(57)【要約】【課題】複雑な構造を必要とせず、従来のリムを使用可能とした、軽量化および汎用性に優れた安全タイヤにおいて、その安全タイヤとしての機能を強化するための方途について提供する。【解決手段】ビードコアを埋設した一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部を有するタイヤにおいて、タイヤをリムに装着した際にこれらタイヤとリムとの間に画定される空間をタイヤ径方向内側及び外側の２室に分画する、膨張可能な環状の隔膜を配設してなり、前記内側室に、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を充填し、さらに少なくとも該内側室に大気圧を超える高圧気体を充填する。【選択図】図１
2009107541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビード部のそれぞれからタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部を有するタイヤにおいて、タイヤをリムに装着した際にこれらタイヤとリムとの間に画定される空間をタイヤ径方向内側及び外側の２室に分画する、膨張可能な環状の隔膜を配設してなり、前記内側室に、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を充填したことを特徴とする安全タイヤ。
【請求項２】
前記内側室における中空粒子の充填率が５vol％以上80 vol％以下である請求項１に記載の安全タイヤ
【請求項３】
前記隔膜は前記両ビード部間に配設される、請求項１または２に記載の安全タイヤ。
【請求項４】
一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、および両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部を有する安全タイヤにおいて、該タイヤの内側に、膨張可能な中空の環体を配置してなり、該環体に、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充填したことを特徴とする安全タイヤ。
【請求項５】
前記環体における中空粒子の充填率が５vol％以上80 vol％以下である請求項４に記載の安全タイヤ。
【請求項６】
前記環体は、破断伸びが５０％以上であることを特徴とする請求項４または５に記載の安全タイヤ。
【請求項７】
前記環体は、蛇腹管であることを特徴とする請求項４、５または６に記載の安全タイヤ。
【請求項８】
前記蛇腹管は、該蛇腹管の外側の折り目部分に補強リブを有することを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載の安全タイヤ。
【請求項９】
前記環体は、タイヤをリムに装着した際の該リムに対する固定手段を有することを特徴とする請求項４ないし８のいずれかに記載の安全タイヤ。
【請求項１０】
前記固定手段は、リムのリムベースの周長の少なくとも１／１０の長さの、リムとの接触域を有することを特徴とする請求項９に記載の安全タイヤ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の安全タイヤをリムに装着してなる安全タイヤとリムとの組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの内圧がパンク等によって急激に低下した際においても、安全な停止が可能であり、ある程度の距離の走行が可能である安全タイヤおよびかかる安全タイヤとリムとの組立体に関し、特に安全タイヤとしての機能強化を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
安全タイヤとしては、気体のう、発泡体、弾性体、中子等にタイヤ負荷を肩代わり支持させるタイヤや、シーラント剤を塗布または充填してタイヤに生じた孔等の損傷部を塞いで内圧低下を防止したタイヤ等が知られている。しかし、これら従来の安全タイヤは、構造が複雑なため、不良率が高くなったり、製造効率が低下したりする場合が多かった。また、気体のうに気体を充填するためのバルブや、中子を取り付けるための構造を備えた専用のリムを準備しなければならない場合もあった。
【０００３】
比較的単純な構造の安全タイヤとして、例えば特許文献１には、両ビード部間に配設した膨張可能な環状の隔膜により、タイヤの内部空間を、リムに隣接する内側室とタイヤのトレッド部内面に隣接する外側室の２室に分画したタイヤが提案されている。かかるタイヤでは、内側室及び外側室に気体を充填した状態で通常の走行を行い、パンク等により外側室の気体が抜け、内圧が低下した場合には、内側室の内圧が荷重を支持することによって、ある程度の走行を可能としている。
【特許文献１】特公昭３７−１７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載されたランフラットタイヤは、外側室に気体を充填するためのバルブをタイヤのサイドウォール部に設ける必要があり、これはタイヤの製造工程を複雑にする上、タイヤの重量が増加し、ユニフォミティ等のタイヤの性能を損なうという問題があった。
【０００５】
そこで、発明者は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを所期して、構造が比較的に単純であり、従来のリムが使用可能でありながら、従来技術に比べて耐久性の高いランフラットタイヤについて、特願2007−25527号や特願2007−137697号各明細書にて提案した。
【０００６】
すなわち、タイヤをリムに装着した際にこれらタイヤとリムとの間に画定される空間を膨張可能な環状の隔膜にて内側室及び外側室の２室に分画するか、或いは、該タイヤの内側に膨張可能な中空の環体を配置してなるものである。かような安全タイヤにあっては、パンクなどの内圧低下時に、前記内側室並びに環体と、その周りとの間に差圧が生じる結果、パンク前の高内圧がパンク後も維持されている内側室並びに環体が拡張してタイヤに加わる荷重を支持することが可能となる。
【０００７】
上記した先の提案によって、従来技術に比べて簡便に安全タイヤを提供することが可能になった。
ところで、タイヤが受けた傷が前記隔膜または環体に達するほど大きいまたは深い場合であって、隔膜または環体が大きくかつ深く傷付いたような場合には、本来の機能が損なわれることになる。すなわち、タイヤが受傷して内圧が低下した際に内側室または環体の内圧を高く維持しておくことが難しくなり、上述のように、差圧によって内側室並びに環体が拡張する機能が損われることになる。
【０００８】
また、隔膜または環体には、その内部に気体を充填するための通気量規制手段（孔）があり、パンク前後の差圧によって内側室並びに環体が拡張した後、この通気量規制手段を介して内側室並びに環体の内部気体が徐々に抜け出て、次いでタイヤの受傷部から外側へ洩れ出ることになり、内側室並びに環体の内圧が減少することになる。さらに、パンク前後の差圧によって内側室並びに環体が拡張して安全タイヤとして機能した後に、新たに隔膜または環体が傷付くと、同様に徐々に内圧が低下し、長距離のランフラット走行が困難となる、おそれがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、複雑な構造を必要とせず、従来のリムを使用可能とした、軽量化および汎用性に優れた安全タイヤにおいて、その安全タイヤとしての機能を強化するための方途について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】
発明者は、上記した問題点を解決するための方策を鋭意検討した結果、膨張可能な環状の隔膜にて区画した内側室または膨張可能な中空の環体の内部に、樹脂による連続相と、大気圧より高圧に保持された独立気泡とからなる中空粒子を多数個封入することによって、安全タイヤとしての機能強化が実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）ビードコアを埋設した一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部を有するタイヤにおいて、タイヤをリムに装着した際にこれらタイヤとリムとの間に画定される空間をタイヤ径方向内側及び外側の２室に分画する、膨張可能な環状の隔膜を配設してなり、前記内側室に、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を充填したことを特徴とする安全タイヤ。
【００１２】
（２）前記内側室における中空粒子の充填率が５vol％以上80 vol％以下である前記（１）に記載の安全タイヤ
【００１３】
（３）前記隔膜は前記両ビード部間に配設される、前記（１）または（２）に記載の安全タイヤ。
【００１４】
（４）一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、および両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部を有する安全タイヤにおいて、該タイヤの内側に、膨張可能な中空の環体を配置してなり、該環体に、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充填したことを特徴とする安全タイヤ。
【００１５】
（５）前記環体における中空粒子の充填率が５vol％以上80 vol％以下である前記（４）に記載の安全タイヤ。
【００１６】
（６）前記環体は、破断伸びが５０％以上であることを特徴とする前記（４）または（５）に記載の安全タイヤ。
【００１７】
（７）前記環体は、蛇腹管であることを特徴とする前記（４）、（５）または（６）に記載の安全タイヤ。
【００１８】
（８）前記蛇腹管は、該蛇腹管の外側の折り目部分に補強リブを有することを特徴とする前記（４）ないし（７）のいずれかに記載の安全タイヤ。
【００１９】
（９）前記環体は、タイヤをリムに装着した際の該リムに対する固定手段を有することを特徴とする前記（４）ないし（８）のいずれかに記載の安全タイヤ。
【００２０】
（１０）前記固定手段は、リムのリムベースの周長の少なくとも１／１０の長さの、リムとの接触域を有することを特徴とする前記（８）に記載の安全タイヤ。
【００２１】
（１１）前記（１）ないし（１９）のいずれかに記載の安全タイヤをリムに装着してなる安全タイヤとリムとの組立体。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、膨張可能な環状の隔膜にて区画した内側室または膨張可能な中空の環体の内部に、樹脂による連続相と大気圧より高圧に保持された独立気泡とからなる中空粒子を多数個封入することによって、内側室や環体が損傷する事態に陥った場合にあってもなお、必要とされる距離を安定して走行し得る安全タイヤとしての機能を発現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明に従う代表的な安全タイヤ（以下「タイヤ」という）をリムに装着して構成したタイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向における断面を、内圧を付加した走行中の状態で示しており、図２は、図１に示すタイヤにおいて内圧が低下しランフラット走行になった走行中の状態をそれぞれ示している。
【００２４】
図示のタイヤ１は、ビードコア２を埋設した一対のビード部３と、このビード部３からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部４と、両サイドウォール部４、４の間にまたがって延びるトレッド部５を有する。なお、図示は省略したが、このタイヤは、慣例に従い、カーカス、ベルト等の他のタイヤ構成部材も有する。
【００２５】
また、タイヤの内部には、膨張可能な環状の隔膜６がタイヤの全周にわたって配設されている。この隔膜６は、タイヤ１をリム７に装着した際に、タイヤ１とリム７との間に画定される空間を、タイヤ径方向内側に位置しリム７に隣接する内側室８と、タイヤ径方向外側に位置しタイヤ１の内面に隣接する外側室９との２室に分画している。さらに隔膜６には、内側室８と外側室９の間の通気量を規制する手段である、例えばフィルタなどの通気量規制手段１０が設けられており、内側室８と外側室９はこの通気量規制手段１０を介して連通している。
【００２６】
かかる隔膜６は、例えばゴム、ゴムと不織布との複合体、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）等の樹脂等の気体不透過性かつ伸張性の材料で構成することができ、特に外側室９の内圧が低下した際の隔膜６の伸張（破断伸び）を考慮するとＴＰＥを用いることが好ましい。また、隔膜６は、その厚さが0.3〜３ｍｍの範囲内にあることが好ましい。その理由は、厚さが0.3ｍｍ未満の場合には、隔膜６がタイヤ内面と接触した際に破れてしまったり、異物と干渉し、隔膜が損傷するおそれがあるからであり、３ｍｍを超える場合には、遠心力によるクリープが発生したり、タイヤの質量が増加する結果、燃費性等のタイヤ性能を損なうおそれがあるからである。
【００２７】
さらに、隔膜６にて区画された内側室８には、樹脂による連続相と独立気泡とからなる熱膨張可能な中空粒子１１の多数を、加圧下で充填することが肝要である。
上記中空粒子１１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程度の範囲で粒径分布を持った中空体、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である。すなわち、該中空粒子１１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。
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のとおりである。
【００２８】
この中空粒子１１の多数個である中空粒子群は、高圧気体とともにタイヤの内側室８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、隔膜６の受傷時には、タイヤの内圧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内圧値（ゲージ圧力値）』を指す。
【００２９】
上記したタイヤとリムの組立体は、リム７に設けられた気体充填用バルブ１２を介して内側室８に空気や窒素などの気体を供給すると、供給された気体の一部が通気量規制手段１０を介して外側室９に供給される。そして、内側室８の内圧が所定の値に到達した時点で気体の供給を停止すると通気量規制手段１０により差圧が調整される。内圧が正常な状態では、隔膜６はトレッド部５の内面及びリム７とは図１に示す非接触な状態に維持されるため、擦れ等により損傷することがない。
【００３０】
ここに、パンク等によりタイヤに破損が生じ、外側室９の気体が流出して内圧が低下した場合には、外側室９と内側室８との間の差圧によって内側室８内の気体が膨張し隔膜６がタイヤ内面に接触し、図２に示すような状態となる。これにより、タイヤに加わる荷重は、内側室８内の気体が肩代わり支持するので、少なくとも車両が完全に停止するまでの間、安全にランフラット走行を行うことができる。なお、隔膜６にフィルタ手段や後述する小穴等の内圧充填用並びに通気量規制用の手段を設けているため、外側室９への内圧充填が可となり、外側室９の内圧が急激に低下した場合にも、内側室８から外側室９への通気量が抑制される結果、内側室８の内圧が低下するには時間がかかり差圧が解消することなく、隔膜６は拡張するのである。
【００３１】
図示例によれば、外側室９に気体を充填するための充填バルブを必要としないので、従来のリムが使用可能であり、また、一般的な構造の空気入りタイヤに比較的構造が単純で軽量な隔膜６を追加しただけでランフラットタイヤを構成することができるので、金属性の中子をタイヤ内に配置したり、タイヤの内部空間にシーラント剤を充填したりしていた従来のランフラットタイヤに比べて大幅な軽量化が図れる。
【００３２】
通気量規制手段１０としては、隔膜６を構成する材料に孔を開け、この孔を不織布で覆うことによって通気量規制手段１０を構成している。このように通気量規制手段として不織布を用いると、バルブを用いた場合に比べて、一層の軽量化が図れる上、通気量規制手段を設けた部分と設けていない部分の質量の差が少なく、タイヤのユニフォミティを損なうこともない。また、不織布は繊維を３次元構造に重ねあわせ結合した多孔質のシートであるため、内側室と外側室の間の円滑な気体の流通を妨げることはないが、圧力損失に起因した差圧を内側室と外側室の間に生じさせることができる。そして、この差圧は、不織布の目付を適宜に選択することによって調節することができる。
【００３３】
本発明に適用可能な不織布は、圧力損失に起因した差圧を内側室と外側室の間に生じさせることができるものであれば特に限定されず、例えば天然繊維、合成繊維、ガラス繊維、金属繊維、炭素繊維等を、スパンボンド、サーマルボンド、ケミカルボンド、ニードルパンチ、ステッチボンド等により結合させたものを用いることができる。特に好適な不織布は、ＰＥＴ繊維をゴム系ボンドにより結合させたものである。
【００３４】
なお、図にはタイヤの略赤道面上に通気量規制手段１０を設けた例を示したが、その配設位置はこれに限定されず、例えばサイドウォール部４に対向するように配設することもできる。また、通気量規制手段の大きさや個数は、タイヤサイズ、使用時の内圧、不織布の強度等に応じて適宜に増減することができる。
【００３５】
目付の高い不織布を用いると、これを通過できる気体の流量が制限されるため、気体充填バルブ１１を介して気体を供給した際に、一時的に内側室８と外側室９との間の差圧が大きくなり、隔膜６が降伏点を越えて変形する場合がある。これを防ぐ観点からは、不織布の目付を１０００ｇ／ｍ２以下とすることが好ましい。一方、目付の低い不織布は強度も低いため、隔膜６の全体としての強度を確保する観点から、不織布の目付を５ｇ／ｍ２以上とすることが好ましい。
【００３６】
さて、タイヤに破損が生じ外側室９の気体が流出して内圧が低下すると、内側室と外側室９との間での差圧が大きくなるため、隔膜６が拡張することになる。
その際、隔膜に設けた通気量規制手段から気体が徐々に流出するが、この通気量規制手段からの気体の流出は、中空粒子１１によって通気量規制手段が塞がれた時点で止められる。さらに、隔膜６が拡張して該隔膜６が荷重負担している状態において、新たに隔膜６が傷付いた場合には、この隔膜６の傷を中空粒子１１にて塞ぐことが可能であり、安全タイヤとして機能をより向上することができる。特に、隔膜６の厚みが、例えば0.3〜３mmと薄い場合に、有効である。
【００３７】
ここで、タイヤが隔膜６に達するほど大きいまたは深い傷を受けた場合は、外側室９から気体が流出していくのと同様に、内側室８からも気体が流出する。この隔膜６が受けた傷が比較的に小さければ、中空粒子１１によって傷口を封止することができる。併せて、内側室８からの気体の流出経路である通気量規制手段１０を、中空粒子１１によって封止することができる。一方、隔膜６が受けた傷または通気量規制手段１０から気体が流出する当初は、気体とともに中空粒子１１の一部も内側室８の外側へ流出する。ここで流出した中空粒子１１はタイヤ外側に流出する気体に帯同してタイヤの傷口に到り、圧縮状態で集合することによって傷口を封止する。
【００３８】
仮に、隔膜６が受けた傷が大きく中空粒子１１にて封止できない場合は、中空粒子１１の大部分が内側室８の外側へ流出することになり、大量の中空粒子１１によってタイヤの傷口を封止することになる。すなわち、タイヤの傷は、隔膜６の傷経路が極めて短いのに対して、受傷部内面からタイヤ外周面までの受傷経路は直線ではなく複雑に入り組んだ形状を呈するため、タイヤ内面傷口から入り込んだ該中空粒子は、該経路の途上で行く手を阻まれる結果、多数の中空粒子が受傷部内面に圧縮状態で集合することになり、受傷部が暫定的に封止されるのである。ここで、暫定的に封止とは、中空粒子そのものの漏洩はないが、該中空粒子周囲の空隙気体が徐々に漏洩する状態を指す。
【００３９】
さらに、中空粒子１１は、隔膜６が大きな傷を受けて隔膜の膨張が期待できない場合に、その後の走行に必要な最低限のタイヤ内圧を適正に与え、失った圧力の回復に寄与させることができる。すなわち、パンクにより傷ついたタイヤの傷口を、タイヤ内に配置した中空粒子群により暫定的に封止した上で、中空粒子を機能させて失った圧力を回復させるのである。そのためには、タイヤ内側室に配置する中空粒子について、下記式（Ｉ）に従う中空粒子の充填率を５vol％以上80 vol％以下とする。
記
中空粒子の充填率（％）＝（中空粒子体積値／タイヤ内側室容積値）×100  ---（Ｉ）
ここで、中空粒子体積値は、タイヤ内側室に配置した全中空粒子の大気圧下での合計体積と粒子周囲の空隙体積との合計量（ｃｍ３）であり、以下の方法で算出できる。
まず、該中空粒子の大気圧下での平均嵩比重を求める。その方法は、例えば大気圧下にて既知体積であるものの重量を測定することにより算出する。最初に、大気圧下でメスシリンダーに粒子を量りとり、超音波水浴中にて振動を与え、中空粒子間のパッキングが安定した状態にて、中空粒子の総体積（粒子周囲の空隙体積を含む）と中空粒子の総重量とを測定することによって、上記大気圧下での平均嵩比重を算出する。すなわち、中空粒子の大気圧下での平均嵩比重は、
中空粒子の大気圧下での平均嵩比重＝（中空粒子の総重量）／（中空粒子の総体積）
である。
【００４０】
次に、タイヤ内側室内に配置した中空粒子の総重量を測定し、前記にて算出した該中空粒子の大気圧下での平均嵩比重で割ることによって、タイヤ内側室内部に配置した『中空粒子体積値』を算出することができる。すなわち、
中空粒子体積値＝（タイヤに充填した粒子の総重量）／（粒子の大気圧下での平均嵩比重）
である。
なお、容積が既知の容器に中空粒子を量り取りながらタイヤ内側室内に配置する方法でも所望の中空粒子体積値の中空粒子をタイヤ内に配置することが出来る。
【００４１】
また、タイヤ内側室容積値（ｃｍ３）は、隔膜を製造する金型の断面図とリムホィールの断面図から内側室が占める断面積を求め、この結果をタイヤサイズに応じて積分することにより求めることができる。
【００４２】
以下に、上記した中空粒子の充填率を５vol％以上80vol％以下とする理由について、常用使用からパンク状態となった場合の態様へと順に説明する。
まず、タイヤ内側室に中空粒子の多数を配置し、さらに該タイヤ内側室に高圧気体を充填して、タイヤ内側室および外側室の圧力を使用内圧とする段階から説明する。
本発明では、中空粒子１１をタイヤ内側室８に配置した後、該粒子１１周囲の空隙部、言い換えればタイヤ内圧が、装着車両指定内圧等の所望の使用内圧となるように、空気や窒素等の高圧気体を充填することが肝要である。
タイヤ内側室８に中空粒子１１を配置し、さらに気体を充填してタイヤ内圧を所望の圧力に設定すると、当初、中空粒子の中空部内の圧力（独立気泡内の圧力）がタイヤ気室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。この粒子形状が扁平化して歪んだ状態のままタイヤ走行を開始すると、中空粒子は、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】
一方、扁平化して歪んだ中空粒子は、その中空部内の圧力とタイヤ気室の圧力との差により体積減少した状態であるわけだが、一定期間にわたりタイヤ気室（粒子周囲の空隙部）の圧力を保ち続けることによって、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、タイヤ気室の圧力程度に高めることができる。すなわち、扁平化した中空粒子は変形させられているため、そ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いる。また、扁平化した中空粒子の中空部内の圧力は、タイヤ気室の圧力よりも低いことから、その圧力差を解消するために、タイヤ気室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。さらに、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、タイヤ気室（粒子周囲の空隙部）の気体とは異なる場合がある。この場合は、上述の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タイヤ気室内の高圧気体が粒子中空部内へ浸透していく。このように、タイヤ気室内の高圧気体は、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、タイヤ気室の圧力が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、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、所望の使用内圧に調整した、本発明のタイヤを得ることができる。
【００４４】
かように、中空粒子の中空部内の圧力は、タイヤ内圧（粒子周囲の空隙部）に近づきながら、一旦減少した粒子体積を回復していき、粒子形状は扁平化されて歪んだ形状から元の略球形状へと回復していく。この形状を回復していく過程の中で、中空粒子中空部内の圧力がタイヤ内圧に対して少なくとも70％にまで増加することにより、粒子形状は扁平化した状態から略球形へ回復することができ、これによって上述した粒子の耐久性を保証することができる。
【００４５】
上記の手法によれば、中空粒子のまわりに高圧気体が介在することになり、通常走行時に中空粒子が負担する荷重を無視できるほど軽減できるのは勿論のこと、上述の粒子体積を回復した中空粒子においては、粒子形状が略球形に回復するため、タイヤ転動時の繰り返し変形に伴って粒子に加わる疲労や破壊も大幅に低減できる結果、粒子の耐久性が損なわれることはない。中空粒子の耐久性が損われない範囲は、タイヤ気室内の圧力が、装着する車両指定内圧等の所望する高圧下環境のなかで粒子が体積を回復しながら粒子中空部の圧力が増加する過程において、中空粒子の中空部の圧力が所望のタイヤ内圧に対して少なくとも70％であることが好ましい。さらには、80％以上、90％以上、そして100％以上と高く設定することが推奨される。
【００４６】
ここで、中空粒子の中空部内の圧力を所望のタイヤ内圧に対して少なくとも70％とするタイヤとリムとの組立体を得るには、中空粒子周囲の空隙気体の圧力を、少なくとも装着する車両指定内圧等の所望するタイヤ気室内の圧力に対して70％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適切な時間を経過させればよい。
なお、上述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。
【００４７】
上述の機構と粒子の形状、体積の変化過程に則り、タイヤ内（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って、中空粒子の中空部内の圧力を所望の範囲に設定できる。
【００４８】
以上述べてきたように、中空粒子の中空部内の圧力を所望のタイヤの内圧に対して少なくとも70％とした粒子を、タイヤ内側室内に配置することにより、該タイヤの内圧が大気圧となった状態から走行した時に、少なくとも該タイヤのサイド部が接地しなくなる圧力まで、該タイヤ内圧を回復させることを実現する必要がある。
以下に、そのタイヤ内圧の復活機構を説明する。
【００４９】
さて、上述した中空粒子群をタイヤ内側室内に配置したタイヤとリムとの組立体にあっては、該タイヤ並びに隔膜６が大きく受傷すると、まず内側室８から外側室９へ中空粒子１１群が流出するとともに、タイヤ内の高圧気体がタイヤの外側に漏れ出る。その結果、タイヤの内圧は大気圧と同程度の圧力にまで低下する。そして、このタイヤ内圧低下の過程において、以下の事がタイヤの内部で起こる。
【００５０】
まず、タイヤが受傷しタイヤ気室の圧力が低下し始めると、内側室８から外側室９へ流出した中空粒子の多数がタイヤ受傷部を封止し、急激な内圧低下を抑制する。ここで、本発明では中空粒子の中空部圧力が、少なくとも常用走行使用時の車両指定タイヤ内圧の70％以上が好適としているが、受傷部の封止能力は中空部圧力に依存する。すなわち、中空部圧力が70％以上であれば略球形状を保つことが出来ることを前述したが、略球形状を保つことによって良好な流動性と弾力性を発現できるため、中空部内圧が低い場合に比べて受傷部の封止限界が大幅に向上する。
その一方、気室圧力の低下に伴いタイヤの撓み量は増加し、タイヤ内容積が減少する。さらに、内圧が低下するとタイヤが大きく撓み、タイヤ内の中空粒子は、タイヤ内面とリム内面との間に挟まれながら、圧縮とせん断の入力を受けることとなる。
【００５１】
一方、上述の使用内圧下で存在していた中空粒子の中空部内の圧力（独立気泡中の気泡内圧力）は、受傷後も上記使用内圧に準じた高い圧力を保ったまま、言い換えれば、受傷前の粒子体積と中空部圧力を保持したままタイヤ内に存在する事となる。よって、さらにタイヤが転動する事により、中空粒子そのものが直接的に荷重を負担しつつ中空粒子同士が摩擦を引き起こし自己発熱するために、タイヤ内の中空粒子の温度が急上昇する。そして、該温度が、中空粒子の熱膨張開始温度（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。このとき、中空粒子の中空部内の圧力が使用内圧に準じた高い圧力であるのに加え、中空粒子温度の急上昇によりさらに中空部内圧力が上昇しているために、中空粒子が一気に体積膨張し粒子周囲の空隙気体を圧縮する事になる。さらには、中空粒子が膨張して厚みが薄くなっていて中空部内の気体が圧力差に応じて中空粒子の周囲に透過によって洩れ出るとともに、一部の中空粒子は破壊することによって内部の気体が周囲に飛散する結果、これらが中空粒子自体の膨張と相俟ってタイヤの内圧を少なくともタイヤのサイド部が接地しなくなる圧力まで回復させる事ができるのである。
【００５２】
上記の機構によって中空粒子の中空部内の圧力を、熱膨張を可能とする高い圧力に設定すれば、内圧復活機能を発現させることができる。
すなわち、前述のサイド部が接地しないタイヤ内圧までタイヤ気室の圧力を復活させるには、前述の中空部内の圧力が使用内圧の好ましくは70％以上である中空粒子を、５vol％以上80 vol％以下の充填率の下にタイヤ気室内に配置しておくことが肝要である。
なぜなら、中空粒子の充填率が５vol％未満であると、受傷部の封止は問題なく行えるが、該中空粒子の絶対量が不足しているために、サイド部が接地しない圧力レベルまでの充分な復活内圧を得る事が難しくなる。一方、中空粒子の充填率が80vol％を超えると、タイヤによっては常用時の高速走行での粒子摩擦による発熱のために、前述した中空粒子の膨張開始温度（Ｔｓ２）を超えて膨張してしまい、本発明の主たる機能である内圧復活機能が失われる可能性が有る。この常用時の高速走行での粒子の発熱に関しては後述する。
【００５３】
また、前述した内圧復活機能を確実に発現させるためには、該内圧復活機能が発現する前に、受傷部を確実に封止する事が肝要である。すなわち、受傷部の封止が不完全であると、復活したはずの圧力が受傷部から漏洩してしまう結果、内圧復活機能により得られた圧力がその後の走行能力に一時的にしか貢献できないために、受傷後の走行性能を保証できなくなる、おそれがあるからである。該中空粒子は、中空構造による低比重かつ弾力性に富んだ粒子であるために、タイヤが受傷し受傷部から中空粒子周囲の空隙気体が漏洩し始めると、空隙気体の漏洩による流れに乗って即座に受傷部に密集し、受傷部の傷口を瞬時に封止する。以上述べたように、中空粒子による受傷部の封止機能は、本発明の内圧復活機能を支える必須機能である。
【００５４】
以上述べたように、本発明に従う中空粒子を充填したタイヤとリムとの組立体では、パンク後の内圧低下に伴うタイヤ内容積の減少とタイヤの撓み量の増大により、中空粒子間の摩擦を引き起こすことで中空粒子の急激な温度上昇とともに中空粒子の膨張並びに気体漏出による内圧復活を果たし、パンク後の安全走行を実現できる。
【００５５】
ところで、タイヤとリムとの組立体における中空粒子間の摩擦は、通常走行下においても、微小ではあるが発生している。しかし、走行速度が100ｋｍ／ｈ以下の領域では、発生した摩擦熱自体が小さく、走行による外気への放熱によって、その収支が保たれている。
【００５６】
しかしながら、150ｋｍ／ｈを超える高速度領域において、さらには外気の温度環境が著しく高い酷暑環境下においては、発生する摩擦熱が増加するわりに外気への放熱が不足する状態となり、中空粒子の温度環境が著しく悪化することがある。こういった状況が長時間続くと、中空粒子の温度がその熱膨張開始温度（Ｔｓ２）を上回ることによって該粒子が膨張してしまい、その結果、前述したパンク時の『内圧復活機能を損失すること』がある。
【００５７】
発明者らは、この問題を解決すべく鋭意検討し、高速度走行での中空粒子群の発熱による『内圧復活機能の損失』を防ぎ、より高い速度での常用走行を可能とする新規中空粒子を見出すに到った。
すなわち、タイヤは高速で回転することにより、速度に応じた遠心力を発生している。
タイヤの気室内に配置した中空粒子群も同様の遠心力を受けている。この遠心力は、粒子の重量に比例かつ速度の２乗に比例し、タイヤの半径に反比例する。さらに、タイヤに荷重を負担させることにより一定の撓みを生じており、接地している領域は、路面と平行な面の状態となっているため、この接地領域は曲率を持たずに、遠心力がほぼゼロとなる。
よって、荷重を負担しつつ回転するタイヤとリムとの組立体内における中空粒子は、非接地領域では上述のように遠心力を受けつつ、その一方で接地領域に入った瞬間に遠心力が抜けるといった『遠心力の繰り返し変動入力下』に置かれるのである。
【００５８】
従って、タイヤの気室内に配置する中空粒子群としては、粒子重量を極力抑えることが好ましい。すなわち、中空粒子の平均真比重としては、出来るだけ小さいものを選択することが好ましく、またタイヤ気室容積に対する中空粒子の充填率は、前述の『サイド部が接地しない圧力レベルまでの充分な内圧復活機能を発現する充填率』の範囲の中で、出来るだけ少ない充填率を選定する事が好ましい。
中空粒子の充填率が５vol％未満であると、タイヤによってはサイド部が接地しない圧力レベルまでの充分な復活内圧を得る事が難しくなる。一方、中空粒子の充填率が80vol％を超えると、タイヤによっては常用時の高速走行での粒子摩擦による発熱のために、前述した中空粒子の膨張開始温度を超えて膨張してしまい、本発明の主たる機能である内圧復活機能が失われる可能性が有るため好ましくない。よって、中空粒子の充填率の好ましい範囲は、20 vol％以上80 vol％以下であり、さらには、70 vol％以下、60 vol％以下、そして50 vol％以下である。
【００５９】
ここに、中空粒子の平均粒径について、好ましい範囲は40μｍから200μｍの範囲である。該中空粒子の平均粒径が40μｍを下回ると、摩擦発熱により発熱性が悪化するため、好ましくない。一方、該中空粒子の平均粒径が200μｍを上回ると、常用走行下での粒子同士が衝突している状況や、パンクによりタイヤ内圧が大気圧となったときの走行にて中空粒子群が直接的に荷重を支える状況において、大粒径側の粒子から選択的に破壊してしまい、所望するパンク後の走行性能を得られなくなる不利が生ずるおそれがあるため好ましくない。
【００６０】
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（III）：
Ｒ１−Ｏ−Ｒ２----  （III）
（式中のＲ１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。また、タイヤ気室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。
【００６１】
尚、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』を得、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。特に、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。
【００６２】
以下に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。
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（III）：
Ｒ１−Ｏ−Ｒ２----  （III）
（式中のＲ１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術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。
【００６３】
また、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には、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肝要である。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種から成ることが肝要である。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、本発明に特に有効である。
【００６４】
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。
【００６５】
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ー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。
【００６６】
上述したように、中空粒子は略球形状であるために流動性が高いために、タイヤの内側室８に装入するには、気体と共に供給してもよいが、中空粒子の塊をビニールや紙などでパッキングし、タイヤをリム組みする際に隔膜６とリムとの間に配置するか、組み込み後にビード部をリムセンター側に押し込むことによって形成される、隙間から挿入することができる。パッキングは装入後に破いてもいいが、薄いパッキングとすることによって、通常走行における振動で破れるようにしてもよい。
かように、中空粒子を装入した後、タイヤの内部に気体を充填してゆくが、その際、上記した小孔などの通気手段は鉛直方向上向きに配置することが、中空粒子による通気阻害を回避する上で好ましい。
【００６７】
なお、タイヤがサイドカットのような裂傷を受けたときは、傷口が大きく拡がるため、上記した中空粒子による封止効果が及ばない場合がある。その際、大きな傷口を介して中空粒子がタイヤの外側に噴き出してしまうことになる。かような事態に陥るのを未然に防ぐ必要がある。
そこで、中空粒子をタイヤの内側室内に充填するに当り、さらに中空粒子の体積に対して0.30vol％以上0.75vol％以下の液体を添加することによって、中空粒子をウェット化し、傷口から噴き出しを防止することも可能である。ここで、中空粒子のウェット化とは、添加した液体が中空粒子全体に均一に分散した状態を意味し、上記の所定量の下で液体を添加したタイヤとリムとの組立体を車両に装着して通常走行を行うことによって、中空粒子のウェット化は実現する。
【００６８】
その際、中空粒子の体積に対して0.1vol％以上5.0vol％以下の液体を添加することが重要である。すなわち、液体の添加量が0.1vol％未満または5.0vol％を超えると、上記した中空粒子のウェット化を実現することが難しくなる。さらに好ましくは、0.3 vol％以上1.5 vol％以下である。ここで、中空粒子の体積とは、前記した中空粒子の充填率を算出する際に用いる中空粒子体積値のことであり、その求め方は上述のとおりである。
なお、液体としては、シリコンオイル、水またはエチレングリコールに代表される脂肪族多価アルコールなどを用いることができ、とりわけシリコンオイルや水など、中空粒子を膨潤させないものを選択することがより好ましい。
【００６９】
また、図３に、図１に示したタイヤの変形例をやはり走行中の状態として示す。なお、図１に示したタイヤと同一の部分には、同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００７０】
この例では、小孔による通気量規制手段１３を隔膜６に設けている。これによって、前記の場合と同様に、外側室９に気体を充填するための充填バルブを必要としないので、従来のリムが使用可能であり、また、一般的な構造の空気入りタイヤに比較的構造が単純で軽量な隔膜６を追加しただけで安全タイヤを構成することができるので、金属性の中子をタイヤ内に配置したり、タイヤの内部空間にシーラント剤を充填したりしていた従来のランフラットタイヤに比べて大幅な軽量化が図れる。また、バルブを用いた場合に比べて、一層の軽量化が図れる上、小孔を設けた部分と設けていない部分の質量の差が少なく、タイヤのユニフォミティを損なうこともない。さらに、内側室と外側室の間の円滑な気体の流通を妨げることはないが、圧力損失に起因した差圧を内側室と外側室の間に生じさせることができる。この差圧は、小孔の直径を適宜に選択することによって調節することができる。小孔の直径としては０．５〜５ｍｍの範囲とすることが好ましい。これは、直径が０．５ｍｍ未満の場合には、内圧充填時に内側室の圧力が上がりすぎて隔膜が拡張してしまうおそれがあるからであり、５ｍｍを超える場合には、パンク等により外側室の内圧が低下した際に、外側室内の気体とともに内側室の気体もタイヤ外に流出してしまい、ランフラット機能を確保できないおそれがあるからである。
【００７１】
なお、上述したところは、本発明の実施形態の一部を示したにすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。例えば、隔膜６の外周面にシーラントを塗布することもでき、これによれば、パンクの原因となった釘等がタイヤに刺さったままの状態で隔膜６が拡張してもこれが損傷するのを防止することができる。さらに、タイヤの内側室８及び外側室９の少なくとも一方に内圧センサを設けておき、内圧が低下した際に運転者に異常の発生を伝えることもできる。
【００７２】
次に、本発明に従う別の事例について、安全タイヤとリムとの組立体のタイヤ幅方向断面を、走行中の状態として図４に示す。図４に示すタイヤ２１は、ビードコア２２を埋設した一対のビード部２３と、該ビード部２３からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部２４、および両サイドウォール部２４間にまたがって延びるトレッド部２５を有する。なお、図示は省略したが、このタイヤは、カーカス、ベルト等の他のタイヤ構成部材も有している。
【００７３】
タイヤ１の内側２６に、膨張可能な中空の環体２７をリム２８のリムベースに沿って配置する。図４に示す環体２７は、伸長性、軽量化、通常走行時の環体の形状保持および遠心力によるクリープの抑制を考慮して、オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）を素材とする管を適用した例であり、タイヤ１の内側２６と環体２７の内部２９の差圧が拡大することにより膨張可能としている。ここで、環体２７は、上述したＴＰＯを素材とする管が好適であるが、特にこれに限定するものではなく、例えばゴムを素材とする管、いわゆるゴムチューブを環体２７として適用しても、本発明の有利な効果を得ることが可能である。
【００７４】
また、環体２７は、その厚さが０．３〜３ｍｍの範囲内にあることが好ましい。なぜなら、厚さが０．３ｍｍ未満の場合は、環体がタイヤ内面と接触した際に異物と干渉し、環体が損傷するおそれがあるからである。また、３ｍｍを超えると、タイヤの質量が増加する結果、遠心力によるクリープの発生や燃費性等のタイヤ性能を損なうおそれがある
【００７５】
さらに環体７は、ダクトホースのような円筒等をドーナツ状に成形したものであってもよく、特に図４に示す、伸縮可能な蛇腹管であれば、ドーナツ状に曲げた際、環体の内径側の周長が縮み易いため、環体を作製する上で有利である。この図４の環体の形態についての詳細は後述する。
【００７６】
そして、この環体２７は、環体２７の内部２９とタイヤの内側２６とを連通する通気量規制手段３０を少なくとも１つは有することが肝要である。なお、通気量規制手段３０は、後述する小孔、フィルターまたはバルブ等を介して、タイヤの内側６の内圧が急激に低下した場合にも、環体２７の内部２９の圧力低下を抑制するのに寄与する。
【００７７】
ここで、リム２８に設けられた気体充填用バルブ３１を介してタイヤの内側２６に気体、例えば気体を供給すると、この気体が環体２７の通気量規制手段３０を介して環体２７の内部２９に供給される。この過程を経て、環体２７の内圧はタイヤ１の内側２６に充填される気体量に応じて内側２６と同等の内圧に調整されることになる。すなわち、気体の充填過程において内側２６と環体２７の内部２９との差圧は解消され、両者は例えばＪＡＴＭＡに規定の最高気体圧に調整される。かように内圧調整したタイヤ１がパンク状態となり、タイヤ２１の内圧が低下すると、まず、環体２７の外側のタイヤ２１の内側２６の圧力が低下し、環体２７の内部２９との間に圧力差が生じるが、環体２７の通気量規制手段３０からの気体の漏出は極めて少ないため、内側２６と内部２９との差圧はほぼ維持される。その結果、差圧をもって環体２７が膨張して、図５に示すように、環体２７の外周面がトレッド部２５の内面に接触するまで環体２７が拡張して、タイヤに加わる荷重を拡張した環体２７が肩代わり支持することになる。
【００７８】
すなわち、図示例では環体７に通気量規制手段３０を設けたことによって、タイヤの内側２６に供給された気体が、通気量規制手段３０を介して環体２７の内部２９に供給されるため、従来の安全タイヤのように、タイヤの内側２６に気体を充填するためのバルブを、例えば、従来のようにタイヤ２１のサイドウォール部２４に設ける必要がなくなる。その結果、タイヤの製造工程において、タイヤのサイドウォール部に気体を充填するためのバルブを設ける工程が省略され、タイヤの製造コストを抑制することができる。また、追加バルブによるタイヤ重量の増加が回避される。さらに、追加バルブによるユニフォーミティ低下等の、タイヤの性能を損なうこと等の不利を生じることがなくなる。
【００７９】
さらに、汎用のリムが使用可能であるため、一般的な構造の空気入りタイヤに比較的構造が単純な環体２７をタイヤ２１の内側２６に単に配置しただけで安全タイヤを提供することができるので、金属性の中子等をタイヤ内に配置することがないため、従来の安全タイヤに比べて大幅な軽量化が図れる。
【００８０】
ここで、図４に示すように、環体２７の内周径ｒとリムのフランジ高さおよびリム径を合わせた長さＲがｒ＜Ｒを満足することが好ましい。すなわちｒ≧Ｒであると、環体２７をリムに組む際に組み易くなるが、タイヤ内で上下に動いてしまいユニフォーミティの悪化を招いてしまう。ｒ＜Ｒであれば、ある程度リムに固定されるので、さほどユニフォーミティの悪化を招かない。
【００８１】
なお、走行中に突起を乗り越えた場合等に、タイヤのトレッド部の内面と環体２７とが接触し、環体２７が損傷を受けることを回避するため、環体２７の外周径は、タイヤのトレッド部の内周径より小さい径とすることが好ましい。
【００８２】
また、環体２７は、破断伸びが５０％以上であることが、環体２７が急速に拡張した際の破断を回避するのに好適である。
さらに好ましくは破断伸びを２００％以上とする。その際、通常走行では、環体のクリープを抑制する必要があるため、弾性率が低すぎる（軟らかすぎる）材料は避ける。
【００８３】
次に、環体２７は、蛇腹管であることが好ましい。かように、環体２７が、蛇腹状に形成されていることによって、環体２７が伸縮可能となるため、ドーナッツ状に曲げた際、環体の内径側の周長が縮み易くなり、環体を作製する上で有利となる。さらに、環体２７が蛇腹管であることによって、環体２７とビード部２３の内側面が接する場合には、気体充填バルブから内側２６への経路が塞がれるようにみえても、タイヤ２１の内側２６に気体を充填することが可能である。すなわち、蛇腹管の外側の折り目部分は、互いに離間していることからビード部２３の内側面と蛇腹管の内側の折り目部分との間に隙間ができ、この隙間を介して、気体充填バルブ３１から供給された気体が、タイヤの内側２６の径方向外側へ向かって供給される。なお、環体２７はビード部２３の内側面から離間して配置してもよい。
【００８４】
さらに、蛇腹管の外側の折り目部分に補強リブを有することが好ましい。なぜなら、蛇腹管の外側の折り目部分に補強リブを設けると、蛇腹管がビード部２３の内側面と接触した際、上記したビード部２３の内側面と蛇腹管の内側の折り目部分との間の隙間がより大きくなるため、気体充填バルブ３１を介して供給された気体をタイヤの内側２６へ向かって供給する流路の体積を大きくできるからである。また、環体２７が補強リブを有することによって、かような環体２７をタイヤの内側に配置した際に、その形状が維持されるため、環体７の内部２９に気体を供給することが容易となる。なぜなら、タイヤの内側に環体を配置する際に環体をつぶして挿入するのが一般的であり、この挿入後の環体は補強リブの復元力によって元の形状に戻るからである。その結果、タイヤ１の内側２６の径方向外側へ向かって気体が供給される際には、環体２７の形状が維持されているため通気量規制手段を介して、環体２７の内部２９へ供給される。
【００８５】
なお、サイズ３１５／７０Ｒ２２．５の空気入りタイヤに適用する環体としては、例えば、図６に示す、内径を１５０ｍｍ、肉厚を１．５ｍｍとした耐熱合成ゴムからなる円筒３２を蛇腹状に形成し、この蛇腹状の外側の折り目部分に、オレフィン系樹脂からなる、外径を１６０ｍｍとしたリング状の複数のリブ３３を、１５ｍｍ間隔のピッチに設定して、等間隔に配置してなる蛇腹管を用いることができる。なお、各々の部位に規定した寸法は、特に限定するものではなく、本発明の有利な効果が得られれば適宜調整が可能である。
【００８６】
次に、通気量規制手段３０は、小孔であることが好ましい。すなわち、通気量規制手段３０が小孔であると、タイヤがパンクした際、タイヤ２１の内側２６の内圧が低下し、この内圧低下に伴い、環体２７の内部２９の気体が排出されるが、環体２７の内部２９の気体の排出は、小孔の通気量規制手段３０があることによって環体２７からの気体の漏出は極めて少なくなるため、タイヤ２１の内側２６と環体２７の内部２９との間に生じた差圧はほぼ維持されることになる。
【００８７】
なお、タイヤの内側２６と環体２７の内部２８の差圧は、通気量規制手段３０の孔の直径を適宜に選択することによって調節することができる。小孔の直径としては０．５〜５ｍｍの範囲とすることが好ましい。これは、直径が０．５ｍｍ未満の場合には、内圧充填時に環体の中に気体がうまく入っていかず、つぶれるおそれがあり、５ｍｍを超える場合には、パンク等によりタイヤの内側２６の内圧が低下した際に、タイヤの内側２６の気体とともに環体２７の内部２８の気体もタイヤ外に流出してしまい、一定の差圧を確保できず、ランフラット機能を確保できないおそれがあるからである。
【００８８】
次に、通気量規制手段３０は、フィルターを有することが好ましい。このフィルターには、種々のものが存在するが、例えば、天然繊維、合成繊維、ガラス繊維、金属繊維、炭素繊維等をスパンボンド、サーマルボンド、ケミカルボンド、ニードルパンチ、ステッチボンド等により３次元構造に重ね合わせて結合した多孔質のシートである不織布が好適である。特に好適な不織布は、ＰＥＴ繊維をゴム系ボンドにより結合させたものである。
【００８９】
かように、不織布は、各々の繊維を結合させて、多孔質のシートであることから、極めて小さい孔が形成されており、上記した小孔と同様の効果を得ることが可能となる。すなわち、タイヤがパンクした際、タイヤ２１の内側から外側へ排出される気体量より、環体２７の内部２９からタイヤの内側２６に排出される気体量の方が少ないため、タイヤ２１の内側２６と環体２７の内部２９との圧力低下に差が生じる。その結果、この差圧をもって、環体２７が膨張し、タイヤに加わる荷重を環体２７が肩代わり支持することが可能となる。
【００９０】
そして、この差圧は、不織布の目付量を適宜に選択することによって調節することができる。ここで、目付量の高い不織布を用いると、これを通過できる気体の流量が制限されるため、気体充填バルブ３１を介して気体を供給した際に、一時的にタイヤ２１の内側２６と環体２７の内部２９との間の差圧が大きくなり、環体２７が塑性変形する場合がある。これを防ぐ観点からは、不織布の目付を１０００ｇ／ｍ２以下とすることが好ましい。一方、目付量の低い不織布は強度も低いため、環体２７の全体としての強度を確保する観点から、不織布の目付を５ｇ／ｍ２以上とすることが好ましい。
【００９１】
また、通気量規制手段３０は、バルブを有することが好ましい。ここで、バルブは、種々のものが存在するが、気体の逆流を防止して、一方向に流すチェック弁や、内部の圧力を設定値に保持するため、気体の一部又は全てを排出させ、内部の圧力を設定値に保持するリリーフ弁を適用することが好ましい。なぜなら、例えば、ゆっくり気体が抜けていく状態（いわゆるスローパンク状態）であっても、環体２７の内部２９の内圧低下を抑制し、一定の差圧が発生したところで、急速に拡張する機能を確保することができるからである。
【００９２】
なお、環体２７に設けた通気量規制手段３０の配置は、図示例に限らず、例えばサイドウォール部２３に対向するように配置することもできる。また、通気量規制手段３０の個数は、少なくとも１個以上であればよく、タイヤサイズ、使用時の内圧、不織布の強度等に応じて適宜増減することができる。
【００９３】
次に、環体２７は、タイヤをリムに装着した際にリムの周面上に固定するための固定手段を有することが好ましい。なぜなら、タイヤの荷重負荷転動時において、環体２７がリム３０に固定されていない場合は、環体２７が偏心するが、この偏心が極端に大きくなると、車輌に異常な振動が発生するおそれがある。従って、この異常な振動を抑制するためには、環体２７が固定手段によって、リム３０に固定されていることが好ましい。
【００９４】
また、上記した固定手段は、リムのリムベースの周長の少なくとも１／１０の長さの接触域を介在することが好ましい。なぜなら、１／１０の長さ未満では、環体７の固定が不十分となるからである。さらに好ましくは、リム周長の１／２以上の長さとする。
【００９５】
なお、環体２７とリム３０を固定するための固定手段には種々の方策があるが、例えば、磁石、接着テープまたは接着剤などが好ましい。そこで、固定手段に磁石を適用した例として、図７に、走行中のタイヤとリムとの組立体のタイヤ幅方向断面図を示す。図７は、環体２７の周面に、幅Ｗが５０ｍｍの磁石３４を備えて、環体２７をリム３０に固定させた例である。なお、磁石の幅は、特に限定するものではなく、本発明の効果が得られれば適宜調整が可能である。また、磁石３４は、長さが上述したリムベースの周長の少なくとも１／１０を有するものであればよい。そして、図７に示すように、環体２７に排気バルブ３５を設けて、タイヤを修理する際に、気体を排出して、環体２７の内圧を低下させることも可能である。
【００９６】
さらに、図４並びに図７に示したタイヤにおいても、環体２７には、上述したところと同様の中空粒子１１の多数を、加圧下で充填することが肝要である。
さて、タイヤに破損が生じ内側２６の気体が流出して内圧が低下すると、環体２７内と内側２６との間での差圧が大きくなるため、環体２７が拡張することになる。
【００９７】
ここで、タイヤが環体２７に達するほど大きいまたは深い傷を受けた場合は、内側２６から気体が流出していくのと同様に、環体２７からも気体が流出する。この環体２７が受けた傷が比較的に小さければ、上記した通気量規制手段３０の場合と同様、中空粒子１１によって傷口を封止することができる。併せて、環体２７からの気体の流出経路である通気量規制手段３０を、中空粒子１１によって封止することができる。一方、環体２７が受けた傷または通気量規制手段３０から気体が流出する当初は、気体とともに中空粒子１１の一部も環体２７の外側へ流出する。ここで流出した中空粒子１１はタイヤ外側に流出する気体に帯同してタイヤの傷口に到り、圧縮状態で集合することによって傷口を封止する。
【００９８】
仮に、環体２７が受けた傷が大きく中空粒子１１にて封止できない場合は、中空粒子１１の大部分が環体２７の外側へ流出することになり、大量の中空粒子１１によってタイヤの傷口を封止することになる。すなわち、タイヤの傷は、環体２７の傷経路が極めて短いのに対して、受傷部内面からタイヤ外周面までの受傷経路は直線ではなく複雑に入り組んだ形状を呈するため、タイヤ内面傷口から入り込んだ該中空粒子は、該経路の途上で行く手を阻まれる結果、多数の中空粒子が受傷部内面に圧縮状態で集合することになり、受傷部が暫定的に封止されるのである。
【００９９】
さらに、中空粒子１１は、環体２７が大きな傷を受けて隔膜の膨張が期待できない場合に、その後の走行に必要な最低限のタイヤ内圧を適正に与え、失った圧力の回復に寄与させることができるのは上述した通りである。すなわち、パンクにより傷ついたタイヤの傷口を、タイヤ内に配置した中空粒子群により暫定的に封止した上で、中空粒子を機能させて失った圧力を回復させるのである。そのためには、環体内に配置する中空粒子について、下記式に従う中空粒子の充填率を５vol％以上80 vol％以下とする。この理由も上述したとおりである。
記
中空粒子の充填率（％）＝（中空粒子体積値／環体容積値）×100  
【０１００】
なお、中空粒子体積値の求め方は上述と同様であり、また環体容積値（ｃｍ３）は、環体を製造する金型の断面図から求めることができる。
【０１０１】
ここで、環体２７に中空粒子１１を装入するには、環体２７を分割可能の構造にしておき、分割した状態で中空粒子を装入し、その後分割部分相互を接合して環体２７に成形することで可能となる。
【実施例】
【０１０２】
図１に示したところに従う、サイズ245／45  Ｒ18の空気入りラジアルタイヤに、標準リムを組み込み、乗用車用タイヤとリムとの組立体を準備した。そして、上記のタイヤとリムとの組立体の内側室６に、中空粒子を、上記に従って算出した内側室容積に対して表１に示す種々の充填率となるよう充填した。なお、中空粒子は、連続相をアクリロニトリル／メタアクリロニトリル／メタクリル酸３元共重合体とし、前述の乳化重合により作製した膨張性樹脂粒子を加熱膨張させて得た、平均粒径：約100μｍ、平均真比重：0.032ｇ／cc、膨張開始温度（Ｔｓ２）：170℃のものである。
【０１０３】
次に、上記タイヤとリムとの組立体に窒素を充填して使用内圧に調整し、60℃に保たれた加温室にて300時間保持し、以下に示すランフラット走行試験に供した。
すなわち、タイヤとリムとの組立体の内圧を200ｋPaに調整し、5.13ｋNの負荷荷重を与えながら速度90km／ｈで距離50000kmにわたるロングランドラム走行を実施した後、各タイヤを、上述の選定した車輌の左前輪に装着し、４名乗車相当の積載量に設定した。次に、直径5.0mm、長さ50mmの釘４本を該組立体のトレッド表面からタイヤ内部に向けて踏み抜き、タイヤ内圧が大気圧にまで低下するのを確認した後、60km／ｈの速度でテストコースの周回路をランフラット走行させ、振動が大きくなりすぎてランフラット走行が不能になるまでの走行距離を測定した。
この調査結果を表１に併記する。
【０１０４】
【表１】
2009107541.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明に従う安全タイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向における断面図である。
【図２】図１に示すランフラットタイヤの、内圧が低下したランフラット走行状態におけるタイヤ幅方向断面図である。
【図３】本発明に従う他のランフラットタイヤをリムに装着して構成したタイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向における断面図である。
【図４】本発明に従う別の安全タイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向における断面図である。
【図５】図４に示すランフラットタイヤの、内圧が低下したランフラット走行状態におけるタイヤ幅方向断面図である。
【図６】本発明に好適な環体を示す図である。
【図７】本発明に従う別のランフラットタイヤをリムに装着して構成したタイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向における断面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  タイヤ
２  ビードコア
３  ビード部
４  サイドウォール部
５  トレッド部
６  隔膜
７  リム
８  内側室
９  外側室
１０  通気量規制手段
１１  空気充填用バルブ
１２  小孔
２１  タイヤ
２２  ビードコア
２３  ビード部
２４  サイドウォール部
２５  トレッド
２６  タイヤの内側
２７  環体
２８  リム
２９  環体の内部
３０  通気量規制手段
３１  気体充填用バルブ
３２  円筒
３３  リブ
３４  磁石
３５  排気バルブ
【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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【図７】
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