JP7279671B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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及び耐外傷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）。トランスポンダをタイヤ内に埋設する場合、例えば、トランスポンダを金属製のタイヤ構成部材（例えば、ビードコア等）の近くに配置すると、そのタイヤ構成部材とトランスポンダとが干渉して、トランスポンダの通信性が悪化するという問題がある。また、トランスポンダをカーカス層の巻き上げ部のタイヤ幅方向外側に配置すると、サイドウォール部の損傷に伴ってトランスポンダが損傷することがある。

特開平７－１３７５１０号公報

本発明の目的は、トランスポンダの通信性及び耐外傷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、各ビード部のビードコアの外周上にビードフィラーが配置され、前記一対のビード部間に少なくとも１層のカーカス層が装架され、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に複数層のベルト層が配置され、前記カーカス層に沿ってタイヤ内表面にインナーライナー層が配置された空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層と前記インナーライナー層との間にタイヤ周方向に沿って延在するトランスポンダが埋設され、該トランスポンダが前記ビードコアの上端からタイヤ径方向外側に１５ｍｍの位置と前記ベルト層の端末からタイヤ径方向内側に５ｍｍの位置との間に配置され、前記トランスポンダの中心が前記インナーライナー層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ものである。

本発明では、カーカス層とインナーライナー層との間にタイヤ周方向に沿って延在するトランスポンダが埋設され、トランスポンダはビードコアの上端からタイヤ径方向外側に１５ｍｍの位置とベルト層の端末からタイヤ径方向内側に５ｍｍの位置との間に配置されているので、金属干渉が生じにくく、トランスポンダの通信性を確保することができる。また、サイドウォール部の損傷に起因するトランスポンダの損傷を防ぐことができる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、トランスポンダはビードフィラーの上端からタイヤ径方向外側に５ｍｍの位置とベルト層の端末からタイヤ径方向内側に５ｍｍの位置との間に配置されていることが好ましい。これにより、トランスポンダはゴムゲージが薄いフレックスゾーンに配置されるが、この領域はトランスポンダの通信時における電波の減衰が少ないため、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。また、リム組み時のインナーライナー層の損傷に起因するトランスポンダの損傷を防ぐことができる。

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。

トランスポンダの断面中心とタイヤ内表面との距離は１ｍｍ以上であることが好ましい。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と共に、リム組み時のインナーライナー層の損傷に起因するトランスポンダの損傷を防ぐことができる。

トランスポンダは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。

トランスポンダは被覆層により被覆され、被覆層の厚さは０．５ｍｍ～３．０ｍｍであることが好ましい。これにより、タイヤ内表面に凹凸を生じさせることなく、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。

トランスポンダはデータを記憶するＩＣ基板とデータを送受信するアンテナとを有し、アンテナは螺旋状であることが好ましい。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、トランスポンダの耐久性を改善することができる。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 図１の空気入りタイヤを概略的に示す子午線断面図である。 図１の空気入りタイヤを概略的に示す赤道線断面図である。 図１の空気入りタイヤに埋設されたトランスポンダを拡大して示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は本発明に係る空気入りタイヤに埋設可能なトランスポンダを示す斜視図である。 試験タイヤにおけるトランスポンダのタイヤ径方向位置を示す説明図である。

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１～４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でカーカス層４の外側に配置されたゴム層１０は、サイドウォールゴム層１２とリムクッションゴム層１３とを含む。

また、上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層４とインナーライナー層９との間にはトランスポンダ２０が埋設されている。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）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。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。また、トランスポンダ２０はタイヤ周方向に沿って延在している。トランスポンダ２０は、タイヤ周方向に対して－１０°～１０°の範囲で傾斜するように配置しても良い。

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５（ａ），（ｂ）に示すにように、データを記憶するＩＣ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、ＩＣ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く、例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すにように柱状や板状のものを用いることができる。特に、図５（ａ）に示す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、ＩＣ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。更に、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。

上述した空気入りタイヤでは、カーカス層４とインナーライナー層９との間にタイヤ周方向に沿って延在するトランスポンダ２０が埋設され、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ので、金属干渉が生じにくく、トランスポンダ２０の通信性を確保することができる。また、サイドウォール部２の損傷に起因するトランスポンダ２０の損傷を防ぐことができる。

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ていると、リムフランジとの金属干渉が発生し、トランスポンダ２０の通信性が低下する傾向がある。また、トランスポンダ２０が位置Ｐ２よりタイヤ径方向外側に配置されていると、ベルト層７との金属干渉が発生し、トランスポンダ２０の通信性が低下する傾向がある。

上記空気入りタイヤにおいて、トランスポンダ２０は、ビードフィラー６の上端６ｅからタイヤ径方向外側に５ｍｍの位置Ｐ３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Ｓ２に配置されていると良い。領域Ｓ２はゴムゲージが薄いフレックスゾーンであるが、トランスポンダ２０が領域Ｓ２に配置された場合、トランスポンダ２０の通信時における電波の減衰が少なくなり、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。また、リム組み時のインナーライナー層９の損傷に起因するトランスポンダ２０の損傷を防ぐことができる。

図３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３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３に示す領域Ｓ３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ＩＣ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、トランスポンダ２０と離間して配置するタイヤ構成部材として、トランスポンダ２０と隣接して配置されるインナーライナー層９又はカーカス層４であることが好ましい。このようにタイヤ構成部材のスプライス部から離間させてトランスポンダ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３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。

図４に示すように、トランスポンダ２０の断面中心とタイヤ内表面との距離ｄは１ｍｍ以上であることが好ましい。このようにトランスポンダ２０とタイヤ内表面とを離間させることで、タイヤの耐久性を効果的に改善することができると共に、リム組み時のインナーライナー層９の損傷に起因するトランスポンダ２０の損傷を防ぐことができる。

また、トランスポンダ２０は被覆層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やリムクッションゴム層１３等のタイヤ構成部材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。

上記空気入りタイヤにおいて、トランスポンダ２０が被覆層２３により被覆された状態で、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。なお、被覆層２３を構成するゴムの比誘電率は、常温において８６０ＭＨｚ～９６０ＭＨｚ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。

また、トランスポンダ２０が被覆層２３により被覆された状態で、被覆層２３の厚さｔは０．５ｍｍ～３．０ｍｍであることが好ましく、１．０ｍｍ～２．５ｍｍであることがより好ましい。ここで、被覆層２３の厚さｔは、トランスポンダ２０を含む位置でのゴム厚さであり、例えば、図４に示すようにトランスポンダ２０の中心を通ってタイヤ内表面と直交する直線上での厚さｔ１と厚さｔ２を合計したゴム厚さである。このように被覆層２３の厚さｔを適度に設定することで、タイヤ内表面に凹凸を生じさせることなく、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、被覆層２３の厚さｔが０．５ｍｍより薄いと、トランスポンダ２０の通信性の改善効果を得ることができず、逆に被覆層２３の厚さｔが３．０ｍｍを超えると、タイヤ内表面に凹凸が生じ、好ましくない。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。図４の被覆層２３では略紡錘形の断面形状を有している。

上述した実施形態では、１層のカーカス層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く、２層のカーカス層を有していても良い。また、上述した実施形態では、カーカス層４の巻き上げ部４Ｂの端末４ｅがビードフィラー６の上端６ｅを超えてサイドウォール部２の中腹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く、任意の高さに配置することができる。

タイヤサイズ２６５／４０ＺＲ２０で、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、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、各ビード部のビードコアの外周上にビードフィラーが配置され、一対のビード部間にカーカス層が装架され、トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層が配置され、カーカス層に沿ってタイヤ内表面にインナーライナー層が配置された空気入りタイヤにおいて、タイヤ周方向に沿って延在するトランスポンダが埋設され、トランスポンダの位置（タイヤ幅方向、タイヤ径方向及びタイヤ周方向）、トランスポンダとタイヤ内表面の距離、被覆層の比誘電率、被覆層の厚さ、トランスポンダの形態を表１及び表２のように設定した比較例１～４及び実施例１～１４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（タイヤ幅方向）が「Ｘ」の場合、トランスポンダがカーカス層とインナーライナー層との間に配置され、トランスポンダの位置（タイヤ幅方向）が「Ｙ」の場合、トランスポンダがカーカス層とサイドウォールゴム層との間にサイドウォールゴム層に当接して配置され、トランスポンダの位置（タイヤ幅方向）が「Ｚ」の場合、トランスポンダがカーカス層とリムクッションゴム層との間にリムクッションゴム層に当接して配置されていることを示す。また、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６に示すＡ～Ｅのそれぞれの位置に対応する。更に、表１及び表２において、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。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、タイヤ評価（耐久性）並びにトランスポンダ評価（通信性、耐久性、耐外傷性及び耐損傷性）を実施し、その結果を表１及び表２に併せて示した。

耐久性（タイヤ及びトランスポンダ）：
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た後、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３２４０ｋｍ以上４０５０ｋｍ未満の場合を「△（可）」で示し、走行距離が３２４０ｋｍ未満の場合を「×（不可）」の４段階で示した。更に、走行終了後に各試験タイヤのタイヤ外表面を目視し、タイヤの故障がトランスポンダを起点とするものであるか否かを確認した。評価結果はその故障の有無を示した。

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５００ｍｍ以上の場合を「◎（優）」で示し、通信距離が１５０ｍｍ以上５００ｍｍ未満の場合を「○（良）」で示し、通信距離が１５０ｍｍ未満の場合を「△（可）」の３段階で示した。

耐外傷性（トランスポンダ）：
各試験タイヤを標準リムのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧２３０ｋＰａ、走行速度２０ｋｍ／ｈの条件で、高さ１００ｍｍの縁石に乗り上げるという走行試験を実施した。走行後に、トランスポンダの配置箇所に対応するタイヤ外表面の破損を確認した。評価結果は、トランスポンダの配置に起因するタイヤ外表面の破損の有無を示した。

リム組み時の耐損傷性（トランスポンダ）：
各試験タイヤについて、リムの交換を実施した際にトランスポンダの配置箇所に対応するタイヤ内表面を目視した。評価結果は、インナーライナーの損傷に起因するトランスポンダの損傷の有無を示した。

この表１及び表２から判るように、実施例１～１４の空気入りタイヤは、トランスポンダの通信性とトランスポンダの耐外傷性がバランス良く改善されていた。実施例６の空気入りタイヤは、トランスポンダとタイヤ内表面の距離を長く設定したので、トランスポンダの耐損傷性が改善した。実施例１３の空気入りタイヤは、トランスポンダを被覆する被覆層の厚さを厚く設定したので、タイヤ内表面に凹凸が生じた。実施例１４の空気入りタイヤは、柱状のトランスポンダを用いたので、トランスポンダの耐久性が向上し、トランスポンダを起点とする故障が無かった。

一方、比較例１～４においては、トランスポンダのタイヤ径方向の位置が本発明で規定する領域よりも低く設定されていたため、トランスポンダの通信性が悪化した。比較例１，２においては、トランスポンダが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当該ゴム層に当接して配置されていたため、トランスポンダの耐外傷性が悪化した。比較例４においては、トランスポンダのタイヤ径方向の位置が本発明で規定する領域よりも高く設定されていたため、トランスポンダの通信性が悪化した。

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
４Ａ 本体部
４Ｂ 巻き上げ部
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
９ インナーライナー層
２０ トランスポンダ
ＣＬ タイヤ中心線
Ｐ１～Ｐ３ 位置

Claims (6)

1. 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、各ビード部のビードコアの外周上にビードフィラーが配置され、前記一対のビード部間に少なくとも１層のカーカス層が装架され、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に複数層のベルト層が配置され、前記カーカス層に沿ってタイヤ内表面にインナーライナー層が配置された空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカス層と前記インナーライナー層との間にタイヤ周方向に沿って延在するトランスポンダが埋設され、該トランスポンダが前記ビードコアの上端からタイヤ径方向外側に１５ｍｍの位置と前記ベルト層の端末からタイヤ径方向内側に５ｍｍの位置との間に配置され、前記トランスポンダの中心が前記インナーライナー層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空気入りタイヤ。
2. 前記トランスポンダが前記ビードフィラーの上端からタイヤ径方向外側に５ｍｍの位置と前記ベルト層の端末からタイヤ径方向内側に５ｍｍの位置との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記トランスポンダの断面中心とタイヤ内表面との距離が１ｍｍ以上で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。
4. 前記トランスポンダが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１～３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記トランスポンダが被覆層により被覆され、該被覆層の厚さが０．５ｍｍ～３．０ｍｍであ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。
6. 前記トランスポンダがデータを記憶するＩＣ基板とデータを送受信するアンテナとを有し、該アンテナが螺旋状であ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。

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