JP6684528B2

JP6684528B2 - 機能部品取付装置

Info

Publication number: JP6684528B2
Application number: JP2016040291A
Authority: JP
Inventors: 長屋　豪; 豪長屋
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2036-03-02
Also published as: JP2017154629A

Description

本発明は、タイヤの内面に取付けられる機能部品取付部材の取付部の凹部に機能部品を取付けるための機能部品取付装置に関する。

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のものが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１５−１６０５１２号公報

特許文献１の機能部品取付台座は、凹部に挿入された機能部品側被取付部をゴムの張力によって締め付けることで、機能部品側被取付部を凹部に嵌合状態に固定する構成であるため、当該凹部は、機能部品側被取付部を挿入するための入口となる開口の径が、機能部品側被取付部の最大径よりも小さく形成されている。
当該構成の場合、機能部品側被取付部を凹部内に挿入するためには、凹部の開口を拡径する必要がある。凹部の開口を拡径しながら機能部品側被取付部を凹部内に挿入する手法としては、一般的には細身のレバー等の治具を使用して凹部の開口縁を外側に拡げながら機能部品側被取付部を凹部内に押し込む手法が考えられる。しかしながら、当該方法では、凹部の開口縁を外側に拡げる作業と機能部品側被取付部を凹部内に押し込む作業とを別々に行わなければならず、作業性が悪い。また、当該方法では、凹部の開口縁を拡張し過ぎると当該開口縁が破損し、機能部品側被取付部を保持するための機能部品取付台座（機能部品取付部材）の取付部の保持能力が損なわれる恐れもある。
本発明は、機能部品取付部材の凹部内に機能部品の機能部品側被取付部を簡単かつ確実に取付けることができるようにした機能部品取付装置を提供するものである。

本発明に係る機能部品取付装置は、タイヤの内面に取付けられる機能部品取付部材の取付部の凹部に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機能部品取付装置であって、前記機能部品取付部材はゴムにより形成されて、前記凹部は前記機能部品側被取付部を挿入するための入口となる開口の径が、前記機能部品側被取付部の最大径よりも小さく形成され、前記機能部品取付装置は、前記機能部品側被取付部の最大径と対応する内径を有した筒体と、当該筒体の一端開口側から挿入された前記機能部品を当該筒体の他端開口側に押圧する押圧手段とを備え、前記筒体の他端側には、当該筒体の径方向に移動可能に構成された可動片が、当該筒体の周方向に間隔を隔てて複数設けられ、前記複数の可動片の他端側が前記凹部の開口の内側に挿入された状態で、前記筒体の一端開口側から挿入された前記機能部品を前記押圧手段により前記筒体の他端開口側に押圧することによって、押圧された前記機能部品の前記機能部品側被取付部が前記複数の可動片の他端側を前記筒体の中心軸から離れる方向に拡げることで前記凹部の前記開口の径が前記機能部品側被取付部の最大径よりも大きくなるように拡げられて前記機能部品側被取付部が前記凹部内に挿入されて嵌合状態に取付けられるので、機能部品取付部材の凹部内に機能部品の機能部品側被取付部を簡単かつ確実に取付けることができるようになる。

機能部品取付装置を示す断面図。機能部品取付装置を示す斜視図。機能部品取付装置を用いて凹部内に機能部品側被取付部を挿入して取付ける手順を示す工程図。機能部品取付装置を用いて凹部内に機能部品側被取付部を挿入して取付ける手順を示す工程図。機能部品取付台座を介してタイヤの内面に機能部品が取付けられた状態を示すタイヤの断面図。タイヤの内面に取付けられた機能部品取付台座及び機能部品取付台座に取付けられた機能部品を示す断面図。機能部品を示す断面図。機能部品取付台座を示す断面図。機能部品側被取付部を底面側から見た斜視図。機能部品取付台座を示す斜視図（一部断面）。

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に係る機能部品取付装置１００は、タイヤの内面に取付けられる機能部品取付部材としてのゴム製の機能部品取付台座１の取付部２の凹部２Ａに機能部品２９の機能部品側被取付部３０を取付けるための装置である。
即ち、機能部品取付装置１００は、凹部２Ａにおける機能部品側被取付部３０を挿入するための入口となる開口３の径３Ａ（図８参照）が、機能部品側被取付部３０の最大径３０Ａ（図７参照）よりも小さく形成されている構成において、凹部２Ａの開口３の開口縁３ａを拡径しながら機能部品側被取付部３０を凹部２Ａ内に挿入する装置である。

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である。
機能部品２９は、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である。

図５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６，図７，図９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を中心とする円形凹部の底面より当該円形凹部を２分割するように設けられた仕切凸部３３と、当該仕切凸部３３により２分割された２つの半円形凹部３４，３５とを備えて構成される（図９参照）。
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７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６，図８，図１０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に対して挿入するための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を挿入するための入口となる開口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（２つの半円形凹部３４，３５、円環面（凸部）３２、仕切凸部（凸部）３３）の面と嵌合する凹凸部に形成されている。
つまり、図１０に示すように、凹部２Ａの内底部は、機能部品側被取付部３０の底面に形成された２つの半円形凹部３４，３５に嵌合する２つの半円形凸部５，６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、仕切凸部３３が嵌合されて２つの半円形凸部５，６を仕切る仕切凹部８とを備えた構成である。
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。

図１，図２に示すように、機能部品取付装置１００は、機能部品側被取付部３０の最大径３０Ａと対応する内径２１０を有した筒体としての円筒体２００と、当該円筒体２００の一端開口２０１側から挿入された機能部品２９を円筒体２００の他端開口２０２側に押圧する押圧手段としての押棒３００とを備え、円筒体２００の他端側には、他端４０１側が円筒体２００の径方向に移動可能となるように構成された可動片４００が、円筒体２００の周方向に間隔を隔てて複数本設けられた構成である。
可動片４００は、例えば、円筒体２００の他端から一端側に延長する溝２０３が円筒体２００の周方向に間隔を隔てて複数形成されたことによって円筒体２００の周方向に隣り合う溝２０３と溝２０３との間に残った残存部分である細状片により構成される。
当該可動片４００は、円筒体２００の周方向に間隔を隔てて２本以上、好ましくは３本以上設ける。当該可動片４００は、例えば、図２に示すように、円筒体２００の周方向に等間隔を隔てて８本設けられる。尚、可動片４００の円筒体２００の中心軸２０５に沿った方向の長さ寸法は、例えば数ｃｍ程度、また、可動片４００の円筒体２００の周方向に沿った幅寸法及び可動片４００の肉厚寸法は、開口３の開口縁３ａを拡張できる強度を維持できる寸法に設定される。

可動片４００は、可動片４００の一端（固定端）４０２側が円筒体２００を形成する材料の弾性によって曲がることで、可動片４００の他端（自由端）４０１が円筒体２００の中心軸２０５に近付く方向及び円筒体２００の中心軸２０５から離れる方向に移動可能なように構成されている。即ち、可動片４００は、可動片４００の他端４０１が円筒体２００の径方向に移動可能なように構成されている。
そして、可動片４００の他端４０１側が、円筒体２００の中心軸２０５に近付く方向に移動可能に構成されて円形の開口３を介して凹部２Ａ内に挿入され、かつ、可動片４００の他端４０１側が、当該円筒体２００の一端開口２０１側から挿入されて他端開口２０２側に押圧された機能部品２９における機能部品側被取付部３０の最大径３０Ａ部分の外周面に押圧されて円筒体２００の中心軸２０５から離れる方向に移動することによって、可動片４００が開口３の開口縁３ａを拡張させ、開口３の開口径が機能部品側被取付部３０の最大径３０Ａよりも大径に拡径されるように構成されている。

次に機能部品取付装置１００を用いて機能部品取付台座１の取付部２の凹部２Ａに機能部品２９の機能部品側被取付部３０を嵌合状態に取付ける手順について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、機能部品取付台座１を作業台５００上に載置し、複数の可動片４００の他端４０１側を円筒体２００の中心軸２０５に近付く方向に移動させた状態で当該複数の可動片４００の他端４０１側を凹部２Ａの円形の開口３の内側に挿入する。そして、例えば押棒３００の他端３０１に機能部品２９の突出部３７の端部３７ｔを着脱可能に取付けた状態で円筒体２００の一端開口２０１から機能部品２９及び押棒３００の他端３０１側を円筒体２００内に挿入する。尚、まず機能部品２９のみを円筒体２００内に挿入して、円筒体２００内に挿入された機能部品２９を押棒３００で押すようにしてもよい。
次に、図３（ｂ）に示すように、押棒３００を押して機能部品２９を円筒体２００の他端開口２０２側に押し込む。これにより、押圧された機能部品２９の機能部品側被取付部３０の最大径３０Ａ部分の外周面が複数の可動片４００の他端４０１側を円筒体２００の中心軸２０５から離れる方向に拡げることで複数の可動片４００の他端４０１側が開口３の開口縁３ａを拡張させ、凹部２Ａの開口３の径が機能部品側被取付部３０の最大径３０Ａよりも大きくなるように拡げられる。即ち、機能部品側被取付部３０が通過できる寸法まで、凹部２Ａの開口３の径が拡張される。
さらに押棒３００を押して、図４（ａ）に示すように、機能部品側被取付部３０を凹部２Ａ内に挿入させ、かつ、機能部品側被取付部３０の底部の凹凸部（２つの半円形凹部３４，３５、円環面（凸部）３２、仕切凸部（凸部）３３）と凹部２Ａの内底部の凹凸部（半円形凸部５，６、円環凹部７、仕切凹部８）とを嵌合させる。
その後、図４（ｂ）に示すように、押棒３００で機能部品２９を押圧した状態を維持しながら、円筒体２００を機能部品取付台座１から離れる方向に移動させることにより、開口３の開口縁３ａを元の状態に復元させる。つまり、開口３の開口縁３ａが自身のゴム弾性（張力）により機能部品側被取付部３０の頂部を覆う状態に復元（収縮）することで、機能部品側被取付部３０が凹部２Ａ内に嵌合状態に取付けられた状態となる。
最後に、押棒３００を機能部品２９から離すことにより、機能部品取付台座１の取付部２の凹部２Ａへの機能部品２９の機能部品側被取付部３０の取付け作業が完了する。

機能部品取付装置１００によって機能部品２９が取付けられた機能部品取付台座１は、例えば図５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、かつ、図６に示すように、２つの半円形凸部５，６がタイヤ６０の周方向Ｒに沿って並ぶように、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、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、機能部品取付装置１００を使用して、機能部品２９の機能部品側被取付部３０を取付けるようにしてもよい。

実施形態１の機能部品取付装置１００によれば、機能部品取付台座１の凹部２Ａ内に機能部品２９の機能部品側被取付部３０を簡単かつ確実に取付けることができる。
また、開口縁３ａは、（機能部品側被取付部３０の最大径３０Ａの寸法＋可動片４００の肉厚寸法）程度以上には拡径しないため（図３（ｂ）参照）、機能部品側被取付部３０の凹部２Ａへの挿入時に開口縁３ａにかかる負荷を少なくでき、開口縁３ａの損傷を抑えることができる。
また、特に、円筒体２００の他端側に円筒体２００の周方向に等間隔を隔てて複数本の可動片４００が設けられた構成の機能部品取付装置１００とすることで、当該複数本の可動片４００が開口縁３ａを拡張する際、開口縁３ａが均一に伸びるようになるので、機能部品側被取付部３０の凹部２Ａへの挿入時に開口縁３ａにかかる負荷をより少なくでき、開口縁３ａの損傷を抑えることができる。
即ち、実施形態１の機能部品取付装置１００によれば、機能部品取付台座１の凹部２Ａ内に機能部品２９の機能部品側被取付部３０を簡単かつ確実に取付けることができるとともに、機能部品側被取付部３０の凹部２Ａへの挿入時に開口縁３ａにかかる負荷を最小限にできて、開口縁３ａの損傷を抑えることができ、機能部品側被取付部３０を保持するための機能部品取付台座１の取付部２の保持能力が損なわれる恐れの少ない取付作業を実現できるようになる。

実施形態２
円筒体２００は、可動片４００の他端（自由端）４０１側が予め円筒体２００の中心軸２０５に近付く方向に移動した状態となった構成のものを用いてもよい。当該構成の場合、実施形態１の機能部品取付装置１００と同じ効果が得られるとともに、複数の可動片４００の他端４０１側を凹部２Ａの円形の開口３の内側に挿入する作業を容易に行えるようになる。

実施形態３
可動片４００は、可動片４００の一端（固定端）４０２が図外のヒンジを介して円筒体２００の外面に取付けられて、他端４０１側が円筒体２００の径方向に移動可能となるように構成されたものであってもよい。当該構成の場合、実施形態１の機能部品取付装置１００と同じ効果が得られるとともに、複数の可動片４００の他端４０１側を凹部２Ａの円形の開口３の内側に挿入する作業を容易に行えるようになる。

尚、上記では凹部２Ａの開口３、凹部２Ａの最大径９Ａ部分の内壁面９、機能部品側被取付部３０の最大径３０Ａ部分の外周面が円形であるため、筒体として円筒体２００を用いたが、凹部２Ａの開口３、凹部２Ａの最大径９Ａ部分の内壁面９、機能部品側被取付部３０の最大径３０Ａ部分の外周面が円形以外の形状である場合は、当該形状に対応した断面形状の筒体を用いればよい。

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、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、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。

また、機能部品取付台座１の凹部２Ａの内底部に設けられた凹凸部と機能部品側被取付部３０の底部に設けられた凹凸部とが互いに機械的に嵌合する構成を示したが、機能部品取付台座１の凹部２Ａの内底面と機能部品側被取付部３０の底面とが互いに平坦面に形成された構成であってもよい。

１機能部品取付台座（機能部品取付部材）、２取付部、２Ａ凹部、３開口、
３Ａ開口の径、２９機能部品、３０機能部品側被取付部、
３０Ａ機能部品側被取付部の最大径、６０タイヤ、７０タイヤの内面、
１００機能部品取付装置、２００円筒体（筒体）、２０１円筒体の一端開口、
２０２円筒体の他端開口、２０５円筒体の中心軸、３００押棒（押圧手段）、
４００可動片、４０１可動片の他端。

Claims

タイヤの内面に取付けられる機能部品取付部材の取付部の凹部に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機能部品取付装置であって、
前記機能部品取付部材はゴムにより形成されて、前記凹部は前記機能部品側被取付部を挿入するための入口となる開口の径が、前記機能部品側被取付部の最大径よりも小さく形成され、
前記機能部品取付装置は、前記機能部品側被取付部の最大径と対応する内径を有した筒体と、当該筒体の一端開口側から挿入された前記機能部品を当該筒体の他端開口側に押圧する押圧手段とを備え、
前記筒体の他端側には、当該筒体の径方向に移動可能に構成された可動片が、当該筒体の周方向に間隔を隔てて複数設けられ、
前記複数の可動片の他端側が前記凹部の開口の内側に挿入された状態で、前記筒体の一端開口側から挿入された前記機能部品を前記押圧手段により前記筒体の他端開口側に押圧することによって、押圧された前記機能部品の前記機能部品側被取付部が前記複数の可動片の他端側を前記筒体の中心軸から離れる方向に拡げることで前記凹部の前記開口の径が前記機能部品側被取付部の最大径よりも大きくなるように拡げられて前記機能部品側被取付部が前記凹部内に挿入されて嵌合状態に取付けられることを特徴とする機能部品取付装置。