JP2009173044A - 自動空気圧調整タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ホイールの構造を実質的に変更することなく、車両走行中のタイヤの回転動作を利用してタイヤ内の空気圧を自動的に調整できるようにした構成が簡易な自動空気圧調整タイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部２と、該トレッド部２の両側に形成されるサイド部３１，３２を備えたタイヤ１の内部に、該タイヤ１内の空気圧を自動的に調整できるようにした自動空気圧調整タイヤであって、タイヤ１内のサイド部３１，３２間に設けられ、走行中におけるサイド部３１，３２間の拡縮動作によって作動してタイヤ１内に空気を充填するためのシリンダ装置５を備えている。そのシリンダ装置５は、サイド部３１，３２の一方に取付られるシリンダ６と、サイド部３１，３２の他方に取付られるピストンロッド７に連結されたピストン８と、シリンダ６に設けられる空気注入バルブ１０と、空気排出バルブ１１と、を備える
【選択図】図１

Description

本発明は、走行中に、タイヤ内に空気を自動的に充填するようにした自動空気圧調整タイヤに関する。

タイヤの空気圧が低下した状態で車両が走行すると、パンクする虞があり、安全のために空気圧の監視が必要とされる。例えば米国では、4.5t以上の車両には、空気圧監視装置を装備することが義務付けられている。しかし、通常、空気圧監視装置は、空気圧の状態を運転者に通告乃至は警報するだけであり、実際の空気圧の調整作業は、運転者の側に委ねられていた。そのため、運転者の失念等によって、空気圧の補充が必要であるにもかかわらず、そのまま放置され、思わぬトラブルが発生する虞もある。このようなことから、車両の走行中に自動的に空気の充填ができるようにしたタイヤやホイールが提案されるようになった。

例えば車両の重量を利用して、ホイールに付設した空気室（シリンダ）を圧縮し、大気をタイヤ内に導入するようにしたタイヤ空気圧自動調整ホイールが提案されている(例えば特許文献1参照)。また、ハブと一体化された第１回転体（インナーパネル）と、その第１回転体に相対的に回動する第２回転体（アウターボデー）との間にシリンダ装置を形成し、このシリンダ装置によってタイヤ内に圧縮した空気を注入するようにした車両用タイヤ空気圧調整装置が提案されている(例えば特許文献２参照)。あるいは、タイヤ内に高圧空気室を設け、タイヤ内の空気圧が減圧すると、これを空気圧センサで検知して高圧空気室から空気を補充するようにしたタイヤ空気圧調整システムも提案されている(例えば特許文献３参照)。
特開平１１−１５７３１５号公報 特開２００５−３１３７３８号公報 特開２００４−１５５２７９号公報

前記特許文献１の発明では、ホイールに空気室を付設するために、ホイールの構造を大幅に変更しなければならなかった。特許文献２の発明でも、ホイール側の第１回転体と第２回転体の間に形成されるシリンダ装置は、部品点数が多く複雑であった。また、特許文献３の発明では、タイヤ内に設けた高圧空気室内の空気が放出されてしまえば、空気圧の調整ができなくなるという難点がある。しかも、車輪側に設けた空気圧センサからの検出信号を受信して空気圧バルブを制御するためのＥＣＵを車体側に設けているため、車体側と車輪側とで信号の授受が必要とされ、タイヤ空気圧調整システム全体の構成が複雑であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされ、ホイールの構造を実質的に変更することなく、車両走行中のタイヤの回転動作を利用してタイヤ内の空気圧を自動的に調整できるようにした構成が簡易な自動空気圧調整タイヤを提供することを目的とする。

本発明の自動空気圧調整タイヤは、トレッド部と、該トレッド部の両側に形成されるサイド部を備えたタイヤであって、
走行中における前記サイド部間の拡縮動作によって作動してタイヤ内に空気を充填するシリンダ装置を前記タイヤ内のサイド部間に備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、走行中にタイヤのサイド部間に発生する拡縮動作によってシリンダ装置が作動し、タイヤ内に空気が自動的に充填される。従って、運転者は、タイヤに空気を充填する煩わしさから開放され、かつ、走行中の安全性が確保される。そのシリンダ装置は、タイヤ内に設けられるものであり、ホイールの構造を実質的に変更する必要がなく、既存のホイールへの装着が可能となる。

前記シリンダ装置は、前記サイド部の一方に取付られるシリンダと、前記サイド部の他方に取付られるピストンロッドに連結されて、前記シリンダ内で往復動するピストンと、前記シリンダ内にタイヤ外部から空気を導入するために、前記シリンダに設けられる空気注入バルブと、前記シリンダ内の空気をタイヤ内部に排出するために、前記シリンダに設けられる空気排出バルブと、を備えてもよい。

このようにすれば、車両の走行に伴って拡縮動作する両サイド部によってシリンダ内でピストンが往復動作し、これにより、タイヤの接地状態で空気注入バルブを介して外部からシリンダ内に取り込んだ空気を、非接地状態で圧縮して、排出バルブを介してタイヤ内に排出する。従って、タイヤ内に空気が自動的に充填される。

何れかの前記サイド部とシリンダ装置の間には、前記サイド部間の拡縮動作を増幅して前記シリンダ装置に伝達する増幅手段を設けてもよい。このようにすれば、サイド部間の拡縮動作のストロークが小さくなっても、増幅手段によって、ストロークが増幅されるため空気の充填量を増大させることができる。

タイヤ内の空気圧が所定以上になると、タイヤ内の空気を外部に放出するための減圧弁が設けられていてもよい。このようにすれば、タイヤ内の空気圧が所定以上になった場合には、減圧弁から空気が外部に放出され、タイヤ内は所定の圧力に保持される。従って、タイヤ内の空気圧が過大になるのを防止することができる。

本発明の自動空気圧調整タイヤは、タイヤ内のサイド部間にシリンダ装置を設けた簡易な構成として、ホイールの構造を何ら変更することなく、走行中にタイヤ内に空気を自動的に充填することができる。

以下に、本発明の実施の形態に係る自動空気圧調整タイヤ（以下、タイヤという）について図面を参照しつつ詳細に説明する。

〔実施の形態１〕
図１（Ａ）（Ｂ）は、タイヤ１の要部断面を示し、図１（Ａ）は、タイヤ１の接地部分の断面、図１（Ｂ）はタイヤ１の非接地部分の断面をそれぞれ示す。図示のように、このタイヤ１は、トレッド部２と、該トレッド部２の両側に形成されるサイド部(サイドウォール)３１，３２を備え、図示省略のハブに固定されたホイール４に装着されている。このタイヤ１の内部には、走行中のサイド部３１，３２間の拡縮動作によって作動するシリンダ装置５が設けられ、このシリンダ装置５によって、走行中に、タイヤ１内に空気を自動的に充填できるように構成されている。

シリンダ装置５は、一方のサイド部３１側に固定されるシリンダ６と、他方のサイド部３２側に固定されるピストンロッド７に連結されて、シリンダ６内で往復動するピストン８と、シリンダ６内にタイヤ外部から空気を導入するために、シリンダ６の空気取入口９に接続される空気注入バルブ１０と、シリンダ６内の空気をタイヤ内部に排出するために、シリンダ６に設けられる空気排出バルブ１１と、を備えている。その空気取入口９と空気排出バルブ１１は、逆止弁を備え、空気取入口９は、シリンダ６内への空気の注入のみ許容し、空気排出バルブ１１は、シリンダ６からタイヤ１内への空気の排出のみを許容する。また、空気注入バルブ１０は、タイヤ外部からの空気の導入のみを許容する。従って、この空気注入バルブ１０と空気取入口９によって、タイヤ１内の空気が外部に漏出するのが二重に防止される。

このような構成によれば、車両の走行に伴って拡縮動作する両サイド部３１，３２によってシリンダ６内でピストン８が往復動作し、これにより、空気注入バルブ１０を介して外部からシリンダ６内に取り込んだ空気を空気排出口１１を介してタイヤ１内に排出しタイヤ１内に空気が自動的に充填される。これにより、運転者は、タイヤ１に空気を充填する煩わしさから開放され、かつ、走行中の安全性が確保される。そのシリンダ装置５は、タイヤ１内に設けられるものであり、ホイール４の構造を実質的に変更する必要がないため、既存のホイール４への装着も可能となる。

シリンダ装置５の動作について説明すると、タイヤ１内の圧力が適正値より低い状態では、図１（Ａ）に示すように、接地状態での両サイド部３１，３２の拡張動作によって、ピストン８が図示右方向へ移動するため、シリンダ６内の容積は拡大され、空気注入バルブ１０を介して、シリンダ６の内圧が大気圧と等しくなるまで、シリンダ６内に空気が導入される。そして、非接地状態になると、図１（Ｂ）に示すように、両サイド部３１，３２の縮小動作によって、ピストン８が図示左方向へ移動するため、シリンダ６内の容積は縮小され、シリンダ６内の空気が圧縮され、高圧となった空気が、空気排出バルブ１１を介して、タイヤ１内に押し出される。これにより、タイヤ１内に空気が充填される。このような空気の充填動作は、非接地状態でのシリンダ６内の空気圧が、タイヤ１内の圧力と釣り合う状態になるまで反復継続される。

より詳しくは、タイヤ１内の圧力（タイヤ空気圧）が適正圧とされる220kPaよりも低い状態では、上述のような空気の充填動作が反復されるが、空気の充填によりタイヤ１内の圧力が高くなるに従い、接地状態での両サイド部３１，３２の拡張幅が小さくなるため、非接地状態とのピストン８のストローク差が徐々に小さくなる。これにより、接地状態と非接地状態でのシリンダ６内の空気の圧縮率が低下する。タイヤ１内の圧力が適正圧220kPaに近くなると、圧縮率の低下により、接地状態でシリンダ６内に導入された空気が、非接地状態になってもあまり圧縮されなくなるため、タイヤ１内に空気を押し出せなくなる。つまり、空気の充填動作を可能とするためには、接地状態でシリンダ６内に導入した空気（大気圧(約101kPa)）が、非接地状態で、その時点でのタイヤ空気圧以上の圧力になるまで圧縮されることが要件となる。

ちなみに、実車(普通車)におけるタイヤ空気圧対応のサイド部の変化幅(接地状態と非接地状態のサイド部間の幅の差)は、例えば図２に示される。この例では、タイヤ空気圧が220kPa(適正値)では変化幅が7mmであるのに対して、180kPa程度まで圧力が低下すると、13mm程度に変化幅が増大することが判る。従って、シリンダ６内の空気の圧縮に寄与しうるピストン８のストロークは13mm程度になる。このようなピストン８のストロークを稼ぐためのサイド部の変化幅は、タイヤ1の仕様によって異なるため、例えばタイヤ空気圧が180kPa程度まで低下すると、空気の充填動作が開始され、その充填動作が、220kPaになるまで反復継続され、220kPa以上になると充填動作が停止するように、タイヤ1の仕様に対応させて、シリンダ装置５の設計条件が適切に選択され、その条件が走行中においても維持されるならば、減圧弁は不要となる。

〔実施の形態２〕
図３（Ａ）（Ｂ）は、タイヤ１の要部断面を示し、図３（Ａ）は、タイヤ１の接地部分の断面、図３（Ｂ）はタイヤ１の非接地部分の断面をそれぞれ示す。この例では、他方のサイド部３２とシリンダ装置５の間には、サイド部３１，３２間の拡縮動作を増幅して前記シリンダ装置５に伝達する増幅手段２１を設けている。この増幅手段２１によって、サイド部３１，３２間の拡縮動作のストロークが小さくなっても、ストロークが増幅されるため空気の充填量を増大させることができる。より詳しくは、増幅手段２１は、他方のサイド部３２の内壁に固定されるラック２２と、そのラック２２に噛み合う小ピニオン２３と、その小ピニオン２３と同軸状に一体化された大ピニオン２４と、を備える。この大ピニオン２４に、ラック歯を形成したピストンロッド７が噛合される。その小ピニオン２３と大ピニオン２４は、シリンダ６に付設された支持部材(図示省略)によって回転自在に支持されている。尚、その他の構成については、前実施の形態と同じである。また、図３では、小ピニオン２３と大ピニオン２４、及び、ラック２２とピストンロッド７の歯は図示を省略している。

タイヤ１の仕様によって、サイド部３１，３２の変化幅を充分に確保できない場合には、上述のような増幅手段２１によって、充分なストロークを確保できるようにすることができる。即ち、サイド部３１，３２の変化幅がＸmmであると、小ピニオン２３に対してラック２２がＸmmだけ移動し、その間の歯数だけ小ピニオン２３を回動させる。このとき、大ピニオン２４も一体に回転し、ピストンロッド７を移動させる。従って、小ピニオン２３のピッチ円直径をＤ1、大ピニオン２４のピッチ円直径をＤ2とすれば、ピストン８のストロークＳは、Ｓ＝Ｘ×（Ｄ2／Ｄ1）となる。即ち、小ピニオン２３に対する大ピニオン２４のピッチ円直径の比率分だけ、ピストン８のストロークＳがサイド部３１，３２の変化幅に対して増幅されることとなる。このような増幅手段２１によって、サイド部３１，３２間の拡縮動作の変化幅が小さい場合でも、ストロークを増幅させてタイヤ１への空気の充填量を増大させることができる。この場合にも、タイヤ1の仕様に応じて、増幅手段２１及びシリンダ装置５の設計条件が適切に選択され、その条件が走行中においても維持されるならば、減圧弁は不要となる。

以上の実施の形態１，２の自動空気圧調整タイヤでは、減圧弁を不要とすることができるが、何らかのトラブルによって空気が充填過剰になるのを防ぐためには、図示は省略するが、タイヤ空気圧が所定以上になると、タイヤ内の空気を外部に放出するための減圧弁（安全弁）が設けられていてもよい。尚、本発明は、実施の形態に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、必要に応じて改良、変更等は自由である。

本発明のタイヤは、走行中のサイド部間の拡縮動作によって作動するシリンダ装置により、タイヤ空気圧が適正に保持されるので、安全性が重要視される場合に、好適に適用することができる。

本発明の実施の形態１に係る自動空気圧調整タイヤの要部構成を示す説明図で、（Ａ）は接地部分、（Ｂ）は非接地部分を示す。 タイヤのサイドウォール（サイド部）の変化幅の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る自動空気圧調整タイヤの要部構成を示す説明図で、（Ａ）は接地状態、（Ｂ）は非接地状態を示す。

符号の説明

１ タイヤ ２ トレッド部 ３１，３２ サイド部 ４ ホイール
５ シリンダ装置 ６ シリンダ ７ ピストンロッド ８ ピストン
９ 空気取入口 １０ 空気注入バルブ １１ 空気排出バルブ
２１ 増幅手段 ２２ ラック ２３ 小ピニオン ２４ 大ピニオン

Claims (4)

1. トレッド部と、該トレッド部の両側に形成されるサイド部を備えたタイヤであって、
   走行中における前記サイド部間の拡縮動作によって作動してタイヤ内に空気を充填するシリンダ装置を前記タイヤ内のサイド部間に備えたことを特徴とする自動空気圧調整タイヤ。
2. 前記シリンダ装置は、
   前記サイド部の一方に取付られるシリンダと、
   前記サイド部の他方に取付られるピストンロッドに連結されて、前記シリンダ内で往復動するピストンと、
   前記シリンダ内にタイヤ外部から空気を導入するために、前記シリンダに設けられる空気注入バルブと、
   前記シリンダ内の空気をタイヤ内部に排出するために、前記シリンダに設けられる空気排出バルブと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動空気圧調整タイヤ。
3. 何れかの前記サイド部とシリンダ装置の間には、前記サイド部間の拡縮動作を増幅して前記シリンダ装置に伝達する増幅手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の自動空気圧調整タイヤ。
4. タイヤ内の空気圧が所定以上になると、タイヤ内の空気を外部に放出するための減圧弁が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の自動空気圧調整タイヤ。

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