JP2007062707A - 補助タンクを付帯した自転車タイヤチューブの自動注気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手動や、電動のエアーポンプによる空気注入の手間が省略でき、走行が軽く、遠距離走行が可能な自転車を提供する。
【解決手段】タイヤチューブ内の圧力より高い圧力を保つ補助タンクを自転車に取付け、タイヤチューブの減圧に対し、自動で圧力空気を補充する構成を付帯させた自転車。
【選択図】 図１

Description

本発明は自転車タイヤチューブにおいて、走行中、停車中を問わず、付帯した補助タンクにより常時、自動で空気を注入する機構に関する。

従来より使用されているすべての自転車にあって、いろいろな便利機構を備えているが、車輪のタイヤチューブに常時、１８０ｋＰａ近辺の空気を加圧、注入した後、洩気、或いは自然に減圧したチューブ内圧力空気を、補充する画期的な機構は付帯されておらず、碗状のピストンを上、下させる手動エアーポンプ、或いは別置のモータ電動エアーポンプにて、規定の圧力まで補充する加圧を行い、車輪リムに設けた棒状吸入弁の円筒状ゴムバルブの機能で、注入した圧縮空気の逆流を何とか防止しているのが実態である。然るに自転車の走行は、悪路も含めて、いろいろな道路で行われるので、チューブ内圧力は始終、脈動し、棒状吸入弁、近辺には予期せぬ脈動圧力が発生し、該、棒状吸入弁が振動したり、長期においては円筒状ゴムバルブの材質劣化も起こり、この原因でチューブ内の空気圧力が減圧し、これを気付かずその儘、走行すれば短期に走行不能に落入り、この為自転車を停車の上、エアーポンプを何とか探して、これにてチューブ内、空気を加圧、注入する機構が中心である。又、ハブ等にエアーポンプを内蔵させる、メカも近年において出現したが、コストやメカの寿命等、問題が多く一般化していない。

上述に示した自転車のチューブに空気を注気するにあって、解決すべき課題を説明する。
一般的な自転車にあって、車輪のタイヤに内蔵されるチューブに必要圧力まで注入した後、起こり得る問題点について記述すると、先ずチューブの注入口には、棒状吸入弁と、該、弁にかぶせる逆止作用のある弾性部材の円筒状ゴムバルブとで、チューブ内空気の外部への漏洩を防止しているが、この円筒状ゴムバルブの弾性部材は、棒状吸入弁とのバルブ機能のみでなく、この吸入弁外胴の内周面との間で、強い力で締め付け、該、円筒状ゴムバルブの外周面で、チューブ内からの洩気を防止する役目もある。然るに前述した様に、この棒状吸入弁には種々な脈動圧力が掛かり、更に締付けた儘、２〜３ヶ月は保持できるので、その間洩れの発生は少ないが、半面、付着現象の発生や、弾性力の劣化が起り、円筒状ゴムバルブが破損し洩れが発生する。特にチューブ内圧力の高、低に関係せずに走行を続行させると、長期に渉って、棒状吸入弁を作動させない事になり、該、弾性部材の劣化や付着が進み、洩れを助長させることになる。

次にチューブ自体の材質に関し考察すれば、円筒形状にする形態と、合せて加圧に対する伸びを考えたチューブの厚みが重要である。然し、近年はチューブの材質が改善され、微小の孔洩れの発生は少ないが、チューブ内圧を減圧の儘、運転すると、運転する外力と、圧力変動によってチューブ内に、不規則な圧力が作用し、繰返すチューブの伸縮によって材質を痛めて、チューブに微小孔が発生し、洩れの原因をつくることになる。

本発明は、このような従来の自転車のタイヤチューブに、起こり得る可能性のある課題に対して、走行に支障をきたす事を無くすると共に、すべて自動で、これらの弊害、課題を排除すべく構成したものである。

本発明は上記、課題を克服し、達成させる解決方法として、自転車の前輪、後輪共、車軸ハブ外周及び、車輪リム内周に、チューブ内空気圧力より、高い圧力を保持した補助タンクを付帯させると共に、棒状吸入弁にかぶせる円筒状ゴムバルブの外面、内面からの洩れ防止を完璧に構造化し、且チューブ内面からの微小なる洩れに対しても、補助タンク機能により、自動で棒状吸入弁より空気を注気し、常時チューブ内、空気圧力を正常圧力に保持させる構成とした。又本発明は機械的な機構を一切、使用せず、摩耗とか機能破損の憂いをなくした。

上述したように、本発明構成は、図１より図１０に示すが、本発明がもたらす効果は次の通りである。
本発明の自転車タイヤチューブの自動注気装置は、前、後輪の車軸ハブ周辺、若しくは車輪リム内周に、タイヤチューブ内空気圧力より高い圧力を保持した、補助タンクを備えて注気する方式であるので、機械的な構成は皆無であり、機能の不具合や部品の摩耗によるトラブルは一切、発生しない。又、チューブ内圧力の微少の減圧も補助タンクからの対応で補充する構成である故、対応が早く、減圧をしたままの走行によるチューブ内圧の不安定は起きないのでチューブ破損等の大きな事故に発展しない。

更に、該、補助タンクによる注気加圧構成の最も大きな特徴は、タイヤチューブに付帯する棒状吸入弁、及び、補助タンクに構成した、エアーポンプに接続する棒状吸入弁は、共に円筒状ゴムバルブの内面からの圧力、及び外面からの圧力、共、外気に洩れない構造の弁機構を構成しているので、該、弁機構からの洩気は一切起こらない。

又、チューブ内空気圧力は、常に一定範囲の圧力を保持しているので、走行が極めて軽快な自転車の車輪を確保できる。このことによって、手動や、電動のエアーポンプによる空気注入の手間が省略できるばかりか、走行が軽く、遠距離走行のサイクリング等も、心配なく実行できる。

本発明の実施例を図１〜図１０に基づいて説明する。

本発明の図１〜図４において、１は車軸ハブ周辺に構築した補助タンクで１８０°、２つ割、円筒に構成する。２は車軸ハブボスで、６セットボルトを２ヶ所設ける。３は連絡孔で、１補助タンク内部を連結し、４、Ｏリングで外気と封止する。５は２つ割の締付ねじ、７は補助タンク用棒状吸入弁、８は調圧弁、で内部に２０〜２５ｋＰａの差圧で作動する。１１調圧弁円筒状ゴムバルブ、９調圧弁棒で１０調圧弁吐出口を構成する。尚、調圧弁は、スプリングを主体で、構成することもできる。１３は車軸ハブ、１４はハブ軸受、１５はスポーク取付円板、１６はスポークで、１補助タンクを１３車軸ハブ外周部に固定するについて、挿入に必要であれば２〜３本、１６スポークを１５スポーク取付円板より外して組立て、後で現状に復帰させる。１７はチューブ用棒状吸入弁で、図６Ａに示す構造に構成する。１８は銅管で１２銅管ジョイントでつなぐ。

以下に上記、構成の作動を説明する。
２０タイヤチューブ内空気圧力は、１８０ｋＰａを確保することを条件として、且、１７チューブ用棒状吸入弁の作動差圧は、１２０ｋＰａ程度になり、従って、１８銅管内圧力は３００ｋＰａ必要になる。８調圧弁は、２０〜２５ｋＰａの差圧を設定することによって、１補助タンク内圧力は、３２５ｋＰａが必要圧力となる。

今、２０自転車チューブ中心径＝６３ｃｍ、チューブ断面径２．７ｃｍとして、チューブ内容積は、０．７８５×２．７^２×π×６３＝１１３２．６２８８１８ｃｍ^３（ｃｃ）となる。
次に車軸ハブ周辺部にリング状に、１補助タンクを付帯すると、実施例として返しベンド（ロング型、１１／２″径）を使用すれば、中心径Ｃ＝φ１１４．４、外径Ｄ＝φ１６３、返しベンド径Ａ＝φ４８．６となるので、１補助タンク内容積は、
０．７８５×４．１２^２×π×１１．４４＝４７８．８９４６５ｃｍ^３（ｃｃ）となり、
返しベンドの端面は、蓋をしているので、内容積は４７６ｃｍ^３（ｃｃ）位になる。
１補助タンク内圧力は３２５ｋｐａに於いて、チューブ内空気圧力が、１７０ｋｐａに低下した時、２０チューブの洩れ空気量は、１１３．２６ｃｍ^３（ｃｃ）、故に１補助タンクから該、洩れ空気量を補充した時の、１補助タンク内圧力は、
４７６×（３．２５＋１．０３３）−１１３．２６／４７６＝４．０４５０５８８ｋｇｆ／ｃｍ^２ａｔａ、４．０４５０５５８−１．０３３＝３．０１２０５８８ｋｇｆ／ｃｍ^２ａｔｕ、≒３０１．２ｋｐａ、ａｔｕ、
従って１補助タンク内圧力は３０１．２ｋｐａを保持している。

更に図７、図８にあって、１Ａ補助タンクを、２９車輪リムに沿って、内周に構築した時の外観図を示したのが図７で、図８Ａで、１Ｃは車輪リムへの取付金具を表わし、１６スポークと一緒に固定する。尚、１６スポークは、図に示す如く左、右に振り分けが必要になる。尚１Ａ補助タンクの内容積は、１補助タンクと同一が条件となる。

図９は、１Ｂ補助タンクを１８０°相対に、２ヶ所、２９車輪リムに取付けた構成を示し該、１Ｂ補助タンクの形状は、円筒形、角筒形等は、２９車輪リムへの固定に合せて決定する。又８Ａ調圧弁は内蔵形で図１０に構成を示す。本発明形態の、１Ｂ補助タンク内容積は、１補助タンクと同一が条件である。

次に図５、図６について構造と作動について説明する。
図５は、従来の自転車の車輪リムに付帯している棒状吸入弁を表わし、２１吸入弁棒には２３吸入弁棒、円筒ゴムバルブで２２吸入口の開閉を行うと共に、２４締付ナットのねじ込みでａ部で、２３吸入弁棒、円筒ゴムバルブの閉止を行うが、２１吸入弁棒の外部先端ｂ部はフリーになっている。
この構成にあっては、２３吸入弁棒、円筒ゴムバルブの挿入不良や、材質劣化で弾性力が失われると、ａ部が破損し、２２吸入口からも洩気が発生しａ、ｂ部共、大きな漏洩が起こることが多い。

図６にあって、図６Ａは、１７チューブ用棒状吸入弁部の詳細を示し、突面封止部のａ部に隣接して２５Ｏリングを挿入し、且、２１吸入弁棒の外部先端は、弾性材質の２８パッキンで洩れを封止しているので、外気への洩気は完全に遮断されている。
又、図６Ｂは１、１Ａ、１Ｂの補助タンクの棒状吸入弁の構造を示し、この構造も図６Ａと同じく２５Ｏリング、２８Ａパッキンで洩れは完全に封止している。
尚１、１Ａ、１Ｂの補助タンクに空気を注気するときは、２６Ａ封止ナットを外せば従来と同じ構成でエアーポンプの接続で対応できる。但しエアーポンプは高圧用が必要になり、圧力としては４５０ｋｐａが必要である。

ハブ周辺補助タンク式自転車に装着した自動注気装置図。 ハブ周辺補助タンク正面図。 ハブ周辺補助タンク平面図。 外部形調圧弁構造図。 従来構造の自転車棒状吸入弁構造図。 本発明により連結するチューブ用棒状吸入弁構造図。 本発明による補助タンク棒状吸入弁構造図。 本発明による車輪リム内周形補助タンク、自転車に装着した自動注気装置図。 本発明による車輪リム内周形補助タンク平面図。 本発明による車輪リム内周形補助タンク断面図。 本発明による車輪リム取付形補助タンク、自転車に装着した自動注気装置図。 内蔵形調圧弁構造図。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ……各補助タンク
２ ……車軸ハブボス
３ ……連絡孔
６ ……セットボルト
７ ……補助タンク用棒状吸入弁
８ ……調圧弁
９ ……調圧弁棒
１０ ……調圧弁吐出口
１１ ……調圧弁円筒状ゴムバルブ
１３ ……車軸ハブ
１４ ……ハブ軸受
１５ ……スポーク取付円板
１６ ……スポーク
１７ ……チューブ用棒状吸入弁
２０ ……タイヤチューブ
２５ ……Ｏリング
２６Ａ ……封止ナット
２８、２８Ａ ……パッキン
２９ ……車輪リム
Ｌ１ ……従来の棒状吸入弁の長さ
Ｌ２ ……本発明のタイヤチューブ棒状吸入弁の長さ
Ｌ３ ……補助タンクの棒状吸入弁の長さ
Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ１＞、を表わす。

Claims (4)

1. 自転車のタイヤチューブに、圧縮空気を注入するために、車輪リム、内周の一点に棒状吸入弁にて、空気吸入口を構成する自転車の車輪にあって、中心に車軸ハブを構成し、該、ハブの両端にハブ軸受、スポーク取付円板を備え、該、ハブ外周部に補助タンクを構築し、補助タンク内、圧力をタイヤチューブ内、圧力よりも高圧に保持し、補助タンクとタイヤチューブを接続すると共に、タイヤチューブ内、圧力の減圧に対応して、補助タンクより、必要な圧力空気を自動で供給し乍ら、タイヤチューブ内の圧力を、一定に保てる構造を備えたことを、特徴とした補助タンクを付帯した自転車タイヤチューブの自動注気装置。
2. 自転車のタイヤチューブに、圧縮空気を注入するために、車輪リム、内周の一点に棒状吸入弁にて、空気吸入口を構成する自転車の車輪にあって、該、車輪リムの内周に沿った、円筒型の補助タンクを構築し、補助タンク内、圧力をタイヤチューブ内、圧力よりも高圧に保持するよう、車輪リム内周に固定し、補助タンクとタイヤチューブを接続すると共に、タイヤチューブ内、圧力の減圧に対応して、補助タンクより必要な圧力空気を、自動で供給し乍ら、タイヤチューブ内の圧力を、一定に保てる構造を備えたことを、特徴とした補助タンクを付帯した自転車タイヤチューブの自動注気装置。
3. 自転車のタイヤチューブに、圧縮空気を注入するために、車輪リム、内周の一点に棒状吸入弁にて、空気吸入口を構成する自転車の車輪にあって、該、車輪リム内の、空気吸入口に当たる一点を中心に、円筒、或いは角筒形の補助タンクを、該、位置と、１８０°相対との２ヶ所に構築し、この２つの補助タンクを接続すると共に、該、補助タンク内、圧力をタイヤチューブ内、圧力よりも高圧に保持し、空気吸入口に当たる個所の補助タンク内にチューブ用棒状吸入弁を構設すると共にタイヤチューブ内、圧力の減圧に対応して、補助タンクより、必要な圧力空気を、自動で供給し乍ら、タイヤチューブ内の圧力を、一定に保てる構造を備えたことを、特徴とした補助タンクを付帯した自転車タイヤチューブの自動注気装置。
4. 自転車のタイヤチューブに設ける棒状吸入弁、および、自転車の自動注気装置として付帯させた補助タンクに設けた棒状吸入弁にあって、円筒状ゴムバルブをかぶした吸入弁棒の突面封止部に隣接して、Ｏリングにてダブルに、封止構造を構築すると共に、吸入弁棒の外部先端部も弾性材質で接面封止するパッキンを構成したことを特徴とする自転車に構成する棒状吸入弁の構造。

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