JP2017165271A - 機能部品装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機能部品側被取付部の外面と機能部品取付部材の凹部の内面との間に隙間が発生したとしても機能部品の機能部品側被取付部が機能部品取付部材に強固に固定されるようになる機能部品装置を提供する。【解決手段】機能部品と、機能部品の機能部品側被取付部を嵌合状態に取付けるための凹部２Ａと当該凹部の内底部と対向してタイヤの内面に取付けられる底面４とを有したゴム製の機能部品取付部材（機能部品取付台座１）と、を備えた機能部品装置であって、機能部品側被取付部の底部に設けられた平面と、凹部の内底部に設けられて前記平面に吸着する凹面（頂面５ｔ）と、を備えた。【選択図】図４

Description

本発明は、機能部品と、機能部品をタイヤに取付けるための機能部品取付部材とを備えて構成された機能部品装置に関する。

例えば、センサ（圧力センサ、温度センサ、加速度センサ等）と電池又は発電素子と無線機とを一体化したセンサモジュール等の機能部品をゴム製の機能部品取付部材としての機能部品取付台座を介してタイヤの内面に装着することにより、タイヤの状態を検出する技術において、当該機能部品取付台座として、機能部品に設けられた機能部品側被取付部が嵌合状態に取付けられる凹部を有した取付部を備えた構成、即ち、機能部品と、機能部品をタイヤに取付けるための機能部品取付台座とを備えて構成された機能部品装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１５−１６０５１２号公報

例えば機能部品取付台座を介してタイヤの内面に取付けられた機能部品に搭載されたセンサで得られた情報を車両側に伝達するためには大きな電力が必要であり、その電力をまかなうために別に発電装置（発電機）を設ける場合がある。このような大電力を発生するためには、大きくて重い発電装置を搭載した機能部品を機能部品取付台座を介してタイヤの内面に取付けなければならないため、機能部品取付台座を介して機能部品をタイヤに実装するためには機能部品取付台座がタイヤに対して強固に接着され、かつ、機能部品が機能部品取付台座に対して強固に固定されている必要がある。
特許文献１に開示された機能部品装置のように、機能部品に設けられた機能部品側被取付部を機能部品取付台座の凹部内に嵌合させる構造の場合は、機能部品取付台座の凹部の内面と機能部品側被取付部の外面との間に空気が入らなければ、タイヤ内部との差圧により機能部品取付台座全体が押し縮められ、機能部品側被取付部を機能部品取付台座の凹部に強固に固定することができる。
しかしながら、特許文献１に開示された機能部品装置では、機能部品取付台座の凹部の内底部に形成された凸部の頂面と機能部品側被取付部の底部に設けられた凹部の底面とを嵌合させる構造であるが、互いに嵌合する前記凸部の頂面と前記凹部の底面とが共に平面に形成されているため、機能部品取付台座の凹部の内面と機能部品側被取付部の外面との間に空気が入らないようにしたとしても、前記凸部の頂面と前記凹部の底面とが接触するだけである。
このため、例えば長距離走行した場合など、機能部品側被取付部の外面と機能部品取付台座の凹部の内面との摩擦により、機能部品取付台座の凹部の内面のゴムが摩耗し、この摩耗により発生した磨耗粉が機能部品側被取付部の外面と機能部品取付台座の凹部の内面との間に堆積することで発生する隙間から空気が侵入するので、機能部品側被取付部を台座に固定するだけの差圧が得られなくなり、機能部品側被取付部を機能部品取付台座の凹部に強固に固定することができなくなる可能性がある。
本発明は、機能部品側被取付部の外面と機能部品取付部材（機能部品取付台座）の凹部の内面との間に隙間が発生したとしても機能部品の機能部品側被取付部が機能部品取付部材に強固に固定されるようになる機能部品装置を提供するものである。

本発明に係る機能部品装置は、機能部品と、前記機能部品の機能部品側被取付部を嵌合状態に取付けるための凹部と当該凹部の内底部と対向してタイヤの内面に取付けられる底面とを有したゴム製の機能部品取付部材と、を備えた機能部品装置であって、前記機能部品側被取付部の底部に設けられた平面と、前記凹部の内底部に設けられて前記平面に吸着する凹面と、を備えたので、機能部品取付部材の凹部の内底部に設けられた凹面が吸盤のように機能部品側被取付部の底部に設けられた平面に吸い付くので、機能部品側被取付部の外面と機能部品取付部材の凹部の内面との間に隙間が発生したとしても、機能部品の機能部品側被取付部が機能部品取付部材に強固に固定されるようになる。
また、前記凹部の内底部に設けられた凸部の頂面が前記凹面に形成され、前記機能部品側被取付部の底部に設けられて前記凸部を嵌合する嵌合凹部の底面が前記平面に形成されたので、当該凹部の内底部に設けられた凸部の頂面に形成された凹面が、機能部品側被取付部の底部に設けられた嵌合凹部の底面である平面に吸盤のように吸い付くので、機能部品側被取付部の外面と機能部品取付部材の凹部の内面との間に隙間が発生したとしても、機能部品の機能部品側被取付部が機能部品取付部材に強固に固定されるようになる。
また、前記凸部は、直径が一定の円柱状凸部により形成され、前記嵌合凹部は、凹部底面の直径が凹部開口の直径よりも大きい寸法の円形凹部に形成されたので、円形凹部の凹部底面と円柱状凸部の頂面とが密着するように押し付けられた場合、円柱状凸部が押し潰されるのに伴って円柱状凸部の頂部側が拡径して、円柱状凸部の頂部側の外周部が円形凹部における凹部底面側の周縁側に入り込むため、機能部品の中心軸に沿った方向に互い（円形凹部、円柱状凸部）を拘束する力が発生し、機能部品が機能部品取付部材により強固に固定されることになる。

機能部品取付台座を介してタイヤの内面に機能部品装置（機能部品＋機能部品取付台座）が取付けられた状態を示すタイヤの断面図（実施形態１）。 タイヤの内面に取付けられた機能部品装置（機能部品＋機能部品取付台座）を示す断面図（実施形態１）。 機能部品を示す断面図（実施形態１）。 機能部品取付台座を示す断面図（実施形態１）。 機能部品側被取付部を底面側から見た斜視図（実施形態１）。 機能部品取付台座を示す斜視図（一部断面）（実施形態１）。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

実施形態１
図１，図２に示すように、実施形態１に係る機能部品装置５０は、機能部品２９と、機能部品２９の機能部品側被取付部３０を嵌合状態に取付けるための凹部２Ａを有した取付部２と当該凹部２Ａの内底部と対向してタイヤ６０の内面７０に取付けられる底面４とを有したゴム製の機能部品取付部材としての機能部品取付台座１と、を備えた構成である。

機能部品２９は、例えば、タイヤ６０の状態を検出するために、図外の検出手段を搭載した構成であり、具体的には、取付基板に取付けられた図外の検出手段としてのセンサ（圧力センサ、温度センサ、加速度センサ等）、電池又は発電素子、無線機等の部品の周囲を樹脂で固めて一体化したセンサモジュール、あるいは、発電装置（発電機）を搭載した部品等である。
機能部品２９は、例えば樹脂により形成された機能部品側被取付部３０及び機能部品側被取付部３０より突出するように形成された突出部３７を備え、機能部品側被取付部３０及び突出部３７の少なくとも一方に上述したセンサ等の部品が内蔵されたことによって、例えば、タイヤ６０内の温度や圧力等を計測するための機能を備えた構成、あるいは、突出部３７に発電装置（発電機）が取付けられた構成である。

図１に示すように、タイヤ６０は、カーカス６０Ａと、ベルト６１と、トレッド部６２と、ビード部６３と、サイドウォール部６４と、ショルダー部６５と、を備えて構成される。カーカス６０Ａは、タイヤ６０の内面７０側からタイヤ６０の外面７１側に向けて積層された複数のコード層が一対のビード部６３，６３間をトロイド状に跨るように配設され、例えば、内層側の複数層は両端が該ビード部６３のビードコア６６に対してタイヤ幅方向内側から外側へ折り返されるターンアッププライとなっており、外層側の複数層は両端が該ビード部６３のビードコア６６に対してタイヤ幅方向外側から内側へ折り返されるダウンプライとなっている。ベルト６１は、カーカス６０Ａとトレッド部６２との間に設けられる。トレッド部６２は、カーカス６０Ａ及びベルト６１のタイヤ径方向外側に配置されている。トレッド部６２の表面には、タイヤ周方向に延びる複数の周方向主溝６７が形成されている。

次に、図２，図３，図５を参照し、機能部品２９に設けられた機能部品側被取付部３０について説明する。
機能部品側被取付部３０は、機能部品取付台座１の取付部２の凹部２Ａに嵌合される形状、例えば、角丸長方形（Rounded Rectangle）の短軸を回転軸（機能部品側被取付部３０の中心軸３０Ｘ）として得られる回転体のような形状に形成される。
機能部品側被取付部３０は、取付部２の凹部２Ａに嵌合された場合に当該凹部２Ａの内底面と接触する底部と、当該底部と対向する頂部と、当該底部と頂部とを繋ぐ側面（外周面）とを備える。
機能部品側被取付部３０の側面は、機能部品側被取付部３０の中心軸３０Ｘに沿って当該中心軸３０Ｘから離れる方向に突出するよう湾曲する円弧面３１に形成される。換言すれば、機能部品側被取付部３０の側面は、機能部品側被取付部３０の中心軸３０Ｘに沿った断面形状が、当該中心軸３０Ｘから離れる方向に突出するよう湾曲する円弧面３１である。
機能部品側被取付部３０の底部は、機能部品側被取付部３０の中心軸３０Ｘを中心とする円環面３２と、当該円環面３２の内側に設けられた中心軸３０Ｘを中心とする嵌合凹部としての円形凹部３３とを備えて構成される（図５参照）。
円形凹部３３は、凹部底面３３ａの周縁３３ｂと凹部開口３３ｃの周縁３３ｄとを繋ぐ凹部壁面３３ｅが、機能部品側被取付部３０の頂部側から底部側に向けて中心軸３０Ｘに近づくように傾斜する傾斜面に形成される。即ち、円形凹部３３は、円錐台の底面と対応する凹部底面３３ａと、円錐台の外周面（側面）と対応する凹部壁面３３ｅと、を備えた凹部に形成されている。即ち、円形凹部３３の凹部壁面３３ｅは、内周の直径寸法が、底面４に近付くに従って漸次小さくなるように形成されていて、凹部底面３３ａの直径３３Ｂが凹部開口３３ｃの直径３３Ａよりも大きい寸法に形成されている（図３参照）。
機能部品側被取付部３０の頂部は、取付部２の凹部２Ａの開口３の開口縁３ａで覆われる中心軸３０Ｘを中心とする円環状の平坦面３６を有する。そして、当該平坦面３６から底部とは反対方向に延長する突出部３７が設けられる。当該突出部３７は、上述したセンサ等の部品が内蔵される部分、機能部品側被取付部３０を取付部２の凹部２Ａに取付ける際の把手部分等として使用される。
即ち、機能部品側被取付部３０は、図３に示すように、中心軸３０Ｘに沿った方向の中央部（側面（円弧面３１）の中央部）の径寸法（中心軸３０Ｘを中心とした中心軸３０Ｘと直交する方向の長さである機能部品側被取付部３０の外径寸法）が、中心軸３０Ｘに沿った方向の両方の端部（底部、及び、頂部）の径寸法よりも大きい寸法である最大径３０Ａに形成される。

次に、図２，図４，図６を参照し、機能部品取付台座１について説明する。
機能部品取付台座１の取付部２は、機能部品側被取付部３０の形状と対応した凹部２Ａを有し、当該凹部２Ａに挿入された機能部品側被取付部３０が機能部品取付台座１のゴム弾性によって当該凹部２Ａに嵌合された状態となるように構成されている。
機能部品側被取付部３０が嵌合される凹部２Ａは、機能部品側被取付部３０を凹部２Ａに対して挿脱するための出入口となる円形の開口３と、開口３と対向する内底部と、開口３と内底部とを繋ぐ内壁面９とを備えた構成である。
凹部２Ａは、開口３の径３Ａが機能部品側被取付部３０の最大径３０Ａよりも小さい寸法に形成されるとともに、内面（内底面及び内壁面９）が機能部品側被取付部３０の外面（底部、側面及び頂部）と嵌合する嵌合面に形成される。
即ち、凹部２Ａは、機能部品側被取付部３０の形状である、例えば、角丸長方形（Rounded Rectangle）の短軸を回転軸（凹部２Ａの中心軸２Ｘ）として得られる回転体のような形状の凹部に形成されている。
凹部２Ａの内壁面９は、凹部２Ａの中心軸２Ｘに沿った方向の中央部の径寸法（中心軸２Ｘを中心とした中心軸２Ｘと直交する方向の長さである凹部２Ａの内径寸法）が、凹部２Ａの開口３の径３Ａ及び凹部２Ａの内底部の径よりも大きい寸法である最大径９Ａに形成されている。即ち、凹部２Ａは、機能部品側被取付部３０を挿脱するための出入口となる開口３の径３Ａが、機能部品側被取付部３０の最大径３０Ａ及び当該最大径３０Ａと対応する凹部２Ａの９Ａよりも小さく形成されている。つまり、開口３が拡径されて凹部２Ａ内に挿入された機能部品側被取付部３０の頂部及び側面の頂部側が開口縁３ａ側のゴムで覆われ、凹部２Ａ内に挿入された機能部品側被取付部３０が機能部品取付台座１のゴムの弾性力によって凹部２Ａの内底部側に押圧されて嵌合状態に維持されるように構成されている。

また、凹部２Ａの内底部は、機能部品側被取付部３０の底部に形成された凹凸部（円形凹部３３、円環面（凸部）３２）の面と嵌合する凹凸部に形成されている。
つまり、図４，図６に示すように、凹部２Ａの内底部は、機能部品側被取付部３０の底部に形成された円形凹部３３に嵌合する凸部としての円柱状凸部５と、円環面３２及び当該円環面３２と連続する側面（円弧面３１）の底部が嵌合される円環凹部７とを備えた構成である。
円柱状凸部５は、凹部２Ａの中心軸２Ｘを中心軸とする円柱状に形成され、円形凹部３３の凹部底面３３ａと対向する頂面５ｔが凹面に形成されている。円柱状凸部５の外周面は、中心軸２Ｘに沿って平行に延長する円柱外周面５ａである。つまり、円柱状凸部５は、直径が一定の円柱状凸部である。
また、機能部品取付台座１の底面４は、タイヤ６０の内面７０に接着材を介して固定される固定部として機能する。当該底面４は、凹部２Ａの中心軸２Ｘを中心とする例えば円形面により形成され、この円形面の径が、凹部２Ａの最大径９Ａよりも大きい寸法に形成されている。当該底面４は、凹部２Ａの中心軸２Ｘと直交する平面に形成される。
また、機能部品取付台座１の外壁面１０は、開口３の開口縁３ａと底面４の外周縁４ａとを繋ぐ傾斜面に形成される。この傾斜面は、開口３の開口縁３ａ側及び底面４の外周縁４ａ側が緩斜面に形成されて、中心軸２Ｘに沿った方向の中央部が急斜面となるように形成されていることにより、開口３の開口縁３ａ側及び底面４の外周縁４ａ側のゴムの肉厚が薄くなるように構成されている。このように、開口３の開口縁３ａ側のゴムの肉厚が薄くなるように構成されていることにより、機能部品側被取付部３０を凹部２Ａ内に嵌合する際に開口３を拡径する作業が容易となる。また、底面４の外周縁４ａ側のゴムの肉厚が薄くなるように構成されていることにより、外周縁４ａ側とタイヤ６０の内面７０との密着性が高まり、外周縁４ａからの剥離が抑制される。

機能部品側被取付部３０を凹部２Ａに取付ける際には、機能部品取付台座１の開口３を拡げて取付部２の凹部２Ａ内に機能部品側被取付部３０を挿入し、機能部品側被取付部３０の底部に形成された凹凸部（円形凹部３３、円環面（凸部）３２）と取付部２の内底部に形成された凹凸面（円柱状凸部５、円環凹部７）とを嵌合させることで、機能部品２９が機能部品取付台座１の凹部２Ａに嵌合状態に取付けられる。
また、機能部品取付台座１は、例えば図１に示すように、取付部２の中心軸２Ｘとタイヤ６０の赤道面６０Ｘとが一致するようにタイヤ６０の内面７０上に位置されて、底面４とタイヤ６０の内面７０とが接着材等によって接着されることによって、タイヤ６０の内面７０に取付けられる。
尚、機能部品２９が機能部品取付台座１に取付けられた機能部品装置５０を構成した後、当該機能部品装置５０における機能部品取付台座１の底面４とタイヤ６０の内面７０とを接着材等によって接着したり、あるいは、機能部品取付台座１の底面４とタイヤ６０の内面７０とを接着材等によって接着した後に、タイヤ６０の内面７０に取付けられた機能部品取付台座１の凹部２Ａに機能部品２９を取付けることによって、機能部品２９が機能部品取付台座１を介してタイヤ６０の内面７０に取付けられる（図2参照）。尚、図２中、Ｒはタイヤ６０の回転方向(転動方向）を示す。

実施形態１の機能部品装置５０によれば、機能部品取付台座１の凹部２Ａの内底部に設けられた凸部としての円柱状凸部５の頂面５ｔの面形状と、機能部品側被取付部３０の底部に形成されて当該円柱状凸部５と嵌合する嵌合凹部としての円形凹部３３の凹部底面３３ａの面形状とが一致しないようにする。例えば、実施形態１では、凹部底面３３ａの面形状を中心軸２Ｘと直交する平面に形成するとともに、組立前の円柱状凸部５の頂面５ｔの面形状を底面４側に凹む凹面形状、即ち、吸盤のように構成とした。
従って、円形凹部３３の凹部底面３３ａと円柱状凸部５の頂面５ｔとが密着するように押し付けられた場合、円柱状凸部５の凹面形状に形成された頂面５ｔが吸盤のように円形凹部３３の平面に形成された凹部底面３３ａに吸い付くので、機能部品側被取付部３０の外周面と機能部品取付台座１の凹部２Ａの内壁面９との嵌合面のみでなく、機能部品側被取付部３０の底部の凹部底面３３ａと機能部品取付台座１の凹部２Ａの内底部の頂面５ｔとの嵌合面においても吸着力が発生する。これによって、万が一、機能部品側被取付部３０の外周面と機能部品取付台座１の凹部２Ａの内壁面９との間で磨耗粉が発生して隙間が発生し、当該隙間から空気が流入したとしても、機能部品側被取付部３０の底部の凹部底面３３ａと機能部品取付台座１の内底部の頂面５ｔとが差圧により吸着されているため、凹部２Ａに取付けられた機能部品側被取付部３０の固定力が保持されて、機能部品２９と機能部品取付台座１との結合強度が高まり、機能部品２９が機能部品取付台座１に強固に固定されることになる。
尚、機能部品取付台座１の凹部２Ａに機能部品２９の機能部品側被取付部３０を取付ける際に、凹部２Ａ内の空気を凹部２Ａの外部に抜きながら取付けることにより、頂面５ｔが吸盤のように凹部底面３３ａにより吸い付き易くなるので、機能部品２９と機能部品取付台座１との結合強度をより高めることができる。この場合、例えば、気密室内に機能部品取付台座１と機能部品２９とを設置し、気密室内の空気を吸引ポンプなどで気密室外に吸引して気密室内を減圧しながら専用の治具等を用いて機能部品側被取付部３０の凹部２Ａへの取付作業を行えばよい。

さらに、直径が一定の円柱状凸部５と、凹部底面の直径３３Ｂが凹部開口の直径３３Ａよりも大きい寸法に形成された円形凹部３３とを備えているので、円形凹部３３の凹部底面３３ａと円柱状凸部５の頂面５ｔとが密着するように押し付けられた場合、円柱状凸部５が機能部品取付台座１の底面４に近付く方向に押し潰されるのに伴って円柱状凸部５の頂部側が拡径する。即ち、円柱状凸部５の頂部側の外周部が円形凹部３３における凹部底面３３ａ側の周縁３３ｂ側に入り込んで、円柱状凸部５の形状が円形凹部３３の形状と一致するように（互いに嵌まり合うように）変形する。従って、円形凹部３３の凹部壁面３３ｅと円柱状凸部５の外周面５ａとの面同士の拘束が強くなり、中心軸３０Ｘ，２Ｘに沿った方向に互い（凹部壁面３３ｅ、外周面５ａ）を拘束する力が発生するので、凹部２Ａに取付けられた機能部品側被取付部３０の固定力が増し、機能部品２９と機能部品取付台座１との結合強度がより高まって、機能部品２９が機能部品取付台座１により強固に固定されることになる。

実施形態２
実施形態１によれば、機能部品取付台座１の内底部に円柱状凸部５を備えるとともに、機能部品側被取付部３０の底部に当該円柱状凸部５と嵌合する円形凹部３３を備えた構成を示したが、これら円柱状凸部５及び円形凹部３３を備えずに、機能部品側被取付部３０の底部に設けられた平面と、機能部品取付台座１の凹部２Ａの内底部に設けられて当該平面に吸着する凹面と、を備えた構成の機能部品装置であってもよい。
当該構成の場合でも、機能部品取付台座１の凹部２Ａの内底部に設けられた凹面が機能部品側被取付部３０の底部に設けられた平面に吸い付くので、上述した実施形態１と同様の効果が得られるからである。

本発明の機能部品装置５０は、タイヤ６０の内面７０のどこに取付けられても構わない。

機能部品２９は、タイヤの空気圧、温度、加速度等の状態を検出する各種センサ、電池又は発電素子や発電装置、無線機、発熱素子、ポンプ等の電子部品や装置を個別に搭載した構成、あるいは、これら電子部品や装置のうちの２つ以上を搭載した構成であって、機能部品側被取付部３０及び機能部品側被取付部３０より突出するように形成された突出部３７を備えた構成であればよい。

機能部品側被取付部３０は、中心軸３０Ｘに沿った方向の両方の端部（底部、頂部）の径寸法よりも大きい径寸法に形成された側面を有した回転体、又は、柱体、又は、盤体等のような形状、例えば、楕円の短軸を回転軸（中心軸）として得られる回転楕円体、又は、円柱体、又は円盤体のような形状であってもよい。

１ 機能部品取付台座（機能部品取付部材）、２Ａ 凹部、
４ 機能部品取付台座の底面、５ 円柱状凸部（凸部）、
５ｔ 円柱状凸部の頂面（凹面）、２９ 機能部品、３０ 機能部品側被取付部、
３３ 円形凹部（嵌合凹部）、３３ａ 円形凹部の底面（平面）、
５０ 機能部品装置、６０ タイヤ、
７０ タイヤの内面、Ｒ タイヤの回転（転動）方向。

Claims (3)

1. 機能部品と、
   前記機能部品の機能部品側被取付部を嵌合状態に取付けるための凹部と当該凹部の内底部と対向してタイヤの内面に取付けられる底面とを有したゴム製の機能部品取付部材と、を備えた機能部品装置であって、
   前記機能部品側被取付部の底部に設けられた平面と、
   前記凹部の内底部に設けられて前記平面に吸着する凹面と、
   を備えたことを特徴とする機能部品装置。
2. 前記凹部の内底部に設けられた凸部の頂面が前記凹面に形成され、
   前記機能部品側被取付部の底部に設けられて前記凸部を嵌合する嵌合凹部の底面が前記平面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の機能部品装置。
3. 前記凸部は、直径が一定の円柱状凸部により形成され、
   前記嵌合凹部は、凹部底面の直径が凹部開口の直径よりも大きい寸法の円形凹部に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の機能部品装置。
   

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