JP2011126527A - 自動膨張タイヤ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤを自動膨張させる自動膨張機構を組み込んだタイヤ組立体を提供する。
【解決手段】自動膨張タイヤ組立体が、タイヤのサイドウォール溝１２６内に取り付けられた空気チューブ４２を含む。空気チューブ４２は、空気チューブ４２を囲む互いに向かい合う傾斜した溝面に接触して係合する。空気チューブのセグメントは、回転するタイヤのフットプリント１００内で、溝の湾曲および圧縮によって平らにされて、拡張した状態の直径から平らな状態の直径になり、平らになったセグメントから排出された空気を空気通路に沿って押し出す。サイドウォール溝１２６は、リム１６と非接触の関係に配置されたタイヤのチェーファー突出部の軸方向を向いた面のような、軸方向に延びる環状のサイドウォール面１４４内に延びている。
【選択図】図８

Description

本発明は、概して自動膨張タイヤに関し、特に、ポンプ機構を組み込んだタイヤ組立体に関する。

通常の空気の拡散は、時間の経過と共にタイヤ圧を低下させる。タイヤの自然状態は空気圧の減った状態である。したがって、運転者はタイヤ圧を維持するための作業を繰り返し行わなければならず、さもないと燃費が悪くなり、タイヤの寿命が短くなり、車輌の制動および操縦の性能が低下する。タイヤ圧が著しく低くなったときに運転者に警告するタイヤ圧監視システムが提案されている。

しかし、このようなシステムは、依然として、タイヤを推奨圧力まで再膨張させるように警告されたときに運転者が是正処置を講じることに依存している。したがって、時間の経過と共にタイヤ圧が低下するのを運転者の介入を必要とせずに補償するために、タイヤを自動膨張させる自動膨張機構をタイヤ内に組み込むことが望ましい。

本発明の一態様によれば、自動膨張タイヤ組立体が、第１のリムフランジと第２のリムフランジとの間を延びるタイヤ取り付け面を有するリムと、リムのタイヤ取り付け面に取り付けられたタイヤとを含み、タイヤは、タイヤキャビティと、第１および第２のタイヤビード領域からタイヤトレッド領域までそれぞれ延びる第１および第２のサイドウォールと、を有している。第１のサイドウォールは、曲げ歪みに応答して、回転するタイヤのフットプリント内で動作可能に湾曲する湾曲領域を含む。サイドウォール溝が、湾曲領域の中立軸の圧縮側に位置しており、空気チューブが、空気チューブを少なくとも部分的に囲む互いに向かい合う溝面に接触して係合するようにサイドウォール溝内に位置している。サイドウォール溝は、回転するタイヤのフットプリント内の曲げ歪みに応答して湾曲領域の圧縮側で動作可能に湾曲して、空気チューブを、回転するタイヤのフットプリントに隣接する位置で、拡張した直径から平らな状態の直径に圧縮し、それによって、平らになった空気チューブセグメントから排出された空気を空気通路に沿って押し出す。

他の態様では、サイドウォール溝は、湾曲領域の圧縮側の、中立軸から最長距離の所に位置している。

他の態様では、第１および第２の傾斜した溝面が、サイドウォール溝の互いに向かい合う側面を形成している。傾斜した溝形成面の各々は、ある角度をなす交差部分でつながる第１および第２のチューブ接触面を含む。第１および第２の傾斜した溝面のチューブ接触面は、動作可能にエアチューブに間隔をおいて接触して、空気チューブを囲んで実質的に外接している。

本発明のさらに他の態様では、第１および第２の傾斜した溝面は内側の溝終端部で収束かつ接合し、溝終端部の周りで動作可能に内側に向かって撓んでサイドウォール溝を収縮させ、溝内で空気チューブのフットプリントセグメントを平らにする。

本発明の他の態様によれば、サイドウォール溝は、リムと非接触の関係に配置されたタイヤチェーファーの突出部の、軸方向に向いた面のような、軸方向に延びる環状のサイドウォール面内を延びている。

［定義］
タイヤの「アスペクト比」は、その断面高さ（ＳＨ）の、断面幅（ＳＷ）に対する比に、百分率として表すために１００を掛けた値を意味する。

「非対称トレッド」は、タイヤの中央面または赤道面ＥＰを中心として対称でないトレッドパターンを有するトレッドを意味する。

「軸方向の」および「軸方向に」は、タイヤの回転軸に平行なラインまたは方向を意味する。

「チェーファー」は、コードプライがリムに接触し摩耗して切れることがないように保護し、かつたわみをリムの上方に分散させるように、タイヤビードの外側の周りに配置された細いストリップ材である。

「周方向の」は、軸方向に垂直な、環状のトレッド面の周囲に沿って延びるラインまたは方向を意味する。

「赤道面（ＥＰ）」は、タイヤの回転軸に垂直でトレッドの中心を通る平面を意味する。

「フットプリント」は、速度が零でかつ標準荷重および標準空気圧の下で平坦な面と接触するタイヤトレッドの接触部分すなわち接触領域を意味する。

「溝」は、トレッドの周りを周方向または横方向に、直線状、曲線状、またはジグザグに延びていてよい、トレッド内の細長い空隙領域を意味する。周方向に延びる溝と横方向に延びる溝は共通部分を有することがある。「溝幅」は、トレッド面の、幅が問題となる溝または溝部が占める面積を、その溝または溝部の長さで割った値に等しい。したがって、溝幅は、溝の全長にわたる幅の平均である。溝は、タイヤ内の深さが変化していてもよい。溝の深さは、トレッドの周囲で変化していてもよく、あるいは、ある溝の深さは一定であるが、タイヤ内の他の溝の深さと異なっていてもよい。このような溝は狭くても広くても、互いに連結された広い周方向溝と比べて深さがかなり浅い場合には、関連するトレッド領域にリブ状特性を維持する傾向のある「タイバー」を形成するようになっている。

「車内側」は、タイヤが車輪に取り付けられ、かつ車輪が車輌に取り付けられたときに、タイヤの、車輌に最も近い側を意味する。

「横方向」は軸方向を意味する。

「横方向縁部」は、標準荷重の下でタイヤの膨張時の、軸方向に最も外側のトレッド接触部分すなわちフットプリントの接線であって、赤道中央面に平行なラインを意味する。

「正味接触面積」は、トレッドの全周にわたって横方向縁部同士の間でトレッド部材に接触する地面の総面積を、横方向縁部同士の間のトレッド全体の総面積で割った値を意味する。

「非方向性トレッド」は、前進方向として特定の好ましい方向を持たず、トレッドパターンを好ましい走行方向に確実に揃えるために車輌の１つまたは複数の特定の車輪位置に位置させる必要がないトレッドを意味する。逆に、方向性トレッドパターンは、特定の車輪位置を必要とする好ましい走行方向を有する。

「車外側」は、タイヤが車輪に取り付けられ、かつ車輪が車輌に取り付けられたときに、タイヤの、車輌から最も遠い側を意味する。

「蠕動」は、空気のような収容された物質を管状の経路に沿って押し進める、波状の収縮による動作を意味する。

「半径方向の」および「半径方向に」は、半径方向にタイヤの回転軸に向かうまたはタイヤの回転軸から離れる方向を意味する。

「リブ」は、少なくとも１つの周方向溝と、同様な第２の溝または横方向縁部とによって形成された、トレッド上で周方向に延びているゴム製のストリップであって、最大深さの溝によって横方向に分割されないストリップを意味する。

「サイプ」は、トレッド面を細分しトラクションを向上させる、タイヤのトレッド部材として成形された小さい長穴を意味し、サイプは一般に、幅が狭く、タイヤのフットプリントにおいて開口したままである溝とは異なりタイヤフットプリントにおいて閉じられている。

「トレッド部材」または「トラクション部材」は、溝に隣接する輪郭を有することによって定義されるリブまたはブロック部材を意味する。

「トレッド円弧幅」は、トレッドの横方向縁部同士の間で測定されたトレッドの円弧長さを意味する。

タイヤと、リムと、蠕動ポンプおよび入口弁を含むチューブの等角図である。 チューブおよび弁の位置に関し、ユーザが設定した弁の位置を示すタイヤの側面図である。 タイヤキャビティへの出口に関するポンプの部分拡大図である。 入口およびフィルタの部分拡大図である。 排気モードにおける入口およびフィルタの部分拡大図である。 タイヤの回転時に流れをポンプからキャビティへ送り出す動作を示す、タイヤ、リム、チューブ、および弁の側面図である。 タイヤの回転時に流れがフィルタから戻る（浄化する）動作を示す、タイヤ、リム、チューブ、および弁の側面図である。 従来技術の、平らになった空気チューブとリムの位置の拡大断面図である。 空気チューブが復帰した初期状態の直径を有する、従来技術の空気チューブおよびリム位置の拡大断面図である。 空気チューブが、本発明によって構成されたサイドウォール溝内に配置された、空気チューブとタイヤとリムの組立体の断面図である。 空気チューブが平らでない状態の、本発明によって構成された図６の溝内の空気チューブの拡大断面図である。 空気チューブが平らな状態の、本発明によって構成された図６の溝内の空気チューブの拡大断面図である。 空気チューブが平らでない状態の、他の構成のサイドウォール溝内に配置された空気チューブの拡大断面図である。 図６の溝とは異なる構成を有する溝内の、平らな状態の空気チューブの拡大断面図である。 空気チューブに対するタイヤのフットプリントの位置を示す、空気チューブと回転するタイヤとリムの組立体の断面図である。 タイヤのサイドウォール内の平らな空気チューブおよびサイドウォール溝を示す、図８に示された領域の拡大図である。 回転するタイヤのフットプリントに隣接するタイヤのサイドウォールの湾曲領域の概略図である。 初期形状から、回転するタイヤのフットプリントに隣接する湾曲形状に変形し、それによって複数の湾曲領域が形成されたタイヤを示す概略図である。

本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

図１および２を参照すると、タイヤ組立体１０は、タイヤ１２、蠕動ポンプ組立体１４、およびタイヤリム１６を含んでいる。タイヤは、従来と同様に、外側リムフランジ２２、２４に隣接する１対のリム取り付け面１８、２０に取り付けられている。リムフランジ２２、２４はそれぞれ、半径方向外側に向いた面２６を有している。リムボディ２８は、図示されているようにタイヤ組立体を支持している。タイヤは従来同様の構成を有し、互いに向かい合うビード領域３４、３６からクラウンすなわちタイヤトレッド領域３８まで延びる１対のサイドウォール３０、３２を有している。タイヤとリムはタイヤキャビティ４０を囲んでいる。

図２および図３Ａ、３Ｂ、３Ｃを見ると分かるように、蠕動ポンプ組立体１４は、環状通路４３を囲む環状の空気チューブ４２を含んでいる。チューブ４２は、チューブが外力を受けて平らな状態に変形させられ、その力が取り除かれたときに断面が概ね円形である初期状態に戻るような変形サイクルの繰り返しに耐えることのできる、プラスチックまたはゴムの化合物のような、弾性と可撓性を有する材料で形成されている。チューブは、本明細書中で説明された目的のために十分な量の空気を動作可能に通過させるのに十分な直径であって、後述するようにチューブをタイヤ組立体内の動作可能な位置に配置することを可能にする直径を有している。

蠕動ポンプ組立体１４は、空気チューブ４２内の、互いに約１８０度離れてそれぞれの位置に配置された入口装置４４および出口装置４６をさらに含んでいる。出口装置４６は、Ｔ字スリーブ４８、５０が一端部で出口スリーブ５２に接合されたＴ字構造を有している。内部の出口通路５４は、出口スリーブ５２を通って延び、タイヤキャビティ４０と空気流通可能に連通している。各Ｔ字スリーブ４８、５０の軸方向チャンバ内に、出口スリーブ４２の出口通路５４と向かい合いかつ空気流通可能に連通するように位置する弁ユニット５６が配置されている。弁ユニット５６は、従来型の市販のものであり、各々がそれぞれのボール弁チャンバ６４内に位置する１対の一方向ボール弁６０、６２を含んでいる。ボール弁６０、６２は、従来同様に、ばね（不図示）に付勢されて、出口通路５４を閉じる常閉構成になっている。通路４３からの空気が、タイヤキャビティ付勢（バイアス）圧力に打ち勝つのに十分な圧力でボール弁６０、６２に当たると、ボール弁が後方に移動し、Ｔ字出口が開放されて通路４３からの空気を出口通路５４から外に通過させる。通路４３からの空気がタイヤキャビティ付勢圧力に打ち勝つようにするために必要な付勢力の大きさは、タイヤキャビティ圧力によってボール弁を閉位置へ付勢する、各ボール弁６０、６２に対する付勢ばね（不図示）を組み込むことによって、出口装置４６から外への空気の流れを調節するように設定することができる。チューブ通路４３からの空気は、タイヤキャビティ圧力と付勢ばねの圧力に打ち勝って、ボール弁を開位置に移動させ、それによってタイヤキャビティ４０内への空気の流れを開始させるのに十分な圧力を有していなければならない。

入口装置４４も同様に、入口ポータルスリーブ７４に揃えられた１対の同軸のスリーブ７０、７２を有するＴ字構造である。空気通路７６が、入口ポータルスリーブ７４を通って延びており、空気流がチューブ４２の空気通路に出入りするのを可能にする。入口ポータルスリーブ７４内にフィルタ８０を配置することができる。フィルタ８０は、従来同様に利用可能な種類の有孔ろ過材で構成されている。フィルタ８０は、このようにスリーブ７４内に位置しており、図３Ｂに「外気」として示された、チューブ通路４３に流入する空気を浄化する。スリーブ７４内のフィルタ８０を通って通路４３から出る空気の逆流は、有孔ろ過媒体内に閉じ込められた粒子を押し出すことによってフィルタを自動浄化するように働く。挿入されたＴ字体８２が入口装置４４内に位置し、スリーブ７０、７２を１列に並べる働きをする。

図３Ａ〜３Ｃおよび図４Ａから理解されるように、入口装置４４および出口装置４６は、円形の空気チューブ４２内で概ね１８０度の位置に、離れて位置している。タイヤは、回転方向８８に回転し、地面９８に接触してフットプリント１００を形成する。圧縮力１０４がフットプリント１００からタイヤの内部に向かって作用し、符号１０６で示されているように空気チューブ通路４３のセグメント１１０を平らにするように働く。通路４３のセグメント１１０が平らになると、空気が、そのセグメントから空気チューブ通路４３に沿って、矢印８４によって示される方向に出口装置４６に向かって押し出される。

タイヤが引き続き地面９８に沿って方向８８に回転すると、チューブ４２は、タイヤのフットプリントと向かい合う位置で、タイヤ回転方向８８と反対方向に、セグメントごとに順次平らにされ、すなわち押しつぶされる。チューブ通路４３がセグメントごとに順次平らになると、平らになったセグメントからの空気がチューブ通路４３内を方向８４に出口装置４６まで送り出される。空気の流れがボール弁６０に対して十分なものであると、弁が開き、空気が、矢印８６で示されているように出口装置４６を通ってタイヤキャビティへ流れることが可能になる。矢印８６で示されているように、出口装置のスリーブ５２から出た空気は、タイヤキャビティ４０に送られ、タイヤを所望の圧力レベルに再膨張させる働きをする。タイヤキャビティ圧力は、付属の付勢ばね（不図示）とともにボール弁６０、６２に作用する。ボール弁を開くためには、チューブ通路４３内の空気圧がこの付属の付勢ばねに打ち勝たなければならない。

タイヤが方向８８に回転すると、平らになったチューブセグメントが、図３Ｂおよび４Ａに示されているように、通路４３に沿って方向９０に入口装置４４内に流入する空気９２によって順次再充填される。入口装置４４からの空気の、方向９０への流入は、タイヤの回転８８によって示されているように、出口装置４６が反時計回りに回転してタイヤのフットプリント１００を通過するまで継続する。図３Ｃおよび４Ｂは、このような位置における蠕動ポンプ組立体１４の姿勢を示している。図示されている位置では、チューブ４２は、符号１０６で示されるように、引き続きタイヤのフットプリントと向かい合うセグメントごとに圧縮力１０４によって順次平らにされる。空気が時計回り９４に入口装置４４へ送り出され、そこで通路４３から排出すなわち排気される。入口装置４４からの排気９６は、有孔媒体内に蓄積されたごみまたは粒子を除去する自己浄化作用を持つフィルタ８０を通過する。送り出された空気を入口装置４４から排出することによって、出口装置は閉位置になり、空気がタイヤキャビティまで流れることはない。タイヤがさらに、（図３Ａ、３Ｂ、および４Ａに示されているように）入口装置４４がタイヤのフットプリント１００を通過するまで反時計回り８８に回転すると、出口装置４６への空気の流れが再開し、出口装置４６内のボール弁が開き、送り出された空気がタイヤキャビティ４０に流出する（８６）。

図４Ｂは、タイヤが方向８８に回転するとチューブ４２がセグメントごとに平らになることを示している。平らになったセグメント１１１は、隣接するセグメント１１２がタイヤのフットプリントと向かい合って移動するとともに、タイヤと一緒に反時計回り８８に移動する。したがって、押しつぶされすなわち平らになったチューブセグメントの進行は、タイヤの回転方向８８とは反対の、時計回りの移動であることが分かる。セグメント１１１がフットプリント１００から離れる方向へ移動するにつれて、フットプリント領域から与えられるタイヤ内の圧縮力が無くなり、セグメント１１１は、通路４３からの空気が再充填されるにつれて、平らでない状態に自由に弾性的に再構成される。チューブ４２の平らでない初期状態では、チューブ４２のセグメントは断面が概ね円形である。

次に、タイヤが回転するたびに上述のサイクルが繰り返され、半回転するたびに、送り出された空気がタイヤキャビティに送られるとともに、半回転するたびに、送り出された空気が入口装置のフィルタ８０から排出され、フィルタは自動的に浄化される。タイヤ１２の回転方向８８は、図４Ａおよび４Ｂでは反時計回りに示されているが、本発明のタイヤ組立体およびその蠕動ポンプ組立体１４は、符号８８で示されている回転方向とは反対の回転方向（時計回り）にも同様に機能することが理解されるであろう。したがって、蠕動ポンプは、双方向に作用し、正方向に回転するタイヤ組立体でも逆方向に回転するタイヤ組立体でも同様に機能する。

タイヤ組立体内の蠕動ポンプ組立体の１つの位置が図５および５Ａから理解されるであろう。図示されているように、蠕動ポンプ組立体１４は、リムフランジ面２６とタイヤ１２の下部ビード領域３４との間に位置している。蠕動ポンプ組立体１４がこのように位置しているため、空気チューブ４２は、タイヤのフットプリント１００より半径方向内側にあり、したがって、上述のようにタイヤのフットプリントから付与される力によって平らにされるように位置している。回転するタイヤのフットプリントと向かい合うセグメントまたはチューブ４２は、フットプリントから伝えられる圧縮力によって平らになり、それによってチューブセグメントはリムフランジ面２６に押し付けられる。チューブ４２の位置は、タイヤの、ビード領域３４のチェーファー１２０とリム面２６との間として明確に示されている。蠕動ポンプの空気チューブ４２の直径としては、リムフランジ面２６の外周に達するサイズが選択される。

チューブ４２はタイヤとリム面が接触することによって閉じられる。このような位置は実現可能であるが、チューブ４２を厳密に配置する必要がある。また、リム面２６との摩擦によってチューブ４２が擦り切れることがある。このような擦り切れによって、時間の経過と共にチューブ４２が劣化または故障するおそれがある。また、このような位置は、前記したようなチューブ４２の厳密な配置を難しくする可能性があるリムのばらつきの影響を受けやすいことがわかっている。チューブ４２をリム面２６に接触させて配置すると、さらに、この接合部がタイヤの弁ステムにぶつかる危険性が生じるおそれがある。

空気チューブ組立体１４の好ましい位置が図６、６Ａ、６Ｂ、８、および８Ａに示されている。チューブ４２は、タイヤ１２のサイドウォール３０の溝１２６内に配置されている。後述するように、チューブ４２は、回転するタイヤのフットプリント内のサイドウォール溝１２６を湾曲させる圧縮歪みによって閉じられる。チューブ４２をサイドウォール３０内に配置すると、ユーザが自由に配置することができ、チューブ４２とリム１６との接触が回避される。チューブ４２をサイドウォール溝１２６内のより高い位置に配置する場合には、サイドウォールがタイヤのフットプリントを通過する際のサイドウォールの変形を利用して、図５および５Ａに示されているように、チューブを挟むのではなくチューブを閉じてポンピング動作を実行する。

チューブ４２を平らにするための溝１２６の構成および動作は、図６Ａおよび６Ｂに示されている。溝１２６は、公称幅Ｗ１を有する溝入口通路開口１３２の所の、互いに平行な入口側壁１２８、１３０によって形成される。幅Ｗ１は、チューブ４２を通って延びる空気通路４３に干渉するが空気通路４３を収縮させることなく、チューブ４２をぴったりと（密接に）受け入れるのに十分な幅である。収束する溝側壁１３６と１３８の間に、内部の概ね三角形の溝部１３４が形成されている。側壁１３６、１３８はそれぞれ入口通路の側壁１３０、１２８と鈍角に交差する。側壁１３６、１３８は、約９０度の角度αで内側に向かって収束し、図６Ａに示されている位置でチューブ４２の側面に接触する。この場合、側壁１３６、１３８は、側壁１６２と１６４の間に形成されたより狭い幅Ｗ２を有する内側Ｕ字形溝たわみ領域１４０に向かって内側に収束する。側壁１６２、１６４は、符号１６６、１６８で示された鈍角接合部の所でそれぞれ側壁１３６、１３８と交差する。側壁１６２、１６６は、Ｕ字形溝たわみ領域１４０の内側半径端部１４２まで延びている。図６Ａのチューブ拡張状態では、面１３６、１３８および１２８、１３０とチューブ４２との接触は、チューブポンプ組立体１４を溝１２６内に保持するのに十分な接触である。

タイヤのサイドウォール内のポンプ組立体１４の位置は、図示されているようにリムから離れている。ポンプ組立体チューブ４２の好ましい位置は、概ね軸方向に延びるチェーファー面１４４内に位置する溝１２６の中である。チェーファー１２０はリム１６から延びており、面１４４内の溝１２６の位置によって、サイドウォールの変形によるチューブ閉鎖力をチューブ４２に効率的に伝達しつつチューブ４２をリムから離れさせることが可能である。図４Ｂ、６Ｂ、８、および８Ａを組み合わせて考えると明らかなように、溝１２６内に位置するチューブ４２は、タイヤのサイドウォール３０がタイヤのフットプリント１００内で湾曲することによる圧縮によって閉じられ、すなわち平らになる。フットプリントからの力Ｆは、サイドウォール３０内に軸方向の力Ｆ１を加え、力Ｆ１が、溝１２６を閉じて図６Ａの開位置から図６Ｂの閉位置になるように働く。その結果、溝１２６の入口通路開口１３２が幅寸法Ｗ２まで収縮し、溝側壁１２８、１３０および１３６、１３８が内側に押し込まれる。側壁１２８、１３０および１３６、１３８から内側に向かってチューブ４２にかかる圧力が、チューブ４２の、影響を受けるセグメントを平らにし、それによって、そこから排出された空気を、空気通路４３の、影響を受けないセグメントに沿って送り出す。面１２８、１３０および１３６、１３８は、溝部１３４を形成するより狭い内側溝面１６２、１６４から延びている。面１６２、１６４およびそこから延びるそれぞれの面１２８、１３０、１３６、１３８が溝部１４０の丸い端部１４２の周りを内側に向かってピボット運動すると、圧縮力Ｆ２が溝１２６を閉じるように働く。面１２８、１３０の、内側Ｕ字形溝部１３４から延びるそれぞれの対応面１３６、１３８および１６２、１６４に対する角度関係および形状は、このような面を、溝１２６内のチューブ４２の周囲の周りで内側に向かって均等に閉じる働きをする。したがって、面１２８、１３０、１３６、１３８によってチューブ４内に伝達される圧縮力Ｆ２は、チューブの周囲の周りで分散され、チューブ４２を均等かつ対称に平らにする。結果的に、チューブの、影響を受けたセグメントから排出された空気は均等かつ効率的に送り出される。チューブ４２の、影響を受けて平らにされるセグメントは、タイヤのフットプリント１００内のセグメントだけである。前述のように、タイヤが引き続き回転すると、平らになった各セグメントは、タイヤのフットプリント内の隣接するセグメントが平らになるときに、図６Ａに示されているようにその初期形状に復帰する。

図６Ａおよび６Ｂを見ると、面の対１２８／１３６および１３０／１３８が、溝１２６の両側に沿って連続的な鈍角面、すなわち溝の中心からある角度をなして離れる両側の傾斜面を形成することが理解されるであろう。溝の両側に沿った傾斜面は、Ｕ字形の狭い内側溝部の側壁１６２、１６４と、交差部分１６６、１６８で連続的につながる。溝１２６に対する圧縮力Ｆ２は、面の対１２８／１３６および１３０／１３８によって形成される傾斜面を、Ｕ字形の狭い溝部１４０の終端部１７０の周りで溝の中心に向かって内側にたわませる。終端部１７０の周りの傾斜面のばね性のたわみは、チューブ４２のセグメントの周囲の周りに面の対を固定し、セグメントを内側に向かって平らにする。平らになった溝セグメントに傾斜面からかかるばね力は、圧縮力Ｆ２が溝１２６から取り除かれたときに解放される。この時点で、チューブセグメントに隣接する面１２８／１３６および１３０／１３８によって形成される溝面は、溝１２６の側面に沿って外側にたわんで初期姿勢になり、チューブの、平らになっているセグメントを解放して、平らでない形状に再構成する。

図７Ａおよび７Ｂは、隣接する傾斜面１５０／１６０および１５２／１５８の間に形成された他の形状の溝１４８を示している。溝１４８の傾斜した側面は、溝１４８の丸い内側部分の終端部１７２まで延びている。面１５０、１５２は、チューブの中央部に対して約６０度の角度βで逸れており、類似の角度αで終端部１７２に収束している。図７Ａは、非圧縮状態の溝すなわちチャネル１４８を示している。溝入口通路開口１５４は、チューブ４２の公称拡張時直径より小さい、比較的広い幅寸法Ｗ１を有している。したがって、チューブ４２を開口１５４に押し入れて、その後に溝１４８内に拘束することができる。

図７Ｂは、圧縮力Ｆ３を受けている圧縮状態の溝１４８を示している。前述の溝１２６と同様に、溝１４８を湾曲させると、面１５０／１６０および１５２／１５８が空気チューブ４２の周囲に向けて内側に押し込まれ、タイヤのフットプリント内の空気チューブ４２のセグメントを、制御された方法で均等に平らにする。面１５０／１６０および１５２／１５８は、チューブ４２の周囲に向けて圧縮力を分散させるように角度付けられている。圧縮状態では、開口部Ｗ２が、図示されているように収縮してより狭い幅寸法になる。図６Ａ、６Ｂの溝形状と図７Ａ、７Ｂの形状に表されている角度αおよびβならびに溝寸法Ｗ１およびＷ２は、選択されたチューブ４２の直径に適切に関連付けられている。溝内で溝側壁をチューブ４２に係合させるために機能的に十分な角度および溝幅が、使用されるチューブ４２の直径の関数として容易に求められる。

前述したことから、本発明が、円形の空気チューブ４２がセグメントごとに平らになってタイヤのフットプリント１００内で閉じられる、自動膨張タイヤ用の双方向蠕動ポンプを提供することが理解されるであろう。Ｔ字形空気入口装置４４はフィルタ８０を含む自動浄化式であってもよい。Ｔ字形出口装置４６は、限定されるわけではないがボール弁６０、６２のような、２つの一方向弁として構成されてもよい弁ユニットを備えている。蠕動ポンプ組立体１４は、タイヤがいずれかの方向に回転するときに空気を送り出し、半回転で空気がタイヤキャビティ４０に送り出され、残りの半回転で空気が入口装置４４（フィルタ８０）から戻される。蠕動ポンプ組立体１４は、システム障害検出器として働く従来同様の構成の二次タイヤ圧力監視システム（ＴＰＭＳ）（不図示）とともに用いることができる。ＴＰＭＳは、タイヤ組立体の自動膨張システムのあらゆる障害を検出し、そのような状態をユーザに警告するために用いられる。

前述したことから、本発明が、リム１６と、タイヤ１２と、タイヤのサイドウォール溝１２６内に配置された空気チューブ組立体１４と、を含む自動膨張タイヤ組立体１０を実現することが理解されるであろう。空気チューブ４２は、空気チューブ４２を囲む、互いに向かい合う傾斜した溝面（１２８／１３６および１３０／１３８）に接触して係合している。空気チューブ４２のフットプリントセグメントの空気通路４３が、回転するタイヤのフットプリントにおける溝の圧縮によって平らにされて拡張状態の直径から平らな状態の直径になり、平らになったセグメントから排出された空気が空気通路４３に沿って押し出される。

ある角度をなす交差部分にてつながる面（１２８／１３６および１３０／１３８）を形成する傾斜した溝の各面１２８、１３０、１３６、１３８が、互いに間隔を開けて空気チューブ４２に動作可能に接しており、空気チューブ４２を囲んで実質的に外接していることにさらに留意されたい。そのため、接触面が収束していることによって、空気チューブ４２のフットプリントセグメントが効率的かつ均等に押し潰されることが容易になる。第１および第２の傾斜した溝面（１２８／１３６および１３０／１３８）は、内側溝終端部１７０で収束して接合し、溝終端部１７０の周りで内側に向かって動作可能にたわんでサイドウォール溝１２６を収縮させ、空気チューブ４２のフットプリントセグメントを溝１２６内で平らにする。

サイドウォール溝１２６は半径方向に延びており（図６）、必須ではないが、タイヤのチェーファー突出部１２０の軸方向に向いた面１４４のような軸方向に延びる環状のサイドウォール面を形成することが好ましい。このように配置されると、チューブは、リム１６と非接触で離れた関係になり、チェーファー突出部１２０が介在することによって、場合によっては損傷を与えるようなリムとの接触が生じないように保護される。このような配置では、チューブ４２が保護され、しかも溝１２６がタイヤのフットプリント内で適切な圧縮力にさらされる。タイヤのフットプリント内に生じた圧縮力は、溝内のフットプリントチューブセグメントに作用して溝を閉じる。フットプリントチューブセグメントを平らにすると、排出された空気が空気通路４３に沿ってタイヤキャビティまたは出口ポータルに送り出される。

図９Ａおよび９Ｂは、タイヤ内の溝および空気チューブの配置を概略図で示している。理解されるように、回転するタイヤのサイドウォールは全体的に湾曲し、タイヤが地面に接触して回転する際に、サイドウォールに導入された曲げ歪みによって幾何変形を受ける。タイヤのフットプリントに隣接するサイドウォール領域内の曲げ歪みは、そのような特定のサイドウォール領域内のサイドウォールの曲率半径をより大きく変化させる。サイドウォールの湾曲領域１７４では、その領域が、符号１７６で示されている歪みを受けない形状から符号１７８で示されている湾曲形状に変形する。湾曲状態では、領域１７４は、歪みを受けない中立軸１８０と、圧縮を受ける、領域１７４の中立軸１８０の圧縮側１８２と、引き伸ばしを受ける、領域１７４の中立軸１８０の伸長側とを有する。溝および空気チューブを配置する場合、タイヤのフットプリントに隣接したときに曲げ歪みを受けるサイドウォールの湾曲領域が選択される。領域１７４の圧縮側１８２は溝およびチューブ組立体１８８を配置するのに適した領域であり、それは、領域１７４のこの側１８２を圧縮すると溝が空気チューブの周りで閉じられるからである。これに対して、領域１７４の伸長側１８４は、そのような引き伸ばし歪みを受ける側としては不適切であり、溝を閉じるのではなく広げ、チューブを平らにすることはない。溝とチューブ組立体１８８は、領域１７８の圧縮側１８２の、中立軸１８０から最も遠くに移動した位置に配置すべきであり、それは、そのような位置が最も大きい圧縮歪みを受けるからである。したがって、選択された湾曲領域１７４の中立軸１８０から最も遠い溝およびチューブ組立体１８８の位置では、溝を囲むタイヤ領域に加わる圧縮力および湾曲が最大であるため、溝が最も顕著に閉じられる。その結果、溝が効率的かつ完全に閉じられて押し潰され、空気チューブが溝内で同様に効率的かつ完全に平らになる。

図９Ｂは、タイヤのフットプリントに隣接したときに曲げ変形を受けるサイドウォールの３つのサイドウォール領域を概略的に示している。タイヤの初期形状１９０が示されており、タイヤのフットプリントに隣接するタイヤの変形した形状１９２が重ね合わせて示されている。回転するタイヤのフットプリントに隣接する、歪みによって曲率半径が変化する３つの湾曲領域１９４、１９６、１９８（例示のために示されている）が示されている。必要に応じて、その他の領域が利用可能であり、そのような領域を、溝および空気チューブを配置する領域として選択することができる。図示されているように、タイヤを膨張させて符号１７８にて示す形状にすると、領域１９４、１９６、１９８が初期形状１７６よりも大きく（すなわち、半径が小さくなるように）湾曲する。各領域１９４、１９６、１９８は、図９Ａを参照して前述したように、歪みを受けない中立軸と、軸の圧縮側と、軸の伸長側とを有する。溝およびチューブ組立体２００、２０２、または２０４は、選択された領域の圧縮側１８２に位置し、したがって、圧縮側１８２を圧縮力は、タイヤのフットプリントに隣接する溝のセグメントが湾曲かつ収縮するように働く。タイヤのフットプリントに隣接する溝セグメントの湾曲および収縮に応じて、湾曲する溝セグメント内の空気チューブセグメントが湾曲しかつ平らになり、それによって、平らになった空気チューブセグメントから排出された空気が空気チューブ通路に沿って送り出される。したがって、溝および空気チューブをサイドウォールの湾曲領域内に位置させることは、その領域内の曲げ圧縮歪みを利用して湾曲領域内の溝セグメントを湾曲させ押し潰す働きをする。

サイドウォールの湾曲領域内の曲げ歪みを利用すると、タイヤ組立体のリムのような比較的硬い障壁に対して空気チューブを挟み付けることによって空気ューブを圧縮することが不要になる。したがって、リムとの接触によって空気チューブが損傷する危険性が回避され、タイヤの寿命にわたって空気チューブの構造的完全性が維持される。

ここに記載した説明を考慮して本発明を変形させることが可能である。本発明を例示するためにある代表的な実施形態および詳細を示したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変更および修正を施せることが明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の全範囲内に入るならば、前記した特定の実施形態に変更を施せることが理解できるであろう。

１０ タイヤ組立体
１２ タイヤ
１４ 蠕動ポンプ組立体
１６ リム
１８、２０ リム取り付け面
２２、２４ 外側リムフランジ
２６ リムフランジ面
２８ リムボディ
３０、３２ サイドウォール
３４、３６ ビード領域
３８ トレッド領域
４０ タイヤキャビティ
４２ 空気チューブ
４３ 環状通路
４４ 入口装置
４６ 出口装置
４８、５０ Ｔ字スリーブ
５２ 出口スリーブ
５４ 出口通路
５６ 弁ユニット
６０、６２ ボール弁
６４ ボール弁チャンバ
７０、７２ スリーブ
７４ 入口ポータルスリーブ
７６ 空気通路
８０ フィルタ
８２ Ｔ字体
８８ 回転方向
９２ 空気
９６ 排気
９８ 地面
１００ フットプリント
１０４ 圧縮力
１１０、１１１、１１２ セグメント
１２０ チェーファー
１２６ サイドウォール溝
１２８、１３０、１３６、１３８、１６２、１６４ 側壁
１３４ 溝部
１４４ チェーファー面
１４８ 溝
１５０、１５２、１５８、１６０ 傾斜した面
１５４ 通路開口
１６６、１６８ 交差部分
１７２ 終端部
１７４ 湾曲領域
１７６ 初期形状
１８０ 中立軸
１８２ 圧縮側
１８４ 伸長側
１９４、１９６、１９８ 湾曲領域

Claims (17)

1. 自動膨張タイヤ組立体において、
   第１のリムフランジと第２のリムフランジとの間を延びるタイヤ取り付け面を有するリムと、
   前記リムの前記タイヤ取り付け面に取り付けられ、タイヤキャビティと、それぞれ第１および第２のタイヤビード領域からタイヤトレッド領域まで延びる第１および第２のサイドウォールと、を有するタイヤであって、前記第１のサイドウォールが、曲げ歪みに応答して、回転するタイヤのフットプリント内で動作可能に湾曲する少なくとも１つの湾曲領域を有し、それによって、前記回転するタイヤのフットプリント内の湾曲状態の前記湾曲領域が、曲げ歪み中立軸と、中立ゾーンの圧縮側と、前記中立ゾーンの伸長側とを有する、タイヤと、
   前記第１のタイヤサイドウォールの１つの前記湾曲領域の前記中立軸の前記圧縮側に位置するサイドウォール溝と、
   空気チューブを少なくとも部分的に囲む互いに向かい合う溝面に接触して係合するように前記サイドウォール溝内に位置する空気チューブであって、前記サイドウォール溝が、前記回転するタイヤのフットプリント内の前記曲げ歪みに応答して前記湾曲領域内で動作可能に湾曲して、前記空気チューブを、前記回転するタイヤのフットプリントに隣接する位置で、該空気チューブの拡張した状態の直径から該空気チューブの平らな状態の直径になるまで圧縮し、それによって平らになった空気チューブセグメントから排出された空気を空気通路に沿って押し出す、空気チューブと、
   を有することを特徴とするタイヤ組立体。
2. 前記空気チューブと前記サイドウォール溝は、前記リムの上部境界の上方の、前記第１のタイヤサイドウォールのサイドウォール領域内に配置されている、請求項１に記載のタイヤ組立体。
3. 前記溝面は、前記空気チューブに接触し、前記回転するタイヤのフットプリント内で湾曲して、前記タイヤのフットプリント内の空気チューブセグメントを動作可能に閉じる、請求項２に記載のタイヤ組立体。
4. 前記空気チューブは、実質的にタイヤの前記第１のサイドウォールの周囲を延びる環状体を有している、請求項３に記載のタイヤ組立体。
5. 前記サイドウォール溝は、環状であり、前記リムの前記上部境界の上方の近くに配置されている、請求項４に記載のタイヤ組立体。
6. 前記溝は、実質的に軸方向に延びる環状のサイドウォール面内を延びている、請求項１に記載のタイヤ組立体。
7. 前記環状のサイドウォール面は、前記リムと非接触の関係に配置されたタイヤチェーファーの突出部の、実質的に軸方向に向いた面を含み、前記溝は、前記環状のサイドウォール面内を実質的に半径方向に延びている、請求項６に記載のタイヤ組立体。
8. 前記サイドウォール溝は、前記空気チューブを密接に受け入れるような寸法に動作可能に形成されたサイドウォール溝の開口を含む、請求項１に記載のタイヤ組立体。
9. 前記空気チューブのほぼ全体が前記サイドウォール溝内にある、請求項８に記載のタイヤ組立体。
10. 第１および第２の傾斜した溝面が、前記サイドウォール溝の互いに向かい合う側面を形成し、前記第１および第２の傾斜した溝面の各々は、ある角度をなす交差部分でつながる第１および第２のチューブ接触面を含み、前記第１および第２の傾斜した溝面の前記第１および第２のチューブ接触面は、動作可能に前記エアチューブに間隔をおいて接触して、前記空気チューブを囲んで実質的に外接している、請求項９に記載のタイヤ組立体。
11. 前記第１および第２の傾斜した溝面は内側の溝終端部で収束かつ接合し、前記溝終端部の周りで動作可能に内側に向かって撓んで前記サイドウォール溝を収縮させ、前記溝内で前記空気チューブのフットプリントセグメントを平らにする、請求項１０に記載のタイヤ組立体。
12. 前記溝は、前記溝終端部に向かって狭くなる、請求項１１に記載のタイヤ組立体。
13. 前記溝終端部における前記溝の内側部分はほぼＵ字形である、請求項１２に記載のタイヤ組立体。
14. 前記第１および第２の傾斜した溝面は、前記溝の前記内側部分に向かって収束する、請求項１３に記載のタイヤ組立体。
15. 前記溝は、実質的に軸方向に延びる環状のサイドウォール面内を延びている、請求項１４に記載のタイヤ組立体。
16. 前記環状のサイドウォール面は、前記リムと非接触の関係に配置されたタイヤチェーファーの突出部の、実質的に軸方向に向けられた面と、実質的に半径方向に前記環状のサイドウォール面内へ延びている前記溝とを有する、請求項１５に記載のタイヤ組立体。
17. 前記サイドウォール溝は、前記第１のタイヤサイドウォールの１つの前記湾曲領域の前記中立軸の圧縮側の、前記中立軸からほぼ最長距離の所に位置している、請求項１に記載のタイヤ組立体。

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