JP4555673B2 - 電子部品の収納具を具える空気入りタイヤ、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＲＦＩＤ（無線周波による非接触自動識別技術）用トランスポンダ等の電子部品の収納具を具える空気入りタイヤ、及びその製造方法に関する。

近年、タイヤの内圧、温度、回転数などの諸データを監視し、車両走行中の安全性やメンテナンス性等を向上させるために、前記諸データを記録する例えばＲＦＩＤ用トランスポンダ等の電子部品をタイヤに取り付けることが提案されている。なおトランスポンダは、送受信回路、制御回路、メモリ等をチップ化した半導体と、アンテナとから構成される小型軽量の電子部品であり、質問電波を受信したとき、これを電気エネルギーとして使用しメモリー内の諸データを応答電波として発信しうるバッテリーレスのものが多用されている。

そして、このような電子部品をタイヤに取り付ける方法として、例えば特許文献１、２等に代表される如く、生（未加硫）タイヤの内部に埋め込み、加硫成形に伴う加硫接着によりタイヤと一体化するもの、及び例えば特許文献３等に代表される如く、加硫後のタイヤの表面に電子部品を接着等により貼り付ける方法などが開示されている。

実開平２−１２３４０４号公報 特開２００２−１３７６０９号公報 特開２００１−３０３６９号公報

しかし前者のものは、タイヤ加硫成型時、加硫熱（例えば１８０℃）及び加硫圧力（例えば２０気圧）が埋め込まれた電子部品に付加されるため、電子部品自体に故障や損傷を招き易くなるという問題を有する。他方、後者のものは、例えば加硫成形時にタイヤ側の接着面をシールして離型剤から被覆保護したり、又接着剤に特定のものを用いるとはいえ、接着剤を使用する限りは接着強度にバラ付きが生じるなど接着の信頼性を充分確保することが難しく、又シール作業や接着・乾燥作業に時間と労力を要するなど生産性も損ねるという問題がある。

そこで本発明は、開口部を設けた袋状の収納具を、加硫接着によってタイヤに取り付けることを基本として、加硫成形以後に電子部品を開口部から収納させることができ、加硫熱や加硫圧力に起因する電子部品の故障を確実に防止しうるとともに、収納具とタイヤとの接合強度を充分かつ安定して確保でき、接合の信頼性を高めるとともに生産性を向上しうる電子部品の収納具を具える空気入りタイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、タイヤ内腔に、内部に電子部品を収納するための収納空間を有する収納具を具え、
該収納具は、前記収納空間の一端部分に、電子部品収納用の開口部を設けた袋状をなし、かつタイヤ内腔面側の裏シートと表シートとがその周辺部を互いに結合されることにより形成されるとともに、
前記裏シートと表シートとはゴムシートからなり、しかも前記収納具は、加硫により前記タイヤ内腔面の取付け部位に取り付けられたことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記タイヤ内腔面での取付け部位は、タイヤのビード部であり、かつ前記収納具は、前記開口部をタイヤ回転中心線に向けて取り付けられることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記収納具は、前記裏シートの裏面かつ前記収納空間の形成範囲とは重複しない領域に、接合領域を具え、該接合領域のみが前記取付け部位に取り付けられることを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記接合領域は、前記収納具がタイヤ回転中心線に向く辺の側に形成されたことを特徴としている。

又請求項５の発明は、電子部品の収納具を具える空気入りタイヤの製造方法であって、生ゴムシート材からなりかつ電子部品からはみ出しうる周辺部を周囲に有する裏シートを、生タイヤのタイヤ内腔面かつビード部に配置する工程と、
表面に剥離処理を施した電子部品ダミーを、周囲に周辺部を有して前記裏シートに載置し重なり体を形成する工程と、
生ゴムシート材からなり、かつその一辺を前記電子部品ダミーの一端よりも内に控えて位置させることにより該電子部品ダミーの一部を露出させ、かつ他の辺は前記裏シートと重なって結合される周辺部を有する表シートを、前記重なり体上に載設する工程とを含み、
しかも前記生タイヤとともに裏シートと表シートとを加硫した後、前記電子部品ダミーを取り出すことを特徴としている。

又請求項６の発明では、前記裏シートは、タイヤ内腔面との間に、該裏シートが取り付けられる接合領域を残して剥離シートを予め貼設することを特徴としている。

本発明は叙上の如く構成しているため、加硫成形以後に電子部品を開口部から収納具内に収納させることができる。従って、加硫成形時の熱や圧力に起因する電子部品の故障を確実に防止しうるとともに、走行中の衝撃等によって電子部品に故障が発生した場合にも、電子部品を自在に交換することが可能となる。又収納具とタイヤとを加硫により接合しているため、接合強度を充分かつ安定して確保することができる。しかも収納具を２枚の薄いゴムシートにより形成しているため、加硫成型時の加硫圧による収納部の変形を抑制でき、前述の加硫接合と相俟って、精度、品質、及び生産性の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明の電子部品の収納具を具える空気入りタイヤを示す子午断面図、図２は収納具をビード部とともに拡大して示す断面図、図３は収納具の斜視図である。

図１において、電子部品の収納具を具える空気入りタイヤ１（以下、単にタイヤ１ということがある）は、路面に接地するトレッド部２と、その両端から半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の半径方向内方端に位置しかつリムＲに嵌着されるビード部４とを具える。本例では、タイヤ１が乗用車用のラジアルタイヤの場合を例示している。

このタイヤ１は、前記トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るトロイド状のカーカス６と、本例ではトレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７とを含むコード補強層によって補強され、必要な剛性及び強度を確保している。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７０〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。そして、該プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外方にのびる断面三角形状のビードエーペックスゴム８が配置されビード部４からサイドウォール部３にかけて補強している。

又前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成され、各ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、ベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強する。このベルト層７の半径方向外側には、高速走行時の操縦安定性及び耐久性等を高める目的で、バンドコードを周方向に対して５度以下の角度で配列させたバンド層（図示しない）を設けることができる。

又前記タイヤ１は、そのタイヤ内腔面ＨＳが、例えばブチル系ゴムなどの周知の低空気透過性ゴムから形成され、これによりタイヤ内腔内を気密に保持している。そして該タイヤ内腔面ＨＳには、内部に電子部品Ｗを収納するための収納空間１０を設けた収納具１１を取り付けている。

前記収納具１１は、図２、３に示すように、前記収納空間１０の一端部分１０ａに、電子部品収納用の開口部１２を設けた袋状体であって、タイヤ内腔面ＨＳ側の裏シート１３と、表シート１４との各周辺部１３Ｅ、１４Ｅが、その一部を残して互いに結合されることにより形成される。なお前記裏シート１３と表シート１４とは、厚さｔ１、ｔ２がそれぞれ２．０ｍｍ以下の薄いゴムシートからなり、本例では、略同巾の四辺形状をなし、かつ各周辺部１３Ｅ、１４Ｅのうちの一辺側を残して他の三辺側を互いに結合した場合を例示している。

このとき前記収納具１１では、前記裏シート１３を表シート１４よりも長寸とし、前記開口部１２を裏シート１３の前記一辺側端縁１３ａから内方に３ｍｍ以上の距離Ｌ１を控えて形成するのが好ましい。これにより、収納空間１０への電子部品Ｗの収納を容易とする。又収納具１１では、走行中に、収納した電子部品Ｗが外に飛び出してしまわないよう、電子部品Ｗ全体が前記収納空間１０内に完全に納まるように形成する。

そして、この収納具１１は、前記タイヤ内腔面ＨＳにおける取付け部位ＨＳ１に、加硫接着によって取り付けられる。前記取付け部位ＨＳ１としては、前記ビード部４が好適である。これはビード部４が、タイヤ走行中の変形が最も少ない部位であるからであり、この部位に前記収納具１１を取り付けることにより、収納具１１、さらには収納した電子部品Ｗへの変形を減じ、収納具１１の剥離損傷や電子部品Ｗの損傷等を抑える効果がある。本例では、タイヤ回転に伴う遠心力によって電子部品Ｗが前記開口部１２から外に飛び出すのをさらに防止するために、前記開口部１２をタイヤ回転中心線に向けて、即ちタイヤ半径方向内方に向けて、収納具１１を取り付けている。なお前記飛び出しをより確実に防止するため、収納後に、前記開口部１２を例えばアクリル系、ゴム系、及びシリコーン系粘着剤等の粘着剤にて閉止することも好ましい。

なお前記ビード部４とは、図１に示すように、タイヤを正規リムＲにリム組しかつ正規内圧を充填した正規内圧状態において、ビード部４がリムフランジＲｆから離間する離間点Ｐからカーカス６のプライ本体部６ａに直交する基準線Ｘよりも半径方向方向内側の領域を意味する。又前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。また前記「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" を意味するが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。

ここで前記ビード部４は、変形が最も少ない部位であるとはいえ、ある程度の変形がありかつ発熱する。従って、裏シート１３の裏面１３Ｓ全面をビード部４の取付け部位ＨＳ１に接合した場合には、走行時の変形や衝撃、及び発熱が電子部品Ｗに伝わり、該電子部品Ｗにダメージを与える傾向がある。そこで本例では、図２、４に示すように、前記裏シート１３の裏面１３Ｓのうちで、前記収納空間１０の形成範囲１３Ｓａと重複しない領域に、接合領域１３Ｓｂを設け、該接合領域１３Ｓｂのみを前記取付け部位ＨＳ１に取り付けている。これにより、収納具１１は非接合領域ではタイヤ１と自在に離間でき、タイヤの変形や衝撃、及び熱が電子部品Ｗに直接伝わるのを防止しうる。なお前記接合領域１３Ｓｂを、前記裏シート１３と表シート１４とが重複しない領域に、さらには前記形成範囲１３Ｓａから１．０ｍｍ以上の距離Ｌ２を隔てる位置に形成するのが好ましい。

又収納具１１では、前記接合領域１３Ｓｂのみを取付け部位ＨＳ１に取り付けさえすれば、電子部品Ｗが、前記基準線Ｘを越えてサイドウォール部３側に位置する場合にも、タイヤの変形や衝撃、及び熱の伝達を抑制しうる。従って、本例の如く、前記接合領域１３Ｓｂを、前記収納具１１がタイヤ回転中心線に向く辺の側、即ち前記端縁１３ａ側に形成した場合には、比較的大型の電子部品Ｗの収納も可能となるなど汎用性を高めることができる。

次に、前記収納具１１を具えた空気入りタイヤ１は、以下に説明する製造方法により容易に形成できる。具体的には、
（１）生の裏シート１３Ｎを、生タイヤ１Ｎのタイヤ内腔面ＨＳかつビード部４に配置する工程Ｋ１（図６）と；
（２）電子部品ダミー２０を、前記生の裏シート１３Ｎに載置して重なり体２１を形成する工程Ｋ２（図５（Ａ））と；
（３）生の表シート１４Ｎを、前記重なり体２１上に載設する工程Ｋ３（図５（Ｂ））と；
を少なくとも含み、本例では、先に前記工程Ｋ２、Ｋ３を実施して予め生の収納具１１Ｎを形成し、しかる後、前記工程Ｋ１により生の裏シート１３Ｎを、生の収納具１１Ｎの状態でタイヤ内腔面ＨＳに配置する場合を例示している。

前記裏シート１３Ｎは、厚さｔ１が０．４〜２．０ｍｍの生ゴムシート材からなる本例では四辺形状をなし、その周囲に、電子部品Ｗからはみ出しうる周辺部１３Ｅを具える。そして前記工程Ｋ２では、この裏シート１３Ｎ上に、電子部品ダミー２０を周囲に前記周辺部１３Ｅを残して載置する。なお前記電子部品ダミー２０は、前記電子部品Ｗよりも大きい形状寸法を有する代用品であり、本例では、２０mm（横）×３０mm（縦）×０．３mm（厚さ）の四辺形状の電子部品Ｗに対し、３０mm（横）×４０mm（縦）×０．５mm（厚さ）の電子部品ダミー２０を使用している。なお電子部品ダミー２０は、加硫成形後における収納具１１からの取り出しを容易とするために、表面に剥離処理が施される。剥離処理として、ゴムに対して離型性を有する例えばポリフルオルエチレン系樹脂、シリコーン系樹脂などの離型性樹脂で前記電子部品ダミー２０を被覆する、電子部品ダミー２０自体を前記離型性樹脂で形成する、或いはシリコーンオイル等の液状離型剤を表面に塗布することなどを含む。

又工程Ｋ３では、前記重なり体２１上に、厚さｔ２が０．４〜２．０ｍｍの生ゴムシート材からなる生の表シート１４Ｎを載設する。このとき、表シート１４Ｎの周辺部１４Ｅのうちの一辺１４ａを、前記電子部品ダミー２０の一端２０ａよりも内に控えて位置させ、これにより電子部品ダミー２０の一部を露出させるとともに、他の辺を前記裏シート１３Ｎと重ねて粘着させる。これにより、収納空間１０の一端部分１０ａに開口部１２を設けた生の収納具１１Ｎを容易に形成できる。

次に、前記工程Ｋ１では図６に示す如く、前記生の収納具１１Ｎの状態で、裏シート１３Ｎを、生タイヤ１Ｎのタイヤ内腔面ＨＳかつビード部４に配置し粘着する。このとき、前記接合領域１３Ｓｂ以外がタイヤ内腔面ＨＳに加硫接着しないように、生の裏シート１３Ｎには、その裏面１３Ｓに、前記接合領域１３Ｓｂを残して剥離シート２３を予め貼設する。なお剥離シート２３は、前記接合領域１１Ｓｂ側以外を、裏面１１Ｓからはみ出して貼設する。剥離シート２３としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の１８０℃の熱でも溶融しない樹脂材からなるシート体の表面に、剥離処理を施したものが好適に採用しうる。なお剥離処理としては、前記電子部品ダミー２０の場合と同様の処理が採用しうる。この剥離シート２３は、電子部品ダミ−２０をタイヤ加硫後に抜き取る際に、取り除いておくことが好ましい。

なお前記製造方法では、前記工程をＫ１→Ｋ２→Ｋ３の順で、即ち、まず生タイヤ１Ｎのタイヤ内腔面ＨＳに裏シート１３Ｎを貼着し、その上に電子部品ダミー２０、表シート１４Ｎを順次載設しても良い。

そして、この生タイヤ１Ｎを従来タイヤと同様加硫金型に投入し加硫成形する。このときブラダーの膨張により、生の収納具１１Ｎを生タイヤ１Ｎに圧接せしめ、双方を加硫接着し一体に接合することができる。しかる後、前記電子部品ダミー２０を収納具１１から取り出す。

なお前記生の収納具１１Ｎが厚すぎるとブラダーによる圧力が集中し、タイヤ１及び収納具１１に変形を招く。従って前記裏シート１３Ｎ、表シート１４Ｎの各厚さｔ１、ｔ２を２．０ｍｍ以下と薄肉とし、ブラダーによる圧力を分散させている。しかし前記厚さｔ１、ｔ２が０．４ｍｍ未満では、薄すぎてタイヤ回転に耐えうる強度を充分に確保することが難しい。従って、好ましくは前記裏シート１３Ｎ内に、コード配列体、或いはキャンバス布等の布状補強部材を埋設して強度を高める。なお前記裏シート１３Ｎ、表シート１４Ｎには、ゴム成分として、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等、前記インナーライナゴムと加硫接着しうる種々のゴムを採用することができる

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることがなく、例えばタイヤ１を、乗用車用タイヤ以外の、例えば商業者用、重荷重用、自動二輪車用等の種々のカテゴリのタイヤとして形成することができる。又収納空間１０も四辺形状以外に、電子部品Ｗに合わせた種々の形状を採用しうる。又収納空間１０を、ＲＦＩＤ用トランスポンダ以外の、例えば圧力センサ、温度センサ、加速度センサ等の種々の電子部品Ｗの収納に用いうるなど本発明は、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明の製造方法に従い、収納具１１を具える空気入りタイヤ（１９５／６５Ｒ１５）を表１の仕様で試作するとともに、試供タイヤの収納具１１に電子部品Ｗ（ＲＦＩＤ用トランスポンダ）を挿入し、走行状態における受信確認テストを行った。電子部品は、オムロン（株）製の電磁誘導方式ＲＦＩＤタグ（Ｖ７２０Ｓ）、通信周波数１３．５６ＭＨｚ。

（１）受信確認テスト：
電子部品を収納具に挿入した試供タイヤを、リム（１５×６ＪＪ）、内圧（１９０ｋＰａ）、縦荷重（６．９６ｋＮ）の条件にて、ドラム上を速度（８０ｋｍ／ｈ）で６０時間走行させ、走行後の電子部品の受信性能をリーダ（オムロン（株）製のＨＳ０３）にて確認した。電子部品へのデータ読みとり距離１３０ｍｍ、データ書き込み距離１３０ｍｍであり、又データの消失なくメモリ機能が正常に作動しているのが確認できた。

本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 収納具をビード部とともに拡大して示す断面図である。 収納具の斜視図である。 裏シートの裏面を示す裏面図である。 （Ａ）は重なり体を形成する工程を示す線図、（Ｂ）は表シートを重なり体上に載設する工程を示す線図である。 裏シートを生タイヤに配置する工程を示す線図である。

符号の説明

４ ビード部
１０ 収納空間
１０ａ 一端部分
１１ 収納具
１２ 開口部
１３ 裏シート
１３Ｅ 周辺部
１３Ｓ 裏面
１３Ｓａ 形成範囲
１３Ｓｂ 接合領域
１４ 表シート
１４Ｅ 周辺部
２０ 電子部品ダミー
２１ 重なり体
２３ 剥離シート
Ｈ タイヤ内腔
ＨＳ タイヤ内腔面
ＨＳ１ 取付け部位
Ｗ 電子部品

Claims (6)

1. タイヤ内腔に、内部に電子部品を収納するための収納空間を有する収納具を具え、
   該収納具は、前記収納空間の一端部分に、電子部品収納用の開口部を設けた袋状をなし、かつタイヤ内腔面側の裏シートと表シートとがその周辺部を互いに結合されることにより形成されるとともに、
   前記裏シートと表シートとはゴムシートからなり、しかも前記収納具は、加硫により前記タイヤ内腔面の取付け部位に取り付けられたことを特徴とする電子部品の収納具を具える空気入りタイヤ。
2. 前記タイヤ内腔面での取付け部位は、タイヤのビード部であり、かつ前記収納具は、前記開口部をタイヤ回転中心線に向けて取り付けられることを特徴とする請求項１記載の電子部品の収納具を具える空気入りタイヤ。
3. 前記収納具は、前記裏シートの裏面かつ前記収納空間の形成範囲とは重複しない領域に、接合領域を具え、該接合領域のみが前記取付け部位に取り付けられることを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品の収納具を具える空気入りタイヤ。
4. 前記接合領域は、前記収納具がタイヤ回転中心線に向く辺の側に形成されたことを特徴とする請求項３記載の電子部品の収納具を具える空気入りタイヤ。
5. 生ゴムシート材からなりかつ電子部品からはみ出しうる周辺部を周囲に有する裏シートを、生タイヤのタイヤ内腔面かつビード部に配置する工程と、
   表面に剥離処理を施した電子部品ダミーを、周囲に周辺部を有して前記裏シートに載置し重なり体を形成する工程と、
   生ゴムシート材からなり、かつその一辺を前記電子部品ダミーの一端よりも内に控えて位置させることにより該電子部品ダミーの一部を露出させ、かつ他の辺は前記裏シートと重なって結合される周辺部を有する表シートを、前記重なり体上に載設する工程とを含み、
   しかも前記生タイヤとともに裏シートと表シートとを加硫した後、前記電子部品ダミーを取り出すことを特徴とする電子部品の収納具を具える空気入りタイヤの製造方法。
6. 前記裏シートは、タイヤ内腔面との間に、該裏シートが取り付けられる接合領域を残して剥離シートを予め貼設することを特徴とする請求項５記載の電子部品の収納具を具える空気入りタイヤの製造方法。

Images