专利名称：具有电子部件的容纳器具的充气轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有诸如射频识别(RFID)应答机等电子部件的容纳器具的充气轮胎。
背景技术：
近年来，为了监控例如内压、温度和轮胎旋转圈数等各种数据，以及为了增强安全性和维护性能，提出了一种安装例如射频识别应答机等记录多种数据的电子部件的技术。应答机是一种具有半导体(其中发送/接收电路、控制电路、存储器等形成在一个芯片之中)及天线的小而轻的电子部件。通常使用的应答机不需要电池即可工作，当接收到质询无线电波时，其能够以所接收到的无线电波为电力发送存储器中的数据作为应答无线电波。
如日本公开实用新型申请H2-123404号公报等所公开的，一个在轮胎上安装这样的电子部件的方法的示例是，电子部件嵌入生(未硫化的)轮胎中，通过在硫化成型过程中的硫化粘着而将该电子部件和该轮胎一体形成。另一示例也见于日本公开实用新型申请H2-123404号公报，其公开了一种其中电子部件在硫化之后粘附到轮胎表面上的方法。
然而，在以上任何情况下，由于电子部件和轮胎彼此一体化地固定在一起，在车辆行驶时，轮胎的变形和撞击以及轮胎的发热强烈地传递到电子部件上。因此，存在电子部件受损以及轮胎性能劣化并产生故障的问题。可以考虑将电子部件安装在一个变形量相对小的胎圈部分上，但是因为会有一定程度的变形产生，该方法不足以解决上述问题。
发明内容
基于一种电子部件的容纳器具仅以容纳器具一端的侧部结合到胎腔表面上的构思，本发明的一个目的是提供一种充气轮胎，其能够阻止变形、撞击和轮胎发热传递到电子部件上，并且能够有效地防止电子部件的性能劣化和故障。
为达到上述目的，本发明提供一种充气轮胎，该充气轮胎具有与用于容纳电子部件的容纳器具结合的胎腔表面，其中所述容纳器具包括一个用于在其中容纳电子部件的容纳空间，并且包括一个结合区，该结合区结合至胎腔表面且设置在面对胎腔表面的后表面的一端上，仅所述结合区结合到胎腔表面上，由此使得在后表面另一端侧的非结合区的部分可与胎腔表面分离。
由于本发明具有上述的结构，容纳器具的另一端可以自由地从胎腔表面分离。这样，能够在行驶过程中有效地阻止变形、撞击和轮胎发热被传递到电子部件，并且能够有效地防止电子部件的劣化和故障。即使电子部件的尺寸相对较大，上述优点也能够有效地得到显现而不会对轮胎有不利影响，并且极大地增强了电子部件选择的灵活性。
图1是示出了本发明的充气轮胎的一个实施方式的截面图；图2是示出了第一实施方式的容纳器具和胎圈部分的放大截面视图；图3是示出了容纳器具的立体图；图4是示出了后板的后表面的后视图；图5是示出了第二实施方式的容纳器具和胎圈部分的放大截面视图；图6是示出了容纳器具的立体图；图7(A)是示出了在第一实施方式的容纳器具内形成一个叠置体的步骤的示意图，而图7(B)是示出了在第一实施方式的容纳器具内于叠置体上装载前板的步骤的示意图；图8是示出了在生胎上安置后板的步骤的示意图；以及图9是示出了和胎圈部分一起的容纳器具的另一示例的截面图。
具体实施例方式
将结合图示的示例解释本发明的具体实施方式
。图1是示出本发明的具有电子部件容纳器具的充气轮胎的子午线截面视图。图2是示出第一实施方式的容纳器具和胎圈部分的放大截面视图。图3是示出该容纳器具的立体图。
如图1所示，充气轮胎1(在一些情况下简称“轮胎1”)设置有一个电子部件的容纳器具，该轮胎1包括一个与路面接触的胎面部分2、一对从胎面部分2的相对两端径向向内延伸的胎侧部分3、和位于每个胎侧部分3的径向内端并且套在轮辋R上的胎圈部分4。在此示例中，轮胎1是用于客车的子午线轮胎。
轮胎1通过一个帘线加强层加强，并且确保必需的刚性和强度。帘线加强层包括至少一个环面形胎体6，该胎体6经过胎侧部分3从胎面部分2延伸到胎圈部分4的胎圈芯5。在此示例中，帘线加强层包括胎体6和带束层7，该带束层7存在于胎体6径向外部并处于胎面部分2的径向内侧。
胎体6由一个或多个(在此示例中是一个)胎体帘布层6A形成，在胎体帘布层6A中胎体帘线以一个相对于轮胎周向成70度到90度的角度设置。胎体帘布层6A连续设置有卷起部6b，该卷起部6b位于在胎圈芯5与5之间延伸的帘布层主体部6a的相对两侧，并从轮胎轴向内侧向外侧折回而保持在胎圈芯5周围。胎圈三角胶芯8布置在帘布层主体部6a和卷起部6b之间。胎圈三角胶芯8从胎圈芯5径向向外延伸以在从胎圈部分4到胎侧部分3的地方加强轮胎，并且其具有三角形的截面。
带束层7包括两个或更多个(在本示例中是两个)带束帘布层7A和7B，其中带束帘线以一个相对于轮胎周向成10到35度的角度设置。各帘布层之间的带束帘线彼此交叉。这样，带束的刚性得到加强，并且胎面部分2在其大致整个宽度上因环箍效果而得到极大加强。可以在带束层7的径向外部设置一个带层(未图示)以增强在高速行驶时的操纵稳定性和耐久性，带层中的带帘线以相对于轮胎周向成5度的角度设置。
轮胎1具有由例如丁基橡胶等已知的低透气性橡胶制成的胎腔表面HS。由此，胎腔保持气密。其内设置有用于容纳电子部件W的容纳空间10的容纳器具11被安装在胎腔表面HS上。
在此示例中，如图2和3所示，电子部件W密封在容纳器具11的容纳空间10内。更具体地，容纳器具11包括一个位于胎腔表面HS侧的后板13和一个叠置在后板13上的前板14。后板13和前板14分别具有外周边缘13E和14E，并且整个外周边缘13E和14E彼此结合，由此形成了在其中密封电子部件W的容纳空间10。后板13和前板14由厚度t1和t2为2.0毫米或更小的薄橡胶板制成。在此示例中，后板13和前板14为具有大体相同的宽度和大体相同的长度的四边形形状。
在本发明中，容纳器具11的后表面11S的一端设置有一个结合区11Sb，该结合区11Sb结合到胎腔表面HS上，并且只有该结合区11Sb结合到了胎腔表面HS上。以此结构，在另一端侧的非结合区11Sa的部分是自由的并且可以从胎腔表面HS上分离。容纳空间10形成于非结合区11Sa的部分内。因此，在行驶过程中能通过从胎腔表面HS自由分离非结合区11Sa来抑制变形、撞击和轮胎发热传递到电子部件上。这样便阻止了电子部件W受损并且能够防止电子部件W的性能劣化和故障。由此，优选地，结合区11Sb离开容纳空间10至少1.0毫米的距离L2(如图4所示)。
结合区11Sb结合到位于胎腔表面HS内的安装部HS1上。胎圈部分4适于作为安装部HS1。这是因为胎圈部分4是轮胎行驶过程中变形最小的部分，并且由此可降低例如施加到电子部件W上的撞击等的不利影响。这对于抑制容纳器具11的剥离损坏也是优选的。
如图1所示，胎圈部分4指基准线X径向内部的区域，该基准线X从胎圈部分4与轮辋凸缘Rf分离的分离点P开始与胎体6的帘布层主体部6a相交。“常规轮辋”是按照包括轮胎所基于的标准的标准体系为每个轮胎所确定的轮辋，并且常规轮辋是JATMA情况下的标准轮辋、TRA情况下的“设计轮辋(Design Rim)”和ETRTO情况下的“测量轮辋(Measuring Rim)”。此外，“常规内压”指按照标准体系为每个轮胎所确定的空气压力。“常规内压”在JATMA情况下是最大空气压力、在TRA情况下是描述于“在各种冷充气压力下的轮胎载荷极限(Tire Load Limitsat Various Cold Inflation Pressures)”中的最大值和在ETRTO情况下的“充气压力(Inflation Pressure)”。当轮胎是用于客车的轮胎时，常规内压是180kPa。
在容纳器具11内，只要仅仅结合区11Sb安装在胎圈部分4上，非结合区11Sa就可以越过基准线X仅朝向胎侧部分3延伸。同样在此情况下，由撞击等在电子部件W上产生的不利影响可以降低到很小的水平。在此示例中，形成容纳器具11外周的四个侧边中的一个侧边11a面对轮胎旋转中心线，并且结合区11Sb形成在该侧边11a的一侧。换言之，结合区11Sb形成于容纳器具11面对轮胎旋转中心线的侧边11a的一侧，即形成在容纳器具11面对轮胎径向内部的侧边11a的一侧。在这种情况下，可以安装一个超出参基准线X的大型电子部件W，并且极大地增强了电子部件W的选择灵活性。此外，在这种情况下，由于在轮胎旋转过程中离心力以径向向外牵引容纳器具11的方向施加，可以减少在结合区11Sb和非结合区11Sa之间的边界位置的挠曲疲劳，并且可以增强容纳器具11的耐久性。
如图5和6所示，容纳器具11可以形成为袋状的形状，其中容纳空间10的一端10a设置有一个用于容纳电子部件的开口12。为方便起见，其中电子部件W由容纳器具11密封的情况称为第一实施方式，而其中容纳器具形成为具有开口12的袋状形状的情况称为第二实施方式。
第二实施方式通过将后板13和前板14的外周边缘13E和14E彼此结合而形成，但是在形成容纳器具11外周的各侧边中存在一个未结合的部分。具体在本示例中，后板13和前板14形成为具有大体相同宽度的四边形形状，并且在形成容纳器具11外周的四个侧边中，除了其中一个侧边外，外周边缘13E的三个侧边和外周边缘14E的三侧边彼此结合。此时，优选地，后板13长于前板14，并且开口12形成在从端部边缘13a向内3.0mm或更多距离L1的位置处，该端部边缘13a位于后板13的未结合侧边一侧。以此结构，电子部件W能够容易地放入容纳空间10中和从中取出，并且电子部件W能够在其发生故障时进行更换。容纳器具11形成为使得整个电子部件W完全容纳于容纳空间10中，从而电子部件W不会在行驶过程中从开口12中跳出。
在第二实施方式中，由于和第一实施方式相同的原因，优选结合区11Sb形成在容纳器具11面对轮胎旋转中心线的侧边11a的一侧。此时，还优选开口12朝向轮胎旋转中心线开设。以此结构，由于在行驶过程中的离心力，可进一步阻止电子部件W从开口12中跳出。为进一步阻止电子部件W从开口12跳出，优选开口12使用例如丙烯酸粘合剂、橡胶粘合剂和硅酮胶等粘合剂封闭。
在本发明中，容纳器具11的结合区11Sb和胎腔表面HS可使用包括上述粘合剂的现有的各种粘合剂彼此结合。然而，为了保证较高的结合强度，优选地，它们两者通过在轮胎硫化成型过程中的硫化(硫化粘合)而结合为一体。
接下来，说明根据第一实施方式的充气轮胎1的制造方法，其中结合区11Sb和胎腔表面HS通过硫化结合。更具体地，第一实施方式包括至少(1)步骤KA1将未硫化的后板13N置于生胎1N的胎腔表面HS和胎圈部分4上(图8)；(2)步骤KA2将电子部件W置于未硫化的后板13N上而形成一个叠置体21(图7(A))；和(3)步骤KA3将未硫化的前板14N置于叠置体21上而覆盖电子部件W(图7(B))。
在此实施方式中，首先执行步骤KA2和KA3以预先形成一个未硫化的容纳器具11N，然后在步骤KA1中，将未硫化的后板13N以未硫化的容纳器具11N的状态置于胎腔表面HS上。
后板13N形成为由厚度t1为2.0毫米或更少的生橡胶板材料制成的四边形形状，并且该后板13N具有延伸出电子部件W外的外周边缘13E。在步骤KA2中，电子部件W放置在后板13N上使得在电子部件W周围留有外周边缘13E。在此示例中，使用20毫米(宽)×30毫米(长)×0.3毫米(厚)的四边形电子部件W。
在步骤KA3中，由厚度t2为2.0毫米或更少的生橡胶板材料制成的未硫化的前板14N置于叠置体21上。此时，前板14N的整个外周边缘14E和后板13N的整个外周边缘13E彼此叠置并粘结，并且易于形成具有容纳空间10的未硫化的容纳器具11N，电子部件W密封在该容纳器具11N的容纳空间10中。
接下来，在步骤KA1中，如图8所示，后板13N以未硫化的容纳器具11N的状态放置并粘合到生胎1N的胎腔表面HS和胎圈部分4上。此时，一个为非粘合层的剥离板23已事先粘贴到后表面11S上且粘贴在非结合区11Sa上，这样非结合区11Sa不会硫化粘合到胎腔表面HS上。剥离板23这样粘贴除结合区11Sb之外的所有区域都延伸出后表面11S。优选的剥离板23是通过使由树脂制成的板体表面受到剥离处理而获得的板，并且树脂材料是在180摄氏度的热度下不熔化的材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)和聚醚醚酮(PEEK)。对于剥离处理，可采用以诸如聚氟乙烯基树脂和硅酮基树脂等相对于橡胶具有离型性的离型性树脂对板体进行涂覆的处理过程。或者，可采用向表面施加包括硅酮油等的液体离型剂的处理过程。或者，剥离板23本身可以仅由离型性树脂形成。在此示例中，剥离板23即使在硫化步骤之后仍然粘合在容纳器具11的后表面11S上。然而，也可以去除相对于轮胎侧的橡胶的离型性，从而剥离板23在硫化步骤之后从后表面11S上释放并且粘合到胎腔表面HS上。
在该制造方法中，这些步骤可以按照KA1→KA2(或KB2)→KA3(或KB3)的顺序执行，即可以首先将后板13N粘合到生胎1N的胎腔表面HS上，而电子部件W和前板14N可以顺序设置在后板13N上。
然后，如传统轮胎那样，将生胎1N放入一个硫化模中，并硫化和形成轮胎。此时，由于内囊膨胀，未硫化的容纳器具11N在压力下与生胎1N相接触，并且两者可硫化并粘合，从而彼此结合为一体。
如果未硫化的容纳器具11N过厚，则由内囊导致的压力会集中，并且轮胎1和容纳器具11会变形。因此，优选地，后板13N和前板14N的厚度t1和t2设置为2.0毫米或更少，这样由内囊产生的压力得以分散。然而，如果厚度t1和t2小于0.4毫米，厚度会太薄并且很难保证承受轮胎旋转的强度。为保证此强度，可以嵌入一个其中设置了帘线或布加强材料(例如帆布)的部件以加强该板。对于后板13N和前板14N，可以采用能够进行硫化并粘合到内衬层橡胶上的各种橡胶，例如天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、丁苯橡胶(SBR)、聚丁橡胶(BR)和丁基橡胶(IIR)等。
虽然特别优选的实施方式已经在上面详细描述，但本发明并不限于所图示说明的实施方式，并且除了客车轮胎外，轮胎1能够形成为各种类型的轮胎，例如在客车轮胎之外制造成各种类别的轮胎，例如商贩车辆轮胎、重载车辆轮胎以及两轮车辆轮胎等。除了四边形形状外，容纳空间10可根据电子部件W的形状而具有各种形状。容纳器具11N可以如图9所示形成一个非板状的形状，而不是夹在后板13和前板14之间。在此情况下，容纳器具11一体设有一个其中容纳电子部件W的厚橡胶块主体部25和一个具有要结合到轮胎上的结合区11Sb的舌片状结合部26。本发明可以各种方式进行改进和实施，例如，除射频识别应答机之外，容纳空间10可以用于容纳诸如压力传感器、温度传感器和加速度传感器等的各种电子部件W。
示例依照第一实施方式的制造方法，基于示于表1的参数制造具有如图2和3所示结构的容纳器具11的充气轮胎(195/65R15)的样胎。在行驶状态下，在容纳于容纳器具11中的电子部件W(射频识别应答机)中进行接收确认测试。该电子部件是一个电磁感应型射频识别标签(V720S)，其由欧姆龙公司(Omron Co.，Ltd)制造并且通讯频率是13.56MHz。
(1)接收确认测试其中的容纳器具中插入了电子部件的样胎在轮辋为15×6JJ、内压190kPa和竖直载荷6.96kN的条件下，在一个测试鼓上以80km/h的速度运行60小时，并且由一个读出装置(欧姆龙公司制造的HS03)确认运行后的电子部件的接收性能。电子部件的数据读取距离130毫米，数据写入距离是130毫米，并且确定存储机能正常工作而没有丢失数据。
表1
权利要求
1.一种充气轮胎，其具有一个与用于容纳电子部件的容纳器具结合的胎腔表面，其中所述容纳器具包括一个用于在其内容纳电子部件的容纳空间，并且包括一个结合区，该结合区结合至所述胎腔表面并且设置在面对该胎腔表面的后表面的一端上，仅所述结合区结合到所述胎腔表面上，由此使得位于后表面另一端侧的非结合区的部分能够从所述胎腔表面分离。
2.如权利要求1所述的具有用于容纳电子部件的容纳器具的充气轮胎，其中，所述容纳空间在非结合区的部分内形成。
3.如权利要求1或2所述的具有用于容纳电子部件的容纳器具的充气轮胎，其中，所述容纳器具的结合区结合至胎圈部分。
4.如权利要求1至3中任一项所述的具有用于容纳电子部件的容纳器具的充气轮胎，其中，所述结合区形成在面对轮胎旋转中心线的侧边的一侧上。
5.如权利要求1至4中任一项所述的具有用于容纳电子部件的容纳器具的充气轮胎，其中，所述电子部件密封在所述容纳器具的容纳空间内。
6.如权利要求1至4中任一项所述的具有用于容纳电子部件的容纳器具的充气轮胎，其中，所述容纳器具形成为具有一个开口的袋状形状，所述电子部件通过该开口放入所述容纳空间中及从中取出。
7.如权利要求6所述的具有用于容纳电子部件的容纳器具的充气轮胎，其中，所述开口开设为面对着所述轮胎旋转中心线。
8.如权利要求1至7中任一项所述的具有用于容纳电子部件的容纳器具的充气轮胎，其中，所述容纳器具包括一个面对所述胎腔表面的橡胶后板和一个叠置在该后板上的前板，所述后板的外周边缘和所述前板的外周边缘彼此结合，由此形成了所述的容纳空间。
9.如权利要求1至8中任一项所述的具有用于容纳电子部件的容纳器具的充气轮胎，其中，所述容纳器具的后表面或者所述胎腔表面设置有一个用于形成所述非结合区的非粘合层。
全文摘要
一种充气轮胎(1)，其具有一个其上结合用于容纳电子部件的容纳器具(11)的胎腔表面(HS)。该容纳器具(11)包括一个用于在其内容纳电子部件(W)的容纳空间(10)，并且包括一个结合区(11Sb)，该结合区结合到胎腔表面(H)至胎腔表面(HS)，由此使得位于后表面(11S)另一端侧的非结合区(11Sa)可从该胎腔表面(HS)上分离。
文档编号H01Q1/27GK1789027SQ20051013462
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月13日 优先权日2004年12月14日
发明者中尾幸夫, 川井若浩, 木岛贤 申请人:住友橡胶工业株式会社, 欧姆龙株式会社