(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２０の監視方法は、車両走行中における、中空粒子４の独立気泡構成ガス成分の、タイヤ気室３内濃度変化を監視し、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４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
2006290120.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、
車両走行中において、前記独立気泡を形成するためにあらかじめ内包されていたガスの、タイヤ気室内の濃度を監視し、この濃度が予め定められた基準を超えた場合、少なくとも、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】
タイヤ気室の圧力を監視し、タイヤの内圧が低下し所定の圧力条件を満足しなくなった場合、タイヤがパンクしたと判定し、運転者にその旨の警報を発する請求項１に記載の安全タイヤの監視方法。
【請求項３】
請求項１もしくは２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、前記独立気泡を形成する内包ガスの、タイヤ気室内の濃度を検出するガス濃度検出手段と、このガス濃度検出手段からの入力信号に基づくガス濃度を含む、安全タイヤに関する物理量を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を配設するとともに、車体側に、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を配置し、
前記受信機に、それらのタイヤセンサユニットからの前記ガス濃度データに基づいて、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。
【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、不可逆的挙動であり、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、
車両走行中において、前記独立気泡を形成するためにあらかじめ内包されていたガスの、タイヤ気室内の濃度を監視し、この濃度が予め定められた基準を超えた場合、少なくとも、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＞において、タイヤ気室の圧力を監視し、タイヤの内圧が低下し所定の圧力条件を満足しなくなった場合、タイヤがパンクしたと判定し、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。
【００１２】
＜３＞は、＜１＞もしくは＜２＞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、前記独立気泡を形成するガスの、タイヤ気室内の濃度を検出するガス濃度検出手段と、このガス濃度検出手段からの入力信号に基づくガス濃度を含む、安全タイヤに関する物理量を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を配設するとともに、車体側に、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を配置し、
前記受信機に、それらのタイヤセンサユニットからの前記ガス濃度データに基づいて、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。
【発明の効果】
【００１３】
発明者らは、中空粒子の体積増加の過程を精査して、この体積増加過程において、独立気泡を包み込む中空粒子が熱膨張し、独立気泡中のガスが中空粒子の殻部を形成する樹脂連続相を透過して、外部、すなわちタイヤ気室内に漏洩することを見出した。そして、体積増加の進行に応じて独立気泡からタイヤ気室内に漏洩するガスの量は増え、タイヤ気室内のガス濃度は高くなることがわかった。
【００１４】
＜１＞によれば、独立気泡を形成するガスの、タイヤ気室内の濃度を監視し、この濃度が予め定められた基準を超えた場合、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、上記の説明により、タイヤ気室内のガス濃度から、独立気泡中のガスの漏洩量を知ることができ、そして、この漏洩量は、中空粒子の体積増加分から、残存体積増加量の減少に対応させることができるから、中空粒子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、タイヤ気室の圧力を監視し、タイヤの内圧が低下し所定の圧力条件を満足しなくなった場合、タイヤがパンクしたと判定し、運転者にその旨の警報を発するにで、前記残存体積増加量の減少が、パンクによるものであるか否かを判定し、パンクによるものである場合には、これを運転者に知らせることにより緊急なメンテナンスを促すことができる。
【００１７】
＜３＞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、前記独立気泡を形成するガスの、タイヤ気室内の濃度を検出するガス濃度検出手段と、このガス濃度検出手段からの入力信号に基づくガス濃度を含む、安全タイヤに関する物理量を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を配設するとともに、車体側に、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を配置し、前記受信機に、それらのタイヤセンサユニットからの前記ガス濃度データに基づいて、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たので、タイヤ気室内のガス濃度を常時、自動的に所定の周期で正確に測定して、前記判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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１０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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、２２は、それぞれ、詳細を後述する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、ガス濃度センサを示す。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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る。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。
【００４１】
加えて、パンク前の常用走行においても、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ばかりでなく、タイヤが受傷によりパンクした場合、その後の走行能力を充分に発揮させることができなくなる。
【００４２】
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。
【００４３】
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ため、その圧力差を解消すべく、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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３の容積が減少すると、その気室内に配置した中空粒子４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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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的挙動であるため、中空粒子４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作用させることができなくなってしまう。
【００５７】
したがって、中空粒子４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２０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４はタイヤ気室３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４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。
【００５８】
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たタイヤセンサユニット２１およびガス濃度センサ２２と、車体側１３に設けられた受信機３１とを具えて構成される。
【００５９】
ガス濃度センサ２２は、タイヤ気室３内に設けられ、独立気泡を構成するガスの、タイヤ気室３内濃度を測定するよう構成されており、ガス濃度センサ２２としては、一般に半導体式と称されるガスセンサーを用いることができる。特に、酸化スズなどで多孔質体を構成し、吸着した酸素が還元性物質である目的のガスにて消費されることで電気抵抗が減少するといった電気的性質の変化を活用したガス濃度センサが好ましく、例えば、フィガロ技研株式会社製の各種ガスセンサーの中から、ガス種に応じたセンサを選択すると良く、その例として、独立気泡内のガスが可燃性の有機ガス、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン等である場合は、品番ＴＧＳ８１３、品番ＴＧＳ８１６を使用することが好ましく、一方、独立気泡内のガスが不燃性のフルオロ化した有機ガスである場合は、品番ＴＧＳ８３０、品番ＴＧＳ８３２を用いることができる。そして、これらのガスの、タイヤ気室内濃度の、中空粒子４がパンク時の内圧復活機構の作動に十分であると判定できるタイヤ気室内ガス濃度の上限値を、２０００ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍと設定するのが好ましく、ガス濃度センサは、この上限値を検出できる精度を有する必要がある。
【００６０】
ここで、ガス濃度センサ２２の数は、少なくともそれぞれの安全タイヤに１個ずつ取り付けるのがよく、一方、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、また、タイヤセンサユニット２１として、一般的にタイヤの内圧を測定して測定データを受信機３１に送信する機能を有するものを用いることができ、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を介して取り付けることができる。
【００６１】
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、ガス濃度センサ２２からの信号を入力することにより、タイヤ気室３内の前記ガス濃度を測定するガス濃度測定部２５、圧力センサ２４、ガス濃度センサ入力部２５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。
【００６２】
タイヤセンサユニット２１の中にタイヤ気室３内の圧力を測定する圧力センサ２４を配置し、内圧の変化を監視することによって、常用走行時における何らかの異常により中空粒子４が体積膨張しガス濃度が上昇してしまったのか、タイヤ受傷によるパンクにより中空粒子４が本来の内圧復活機能を果たすことによってガス濃度が上昇したのかを判別した上で、異常が発生していることを運転者に認知させることが可能となる。
【００６３】
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。
【００６４】
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、受信した中空粒子温度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。
【００６５】
次に、判定手段３４の作用について説明する。図５は、横軸に時間ｔを、縦軸にタイヤ気室内ガス濃度Ｄをとって、タイヤ気室内ガス濃度変化を例示するグラフであり、Ｄ０を、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と判定することのできるタイヤ気室内ガス濃度の上限値としたとき、判定手段３４は、Ｄ＞Ｄ０となった時刻ｔ１において、中空粒子の残存体積増加量がパンク時の内圧復活に不十分であると判定する処理を行う。
【００６６】
上限値Ｄ０は、中空粒子の体積増加が生じていない場合に現れる微小ガス濃度に対して、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、これが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、Ｄ＞Ｄ０となった場合、ＣＰＵ３３は、警報装置３５に警報を発信させるよう信号を送る。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【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】タイヤ気室内ガス濃度変化を例示するグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
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
２２    ガス濃度センサ
２４    圧力センサ
２５    ガス濃度測定部
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３４
３６    アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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