特許 7069781 ＩＣタグ付きタイヤ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-10

(45)【発行日】2022-05-18

(54)【発明の名称】ＩＣタグ付きタイヤ

(51)【国際特許分類】

   B60C 19/00 20060101AFI20220511BHJP

【ＦＩ】

B60C19/00 B

B60C19/00 H

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018020784

(22)【出願日】2018-02-08

(65)【公開番号】P2019137150

(43)【公開日】2019-08-22

【審査請求日】2021-01-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(72)【発明者】

【氏名】朝香 聖成

【審査官】弘實 由美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１０２６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３２２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３３０８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０６３３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０６７１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３５８８３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－０５９３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２６３３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３３１２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０９９０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－０５３２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１１９５２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｃ １／００－１９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＩＣタグが表面に接着されたタイヤであって、前記ＩＣタグが、インレイフィルム上のループアンテナにＲＦＩＤチップが電気接続され、前記インレイフィルムの上下面がポリイミドフィルムで被覆され、前記ポリイミドフィルムの上面に前記インレイフィルムより大きい加硫層が設置されて構成され、前記ポリイミドフィルムから周囲がはみ出している前記加硫層の下面と下面側の前記ポリイミドフィルムの下面とが接着層によって前記タイヤに接着され、前記ＩＣタグが、前記タイヤのスチールワイヤからなるビード部に、リムから５ｍｍ以上２０ｍｍ以下離れた位置に設置され、前記ＩＣタグの前記ループアンテナがリム側に向けて、かつ、前記ＲＦＩＤチップはリムから遠い側に向けて設置されたことを特徴とするＩＣタグ付きタイヤ。

【請求項2】

請求項１記載のＩＣタグ付きタイヤであって、前記ＩＣタグが複数設置され、前記ＩＣタグが、ＩＣタグ同士でビードコアを介して通信するＩＣタグ間通信制御手段を有し、前記ＩＣタグ間通信制御手段を用いて、外部装置のリーダ／ライタと通信するＩＣタグを定めて通信することを特徴とするＩＣタグ付きタイヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＩＣタグ付きタイヤに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１のように、ＲＦＩＤチップとアンテナ等を有したＩＣタグを内蔵したタイヤが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－０６３３２５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、タイヤ内部に取り付けたＩＣタグは、タイヤにＩＣタグを埋め込むための穴加工が必要になり、その穴によるタイヤの強度計算、強度試験などが必要でタイヤの設計を難しくする問題があった。

【0005】

また、ＩＣタグはタイヤ内部に貼り付けるため、タイヤの厚みや種類によるタイヤの影響によりＩＣタグが外部装置のリーダ／ライタと通信可能な距離の変動が大きい問題があった。

【0006】

また、タイヤへの取り付けに特化した細長いダイポールアンテナを利用したＵＨＦ帯のＩＣタグでは、そのＩＣタグの長さが数センチメートルから十数センチメートルに長くなり、ＩＣタグが取り付けられるタイヤに対する影響が大きくなる問題があった。

【0007】

本発明の課題は、かかる従来の問題を解決し、十分な通信距離を確保できるとともに、耐久性にも優れたＩＣタグを設置したＩＣタグ付きタイヤ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】

【0008】

本発明は、上記課題を解決するために、ＩＣタグが表面に接着されたタイヤであって、前記ＩＣタグが、インレイフィルム上のループアンテナにＲＦＩＤチップが電気接続され、前記インレイフィルムの上下面がポリイミドフィルムで被覆され、前記ポリイミドフィルムの上面に前記インレイフィルムより大きい加硫層が設置されて構成され、前記ポリイミドフィルムから周囲がはみ出している前記加硫層の下面と下面側の前記ポリイミドフィルムの下面とが接着層によって前記タイヤに接着され、前記ＩＣタグが、前記タイヤのスチールワイヤからなるビード部に、リムから５ｍｍ以上２０ｍｍ以下離れた位置に設置され、前記ＩＣタグの前記ループアンテナがリム側に向けて、かつ、前記ＲＦＩＤチップはリムから遠い側に向けて設置されたことを特徴とするＩＣタグ付きタイヤである。

【0009】

本発明は、上記の構成により、タイヤの変形時における曲げ応力がポリイミドフィルムと加硫層によって緩和されるのでＩＣタグの耐久性が向上する効果がある。

【0010】

また、本発明は、上記のＩＣタグ付きタイヤであって、前記ＩＣタグが複数設置され、前記ＩＣタグが、ＩＣタグ同士でビードコアを介して通信するＩＣタグ間通信制御手段を有し、前記ＩＣタグ間通信制御手段を用いて、外部装置のリーダ／ライタと通信するＩＣタグを定めて通信することを特徴とするＩＣタグ付きタイヤである。

【発明の効果】

【0011】

本発明は、インレイフィルムの上下面がポリイミドフィルムで被覆され、そのポリイミドフィルムの上面にインレイフィルムより大きい加硫層が設置され、そのポリイミドフィルムと加硫層が、タイヤの変形時における曲げ応力を緩和されるのでＩＣタグの耐久性が向上する効果がある。

【0012】

また、本発明は、ＩＣタグが、タイヤのビード部に、リムから５ｍｍ以上２０ｍｍ以下離れた位置に設置され、ＩＣタグのループアンテナがリム側に向けて配置されているので、ＩＣタグが外部装置のリーダ／ライタと通信できる理想通信距離が大きい効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係るＩＣタグ付きタイヤを示す断面図である。

【図2】（ａ）本発明の実施形態によるＩＣタグの平面図である。（ｂ）同、側断面図である。

【図3】本発明の実施形態によるＩＣタグ付きタイヤの製造方法を示す断面図である。

【図4】（ａ）本発明の第２の実施形態に係るＩＣタグ付きタイヤを示す斜視図である。（ｂ）同、側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜第１の実施形態＞
以下、図１から図３を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。

【0015】

（タイヤ１０）
図１は、本実施の形態に係るＩＣタグ付きタイヤ１０の半径方向の断面図である。図１のように、タイヤ１０は、トレッド１１、ベルト１２、カーカス１３、内側被覆ゴム１４、ビード部１５、サイドウォール部１６で構成する。

【0016】

トレッド１１は、タイヤ１０が路面と接するタイヤの外皮であり、厚いゴム層から構成され、カーカス１３を保護している。トレッド１１のゴム層の表面にはトレッドパターンが形成されている。

【0017】

ベルト１２は、ラジアル構造のトレッド１１とカーカス１２の間に円周方向に張った補強帯であり、コードをゴム部材で被覆した複数層で、タイヤ周方向の剛性を保つ「たが効果」を持たせている。

【0018】

カーカス１３は、繊維やスチールワイヤのカーカスコードを被覆ゴム７ｂで被覆して構成したタイヤの骨格を成す部材であり、一対のビード部１５間に、ビード部１５を跨ぐように配置される。カーカス１３は、荷重や衝撃、充填空気圧に耐えてタイヤ構造を保持する。

【0019】

内側被覆ゴム１４は、チューブに相当するゴム層をタイヤの内側に貼り付けたものである。

【0020】

ビード部１５は、ビードコア１５ａとビードフィラー１５ｂとを備え、タイヤ１０の中心を通るタイヤ中心軸に垂直な平面に対して対称に配置されて、カーカスコードの両端を支持し、タイヤをリム１に固定する。ビードコア１５ａは、スチールワイヤの束をリング状に形成したものをゴム部材で被覆したものである。ビードフィラー１５ｂは、ビード部６に剛性を与えるために、サイドウォール部１６のゴム層とビードコア１５ａとカーカス１３との間に充填される断面が三角形のゴム部材である。

【0021】

サイドウォール部１６は、トレッド１１とビード部１５の間に設けられたゴム層である。

【0022】

（ＩＣタグ２０）
ＩＣタグ２０は、図２に示すように、インレイフィルム２３上に形成したループアンテナ２２に、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification：無線タグ）チップ２１を電気接続し、その全体の上下面を２枚のポリイミドフィルム２４ａと２４ｂで被覆する。このＲＦＩＤチップ２１内には、データを記憶する記憶部と制御動作を実行する制御部とを備えている。

【0023】

ＩＣタグ２０のポリイミドフィルム２４ａ上に加硫層２５を設けた構造により、柔軟性を有して曲がり得る薄型フィルム状に形成する。そして、加硫層２５と反対側のポリイミドフィルム２４ｂの面とその周囲にはみ出している加硫層２５の裏面にゴム性の接着層２６を設けて、その接着層２６でＩＣタグ２０をタイヤ１０に接着する。

【0024】

このＩＣタグ２０全体の寸法は、インレイフィルム２３と、そのインレイフィルム２３の上下面を覆うポリイミドフィルム２４ａと２４ｂを、例えば、縦がａ１＝６ｍｍ、横がａ２＝１７ｍｍ、厚さがｔ＝０．１ｍｍのフィルム状に形成する。

【0025】

インレイフィルム２３の上下面をポリイミドフィルム２４ａと２４ｂで覆うことで、インレイフィルム２３に曲げ応力がかかりにくくなり、ＩＣタグ２０の耐久性を向上させることができる。

【0026】

（加硫層２５）
ＩＣタグ２０のポリイミドフィルム２４ａの面上に、タイヤ１０の素材であるＳＢＲと同質のゴム部材で、加硫により硬化させた０．１ｍｍ厚でＩＣタグ２０の面サイズより一回り大きい面サイズのシート状の加硫層２５を、加硫層２５にあらかじめ塗布したゴム系の接着剤を介して積層する。

【0027】

加硫層２５をタイヤ１０と同じ素材にすることで、タイヤ１０使用時の変形量の違いから生じるＩＣタグ２０の周辺の亀裂の発生やＩＣタグ２０の剥離を防止する。

【0028】

（接着層２６）
加硫層２５とは反対側の下層のポリイミドフィルム２４ｂの下面と、そのポリイミドフィルム２４ｂの面から周囲がはみ出している加硫層２５の裏面に接着層２６を設けて、その接着層２６でＩＣタグ２０をタイヤ１０のサイドウォール部１６の表面に接着させる。

【0029】

ここで、タイヤ１０のサイドウォール部１６の表面は、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム等又はこれらをブレンドしたゴム組成物を加硫して形成されている。

【0030】

接着層２６は、接着強度が大きいクロロプレンゴム系接着剤、または、分子内に複数のイソシアネート基末端を有するウレタンプレポリマーを主成分とする接着剤などを用いる。

【0031】

これらの接着材による接着層２６は、タイヤ走行時に大きな変形を繰返し受けるタイヤサイドウォール部表面にＩＣタグ２０を接着しても、硬化後の接着剤組成物が柔軟性を維持しているため、タイヤ走行時にＩＣタグ２０が剥離することがなく、動的耐久性に優れる。

【0032】

このようにポリイミドフィルム２４ａと２４ｂで覆い、表面に加硫層２５を形成したＩＣタグ２０を接着層２６でタイヤ１０に接着することで、ＩＣタグ２０が破損のおそれなくタイヤ１０の表面に接着されたＩＣタグ付きタイヤ１０を形成することができる。

【0033】

（変形例１）
変形例１として、以下の手順によるタイヤ１０の加硫処理により、ＩＣタグ２０をタイヤ１０に設置することができる。すなわち、加硫層２５を、ＩＣタグ２０のポリイミドフィルム２４ｂの面上を可塑性のゴム部材で覆う加硫加工を施して設ける。

【0034】

（工程１）
まず、図３（ａ）の側面断面図に示すように、ＩＣタグ２０のインレイフィルム２３のＲＦＩＤチップ２１が実装された面と反対側の面の上のポリイミドフィルム２４ｂの上に、タイヤの素材であるＳＢＲと同質のゴム部材で、加硫により硬化させた０．１ｍｍ厚でＩＣタグ２０の面サイズより一回り大きい面サイズのシート状の加硫層２５を、加硫層２５にあらかじめ塗布したゴム系の接着剤を介して積層する。

【0035】

（工程２）
次に、図３（ｂ）のように、未加硫のタイヤ１０のサイドウォール部１６の表面に、ＩＣタグ２０のポリイミドフィルム２４ａの面をタイヤ１０の表面に向けＩＣタグ２０を接着する。

【0036】

この接着は、ゴム系の接着剤の接着層２６を、ＩＣタグ２０のポリイミドフィルム２４ａの面と、その面から周囲がはみ出している加硫層２５の裏面に形成し、その接着層２６を用いてＩＣタグ２０をタイヤ１０のサイドウォール部１６の表面に接着する。

【0037】

（工程３）
次に、その未加硫のタイヤ１０全体を金型３０に挿入して、金型３０とタイヤ１０のサイドウォール部１６の間にＩＣタグ２０を挟んで、１８０℃程度の高温と共に、タイヤ内部から外部へ２５気圧程度の圧力を加えて加硫してタイヤ１０を完成させる。

【0038】

この時、硬い金型３０の面に加硫層２５が接触して圧力を均一に分散させ、また、タイヤ１０のサイドウォール部１６のゴム部材が圧力を均一に分散させ、ＲＦＩＤチップ２１とインレイフィルム２３に加わる圧力を均一化することで、ＲＦＩＤチップ２１が実装されたインレイフィルム２３の変形を防止できる。また、ＩＣタグ２０の接着層２６とタイヤ１０のサイドウォール部１６の表面のゴム部材は、加硫時の高温度と高圧力付加によって接合される。

【0039】

このようにＩＣタグ２０をタイヤ１０に接着することでＩＣタグ２０を破損のおそれなくタイヤの表面に接着したＩＣタグ付きタイヤ１０を形成することができる。

【0040】

（ＩＣタグ２０の配置位置）
ＩＣタグ２０は、ビード部１５に、リム１から１０ｍｍ離れた位置のサイドウォール部１６に、ループアンテナ２２をタイヤホイールのリム１側に向け、ＲＦＩＤチップ２１はリム１から遠い側に向けて設置する。

【0041】

実験の結果により、ＩＣタグ２０を、ループアンテナ２２をリム１側に向けて配置する場合が、ループアンテナ２２をリム１から遠い側に向けて配置する場合よりも、ＩＣタグ２０が外部装置のリーダ／ライタと通信できる限界の距離（理想通信距離）が２倍程度に大きくなる知見を得た。

【0042】

また、ＩＣタグ２０をリム１から１０ｍｍの位置に設置した場合が、ＩＣタグ２０をリム側に近接して設置した場合及びリム１から２０ｍｍの位置に設置した場合よりも、理想通信距離が大きい知見を得た。

【0043】

すなわち、ＩＣタグ２０をリム１から１０ｍｍの位置に設置した場合に対して、リム１側に近接して設置した場合の理想通信距離は３分の１に小さくなり、リム１から２０ｍｍの位置に設置する場合の理想通信距離が２／３程度に小さくなった。

【0044】

そのため、ＩＣタグ２０はリム１から５ｍｍから２０ｍｍ離した位置に設置することが望ましい知見を得た。

【0045】

以上のように、本実施形態では、ＩＣタグ２０のＲＦＩＤチップ２１とループアンテナ２２をポリイミドフィルム２４ａと２４ｂにより被覆してタイヤ１０に接着し、そのＩＣタグ２０の表面を、加硫層２５で覆った。こうすることで、これらの、ポリイミドフィルム２４ａと２４ｂと加硫層２５が、タイヤ１０の変形時における曲げ応力を緩和するので、ＩＣタグ２０の耐久性が向上する効果がある。

【0046】

また、本実施形態のＩＣタグ付きタイヤ１０は、ＩＣタグ２０を、ビード部１５の近くのサイドウォール部１６に、リム１から５ｍｍから２０ｍｍ離れた位置に設置して、ＩＣタグ２０のループアンテナ２２をアンテナとして機能するビードコア１５ａに電磁界結合させるので、長い通信距離を確保できる効果がある。

【0047】

＜第２の実施形態＞
次に、図４を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、図４のように、複数のＩＣタグ２０をタイヤ１０のビード部１５の表面に接着して配置する。

【0048】

ＩＣタグ２０の配置位置は、第１の実施形態と同様に、タイヤ１０のリム１から５ｍｍから２０ｍｍ離した位置に設置する。また、ＩＣタグ２０のループアンテナ２２側をリム１に向けてＩＣタグ２０を配置する。

【0049】

本実施形態では、１つのタイヤ１０に複数のＩＣタグ２０を設けることで、タイヤ１０が過酷な環境で使用されることで破損、あるいは、タイヤ１０から剥離するＩＣタグ２０があっても、残りのＩＣタグ２０が、外部装置のリーダ／ライタと通信して必要な情報をリーダ／ライタに送信することができる。

【0050】

外部装置のリーダ／ライタがタイヤ１０のビードコア１５ａに電磁結合して電力が供給されると、これらの複数のＩＣタグ２０がビードコア１５ａから電力を受電して動作する。そして、複数のＩＣタグ２０が、ビードコア１５ａを介して互いに通信して相談することで外部装置のリーダ／ライタと通信するＩＣタグ２０の優先順位を定める。そして、優先順位が一番高いＩＣタグ２０が外部装置のリーダ／ライタと通信する。

【0051】

ＩＣタグ２０には、この優先順位を定めるために他のＩＣタグと通信する処理を行う、ＩＣタグ間通信制御手段を備える。

【0052】

こうして、ＩＣタグ同士がビードコア１５ａを介して互いに通信することで、外部装置のリーダ／ライタと通信するＩＣタグ２０を１つに定めて通信するので、外部装置のリーダ／ライタとタイヤ１０の複数のＩＣタグとの通信の秩序が維持される効果がある。

【0053】

なお、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明らかである。

【0054】

例えば、前記実施の形態では、タイヤのデータを読みとるリーダ／ライタとの間で無線通信するパッシブ型のＩＣタグ２０について説明したが、本発明は、リーダ／ライタとの間でデータの送受信を行うアクティブ型のＩＣタグにも適用可能である。

【符号の説明】

【0055】

１・・・リム
１０・・・タイヤ
１１・・・トレッド
１２・・・ベルト
１３・・・カーカス
１４・・・内側被覆ゴム
１５・・・ビード部
１５ａ・・・ビードコア
１５ｂ・・・ビードフィラー
１６・・・サイドウォール部
２０・・・ＩＣタグ
２１・・・ＲＦＩＤチップ
２２・・・ループアンテナ
２３・・・インレイフィルム
２４ａ、２４ｂ・・・ポリイミドフィルム
２５・・・加硫層
２６・・・接着層
３０・・・金型
ａ１・・・インレイフィルムの縦幅
ａ２・・・インレイフィルムの横幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】