JP2013126838A

JP2013126838A - タイヤ

Info

Publication number: JP2013126838A
Application number: JP2011277426A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Oishi; 教博大石
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Edge Inc
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2013-06-27

Abstract

【課題】２つの導体が空隙を介して直線状に配置されたダイポールアンテナにＩＣチップが接続されてなる一般的なＲＦ−ＩＤメディアを内蔵し、このＲＦ−ＩＤメディアに対する情報の書き込みや読み出しをその通信距離を短くすることなく行う。
【解決手段】トレッド部１０と、サイドウォール部２０と、ビード部３０とを有し、導電性材料を含むカーカス４０が骨格として内蔵され、その端部がビード部３０にて折り返されてなるタイヤ１において、２つの帯状導体が空隙を介して直線状に配置されたダイポールアンテナにＩＣチップが接続されてなるＩＣタグ１００が、カーカス４０の折り返し部４１側に、２つの帯状導体のうち一方の帯状導体のみが折り返し部４１に対向するように内蔵されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤに関し、特に、タイヤにＲＦ−ＩＤメディアを内蔵させる技術に関する。

近年、情報化社会の進展に伴って、商品等に添付されるタグに情報を記録し、このタグを用いて商品等の管理が行われている。このようなタグを用いた情報管理においては、タグに対して非接触状態にて情報の書き込みや読み出しを行うことが可能なＩＣチップが搭載されたＲＦ−ＩＤメディアがその優れた利便性から急速な普及が進みつつあり、タイヤに内蔵することにより、タイヤに関する情報をＲＦ−ＩＤメディアに書き込んで管理することも考えられている（例えば、特許文献１参照）。

ところが、一般的なタイヤは、導電性材料を含むカーカスと呼ばれる補強部材を骨格としてその両面にゴム材料が積層されて構成されているため、ＲＦ−ＩＤメディアをただ無造作に内蔵するだけでは、カーカスやその他に内蔵された導電性からなる部材の影響によって、ＲＦ−ＩＤメディアに対する情報の書き込みや読み出しが不可能となったり、情報の書き込みや読み出しを可能とする距離が極端に短くなってしまったりする。

そこで、ＲＦ−ＩＤメディアを構成する材料に、カーカス等の導電性材料の影響を受けにくいものを用いることによって、ＲＦ−ＩＤメディアの通信特性を改善する技術が考えられている（例えば、特許文献２参照）。

特許第４５０１０９７号公報特開２００５−３２３３３９号公報

しかしながら、上述したように、ＲＦ−ＩＤメディアをタイヤに内蔵させるためにその材料を選定する場合、タイヤに内蔵するためだけのＲＦ−ＩＤメディアを開発する必要が生じ、その開発のための手間やコストが発生するとともに、ＲＦ−ＩＤメディアを構成する材料の幅が狭まってしまうという問題点がある。

また、金属対応のＲＦ−ＩＤメディアをタイヤに内蔵させることも考えられるが、金属対応のＲＦ−ＩＤメディアは厚さが２ｍｍ以上となるため、タイヤに内蔵した場合、走行中にタイヤがバーストする原因となりかねない。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、２つの導体が空隙を介して直線状に配置されたダイポールアンテナにＩＣチップが接続されてなる一般的なＲＦ−ＩＤメディアを内蔵し、このＲＦ−ＩＤメディアに対する情報の書き込みや読み出しをその通信距離を短くすることなく行うことができるタイヤを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
接地面となるトレッド部と、該トレッド部の両側部に連接して立ち上がるサイドウォール部と、前記サイドウォール部の前記トレッド部とは反対側の端部に設けられたビード部とを有し、導電性材料を含むカーカスが、前記トレッド部、前記サイドウォール部及び前記ビード部に渡って骨格として内蔵され、その端部が前記ビード部にて折り返されてなるタイヤにおいて、
２つの導体が空隙を介して直線状に配置されたダイポールアンテナに対して、前記２つの導体の前記空隙を介して対向する領域にＩＣチップが接続されてなるＲＦ−ＩＤメディアが、前記カーカスに対して、該カーカスが折り返されてなる折り返し部側に、前記２つの導体のうち一方の導体のみが前記折り返し部に対向するように設けられていることを特徴とする。

上記のように構成された本発明においては、トレッド部、サイドウォール部及びビード部に渡ってタイヤの骨格として内蔵された導電性材料を含むカーカスに対してビード部にてカーカスが折り返された折り返し部側において、空隙を介して直線状に配置された２つの導体のうち一方の導体のみが折り返し部に対向していることにより、２つの導体のうち一方の導体のみがこの折り返し部によってカーカスと静電結合し、また、他方の導体がカーカスの折り返し部以外の部分と静電結合した場合でも、２つの導体のうち一方の導体のみが折り返し部に対向していることで、２つの導体の空隙を介して対向する領域に接続されたＩＣチップとカーカスとの間に空間が生じ、その空間によって２つの導体がそれぞれ２つの異なる導体と静電結合したような状態となり、それにより、２つの導体からなるダイポールアンテナを介してＩＣチップに対する情報の書き込みや読み出しが行われることになる。

以上説明したように本発明においては、導電性材料を含むカーカスに対してビード部にてカーカスが折り返された折り返し部側において、２つの導体のうち一方の導体のみが折り返し部に対向していることにより、空隙を介して直線状に配置された２つの導体のうち一方の導体のみがこの折り返し部によってカーカスと静電結合し、また、他方の導体がカーカスの折り返し部以外の部分と静電結合した場合でも、２つの導体のうち一方の導体のみが折り返し部に対向していることで、２つの導体の空隙を介して対向する領域に接続されたＩＣチップとカーカスとの間に空間が生じ、その空間によって２つの導体がそれぞれ２つの異なる導体と静電結合したような状態となり、それにより、２つの導体からなるダイポールアンテナを介してＩＣチップに対する情報の書き込みや読み出しが行われることになるため、２つの導体が空隙を介して直線状に配置されたダイポールアンテナにＩＣチップが接続されてなる一般的なＲＦ−ＩＤメディアを内蔵し、このＲＦ−ＩＤメディアに対する情報の書き込みや読み出しをその通信距離を短くすることなく行うことができる。

本発明のタイヤに内蔵されるＲＦ−ＩＤメディアの一例を示す図であり、（ａ）は内部構造を示す図、（ｂ）は積層図である。図１に示したＩＣタグを内蔵した本発明のタイヤの第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は一部を分解した斜視図、（ｂ）はＩＣタグが内蔵された部分の断面図である。図２に示したタイヤにおけるＩＣタグの内蔵位置とＩＣタグに対する情報の書き込み／読み出し結果との関係を説明するための図である。図１に示したＩＣタグを内蔵した本発明のタイヤの第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は一部を分解した斜視図、（ｂ）はＩＣタグが内蔵された部分の断面図である。本発明のタイヤに内蔵されるＲＦ−ＩＤメディアの他の例を示す図であり、（ａ）は内部構造を示す図、（ｂ）は積層図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明のタイヤに内蔵されるＲＦ−ＩＤメディアの一例を示す図であり、（ａ）は内部構造を示す図、（ｂ）は積層図である。

本例におけるＲＦ−ＩＤメディアは図１に示すように、折り返しダイポールアンテナ１１２が形成されるとともに、折り返しダイポールアンテナ１１２に接続されてＩＣチップ１１１が搭載された樹脂フィルム１１３が、２枚のゴムシート１２０ａ，１２０ｂに挟み込まれて構成されたＩＣタグ１００である。

折り返しダイポールアンテナ１１２は、２つの帯状の導体１１２ａ，１１２ｂが空隙を介して直線状に配置され、また、これら２つの導体１１２ａ，１１２ｂと平行に帯状の導体１１２ｃが配置されてなるものであり、導体１１２ａ，１１２ｂの空隙を介して対向する領域を給電点としてＩＣチップ１１１が接続されている。

ＩＣチップ１１１は、折り返しダイポールアンテナ１１２を介して非接触状態にて情報の書き込みや読み出しが可能なものである。

樹脂フィルム１１３は、可撓性及び耐熱性を有していることが好ましい。

２枚のゴムシート１２０ａ，１２０ｂは、上記のように折り返しダイポールアンテナ１１２が形成されるとともにＩＣチップ１１１が搭載された樹脂フィルム１１３を表裏から挟み込んで互いに貼着されている。

（第１の実施の形態）
図２は、図１に示したＩＣタグ１００を内蔵した本発明のタイヤの第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は一部を分解した斜視図、（ｂ）はＩＣタグ１００が内蔵された部分の断面図である。

本形態は図２に示すように、接地面となるトレッド部１０と、トレッド部１０の両側部に連接して立ち上がるサイドウォール部２０と、サイドウォール部２０のトレッド部１０とは反対側の端部に設けられたビード部３０とから構成されており、ビード部３０がホイール（不図示）と係合することで、タイヤ１がホイールに固定されることになる。また、タイヤ１には、導電性材料となる金属ワイヤーが内蔵されたカーカス４０がタイヤ１の骨格となって補強部材として内蔵されており、このカーカス４０の表裏にゴム材５０が積層されて構成されている。カーカス４０は、トレッド部１０、サイドウォール部２０及びビード部３０に渡って内蔵され、その端部がビード部３０にてタイヤ１の外側に折り返されることで折り返し部４１を有している。本形態におけるタイヤ１のサイズを、２２５／８０Ｒ１５とした場合、折り返し部４１の端部とビード部３０の端部との距離ｘは４５〜６０ｍｍ程度となっている。ＩＣタグ１００は、カーカス４０の折り返し部４１側に、その一部のみが折り返し部４１の外側にて折り返し部４１に対向するように内蔵されている。なお、一般的なタイヤには、上述した構成の他に、トレッド部１０に内蔵されたベルトや、ビード部３０に内蔵されたビードワイヤー等の導電性材料からなるものが内蔵されているが、それらはタイヤの一部に内蔵されているものであることにより、タイヤの骨格としてトレッド部１０、サイドウォール部２０及びビード部３０に渡って内蔵されたカーカス４０によって、ＩＣタグ１００に対する情報の書き込みや読み出しの影響がほとんど打ち消されてしまうため、ここでの説明は省略する。

上記のように構成されたタイヤ１においては、ＩＣタグ１００が内蔵された領域にタイヤ１の外側からリーダ／ライタ（不図示）を翳すことにより、非接触状態にてＩＣタグ１００のＩＣチップ１１１に対して情報が書き込まれたり読み出されたりすることになる。

以下に、上述したＩＣタグ１００の内蔵位置とＩＣタグ１００に対する情報の書き込み／読み出し結果との関係について詳細に説明する。

図３は、図２に示したタイヤ１におけるＩＣタグ１００の内蔵位置とＩＣタグ１００に対する情報の書き込み／読み出し結果との関係を説明するための図である。

図２に示したようにタイヤ１にＩＣタグ１００を内蔵した場合にＩＣタグ１００の内蔵位置によるＩＣタグ１００に対する情報の書き込み／読み出し状態について実験を行った。

まず、図３（ａ）に示すように、折り返しダイポールアンテナ１１２の空隙を介して直線状に配置された２つの導体１１２ａ，１１２ｂのうち、一方の導体１１２ｂのみがカーカス４０の折り返し部４１に対向するように、カーカス４０の延長方向にダイポールアンテナ１１２が延びるような向きで内蔵したものにおいて、ＩＣタグ１００が内蔵された領域にタイヤ１の外側からリーダ／ライタを翳すと、ＩＣタグ１００のＩＣチップ１１１に対する情報の書き込みや読み出しが可能となった。これは、２つの導体１１２ａ，１１２ｂのうち、折り返し部４１に対向する導体１１２ｂにおいては、カーカス４０の折り返し部４１と静電結合し、折り返し部４１に対向していない導体１１２ａにおいては、カーカス４０の折り返し部４１とは対向しておらず、かつ、カーカス４０の折り返し部４１以外の領域と静電結合したとしても、折り返し部４１があることによってＩＣチップ１１１とカーカス４０との間に空間が生じ、この空間によって導体１１２ａが導体１１２ｂとは異なる導体と静電結合したような状態となり、それにより、カーカス４０が導体１１２ａ，１１２ｂに接続されたアンテナとして機能することで、ＩＣタグ１００のＩＣチップ１１１に対する情報の書き込みや読み出しが可能となったことと考えられる。この際、導体１１２ｂの給電点が折り返し部４１の端部と重なっていれば、導体１１２ｂの給電点とビード部３０の端部との距離についても、折り返し部４１の端部とビード部３０の端部との距離ｘと同様に４５〜６０ｍｍ程度となっている。なお、カーカス４０の折り返し部４１と対向しない導体１１２ａにおいては、カーカス４０の折り返し部４１以外の領域との間隔によっては、カーカス４０と静電結合しない。

なお、本実験においては、ＩＣタグ１００が内蔵された領域にタイヤ１の外側からリーダ／ライタを翳してＩＣタグ１００のＩＣチップ１１１に対する情報の書き込みや読み出しを行ったが、カーカス４０が導体１１２ａ，１１２ｂに接続されたアンテナとして機能することで、カーカス４０の端部から、ＩＣチップ１１１に対する情報の書き込みや読み出しを行う波長の１／２毎のポイントにリーダ／ライタを翳すことにより、ＩＣタグ１００のＩＣチップ１１１に対する情報の書き込みや読み出しを行うこともできる。

また、図３（ｂ）に示すように、折り返しダイポールアンテナ１１２の空隙を介して直線状に配置された２つの導体１１２ａ，１１２ｂのそれぞれがカーカス４０の折り返し部４１に対向するように内蔵したものにおいて、ＩＣタグ１００が内蔵された領域にタイヤ１の外側からリーダ／ライタを翳すと、ＩＣタグ１００のＩＣチップ１１１に対する情報の書き込みや読み出しが不可能となった。これは、２つの導体１１２ａ，１１２ｂのそれぞれが、カーカス４０の折り返し部４１と静電結合し、かつ、カーカス４０との間隔が互いに等しいことから、２つの導体１１２ａ，１１２ｂが１枚の導体と静電結合して電気的に短絡した状態となったことで、ＩＣタグ１００のＩＣチップ１１１に対する情報の書き込みや読み出しが不可能となったことと考えられる。

また、図３（ｃ）に示すように、折り返しダイポールアンテナ１１２の空隙を介して直線状に配置された２つの導体１１２ａ，１１２ｂのそれぞれがカーカス４０の折り返し部４１に対向しないように内蔵したものにおいて、ＩＣタグ１００が内蔵された領域にタイヤ１の外側からリーダ／ライタを翳すと、ＩＣタグ１００のＩＣチップ１１１に対する情報の書き込みや読み出しが不可能となった。これは、２つの導体１１２ａ，１１２ｂのそれぞれが、カーカス４０の折り返し部４１以外の領域と静電結合し、かつ、カーカス４０との間隔が互いに等しいことから、２つの導体１１２ａ，１１２ｂが１枚の導体と静電結合して電気的に短絡した状態となったことで、ＩＣタグ１００のＩＣチップ１１１に対する情報の書き込みや読み出しが不可能となったことと考えられる。

上記のような実験結果を踏まえ、本形態においては、ダイポールアンテナ１１２を構成する２つの導体１１２ａ，１１２ｂのうち一方の導体１１２ｂのみがカーカス４０の折り返し部４１に対向するようにＩＣタグ１００をタイヤ１に内蔵することにより、折り返し部４１を対向した導体１１２ｂのみがカーカス４０と静電結合し、また、導体１１２ａがカーカス４０の折り返し部４１以外の部分と静電結合した場合でも、２つの帯状導体１１２ａ，１１２ｂのうち帯状導体１１２ｂのみが折り返し部４１に対向していることで、２つの帯状導体１１２ａ，１１２ｂの空隙を介して対向する領域に接続されたＩＣチップ１１１とカーカス４０との間に空間が生じ、その空間によって２つの導体１１２ａ，１１２ｂがそれぞれ２つの異なる導体と静電結合したような状態とになり、それにより、ＩＣチップ１１１に対する情報の書き込みや読み出しが行われる。そして、２つの導体１１２ａ，１１２ｂが空隙を介して直線状に配置されたダイポールアンテナ１１２にＩＣチップ１１１が接続されてなる一般的なＩＣタグ１００を内蔵し、このＩＣタグ１００に対する情報の書き込みや読み出しをその通信距離を短くすることなく行うことができるようになる。なお、図３（ａ）に示した例においては、ダイポールアンテナ１１２を構成する２つの導体１１２ａ，１１２ｂのうち一方の導体１１２ｂの全体がカーカス４０の折り返し部４１に対向しているが、導体１１２ｂの少なくとも一部がカーカス４０の折り返し部４１に対向していればよい。

（第２の実施の形態）
図４は、図１に示したＩＣタグ１００を内蔵した本発明のタイヤの第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は一部を分解した斜視図、（ｂ）はＩＣタグ１００が内蔵された部分の断面図である。

本形態は図４に示すように、第１の実施の形態にて示したものに対して、カーカス４０の端部がビード部３０にてタイヤ１の内側に折り返されて折り返し部１４１を有している点のみが異なるものである。そして、ＩＣタグ１００が、カーカス４０の折り返し部１４１側に、その一部のみが折り返し部１４１の内側にて折り返し部１４１に対向するように内蔵されている。

上記のように構成されたタイヤ１０１においても、第１の実施の形態にて示したものと同様に、折り返しダイポールアンテナ１１２の空隙を介して直線状に配置された２つの導体１１２ａ，１１２ｂのうち、一方の導体１１２ｂのみがカーカス４０の折り返し部１４１に対向するように、カーカス４０の延長方向にダイポールアンテナ１１２が延びるような向きで内蔵した場合に、ＩＣタグ１００のＩＣチップ１１１に対する情報の書き込みや読み出しが可能となり、また、２つの導体１１２ａ，１１２ｂのそれぞれがカーカス４０の折り返し部１４１に対向するように内蔵した場合や、２つの導体１１２ａ，１１２ｂのそれぞれがカーカス４０の折り返し部１４１に対向しないように内蔵した場合は、ＩＣタグ１００のＩＣチップ１１１に対する情報の書き込みや読み出しが不可能となった。

図５は、本発明のタイヤに内蔵されるＲＦ−ＩＤメディアの他の例を示す図であり、（ａ）は内部構造を示す図、（ｂ）は積層図である。

本発明のタイヤに内蔵されるＲＦ−ＩＤメディアとしては、図１に示したような折り返しダイポールアンテナ１１２を有するものに限らず、図５に示すように、２つの帯状の導体１１２ａ，１１２ｂが空隙を介して直線状に配置されてなるダイポールアンテナ２１２が形成されるとともに、ダイポールアンテナ２１２に接続されてＩＣチップ１１１が搭載された樹脂フィルム１１３が、２枚のゴムシート１２０ａ，１２０ｂに挟み込まれて構成されたＩＣタグ２００であってもよい。

なお、上述した実施の形態においては、ＩＣタグ１００が、カーカス４０の折り返し部４１，１４１側に、その一部のみが折り返し部４１，１４１に対向するように内蔵されているが、ＩＣタグ１００は、タイヤ１，１０１に内蔵されるのではなく、カーカス４０の折り返し部４１，１４１側に、その一部のみが折り返し部４１，１４１に対向し、折り返し部４１，１４１との間隔が折り返し部４１，１４１と静電結合するような間隔でタイヤ１，１０１の表面にラベル等の形態で貼付されていてもよい。

また、上述した実施の形態においては、タイヤ１に設けられるＩＣタグとして、２つの帯状導体１１２ａ，１１２ｂが空隙を介して直線状に配置されてなる折り返しダイポールアンテナ１１２やダイポールアンテナ２１２を有するものを例に挙げて説明したが、ダイポールアンテナを構成する２つの導体は帯状であるものに限らない。

１，１０１タイヤ
１０トレッド部
２０サイドウォール部
３０ビード部
４０カーカス
４１，１４１折り返し部
５０ゴム材
１００，２００ＩＣタグ
１１１ＩＣチップ
１１２折り返しダイポールアンテナ
１１２ａ〜１１２ｃ導体
１１３樹脂フィルム
１２０ａ，１２０ｂゴムシート
２１２ダイポールアンテナ

Claims

接地面となるトレッド部と、該トレッド部の両側部に連接して立ち上がるサイドウォール部と、前記サイドウォール部の前記トレッド部とは反対側の端部に設けられたビード部とを有し、導電性材料を含むカーカスが、前記トレッド部、前記サイドウォール部及び前記ビード部に渡って骨格として内蔵され、その端部が前記ビード部にて折り返されてなるタイヤにおいて、
２つの導体が空隙を介して直線状に配置されたダイポールアンテナに対して、前記２つの導体の前記空隙を介して対向する領域にＩＣチップが接続されてなるＲＦ−ＩＤメディアが、前記カーカスに対して、該カーカスが折り返されてなる折り返し部側に、前記２つの導体のうち一方の導体のみが前記折り返し部に対向するように設けられていることを特徴とするタイヤ。