充气轮胎和组装片的制作方法
本发明涉及一种充气轮胎和组装片。
背景技术:
有时在充气轮胎的内表面施加布线或设置电气部件。已知一种在充气轮胎的内表面设置传感器的技术(例如,专利文献1)。在该技术中,将作为天线的导体设于轮胎内,在传感器与轮胎外部的装置之间进行非接触通信。
此外,已知一种在充气轮胎的内表面设置加热器的技术(例如,专利文献2)。在该技术中,经由粘接于轮胎内表面的导电性线,向加热器供给电力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-001716号公报
专利文献2:日本特开2016-203829号公报
技术实现要素:
发明所要解决的问题
关于在充气轮胎的内表面施加布线或设置电气部件,专利文献1所记载的技术在关于作为天线的导体的设置方法方面存在改善的余地。此外,专利文献2所记载的技术在关于供给电力的布线的设置方面存在改善的余地。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种能将布线、电气部件适当地设置于轮胎的内表面的充气轮胎和组装片。
技术方案
为了解决上述问题并实现目的,通过本发明的一种方案实现的充气轮胎具备:轮胎内表面橡胶层,构成轮胎内表面;以及导电构件,至少一部分配置于所述轮胎内表面橡胶层的内腔侧,所述导电构件包含具有伸缩性的针织物,所述针织物的至少一部分由具有导电性的线构成。
优选的是,所述导电构件与设于所述轮胎内的电气设备电连接。
优选的是,所述导电构件沿所述轮胎内表面延伸地配置,所述导电构件的延伸的方向与所述针织物的具有伸缩性的方向一致。
优选的是,所述针织物是混用具有导电性的线和具有非导电性的线而构成的。
优选的是,所述具有导电性的线的颜色与所述具有非导电性的线的颜色不同。
优选的是,所述轮胎内表面橡胶层为内衬层,构成所述针织物的线的至少一部分埋没于所述内衬层或配置于所述内衬层的内腔侧的橡胶层。
优选的是,所述导电构件具备形成于构成所述针织物的线彼此之间的间隙部,所述轮胎内表面橡胶层具有穿过所述间隙部露出于所述针织物的表面的露出区域。
优选的是,所述针织物的透气量为60cm3/cm2·s以上。
优选的是,所述充气轮胎具备多个所述导电构件,多个所述导电构件与设于所述轮胎内的电气设备电连接,经由所述导电构件向所述电气设备供给电力。
优选的是,所述导电构件设于包括轮胎剖面高度的40%以上且70%以下的范围。
可以是,所述充气轮胎还具备覆盖橡胶层,所述覆盖橡胶层设于所述导电构件的轮胎内腔侧,覆盖所述导电构件的一部分。
优选的是,在所述轮胎内表面中,所述导电构件超过胎圈部的胎趾,至少延伸至胎圈基部。
优选的是,所述导电构件将设于所述轮胎内的电气设备与设于装接有所述轮胎的轮辋的电极之间的至少一部分电连接。
优选的是,在所述电气设备与所述电极之间的一部分中,所述导电构件穿过远离所述轮胎内表面的轮胎内腔部分。
优选的是,所述导电构件与一对胎圈基部分别对应地设置,所述导电构件分别电连接于与对应的一对所述胎圈基部接触的所述电极与设于所述轮胎内的电气设备,经由所述导电构件向所述电气设备供给电力。
优选的是,所述导电构件的长度方向的拉伸力的每单位宽度的值为0.01[n/mm]以上且1.0[n/mm]以下。
优选的是,对于所述导电构件而言,传输的电流的最大值imax[a]与所述具有导电性的线的合计截面积s[mm2]的比imax/s为0.01≤imax/s≤20,并且传输的电力的最大值pmax[w]与宽度wh[mm]的比pmax/wh为0.01≤pmax/wh≤2,所述宽度wh[mm]是与所述具有导电性的线的延伸方向正交的宽度。
优选的是,设于所述轮胎内的电气设备在轮胎内表面中配置于避开周向槽的正下方的区域或从所述轮胎内表面的端部至轮胎剖面高度的50%的位置为止的区域。
为了解决上述问题并实现目的,通过本发明的一种方案实现的组装片具备导电层,所述导电层包含具有伸缩性的针织物,所述针织物混用具有导电性的线和具有非导电性的线而构成,所述组装片包括设于所述导电层的一个主面和另一个主面的至少一方的橡胶层,所述组装片是层叠所述导电层与所述橡胶层而成的。
优选的是,在所述导电层和所述橡胶层被层叠的状态下的100%模量为所述橡胶层的单体中的100%模量的102%以上且180%以下。
发明效果
根据本发明的充气轮胎和组装片,能将布线、电气部件适当地设置于轮胎的内表面。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的充气轮胎的轮胎子午线方向的剖视图。
图2是表示图1中的导电构件的构成例的俯视图。
图3是放大表示图2中的导电部和非导电部的图。
图4是表示导电构件的设置范围的例子的图。
图5是从轮胎内腔侧观察包括柔性区(flexzone)的区域的图。
图6是表示轮胎向轮辋的装接状态的图。
图7是表示导电构件经过的路径的例子的图。
图8是表示设置与一对胎圈基部分别对应的导电构件的例子的图。
图9是表示电气设备的配置区域的例子的图。
图10是表示电气设备的配置区域的另一例子的图。
图11是表示电气设备的配置例的图。
图12是表示电气设备的配置例的图。
图13是表示导电构件相对于轮胎的内表面的配置例的图。
图14是表示导电构件相对于轮胎的内表面的配置例的图。
图15是表示导电构件相对于轮胎的内表面的配置例的图。
图16是表示导电部的一部分埋没于内衬层的橡胶的状态的剖视图。
图17是表示导电部的一部分埋没于内衬层的橡胶的状态的剖视图。
图18是表示图1中的导电构件的变形例的俯视图。
图19是表示图1中的导电构件的变形例的俯视图。
图20是表示图1中的导电构件的变形例的俯视图。
图21是表示图1中的导电构件的变形例的俯视图。
图22是表示图1中的导电构件的变形例的俯视图。
图23是表示能用于轮胎的成型时的组装片的例子的外观图。
图24是表示能用于轮胎的成型时的组装片的例子的外观图。
图25是表示能用于轮胎的成型时的组装片的例子的外观图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。在以下的各实施方式的说明中,对与其他实施方式相同或同等的构成部分标注相同的附图标记,并简略或省略其说明。本发明不由各实施方式所限定。此外,在各实施方式的构成要素中,包括本领域技术人员能置换且容易置换的要素或者实质上相同的要素。需要说明的是,以下所述的构成可以适当组合。此外,可以在不脱离发明的主旨的范围内进行构成的省略、置换或变更。
[充气轮胎]
图1是表示本发明的实施方式的充气轮胎的轮胎子午线方向的剖视图。图1示出了轮胎径向的一侧区域的剖视图。此外,作为充气轮胎的一个例子,图1示出了轿车用子午线轮胎。
在图1中,轮胎子午线方向的剖面是指,以包括轮胎旋转轴(省略图示)的平面切割轮胎时的剖面。此外,附图标记cl是轮胎赤道面,是指穿过轮胎旋转轴方向的轮胎的中心点并与轮胎旋转轴垂直的平面。此外,轮胎宽度方向是指与轮胎旋转轴平行的方向,轮胎径向是指与轮胎旋转轴垂直的方向。
此外,车宽方向内侧和车宽方向外侧被定义为将轮胎装接至车辆时的相对于车宽方向的朝向。此外,以轮胎赤道面cl为边界的左右区域被分别定义为车宽方向外侧区域和车宽方向内侧区域。此外,在轮胎相对于车辆的装接方向被指定的情况下,充气轮胎1具备表示轮胎相对于车辆的装接方向的装接方向表示部(省略图示)。装接方向表示部例如由附在轮胎的侧壁部的标记、凹凸构成。例如,ecer30(欧洲经济委员会规则第30条)规定必须在车辆装接状态下成为车宽方向外侧的侧壁部设置车辆装接方向的表示部。
充气轮胎(以下,有时仅称为轮胎)1具有以轮胎旋转轴为中心的环状构造,具备:一对胎圈芯11、11;一对胎边芯12、12;胎体层13;带束层14;胎面橡胶15;一对侧壁橡胶16、16;以及一对轮辋缓冲橡胶17、17。
一对胎圈芯11、11由将由钢形成的一根或多根胎圈钢丝以环状、多重的方式卷绕而成,埋设于胎圈部10,构成左右的胎圈部10的芯。一对胎边芯12、12分别配置于一对胎圈芯11、11的轮胎径向外周来加强胎圈部10。
胎体层13具有包含一层帘布层的单层构造或者层叠多层帘布层而成的多层构造,呈环状架设在左右胎圈芯11、11之间来构成轮胎的骨架。此外,胎体层13的两端部以包住胎圈芯11和胎边芯12的方式在轮胎宽度方向外侧卷回卡定。此外,胎体层13的帘布层是通过涂层橡胶来覆盖包含钢或者有机纤维材(例如,芳纶、尼龙、聚酯、人造丝等)的多条胎体帘线并进行轧制加工而构成,具有绝对值在80(deg)以上且90(deg)以下的胎体角度(定义为胎体帘线的长尺寸方向相对于轮胎周向的倾斜角)。
带束层14由一对交叉带束141、142和带束覆盖层143层叠而成,以包围在胎体层13的外周的方式配置。一对交叉带束141、142是通过涂层橡胶来覆盖包含钢或者有机纤维材料的多条带束帘线并进行轧制加工而构成的,具有绝对值在20(deg)以上且55(deg)以下的带束角度。此外,一对交叉带束141、142具有相互不同符号的带束层角度(定义为带束帘线的长尺寸方向相对于轮胎周向的倾斜角),使带束帘线的长尺寸方向相互交叉层叠(所谓的斜交构造)。带束覆盖层143是通过涂层橡胶来包覆包含钢或者有机纤维材的带束覆盖帘线而构成的,具有绝对值在0(deg)以上且10(deg)以下的带束层角度。此外,带束覆盖层143是例如通过涂层橡胶来包覆一条或者多条带束覆盖帘线而成的带材,能将该带材相对于交叉带束141、142的外周面在轮胎周向呈螺旋状卷绕多圈而构成。
充气轮胎1在胎体层13的轮胎内腔30侧具有内衬层9。内衬层9是轮胎内表面、即胎体层13的内周面,各轮胎宽度方向两端部到达一对胎圈部10的胎圈芯11的位置,并且在轮胎周向卷挂成环状而粘贴。内衬层9抑制空气分子向轮胎外侧透过。内衬层9是轮胎内表面橡胶层。内衬层9的内表面是轮胎内表面。内衬层9构成轮胎内表面。
胎面橡胶15配置于胎体层13和带束层14的轮胎径向外周,构成轮胎的胎面部。一对侧壁橡胶16、16分别配置于胎体层13的轮胎宽度方向外侧,构成左右侧壁部。一对轮辋缓冲橡胶17、17沿左右的胎圈芯11、11和胎体层13的卷回部配置,构成胎圈部10的轮辋嵌合面。
胎圈部10具有胎圈基部19。胎圈基部19成为胎圈部10的轮胎径向内侧的表面,以随着从轮胎宽度方向的内侧朝向外侧而向轮胎径向外侧扩展的方向,相对于轮胎旋转轴倾斜地形成。胎圈基部19的轮胎宽度方向内侧的端部被设为胎趾18,胎趾18成为作为胎圈部10的轮胎径向上的最内侧的端部的胎圈部最内端。
需要说明的是,充气轮胎1在胎面表面具备:多个周向槽21至24,在轮胎周向延伸;以及多个环岸部31至35,由这些周向槽21至24所划分出。
[导电构件]
如图1所示,充气轮胎1具备配置于轮胎内表面的导电构件5。在图1中,导电构件5沿轮胎内表面在轮胎径向延伸地配置。导电构件5包含具有伸缩性的针织物,所述针织物的至少一部分由具有导电性的线构成。导电构件5可以在轮胎1成型时设于轮胎内表面,也可以在轮胎1成型后设于轮胎内表面。
图2是表示图1中的导电构件5的构成例的俯视图。在图2中,将导电构件5的长度方向即延伸方向设为x方向,将导电构件5的宽度方向设为y方向。y方向是与x方向正交的方向。
在图2中,导电构件5具有导电部51和52、非导电部61、62以及63。在图2中,非导电部61、导电部51、非导电部62、导电部52以及非导电部63在y方向上排列配置。非导电部61、导电部51、非导电部62、导电部52以及非导电部63均在x方向延伸。在图2中,导电部51和52是包含导电性线的区域。非导电部61、62以及63是仅由非导电性线构成的区域。
如图2所示,导电部51配置于非导电部61与非导电部62之间。导电部52配置于非导电部62与非导电部63之间。因此,对于图2所示的导电构件5而言,两个导电部51和导电部52通过非导电部62电绝缘。此外,导电部51在y方向上被非导电部61和非导电部62夹着,因此在配置于轮胎内表面的状态下导电部51与构成轮胎1的其他部分电绝缘。而且,导电部52在y方向上被非导电部62和非导电部63夹着,因此在配置于轮胎内表面的状态下导电部52与构成轮胎1的其他部分电绝缘。根据导电构件5,能实现电源电压的供给。即,通过将两个导电部51、52与正极、负极建立对应,能实现电源电压的供给。
此外,非导电部61、62以及63与导电部51和52相比,沿x方向具有更丰富的伸缩性。因此,在导电构件5设于轮胎1的内表面时容易处理。如果使用导电构件5,则沿轮胎1的内表面设置导电构件5的操作容易。
[导电构件的针织物]
图3是放大表示图2中的导电部51、非导电部61和62的图。如图3所示,导电构件5具有混用具有导电性的线(以下,有时称为导电性线)511和具有非导电性的线(以下,有时称为非导电性线)611和621而构成的针织物50。针织物50是混用导电性线511、非导电性线611和621,通过相同的编织方法编织而成的单一的针织物。图3所示的针织物50的编织方法是一个例子,只要是沿x方向具有伸缩性的编织方法,也可以是其他编织方法。x方向是导电构件5的延伸的方向且针织物50的具有伸缩性的方向。因此,导电构件5的延伸的方向与针织物50的具有伸缩性的方向一致。
在俯视观察时,针织物50分为作为包含导电性线511的区域的导电部51和作为仅由非导电性线611构成的区域的非导电部。此外,在俯视观察时,针织物50分为作为包含导电性线511的区域的导电部51和作为仅由非导电性线621构成的区域的非导电部62。并且,作为包含导电性线511的区域的导电部51连续地在x方向延伸,由此作为导电构件发挥功能。
优选的是,在针织物50的使用导电性线511的区域中,导电性线511露出于针织物50的表里两面。例如,在图3中,纸面跟前侧为表面,纸面背侧为里面。就是说,导电构件5是在厚度方向均匀的构造。
导电性线511与非导电性线611和621根据材质的不同而弹性模量不同。针织物50有时具有厚度方向的一部分埋没于轮胎内表面的橡胶层的部分。若在埋没于轮胎内表面的橡胶层的部分中在厚度方向上弹性模量不同时,则有时针织物50的耐久性下降,导电性线511断裂。
在此,优选的是,导电性线511是施加了绝缘外皮的金属线。通过绝缘外皮,能防止在导电构件5构成的电气布线中不希望的位置处的短路。此外,如果是通过加热而熔化的绝缘外皮,则能通过焊接实现导电构件5与电气设备的电连接。绝缘外皮例如优选尼龙、聚酯、聚氨酯、氟树脂等树脂。最优选具有180℃以上的耐热性的漆皮的铜线。
导电性线511本身是不随动于伸长的线,但通过构成针织物50而随动于由轮胎1的变形引起的局部的伸长。因此,电阻的变化小。导电构件5的电阻例如为4[ω/m]以上且15[ω/m]以下的范围。由导电构件5的伸缩引起的电阻的变化在35%伸长时为10%以下。此外,优选的是,导电构件5的断裂伸长率为200%以上,重复50万次10%伸长后的电阻的增加率为30%以下。需要说明的是,上述的电阻是在包括导电性线的连续的单一的区域中测定出的值。例如,是针对图2的导电部51的两个部位测定出的值,不是将导电部51与导电部52合并地通电而测定出的值。
导电构件5的长度方向的拉伸力的每单位宽度的值t在100%伸长时,优选为下述算式(1)的关系。
0.01[n/mm]≤t≤1.0[n/mm]···(1)
在算式(1)中,将设置于轮胎的连续的一个导电构件(也可以包括导电性线和非导电性线)通过拉伸试验机以速度500[mm/min]拉伸,将在100%伸长的时间点的拉伸试验力设为t。在此所说的宽度是与导电构件整体的延伸方向正交的方向的拉伸试验前的尺寸。若上述t比算式(1)的范围大,则轮胎1的均匀性会恶化,因此不优选。若上述t比算式(1)的范围小,则有时会因反复应变而产生线的断裂,因此不优选。
导电构件5也可以在与作为延伸方向的x方向交叉的y方向间歇地配置非导电性的线。配置于y方向的非导电性的线作为导电性线511彼此的缓冲件而发挥功能。由此,能防止在导电构件5伸长时导电性线511彼此的绝缘外皮损伤,能防止导电性线511彼此的电短路。
此外,优选的是,导电性线511是捆扎多根金属线的构成。如果是捆扎了多根金属线的构成,则导电性线511对于轮胎1的反复变形的疲劳耐久性提高。
金属线的直径包括绝缘外皮,例如优选为10[μm]以上且100[μm]以下,更优选为20[μm]以上且80[μm]以下。优选捆扎三根以上且十二根以下的金属线作为一根导电性线511。针织物50使用多根导电性线511进行编织。例如,导电性线511也可以是捆扎了几根包括绝缘外皮的直径30[μm]的金属线的构成。
针织物50是混用导电性线511与非导电性线611和621编织而成的。包含有机纤维等的非导电性线611和621比金属制的导电性线511容易浸渍于轮胎内表面的橡胶。因此,非导电性线611和621与轮胎内表面的橡胶表现出优异的粘接性,从而耐久性提高。需要说明的是,提高了向橡胶的浸渍性,因此也可以在轮胎成型时向导电构件5施加5%以下的伸长后设置于橡胶材料。
如参照图2所说明的那样,优选的是,在由导电性线511构成的导电部51与导电部52之间设置由非导电性线621构成的非导电部62。通过设置非导电部62,能在单一的针织物50铺设多个导电部51、52。
非导电性线611和621为了应对焊接而优选高耐热的纤维。在非导电性线611和621中,从耐热性和耐久性的观点考虑,例如优选使用芳纶等。
非导电性线611和621也可以是捆扎了多根纤维而成。在该情况下,使用更多地捆扎比导电性线511细的纤维而成的线为好。由此,能代替导电性线511而确保针织物50的柔软性。
优选的是,导电性线511的颜色与非导电性线611和621的颜色不同。由于颜色不同,在将由导电性线511构成的导电部51、52与电气设备电连接时,能容易地识别电极等的连接位置,提高作业性。此外,轮胎内表面的颜色大多为黑色,因此优选将导电性线511、非导电性线611和621的颜色设为亮度高于黑色、能确保对比度的颜色。
构成针织物50的线,即导电性线511、非导电性线611和621等的至少一部分优选埋没于作为轮胎内表面橡胶层的内衬层9。构成针织物50的线中的、与轮胎内表面的橡胶层接触的线的至少一部分埋没于橡胶层,由此能确保牢固的接合,提高耐久性。需要说明的是,如果构成针织物50的线与胎体层13的胎体帘线的最小距离为0.3[mm]以上,则不会阻碍内衬层9的阻气性能并且不会促进氧化劣化,因此优选。
具备形成于构成针织物50的线彼此之间的间隙部g、h。优选的是,在轮胎内表面设置有导电构件5的状态下,作为轮胎内表面橡胶层的内衬层9穿过间隙部g、h露出于针织物50的表面。就是说,优选的是,内衬层9具有穿过间隙部g、h而露出于针织物50的表面的露出区域。导电性线511有时因由针织物50的构造引起的相互接触、金属疲劳而长期疲劳断裂。在设置有导电构件5的状态下,作为轮胎内表面橡胶层的内衬层9露出于针织物50的表面,导电构件5的至少一部分埋没于轮胎内表面橡胶层,由此能抑制疲劳断裂。在俯视观察时的针织物50的任意区域中,轮胎内表面橡胶层的橡胶的露出面积的合计值的比例例如优选为2%以上且70%以下。若任意区域中的橡胶的露出面积的合计值的比例小于5%,则耐久性会下降,因此不优选。此外,若任意区域中的橡胶的露出面积的合计值的比例超过70%,则会阻碍通过焊接等实现的与电气设备等的电连接,因此不优选。需要说明的是,在俯视观察的针织物50的任意区域中,轮胎内表面橡胶层的橡胶的露出面积的合计值的比例更优选为4%以上且50%以下。
需要说明的是,优选的是,根据jisl1096a法的针织物50的透气量为60[cm3/cm2·s]以上。此外,优选的是,根据jisl1096a法的针织物50的透气量为60[cm3/cm2·s]以上且500[cm3/cm2·s]以下的范围。如果针织物50具有上述范围的透气量,则适当地进行橡胶的浸渍,从而粘接强度提高。
[导电构件的设置范围]
图4是表示导电构件5的设置范围的例子的图。构成导电构件5的针织物50的导电性线511因相互接触、金属疲劳而容易断裂,特别是轮胎1的柔性区fz。柔性区fz是在侧壁橡胶16中吸收在车辆的行驶中从路面施加的各种力的区域。
在图4中,柔性区fz例如是轮胎剖面高度sh的40%(0.4sh)以上且70%(0.7sh)以下的范围。其中,轮胎剖面高度sh是从胎圈部10侧即轮胎径向内侧测定的。优选的是,导电构件5在内衬层9的轮胎内腔30侧中设于包括轮胎剖面高度sh的40%以上且70%以下的范围。轮胎剖面高度sh是在将轮胎1装接于规定轮辋并且填充了规定内压的无负荷状态时的轮胎外径与轮辋径之差的1/2。规定轮辋是指,由jatma规定的“标准轮辋”、由tra规定的“designrim(设计轮辋)”、或者由etrto规定的“measuringrim(测量轮辋)”。此外,规定内压是指,由jatma规定的“最高气压”、由tra规定的“tireloadlimitsatvariouscoldinflationpressures(各种冷充气压力下的轮胎负荷极限)”的最大值或者由etrto规定的“inflationpressures(充气压力)”。需要说明的是,在jatma中,在轿车用轮胎的情况下,规定内压为气压180[kpa]。
[覆盖橡胶层]
此外,图4所示的轮胎1具备覆盖橡胶层130。覆盖橡胶层130在包括柔性区fz的区域中,配置于导电构件5的轮胎内腔30侧。覆盖橡胶层130覆盖导电构件5的一部分。图5是从轮胎内腔30侧观察轮胎1的包括柔性区fz的区域的图。
如图5所示,导电构件5配置于构成轮胎内表面的内衬层9的内腔侧。导电构件5在柔性区fz中被内衬层9和覆盖橡胶层130夹着,完全埋没于橡胶。由此,在柔性区fz中,没有导电性线511的无效的动作、相互接触,因此耐久性提高。需要说明的是,在图4和图5中,导电构件5的两端部50t、50t未被覆盖橡胶层130覆盖,露出于轮胎内腔侧。
[与轮辋的接触]
返回图4,优选的是,在轮胎内表面中,导电构件5超过轮胎1的胎圈部10的胎趾18,至少延伸至胎圈基部19。导电构件5延伸至胎圈基部19,由此能在与轮辋的接触部分设置电接点。
图6是表示轮胎1向轮辋的装接状态的图。如图6所示,在轮辋20在与轮胎1的胎圈基部19接触的部分具有电极210。在轮胎1向轮辋20的装接状态下,导电构件5的一部分与电极210电接触。因此,如果在轮胎1内设置电气设备7,则导电构件5能将设于装接轮胎1的轮辋20的电极210与电气设备7之间电连接。导电构件5以连接胎圈部10与电气设备7之间的方式呈带状延伸地配置。如图6所示,在电极210中电连接有布线220。因此,能经由布线220、电极210以及导电构件5向电气设备7供给电力。需要说明的是,供给至电气设备7的电力中包含电源电压、信号、数据。
电极210与电气设备7之间的整体不需要通过导电构件5进行电连接,可以仅将一部分(例如上述柔性区fz)的范围电连接。就是说,导电构件5将电气设备7与设于轮辋20的电极210之间的至少一部分电连接。
[导电构件的路径]
如图1、图4、图6所示,导电构件5的至少一部分穿过轮胎内表面。不过,导电构件5的一部分也可以穿过远离轮胎内表面分离的轮胎内腔30部分。图7是表示导电构件5经过的路径的例子的图。在图7所示的例子中,导电构件5的一部分50a不接合于轮胎内表面而浮于轮胎内腔30。在电气设备7与电极210之间的一部分中,穿过远离轮胎内表面的轮胎内腔30部分,由此能使导电构件5的全长比经过轮胎内表面的导电构件5的长度短,能抑制电力消耗、发热量,并且能降低导电构件5的质量、成本。
优选的是,导电构件5的一部分50a的范围设为例如包含于上述柔性区fz的范围。在柔性区fz中,在导电构件5的一部分50a穿过内腔30部分的情况下,即使车辆在行驶中撞上路边石等,在轮胎1的侧壁部发生局部的大变形,导电构件5也不随动于轮胎内表面。因此,抑制了导电性线511的损伤,从而耐久性提高。
轮胎1也可以具备与一对胎圈基部19分别对应的导电构件5。图8是表示设置与一对胎圈基部19分别对应的导电构件的例子的图。如图8所示,导电构件5p、5n与一对胎圈基部19分别对应地设置。例如,使导电构件5p与正极对应,使导电构件5n与负极对应,将导电构件5p、5n分别电连接于与对应的胎圈基部19接触的电极和轮胎1内的电气设备7。导电构件5p仅连接于正电极,导电构件5n仅连接于负电极。由此,轮胎1能经由导电构件5p和5n对设于轮胎1内的电气设备7赋予正电位和负电位,能经由导电构件5p、5n向电气设备7供给电力。
在此,若在一方的胎圈基部19侧配置有正电极和负电极,则在轮辋组装时需要正电极、负电极与导电构件5p、导电构件5n的轮胎周向的对位,但如图8所示,通过采用将导电构件5p仅连接于正电极,将导电构件5n仅连接于负电极的构成,无需对位,从而作业效率提高。
[电气设备]
电气设备7例如在轮胎成型后设于轮胎1内。电气设备7例如在胎面部的轮胎径向内侧设于内衬层9的内腔侧。例如,如图8所示,电气设备7设于横穿轮胎赤道面cl的位置。电气设备7的一部分与导电构件5电连接。电气设备7是通过电能进行动作的装置,包括电子电路、电驱动器。电气设备7是例如包括发电元件的电路、包括对压力/温度/加速度/电场/磁场/电位/电阻等物理量进行测定的传感器的电路、马达、泵等驱动器、通信模块、无线标签、用于非接触供电的接收或发送天线的整流电路、二次电池等。电气设备7是单独或组合上述的各种传感器、马达、加热器、电磁线圈、各种驱动器、电路基板等而成的。
电气设备7也可以是用于连接电子电路、电驱动器等的连接器。也可以在轮胎成型时在轮胎内表面设置连接器,在轮胎成型后将电子电路、电驱动器等连接于连接器。经由连接器连接电子电路、电驱动器等,由此电子电路、电驱动器等的更换变得容易,能应对改良、改变、故障。
需要说明的是,电气设备7也可以通过导电构件5接受电力的供给,并且经由导电构件5通过电力线载波通信进行数据的收发。在图8所示的例子中,导电构件5从电气设备7设置到设于胎圈基部19的轮辋的电极。因此,电气设备7例如能从设于轮辋的电极经由导电构件5接受电力的供给。此外,电气设备7例如能在与设于轮辋的电极之间经由导电构件5进行数据的收发。
[电气设备的配置区域]
接着,对电气设备7的优选的配置区域进行说明。关于电气设备7,需要用于固定于轮胎1的内表面的研究。在起步、加速、减速、停止等车辆的各种行驶模式中,存在轮胎1的局部的变形比较大的区域和局部的变形比较小的区域。为了在轮胎1的内表面稳定地固定电气设备7,优选的是,避开轮胎1的局部的变形大的区域,而在轮胎1的局部的变形小的区域配置电气设备7。因此,优选的是,在避开轮胎1的侧壁部的变形比较大的部分的区域配置电气设备。此外,优选的是,在避开周向槽的正下方的区域配置电气设备。
图9是表示电气设备的配置区域的例子的图。图9是轮胎子午线方向的剖视图。图9表示在胎面部配置有四条周向槽的轮胎。在图9中,周向槽21至24是指轮胎外表面中的槽宽度为3[mm]以上,并且最大槽深度为胎面橡胶15的厚度的40%以上的槽。周向槽21至24可以是在轮胎周向延伸,并且轮胎宽度方向的位置变化的曲折形状或锯齿形状。
在图9中,将从轮胎1的外表面中的周向槽的端部引至轮胎1的内表面的垂线设为垂线s1。此外,将从带束141、142或带束覆盖层143中的任一个所规定的最外侧位置引至轮胎1的内表面的垂线设为垂线s2。通过垂线s1和s2,在轮胎1的内表面定义区域ra至区域re。区域ra、rb以及rc是在轮胎1的内表面中避开周向槽区域的区域,是被相邻的垂线s1夹着的区域。区域rd和re是在轮胎1的内表面中被垂线s1和垂线s2夹着的区域。区域rd相对于轮胎赤道面cl是车辆外侧的区域。区域re相对于轮胎赤道面cl是车辆内侧的区域。
此外,通过轮胎剖面高度sh的50%的位置0.5sh,在轮胎1的内表面定义区域rf和rg。区域rf和rg是在轮胎1的内表面中,从作为轮胎1的内表面的端部的胎趾18至轮胎剖面高度sh的50%的位置0.5sh为止的区域。区域rf相对于轮胎赤道面cl是车辆外侧的区域。区域rg相对于轮胎赤道面cl是车辆内侧的区域。区域rf和rg是避开轮胎1的侧壁部的变形比较大的部分的区域。
需要说明的是,在以下的说明中,电气设备7的“配置”是指,在从轮胎1的内表面观察的俯视时,电气设备7的一半以上从区域ra进入区域rg。
为了推定轮胎胎面的变形量、其花费的时间来求出接地形状,有时将包括加速度传感器的电气设备7设于轮胎1。在该情况下,优选在与胎面部对应的位置配置电气设备7。具体而言,优选在图9所示的区域ra、rb、rc、rd以及re中的任一区域配置电气设备7。如果在区域rd或区域re配置电气设备7,则从胎圈部10至电气设备7的布线较短即可。如果在区域ra配置电气设备7,则能在轮胎1的接地中心进行测定。
有时将包括磁传感器的电气设备7设于轮胎1。包括磁传感器的电气设备7以测定地磁的目的或测定来自有意地设置于轮胎1或车身的磁场产生要素的磁场为目的而设置。在电气设备7包括磁传感器的情况下,优选的是,避开配置有接近轮胎1的内表面的钢帘线的胎面部,而在胎圈部10附近配置电气设备7。即使在胎圈部20附近配置电气设备7的情况下,也优选在从胎圈钢丝至磁传感器以直线距离计分离2[mm]以上的位置设置电气设备7。因此,在电气设备7包括磁传感器的情况下,优选在区域rf、区域rg中的任一区域配置电气设备7。不过,在带束帘线为芳纶等非磁性体的情况下,也可以在区域ra、rb、rc、rd以及re中的任一区域配置电气设备7。
有时将包括测定电磁场的传感器的电气设备7、利用电磁学的物理现象的电气设备7设于轮胎1。随着近年来的汽车的电气安装化,从车辆产生的电磁波的种类正在增加。此外,开发了车辆与路面之间或车辆与车轮之间的非接触供电。为了抑制车辆产生的电磁波的影响,确保传感器类的测定精度、驱动器的正确的工作,优选的是,在车辆装接过程中在车辆外侧配置电气设备7。因此,优选在从比区域ra的赤道面cl靠车辆外侧、区域rb、区域rd、区域rf之中,在根据其他必要条件选择出的区域配置电气设备7。
图10是表示电气设备的配置区域的另一例子的图。图10是表示轮胎子午线方向的剖视图。图10表示在胎面部配置有三条周向槽的轮胎。图10表示周向槽23配置于赤道面cl的情况。即使在图10所示的轮胎1中,也参照图9,如上所述,在避开轮胎1的侧壁部的变形比较大的部分的区域配置电气设备。此外,优选的是,在避开周向槽的正下方的区域配置电气设备。具体而言,优选在区域rb、rc、rd、re、rf以及rg设置电气设备7。对于在区域rb、rc、rd、re、rf以及rg中的设置电气设备7的优选区域,参照图9,如上所述。
如以上那样,优选的是,在轮胎1的内表面中,在避开周向槽的正下方的区域并且避开侧壁部的变形比较大的部分的区域配置电气设备7。如果在这些区域配置电气设备7,则能在轮胎1的内表面稳定地固定电气设备7。此外,如果选择适当的区域配置电气设备7,则能抑制车辆产生的电磁波的影响,确保传感器类的测定精度、驱动器的正确的工作。
[电气设备的配置例]
图11和图12是表示电气设备7的配置例的图。图11以能理解电气设备7的内部的方式进行图示,但实际在虚线部分存在树脂模具等而无法看到电气设备7的内部。如图11所示,在内衬层9的表面设有导电构件5。导电构件5具有导电部51和导电部52。导电部51和导电部52在x方向呈带状延伸。导电部51与导电部52在y方向的间隔恒定。
此外,在内衬层9的表面的导电构件5的端部设有电气设备7。电气设备7具有基板700。在基板700设有连接端子701和连接端子702。连接端子701和连接端子702固定于电气设备7,两者的间隔不变。连接端子701和连接端子702例如是用于接受电力的供给的端子。在基板700设有ic(integratedcircuit:集成电路)芯片、无线通信模块等电子部件703、704、705。电子部件703与连接端子701和连接端子702电连接。连接端子701与导电部51电连接。连接端子702与导电部52电连接。
如此,电气设备7具备被施加了供给的电力的连接端子701、702,导电构件5具有与连接端子701、702对应的带状的导电部51、52,连接端子701的至少一部分与导电部51连接,连接端子702的至少一部分与导电部52电连接。
如图12所示,优选的是,连接端子701与连接端子702的距离w7与导电部51与导电部52的距离w5相等。距离w7与距离w5相等,由此连接端子701和连接端子702相对于导电部51和导电部52的对位容易,从而通过焊接等连接电器件7与导电构件的作业的效率提高。需要说明的是,距离w7是连接端子701的y方向的中心与连接端子702的y方向的中心的距离。距离w5是导电部51的y方向的中心与导电部52的y方向的中心的距离。
如此,被固定于装配于轮胎内表面的电气设备7、其间隔不变的多个连接端子701、702在通过焊接等与导电构件5电连接的情况下,多个连接端子701、702彼此的间隔与导电部51、52彼此的间隔在y方向重叠。若连接端子701、702彼此的间隔与导电部51、52彼此的间隔在y方向不重叠,则需要另行设置用于实现电连接的电线等。另行设置的电线等有时会由于与轮胎1的旋转相伴的振动而疲劳断裂,因此不优选。因此,如图12所示,优选的是,多个连接端子701、702彼此的间隔与导电部51、52彼此的间隔在y方向重叠。
在图12中,非导电部62的y方向的宽度w6优选为0.5[mm]以上。这是为了确保构成非导电部62的非导电性线对轮胎内表面的粘接力,并且得到最低限度的散热效果。
图13、图14以及图15是表示导电构件5相对于轮胎1的内表面的配置例的图。图13、图14以及图15表示在参照图9和图10说明的区域ra配置了电气设备7的例子。在图13、图14以及图15中,导电构件5沿轮胎内表面延伸地配置。如图13所示,对于需要比较大的电力的大型的电气设备71而言,优选的是使用轮胎周向的宽度宽的导电构件5p、5n。导电构件5p、5n的端部5t配置于胎圈基部19。在图13中,导电构件5p、5n从电气设备72的位置向轮胎宽度方向延伸后,沿轮胎内表面在轮胎径向延伸而到达胎圈基部19。
另一方面,如图14所示,对于利用比较小的电力进行动作的小型的电气设备72而言,可以使用在轮胎周向排列的导电构件5p、5n。导电构件5p、5n的端部5t配置于胎圈基部19。在图14中,导电构件5p、5n的延伸方向y1与轮胎宽度方向平行。导电构件5p、5n从电气设备72的位置向轮胎宽度方向延伸后,沿轮胎内表面在轮胎径向延伸而到达胎圈基部19。在本例中,电气设备72与端部5t在轮胎周向的位置一致。
此外,导电构件的延伸方向也可以不与轮胎宽度方向平行,而是配置于相对于轮胎宽度方向倾斜的方向。即,如图15所示,连接于电气设备72的导电构件5p1、5n1也可以在相对于轮胎宽度方向倾斜的方向延伸。在图15中,导电构件5p1、5n1的延伸方向y2不与轮胎宽度方向平行,延伸方向y2相对于轮胎宽度方向倾斜。导电构件5p1、5n1从电气设备72的位置开始向相对于轮胎宽度方向倾斜的方向延伸,沿轮胎内表面向相对于轮胎径向倾斜的方向延伸而到达胎圈基部19。导电构件5p1、5n1倾斜地延伸,因此电气设备72与端部5t在轮胎周向的位置不一致。针织物50根据编织方法而在长尺寸方向(x方向)和宽度方向(y方向)上伸缩率、重复耐久性不同。因此,特别是若在穿过上述的柔性区fz的区域中相对于轮胎宽度方向倾斜地配置,则有时耐久性会提高。
[布线的形态]
与通常的电力布线不同,导电构件5的至少一部分接触或埋没于内衬层9的橡胶,因此难以释放由于电力传输而产生的热。图16和图17是对通过导电构件5产生的热进行说明的图。图16和图17是表示导电部51的一部分埋没于内衬层9的橡胶的状态的剖视图。在图16和图17中,即使导电部51的截面积相同,图17的情况下的从内衬层9露出的与导电性线的延伸方向正交的宽度wh也比图16的情况下的从内衬层9露出的与导电性线的延伸方向正交的宽度wh大,因此,图17的情况下的导电部51的散热效果比图16的情况下的导电部51的散热效果优异。
导电构件5的截面积、配置形状需要满足下述的条件。即,需要传输的电流的最大值imax[a]与构成导电构件5的导电性线的合计截面积s[mm2]的比imax/s为0.01≤imax/s≤20的范围,并且传输的电力的最大值pmax[w]与宽度wh[mm]的比pmax/wh为0.01≤pmax/wh≤2的范围,所述宽度wh[mm]是与构成导电构件5的导电性线的延伸方向正交的宽度。不过,在导电性线具有绝缘外皮的情况下,将其去除来计算截面积。这些范围是在将金属导线的至少一部分埋设于橡胶而流过电流的情况下,用于确保散热性的固有的条件。
若超过这些范围,则散热无法追上发热而导致温度上升,因此不优选。如果小于这些范围,则在发热方面没有问题,但过度包含导电性线的轮胎1变重,因此不优选。在正极和负极等为了供给电力而设置多个导电部的情况下,需要针对各导电部满足上述条件。与用于供给电力的导电部不同,不需要针对传输测定信号、数据的导电部满足上述的条件。这是因为对于测定信号、数据的传输而言电力非常小,发热不会成为问题。需要说明的是,优选的是,比imax/s为0.02≤imax/s≤15,比pmax/wh为0.02≤pmax/wh≤1.5。
[导电构件的变形例]
图18至图22是表示图1中的导电构件5的变形例的俯视图。在图18至图22中,将导电构件5的长度方向即延伸方向设为x方向,将导电构件5的宽度方向设为y方向。y方向是与x方向正交的方向。
在即使由非导电性线611、621构成的面积减少,也能维持导电性线511与轮胎内表面的橡胶层的粘接力的情况下,如图18所示,可以使用导电部51、非导电部62以及导电部52在y方向排列配置的导电构件5a来代替导电构件5。
在图18中,导电构件5a是导电部51和52在非导电部62的y方向的两侧排列配置而成的构成。导电部51、非导电部62以及导电部52均在x方向延伸。在导电部51与导电部52之间配置有非导电部62。因此,在图18所示的导电构件5a中,两个导电部51与导电部52通过非导电部62电绝缘。
图18所示的导电构件5a是省略了图2所示的导电构件5的非导电部61和非导电部63的构成。由于非导电部61和非导电部63被省略,能比图2所示的导电构件5轻型化,并且能降低成本。
此外,在导电部51与导电部52充分隔开距离设置的情况下等,在能维持导电部51与导电部52的绝缘的情况下,可以分离导电部51与导电部52而使用在两者之间不设置非导电部的导电构件5b来代替导电构件5。
在图19中,导电构件5b是导电部51和导电部52在y方向排列配置而成的构成。导电部51、导电部52均在x方向延伸。图19所示的导电构件5b是省略了图2所示的导电构件5的非导电部61、62以及63的构成。由于非导电部61、62以及63被省略,能比图2所示的导电构件5进一步轻型化,并且能进一步降低成本。
根据参照图18和图19说明的导电构件5、5a、5b,能实现电源电压的供给。即,通过将两个导电部51、52与正极、负极建立对应,能实现电源电压的供给。
除了两个导电部51和52以外,有时需要其他导电部。例如,除了通过两个导电部51和52供给电源之外,还利用其他的导电部传输在电气设备中处理的信号。在该情况下,能通过追加导电部来传输在电气设备中处理的信号。
图20所示的导电构件5c是在图2所示导电构件5中追加了导电部53和非导电部64的构成。非导电部61、62、63以及64比导电部51、52以及53沿x方向具有丰富的伸缩性。因此,导电构件5c在设于轮胎1的内表面时处理容易。如果使用导电构件5c,则沿轮胎1的内表面设置导电构件5c的作业容易。
图21所示的导电构件5d是图20所示的导电构件5c的非导电部61和非导电部64被省略的构成。由于非导电部61和非导电部64被省略,能比图20所示的导电构件5c轻型,并且能降低成本。
图22所示的导电构件5e是分离导电部51、导电部52、导电部53,在它们之间不设置非导电部的构成。在导电部51、52以及53充分隔开距离设置的情况下等,在即使由非导电性线611、621构成的面积减少,也能维持导电性线511与轮胎内表面的橡胶层的粘接力的情况下,可以使用导电构件5e来代替导电构件5c。
在图20至图22的情况下,在电源的供给与信号传输中使用共同的负极。也可以根据需要追加导电部,使用于电源的供给的负极和用于信号传输的负极分开。
需要说明的是,上述的导电构件5、5a至5e也可以用作确保轮胎1的静电去除功能的导电件。在该情况下,优选的是导电性线511的至少一部分露出于轮胎内表面。由此,为了在轮胎成型后与电气设备7等连接,可以使用焊料等。
也可以将上述的导电构件5的导体部的一部分设为天线,在轮胎1的外部的装置与电气设备7之间进行非接触通信。由此,例如,能将通过电气设备7测定或处理过的数据通过无线发送至轮胎1的外部的装置,或者能通过无线从轮胎1的外部的装置向电气设备7发送数据。
[组装片]
图23至图25是表示能用于轮胎的成型时的组装片的例子的外观图。
图23所示的组装片100a是混用具有导电性的线和具有非导电性的线而构成的,所述组装片100a包括由包含具有伸缩性的针织物的导电构件5构成的导电层和由未硫化橡胶片8构成的橡胶层,所述组装片100a是由它们层叠而成的。就是说,组装片100a成为在由成为基座的未硫化橡胶片8构成的橡胶层之上,层叠有由导电构件5构成的导电层的构造。对于图23所示的组装片100a而言,未硫化橡胶片8和导电构件5也可以被压接。
预先作成图23所示的组装片100a,将未硫化橡胶片8设于轮胎1的内表面侧,将导电构件5设为轮胎内腔30侧,在轮胎1的成型工序中粘贴于轮胎内表面。就是说,组装片100a配置于内衬层9的内腔30侧的面。之后,进行硫化成型。由此,轮胎成型变得容易。即,若在轮胎1的成型工序中将导电构件5单体粘贴于轮胎内表面的橡胶,则可能会无法得到适当的粘附力而在成型工序后脱落。通过使图23所示的组装片100a粘贴于轮胎内表面,能得到适当的粘附力。
未硫化橡胶片8的厚度优选为1[mm]以下。若未硫化橡胶片8的厚度超过1[mm],则对轮胎1的均匀性造成影响,因此不优选。
再者,在将由导电构件5构成的导电层配置于轮胎1时成为基座的、由未硫化橡胶片8构成的橡胶层的橡胶原材料从内衬层9与导电构件5的粘接性的观点考虑,可以是与内衬层9相同种类的橡胶组合物,橡胶组合物可以是橡胶成分、通式(2)所示的化合物与甲醛的缩合物、亚甲基供体和包含硫化剂的橡胶组合物。需要说明的是,在通式(2)中,r1、r2、r3、r4以及r5为氢、羟基或碳原子数为1~8个的烷基。
[化学式1]
图24所示的组装片100b是作为橡胶层的未硫化橡胶片8和作为导电层的导电构件5被层叠,进而作为其他橡胶层的覆盖橡胶层130被层叠而成的构成。它们也可以被压接。预先作成图24所示的组装片100b,将未硫化橡胶片8设于轮胎1的内表面侧,将覆盖橡胶层130设为轮胎内腔30侧,在轮胎1的成型工序中粘贴于轮胎内表面。之后,进行硫化成型。由此,与图23的情况同样地,轮胎成型变得容易。
图25所示的组装片100c是由导电构件5构成的导电层和覆盖橡胶层130被层叠而成的构成。在图25所示的组装片100c中,在导电构件5的x方向中的覆盖橡胶层130的覆盖率比较高的情况下,如果覆盖橡胶层130的y方向的宽度变宽,则在覆盖橡胶层130的y方向的延伸部分能得到充分的粘附力。因此,在图25所示的组装片100c中,能省略轮胎内表面侧的未硫化橡胶片。
如参照图23至图25说明的那样,组装片100a、100b、100c均为在作为导电层的导电构件5的一个主面m1与另一个主面m2的至少一方设有橡胶层,作为导电层的导电构件5与这些橡胶层被层叠而成的组装片。参照图23至图25说明的组装片100a、100b、100c配置于内衬层9的内腔侧。在该情况下,构成针织物50的线的至少一部分成为配置于内衬层9的内腔侧的、埋没于由未硫化橡胶片8构成的橡胶层的状态。
[100%模量]
在此,作为导电构件5与轮胎内表面橡胶层的复合体的100%模量优选为轮胎内表面橡胶层的单体中的100%模量的102%以上且180%以下。作为导电构件5与轮胎内表面橡胶层的复合体的100%模量是对在轮胎1的胎体层13与内衬层9之间剥离而得到的样品进行测定而得到的。根据导电构件5的厚度与轮胎内表面橡胶层的厚度之比,100%模量发生变化。在此,在实际的轮胎1中的厚度中测定100%模量。需要说明的是,在层叠有未硫化橡胶片、覆盖橡胶层的情况下,也将它们包括在内来测定100%模量。就是说,在将比胎体层13靠内腔30侧全部层叠的状态下,测定100%模量。在100%模量比上述范围小的情况下,轮胎1的最内侧的橡胶在硫化中流至y方向外侧,最内侧的橡胶层变薄,阻气性能下降,因此不优选。在100%模量比上述范围大的情况下,在导电构件5的设置部分中刚性增大,均匀性恶化,因此不优选。
复合体的100%模量的值如以下这样求出。即,从轮胎1以导电构件的宽度从比胎体层靠内侧沿导电构件的长度方向采集导电构件与橡胶层的复合体作为样品。然后,对该样品进行拉伸试验。在拉伸试验中,100%伸长时的拉伸应力(mpa)在速度500[mm/min]、试验温度25℃下进行测定,依据jisk6251求出。该值为复合体的100%模量的值。轮胎内表面橡胶层的单体的100%模量的值也是同样地测定。
附图标记说明
1充气轮胎
5、5a-5e、5n、5n1、5p、5p1导电构件
5t端部
7、71、72电气设备
8未硫化橡胶片
9内衬层
10胎圈部
11胎圈芯
12胎边芯
13胎体层
14带束层
15胎面橡胶
16侧壁橡胶
17轮辋缓冲橡胶
18胎趾
19胎圈基部
20轮辋
21-24周向槽
31-35环岸部
50针织物
51-53导电部
61-64非导电部
100a、100b、100c组装片
130覆盖橡胶层
141、142交叉带束
143带束覆盖层
210电极
220布线
511导电性线
611、621非导电性线
700基板
701、702连接端子
703电子部件
fz柔性区
g、h间隙部
ra-rg区域
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