JPH10166820A - トランスポンダ付きタイヤ - Google Patents

トランスポンダ付きタイヤ

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JPH10166820A JP8332291A JP33229196A JPH10166820A JP H10166820 A JPH10166820 A JP H10166820A JP 8332291 A JP8332291 A JP 8332291A JP 33229196 A JP33229196 A JP 33229196A JP H10166820 A JPH10166820 A JP H10166820A
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修 高橋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤ内外周部に使用されているコイル状の
導電性ワイヤーをトランスポンダに直接接続されたアン
テナとして使用することで、質問機の送信出力を高める
ことなく、トランスポンダとの通信距離を大きくするこ
とのできるトランスポンダ付きタイヤを提供すること。 【解決手段】 トランスポンダ3とタイヤ内外周部に配
置されたジョイントレスベルト13A内のワイヤー13
1とを電気的に直接接続することによって、該ワイヤー
をトランスポンダ3の受信及び送信用アンテナとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、製造期間中及びそ
れ以降、タイヤを電子的に識別可能にするトランスポン
ダ付きタイヤに関するものであり、特に、タイヤ内の金
属部材をアンテナとして使用するタイプのトランスポン
ダとタイヤとの組合せに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、製造の自動化、製造中及びそ
れ以後のタイヤの追跡、分類、在庫管理、出荷、統計的
工程管理、フィールドエンジニアリング、盗難予防、メ
ンテナンス、再生管理、他のタイヤへの適用、識別等の
ため、電子回路にタイヤの固有情報(ID情報)を記憶
させたトランスポンダをその内部に設けた、トランスポ
ンダ付き空気タイヤが知られている(例えば実開平2−
123404号公報に開示されいている「トランスポン
ダ付空気タイヤ」)。
【0003】トランスポンダ内に記憶されるID情報に
は、タイヤのサイズ、型式、製造工場名、製造ラインナ
ンバー、製造シリアルナンバー、製造年月日、出荷日等
のデータを含むことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、質問機とト
ランスポンダの通信距離を長くするためには、質問機の
質問信号(呼びかけ信号)出力を上げ、若しくはトラン
スポンダの送受信アンテナを大型化すればよいが、法律
や規則(例えば電波法)による制限、電磁波による周囲
の人体や電子機器への影響を考慮すると現実的ではな
い。
【0005】一方、トランスポンダは質問機から発射さ
れた質問信号のエネルギーを、内部回路の駆動電力源及
び応答信号のエネルギーとしているため、限られた質問
信号のエネルギーをいかに効率よく受信するかが問題と
なる。通信距離に大きく影響するからである。
【0006】この点、トランスポンダをタイヤ内に組み
込む場合、タイヤにとってトランスポンダは異物である
ため、通信距離を伸ばすためにアンテナを大きくするこ
とは、タイヤの機能を損なう可能性があり、好ましくな
い。
【0007】例えば、特開平5−169931号公報
(「トランスポンダを有するニューマティックタイ
ヤ」)には、タイヤ内のビードワイヤーを変圧器の一次
巻線として使用し、トランスポンダのコイルアンテナを
二次巻線として作用させて、タイヤの識別を行うトラン
スポンダ付きタイヤが開示されている。
【0008】この場合の質問機とトランスポンダ間の質
問信号及び応答信号のやりとりは、電磁誘導現象を利用
したものである。そのため、二次巻線たるトランスポン
ダのコイルアンテナは、一次巻線たるビードワイヤーか
らの磁力線を多く鎖交させるため、ビードコアに沿って
設けられる長円形の大型のものとなっている。しかし、
トランスポンダのアンテナが大型であると、タイヤ走行
中、或いはタイヤの成形、加硫時に破損する可能性があ
り、現実的ではない。
【0009】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、タイ
ヤ内外周部に使用されているコイル状の導電性ワイヤー
をトランスポンダに直接接続されたアンテナとして使用
することで、質問機の送信出力を高めることなく、トラ
ンスポンダとの通信距離を大きくすることのできるトラ
ンスポンダ付きタイヤを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、タイヤの周方向に沿って延びる導電性ワ
イヤーをゴムで被覆してなるベルトストリップをタイヤ
内の外周部に周方向に沿って巻き付けてなるジョイント
レスベルト備えると共に、電磁波を用いて外部との情報
の授受を行うトランスポンダを備えたトランスポンダ付
きタイヤであって、前記ジョイントレスベルトの導電性
ワイヤーを前記トランスポンダのアンテナとして接続す
ると共に、前記ベルトストリップのゴムを非導電性ゴム
としたトランスポンダ付きタイヤを提案する。
【0011】該トランスポンダ付きタイヤによれば、ト
ランスポンダとタイヤ内部のジョイントレスベルトを構
成するコイル状の導電性ワイヤーとを電気的に直接接続
することによって、該ワイヤーをトランスポンダの受信
及び送信用アンテナとしたので、タイヤ外周部内の構成
部材を直接トランスポンダのアンテナにすることができ
ると共に、質問機から発せられる電磁界信号等を容易に
かつ確実に受信できるため、タイヤに埋め込むトランス
ポンダには特別にアンテナを必要とせず、トランスポン
ダを小型にすることができる。さらに、前記ジョイント
レスベルトのワイヤーを被覆するゴムを非導電性ゴムと
したので、該ワイヤー同士の短絡を及びタイヤゴムを介
しての接地短絡を防止でき、アンテナとして有効に作用
させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は、チューブレスタイヤの断
面図である。図において、1はチューブレスタイヤ、1
2はスチールカーカス、13はベルト、13Aはジョイ
ントレスベルト、14はトレッド部、15はトレッドグ
ルーブ、16はビードコア、17はリムである。その
他、図にはタイヤの各位置の名称を記載している。
【0013】図2は、チューブレスタイヤにおけるジョ
イントレスベルト13Aを示す構成図である。
【0014】ジョイントレスベルト13Aは、図に示す
ように、真鍮メッキされた鋼線等の金属材料からなるワ
イヤー131を、平面状に数本配置して非導電性ゴム1
32で被覆して所定幅のベルト状にしたベルトストリッ
プ133を、ベルト13の上に、タイヤ1の周方向に沿
って、所定幅内にコイル状に巻き付けてなるものであ
る。
【0015】また、通常タイヤを構成する各ゴムは、そ
の補強材としてカーボンブラックが用いられており、こ
のため導電性であるが、タイヤ内の外周部に設けられた
ジョイントレスベルト13A内のワイヤー131をアン
テナとして用いるためには、短絡防止のために非導電性
部材、例えば非導電性ゴム132でワイヤー131を被
覆しておく必要がある。
【0016】非導電性ゴム132としては、カーボンブ
ラックを非導電性のシリカやクレー等に置換したものが
好ましく、例えば、次のような配合を例示できる。 NR(SIR−20) 70 SBR(Nippol 1502 ) 30 シリカ(日本シリカ Nipzil AG) 90phr (カーボ
ンブラック 0) その他 オイル、シランカップリング剤、硫黄、加硫促
進剤 等 を混合したもの。
【0017】一般に、ポリマーの種類や加硫剤等は導電
性に影響を及ぼさないので、ジョイントレスベルト13
A以外に用いる金属ワイヤーの場合は、それぞれの被覆
ゴムの目的に応じて設計すればよい。ここで重要な点
は、導電性のカーボンブラックを少なくする或いは使用
しない点である。前述した配合例のように、すべてのカ
ーボンブラックをシリカに置換することが良いが、カー
ボンブラックをゴム分100部に対して20部以下であ
れば、タイヤ内の金属構成部材がアンテナとして十分に
機能発揮することが実験によって確認されている。その
他、カーボンブラックを用いた場合でも、これを大粒径
化するこによって導電性を低下させることができる。こ
こで、非導電性ゴム132は、1×108 (Ω・m)以
上の体積固有抵抗値を有するものが好ましい。
【0018】図3にジョイントレスベルト13Aの非導
電性ゴム132に用いるコートコンパウンド(インシュ
レーションコンパウンド)の配合例の実験結果を示す。
図3において、標準例はカーボンのみの配合であり、体
積固有抵抗値が低く通電しやすい。一方、実施例1〜3
は十分に抵抗値が高いため、通電し難く所望の効果が得
られた。また、比較例1及び比較例2に示すようにカー
ボンの一部をシリカに置換してもそれほど体積固有抵抗
値は高くならなかった。
【0019】図4は、ジョイントレスベルト13Aの一
部分にトランスポンダ3が取り付けられている様子を表
した図である。トランスポンダ3は、ジョイントレスベ
ルト13A内のワイヤー131を受信用及び送信用アン
テナとすべく、ワイヤー131と、トランスポンダ3の
電子回路が電気的に直接に接続され、固定されている。
【0020】このトランスポンダ3は、その内部に電源
を有せず、その代わりにタイヤ外部から発生される質問
機により質問信号をそのエネルギー源としている。質問
信号は、トランスポンダ3中の回路によって整形(整
流)された後、その整形信号をエネルギー源として活用
してタイヤを識別すべきデジタルにコード化された電気
信号をタイヤ外部に送信するために使用される。
【0021】ここで、「質問機」とは、トランスポンダ
3にその固有のID情報を含む信号を応答するよう呼び
かけると共に、該呼びかけ信号(質問信号)のエネルギ
ーを、トランスポンダ内部の電子回路の駆動電力及び応
答信号のエネルギーとしてトランスポンダに付与するた
めの装置をいう。
【0022】次に、このトランスポンダ3とジョイント
レスベルト13A内のワイヤー131との接続に関して
さらに詳しく説明する。前述したように、ジョイントレ
スベルト13Aは、複数本のワイヤー131を束ねたベ
ルトストリップ133を数十ターン巻回して構成したも
のであり、ワイヤー131を鋼線等の導電性金属材料で
構成すれば、電磁誘導の起電力を生じうる。
【0023】本発明では、ワイヤー131の始端と終端
に端子加工を施し、後述するトランスポンダ3のプロー
ブと接続しうるようにしている。ワイヤー131の始端
と終端は、トランスポンダ3のプローブと容易に接続す
ることができるように、ほぼ同一ヶ所に設けられる。
【0024】図5乃至図7は、本実施形態におけるトラ
ンスポンダ3を示す構成図である。図5は、タイヤ装着
用トランスポンダ3を示す外観図である。図において、
3はトランスポンダで、トランスポンダ本体3Aと接着
部3Bとから構成されている。
【0025】また、トランスポンダ本体3Aの下面に
は、接着部3Bが張り付けられている。この接着部3B
は、絶縁性及び断熱性を有する弾性部材からなり、これ
に接着剤を塗布することにより、接着対象となる部材に
トランスポンダ3を取り付けることができるようになっ
ている。
【0026】図6は、トランスポンダ3の平面図であ
る。トランスポンダ本体3Aは、エッチング加工により
その上面に配線を施したプリント基板上に電子回路(集
積回路)32及びインピーダンスマッチング用の小型ア
ンテナ33が接続されている。
【0027】また、トランスポンダ本体3Aの基板に
は、該基板をスルーホールにて裏側に貫通する端子34
(34−1及び34−2)が設けられており、この端子
34は、電子回路32に導電接続されている。
【0028】図7は、図5のA−A線矢視方向断面図で
ある。図に示すように、導電性材料からなるプローブ3
5−2が端子34−2より、トランスポンダ本体3Aの
基板及び接着部3Bの下に突き出るように設けられてい
る。さらに、図示されていないが、プローブ35−1
も、端子34−1よりトランスポンダ本体3Aの基板を
貫通し、トランスポンダ本体3Aの基板及び接着板3B
の下に突き出るように設けられている。
【0029】プローブ35が端子34にハンダ付けされ
た後、トランスポンダ本体3Aの基板上面は、エポキシ
樹脂36によって被覆され、電子回路32を、その後の
タイヤ製造過程及びタイヤ走行中における熱及び衝撃か
ら保護する。
【0030】トランスポンダ3をタイヤに組み込む際、
両プローブ35−1,35−2は、それぞれ、ワイヤー
131の始端と終端に電気的に接続されると共に、接着
部3Bに接着剤を塗布することによって、タイヤ内の所
定の部材に接着固定される。このジョイントレスベルト
13A内のワイヤー131は、トランスポンダ3の受信
用及び送信用アンテナとして使用される。
【0031】ここで、ワイヤー131をいわゆる電磁結
合型のアンテナとする場合と、電界結合型のアンテナと
する場合とでは、トランスポンダの構造が若干異なるの
で、ケース毎に分けて説明する。
【0032】以下の、第1の実施例では、ワイヤー13
1をトランスポンダ3の電磁結合型のアンテナとする場
合について説明する。図8は、ワイヤー131を電磁結
合型のアンテナとする場合のトランスポンダ3の電気回
路32を含む構成を示す図である。ここで、電磁結合と
は、質問機からの電磁界信号(電磁波)を、コイルアン
テナに生ずる誘導電流としてピックアップする方法をい
う。従って、ワイヤー131に流れる電流をピックアッ
プすべく、トランスポンダ本体3Aの端子34−1及び
34−2より接続されたプローブ35−1及び35−2
は、それぞれ、ワイヤー131の始端の端子Ts及び終
端の端子Teに接続される。
【0033】ワイヤー131によって質問機からの質問
信号、例えば500KHzの電磁界信号が受信される
と、ワイヤー131に流れる電流は、トランスポンダ3
の電子回路32内の濾波器321で所定周波数(例えば
1MHz)以下の周波数成分だけが通過され、整流器3
22で全波整流された後、平滑回路323で直流化され
る。この直流化された信号は、中央処理部324及びそ
の他の電気回路の駆動用電力として使用される。
【0034】この駆動用電力が入力されると、まず、中
央処理部324は、そのメモリ(図示せず)に記憶され
ている当該トランスポンダ固有のID情報を読み出し、
このID情報に基づいて所定周波数の搬送波を変調した
後、これをディジタル化された応答信号として発信すべ
く、応答信号発信部325に送出する。
【0035】応答信号発信部325は、このデジタル化
された応答信号を、受信機に向けて発信すべく、端子3
4−1,34−2が濾波器321と連絡するラインに送
出する。そしてこの応答信号は、ワイヤー131からな
る送受信用アンテナを介して、電磁界信号として受信機
に送出される。
【0036】ここで、「受信機」とは、トランスポンダ
3が質問機の質問信号を受信することによって応答し
た、ID情報を含む応答信号を受信するための装置をい
う。
【0037】また、質問機から発信される周波数に対
し、トランスポンダ3から発信されるIDデータを含む
応答信号の周波数(搬送波)は、前者の4倍以上の高周
波にすることが望ましい。例えば、質問機の発信周波数
を前述のように、500KHzとすれば、トランスポン
ダの応答信号は300MHzにする。これにより、前記
濾波器321を例えば1MHz以下の周波数成分の電流
のみが通るようなものとすれば、応答信号は濾波器32
1を通過することなく、有効に受信機側に送出される。
【0038】尚、インダクタンス成分からなるインピー
ダンスマッチング用の小型アンテナ33は、第1の実施
例においては、端子34−1,34−2間に設けられ
る。これにより、当該小型アンテナ33のインダクタン
スを変化させて、電子回路32の閉ループ内のインピー
ダンスを調節し(インピーダンスマッチングさせ)、プ
ローブ35をワイヤー131に接続したところにおける
受信信号の反射をなくして、受信感度を調節、即ち高め
ることができる。
【0039】また、本実施例のトランスポンダを、所定
の内径を有するジョイントレスベルト13Aを備えたタ
イヤのみに使用することを予定する場合は、インピーダ
ンスマッチング用の小型アンテナ33は、必ずしも設け
る必要はない。
【0040】次に、本実施形態における第2の実施例を
説明する。第2の実施例では、ワイヤー131をトラン
スポンダ3の電界結合型のアンテナとする場合について
説明する。図9は、ワイヤー131を電界結合型のアン
テナとする場合のトランスポンダの電気回路を含む構成
を示す図である。ここで、電界結合とは、質問機から送
信される信号の電界成分をピックアップする方法をい
う。これは通常、アースを基準とした絶対値で検出され
る。従って、ワイヤー131は、所定の位置を基準とし
た電界信号をピックアップするだけのものでよいから、
トランスポンダ3に設けるプローブは1本でよい。従っ
て、トランスポンダ3とワイヤー131の接続の際に
は、プローブをジョイントレスベルト13Aの所望の位
置に差し込んで、プローブとワイヤー131とを接触さ
せればよい。具体的に言えば、トランスポンダ3のプロ
ーブをジョイントレスベルト13Aのワイヤー131中
に押し込んで、接着部3Bをジョイントレスベルト13
Aに接着して固定すれば足りる。
【0041】ここで、ワイヤー131で質問機の質問信
号、例えば500KHzの電界信号が受信されると、ア
ース(G)に接続されたコンデンサ(C)の他の一方の
電極でこの電界信号が受け取られ、抵抗(R)を介して
電流に変換される。そしてこの電流は、トランスポンダ
3の電子回路32内の濾波器321’で所定周波数以下
の周波数成分だけが通過され、整流器322で全波整流
された後、平滑回路323で直流電流とされる。
【0042】この直流電流は、中央処理部324その他
の駆動用の電力として使用される。この駆動電力が入力
されると、第1の実施例の場合と同様、まず、中央処理
部324は、そのメモリ(図示せず)に記憶されている
当該トランスポンダ固有のID情報を読み出し、このI
D情報に基づいて所定周波数の搬送波を変調した後、こ
れを応答信号として発信すべく応答信号発信部325に
送出する。
【0043】応答信号発信部325は、このID情報を
含む応答信号を、受信機に発信すべく、端子34がコン
デンサ(C)と連絡するラインに送出する。
【0044】これにより、この応答信号は、ワイヤー1
31からなる送受信用アンテナを介して、電界信号とし
て、受信機に送出される。
【0045】この場合も、質問機から発信される周波数
に対し、トランスポンダ3から発信されるID情報を含
む応答信号の周波数(搬送波)は、前者の4倍以上の高
周波にすることが望ましい。これは、第1の実施例の場
合と同じ理由である。例えば、質問機の発信周波数を前
述のように、500KHzとすれば、トランスポンダの
応答信号は300MHzにする。そうすると、前記濾波
器321を、例えば1MHz以下の周波数成分(電流)
のみが通るようなものとすれば、応答信号は濾波器32
1’を通過することなく、有効に送信機側に送出され
る。
【0046】前述したように、タイヤ内の外周部に配置
されたジョイントレスベルト13A内のワイヤー131
を、トランスポンダ3の送受信用アンテナとして用いた
ので、図10に示すようにタイヤ1を積み重ねた場合に
も、ハンドヘルドスキャナ等から発した小出力の質問信
号によってトランスポンダ3へのアクセスが可能とな
る。また、図11に示すように、質問機のアンテナAN
Tを路面下に埋設してアクセスすることも容易に行うこ
とができ、この場合、従来のようにビード部をトランス
ポンダのアンテナとしたときに比べて、ジョイントレス
ベルト13Aをアンテナとしたときの方が路面内のアン
テナANTとの距離が小さくなりトランスポンダへのア
クセスが容易となる。
【0047】尚、インダクタンス成分からなるインピー
ダンスマッチング用の小型アンテナ33は、第2の実施
例においては、コンデンサCと並列に、LC共振回路を
構成する如く設けられる。これにより、当該小型アンテ
ナ33のインダクタンスを変化させて、電子回路32の
閉ループ内のインピーダンスを調節し(インピーダンス
マッチングさせ)、プローブ35をワイヤー131に接
続したところにおける受信信号の反射をなくして、受信
感度を調節、即ち高めることができる。
【0048】また、本実施例のトランスポンダを、所定
内径のジョイントレスベルト13Aを備えたタイヤのみ
に使用することを予定する場合は、インピーダンスマッ
チング用の小型アンテナ33は、必ずしも設ける必要は
ない。
【0049】また、前述の実施形態におけるトランスポ
ンダ3の構成は一例でありこれに限定されることはな
い。
【0050】
【発明の効果】前述したように本発明のトランスポンダ
付きタイヤによれば、タイヤ内外周部に配置されたジョ
イントレスベルト内の導電性ワイヤーにトランスポンダ
を電気的に接続し、該コイル状のワイヤーを受信及び送
信用アンテナとしたので、トランスポンダに特別にアン
テナ部を設ける必要がなく、仮に調整用アンテナを設け
たとしても、トランスポンダを非常に小型化することが
できる。さらに、タイヤ内の外周部に配置されたジョイ
ントレスベルト内のワイヤーをアンテナにすることによ
り、トランスポンダへのアクセスを容易に行うことがで
きると共に、質問信号の送信電力を高めることなく通信
距離を伸ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるチューブレスタイ
ヤを示す断面図
【図2】本発明の一実施形態におけるジョイントレスベ
ルトを示す構成図
【図3】本発明の一実施形態における非導電性コンパウ
ンドの配合実施例を示す図
【図4】本発明の一実施形態におけるトランスポンダの
装着例を示す図
【図5】本発明の一実施形態におけるトランスポンダを
示す外観図
【図6】本発明の一実施形態におけるトランスポンダを
示す平面図
【図7】本発明の一実施形態におけるトランスポンダを
示す断面図
【図8】本発明の一実施形態における第1の実施例のワ
イヤーを電磁結合型アンテナとする場合のトランスポン
ダの電気回路を含む構成図
【図9】本発明の一実施形態における第2の実施例のワ
イヤーを電界結合型アンテナとする場合のトランスポン
ダの電気回路を含む構成図
【図10】本発明の一実施形態におけるトランスポンダ
アクセスの容易性を説明する図
【図11】本発明の一実施形態におけるトランスポンダ
アクセスの容易性を説明する図
【符号の説明】
1…チューブレスタイヤ、3…トランスポンダ、3A…
トランスポンダ本体、3B…接着部、12…スチールカ
ーカス、13…ベルト、13A…ジョイントレスベル
ト、14…トレッド部、15…トレッドグルーブ、16
…ビードコア、17…リム、32…集積回路(電子回
路)、33…周波数微調整用アンテナ、34−1…端
子、34−2…端子、35−1…プローブ、35−2…
プローブ、36…エポキシ樹脂、131…ワイヤー、1
32…非導電性ゴム、133…ベルトストリップ、32
1…濾波器、321’…濾波器、322…整流器、32
3…平滑回路、324…中央処理部、325…応答信号
発信部。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 1/59 G06K 19/00 H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タイヤの周方向に沿って延びる導電性ワ
    イヤーをゴムで被覆してなるベルトストリップをタイヤ
    内の外周部に周方向に沿って巻き付けてなるジョイント
    レスベルト備えると共に、電磁波を用いて外部との情報
    の授受を行うトランスポンダを備えたトランスポンダ付
    きタイヤであって、 前記ジョイントレスベルトの導電性ワイヤーを前記トラ
    ンスポンダのアンテナとして接続すると共に、 前記ベルトストリップのゴムを非導電性ゴムとしたこと
    を特徴とするトランスポンダ付きタイヤ。
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