(57)【要約】【課題】中空粒子型安全タイヤにおいて、パンク状態の発生を運転者に知らせる手段の一助とすることのできる安全タイヤを提供する。【解決手段】この安全タイヤにおいて、独立気泡は、臭気を有するガス成分を含有するとともに、中空粒子は、その体積増加過程において、前記、臭気を有するガス成分が独立気泡から漏出する特性を具える。【選択図】図１
2006182109.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において、
少なくとも一部の中空粒子の独立気泡中に、臭気を有する化学成分を含有させるとともに、中空粒子に、その体積増加過程において、前記、臭気を有する化学成分が独立気泡からタイヤ気室側へ漏出する特性を具えさせてなる安全タイヤ。
【請求項２】
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において、
タイヤ気室内に充填する気体に、臭気を有する化学成分を含有させてなる安全タイヤ。
【請求項３】
独立気泡中に含有される前記、臭気を有する化学成分に対して、その臭気を検知する臭気センサをタイヤ気室内に設けてなる請求項１に記載の安全タイヤ。
【請求項４】
独立気泡中に含有される前記、臭気を有する化学成分、および、タイヤ気室内に充填する気体に含有される、前記、臭気を有する化学成分、の少なくとも一方に対して、その臭気を検知する臭気センサをタイヤハウス内に設けてなる請求項１〜３のいずれかに記載の安全タイヤ。
【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、中空粒子の膨張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、タイヤ気室内の中空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ように、タイヤが受傷してパンクすると、受傷した部分からタイヤ気室内の気体が漏出して内圧が低下するが、その際、中空粒子が受傷部分を塞ぐと同時に、内圧低下によるタイヤ変形の増大およびタイヤ温度の上昇に加え、中空粒子同士の摩擦発熱の増大によって中空粒子の温度が上昇し、これが中空粒子の膨張をもたらし、その結果、内圧が復活する。
【０００９】
この過程において、タイヤ気室内の圧力は一旦低下するものの、上述の機構によりタイヤの内圧はその後の走行によって復活するので、運転者はタイヤがパンクしていることに気が付かない可能性があり、もし運転者が、タイヤがパンクしたことを認識せずにそのまま走行を継続した場合には、その走行距離によってはパンク受傷部に起因するタイヤ故障に至ることが懸念される。
【００１０】
これに対して、タイヤの内圧低下を検知して運転者にこれを知らせるタイヤ内圧警報装置は、各輪の内圧を直接計測する手段や、アンチロックブレーキシステムからの輪速差から検知する手段等がすでに広く知られており、これらを用いることにより、パンクによる内圧低下情報を運転者に知らせることができる。
【００１１】
その中で、各輪の内圧を直接計測する手段では、各輪の内圧を常時監視しているため、極めて高い信頼性が得られるが、電装システムとして新たに搭載せねばならず、コストが大変高くなる実態がある。その一方、輪速差検知による手段では、極めて稀なケースであるが、左右両輪が同時に同程度の内圧低下に陥った場合、内圧低下を検知できないといった欠点がある。
【００１２】
また現状では、扁平率の小さい、すなわちサイドハイトの低いタイヤの需要が増えているが、このようなタイヤは、サイドハイトの高いタイヤに比べて、内圧低下による撓み変形量が少ないために、内圧低下による外観上の変化に気づきにくいといった盲点がある。
よって、上述の内圧検知手段が故障した場合等の不具合が組み合わさったケースを想定すると、内圧低下情報を運転者に知らせるための、さらなるバックアップ手段が求められていた。
【００１３】
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、パンク状態の発生を運転者に知らせる手段の一助とすることのできる安全タイヤ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】
【００１４】
＜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において、
少なくとも一部の中空粒子の独立気泡中に、臭気を有する化学成分を含有させるとともに、中空粒子に、その体積増加過程において、前記、臭気を有する化学成分が独立気泡からタイヤ気室側へ漏出する特性を具えさせてなる安全タイヤである。
【００１５】
＜２＞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において、
タイヤ気室内に充填する気体に、臭気を有する化学成分を含有させてなる安全タイヤである。
【００１６】
＜３＞は、＜１＞において、独立気泡中に含有される前記、臭気を有する化学成分に対して、その臭気を検知する臭気センサをタイヤ気室内に設けてなる安全タイヤである。
【００１７】
＜４＞は、＜１＞〜＜３＞のいずれかにおいて、独立気泡中に含有される前記、臭気を有する化学成分、および、タイヤ気室内に充填する気体に含有される、前記、臭気を有する化学成分、の少なくとも一方に対して、その臭気を検知する臭気センサをタイヤハウス内に設けてなる安全タイヤである。
【発明の効果】
【００１８】
＜１＞によれば、独立気泡中に、臭気を有する化学成分を含有させるとともに、中空粒子に、その体積増加過程において、前記、臭気を有する化学成分が独立気泡から漏出する特性を具えさせたので、タイヤが受傷してパンクすると、その時起こる中空粒子の体積増加過程で、独立気泡中の化学成分は、タイヤ気室に漏出し、タイヤ気室に漏出したこの化学成分を含む気体は、さらに、パンク時の受傷部分を通過してタイヤの外に漏れ出し、この気体は臭気を有する成分を含んでいるため、運転者が車から降りてタイヤに近づいたとき、あるいは、運転者が交差点等で窓を開けて停車していたときなど、そのにおいを感じることができ、このことによりパンクの発生を運転者に気づかせることができる。
【００１９】
＜２＞によれば、タイヤ気室内に充填する気体には、臭気を有する化学成分が含まれるので、タイヤが受傷してパンクした場合、この気体は、パンク時の受傷部分を通過してタイヤの外に漏れ出し、このことにより、上記に説明したのと同様にして、パンクの発生を運転者に気づかせることができる。
【００２０】
＜３＞によれば、独立気泡中に含有される前記、臭気を有する化学成分に対して、その臭気を検知する臭気センサをタイヤ気室内に設けたので、タイヤのパンクによって、タイヤ気室内へ漏洩した臭気を有する化学成分の臭気を臭気センサで検出し、その結果を例えば電波等により運転者のいる車体側に送信し、一方、車体側で、受信したその臭気データが所定の値を超えた場合にはタイヤがパンクしたものと判定することにより、その旨を運転者に知らせることができる。この場合、運転走行中でも、運転者への警報が可能である。
【００２１】
＜４＞によれば、独立気泡中に含有される前記、臭気を有する化学成分、および、タイヤ気室内に充填する気体に含有される、前記、臭気を有する化学成分、の少なくとも一方に対して、その臭気を検知する臭気センサをタイヤハウス内に設けたので、タイヤのパンクによってタイヤ外に漏洩した該化学成分の臭気を臭気センサで検出し、この臭気センサに接続された警報装置で、臭気センサから入力した臭気データが所定の値を超えた場合にはタイヤがパンクしたものと判定することにより、その旨を運転者に知らせることができる。この場合にも、運転走行中での、運転者への警報が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係る安全タイヤについて説明する。図１は、こ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。
【００２３】
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。
【００２４】
この図において、符号９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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
以上に説明したことから分かるように、安全タイヤ２０においては、タイヤ気室内の圧力は一旦低下するもの、タイヤの内圧はその後の走行によって復活するので、運転者はタイヤがパンクしていることに気が付かない可能性がある。しかも、タイヤの内圧低下を検知するタイヤ内圧警報装置が車両に取り付けられていても、装置が故障する場合が考えられる。本発明の安全タイヤは、このようにして内圧警報システムが作動しなかった場合や、運転者が内圧低下の警報に気づかなかった場合に対するバックアップ手段を提供することにより、パンクが発生した場合これをより確実に運転者に知らせることができるようにするものである。
【００６１】
安全タイヤ２０において、中空粒子を構成する独立気泡内には、臭気を有する化学成分が含有されていて、タイヤがパンクしてその時の摩擦熱により、中空粒子４の独立気泡内圧力が上昇すると、その膨張とともに中空粒子４の体積は増加するが、そのとき、独立気泡中の化学成分は、極少量であるが、独立気泡を囲繞する連続相を透過してタイヤ気室３に漏出する。タイヤ気室３に漏出したこの化学成分は、さらに、パンク時の受傷部分を通過してタイヤの外に漏出し、漏出した化学成分は臭気を有するため、運転者が車から降りてタイヤに近づいたとき、あるいは、信号等で、窓を開けて停車していたときなど、そのにおいを感じることができ、パンクの存在に気づかせることができる。
【００６２】
ここで、独立気泡に含有させる、臭気を有する化学成分の例としては、天然香料、合成香料等の環境負荷の小さいまたは環境負荷の無い化学成分が好ましく、例えば、γ−ノナラクトン、γ−ウンデカラクトン、アセチレン誘導体、シス−３−ヘキセール、アルファイロンなどが挙げられる。
【００６３】
また、臭気を有する化学成分を独立気泡内に含有させる代わりに、もしくはこのことに加えて、タイヤ気室３に充填されタイヤ内圧を付与する気体に直接臭気を有する化学成分を含ませることもでき、この場合も同様に、タイヤがパンクした際、タイヤ気室３の気体は、受傷部分を通過してタイヤ外に漏出し、運転者にパンクの存在に気づかせることができる。なお、タイヤ気室内３に充填される気体中に含有させる、臭気を有する成分として、上述と同様の化学成分を挙げることができ、これらの成分は、通常、タイヤ気室３内に充填される気体の主成分である窒素や酸素より分子量が大きく、通常走行において、臭気成分ガスは、窒素や酸素の分子でさえも透過させないよう構成されているタイヤを透過して漏出することはない。
【００６４】
また、これらの臭気成分をタイヤ気室内の気体に含有させる方法としては、タイヤ気室内の気体を充填する際、耐圧タンク内において臭気成分を予め少量含有させた高圧気体を準備しタイヤ気室に充填する方法や、タイヤ気室内にあらかじめ臭気成分となる前記化学成分を配置しておき、臭気成分のない充填気体をタイヤ気室内に注入することによってタイヤ気室内の気体に臭気成分を含有させる方法等がある。
【００６５】
次に、本発明の変形例を、図２〜図６を参照して説明する。図２は、この変形例の安全タイヤ２０Ａを示す幅方向断面図であり、図１に示した安全タイヤ２０に対応する部分と同様の構成を有する部分についてはそれぞれ同じ符号を用いて示した。安全タイヤ２０Ａは、安全タイヤ２０と同様、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り、図示のタイヤ１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を配設した一般的な自動車用タイヤであり、図中、１０は、タイヤ１のインナーライナ層を、１１はサイド部をそれぞれ示す。
【００６６】
図２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示し、また、２１、２２は、タイヤセンサユニット、臭気センサをそれぞれ示す。各安全タイヤ２０Ａに取り付けられたタイヤセンサユニット２１および臭気センサ２２と、車体側１３に設けられた受信機３１とは、安全タイヤ２０Ａがパンクしたことを検知する安全タイヤ監視システム３０を構成する。図３は、安全タイヤ監視システム３０を示す構成図である。
【００６７】
この変形例の安全タイヤ２０Ａにおいても、中空粒子４の独立気泡には臭気を有する成分が含有されている点においては、先に説明した安全タイヤ２０と同様であり、この点に関しての詳細の説明は省略する。
【００６８】
臭気センサ２２は、タイヤ気室３内に設けられ、タイヤ気室３内における上記臭気を有する化学成分を検知するよう構成されている。臭気センサ２２としては、いろいろなタイプのものがあるが、センサ方式として、例えば、金属酸化物半導体による手段や二分子膜被服水晶振動子による手段を用いたセンサが、臭気を有する化学成分の選択性が広く好ましい。上述のセンサは、塩素、オゾン、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の酸化性臭気物質には適さない特徴を持つが、本発明における臭気を有する化学成分の選択については、環境負荷を鑑みて選択するべきものであるため、この特徴は本発明に関して問題とはならない。
【００６９】
臭気センサの具体例としては、株式会社カルモア製の『ＫＡＬＭＯＲ−Σ』を活用し、カルモア社による基準値である『Σ値』を用いることができる。
【００７０】
ここで、臭気センサ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。
【００７１】
図４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、臭気センサ２２からの信号を入力することにより、タイヤ気室３内の臭気を測定する臭気測定部２５、圧力センサ２４、臭気測定部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。そして、タイヤセンサユニット２１からは、タイヤ気室内の圧力および臭気に関するデータがアンテナ２９から継続的に発信される。
【００７２】
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。
【００７３】
図５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、また、ＣＰＵ３３には、タイヤセンサユニット２１からのタイヤ気室内圧力データおよび臭気データに基づいて、タイヤパンクしたと判定する判定手段３４が設けられ、判定手段３４は、タイヤ気室３内の圧力データが予め定められた設定値を下回った場合、もしくは、臭気が予め定められた値を下回った場合のどちらの場合でも、タイヤパンクしたと判定するよう構成される。
【００７４】
次に、判定手段３４の、臭気データを基にパンクの判定を行う場合の作用について説明する。図６は、横軸に時間ｔをとり、縦軸に、金属酸化物半導体による手段、具体的例としては、株式会社カルモアのＫＡＬＭＯＲ−Σを用いて測定した臭気（Σ値）Ｄをとって、タイヤ気室内の臭気の変化を例示するグラフであり、Ｄ０を、タイヤがパンクしていないと判定することのできるタイヤ気室内臭気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、タイヤがパンクしたと判定する処理を行う。
【００７５】
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。
【００７６】
以上、変形例に示した安全タイヤ２０Ａでは、臭気センサ２２を、タイヤ気室３内に配置したが、臭気センサ２２の代わりに、もしくは、これに加えて、同様の臭気センサをタイヤハウス内に配置してもよく、これによっても同様に、パンクに伴って、タイヤから外部に漏れ出した気体中の、臭気を有する化学成分を臭気センサでモニタすることにより、パンク発生の有無を検知することができる。なお、この場合、臭気センサは車体側に取り付けられることになるので、検知した信号は、無線によることなく、配線によって直接、前記受信機３１と同様の処理機能を有する部分に出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る安全タイヤを例示する幅方向断面図である。
【図２】変形例の安全タイヤを示す幅方向断面図である。
【図３】安全タイヤ監視システムの構成を示す概念図である。
【図４】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５】受信機の構成を示すブロック線図である。
【図６】タイヤ気室内の臭気変化を例示するグラフである。
【符号の説明】
【００７８】
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
９    給排気バルブ
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    臭気センサ
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
３５    警報装置
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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【図６】
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