JP7343785B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、トランスポンダが埋設された空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、タイヤの耐久性を確保しながら、トランスポンダの通信性及び耐久性を改善することを可能にした空気入りタイヤに関する。
空気入りタイヤにおいて、RFIDタグ(トランスポンダ)をタイヤ内に埋設することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。トランスポンダをカーカス層のタイヤ幅方向内側に配置すると、トランスポンダの通信時に電波がタイヤ構成部材(例えば、スチールからなるカーカスやレインフォース等の金属部材)により遮断され、トランスポンダの通信性が悪化することがある。また、トランスポンダをタイヤ内に埋設した場合、高速走行時にタイヤが発熱し、トランスポンダの周辺のゴム部材が軟化し、トランスポンダの表面で応力集中が発生することにより、トランスポンダが損傷するという問題がある。更に、このような応力集中はタイヤの耐久性にも悪影響を与える。
本発明の目的は、タイヤの耐久性を確保しながら、トランスポンダの通信性及び耐久性を改善することを可能にした空気入り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空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間にカーカス層が装架された空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層よりタイヤ幅方向外側にトランスポンダが埋設され、該トランスポンダよりタイヤ幅方向外側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における50℃の50%変形時モジュラスM50out(50℃)と、前記トランスポンダよりタイヤ幅方向内側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における50℃の50%変形時モジュラスM50in(50℃)との差の絶対値|M50out(50℃)-M50in(50℃)|が10MPa以下であることを特徴とするものである。
本発明では、カーカス層よりタイヤ幅方向外側にトランスポンダが埋設されているので、トランスポンダの通信時に電波を遮断するタイヤ構成部材がなく、トランスポンダの通信性を確保することができる。また、トランスポンダよりタイヤ幅方向外側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における50℃の50%変形時モジュラスM50out(50℃)と、トランスポンダよりタイヤ幅方向内側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における50℃の50%変形時モジュラスM50in(50℃)との差の絶対値|M50out(50℃)-M50in(50℃)|が10MPa以下であるので、タイヤが高温になってもトランスポンダの内外に位置する硬いゴム部材の50%変形時モジュラスの差が小さくなり、タイヤ変形時におけるトランスポンダの表面での応力集中を抑制することができる。これにより、タイヤの耐久性を確保しながら、トランスポンダの耐久性を改善することができる。
本発明の空気入りタイヤにおいて、トランスポンダよりタイヤ幅方向外側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における60℃のtanδout(60℃)が0.05~0.30の範囲にあり、トランスポンダよりタイヤ幅方向内側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における60℃のtanδin(60℃)が0.05~0.30の範囲にあることが好ましい。これにより、走行時のタイヤ変形に対する応答性を適度に保ち、応答遅れによる緩衝効果を確保しつつ、走行中の発熱を抑制することができる。その結果、トランスポンダの耐久性を改善することができる。
上述のtanδout(60℃)とtanδin(60℃)の差の絶対値|tanδout(60℃)-tanδin(60℃)|は0.2以下であることが好ましい。これにより、トランスポンダの内外に位置する貯蔵弾性率が最大のゴム部材において応答性の差が小さくなり、タイヤ変形に対して同等程度の応答性を確保することができるため、トランスポンダに対する保護効果を高めることができる。その結果、トランスポンダの耐久性を効果的に改善することができる。
トランスポンダよりタイヤ幅方向外側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における20℃のtanδout(20℃)及び100℃のtanδout(100℃)が0.8≦tanδout(20℃)/tanδout(100℃)≦2.5の関係を満たし、トランスポンダよりタイヤ幅方向内側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における20℃のtanδin(20℃)及び100℃のtanδin(100℃)が0.8≦tanδin(20℃)/tanδin(100℃)≦2.5の関係を満たすことが好ましい。これにより、通常走行時と高速走行時のいずれにおいても発熱を抑制することができ、トランスポンダの耐久性を効果的に改善することができる。
本発明の空気入りタイヤにおいて、トランスポンダは被覆層により被覆され、被覆層の20℃の貯蔵弾性率E'c(20℃)と、被覆層のタイヤ幅方向外側に隣接するゴム部材の20℃の貯蔵弾性率E'a(20℃)とは0.1≦E'c(20℃)/E'a(20℃)≦1.5の関係を満たすことが好ましい。これにより、被覆層と該被覆層に隣接するゴム部材の物性が近くなるため、走行時における応力の分散効果を得ることができ、トランスポンダの耐久性を効果的に改善することができる。
トランスポンダは被覆層により被覆され、被覆層の60℃の貯蔵弾性率E'c(60℃)と、被覆層のタイヤ幅方向外側に隣接するゴム部材の60℃の貯蔵弾性率E'a(60℃)とは0.2≦E'c(60℃)/E'a(60℃)≦1.2の関係を満たすことが好ましい。これにより、被覆層と該被覆層に隣接するゴム部材の物性が近くなるため、走行時における応力の分散効果を得ることができ、トランスポンダの耐久性を効果的に改善することができる。
トランスポンダは被覆層により被覆され、被覆層の20℃の貯蔵弾性率E'c(20℃)は2MPa~12MPaの範囲にあることが好ましい。これにより、トランスポンダの耐久性を効果的に改善することができる。
トランスポンダは被覆層により被覆され、被覆層の20℃の貯蔵弾性率E'c(20℃)と被覆層の60℃の貯蔵弾性率E'c(60℃)とは1.0≦E'c(20℃)/E'c(60℃)≦1.5の関係を満たすことが好ましい。これにより、被覆層の温度依存性が低くなるため、高速走行時にタイヤの温度が上昇しても被覆層が軟化せず、トランスポンダの耐久性を効果的に改善することができる。
トランスポンダは被覆層により被覆され、被覆層の比誘電率は7以下であることが好ましい。これにより、トランスポンダが被覆層により保護され、トランスポンダの耐久性を改善することができると共に、トランスポンダの電波透過性を確保し、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。
トランスポンダは被覆層により被覆され、被覆層はゴム又はエラストマーと20phr以上の白色フィラーとからなることが好ましい。これにより、カーボンを含有する場合に比べ、被覆層の比誘電率を比較的低くすることができ、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。
白色フィラーは20phr~55phrの炭酸カルシウムを含むことが好ましい。これにより、被覆層の比誘電率を比較的低くすることができ、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。
トランスポンダの中心はタイヤ構成部材のスプライス部からタイヤ周方向に10mm以上離間して配置されていることが好ましい。これにより、タイヤの耐久性を効果的に改善することができる。
トランスポンダはビード部のビードコアの上端からタイヤ径方向外側に15mmの位置とタイヤ最大幅位置との間に配置されていることが好ましい。これにより、トランスポンダが走行時の応力振幅が小さい領域に配置されるため、トランスポンダの耐久性を効果的に改善することができ、更に、タイヤの耐久性を低下させることがない。
トランスポンダの断面中心とタイヤ外表面との距離は2mm以上であることが好ましい。これにより、タイヤの耐久性を効果的に改善することができると共に、タイヤの耐外傷性を改善することができる。
トランスポンダは被覆層により被覆され、被覆層の厚さは0.5mm~3.0mmであることが好ましい。これにより、タイヤ外表面に凹凸を生じさせることなく、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。
トランスポンダはデータを記憶するIC基板とデータを送受信するアンテナとを有し、アンテナは螺旋状であることが好ましい。これにより、走行時におけるタイヤの変形に対して追従することができ、トランスポンダの耐久性を改善することができる。
本発明において、貯蔵弾性率E' 及び損失正接tanδは、JIS-K6394に準拠して、粘弾性スペクトロメーターを用い、引張の変形モードにおいて、指定された各温度、周波数10Hz、初期歪み10%、動歪み±2%の条件にて測定されるものである。また、50%変形時モジュラスは、JIS-K6251に準拠して、3号形のダンベル状試験片を用い、指定された各温度、引張速度500mm/minの条件にて測定される50%伸び時の引張応力である。但し、3号形のダンベル状試験片をタイヤから採取できない場合は、別形状を有する試験片を用いても良い。
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図1~4は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。
図1に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部1と、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、複数本のカーカスコードをラジアル方向に配列してなる少なくとも1層(図1では1層)のカーカス層4が装架されている。カーカス層4はゴムで被覆されている。カーカス層4を構成するカーカスコードとしては、ナイロンやポリエステル等の有機繊維コードが好ましく使用される。各ビード部3には環状のビードコア5が埋設されており、そのビードコア5の外周上に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。
一方、トレッド部1におけるカーカス層4のタイヤ外周側には、複数層(図1では2層)のベルト層7が埋設されている。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のタイヤ外周側には、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(図1では2層)のベルトカバー層8が配置されている。図1において、タイヤ径方向内側に位置するベルトカバー層8はベルト層7の全幅を覆うフルカバーを構成し、タイヤ径方向外側に位置するベルトカバー層8はベルト層7の端部のみを覆うエッジカバー層を構成している。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。
上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層4の両端末4eは、各ビードコア5の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返され、ビードコア5及びビードフィラー6を包み込むように配置されている。カーカス層4は、トレッド部1から各サイドウォール部2を経て各ビード部3に至る部分である本体部4Aと、各ビード部3においてビードコア5の廻りに巻き上げられて各サイドウォール部2側に向かって延在する部分である巻き上げ部4Bとを含む。
また、タイヤ内表面には、カーカス層4に沿ってインナーライナー層9が配置されている。トレッド部1にはキャップトレッドゴム層11が配置され、サイドウォール部2にはサイドウォールゴム層12が配置され、ビード部3にはリムクッションゴム層13が配置されている。
また、上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層4よりタイヤ幅方向外側の部位にトランスポンダ20が埋設されている。トランスポンダ20はタイヤ周方向に沿って延在している。トランスポンダ20は、タイヤ周方向に対して-10°~10°の範囲で傾斜するように配置しても良い。
トランスポンダ20として、例えば、RFID(Radio Frequency Identification)タグを用いることができる。トランスポンダ20は、図5(a),(b)に示すにように、データを記憶するIC基板21とデータを非接触で送受信するアンテナ22とを有している。このようなトランスポンダ20を用いることで、適時にタイヤに関する情報を書き込み又は読み出し、タイヤを効率的に管理することができる。なお、RFIDとは、アンテナ及びコントローラを有するリーダライタと、IC基板及びアンテナを有するIDタグから構成され、無線方式によりデータを交信可能な自動認識技術である。
トランスポンダ20の全体の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、図5(a),(b)に示すにように柱状や板状のものを用いることができる。特に、図5(a)に示す柱状のトランスポンダ20を用いた場合、タイヤの各方向の変形に対して追従することができるので好適である。この場合、トランスポンダ20のアンテナ22は、IC基板21の両端部の各々から突出し、螺旋状を呈している。これにより、走行時におけるタイヤの変形に対して追従することができ、トランスポンダ20の耐久性を改善することができる。また、アンテナ22の長さを適宜変更することにより、通信性を確保することができる。
更に、上記空気入りタイヤにおいて、トランスポンダ20よりタイヤ幅方向外側に位置するゴム部材(図1ではサイドウォールゴム層12とリムクッションゴム層13)のうち、20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材(以下、外部材と記載することもある。)はリムクッションゴム層13に相当する。一方、トランスポンダ20よりタイヤ幅方向内側に位置するゴム部材(図1ではカーカス層4のコートゴムとビードフィラー6とインナーライナー層9)のうち、20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材(以下、内部材と記載することもある。)はビードフィラー6に相当する。なお、20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材(外部材又は内部材)として、後述するトランスポンダ20を被覆する被覆層23は含まない。
ビードフィラー6の頂点よりもタイヤ径方向内側の領域において、外部材における20℃の貯蔵弾性率E'out(20℃)は、8MPa~12MPaの範囲に設定することができ、内部材における20℃の貯蔵弾性率E'in(20℃)は、9MPa~120MPaの範囲に設定することができる。また、ビードフィラー6の頂点よりもタイヤ径方向外側のフレックスゾーンにおいては、外部材における20℃の貯蔵弾性率E'out(20℃)は、3MPa~5MPaの範囲に設定することができ、内部材における20℃の貯蔵弾性率E'in(20℃)は、5MPa~7MPaの範囲に設定することができる。
ここで、上記外部材における50℃の50%変形時モジュラスM50out(50℃)と、上記内部材における50℃の50%変形時モジュラスM50in(50℃)との差の絶対値|M50out(50℃)-M50in(50℃)|は10MPa以下となるように設定されている。特に、|M50out(50℃)-M50in(50℃)|は5MPa以下であることが好ましい。
その際、外部材における50℃の50%変形時モジュラスM50out(50℃)は、1MPa~4MPaの範囲に設定し、内部材における50℃の50%変形時モジュラスM50in(50℃)は、1MPa~12MPaに設定すると良い。
なお、図1の実施形態では、トランスポンダ20がカーカス層4の巻き上げ部4Bとリムクッションゴム層13との間に配置された例を示したが、これに限定されるものではない。他にも、トランスポンダ20は、カーカス層4の本体部4Aとサイドウォールゴム層12との間に配置することができる。トランスポンダ20の配置箇所に応じて外部材及び内部材は変わるが、いずれの場合であっても、外部材における50℃の50%変形時モジュラスM50out(50℃)と、内部材における50℃の50%変形時モジュラスM50in(50℃)との差の絶対値|M50out(50℃)-M50in(50℃)|は、上述のように設定される。
上述した空気入りタイヤでは、カーカス層4よりタイヤ幅方向外側にトランスポンダ20が埋設されているので、トランスポンダ20の通信時に電波を遮断するタイヤ構成部材がなく、トランスポンダ20の通信性を確保することができる。また、トランスポンダ20よりタイヤ幅方向外側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における50℃の50%変形時モジュラスM50out(50℃)と、トランスポンダ20よりタイヤ幅方向内側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における50℃の50%変形時モジュラスM50in(50℃)との差の絶対値|M50out(50℃)-M50in(50℃)|が10MPa以下であるので、タイヤが高温になってもトランスポンダ20の内外に位置する硬いゴム部材の50%変形時モジュラスの差が小さくなり、タイヤ変形時におけるトランスポンダ20の表面での応力集中を抑制することができる。つまり、トランスポンダ20の両側に位置する外部材と内部材との物性差が小さいことにより、トランスポンダ20のタイヤ幅方向外側又は内側の表面で生じる応力集中を低減し、トランスポンダ20の保護効果を高めることができる。これにより、タイヤの耐久性を確保しながら、トランスポンダ20の耐久性を改善することができる。
ここで、|M50out(50℃)-M50in(50℃)|の値が上限値より大きいと、外部材と内部材との間で50%変形時モジュラスの差が大きくなるため、トランスポンダ20のタイヤ幅方向外側及び内側のいずれかの表面において応力集中が発生し、トランスポンダ20に損傷を生じ易くなり、トランスポンダ20の耐久性が低下する。
また、外部材における60℃のtanδout(60℃)は、0.05~0.30の範囲にあり、内部材における60℃のtanδin(60℃)は、0.05~0.30の範囲にあることが好ましい。特に、外部材における60℃のtanδout(60℃)が0.10~0.26の範囲にあり、内部材における60℃のtanδin(60℃)が0.10~0.26の範囲にあると良い。これにより、トランスポンダ20の内外に位置するゴム部材において、走行時のタイヤ変形に対する応答性を適度に保ち、応答遅れによる緩衝効果を確保しつつ、走行中の発熱を抑制することができる。その結果、トランスポンダ20の耐久性を改善することができる。
ここで、tanδout(60℃)又はtanδin(60℃)の値が下限値より小さい場合、走行時のタイヤ変形に対する応答性が過度に良くなり、走行時のタイヤ変形によりトランスポンダ20が破損し易くなる。逆に、tanδout(60℃)又はtanδin(60℃)の値が上限値より大きい場合、走行中の発熱によりトランスポンダ20に故障が生じ易くなる。
上記空気入りタイヤにおいて、外部材のtanδout(60℃)と内部材のtanδin(60℃)との差の絶対値|tanδout(60℃)-tanδin(60℃)|は、0.2以下であることが好ましい。このように外部材のtanδと内部材のtanδとの差を設定することで、外部材と内部材において応答性の差が小さくなり、タイヤ変形に対して同等程度の応答性を確保することができるため、トランスポンダ20に対する保護効果を高めることができる。その結果、トランスポンダ20の耐久性を効果的に改善することができる。
また、外部材における20℃のtanδout(20℃)及び100℃のtanδout(100℃)は0.8≦tanδout(20℃)/tanδout(100℃)≦2.5の関係を満たし、内部材における20℃のtanδin(20℃)及び100℃のtanδin(100℃)は0.8≦tanδin(20℃)/tanδin(100℃)≦2.5の関係を満たすことが好ましい。このように外部材と内部材における各温度のtanδが上記関係式を満たすことで、通常走行時と高速走行時のいずれにおいても発熱を抑制することができ、トランスポンダ20の耐久性を効果的に改善することができる。
上記空気入りタイヤにおいて、トランスポンダ20は、タイヤ径方向の配置領域として、ビードコア5の上端5e(タイヤ径方向外側の端部)からタイヤ径方向外側に15mmの位置P1と、タイヤ最大幅となる位置P2との間に配置されていると良い。即ち、トランスポンダ20は、図2に示す領域S1に配置されていると良い。トランスポンダ20が領域S1に配置された場合、トランスポンダ20は走行時の応力振幅が小さい領域に位置するため、トランスポンダ20の耐久性を効果的に改善することができ、更に、タイヤの耐久性を低下させることがない。ここで、トランスポンダ20が位置P1よりもタイヤ径方向内側に配置されると、ビードコア5等の金属部材と近くなるためトランスポンダ20の通信性が悪化する傾向がある。その一方で、トランスポンダ20が位置P2よりもタイヤ径方向外側に配置されると、トランスポンダ20が走行時の応力振幅が大きい領域に位置し、トランスポンダ20自体の破損やトランスポンダ20の周辺での界面剥離が発生し易くなるので好ましくない。
図3に示すように、タイヤ周上には、タイヤ構成部材の端部同士が重ねられてなる複数のスプライス部がある。図3には各スプライス部のタイヤ周方向の位置Qが示されている。トランスポンダ20の中心は、タイヤ構成部材のスプライス部からタイヤ周方向に10mm以上離間して配置されていることが好ましい。即ち、トランスポンダ20は、図3に示す領域S2に配置されていると良い。具体的には、トランスポンダ20を構成するIC基板21が位置Qからタイヤ周方向に10mm以上離間していると良い。更には、アンテナ22を含むトランスポンダ20の全体が位置Qからタイヤ周方向に10mm以上離間していることがより好ましく、被覆ゴムにより被覆された状態のトランスポンダ20の全体が位置Qからタイヤ周方向に10mm以上離間していることが最も好ましい。また、トランスポンダ20と離間して配置するタイヤ構成部材として、トランスポンダ20と隣接して配置されるサイドウォールゴム層12又はリムクッションゴム層13、或いはカーカス層4であることが好ましい。このようにタイヤ構成部材のスプライス部から離間させてトランスポンダ20を配置することで、タイヤの耐久性を効果的に改善することができる。
なお、図3の実施形態では、各タイヤ構成部材のスプライス部のタイヤ周方向の位置Qが等間隔に配置された例を示したが、これに限定されるものではない。タイヤ周方向の位置Qは任意の位置に設定することができ、いずれの場合であってもトランスポンダ20は各タイヤ構成部材のスプライス部からタイヤ周方向に10mm以上離間するように配置される。
図4に示すように、トランスポンダ20の断面中心とタイヤ外表面との距離dは2mm以上であることが好ましい。このようにトランスポンダ20とタイヤ外表面とを離間させることで、タイヤの耐久性を効果的に改善することができると共に、タイヤの耐外傷性を改善することができる。
また、トランスポンダ20は被覆層23により被覆されていると良い。この被覆層23は、トランスポンダ20の表裏両面を挟むようにしてトランスポンダ20の全体を被覆する。被覆層23は、サイドウォールゴム層12又はリムクッションゴム層13を構成するゴムと同じ物性を有するゴムで構成しても良く、異なる物性を有するゴムで構成しても良い。トランスポンダ20が被覆層23により保護されていることで、トランスポンダ20の耐久性を改善することができる。
以下、トランスポンダ20を被覆する被覆層23について詳しく説明する。被覆層23の物性について、被覆層23の20℃の貯蔵弾性率E'c(20℃)は、2MPa~12MPaの範囲にあると良い。このように被覆層23の物性を設定することで、トランスポンダ20の耐久性を効果的に改善することができる。
被覆層23の20℃の貯蔵弾性率E'c(20℃)と、被覆層23の60℃の貯蔵弾性率E'c(60℃)とは、1.0≦E'c(20℃)/E'c(60℃)≦1.5の関係を満たすと良い。このように被覆層23の物性を設定することで、被覆層23の温度依存性が低くなる(被覆層23が発熱しにくくなる)ため、高速走行時にタイヤの温度が上昇しても被覆層23が軟化せず、トランスポンダ20の耐久性を効果的に改善することができる。
また、被覆層23の20℃の貯蔵弾性率E'c(20℃)と、被覆層23のタイヤ幅方向外側に隣接するゴム部材(図4ではリムクッションゴム層13)の20℃の貯蔵弾性率E'a(20℃)とは、0.1≦E'c(20℃)/E'a(20℃)≦1.5の関係を満たすことが好ましく、0.15≦E'c(20℃)/E'a(20℃)≦1.30の関係を満たすことがより好ましい。このように被覆層23と被覆層23に隣接するゴム部材の物性を設定することで、両者の物性が近くなるため、走行時における応力の分散効果を得ることができ、トランスポンダ20の耐久性を効果的に改善することができる。
被覆層23の60℃の貯蔵弾性率E'c(60℃)と、被覆層23のタイヤ幅方向外側に隣接するゴム部材の60℃の貯蔵弾性率E'a(60℃)とは、0.2≦E'c(60℃)/E'a(60℃)≦1.2の関係を満たすことが好ましい。このように被覆層23と被覆層23に隣接するゴム部材の物性を設定することで、両者の物性が近くなるため、走行時における応力の分散効果を得ることができ、トランスポンダ20の耐久性を効果的に改善することができる。
被覆層23の組成として、被覆層23は、ゴム又はエラストマーと20phr以上の白色フィラーとからなることが好ましい。このように被覆層23を構成することで、カーボンを含有する場合に比べ、被覆層23の比誘電率を比較的低くすることができ、トランスポンダ20の通信性を効果的に改善することができる。なお、本明細書において、「phr」は、ゴム成分(エラストマー)100重量部あたりの重量部を意味する。
この被覆層23を構成する白色フィラーは、20phr~55phrの炭酸カルシウムを含むことが好ましい。これにより、被覆層23の比誘電率を比較的低くすることができ、トランスポンダ20の通信性を効果的に改善することができる。但し、白色フィラーに炭酸カルシウムが過度に含まれると脆性的になり、被覆層23としての強度が低下するため好ましくない。また、被覆層23は、炭酸カルシウムの他に、20phr以下のシリカ(白色フィラー)や5phr以下のカーボンブラックを任意に含むことができる。少量のシリカやカーボンブラックを併用した場合、被覆層23の強度を確保しつつ、その比誘電率を低下させることができる。
また、被覆層23の比誘電率は、7以下であることが好ましく、2~5であることがより好ましい。このように被覆層23の比誘電率を適度に設定することで、トランスポンダ20が電波を放射する際の電波透過性を確保し、トランスポンダ20の通信性を効果的に改善することができる。なお、被覆層23を構成するゴムの比誘電率は、常温において860MHz~960MHzの比誘電率である。ここで、常温はJIS規格の標準状態に準拠し、23±2℃、60%±5%RHである。当該ゴムは23℃、60%RHで24時間処理された後に静電容量法により比誘電率が計測される。上述した860MHz~960MHzの範囲は、現状のUHF帯のRFIDの割り当て周波数に該当するが、上記割り当て周波数が変更された場合、その割り当て周波数の範囲の比誘電率を上記の如く規定すれば良い。
被覆層23の厚さtは0.5mm~3.0mmであることが好ましく、1.0mm~2.5mmであることがより好ましい。ここで、被覆層23の厚さtは、トランスポンダ20を含む位置でのゴム厚さであり、例えば、図4に示すようにトランスポンダ20の中心を通ってタイヤ外表面と直交する直線上での厚さt1と厚さt2を合計したゴム厚さである。このように被覆層23の厚さtを適度に設定することで、タイヤ外表面に凹凸を生じさせることなく、トランスポンダ20の通信性を効果的に改善することができる。ここで、被覆層23の厚さtが0.5mmより薄いと、トランスポンダ20の通信性の改善効果を得ることができず、逆に被覆層23の厚さtが3.0mmを超えると、タイヤ外表面に凹凸が生じ、外観上好ましくない。なお、被覆層23の断面形状は、特に限定されるものではないが、例えば、三角形や長方形、台形、紡錘形を採用することができる。図4の被覆層23では略紡錘形の断面形状を有している。
上述した実施形態では、カーカス層4の巻き上げ部4Bの端末4eがビードフィラー6の上端6e付近に配置された例を示したが、これに限定されるものではなく、カーカス層4の巻き上げ部4Bの端末4eは任意の高さに配置することができる。
タイヤサイズ265/40ZR20で、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、一対のビード部間にカーカス層が装架された空気入りタイヤにおいて、トランスポンダが埋設され、トランスポンダのタイヤ幅方向の位置、トランスポンダのタイヤ径方向の位置、|M50out(50℃)-M50in(50℃)|、外部材のtanδout(60℃)、内部材のtanδin(60℃)、|tanδout(60℃)-tanδin(60℃)|、tanδout(20℃)/tanδout(100℃)、tanδin(20℃)/tanδin(100℃)、被覆層の有無、被覆層の比誘電率、被覆層の厚さ、被覆層の貯蔵弾性率E'c(20℃)、被覆層の貯蔵弾性率E'c(60℃)、E'c(20℃)/E'a(20℃)、E'c(60℃)/E'a(60℃)、E'c(20℃)/E'c(60℃)を表1及び表2のように設定した比較例1~2及び実施例1~18のタイヤを製作した。
比較例1~2及び実施例1~18では、柱状のトランスポンダを使用し、トランスポンダの中心からタイヤ構成部材のスプライス部までのタイヤ周方向の距離を10mmに設定し、トランスポンダの断面中心からタイヤ外表面までの距離を2mm以上に設定した。
表1及び表2において、トランスポンダのタイヤ幅方向の位置が「内側」の場合、トランスポンダがカーカス層のタイヤ幅方向内側に配置されていることを意味し、トランスポンダのタイヤ幅方向の位置が「外側」の場合、トランスポンダがカーカス層のタイヤ幅方向外側に配置されていることを意味する。また、表1及び表2において、トランスポンダのタイヤ径方向の位置は、図6に示すA~Eのそれぞれの位置に対応する。
比較例2及び実施例1~18では、外部材はリムクッションゴム層であり、内部材はビードフィラーである。つまり、表1及び表2において、「|M50out(50℃)-M50in(50℃)|」は、外部材であるリムクッションゴム層における50%変形時モジュラスと、内部材であるビードフィラーにおける50%変形時モジュラスとの差の絶対値である。「|tanδout(60℃)-tanδin(60℃)|」は、外部材であるリムクッションゴム層におけるtanδと、内部材であるビードフィラーにおけるtanδの差の絶対値である。また、「tanδout(20℃)/tanδout(100℃)」は、外部材であるリムクッションゴム層におけるtanδの比であり、「tanδin(20℃)/tanδin(100℃)」は、内部材であるビードフィラーにおけるtanδの比である。また、「E'c(20℃)/E'a(20℃)」及び「E'c(60℃)/E'a(60℃)」は、被覆層のタイヤ幅方向外側に隣接するゴム部材であるリムクッションゴム層の貯蔵弾性率に対する被覆層の貯蔵弾性率の比である。「E'c(20℃)/E'c(60℃)」は、被覆層における貯蔵弾性率の比である。比較例1については、便宜上、外部材の物性としてリムクッションゴム層の物性を表示し、内部材の物性としてビードフィラーの物性を表示した。
これら試験タイヤについて、下記試験方法により、タイヤ評価(耐久性)並びにトランスポンダ評価(通信性及び耐久性)を実施し、その結果を表1及び表2に併せて示した。
耐久性(タイヤ及びトランスポンダ):
各試験タイヤを標準リムのホイールに組み付け、空気圧120kPa、最大負荷荷重に対して102%、走行速度81kmの条件でドラム試験機にて走行試験を実施し、タイヤに故障が発生した際の走行距離を測定した。評価結果は、比較例2を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほどタイヤの耐久性が優れていることを意味する。更に、走行終了後の各試験タイヤについてトランスポンダの通信可否と破損の有無を確認し、通信可能であって破損もない場合を「◎(優)」で示し、通信可能であるが破損があった場合を「○(良)」で示し、通信不可であった場合を「×(不可)」の3段階で示した。
各試験タイヤを標準リムのホイールに組み付け、空気圧120kPa、最大負荷荷重に対して102%、走行速度81kmの条件でドラム試験機にて走行試験を実施し、タイヤに故障が発生した際の走行距離を測定した。評価結果は、比較例2を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほどタイヤの耐久性が優れていることを意味する。更に、走行終了後の各試験タイヤについてトランスポンダの通信可否と破損の有無を確認し、通信可能であって破損もない場合を「◎(優)」で示し、通信可能であるが破損があった場合を「○(良)」で示し、通信不可であった場合を「×(不可)」の3段階で示した。
通信性(トランスポンダ):
各試験タイヤについて、リーダライタを用いてトランスポンダとの通信作業を実施した。具体的には、リーダライタにおいて出力250mW、搬送波周波数860MHz~960MHzとして通信可能な最長距離を測定した。評価結果は、比較例2を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど通信性が優れていることを意味する。
各試験タイヤについて、リーダライタを用いてトランスポンダとの通信作業を実施した。具体的には、リーダライタにおいて出力250mW、搬送波周波数860MHz~960MHzとして通信可能な最長距離を測定した。評価結果は、比較例2を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど通信性が優れていることを意味する。
この表1及び表2から判るように、実施例1~18の空気入りタイヤは、比較例2に比べて、タイヤの耐久性とトランスポンダの通信性及び耐久性がバランス良く改善されていた。
一方、比較例1においては、トランスポンダがカーカス層のタイヤ幅方向内側に配置されていたため、トランスポンダの通信性が悪化した。比較例2においては、|M50out(50℃)-M50in(50℃)|の値が本発明で規定する範囲よりも高く設定されていたため、トランスポンダの耐久性が不十分であった。
1 トレッド部
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
12 サイドウォールゴム層
13 リムクッションゴム層
20 トランスポンダ
23 被覆層
CL タイヤ中心線
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
12 サイドウォールゴム層
13 リムクッションゴム層
20 トランスポンダ
23 被覆層
CL タイヤ中心線
Claims (16)
- タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間にカーカス層が装架された空気入りタイヤにおいて、
前記カーカス層よりタイヤ幅方向外側にトランスポンダが埋設され、該トランスポンダよりタイヤ幅方向外側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における50℃の50%変形時モジュラスM50out(50℃)と、前記トランスポンダよりタイヤ幅方向内側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における50℃の50%変形時モジュラスM50in(50℃)との差の絶対値|M50out(50℃)-M50in(50℃)|が10MPa以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記トランスポンダよりタイヤ幅方向外側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における60℃のtanδout(60℃)が0.05~0.30の範囲にあり、前記トランスポンダよりタイヤ幅方向内側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における60℃のtanδin(60℃)が0.05~0.30の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
- 前記tanδout(60℃)と前記tanδin(60℃)の差の絶対値|tanδout(60℃)-tanδin(60℃)|が0.2以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記トランスポンダよりタイヤ幅方向外側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における20℃のtanδout(20℃)及び100℃のtanδout(100℃)が0.8≦tanδout(20℃)/tanδout(100℃)≦2.5の関係を満たし、前記トランスポンダよりタイヤ幅方向内側に位置するゴム部材のうち20℃の貯蔵弾性率が最も大きいゴム部材における20℃のtanδin(20℃)及び100℃のtanδin(100℃)が0.8≦tanδin(20℃)/tanδin(100℃)≦2.5の関係を満たすことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記トランスポンダが被覆層により被覆され、該被覆層の20℃の貯蔵弾性率E'c(20℃)と、前記被覆層のタイヤ幅方向外側に隣接するゴム部材の20℃の貯蔵弾性率E'a(20℃)とが0.1≦E'c(20℃)/E'a(20℃)≦1.5の関係を満たすことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記トランスポンダが被覆層により被覆され、該被覆層の60℃の貯蔵弾性率E'c(60℃)と、前記被覆層のタイヤ幅方向外側に隣接するゴム部材の60℃の貯蔵弾性率E'a(60℃)とが0.2≦E'c(60℃)/E'a(60℃)≦1.2の関係を満たすことを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記トランスポンダが被覆層により被覆され、該被覆層の20℃の貯蔵弾性率E'c(20℃)が2MPa~12MPaの範囲にあることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記トランスポンダが被覆層により被覆され、該被覆層の20℃の貯蔵弾性率E'c(20℃)と該被覆層の60℃の貯蔵弾性率E'c(60℃)とが1.0≦E'c(20℃)/E'c(60℃)≦1.5の関係を満たすことを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記トランスポンダが被覆層により被覆され、該被覆層の比誘電率が7以下であることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記トランスポンダが被覆層により被覆され、該被覆層がゴム又はエラストマーと20phr以上の白色フィラーとからなることを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記白色フィラーが20phr~55phrの炭酸カルシウムを含むことを特徴とする請求項10に記載の空気入りタイヤ。
- 前記トランスポンダの中心がタイヤ構成部材のスプライス部からタイヤ周方向に10mm以上離間して配置されていることを特徴とする請求項1~11のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記トランスポンダが前記ビード部のビードコアの上端からタイヤ径方向外側に15mmの位置とタイヤ最大幅位置との間に配置されていることを特徴とする請求項1~12のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記トランスポンダの断面中心とタイヤ外表面との距離が2mm以上であることを特徴とする請求項1~13のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記トランスポンダが被覆層により被覆され、該被覆層の厚さが0.5mm~3.0mmであることを特徴とする請求項1~14のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記トランスポンダがデータを記憶するIC基板とデータを送受信するアンテナとを有し、該アンテナが螺旋状であることを特徴とする請求項1~15のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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