專利名稱：具有電子部件的容納器具的充氣輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有諸如射頻識別(RFID)應(yīng)答機等電子部件的容納器具的充氣輪胎。
背景技術(shù)：
近年來，為了監(jiān)控例如內(nèi)壓、溫度和輪胎旋轉(zhuǎn)圈數(shù)等各種數(shù)據(jù)，以及為了增強安全性和維護性能，提出了一種安裝例如射頻識別應(yīng)答機等記錄多種數(shù)據(jù)的電子部件的技術(shù)。應(yīng)答機是一種具有半導體(其中發(fā)送/接收電路、控制電路、存儲器等形成在一個芯片之中)及天線的小而輕的電子部件。通常使用的應(yīng)答機不需要電池即可工作，當接收到質(zhì)詢無線電波時，其能夠以所接收到的無線電波為電力發(fā)送存儲器中的數(shù)據(jù)作為應(yīng)答無線電波。
如日本公開實用新型申請H2-123404號公報等所公開的，一個在輪胎上安裝這樣的電子部件的方法的示例是，電子部件嵌入生(未硫化的)輪胎中，通過在硫化成型過程中的硫化粘著而將該電子部件和該輪胎一體形成。另一示例也見于日本公開實用新型申請H2-123404號公報，其公開了一種其中電子部件在硫化之后粘附到輪胎表面上的方法。
然而，在以上任何情況下，由于電子部件和輪胎彼此一體化地固定在一起，在車輛行駛時，輪胎的變形和撞擊以及輪胎的發(fā)熱強烈地傳遞到電子部件上。因此，存在電子部件受損以及輪胎性能劣化并產(chǎn)生故障的問題。可以考慮將電子部件安裝在一個變形量相對小的胎圈部分上，但是因為會有一定程度的變形產(chǎn)生，該方法不足以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
基于一種電子部件的容納器具僅以容納器具一端的側(cè)部結(jié)合到胎腔表面上的構(gòu)思，本發(fā)明的一個目的是提供一種充氣輪胎，其能夠阻止變形、撞擊和輪胎發(fā)熱傳遞到電子部件上，并且能夠有效地防止電子部件的性能劣化和故障。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種充氣輪胎，該充氣輪胎具有與用于容納電子部件的容納器具結(jié)合的胎腔表面，其中所述容納器具包括一個用于在其中容納電子部件的容納空間，并且包括一個結(jié)合區(qū)，該結(jié)合區(qū)結(jié)合至胎腔表面且設(shè)置在面對胎腔表面的后表面的一端上，僅所述結(jié)合區(qū)結(jié)合到胎腔表面上，由此使得在后表面另一端側(cè)的非結(jié)合區(qū)的部分可與胎腔表面分離。
由于本發(fā)明具有上述的結(jié)構(gòu)，容納器具的另一端可以自由地從胎腔表面分離。這樣，能夠在行駛過程中有效地阻止變形、撞擊和輪胎發(fā)熱被傳遞到電子部件，并且能夠有效地防止電子部件的劣化和故障。即使電子部件的尺寸相對較大，上述優(yōu)點也能夠有效地得到顯現(xiàn)而不會對輪胎有不利影響，并且極大地增強了電子部件選擇的靈活性。


圖1是示出了本發(fā)明的充氣輪胎的一個實施方式的截面圖；圖2是示出了第一實施方式的容納器具和胎圈部分的放大截面視圖；圖3是示出了容納器具的立體圖；圖4是示出了后板的后表面的后視圖；圖5是示出了第二實施方式的容納器具和胎圈部分的放大截面視圖；圖6是示出了容納器具的立體圖；圖7(A)是示出了在第一實施方式的容納器具內(nèi)形成一個疊置體的步驟的示意圖，而圖7(B)是示出了在第一實施方式的容納器具內(nèi)于疊置體上裝載前板的步驟的示意圖；圖8是示出了在生胎上安置后板的步驟的示意圖；以及圖9是示出了和胎圈部分一起的容納器具的另一示例的截面圖。
具體實施例方式
將結(jié)合圖示的示例解釋本發(fā)明的具體實施方式
。圖1是示出本發(fā)明的具有電子部件容納器具的充氣輪胎的子午線截面視圖。圖2是示出第一實施方式的容納器具和胎圈部分的放大截面視圖。圖3是示出該容納器具的立體圖。
如圖1所示，充氣輪胎1(在一些情況下簡稱“輪胎1”)設(shè)置有一個電子部件的容納器具，該輪胎1包括一個與路面接觸的胎面部分2、一對從胎面部分2的相對兩端徑向向內(nèi)延伸的胎側(cè)部分3、和位于每個胎側(cè)部分3的徑向內(nèi)端并且套在輪輞R上的胎圈部分4。在此示例中，輪胎1是用于客車的子午線輪胎。
輪胎1通過一個簾線加強層加強，并且確保必需的剛性和強度。簾線加強層包括至少一個環(huán)面形胎體6，該胎體6經(jīng)過胎側(cè)部分3從胎面部分2延伸到胎圈部分4的胎圈芯5。在此示例中，簾線加強層包括胎體6和帶束層7，該帶束層7存在于胎體6徑向外部并處于胎面部分2的徑向內(nèi)側(cè)。
胎體6由一個或多個(在此示例中是一個)胎體簾布層6A形成，在胎體簾布層6A中胎體簾線以一個相對于輪胎周向成70度到90度的角度設(shè)置。胎體簾布層6A連續(xù)設(shè)置有卷起部6b，該卷起部6b位于在胎圈芯5與5之間延伸的簾布層主體部6a的相對兩側(cè)，并從輪胎軸向內(nèi)側(cè)向外側(cè)折回而保持在胎圈芯5周圍。胎圈三角膠芯8布置在簾布層主體部6a和卷起部6b之間。胎圈三角膠芯8從胎圈芯5徑向向外延伸以在從胎圈部分4到胎側(cè)部分3的地方加強輪胎，并且其具有三角形的截面。
帶束層7包括兩個或更多個(在本示例中是兩個)帶束簾布層7A和7B，其中帶束簾線以一個相對于輪胎周向成10到35度的角度設(shè)置。各簾布層之間的帶束簾線彼此交叉。這樣，帶束的剛性得到加強，并且胎面部分2在其大致整個寬度上因環(huán)箍效果而得到極大加強。可以在帶束層7的徑向外部設(shè)置一個帶層(未圖示)以增強在高速行駛時的操縱穩(wěn)定性和耐久性，帶層中的帶簾線以相對于輪胎周向成5度的角度設(shè)置。
輪胎1具有由例如丁基橡膠等已知的低透氣性橡膠制成的胎腔表面HS。由此，胎腔保持氣密。其內(nèi)設(shè)置有用于容納電子部件W的容納空間10的容納器具11被安裝在胎腔表面HS上。
在此示例中，如圖2和3所示，電子部件W密封在容納器具11的容納空間10內(nèi)。更具體地，容納器具11包括一個位于胎腔表面HS側(cè)的后板13和一個疊置在后板13上的前板14。后板13和前板14分別具有外周邊緣13E和14E，并且整個外周邊緣13E和14E彼此結(jié)合，由此形成了在其中密封電子部件W的容納空間10。后板13和前板14由厚度t1和t2為2.0毫米或更小的薄橡膠板制成。在此示例中，后板13和前板14為具有大體相同的寬度和大體相同的長度的四邊形形狀。
在本發(fā)明中，容納器具11的后表面11S的一端設(shè)置有一個結(jié)合區(qū)11Sb，該結(jié)合區(qū)11Sb結(jié)合到胎腔表面HS上，并且只有該結(jié)合區(qū)11Sb結(jié)合到了胎腔表面HS上。以此結(jié)構(gòu)，在另一端側(cè)的非結(jié)合區(qū)11Sa的部分是自由的并且可以從胎腔表面HS上分離。容納空間10形成于非結(jié)合區(qū)11Sa的部分內(nèi)。因此，在行駛過程中能通過從胎腔表面HS自由分離非結(jié)合區(qū)11Sa來抑制變形、撞擊和輪胎發(fā)熱傳遞到電子部件上。這樣便阻止了電子部件W受損并且能夠防止電子部件W的性能劣化和故障。由此，優(yōu)選地，結(jié)合區(qū)11Sb離開容納空間10至少1.0毫米的距離L2(如圖4所示)。
結(jié)合區(qū)11Sb結(jié)合到位于胎腔表面HS內(nèi)的安裝部HS1上。胎圈部分4適于作為安裝部HS1。這是因為胎圈部分4是輪胎行駛過程中變形最小的部分，并且由此可降低例如施加到電子部件W上的撞擊等的不利影響。這對于抑制容納器具11的剝離損壞也是優(yōu)選的。
如圖1所示，胎圈部分4指基準線X徑向內(nèi)部的區(qū)域，該基準線X從胎圈部分4與輪輞凸緣Rf分離的分離點P開始與胎體6的簾布層主體部6a相交?！俺Ｒ?guī)輪輞”是按照包括輪胎所基于的標準的標準體系為每個輪胎所確定的輪輞，并且常規(guī)輪輞是JATMA情況下的標準輪輞、TRA情況下的“設(shè)計輪輞(Design Rim)”和ETRTO情況下的“測量輪輞(Measuring Rim)”。此外，“常規(guī)內(nèi)壓”指按照標準體系為每個輪胎所確定的空氣壓力?！俺Ｒ?guī)內(nèi)壓”在JATMA情況下是最大空氣壓力、在TRA情況下是描述于“在各種冷充氣壓力下的輪胎載荷極限(Tire Load Limitsat Various Cold Inflation Pressures)”中的最大值和在ETRTO情況下的“充氣壓力(Inflation Pressure)”。當輪胎是用于客車的輪胎時，常規(guī)內(nèi)壓是180kPa。
在容納器具11內(nèi)，只要僅僅結(jié)合區(qū)11Sb安裝在胎圈部分4上，非結(jié)合區(qū)11Sa就可以越過基準線X僅朝向胎側(cè)部分3延伸。同樣在此情況下，由撞擊等在電子部件W上產(chǎn)生的不利影響可以降低到很小的水平。在此示例中，形成容納器具11外周的四個側(cè)邊中的一個側(cè)邊11a面對輪胎旋轉(zhuǎn)中心線，并且結(jié)合區(qū)11Sb形成在該側(cè)邊11a的一側(cè)。換言之，結(jié)合區(qū)11Sb形成于容納器具11面對輪胎旋轉(zhuǎn)中心線的側(cè)邊11a的一側(cè)，即形成在容納器具11面對輪胎徑向內(nèi)部的側(cè)邊11a的一側(cè)。在這種情況下，可以安裝一個超出參基準線X的大型電子部件W，并且極大地增強了電子部件W的選擇靈活性。此外，在這種情況下，由于在輪胎旋轉(zhuǎn)過程中離心力以徑向向外牽引容納器具11的方向施加，可以減少在結(jié)合區(qū)11Sb和非結(jié)合區(qū)11Sa之間的邊界位置的撓曲疲勞，并且可以增強容納器具11的耐久性。
如圖5和6所示，容納器具11可以形成為袋狀的形狀，其中容納空間10的一端10a設(shè)置有一個用于容納電子部件的開口12。為方便起見，其中電子部件W由容納器具11密封的情況稱為第一實施方式，而其中容納器具形成為具有開口12的袋狀形狀的情況稱為第二實施方式。
第二實施方式通過將后板13和前板14的外周邊緣13E和14E彼此結(jié)合而形成，但是在形成容納器具11外周的各側(cè)邊中存在一個未結(jié)合的部分。具體在本示例中，后板13和前板14形成為具有大體相同寬度的四邊形形狀，并且在形成容納器具11外周的四個側(cè)邊中，除了其中一個側(cè)邊外，外周邊緣13E的三個側(cè)邊和外周邊緣14E的三側(cè)邊彼此結(jié)合。此時，優(yōu)選地，后板13長于前板14，并且開口12形成在從端部邊緣13a向內(nèi)3.0mm或更多距離L1的位置處，該端部邊緣13a位于后板13的未結(jié)合側(cè)邊一側(cè)。以此結(jié)構(gòu)，電子部件W能夠容易地放入容納空間10中和從中取出，并且電子部件W能夠在其發(fā)生故障時進行更換。容納器具11形成為使得整個電子部件W完全容納于容納空間10中，從而電子部件W不會在行駛過程中從開口12中跳出。
在第二實施方式中，由于和第一實施方式相同的原因，優(yōu)選結(jié)合區(qū)11Sb形成在容納器具11面對輪胎旋轉(zhuǎn)中心線的側(cè)邊11a的一側(cè)。此時，還優(yōu)選開口12朝向輪胎旋轉(zhuǎn)中心線開設(shè)。以此結(jié)構(gòu)，由于在行駛過程中的離心力，可進一步阻止電子部件W從開口12中跳出。為進一步阻止電子部件W從開口12跳出，優(yōu)選開口12使用例如丙烯酸粘合劑、橡膠粘合劑和硅酮膠等粘合劑封閉。
在本發(fā)明中，容納器具11的結(jié)合區(qū)11Sb和胎腔表面HS可使用包括上述粘合劑的現(xiàn)有的各種粘合劑彼此結(jié)合。然而，為了保證較高的結(jié)合強度，優(yōu)選地，它們兩者通過在輪胎硫化成型過程中的硫化(硫化粘合)而結(jié)合為一體。
接下來，說明根據(jù)第一實施方式的充氣輪胎1的制造方法，其中結(jié)合區(qū)11Sb和胎腔表面HS通過硫化結(jié)合。更具體地，第一實施方式包括至少(1)步驟KA1將未硫化的后板13N置于生胎1N的胎腔表面HS和胎圈部分4上(圖8)；(2)步驟KA2將電子部件W置于未硫化的后板13N上而形成一個疊置體21(圖7(A))；和(3)步驟KA3將未硫化的前板14N置于疊置體21上而覆蓋電子部件W(圖7(B))。
在此實施方式中，首先執(zhí)行步驟KA2和KA3以預(yù)先形成一個未硫化的容納器具11N，然后在步驟KA1中，將未硫化的后板13N以未硫化的容納器具11N的狀態(tài)置于胎腔表面HS上。
后板13N形成為由厚度t1為2.0毫米或更少的生橡膠板材料制成的四邊形形狀，并且該后板13N具有延伸出電子部件W外的外周邊緣13E。在步驟KA2中，電子部件W放置在后板13N上使得在電子部件W周圍留有外周邊緣13E。在此示例中，使用20毫米(寬)×30毫米(長)×0.3毫米(厚)的四邊形電子部件W。
在步驟KA3中，由厚度t2為2.0毫米或更少的生橡膠板材料制成的未硫化的前板14N置于疊置體21上。此時，前板14N的整個外周邊緣14E和后板13N的整個外周邊緣13E彼此疊置并粘結(jié)，并且易于形成具有容納空間10的未硫化的容納器具11N，電子部件W密封在該容納器具11N的容納空間10中。
接下來，在步驟KA1中，如圖8所示，后板13N以未硫化的容納器具11N的狀態(tài)放置并粘合到生胎1N的胎腔表面HS和胎圈部分4上。此時，一個為非粘合層的剝離板23已事先粘貼到后表面11S上且粘貼在非結(jié)合區(qū)11Sa上，這樣非結(jié)合區(qū)11Sa不會硫化粘合到胎腔表面HS上。剝離板23這樣粘貼除結(jié)合區(qū)11Sb之外的所有區(qū)域都延伸出后表面11S。優(yōu)選的剝離板23是通過使由樹脂制成的板體表面受到剝離處理而獲得的板，并且樹脂材料是在180攝氏度的熱度下不熔化的材料，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PI)和聚醚醚酮(PEEK)。對于剝離處理，可采用以諸如聚氟乙烯基樹脂和硅酮基樹脂等相對于橡膠具有離型性的離型性樹脂對板體進行涂覆的處理過程?；蛘撸刹捎孟虮砻媸┘影ü柰偷鹊囊后w離型劑的處理過程?；蛘?，剝離板23本身可以僅由離型性樹脂形成。在此示例中，剝離板23即使在硫化步驟之后仍然粘合在容納器具11的后表面11S上。然而，也可以去除相對于輪胎側(cè)的橡膠的離型性，從而剝離板23在硫化步驟之后從后表面11S上釋放并且粘合到胎腔表面HS上。
在該制造方法中，這些步驟可以按照KA1→KA2(或KB2)→KA3(或KB3)的順序執(zhí)行，即可以首先將后板13N粘合到生胎1N的胎腔表面HS上，而電子部件W和前板14N可以順序設(shè)置在后板13N上。
然后，如傳統(tǒng)輪胎那樣，將生胎1N放入一個硫化模中，并硫化和形成輪胎。此時，由于內(nèi)囊膨脹，未硫化的容納器具11N在壓力下與生胎1N相接觸，并且兩者可硫化并粘合，從而彼此結(jié)合為一體。
如果未硫化的容納器具11N過厚，則由內(nèi)囊導致的壓力會集中，并且輪胎1和容納器具11會變形。因此，優(yōu)選地，后板13N和前板14N的厚度t1和t2設(shè)置為2.0毫米或更少，這樣由內(nèi)囊產(chǎn)生的壓力得以分散。然而，如果厚度t1和t2小于0.4毫米，厚度會太薄并且很難保證承受輪胎旋轉(zhuǎn)的強度。為保證此強度，可以嵌入一個其中設(shè)置了簾線或布加強材料(例如帆布)的部件以加強該板。對于后板13N和前板14N，可以采用能夠進行硫化并粘合到內(nèi)襯層橡膠上的各種橡膠，例如天然橡膠(NR)、聚異戊二烯橡膠(IR)、丁苯橡膠(SBR)、聚丁橡膠(BR)和丁基橡膠(IIR)等。
雖然特別優(yōu)選的實施方式已經(jīng)在上面詳細描述，但本發(fā)明并不限于所圖示說明的實施方式，并且除了客車輪胎外，輪胎1能夠形成為各種類型的輪胎，例如在客車輪胎之外制造成各種類別的輪胎，例如商販車輛輪胎、重載車輛輪胎以及兩輪車輛輪胎等。除了四邊形形狀外，容納空間10可根據(jù)電子部件W的形狀而具有各種形狀。容納器具11N可以如圖9所示形成一個非板狀的形狀，而不是夾在后板13和前板14之間。在此情況下，容納器具11一體設(shè)有一個其中容納電子部件W的厚橡膠塊主體部25和一個具有要結(jié)合到輪胎上的結(jié)合區(qū)11Sb的舌片狀結(jié)合部26。本發(fā)明可以各種方式進行改進和實施，例如，除射頻識別應(yīng)答機之外，容納空間10可以用于容納諸如壓力傳感器、溫度傳感器和加速度傳感器等的各種電子部件W。
示例依照第一實施方式的制造方法，基于示于表1的參數(shù)制造具有如圖2和3所示結(jié)構(gòu)的容納器具11的充氣輪胎(195/65R15)的樣胎。在行駛狀態(tài)下，在容納于容納器具11中的電子部件W(射頻識別應(yīng)答機)中進行接收確認測試。該電子部件是一個電磁感應(yīng)型射頻識別標簽(V720S)，其由歐姆龍公司(Omron Co.，Ltd)制造并且通訊頻率是13.56MHz。
(1)接收確認測試其中的容納器具中插入了電子部件的樣胎在輪輞為15×6JJ、內(nèi)壓190kPa和豎直載荷6.96kN的條件下，在一個測試鼓上以80km/h的速度運行60小時，并且由一個讀出裝置(歐姆龍公司制造的HS03)確認運行后的電子部件的接收性能。電子部件的數(shù)據(jù)讀取距離130毫米，數(shù)據(jù)寫入距離是130毫米，并且確定存儲機能正常工作而沒有丟失數(shù)據(jù)。
表1

權(quán)利要求
1.一種充氣輪胎，其具有一個與用于容納電子部件的容納器具結(jié)合的胎腔表面，其中所述容納器具包括一個用于在其內(nèi)容納電子部件的容納空間，并且包括一個結(jié)合區(qū)，該結(jié)合區(qū)結(jié)合至所述胎腔表面并且設(shè)置在面對該胎腔表面的后表面的一端上，僅所述結(jié)合區(qū)結(jié)合到所述胎腔表面上，由此使得位于后表面另一端側(cè)的非結(jié)合區(qū)的部分能夠從所述胎腔表面分離。
2.如權(quán)利要求1所述的具有用于容納電子部件的容納器具的充氣輪胎，其中，所述容納空間在非結(jié)合區(qū)的部分內(nèi)形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的具有用于容納電子部件的容納器具的充氣輪胎，其中，所述容納器具的結(jié)合區(qū)結(jié)合至胎圈部分。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的具有用于容納電子部件的容納器具的充氣輪胎，其中，所述結(jié)合區(qū)形成在面對輪胎旋轉(zhuǎn)中心線的側(cè)邊的一側(cè)上。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的具有用于容納電子部件的容納器具的充氣輪胎，其中，所述電子部件密封在所述容納器具的容納空間內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的具有用于容納電子部件的容納器具的充氣輪胎，其中，所述容納器具形成為具有一個開口的袋狀形狀，所述電子部件通過該開口放入所述容納空間中及從中取出。
7.如權(quán)利要求6所述的具有用于容納電子部件的容納器具的充氣輪胎，其中，所述開口開設(shè)為面對著所述輪胎旋轉(zhuǎn)中心線。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的具有用于容納電子部件的容納器具的充氣輪胎，其中，所述容納器具包括一個面對所述胎腔表面的橡膠后板和一個疊置在該后板上的前板，所述后板的外周邊緣和所述前板的外周邊緣彼此結(jié)合，由此形成了所述的容納空間。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的具有用于容納電子部件的容納器具的充氣輪胎，其中，所述容納器具的后表面或者所述胎腔表面設(shè)置有一個用于形成所述非結(jié)合區(qū)的非粘合層。
全文摘要
一種充氣輪胎(1)，其具有一個其上結(jié)合用于容納電子部件的容納器具(11)的胎腔表面(HS)。該容納器具(11)包括一個用于在其內(nèi)容納電子部件(W)的容納空間(10)，并且包括一個結(jié)合區(qū)(11Sb)，該結(jié)合區(qū)結(jié)合到胎腔表面(H)至胎腔表面(HS)，由此使得位于后表面(11S)另一端側(cè)的非結(jié)合區(qū)(11Sa)可從該胎腔表面(HS)上分離。
文檔編號H01Q1/27GK1789027SQ20051013462
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者中尾幸夫, 川井若浩, 木島賢 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社, 歐姆龍株式會社