(57)【要約】【課題】  中空粒子型安全タイヤにおいて、中空粒子の状態、すなわち、体積増加の残存量が低下していないかをチェックする、安全タイヤの監視方法、ならびに、そのための安全タイヤの監視システムを提供する。【解決手段】  この安全タイヤの監視方法は、車両走行中におけるタイヤ気室の内圧の変化を監視し、この変化が予め定められた基準を満足した場合、中空粒子の残存体積増加量が、パンク時の内圧復活に不十分であると判定し、運転者にその旨の警報を発する。【選択図】図２
2006290118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤをリムに装着し、タイヤとリムとで区画されたタイヤ気室に、熱膨張が可能な樹脂による連続相と独立気泡とからなる中空粒子の多数を配置して、パンク時の中空粒子の体積増加によりタイヤ気室の内圧を回復させるよう構成された安全タイヤの状態を監視するに当たり、
車両走行中におけるタイヤ気室の内圧の変化を監視し、この変化が予め定められた基準から外れた場合、中空粒子の残存体積増加量が、パンク時の内圧復活に不十分であると判定し、運転者にその旨の警報を発する安全タイヤの監視方法。
【請求項２】
請求項１に記載された安全タイヤの監視方法に用いられる安全タイヤ監視システムにおいて、
車両に装着された複数の安全タイヤのそれぞれに取り付けられ、少なくともタイヤ気室の内圧を含むデータを連続的に測定し測定したデータを安全タイヤ外に発信するタイヤセンサユニットと、車体側に設けられ、それらのタイヤセンサユニットからの測定データを受信する受信機とを具え、この受信機に、受信した内圧データに基づいて中空粒子の残存体積増加量がパンク時の内圧復活に十分であるか否かを判定する判定手段を設けてなる安全タイヤ監視システム。
【請求項３】
車両が走行中であるか否かを監視し、この監視結果を前記判定手段に出力する走行状態監視手段を設け、前記判定手段を、走行状態監視手段からの入力が、車両が走行中である旨の監視結果である場合にのみ、前記判定を行うよう構成してなる請求項２に記載の安全タイヤ監視システム。
【請求項４】
前記走行状態監視手段を、安全タイヤに取り付けられタイヤ半径方向の加速度を検出する加速度センサで構成するとともに、この加速度センサを前記タイヤセンサユニットに設け、タイヤセンサユニットを、加速度センサからの加速度データを安全タイヤ外に発信するよう構成してなる請求項３に記載の安全タイヤ監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤをリムに装着し、タイヤとリムとで区画されたタイヤ気室に、熱膨張が可能な樹脂による連続相と独立気泡とからなる中空粒子の多数を配置して、パンク時の中空粒子の体積増加によりタイヤ気室の内圧を回復させるよう構成された安全タイヤの監視方法およびそれに用いる安全タイヤ監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤ、例えば乗用車用タイヤにおいては、タイヤ内部にゲージ圧で１５０ｋＰａから２５０ｋＰａ程度の圧力下に空気を封じ込めて、タイヤのカーカスおよびベルト等のタイヤ骨格部に張力を発生させ、この張力によって、タイヤへの入力に対してタイヤの変形並びにその復元を可能としている。すなわち、タイヤの内圧が所定の範囲に保持されることによって、タイヤの骨格に一定の張力を発生させて、荷重支持機能を付与するとともに、剛性を高めて、駆動、制動および旋回性能などの、車両の走行に必要な基本性能を付与している。
【０００３】
ところで、所定の内圧に保持されたタイヤが外傷を受けると、この外傷を介して高圧の空気が外部に漏れ出してタイヤ内圧が大気圧まで減少する、いわゆるパンク状態となるため、タイヤ骨格部に発生させていた張力はほとんど失われることになる。すると、タイヤに所定の内圧が付与されることによって得られる、荷重支持機能や、駆動、制動および旋回性能も失われる結果、そのタイヤを装着した車両は走行不能に陥るのである。
【０００４】
そこで、パンク状態においても走行を可能とする、いわゆる安全タイヤについて多くの提案がなされている。例えば、自動車用の空気入り安全タイヤ及びリム組立体としては、二重壁構造を有するもの、タイヤ内に荷重支持装置を配設したもの、タイヤサイド部を補強したものなど種々のタイプのものが提案されており、さらには、タイヤとリムとで区画されたタイヤ気室に、熱膨張が可能な樹脂による連続相と独立気泡とからなる中空粒子の多数を配置して、パンク時の中空粒子の体積増加によりタイヤ気室の内圧を回復させるよう構成された安全タイヤ（以降、他の型の安全タイヤと区別するときは「中空粒子型安全タイヤ」という）も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この中空粒子型安全タイヤでは、タイヤが受傷してパンクし内圧が低下し始めると、前記中空粒子が受傷部を封止し、急激な内圧低下が抑制される一方で、タイヤ内圧の低下に伴いタイヤの撓み量が増加し、タイヤ内容積が減少することによって、中空粒子そのものが荷重を負担することとなり、その後の走行に必要な最低限のタイヤ内圧を保持することとなるとし、また、受傷前のタイヤ内圧下で存在していた中空粒子の独立気泡の気泡内圧力は、受傷後も上記タイヤ内圧に準じた圧力を保ったまま、言い換えれば、受傷前の中空粒子の総体積を保持したままタイヤ内に存在することになるので、タイヤがさらに転動することによって、中空粒子そのものが直接的に負荷を負担しつつ中空粒子同士が摩擦を引き起こして自己発熱し、これにより、タイヤ内の中空粒子温度が急上昇して、この温度が中空粒子の連続相を形成する樹脂の軟化温度を超えると、受傷前には中空粒子の独立気泡内圧力がタイヤ内圧に準じたものであったことに加え、前記中空粒子温度の急上昇によりさらに気泡内圧力が上昇するため、中空粒子が一気に体積増加し、タイヤ内圧は受傷前の状態に近い圧力まで回復することになるとする。
【０００６】
また、出願人の最近の提案に係る中空粒子型安全タイヤとしては、例えば、特願２００４−３２９３０１号にあるように、タイヤをリムに装着しタイヤとリムとで区画されるタイヤ気室内に熱膨張が可能な、樹脂による連続相と独立気泡とからなる中空粒子を、５vol%以上80vol%以下に調整した気体を充填したものがある。
【０００７】
この安全タイヤによってもまた、タイヤ受傷部の傷口を、中空粒子をもって塞ぐとともに、タイヤ気室内の中区粒子をタイヤの負荷転動に伴って熱膨張させて体積増加させ、これによって、そのタイヤ気室内圧を回復させることで、必要とされる距離の、継続した安全走行を担保することができる。
【特許文献１】特開２００３−１１８３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、中空粒子の挙動について先に説明したところにおいて、パンク時に発生する前述の体積増加は、不可逆反応であり、したがって、何らかの原因により、所定量の中空粒子が既に体積増加を起こしてしまった場合には、中空粒子はパンクに際して十分機能することができず内圧の低下を補うことができなくなってしまう。このように、中空粒子型安全タイヤは、中空粒子が十分な体積増加量を残存させていることを前提とするものであり、中空粒子をこのような状態にいつも保持しておくことは極めて重要であるが、しかしながら、運転者が、そのことを簡易にチェックする手段がなく対策が求められていた。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、中空粒子型安全タイヤにおいて、中空粒子の状態、すなわち、体積増加の残存量が低下していないかをチェックする、安全タイヤの監視方法、ならびに、そのための安全タイヤの監視システム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】
【００１０】
＜１＞は、タイヤをリムに装着し、タイヤとリムとで区画されたタイヤ気室に、熱膨張が可能な樹脂による連続相と独立気泡とからなる中空粒子の多数を配置して、パンク時の中空粒子の体積増加によりタイヤ気室の内圧を回復させるよう構成された安全タイヤの状態を監視するに当たり、
車両走行中におけるタイヤ気室の内圧の変化を監視し、この変化が予め定められた基準から外れた場合、中空粒子の残存体積増加量が、パンク時の内圧復活に不十分であると判定し、運転者にその旨の警報を発する安全タイヤの監視方法である。
【００１１】
＜２＞は、＜１＞の安全タイヤの監視方法に用いられる安全タイヤ監視システムにおいて、
車両に装着された複数の安全タイヤのそれぞれに取り付けられ、少なくともタイヤ気室の内圧を含むデータを連続的に測定し測定したデータを安全タイヤ外に発信するタイヤセンサユニットと、車体側に設けられ、それらのタイヤセンサユニットからの測定データを受信する受信機とを具え、この受信機に、受信した内圧データに基づいて中空粒子の残存体積増加量がパンク時の内圧復活に十分であるか否かを判定する判定手段を設けてなる安全タイヤ監視システムである。
【００１２】
＜３＞は、＜２＞において、車両が走行中であるか否かを監視し、この監視結果を前記判定手段に出力する走行状態監視手段を設け、前記判定手段を、走行状態監視手段からの入力が、車両が走行中である旨の監視結果である場合にのみ、前記判定を行うよう構成してなる安全タイヤ監視システムである。
【００１３】
＜４＞は、＜３＞において、前記走行状態監視手段を、安全タイヤに取り付けられタイヤ半径方向の加速度を検出する加速度センサで構成するとともに、この加速度センサを前記タイヤセンサユニットに設け、タイヤセンサユニットを、加速度センサからの加速度データを安全タイヤ外に発信するよう構成してなる安全タイヤ監視システムである。
【発明の効果】
【００１４】
＜１＞によれば、通常走行時において、もし中空粒子の体積増加が生じた場合にこの体積増加に起因して上昇するタイヤ気室内の圧力の変化を監視し、この変化が予め定められた基準から外れた場合、中空粒子の残存体積増加量が、パンク時の内圧復活に不十分であると判定し、運転者にその旨の警報を発するので、安全タイヤの残存体積増加量の多少を監視することができる。
【００１５】
さらに、中空粒子の体積増加に起因して発生するタイヤ気室内の圧力上昇は、通常走行時のほか、実際にタイヤがパンクして、中空粒子の内圧復活機構が作動したときにも、当然ながら検知され、（次回の）パンク時の内圧復活に不十分であるとの判定と、運転者へのその旨の警報とが実行されることになる。したがって、上記警報は運転者に、中空粒子の内圧復活機構の喪失を警告するとともに、パンク走行していることの可能性を認識させるためのものとして用いることができ、この点においても、安全走行に寄与させることができる。
【００１６】
＜２＞によれば、車両に装着された複数の安全タイヤのそれぞれに取り付けられ、少なくともタイヤ気室の内圧を含むデータを連続的に測定し測定したデータを外部に発信するタイヤセンサユニットと、車体側に設けられ、それらのタイヤセンサユニットからの測定データを受信する受信機とを具え、この受信機に、受信した内圧データに基づいて中空粒子の残存体積増加量がパンク時の内圧復活に十分であるか否かを判定する判定手段を設けて、安全タイヤ監視システムを構成するので、タイヤの内圧を常時、自動的に所定の周期で測定して、内圧の上昇の程度を正確に計算し前記判定に用いることができる。
【００１７】
＜３＞によれば、車両が走行中であるか否かを監視する走行状態監視手段を設け、前記判定手段を、走行状態監視手段からの入力が、車両が走行中である旨の監視結果である場合にのみ、前記判定を行うよう構成したので、もしこの構成でない場合には、例えば、停車中に、内圧を補充する際の内圧上昇は、中空粒子の残存体積増加量の減少によるものではないにもかかわらず、残存体積増加量が低下したとする、誤った判定を除外することができる。
【００１８】
＜４＞によれば、走行状態監視手段を、安全タイヤに取り付けられタイヤ半径方向の加速度を検出する加速度センサで構成するとともに、この加速度センサを前記タイヤセンサユニットに設け、加速度センサからの加速度データも、タイヤセンサユニットから外部に発信させるよう構成したので、加速度センサからタイヤの回転の有無、すなわち、車両が走行中か否かを判定することができ、しかも、走行状態監視手段を簡易にかつ小型に構成することができ、また、その測定結果を、タイヤ内圧センサの有するデータ送信機能を利用して、判定手段の配置された車体側に送信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
まず、本発明に係る監視方法ならびに監視システムの対象となる安全タイヤについて説明する。図１は、その安全タイヤを例示する幅方向断面図であり、安全タイヤ２０は、タイヤ１をリム２に装着し、該タイヤ１とリム２とで区画されたタイヤ気室３内に、樹脂よりなる連続相と、独立気泡とからなる熱膨張可能な中空粒子４の多数を、加圧下で充填配置してなる。
【００２０】
なおここで、タイヤ１は、規格に従う各種自動車用タイヤ、たとえば、トラックやバス用タイヤ、乗用車用タイヤ等であれば、特に構造を特定されるものではない。すなわち、この発明はタイヤとリムとの組立体になるすべての安全タイヤに適用できる技術であり、図示のタイヤは、１対のビードコア５間でトロイド状に延びるカーカス６のクラウン部に、その半径方向外側へ順にベルト７およびトレッド８を配設してなる一般的な自動車用タイヤである。
【００２１】
この図において、符号１５は、リム２に取り付けられて、タイヤ気室３に対する加圧気体の給排を司る給排気バルブを、１０は、タイヤ１のインナーライナ層をそれぞれ示し、１１はサイド部を、そして１２は、中空粒子４の周囲に存在する空隙をそれぞれ示す。また、２１は、詳細を後述する安全タイヤ監視システムの一部を構成するタイヤセンサユニットを示す。
【００２２】
上記中空粒子４は、略球形状の樹脂による連続相で囲まれた独立気泡を有する、たとえば粒径が１０μｍ〜５００μｍ程度の範囲での粒径分布を持つ中空体、あるいは、独立気泡による小部屋の多数を含む海綿状構造体よりなる。すなわち、該中空粒子４は、外部と連通せずに密閉された独立気泡を内包する粒子であり、該独立気泡の数は単数であってもよいし、複数であってもよい。この明細書では、この『中空粒子群の独立気泡内部』を総称して『中空部』と表現する。
【００２３】
また、この粒子が独立気泡を有することは、該粒子が独立気泡を密閉状態で内包するための『樹脂製の殻』を有することを指し、さらに、樹脂による連続相とは、この『樹脂製の殻を構成する成分組成上の連続相』を指す。なお、この樹脂製の殻の組成は後述する。
【００２４】
中空粒子４の多数個である中空粒子群は、高圧気体とともにタイヤ気室３の内側に充填配置することによって、通常の使用条件下ではタイヤの『使用内圧』を部分的に担うと共に、タイヤ１の受傷時には、タイヤ気室３内の失った圧力を復活させる機能を発現する源となる。この『内圧復活機能』については後述する。
ここで、『使用内圧』とは、『自動車メーカーが各車両毎に指定した、装着位置ごとのタイヤ気室圧力値（ゲージ圧力値）』を指す。
【００２５】
ところで、中空粒子はその原料である『膨張性樹脂粒子』、すなわちガス成分を液体状態の発泡剤として樹脂に封じ込めた粒子を加熱膨張させることにより得られ、この膨張性樹脂粒子には膨張開始温度Ｔｓ１が存在する。
【００２６】
このような加熱膨張によって得られた中空粒子を、室温から再度加熱すると、その中空粒子は更なる膨張を開始し、ここに中空粒子の膨張開始温度Ｔｓ２が存在する。発明者らは、これまで多くの膨張性樹脂粒子から中空粒子を製造し検討を重ねてきた結果、Ｔｓ１を膨張特性の指標としてきたが、中空粒子の膨張特性の指標としてはＴｓ２が適切であることを見出すに到った。
【００２７】
すなわち、膨張性樹脂粒子を加熱膨張させる場合における膨張挙動を観察したところ、膨張性樹脂粒子は膨張する前の段階にあるため、中空粒子の状態に比して粒径が極端に小さく、樹脂製の殻部の厚さが極端に厚いため、マイクロカプセルとしての剛性が高い状態にある。したがって、加熱膨張の過程で樹脂製の殻部の連続相がガラス転移点を越えても、更なる加熱により殻部がある程度柔らかくなるまでは、内部ガスの拡張力が殻部の剛性にうち勝つことができない。よって、Ｔｓ１は実際の殻部のガラス転移点よりも高い値を示す。
【００２８】
この一方で、中空粒子を加熱膨張させる場合には、中空粒子の殻部の厚さが薄く、中空体としての剛性が低い状態にある。したがって、中空粒子の加熱膨張の過程では、殻部の連続相がガラス転移点を越えると同時に膨張を開始するため、Ｔｓ２はＴｓ１より低い位置づけとなる。
【００２９】
そこで、図示の安全タイヤでは、膨張性樹脂粒子を一旦膨張させてなる中空粒子の更なる膨張特性を活用する。この場合、中空粒子のＴｓ２は、９０℃以上２００℃以下であることが好ましい。すなわち、中空粒子のＴｓ２が９０℃未満では、常用走行時のタイヤ気室内の温度環境下にて膨張するおそれがあるからであり、一方２００℃を超えると、パンク受傷後のランフラット走行において、中空粒子の摩擦発熱に起因する急激な温度上昇が起こっても、Ｔｓ２に達することが出来ない場合があり、よって目的とする『内圧復活機能』を十分に発現させることが出来なくなる場合がある。
【００３０】
次に、中空粒子の中空部（独立気泡）を構成する気体としては、窒素、空気、炭素数が２から８の直鎖状及び分岐状の脂肪族炭化水素およびそのフルオロ化物、炭素数が２から８の脂環式炭化水素およびそのフルオロ化物、そして次の一般式（I）：
Ｒｌ−Ｏ−Ｒ２                                        （I）
（式中のＲｌおよびＲ２は、それぞれ独立に炭素数が１から５の一価の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子の一部をフッ素原子に置き換えても良い）にて表されるエーテル化合物、からなる群の中から選ばれた少なくとも１種が挙げられる。
【００３１】
ところで、タイヤ気室３内に充填する気体は空気でも良いが、上記粒子中の気体がフルオロ化物でない場合には、安全性の面から酸素を含まない気体、たとえば窒素や不活性ガス等が好ましい。
【００３２】
なお、独立気泡を有する中空粒子を得る方法は特に限定されないが、発泡剤を用いて『膨張性樹脂粒子』を作製し、これを加熱膨張させる方法が一般的である。
この発泡剤としては、高圧圧縮ガス及び液化ガスなどの蒸気圧を活用する手法、熱分解によって気体を発生する熱分解性発泡剤を活用する手法などを挙げることができる。
【００３３】
後者の熱分解性発泡剤には窒素を発生させる特徴のあるものが多く、これらによる発泡によって得られる膨張性樹脂粒子の反応を適宜制御することによって得た粒子は気泡内に主に窒素を有するものとなる。この熱分解性発泡剤としては特に限定されないが、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカルボンアミド、パラトルエンスルフォニルヒドラジンおよびその誘導体、そしてオキシビスベンゼンスルフォニルヒドラジンを好適に挙げることができる。
【００３４】
次に、前者の高圧圧縮ガス及び液化ガスなどの蒸気圧を活用して中空粒子となる『膨張性樹脂粒子』を得る手法を説明する。
中空粒子を形成する前記樹脂による連続相を重合する際、炭素数が２から８の直鎖状及び分岐状の脂肪族炭化水素およびそのフルオロ化物、炭素数が２から８の脂環式炭化水素およびそのフルオロ化物、そして次の一般式（II）：
Ｒｌ−Ｏ−Ｒ２                                （II）
（式中のＲｌおよびＲ２は、それぞれ独立に炭素数が１から５の一価の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子の一部をフッ素原子に置き換えても良い）にて表されるエーテル化合物からなる群の中から選ばれた少なくとも１種を発泡剤として高圧下で液化させ、反応溶媒中に分散させつつ、乳化重合させる手法である。これにより上記に示されるガス成分を液体状態の発泡剤として前述の樹脂連続相にて封じ込めた『膨張性樹脂粒子』を得ることができ、これを加熱膨張させる事によって、所望の中空粒子を得る事が出来る。
【００３５】
また、前記『膨張性樹脂粒子』の表面に、シリカ粒子等のアンチブロッキング剤、カーボンブラック微粉、帯電防止剤、界面活性剤等をコーティングした上で加熱膨張させることにより、目的の中空粒子を得ることができる。
【００３６】
ここで、受傷によりタイヤ気室圧力が低下した状態において、該中空粒子によって必要最低限の内圧を付与するためには、中空粒子の中空部内に所定圧力で封入された気体が、粒子外部へ漏れ出ないこと、換言すると、中空粒子の殻の部分に相当する、樹脂による連続相が気体を透過し難い性質を有することが重要である。
【００３７】
すなわち、連続相を構成する樹脂は、ガス透過性の低い材質によること、具体的には、アクリロニトリル系共重合体、アクリル系共重合体、塩化ビニリデン系共重合体のいずれか少なくとも１種からなることが好ましい。これらの材料は、タイヤ変形による入力に対して中空粒子としての柔軟性を有するため、安全タイヤに適用して特に有効である。
【００３８】
とりわけ、中空粒子の連続相には、アクリロニトリル系重合体、アクリル系重合体および塩化ビニリデン系重合体のいずれかを適用することが好ましい。さらに詳しくは、重合体を構成するモノマーが、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、メチルメタクリレート、メタクリル酸、塩化ビニリデンから選択される重合体であり、好ましくは、アクリロニトリル／メタアクリロニトリル／メチルメタクリレート３元共重合体、アクリロニトリル／メタアクリロニトリル／メタクリル酸３元共重合体から選ばれた少なくとも１種がそれぞれ有利に適合する。これらの材料は、いずれもガス透過係数が小さくて気体が透過し難いために、中空粒子の中空部内の気体が外部に漏れ難く、中空部内の圧力を適切に保持することができる。
【００３９】
さらに、中空粒子の連続相は、３０℃におけるガス透過係数が３００×１０−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下、好ましくは３０℃におけるガス透過係数が２０×１０−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下、さらに好ましくは３０℃におけるガス透過係数が２×１０−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下であることが推奨される。
なぜなら、通常の空気入りタイヤにおけるインナーライナ層のガス透過係数は３００×１０−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下のレベルにあって十分な内圧保持機能を有している実績を鑑み、粒子の連続相についても、３０℃におけるガス透過係数を３００×１０−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下とした。ただし、このガス透過係数のレベルでは、３〜６カ月に１度程度の内圧補充が必要であるから、そのメンテナンス性の点からも、２０×１０−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下、さらに好ましくは２×１０−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下とすることが推奨される。
【００４０】
ところで、以上のようにして構成される中空粒子４の、タイヤ気室３内への充填下での、タイヤ気室内圧による圧潰変形を防止し、それを略球形状に維持するためには、中空粒子４に、以下のようにして熟成を施すことが好ましい。
すなわち、中空粒子４の中空部内の圧力を、所望のタイヤ気室３内の圧力に対して、例えば７０％以上とした中空粒子４を、タイヤ気室３内に所定の充填量で配置するには、例えば、タイヤの使用内圧以上の高圧気体中に中空粒子４の多数を収容した耐圧容器から、タイヤ気室３へ中空粒子並びに高圧気体を充填することが好ましく、このために、中空粒子４を、耐圧容器の内部に高圧気体とともに収容したときは、その当初は、中空粒子４の中空部内の圧力（独立気泡内の圧力）が大気圧とほぼ等しく、容器内の圧力より小さいために、粒子は体積減少する。この時点での中空粒子４の形状は略球形状ではなく、球形状から扁平化して歪んだ形状となっている。
【００４１】
粒子形状が扁平化して歪んだ状態のままこの中空粒子４をタイヤ内に充填すると、タイヤが受傷することによって形成されて、中空粒子４が入り込むことで閉塞される傷口の大きさが、小さいものだけに限定されることになり、また、中空粒子４がタイヤ外部に噴出することはないにしても、中空粒子４が扁平化して歪んだ形状であるためにミクロな通路が多く発生し、よってタイヤ気室内の気体が漏洩することがある。
【００４２】
加えて、その後の走行により中空粒子４は、球形状の場合と比べて粒子同士の衝突やタイヤおよびリム内面との衝突により、破壊しやすくなる。すなわち、中空粒子が扁平化して歪んだ形状では、衝突による入力を均一に分散させることができず、耐久性の面で大きな不利をもたらすことになる。
【００４３】
この一方で、扁平化して歪んだ中空粒子４は、その中空部内の圧力と容器内の圧力との差により体積減少した状態にあるも、一定期間にわたって耐圧容器等の内圧に晒すことによって、中空粒子の中空部内の圧力、言い換えれば該粒子内の独立気泡内の圧力を、耐圧容器等の内圧程度にまで高めることができる。
【００４４】
すなわち、扁平化した中空粒子の殻の部分には元の略球形状に戻ろうとする力が働いて、扁平化した中空粒子の中空部内の圧力は、耐圧容器内圧よりも低くなる傾向にあることから、その圧力差を解消するために、耐圧容器内の気体の分子が樹脂による連続相の殻を通過して粒子の中空部内に浸透することになる。
【００４５】
また、中空粒子の中空部は独立気泡であり、その中の気体は発泡剤に起因するガスで満たされているため、耐圧容器内（粒子周囲の空隙部）の気体とは異なる場合があり、この場合は、上述したような単なる圧力差だけではなく気体の分圧差に従いながら、その分圧差を解消するまで耐圧容器内の高圧気体が粒子中空部内へ浸透していく。
【００４６】
このように、耐圧容器内の高圧気体は、時間と共に中空粒子の中空部内へ浸透していくため、この中空部内に浸透した分だけ、耐圧容器内の圧力は低下することとなる。よって、中空粒子の中空部内に浸透した分を補うために、耐圧容器内へ高圧気体を充填した上で所望の圧力をかけ続けることにより、中空粒子の中空部内圧を、所望の使用内圧に調整することができる。
【００４７】
この場合、中空粒子の中空部内の圧力は、耐圧容器内（粒子周囲の空隙部）の圧力に、次第に近づくことになり、これにより、中空粒子は、一旦減少した粒子体積を回復して、扁平化されて歪んだ粒子形状から元の略球形状へと回復することになる。この形状回復過程で、中空粒子の中空部内圧が耐圧容器の内圧に対して７０％以上にまで増加することにより、粒子形状は略球形へ十分に回復することが出来、これによって上述した中空粒子の耐久性を保証することが出来る。
【００４８】
かくして、中空粒子４を、タイヤとは別の耐圧容器内に配置し、粒子周囲の空隙圧力を少なくとも所望のタイヤ気室３内の使用圧力以上まで高めた状態に保持し、この圧力をかけ続けたまま該耐圧容器内にて適切な時間保管したうえで、中空部内の圧力が増加した状態の中空粒子４をその周囲の雰囲気と共にタイヤ気室内に供給することにより、その中空粒子４は、粒子体積を回復して、粒子形状を略球形に回復しているため、中空粒子充填後のタイヤの、転動時の繰り返しの変形に伴って粒子に加わる疲労や破壊も大幅に低減させることができ、中空粒子４の耐久性が損なわれることはない。
【００４９】
なお、中空粒子４の、耐圧容器内への適切な保持時間は、中空粒子の殻の部分、すなわち粒子の連続相に対する空隙気体の透過性と、粒子中空部内の気体と空隙気体との分圧差とを考慮して設定すればよい。
【００５０】
以上の機構と粒子の形状、体積の変化過程に則り、耐圧容器内（粒子周囲の空隙部）に充填する気体の種類と圧力とを適宜に選択、そして調節することにより、中空粒子４の中空部内の圧力を所望の範囲に設定することができる。
【００５１】
かように耐圧容器内で熟成された中空粒子４は、タイヤ気室３内へ供給された段階で、その中空部内の圧力（独立気泡中の気泡内圧力）が、タイヤ気室３内の使用内圧に準じた高い圧力を保ったまま、言い換えれば、粒子体積と中空部圧力を保持したままタイヤ気室３内に存在する結果、安全タイヤに所要の内圧復活機能を十分に発揮することができる。
【００５２】
すなわち、上述した中空粒子群をタイヤ気室内に配置したタイヤ１とリム２との組立体である安全タイヤでは、タイヤ１が受傷すると、中空粒子４の相互間の空隙に存在するタイヤ気室３内の高圧気体がタイヤの外側に漏出し、これに伴って、高圧気体の流出に共連れされた中空粒子４の多数が受傷部を閉塞し、急激な気室圧力の低下を抑制する。
つまり、受傷部の傷口はタイヤ気室内の気体が漏れ出る流路となるが、中空粒子４は、その流路内に『圧密』状態で入り込んで多数の中空粒子４によって流路を詰まらせることができる。
【００５３】
この一方で、タイヤ気室圧力の低下に伴ってタイヤの撓み量が増加して、タイヤ気室容積が減少すると、その気室内に配置した中空粒子は、タイヤ１の内面とリム２の内面との間に挟まれながら、圧縮およびせん断入力を受けることとなり、これによれば、中空粒子同士が摩擦して、自己発熱するために、タイヤ気室３内の中空粒子４の温度が急上昇し、その温度が、中空粒子４の殻部である樹脂連続相の熱膨張開始温度Ｔｓ２（該樹脂のガラス転移温度に相当する）を超えると、該粒子の殻は軟化し始める。
【００５４】
このとき、中空粒子４の中空部内の圧力が、タイヤの使用内圧に準じた高い圧力にあることに加え、中空粒子温度の急上昇により中空部内圧力がさらに上昇しているために、中空粒子４が一気に体積膨張して粒子周囲の空隙気体を圧縮する事になり、タイヤ気室の圧力を、少なくともタイヤのサイド部が接地しなくなるタイヤ気室圧力まで回復させることができる。
【００５５】
そしてさらに、上述した内圧復活機構によりタイヤ気室３内の圧力が大気圧から増圧されると、タイヤ骨格に張力が与えられることにより、傷口の内径は絞り込まれるように減少していくので、傷口内に圧密状態で入り込んだ中空粒子群には、タイヤ気室３内の増圧により、タイヤ側から絞り込まれるような圧縮力が働く。この場合、中空粒子４は、中空部圧力が高いため、その圧縮力に対し、中空部圧力に基く反力を発生して、圧密の度合いを高めることができ、より大きな内径の傷口においても、タイヤ気室３内の気体がほとんど漏れ出さない程度まで傷口を閉塞することができる。したがって、パンクの原因となった傷口は、中空粒子４によって、瞬時にかつ確実に塞がれることになる。
【００５６】
この結果として、安全タイヤ、ひいては、それを装着した車両は、必要とされる距離を安全に継続走行することが可能となる。
【００５７】
以上に説明したことから分かるように、パンク時に、安全タイヤ２０の中空粒子４が確実にその内圧復活機能を果たすことができるようにするためには、中空粒子は、中空粒子の温度上昇によって体積膨張することが必要であり、そして、この体積膨張は非可逆反応であるため、中空粒子がなんらかの原因で既に体積膨張してしまったものである場合、パンク時にその内圧復活機構を寄与させることができなくなってしまう。
【００５８】
したがって、中空粒子が体積増加する能力を温存しているが否かを監視することは、安全タイヤを所期の目的に沿って機能させる点で重要であるが、実際には、中空粒子はタイヤ気室内に封止されているため、これを監視することがむつかしい。本発明は、この点において、中空粒子の残存する体積増加量を監視し、これがパンク時の内圧復活機構の作動に十分であるかチェックするものであり、図２は、そのための、安全タイヤ監視システムの構成を示す概念図である。
【００５９】
安全タイヤ監視システム３０は、車両に装着された複数の安全タイヤ２０のそれぞれに取り付けられ、少なくともタイヤ気室３の内圧を含むデータを連続的に測定し測定したデータを外部に発信するタイヤセンサユニット２１と、車体側１３に設けられ、それらのタイヤセンサユニット２１からの測定データを受信する受信機３１とを具えて構成される。ここで、タイヤセンサユニット２１の数は、車両に装着される安全タイヤの数だけ揃えるのがよく、一方、タイヤセンサユニット２１は、図１に示されるように、安全タイヤ２０を構成するリム２に、タイヤ内圧を給排気するための給排気バルブ１５を介して取り付けられる。
【００６０】
図３は、タイヤセンサユニット２１の構成を例示するブロック線図であり、タイヤセンサユニット２１は、タイヤ気室内の圧力を測定する圧力センサ２４、タイヤ気室内の温度を測定する温度センサ２５、タイヤ半径方向の加速度を測定する加速度センサ２６、これらのセンサ２４、２５、２６からの信号を入力するとともに、タイヤセンサユニット２１内の信号のタイミングを制御するＣＰＵ２７、ＣＰＵ２７からの出力を送信信号に変換するトランスミッタ２８、および、送信信号を発信するアンテナ２９を備えて構成される。
【００６１】
なお、タイヤセンサユニット２１の電源は、車体側１２から供給することが難しいので、乾電池、例えば、小型軽量のコイン型電池を内蔵して構成される。
【００６２】
また、圧力センサ２４、温度センサ２５、および、加速度センサ２６のうち、圧力センサ２４は、本発明の必須の構成をなすものであり、加速度センサ２６は必須ではないが、これを有することが好ましい。
【００６３】
図４は、車体側の受信機３１の構成を例示するブロック線図であり、受信機３１は、タイヤセンサユニット２１からの信号を受信するアンテナ３６、ＣＰＵ３３、アンテナからの信号を変換してＣＰＵ３３に出力するトランスミッタ３２、および、警報装置３５を具えて構成され、ＣＰＵ３３には、受信した内圧データに基づいて中空粒子の残存体積増加量がパンク時の内圧復活に十分であるか否かを判定する判定手段３４が設けられる。
【００６４】
次に、判定手段３４の作用について説明する。図５（ａ）は、横軸に時間を、縦軸に内圧をとって、タイヤ気室３内の圧力変化の例示するグラフ、図５（ｂ）は、図５（ａ）と同じ時間軸に対して、縦軸にタイヤ半径方向外側向きの加速度をとって、加速度変化を例示するグラフであり、ΔＴを所定長さの時間とし、また、ΔＰを、時間ΔＴの間に増減する圧力変化量、ΔＰ０を、ΔＴにおいて正常と判定する圧力変化量の上限値、Ａを時刻Ｔにおける加速度、そして、Ａ０を安全タイヤ２０が停止状態にあると判定するための加速度Ａの上限値としたとき、判定手段３４は、Ａ＞Ａ０であり、かつ、ΔＰ＞ΔＰ０の場合のみ、中空粒子の残存体積増加量がパンク時の内圧復活に不十分であるとしてＮＧと判定する処理を行うものである。
【００６５】
すなわち、図において、Ｄａの場合には、ΔＰ＞ΔＰ０は満足するものの、Ａ＞Ａ０の条件は満たさず、Ｄｂの場合には、ΔＰ＞ΔＰ０を満足せず、いずれの場合も、ＯＫと判定するが、Ｄｃの場合は、上記のＡ＞Ａ０であり、かつ、ΔＰ＞ΔＰ０の条件を満足するので、ＮＧと判定することとなる。
【００６６】
ΔＰは、中空粒子の体積増加が生じていない場合に現れる圧力増加量に対して、これと十分区別できるよう大きな値を選定する必要があり、もしこれが小さいと、中空粒子の体積増加が生じていないにもかかわらず、生じたとする誤判定を起こしてしまう可能性があるからである。
【００６７】
ここで、Ａ＞Ａ０であり、かつ、ΔＰ＞ΔＰ０の場合、ＣＰＵ３３は、警報装置３５に警報を発信させるよう信号を送る。
【００６８】
以上の説明において、車両が走行中か否かの判定に加速度センサ２６を用いたが、これに代えて、車輪の回転速度を測定するホイールパルサからの信号を利用したり、エンジンのオンオフ信号で代用したりすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の対象とすることができる安全タイヤを例示する幅方向断面図である。
【図２】安全タイヤ監視システムの構成を示す概念図である。
【図３】タイヤセンサユニットの構成を示すブロック線図である。
【図４】受信機の構成を示すブロック線図である。
【図５】内圧変化および加速度変化を例示するグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１    タイヤ
２    リム
３    タイヤ気室
４    中空粒子
５    ビードコア
６    カーカス
７    ベルト
８    トレッド
１０    インナーライナ層
１１    サイド部
１２    中空粒子の周囲の空隙
１３    車体側
１５    給排気バルブ
２０    安全タイヤ
２１    タイヤセンサユニット
２４    圧力センサ
２５    温度センサ
２６    加速度センサ
２７    ＣＰＵ
２８    トランスミッタ
２９    アンテナ
３０    安全タイヤ監視システム
３１    受信機
３２    トランスミッタ
３３    ＣＰＵ
３４    判定手段
３５    警報装置
３６    アンテナ
【図１】
2006290118.tif 000003
【図２】
2006290118.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006290118.tif 000006
【図５】
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