WO2023182143A1 - 機能部品付き収容体及びタイヤ - Google Patents

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WO2023182143A1
WO2023182143A1 PCT/JP2023/010332 JP2023010332W WO2023182143A1 WO 2023182143 A1 WO2023182143 A1 WO 2023182143A1 JP 2023010332 W JP2023010332 W JP 2023010332W WO 2023182143 A1 WO2023182143 A1 WO 2023182143A1
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WO
WIPO (PCT)
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functional component
container
housing
tire
protrusion
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/010332
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
敬大 鈴木
Original Assignee
横浜ゴム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 横浜ゴム株式会社 filed Critical 横浜ゴム株式会社
Publication of WO2023182143A1 publication Critical patent/WO2023182143A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C19/00—Tyre parts or constructions not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre

Definitions

  • the present invention relates to a container with a functional component and a tire, and more particularly, the present invention relates to a container with a functional component and a tire, and more specifically, a container with a functional component that allows the functional component to accurately acquire tire internal information by devising the internal shape of the container that accommodates the functional component.
  • containers and tires Regarding containers and tires.
  • Functional components for example, a sensor unit including a sensor
  • tire internal information such as internal pressure and temperature
  • a container made of rubber or the like is attached to the inner surface of the tire, and the functional component is housed inside the attached container.
  • the piezoelectric element may be sufficiently attached to the inner surface of the container due to the curvature of the inner surface of the tire, unevenness caused by the bladder, or vertical movement due to the impact of tire rolling.
  • the sensing output of the piezoelectric element is unstable and the functional parts cannot accurately acquire information inside the tire.
  • An object of the present invention is to provide a functional component-equipped container and a tire that allow the functional component to accurately acquire tire internal information by devising the internal shape of the container that accommodates the functional component.
  • a functional component-equipped container for achieving the above object is a functional component-equipped container comprising a functional component for acquiring tire information, and a container for accommodating this functional component, which comprises:
  • the functional component has a housing containing an electronic component and a film-like piezoelectric element fixed to the wall of the housing, and at least one protrusion is formed on the inner surface of the housing, and the housing is in an unloaded state. and at least a portion of the protrusion and the piezoelectric element are in contact with each other directly or indirectly across a wall surface of the casing when the functional component is housed in the accommodating body.
  • the tire of the present invention is characterized in that the above-described functional component-attached container is fixed to the inner surface of the tire, and the functional component is housed in the container.
  • the present invention provides a housing with a functional component that includes a functional component for acquiring tire information and a housing that houses the functional component, and the functional component includes a housing that houses an electronic component, and a housing that houses the functional component. It has a film-like piezoelectric element fixed to the wall surface of the housing, and at least one protrusion is formed on the inner surface of the housing, and when the functional component is housed in the housing and in an unloaded state, the protrusion is At least a portion of the piezoelectric element is in contact with the piezoelectric element either directly or indirectly through the wall of the housing, so that the vibration of the tire keeps the protrusion pressed against the piezoelectric element while driving, and the piezoelectric element This enables stable sensing. This allows the functional component to accurately acquire tire internal information without being affected by the curvature of the tire's inner surface or unevenness caused by the bladder.
  • the contact area between the protrusion and the piezoelectric element is 50% or less of the area of the inner surface of the housing on which the protrusion is formed, and the surface area of the pressure sensitive part of the piezoelectric element is It is preferably 10% to 100%. This ensures a sufficient contact area between the protrusion and the piezoelectric element, and maintains a good contact state between the protrusion and the piezoelectric element, contributing to stable sensing by the piezoelectric element.
  • the height of the protrusion from the inner surface of the container on which the protrusion is formed is preferably 0.1 mm to 2.0 mm. Thereby, the contact state between the protrusion and the piezoelectric element can be maintained appropriately. Further, it is possible to prevent the functional components from falling off during traveling without affecting the work of storing the functional components in the container.
  • the protrusion is preferably made of vulcanized rubber having a modulus of 1.0 MPa or more and less than 12.0 MPa at 100% elongation. Thereby, it is possible to achieve both durability of the container and ease of storing functional components in the container.
  • the container has a bottom portion fixed to the inner surface of the tire, a crown portion protruding from the bottom portion, a storage space formed by the bottom portion and the crown portion, and an opening communicating with the storage space.
  • the inclination angle with respect to the bottom of the crown part measured on the outer wall side of the crown part with functional parts accommodated in the storage space is It is preferable that the angle of inclination is smaller than the angle of inclination with respect to the bottom, and the angle difference is in the range of 5° to 15°. This makes it possible to prevent excessive deformation while ensuring a sufficient restraining force to restrain the functional components in the container housing the functional components.
  • the inclination angle of the crown portion with respect to the bottom portion measured on the outer wall side of the crown portion with the functional component housed in the housing space, is 90° or more.
  • the thickness Ga of the crown portion with the functional component accommodated in the accommodation space is 1.0 mm to 3.5 mm. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the crown portion of the container and improve the durability of the container. Furthermore, if the thickness of the crown part of the housing body is too thick, the heat generation of the housing body will increase, but if the thickness is within the above-mentioned range of Ga, the heat generation of the housing body can be suppressed, and the housing of the functional component It can prevent damage to the body.
  • the width of the opening is narrower than the minimum width of the accommodation space, and the circumference D2 u of the upper part of the accommodation space and the circumference D1 u of the upper part of the functional component are 0.60 ⁇ D2 u /D1 u ⁇ 0.95. It is preferable that the following relationship is satisfied. This increases the restraining force of the housing on the functional component and suppresses the movement of the functional component, thereby making it possible to prevent the housing of the functional component from being damaged during high-speed travel. Furthermore, since there is a good balance between the restraining force of the housing body on the functional component and the degree of deformation that does not cause damage to the housing body, damage to the housing body can also be prevented.
  • the end of the crown part has a locking part bent toward the opening, and the height H1 of the functional component and the total inner height H2 of the container have a relationship of 0.85 ⁇ H2/H1 ⁇ 0.98. It is preferable to satisfy the following. This provides a good balance between the restraining force of the housing on the functional component and the degree of deformation that does not cause damage to the housing, thereby improving the durability of the functional component during high-speed travel.
  • the circumferential length D2 O of the opening of the container and the circumferential length D1 u of the upper portion of the functional component satisfy the relationship of 0.4 ⁇ D2 O /D1 u ⁇ 0.8. This provides a good balance between the restraining force of the housing on the functional component and the degree of deformation that does not cause damage to the housing, thereby improving the durability of the functional component during high-speed travel. Furthermore, the opening of the container does not become excessively narrow, making it suitable for removing functional components.
  • the modulus of the container at 100% elongation at 20° C. is preferably 0.5 MPa or more and less than 10.0 MPa, and the loss modulus of the container at 60° C. is preferably 0.4 MPa or more and less than 20.0 MPa.
  • the container is preferably made of vulcanized rubber. Further, it is preferable that the container is fixed to the inner surface of the tire with an adhesive.
  • the tire of the present invention is preferably a pneumatic tire, but may be a non-pneumatic tire.
  • its interior can be filled with air, an inert gas such as nitrogen, or other gas.
  • FIG. 1 is a meridional cross-sectional view illustrating an embodiment of a pneumatic tire in which a functional component-attached container is fixed to the inner surface of the tire.
  • 2(A) to 2(C) illustrate an embodiment of the container with functional components
  • FIG. 2(A) is a sectional view of the entire container
  • FIGS. 2(B) and 2(C) are respectively
  • FIG. 3(A) to 3(D) illustrate an embodiment of the functional component-attached storage body before and after accommodating functional components
  • FIG. 3(A) is a perspective view of a state where no functional components are accommodated
  • FIG. 3(B) ) is a cross-sectional view of a state in which functional components are not accommodated
  • FIG. 3(C) is a perspective view of a state in which functional components are accommodated
  • FIG. 3(D) is a cross-sectional view of a state in which functional components are accommodated
  • FIGS. 4(A) to 4(C) are half-sectional views of the functional component-equipped container, respectively, for explaining the dimensions of the container.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the dimensions of the protrusion of the container in the test tire.
  • FIG. 1 shows a pneumatic tire in which a housing with functional parts is fixed to the inner surface of the tire.
  • a pneumatic tire T includes a tread portion 1 extending in the tire circumferential direction and forming an annular shape, a pair of sidewall portions 2 disposed on both sides of the tread portion 1, and a pair of sidewall portions 2 disposed on both sides of the tread portion 1.
  • a pair of bead portions 3 are arranged on the inner side of the wall portion 2 in the tire radial direction.
  • a carcass layer 4 is mounted between the pair of bead portions 3.
  • This carcass layer 4 includes a plurality of reinforcing cords extending in the tire radial direction, and is folded back from the inside of the tire to the outside around bead cores 5 arranged in each bead portion 3.
  • a bead filler 6 made of a rubber composition and having a triangular cross section is arranged on the outer periphery of the bead core 5.
  • An inner liner layer 9 is disposed in the region between the pair of bead portions 3 on the tire inner surface Ts. This inner liner layer 9 forms the tire inner surface Ts.
  • a plurality of belt layers 7 are embedded in the outer peripheral side of the carcass layer 4 in the tread portion 1.
  • These belt layers 7 include a plurality of reinforcing cords that are inclined with respect to the tire circumferential direction, and the reinforcing cords are arranged so as to cross each other between layers.
  • the inclination angle of the reinforcing cords with respect to the tire circumferential direction is set, for example, in the range of 10° to 40°.
  • the reinforcing cord for the belt layer 7 a steel cord is preferably used.
  • At least one belt cover layer 8 made of reinforcing cords arranged at an angle of, for example, 5° or less with respect to the circumferential direction of the tire is disposed on the outer circumferential side of the belt layer 7 for the purpose of improving high-speed durability.
  • the reinforcing cord for the belt cover layer 8 organic fiber cords such as nylon and aramid are preferably used.
  • tire internal structure described above shows a typical example of a pneumatic tire, but is not limited thereto.
  • At least one storage body 30 with functional components is attached to the inner surface Ts of the tire.
  • the storage body 30 with functional parts can be attached to any part of the inner surface Ts of the tire, but since it is not easily deformed during running and is difficult to come off due to centrifugal force, it is particularly attached to the inner part of the tire corresponding to the tread part 1. It is desirable to attach it to the surface Ts.
  • the functional component-equipped container 30 includes a functional component 20 for acquiring tire information, and a container 10 that accommodates the functional component 20.
  • the functional component-equipped container 30 is fixed to the inner surface Ts of the tire with an adhesive layer made of, for example, adhesive or double-sided adhesive tape.
  • the container 10 includes a flat bottom portion 11 fixed to the tire inner surface Ts, a cylindrical crown portion 12 protruding from the bottom portion 11, and It has a housing space 13 formed by a bottom part 11 and a crown part 12, and an opening part 14 communicating with this housing space 13.
  • the bottom portion 11 is the longest (has the largest diameter) among the parts that make up the container 10.
  • the crown portion 12 is formed to be inclined inward from a direction perpendicular to the bottom portion 11. Therefore, the accommodation space 13 formed by the bottom part 11 and the crown part 12 has a substantially trapezoidal cross-sectional shape. That is, the cross-sectional width of the accommodation space 13 gradually decreases toward the upper portion, and the cross-sectional width becomes narrowest at the maximum height position. Further, the crown portion 12 has a locking portion 12e formed at one end 12a so as to be bent toward the opening 14, and the other end 12b is fixed to the bottom portion 11.
  • the locking portion 12e comes into contact with the upper surface of the functional component 20, and plays the role of fixing the functional component 20 when the functional component 20 is accommodated.
  • the width of the opening 14 into which the functional component 20 is inserted is narrower than the minimum width of the housing space 13 in a cross-sectional view (width at a position adjacent to the opening 14).
  • At least one protrusion 15 is formed on the inner surface of the container 10.
  • a cylindrical projection 15 is formed to protrude from the bottom 11 of the container 10.
  • Two or more protrusions 15 may be formed on the bottom 11 of the container 10, and one or more protrusions 15 may be formed on other parts of the container 10 (for example, the crown portion 12).
  • the bottom portion 11, the crown portion 12, and the opening portion 14 all have a circular planar shape
  • the accommodation space 13 has a truncated cone shape.
  • the planar shapes of the bottom portion 11, the crown portion 12, and the opening portion 14 are not particularly limited, and may be configured with other arbitrary planar shapes or may be configured with mutually different planar shapes.
  • the shape of the accommodation space 13 is not particularly limited either.
  • the shape of the protrusion 15 is not particularly limited, and for example, a shape with a sharp tip such as a cone may be adopted as long as the tip can be crushed when pressed. can.
  • the functional component 20 includes a housing 21 and an electronic component 22, as illustrated in FIG. 2(A).
  • the housing 21 has a hollow structure, and the electronic component 22 is housed therein.
  • the electronic component 22 can be configured to appropriately include a sensor 23 for acquiring tire information, a transmitter, a receiver, a control circuit, a battery, and the like.
  • the tire information acquired by the sensor 23 may include the amount of wear on the tread portion 1 of the pneumatic tire.
  • a piezoelectric sensor having at least one piezoelectric element 24 can be used as the sensor 23, and the piezoelectric element 24 detects an output voltage according to tire deformation during running, The amount of wear on the tread portion 1 is detected based on the output voltage.
  • the functional component 20 is configured to transmit tire information acquired by the sensor 23 to the outside of the tire. Furthermore, in order to make it easier to hold the functional component 20, a knob protruding from the top surface of the casing 21 may be provided, and this knob may also have the function of an antenna.
  • At least one film-shaped piezoelectric element 24 is fixed to the wall surface of the casing 21 of the functional component 20.
  • This piezoelectric element 24 can be placed on either the outer surface or the inner surface of the housing 21.
  • the protrusion 15 is provided at a position corresponding to the piezoelectric element 24, and has a contact surface 15x on the piezoelectric element 24 side, which is a contact surface with the piezoelectric element 24.
  • Such a piezoelectric element 24 is connected directly to at least a portion of the protrusion 15 or to the housing when the functional component-equipped housing or the tire is in an unloaded state and the functional component 20 is housed in the housing 10. 21 so that they are in indirect contact with each other across the wall surface of 21.
  • the piezoelectric element 24 has a pressure sensitive part 24x on the protrusion 15 side, which is a contact surface with the protrusion 15. Note that the sensor 23 and the piezoelectric element 24 are connected to each other.
  • the protrusion 15 is a part for pressing the piezoelectric element 24, and after the functional component 20 is housed, the protrusion 15 is pushed by the functional component 20, and the bottom part 11 of the housing body 10 is pressed against the inner surface of the tire. It does not deform along Ts. Furthermore, the protrusion 15 of the housing 10 and the housing 21 of the functional component 20 do not fit into each other, and the bottom of the housing 21 is not provided with a recess into which the protrusion 15 fits.
  • the functional component 20 includes a housing 21 that houses an electronic component 22 and a film-like piezoelectric element 24 fixed to the wall of the housing 21, and the inner surface of the housing 10. At least one protrusion 15 is formed in the casing 21 , and at least a portion of the protrusion 15 and the piezoelectric element 24 are connected directly or on the wall surface of the casing 21 in an unloaded state and with the functional component 20 housed in the accommodating body 10 . Since the protrusions 15 are sandwiched and in indirect contact with each other, the state in which the protrusions 15 are pressed against the piezoelectric element 24 is maintained due to the vibration of the tire during driving, and stable sensing by the piezoelectric element 24 is enabled. Thereby, the functional component 20 can accurately acquire tire internal information without being affected by the curvature of the tire inner surface Ts or unevenness caused by the bladder.
  • the contact area between the protrusion 15 (contact surface 15x) and the piezoelectric element 24 (pressure sensitive part 24x) is 50% or less of the area of the inner surface of the container 10 on which the protrusion 15 is formed. It is preferable that there be.
  • the area of the inner surface of the container 10 on which the protrusion 15 is formed is the area of the surface 13x of the accommodation space 13 corresponding to the inner surface on which the protrusion 15 is formed. For example, in FIG. It means the area of the bottom surface of the accommodation space 13.
  • the contact area between the protrusion 15 and the piezoelectric element 24 is preferably 10% to 100%, and preferably 40% to 100%, of the surface area of the pressure sensitive part 24x of the piezoelectric element 24. is more preferable.
  • the total contact area between these protrusions 15 and the piezoelectric element 24 is configured to be within the above range. If the shape of the protrusion 15 is, for example, a conical shape with a pointed tip, the functional component-equipped container or the tire is in an unloaded state and the functional component 20 is stored in the container 10. The contact area is based on the contact area measured when the tip of the protrusion 15 is crushed and becomes flat.
  • the projection 15 is pressed against the piezoelectric element 24 or the wall surface of the housing 21 due to the elasticity of the container 10, but the contact area between the projection 15 and the piezoelectric element 24 is equal to the surface area of the pressure sensitive part 24x of the piezoelectric element 24. If it is too large, the pressure caused by the tire rolling will be dispersed to areas other than the piezoelectric element 24, and the sensing output from the piezoelectric element 24 may become small.
  • the piezoelectric element 24 will be locally subjected to a load, and the piezoelectric element 24 will be This is not preferable as it may deteriorate durability.
  • the height t of the protrusion 15 is preferably 0.1 mm to 2.0 mm, more preferably 0.5 mm to 1.0 mm.
  • the height t of the protrusion 15 is the height from the inner surface of the container 10 on which the protrusion 15 is formed (for example, the end surface of the bottom 11 of the container 10 in FIG. 2A), and is measured without being accommodated in the container 10.
  • the height t of the protrusion 15 is smaller than 0.1 mm, the effect of improving the contact state with the piezoelectric element 24 cannot be sufficiently obtained. Conversely, when the height t of the protrusion 15 is greater than 2.0 mm, it becomes difficult to accommodate the functional component 20 in the container 10, and the risk of the functional component 20 falling off during travel increases.
  • the protrusion 15 is made of vulcanized rubber having a modulus at 100% elongation of 1.0 MPa or more and less than 12.0 MPa.
  • the protrusion 15 has such physical properties, it is possible to achieve both durability of the container 10 and ease of storing the functional component 20 in the container 10.
  • the protrusion 15 can be made of the same material as the container 10.
  • the protrusion 15 may be integrally molded from rubber having a hardness different from that of the containing body 10 using a mold for forming the containing body 10, or the protrusion 15 may be molded separately from the containing body 10. It may also be molded by adhering to the inner surface of 10.
  • FIGS. 3(A) to 3(D) show an embodiment of the functional component-attached container before and after accommodating the functional components.
  • the housing body 30 with functional components shown in FIGS. 3(A) and 3(B) is in a state where the functional component 20 is not stored in the housing body 10, and the housing body 30 with functional components shown in FIGS. 3(C) and (D) 1 shows a state in which the functional component 20 is housed in the housing body 10.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the crown portion 12 with respect to the bottom portion 11 when the functional component 20 is stored in the storage space 13 is configured to be smaller than the inclination angle ⁇ 1 of the crown portion 12 with respect to the bottom portion 11 when the functional component 20 is not housed in the crown portion 13 .
  • These inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are both angles measured on the outer wall side of the crown portion 12.
  • the crown part 12 falls outward and deforms so that the width of the opening 14 expands, thereby causing the crown part 12 to tilt with respect to the bottom part 11.
  • the angle ⁇ becomes smaller. It is preferable that the angle difference ( ⁇ 1- ⁇ 2) between the inclination angle ⁇ 1 before the functional component 20 is accommodated and the inclination angle ⁇ 2 after the functional component 20 is accommodated is in the range of 5° to 15°.
  • the angle when measuring the inclination angle ⁇ ( ⁇ 1, ⁇ 2) of the crown portion 12, the angle can be calculated using a CT scan or the like. Further, as illustrated in FIG. 2A, when measuring the inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2, the angle formed by the crown portion 12 and the straight line L1 passing through the other end 12b of the crown portions 12 on both sides in a cross-sectional view. Measure. Furthermore, for example, even in the case of a container with a functional component in which there is no member corresponding to the bottom portion and the crown portion is directly fixed to the inner surface of the tire, the measurement can be performed in the same manner as described above.
  • the straight line L2 passing through the two points is regarded as the crown part 12, and the inclination angle ⁇ 1 before storing the functional component 20 and the The inclination angle ⁇ 2 after accommodation is measured.
  • the total height H (maximum height H) of the housing body 10 changes before and after housing the functional component 20, and the inclination angle ⁇ ( ⁇ 1, ⁇ 2) of the crown portion 12 is measured based on each height.
  • the protrusion may be removed without including this protrusion.
  • the inclination angle ⁇ of the crown portion 12 shall be measured based on a straight line defined with the lower end of as a new reference point. Note that the total height H of the container 10 is the height from the lower surface of the bottom portion 11 to the upper surface of the locking portion 12e.
  • the storage body 10 includes a bottom portion 11 fixed to the tire inner surface Ts, a crown portion 12 protruding from the bottom portion 11, and a storage space formed by the bottom portion 11 and the crown portion 12.
  • the angle ⁇ 2 is smaller than the inclination angle ⁇ 1 of the crown portion 12 with respect to the bottom portion 11, which is measured on the outer wall side of the crown portion 12 when the functional component 20 is not accommodated in the accommodation space 13,
  • the angular difference ( ⁇ 1- ⁇ 2) between the inclination angles before and after housing the functional component 20 is in the range of 5° to 15°, the restraining force of the housing 10 on the functional component 20 and the housing 10 may be damaged.
  • the balance between the degree of deformation and the degree of deformation is extremely good. Thereby, damage to the container 10 can be prevented while preventing the functional component 20 from falling off during travel.
  • the angular difference ( ⁇ 1- ⁇ 2) in the inclination angle becomes smaller than 5°, the restraining force of the container 10 on the functional component 20 decreases, and the risk of the functional component 20 falling off during driving increases. The movement of the functional component 20 increases, and the durability of the container 10 decreases.
  • the angular difference ( ⁇ 1- ⁇ 2) between the inclination angles is larger than 15°, the deformation of the container 10 becomes excessively large, and cracks are likely to occur in the container 10 during long-distance traveling.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the crown portion 12 with respect to the bottom portion 11 with the functional component 20 housed in the housing space 13 is preferably 90° or more, and more preferably in the range of 90° to 115°.
  • the inclination angle ⁇ 2 after housing the functional component 20 becomes smaller than 90°, the stress concentration at the root of the crown portion 12 of the container 10 increases, and the strain energy during traveling increases. Cracks are more likely to occur at the root of the
  • the inclination angle ⁇ 2 after storing the functional component 20 is larger than 115°, the width of the opening 14 will become excessively narrow because the crown portion 12 will still be tilted down excessively even after the functional component 20 is stored. , the functional component 20 becomes difficult to remove.
  • the thickness Ga of the crown portion 12 is 1.0 mm to 3.5 mm when the functional component 20 is housed in the housing space 13.
  • h is a height that is half of the total height H of the container 10 after storing the functional components 20, and the position of this height h (center position) is taken as a reference.
  • the center range C is within the range of ⁇ 30% (0.3 ⁇ h) of the height h.
  • the thickness Ga of the crown portion 12 measured in the horizontal direction be in the range of 1.0 mm to 3.5 mm over the entire center range C.
  • the thickness Ga of the crown portion 12 By appropriately setting the thickness Ga of the crown portion 12 in this way, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the crown portion 12 of the container 10 and improve the durability of the container 10. Furthermore, if the thickness Ga of the crown portion 12 of the container 10 is too thick, the heat generated by the container 10 increases, but if the thickness Ga is within the above range, the heat generation of the container 10 can be suppressed. , damage to the housing 21 of the functional component 20 can be prevented.
  • the thickness Ga of the crown part 12 is less than 1.0 mm, the thickness Ga of the crown part 12 is too thin, and cracks are likely to occur in the crown part 12. Conversely, if the thickness Ga of the crown portion 12 is greater than 3.5 mm, the housing 10 (for example, rubber) generates a large amount of heat, and the housing 21 of the functional component 20 is likely to be damaged.
  • the end portion 12a of the crown portion 12 has a locking portion 12e bent toward the opening 14, and the height H1 of the functional component 20 and the total inner height H2 of the container 10 are 0.85 ⁇ H2/ It is preferable to satisfy the relationship H1 ⁇ 0.98.
  • the height H1 of the functional component 20 is the maximum height within the range where the functional component 20 is accommodated in the container 10 in the state after the functional component 20 is accommodated, as shown in FIG. 4(B). In other words, it is the maximum height of the functional component 20 within the accommodation space 13. This means that, for example, when the knob provided at the top of the functional component 20 protrudes from the housing space 13, the height H1 of the functional component 20 does not include the height of the portion of the knob that is outside the housing space 13. means.
  • the total inner height H2 of the container 10 is the height from the upper surface of the bottom portion 11 to the lower surface of the locking portion 12e before the functional component 20 is stored.
  • the ratio H2/H1 is less than 0.85, the locking portion 12e cannot be accommodated so as to cover the functional component 20, so the effect of improving the durability of the functional component 20 during high-speed running is reduced.
  • the ratio H2/H1 is larger than 0.98, the restraining force of the container 10 will be weakened and the movement of the functional component 20 within the container 10 will increase, which will reduce the durability of the functional component 20 during high-speed running. It becomes impossible to obtain the effect of improving sex.
  • the width of the opening 14 is narrower than the minimum width of the accommodation space 13, and the circumference D2 u of the upper part of the accommodation space 13 and the circumference D1 u of the upper part of the functional component 20 are 0.60 ⁇ D2 u It is preferable to satisfy the relationship: /D1 u ⁇ 0.95. That is, by setting the circumferential length D2 u of the housing space 13 to be smaller than the circumferential length D1 u of the functional component 20 within a specific range, it is intended to increase the restraining force of the housing body 10 .
  • the circumferential length D2 u of the housing space 13 is 3/4 (0.75 ⁇ H2) is set as h2, and there are a total of three positions: the position of this height h2 and the position corresponding to ⁇ 25% of height h2 (0.25 ⁇ h2) based on the position of height h2.
  • the circumferential length of the accommodation space 13 is measured, and the circumferential lengths measured at these three positions are averaged.
  • the circumference D1 u of the upper part of the functional component 20 is determined by measuring the circumference of the functional component 20 at positions corresponding to the above three positions in the functional component 20, and averaging the circumferences measured at these three positions. This is what I did.
  • the restraining force of the housing body 10 on the functional component 20 can be increased and the movement of the functional component 20 can be suppressed. , it is possible to prevent the housing 21 of the functional component 20 from being damaged during high-speed running. Furthermore, since there is a good balance between the restraining force of the housing body 10 on the functional component 20 and the degree of deformation that does not cause damage to the housing body 10, damage to the housing body 10 can also be prevented.
  • the ratio D2 u /D1 u is less than 0.60, although the restraining force by the container 10 becomes large, the degree of deformation of the crown portion 12 also increases, so that cracks may occur in the container 10 during long distance travel. This increases the possibility that the container 10 will be damaged.
  • the ratio D2 u /D1 u is larger than 0.95, the restraint force by the container 10 becomes smaller and the movement of the functional component 20 within the container 10 increases, so that the container 10 and the functional component 20 Heat generation increases due to friction with the functional component 20, leading to damage to the casing 21 of the functional component 20.
  • the circumferential length D2 O of the opening 14 of the container 10 and the circumferential length D1 u of the upper portion of the functional component 20 satisfy the relationship of 0.4 ⁇ D2 O /D1 u ⁇ 0.8.
  • the circumferential length D2 O of the opening 14 is the circumferential length of the opening 14 measured when the functional component 20 is not accommodated in the container 10.
  • the ratio D2 O /D1 u is less than 0.4, the opening 14 becomes excessively narrow, making it difficult to remove the functional component 20.
  • the ratio D2 O /D1 u is larger than 0.8, the restraining force by the container 10 becomes smaller and the movement of the functional component 20 within the container 10 increases, so that the container 10 and the functional component 20 Heat generation increases due to friction with the functional component 20, leading to damage to the housing 21 of the functional component 20.
  • the container 10 can be made of rubber, elastomer, resin, or the like.
  • the constituent material of the container 10 has the following physical properties. It is preferable that the modulus of the container 10 at 100% elongation at 20° C. is 0.5 MPa or more and less than 10.0 MPa, and the loss modulus of the container 10 at 60° C. is 0.4 MPa or more and less than 20.0 MPa. By appropriately setting the modulus in this way, it is possible to achieve both durability of the housing 10 and ease of housing the functional component 20 in the housing 10. Further, by appropriately setting the loss modulus in this way, it is possible to prevent damage to the housing 21 of the functional component 20 caused by rubbing of the functional component 20 against the container 10 or repeated deformation of the container 10.
  • the tire size is 225/45ZR18, and it is equipped with a functional component for acquiring tire information and a rubber container that houses the functional component.
  • the functional component has a housing containing an electronic component and a film-like piezoelectric element fixed to the wall of the housing, and the presence or absence of a protrusion, the diameter d of the protrusion, and the height t of the protrusion are determined. , the position a of the protrusion, the ratio of the contact area of the protrusion to the area of the inner surface of the container on which the protrusion is formed, the ratio of the contact area of the protrusion to the surface area of the pressure sensitive part of the piezoelectric element, and the M100 of the protrusion as shown in Table 1.
  • Tires of the conventional example, comparative examples 1 and 2, and examples 1 to 4 were manufactured.
  • the piezoelectric element placed inside the housing of the functional component had a circular shape with a diameter d1 of 10 mm, and was placed in the center of the housing of the functional component.
  • the bottom surface inside the container has a circular shape with a diameter d2 of 20 mm.
  • the protrusion provided on the container had a cylindrical shape.
  • protrusion position a means the distance [mm] from the center of the container to the center of the protrusion, as shown in FIG.
  • Protrusion M100 means the modulus [MPa] at 100% elongation, which is measured by a tensile test at 23°C in accordance with JIS K6251 (using No. 3 dumbbells), and indicates the tensile stress at 100% elongation. .
  • Sensing strength Each test tire was assembled onto a wheel with a rim size of 18 x 7.5 J, loaded with a load of 60% of the maximum load capacity, and run on a drum testing machine under the conditions of an air pressure of 230 kPa, a running speed of 30 km/h, and a running distance of 2.5 km. A test was conducted. Specifically, strain on the inner surface of the tire was measured using a piezoelectric element using 10 tires for each test tire, and the measured strain values were averaged. The evaluation results were expressed as an index with the measured value of the conventional example set as 100. The larger the index value, the better the sensing strength.
  • Each test tire was assembled onto a wheel with a rim size of 18 x 7.5J, loaded with a load of 80% of the maximum load capacity, and subjected to a running test on a drum testing machine under the conditions of an air pressure of 540 kPa, a running speed of 81 km/h, and a running distance of 20,000 km. After carrying out the test, it was visually confirmed whether any functional parts had fallen off. The evaluation results showed the presence or absence of falling-off of functional parts.
  • the pneumatic tires of Examples 1 to 4 had improved sensing strength compared to the conventional example, and no functional parts fell off. It was confirmed that the pneumatic tires of Examples 1 to 4 were able to sufficiently improve the sensing strength, and that tire internal information could be accurately acquired.
  • Comparative Examples 1 and 2 the protrusions of the housing were placed apart from the piezoelectric element of the functional component, and the protrusions and the piezoelectric element did not come into contact at all, so the sensing strength deteriorated. Further, in Comparative Example 1, the height of the protrusion of the container was excessively large, so that the functional component fell off.

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Abstract

機能部品を収容する収容体の内部形状を工夫することにより、機能部品がタイヤ内部情報を正確に取得できるようにした機能部品付き収容体及びタイヤを提供する。タイヤ情報を取得するための機能部品２０と、この機能部品２０を収容する収容体１０とを備えた機能部品付き収容体であって、機能部品２０は、電子部品２２を内蔵する筐体２１と、この筐体２１の壁面に固定されたフィルム状の圧電素子２４とを有し、収容体１０の内表面に少なくとも一つの突起１５が形成され、無負荷状態でかつ機能部品２０が収容体１０に収容された状態で突起１５の少なくとも一部と圧電素子２４とが直接的に又は筐体２１の壁面を挟んで間接的に接している。

Description

機能部品付き収容体及びタイヤ
　本発明は、機能部品付き収容体及びタイヤに関し、更に詳しくは、機能部品を収容する収容体の内部形状を工夫することにより、機能部品がタイヤ内部情報を正確に取得できるようにした機能部品付き収容体及びタイヤに関する。
　内圧や温度等のタイヤ内部情報を取得する機能部品（例えば、センサを含むセンサユニット）をタイヤ内表面に設置することが行われている（例えば、特許文献１，２参照）。機能部品を設置する際、ゴム等からなる収容体（コンテナ）をタイヤ内表面に貼り付け、その貼り付けられた収容体の内部に機能部品を収容する。例えば、機能部品が筐体の壁面に取り付けられた圧電素子を有する場合、タイヤ内表面の曲率やブラダーに起因する凹凸やタイヤ転動の衝撃による上下動によって圧電素子が収容体の内表面に十分に接触せず、圧電素子のセンシング出力が安定せず、機能部品がタイヤ内部情報を正確に取得できないという問題がある。
日本国特許第６２７２２２５号公報 日本国特表２０１６－５０５４３８号公報
　本発明の目的は、機能部品を収容する収容体の内部形状を工夫することにより、機能部品がタイヤ内部情報を正確に取得できるようにした機能部品付き収容体及び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機能部品付き収容体は、タイヤ情報を取得するための機能部品と、この機能部品を収容する収容体とを備えた機能部品付き収容体であって、前記機能部品が、電子部品を内蔵する筐体と、この筐体の壁面に固定されたフィルム状の圧電素子とを有し、前記収容体の内表面に少なくとも一つの突起が形成され、無負荷状態でかつ前記機能部品が前記収容体に収容された状態で前記突起の少なくとも一部と前記圧電素子とが直接的に又は前記筐体の壁面を挟んで間接的に接することを特徴とするものである。
　また、本発明のタイヤは、上記の機能部品付き収容体が前記タイヤ内表面に固定され、前記収容体に前記機能部品が収容されていることを特徴とするものである。
　本発明では、タイヤ情報を取得するための機能部品と、この機能部品を収容する収容体とを備えた機能部品付き収容体であって、機能部品は、電子部品を内蔵する筐体と、この筐体の壁面に固定されたフィルム状の圧電素子とを有し、収容体の内表面に少なくとも一つの突起が形成され、無負荷状態でかつ機能部品が収容体に収容された状態で突起の少なくとも一部と圧電素子とは直接的に又は筐体の壁面を挟んで間接的に接しているので、走行中においてタイヤの振動により突起が圧電素子に対して押圧した状態が保持され、圧電素子による安定的なセンシングが可能になる。これにより、タイヤ内表面の曲率やブラダーに起因する凹凸等に影響を受けることなく、機能部品がタイヤ内部情報を正確に取得することができる。
　本発明の機能部品付き収容体において、突起と圧電素子との接触面積は、収容体における突起が形成された内表面の面積に対して５０％以下であり、かつ圧電素子の感圧部の表面積に対して１０％～１００％であることが好ましい。これにより、突起と圧電素子の接触面積が十分に確保され、突起と圧電素子の接触状態が良好に保たれるので、圧電素子による安定的なセンシングに寄与する。
　突起は収容体における突起が形成された内表面からの高さが０．１ｍｍ～２．０ｍｍであることが好ましい。これにより、突起と圧電素子の接触状態を適度に維持することができる。また、収容体への機能部品の収容作業に影響を与えず、走行中の機能部品の脱落を防止することができる。
　突起は１００％伸張時のモジュラスが１．０ＭＰａ以上１２．０ＭＰａ未満の加硫ゴムからなることが好ましい。これにより、収容体の耐久性と収容体への機能部品の収容し易さとを両立することができる。
　収容体は、タイヤ内表面に固定される底部と、この底部から突出したクラウン部と、底部とクラウン部により形成される収容空間と、この収容空間に連通する開口部とを有し、収容空間に機能部品が収容された状態でクラウン部の外壁側で測定されるクラウン部の底部に対する傾斜角度が収容空間に機能部品が収容されていない状態でクラウン部の外壁側で測定されるクラウン部の底部に対する傾斜角度よりも小さく、その角度差が５°～１５°の範囲にあることが好ましい。これにより、機能部品を収容した状態の収容体において、機能部品を十分に拘束できる拘束力を確保しながら、過度な変形を防止することができる。特に、機能部品の収容前後における傾斜角度の角度差が５°～１５°の範囲にあると、機能部品に対する収容体の拘束力と、収容体に損傷が生じない変形度合とのバランスが極めて良い。その結果、走行中の機能部品の脱落を防止しながら、収容体の損傷を防止することができる。
　収容空間に機能部品が収容された状態でクラウン部の外壁側で測定されるクラウン部の底部に対する傾斜角度は９０°以上であることが好ましい。これにより、収容体のクラウン部の根本における応力集中を緩和することができ、収容体の耐久性を向上させることができる。更に、収容体の開口部が過度に狭くならず、機能部品を取り外す際にも好適である。
　収容空間に機能部品が収容された状態でのクラウン部の厚さＧａは１．０ｍｍ～３．５ｍｍであることが好ましい。これにより、収容体のクラウン部におけるクラックの発生を抑制し、収容体の耐久性を向上させることができる。更に、収容体のクラウン部の厚さが過度に厚いと収容体の発熱が大きくなるが、上記の厚さＧａの範囲内であれば収容体の発熱を抑制することができ、機能部品の筐体の破損を防止することができる。
　開口部の幅は収容空間の最小幅よりも狭く、収容空間の上側部分の周長Ｄ２uと機能部品の上側部分の周長Ｄ１uとは０．６０≦Ｄ２u／Ｄ１u≦０．９５の関係を満たすことが好ましい。これにより、機能部品に対する収容体の拘束力を高め、機能部品の動きを抑制できるため、高速走行時に機能部品の筐体が破損することを防止することができる。更に、機能部品に対する収容体の拘束力と、収容体に損傷が生じない変形度合とのバランスが良好であるため、収容体の損傷も防止することができる。
　クラウン部の端部は開口部に向かって屈曲した係止部を有し、機能部品の高さＨ１と収容体の内側総高さＨ２とは０．８５≦Ｈ２／Ｈ１≦０．９８の関係を満たすことが好ましい。これにより、機能部品に対する収容体の拘束力と、収容体に損傷が生じない変形度合とのバランスが良好になり、高速走行時における機能部品の耐久性を向上させることができる。
　収容体の開口部の周長Ｄ２Oと機能部品の上側部分の周長Ｄ１uとは０．４≦Ｄ２O／Ｄ１u≦０．８の関係を満たすことが好ましい。これにより、機能部品に対する収容体の拘束力と、収容体に損傷が生じない変形度合とのバランスが良好になり、高速走行時における機能部品の耐久性を向上させることができる。更に、収容体の開口部が過度に狭くならず、機能部品を取り外す際にも好適である。
　収容体の２０℃における１００％伸張時のモジュラスは０．５ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ未満であり、収容体の６０℃における損失弾性率は０．４ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ未満であることが好ましい。このようにモジュラスを適度に設定することにより、収容体の耐久性と収容体への機能部品の収容し易さとを両立することができる。また、このように損失弾性率を適度に設定することにより、機能部品の収容体に対する擦れや収容体の繰り返し変形によって生じる機能部品の筐体の破損を防止することができる。
　収容体は加硫ゴムからなると良い。また、収容体は接着剤によりタイヤ内表面に固定されていると良い。
　本発明のタイヤは、空気入りタイヤであることが好ましいが、非空気式タイヤであっても良い。空気入りタイヤの場合、その内部には空気、窒素等の不活性ガス又はその他の気体を充填することができる。
図１は機能部品付き収容体がタイヤ内表面に固定された空気入りタイヤの実施形態を例示する子午線断面図である。 図２（Ａ）～（Ｃ）は機能部品付き収容体の実施形態を例示し、図２（Ａ）は収容体全体の断面図、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）はそれぞれ収容体の要部の断面図である。 図３（Ａ）～（Ｄ）は機能部品の収容前後における機能部品付き収容体の実施形態を例示し、図３（Ａ）は機能部品が収容されていない状態の斜視図、図３（Ｂ）は機能部品が収容されていない状態の断面図、図３（Ｃ）は機能部品が収容された状態の斜視図、図３（Ｄ）は機能部品が収容された状態の断面図である。 図４（Ａ）～（Ｃ）はそれぞれ収容体の寸法を説明するための機能部品付き収容体の半断面図である。 図５は試験タイヤにおける収容体の突起の寸法を説明するための説明図である。
　以下、本発明の空気入りタイヤの実施形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は機能部品付き収容体がタイヤ内表面に固定された空気入りタイヤを示すものである。
　図１に例示するように、空気入りタイヤＴは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部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間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。ビードコア５の外周上には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。そして、タイヤ内表面Ｔｓにおける一対のビード部３間の領域にはインナーライナー層９が配置されている。このインナーライナー層９はタイヤ内表面Ｔｓをなす。
　一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層７が埋設されている。これらベルト層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層のベルトカバー層８が配置されている。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。
　なお、上述したタイヤ内部構造は空気入りタイヤにおける代表的な例を示すものであるが、これに限定されるものではない。
　上記空気入りタイヤにおいて、タイヤ内表面Ｔｓには、少なくとも一つの機能部品付き収容体３０が取り付けられている。機能部品付き収容体３０は、タイヤ内表面Ｔｓのいずれの部位にも取付可能であるが、走行中の変形が少なく、遠心力が掛かるので外れ難いことから、特にトレッド部１に対応するタイヤ内表面Ｔｓに取り付けることが望ましい。機能部品付き収容体３０は、タイヤ情報を取得するための機能部品２０と、この機能部品２０を収容する収容体１０とを備えている。機能部品付き収容体３０は、例えば接着剤や両面粘着テープからなる接着層によりタイヤ内表面Ｔｓに固定されている。
　図２（Ａ）～（Ｃ）に例示するように、収容体１０は、タイヤ内表面Ｔｓに固定される平板状の底部１１と、この底部１１から突出した筒状のクラウン部１２と、これら底部１１とクラウン部１２により形成される収容空間１３と、この収容空間１３に連通する開口部１４とを有している。
　底部１１は、収容体１０を構成する部位の中で最長である（最大径を有している）。クラウン部１２は、底部１１に対して直交する方向から内側に傾斜するように形成されている。そのため、底部１１とクラウン部１２により形成される収容空間１３は略台形の断面形状を有している。即ち、収容空間１３は、上側部分に向かって断面幅が漸減し、最大高さ位置において最も断面幅が狭くなる。また、クラウン部１２は、一方側の端部１２ａに開口部１４に向かって屈曲するように形成された係止部１２ｅを有し、他方側の端部１２ｂが底部１１に固定されている。機能部品２０の収容後において、係止部１２ｅは、機能部品２０の上面に当接し、機能部品２０の収容時に固定する役割を果たす。機能部品２０が挿入される開口部１４の幅は、収容空間１３の断面視での最小幅（開口部１４に隣接する位置での幅）よりも狭くなっている。
　収容体１０の内表面には、少なくとも一つの突起１５が形成されている。図２（Ａ）～（Ｃ）において、円柱状の突起１５は、収容体１０の底部１１から突出するように形成されている。突起１５は、収容体１０の底部１１に２つ以上形成されていても良く、収容体１０の他の部位（例えばクラウン部１２）に一つ又は２つ以上形成されていても良い。
　なお、図２（Ａ）～（Ｃ）において、底部１１とクラウン部１２と開口部１４はいずれも円形の平面形状を有しており、収容空間１３は円錐台の形状を有している。底部１１とクラウン部１２と開口部１４の平面形状は、特に限定されるものではなく、他の任意の平面形状で構成しても良く、互いに異なる平面形状で構成しても良い。また、収容空間１３の形状も、特に限定されるものではない。また、突起１５の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円錐形等の先端部が尖った形状であっても押圧した際に先端部が潰れることが可能であれば採用することができる。
　機能部品２０は、図２（Ａ）に例示するように、筐体２１と電子部品２２とを含むものである。筐体２１は中空構造を有し、その内部に電子部品２２が収容される。電子部品２２は、タイヤ情報を取得するためのセンサ２３、送信機、受信機、制御回路及びバッテリー等を適宜含むように構成することができる。センサ２３により取得されるタイヤ情報として、空気入りタイヤのトレッド部１の摩耗量等を挙げることができる。トレッド部１の摩耗量を検出する場合、センサ２３として、少なくとも一つの圧電素子２４を有する圧電センサを用いることができ、その圧電素子２４が走行時のタイヤ変形に応じた出力電圧を検出し、その出力電圧に基づいてトレッド部１の摩耗量を検出する。それ以外に、温度センサや、圧力センサ、加速度センサ、磁気センサ等を任意に付加することが可能である。また、機能部品２０は、センサ２３により取得されたタイヤ情報をタイヤ外部に送信するよう構成されている。更に、機能部品２０を把持し易くするため、筐体２１の上面から突出したつまみ部を設けても良く、このつまみ部にアンテナの機能を担持させることもできる。
　機能部品２０の筐体２１の壁面には、少なくとも一つのフィルム状の圧電素子２４が固定されている。この圧電素子２４は、筐体２１の外表面又は内表面のいずれかに配置することができる。本発明では、突起１５は、圧電素子２４に対応する位置に設けられており、圧電素子２４側にそれとの接触面である接触面１５ｘを有している。このような圧電素子２４は、機能部品付き収容体又はタイヤが無負荷状態であり、かつ機能部品２０が収容体１０に収容された状態において、突起１５の少なくとも一部と直接的に又は筐体２１の壁面を挟んで間接的に接するように構成されている。具体的に、図２（Ｂ）は、圧電素子２４が筐体２１の底部の外表面２１ｘに設けられ、圧電素子２４と突起１５とが直接的に接した状態を示しており、図２（Ｃ）は、圧電素子２４が筐体２１の底部の内表面２１ｙに設けられ、圧電素子２４と突起１５とが筐体２１の壁面を挟んで間接的に接した状態を示している。また、圧電素子２４は、突起１５側にそれとの接触面である感圧部２４ｘを有している。なお、センサ２３と圧電素子２４は互いに接続されている。
　なお、本発明では、突起１５は、圧電素子２４を押圧するための部位であり、機能部品２０の収容後に、機能部品２０により突起１５が押されて、収容体１０の底部１１がタイヤ内表面Ｔｓに沿って変形するものではない。また、収容体１０の突起１５と機能部品２０の筐体２１は互いに嵌合するものではなく、筐体２１の底部に突起１５と嵌合する凹部は設けられていない。
　上述した空気入りタイヤでは、機能部品２０は、電子部品２２を内蔵する筐体２１と、この筐体２１の壁面に固定されたフィルム状の圧電素子２４とを有し、収容体１０の内表面に少なくとも一つの突起１５が形成され、無負荷状態でかつ機能部品２０が収容体１０に収容された状態で突起１５の少なくとも一部と圧電素子２４とは直接的に又は筐体２１の壁面を挟んで間接的に接しているので、走行中においてタイヤの振動により突起１５が圧電素子２４に対して押圧した状態が保持され、圧電素子２４による安定的なセンシングが可能になる。これにより、タイヤ内表面Ｔｓの曲率やブラダーに起因する凹凸等に影響を受けることなく、機能部品２０がタイヤ内部情報を正確に取得することができる。
　上記空気入りタイヤにおいて、突起１５（接触面１５ｘ）と圧電素子２４（感圧部２４ｘ）との接触面積は、収容体１０における突起１５が形成された内表面の面積に対して５０％以下であることが好ましい。ここで、収容体１０における突起１５が形成された内表面の面積とは、突起１５が形成された内表面に対応する収容空間１３の面１３ｘの面積であり、例えば、図２（Ａ）では収容空間１３の底面の面積を意味する。その際、更に、突起１５と圧電素子２４との接触面積は、圧電素子２４の感圧部２４ｘの表面積に対して、１０％～１００％であることが好ましく、４０％～１００％であることがより好ましい。なお、収容体１０の内表面に複数個の突起１５が形成されている場合、これら突起１５と圧電素子２４との接触面積の総和が上記範囲内にあるように構成される。突起１５の形状が、例えば、円錐形のように先端部が尖った形状である場合、機能部品付き収容体又はタイヤが無負荷状態であり、かつ機能部品２０が収容体１０に収容された状態において、突起１５の先端部が潰れて平坦になった際に測定される接触面積に基づくものとする。
　このように突起１５と圧電素子２４の接触面積を適度に設定することで、突起１５と圧電素子２４の接触面積が十分に確保され、突起１５と圧電素子２４の接触状態が良好に保たれるので、圧電素子２４による安定的なセンシングに寄与する。
　機能部品２０の収容後、収容体１０の弾性により突起１５は圧電素子２４又は筐体２１の壁面に押し付けられるが、突起１５と圧電素子２４の接触面積が圧電素子２４の感圧部２４ｘの表面積に対して過度に大きいと、タイヤ転動による押圧が圧電素子２４以外の部位にも分散し、圧電素子２４によるセンシング出力が小さくなることがある。逆に、突起１５と圧電素子２４の接触面積が圧電素子２４の感圧部２４ｘの表面積に対して過度に小さいと、圧電素子２４が局所的に負荷を受けることになるため、圧電素子２４の耐久性を悪化させる可能性があり、好ましくない。
　突起１５の高さｔは、０．１ｍｍ～２．０ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍ～１．０ｍｍであることがより好ましい。ここで、突起１５の高さｔは、収容体１０における突起１５が形成された内表面（例えば図２（Ａ）では収容体１０の底部１１の端面）からの高さであり、機能部品２０が収容体１０に収容されていない状態で測定されるものである。このように突起１５の高さｔを適度に設定することで、突起１５と圧電素子２４の接触状態を適度に維持することができる。また、収容体１０への機能部品２０の収容作業に影響を与えず、走行中の機能部品２０の脱落を防止することができる。
　ここで、突起１５の高さｔが０．１ｍｍより小さくなると、圧電素子２４との接触状態を改善する効果を十分に得ることができなくなる。逆に、突起１５の高さｔが２．０ｍｍより大きくなると、機能部品２０を収容体１０に収容し難くなると共に、走行中に機能部品２０が脱落するリスクが高まる。
　突起１５は、１００％伸張時のモジュラスが１．０ＭＰａ以上１２．０ＭＰａ未満の加硫ゴムからなることが好ましい。突起１５がこのような物性を有することで、収容体１０の耐久性と収容体１０への機能部品２０の収容し易さとを両立することができる。また、突起１５は、収容体１０と同一材料で構成することができる。例えば、収容体１０の成形用金型を用いて、収容体１０と硬度が異なるゴムにより一体的に突起１５を成形しても良く、或いは、収容体１０とは別に成形した突起１５を収容体１０の内表面に接着して成形しても良い。
　図３（Ａ）～（Ｄ）は機能部品の収容前後における機能部品付き収容体の実施形態を示すものである。図３（Ａ），（Ｂ）の機能部品付き収容体３０は、収容体１０に機能部品２０が収容されていない状態であり、図３（Ｃ），（Ｄ）の機能部品付き収容体３０は、収容体１０に機能部品２０が収容された状態である。
　図３（Ａ）～（Ｄ）に例示するように、機能部品付き収容体３０において、収容空間１３に機能部品２０が収容された状態でクラウン部１２の底部１１に対する傾斜角度θ２は、収容空間１３に機能部品２０が収容されていない状態でクラウン部１２の底部１１に対する傾斜角度θ１よりも小さくなるように構成されている。これら傾斜角度θ１，θ２は、いずれもクラウン部１２の外壁側で測定される角度である。機能部品２０が開口部１４から収容空間１３に収容されると、クラウン部１２が外側に向かって倒れ、開口部１４の幅が拡張するように変形することにより、クラウン部１２の底部１１に対する傾斜角度θが小さくなる。機能部品２０の収容前の傾斜角度θ１と機能部品２０の収容後の傾斜角度θ２との角度差（θ１－θ２）は、５°～１５°の範囲になるように構成されると良い。
　ここで、クラウン部１２の傾斜角度θ（θ１，θ２）を測定する際、ＣＴスキャン等を用いて角度を算出することができる。また、図２（Ａ）に例示するように、傾斜角度θ１，θ２を測定する場合、断面視における両側のクラウン部１２の他方側の端部１２ｂを通る直線Ｌ１とクラウン部１２とがなす角度を測定する。また、例えば、底部に相当する部材がなく、クラウン部がタイヤ内表面に直接的に固定された機能部品付き収容体であっても上記と同様の方法で測定することができる。
　更に、クラウン部１２の傾斜角度θを測定する際に限って、図４（Ａ）に示すように、クラウン部１２の外表面における収容体１０の総高さＨの１／２（０．５×Ｈ）の位置と１／４（０．２５×Ｈ）の位置の２点を通る直線Ｌ２をクラウン部１２と見做して、機能部品２０の収容前の傾斜角度θ１と機能部品２０の収容後の傾斜角度θ２をそれぞれ測定する。収容体１０の総高さＨ（最大高さＨ）は、機能部品２０の収容前後で変わり、それぞれの高さに基づいてクラウン部１２の傾斜角度θ（θ１，θ２）を測定する。また、収容体１０の総高さＨの１／２の位置及び／又は１／４の位置においてクラウン部１２の外表面に突出部が形成されている場合、この突出部を含めずに突出部の下端部を新たな基準点として規定される直線に基づいて、クラウン部１２の傾斜角度θを測定するものとする。なお、収容体１０の総高さＨは、底部１１の下面から係止部１２ｅの上面までの高さである。
　このような機能部品付き収容体３０では、収容体１０は、タイヤ内表面Ｔｓに固定される底部１１と、この底部１１から突出したクラウン部１２と、底部１１とクラウン部１２により形成される収容空間１３と、この収容空間１３に連通する開口部１４とを有し、収容空間１３に機能部品２０が収容された状態でクラウン部１２の外壁側で測定されるクラウン部１２の底部１１に対する傾斜角度θ２が収容空間１３に機能部品２０が収容されていない状態でクラウン部１２の外壁側で測定されるクラウン部１２の底部１１に対する傾斜角度θ１よりも小さいので、機能部品２０を収容した状態の収容体１０において、機能部品２０を十分に拘束できる拘束力を確保しながら、過度な変形を防止することができる。特に、機能部品２０の収容前後における傾斜角度の角度差（θ１－θ２）が５°～１５°の範囲にあると、機能部品２０に対する収容体１０の拘束力と、収容体１０に損傷が生じない変形度合とのバランスが極めて良い。これにより、走行中の機能部品２０の脱落を防止しながら、収容体１０の損傷を防止することができる。
　ここで、傾斜角度の角度差（θ１－θ２）が５°より小さくなると、機能部品２０に対する収容体１０の拘束力が低下するため、走行中に機能部品２０が脱落するリスクが増大すると共に、機能部品２０の動きが大きくなり、収容体１０の耐久性が低下する。逆に、傾斜角度の角度差（θ１－θ２）が１５°より大きくなると、収容体１０の変形が過度に大きくなり、長距離走行時に収容体１０にクラックが発生し易くなる。
　特に、収容空間１３に機能部品２０が収容された状態でクラウン部１２の底部１１に対する傾斜角度θ２は、９０°以上であることが好ましく、９０°～１１５°の範囲にあることがより好ましい。このように機能部品２０の収容後の傾斜角度θ２を適度に設定することで、収容体１０のクラウン部１２の根本における応力集中を緩和することができ、収容体１０の耐久性を向上させることができる。更に、収容体１０の開口部１４が過度に狭くならず、機能部品２０を取り外す際にも好適である。
　ここで、機能部品２０の収容後の傾斜角度θ２が９０°より小さくなると、収容体１０のクラウン部１２の根本における応力集中が増大すると共に、走行中の歪エネルギーが増大するため、クラウン部１２の根本でクラックが発生し易くなる。一方、機能部品２０の収容後の傾斜角度θ２が１１５°より大きくなると、機能部品２０の収容後もクラウン部１２の倒れ込みが過度に大きい状態であるので、開口部１４の幅が過度に狭くなり、機能部品２０が取り外し難くなる。
　また、収容空間１３に機能部品２０が収容された状態で、クラウン部１２の厚さＧａは、１．０ｍｍ～３．５ｍｍであることが好ましい。ここで、図４（Ｂ）に示すように、機能部品２０の収容後における収容体１０の総高さＨの半分の高さをｈとし、この高さｈの位置（中心位置）を基準として高さｈの±３０％（０．３×ｈ）の範囲内を中心範囲Ｃとする。このとき、中心範囲Ｃの全域において、水平方向に測定されるクラウン部１２の厚さＧａが１．０ｍｍ～３．５ｍｍの範囲にあるように構成されていると良い。
　このようにクラウン部１２の厚さＧａを適度に設定することで、収容体１０のクラウン部１２におけるクラックの発生を抑制し、収容体１０の耐久性を向上させることができる。更に、収容体１０のクラウン部１２の厚さＧａが過度に厚いと収容体１０の発熱が大きくなるが、上記の厚さＧａの範囲内であれば収容体１０の発熱を抑制することができ、機能部品２０の筐体２１の破損を防止することができる。
　ここで、クラウン部１２の厚さＧａが１．０ｍｍ未満であると、クラウン部１２の厚さＧａが過度に薄く、クラウン部１２でクラックが発生し易くなる。逆に、クラウン部１２の厚さＧａが３．５ｍｍより大きいと、収容体１０（例えばゴム）の発熱が大きくなり、機能部品２０の筐体２１の破損が生じ易くなる。
　クラウン部１２の端部１２ａは開口部１４に向かって屈曲した係止部１２ｅを有し、機能部品２０の高さＨ１と収容体１０の内側総高さＨ２とは、０．８５≦Ｈ２／Ｈ１≦０．９８の関係を満たすことが好ましい。ここで、機能部品２０の高さＨ１は、図４（Ｂ）に示すように、機能部品２０の収容後の状態において、機能部品２０が収容体１０に収容された範囲内での最大高さ、言い換えれば、収容空間１３内での機能部品２０の最大高さである。これは、例えば、機能部品２０の上部に設けられたつまみ部が収容空間１３から突き出ている場合、機能部品２０の高さＨ１はつまみ部における収容空間１３外の部位の高さを含まないことを意味する。なお、収容体１０の内側総高さＨ２は、機能部品２０の収容前における底部１１の上面から係止部１２ｅの下面までの高さである。
　機能部品２０の高さＨ１と収容体１０の内側総高さＨ２を適度に設定することで、機能部品２０に対する収容体１０の拘束力と、収容体１０に損傷が生じない変形度合とのバランスが良好になり、高速走行時における機能部品２０の耐久性を向上させることができる。
　ここで、比Ｈ２／Ｈ１が０．８５未満であると、係止部１２ｅが機能部品２０を覆うように収容できなくなるので、高速走行時における機能部品２０の耐久性の改善効果が低下する。逆に、比Ｈ２／Ｈ１が０．９８より大きいと、収容体１０の拘束力が弱くなり、収容体１０内での機能部品２０の動きが大きくなるので、高速走行時における機能部品２０の耐久性の改善効果を得ることができなくなる。
　また、開口部１４の幅は収容空間１３の最小幅よりも狭く、収容空間１３の上側部分の周長Ｄ２uと機能部品２０の上側部分の周長Ｄ１uとは、０．６０≦Ｄ２u／Ｄ１u≦０．９５の関係を満たすことが好ましい。即ち、収容空間１３の周長Ｄ２uを機能部品２０の周長Ｄ１uに対して特定の範囲で小さく設定することにより、収容体１０による拘束力を高めることを意図している。ここで、収容空間１３の周長Ｄ２uは、図４（Ｃ）に示すように、機能部品２０の収容前の状態において、収容体１０の内側総高さＨ２の３／４（０．７５×Ｈ２）の高さをｈ２とし、この高さｈ２の位置と、高さｈ２の位置を基準として高さｈ２の±２５％（０．２５×ｈ２）に相当する位置の計３つの位置で収容空間１３の周長を測定し、これら３つの位置で測定された周長を平均したものである。また、機能部品２０の上側部分の周長Ｄ１uは、機能部品２０における上記３つの位置に対応する位置で機能部品２０の周長を測定し、これら３つの位置で測定された周長を平均したものである。
　このように収容空間１３の周長Ｄ２uと機能部品２０の周長Ｄ１uを適度に設定することで、機能部品２０に対する収容体１０の拘束力を高め、機能部品２０の動きを抑制できるため、高速走行時に機能部品２０の筐体２１が破損することを防止することができる。更に、機能部品２０に対する収容体１０の拘束力と、収容体１０に損傷が生じない変形度合とのバランスが良好であるため、収容体１０の損傷も防止することができる。
　ここで、比Ｄ２u／Ｄ１uが０．６０未満であると、収容体１０による拘束力が大きくなるものの、クラウン部１２の変形度合も増大するので、長距離走行時に収容体１０にクラックが発生し、収容体１０が破損する可能性が高まる。逆に、比Ｄ２u／Ｄ１uが０．９５より大きいと、収容体１０による拘束力が小さくなり、収容体１０内での機能部品２０の動きが大きくなるため、収容体１０と機能部品２０との摩擦によって発熱が増大し、機能部品２０の筐体２１が破損に至る。
　更に、収容体１０の開口部１４の周長Ｄ２Oと機能部品２０の上側部分の周長Ｄ１uとは、０．４≦Ｄ２O／Ｄ１u≦０．８の関係を満たすことが好ましい。ここで、開口部１４の周長Ｄ２Oは、機能部品２０が収容体１０に収容されていない状態で測定される開口部１４の周長である。このように開口部１４の周長Ｄ２Oと機能部品２０の周長Ｄ１uを適度に設定することで、機能部品２０に対する収容体１０の拘束力と、収容体１０に損傷が生じない変形度合とのバランスが良好になり、高速走行時における機能部品２０の耐久性を向上させることができる。更に、収容体１０の開口部１４が過度に狭くならず、機能部品２０を取り外す際にも好適である。
　ここで、比Ｄ２O／Ｄ１uが０．４未満であると、開口部１４が過度に狭くなるので、機能部品２０が取り外し難くなる。逆に、比Ｄ２O／Ｄ１uが０．８より大きいと、収容体１０による拘束力が小さくなり、収容体１０内での機能部品２０の動きが大きくなるので、収容体１０と機能部品２０との摩擦によって発熱が増大し、機能部品２０の筐体２１が破損に至る。
　また、収容体１０は、ゴムやエラストマー、樹脂等により構成することができる。特に、収容体１０の構成材料は以下の物性を有すると良い。収容体１０の２０℃における１００％伸張時のモジュラスは０．５ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ未満であり、収容体１０の６０℃における損失弾性率は０．４ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ未満であることが好ましい。このようにモジュラスを適度に設定することにより、収容体１０の耐久性と収容体１０への機能部品２０の収容し易さとを両立することができる。また、このように損失弾性率を適度に設定することにより、機能部品２０の収容体１０に対する擦れや収容体１０の繰り返し変形によって生じる機能部品２０の筐体２１の破損を防止することができる。
　上述した実施形態では、機能部品付き収容体を空気入りタイヤに取り付けた例について説明したが、これに限定されるものではなく、非空気式タイヤに適用することもできる。
　タイヤサイズ２２５／４５ＺＲ１８で、タイヤ情報を取得するための機能部品と、この機能部品を収容するゴム製の収容体とを備え、機能部品が収容された収容体がタイヤ内表面に固定された空気入りタイヤにおいて、機能部品は、電子部品を内蔵する筐体と、この筐体の壁面に固定されたフィルム状の圧電素子とを有し、突起の有無、突起の直径ｄ、突起の高さｔ、突起の位置ａ、収容体の突起が形成された内表面の面積に対する突起の接触面積の比率、圧電素子の感圧部の表面積に対する突起の接触面積の比率、突起のＭ１００を表１のように設定した従来例、比較例１，２及び実施例１～４のタイヤを製作した。
　各試験タイヤにおいて、機能部品の筐体内に配置された圧電素子は、直径ｄ１が１０ｍｍの円形を有しており、機能部品の筐体の中央部に配置されている。また、収容体内部の底面は、直径ｄ２が２０ｍｍの円形を有している。更に、比較例１，２及び実施例１～４のタイヤにおいて、収容体に設けられた突起は円柱形を有している。
　なお、表１において、「突起の位置ａ」は、図５に示すように、収容体の中心から突起の中心までの距離［ｍｍ］を意味する。「突起のＭ１００」は、１００％伸張時のモジュラス［ＭＰａ］を意味し、ＪＩＳ  Ｋ６２５１（３号ダンベル使用）に準拠した２３℃での引張試験により測定され、１００％伸張時の引張り応力を示す。
　これら試験タイヤについて、下記試験方法により、センシング強度及び機能部品の脱落の有無を評価し、その結果を表１に併せて示した。
　センシング強度：
　各試験タイヤをリムサイズ１８×７．５Ｊのホイールに組み付け、最大負荷能力の６０％の荷重を負荷し、空気圧２３０ｋＰａ、走行速度３０ｋｍ／ｈ、走行距離２．５ｋｍの条件でドラム試験機にて走行試験を実施した。具体的には、各試験タイヤに対して１０本ずつタイヤを用いて、圧電素子によりタイヤ内表面のひずみ測定を行い、測定されたひずみ値を平均化した。評価結果は、従来例の測定値を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどセンシング強度が優れていることを意味する。
　機能部品の脱落の有無：
　各試験タイヤをリムサイズ１８×７．５Ｊのホイールに組み付け、最大負荷能力の８０％の荷重を負荷し、空気圧５４０ｋＰａ、走行速度８１ｋｍ／ｈ、走行距離２００００ｋｍの条件でドラム試験機にて走行試験を実施した後、機能部品の脱落があるかを目視で確認した。評価結果は、機能部品の脱落の有無を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　この表１から判るように、実施例１～４の空気入りタイヤは、従来例に比して、センシング強度が改善され、機能部品の脱落も無かった。実施例１～４の空気入りタイヤでは、センシング強度の改善効果を十分に得ることができ、タイヤ内部情報を正確に取得できることが確認された。
　一方、比較例１，２においては、いずれも収容体の突起が機能部品の圧電素子から離間して配置されており、突起と圧電素子とが全く接触しないため、センシング強度が悪化した。また、比較例１においては、収容体の突起の高さが過度に大きかったため、機能部品の脱落があった。
　１　トレッド部
　２　サイドウォール部
　３　ビード部
　１０　収容体
　１１　底部
　１２　クラウン部
　１３　収容空間
　１４　開口部
　１５　突起
　２０　機能部品
　２１　筐体
　２２　電子部品
　２３　センサ
　２４　圧電素子
　３０　機能部品付き収容体
　Ｔ　空気入りタイヤ
　Ｔｓ　タイヤ内表面

Claims (14)

  1. 　タイヤ情報を取得するための機能部品と、この機能部品を収容する収容体とを備えた機能部品付き収容体であって、
    　前記機能部品が、電子部品を内蔵する筐体と、この筐体の壁面に固定されたフィルム状の圧電素子とを有し、
    　前記収容体の内表面に少なくとも一つの突起が形成され、無負荷状態でかつ前記機能部品が前記収容体に収容された状態で前記突起の少なくとも一部と前記圧電素子とが直接的に又は前記筐体の壁面を挟んで間接的に接することを特徴とする機能部品付き収容体。
  2. 　前記突起と前記圧電素子との接触面積が、前記収容体における前記突起が形成された内表面の面積に対して５０％以下であり、かつ前記圧電素子の感圧部の表面積に対して１０％～１００％であることを特徴とする請求項１に記載の機能部品付き収容体。
  3. 　前記突起は前記収容体における前記突起が形成された内表面からの高さが０．１ｍｍ～２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の機能部品付き収容体。
  4. 　前記突起は１００％伸張時のモジュラスが１．０ＭＰａ以上１２．０ＭＰａ未満の加硫ゴムからなることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の機能部品付き収容体。
  5. 　前記収容体が、タイヤ内表面に固定される底部と、この底部から突出したクラウン部と、前記底部と前記クラウン部により形成される収容空間と、この収容空間に連通する開口部とを有し、
    　前記収容空間に前記機能部品が収容された状態で前記クラウン部の外壁側で測定される前記クラウン部の前記底部に対する傾斜角度が前記収容空間に前記機能部品が収容されていない状態で前記クラウン部の外壁側で測定される前記クラウン部の前記底部に対する傾斜角度よりも小さく、その角度差が５°～１５°の範囲にあることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の機能部品付き収容体。
  6. 　前記収容空間に前記機能部品が収容された状態で前記クラウン部の外壁側で測定される前記クラウン部の前記底部に対する傾斜角度が９０°以上であることを特徴とする請求項５に記載の機能部品付き収容体。
  7. 　前記収容体に前記機能部品が収容された状態での前記クラウン部の厚さＧａが１．０ｍｍ～３．５ｍｍであることを特徴とする請求項５又は６に記載の機能部品付き収容体。
  8. 　前記開口部の幅が前記収容空間の最小幅よりも狭く、前記収容空間の上側部分の周長Ｄ２uと前記機能部品の上側部分の周長Ｄ１uとが０．６０≦Ｄ２u／Ｄ１u≦０．９５の関係を満たすことを特徴とする請求項５～７のいずれかに記載の機能部品付き収容体。
  9. 　前記クラウン部の端部が前記開口部に向かって屈曲した係止部を有し、前記機能部品の高さＨ１と前記収容体の内側総高さＨ２とが０．８５≦Ｈ２／Ｈ１≦０．９８の関係を満たすことを特徴とする請求項５～８のいずれかに記載の機能部品付き収容体。
  10. 　前記収容体の開口部の周長Ｄ２Oと前記機能部品の上側部分の周長Ｄ１uとが０．４≦Ｄ２O／Ｄ１u≦０．８の関係を満たすことを特徴とする請求項５～９のいずれかに記載の機能部品付き収容体。
  11. 　前記収容体の２０℃における１００％伸張時のモジュラスが０．５ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ未満であり、前記収容体の６０℃における損失弾性率が０．４ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の機能部品付き収容体。
  12. 　前記収容体が加硫ゴムからなることを特徴とする請求項１～１１のいずれかに記載の機能部品付き収容体。
  13. 　前記収容体が接着剤によりタイヤ内表面に固定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機能部品付き収容体。
  14. 　請求項１～１３のいずれかに記載の機能部品付き収容体がタイヤ内表面に固定され、前記収容体に前記機能部品が収容されていることを特徴とするタイヤ。
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