JP2006224934A - タイヤ粒子集合体 - Google Patents

Abstract

【課題】 タイヤ気室の内圧が急激に低下した場合であっても、中空粒子が膨張するまでの間、タイヤがリムから外れることを防止することができるタイヤ粒子集合体を提供する。
【解決手段】 中空粒子４は、樹脂による連続相と独立気泡とからなる略球形状であり、タイヤ気室３の内圧が低下した場合に、再膨張開始温度（Ｔｓ２）に達することにより膨張し、ビードコア５ａのタイヤ径方向での高さ（ＣＨ）は、１０ｍｍ以下であり、かつ規格リム２に装着した際に、ビードベース部からリムフランジまでの高さ（ＲＨ）の１０〜５０％であり、ビードコア５ａのトレッド幅方向での幅（ＣＴ）は、ビードコア５ａの中心を通り、トレッド幅方向に延びるコア中心線上でのビード部の輪郭幅（ＢＴ）に対して４５〜７０％であり、ビードコア５ａの総断面積は、１２．５ｍｍ^２以上であることを要旨とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一対のビードコアを含むビード部を少なくとも有するタイヤと、当該タイヤとリムとによって区画されるタイヤ気室に、大気圧を超える高圧気体とともに充填される複数の中空粒子との集合体であるタイヤ粒子集合体に関する。

従来、大気圧よりも高圧に保持された独立気泡を有する中空粒子（気泡含有粒子）が、タイヤとリムとによって区画されるタイヤ気室に充填されることにより、タイヤへの外傷を受けて穴が空いた部分（以下、受傷部）を当該中空粒子により封止して、タイヤ気室に充填されている高圧気体の漏れを遅らせる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この技術によれば、タイヤ気室の内圧の低下に伴い、中空粒子同士が摩擦を引き起こすことによって、当該中空粒子の温度が急激に上昇して中空粒子が一気に膨張し、タイヤの内圧は受傷前の内圧に近い状態まで復活することができる。
特開２００３−１１８３１２号公報

しかしながら、上述した従来の技術において、小さい受傷部（いわゆる、スローパンクチャー）の場合、中空粒子が膨張することにより封止することができるが、大きい受傷の場合、中空粒子が膨張する前に、タイヤ気室の内圧が急激に低下してしまい、タイヤがリムから外れてしまうという危険性があった。このことにより、タイヤがリムから外れた箇所から中空粒子が大量にタイヤ気室外に噴出してしまい（受傷部を封止することができず）、車輌が走行不能となってしまうことが考えられる。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、タイヤ気室の内圧が急激に低下した場合であっても、中空粒子が膨張するまでの間、タイヤがリムから外れることを防止することができるタイヤ粒子集合体を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の特徴は、一対のビードコア（ビードコア５ａ）を含むビード部（ビード部５）を少なくとも有するタイヤ（タイヤ１）と、当該タイヤ１とリム２とによって区画されるタイヤ気室（タイヤ気室３）に、大気圧を超える高圧気体とともに充填される複数の中空粒子（中空粒子４）との集合体であるタイヤ粒子集合体（タイヤ粒子集合体１００）であって、中空粒子は、樹脂による連続相と独立気泡とからなる略球形状であり、タイヤ気室の内圧が低下した場合に、所定の温度(再膨張開始温度（Ｔｓ２）)に達することにより膨張し、トレッド幅方向断面におけるビードコアのタイヤ径方向での高さ（ＣＨ）は、１０ｍｍ以下であり、かつ規格リム（リム２）に装着した際に、リムのリムベース部（リムベース部２ａ）に接するビードベース部（ビードベース部５ｄ）からリムフランジ（リムフランジ２ｂ）までの高さ（ＲＨ）の１０〜５０％であり、トレッド幅方向断面におけるビードコアのトレッド幅方向での幅（ＣＴ）は、ビードコアの中心を通り、前記トレッド幅方向に延びるコア中心線（コア中心線Ｌ）上での前記ビード部の輪郭幅に対して４５〜７０％であり、トレッド幅方向断面におけるビードコアの総断面積は、１２．５ｍｍ^２以上であることを要旨とする。

ここで、「規格リム」とは、ＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒ Ｂｏｏｋ２００４年度版規定のリムである。

かかる特徴によれば、タイヤ気室の内圧が低下した場合に、所定の温度（Ｔｓ２）に達することにより中空粒子が膨張することで、当該中空粒子が受傷部から噴出する高圧気体を堰き止めるため、より確実に封止することができるとともに、内圧復活機能を確実に実現することができる。

ここで、内圧復活機能とは、タイヤ気室における内圧が低下した状態（パンク状態）において、中空粒子が膨張することにより、タイヤ気室に充填された高圧気体を圧縮することとなるため、タイヤ気室の内圧を復活させることができる機能である。また、所定の温度（Ｔｓ２）とは、樹脂のガラス転移温度に相当する再膨張開始温度（Ｔｓ２）である。

また、ビードコアの高さが１０ｍｍ以下であり、かつリムに装着した際に、ビードベース部からリムフランジまでの高さの１０〜５０％であり、ビードコアの幅がコア中心線上でのビード部の輪郭幅に対して４５〜７０％であり、ビードコアの総断面積が１２．５ｍｍ^２以上であることにより、タイヤ気室の内圧が急激に低下した場合であっても、中空粒子が膨張するまでの間、タイヤがリムから外れることを防止することができる。

従って、タイヤ気室の内圧が急激に低下した場合であっても、中空粒子が膨張するまでの間、タイヤがリムから外れることを防止することができ、中空粒子が受傷部をより確実に封止することができるため、受傷後における走行（ランフラット走行）が安全かつ確実に走行することができる。

また、本発明の特徴によれば、下記一般式（I）
ビードコアとリムとのコンプレッション指数値＝１−（リム組み時ゴムゲージ／製品ゴムゲージ） …（I）
によって算出されるビードコアとリムとのコンプレッション指数値は、０．５〜０．８であり、リム組み時ゴムゲージは、リムにタイヤを組んだ際のトレッド幅方向断面において、ビードコアのタイヤ径方向内側の位置（位置５ａｉ）からビードトゥ（ビードトゥ５ｃ）までの高さであり、製品ゴムゲージは、リムにタイヤを組む前のトレッド幅方向断面において、ビードコアのタイヤ径方向内側の位置からビードトゥまでの高さであってもよい。

また、本発明の特徴によれば、下記一般式（II）
中空粒子の充填率＝（粒子体積値／タイヤ気室容積値）×１００ …（II）
によって算出される中空粒子の充填率は、５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であり、粒子体積値は、タイヤ気室に充填される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、タイヤ気室容積値は、タイヤ気室に空気のみを充填して使用内圧（ｋＰａ）に調整した後、充填空気を内圧が大気圧になるまで排出した際の充填空気排出量（ｃｍ³）を用いて、下記一般式（III）
タイヤ気室容積値＝（充填空気排出量）／（使用内圧／大気圧） …（III）
から求めた値（ｃｍ³）であってもよい。なお、中空粒子の充填率は、７０ｖｏｌ％以下であることがより好ましく、６０ｖｏｌ％以下であることがさらに好ましく、５０ｖｏｌ％以下であることが最も好ましい。

また、本発明の特徴によれば、中空粒子の内圧である中空部圧力が、タイヤ気室の内圧の７０％以上であってもよい。なお、中空部圧力が、タイヤ気室における内圧の８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、１００％以上であることが最も好ましい。

また、本発明の特徴によれば、所定の温度（Ｔｓ２）が、９０〜２００℃であってもよい。なお、所定の温度（Ｔｓ２）は、１１０℃〜２００℃がより好ましく、１３０℃〜２００℃がさらに好ましく、１６０℃〜２００℃が最も好ましい。

また、本発明の特徴によれば、タイヤ気室に充填された複数の中空粒子である中空粒子群の平均粒径が、４０〜２００μｍであり、タイヤ気室に充填された中空粒子群の平均真比重が、０．０１〜０．０６(ｇ／ｃｍ^３)であってもよい。

また、本発明の特徴によれば、中空粒子の内部にある気体が、窒素、空気、炭素数２〜８の直鎖状あるいは分岐状の脂肪族炭化水素及びそのフルオロ化物、炭素数２〜８の脂環式炭化水素及びそのフルオロ化物、そして下記一般式(IV)：
Ｒ^１−Ｏ−Ｒ^２・・・(IV)
(式中のＲ^１およびＲ^２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種の気体であってもよい。

また、本発明の特徴によれば、中空粒子の連続相が、ポリビニルアルコール樹脂、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少なくとも１種からなっていてもよい。

また、本発明の特徴によれば、中空粒子の連続相が、アクリロニトリル系重合体からなり、該アクリロニトリル系重合体が、アクリロニトリル重合体、アクリロニトリル／メタアクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル／メチルメタクリレート共重合体及びアクリロニトリル／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元共重合体の少なくとも１種であってもよい。

また、本発明の特徴によれば、タイヤ圧力センサー（タイヤ圧力センサー１４）によるタイヤ気室の圧力の直接測定方式に基づいて、タイヤ気室における内圧の低下を警報する第１タイヤ圧力低下警報機能を備えていてもよい。

また、本発明の特徴によれば、車輪速度センサー（車輪速度センサー１５）により検知される車輪速度に基づいて、タイヤ気室における内圧低下を警報する第２タイヤ圧力低下警報機能を備えていてもよい。

また、本発明の特徴によれば、タイヤ気室内における大気圧下での平均嵩比重が中空粒子の平均真比重よりも大きく、中空粒子と混在してタイヤ気室に充填される多数の発泡体を備えていてもよい。

また、本発明の特徴によれば、発泡体において、直径が１〜１５ｍｍの略球体形状又は１辺が１〜１５ｍｍの立方体形状であり、平均嵩比重が０．０６〜０．３(ｇ／ｃｃ)であり、独立気泡又は連通気泡を有するものであってもよい。

本発明によれば、タイヤ気室の内圧が急激に低下した場合であっても、中空粒子が膨張するまでの間、タイヤがリムから外れることを防止することができるタイヤ粒子集合体を提供することができる。

(タイヤ粒子集合体の構成)
次に、本発明に係るタイヤ粒子集合体の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

図１は、本実施形態におけるタイヤ粒子集合体１００を示すトレッド幅方向断面図である。図１に示すように、タイヤ粒子集合体１００は、車輌に装着されるタイヤ１と、当該タイヤ１とリム２とによって区画されたタイヤ気室３に、大気圧を超える高圧気体とともに充填された複数の中空粒子４との集合体である。

タイヤ１は、一対のビードコア５ａを少なくとも含むビード部５を有している。なお、ビード部５の詳細については、後述する。

タイヤ１は、ビードコア５ａの周りでトレッド幅方向内側からトレッド幅方向外側に折り返されたカーカス層６を有している。カーカス層６のタイヤ径方向内側には、チューブに相当する気密性の高いゴム層であるインナーライナー８が配置されている。

カーカス層６のタイヤ径方向外側には、ベルト層９が配置されている。また、ベルト層９のタイヤ径方向外側には、路面と接するトレッド部１０が配置されている。

リム２は、中空粒子４をタイヤ気室３で堰き止め、かつ気体のみをタイヤ気室３外に通過可能とするバルブ１２を有している。ここで、図２に示すように、このバルブ１２は、所定の繊維（例えば、不織布）で構成されているフィルター１３を備えている。

このようなバルブ１２を取り付けることによって、通常走行におけるタイヤ気室３の内圧の自然低下に対し、中空粒子４を漏洩させることなく気体の補充作業を行うことができ、簡便にタイヤ気室３の内圧をメンテナンスすることができる。

また、本発明のタイヤ粒子集合体１００を製造する際、１つのバルブ１２にて中空粒子４をタイヤ気室３に充填することが可能となるため、１つのバルブ穴しか持たない汎用リムをそのまま使用することができる。

中空粒子４は、タイヤ１とリム２とによって区画されたタイヤ気室３に、大気圧を超える高圧気体とともに充填されている。なお、中空粒子４の詳細については、後述する。

ここで、タイヤ１は、各種自動車用タイヤ、トラックやバス用のタイヤ等、例えば乗用車用のタイヤなどの一般に従うタイヤであれば、特に構造を限定する必要はない。

ところで、タイヤ気室３の内圧が低下しながら走行する（いわゆる、パンク状態で走行する）と、後述する中空粒子４の機構により内圧が復活するため、状況によっては運転者がパンクしたことに気が付かない場合がある。この時、タイヤ１は外傷を受けてパンクしているため、そのまま走行を続けるとタイヤ１が故障してしまう恐れがあり大変危険である。

そのため、タイヤ１（図１においては、バルブ１２の近傍）には、運転者にパンクしたことを警報（報知）する機能として、タイヤ圧力センサー１４が設けられている。このタイヤ圧力センサー１４は、タイヤ気室３の内圧の直接測定方式に基づいて、タイヤ気室３における内圧の低下を警報するものである。

具体的には、図３に示すように、タイヤ圧力センサー１４は、タイヤ気室３の内圧の直接測定方式に基づいて、タイヤ気室３における内圧が低下（いわゆる、パンク）したことを検知した場合、車輌５０の受信部５０ａに、パンクしたことに関するデータを送信する。

車輌５０の受信部５０ａが、パンクしたことに関するデータを受信したことにより、警報部５０ｂを介して運転者に警報（報知）することができる。

なお、本実施形態において、パンクしたことを運転者に警報（報知）する機能として、タイヤ圧力センサー１４のみに限定されるものではなく、車輪速度センサー１５が用いられてもよい。

例えば、図３に示すように、アンチロックブレーキシステムにおける車輪速度センサー１５は、検知した車輪速度に基づいて、パンクしたことを検知した場合、警報部５０ｂを介して運転者に警報（報知）する。なお、アンチロックブレーキシステムにおける車輪速度センサー１５に限定されるものではなく、アンチロックブレーキシステムにおける車輪速度センサーとは別の車輪速度センサーが用いられてもよい。

ここで、本実施形態において、タイヤ圧力センサー１４が用いられて運転者に警報する機能は、第１タイヤ圧力低下警報機能を構成し、アンチロックブレーキシステムにおける車輪速度センサー１５が用いられて運転者に警報する機能は、第２タイヤ圧力低下警報機能を構成する。

（ビード部の構成）
次に、図４を参照して、上述したビード部５の構成について説明する。図４は、本実施形態に係るビード部５のトレッド幅方向断面拡大図である。

図４に示すように、ビード部５は、ビードコア５ａ、ビードフィラー５ｂ（図４においては不図示、図１参照）及びビードトゥ５ｃを有している。このビード部５を構成するビードコア５ａには、スチールコードなどが用いられる。

トレッド幅方向断面におけるビードコア５ａのタイヤ径方向での高さ（ＣＨ）は、１０ｍｍ以下であり、かつリム２に装着した際に、リム２のリムベース部２ａに接するビードベース部５ｄからリムフランジ２ｂまでの高さ（ＲＨ）の１０〜５０％である。

トレッド幅方向断面におけるビードコア５ａのトレッド幅方向での幅（ＣＴ）は、ビード部５の輪郭幅（ＢＴ）に対して４５〜７０％である。また、トレッド幅方向断面におけるビードコアの総断面積は、１２．５ｍｍ^２以上である。

ここで、ビード部５の輪郭幅（ＢＴ）とは、ビードコア５ａの中心ｃを通り、トレッド幅方向に延びるコア中心線Ｌ上でのビード部５の輪郭における幅を示す。

このように、ビードコア５ａの高さ（ＣＨ）が１０ｍｍ以下であり、かつリム２に装着した際に、ビードベース部５ｄからリムフランジ２ｂまでの高さの１０〜５０％であり、ビードコア５ａの幅（ＣＴ）がコア中心線上でのビード部５の輪郭幅に対して４５〜７０％であり、ビードコア５ａの総断面積が１２．５ｍｍ^２以上であることにより、タイヤ気室３の内圧が急激に低下した場合であっても、中空粒子４が膨張するまでの間、タイヤ１がリム２から外れることを防止することができる。

なお、ビードコア５ａの高さ（ＣＨ）が１０ｍｍ以下であり、かつビードコア５ａの幅（ＣＴ）がビード部５の輪郭幅（ＢＴ）に対して４５〜７０％であるタイヤ１に対して、ビードコアの総断面積が１２．５ｍｍ^２よりも小さいと、ビード部５とリム２とが擦れやすく（いわゆる、滑りやすく）なってしまい、タイヤ１がリム２から外れてしまうことがある。

また、上述したビード部５について、下記一般式（I）
ビードコア５ａとリム２とのコンプレッション指数値＝１−（リム組み時ゴムゲージ（Ｇ１）／製品ゴムゲージ（Ｇ２）） …（I）
によって算出されるビードコア５ａとリム２とのコンプレッション指数値は、０．５〜０．８であることが好ましい。

ここで、図５に示すように、リム組み時ゴムゲージ（Ｇ１）とは、リム２にタイヤ１を組んだ際のトレッド幅方向断面において、ビードコア５ａのタイヤ径方向内側の位置５ａｉからビードトゥ５ｃまでの高さである。また、製品ゴムゲージ（Ｇ２）は、リム２にタイヤ１を組む前のトレッド幅方向断面において、ビードコア５ａのタイヤ径方向内側の位置５ａｉからビードトゥ５ｃまでの高さである。

このように、コンプレッション指数値が０．５〜０．８であることにより、タイヤ気室３の内圧が急激に低下した場合であっても、中空粒子４が膨張するまでの間、タイヤ１がリム２から外れることをより確実に防止することができる。

なお、ビードコア５ａとリム２とのコンプレッション指数値が０．５よりも小さいと、ビード部５とリム２との締め付けが小さいため、タイヤ１とリム２とが擦れやすくなってしまい、タイヤ１がリム２から外れてしまうことがある。また、ビードコア５ａとリム２とのコンプレッション指数値が０．８よりも大きいと、ビード部５とリム２との締め付けが大きいため、ビードコア５ａとリム２との間のゴム層が薄く、シール性が悪くなることがあり（空気圧が低下してしまうことがあり）、エア漏れが発生することがある。

（中空粒子の構成）
次に、上述した中空粒子４の構成について説明する。

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。例えば粒径が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、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、独立気泡の数は単数であってもよく、複数であってもよい。

本実施形態では、この『中空粒子群の独立気泡内部』を略称して『中空部』と表現する。また、この中空粒子４が独立気泡を有することは、中空粒子４が独立気泡を密閉状態で内包するための『樹脂製の殻』を有することを指す。さらに、上記の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については後述する。

この中空粒子４の複数個（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の内側に充填されることによって、通常の使用条件下ではタイヤの『使用内圧』を部分的に担うとともに、タイヤ１が外傷を受けた（以下、受傷）時には、タイヤ気室３の失った内圧を復活（回復）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輌毎に指定した、装着位置ごとのタイヤ気室圧力値（ゲージ圧力値）』を指す。

さて、従来のタイヤ１は、タイヤ気室３の内圧が大気圧まで低下した状態で走行すると、荷重によりタイヤ１が大きく撓み、タイヤ１のトレッド部１０における端部（サイド部）が路面に接地するか、インナーライナー８同士が接触するため、摩擦と繰り返し屈曲変形とによる発熱によって、タイヤ１の骨格であるカーカス層６が疲労し、サイド部の摩耗傷が最終的にタイヤ気室３内まで貫通することで破損に到る。

そこで、本実施形態では、外傷によってタイヤ気室３の気体が漏れ出た際に、その後の走行に必要な最低限のタイヤ気室３の内圧を適正に与え、失った内圧を復活させることを主目的としている。

以下において、主目的の１つである外傷によってタイヤ気室３の気体が漏れ出た際に、その後の走行に必要な最低限のタイヤ気室３の内圧を適正に与え、失った内圧を復活させることについて説明する。よって、本実施形態では、タイヤ１とリム２とによって区画されたタイヤ気室３を圧力容器と捉えている。

すなわち、パンクにより傷ついてしまったタイヤ気室３の受傷部を、タイヤ気室３に充填された中空粒子群により暫定的に封止した上で、中空粒子４を機能させて失った圧力を復活することによって、この目的を達成しようとするものである。

タイヤ気室３の内圧が大気圧にまで低下したとしても、早期に失った内圧を復活させる機能（後述する内圧復活機能）を発揮させることによって、圧力容器として機能させることが肝要である。

より具体的には、タイヤ気室３に充填される中空粒子４について、下記式（II）
中空粒子４の充填率＝（粒子体積値／タイヤ気室容積値）×１００ …（II）
によって算出される中空粒子４の充填率が、５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。

ここで、粒子体積値は、タイヤ気室３に充填された中空粒子群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、中空粒子４の大気圧下での平均嵩比重を求める。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中空粒子４を量りとり、超音波水溶液中にて振動を与え、中空粒子４間のパッキングが安定した状態にて、中空粒子４の総体積（粒子周囲の空隙体積を含む）と中空粒子４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４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＝（粒子の総重量）／（粒子の総体積）
である。

次に、タイヤ気室３に充填された中空粒子４の総重量を測定し、上述した中空粒子４の大気圧下での平均嵩比重で割ることによって、タイヤ気室３に充填された『粒子体積』を算出することができる。すなわち、
粒子体積＝（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粒子を量り取りながらタイヤ気室３に充填する方法でも所望の粒子体積の中空粒子４をタイヤ１内に充填することができる。

また、タイヤ気室容積値は、タイヤ１とリム２とによって区画されたタイヤ気室３に空気のみを充填して使用内圧（ｋＰａ）に調整した後、充填空気を内圧が大気圧になるまで排出した際の充填空気排出量（ｃｍ³）を用いて、次式（III）から求めた値（ｃｍ³）である。

タイヤ気室容積値＝（充填空気排出量）／（使用内圧／大気圧） …（III）
なお、式（III）において使用内圧はゲージ内圧（ｋＰａ）を、大気圧値は気圧計による絶対値（ｋＰａ）を用いる。すなわち、大気圧は、ゲージ圧では０［ｋＰａ］で表されるが、大気圧値自体は日々刻々と変動するものであるため、その時点での気圧計から観測される絶対値を用いる。よって、例えばある時の大気圧が１０１３ｈＰａであった場合は、大気圧絶対値として１０１．３ｋＰａを式（III）に用いる。

次に、上記した中空粒子４の充填率を５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下とする理由について、通常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、タイヤ気室３に中空粒子４が多数充填され、さらにタイヤ気室３に高圧気体が充填されて、タイヤ気室３の内圧を使用内圧とする場合から説明する。

本実施形態では、タイヤ気室３に中空粒子４が充填された後、中空粒子４の周囲の空隙部１１、言い換えればタイヤ気室３の内圧が、装着車輌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。

タイヤ気室３に中空粒子４が充填され、さらに気体が充填されてタイヤ気室３の内圧を所望の内圧に設定すると、当初、中空粒子４の中空部圧力（独立気泡内の内圧）がタイヤ気室３の内圧より小さいために、粒子の体積が減少する。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（いわゆる、つぶれたラグビーボールのような形状）となっている。

この中空粒子４の形状が扁平化して歪んだ状態のまま車輌の走行が開始すると、中空粒子４は、球形状の場合と比べて、当該中空粒子４同士の衝突やタイヤ１およびリム２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４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、耐久性面で大きな不利をもたらすことになる。

一方、扁平化して歪んだ中空粒子４は、その中空部圧力とタイヤ気室３の内圧との差により、中空粒子４の体積が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３（粒子周囲の空隙部１１）の内圧を保ち続けることによって、中空粒子４の中空部圧力、言い換えれば、中空粒子４の独立気泡内の内圧を、タイヤ気室３の内圧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４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４の中空部圧力は、タイヤ気室３の内圧よりも低いことから、その内圧差を解消するために、タイヤ気室３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４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３（粒子周囲の空隙部１１）の気体とは異なる場合がある。この場合は、上述の単なる内圧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３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３の高圧気体は、時間とともに中空粒子４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３の内圧が低下することとなる。よって、中空粒子４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内圧をかけ続けることにより、所望の使用内圧に調整した、本実施形態のタイヤ１を得ることができる。

中空粒子４の中空部圧力は、タイヤ気室３（中空粒子４の周囲の空隙部１１）の内圧に近づきながら、一旦減少した粒子体積を復活していき、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復活していく。この形状を復活していく過程の中で、中空粒子４の中空部圧力がタイヤ気室３の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復活することができ、これによって上述した中空粒子４の耐久性を保証することができる。

このように、中空粒子４のまわりに高圧気体が介在することとなり、通常走行時に中空粒子４が負担する荷重を無視できるほど軽減できる。また、上述の粒子体積を復活した中空粒子４においては、粒子形状が略球形に復活するため、タイヤ転動時の繰り返し変形に伴って、中空粒子４に加わる疲労や破壊も大幅に低減できる。この結果、中空粒子４の耐久性が損なわれることはない。中空粒子４の耐久性が損なわれない範囲は、タイヤ気室３の内圧が、装着される車輌指定内圧等の所望する高圧下環境のなかで、中空粒子４が体積を復活しながら中空部圧力が増加する過程において、中空粒子４の中空部圧力がタイヤ気室３の内圧の７０％以上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。

ここで、中空粒子４の中空部圧力がタイヤ気室３の内圧に対して少なくとも７０％である状態とするには、中空粒子４周囲の空隙気体の圧力を、少なくとも装着される車輌指定内圧等の所望するタイヤ気室３の内圧に対して７０％以上まで高めた状態で保持され、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。あるいは、中空粒子４がタイヤ１とは別の圧力容器内に充填され、中空粒子４の周囲の空隙１１の内圧を少なくともタイヤ気室３の内圧に対して７０％以上まで高めた状態で保持し、この圧力をかけ続けたまま圧力容器内にて適切な時間保持したうえで、中空粒子４の中空部圧力が増加した状態の中空粒子４をその周囲の気体とともにタイヤ気室３に充填することによっても、所望のタイヤ粒子集合体１００を得ることができる。

なお、上述の適切な保持時間は、中空粒子４の殻の部分、すなわち中空粒子４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。

以上の中空粒子４における機構、形状、体積の変化過程に則り、タイヤ気室３（中空粒子４の周囲の空隙１１）に充填され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４の中空部圧力を所望の範囲に設定できる。

以上のように、中空粒子４の中空部圧力をタイヤ気室３の内圧の７０％以上とした中空粒子４が、タイヤ気室３に充填されることにより、タイヤ気室３の内圧が大気圧となった状態から走行した時に、少なくとも一定距離の走行を可能とするタイヤ気室の内圧まで、タイヤ気室３の内圧を復活させることを実現する必要がある。

次に、上述したタイヤ気室３の失った内圧を復活させる機能（いわゆる、『内圧復活機能』）について説明する。

上述した中空粒子群がタイヤ気室３に充填されたタイヤ粒子集合体１００では、タイヤ１が受傷すると、中空粒子４の周囲の空隙１１に存在するタイヤ気室３の高圧気体がタイヤ１（タイヤ気室３）の外側に漏れ出る結果、タイヤ気室３の内圧は大気圧と同程度の内圧にまで低下する。そして、このタイヤ気室３の内圧低下の過程において、以下のことがタイヤ気室３で起こっている。

まず、タイヤ１が外傷を受け、タイヤ気室３の内圧が低下し始めると、多数の中空粒子４が、外傷を受けたタイヤ部分である受傷部を封止し、急激なタイヤ気室３の内圧の低下を抑制する。

ここで、本実施形態では、中空粒子４の中空部圧力が、少なくとも通常走行使用時車輌指定タイヤの内圧の７０％以上と規定しているが、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上述したが、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、中空部圧力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。

また、タイヤ気室３の内圧の低下に伴いタイヤ１の撓み量は増加し、タイヤ気室容積が減少する。さらに、タイヤ気室３の内圧が低下するとタイヤ１が大きく撓み、タイヤ気室３の温度はタイヤ１自身の発熱によって上昇し始める。

一方、上述の使用内圧下で存在していた中空粒子４の中空部圧力（独立気泡中の気泡内圧力）は、受傷後も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気室３に存在することとなる。よって、さらにタイヤ１が転動することにより、タイヤ気室３の温度上昇に伴って中空粒子４の温度が上昇する。

そして、中空粒子４の温度が、中空粒子４の再膨張開始温度（Ｔｓ２：樹脂のガラス転移温度に相当する）を超えると、中空粒子４の殻は軟化し始める。このとき、中空粒子４の中空部内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４の温度の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４が体積膨張し、中空粒子４の周囲の空隙１１にある気体を圧縮することになるため、タイヤ気室３の内圧を復活（回復）させることができる。

すなわち、タイヤ気室３の内圧が低下した（いわゆる、タイヤ１が外傷を受けた）場合に、再膨張開始温度『Ｔｓ２』に達することにより中空粒子４が再膨張（膨張）する。なお、本実施形態において、再膨張開始温度『Ｔｓ２』は、所定の温度であることを示す。

また、タイヤ気室３の内圧を復活させるには、中空部圧力が使用内圧の少なくとも７０％である中空粒子４を、５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の充填率の下にタイヤ気室３内に充填しておくことが肝要である。その理由を、以下に示す。

中空粒子４の充填率が５ｖｏｌ％よりも小さいと、受傷部の封止は問題なく行えるが、中空粒子４の絶対量が不足しているために、充分な復活内圧を得ることが難しくなる。一方、中空粒子４の充填率が８０ｖｏｌ％を超えると、タイヤ１によっては通常時の高速走行での粒子摩擦による発熱のために、中空粒子４の再膨張開始温度（Ｔｓ２）を超えて膨張してしまい、本実施形態の主たる機能である内圧復活機能が通常走行中に失われる可能性がある。

また、内圧復活機能を確実に実現させるためには、内圧復活機能が実現する前に、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、復活したはずの内圧が、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内圧がその後の走行に一時的にしか貢献できないために、タイヤ１の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。

中空粒子４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１が外傷を受けた受傷部から粒子周囲の空隙部１１の気体が漏洩し始めると、この空隙部１１の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（傷口）を瞬時に封止する。このように、中空粒子４による受傷部の封止機能は、本実施形態の内圧復活機能を支える必須機能である。

以上のように、タイヤ１とリム２とにより区画されたタイヤ気室３に中空粒子４が充填されると、パンク後の内圧低下に伴うタイヤ気室容積の減少とタイヤ１の撓み量の増大により、タイヤ気室３の温度上昇に伴う中空粒子４の温度上昇によって、中空粒子４の膨張による内圧復活を果たし、受傷後における安全走行を実現できる。

ところで、タイヤ粒子集合体１００における中空粒子４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、発生した熱が外気へ放熱されるため、中空粒子４の温度が再膨張開始温度（Ｔｓ２）未満の範囲で均衝している。

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循環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４の温度が著しく上昇してしまう。このような状況が長時間続くと、中空粒子４の温度が再膨張開始温度（Ｔｓ２）を上回ることによって、中空粒子４が膨張してしまい、その結果、前述したパンク時の『内圧復活機能を実現することができない（損失する）こと』がある。

すなわち、タイヤ１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。タイヤ気室３に充填され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、中空粒子４の重量に比例かつ速度の２乗に比例し、タイヤ１の半径に反比例する。さらに、タイヤ１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、路面と接している領域は、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。

これにより、荷重を負担しつつ回転するタイヤ粒子集合体１００における中空粒子４は、路面と接していない非接地領域おいて、上述のように遠心力を受ける。また、中空粒子４は、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『遠心力の変動が繰り返された状態』に置かれるのである。

従って、タイヤ気室３に充填された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４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い。

中空粒子４の充填率が８０ｖｏｌ％を超えると、タイヤ１によっては通常時の高速走行での粒子摩擦による発熱のために、中空粒子４の再膨張開始温度（Ｔｓ２）を超えて膨張してしまい、本実施形態の主たる機能である内圧復活機能が失われる可能性があるため好ましくない。よって、中空粒子充填率の好ましい範囲は、５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であり、さらには、７０ｖｏｌ％以下、６０ｖｏｌ％以下、そして５０ｖｏｌ％以下である。

また、中空粒子４の平均粒径について、好ましい範囲は、４０〜２００μｍの範囲である。該中空粒子４の平均粒径が４０μｍを下回ると、上述の真比重分布が広がり大真比重粒子群の小真比重粒子群に対する相対的な慣性力差とその運動による摩擦発熱により耐発熱性が悪化するため好ましくない。一方、中空粒子４の平均粒径が２００μｍを上回ると、通常走行下での粒子同士が衝突している状況や、パンク（受傷）によりタイヤ気室３の内圧が大気圧となったときの走行（いわゆる、パンク状態）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、所望する受傷後における走行性能を得られなくなる不利が生じるおそれがあるため好ましくない。

また、中空粒子４の平均真比重は、０．０１〜０．０６ｇ／ｃｃの範囲が好ましい。すなわち、０．０１ｇ／ｃｃよりも小さいと、通常走行下での中空粒子４の耐久性が低下し、通常使用中に『内圧復活機能』が失われることがある。一方、０．０６ｇ／ｃｃを超えると、通常高速走行における遠心力変動入力が大きくなって、発熱量が大きくなるため好ましくない。

ところで発明者らは、中空粒子４の発熱の実態についても鋭意検討し、中空粒子４の更なる耐熱耐久性の向上を達成した。

さて、中空粒子４はその原料である『膨張性樹脂粒子』を加熱膨張す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。更に、加熱膨張によって得られた中空粒子４が再度加熱されると、中空粒子４は更なる膨張を開始し、ここに中空粒子４の再膨張開始温度『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４を製造し検討を重ねてきた結果、膨張開始温度『Ｔｓ１』を耐熱耐久性の指標としてきたが、耐熱耐久性の指標としては再膨張開始温度『Ｔｓ２』が適切であることを見出すに到った。

まず、膨張性樹脂粒子を膨張（加熱膨張）させる場合における膨張挙動を観察した。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４の状態と比較して、粒径が極端に小さく、樹脂製の殻部の厚さが極端に厚い。よって、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、内部ガスの膨張力が殻部の剛性にうち勝つことが出来ない。よって、膨張開始温度『Ｔｓ１』は実際の殻部のガラス転移点よりも高い値を示す。

一方で、中空粒子４を再度膨張（再加熱膨張）させる場合では、中空粒子４の殻部の厚さが極端に薄く、中空体としての剛性が低い状態にある。したがって、加熱膨張の過程で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、再膨張開始温度『Ｔｓ２』は、膨張開始温度『Ｔｓ１』より低い位置づけとなる。

本実施形態では、膨張性樹脂粒子の膨張特性を活用するのではなく、いったん膨張させた中空粒子４の更なる膨張特性を活用するものであるため、耐熱性（耐久性）を議論するには、従来の膨張開始温度『Ｔｓ１』ではなく、再膨張開始温度『Ｔｓ２』を指標とすべきである。

また、中空粒子４の再膨張開始温度『Ｔｓ２』が９０℃〜２００℃であることが肝要である。なぜなら、中空粒子４の再膨張開始温度『Ｔｓ２』が９０℃よりも低いと、選択したタイヤサイズによっては、そのタイヤ１の保証速度に到達する以前に、中空粒子４が再膨張を開始する場合があるからである。

一方、中空粒子４の再膨張開始温度『Ｔｓ２』が２００℃を超えると、受傷後の走行において、中空粒子４の摩擦発熱に起因する急激な温度上昇が起こっても、再膨張開始温度『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。

このため、再膨張開始温度『Ｔｓ２』の範囲は９０℃〜２００℃であり、好ましくは１１０℃〜２００℃、更に好ましくは１３０℃〜２００℃であり、もっとも好ましくは１６０〜２００℃の範囲である。

以上のように、上述した上限値および下限値に従う際、再膨張開始温度『Ｔｓ２』を有する中空粒子４が充填されることにより、内圧復活機能を確実に発現させるとともに、高速走行での耐熱耐久性を向上させることで、通常走行時の『内圧復活機能保持』が達成される。

次に、中空粒子４の中空部にある気体としては、窒素、空気、炭素数２〜８の直鎖状あるいは分岐状の脂肪族炭化水素及びそのフルオロ化物、炭素数２〜８の脂環式炭化水素及びそのフルオロ化物、そして次の一般式（IV）：
Ｒ¹−Ｏ−Ｒ² …（IV）
（式中のＲ¹およびＲ²は、それぞれ独立に炭素数が１〜５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種の気体であることが好ましい。

また、タイヤ気室３に充填される気体は空気でも良いが、中空粒子４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であってもよい。

なお、独立気泡を有する中空粒子４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。

以下、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４となる『膨張性樹脂粒子』を得る手法を説明する。

中空粒子４を形成する樹脂による連続相を重合する際、炭素数２〜８の直鎖状あるいは分岐状の脂肪族炭化水素及びそのフルオロ化物、炭素数２〜８の脂環式炭化水素及びそのフルオロ化物、そして上述した一般式（IV）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、上述した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ことによって、所望の中空粒子４を得ることができる。

また、『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、油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４を得ることができる。

本実施形態の効果をさらに高める工夫としては以下の手法が挙げられる。すなわち、上述の中空粒子４に加え、『膨張性樹脂粒子』を一部添加することである。これにより、タイヤ１の受傷後の本実施形態による内圧復活機能をさらに早期に実現させることができる。

しかしながら、共存する中空粒子４の耐久性を低下させる要因となるために以下の範囲での適用が好ましい。両者の相反する特性をうまく活用しうる範囲として、タイヤ気室３に充填された全粒子重量に対する『膨張性樹脂粒子』の含有率を４０ｍａｓｓ％以下、さらには含有率を３０ｍａｓｓ％以下、２０ｍａｓｓ％以下、そして１０ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。

また、受傷によりタイヤ気室３の内圧が低下した状態において、中空粒子４によって必要最低限の内圧を付与するには、中空粒子４の中空部内に所定圧力で封入された気体が、粒子外部へ漏れでないこと、換言すると、中空粒子４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。これらの材質は、タイヤ変形による入力に対して中空粒子４としての柔軟性を有するため、本実施形態に特に有効である。

また、中空粒子４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４の中空部内の気体が外部に漏れ難く、中空部内圧力を適切に保持することができる。

さらに、中空粒子４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、通常のタイヤ１におけるインナーライナー８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、このバ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。

ここで、本実施形態に従って、タイヤ気室３に中空粒子４が充填されるにあたり、タイヤ１が外傷を受けた際の受傷部の封止機能を高めるために、平均嵩比重が中空粒子４の平均真比重よりも大きい発泡体の多数を中空粒子群に混在させる手段が有効である。

具体的には、直径が１〜１５ｍｍの略球体形状または一辺が１〜１５ｍｍの立方体形状であり独立または連通気泡を有し、平均嵩比重が０．０６〜０．３ｇ／ｃｃであり、かつ粒子の平均真比重よりも大きい嵩比重値である発泡体の多数を加えることにより、内圧復活機能させる期間（タイミング）が早まり、タイヤ１の受傷後の走行能力を増大させることが可能である。

すなわち、中空粒子４は略球形状であるために流動性が高く、よってバルブ１２等の内径の小さい導入口からタイヤ気室３の内部に、容易に充填することができる。その一方、タイヤ１の受傷時に、受傷部からタイヤ１の外側へ中空粒子４がタイヤ気室３の高圧気体とともに吹き出ようとして、受傷部の内面に集まることになる。

しかしながら、受傷部の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、受傷部から入り込んだ中空粒子４は、経路の途上行く手を阻まれる結果、多数の中空粒子４が受傷部の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。ここで、暫定的に封止とは、中空粒子４そのものの漏洩はないが、中空粒子４の周囲の空隙１１にある気体が徐々に漏洩する状態を指す。

その際、受傷部の外傷の形や大きさによっては、中空粒子４のみによる暫定的封止が不完全な場合がある。このような場合において、上述した発泡体の多数を加えておくことにより、次のように封止のレベルを向上させることができる。

すなわち、転動中のタイヤ気室３においては、速度に応じた遠心力が発生しており、その遠心力下において嵩比重の大きい発泡体はタイヤ１のインナーライナー８側へ、そして真比重の小さい中空粒子４は、発泡体より回転中心に近い側へ夫々偏在する。

この状態においては、もし中空粒子４のみでは封止できない程の大きさの外傷を受けたとしても、タイヤ１の内面に配置されたインナーライナー８の近傍に、発泡体が多数偏在しているため、発泡体がタイヤ１の外部へ吹き出ようとして、受傷部の内面にいち早く密着することによって、受傷部を封止することとなり、極めて有効である。

特に、発泡体が連通気泡を持つ熱可塑性ウレタンによる発泡体の場合、圧縮性が高く、タイヤの受傷の形状に密着しやすいことと、結果的に大きな受傷部を発泡体により極めて複雑かつ微細化できることによって、その複雑・微細化された気体の散逸流路を中空粒子４にて封止するに最も適した様態へ変化させることが出来るため、大変有効な手段となる。

以上のように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

次に、本発明の効果をさらに明確にするために、以下の比較例及び実施例に係るタイヤ粒子集合体を用いて行った試験結果について説明する。

なお、各タイヤ粒子集合体を構成するタイヤに関するデータは、以下に示す条件において測定されたものである。

・ タイヤサイズ ： ２０５／５５Ｒ１６
・ ホイールサイズ ： ６．５Ｊ×１６
・ 車輌種別 ： ＦＲ車（排気量３．０００ｃｃ）
・ 荷重条件 ： 定積
まず、異なるビードコア幅比であるタイヤ粒子集合体を用いて行った試験について説明する。なお、ビードコア幅比とは、トレッド幅方向断面におけるビードコアの幅（ＣＴ）におけるビード部の輪郭幅（ＢＴ）に対しての比を示すものである。

表１では、比較例１−１、比較例１−２及び実施例１−１、実施例１−２に係るタイヤ粒子集合体のビード部の構成、及び当該各タイヤ粒子集合体を構成する各タイヤがリムから外れるか否かの試験（以下、リム外れ試験）の結果を示す。

各タイヤ粒子集合体を構成する各タイヤは、トレッド部のタイヤ赤道線近傍に直径６ｍｍの釘の踏み抜きにより貫通穴が開けられ、強制的にパンクさせた状態とした。

なお、各タイヤ粒子集合体のビードコアとリムとのコンプレッション指数値は“０．７”である。また、ビードコアの曲げ剛性は、比較例１−１に係るタイヤ粒子集合体を“１００”とし、その他のタイヤ粒子集合体を指数表示した。

ここで、ビードコアの曲げ剛性とは、トレッド幅方向断面におけるビードコアの総断面積の指数値と等価である。すなわち、ビードコアの総断面積の指数が“１２５”である場合、ビードコアの曲げ剛性の指数が“１２５”となる。

表１に示すように、比較例１−１に係るタイヤ粒子集合体では、ビードコア幅比５６％である。この比較例１−１に係るタイヤ粒子集合体において、ビードコアの曲げ剛性を“１００”（基準値）とする。また、比較例１−２に係るタイヤ粒子集合体では、ビードコア幅比が５８％であり、ビードコアの曲げ剛性が“１１９”である。

また、実施例１−１に係るタイヤ粒子集合体では、ビードコア幅比が６３％であり、ビードコアの曲げ剛性が“１２５”である。また、実施例１−２に係るタイヤ粒子集合体では、ビードコア幅比が６６％であり、ビードコアの曲げ剛性が“１３８”である。

＜リム外れ試験＞
各タイヤ粒子集合体のタイヤ気室の内圧を１０ｋｐａとし、半径７ｍの円旋回コースにて、当該各タイヤ粒子集合体が装着された車輌が速度３〜５ｋｍ／ｈで旋回走行し、中空粒子によりタイヤ気室の内圧が復活するまでの間、タイヤがリムから外れるか否かを評価した。

この結果、実施例１−１及び実施例１−２に係るタイヤ粒子集合体は、タイヤがリムから外れなく、比較例１−１及び比較例１−２に係るタイヤ粒子集合体は、タイヤがリムから外れた。すなわち、ビードコアの曲げ剛性が１２５以上である実施例１−１及び実施例１−２に係るタイヤは、タイヤがリムから外れないことが分かった。

次に、異なるコンプレッション指数値であるタイヤ粒子集合体を用いて行った試験について説明する。表２では、比較例２−１、比較例２−２及び実施例２−１、実施例２−２に係るタイヤ粒子集合体のビード部の構成、シール性試験、リム擦れ試験及びリム外れ試験の結果を示す。

各タイヤ粒子集合体を構成する各タイヤは、トレッド部のタイヤ赤道線近傍に直径６ｍｍの釘の踏み抜きにより貫通穴が開けられ、強制的にパンクさせた状態とした。

なお、各タイヤ粒子集合体のビードコア幅比は、６３％である。また、ビードコアの曲げ剛性は、上述した実施例１−１に係るタイヤ粒子集合体と同様の“１２５”である。

表２に示すように、比較例２−１に係るタイヤ粒子集合体では、ビードコアとリムとのコンプレッション指数値が“０．４”である。また、比較例２−２に係るタイヤ粒子集合体では、ビードコアとリムとのコンプレッション指数値が“０．９”である。

また、実施例２−１に係るタイヤ粒子集合体では、ビードコアとリムとのコンプレッション指数値が“０．５”である。また、実施例２−２に係るタイヤ粒子集合体では、ビードコアとリムとのコンプレッション指数値が“０．８”である。

＜シール性試験＞
各タイヤ粒子集合体が装着された車輌を停止した状態で、指定空気圧で１０分間放置した後、シール性（空気圧の低下）を測定し、エア漏れが発生するか否かを評価した。

この結果、実施例２−１及び実施例２−２に係るタイヤ粒子集合体は、空気圧が低下しなかったため、エア漏れが発生しなく、比較例２−１及び比較例２−２に係るタイヤ粒子集合体は、空気圧が低下したため、エア漏れが発生した。すなわち、コンプレッション指数値が０．５〜０．８の範囲である実施例２−１及び実施例２−２に係るタイヤ粒子集合体は、エア漏れが発生しないと分かった。

＜リム擦れ試験＞
各タイヤ粒子集合体が装着された車輌が走行した後、リムと接触するビード部の擦れ状態（以下、リム擦れ）を外観検査により評価した。なお、○はリム擦れの問題がないことを示し、×はリム擦れの問題があることを示す。

この結果、比較例２−２、実施例２−１及び実施例２−２に係るタイヤ粒子集合体は、リム擦れの問題がなく、比較例２−１に係るタイヤ粒子集合体は、リム擦れの問題があった。すなわち、コンプレッション指数値が０．５以上である比較例２−２、実施例２−１及び実施例２−２に係るタイヤ粒子集合体は、リム擦れの問題がないことが分かった。

＜リム外れ試験＞
上述したリム外れ試験により、タイヤがリムから外れるか否かを評価した。

この結果、比較例２−２、実施例２−１及び実施例２−２に係るタイヤ粒子集合体は、タイヤがリムから外れなく、比較例２−１に係るタイヤ粒子集合体は、タイヤがリムから外れた。すなわち、コンプレッション指数値が０．５以上である比較例２−２、実施例２−１及び実施例２−２に係るタイヤ粒子集合体は、タイヤがリムから外れないことが分かった。

このように、コンプレッション指数値が０．５〜０．８の範囲であるタイヤ粒子集合体は、エア漏れが発生しないとともに、リム擦れの問題がなく、かつタイヤがリムから外れないことが分かった。

本発明の実施形態に係るタイヤ粒子集合体を示すトレッド幅方向断面図である。 本発明の実施形態に係るタイヤ粒子集合体に充填される中空粒子及び気体の充填に併用するフィルターを備えたバルブの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るタイヤ気室の圧力の低下を警報する装置と車輌とを示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るビード部のトレッド幅方向断面拡大図である。 本発明の実施形態に係るビード部のトレッド幅方向断面拡大図である。

符号の説明

１…タイヤ、２…リム、３…タイヤ気室、４…中空粒子、５…ビード部、５ａ…ビードコア、５ｂ…ビードフィラー、５ｃ…ビードトゥ、６…カーカス層、８…インナーライナー、９…ベルト層、１０…トレッド部、１１…中空粒子の周囲の空隙、１２…バルブ、１３…フィルター、１４…タイヤ圧力センサー、１５…車輪速度センサー、５０…車輌、５０ａ…受信部、５０ｂ…警報部

Claims (13)

1. 一対のビードコアを含むビード部を少なくとも有するタイヤと、前記タイヤとリムとによって区画されるタイヤ気室に、大気圧を超える高圧気体とともに充填される複数の中空粒子との集合体であるタイヤ粒子集合体であって、
   前記中空粒子は、樹脂による連続相と独立気泡とからなる略球形状であり、前記タイヤ気室の内圧が低下した場合に、所定の温度(Ｔｓ２)に達することにより膨張し、
   トレッド幅方向断面における前記ビードコアのタイヤ径方向での高さは、１０ｍｍ以下であり、かつ規格リムに装着した際に、前記リムのリムベース部に接するビードベース部からリムフランジまでの高さの１０〜５０％であり、
   前記トレッド幅方向断面における前記ビードコアのトレッド幅方向での幅は、前記ビードコアの中心を通り、前記トレッド幅方向に延びるコア中心線上での前記ビード部の輪郭幅に対して４５〜７０％であり、
   前記トレッド幅方向断面における前記ビードコアの総断面積は、１２．５ｍｍ^２以上であることを特徴とするタイヤ粒子集合体。
2. 下記一般式（I）
   ビードコアとリムとのコンプレッション指数値＝１−（リム組み時ゴムゲージ／製品ゴムゲージ） …（I）
   によって算出される前記ビードコアと前記リムとのコンプレッション指数値は、０．５〜０．８であり、
   前記リム組み時ゴムゲージは、前記リムに前記タイヤを組んだ際の前記トレッド幅方向断面において、前記ビードコアのタイヤ径方向内側の位置からビードトゥまでの高さであり、
   前記製品ゴムゲージは、前記リムに前記タイヤを組む前の前記トレッド幅方向断面において、前記ビードコアの前記タイヤ径方向内側の位置から前記ビードトゥまでの高さであることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ粒子集合体。
3. 下記一般式（II）
   中空粒子の充填率＝（粒子体積値／タイヤ気室容積値）×１００ …（II）
   によって算出される前記中空粒子の充填率は、５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であり、
   前記粒子体積値は、前記タイヤ気室に充填される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、
   前記タイヤ気室容積値は、前記タイヤ気室に空気のみを充填して使用内圧（ｋＰａ）に調整した後、充填空気を内圧が大気圧になるまで排出した際の充填空気排出量（ｃｍ³）を用いて、下記一般式（III）
   タイヤ気室容積値＝（充填空気排出量）／（使用内圧／大気圧） …（III）
   から求めた値（ｃｍ³）であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ粒子集合体。
4. 前記中空粒子の内圧である中空部圧力は、前記タイヤ気室の内圧の７０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
5. 前記所定の温度（Ｔｓ２）は、９０〜２００℃であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
6. 前記タイヤ気室に充填された複数の前記中空粒子である中空粒子群の平均粒径は、４０〜２００μｍであり、
   前記タイヤ気室に充填された前記中空粒子群の平均真比重は、０．０１〜０．０６(ｇ／ｃｍ^３)であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
7. 前記中空粒子の内部にある気体は、窒素、空気、炭素数２〜８の直鎖状あるいは分岐状の脂肪族炭化水素及びそのフルオロ化物、炭素数２〜８の脂環式炭化水素及びそのフルオロ化物、そして下記一般式(IV)：
   Ｒ^１−Ｏ−Ｒ^２・・・(IV)
   (式中のＲ^１およびＲ^２は、それぞれ独立に炭素数が１〜５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種の気体であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
8. 前記中空粒子の連続相は、ポリビニルアルコール樹脂、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少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
9. 前記中空粒子の連続相は、アクリロニトリル系重合体からなり、該アクリロニトリル系重合体は、アクリロニトリル重合体、アクリロニトリル／メタアクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル／メチルメタクリレート共重合体およびアクリロニトリル／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元共重合体の少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
10. タイヤ圧力センサーによる前記タイヤ気室の圧力の直接測定方式に基づいて、前記タイヤ気室における内圧の低下を警報する第１タイヤ圧力低下警報機能を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
11. 車輪速度センサーにより検知される車輪速度に基づいて、前記タイヤ気室における内圧低下を警報する第２タイヤ圧力低下警報機能を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
12. 前記タイヤ気室内における大気圧下での平均嵩比重が前記中空粒子の平均真比重よりも大きく、前記中空粒子と混在して前記タイヤ気室に充填される多数の発泡体を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
13. 前記発泡体は、直径が１〜１５ｍｍの略球体形状又は１辺が１〜１５ｍｍの立方体形状であり、平均嵩比重が０．０６〜０．３(ｇ／ｃｃ)であり、独立気泡又は連通気泡を有するものであることを特徴とする請求項１２に記載のタイヤ粒子集合体。

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