JP2005335459A

JP2005335459A - タイヤへの窒素ガス充填方法及びその装置

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Publication number: JP2005335459A
Application number: JP2004154386A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Iwama; 庸晁岩間
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2024-05-25
Also published as: JP4388851B2

Abstract

【課題】タイヤへの悪影響を生じることなく、簡単な作業で、タイヤ内に窒素ガスを注入充填する方法及び装置を提供する。
【解決手段】気密ボックス(２)にタイヤバルブ(13)を開状態にしたタイヤ(１)を収容する。気密ボックス(２)内を減圧手段(７)で所定の圧力まで減圧する。気密ボックス(２)内の圧力が所定圧に達すると、気密ボックス(２)内に窒素ガス供給源(12)からボックス内圧が大気圧に達するまで窒素ガスを充填して、タイヤ(１)内を大気圧の窒素ガスで充満させる。この大気圧の窒素ガスで充満したタイヤ(１)を気密ボックス(２)から取り出し、タイヤバルブ(13)をセットした後、窒素ガスを追充填してタイヤ(１)内を所定圧に昇圧させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤへの窒素ガス充填方法及びその装置に関し、特に、自動車や単車などの車両に装着されるチューブレスタイヤに窒素ガスを充填する方法及び装置に関する。

近年、熱膨張係数が小さいこと、タイヤの内圧低下が少ないこと、タイヤとホイールの酸化が防止されること、ロードノイズが低減することなどの理由により、車両用のタイヤに窒素ガスを充填することが多くなってきた。

そして、窒素ガスを充填すると、空気に較べてタイヤ内の気密性が高くなるので、上述の利点に加えて、燃費の向上、タイヤ磨耗の低減、バースト火災の防止という利点が挙げられる。

タイヤ内に窒素ガスを充填するものとして、従来、タイヤ内からエアーを吸引し、しかる後に、窒素ガス供給源からの窒素ガスを充填するものや、タイヤ内に窒素ガスを加圧充填したのちタイヤ内のガスを大気放出する操作を数回繰り返すことにより、タイヤ内の窒素濃度を高めるようするものなどが提案されている。
特開２００１−２６２６０号公報

しかし、窒素ガスの充填放出を繰り返して、窒素ガス濃度を高める技術は、大気圧下でおこなっており、一回あたりの操作で向上する窒素ガス濃度は僅かであり、タイヤ内への窒素ガスの充填−放出を数回繰り返えさなければならず、作業が面倒になるうえ窒素ガスの使用量が多くなるという問題があった。

一方、従来のタイヤ内を減圧して、窒素ガスを充填するものでは、大気圧下でタイヤ内からガスを吸引すると、タイヤ内外の圧力差でタイヤの外形が凹陥変形する状態となる。タイヤはカーカスコードやベルトによって保形性を維持し、張力方向に対しては強い対抗性を有しているが、圧縮方向への対抗性は十分とはいえない。このため、タイヤ外形が凹嵌変形することは、タイヤにとって好ましいことではない。

本発明はこのような点に着目して、タイヤへの悪影響を生じることなく、簡単な作業で、タイヤ内に窒素ガスを注入充填する方法及び装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、請求項１に記載の発明はタイヤへの窒素ガス充填であって、タイヤバルブを開状態に保持したタイヤを気密ボックスに収容し、気密ボックス内を減圧手段で減圧し、気密ボックス内の圧力が所定の圧力まで減圧されると、窒素ガス供給源から気密ボックス内にボックス内圧が大気圧に達するまで窒素ガスを充填することにより、タイヤ内を大気圧の窒素ガスで充満させ、この大気圧の窒素ガスで充満したタイヤを気密ボックスから取り出し、タイヤバルブを閉止した後、窒素ガスを追充填してタイヤ内を所定圧に昇圧させることを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明はタイヤへの窒素ガス充填方法であって、タイヤバルブを開状態に保持したタイヤを気密ボックスに収容し、気密ボックス内に収容されているタイヤのタイヤバルブ部にガス給排管を連通接続し、気密ボックス内を減圧手段で減圧するとともに、タイヤ内をガス給排管を介して減圧手段で減圧し、気密ボックス内及びタイヤ内の圧力が所定の圧力まで減圧されると、気密ボックス内にボックス内圧が大気圧に達するまで大気を充填するとともに、窒素ガス供給源からタイヤ内にタイヤ内圧が大気圧になるまでガス給排管を介して窒素ガスを充填し、この大気圧の窒素ガスで充満したタイヤを気密ボックスから取り出し、タイヤバルブを閉止した後、窒素ガスを追充填してタイヤ内を所定圧に昇圧させることを特徴としている。

更に、請求項４に記載の発明はタイヤへの窒素ガス充填装置であって、タイヤバルブを開状態に保持したタイヤを収容する気密ボックスに減圧手段を減圧路を介して連通接続するとともに、該気密ボックスに窒素ガス源をガス供給路を介して連通接続したことを特徴としている。

更にまた、請求項５に記載の発明はタイヤへの窒素ガス充填装置であって、タイヤバルブを開状態に保持したタイヤを収容する気密ボックスと、この気密ボックス内に収容されているタイヤのタイヤバルブに連通接続するガス給排管と、気密ボックスと減圧手段とを連通接続するガス通路内に配置した三方弁と、この三方弁よりも気密ボックス側のガス通路に流路切換弁を介して連通接続した前記ガス給排管と、この流路切換弁よりもタイヤ側のガス給排管に流路開閉弁を介して連通接続した窒素ガス供給源とからなることを特徴としている。

請求項１に開示した本発明では、タイヤバルブを開いた状態のタイヤを気密ボックス内に収容し、気密ボックス内を減圧することにより、タイヤの内外に差圧で生じない状態でタイヤ内及び気密ボックスから空気を排除したのち、気密ボックス内に窒素ガスを大気圧になるまで充填注入することで、タイヤ内外に差圧が生じない状態でタイヤ内及び気密ボックス内を窒素ガス置換を行うことになる。そして、大気圧で窒素ガスが充填されているタイヤをタイヤバルブが開いた状態で気密ボックスから取り出しても、内外に大気圧差がないことから、大気がタイヤ内に流入することはない。そして、タイヤバルブを閉じた後に窒素ガスを所定の圧力まで追充填することで、タイヤに無理な変形を与えることなく、１回の作業で、確実に高濃度の窒素ガスを充填することが出来ることになる。

また、請求項２に開示した本発明では、タイヤバルブを開状態に保持したタイヤを気密ボックスに収容し、気密ボックス内に収容されているタイヤのタイヤバルブ部にガス給排管を連通接続し、気密ボックス内を減圧手段で減圧するとともに、タイヤ内をガス給排管を介して減圧手段で減圧し、気密ボックス内及びタイヤ内の圧力が所定の圧力まで減圧されると、気密ボックス内にボックス内圧が大気圧に達するまで大気を充填するとともに、窒素ガス供給源からタイヤ内にタイヤ内圧が大気圧になるまでガス給排管を介して窒素ガスを充填し、この大気圧の窒素ガスで充満したタイヤを気密ボックスから取り出し、タイヤバルブを閉止した後、窒素ガスを追充填してタイヤ内を所定圧に昇圧させるようにしていることから、タイヤの内外に差圧が生じない状態でタイヤ内から大気(空気)を排除することができるとともに、タイヤ内外に差圧を生じない状態でタイヤ内を窒素ガスで置換することができる。このとき、大気圧で窒素ガスが充填されているタイヤをタイヤバルブが開いた状態で気密ボックスから取り出しても、内外に大気圧差がないことから、大気がタイヤ内に流入することはない。そして、タイヤバルブを閉じた後に窒素ガスを所定の圧力まで追充填することで、タイヤに無理な変形を与えることなく、１回の作業で、確実に高濃度の窒素ガスを充填することが出来ることになる。そして、タイヤへの窒素ガス充填時には、気密ボックス内には大気が流入することになるから、使用する窒素ガスはタイヤに注入する分だけであり、窒素ガスの使用量を節約することができる。
なお、この場合、僅かな時間でもタイヤ内への窒素ガスの充填を気密室への空気充填に先立って行うと、タイヤとリムとの隙間部分からの空気侵入を抑制できることになる。

図は本発明装置の一実施形態を示す概略図であり、図１は第１実施形態を示す概略構成図である。
このタイヤへの窒素ガス充填装置は、タイヤ(１)を収容する気密ボックス(２)と、この気密ボックス(２)内の空間に連通接続されている減圧路(３)と、同じく気密ボックス(２)内の空間に連通接続されている窒素ガス供給路(４)とで構成してある。

減圧路(３)には、圧力計(５)、流路開閉弁(６)、真空ポンプ(７)が気密ボックス(２)側から順に配置してあり、窒素ガス供給路(４)には、二次側圧力計(８)、圧力調整弁(９)、流路開閉弁(10)、一次側圧力計(11)、窒素ガス供給源としての窒素ガス貯蔵容器(12)が気密ボックス(２)側から順に配置してある。

上述の装置では、気密ボックス(２)の内部にタイヤ(１)をそのタイヤバルブ(13)を開放した状態で収容し、気密ボックス(２)を密閉する。ついで、減圧路(３)の流路開閉弁(６)を開弁するとともに、真空ポンプ(７)を作動させて、気密ボックス(２)内を減圧する。タイヤバルブ(13)を開放状態にしているタイヤ(１)の内圧は気密ボックス(２)の内圧低下に同期して低下することから、タイヤ(１)の内外で圧力差が生じることはなく、タイヤ自体が保有している弾性力でその形状が保持された状態となっている。

そして、気密ボックス(２)内の内圧が予め設定されている圧力(例えば２kPa)まで低下すると、真空ポンプ(７)の作動を停止させるとともに、減圧路(３)の流路開閉弁(６)を閉弁する。

ついで、窒素ガス供給路(４)の流路開閉弁(10)を開弁させて、窒素ガス貯蔵容器(12)から、窒素ガスを気密ボックス(２)内に供給する。このとき、タイヤ(１)のタイヤバルブ(13)が開放状態になっていることから、気密ボックス(２)内とタイヤ(１)内とは連通状態となっていることから、気密ボックス(２)内に流入した窒素ガスはタイヤ(１)内にも流入し、タイヤ(１)の内外は常時同圧を維持している。そして、気密ボックス(２)内の圧力が大気圧と同圧になると、窒素ガス供給路(４)の流路開閉弁(10)を閉弁させる。

次に、気密ボックス(２)を開いて内部からタイヤ(１)を取り出す。このとき、タイヤ(１)の内圧は大気圧であることから、気密ボックス(３)から大気中に取り出してもタイヤ内に大気が侵入することはない。そして、大気中に取り出したタイヤ(１)のタイヤバルブ(13)を閉じたのち、図示を省略した窒素ガス供給手段から、タイヤ内圧が所定圧(例えば２２０〜２５５kPa)となるように窒素ガスを追充填する。

これにより、タイヤ(１)の内部には、高濃度の窒素ガスが所定圧まで充填されることになる。

図２は、本発明装置の異なる実施形態を示す概略構成図を示している。
このタイヤへの窒素ガス充填装置は、タイヤ(１)を収容する気密ボックス(２)と、この気密ボックス(２)内と減圧手段となる真空ポンプ(７)とを連通接続するガス通路(15)と、窒素ガス供給源となる窒素ガス貯蔵容器(12)と、気密ボックス(２)内に収容されているタイヤ(１)に窒素ガスを供給する窒素ガス供給系(16)とで構成してある。

ガス通路(15)は、気密ボックス(２)側が２つの通路に分岐してあり、両通路(15a)(15b)ともに気密室ボックス(２)内で開口している。そして、この分岐部と真空ポンプ(７)との間に、三方弁(17)、圧力計(５)、流路開閉弁(６)が気密ボックス(２)側から順に配置してある。この三方弁(17)は、気密ボックス(２)内が真空ポンプ(７)に連通する状態と、ガス通路(15)によるガス給排系の系外の空間に連通する状態とに切換えるように構成してある。

一方の分岐通路(15b)には流路開閉弁(18)が介在させてあり、この流路開閉弁(18)の配置部よりも気密ボックス(２)側部分に前記窒素ガス供給系(16)が連通接続してある。そして、窒素ガス供給系(16)が連通連結してある分岐通路(15b)の気密ボックス(２)内での開口端とタイヤ(１)のタイヤバルブ(13)とがガス給排管(19)で連通接続してある。符号(20)は窒素ガス供給系(16)に配置した流路開閉弁である。

このように構成したタイヤへの窒素ガス充填装置では、気密ボックス(２)の内部にタイヤ(１)をそのタイヤバルブ(13)を開放した状態で収容し、そのタイヤバルブ(13)にガス給排管(19)を接続して気密ボックス(２)を密閉する。ついで、前記窒素ガス供給系(16)に配置されている流路開閉弁(20)を閉じ、一方の分岐路(15b)に配置した流路開閉弁(18)を開き、三方弁(17)を真空ポンプ(７)に連通する状態に切り換え、ガス通路(15)に介在されている流路開閉弁(６)を開弁させた状態で真空ポンプ(７)を作動させて、気密ボックス(２)内及びタイヤ(１)内を同時に減圧する。
これにより、タイヤ(１)の内外で圧力差が生じることがないから、タイヤ自体はその弾性力でその形状が保持された状態となっている。

そして、気密ボックス(２)内の内圧が予め設定されている圧力(例えば２kPa)まで低下すると、真空ポンプ(７)の作動を停止させるとともに、ガス通路(15)に介在されている流路開閉弁(６)、一方の分岐路(15b)に配置した流路開閉弁(18)を閉弁する。

ついで、窒素ガス供給系(16)に配置した流路開閉弁(20)を開弁するとともに、三方弁(17)を切り換える。これにより、気密ボックス(２)の内圧と外部の圧力(大気圧)との差圧で、気密ボックス内に大気が流入するとともに、タイヤ(１)の内部に窒素ガスが充填される。そして、タイヤ(１)内の内圧が大気圧と同圧になると、窒素ガス供給系(16)に配置した流路開閉弁(20)を閉弁する。

次に、気密ボックス(２)を開いて、タイヤバルブ(13)からガス給排管(19)を外し、タイヤ(１)のタイヤバルブ(13)を閉じたのち、内部からタイヤ(１)を取り出す。このとき、タイヤ(１)の内圧は大気圧であることから、気密ボックス(２)から大気中に取り出してもタイヤ内に大気が侵入することはない。そして、大気中に取り出したタイヤ(１)に図示を省略した窒素ガス供給手段から、タイヤ内圧が所定圧(例えば２２０〜２５５kPa)となるように窒素ガスを追充填する。

この実施形態の場合、タイヤ(１)内への窒素ガス注入を気密ボックス(２)への大気流入よりも僅かな時間だけ先行させることにより、タイヤとホイールとの接触部分での密着が確実化し、気密ボックス(２)内の大気がタイヤ(１)内に流入することを防止することができる。

上記各実施形態では、窒素ガス供給源として窒素ガス貯蔵容器(12)を例に説明したが、窒素ガス供給源としては、空気分離方式の窒素精製装置であってもよい。また、減圧手段としては、前述の真空ポンプ(７)に限らず、吸引ファンであってもよい。

なお、本発明では、気密ボックス(２)内に複数のタイヤ(１)を収容して処理を行うことにより１台分の自動車のタイヤを一挙に処理することができる。

本発明は、自動車や自動二輪車に装着して使用されるタイヤへの窒素ガス充填に適用することができる。

第１実施形態を示す概略構成図である。第２実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１…タイヤ、２…気密ボックス、７…減圧手段、12…窒素ガス供給源、13…タイヤバルブ。

Claims

タイヤバルブを開状態に保持したタイヤを気密ボックスに収容し、気密ボックス内を減圧手段で減圧し、気密ボックス内の圧力が所定の圧力まで減圧されると、窒素ガス供給源から気密ボックス内にボックス内圧が大気圧に達するまで窒素ガスを充填することにより、タイヤ内を大気圧の窒素ガスで充満させ、この大気圧の窒素ガスで充満したタイヤを気密ボックスから取り出し、タイヤバルブを閉止した後、窒素ガスを追充填してタイヤ内を所定圧に昇圧させることを特徴とするタイヤへの窒素ガス充填方法。
タイヤバルブを開状態に保持したタイヤを気密ボックスに収容し、気密ボックス内に収容されているタイヤのタイヤバルブ部にガス給排管を連通接続し、気密ボックス内を減圧手段で減圧するとともに、タイヤ内をガス給排管を介して減圧手段で減圧し、気密ボックス内及びタイヤ内の圧力が所定の圧力まで減圧されると、気密ボックス内にボックス内圧が大気圧に達するまで大気を充填するとともに、窒素ガス供給源からタイヤ内にタイヤ内圧が大気圧になるまでガス給排管を介して窒素ガスを充填し、この大気圧の窒素ガスで充満したタイヤを気密ボックスから取り出し、タイヤバルブを閉止した後、窒素ガスを追充填してタイヤ内を所定圧に昇圧させることを特徴とするタイヤへの窒素ガス充填方法。
タイヤ内への窒素ガスの充填を気密ボックス内への大気の充填よりも微小時間先行させるようにした請求項２に記載したタイヤへの窒素ガス充填方法。
タイヤバルブを開状態に保持したタイヤを収容する気密ボックスに減圧手段を減圧路を介して連通接続するとともに、該気密ボックスに窒素ガス源をガス供給路を介して連通接続したタイヤへの窒素ガス充填装置。
タイヤバルブを開状態に保持したタイヤを収容する気密ボックスと、この気密ボックス内に収容されているタイヤのタイヤバルブに連通接続するガス給排管と、気密ボックスと減圧手段とを連通接続するガス通路内に配置した三方弁と、この三方弁よりも気密ボックス側のガス通路に流路切換弁を介して連通接続した前記ガス給排管と、この流路切換弁よりもタイヤ側のガス給排管に流路開閉弁を介して連通接続した窒素ガス供給源とからなるタイヤへの窒素ガス充填装置。