WO2023276177A1

WO2023276177A1 - タイヤ

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Publication number: WO2023276177A1
Application number: PCT/JP2021/040452
Authority: WO
Inventors: 雅之橋本
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2023-12-30
Also published as: EP4364967A4; EP4364967A1; US20240253399A1; CN117545640A; JP2023006887A

Abstract

タイヤは、一対のビードコア５と、カーカス６と、複数のベルト層と、を有し、複数のベルト層は、タイヤ周方向ＣＤに沿って延びるコードを有する第一ベルト層７と、周方向ベルト層よりもタイヤ径方向外側に配置された、タイヤ周方向ＣＤに対し傾斜して延びるコードを有する第二ベルト層８と、を有し、タイヤ最大幅位置よりタイヤ径方向内側かつビードコア５のタイヤ径方向外側端位置よりタイヤ径方向外側の、タイヤ径方向位置に、線状のアンテナを有する通信装置が埋設されており、通信装置は、線状のアンテナが、タイヤ周方向ＣＤに沿って配置されている。

Description

タイヤ

　本発明はタイヤに関する。
　本願は、２０２１年６月３０日に日本に出願された特願２０２１－１０９７３３号に基づく優先権を主張するものであり、その内容の全文をここに援用する。

　従来から、タイヤの空気圧などのタイヤの内部状態を検出するセンサや、タイヤの固有識別情報等を記憶可能な記憶部を備えるＲＦタグなど、の通信装置をタイヤ内部に埋め込む構成が知られている。例えば、通信装置としてのセンサにより、走行中のタイヤの状態を判定したり、通信装置としてのＲＦタグの記憶部から取得されるさまざまなタイヤ情報を保守サービス等に活用したりすることができる。

　特許文献１には、ＲＦタグをカバリングゴムで被覆した上で、繊維補強層によって補強されたビード部に配置することによって、ＲＦタグの損傷リスクを低減させたタイヤが開示されている。

日本国特開２０２１－４６０５７号公報

　しかしながら、従来の技術においては、タイヤの荷重負荷時における通信装置の耐久性に改善の余地があった。

　この発明は、上述した課題を解決するためのものであり、通信装置の十分な耐久性を確保することができる、タイヤを提供することを目的とするものである。

　本発明のタイヤは、
　一対のビード部に埋設された、一対のビードコアと、前記一対のビードコアにトロイダル状に跨るカーカスと、該カーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に配置された、複数のベルト層と、を有する空気入りタイヤであって、
　前記複数のベルト層は、タイヤ周方向に沿って延びるコードを有する、少なくとも１層の第一ベルト層と、前記周方向ベルト層よりもタイヤ径方向外側に配置された、タイヤ周方向に対し傾斜して延びるコードを有する少なくとも１層の第二ベルト層と、を有し、
　タイヤ最大幅位置よりタイヤ径方向内側かつ前記ビードコアのタイヤ径方向外側端位置よりタイヤ径方向外側の、タイヤ径方向位置に、ＩＣチップと、前記ＩＣチップに接続される少なくとも１つの線状のアンテナとを有する通信装置が埋設されており、
　前記通信装置は、前記線状のアンテナが、タイヤ周方向に沿って配置されていることを特徴とする。

　本発明により、通信装置の十分な耐久性を確保できる、タイヤを提供することができる。

本発明の第一実施形態のタイヤの幅方向断面図（半図）である。本発明の第一実施形態のタイヤのベルト構造を概略的に示す図である。本発明の第一実施形態のタイヤに配置される通信装置としてのＲＦタグを示す斜視図である。本発明の第一実施形態のタイヤのタイヤ周方向断面を模式的に示す図である。従来のタイヤの負荷転動時におけるベルト層の変形の中立軸について説明するための図である。本発明の第一実施形態のタイヤの負荷転動時におけるベルト層の変形の中立軸について説明するための図である。従来のタイヤの負荷転動時における変形について説明するための図である。本発明の第一実施形態のタイヤの負荷転動時における変形について説明するための図である。ベルト構造の他の例を概略的に示す図である。ベルト構造の別の例を概略的に示す図である。

　本発明に係るタイヤは、任意の種類のタイヤに利用できるものであるが、好適にはトラック又はバス用タイヤに利用できるものである。
　以下、本発明に係るタイヤの実施形態について、図面を参照しながら例示説明する。各図において共通する構成要素には同一の符号を付している。

　図１は、本発明の第一実施形態のタイヤ１の幅方向断面図（半図）である。図２は、本発明の第一実施形態のタイヤ１のベルト構造を概略的に示す図である。

　本明細書において、特に断りのない限り、各要素の寸法や位置関係等は、タイヤ１を適用リムに装着し、所定の内圧を充填し、無負荷とした、基準状態で測定されるものとする。
　ここで、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではJATMA（日本自動車タイヤ協会）のJATMA YEAR BOOK、欧州ではETRTO (The European Tyre and Rim Technical Organisation)のSTANDARDS MANUAL、米国ではTRA (The Tire and Rim Association, Inc.)のYEAR BOOK等に記載されているまたは将来的に記載される、適用サイズにおける標準リム(ETRTOのSTANDARDS MANUALではMeasuring Rim、TRAのYEAR BOOKではDesign Rim)を指す（すなわち、上記の「リム」には、現行サイズに加えて将来的に上記産業規格に含まれ得るサイズも含む。「将来的に記載されるサイズ」の例としては、ETRTOのSTANDARDS MANUAL 2013年度版において「FUTURE DEVELOPMENTS」として記載されているサイズを挙げることができる。）が、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤのビード幅に対応した幅のリムをいう。
　また、「所定の内圧」とは、上記のJATMA YEAR BOOK等に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をいい、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をいうものとする。
　なお、ここでいう空気は、窒素ガス等の不活性ガスその他に置換することも可能である。

　本明細書において、「タイヤ最大幅位置」とは、一対のサイドウォール部でのカーカス同士の間のタイヤ幅方向距離が最大となるタイヤ径方向位置を意味する。

　また、本明細書において、「タイヤ周方向」は、「タイヤ周方向ＣＤ」ともいい、「タイヤ幅方向」は、「タイヤ幅方向ＷＤ」ともいう。本明細書において、「タイヤ径方向」は、「タイヤ径方向ＲＤ」ともいう。各図には、タイヤ周方向（ＣＤ）をＣＤ矢印により、タイヤ幅方向（ＷＤ）をＷＤ矢印により、タイヤ径方向（ＲＤ）をＲＤ矢印により、それぞれ示している。

　図１に示すように、本発明の第一実施形態のタイヤ１は、一対のビード部２と、一対のサイドウォール部３と、両サイドウォール部間に跨るトレッド部４とを有している。

　タイヤ１は、一対のビード部２に埋設された、一対のビードコア５と、一対のビードコア５にトロイダル状に跨るカーカス６を備えている。

　カーカス６は、一対のビードコア５同士の間にトロイダル状に跨り、タイヤの骨格を形成している。
　カーカス６は、ビードコア５間に配置されたカーカス本体部と、ビードコア５の周りにタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側へ折り返されているカーカス折り返し部と、を有していると、好適である。ただし、カーカス６は、カーカス折り返し部を有していなくてもよい。
　カーカス６は、１枚又は複数枚（本実施形態では１枚）のカーカスプライを含む。各カーカスプライは、それぞれ、カーカスコードと、カーカスコードを被覆する被覆ゴムと、を有している。
　カーカスコードは、スチール等の金属で構成されてもよいし、又は、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、もしくはアラミド等の有機繊維で構成されてもよい。

　なお、本実施形態のタイヤ１におけるビード部２の構成は特に限定されない。図１に示すように、タイヤ１は、一対のビードコア５のタイヤ径方向外側に、ビードフィラ５１を有し、ビードフィラ５１のタイヤ径方向外側に、スティフナー５２を有していてもよい。また、本実施形態のタイヤ１は、ビード部２において、適用リムに装着された際に、適用リムと少なくとも一部が接触するように配置された、ゴムチェーファ２１を備えていてもよい。

　図１及び図２に示すように、本実施形態のタイヤ１は、カーカス６のクラウン部のタイヤ径方向ＲＤの外側に配置された、複数のベルト層（本実施形態では２層）を備えている。
　複数のベルト層は、タイヤ周方向ＣＤに沿って延びるコードを有する、少なくとも１層（本実施形態では１層）の第一ベルト層７と、周方向ベルト層よりもタイヤ径方向ＲＤの外側に配置された、タイヤ周方向ＣＤに対し傾斜して延びるコードを有する少なくとも１層（本実施形態では１層）の第二ベルト層８を有している。
　ここで、「タイヤ周方向（ＣＤ）に沿って延びるコード」とは、コードがタイヤ周方向ＣＤに平行である場合や、コードをゴム被覆したストリップを螺旋巻回してベルト層を形成した結果等により、コードがタイヤ周方向に対してわずかに傾斜している場合（タイヤ周方向ＣＤに対する傾斜角度が５°以下）を含むものとする。
　また、「タイヤ周方向（ＣＤ）に対し傾斜して延びるコード」」とは、上記のタイヤ周方向ＣＤに沿って延びるコードよりも、タイヤ周方向ＣＤに対して大きい傾斜角度で傾斜しているコードを意味しており、角度は特に限定されない。
　なお、図１及び図２においては、第一ベルト層７が第二ベルト層８よりも、タイヤ幅方向長さがやや大きくなっているが、第一ベルト層７及び第二ベルト層８のタイヤ幅方向長さは、特に限定されない。

　第一ベルト層７及び第二ベルト層８は、コードと、コードを被覆するゴムとを有している。コードの材質は特に限定されず、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、もしくはアラミド等の有機繊維で構成されてもよいし、又は、スチール等の金属で構成されてもよい。また、被覆ゴムは、ベルトコーティングゴムに通常用いるゴム材料等、任意の既知のゴム材料を用いることができる。

　本実施形態のタイヤ１は、タイヤ最大幅位置ＳＷＨよりタイヤ径方向内側かつビードコア５のタイヤ径方向外側端位置よりタイヤ径方向外側の、タイヤ径方向位置に、ＩＣチップ１０と、ＩＣチップ１０に接続される少なくとも１つの線状のアンテナ９aとを有する、通信装置９が埋設されている。

　通信装置９は、タイヤ１の外部の所定の装置と無線通信可能な構成であればよく、通信装置９の構成は特に限定されるものではない。通信装置９は、例えば、ＲＦタグとすることができる。ＲＦタグは、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグともいう。通信装置９は、制御部及び記憶部を構成するＩＣチップ１０と、ＩＣチップ１０に接続される１つ以上の線状のアンテナ９aと、を有している。例えば、通信装置９は、線状に延びる２つのアンテナがＩＣチップ１０から互いに反対方向に延びるように設けられた、全体として長手状の形状を有していてもよい。ここで、「線状」とは、直線状に限られず、波状、又は螺旋状に延びる形状を含む。
　また、ＩＣチップ１０は、１つ以上のアンテナで受信する電磁波により発生する誘電起電力により動作してもよい。すなわち、通信装置９は、パッシブ型の通信装置であってもよい。或いは、通信装置９は、電池を更に備え、自らの電力により電磁波を発生して通信可能であってもよい。すなわち、通信装置９は、アクティブ型の通信装置であってもよい。

　図３は、本実施形態のタイヤ１に配置される通信装置９としてのＲＦタグを示す斜視図である。図３に示すように、本実施形態のタイヤ１に配置される通信装置９としてのＲＦタグは、アンテナ９ａを構成する第一アンテナ９ａ１及び第二アンテナ９ａ２と、これら第一アンテナ９ａ１及び第二アンテナ９ａ２で受信する電波により発生する誘電起電力により稼働する、制御部９ｂ及び記憶部９ｃを構成するＩＣチップ１０と、このＩＣチップ１０が取り付けられている板状の支持部材９ｄと、ＩＣチップ１０と、第一アンテナ９ａ１及び第二アンテナ９ａ２それぞれと、を電気的に接続する導電性の導通部材９ｅと、を備えている。
　なお、通信装置９は、被覆ゴムによって被覆されていてもよい。

　図４は、本発明の第一実施形態のタイヤ１のタイヤ周方向断面を模式的に示す図である。
　図１及び図４に示すように、本実施形態のタイヤ１において、通信装置９は、タイヤ最大幅位置ＳＷＨよりタイヤ径方向内側かつビードコア５のタイヤ径方向外側端位置ＢＣＥよりタイヤ径方向外側の、タイヤ径方向位置に埋設されている。また、本実施形態のタイヤ１において、通信装置９は、線状のアンテナ９a（本実施形態では第一アンテナ９ａ１及び第二アンテナ９ａ２）が、タイヤ周方向ＣＤに沿って配置されている。
　ここで、「タイヤ周方向（ＣＤ）に沿って配置」とは、直線状、波状、又は螺旋状に延びるアンテナの長手方向が、タイヤ周方向ＣＤに平行である場合や、タイヤ周方向ＣＤに対してわずかに傾斜している場合（タイヤ周方向ＣＤに対する傾斜角度が５°以下）を含むものとする。

　以下、本実施形態のタイヤの構成による作用効果について、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明する。
　図５Ａは、従来のタイヤの負荷転動時におけるベルト層の変形の中立軸について説明するための図である。図５Ｂは、本発明の第一実施形態のタイヤ１の負荷転動時におけるベルト層の変形の中立軸について説明するための図である。図６Ａは、従来のタイヤの負荷転動時における変形について説明するための図である。図６Ｂは、本発明の第一実施形態のタイヤ１の負荷転動時における変形について説明するための図である。なお、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、図中の点線は変形前のタイヤの外形を表し、実線は負荷転動時のタイヤの外形を表している。

　図５Ａは、従来のタイヤとして、本発明に係るベルト層の構成を有しない二層のベルト層が設けられていた場合を示している。ここで、「本発明に係るベルト層の構成を有しない」とは、例えば、タイヤ周方向ＣＤに対して傾斜するコードを有する、二層の傾斜ベルト層のみを有する場合等を意味している。
　本発明に係るベルト層の構成を有しない二層のベルト層を有するタイヤにおいては、タイヤ径方向外側のベルト層と、タイヤ径方向内側のベルト層との間に変形の中立軸ＮＡが位置し、タイヤ径方向外側のベルト層には圧縮の力が生じるとともに、タイヤ径方向内側のベルト層には引っ張りの力が生じる。この結果、トレッドゴムに伸び縮みが生じて、図６Ａに実線で示すような、タイヤの輪郭がつぶれるような変形が生じ、路面への踏み込み時と、路面からの蹴り出し時における歪みが大きくなる。このとき、通信装置がタイヤに埋設されていると、上記の歪みによって通信装置の耐久性が損なわれる虞がある。一方、図５Ｂに示す、本発明の第一実施形態のタイヤ１においては、タイヤ周方向ＣＤに沿って延びるコードを有する第一ベルト層７が高い剛性を発揮して、中立軸として機能する。そうすると、タイヤ径方向外側の、タイヤ周方向ＣＤに対し傾斜して延びるコードを有する第二ベルト層８に生じる圧縮の力だけが変形に影響するため、図６Bに実線で示すように、タイヤが環状の形状を保ったまま持ち上げられたような形状となる。この場合、タイヤの路面への踏み込み時と、路面からの蹴り出し時におけるタイヤ周方向の歪みが抑制される。このような、タイヤ周方向の変形が抑制されたタイヤ１において、線状のアンテナ９aがタイヤ１の周方向に沿うように埋設されることで、長手状のアンテナ９aへの影響が緩和され、通信装置９の十分な耐久性を確保することができる。

　以下、本発明の第一実施形態のタイヤ１における各構成要素の、好適な構成や変形例等について、説明する。

　本実施形態のタイヤ１において、第二ベルト層８の枚数は、１枚以上であれば特に限定されないが、２層以上であることが好ましい。
　図７に示す、ベルト構造の他の例においては、第一ベルト層７のタイヤ径方向外側に、第二ベルト層８Ａ及び第二ベルト層８Ｂが配置されている。
　上記構成によれば、タイヤ周方向ＣＤに対し傾斜して延びるコードを有する第二ベルト層８に生じる圧縮の力が１層のときよりも大きくなるのに加えて、中立軸として機能する第一ベルト層７が、第二ベルト層８の枚数が増えることでよりタイヤ径方向内側となり、タイヤ径方向内側において剛性を発揮してタイヤ周方向の歪みがさらに抑制されるため、より効果的に通信装置９の十分な耐久性を確保することができる。

　本実施形態のタイヤ１において、第二ベルト層８のコードのタイヤ周方向ＣＤに対する傾斜角度θ１の角度は特に限定されないが、第二ベルト層８の少なくとも１層は、タイヤ周方向ＣＤに対して４５°～７０°の角度で傾斜して延びるコードを有することが好ましい。
　タイヤ１の直進時の走行においては、ベルト層のコードのタイヤ周方向からの傾斜角度が小さい程、トレッド部にかかるタイヤ周方向の張力を負担しやすい傾向があるが、上記傾斜角度によれば、第二ベルト層８のタイヤ周方向の張力の負担が相対的に小さくなる。そうすると、第二ベルト層８よりもタイヤ径方向内側における張力の負担が高まり、タイヤ径方向内側で中立軸となる第一ベルト層７によって、タイヤの変形を抑制しやすくなる。これにより、タイヤの周方向の歪みがさらに抑制されるため、より効果的に通信装置９の十分な耐久性を確保することができる。
　より好ましくは、通信装置９の十分な耐久性を確保する観点から、傾斜角度θ１は、５０°～６５°である。

　なお、本実施形態のタイヤ１において、第二ベルト層８が２層以上である場合には、それぞれの第二ベルト層８のコードの傾斜角度は同じでもよく、異なっていてもよい。
　図７に示す、ベルト構造の他の例においては、第二ベルト層８A及び第二ベルト層８Bの傾斜角度θ２及びθ３は、タイヤ周方向ＣＤに対する傾斜角度は同じであるが、タイヤ赤道面CLに対して異なる向きに傾斜しており、互いに交差する向きに延びている。
　また、傾斜角度θ２及びθ３がそれぞれ異なる場合においては、傾斜角度θ２及びθ３のいずれかが、４５°～７０°であることが好ましい。

　本実施形態のタイヤ１において、通信装置９は、タイヤ最大幅位置ＳＷＨよりタイヤ径方向内側かつビードコア５のタイヤ径方向外側端位置ＢＣＥよりタイヤ径方向外側の、タイヤ径方向位置に埋設されていれば、タイヤ径方向位置は特に限定されないが、スティフナー５２のタイヤ径方向外側端よりタイヤ径方向内側かつゴムチェーファ２１のタイヤ径方向外側端よりタイヤ径方向外側の、タイヤ径方向位置に埋設されていることが好ましい。
　上記構成によれば、通信装置９の十分な耐久性をより効果的に確保するとともに、通信装置９の十分な通信性を確保することができる。

　また、本実施形態のタイヤ１において、第一ベルト層７の径方向内側には、ベルト層を設けないことができる。
　上記構成によれば、中立軸となる第一ベルト層７がタイヤ径方向内側で確実に中立軸として機能し、タイヤの変形を抑制しやすくなる。そうすると、タイヤの周方向の歪みがさらに抑制されるため、より効果的に通信装置９の十分な耐久性を確保することができる。

　図８は、第一実施形態のタイヤ１のベルト構造の別の例を概略的に示す図である。
　本実施形態のタイヤ１においては、図８に示すように、第一ベルト層のタイヤ径方向内側に、タイヤ周方向ＣＤに対する傾斜角度θ４が４５°～７０°で傾斜して延びるコードを有する、第三ベルト層１２を有していてもよい。
　なお、タイヤ１が第三ベルト層１２を有するとき、第一ベルト層７及び第二ベルト層８の枚数は、１層以上であれば特に限定されず、第二ベルト層８のコードの傾斜角度θ５についても、特に限定されない。
　また、図８において、第三ベルト層１２は、第一ベルト層７よりも、タイヤ幅方向長さがやや小さく、第二ベルト層８と同程度のタイヤ幅方向長さを有しているが、第一ベルト層７、第二ベルト層８及び第三ベルト層１２のタイヤ幅方向長さは、特に限定されない。

　上記構成によれば、タイヤ１１が突起物や縁石等に乗り上げた際には、タイヤの突起物や縁石等との接触域においてトレッドゴムに凹みが生じ、トレッドゴムのタイヤ径方向外側には、タイヤ幅方向ＷＤへの引っ張りの力が生じる。このとき、タイヤ径方向内側に配置された第三ベルト層１２が、タイヤ幅方向ＷＤにおける張力を負担することができるので、タイヤ全体の歪みが抑制され、タイヤ１に埋設された通信装置９の耐久性を維持することができる。

　本発明に係るタイヤは、任意の種類のタイヤに利用できるものであるが、好適にはトラック又はバス用タイヤに利用できるものである。

１：タイヤ、　２：ビード部、　３：サイドウォール部、　４：トレッド部、　５：ビードコア、　６：カーカス、　７：第一ベルト層、　８：第二ベルト層、　９：通信装置、　９a：アンテナ、　９a１：第一アンテナ、　９a２：第二アンテナ、　９ｂ：制御部、　９ｃ：記憶部、　９ｄ：支持部材、　９ｅ：導電部材、　１０：ＩＣチップ、　１２：第三ベルト層、　２１：ゴムチェーファ、　５１：ビードフィラ、　５２：スティフナー、　ＢＣＥ：ビードコアのタイヤ径方向外側端位置、　ＷＤ：タイヤ幅方向、　ＣＤ：タイヤ周方向、　ＲＤ：タイヤ径方向、　ＳＷＨ：タイヤ最大幅位置

Claims

　一対のビード部に埋設された、一対のビードコアと、前記一対のビードコアにトロイダル状に跨るカーカスと、該カーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に配置された、複数のベルト層と、を有するタイヤであって、
　前記複数のベルト層は、タイヤ周方向に沿って延びるコードを有する、少なくとも１層の第一ベルト層と、前記周方向ベルト層よりもタイヤ径方向外側に配置された、タイヤ周方向に対し傾斜して延びるコードを有する少なくとも１層の第二ベルト層と、を有し、
　タイヤ最大幅位置よりタイヤ径方向内側かつ前記ビードコアのタイヤ径方向外側端位置よりタイヤ径方向外側の、タイヤ径方向位置に、ＩＣチップと、前記ＩＣチップに接続される少なくとも１つの線状のアンテナとを有する通信装置が埋設されており、
　前記通信装置は、前記線状のアンテナが、タイヤ周方向に沿って配置されていることを特徴とする、タイヤ。
　前記第二ベルト層は、２層以上である、請求項１に記載のタイヤ。
　前記第二ベルト層の少なくとも１層は、タイヤ周方向に対して４５°～７０°の角度で傾斜して延びるコードを有する、請求項１又は２に記載のタイヤ。
　前記第一ベルト層のタイヤ径方向内側に、ベルト層を有しない、請求項１～３のいずれか一項に記載のタイヤ。
　前記第一ベルト層のタイヤ径方向内側に、タイヤ周方向に対して４５°～７０°の角度で傾斜して延びるコードを有する第三ベルト層を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のタイヤ。
　前記通信装置は、ＲＦタグである、請求項１～５のいずれか一項に記載のタイヤ。