JP2016022868A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】機械的留め具のタイヤ内面への取り付け強度が大きく、特定の機能と固有の性状を有する機能性物体を長期にわたり取り付けて維持するのに有効な、機械的留め具を内部に有した空気入りタイヤを提供する。【解決手段】タイヤ内面に、２つに分離できる一対の機械的留め具のうちの一方の機械的留め具であって、かつ少なくとも２つ以上の留め具構成部材から構成される機械的留め具が設置されていて、（ａ）該２つ以上の留め具構成部材がゴム被覆された繊維補強材を挟んで固定され、（ｂ）該機械的留め具の設置位置が、該機械的留め具の中心位置Ｃとタイヤ赤道線Ｌとのタイヤ幅方向の距離Ｄ（ｍｍ）が、該タイヤの最大幅Ｗ（ｍｍ）に対して、０≦Ｄ／Ｗ≦０．４０の関係を満足し、（ｃ）該繊維補強材は、複数本の繊維束が少なくとも１方向に配列されて形成されてなり、該繊維補強材の単位幅当たりの繊維束本数Ｙ（本／５０ｍｍ幅）が、２０≦Ｙ（本／５０ｍｍ幅）≦９０、である空気入りタイヤ。【選択図】図１

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、空気入りタイヤの内面に物体を強固に取付けることができる空気入りタイヤに関する。

近年、空気入りタイヤの内面に、さまざまな特定機能を有する物体を配設することが種々検討されてきている。

たとえば、生タイヤのインナーライナー等に、フック・アンド・ループ留め具あるいはフック・アンド・フック留め具等の、所謂、面ファスナーを用いてタイヤタグ（高周波識別タグ）、チップあるいは吸音材等を取付けるという取付け方法が提案されている（特許文献１−２）。

これら特許文献１、同２に提案されている面ファスナーは、取付け時において比較的強い係合力を実現し、また、取付け作業の際にも多少の位置的なズレなどを問題にせずに面状での係合を実現できる点で好ましいものである。しかし、比較的温度が高めの状況のもとで高速での転動による変形と圧縮が長時間繰り返されることにより、部分的な物理的劣化の発生とそれが進行していくことによる面ファスナー全体の係合力の経時的な劣化・低下が生じて、所望どおりの係合力を長期間にわたって維持することが難しい場合があるという問題があった。

本発明者らは、そうした問題がなく、特に得られる係合力が大きくかつその大きさにばらつき（該タイヤ内での位置的なばらつき。タイヤ間でのばらつき）が生じることがほとんどなく、さらに比較的高温下かつ高速でのタイヤ転動に伴う変形と圧縮が長時間繰り返される過酷な使用条件によっても、その係合力に経時的な劣化や低下が生ずることが少なく、長期にわたり所望の係合力を維持できる空気入りタイヤとして、タイヤ内面に、２つに分離できる一対の機械的留め具のうちの一方の留め具を有する空気入りタイヤを提案した（特許文献３−４）。

この機械的留め具を用いる方式は、得られる係合力の大きさ、かつその大きさのばらつきや、係合作業の確実さなどの点で優れたものであり、このタイヤ内面へ一方の留め具を設けるための取り付け方法について、本発明者らは、トレッドゴムに該留め具を１個１個埋め込んで加硫により行うこと、また、２つに分離できる一対の機械的留め具のうちの、タイヤ内面に設けられる一方の機械的留め具を少なくとも２つ以上の留め具構成部材から構成される機械的留め具として、該２つ以上の留め具構成部材をゴム層あるいはゴムで被覆された繊維補強材を挟んで固定することを提案した（特許文献３）。

また、該２つ以上の留め具構成部材を繊維からなる織布や不織布を挟んで固定することを提案した（特許文献４）。

しかし、それらの方法では、留め具の形状や取り付け位置によっては、所望通りの取り付け強度が得られない場合があるという問題、ひいては、特定の機能を有する物体を配設した空気入りタイヤとしての耐久性が低下するという問題があった。

この機械的留め具の取り付け強度は、タイヤ内に配設される特定の機能を有する物体の固有の性状（重さ、大きさ、形状など）にも応えることができるように、より高くかつ長寿命であることが要請されるのである。

特表２００５−５１７５８１号公報 特開２００６−４４５０３号公報 特開２０１２−２５３１８号公報 特開２０１２−２４０４６５号公報

上述したような点に鑑み、本発明の目的は、得られる係合力が大きくかつその係合力の大きさにばらつき（該タイヤ内での位置的なばらつき。タイヤ間でのばらつき）が生じることがほとんどなく、さらに比較的高温下かつ高速でのタイヤ転動に伴う変形と圧縮が長時間繰り返される過酷な使用条件等によっても、その係合力に経時的な劣化や低下が生ずることが少ないという機械的留め具を実現し、かつ、その機械的留め具のタイヤ内面への取り付け強度が大きく、特定の機能と固有の性状（重さ、大きさ、形状など）を有する所望の機能性物体を長期にわたり取り付けて維持するのに有効な、機械的留め具をタイヤ内部に有した空気入りタイヤを提供することにある。

上述した目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、以下の（１）の構成を有する。
（１）タイヤ内面に、２つに分離できる一対の機械的留め具のうちの一方の機械的留め具であるとともに、少なくとも２つ以上の留め具構成部材から構成される機械的留め具が設置されてなる空気入りタイヤにおいて、
（ａ）該２つ以上の留め具構成部材がゴム被覆された繊維補強材を挟んで固定されていて、
かつ、
（ｂ）該機械的留め具の設置位置が、該機械的留め具の中心位置Ｃとタイヤ赤道線Ｌとのタイヤ幅方向の距離Ｄ（ｍｍ）が、該タイヤの最大幅Ｗ（ｍｍ）に対して、０≦Ｄ／Ｗ≦０．４０の関係を満足し、
さらに、
（ｃ）前記繊維補強材は、複数本の繊維束が少なくとも１方向に配列されて形成されてなるものであり、該繊維補強材の単位幅当たりの繊維束本数Ｙ（本／５０ｍｍ幅）が、２０≦Ｙ（本／５０ｍｍ幅）≦９０である、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。

また、かかる本発明の空気入りタイヤにおいて、好ましくは、以下の（２）〜（１３）のいずれかの構成を有するものである。
（２）前記繊維補強材が、繊維束１本当たりの繊維断総面積Ａ（ｍｍ² ／繊維束）が０．０５≦Ａ（ｍｍ² ／繊維束）≦１．２０である繊維束を含んでなることを特徴とする上記（１）記載の空気入りタイヤ。
（３）前記繊維補強材が、ヤング率１〜１５ＧＰａである繊維束から構成されていることを特徴とする上記（１）または（２）記載の空気入りタイヤ。
（４）前記繊維補強材が、複数本の繊維束が１方向に配列されて形成されてなるものであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（５）前記繊維補強材が、複数本の繊維束が２方向以上に配列されて形成されてなるものであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（６）複数本の繊維束が１方向に配列されて形成されてなる繊維補強材が、該繊維束配列方向が相互に交差する方向のもとで複数層使用されることによって、２方向以上に繊維束が配列された状態を構成してなることを特徴とする上記（５）に記載の空気入りタイヤ。
（７）前記繊維補強材中の繊維束が配列されている方向が、タイヤ周方向となす角度（劣角θ）として１５度≦θ≦７５度であることを特徴とする上記（４）〜（６）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（８）前記留め具を前記タイヤ内面に投影した留め具領域を通過する前記繊維補強材中の繊維束の平均長さＬ（ｍｍ）が、１５≦Ｌ（ｍｍ）≦２００であることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（９）前記留め具を前記タイヤ内面に投影した留め具領域を通過する前記繊維補強材中の繊維束の本数が、４〜９０本であることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（１０）前記２つ以上の留め具構成部材に挟み込まれる繊維補強材が、該繊維補強材を平面視したときの輪郭形状が、鋭利な角部を持たず、曲率半径が５ｍｍ以上の曲線で構成されているか、あるいは該曲率半径が５ｍｍ以上の曲線と直線の組み合わせによって構成されているものであること特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（１１）前記留め具を前記タイヤ内面に投影した該留め具の輪郭形状が、該輪郭形状の重心位置から最も遠い該輪郭線上の任意の点までの距離Ｒが２〜６０ｍｍであることを特徴とする上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（１２）タイヤ内面にある前記一方の留め具に係合する他方の留め具を有する物体を、それら２つの留め具を係合させることによりタイヤ内面に固定してなることを特徴とする上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（１３）前記他方の留め具を有する物体が、（ａ）センサーを含む電子回路、（ｂ）バランスウェイト、（ｃ）ランフラット中子、（ｄ）脱酸素剤、乾燥剤および／または紫外線検知発色剤を塗布または搭載した物体、（ｅ）吸音材、（ｆ）面ファスナー部材、のいずれか一つかまたはそれらの複数を組合せた物体であることを特徴とする上記（１２）に記載の空気入りタイヤ。

請求項１にかかる本発明によれば、機械的留め具として得られる係合力が大きくかつその係合力の大きさにばらつき（該タイヤ内での位置的なばらつき。タイヤ間でのばらつき）が生じることもほとんどなく、さらに比較的高温下かつ高速でのタイヤ転動に伴う変形と圧縮が長時間繰り返される過酷な使用条件等によっても、その係合力に経時的な劣化や低下が生ずることが少ないという機械的留め具を実現し、かつ、その上で、その機械的留め具自体のタイヤ内面への取り付け強度が大きな機械的留め具を有する空気入りタイヤを実現することができる。

したがって、請求項１にかかる本発明によれば、それらの効果が合わさって、特定の機能と固有の性状（重さ、大きさ、形状など）を有する各種の所望の機能性物体を、その性状等によって限定などほとんどされることなく、長期にわたりタイヤ内部に取り付けて、その機能を維持発揮させることができる、優れた機械的留め具をタイヤ内部に有する空気入りタイヤが実現されるものである。

請求項２〜請求項１１のいずれかにかかる本発明の空気入りタイヤによれば、上述した請求項１にかかる本発明で得られる効果を、より明確にかつより大きく得られる点で優れた空気入りタイヤが実現されるものである。

請求項１２もしくは請求項１３にかかる本発明によれば、タイヤ内面に、所望の機能を有する特定の機能性物体を大きな係合力と優れたその耐久性を実現しつつ取付けることができる新規な空気入りタイヤ、もしくは、該機能性物体を取り付けた新規な空気入りタイヤが実現されるものである。

（ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示した一部断面斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明の空気入りタイヤの一実施形態を説明するためのものであり、本発明の空気入りタイヤに使用される２つに分離できる機械的留め具のうちの一方の機械的留め具を構成する２つの部材を、１層のゴム被覆された繊維補強材を中間に挟んで互いに係合させる状態を説明する外観斜視モデル図である。 （ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明の空気入りタイヤの他の一実施形態を説明するためのものであり、本発明の空気入りタイヤに使用される２つに分離できる機械的留め具のうちの一方の機械的留め具を構成する２つの部材を、２層のゴム被覆された繊維補強材を中間に挟んで互いに係合させる状態を説明するため一部を破砕して示した外観斜視モデル図である。 （ａ）、（ｂ）は、繊維補強材中の繊維束が配列している方向がタイヤ周方向Ｘに対してなす角度θについて説明するモデル図である。 本発明で用いることのできる好ましい繊維補強材７の１例形状を説明する平面図であり、特に繊維束の本数について説明するものである。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明で用いることのできる好ましい繊維補強材７の１例形状を説明する平面図であり、特に繊維補強材７を平面視したときの輪郭形状について説明するものである。 （ａ）〜（ｄ）は、いずれも本発明で用いることのできる好ましい機械的留め具３の１例形状を説明する平面図であり、特に機械的留め具３を平面視したときの輪郭形状について説明するものである。

以下、図面などを用いながら、更に詳しく本発明の空気入りタイヤについて説明する。

図１に示したように、本発明の空気入りタイヤ１は、タイヤ内面２に、２つに分離できる一対の機械的留め具のうちの一方の機械的留め具３であるとともに、少なくとも２つ以上の留め具構成部材３ａ、３ｂ（図２、図３）から構成される機械的留め具が設置されてなる空気入りタイヤにおいて、図２、図３に示したように、
（ａ）該２つ以上の留め具構成部材３ａ、３ｂがゴム被覆された繊維補強材７を挟んで固定されていて、
かつ、
（ｂ）該機械的留め具３の設置位置が、該機械的留め具３の中心位置Ｃとタイヤ赤道線ＣＬとのタイヤ幅方向の距離Ｄ（ｍｍ）が、該タイヤの最大幅Ｗ（ｍｍ）に対して、０≦Ｄ／Ｗ≦０．４０の関係を満足し、
さらに、
（ｃ）該繊維補強材７は、複数本の繊維束８が少なくとも１方向に配列されて形成されてなるものであり、該繊維補強材の単位幅当たりの繊維束本数Ｙ（本／５０ｍｍ幅）が、２０≦Ｙ（本／５０ｍｍ幅）≦９０である、
ことを特徴とする。図１において、４はトレッド部、５はサイドウォール部、６はビード部である。

図２（ａ）、（ｂ）は、２つに分離できる機械的留め具のうちの一方の機械的留め具３を構成する２つの部材３ａ、３ｂを、１層のゴム被覆された繊維補強材７を中間に挟んで互いに係合させる状態を説明する外観斜視モデル図であり、（ａ）は、繊維束８が１方向に配列されてゴム被覆９がされて繊維補強材７が形成されているものであり、（ｂ）は、繊維束８ａ、８ｂが２方向の配列状態を呈して、一層の繊維補強材が形成されている場合を示している。図２、図３において、１０は繊維補強材７に設けられた機械的留め具３を通すための孔である。

図３（ａ）、（ｂ）は、２つに分離できる機械的留め具のうちの一方の機械的留め具３を構成する２つの部材３ａ、３ｂを、２層のゴム被覆された繊維補強材７ａ、７ｂを中間に挟んで互いに係合させる状態を説明するため、一部を破砕して示した外観斜視モデル図であり、（ａ）は、繊維補強材７ａの繊維束８１と繊維補強材７ｂの繊維束８２とが互いにほぼ４５度の交差角度で交わるようにして、それぞれが配列されてゴム被覆９がされて繊維補強材７が形成されているものであり、（ｂ）は、繊維補強材７ａの繊維束８１と繊維補強材７ｂの繊維束８２とが互いにほぼ９０度の交差角度で交わるようにして繊維補強材７が形成されている場合を示している。

ここで、本発明において、機械的留め具とは、２つの留め具３に分離することができ、かつそれらを再度、物理的に係合させることができ、この係合と分離を繰返して自在に行える一対の留め具で構成されるものであり、前述した特許文献３，同４で記載しているものと基本的に同様なものである。その代表的なものとして、ホックあるいはスナップと呼ばれる機械的留め具があり、衣料業界等で一般に、より具体的には、スナップボタン、リングスナップ、リングホック、アメリカンスナップ、アメリカンホック、アイレットホック、バネホックおよびジャンパーホックと呼ばれるもの等を総称して言う。

こうした機械的留め具は、係合箇所の面積が全面積で無限である所謂「面ファスナー」とは相違して、係合箇所が小面積（例えば、好ましくは１〜１１５ｍｍ² 程度など。さらに好ましくは、４〜９０ｍｍ² 程度）の、いわば点状の留め具をいうものである。すなわち、例えば、１〜１１５ｍｍ² 程度等の小面積での係合であっても機械的な雌雄構造等によって強い係合がなされるものであり、それ自体は公知の構造のものであってよい。その材質としては、金属製、ゴム製、合成樹脂製などのものである。

本発明においては、機械的留め具３の設置位置を、機械的留め具３の中心位置Ｃとタイヤ赤道線ＣＬとのタイヤ幅方向の距離Ｄ（ｍｍ）が、該タイヤの最大幅Ｗ（ｍｍ）に対して、０≦Ｄ／Ｗ≦０．４０の関係を満足する領域内として、その上で、該２つ以上の留め具構成部材３ａ、３ｂがゴム被覆された繊維補強材７を挟んで固定されるようにして、かつ、該繊維補強材７として、複数本の繊維束８が少なくとも１方向に配列されて形成されていて、該繊維補強材の単位幅当たりの繊維束本数Ｙ（本／５０ｍｍ幅）が、２０≦Ｙ（本／５０ｍｍ幅）≦９０である繊維補強材７を使用することにより、機械的留め具としての得られる係合力が大きくかつその係合力の大きさにばらつき（該タイヤ内での位置的なばらつき。タイヤ間でのばらつき）が生じることがほとんどなく、さらに比較的高温下かつ高速でのタイヤ転動に伴う変形と圧縮が長時間繰り返される過酷な使用条件等によっても、その係合力に経時的な劣化や低下が生ずることが少ないという機械的留め具を実現するとともに、かつ、その機械的留め具のタイヤ内面への取り付け強度が大きく、特定の機能と固有の性状（重さ、大きさ、形状など）を有する所望の機能性物体を長期にわたり取り付けて維持するのに有効な、機械的留め具を内部に有した空気入りタイヤを実現できる。

特に、機械的留め具としての係合力だけを大きくしても、その機械的留め具のタイヤ内面への取り付け強度が小さい場合には、タイヤの使用時間が経っていくにつれて、タイヤ内面に取り付けられた機能性物体が、タイヤ内面上で正しい位置でかつ正しく立った初期の配設状態を維持できなくなり、その機能を発揮できなくなるので、好ましくない。

機械的留め具のタイヤ内面への取り付け強度を十分に高いものとする上で、２つ以上の留め具構成部材３ａ、３ｂがゴム被覆された繊維補強材７を挟んで固定されるようにして、かつ、該繊維補強材７としては、複数本の繊維束８が少なくとも１方向に配列されて形成されていて、該繊維補強材の単位幅当たりの繊維束本数Ｙ（本／５０ｍｍ幅）が、２０≦Ｙ（本／５０ｍｍ幅）≦９０である繊維補強材７を使用することが重要である。該繊維補強材の単位幅当たりの繊維束本数Ｙ（本／５０ｍｍ幅）が、２０本／５０ｍｍ幅未満の場合は、繊維補強材を設けたことにより取り付け強度を大きくする効果が十分に得られなくなり好ましくなく、９０本／５０ｍｍ幅よりも多いときは、一般に、該繊維補強材の存在しない周辺のタイヤ内面との剛性差が大きくなりすぎて好ましくない。

また、機械的留め具３の設置位置は、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、機械的留め具３の中心位置Ｃとタイヤ赤道線ＣＬとのタイヤ幅方向の距離Ｄ（ｍｍ）が、該タイヤの最大幅Ｗ（ｍｍ）に対して、０≦Ｄ／Ｗ≦０．４０の関係を満足する領域内とすることが重要であり、特に、該機械的留め具を介して取り付けられる特定機能を有する物体が高さ１５ｍｍ以上の大きさを有する場合は、タイヤ内面歪みによって物体の振り子運動が誘発されやすくなるため、上述した０≦Ｄ／Ｗ≦０．４０の関係を満足することが重要である。０≦Ｄ／Ｗ≦０．４０の関係を満足する領域内は、タイヤ転動中のタイヤ内面の歪みが比較的小さい（特に、タイヤ幅方向の歪みが小さい）ので、特定機能を有する物体の脱落が小さくなる方向であり重要なものである。

また、繊維補強材は、ゴム被覆されたものを使用することも重要であり、タイヤの加硫工程時には、タイヤのゴムと該ゴム被覆された繊維補強材が強固に加硫接合されるとともに、該繊維補強材自体も繊維間に含浸したゴムが加硫し、タイヤ内面と繊維補強材ひいては機械的留め具との接着・接合がより強くなされる。

かかる本発明の空気入りタイヤでは、その内面に取付けを所望する物体を、一対の機械的留め具を介して係合させて取り付けることができることになるので、物理的に得られる係合力が大きく、かつその係合力の大きさにばらつき（該タイヤ内での位置的なばらつき。タイヤ間でのばらつき）が生じることがない。さらに、長時間繰り返される過酷な使用条件によっても、その係合力に経時的な劣化や低下が生ずることが少ない。従って所望の係合力を長期にわたり維持すること、ひいては内面に取付けられた物体の機能を長期にわたり発揮させることができる。

その上、タイヤ内面と取付け物体の係合位置（係合点）の位置決めは、タイヤ内面の留め具の設置位置に対応して、自動的に正確に行なわれることとなり、該物体の設置位置（設置点）に高度な正確さが要請される場合にも簡単に対応することができる。これは、タイヤ内面という狭い湾曲面状の立体空間内でのことであるので意義は大きい。

本発明において、繊維補強材を構成する繊維束は、ヤング率が１〜１５ＧＰａである繊維束から構成されていることが好ましい。ヤング率がかかる範囲内にある繊維束を使用することにより、ゴム被覆された繊維補強材は、比較的柔軟なゴム系複合材料を実現してなるものであり、該繊維補強材がタイヤの転動により繰り返し加えられる転動歪みに対して、より追従することができるので、優れた耐久性を得ることができるからである。該ヤング率の好ましい範囲は２〜８ＧＰａであり、例えば、ナイロン６の繊維束は４ＧＰａであり、該好ましい範囲内に入るものである。

本発明において、繊維補強材は、複数本の繊維束が、少なくとも１方向に配列されて形成されてなるものを用いることが重要であり、その理由は、タイヤの転動により繰り返し加えられる転動歪みは、通常、少なくとも一つのほぼ一定方向のもとで繰り返し加えられるものだからである。特に、赤道上ないしはその付近の位置では、タイヤ幅方向の歪みよりもタイヤ周方向での転動歪みがより大きい。

ただ、タイヤの転動により繰り返し加えられる転動歪みは、タイヤ周方向での歪みとタイヤ幅方向での歪みが存在することは明らかであり、その２方向の歪みに対抗する上で、繊維補強材は、複数本の繊維束が２方向以上に配列されて形成されてなることが、さらに好ましい（図２（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ））。

上述した繊維補強材中の繊維束の配列方向は、１方向で配列されている場合、少なくとも２方向で配列されている場合のいずれにおいても、少なくとも、その配列方向として、タイヤ周方向となす角度（劣角θ）として１５度≦θ≦７５度を呈する繊維束が存在するように構成することが好ましい。

本発明では、上述したように、０≦Ｄ／Ｗ≦０．４０の関係を満足する領域内に機械的留め具を設けるが、この領域では、タイヤの転動により繰り返し加えられる転動歪みは、タイヤ周方向での歪みとタイヤ幅方向での歪みが存在するものであり、特に、タイヤ赤道とその付近の領域では、タイヤ周方向の歪みがタイヤ幅方向の歪みよりも大きいことから、タイヤ周方向に対して繊維束の配列方向に角度を持たせることが有効であり、タイヤ周方向となす角度（劣角）θとして１５度≦θ≦７５度とすることが好ましく、歪みによる応力を低減でき、繊維補強材７を設けた効果をより大きく発揮できるようになる。

本発明者らの各種知見によれば、より好ましいタイヤ周方向となす角度（劣角θ）は、３０度≦θ≦６０度であり、また、機械的留め具を設けるより好ましい領域は０≦Ｄ／Ｗ≦０．２の領域である。

上述した関係を、図４（ａ）、（ｂ）にモデル図を示して説明すると、図４（ａ）は図２（ａ）に示したように繊維束８が一方向に配列している例を示し、タイヤ周方向Ｘに対して一方向に配列している繊維束８が、タイヤ周方向と角度（劣角）θをなしている。（ａ）図の右に示している図は左に示した図のモデル拡大図である。図４（ｂ）は図３（ａ）、（ｂ）に示したように繊維束８１、８２が２方向に配列している例を示し、タイヤ周方向Ｘに対して繊維束８１、８２が、それぞれタイヤ周方向と角度（劣角）θ１、θ２をなしている。この図４（ｂ）に示した図の右に示している図は左に示した図のモデル拡大図である。

この図４（ｂ）に示したように、少なくとも繊維束８１、８２が少なくとも２方向に配列している例の場合は、タイヤ周方向となす少なくとも２つの角度（劣角）θ１、θ２のうち、少なくとも１つが１５度≦θ≦７５度を呈するようにして繊維補強材７を構成するとよい。

繊維補強材を構成する繊維は、高い物性と品質の安定性の点から化学繊維あるいは合成繊維の長繊維（フィラメント繊維）からなるものが好ましく、中でも、目付が２０〜３００ｇ／ｍ² 程度の繊維引き揃えシート、あるいはすだれ織物、平織物などが高強度、高耐久性などの点から特に好ましく使用することができる。特に、上述した目付の範囲であれば、取付け耐久性を確保しつつ、ゴムが繊維間あるいは繊維束間に含浸しやすく強力な加硫接着が得られやすいので好ましい。より好ましい目付は３０〜２００ｇ／ｍ² である。繊維は、レーヨン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維などの化学繊維あるいは合成繊維であることが高い品質で安定して得られる点で好ましい。

繊維束とは、代表的には、１本の糸状を呈して複数本の繊維が集合している単位のものをいう。あるいは、複数本の糸状のものが、引き揃えられてあるいは撚り合わせなどにより複合された形態のもので、１本として扱うことができるものでもよい。

本発明において、留め具３をタイヤ内面に投影した留め具領域１１を通過する繊維補強材中の繊維束の平均長さＬ（ｍｍ）は、１５≦Ｌ（ｍｍ）≦２００であることが好ましい。これを図４（ａ）、（ｂ）で説明すると、留め具３をタイヤ内面に投影した留め具領域１１を通る繊維束は、図４（ａ）で８１１、図４（ｂ）で８１１、８２１であり、各繊維束は、繊維補強材７に設けられた機械的留め具３を通すための孔１０によって、分断されている。その分断された後の繊維補強材中の該繊維束の長さの平均長さＬ（ｍｍ）が、１５≦Ｌ（ｍｍ）≦２００の範囲内であることが好ましいのである。機械的留め具をタイヤ内面に抑えるために機能する繊維束の長さには、安定的な固定力を生むための下限があり、本発明者らの知見によれば該下限は１５ｍｍである。また、繊維束の長さが長すぎると、歪みによる応力が大きくなり、留め具、取り付け物体の脱落の危険性が生じてくるので、本発明者らの知見によれば、該上限は２００ｍｍである。また、留め具の取り付け強度を十分に得る上で、より好ましくは６０≦Ｌ（ｍｍ）≦９０範囲内である。

また、留め具をタイヤ内面に投影した留め具領域１１を通過する繊維補強材７中の繊維束の本数は、４〜９０本であることが好ましい。機械的留め具をタイヤ内面に抑える機能を有する繊維補強材は、より安定的な固定力を生むために下限となる繊維束の本数があり、一方で、本数が多すぎると、繊維補強材の柔軟性がなくなってしまい、留め具、取り付け物体の脱落の危険性が生じてくるので、上限となる繊維束の本数がある。そのため、４〜９０本であることが好ましく、より好ましくは、８〜３０本である。ここで「留め具領域１１を通過する繊維補強材７中の繊維束の本数」とは、全方向の通過する繊維束の合計本数であり、例えば、図５に示したモデルの例では、斜め数字で示したように６本である。

また、繊維補強材７は、繊維補強材７を平面視したときの輪郭形状が、鋭利な角部を持たず、曲率半径が５ｍｍ以上の曲線で構成されているか、あるいは該曲率半径が５ｍｍ以上の曲線と直線の組み合わせによって構成されているものであることが好ましい。具体的な形状例を図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した。ここに示したように、角部を丸めた長方形あるいは正方形などの矩形状のもの、円形状のもの、楕円形状のもの、角部を丸めた正六角形状などの正多角形状のもの、などが好ましい形状例である。

また、機械的留め具３は、タイヤ内面に投影した該留め具３の輪郭形状が、該輪郭形状の重心位置から最も遠い該輪郭線上の任意の点までの距離Ｒが２〜６０ｍｍであることが好ましい。タイヤ内面に装着される留め具の径は、固定強度を確保するために下限となる大きさがある一方で、大きすぎると空気入りタイヤ製造時における加硫故障の危険性が高くなるため、上限となる値が存在するものであり、本発明者らの知見によれば、上述した距離Ｒは２〜６０ｍｍである。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に、それぞれ円形、三角形、楕円形、歯車形の場合を例にとり、重心位置から最も遠い該輪郭線上の任意の点までの距離Ｒを例示した。

繊維補強材７のタイヤ内面への接着面積Ｓ（ｃｍ²）は、１２≦Ｓ（ｃｍ²）≦３００、を満足することが好ましい。３００ｃｍ²よりも大きいときは、歪みによる応力が大きくなり部材脱落につながる危険があり、１２ｃｍ²よりも小さいときは、安定した固定力を得ることが難しくなり好ましくない。

本発明によれば、一対の機械的留め具のうちの、他方の留め具を有している物体が、タイヤ内面側の対である留め具３と係合されることによって空気入りタイヤの内面に配設される。

該他方の留め具を有している物体は、近年の空気入りタイヤのハイテク化に伴い、さまざまな機能を有したものとして構成することができ、例えば、（ａ）センサーを含む電子回路、（ｂ）バランスウェイト、（ｃ）ランフラット中子、（ｄ）脱酸素剤、乾燥剤および／または紫外線検知発色剤を塗布または搭載した物体、（ｅ）吸音材、（ｆ）面ファスナー部材、などのいずれか一つかまたはそれらの複数を組合せた物体などが代表的なものである。

実施例１−８、比較例１−３
機械的留め具部材として、図７（ａ）に示した形態のものを用いて、表１に示した各種の繊維補強材を使用して、図２（ａ）、図３（ｂ）に示した繊維補強材を空気入りタイヤ（１９５／６５Ｒ１５）のトレッド部内周面の赤道部に１個の機械的留め具部材３を該タイヤの加硫成形工程で加硫接着させて設けた。該空気入りタイヤの最大幅は１９５ｍｍである（実施例１−８、比較例１−３）。

留め具の固定位置、繊維補強材の性状などは、表１に示したとおりである。

留め具の耐久性の試験と評価方法は、以下の通りの内容で行ったものである。
（１）留め具の耐久性の試験
各試験タイヤのタイヤ内面の機械的留め具に、重さ１００ｇのウェイトを他方の対の機械的留め具を用いて固定した。その状態でドラム走行耐久試験を行い、タイヤ内面の留め具が該内面から脱落するまでの走行距離を求め、繊維強化材をもちいておらず、ゴムシートのみを用いた比較例１の走行距離を指数１００として、他の実施例、比較例のものを指数評価した。指数は１００よりも大きいほど優れていて、長い距離を走行できたことを示している。試験タイヤ（１９５／６５Ｒ１５）の空気圧は２１０ｋＰａ、走行速度は８１ｋｍ／時間、荷重を２時間ごとに最大付加荷重の１３％ずつ増加させていく強制試験である。

得られた各試験タイヤの結果からわかるように、本発明に係る空気入りタイヤは、機械的留め具の固定強度が非常に大きい優れたものである。

１：空気入りタイヤ
２：タイヤ内周面
３：機械的留め具
３ａ：機械的留め具の構成部材
３ｂ：機械的留め具の構成部材
４：トレッド部
５：サイドウォール部
６：ビード部
７、７ａ、７ｂ：ゴム被覆された繊維補強材
８、８ａ、８ｂ：繊維束
８１、８２：繊維束
９：ゴム被覆
１０：機械的留め具を通すための孔
１１：留め具をタイヤ内面に投影した留め具領域
Ｃ：機械的留め具の中心位置
ＣＬ：タイヤ赤道線
Ｄ：機械的留め具３の中心位置Ｃとタイヤ赤道線ＣＬとのタイヤ幅方向の距離（ｍｍ）
Ｘ：タイヤ周方向
Ｗ：タイヤの最大幅Ｗ（ｍｍ）

上述した目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、以下の（１）の構成を有する。
（１）タイヤ内面に、２つに分離できる一対の機械的留め具のうちの一方の機械的留め具であるとともに、少なくとも２つ以上の留め具構成部材から構成される機械的留め具が設置されてなる空気入りタイヤにおいて、
（ａ）該２つ以上の留め具構成部材がゴム被覆された複数層の繊維補強材を挟んで固定されていて、
かつ、
（ｂ）該機械的留め具の設置位置が、該機械的留め具の中心位置Ｃとタイヤ赤道線Ｌとのタイヤ幅方向の距離Ｄ（ｍｍ）が、該タイヤの最大幅Ｗ（ｍｍ）に対して、０≦Ｄ／Ｗ≦０．４０の関係を満足し、
さらに、
（ｃ）前記複数層の繊維補強材に含まれる各繊維補強材は、複数本の繊維束が１方向に配列されて形成されてなるものであり、該繊維補強材の単位幅当たりの繊維束本数Ｙ（本／５０ｍｍ幅）が、２０≦Ｙ（本／５０ｍｍ幅）≦９０であり、
（ｄ）前記繊維束の１本当たりの繊維断総面積Ａ（ｍｍ ² ／繊維束）が０．０５≦Ａ（ｍｍ ² ／繊維束）≦１．２０であり、
（ｅ）前記繊維束のヤング率が２〜８ＧＰａであり、
（ｆ）前記複数層の繊維補強材に含まれる各繊維補強材の繊維束配列方向が層間で相互に交差することによって、前記繊維補強材は全体として前記繊維束が２方向以上に配列された状態を構成しており、
（ｇ）前記留め具を前記タイヤ内面に投影した留め具領域を通過する前記繊維補強材中の各繊維束の平均長さＬ（ｍｍ）が、１５≦Ｌ（ｍｍ）≦２００であり、
（ｈ）前記留め具を前記タイヤ内面に投影した留め具領域を通過する前記繊維補強材中の繊維束の本数が、８〜３０本である、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。

また、かかる本発明の空気入りタイヤにおいて、好ましくは、以下の（２）〜（１３）のいずれかの構成を有するものである。
（２）前記繊維補強材中の繊維束が配列されている方向が、タイヤ周方向となす角度（劣角θ）として１５度≦θ≦７５度であることを特徴とする上記（１）に記載の空気入りタイヤ。
（３）前記２つ以上の留め具構成部材に挟み込まれる繊維補強材が、該繊維補強材を平面視したときの輪郭形状が、鋭利な角部を持たず、曲率半径が５ｍｍ以上の曲線で構成されているか、あるいは該曲率半径が５ｍｍ以上の曲線と直線の組み合わせによって構成されているものであること特徴とする上記（１）または（２）に記載の空気入りタイヤ。
（４）前記留め具を前記タイヤ内面に投影した該留め具の輪郭形状が、該輪郭形状の重心位置から最も遠い該輪郭線上の任意の点までの距離Ｒが２〜６０ｍｍであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（５）タイヤ内面にある前記一方の留め具に係合する他方の留め具を有する物体を、それら２つの留め具を係合させることによりタイヤ内面に固定してなることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（６）前記他方の留め具を有する物体が、（ａ）センサーを含む電子回路、（ｂ）バランスウェイト、（ｃ）ランフラット中子、（ｄ）脱酸素剤、乾燥剤および／または紫外線検知発色剤を塗布または搭載した物体、（ｅ）吸音材、（ｆ）面ファスナー部材、のいずれか一つかまたはそれらの複数を組合せた物体であることを特徴とする上記（５）に記載の空気入りタイヤ。

請求項２〜請求項４のいずれかにかかる本発明の空気入りタイヤによれば、上述した請求項１にかかる本発明で得られる効果を、より明確にかつより大きく得られる点で優れた空気入りタイヤが実現されるものである。

請求項５もしくは請求項６にかかる本発明によれば、タイヤ内面に、所望の機能を有する特定の機能性物体を大きな係合力と優れたその耐久性を実現しつつ取付けることができる新規な空気入りタイヤ、もしくは、該機能性物体を取り付けた新規な空気入りタイヤが実現されるものである。

（ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示した一部断面斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明の空気入りタイヤの構造を説明するためのものであり、本発明の空気入りタイヤに使用される２つに分離できる機械的留め具のうちの一方の機械的留め具を構成する２つの部材を、１層のゴム被覆された繊維補強材を中間に挟んで互いに係合させる状態を説明する外観斜視モデル図である。 （ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明の空気入りタイヤの一実施形態を説明するためのものであり、本発明の空気入りタイヤに使用される２つに分離できる機械的留め具のうちの一方の機械的留め具を構成する２つの部材を、２層のゴム被覆された繊維補強材を中間に挟んで互いに係合させる状態を説明するため一部を破砕して示した外観斜視モデル図である。 （ａ）、（ｂ）は、繊維補強材中の繊維束が配列している方向がタイヤ周方向Ｘに対してなす角度θについて説明するモデル図である。 本発明で用いることのできる好ましい繊維補強材７の１例形状を説明する平面図であり、特に繊維束の本数について説明するものである。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明で用いることのできる好ましい繊維補強材７の１例形状を説明する平面図であり、特に繊維補強材７を平面視したときの輪郭形状について説明するものである。 （ａ）〜（ｄ）は、いずれも本発明で用いることのできる好ましい機械的留め具３の１例形状を説明する平面図であり、特に機械的留め具３を平面視したときの輪郭形状について説明するものである。

図１に示したように、本発明の空気入りタイヤ１は、タイヤ内面２に、２つに分離できる一対の機械的留め具のうちの一方の機械的留め具３であるとともに、少なくとも２つ以上の留め具構成部材３ａ、３ｂ（図２、図３）から構成される機械的留め具が設置されてなる空気入りタイヤにおいて、図３に示したように、
（ａ）該２つ以上の留め具構成部材３ａ、３ｂがゴム被覆された複数層の繊維補強材７を挟んで固定されていて、
かつ、
（ｂ）該機械的留め具３の設置位置が、該機械的留め具３の中心位置Ｃとタイヤ赤道線ＣＬとのタイヤ幅方向の距離Ｄ（ｍｍ）が、該タイヤの最大幅Ｗ（ｍｍ）に対して、０≦Ｄ／Ｗ≦０．４０の関係を満足し、
さらに、
（ｃ）該複数層の繊維補強材７に含まれる各繊維補強材７ａ、７ｂは、複数本の繊維束８が１方向に配列されて形成されてなるものであり、該繊維補強材の単位幅当たりの繊維束本数Ｙ（本／５０ｍｍ幅）が、２０≦Ｙ（本／５０ｍｍ幅）≦９０である、
ことを特徴とする。図１において、４はトレッド部、５はサイドウォール部、６はビード部である。

図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の参考構造を示し、２つに分離できる機械的留め具のうちの一方の機械的留め具３を構成する２つの部材３ａ、３ｂを、１層のゴム被覆された繊維補強材７を中間に挟んで互いに係合させる状態を説明する外観斜視モデル図であり、（ａ）は、繊維束８が１方向に配列されてゴム被覆９がされて繊維補強材７が形成されているものであり、（ｂ）は、繊維束８ａ、８ｂが２方向の配列状態を呈して、一層の繊維補強材が形成されている場合を示している。図２、図３において、１０は繊維補強材７に設けられた機械的留め具３を通すための孔である。

図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態を示し、２つに分離できる機械的留め具のうちの一方の機械的留め具３を構成する２つの部材３ａ、３ｂを、２層のゴム被覆された繊維補強材７ａ、７ｂを中間に挟んで互いに係合させる状態を説明するため、一部を破砕して示した外観斜視モデル図であり、（ａ）は、繊維補強材７ａの繊維束８１と繊維補強材７ｂの繊維束８２とが互いにほぼ４５度の交差角度で交わるようにして、それぞれが配列されてゴム被覆９がされて繊維補強材７が形成されているものであり、（ｂ）は、繊維補強材７ａの繊維束８１と繊維補強材７ｂの繊維束８２とが互いにほぼ９０度の交差角度で交わるようにして繊維補強材７が形成されている場合を示している。

繊維補強材を構成する繊維束は、ヤング率が１〜１５ＧＰａである繊維束から構成されていることが好ましい。ヤング率がかかる範囲内にある繊維束を使用することにより、ゴム被覆された繊維補強材は、比較的柔軟なゴム系複合材料を実現してなるものであり、該繊維補強材がタイヤの転動により繰り返し加えられる転動歪みに対して、より追従することができるので、優れた耐久性を得ることができるからである。特に本発明では、該ヤング率を２〜８ＧＰａの範囲に設定する。例えば、ナイロン６の繊維束は４ＧＰａであり、この範囲内に入るものである。

本発明において、留め具３をタイヤ内面に投影した留め具領域１１を通過する繊維補強材中の繊維束の平均長さＬ（ｍｍ）は、１５≦Ｌ（ｍｍ）≦２００である。これを図４（ａ）、（ｂ）で説明すると、留め具３をタイヤ内面に投影した留め具領域１１を通る繊維束は、図４（ａ）で８１１、図４（ｂ）で８１１、８２１であり、各繊維束は、繊維補強材７に設けられた機械的留め具３を通すための孔１０によって、分断されている。その分断された後の繊維補強材中の該繊維束の長さの平均長さＬ（ｍｍ）が、１５≦Ｌ（ｍｍ）≦２００の範囲内であることが好ましいのである。機械的留め具をタイヤ内面に抑えるために機能する繊維束の長さには、安定的な固定力を生むための下限があり、本発明者らの知見によれば該下限は１５ｍｍである。また、繊維束の長さが長すぎると、歪みによる応力が大きくなり、留め具、取り付け物体の脱落の危険性が生じてくるので、本発明者らの知見によれば、該上限は２００ｍｍである。また、留め具の取り付け強度を十分に得る上で、より好ましくは６０≦Ｌ（ｍｍ）≦９０の範囲内である。

また、留め具をタイヤ内面に投影した留め具領域１１を通過する繊維補強材７中の繊維束の本数は、４〜９０本であることが好ましい。機械的留め具をタイヤ内面に抑える機能を有する繊維補強材は、より安定的な固定力を生むために下限となる繊維束の本数があり、一方で、本数が多すぎると、繊維補強材の柔軟性がなくなってしまい、留め具、取り付け物体の脱落の危険性が生じてくるので、上限となる繊維束の本数がある。そのため、本発明では、この繊維束の本数を８〜３０本に設定する。ここで「留め具領域１１を通過する繊維補強材７中の繊維束の本数」とは、全方向の通過する繊維束の合計本数であり、例えば、図５に示したモデルの例では、斜め数字で示したように６本である。

参考例１−６、実施例１−２、比較例１−３
機械的留め具部材として、図７（ａ）に示した形態のものを用いて、表１に示した各種の繊維補強材を使用して、図２（ａ）、図３（ｂ）に示した繊維補強材を空気入りタイヤ（１９５／６５Ｒ１５）のトレッド部内周面の赤道部に１個の機械的留め具部材３を該タイヤの加硫成形工程で加硫接着させて設けた。該空気入りタイヤの最大幅は１９５ｍｍである（参考例１−６、実施例１−２、比較例１−３）。

Claims (13)

1. タイヤ内面に、２つに分離できる一対の機械的留め具のうちの一方の機械的留め具であるとともに、少なくとも２つ以上の留め具構成部材から構成される機械的留め具が設置されてなる空気入りタイヤにおいて、
   （ａ）該２つ以上の留め具構成部材がゴム被覆された繊維補強材を挟んで固定されていて、
   かつ、
   （ｂ）該機械的留め具の設置位置が、該機械的留め具の中心位置Ｃとタイヤ赤道線Ｌとのタイヤ幅方向の距離Ｄ（ｍｍ）が、該タイヤの最大幅Ｗ（ｍｍ）に対して、０≦Ｄ／Ｗ≦０．４０の関係を満足し、
   さらに、
   （ｃ）前記繊維補強材は、複数本の繊維束が少なくとも１方向に配列されて形成されてなるものであり、該繊維補強材の単位幅当たりの繊維束本数Ｙ（本／５０ｍｍ幅）が、２０≦Ｙ（本／５０ｍｍ幅）≦９０である、
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記繊維補強材が、繊維束１本当たりの繊維断総面積Ａ（ｍｍ² ／繊維束）が０．０５≦Ａ（ｍｍ² ／繊維束）≦１．２０である繊維束を含んでなることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記繊維補強材が、ヤング率１〜１５ＧＰａである繊維束から構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記繊維補強材が、複数本の繊維束が１方向に配列されて形成されてなるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記繊維補強材が、複数本の繊維束が２方向以上に配列されて形成されてなるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 複数本の繊維束が１方向に配列されて形成されてなる繊維補強材が、該繊維束配列方向が相互に交差する方向のもとで複数層使用されることによって、２方向以上に繊維束が配列された状態を構成してなることを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記繊維補強材中の繊維束が配列されている方向が、タイヤ周方向となす角度（劣角θ）として１５度≦θ≦７５度であることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記留め具を前記タイヤ内面に投影した留め具領域を通過する前記繊維補強材中の各繊維束の平均長さＬ（ｍｍ）が、１５≦Ｌ（ｍｍ）≦２００であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
9. 前記留め具を前記タイヤ内面に投影した留め具領域を通過する前記繊維補強材中の繊維束の本数が、４〜９０本であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
10. 前記２つ以上の留め具構成部材に挟み込まれる繊維補強材が、該繊維補強材を平面視したときの輪郭形状が、鋭利な角部を持たず、曲率半径が５ｍｍ以上の曲線で構成されているか、あるいは該曲率半径が５ｍｍ以上の曲線と直線の組み合わせによって構成されているものであること特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
11. 前記留め具を前記タイヤ内面に投影した該留め具の輪郭形状が、該輪郭形状の重心位置から最も遠い該輪郭線上の任意の点までの距離Ｒが２〜６０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
12. タイヤ内面にある前記一方の留め具に係合する他方の留め具を有する物体を、それら２つの留め具を係合させることによりタイヤ内面に固定してなることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
13. 前記他方の留め具を有する物体が、（ａ）センサーを含む電子回路、（ｂ）バランスウェイト、（ｃ）ランフラット中子、（ｄ）脱酸素剤、乾燥剤および／または紫外線検知発色剤を塗布または搭載した物体、（ｅ）吸音材、（ｆ）面ファスナー部材、のいずれか一つかまたはそれらの複数を組合せた物体であることを特徴とする請求項１２に記載の空気入りタイヤ。

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