充气轮胎的制作方法

1.本发明涉及一种埋设有被包覆层包覆的应答器(transponder)的充气轮胎，更详细而言，涉及一种能在保证轮胎的耐久性的同时改善应答器的通信性的充气轮胎。


背景技术：

2.提出在充气轮胎中，将rfid标签(应答器)埋设于轮胎内(例如，参照专利文献1)。在将应答器埋设在轮胎内时，通过用包覆层包覆应答器并降低该包覆层的相对介电常数，可以改善应答器的通信性。但是，如果包覆层太厚，则有可能会导致轮胎耐久性下降。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利特开平7-137510号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的问题
7.本发明的目的在于提供一种能在保证轮胎的耐久性的同时改善应答器的通信性的充气轮胎。
8.技术手段
9.用于达成上述目的的本发明的充气轮胎的特征在于，该充气轮胎具备沿轮胎周向延伸而成为环状的胎面部、配置于该胎面部的两侧的一对侧壁部以及配置于这些侧壁部的轮胎径向内侧的一对胎圈部，并且，在该侧壁部埋设有应答器，该应答器被包覆层包覆，该包覆层的相对介电常数比邻接于该包覆层的周边橡胶构件的相对介电常数低，该包覆层的总厚度gac与该应答器的最大厚度gar满足1.1≤gac/gar≤3.0的关系。
10.发明效果
11.在本发明中，应答器被包覆层包覆，包覆层的相对介电常数比邻接于该包覆层的周边橡胶构件的相对介电常数低，包覆层的总厚度gac与应答器的最大厚度gar满足上述关系，由此，将应答器与周边橡胶构件充分分离并用相对介电常数较低的包覆层包裹，因此能够改善应答器的通信性。另外，通过相对于应答器的最大厚度gar对包覆层的总厚度gac的上限值进行规定，能够充分保证轮胎的耐久性。
12.在本发明中，应答器具有基板和从该基板的两端延伸的天线，应答器沿轮胎周向延伸，天线的轮胎周向的末端和包覆层的轮胎周向的末端之间的距离l优选为在2mm至20mm的范围内。由此，整个应答器都被包覆层充分包覆，因此能够充分保证应答器的通信距离。
13.应答器具有基板和从该基板的两端延伸的天线，天线优选为相对于轮胎周向在
±
20
°
的范围内延伸。通过如此控制构成应答器的天线的倾斜度，能够充分保证应答器的耐久性。
14.应答器厚度方向的中心优选为被配置于从包覆层的厚度方向一侧的表面起该包覆层的总厚度gac的25％至75％的范围内。由此，应答器被包覆层充分包覆，因此能够充分
保证应答器的通信距离。
15.包覆层包含弹性体或橡胶，该包覆层的相对介电常数优选为在7以下。通过如此规定包覆层的相对介电常数，能够有效地改善应答器的通信性。
16.优选的是，应答器的中心被配置为在轮胎周向上与作为轮胎构件的接头部分离10mm以上。由此，能够有效地改善轮胎的耐久性。
17.优选的是，应答器被配置于从胎圈部的胎圈芯的上端起向轮胎径向外侧15mm的位置与轮胎最大宽度位置之间。由此，由于应答器被配置于行驶时应力振幅较小的区域，因此，能够有效地改善应答器的耐久性，进而不会降低应答器的通信性和轮胎的耐久性。
附图说明
18.图1为表示由本发明的实施方式构成的充气轮胎的子午线半剖视图。
19.图2为放大示出图1的充气轮胎的主要部分的剖视图。
20.图3(a)、图3(b)为分别示出可埋设于本发明的充气轮胎的应答器的立体图。
21.图4为在被包覆层包覆的状态下埋设于充气轮胎的应答器的剖视图。
22.图5为示出由本发明的实施方式构成的充气轮胎的变形例的子午线半剖视图。
23.图6(a)至图6(c)为分别示出在被包覆层包覆的状态下埋设于充气轮胎的应答器的平面图。
24.图7(a)至图7(b)为分别示出在被包覆层包覆的状态下埋设于充气轮胎的应答器的平面图。
25.图8是概略地示出图1的充气轮胎的子午线剖视图。
26.图9是概略地示出图1的充气轮胎的赤道线剖视图。
27.图10是示出试验轮胎中的应答器的轮胎径向位置的说明图。
具体实施方式
28.以下，参考附图，对本发明的构成详细地进行说明。图1至图8是示出由本发明的实施方式构成的充气轮胎的图。
29.如图1所示，本实施方式的充气轮胎具备沿轮胎周向延伸而成为环状的胎面部1、配置于胎面部1的两侧的一对侧壁部2以及配置于这些侧壁部2的轮胎径向内侧的一对胎圈部3。
30.在一对胎圈部3之间装架有将多条胎体帘线在径向上排列而成的至少一层(在图1中为一层)胎体层4。胎体层4由橡胶包覆。作为构成胎体层4的胎体帘线，优选使用尼龙、聚酯等有机纤维帘线。在各胎圈部3埋设有环状的胎圈芯5，在该胎圈芯5的外周上配置有剖面为三角形的包含橡胶组合物的胎边芯6。
31.另一方面，在胎面部1的胎体层4的轮胎外周侧埋设有多层(在图1中为两层)带束层7。带束层7被配置为包括相对于轮胎周向倾斜的多条增强帘线，且增强帘线在层间彼此交叉。在带束层7中，增强帘线相对于轮胎周向的倾斜角度例如被设定在10
°
至40
°
的范围内。作为带束层7的增强帘线，可优选使用钢帘线。
32.为了提升高速耐久性，在带束层7的轮胎外周侧配置有将增强帘线以相对于轮胎周向例如5
°
以下的角度排列而成的至少一层(在图1中为两层)带束覆盖层8。在图1中，位于
轮胎径向内侧的带束覆盖层8构成覆盖整个带束层7宽度的全覆盖件，位于轮胎径向外侧的带束覆盖层8构成仅覆盖带束层7的端部的边缘覆盖层。作为带束覆盖层8的增强帘线，可优选使用尼龙或芳纶等有机纤维帘线。
33.在上述充气轮胎中，胎体层4的两个末端4e被配置为绕各胎圈芯5从轮胎内侧向外侧折回，以包住胎圈芯5和胎边芯6。胎体层4包括：主体部4a，其为从胎面部1起经过各侧壁部2而至各胎圈部3的部分；以及卷起部4b，其为在各胎圈部3中绕胎圈芯5卷起并朝向各侧壁部2侧延伸的部分。
34.此外，在轮胎内表面沿着胎体层4配置有内衬层9。在胎面部1配置有胎冠橡胶层11，在侧壁部2配置有侧壁橡胶层12，在胎圈部3配置有轮辋缓冲橡胶层13。
35.另外，在上述充气轮胎中，在较侧壁部2中的胎体层4更靠轮胎宽度方向外侧的部位埋设有应答器20。另外，如图2所示，应答器20被包覆层23包覆。该包覆层23以夹着应答器20的表背侧两面的方式包覆整个应答器20。
36.作为应答器20，例如，能够使用rfid(radio frequency identification：射频识别)标签。如图3(a)、图3(b)所示，应答器20具有存储数据的ic基板21和非接触式收发数据的天线22。通过使用此种应答器20，能够适时地写入或读出与轮胎有关的信息，能够高效地管理轮胎。需要说明的是，rfid是一种包含具有天线和控制器的读写器以及具有ic基板和天线的id标签，且可通过无线方式使数据相互通信的自动识别技术。
37.应答器20整体的形状并没有特别地限定，例如，如图3(a)、图3(b)所示，可以使用柱状、板状的应答器。特别是，若使用的是图3(a)所示的柱状的应答器20，则能够追踪轮胎各方向的变形，因此优选。此时，应答器20的天线22分别从ic基板21的两个端部突出，呈螺旋状。由此，能够追踪行驶时轮胎的变形，从而能够改善应答器20的耐久性。此外，通过适当变更天线22的长度，能够确保通信性。
38.在如此构成的充气轮胎中，包覆应答器20的包覆层23的相对介电常数被设定为比邻接于该包覆层23的周边橡胶构件(例如，胎边芯6、内衬层9、侧壁橡胶层12、轮辋缓冲橡胶层13、胎体层4的覆层橡胶)的相对介电常数低，并且，如图4所示，包覆层23的总厚度gac与应答器20的最大厚度gar满足1.1≤gac/gar≤3.0的关系。
39.在上述充气轮胎中，应答器20被包覆层23包覆，包覆层23的相对介电常数比邻接于该包覆层23的周边橡胶构件的相对介电常数低，包覆层23的总厚度gac与应答器20的最大厚度gar满足上述关系，由此，将应答器20与周边橡胶构件充分分离并用相对介电常数较低的包覆层23包裹，因此能够改善应答器20的通信性。即，由于电波波长在电介质中被缩短，因此应答器20的天线22的长度被设定为对缩短后的电波波长产生谐振。通过如此优化应答器20的天线22的长度，通信效率得到了大幅改善。但是，为了优化应答器20的通信环境，需要将应答器20与邻接于包覆层23的周边橡胶构件充分分离。因此，通过满足1.1≤gac/gar≤3.0的关系，能够改善应答器20的通信性。另外，通过相对于应答器20的最大厚度gar对包覆层23的总厚度gac的上限值进行规定，能够充分保证轮胎的耐久性。由此，能在保证轮胎的耐久性的同时改善应答器20的通信性。
40.此处，如果gac/gar的值小于1.1，则无法获得改善应答器20的通信性的效果，反之，如果大于3.0，则会降低轮胎的耐久性。特别理想的是，包覆层23的总厚度gac和应答器20的最大厚度gar满足1.5≤gac/gar≤2.5的关系。需要说明的是，包覆层23的总厚度gac是
在包括应答器20在内的位置处的包覆层23的总厚度，例如，如图4所示，是在轮胎子午线剖面上穿过应答器20的中心c并与最近的胎体层4的胎体帘线正交的直线上的总厚度。例如，轮胎中的包覆层23的总厚度gac为2.0mm至3.0mm。另外，在上述直线上形成于应答器20的外侧的包覆层23的皮膜的厚度分别为0.3mm至1.5mm为好。包覆层23的剖面形状并没有特别地限定，例如，可以采用三角形、长方形、梯形、纺锤形。
41.而且，在上述充气轮胎中，在较胎体层4更靠轮胎宽度方向外侧处埋设有应答器20，因此，不存在于应答器20通信时隔断电波的轮胎构件，能良好地保证应答器20的通信性。需要说明的是，在本发明中，应答器20配置于侧壁部2，但其在轮胎轴向上的位置并没有特别地限定。当在较胎体层4更靠轮胎宽度方向外侧处埋设应答器20时，可以将应答器20配置在胎体层4的卷起部4b与轮辋缓冲橡胶层13之间、胎体层4与侧壁橡胶层12之间。作为其他构造，也可以将应答器20配置于胎体层4的卷起部4b与胎边芯6之间、胎体层4的主体部4a与胎边芯6之间。另外，如图5所示，也可以将应答器20配置在胎体层4与内衬层9之间。
42.在上述充气轮胎中，如图6(a)至图6(c)所示，应答器20具有基板21和从该基板21的两端延伸的天线22，应答器20沿轮胎周向tc延伸为好。更具体而言，应答器20相对于轮胎周向的倾斜角度α在
±
20
°
的范围内为好。另外，天线22的轮胎周向的末端和包覆层23的轮胎周向的末端之间的距离l在2mm至20mm的范围内为好。由此，由于整个应答器20都被包覆层23充分包覆，因此能够充分保证应答器20的通信距离。
43.此处，如果应答器20相对于轮胎周向tc的倾斜角度α的绝对值大于20
°
，则会降低应答器20对于行驶时的轮胎反复变形的耐久性。另外，如果天线22的轮胎周向的末端和包覆层23的轮胎周向的末端之间的距离l小于2mm，则天线22的轮胎周向的末端会从包覆层23中露出，从而导致天线22有可能在行驶时破损，并且有可能会使行驶后的通信距离变短。另一方面，如果距离l大于20mm，则轮胎周向上会出现局部重量增加，因此，会成为导致轮胎平衡性变差的主要原因。
44.在上述充气轮胎中，如图7(a)、图7(b)所示，应答器20亦可具有基板21和从该基板21的两端延伸的天线22，并且天线22中的至少一个天线相对于基板21弯曲延伸。此时，各天线22相对于轮胎周向tc的角度β在
±
20
°
的范围内为好。通过如此控制构成应答器20的天线22的倾斜度，能够充分保证应答器20的耐久性。
45.此处，如果应答器20相对于轮胎周向tc的倾斜角度β的绝对值大于20
°
，则会使应力集中在天线22的基端部以应对行驶时轮胎的反复变形，从而导致应答器20的耐久性下降。需要说明的是，由于天线22不一定是直线，因此天线22的倾斜角度β为连接天线22的基端和前端的直线相对于轮胎周向tc所形成的角度。
46.在上述充气轮胎中，如图4所示，应答器20的厚度方向上的中心c被配置于从包覆层23的厚度方向的一侧的表面起该包覆层23的总厚度gac的25％至75％的范围内为好。由此，由于应答器20被包覆层23充分包覆，因此应答器20的周围环境稳定，不会发生谐振频率偏离，能够充分保证应答器20的通信距离。
47.作为包覆层23的组分，优选的是，包覆层23包含橡胶或弹性体和20phr以上的白色填料。与含有碳的情形相比，如此构成包覆层23能够使包覆层23的相对介电常数较低，从而能够有效地改善应答器20的通信性。需要说明的是，在本说明书中，“phr”是指每100重量份的橡胶成分(弹性体)的重量份。
48.优选的是，构成该包覆层23的白色填料包含20phr至55phr的碳酸钙。由此，能够使包覆层23的相对介电常数较低，从而能够有效地改善应答器20的通信性。不过，若白色填料中过量含有碳酸钙，则会变得脆性，从而降低作为包覆层23的强度，因此不优选。此外，除了碳酸钙之外，包覆层23还可任意地含有20phr以下的二氧化硅(白色填料)、5phr以下的碳黑。若并用了少量的二氧化硅、碳黑，则能够确保包覆层23的强度，并且降低其相对介电常数。
49.此外，包覆层23的相对介电常数优选为7以下，更优选为2至5。通过如此适度地设定包覆层23的相对介电常数，能够确保应答器20发射电波时的电波透过性，从而能够有效地改善应答器20的通信性。需要说明的是，构成包覆层23的橡胶的相对介电常数在常温下为860mhz至960mhz的相对介电常数。此处，依据jis规格的标准状态，常温为23
±
2℃、60％
±
5％rh。该橡胶的相对介电常数是在23℃、60％rh下处理24小时后利用静电电容法而测得。上述的860mhz至960mhz的范围符合当前状态的特高(uhf：ultra high frequency)频带的rfid的分配频率，但是，若上述分配频率发生变更，则只要如上述般对该分配频率的范围的相对介电常数进行规定即可。
50.在上述充气轮胎中，如图8所述，作为轮胎径向的配置区域，应答器20被配置于从胎圈芯5的上端5e(轮胎径向外侧的端部)起向轮胎径向外侧15mm的位置p1与作为轮胎最大宽度的位置p2之间为好。即，应答器20被配置于图8所示的区域s1为好。若应答器20被配置于区域s1，则应答器20位于行驶时应力振幅较小的区域，因此，能够有效地改善应答器20的耐久性，从而更不会降低应答器20的通信性和轮胎的耐久性。此处，若应答器20被配置于较位置p1更靠轮胎径向内侧处，则会接近于胎圈芯5等金属构件，因此，有使应答器20的通信性变差的倾向。另一方面，若应答器20被配置于较位置p2更靠轮胎径向外侧处，则应答器20位于行驶时应力振幅较大的区域，从而容易导致应答器20本身破损、或使应答器20周边的界面发生剥离，因此，不优选。特别是，作为轮胎径向上的配置区域，应答器20被配置于从胎圈芯5的上端5e起向轮胎径向外侧20mm的位置与胎边芯6的上端之间、或从胎圈芯5的上端5e起向轮胎径向外侧20mm的位置与从胎圈芯5的上端5e起向轮胎径向外侧40mm的位置之间为好。在这种情况下，可以高水平地同时保证应答器20的通信性和轮胎的耐久性。
51.如图9所示，轮胎周向上具有轮胎构件的端部彼此重叠而成的多个接头部。图9中示出各接头部的轮胎周向上的位置q。优选的是，应答器20的中心被配置为在轮胎周向上与作为轮胎构件的接头部分离10mm以上。即，应答器20被配置于图9所示的区域s2为好。具体而言，构成应答器20的ic基板21在轮胎周向上与位置q分离10mm以上为好。而且，更优选的是，包括天线22在内的整个应答器20在轮胎周向上与位置q分离10mm以上，最优选的是，被包覆橡胶包覆的整个应答器20在轮胎周向上与位置q分离10mm以上。另外，接头部与应答器20相分离地配置的轮胎构件为与应答器20邻接的构件为好。作为此种轮胎构件，例如可例举胎体层4、胎边芯6、内衬层9、侧壁橡胶层12、轮辋缓冲橡胶层13。通过将应答器20配置在轮胎构件的与接头部相分离的位置，能够有效地改善轮胎的耐久性。
52.更具体而言，若应答器20被配置于胎体层4和内衬层9之间，则胎体层4的接头部和/或内衬层9的接头部优选为与应答器20相分离地配置。若应答器20被配置于胎体层4与侧壁橡胶层12及轮辋缓冲橡胶层13中的一者之间，并且胎体层4具有低翻折构造(low-tu)，则位于较胎边芯6的顶点更靠轮胎径向内侧处的应答器20优选为，胎边芯6的接头部、和/或
侧壁橡胶层12及轮辋缓冲橡胶层13中的一者的接头部与应答器20分离地配置，位于较胎边芯6的顶点更靠轮胎径向外侧处的应答器20优选为，胎体层4的接头部、和/或侧壁橡胶层12及轮辋缓冲橡胶层13中的一者的接头部与应答器20分离地配置。若应答器20被配置于胎体层4与侧壁橡胶层12及轮辋缓冲橡胶层13中的一者之间，并且胎体层4具有高翻折构造(high-tu)，则优选为胎体层4的接头部和/或侧壁橡胶层12及轮辋缓冲橡胶层13中的一者的接头部与应答器20分离地配置。
53.需要说明的是，图9的实施方式中示出了将各轮胎构件的接头部的轮胎周向的位置q等间隔配置的例子，但并不限定于此。轮胎周向上的位置q能够设定于任意的位置，在任一情况下，应答器20都被配置为在轮胎周向上与各轮胎构件的接头部分离10mm以上。
54.上述实施方式中示出了胎体层4的卷起部4b的末端4e被配置于胎边芯6的上端6e附近的例子，但并不限定于此，胎体层4的卷起部4b的末端4e能够配置于任意的高度。
55.实施例
56.制作比较例1、2和实施例1至20的轮胎，该轮胎的轮胎尺寸为235/60r18，具备沿轮胎周向延伸而成为环状的胎面部、配置于胎面部的两侧的一对侧壁部以及配置于这些侧壁部的轮胎径向内侧的一对胎圈部，并且在较侧壁部中的胎体层更靠轮胎宽度方向外侧处埋设有柱状的应答器，应答器被包覆层包覆，包覆层的总厚度gac与应答器的最大厚度gar的比gac/gar、天线的轮胎周向的末端和包覆层的轮胎周向的末端之间的距离l、天线相对于轮胎周向的角度β、应答器中心在包覆层内的位置、包覆层的相对介电常数、包覆层的原材料、轮胎周向上应答器中心到轮胎构件的接头部的距离、应答器在轮胎径向上的位置如表1、表2那样设定。
57.在比较例1、2以及实施例1至20中，包覆层的相对介电常数低于周边橡胶构件的相对介电常数。应答器中心在包覆层内的位置是用与包覆层的总厚度gac的比值来表示从包覆层的胎体层侧的表面到应答器中心的距离。
58.在表1和表2中，应答器在轮胎径向上的位置与图10所示的a至e各个位置相对应。
59.关于这些试验轮胎，通过下述试验方法，实施轮胎评价(耐久性)和应答器评价(通信性和耐久性)，并将其结果一并示于表1和表2。
60.耐久性(轮胎和应答器)：
61.将各试验轮胎组装于标准轮辋的车轮上，在气压120kpa、最大负荷载荷的102％、行驶速度81km的条件下利用转鼓试验机实施行驶试验，对轮胎产生故障时的行驶距离进行测量。评价结果分为三个阶段来表示，以
“◎
(优)”表示行驶距离到达6480km，以
“○
(良)”表示行驶距离为4050km至6480km，以
“×
(不可)”表示行驶距离小于4050km。而且，对于行驶结束后的各试验轮胎则分为两个阶段来表示，确认应答器可否通信和有无破损，以
“○
(良)”来表示可通信且无破损(与新品时相同)，以“δ(可)”来表示可通信但通信距离因天线破损而缩短。
62.通信性(应答器)：
63.使用读写器对各试验轮胎实施与应答器的通信作业。具体而言，测量可在读写器中以输出250mw、载波频率860mhz至960mhz通信的最长距离。评价结果分为三个阶段来表示，以
“◎
(优)”表示通信距离为1000mm以上，以
“○
(良)”表示通信距离为500mm至1000mm，以“δ(可)”表示通信距离小于500mm。
64.[0065][0066]
根据该表1和表2可以判断，实施例1至20的充气轮胎与比较例1相比，能够在保证轮胎的耐久性的同时改善应答器的通信性。在比较例1中，由于gac/gar＝1.0，所以应答器
的通信性不充分。在比较例2中，由于gac/gar＝3.1，所以轮胎的耐久性不充分。
[0067]
符号说明
[0068]
1 胎面部
[0069]
2 侧壁部
[0070]
3 胎圈部
[0071]
4 胎体层
[0072]
5 胎圈芯
[0073]
6 胎边芯
[0074]
7 带束层
[0075]
8 带罩层
[0076]
9 内衬层
[0077]
11 胎面橡胶层
[0078]
12 侧壁橡胶层
[0079]
13 轮辋缓冲橡胶层
[0080]
20 应答器
[0081]
21 基板
[0082]
22 天线
[0083]
23 覆盖层
[0084]
cl 轮胎中心线