置するため、タイヤがパンク等してタイヤ内面同士が当接した場合であっても、タイヤ内面に固定部材8が当たることを抑制し、固定部材8が破損したり、固定部材8が外れたりする不具合を抑制できる。
また、図2に示す断面において、リム12のタイヤ径方向外側端部12aを通りかつタイヤ径方向に対して直交する第3仮想線L3とタイヤの内面との交点をX、電子機器のタイヤ径方向外側端部7bを通り、かつタイヤ内面に対して直交する第4仮想線L4と、タイヤ内面と、の交点をA、電子機器7のタイヤ径方向内側端部7aを通り、かつタイヤ内面に対して直交する第5仮想線L5とタイヤ内面との交点をB、ビード部2の先端(タイヤ径方向内側端部)のトウ先部をCとした場合に、タイヤ径方向におけるAとXとの距離A−Xは50.8mm(2inch)以下が好ましく(AがXよりタイヤ径方向外側にある際を正の数値とした場合)、例えば、A−X=0mmとなるように電子機器7を装着してもよい。または、AがXよりタイヤ径方向内側となるように電子機器7を装着してもよい。また、タイヤ径方向におけるトウ先部CとBとの距離C−Bは76.2mm(3inch)以上が好ましく、例えば、C−Bが101.6mm(4inch)となるように電子機器7を装着してもよい。なお、リム12のタイヤ径方向外側端部12aは、後述するリムフランジのタイヤ径方向外側端部に相当する。
AがXよりもタイヤ径方向外側にある場合を正の数値として(負の数値は、A点がX点よりビード側にある場合)において、A-Xが50.8mm以下になるように電子機器を装着することにより、タイヤがパンク等で内圧が低下した際、リム12のフランジがビード部2及びサイドウォール部9等を間に挟んで接地面と接触し、タイヤにかかる荷重を支えるため、電子機器7とタイヤ内面との接触を避けることができる。よって、電子機器7が固定部材8から外れたり、電子機器7自体が破壊されたりする不具合を防止できる。
図4及び図5は、リムの装着態様を模式的に示した図である。一般に、重荷重用タイヤ用のリムは、乗用車用のリムと異なり、複数の部材から構成される。以下、タイヤ1が重荷重用タイヤであり、リム12が重荷重用タイヤ用のリムであるものとして説明する。
図4に示すように、リム12は、ビード部2のタイヤ径方向における最も内側の面を支持するリムベース20と、ビード部2の外面を支持するリムフランジ30と、リムフランジ30をリムベース20に固定するビードシートバンド40とを含む。リムベース20は、溝21aを有するガターバンド部21と、フランジ状端部22とを有する。リムフランジ30は、リムフランジ30A及び30Bを含む。ここでは、便宜上、ビードシートバンド40を介してリムベース20に固定されるリムフランジをリムフランジ30A、フランジ状端部22においてリムベース20に固定されるリムフランジをリムフランジ30Bとする。電子機器7は、リムフランジ30Bを装着する側のビード部2において、固定部材8を介してタイヤ内面に装着される。リム12は、リムフランジ30(リムフランジ30A,30B)、ビードシートバンド40、リムベース20の順に、タイヤ1に組み付けられる。
タイヤ1にリム12を組み付ける際は、リムフランジ30(リムフランジ30A,30B)をビード部2外面に装着した後、図5(a)に示すように、リムフランジ30Aのトレッド幅方向twd外側からビードシートバンド40を装着する。具体的には、リムフランジ30Aを装着した側のタイヤの側面にビードシートバンド40を配置した状態で、ビードシートバンド40をタイヤの他方の側面(リムフランジ30Bを装着した側)に向けて押し込んで、ビードシートバンド40をタイヤ1に装着する。このとき、トレッド幅方向twdに沿ってビードシートバンド40が真っ直ぐに挿入されない場合(例えば、図5(b)に示す矢印の方向に、ビードシートバンド40が挿入された場合)、ビードシートバンド40の先端が、対向するビード部2に装着された電子機器7に接することがある。しかし、電子機器7がビード部2のタイヤ径方向内側端部(トウ先部C)よりもタイヤ径方向外側に位置することにより、リムの組み付け時におけるビードシートバンド40と電子機器との接触を抑制し、電子機器の破損や、電子機器が外れる等の不具合を抑制できる。
なお、ビード部2のタイヤ径方向内側端部とは、ビード部のうち、タイヤ内面(電子機器が装着される)側において最もタイヤ径方向内側に位置する箇所であり、図1及び図2に示すトウ先部Cである。
具体的には、電子機器7のタイヤ径方向内側端部は、リム12装着時に、ビードシートバンド40のタイヤ径方向外側端部よりもタイヤ径方向外側に位置する。更に、具体的には、トウ先部Cからタイヤ径方向外側に76.2mm以内の範囲で、リム組み時にビードシートバンド40がリム挿入側と反対側のタイヤ内面に接触する。よって、C−Bが76.2mm以上となるように電子機器7を装着することにより、リム12と電子機器7との接触を抑制し、電子機器7が固定部材8から外れたり、電子機器7自体が破壊されたりする不具合を防止できる。
更に、固定部材8が、ビード部のタイヤ径方向内側端部(トウ先部C)よりもタイヤ径方向外側に位置するように構成してもよい。リムの組み付け時におけるリム(ビードシートバンド40)と固定部材8との接触を抑制し、固定部材8の破損や、固定部材8が外れる等の不具合を抑制できる。
なお、電子機器及び固定部材の装着位置は、空気入りのタイヤ1をJATMA YEAR BOOK(2009年度版、日本自動車タイヤ協会規格)に規定されている標準リムに装着し、JATMA YEAR BOOKでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力(内圧−負荷能力対応表の太字荷重)に対応する空気圧(最大空気圧)の100%の内圧を充填し、最大負荷能力を負荷したときの位置を指す。使用地又は製造地において、TRA規格、ETRTO規格が適用される場合は各々の規格に従う。
[実施例]
次に、本発明の効果を更に明確にするために、以下の実施例に係るタイヤ及び比較例に係るタイヤを用いて行った実施例について説明する。なお、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
(1)試験方法
電子機器の位置が異なる3つのタイヤを用いて、パンク時の電子機器及び固定部材の不具合の有無を検証した。
実施例に係るタイヤは、A−X=0mm,C−B=101.6mm(4inch)の位置に電子機器を装着した。
比較例1に係るタイヤは、A−X=406.4mm(16inch),C−B=355.6mm(14inch)の位置に電子機器を装着した。
比較例2に係るタイヤは、A−X=−76.2mm(3inch),C−B=25.4mm(1inch)の位置に電子機器を装着した。
(2)評価結果
実施例に係るタイヤ及び比較例2に係るタイヤは、タイヤがパンクした際、電子機器7と固定部材8には、異常が見られず、タイヤのパンク修理後、そのまま電子機器7を使用することができた。一方、比較例1のタイヤは、タイヤがパンクした際、電子機器7及び固定部材8が破壊し、タイヤのパンク修理後、新たにパッチと電子機器をタイヤに装着しなおすことが必要となった。
また、実施例に係るタイヤ及び比較例1に係るタイヤは、リム組み時、電子機器及び固定部材には、異常の発生がなく、電子機器を使用することができた。一方、比較例2に係るタイヤでは、約半数の場合、リムをタイヤに挿入する際、リム(ビードシートバンド)と電子機器が接触し、電子機器又は固定部材が破壊した。
本実施の形態に係る電子機器では、タイヤがパンクした際、リムをタイヤに挿入する際の両方で、不具合の発生なく発明の効果が見られた。
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。また、本発明の技術的範囲は、実施形態によって限定されるものではなく、上述の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。
なお、日本国特許出願第2012−157203号(2012年7月13日出願)の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
以上のように、本発明に係るタイヤは、パンクや内圧が異常低下してサイドウォール部が変形した際に、電子機器が破損したり電子機器が外れたりする不具合を抑制することができるため、特に建設機器用のタイヤやトラック・バス用のタイヤにおいて有用である。

Claims (7)

  1. 一対のビード部と、タイヤの内面上に装着された電子機器と、を備えるタイヤであって、
    前記ビード部には、リムと接するリム接面が設けられており、
    タイヤ周方向と直交し、かつトレッド幅方向に沿った断面において、前記電子機器のタイヤ径方向外側端部は、前記リム接面のうちタイヤ径方向外側に位置する外側リム端部から前記外側リム端部における前記ビード部の厚み分だけタイヤ径方向外側に位置する基準位置よりも、タイヤ径方向内側に位置し、
    前記リムは、前記ビード部のタイヤ径方向における最も内側の面を支持するリムベースと、前記ビード部の外面を支持するリムフランジと、前記リムフランジを前記リムベースに固定するビードシートバンドとを含み、
    前記電子機器のタイヤ径方向内側端部は、前記リム装着時に、前記ビードシートバンドのタイヤ径方向外側端部よりもタイヤ径方向外側に位置する、タイヤ。
  2. タイヤ周方向と直交し、かつトレッド幅方向に沿った断面において、前記電子機器は、前記ビード部のタイヤ径方向内側端部よりもタイヤ径方向外側に位置する、請求項1に記載のタイヤ。
  3. 前記リム装着時に、前記リムのタイヤ径方向外側端部を通りかつタイヤ径方向に対して直交する仮想線とタイヤの内面との交点をX、前記電子機器のタイヤ径方向外側端部を通り、かつタイヤ内面に対して直交する仮想線とタイヤ内面との交点をAとした場合に、
    タイヤ周方向と直交し、かつトレッド幅方向に沿った断面において、タイヤ径方向におけるXとAとの距離A−Xは、AがXよりもタイヤ径方向外側に位置する際には、50.8mm以下である、請求項1に記載のタイヤ。
  4. 前記電子機器は、固定部材を介して前記タイヤの内面に装着されており、
    タイヤ周方向と直交し、かつトレッド幅方向に沿った断面において、前記固定部材のタイヤ径方向外側端部は、前記基準位置よりも、タイヤ径方向内側に位置する、請求項1に記載のタイヤ。
  5. タイヤ周方向と直交し、かつトレッド幅方向に沿った断面において、前記固定部材は、前記ビード部のタイヤ径方向内側端部よりもタイヤ径方向外側に位置する、請求項4に記載のタイヤ。
  6. 前記電子機器のタイヤ径方向内側端部と、前記ビード部のタイヤ径方向内側端部と、のタイヤ径方向における距離は、76.2mm以上である、請求項1に記載のタイヤ。
  7. 前記電子機器及び前記固定部材のうち、少なくともいずれか一方は、着脱自在に前記タイヤ内面に装着されている、請求項4に記載のタイヤ。
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