(57)【要約】【課題】高速耐久性能とタイヤの大変形時における耐久性能をともに向上させた機能部品取付台座を提供する。【解決手段】  タイヤ３０の内面に取付けられる、機能部品２０の取付部２１を挿脱するための開口部１１と、機能部品２０の取付部２１を収納する収納凹部１２と、開口部１１側に突出する突起部１５及び突起部１５の開口部１１側に形成された取付用凹部１６を有し、タイヤ３０の内面に固定される底部１３と、底部１３と開口部１１とを繋ぐ側壁部１４とを備えるとともに、底部１３を構成するゴムのモジュラスを、側壁部１４を構成するゴムのモジュラスよりも高く設定した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの内面に取付けられる、機能部品の取付部を挿脱するための出入口となる開口部と前記機能部品の取付部を収納する収納凹部とを有するゴム製の機能部品取付台座であって、
前記タイヤの内面に固定される底部と、
前記底部と前記開口部とを繋ぐ側壁部とを備え、
前記底部が、
前記開口部側に突出する突起部と、
前記突起部の前記開口部側に設けられて、前記取付部の、前記機能部品の取付時に前記底部に対向する面に設けられた挿入用凸部と嵌合する取付用凹部とを有し、
前記底部を構成するゴムのモジュラスが、前記側壁部を構成するゴムのモジュラスよりも高いことを特徴とする機能部品取付台座。
【請求項２】
前記開口部の径が、前記底部の内壁面と前記側壁部の内壁面とにより形成される収納凹部の最大径よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の機能部品取付台座。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの使用状態を検出するセンサモジュール等の機能部品をタイヤに取付けるための機能部品取付台座に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力センサ、温度センサ、加速度センサ等のセンサと、電池又は発電素子と、無線機とを一体化したセンサモジュール等の機能部品をゴム製の台座を介してタイヤの内面に装着して、タイヤ内圧などの走行中のタイヤの状態を検出するとともに、検出されたセンサ情報を車両側に送信する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１では、台座とセンサモジュールとの嵌合部に突起を設けて、タイヤの踏み込み時及び蹴り出し時に機能部品に加わる慣性力を台座に分散させることで、電池や発電素子などの重量物を搭載しても、台座の高速耐久性能を確保するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１６０５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、センサモジュールとの嵌合部に突起を設けるだけでは、高速耐久性能が十分ではなかった。
そこで、台座のゴムのモジュラスを増大させれば、高速耐久性能を向上させることができると考えられるが、ゴムのモジュラスを増大させると、タイヤの変形が大きくなった場合には、台座のゴムの剛性が高まり過ぎるため、台座のゴムが変形に耐えきれず破損する場合があった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、高速耐久性能とタイヤの大変形時における耐久性能をともに向上させた機能部品取付台座を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、タイヤの内面に取付けられる、機能部品の取付部を挿脱するための出入口となる開口部と前記機能部品の取付部を収納する収納凹部とを有するゴム製の機能部品取付台座であって、前記タイヤの内面に固定される底部と、前記底部と前記開口部とを繋ぐ側壁部とを備え、前記底部が、前記開口部側に突出する突起部と、前記突起部の前記開口部側に設けられて、前記取付部の、前記機能部品の取付時に前記底部に対向する面に設けられた挿入用凸部と嵌合する取付用凹部とを有し、前記底部を構成するゴムのモジュラスが、前記側壁部を構成するゴムのモジュラスよりも高いことを特徴とする。
これにより、タイヤ踏み込み時などの大きな慣性力を、モジュラスの高いゴムで構成された底部で支持することができるとともに、タイヤが路面の突起を踏むなどして大変形した場合でも、側壁部がモジュラスが低いゴムから構成されているので、変形に追従することができる。したがって、機能部品取付台座の高速耐久性能とタイヤの大変形時における耐久性能をともに向上させることができる。
なお、モジュラスＭnは、試験片に、１００％以上の伸びを与えたときの応力（引張強さ）の大きさＦn（ＭＰａ）で、一般には、１００％モジュラスが用いられる。
また、前記開口部の径を、前記底部の内壁面と前記側壁部の内壁面とにより形成される収納凹部の最大径よりも小さく形成することで、収納凹部内に挿入された機能部品が機能部品取付台座のゴムの弾性力によって底部側に押圧されるようにしたので、機能部品を収納凹部内に確実に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態示す図である。
【図２】機能部品の取付部の形状を説明するための図である。
【図３】機能部品を装着した台座をタイヤの内面に取付けた状態を示す図である。
【図４】タイヤの変形時における台座に作用する慣性力をを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１（ａ），（ｂ）は、本実施の形態を示す図で、（ａ）図は、本発明による機能部品取付台座（以下、台座１０という）を示す図で、（ｂ）図は、この台座１０に装着される機能部品２０を示す図である。
機能部品２０は、取付部２１と、取付部２１から突出するように形成された把持部２２と、取付部２１の把持部２２とは反対側に設けられた挿入用凸部２３と、センサモジュール２４とを備える。
センサモジュール２４は、タイヤ内の温度、圧力、振動等を計測するためのセンサ２４ａと、電源としての発電素子２４ｂと、センサ２４ａで検出したデータを送信するための無線機２４ｃとを一体化したもので、取付部２１及び把持部２２の少なくとも一方に内蔵される。なお、センサ２４ａは、挿入用凸部２３に内蔵させてもよい。
以下、図１の上方向である把持部２２の突出方向を機能部品２０の上側、挿入用凸部２３の突出方向を下側、同図の左右方向を幅方向という。下側が機能部品２０の取付時におけるタイヤ３０の内面側（ここでは、インナーライナー部３１側）である。
本例では、図２（ａ），（ｂ）に示すように、取付部２１を、矩形２５と、矩形２５の右辺２５ｂを直径とした半円２６とから成る図形２７（角丸長方形の右半分）に矩形状の切欠部２５ｋを設けた図形を、矩形２５の左辺２５ａを回転軸Ｊとして回転して成る回転体の形状とした。回転軸Ｊは、得られた回転体の中心軸となるので、以下、このＪを回転体の中心軸という。
取付部２１は、上下方向の長さである高さが、上記矩形２５の左辺２５ａ（または、右辺２５ｂ）の長さａよりも切欠部２５ｋの深さｄだけ短く、半径が上辺２５ｃ（または、下辺２５ｄ）の長さｂと等しい円柱部２１ａと、この円柱部２１ａの幅方向外側に形成される、中心軸Ｊに平行な面で切ったときの断面形状が、中心軸Ｊから距離ｂだけ離れて位置する、直径が左辺２５ａ（または、右辺２５ｂ）の長さａに等しい半円である円環部２１ｂとを備える。円環部２１ｂの半円は、中心軸Ｊから離れる方向に突出するよう湾曲しており、円環部２１ｂの外径寸法（２ａ＋２ｂ）が、取付部２１の最大径となる。
取付部２１の下面側には、半径が上辺２５ｃ（または、下辺２５ｄ）の長さｂと等しい、高さが切欠部２５ｋの深さｄである円柱状の凹部２１ｋが形成されている。
把持部２２は、幅方向の長さが円柱部２１ａの半径ｂよりも短い板状の部材で、取付部２１の円柱部２１ａの上面側に突設される。なお、把持部２２を、円柱状の部材としてもよい。この場合も、円柱の半径を円柱部２１ａの半径ｂよりも短くすることが好ましい。
挿入用凸部２３は、取付部２１の円柱部２１ａの下面側である円柱状の凹部２１ｋから下方に突出する部材である。
本例では、この挿入用凸部２３を、円柱状の凹部２１ｋの中心を通り、円柱状の凹部２１ｋを、２つの半月状の凹部２１１ｋ，２１２ｋに分割する棒状の部材としたが、切欠部２５ｋの中心から下方に突出する円柱状としてもよい。あるいは、切欠部２５ｋから突出する複数の棒状の部材としてもよい。この場合、複数の棒状の部材は、切欠部２５ｋの中心に対して点対象、もしくは、中心線に対して線対称に設けることが好ましい。
【０００９】
台座１０は、図１（ａ）に示すように、機能部品２０の取付部２１を挿脱するための出入口となる開口部１１と、機能部品２０の取付部２１を収納する収納凹部１２とを有するゴム製の部品で、タイヤ３０の内面であるインナーライナー部３１に固定される底部１３と、底部１３と開口部１１とを繋ぐ側壁部１４とを備える。
底部１３は、開口部１１側に突出する突起部１５と、この突起部１５の開口部１１側に設けられた取付用凹部１６とを有する。
側壁部１４は、機能部品２０の取付部２１の、切欠部２５ｋを設ける前の形状である、中心軸Ｊに平行な面で切ったときの断面形状が角丸長方形である回転体のような形状の凹部を有する筒状の部材で、側壁部１４の内壁面と底部１３の内壁面とにより、機能部品２０の取付部２１と同形の収納凹部１２を形成する。すなわち、収納凹部１２は、取付部２１の円柱部２１ａに対応する円柱状空隙部１２ａと、収納凹部１２の取付部２１の円環部２１ｂに対応する、中心軸Ｊから離れる方向に突出するよう湾曲する円環状空隙部１２ｂとを有する。円環状空隙部１２ｂの外径寸法が、収納凹部１２の最大径となる。なお、収納凹部１２の長さ寸法を取付部２１の長さ寸法よりもやや小さめに設定すれば、取付部２１を台座１０のゴムの弾性により保持することができる。
また、側壁部１３の外周面は、下側に行くにしたがって、中心軸Ｊから遠ざけるように形成されている。このように、側壁部１４の肉厚を、下部に行くほど厚く形成すれば、底部１３だけでなく、側壁部１４の下部側もタイヤ３０の内面に固定される。
突起部１５は、機能部品２０の取付部２１の円柱状の凹部２１ｋに嵌合するように形成され、取付用凹部１６は、機能部品２０に設けられた挿入用凸部２３と嵌合するように形成される。具体的には、突起部１４を、円柱状の凹部２１ｋの径よりもやや大きめな径を有する円柱状に形成し、取付用凹部１６を、突起部１４の中心を通る、幅が挿入用凸部２３の幅よりもやや狭い直線状の溝として形成すれば、取付部２１を台座１０のゴムの弾性によ更に確実に保持できる。
突起部１５の取付用凹部１６の左右の部分１５１，１５２が、取付部２１の半月状の凹部２１１ｋ，２１２ｋとそれぞれ嵌合する。
なお、開口部１１の径は、当然のことながら、収納凹部１２の最大径よりも小さく形成される。これにより、収納凹部１２内に挿入された機能部品２０の取付部２１は、台座１０のゴムの弾性力によって底部１３側に押圧されるので、機能部品２０を、確実に嵌合状態に維持することができる。
【００１０】
本発明の台座１０では、機能部品２０の取付部２１の凹部２１ｋに嵌合するとともに、挿入用凸部２３が嵌合される取付用凹部１６を有する底部１３を構成するゴム（以下、ゴム１という）のモジュラスを、取付部２１の側面である円環部２１ｂを弾性により保持する側壁部１４を構成するゴム（以下、ゴム２という）のモジュラスよりも高く設定することで、台座１０の高速耐久性能とタイヤの大変形時における耐久性能をともに向上させることができるようにしている。
なお、ゴム１の１００％モジュラスとしては、０．９ＭＰａ〜１．３ＭＰａの範囲とすることが好ましく、ゴム２の１００％モジュラスとしては、４ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲とすることが好ましい。
以下、台座１０の作用について説明する。
図３（ａ）に示すように、タイヤ３０は、最下部が接地した状態で転動するので、非接地部は回転運動で、接地部は直線運動となる。このため、非接地部から接地部に移行する際には、境界である踏み込み端Ｅfで、踏み込み端よりも前の部分における向心力Ｆ1と踏み込み端近傍における向心力Ｆ2（Ｆ2＜Ｆ1と）とのアンバランスにより、タイヤ３０の内面に装着された台座１０及び機能部品２０に水平方向の慣性力ＦXが発生する（蹴り出し端の場合には、蹴り出し端よりも後ろの部分の向心力の方が蹴り出し端近傍における向心力よりも大きいので、慣性力の方向は逆になる）。
この慣性力ＦXは、同図の白抜きの小さな矢印で示すｆ1のように、台座１０の底部１３と側壁部１４の底部１３側の３箇所に分散される。
また、慣性力ＦXは、回転速度が高くなるほど大ききなり、数１０ｋｇｆにも及ぶ場合があるが、図４（ａ）に示すような、、底部１３を構成するゴムのモジュラスと側壁部１４を構成するゴムのモジュラスとが、ともに、上記のゴム２と同じ低いモジュラスのゴムである台座１０Ａでは、機能部品２０が重い場合には、台座１０の底部１３が破損し、機能部品２０がタイヤ３０の内面から脱落してしまうおそれがある。
一方、非接地部でのタイヤ内面は曲率を持っているが、接地部では水平になるため、タイヤの転動に伴い回転方向の繰り返し歪が発生する。更に、図３（ｂ）に示すように、タイヤ３０が大きな突起状のもの（図示せず）を通過するような場合には、衝撃力ＦZが作用するため、タイヤ３０の内面は逆Ｒが付くほどの大変形をし、より大きな回転方向歪が発生する。
ところで、図４（ｂ）に示すような、高速耐久性を高めるため、底部１３を構成するゴムのモジュラスと側壁部１４を構成するゴムのモジュラスとを、ともに、上記のゴム１と同じ高いモジュラスのゴムとした台座１０Ｂでは、台座１０の底部１３の破損は防止できるものの、側壁部１４のゴムがタイヤ３０の変形に追従できず、側壁部１４のゴムが破損してしまうするおそれがある。
これに対して、本発明の台座１０は、底部１３を構成するゴム１をモジュラスが高いゴムとし、側壁部１４を構成するゴム２をモジュラスが低いゴムとしたので、慣性力ＦXが大きくなった場合でも、底部１３が破損することはない。また、衝撃力ＦZによりタイヤ３０が大変形した場合でも、側壁部１４の弾性変形、及び、機能部品２０の取付部２１と台座１０との境界面の滑りｆ2により、台座１０の歪を逃がすことができるので、機能部品取付台座の高速耐久性能とタイヤの大変形時における耐久性能をともに向上させることができる。
【００１１】
［実施例］
機能部品を取付けた機能部品取付台座を、タイヤ内面に接着材で固定した後、タイヤを以下の条件で試験し、機能部品取付台座の破損の有無を調べた結果を以下の表１に示す。
実施例は、図１（ａ）に示した、側壁部のゴムであるゴム１の１００％モジュラスが１Ｍｐａ、底部のゴムであるゴム２の１００％モジュラスが７Ｍｐａである本発明による台座、従来例１は、側壁部も底部も、１００％モジュラスが１Ｍｐａであるゴム１を用いた台座、従来例２は、側壁部も底部も、１００％モジュラスが７Ｍｐａであるゴム２を用いた台座である。
（１）タイヤサイズ、２２５/５０Ｒ１７
（２）高速耐久試験
荷重６２０ｋｇｆ、空気圧２６０ｋＰａ、最大速度１７０ｋｍ/ｈまで走行。
（３）突起乗越試験
荷重７００ｋｇｆ、空気圧１８０ｋＰａ、最大速度５０ｋｍ/ｈで、３５ｍｍの高
さの突起を３６０回通過するまで実施。
【表１】
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表１から明らかなように、側壁部も底部も同種のゴムを用いた台座では、ゴムのモジュラスを低くすると、タイヤの大変形時における耐久性能は確保できるものの、高速耐久性能が劣化し、ゴムのモジュラスを高くすると、高速耐久性能は確保できるものの、タイヤの大変形時における耐久性能が劣ることがわかる。
また、本発明のように、側壁部のゴムに低モジュラスのゴムを用い、底部のゴムに高モジュラスのゴムを用いれば、高速耐久性能とタイヤの大変形時における耐久性能をともに確保できることが確認された。
【００１２】
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かである。
【００１３】
例えば、前記実施の形態では、機能部品２０の取付部２１を、角丸長方形の短軸を回転軸（中心軸Ｊ）として得られる回転体としたが、を中心軸Ｊに沿った方向の両方の端部（底部、頂部）の径寸法よりも大きい径寸法に形成された側面を有した回転体、又は、柱体、又は、盤体等のような形状、例えば、楕円の短軸を回転軸（中心軸）として得られる回転楕円体、又は、円柱体、又は円盤体のような形状であってもよい。
【符号の説明】
【００１４】
１０  機能部品取付台座、１１  開口部、１２  収納凹部、
１３  底部、１４  側壁部、１５  突起部、１６  取付用凹部、
２０  機能部品、２１  取付部、２１ａ  円柱部、２１ｂ  円環部、
２１ｋ  円柱状の凹部、２２  把持部、２３  挿入用凸部、２４  センサモジュール、
２４ａ  センサ、２４ｂ  発電素子、２４ｃ  無線機、
３０  タイヤ、３１  インナーライナー部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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