WO2022091836A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a pneumatic tire in which a transponder is embedded, and more particularly to a pneumatic tire that makes it possible to improve the communication property of the transponder.
- the phase of the back wave Wb is inverted (rotated by 180 °), the phase of the reflected back wave Wc and the front wave Wa are opposite to each other, and the front wave Wa and the back wave Wc act to cancel each other out. This causes a problem that the communication property of the transponder deteriorates.
- An object of the present invention is to provide a pneumatic tire capable of improving the communication property of a transponder.
- the pneumatic tire of the present invention has a tread portion extending in the tire circumferential direction to form an annular shape, a pair of sidewall portions arranged on both sides of the tread portion, and these sidewall portions.
- a dielectric forming a substrate and a dielectric formed periodically are periodically arranged inside the transponder in the tire width direction. It is characterized in that a composite sheet having a provided conductor and functioning as an artificial magnetic conductor is arranged.
- a dielectric forming a substrate and a conductor periodically arranged on the dielectric are provided inside the transponder in the tire width direction as an artificial magnetic conductor.
- a functional composite sheet is arranged. Since the artificial magnetic conductor generally adjusts the reflection phase of the electromagnetic wave to be inverted (rotated by 180 °) on the conductor in the same phase, the composite sheet that functions as the artificial magnetic conductor is arranged inside the transponder in the tire width direction. Therefore, even when a tire component made of a metal member is arranged around the transponder, the phase of the back wave is inverted when the back wave radiated from the transponder is reflected by the composite sheet. There is nothing to do.
- the front wave of the transponder and the back wave reflected by the composite sheet are adjusted so as to be in phase or to have a small phase shift.
- the front wave of the transponder and the back wave reflected by the composite sheet act to strengthen each other, so that the communication property of the transponder can be improved. Therefore, it is possible to extend the communication distance of the transponder.
- the longitudinal direction of the composite sheet is arranged so as to be parallel to the longitudinal axis of the transponder, and the length of one pitch of the pattern formed by the conductor measured along the longitudinal axis of the transponder.
- the ty and the length tx of one pitch of the pattern formed by the conductors measured along the direction orthogonal to the longitudinal axis of the transponder satisfy the relationship of 2.5 ⁇ ty / tx ⁇ 35.0. Is preferable. Thereby, the communication property of the transponder can be effectively improved.
- the thickness of the composite sheet is preferably in the range of 15 ⁇ m to 1500 ⁇ m. This makes it possible to effectively improve the communication performance of the transponder while ensuring the durability of the composite sheet.
- the ratio of the projected area of the composite sheet in the tire width direction to the projected area of the transponder in the tire width direction is preferably in the range of 1.0 to 170.0.
- the transponder is located on the sidewall. As a result, the durability of the tire can be sufficiently ensured.
- the transponder is arranged outside the tire component made of a metal member in the tire width direction, and a composite sheet is arranged between the transponder and the tire component made of a metal member. Thereby, the communication property of the transponder can be effectively improved.
- the composite sheet constitutes a frequency selection plate and / or a capacitance grid. Thereby, the communication property of the transponder can be effectively improved.
- the composite sheet is configured to adjust the reflection phase of the radiated radio wave reflected by the tire component made of a metal member in the range of -160 ° to + 160 ° with respect to the phase of the radiated radio wave of the transponder.
- the communication property of the transponder can be effectively improved.
- the relative permittivity of the dielectric constituting the composite sheet is preferably in the range of 1.5 to 10.0. As a result, it is possible to suppress a decrease in the radio field strength of the composite sheet and effectively improve the communication performance of the transponder.
- the dielectric constituting the composite sheet is preferably made of rubber or elastomer. As a result, the adhesiveness with the peripheral rubber member adjacent to the composite sheet can be enhanced, and the durability of the tire can be sufficiently ensured.
- the relative permittivity of the coating layer covering the transponder is lower than the relative permittivity of the peripheral rubber member adjacent to the coating layer, and the total thickness Gac of the coating layer and the maximum thickness Gar of the transponder are 1.1 ⁇ Gac / Gar. It is preferable to satisfy the relationship of ⁇ 3.0. Since the transponder is sufficiently isolated from the peripheral rubber member and wrapped with a coating layer having a low relative permittivity, the communication property of the transponder can be improved. Further, by defining the upper limit value of the total thickness Gac of the coating layer with respect to the maximum thickness Gar of the transponder, the durability of the tire can be sufficiently ensured.
- the transponder is coated with a coating layer made of an elastomer or rubber, and the relative permittivity of the coating layer is preferably 7 or less.
- the transponder is protected by the coating layer, the durability of the transponder can be improved, the radio wave transmission of the transponder can be ensured, and the communication property of the transponder can be effectively improved.
- the center of the transponder is arranged at a distance of 10 mm or more in the tire circumferential direction from the splice portion of the tire component. As a result, the durability of the tire can be effectively improved.
- a metal reinforcing layer is arranged on the side of the bead filler constituting the bead portion, and the transponder is arranged between the position 15 mm outward from the upper end of the bead core constituting the bead portion in the radial direction of the tire and the upper end of the metal reinforcing layer. It is preferable to have. As a result, the transponder is arranged in the region where the stress amplitude of the tire is small, so that damage to the transponder and the composite sheet can be suppressed. In addition, the durability of the tire can be sufficiently ensured.
- the relative permittivity of the rubber constituting each member is the relative permittivity of 860 MHz to 960 MHz (transponder operating frequency band) at room temperature.
- the room temperature conforms to the standard state of the JIS standard, and is 23 ⁇ 2 ° C. and 60% ⁇ 5% RH.
- the relative permittivity of the rubber is measured after being treated at 23 ° C. and 60% RH for 24 hours.
- the above-mentioned range of 860 MHz to 960 MHz corresponds to the current assigned frequency of RFID in the UHF band, but when the assigned frequency is changed, the relative permittivity of the range of the assigned frequency may be specified as described above.
- FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the meridian showing an example of a pneumatic tire according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a meridian cross-sectional view schematically showing the pneumatic tire of FIG.
- FIG. 3 is a perspective view showing a transponder that can be embedded in the pneumatic tire according to the present invention.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing a radiated radio wave of a transponder embedded in a pneumatic tire according to the present invention.
- 5 (a) to 5 (c) show the composite sheet arranged on the pneumatic tire of FIG. 1, FIGS. 5 (a) and 5 (b) are plan views, and FIG. 5 (c) is a view.
- FIG. 5 (b) is a cross-sectional view taken along the line XX.
- 6 (a) to 6 (c) are cross-sectional views showing a transponder embedded in a pneumatic tire according to the present invention.
- FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the transponder embedded in the pneumatic tire of FIG.
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing a transponder embedded in a pneumatic tire while being covered with a covering layer.
- FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the equator line schematically showing the pneumatic tire of FIG.
- FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the meridian showing a modified example of the pneumatic tire according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 11 is an explanatory diagram showing the tire radial position of the transponder in the test tire.
- FIG. 12 is an explanatory diagram showing radiated radio waves of a transponder embedded in a conventional pneumatic tire.
- 1 and 2 show a pneumatic tire according to an embodiment of the present invention.
- the pneumatic tire of the present embodiment includes a tread portion 1 extending in the tire circumferential direction to form an annular shape, a pair of sidewall portions 2 arranged on both sides of the tread portion 1, and these. It is provided with a pair of bead portions 3 arranged inside the sidewall portion 2 in the tire radial direction.
- At least one layer (one layer in FIG. 1) of the carcass layer 4 formed by arranging a plurality of carcass cords in the radial direction is mounted.
- the carcass layer 4 is covered with rubber.
- an organic fiber cord such as nylon or polyester is preferably used.
- An annular bead core 5 is embedded in each bead portion 3, and a bead filler 6 made of a rubber composition having a triangular cross section is arranged on the outer periphery of the bead core 5.
- the belt layer 7 includes a plurality of reinforcing cords that are inclined with respect to the tire circumferential direction, and the reinforcing cords are arranged so as to intersect each other between the layers.
- the inclination angle of the reinforcing cord with respect to the tire circumferential direction is set to, for example, in the range of 10 ° to 40 °.
- a steel cord is preferably used as the reinforcing cord of the belt layer 7.
- the belt cover layer 8 On the outer peripheral side of the tire of the belt layer 7, at least one layer (two layers in FIG. 1) in which reinforcing cords are arranged at an angle of, for example, 5 ° or less with respect to the tire circumferential direction for the purpose of improving high-speed durability.
- the belt cover layer 8 is arranged.
- the belt cover layer 8 located inside the tire radial direction constitutes a full cover covering the entire width of the belt layer 7, and the belt cover layer 8 located outside the tire radial direction covers only the end portion of the belt layer 7. It constitutes an edge cover layer.
- an organic fiber cord such as nylon or aramid is preferably used as the reinforcing cord of the belt cover layer 8.
- both terminals 4e of the carcass layer 4 are arranged so as to be folded back from the inside to the outside of each bead core 5 and to wrap the bead core 5 and the bead filler 6.
- the carcass layer 4 is wound around the bead core 5 in each bead portion 3 and the main body portion 4A, which is a portion extending from the tread portion 1 through each sidewall portion 2 to each bead portion 3, and is wound up on each sidewall portion 2 side. It includes a winding portion 4B which is a portion extending toward the direction.
- an inner liner layer 9 is arranged along the carcass layer 4.
- the cap tread rubber layer 11 is arranged on the tread portion 1
- the sidewall rubber layer 12 is arranged on the sidewall portion 2
- the rim cushion rubber layer 13 is arranged on the bead portion 3.
- a transponder 20 is embedded in the sidewall portion 2. More specifically, the transponder 20 is arranged between the carcass layer 4 and the sidewall rubber layer 12 or the rim cushion rubber layer 13 as an arrangement area in the tire width direction. Further, the transponder 20 has a position P1 15 mm outside the tire radial direction from the upper end 5e of the bead core 5 (the end portion 5e outside the tire radial direction) and the terminal 7e of the belt layer 7 in the tire radial direction as an arrangement region in the tire radial direction. It is preferable that the tire is arranged between the position P2 and the position P2 of 5 mm inside. That is, it is preferable that the transponder 20 is arranged in the region S1 shown in FIG.
- the transponder 20 for example, an RFID (Radio Frequency Identification) tag can be used.
- the transponder 20 has a substrate 21 for storing data and an antenna 22 for transmitting and receiving data in a non-contact manner.
- RFID is an automatic recognition technique that is composed of a reader / writer having an antenna and a controller, and an ID tag having a substrate and an antenna, and can communicate data by a wireless method.
- the overall shape of the transponder 20 is not particularly limited, but for example, a columnar shape as shown in FIG. 3 can be used.
- a columnar shape as shown in FIG. 3 can be used.
- the transponder 20's antenna 22 protrudes from each of both ends of the substrate 21 and has a spiral shape.
- the communication property can be ensured by appropriately changing the length of the antenna 22.
- a composite sheet 30 that functions as an artificial magnetic conductor is arranged inside the transponder 20 in the tire width direction.
- An artificial magnetic conductor generally has a function of adjusting the reflection phase of an electromagnetic wave to be inverted (rotated by 180 °) on the conductor in the same phase. Therefore, as shown in FIG. 4, when the back wave Wb of the transponder 20 is reflected by the composite sheet 30, the phase of the back wave Wb is not inverted. That is, the front wave Wa of the transponder 20 and the back wave Wc reflected by the composite sheet 30 are adjusted so as to be in phase or to have a small phase shift.
- the front wave Wa of the transponder 20 and the back wave Wc reflected by the composite sheet 30 act to strengthen each other.
- a tire component M for example, a chafer, a steel carcass, etc.
- the same effect can be obtained by arranging the composite sheet 30. ..
- such a composite sheet 30 has a dielectric 31 forming a substrate and a conductor 32 periodically arranged on the dielectric 31. .. More specifically, the composite sheet 30 is composed of a plurality of elements 300 continuously arranged in each of the longitudinal direction and the lateral direction thereof, and each element 300 (hatched portion shown in FIG. 5A). ), The conductor 32 is fixed on the dielectric 31, and a specific arrangement pattern is formed.
- the pitch p shown in FIG. 5B is a repeating unit based on the pattern formed by the conductor 32.
- the arrangement pattern of the composite sheet 30 by the conductor 32 is not particularly limited, and any arrangement pattern can be appropriately adopted. In FIG.
- the longitudinal direction of the composite sheet 30 and the longitudinal axis L of the transponder 20 are arranged parallel to the tire circumferential direction Tc, and the lateral direction of the composite sheet 30 is arranged parallel to the tire radial direction Tr. Has been done.
- the dielectric 31 of the composite sheet 30 can be made of a material having a low dielectric constant such as an epoxy resin, a polyimide resin, a bismaleimide triazine resin, a bismaleimide resin, or a phenol resin. Further, by adding glass as a reinforcing fiber to the dielectric 31, the heat resistance can be improved. Further, the dielectric 31 can be made of rubber or an elastomer in addition to the resin, and in this case, the dielectric 31 can be made flexible. Further, when the dielectric 31 is made of rubber, it is suitable from the viewpoint of handleability because it has tackiness and can be easily adhered to the peripheral rubber member adjacent to the dielectric 31.
- the conductor 32 can be fixed to such a dielectric 31 by printing, vapor deposition, adhesion, or the like.
- a composite having a dielectric 31 forming a substrate and a conductor 32 periodically arranged on the dielectric 31 inside the transponder 20 in the tire width direction and functioning as an artificial magnetic conductor.
- the sheet 30 is arranged. Since the composite sheet 30 functioning as an artificial magnetic conductor is arranged inside the transponder 20 in the tire width direction, the transponder is arranged even when the tire component M made of a metal member is arranged around the transponder 20. When the back wave Wb radiated from 20 is reflected by the composite sheet 30, the phase of the back wave Wb is not inverted.
- the front wave Wa of the transponder 20 and the back wave Wc reflected by the composite sheet 30 are adjusted so as to be in phase or to have a small phase shift.
- the front wave Wa of the transponder 20 and the back wave Wc reflected by the composite sheet 30 act to strengthen each other, so that the communication property of the transponder 20 can be improved. Therefore, it is possible to extend the communication distance of the transponder 20.
- the composite sheet 30 may be configured to form a frequency selection plate (Frequency Selective Surfaces) or a capacitance grid, or may be configured to have a structure in which a frequency selection plate and a capacitance grid are combined. Is also good. Further, the composite sheet 30 has a radiated radio wave (for example, the back wave Wc shown in FIG. 4) reflected by the tire component M made of a metal member with respect to the phase of the radiated radio wave (for example, the front wave Wa shown in FIG. 4) of the transponder 20.
- a radiated radio wave for example, the back wave Wc shown in FIG. 4
- FIG. 4 shows an example in which the reflected phase of the back wave Wc with respect to the phase of the front wave Wa is 0 °.
- the tire constituent member M made of such a metal member include a belt layer, a reinforcing layer (chafer and the like), and a carcass layer made of a steel cord used in a truck bus tire.
- the frequency selection plate is a spatial filter that transmits or reflects electromagnetic waves having a specific frequency.
- the transponder 20 is arranged outside the tire component M made of a metal member in the tire width direction, and a composite sheet 30 is provided between the transponder 20 and the tire component M made of a metal member. It is good if it is arranged.
- the composite sheet 30 functioning as an artificial magnetic conductor it is not necessary to sufficiently separate the transponder 20 from the tire component M made of the metal member in order to avoid deterioration of the communication property of the transponder 20. It can be arranged at a position close to the tire component M made of the tire. By arranging the transponder 20 and the composite sheet 30 in this way, the communication property of the transponder 20 can be effectively improved.
- the communication property of the transponder deteriorates, so that it is difficult to arrange the transponder at a position close to the tire component made of a metal member.
- the thickness g of the composite sheet 30 is preferably in the range of 15 ⁇ m to 1500 ⁇ m.
- the thickness g of the composite sheet 30 is the total thickness of the composite sheet 30 at the position including the transponder 20, and is the most through the center C of the transponder 20 in the tire meridian cross section, for example, as shown in FIG. It is the total thickness on a straight line orthogonal to the carcass code of the nearby carcass layer 4.
- the thickness g of the composite sheet 30 is thinner than 15 ⁇ m, the communication property of the transponder 20 tends to deteriorate, the handleability of the composite sheet 30 deteriorates, and the productivity of the tire deteriorates (during tire molding). Cycle time increases).
- the thickness g of the composite sheet 30 is thicker than 1500 ⁇ m, it becomes difficult for the composite sheet 30 to follow the deformation of the tire, and the dielectric 31 may be broken or the dielectric 31 may be damaged and not function.
- the ratio of the projected area of the composite sheet 30 in the tire width direction to the projected area of the transponder 20 in the tire width direction is preferably in the range of 1.0 to 170.0, and preferably in the range of 6.0 to 120.0. It is more preferably in the range of 10.0 to 80.0, more preferably in the range of 20.0 to 80.0, and most preferably in the range of 20.0 to 80.0.
- the projected area of the composite sheet in the tire width direction is preferably in the range of 400 mm 2 to 4320 mm 2 , more preferably in the range of 600 mm 2 to 3000 mm 2 , and is in the range of 1000 mm 2 to 3000 mm 2 . Is most preferable.
- the ratio is smaller than 1.0 (when the projected area of the composite sheet 30 is excessively small), the effect of improving the communication property of the transponder 20 cannot be sufficiently obtained.
- the ratio is larger than 170.0 (when the projected area of the composite sheet 30 is excessively large), the peripheral rubber member adjacent to the composite sheet 30 (for example, the coated rubber of the carcass layer 4, the sidewall rubber layer 12, and the rim). Separation from the cushion rubber layer 13 and the like occurs, and the durability of the tire tends to deteriorate.
- the relative permittivity of the dielectric 31 constituting the composite sheet 30 is preferably in the range of 1.5 to 10.0.
- the relative permittivity of the dielectric 31 is larger than 10.0, the effect of improving the communication property of the transponder 20 cannot be sufficiently obtained.
- the dielectric 31 constituting the composite sheet 30 is preferably made of rubber or an elastomer. By constructing the dielectric 31 in this way, the adhesiveness with the peripheral rubber member adjacent to the composite sheet 30 can be enhanced, and the durability of the tire can be sufficiently ensured.
- the composite sheet 30 is arranged so as to be parallel to the longitudinal axis L of the transponder 20.
- the longitudinal direction of the composite sheet 30 may be inclined as long as it is in the range of ⁇ 5 ° to + 5 ° with respect to the longitudinal axis L of the transponder 20.
- the inclination angle ⁇ of the longitudinal axis L of the transponder 20 with respect to the tire circumferential direction Tc Should be in the range of -5 ° to + 5 °.
- the extending direction of the antenna 22 is the electric field component direction. Therefore, when the composite sheet 30 is arranged as described above, the longitudinal direction of the composite sheet 30 becomes parallel to the electric field component direction of the transponder 20. In addition to being arranged in such a manner, the composite sheet 30 is arranged along a direction orthogonal to the electric field component direction of the transponder 20 in the lateral direction.
- the longitudinal axis L of the transponder 20 is basically a straight line connecting both terminals of the antenna 22 through the center of the substrate 21 (see FIGS. 6A and 6B), but the transponder 20 is a tire. When it is bent or curved due to curvature or the like, it is a straight line in which the distances from the center of the substrate 21 and the three points of both terminals of the antenna 22 are equal to each other (see FIG. 6 (c)).
- the composite sheet 30 is arranged so as to be parallel to the longitudinal axis L of the transponder 20, and then the length ty of one pitch of the pattern formed by the conductor 32 of the composite sheet 30 and the composite sheet. It is preferable that the length tx of one pitch of the pattern formed by the conductors 32 of 30 satisfies the relationship of 2.5 ⁇ ty / tx ⁇ 35.0.
- the length ty is measured along the longitudinal axis L of the transponder 20, and the length tx is measured along the direction orthogonal to the longitudinal axis L of the transponder 20.
- the composite sheet 30 is arranged so that the longitudinal direction of the composite sheet 30 is parallel to the longitudinal axis of the transponder 20, and the length ty and the length tx satisfy the relationship of 2.5 ⁇ ty / tx ⁇ 35.0.
- the communication property of the transponder 20 can be effectively improved.
- the length ty and the length tx are out of the range of the above relational expression, the effect of improving the communication property of the transponder 20 cannot be sufficiently obtained.
- the transponder 20 is covered with a coating layer 23 made of an elastomer or rubber.
- the covering layer 23 covers the entire transponder 20 so as to sandwich both the front and back surfaces of the transponder 20.
- the coating layer 23 may be made of rubber having the same physical characteristics as the rubber constituting the sidewall rubber layer 12 or the rim cushion rubber layer 13, or may be made of rubber having different physical characteristics. Since the transponder 20 is protected by the coating layer 23 in this way, the durability of the transponder 20 can be improved.
- the cross-sectional shape of the covering layer 23 is not particularly limited, but for example, a triangle, a rectangle, a trapezoid, or a spindle can be adopted.
- the coating layer 23 is composed of rubber or an elastomer and a white filler of 20 phr or more.
- the relative permittivity of the coating layer 23 can be made relatively low as compared with the case where carbon is contained, and the communication property of the transponder 20 can be effectively improved.
- "phr” means a part by weight per 100 parts by weight of a rubber component (elastomer).
- the white filler constituting the coating layer 23 preferably contains 20 phr to 55 phr of calcium carbonate.
- the relative permittivity of the coating layer 23 can be made relatively low, and the communication property of the transponder 20 can be effectively improved.
- the white filler contains excessive calcium carbonate, it becomes brittle and the strength of the coating layer 23 decreases, which is not preferable.
- the coating layer 23 can optionally contain silica (white filler) of 20 phr or less and carbon black of 5 phr or less in addition to calcium carbonate. When a small amount of silica or carbon black is used in combination, the relative dielectric constant of the coating layer 23 can be lowered while ensuring the strength of the coating layer 23.
- the relative permittivity of the coating layer 23 is preferably 7 or less, and more preferably 2 to 5.
- the relative permittivity of the coating layer 23 covering the transponder 20 is the peripheral rubber member adjacent to the coating layer 23 (for example, the coated rubber of the carcass layer 4, the bead filler 6, the cap tread rubber layer 11, and the sidewall rubber). It is lower than the relative permittivity of the layer 12 and the rim cushion rubber layer 13), and the total thickness Gac of the coating layer 23 and the maximum thickness Gar of the transponder 20 have a relationship of 1.1 ⁇ Gac / Gar ⁇ 3.0. It is preferable to meet.
- the total thickness Gac of the coating layer 23 is the total thickness of the coating layer 23 at the position including the transponder 20, and is the closest through the center C of the transponder 20 in the tire meridional cross section, for example, as shown in FIG. It is the total thickness on a straight line orthogonal to the carcass code of the carcass layer 4.
- the communication distance of the transponder 20 can be sufficiently secured.
- the above ratio is excessively small (the total thickness Gac of the coating layer 23 is excessively thin)
- the transponder 20 comes into contact with the adjacent rubber member, the resonance frequency shifts, and the communication property of the transponder 20 deteriorates.
- the above ratio is excessively large (the total thickness Gac of the coating layer 23 is excessively thick), the durability of the tire tends to deteriorate.
- the center C in the thickness direction of the transponder 20 is 25% to 75% of the total thickness Gac of the coating layer 23 from one surface in the thickness direction of the coating layer 23. It is good if it is placed within the range of%. As a result, the transponder 20 is surely covered by the covering layer 23, so that the surrounding environment of the transponder 20 is stable, the resonance frequency does not deviate, and the communication distance of the transponder 20 can be sufficiently secured.
- FIG. 9 shows the position Q of each splice portion in the tire circumferential direction.
- the center of the transponder 20 is arranged at a distance of 10 mm or more in the tire circumferential direction from the splice portion of the tire constituent member. That is, it is preferable that the transponder 20 is arranged in the region S2 shown in FIG. Specifically, it is preferable that the substrate 21 constituting the transponder 20 is separated from the position Q in the tire circumferential direction by 10 mm or more.
- the entire transponder 20 including the antenna 22 is separated from the position Q in the tire circumferential direction by 10 mm or more, and the entire transponder 20 in a state of being covered with the coated rubber is in the tire circumferential direction from the position Q. Most preferably, they are separated by 10 mm or more.
- the tire constituent member in which the splice portion is arranged apart from the transponder 20 may be a member adjacent to the transponder 20. Examples of such tire components include a carcass layer 4, a bead filler 6, a belt layer 7, a cap tread rubber layer 11, a sidewall rubber layer 12, a rim cushion rubber layer 13, and a reinforcing layer (for example, a chafer). be able to.
- the positions Q of the splice portions of each tire component in the tire circumferential direction are arranged at equal intervals, but the present invention is not limited to this.
- the position Q in the tire circumferential direction can be set to any position, and in any case, the transponder 20 is arranged so as to be separated from the splice portion of each tire component by 10 mm or more in the tire circumferential direction.
- the splice portion can be configured so that both ends of the tire constituent member in the tire circumferential direction overlap each other, and at that time, the tire is cut so as to be inclined with respect to the tire width direction. Both ends in the circumferential direction may be overlapped with each other.
- the splice portion may be configured so that both ends of the tire constituent member in the tire circumferential direction abut against each other.
- FIG. 10 shows a modified example of a pneumatic tire according to an embodiment of the present invention.
- the same objects as those in FIGS. 1 to 9 are designated by the same reference numerals, and detailed description of the portions thereof will be omitted.
- a metal reinforcing layer 14 is arranged on the outside of the bead filler 6 in the tire width direction so as to be adjacent to the bead filler 6 for the purpose of reinforcing the bead portion 3.
- the upper end 14e of the metal reinforcing layer 14 is arranged higher than the upper end 6e of the bead filler 6.
- the upper end 14e of the metal reinforcing layer 14 is preferably arranged at a distance of 5 mm or more outward from the upper end 6e of the bead filler 6 in the tire radial direction, and 10 mm or more outward from the upper end 6e of the bead filler 6 in the tire radial direction. It is more preferable that they are arranged apart from each other.
- the metal reinforcing layer 14 is configured by embedding a plurality of steel cords in rubber.
- the transponder 20 is arranged between the position P1 15 mm outside the upper end 5e of the bead core 5 in the radial direction of the tire and the upper end 14e of the metal reinforcing layer 14.
- the transponder 20 is arranged in a region where the stress amplitude of the tire is small, so that damage to the transponder 20 and the composite sheet 30 can be suppressed.
- the durability of the tire can be sufficiently ensured.
- the transponder 20 is arranged inside the tire radial direction from the position P1, stress concentration near the rim flange portion tends to cause separation between the transponder 20 and the adjacent rubber member, which is not preferable.
- a pneumatic tire having a carcass layer 4 made of an organic fiber cord as a passenger car tire is shown, but the tire is not particularly limited.
- the present invention can also be applied to truck bus tires, in which case it is preferable to use a carcass layer 4 made of a steel cord.
- the number of layers of the carcass layer 4 is not particularly limited, and may be two or more.
- the arrangement of the metal reinforcing layer 14 is not particularly limited, and an example of arranging the bead filler 6 on the outside in the tire width direction so as to be adjacent to the bead filler 6 is shown, but the bead filler 6 is arranged in the tire width direction.
- the transponder 20 is arranged from the metal member to the outside of the tire constituent member (the carcass layer 4 made of the steel cord or the metal reinforcing layer 14) in the tire width direction.
- the transponder 20 is preferably arranged outside the carcass layer 4 in the tire width direction.
- the transponder 20 is embedded in the sidewall portion 2
- it can also be embedded in the tread portion 1 (for example, the upper region of the belt layer 7).
- a tread portion extending in the tire circumferential direction to form an annular shape, a pair of sidewall portions arranged on both sides of the tread portion, and these sidewall portions are arranged inside the tire radial direction.
- the position of the transponder (tire radial direction and tire circumferential direction), composite sheet (presence / absence, ty / tx, thickness, projected area ratio, dielectric).
- the transponder positions correspond to the respective positions A to C shown in FIG.
- the position of the transponder indicates the distance [mm] measured in the tire circumferential direction from the center of the transponder to the splice portion of the tire component.
- the ratio of the projected area means the ratio of the projected area of the composite sheet in the tire width direction to the projected area of the transponder in the tire width direction.
- the transponder is arranged between the carcass layer and the sidewall rubber layer or the rim cushion rubber layer, and the metal reinforcing layer is arranged adjacent to the bead filler on the outer side in the tire width direction of the bead filler.
- the composite sheet is arranged inside the transponder in the tire width direction, and the conductor of the composite sheet constitutes a frequency selection plate.
- Communication For each test tire, communication work with the transponder was carried out using a reader / writer. Specifically, the longest distance that can be communicated with a reader / writer with an output of 250 mW and a carrier frequency of 860 MHz to 960 MHz was measured. The evaluation results are indicated by " ⁇ (excellent)” when the communication distance is 1000 mm or more, “ ⁇ (good)” when the communication distance is 500 mm or more and less than 1000 mm, and " ⁇ ( ⁇ ) when the communication distance is less than 500 mm. Yes) ”was shown in three stages.
- Durability composite sheet and tire: Each test tire was assembled to a standard rim wheel, and a running test was conducted with a drum tester under the conditions of an air pressure of 120 kPa, 102% of the maximum load, and a running speed of 81 km. Was measured. The evaluation results are indicated by " ⁇ (excellent)” when the mileage reaches 6480 km, “ ⁇ (good)” when the mileage is 4050 km or more and less than 6480 km, and “ ⁇ (good)” when the mileage is less than 4050 km. ⁇ (possible) ”was shown in three stages. Further, after the running was completed, the communication distance of the composite sheet embedded in each test tire was measured, and the durability of the composite sheet was evaluated.
- Tread part 1 Tread part 2 Side wall part 3 Bead part 4 Carcus layer 5 Bead core 6 Bead filler 20 Transponder 30 Composite sheet 31 Dielectric 32 Conductor CL Tire center line
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Abstract
トランスポンダの通信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。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、トランスポンダ20が埋設された空気入りタイヤにおいて、トランスポンダ20のタイヤ幅方向内側に、基板をなす誘電体31と誘電体31上に周期的に配設された導体32とを有していて人工磁気導体として機能する複合シート30が配置されている。
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、トランスポンダの通信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)。このようなトランスポンダはリーダライタとの通信時に電波を放射するが、図12に示すように、その電波にはトランスポンダTからタイヤ外側に向かって放射される電波(前面波Wa)とタイヤ内側に向かって放射される電波(背面波Wb)がある。タイヤ内に埋設されたトランスポンダTの周辺に金属製のタイヤ構成部材M(例えばチェーファーやスチールカーカス等)がある場合、トランスポンダTの背面波Wbが金属製のタイヤ構成部材Mで反射した際に背面波Wbの位相が反転(180°回転)し、反射された背面波Wcと前面波Waとは位相が逆になり、前面波Waと背面波Wcとが互いに打ち消し合うように作用する。これにより、トランスポンダの通信性が悪化するという問題がある。
本発明の目的は、トランスポンダの通信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、トランスポンダが埋設された空気入りタイヤにおいて、前記トランスポンダのタイヤ幅方向内側に、基板をなす誘電体と該誘電体上に周期的に配設された導体とを有していて人工磁気導体として機能する複合シートが配置されていることを特徴とするものである。
本発明では、トランスポンダが埋設された空気入りタイヤにおいて、トランスポンダのタイヤ幅方向内側に、基板をなす誘電体と誘電体上に周期的に配設された導体とを有していて人工磁気導体として機能する複合シートが配置されている。人工磁気導体は、一般に、導体上で電磁波の反射位相が反転(180°回転)するのを同相に調整するものであるので、人工磁気導体として機能する複合シートがトランスポンダのタイヤ幅方向内側に配置されていることにより、トランスポンダの周辺に金属部材からなるタイヤ構成部材が配置されている場合であっても、トランスポンダから放射される背面波が複合シートで反射した際に該背面波の位相が反転することはない。そのため、トランスポンダの前面波と複合シートで反射された背面波は、同相となる或いは位相のズレが小さくなるように調整される。これにより、トランスポンダの前面波と複合シートで反射された背面波とは互いに強め合うように作用するので、トランスポンダの通信性を改善することができる。そのため、トランスポンダの通信距離を伸ばすことも可能である。
本発明の空気入りタイヤにおいて、複合シートの長手方向はトランスポンダの長手方向軸に平行になるように配置され、トランスポンダの長手方向軸に沿って測定される導体により形成されるパターンの1ピッチの長さtyと、トランスポンダの長手方向軸に直交する方向に沿って測定される導体により形成されるパターンの1ピッチの長さtxとは2.5≦ty/tx≦35.0の関係を満たすことが好ましい。これにより、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。
複合シートの厚さは15μm~1500μmの範囲にあることが好ましい。これにより、複合シートの耐久性を確保しながら、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。
トランスポンダのタイヤ幅方向の投影面積に対する複合シートのタイヤ幅方向の投影面積の比は1.0~170.0の範囲にあることが好ましい。これにより、タイヤの耐久性を悪化させことなく、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。
トランスポンダはサイドウォール部に配置されていることが好ましい。これにより、タイヤの耐久性を十分に確保することができる。
トランスポンダは金属部材からなるタイヤ構成部材よりもタイヤ幅方向外側に配置され、トランスポンダと金属部材からなるタイヤ構成部材との間に複合シートが配置されていることが好ましい。これにより、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。
複合シートは周波数選択板及び/又はキャパシタンスグリッドを構成することが好ましい。これにより、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。
複合シートはトランスポンダの放射電波の位相に対して金属部材からなるタイヤ構成部材により反射された放射電波の反射位相を-160°~+160°の範囲に調整するように構成されていることが好ましい。これにより、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。
複合シートを構成する誘電体の比誘電率は1.5~10.0の範囲にあることが好ましい。これにより、複合シートの電波強度の低減を抑制し、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。
複合シートを構成する誘電体はゴム又はエラストマーからなることが好ましい。これにより、複合シートに隣接する周辺ゴム部材との接着性を高めることができ、タイヤの耐久性を十分に確保することができる。
トランスポンダを被覆する被覆層の比誘電率は被覆層に隣接する周辺ゴム部材の比誘電率よりも低く、被覆層の総厚さGacとトランスポンダの最大厚さGarとは1.1≦Gac/Gar≦3.0の関係を満たすことが好ましい。トランスポンダを周辺ゴム部材から十分に隔離して比誘電率が低い被覆層で包み込むので、トランスポンダの通信性を改善することができる。また、被覆層の総厚さGacの上限値をトランスポンダの最大厚さGarに対して規定することにより、タイヤの耐久性を十分に確保することができる。
トランスポンダはエラストマー又はゴムからなる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。
ビード部を構成するビードフィラーの側方に金属補強層が配置され、トランスポンダはビード部を構成するビードコアの上端からタイヤ径方向外側に15mmの位置と金属補強層の上端との間に配置されていることが好ましい。これにより、トランスポンダがタイヤの応力振幅が小さい領域に配置されるので、トランスポンダ及び複合シートの破損を抑制することができる。また、タイヤの耐久性を十分に確保することができる。
本発明において、各部材を構成するゴムの比誘電率は、常温において860MHz~960MHz(トランスポンダの動作周波数帯)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。
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及び図2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。
サイドウォール部2には、トランスポンダ20が埋設されている。より具体的には、トランスポンダ20は、タイヤ幅方向の配置領域として、カーカス層4とサイドウォールゴム層12又はリムクッションゴム層13との間に配置されている。また、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5e)からタイヤ径方向外側に15mmの位置P1とベルト層7の端末7eからタイヤ径方向内側に5mmの位置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3に示すにように、データを記憶する基板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、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いが、例えば、図3に示すような柱状のものを用いることができる。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、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。
上記空気入りタイヤにおいて、トランスポンダ20のタイヤ幅方向内側には、人工磁気導体(Artificial Magnetic Conductor)として機能する複合シート30が配置されている。人工磁気導体は、一般に、導体上で電磁波の反射位相が反転(180°回転)するのを同相に調整する機能を有するものである。そのため、図4に示すように、トランスポンダ20の背面波Wbが複合シート30で反射した際に背面波Wbの位相は反転しない。即ち、トランスポンダ20の前面波Waと複合シート30で反射された背面波Wcは、同相となる或いは位相のズレが小さくなるように調整される。これにより、トランスポンダ20の前面波Waと複合シート30で反射された背面波Wcとは互いに強め合うように作用する。トランスポンダ20の周辺に金属部材からなるタイヤ構成部材M(例えばチェーファーやスチールカーカス等)が配置されている場合であっても、複合シート30を配置することにより同様の作用効果を得ることができる。
このような複合シート30は、図5(a)~(c)に示すように、基板をなす誘電体31と、誘電体31上に周期的に配設された導体32とを有している。より具体的には、複合シート30は、その長手方向及び短手方向の各々に連続的に配列された複数の要素300から構成されており、各要素300(図5(a)に示す斜線部)には、誘電体31上に導体32が固定されていて特定の配列パターンが形成されている。複合シート30において、図5(b)に示すピッチpは、導体32により形成されるパターンに基づく繰り返し単位である。複合シート30の導体32による配列パターンは、特に限定されるものではなく、任意の配列パターンを適宜採用することができる。なお、図5(a)において、複合シート30の長手方向及びトランスポンダ20の長手方向軸Lはタイヤ周方向Tcに平行に配置され、複合シート30の短手方向はタイヤ径方向Trに平行に配置されている。
また、複合シート30の誘電体31は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂等の低誘電率の材料から構成することができる。更に、誘電体31に補強繊維としてガラスを添加することにより、耐熱性を向上させることができる。また、誘電体31は、樹脂の他にもゴム又はエラストマーから構成することもでき、この場合には誘電体31に柔軟性を持たせることができる。更に、誘電体31をゴムで構成した場合、タック性を有すると共に、誘電体31に隣接する周辺ゴム部材との接着が容易であるため、取扱い性の観点から好適である。このような誘電体31に対して、導体32を印刷や蒸着、接着等により固定することができる。
上述した空気入りタイヤでは、トランスポンダ20のタイヤ幅方向内側に、基板をなす誘電体31と誘電体31上に周期的に配設された導体32とを有していて人工磁気導体として機能する複合シート30が配置されている。人工磁気導体として機能する複合シート30がトランスポンダ20のタイヤ幅方向内側に配置されていることにより、トランスポンダ20の周辺に金属部材からなるタイヤ構成部材Mが配置されている場合であっても、トランスポンダ20から放射される背面波Wbが複合シート30で反射した際に背面波Wbの位相が反転することはない。そのため、トランスポンダ20の前面波Waと複合シート30で反射された背面波Wcは、同相となる或いは位相のズレが小さくなるように調整される。これにより、トランスポンダ20の前面波Waと複合シート30で反射された背面波Wcとは互いに強め合うように作用するので、トランスポンダ20の通信性を改善することができる。そのため、トランスポンダ20の通信距離を伸ばすことも可能である。
上記空気入りタイヤにおいて、複合シート30は周波数選択板(Frequency Selective Surfaces)又はキャパシタンスグリッドをなすように構成しても良く、或いは周波数選択板とキャパシタンスグリッドとを組み合わせた構造を有するように構成しても良い。更に、複合シート30は、トランスポンダ20の放射電波(例えば図4に示す前面波Wa)の位相に対して金属部材からなるタイヤ構成部材Mにより反射された放射電波(例えば図4に示す背面波Wc)の反射位相を-160°~+160°の範囲に調整するように構成されていると良く、特に-90°~+90°の範囲がより好ましく、-45°~+45°の範囲が更に好ましい。図4は、前面波Waの位相に対する背面波Wcの反射位相が0°の例を示している。このような金属部材からなるタイヤ構成部材Mとして、例えば、ベルト層、補強層(チェーファー等)や、トラックバス用タイヤで使用されるスチールコードからなるカーカス層を挙げることができる。このように複合シート30を構成することで、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、周波数選択板は、特定の周波数を持つ電磁波を透過させる或いは反射させる空間フィルタである。
また、図4に示すように、トランスポンダ20は、金属部材からなるタイヤ構成部材Mよりもタイヤ幅方向外側に配置され、トランスポンダ20と金属部材からなるタイヤ構成部材Mとの間に複合シート30が配置されていると良い。人工磁気導体として機能する複合シート30を用いた場合には、トランスポンダ20の通信性の悪化を避けるためにトランスポンダ20を金属部材からなるタイヤ構成部材Mから十分に離間させる必要がないので、金属部材からなるタイヤ構成部材Mと近接した位置に配置することができる。このようにトランスポンダ20及び複合シート30を配置することにより、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のである。
これに対して、本発明のような複合シート30を用いない場合、トランスポンダの通信性が悪化するため、トランスポンダを金属部材からなるタイヤ構成部材と近接した位置に配置することは難しく、配置するとしても所定の通信性を確保できるように金属部材からなるタイヤ構成部材から十分に離間させる必要がある。
また、上記空気入りタイヤにおいて、複合シート30の厚さg(例えば図8参照)は、15μm~1500μmの範囲にあると良い。このように複合シート30の厚さgを適度に設定することで、複合シート30の耐久性を確保しながら、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、複合シート30の厚さgは、トランスポンダ20を含む位置での複合シート30の総厚さであり、例えば、図8に示すように、タイヤ子午線断面においてトランスポンダ20の中心Cを通って最も近いカーカス層4のカーカスコードと直交する直線上での総厚さである。
ここで、複合シート30の厚さgが15μmより薄いと、トランスポンダ20の通信性が悪化する傾向があると共に、複合シート30の取扱い性が悪化し、タイヤの生産性が悪化する(タイヤ成形時のサイクルタイムが増える)。逆に、複合シート30の厚さgが1500μmより厚いと、複合シート30がタイヤの変形に追従しにくくなり、誘電体31が破断する或いは誘電体31が破損して機能しなくなることがある。
また、トランスポンダ20のタイヤ幅方向の投影面積に対する複合シート30のタイヤ幅方向の投影面積の比は、1.0~170.0の範囲にあることが好ましく、6.0~120.0の範囲にあることがより好ましく、10.0~80.0の範囲にあることが更に好ましく、20.0~80.0の範囲にあることが最も好ましい。その際、複合シートのタイヤ幅方向の投影面積は、400mm2~4320mm2の範囲にあることが好ましく、600mm2~3000mm2の範囲にあることがより好ましく、1000mm2~3000mm2の範囲にあることが最も好ましい。このようにトランスポンダ20の投影面積に対する複合シート30の投影面積の比を適度に設定することで、タイヤの耐久性を悪化させことなく、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、上記比が1.0より小さい場合(複合シート30の投影面積が過度に小さい場合)、トランスポンダ20の通信性の改善効果を十分に得ることができない。逆に、上記比が170.0より大きい場合(複合シート30の投影面積が過度に大きい場合)、複合シート30に隣接する周辺ゴム部材(例えばカーカス層4のコートゴムやサイドウォールゴム層12、リムクッションゴム層13等)とセパレーションが生じて、タイヤの耐久性が悪化する傾向がある。
更に、上記空気入りタイヤにおいて、複合シート30を構成する誘電体31の比誘電率は、1.5~10.0の範囲にあると良い。このように誘電体31の比誘電率を適度に設定することで、複合シート30の電波強度の低減を抑制し、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。ここで、誘電体31の比誘電率が10.0より大きい場合、トランスポンダ20の通信性の改善効果を十分に得ることができない。
また、複合シート30を構成する誘電体31は、ゴム又はエラストマーからなることが好ましい。このように誘電体31を構成することで、複合シート30に隣接する周辺ゴム部材との接着性を高めることができ、タイヤの耐久性を十分に確保することができる。
図6(a)~(c)に示すように、複合シート30の長手方向は、トランスポンダ20の長手方向軸Lに平行になるように配置されることが好ましい。その際、複合シート30の長手方向は、トランスポンダ20の長手方向軸Lに対して-5°~+5°の範囲であれば傾斜していても良い。図6(a)~(c)では、複合シート30の長手方向はタイヤ周方向Tcに平行になるように配置されているので、トランスポンダ20の長手方向軸Lのタイヤ周方向Tcに対する傾斜角度αが-5°~+5°の範囲にあれば良い。柱状のトランスポンダ20の場合にはアンテナ22の延在方向が電界成分方向になるので、上述したように複合シート30を配置すると、複合シート30の長手方向がトランスポンダ20の電界成分方向に平行になるように配置されると共に、複合シート30の短手方向がトランスポンダ20の電界成分方向に直交する方向に沿って配置されることになる。なお、トランスポンダ20の長手方向軸Lは、基本的に基板21の中心を通ってアンテナ22の両端末を結ぶ直線とするが(図6(a),(b)参照)、トランスポンダ20がタイヤの曲率等により屈曲又は湾曲している場合には、基板21の中心とアンテナ22の両端末の3点からの距離が互いに等しくなる直線とする(図6(c)参照)。
このように複合シート30の長手方向をトランスポンダ20の長手方向軸Lに平行になるように配置した上で、複合シート30の導体32により形成されるパターンの1ピッチの長さtyと、複合シート30の導体32により形成されるパターンの1ピッチの長さtxとは、2.5≦ty/tx≦35.0の関係を満たすことが好ましい。なお、長さtyは、トランスポンダ20の長手方向軸Lに沿って測定され、長さtxは、トランスポンダ20の長手方向軸Lに直交する方向に沿って測定される。
上述したように複合シート30の長手方向がトランスポンダ20の長手方向軸に平行になるように配置され、長さtyと長さtxとが2.5≦ty/tx≦35.0の関係を満たすことにより、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、長さtyと長さtxが上記関係式の範囲から外れる場合、トランスポンダ20の通信性の改善効果を十分に得ることができない。
図7に示すように、トランスポンダ20はエラストマー又はゴムからなる被覆層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。このようにトランスポンダ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。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。
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。
上記空気入りタイヤにおいて、トランスポンダ20を被覆する被覆層23の比誘電率は被覆層23に隣接する周辺ゴム部材(例えば、カーカス層4のコートゴム、ビードフィラー6、キャップトレッドゴム層11、サイドウォールゴム層12、リムクッションゴム層13)の比誘電率よりも低く、被覆層23の総厚さGacとトランスポンダ20の最大厚さGarとは、1.1≦Gac/Gar≦3.0の関係を満たすことが好ましい。被覆層23の総厚さGacは、トランスポンダ20を含む位置での被覆層23の総厚さであり、例えば、図8に示すように、タイヤ子午線断面においてトランスポンダ20の中心Cを通って最も近いカーカス層4のカーカスコードと直交する直線上での総厚さである。
上述したようにトランスポンダ20の最大厚さGarに対する被覆層23の総厚さGacの比を適度に設定することで、トランスポンダ20の通信距離を十分に確保することができる。ここで、上記比が過度に小さい(被覆層23の総厚さGacが過度に薄い)と、トランスポンダ20が隣接するゴム部材と接触し、共振周波数がずれて、トランスポンダ20の通信性が悪化し、逆に上記比が過度に大きい(被覆層23の総厚さGacが過度に厚い)と、タイヤの耐久性が悪化する傾向がある。
上記空気入りタイヤにおいて、図8に示すように、トランスポンダ20の厚さ方向の中心Cは被覆層23の厚さ方向の一方側の表面から該被覆層23の総厚さGacの25%~75%の範囲内に配置されていると良い。これにより、トランスポンダ20が被覆層23によって確実に被覆されるので、トランスポンダ20の周辺環境が安定し、共振周波数のずれを生じることがなく、トランスポンダ20の通信距離を十分に確保することができる。
図9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9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9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、スプライス部がトランスポンダ20から離間して配置されるタイヤ構成部材は、トランスポンダ20と隣接する部材であると良い。このようなタイヤ構成部材として、例えば、カーカス層4、ビードフィラー6、ベルト層7、キャップトレッドゴム層11、サイドウォールゴム層12、リムクッションゴム層13、補強層(例えばチェーファー等)を挙げることができる。タイヤ構成部材のスプライス部から離間させた位置にトランスポンダ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9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。また、図9の実施形態において、スプライス部は、タイヤ構成部材のタイヤ周方向の両端部が互いに重なり合うように構成することができ、その際、タイヤ幅方向に対して傾斜するように切断したタイヤ周方向の両端部を互いに重ね合わせても良い。或いは、スプライス部は、タイヤ構成部材のタイヤ周方向の両端部を互いに突き合わせるように構成しても良い。
図10は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの変形例を示すものである。図10において、図1~9と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。
図10に示すように、ビードフィラー6のタイヤ幅方向外側には、ビード部3の補強を目的として、ビードフィラー6に隣接するように金属補強層14が配置されている。図10において、金属補強層14の上端14eはビードフィラー6の上端6eよりも高く配置されている。特に、金属補強層14の上端14eは、ビードフィラー6の上端6eからタイヤ径方向外側に5mm以上離間して配置されていることが好ましく、ビードフィラー6の上端6eからタイヤ径方向外側に10mm以上離間して配置されていることがより好ましい。また、金属補強層14は、ゴム中に複数本のスチールコードが埋設されて構成される。
上記空気入りタイヤにおいて、トランスポンダ20は、ビードコア5の上端5eからタイヤ径方向外側に15mmの位置P1と金属補強層14の上端14eとの間に配置されている。このようにトランスポンダ20を配置することで、トランスポンダ20がタイヤの応力振幅が小さい領域に配置されるので、トランスポンダ20及び複合シート30の破損を抑制することができる。また、タイヤの耐久性を十分に確保することができる。ここで、トランスポンダ20が位置P1よりタイヤ径方向内側に配置されると、リムフランジ部付近での応力集中により、トランスポンダ20と隣接ゴム部材とのセパレーションが発生し易くなるため、好ましくない。
上述した説明では、乗用車用タイヤとして有機繊維コードからなるカーカス層4を有する空気入りタイヤの例を示したが、特に限定されるものではない。本発明は、トラックバス用タイヤにも適用することができ、その場合にはスチールコードからなるカーカス層4を使用すると良い。また、カーカス層4の層数は、特に限定されるものではなく、2層以上であっても良い。更に、金属補強層14の配置も、特に限定されるものではなく、ビードフィラー6のタイヤ幅方向外側にビードフィラー6に隣接するように配置した例を示したが、ビードフィラー6のタイヤ幅方向外側でかつビードフィラー6に隣接せずに配置しても良く、或いはビードフィラー6のタイヤ幅方向内側にビードフィラー6に隣接するように配置しても良い。上述したいずれの場合であっても、トランスポンダ20は金属部材からタイヤ構成部材(スチールコードからなるカーカス層4や金属補強層14)よりもタイヤ幅方向外側に配置される。そして、トランスポンダ20は、カーカス層4のタイヤ幅方向外側に配置されることが好ましい。
また、トランスポンダ20がサイドウォール部2に埋設された例を示したが、トレッド部1(例えばベルト層7の上方域)に埋設することもできる。
タイヤサイズ235/60R18で、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、トランスポンダが埋設された空気入りタイヤにおいて、トランスポンダの位置(タイヤ径方向及びタイヤ周方向)、複合シート(有無、ty/tx、厚さ、投影面積の比、誘電体の比誘電率及び誘電体の構成材料)、金属補強層(有無)、被覆層(構成材料、比誘電率及びGac/Gar)について表1及び表2のように設定した従来例及び実施例1~22のタイヤを製作した。
なお、表1及び表2において、トランスポンダの位置(タイヤ径方向)は、図11に示すA~Cのそれぞれの位置に対応する。トランスポンダの位置(タイヤ周方向)は、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に測定された距離[mm]を示す。また、表1及び表2において、投影面積の比は、トランスポンダのタイヤ幅方向の投影面積に対する複合シートのタイヤ幅方向の投影面積の比を意味する。
従来例及び実施例1~22において、トランスポンダはカーカス層とサイドウォールゴム層又はリムクッションゴム層との間に配置され、金属補強層はビードフィラーのタイヤ幅方向外側にビードフィラーに隣接して配置されている。また、実施例1~22において、複合シートはトランスポンダのタイヤ幅方向内側に配置され、複合シートの導体は周波数選択板を構成している。
これら試験タイヤについて、下記試験方法により、トランスポンダ評価(通信性)、複合シート評価(耐久性)及びタイヤ評価(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。
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、通信距離1000mm以上の場合を「◎(優)」で示し、通信距離が500mm以上1000mm未満の場合を「○(良)」で示し、通信距離が500mm未満の場合を「△(可)」の3段階で示した。
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、通信距離1000mm以上の場合を「◎(優)」で示し、通信距離が500mm以上1000mm未満の場合を「○(良)」で示し、通信距離が500mm未満の場合を「△(可)」の3段階で示した。
耐久性(複合シート及びタイヤ):
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、走行距離が6480kmに達した場合を「◎(優)」で示し、走行距離が4050km以上6480km未満の場合を「○(良)」で示し、走行距離が4050km未満の場合を「△(可)」の3段階で示した。更に、上記走行終了後、各試験タイヤに埋設された複合シートの通信距離を測定し、複合シートの耐久性を評価した。評価結果は、新品時と同等であった場合を「◎(優)」で示し、新品時より通信距離が短くなったが正常に機能する場合を「○(良)」で示し、破損して機能しなくなった場合を「×(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、走行距離が6480kmに達した場合を「◎(優)」で示し、走行距離が4050km以上6480km未満の場合を「○(良)」で示し、走行距離が4050km未満の場合を「△(可)」の3段階で示した。更に、上記走行終了後、各試験タイヤに埋設された複合シートの通信距離を測定し、複合シートの耐久性を評価した。評価結果は、新品時と同等であった場合を「◎(優)」で示し、新品時より通信距離が短くなったが正常に機能する場合を「○(良)」で示し、破損して機能しなくなった場合を「×(不可)」の3段階で示した。
これら表1及び表2から判るように、実施例1~22は、トランスポンダの通信性、複合シートの耐久性及びタイヤの耐久性がバランス良く改善されていた。
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
20 トランスポンダ
30 複合シート
31 誘電体
32 導体
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
20 トランスポンダ
30 複合シート
31 誘電体
32 導体
CL タイヤ中心線
Claims (14)
- 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、トランスポンダが埋設された空気入りタイヤにおいて、
前記トランスポンダのタイヤ幅方向内側に、基板をなす誘電体と該誘電体上に周期的に配設された導体とを有していて人工磁気導体として機能する複合シートが配置されていることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記複合シートの長手方向が前記トランスポンダの長手方向軸に平行になるように配置され、前記トランスポンダの長手方向軸に沿って測定される前記導体により形成されるパターンの1ピッチの長さtyと、前記トランスポンダの長手方向軸に直交する方向に沿って測定される前記導体により形成されるパターンの1ピッチの長さtxとが2.5≦ty/tx≦35.0の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
- 前記複合シートの厚さが15μm~1500μmの範囲に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のタイヤ幅方向の投影面積に対する前記複合シートのタイヤ幅方向の投影面積の比が1.0~170.0の範囲にある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前記サイドウォール部に配置されている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金属部材からなるタイヤ構成部材よりもタイヤ幅方向外側に配置され、前記トランスポンダと前記金属部材からなるタイヤ構成部材との間に前記複合シートが配置されている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。
- 前記複合シートが周波数選択板及び/又はキャパシタンスグリッドを構成す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
- 前記複合シートが前記トランスポンダの放射電波の位相に対して金属部材からなるタイヤ構成部材により反射された前記放射電波の反射位相を-160°~+160°の範囲に調整するように構成されている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。
- 前記複合シートを構成する誘電体の比誘電率が1.5~10.0の範囲に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。
- 前記複合シートを構成する誘電体がゴム又はエラストマー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。
- 前記トランスポンダを被覆する被覆層の比誘電率が該被覆層に隣接する周辺ゴム部材の比誘電率よりも低く、前記被覆層の総厚さGacと前記トランスポンダの最大厚さGarとが1.1≦Gac/Gar≦3.0の関係を満たすことを特徴とする請求項1~10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エラストマー又はゴムからなる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1~11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1~12のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記ビード部を構成するビードフィラーの側方に金属補強層が配置され、前記トランスポンダが前記ビード部を構成するビードコアの上端からタイヤ径方向外側に15mmの位置と前記金属補強層の上端との間に配置されてい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。
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