JP7155837B2 - Ｉｃタグの貼着体および自動車用タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、非接触ＩＣタグを備えた自動車用タイヤに関する。

自動車用タイヤは、図４に例示すように、トレッド部１、ショルダー部２、サイドウォール部３およびビード部４から構成されており、タイヤ２０の全体を構成するゴム層をはじめ、ベルト５、カーカス６、ビード（ビードワイヤとも称する。）７などからなっている。
以下にそれぞれについて、簡単に説明する。

（トレッド部）
トレッド部１は、タイヤ１０が路面と直接接する部分である。カーカス６を保護すると共に磨耗や傷を防ぐタイヤ１０の外皮である。トレッド部１の路面と接する表面にはトレッドパターンが形成されており、濡れた路面で水を排除したり、駆動力や制動力が作用した場合にスリップを防止する。

（ショルダー部）
ショルダー部２は、タイヤ１０の肩の部分であり、カーカス６を保護する役割を担っている。

（サイドウォール部）
サイドウォール部３は、自動車が走行する際に最も屈曲する部分であり、ショルダー部２と同様にカーカス６を保護する役割を持っている。また、サイドウォール部３には、タイヤのサイズ、メーカー名、パターン名などが表示されている。

（ビード部とビード）
ビード部４はカーカス６の両端を固定し、同時にタイヤ１０をリム８に固定させる部分である。ビード（またはビードワイヤ）７は、高炭素鋼を束ねたものである。

（ベルト）
ベルト５は、ラジアル構造のトレッド部１とカーカス６の間に円周方向に備えられた補強帯であり、カーカス６を強く締付けることによって、トレッド部１の剛性を高めている。ベルト５の材料としては、主にスチールコード（ラジアルタイヤの補強に使用される高炭素鋼からなる高強度より線）が使用されている。

（カーカス）
カーカス６は、タイヤ１０の骨格を形成する部分である。タイヤ１０が受ける荷重、衝撃、充填空気圧に耐える役割を持っている。タイヤの種類・サイズ等によりポリエステル、ナイロン、レーヨンコード等を使用する。

近年、自動車用のタイヤに非接触ＩＣタグ（以降、ＩＣタグとも称する。）を埋め込むなどして、タイヤの製造工程における製造管理に使用されたり、タイヤの使用履歴管理に使用されたりする様になって来ている。また、タイヤの内圧や温度などの情報を取得する手段としても検討されて来ている。

この様なタイヤ用のＩＣタグに求められる機能としては、下記の様なものが挙げられる。
・ タイヤから離脱しないこと。
・ 磨耗による劣化が軽微であること。
・ 非接触通信が可能であること。
・ タイヤに内蔵された金属により非接触通信の劣化がないこと。

この様な非接触ＩＣタグを備えた自動車用タイヤの先行技術としては、例えば、タイヤの走行中に、またはタイヤの製造工程において、破損する可能性が高い信頼性を備えたトランスポンダ（通信装置）およびトランスポンダ付空気タイヤを提供することを課題としている。その課題を解決する技術として、タイヤのビードコアのビードワイヤとトランスポンダの電子回路を電気的に直接接続したトランスポンダ付空気タイヤが開示されている（特許文献１）。この技術においては、トランスポンダはタイヤのビード部の内部に備えられ、ビードワイヤをトランスポンダの通信アンテナとして利用している。

しかしながら、特許文献１の技術においては、トランスポンダがタイヤのどこに備えられているのかを視覚的に捉えることができず、トランスポンダの情報を確実に取得できない場合があった。

また、特許文献１に開示されている様なタイヤの内部に非接触ＩＣタグを埋め込んだタイヤにおいては、現行のタイヤ製造工程に、ＩＣタグを埋め込む工程を付加する必要があり、タイヤに単純に貼り付ける場合と比べ、工程負荷が増大する。また、ＩＣタグをタイヤの内部に埋め込むため、タイヤの成形加工時にＩＣタグにかかる圧力や熱に耐えることができる構造にしなければならない問題がある。

その様な問題を解決し、タイヤに備えられたトランスポンダの情報を確実に取得可能とすると共に、車両走行時の耐久性に優れたトランスポンダを埋め込んだ空気入りタイヤを提供することを課題として、タイヤのビード部に形成した凹部に、樹脂で被覆されたトランスポンダを埋め込んだことを特徴とする空気入りタイヤが開示されている（特許文献２）。

しかしながら、特許文献２に開示されている様なタイヤの側面に形成した凹部に非接触ＩＣタグを埋め込むタイヤにおいては、タイヤの側面に凹部となる穴を後加工する必要がある。また、その様な構造上の変更に伴うタイヤの強度計算や強度試験などが必要となる問題がある。

また、タイヤの内部にＩＣタグを貼り付けたタイヤにおいては、走行中にＩＣタグが剥れる虞がある。また、タイヤ内部に貼り付けるため、タイヤの厚みや種類などによるタイヤの影響があり、通信可能距離の変動が大きい問題がある。また、タイヤのカーカス部に金属メッシュを使用したタイヤでは、タイヤの外部との通信が不可能となる。

通信可能距離が最も長いＵＨＦ帯の電波を使用した場合、タイヤは、導電性が高いゴムを使用しており、ビードワイヤは金属を使用しているため、タイヤの厚さや誘電率を考慮して設計するが、タイヤに埋め込んだり、貼り付けたりする場合、ＩＣタグの大きさは数ｃｍ～数十ｃｍとなる。

しかしながら、タイヤのカーカス部に金属メッシュが使用されている場合においては、通信可能距離が著しく短くなり、タイヤ内部のＩＣタグと良好に通信することができなかった。

特開平１０－１１９５２１号公報 特開２００１－６３３２５号公報

上記の事情に鑑み、本発明は、タイヤのカーカス部に金属メッシュが使用されている場合に於いても、走行中の信頼性を確保し、数十ｃｍ以上の通信距離を可能とする非接触ＩＣタグを備えた自動車用タイヤを提供することを課題とする。

上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、カーカスが金属メッシュから形成される自動車用タイヤのビード部のホイールのリムから露出したアウターゴムの上に貼り付けてなるＩＣタグの貼着体であって、
少なくとも、ＩＣタグを含む積層体と、ＩＣタグを含む積層体を被覆する加硫ゴム層と、をこの順にアウターゴムの上に貼着可能とする様に備えられており、
ＩＣタグを含む積層体は、ＩＣタグと、その表裏面側にポリイミド層と、を備えた積層体であり、
ＩＣタグは、基材フィルム上にアンテナパターンとＩＣチップを備えており、
アンテナパターンは、ＵＨＦ帯において金属メッシュと電磁結合し、金属メッシュをＵＨＦ帯の通信アンテナとして使用可能とするマッチング回路を備えており、
少なくともＩＣタグを含む積層体と加硫ゴム層のアウターゴム層側の面には、それらをアウターゴムの上に接着可能とする接着剤層を備えていることを特徴とするＩＣタグの貼着体である。

また、請求項２に記載の発明は、カーカスが金属メッシュから形成される自動車用タイヤのビード部のホイールのリムから露出したアウターゴムの上に貼り付けてなるＩＣタグの貼着体であって、
少なくとも、ＩＣタグを含む積層体と、ＩＣタグを含む積層体を被覆する加硫ゴム層と、をこの順にアウターゴムの上に貼着可能とする様に備えられており、
ＩＣタグを含む積層体は、ＩＣタグと、その表裏面側にポリイミド層と、を備えた積層体であり、
ＩＣタグは、基材フィルム上にアンテナパターンとＩＣチップを備えており、
アンテナパターンは、ＵＨＦ帯において金属メッシュと電磁結合し、金属メッシュをＵＨＦ帯の通信アンテナとして使用可能とするマッチング回路を備えており、
少なくともＩＣタグを含む積層体と加硫ゴム層のアウターゴム層側の面には、それらをアウターゴムの上に接着可能とする接着剤層を備えていることを特徴とするＩＣタグの貼着体である。

また、請求項３に記載の発明は、カーカスが金属メッシュから形成される自動車用タイヤのビード部において、ホイールのリムから露出したアウターゴムの上に、請求項１または２に記載のＩＣタグの貼着体を備えていることを特徴とする自動車用タイヤである。

本発明のＩＣタグの貼着体によれば、カーカスに金属メッシュを備えたタイヤに貼着しても、ＩＣタグがＵＨＦ帯の通信が可能なパッチアンテナとマッチング回路を備えたＩＣチップを備えているため、タイヤのカーカスに金属メッシュを備えていても、金属メッシュとＩＣタグが電磁的に結合することにより金属メッシュを通信アンテナとして利用可能となる。そのため、ＩＣタグのサイズが数ｃｍより小さくても、カーカスのサイズが大きいため、ＵＨＦ帯の通信が可能となる。また、数ｃｍ以下のサイズであるため、走行中の信頼性を確保することができる。また、本発明のＩＣタグの貼着体においては、ＩＣタグの貼着体の最表面がタイヤの表面と同様の加硫ゴム層によって被覆されているため、ＩＣタグは外部からの損傷や汚損などを受け難い。

また、本発明のタイヤによれば、本発明のＩＣタグの貼着体を備えているため、カーカスに金属メッシュを備えていても、数十ｃｍ以上の非接触通信が可能である。

本発明のＩＣタグの貼着体の一例を例示する概略断面図。 本発明のＩＣタグの貼着体の一例を例示する概略断面図。 本発明のＩＣタグを備えたタイヤのビード部の表面にＩＣタグの貼着体が貼り付けられた状態を例示する概略断面図。 本発明のＩＣタグを備えたタイヤの一例を示した概略断面図。

＜第一の実施形態＞
（ＩＣタグの貼着体）
図１を使用して、本発明のＩＣタグの貼着体１０の第一の実施形態について説明する。
図１は、本発明のＩＣタグの貼着体１０の断面構造の例を示した概略断面図である。

本発明のＩＣタグの貼着体１０は、カーカス６に金属メッシュを備えた自動車用タイヤのビード部４のホイールのリム８（図４参照）から露出したアウターゴム１１（図３参照）の上に貼り付けてなるＩＣタグの貼着体１０である。

本発明のＩＣタグの貼着体１０は、少なくとも、ＩＣタグを含む積層体１９と、ＩＣタグを含む積層体１９を被覆する加硫ゴム層１２と、がこの順にアウターゴム１１の上に備えられている。

ＩＣタグを含む積層体１９は、ＩＣタグ９と、その表裏面側にポリイミド層１５と、を備えた積層体である。ＩＣタグ９と、その表裏面のポリイミド層１５とは接着剤層１４を介して接着されている。またアウターゴム１１側のポリイミド層１５とアウターゴム１１とは接着剤層１４を介して接着されている。また加硫ゴム層１２側のポリイミド層１５と加硫ゴム層１２とは接着剤層１３を介して接着されている。

ＩＣタグ９は、基材フィルム１６上にアンテナパターン１７とＩＣチップ１８を備えている。アンテナパターン１７は、ＵＨＦ帯において金属メッシュと電磁結合し、金属メッシュをＵＨＦ帯の通信アンテナとして使用可能とするマッチング回路を備えている。このマッチング回路としては、例えば、パッチアンテナを採用することができる。パッチアンテナは、例えば、矩形の絶縁性基材上に備えられた銅箔やアルミニウム箔などに、スリットを形成して作製した回路とすることができる。本発明のＩＣタグの貼着体１０においては、図３に例示した様に、金属メッシュを備えたカーカス６とＩＣタグの貼着体１０との間にタイヤのアウターゴム１１がある厚さで存在する。この厚さの変動に伴い、アンテナパターン１７と金属メッシュによって形成される共振回路の共振周波数が変化するが、その共振周波数をアンテナパターン１７のパターンを変更することによって調整可能である。

また、少なくともＩＣタグを含む積層体１９と加硫ゴム層１２のアウターゴム層１１側の面には、それらをアウターゴム１１の上に接着可能とする接着剤層１３を備えていることが特徴である。

本発明のＩＣタグの貼着体１０は、ＵＨＦ帯を使用して、カーカスに備えられた金属メ
ッシュを外部装置との通信アンテナとして使用する事ができる。そのため、ＩＣタグ９のアンテナパターン１７のサイズは２ｃｍ×２ｃｍ以下としても、タイヤのサイズと同等のサイズを備えている金属メッシュを通信アンテナとして利用可能である。この事から、自動車の走行時に十分高い信頼性を確保できると同時に、ＩＣタグ９のサイズを２ｃｍ×２ｃｍ以下の小型サイズにすることが可能である。

（タイヤ）
この様なＩＣタグの貼着体１０を、自動車用のタイヤのビード部４のリム８から露出している領域に備えることによって、本発明のＩＣタグを備えたタイヤ２０を提供することができる（図４参照）。

（第二の実施形態）
図２を使用して、本発明のＩＣタグの貼着体１０－１の実施形態について説明する。
図２は、本発明のＩＣタグの貼着体１０－１の断面構造の例を示した概略断面図である。

本発明のＩＣタグの貼着体１０－１は、カーカス６に金属メッシュを備えた自動車用タイヤのビード部４のホイールのリム８（図４参照）から露出したアウターゴム１１（図３参照）の上に貼り付けて使用するＩＣタグの貼着体１０－１である。

本発明のＩＣタグの貼着体１０－１は、少なくとも、ＩＣタグを含む積層体１９と、ＩＣタグを含む積層体１９を被覆する加硫ゴム層１２と、がそれぞれ接着剤層１４、１３を介してこの順にアウターゴム１１の上に備えられている。
以上の他は、第一の実施形態と同等である。

＜タイヤ＞
本発明の自動車用のタイヤは、図４に例示した様に、カーカス６に金属メッシュを備えた自動車用タイヤのビード部４のホイールのリム８から露出したアウターゴム１１（図３参照）の上にＩＣタグの貼着体１０を備えている自動車用のタイヤ２０である。

この様に、本発明の自動車用のタイヤ２０は、ＩＣタグ９を内包したＩＣタグの貼着体１０、１０－１を、タイヤ２０の中で最もトレッド部１から離れたビード部４の中で、リム８から露出しているアウターゴム１１の上に貼り付けられている。更に、ＩＣタグの貼着体１０、１０－１の最表面は、タイヤ２０のアウターゴム１１と同様の加硫ゴム層１２によって被覆されている。以上のことから、タイヤ２０の中で最もＩＣタグ９が損傷を受け難い位置に配置されており、更には、タイヤの表面のアウターゴム１１と同質の材料で被覆されているため、例えタイヤ２０の表面が汚損されても、容易に原状復帰可能である。

また、ＩＣタグの貼着体１０、１０－１を備えているため、ＩＣタグのサイズは数ｃｍ×数ｃｍ以下であるが、外部装置と非接触で通信するアンテナとしてカーカス６に備えられた金属メッシュを使用してＵＨＦ帯の電波を使用した通信が可能であるため、数十ｃｍ以上数ｍ以下の通信距離を確保することができる。また、ＩＣタグ９のサイズが数ｃｍ×数ｃｍ以下と小型であることも高い信頼性をもたらすことに寄与している。

また、本発明の自動車用のタイヤ２０は、タイヤ２０のアウターゴム１１の表面に貼り付けられたＩＣタグの貼着体１０、１０－１の中のＩＣタグ９のアンテナパターン１７と、カーカス６に備えられた金属メッシュとの距離によって、マッチング回路の共振周波数を調整することが可能である。すなわち、タイヤ２０の金属メッシュとアンテナパターン１７の間にあるゴム層の厚さに応じて、アンテナパターン１７を変更することによって共振周波数を調整することにより、最大通信距離を得ることが可能である。

次に、本発明の実施例について説明する。

＜実施例１＞
（ＩＣタグシートの作製）
まず、カーカスに金属メッシュを備えた自動車用タイヤの金属メッシュと電磁結合するためのマッチング回路を備えたＩＣタグの基材として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムに銅箔（１２μｍ）を貼り付けた材料を用意した。この基材の銅箔にエッチングレジストをスクリーン印刷した後、乾燥・硬化させ、銅箔のエッチング液を使用してスプレーエッチングすることにより、銅箔の所望の位置にスリットを形成したマッチング回路を形成した。次に、ＵＨＦ帯用の非接触ＩＣタグに使用するＩＣチップ（Ａｌｉｅｎ社のＨＩＧＧＳ３）をはんだ付けした。この様にしてＩＣタグが多面付けされたＩＣタグシートを作製した。なお、ＩＣチップとしては、ＥＰＣｇｌｏｂａｌネットワークシステムのＣｌａｓｓ１Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２規格のＵＨＦ帯のチップであれば使用可能である。
なお、本実施例においては、１４ｍｍ×８ｍｍの領域内に、マッチング回路としての機能を持つパッチアンテナにＩＣチップが電気的に接続されたＩＣタグとした。

（ＩＣタグを含む積層体の作製）
次に、作製したＩＣタグのシートを使用して、ＩＣタグを含む積層体を作製した。
まず、両面に粘着材層と保護フィルムとをこの順に備えたポリイミドフィルム（厚さ２５μｍ）を用意し、その片面の保護フィルムを引き剥がした後、ＩＣタグのシートの片面に貼り付けた。ＩＣタグのシートのどちら側の面に貼り付けても構わない。

次に、ＩＣタグのシートのもう一方の面に、片面に粘着材層と保護フィルムとをこの順に備えたポリイミドフィルム（厚さ２５μｍ）を用意し、保護フィルムを引き剥がした後、貼り付けた。以上の様にして、一方の面に粘着材層の上の保護フィルムを残したＩＣタグを含む積層体を作製した。

（ＩＣタグの貼着体の作製）
次に、ＩＣタグを含む積層体の片面にある保護フィルムを引き剥がした後、タイヤのビード部の、ホイールの一部であるリムから露出しているアウターゴムの表面に、ＩＣタグを含む積層体を貼り付けた。

次に、アウターゴムと同じ成分の生ゴムを、ＩＣタグを含む積層体を貼り付けた部位とその周辺のアウターゴムの上に、厚さ０．５ｍｍとなる様に塗布した後、加硫処理を行うことにより、加硫ゴム層を形成した。

以上の様にして、ＩＣタグの貼着体を作製することによって、同時に本発明のＩＣタグを備えた自動車用タイヤを作製した。

＜実施例２＞
ＩＣタグシートの作製とＩＣタグを含む積層体の作製は、実施例１と同様とした。

（ＩＣタグの貼着体の作製）
実施例１と同様に、ＩＣタグを含む積層体の片面にある保護フィルムを引き剥がした後、タイヤのビード部の、ホイールの一部であるリムから露出しているアウターゴムの表面に、ＩＣタグを含む積層体を貼り付けた。

一方で、加硫ゴムシート（厚さ０．５ｍｍ）の片面に接着剤層を塗布し、その表面に剥離性の保護シートを積層した接着性の加硫ゴムシートを用意した。その接着性の加硫ゴムシートを２０ｍｍ×２０ｍｍのサイズに切り出して、接着用ゴムシートを作製した。

作製した接着性ゴムシートを、タイヤのビード部の、ホイールの一部であるリムから露出しているアウターゴムの表面に貼り付けた。以上の様にして、本発明のＩＣタグの貼着体を作製すると同時に、本発明のＩＣタグを備えた自動車用のタイヤを作製した。

１・・・トレッド部
２・・・ショルダー部
３・・・サイドウォール部
４・・・ビード部
５・・・ベルト
６・・・カーカス
７・・・ビード
８・・・リム
９・・・ＩＣタグ
１０・・・ＩＣタグの貼着体
１１・・・（タイヤの）アウターゴム
１２・・・加硫ゴム層
１３・・・接着剤層
１４・・・接着剤層
１５・・・ポリイミド層
１６・・・（ＩＣタグの）基材フィルム
１７・・・アンテナパターン
１８・・・ＩＣチップ
１９・・・ＩＣタグを含む積層体
２０・・・自動車用タイヤ

Claims (3)

1. カーカスが金属メッシュから形成される自動車用タイヤのビード部のホイールのリムから露出したアウターゴムの上に貼り付けてなるＩＣタグの貼着体であって、
   少なくとも、ＩＣタグを含む積層体と、ＩＣタグを含む積層体を被覆し、アウターゴムに接着する加硫ゴム層と、をこの順にアウターゴムの上に備えており、
   ＩＣタグを含む積層体は、ＩＣタグと、その表裏面側にポリイミド層と、を備えた積層体であり、
   ＩＣタグは、基材フィルム上にアンテナパターンとＩＣチップを備えており、
   アンテナパターンは、ＵＨＦ帯において金属メッシュと電磁結合し、金属メッシュをＵＨＦ帯の通信アンテナとして使用可能とするマッチング回路を備えていることを特徴とするＩＣタグの貼着体。
2. カーカスが金属メッシュから形成される自動車用タイヤのビード部のホイールのリムから露出したアウターゴムの上に貼り付けてなるＩＣタグの貼着体であって、
   少なくとも、ＩＣタグを含む積層体と、ＩＣタグを含む積層体を被覆する加硫ゴム層と、をこの順にアウターゴムの上に貼着可能とする様に備えられており、
   ＩＣタグを含む積層体は、ＩＣタグと、その表裏面側にポリイミド層と、を備えた積層体であり、
   ＩＣタグは、基材フィルム上にアンテナパターンとＩＣチップを備えており、
   アンテナパターンは、ＵＨＦ帯において金属メッシュと電磁結合し、金属メッシュをＵＨＦ帯の通信アンテナとして使用可能とするマッチング回路を備えており、
   少なくともＩＣタグを含む積層体と加硫ゴム層のアウターゴム層側の面には、それらをアウターゴムの上に接着可能とする接着剤層を備えていることを特徴とするＩＣタグの貼着体。
3. カーカスが金属メッシュから形成される自動車用タイヤのビード部において、ホイールのリムから露出したアウターゴムの上に、請求項１または２に記載のＩＣタグの貼着体を備えていることを特徴とする自動車用タイヤ。
   

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