JP2007284032A - 気体自動充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既製のホイールに後付けにて簡単に装着することができると共に、タイヤの空気圧を所定圧に保持させることができる気体自動充填装置を提供すること。
【解決手段】ベルト体２に沿って取り付けられ、内部に高圧空気を充填することができる高圧気体貯留部３と、前記ベルト体２の一部に取り付けられ前記高圧気体貯留部３に貯留された高圧気体を、ホイールに装着されたタイヤ内に規定圧力となるように充填することができる気体充填手段４が具備されている。前記ベルト体２の両端部にはコネクタ７，８が取り付けられ、コネクタ７，８を利用してベルト体２をホイールのリムに巻き付けて装着することで、タイヤ内の気圧を自動的に調整することができる気体自動充填装置を後付けで取り付けることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、既製のホイールに容易に取り付けることができ、タイヤの内部圧力が低下した場合に自動的に空気あるいは不活性ガス等の気体をタイヤ内に充填することが可能な気体自動充填装置に関する。

自動車や航空機、その他の乗用車輌等に備えられる空気（気体）入りタイヤは、一般的に金属製のホイールに対してゴム製の前記タイヤが装着された状態で利用され、チューブレスタイヤと称呼されている。前記タイヤ内に封入された気体は、例えばホイールとタイヤとの接合部から僅かずつ漏れることもあり、これによりタイヤ気圧（以下、空気圧ともいう。）が低下する。また、環境温度の低下と共に空気圧が低下する場合もある。

タイヤ内の前記空気圧が低下した状態においては、タイヤの寿命が短くなるだけでなく、燃費も悪くなることも周知のとおりであり、更にはバーストなどの重大な事故に繋がる問題も招来される。したがって、タイヤの空気圧が規定圧力であるか否かを日頃から点検し、前記空気圧が低下している場合には、その都度加圧ポンプ等を利用して圧搾空気等をタイヤに補充する操作が必要になる。

そこで、ホイールのリムとハブを連結するスポーク部分を中空状に成形して圧搾空気室とし、その圧搾空気室に圧搾空気を充填することができる空気注入バルブを備えたホイールの構成が特許文献１に開示されている。このホイールにおいては、前記圧搾空気室から一方向弁を介してタイヤの空気室内に圧搾空気を送り込むことができるように構成されており、前記一方向弁を人為的に適宜開弁させることで、前記圧搾空気室内に蓄積された空気を、リムの一部に形成された空気導入孔を介してタイヤ内に充填することができる。
実開昭６１−２７７０５号公報

ところで、前記特許文献１に開示された構成においては、ホイール自体のスポーク部分に圧搾空気室を形成しなければならず、その加工が容易ではないこと、またホイールのデザインに大きな制約が生ずること等の問題が多く、未だに商品化はなされていない。また、既製のホイールに後付によって圧搾空気室を設けることができないという問題もあり、実用性に乏しいものであった。

本発明は、前記課題を解決すべくなされたものであり、ホイール自体に圧搾空気室を加工により設けることなく、既製のホイールに後付けにて簡単に装着することができる気体自動充填装置を提供しようとするものであり、加えてタイヤの空気圧を自動的に所定圧に調整することができる気体自動充填装置を提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされた本発明にかかる気体自動充填装置は、ホイールのリムに添わせて装着されるベルト体と、当該ベルト体と一体に、または別体に形成されて内部に高圧気体が貯留される高圧気体貯留部と、当該高圧気体貯留部に貯留された高圧気体を、前記ホイールに装着されたタイヤ内に規定圧力となるように充填する気体充填手段とを具備した点に特徴を有する。

この場合、前記ベルト体の各端部には、互いに連結させることで当該ベルト体を前記ホイールのリムに添わせて装着状態にすることができるコネクタがそれぞれ取り付けられ、前記各コネクタは、タイヤ内部に充填された気体の圧力を受けて、連結状態がより強固となるように構成されていることが望ましい。

そして、好ましくは前記高圧気体貯留室は、前記ベルト体の長手方向に沿って形成され、高分子素材またはゴム素材により気体のシールド機能が施された構成にされる。

加えて好ましい形態においては、前記気体充填手段には、タイヤ内の規定圧力を設定するために利用される基準圧力源と、当該基準圧力源の気圧と前記タイヤ内の気圧との比較によりバルブが開閉制御される気体充填バルブとが具備され、前記高圧気体貯留室に貯留された高圧気体を、前記気体充填バルブを介してタイヤ内に充填するように構成される。

この場合、前記気体充填手段を構成する前記基準圧力源の気圧を調整することができる気圧調整手段を備えることが望ましい。

前記した構成による気体自動充填装置によると、ホイールのリムに添わせて装着されるベルト体に、高圧気体貯留部と、当該高圧気体貯留部に貯留された高圧気体をタイヤ内に規定圧力となるように充填する気体充填手段とが具備された構成にされているので、ホイール自体に圧搾空気室を設けることなく、既存のホイールに後付けにて簡単に装着することができる。

また、前記気体充填手段が、タイヤ内の気圧の低下に伴って自動的に高圧気体貯留部からタイヤ内に圧搾空気を充填する動作を行うので、エアーの充填を長期間にわたって必要としないメンテナンスフリーの空気入りタイヤを提供することが可能となる。

以下、この発明にかかる気体自動充填装置について、図に示す好ましい実施の形態に基づいて説明する。図１はこの発明にかかる気体自動充填装置１の全体構成を示したものであり、この装置はベルト体２と、当該ベルト体２に沿って取り付けられ内部に高圧空気を充填することができる高圧気体貯留部３と、前記ベルト体２の一部に取り付けられ前記高圧気体貯留部３に貯留された高圧気体を、後述するホイールに装着されたタイヤの空気室内に規定圧力となるように充填することができる気体充填手段４により構成されている。

なお、前記気体充填手段４の一部には、気体充填口５が形成されており、図示せぬ圧搾ポンプ等からの気体を前記充填口５を介して前記高圧気体貯留部３内に充填することができるように構成されている。そして、前記ベルト体２の各端部には、互いに連結させることで前記ベルト体２をホイールのリムに添わせて装着状態にすることができるコネクタ７，８がそれぞれ取り付けられている。

図２〜図４はベルト体２の両端部にそれぞれ取り付けられたコネクタ７，８の構成例を説明するものであり、図２は前記コネクタ７，８を対峙させた状態を平面図で示し、図３は同じく側面図で示している。さらに図４は、前記コネクタ７，８が連結した状態を側面図で示している。

前記一方のコネクタ７は凸型コネクタ、他方のコネクタ８は凹型コネクタを構成している。前記凸型コネクタ７は図３に示すように、頚部７ａを介して頭部７ｂが形成されており、前記凹型コネクタ８は、前記頭部７ｂを抱え込むようにして凸型コネクタ７に連結される一対のキャッチャー８ａが備えられている。加えて、前記凹型コネクタ８におけるキャッチャー８ａの根元部分には密封空間部８ｂが形成されている。

前記密封空間部８ｂには、１気圧の空気（大気圧）が封入されており、図４に示すように、各コネクタ７，８が連結された状態で、前記密封空間部８ｂにタイヤの空気圧が印加された場合においては、密封空間部８ｂの空気圧は相対的に０気圧に近いものとなる。これにより前記一対のキャッチャー８ａは、凸型コネクタ７の頭部７ｂを強固に抱え込むように作用し、各コネクタ７，８の連結状態がより強固となるように作用する。

図５および図６は、前記した各コネクタ７，８が連結されることで、ホイール１０のリム１１に対して、前記ベルト体２が巻き付けられ、同時に前記高圧気体貯留部３と、前記気体充填手段４がリム１１の周面に添わせて装着された状態を示している。なお、図５はリム１１に対してタイヤ１２が装着された状態の一部を拡大断面図で示しており、図６はタイヤの非装着状態を示している。

図５に示すように、前記リム１１の周面に添わせて装着されたベルト体２とリム１１との間に形成された空間部には、気体シールド材１４により袋状に形成された高圧気体貯留部３が配置される。前記ベルト本体２は、カーボン、金属や硬質ゴム等の収縮性のない素材により構成されている。一方、図に示す実施の形態においては、高圧気体貯留部３を構成する気体シールド材１４は高分子素材やゴム素材により袋状に形成されており、その空間部には、図６に示したようにリム１０の側面部に突出された気体充填口５を介して高圧気体が注入できるように構成されている。

前記気体の注入により気体シールド材１４により構成された高圧気体貯留部３は膨張するものの、ベルト体２とリム１１との空間部の容積以上に膨張することはできず、したがって、ベルト体２とリム１１とで構成される前記空間部内で高圧気体貯留部３が形成される。なお、前記リム１１の一部には、図５に示すようにタイヤ１２の空気室に直接気体を充填することができるタイヤへの気体充填口１６が取り付けられている。

図７は、前記ベルト体２の端部付近に装着された気体充填手段４の第１の実施の形態を示すものである。この気体充填手段４は、ケース２０内に収容されており、これは図５に示すタイヤ１２の空気室内に配置されることになる。前記ケース２０にはタイヤ１２の空気室内に連通する開口部２１が形成されており、このケース２０内が基準気圧室２２を構成している。この基準気圧室２２内にはタイヤ内の規定圧力を設定するために利用される基準圧力源として機能する蛇腹筒２３が収容されている。なお、前記蛇腹筒２３内にはタイヤの基準気圧に相当する気体が封入されている。

前記蛇腹筒２３はシリンダー状の容器２４内に収容されており、蛇腹筒２３の一端部（図７に示す蛇腹筒２３の左端部）には蛇腹筒２３の端部に当接し、蛇腹筒２３の端部をシリンダー状の容器２４内に押し込む動作を行うことができるアーム２５が配置されている。前記アーム２５の端部は、カムシャフト２７に取り付けられたカム部材２８のカム面に接するように配置されており、したがって、カム部材２８の回動位置に応じて、蛇腹筒２３の端部をシリンダー状の容器２４内に押し込む作用が調整される。

なお、前記カム部材２８はタイヤ内の温度に応じて回動され、結果としてタイヤ内の気圧を適正な範囲に保持させる作用を行うものであり、前記カム部材２８を温度に応じて回動させる機構については、後で詳細に説明する。

一方、前記蛇腹筒２３の他端部（図７に示す蛇腹筒２３の右端部）は、前記ケース２０に穿設された通気孔３０に連通されており、蛇腹筒２３内の気体は前記通気孔３０を介して空気室３１内に導入されるように構成されている。なお、前記通気孔３０は、その一部において内径を絞り込んだ構成にされており、これにより気体の流通抵抗が大きくなるように構成されている。これは、例えば走行中のようにタイヤ内の気圧が頻繁に変わる場合において、後述するタイヤ内への圧搾空気の自動的な充填動作に誤作動が発生するのを効果的に防止させることができる。

前記空気室３１にはピストン部材３２の一端部がシール部材３３を介してシリンダ３４内に摺動可能に配置されており、したがってピストン部材３２は、空気室３１内の気圧に応じてシリンダ３４内の摺動位置が決定される。前記ピストン部材３２の他端部はタイヤ気圧調整バルブ３６に連結されており、ピストン部材３２の位置に応じて前記バルブ３６を開弁し、高圧気体貯留部３に蓄積された高圧気体をケース２０に穿設された通気口３７を介してタイヤ１２内に導入するように作用する。

図７に示す符号４０は、タイヤ内の気圧の設定値を調整することができる調整ノブを示しており、符号４１は調整ノブ４０の操作と、タイヤ内の温度に応じて前記したカム部材２８を回動させてタイヤ内の気圧を適正な範囲に保持させる作用を行う気圧調整手段を構成するものである。

図８は、前記気圧調整手段４１の具体的な構成例を示すものであり、中心軸として前記したカムシャフト２７が配置された外郭が円盤状のケース４１ａ内に構成されている。そして、ケース４１ａ内には気体入り袋４１ｂおよび巻きばね４１ｃが収容されている。図９は、気圧調整手段４１における気体入り袋４１ｂ部分の構成を示したものであり、前記気体入り袋４１ｂは、ケース４１ａ内にシャフト２７を中心として渦巻き形状に設けられている。

また図１０は、気圧調整手段４１における巻きばね４１ｃ部分の構成を示したものであり、この巻きばね４１ｃは一端が前記シャフト２７に取り付けられ、他端はケース４１ａの一部に取り付けられている。そして、巻きばね４１ｃが収容された部分のケース４１ａの外周には平歯車に形成され、前記した気圧調整ノブ４０の外周に形成された平歯車に噛み合っている。すなわち、前記気圧調整手段４１は図１１に示すように、空気入り袋４１ｂと巻きばね４１ｃが組み合わさって、巻きばね４１ｃの反発力で空気入り袋４１ｂを絞った状態に設定されている。

前記した構成により、気圧調整ノブ４０を手動により調整することによりケース４１ａが回転駆動を受ける。これに加えて、例えば気温が低下した場合には空気入り袋４１ｂが収縮し、巻きばね４１ｃの作用により空気入り袋４１ｂが巻き取られてシャフト２７が回動される。したがって前記シャフト２７は、前記した気圧調整ノブ４０の調整作用、および前記した気温の変化に応じてシャフト２７を回動させるように作用する。前記シャフト２７の回動動作により、図７に示したカム部材２８が回動し、したがって前記したとおり、蛇腹筒２３の端部の押し込み作用が調整される。

図７に示す構成において、気圧調整ノブ４０の調整作用、および気温の変化に応じてカム部材２８が回動し、これにより蛇腹筒２３の端部の押し込み作用が調整され、蛇腹筒２３の容積を変化させる。これにより、例えば気温の低下により蛇腹筒２３内の低下した基準気圧を正常圧に保つように動作する。

そして、タイヤの空気圧が低下した場合には、基準気圧室２２と蛇腹筒２３内の気圧との間に差が発生し、蛇腹筒２３内の空気は前記通気孔３０を介して、空気室３１内に導入され、ピストン３２の摺動によりタイヤ気圧調整バルブ３６を開弁させる。これにより、高圧気体貯留部３に蓄積された高圧気体はケース２０に穿設された通気口３７を介してタイヤ１２内に導入される。

そして、タイヤ１２内の気圧が規定値まで上昇するとピストン３２は元の状態に戻り、タイヤ気圧調整バルブ３６は閉弁される。したがって、前記した繰り返しにより、タイヤ内の空気圧は常に適正な状態になされる。

なお、図７に示す構成において、気体充填口５には前記高圧気体貯留部３に対して圧搾空気を導入することができる一方向バルブ５１が収容されており、この一方向バルブ５１の奥には、高圧気体貯留部３に貯留される気体の上限圧力に相当する気体が封入された蛇腹筒５２が、ケース５３に収容された状態で配置されている。そして蛇腹筒５２の前記気体充填口５側には、リミッターバルブ５４が配置されている。

前記した構成によると、気体充填口５より圧搾気体を高圧気体貯留部３に対して供給し、上限圧力に相当する気体が封入された場合に、前記蛇腹筒５２が収縮し、前記リミッターバルブ５４を閉弁させるように作用する。これにより、前記高圧気体貯留部３に対して過剰な圧搾空気が導入されるのを阻止することができる。

なお、図５に示したタイヤへの気体充填口１６にも、同様の構成を採用することで、充填口１６を介してタイヤの空気室内に過剰な圧搾空気が導入されるのを阻止することができる。

図１２は、前記ベルト体２の端部付近に装着される気体充填手段４の第２の実施の形態を示すものである。なお、図９においてはすでに説明した図７に示す気体充填手段４の各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。

この図１２に示す実施の形態においては、基準圧力源として機能する蛇腹筒２３が容器２４内に収容されており、この容器２４の一端部がタイヤ気圧調整バルブ３６に連結されている。そして、タイヤの気圧が低下した場合には、前記蛇腹筒２３が長手方向に伸びるため、アーム２５の先端がカム部材２８に当接し、その反作用により容器２４がタイヤ気圧調整バルブ３６を開弁し、高圧気体貯留部３に蓄積された高圧気体を通気口３７を介してタイヤ内に導入するように作用する。

そして、タイヤ１２内の気圧が規定値まで上昇すると容器２４は元の状態に戻り、タイヤ気圧調整バルブ３６は閉弁される。したがって、前記した繰り返しにより、タイヤ内の空気圧は常に適正な状態になされる。

図１３は、前記ベルト体２の端部付近に装着される気体充填手段４の第３の実施の形態を示すものである。なお、図１３においてもすでに説明した図７に示す気体充填手段４の各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。

この図１３に示す実施の形態においては、通孔６１を介して気圧調整室６２が形成されており、気圧調整室６２と基準気圧室２２との間にバルブ６３が配置されている。また基準気圧室２２とピストン部材３２が配置された空気室３１との間には、通気孔６４が形成されており、ピストン部材３２とサブケース２０ａとの間には引っ張りばね６６が張架されている。

図１３に示した構成において、基準気圧室２２内の気圧が低いと、タイヤの規定気圧に調整した蛇腹筒２３が膨張してバルブ６３を開弁する。これにより高圧気体貯留部３内の圧搾気体が通孔６１を介して基準気圧室２２内に導入される。基準気圧室２２がタイヤの規定気圧に達すると蛇腹筒２３が収縮してバルブ６３を閉弁する。

そして、タイヤ内の気圧が低下すると、基準気圧室２２の気圧と前記引っ張りばね６６の牽引力、およびタイヤ内の気圧に対面するピストン部材３２の付勢力のバランスが崩れて、タイヤ気圧調整バルブ３６が開弁される。これにより、高圧気体貯留部３に蓄積された高圧気体は通気口３７を介してタイヤ内に導入される。また、タイヤ１２内の気圧が規定値まで上昇するとピストン部材３２は元の状態に戻り、タイヤ気圧調整バルブ３６は閉弁される。したがって、前記した繰り返しにより、タイヤ内の空気圧は常に適正な状態になされる。

なお、図１３に示す実施の形態においても通気孔６４の一部において内径を絞り込み気体の流通抵抗が大きくなるように構成されていることが望ましい。これにより、例えば走行中のようにタイヤ内の気圧が頻繁に変わる場合において、タイヤ内への圧搾空気の自動的な充填動作に誤作動が発生するのを効果的に防止させることができる。

この発明にかかる気体自動充填装置は、気体の圧力を利用するタイヤを用いた自動車の他、各種作業車、航空機等にも後付けすることで好適に用いることができる。また、前記した航空機等の用いられるタイヤのように窒素ガス等の不活性ガスを気体として利用するものにも好適に採用することができる。

この発明にかかる気体自動充填装置の全体構成を示した側面図である。 図１に示す装置のベルト体の両端部に取り付けられたコネクタの構成例を説明する正面図である。 同じくコネクタの側面図である。 同じくコネクタが連結された状態を示す側面図である。 この発明にかかる装置をホイールのリムに装着した状態における一部の拡大断面図である。 同じく装置をタイヤの非装着状態におけるホイールのリムに装着した状態を示す斜視図である。 前記ベルト体に取り付けられた気体充填手段の第１の実施の形態を示す断面図である。 図７に示す気体充填手段に収容された気圧調整手段の構成例を示した模式図である。 同じく気圧調整手段の気体入り袋部分の構成を示した模式図である。 同じく気圧調整手段の巻きばね部分の構成を示した模式図である。 同じく気圧調整手段の気体入り袋と巻きばねを組み合わせた状態を示した模式図である。 前記ベルト体に取り付けられた気体充填手段の第２の実施の形態を示す断面図である。 同じく気体充填手段の第３の実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 気体自動充填装置
２ ベルト体
３ 高圧気体貯留部
４ 気体充填手段
５ 気体充填口
７ 凸型コネクタ
８ 凹型コネクタ
１０ ホイール
１１ リム
１２ タイヤ
１４ 気体シールド材
２２ 基準気圧室
２３ 蛇腹筒
２７ カムシャフト
２８ カム部材
３０ 通気孔
３１ 空気室
３２ ピストン部材
３４ シリンダ
３６ タイヤ気圧調整バルブ
３７ 通気口
４０ 調整ノブ
４１ 気圧調整手段

Claims (5)

1. ホイールのリムに添わせて装着されるベルト体と、当該ベルト体と一体に、または別体に形成されて内部に高圧気体が貯留される高圧気体貯留部と、当該高圧気体貯留部に貯留された高圧気体を、前記ホイールに装着されたタイヤ内に規定圧力となるように充填する気体充填手段とを具備したことを特徴とする気体自動充填装置。
2. 前記ベルト体の各端部には、互いに連結させることで当該ベルト体を前記ホイールのリムに添わせて装着状態にすることができるコネクタがそれぞれ取り付けられ、前記各コネクタは、タイヤ内部に充填された気体の圧力を受けて、連結状態がより強固となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載された気体自動充填装置。
3. 前記高圧気体貯留室は、前記ベルト体の長手方向に沿って形成され、高分子素材またはゴム素材により気体のシールド機能が施されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された気体自動充填装置。
4. 前記気体充填手段には、タイヤ内の規定圧力を設定するために利用される基準圧力源と、当該基準圧力源の気圧と前記タイヤ内の気圧との比較によりバルブが開閉制御される気体充填バルブとが具備され、前記高圧気体貯留室に貯留された高圧気体を、前記気体充填バルブを介してタイヤ内に充填するように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された気体自動充填装置。
5. 前記基準圧力源の気圧を調整することができる気圧調整手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載された気体自動充填装置。

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