JP6650833B2 - 電気配線の敷設構造及びタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、内面に電気配線が敷設されたタイヤと、タイヤの内面に敷設される電気配線の敷設構造に関するものである。

従来、タイヤの内面に加速度センサや圧力センサ等のセンサを装着し、走行時の信号を解析することでタイヤの状態を推定する装置では、センサもしくはセンサの出力を増幅する増幅器を電池と一体になるようにパッケージングされることが多いが、電池寿命の問題から、タイヤ内面に装着された複数の小型発電機によってその電力を賄う場合がある（例えば、特許文献１参照）。
一般に、タイヤ内面に複数の発電機を装着する際には、回転に伴う一次振動が発生しないように、複数の発電機をタイヤ周方向に分散して配置するとともに、発電機、センサ、増幅器などの電気機器あるいは電子機器（以下、機能部品という）を電気配線で接続する方法が採用されている。

電気配線をタイヤ内面に敷設する方法としては、図６に示すように、電気配線１をタイヤ２の内面側とタイヤ２の内面側とは反対側とから、例えば、ブチルテープなどのタイヤ周方向に配向した補強繊維を有する可撓性のテープ(以下、補強テープ３，４という）により挟持して取付けることで方法が考えられる。なお、同図において、２１はタイヤトレッド部、２２はベルト層、２３はインナーライナー部で、補強テープ３，４で挟持された電気配線１は、下側補強テープ４を介して、タイヤ２の内面であるインナーライナー部２３表面に取付けられる。

特許第５５７１２０６号公報

ところで、タイヤ２の回転時には、図７（ａ）に示すように、タイヤ２は、非接地部分では丸く接地部分では平坦になるため、電気配線１が敷設されるタイヤ２の内面も同様の変形を繰り返すことになる。
一般的なラジアルタイヤ変形する場合には、図７（ｂ）に示すように、剛性の高いベルト層２２を中心とした曲げ変形が生じるため、電気配線１が敷設されるタイヤ２の内面（インナーライナー部２３の表面）には、同図の白抜きの矢印示すような、タイヤ回転方向に大きな引張歪が生じる。
タイヤ２の走行時には、上記の張歪が繰り返し電気配線１に作用するため、従来のように、電気配線１を補強テープ３，４で挟持しただけでは、電気配線１に作用する大きな引張歪を十分に低減することが困難であり、その結果、電気配線１が断線してしまうといった問題点があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤの内面に敷設される電気配線の耐久性能を向上させることを目的とする。

本発明は、タイヤの内面への電気配線の敷設構造であって、前記電気配線のうちの、少なくともタイヤ周方向に延びる電気配線のタイヤの内面側の面及びタイヤの内面側とは反対側の面のいずれか一方、または、両方の面にそれぞれ接着される、タイヤ周方向に配向した補強繊維を有するテープと、前記タイヤの内面側の面に接着されるテープとタイヤ内面との間、もしくは、前記配線とタイヤ内面との間に配置される発泡体等の振動吸収体とを備えることを特徴とする。
このように、補強テープで補強された電気配線とタイヤ内面との間に振動吸収体を挟むことで、タイヤから電気配線に加わる歪入力を緩和できるようにしたので、電気配線の耐久性能を向上させることができる。
また、前記補強繊維を有するテープのタイヤ周方向の両端部を、前記振動吸収体のタイヤ周方向の両端部の壁面及びタイヤの内面まで延長して、振動吸収体とタイヤ内面間の歪みを抑制したので、振動吸収体の耐久性能も向上させることができる。したがって、電気配線の耐久性能が更に向上する。
また、本発明は、内面に電気配線が敷設されたタイヤであって、前記電気配線のうちの、少なくともタイヤ周方向に延びる電気配線のタイヤの内面側の面及びタイヤの内面側とは反対側の面のいずれか一方、または、両方の面にそれぞれ接着される、タイヤ周方向に配向した補強繊維を有するテープと、前記タイヤの内面側の面に接着されるテープとタイヤ内面との間、もしくは、前記電気配線とタイヤ内面との間に配置される振動吸収体とを備えることを特徴とする。
これにより、電気配線の耐久性能に優れたタイヤを得ることができる。
また、前記補強繊維を有するテープのタイヤ周方向の両端部を、前記振動吸収体のタイヤ周方向の両端部の壁面及びタイヤの内面まで延長する構成としたので、電気配線の耐久性能が更に向上する。

本実施の形態に係る電気配線の敷設構造を示す図である。 発泡体の厚みを変えた時の配線体の周方向歪を示す図である。 本発明による電気配線の敷設構造の他の例を示す図である。 発泡体の周方向歪を示す図である。 補強テープを延長したときの配線体の周方向歪を示す図である。 従来の電気配線の敷設構造を示す図である。 走行時におけるタイヤの変形状態を説明するための模式図である。

図１（ａ），（ｂ）は、本実施の形態に係るタイヤと、タイヤ内面に敷設される電気配線の敷設構造１０を示す図で、１は電気配線、２はタイヤ、３は上側補強テープ、４は下側補強テープ、５は振動吸収体としての発泡体である。
なお、図１（ａ）の左右方向がタイヤ周方向、上下方向がタイヤ径方向である。
電気配線１としては、電源線、信号線、アース線のいずれであってもよい。
上側補強テープ３と下側補強テープ４とは、例えば、ブチルテープなどのタイヤ周方向に配向した補強繊維を有する可撓性のテープで、上側補強テープ３は、電気配線１側に接着剤が塗布された片面テープで、下側補強テープ４は、電気配線１側と発泡体５側の両方に接着剤が塗布された両面テープである。以下、上側補強テープ３と下側補強テープ４とにより挟持された電気配線１を、配線体１Ｄという。
発泡体５は、タイヤ２の内面であるインナーライナー部２３の表面に、接着剤等により固定される。なお、本例では、振動吸収体として発泡体を用いたが、ゴム板等の他の振動吸収体を用いてもよい。
配線体１Ｄは、発砲体５上に取付けられる。
すなわち、本発明では、配線体１Ｄとタイヤ２の内面との間に、柔らかい発泡体層を介在させることで、配線体１Ｄに加わるタイヤ２からの入力を緩和する構造としている。

図２は、タイヤ２の内面に取付けられた、タイヤ周方向長さＬ＝２００ｍｍの発泡体５上に配線体１Ｄを装着し、タイヤが平坦な状態からＲ３００ｍｍまで繰り返し変形した際の配線体１Ｄに作用する周方向歪の分布を計算したもので、横軸は、発泡体５の中心からのタイヤ周方向に沿った距離（ｍｍ）である。
点線は発泡体５がない場合、破線は発泡体５の厚さが５ｍｍの場合、一点鎖線は発泡体５の厚さが１０ｍｍの場合、実線は発泡体５の厚さが１５ｍｍの場合の周方向歪の分布である。同図から分かるように、配線体１Ｄとタイヤ２の内面との間に発泡体層を介在させると、発泡体５の厚さが薄くても、発泡体５がない場合に比べて、配線体１Ｄに作用する周方向歪が大幅に低減する。
このように、本発明の電気配線の敷設構造を採ることにより、配線体１Ｄに作用する周方向歪を大幅に低減させることができるので、電気配線１の耐久性能を大幅に向上させることができることが分かる。
また、タイヤ２の内面に電気配線を敷設する際に、タイヤ内面に発泡体５を配置し、この発泡体５上に、電気配線１のタイヤの内面側の面及びタイヤの内面側とは反対側の面のいずれか一方、または、両方の面に補強テープ３，４それぞれ接着したものを取り付けるようにすれば、耐久性能に優れた電気配線を有するタイヤを得ることができる。

ところで、図１に示すように、補強テープ３，４が発泡体５の上面のみに配置された構造では、配線体１Ｄに作用する周方向歪については低減できるが、補強繊維の入った剛性の高い補強テープ３，４と剛性の低い発泡体５との間に剛性段差が生じるため、図４の破線で示すような、発泡体５とタイヤ２との界面で大きな歪みが発生する。
そこで、図３（ａ），（ｂ）に示すように、補強テープ３，４を発泡体５の上面からタイヤ周方向の側面に沿って延長するとともに、補強テープ３，４の終端をタイヤ２の内面であるインナーライナー部２３の表面まで延長する構成とすれば、発泡体５とタイヤ内面間の歪みを抑制することができる。
これは、図１に示す構成では、タイヤ内面の周方向歪みは発泡体５のみを介して配線体１Ｄに伝達されるのに対し、図３（ａ），（ｂ）に示す電気配線の敷設構造１０Ａ，１０Ｂでは、剛性段差が生じないだけでなく、タイヤ内面の周方向歪みは、補強テープ３，４によっても受け止められるため、発泡体５の歪みが緩和されるからである。なお、発泡体５のタイヤ周方向の側面の断面形状としては、図３（ａ）に示すような、ほぼ垂直な形状であってもよいし、図３（ｂ）に示すような、斜面であってもよい。

図４は、タイヤ２の内面に取付けられた、タイヤ周方向長さＬ＝２００ｍｍの発泡体５上に配線体１Ｄを装着し、タイヤが平坦な状態からＲ３００ｍｍまで繰り返し変形した際の発泡体５の下部（発泡体５とタイヤ２との界面近傍）の周方向歪の分布を計算したもので、短い破線（最も濃い線；実施例１）は、図１に示した、補強テープ３，４が発泡体５の上面のみに配置された構成、長い破線（最も薄い線；実施例２）は、図３（ａ）に示した、発泡体５のタイヤ周方向の側面が垂直で、補強テープ３，４がタイヤ内面まで延長している構成、実線（中間の濃度の線；実施例３）は、図３（ｂ）に示した、発泡体５のタイヤ周方向の側面が斜面で、補強テープ３，４がタイヤ内面まで延長している構成のものである。なお、発泡体５の厚さは、いずれも１０ｍｍとした。
このように、タイヤが変形した場合、図３（ａ），（ｂ）に示す構成のように、補強テープ３，４をタイヤ内面まで延長させれば、発泡体５に作用する周方向歪みを大幅に低減できるので、発泡体５の耐久性能を向上させることができる。

また、図５は、配線体１Ｄに作用する周方向歪の分布を計算したもので、短い破線（実施例１）は、図１に示した、補強テープ３，４が発泡体５の上面のみに配置された構成、長い破線（実施例２）は、図３（ａ）に示した、発泡体５のタイヤ周方向の側面が垂直で、補強テープ３，４がタイヤ内面まで延長している構成、実線（実施例３）は、図３（ｂ）に示した、発泡体５のタイヤ周方向の側面が斜面で、補強テープ３，４がタイヤ内面まで延長している構成のものである。
同図から分かるように、図１に示す構成も、図３（ａ），（ｂ）に示す構成も、配線体１Ｄに作用する周方向歪については大差がないことが分かる。すなわち、発泡体５の耐久性能を向上させても、配線体１Ｄに作用する周方向歪が増加することはない。したがって、図３（ａ），（ｂ）に示す構成とすれば、電気配線１の耐久性能と発泡体５の耐久性能とをともに向上させることができる。

［実施例］
図６に示した従来例、図１に示した本発明の実施例１、図３（ａ）に示した実施例２、図３（ｂ）に示した実施例３の構成について、室内長距離耐久試験を実施した結果を以下の表１に示す。
試験タイヤのタイヤサイズは、いずれも、２２５/６０Ｒ１７である。
また、耐久試験は、荷重６２０ｋｇｆ、空気圧１００ｋＰａで、１万ｋｍ走行後の電気配線、及び、発泡体の断列状態を調べた。

表１から明らかなように、従来例では、図６に示すＡ点（中央部付近）で電気配線が完全に断線していた。
また、実施例１では、電気配線の断線はなかったものの、図１に示すＢ点（発泡体とタイヤとの界面近傍）で発泡体が破断した。
これに対して、実施例２，３では、電気配線の断線も発泡体の破断もなかった。
これにより、配線体１Ｄとタイヤ内面との間に発泡体５を介在させることで、電気配線の耐久性能が向上することが確認された。
また、補強テープ３，４をタイヤ内面まで延長する構成とすれば、電気配線１の耐久性能と発泡体５の耐久性能がともに向上することも確認された。

以上、本発明を実施の形態及び実施例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

１ 電気配線、１Ｄ 配線体、２ タイヤ、
１０，１０Ａ，１０Ｂ 電気配線の敷設構造
２１ タイヤトレッド部、２２ ベルト層、２３ インナーライナー部、
３，４ 補強テープ、５ 発泡体。

Claims (4)

1. タイヤの内面への電気配線の敷設構造であって、
   前記電気配線のうちの、少なくともタイヤ周方向に延びる電気配線のタイヤの内面側の面及びタイヤの内面側とは反対側の面のいずれか一方、または、両方の面にそれぞれ接着される、タイヤ周方向に配向した補強繊維を有するテープと、
   前記タイヤの内面側の面に接着されるテープとタイヤ内面との間、もしくは、
   前記電気配線とタイヤ内面との間に配置される振動吸収体とを備えることを特徴とする電気配線の敷設構造。
2. 前記補強繊維を有するテープのタイヤ周方向の両端部が、前記振動吸収体のタイヤ周方向の両端部の壁面及びタイヤの内面まで延長されていることを特徴とする請求項１に記載の電気配線の敷設構造。
3. 内面に電気配線が敷設されたタイヤであって、
   前記電気配線のうちの、少なくともタイヤ周方向に延びる電気配線のタイヤの内面側の面及びタイヤの内面側とは反対側の面のいずれか一方、または、両方の面にそれぞれ接着される、タイヤ周方向に配向した補強繊維を有するテープと、
   前記タイヤの内面側の面に接着されるテープとタイヤ内面との間、もしくは、
   前記電気配線とタイヤ内面との間に配置される振動吸収体とを備えることを特徴とするタイヤ。
4. 前記補強繊維を有するテープのタイヤ周方向の両端部が、前記振動吸収体のタイヤ周方向の両端部の壁面及びタイヤの内面まで延長されていることを特徴とする請求項３に記載のタイヤ。

Images