JP2015048074A - 自己膨張タイヤ用のコンパクト弁システム - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ圧力の低下を補償する自己膨張機構をタイヤに組み込む。【解決手段】タイヤキャビティとサイドウォール３２を有するタイヤ１２のポンプ通路４２のフットプリント１００に近い部分が、ポンプ通路４２を開閉する。タイヤ１２の弁組立体２００の内部チャンバを形成する弁ハウジングには、タイヤキャビティの圧力に応じて反応するダイヤフラムが取り付けられている。内部チャンバは、ポンプ通路４２の入口端部と連通する第１の穴と、ポンプ通路の出口端部と連通する第２の穴と、外気と連通する第３の穴を有する。弁ハウジングは、タイヤキャビティ及びポンプ通路の出口端部と連通する通路を有する。弁組立体の入口制御弁の弁底部が第３の穴の上にあり、第３の穴を開閉する。入口制御弁はダイヤフラムに連結された第１の端部を有する。弁ハウジングの内部チャンバ内の弾性部材が弁底部を開位置に付勢する。【選択図】図２

Description

本発明は、概して自己膨張タイヤに関し、より詳細にはこのようなタイヤのポンプ機構に関する。

通常の空気の拡散は時間とともにタイヤ圧力を低下させる。タイヤの通常の状態は膨張した状態である。従って、運転者はタイヤ圧力を維持する処置を繰り返し行わなければならず、さもなければ燃費の低下、タイヤ寿命、あるいは車両のブレーキ性能およびハンドリング性能の低下に直面することになる。タイヤ圧力が極めて低いときに運転者に警告するタイヤ圧力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警告されたときに運転者が救済策をとることに依存している。従って、時間とともに生じるいかなるタイヤ圧力の低下も運転者の介在の必要なしに補償するために、タイヤを自己膨張させる自己膨張機構をタイヤに組み込むことが望ましい。

本発明は、第１の態様として、タイヤキャビティを有し、双方向に作動するポンプ組立体を含むタイヤを提供する。ポンプ組立体はポンプ通路を有し、ポンプ通路は入口端部と出口端部とを有し、ポンプ通路の、タイヤのフットプリントに近い部分がポンプ通路を実質的に開閉できるように、ポンプ通路が作動する。タイヤは弁組立体を有している。弁組立体は、弁ハウジングを有し、内部チャンバを形成する弁ハウジングにダイヤフラムが取り付けられており、ダイヤフラムはタイヤキャビティの圧力に応じて反応する。内部チャンバは、ポンプ通路の入口端部と流体連通する第１の穴と、ポンプ通路の出口端部と流体連通する第２の穴と、外気と流体連通する第３の穴と、を有している。弁ハウジングは、タイヤキャビティ及びポンプの出口端部と流体連通する通路を有している。弁組立体は、弁底部を有する入口制御弁を有し、弁底部は第３の穴の上に位置し、第３の穴を開閉するように動作する。入口制御弁は、ダイヤフラムに連結された第１の端部を有し、弾性部材が入口制御弁を開位置に付勢する。

本発明は、第２の態様として、双方向に作動するポンプと弁組立体とを含むタイヤを提供する。タイヤは、タイヤキャビティと、それぞれが第１及び第２のタイヤビード領域からタイヤトレッド領域に延びている第１及び第２のサイドウォールと、を有している。タイヤはポンプ通路を有し、ポンプ通路は第１の端部と第２の端部を有し、タイヤが第１の方向または第１の方向と逆の第２の方向に回転しているときに、ポンプ通路の、タイヤフットプリントに近い部分がポンプ通路を開閉できるように、ポンプ通路が作動する。弁組立体は弁ハウジングを有し、内部チャンバを形成する弁ハウジングにダイヤフラムが取り付けられており、ダイヤフラムはタイヤキャビティの圧力に応じて反応する。内部チャンバは、チャンバＡと流体連通する第１の穴Ａと、外気と流体連通する第２の穴Ｂと、チャンバＣと流体連通する第３の穴Ｃと、を有している。弁組立体は、内部チャンバの中に位置する入口制御弁をさらに含み、入口制御弁は第２の穴の上に位置し、第２の穴を開閉して外気を流入させるように作動する。弾性部材が、弁ハウジングの内部チャンバの中に位置しており、入口制御弁に連結されている。弾性部材は、入口制御弁を開位置に付勢する。チャンバＡは一方向弁を内部に有し、チャンバＡはポンプ通路の第１の端部及び内部チャンバと流体連通する。チャンバＣは一方向弁を内部に有し、チャンバＣはポンプ通路の第２の端部及び内部チャンバと流体連通する。弁ハウジングはチャンバＤを有し、チャンバＤはタイヤキャビティ及びポンプ通路の第１の端部と流体連通し、チャンバＤは一方向弁を内部に有する。弁ハウジングはチャンバＥを有し、チャンバＥはポンプ通路の第１の端部及びタイヤキャビティと流体連通し、一方向弁がチャンバＥ内に位置している。

定義
タイヤの「アスペクト比（偏平率）」は、タイヤの断面高さ（ＳＨ）の断面幅（ＳＷ）に対する比を、百分率表示のために１００倍した値を意味する。

「非対称トレッド」は、タイヤの中心面または赤道面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。

「軸線方向の」及び「軸線方向に」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、タイヤビードの外側の周りに配置され、コードプライを摩耗及びリムによる切断から保護し、たわみをリムの上方に分散させる、幅の狭い材料ストリップのことである。

「周方向の」は、軸線方向に垂直な、環状のトレッドの表面の周縁に沿って延びるラインまたは方向を意味する。

「赤道中心面（ＣＰ）」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、速度が零であって通常の荷重及び圧力の下での、平坦な表面を持ったタイヤトレッドの接触部分または接触領域を意味する。

「内側側面」は、タイヤがホイールに搭載され、ホイールが車両に搭載されたときに車両に最も近いタイヤの側面を意味する。

「横方向」は、軸方向を意味する。

「横方向縁部」は、通常の荷重及びタイヤ膨張状態で測定された、軸方向の最も外側にあるトレッドの接触部分すなわちフットプリントに接する、赤道中心面に平行な線を意味する。

「正味接触面積」は、横方向縁部同士の間で地面に接するトレッド要素のトレッド全周にわたる総面積を、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、好ましい前進方向をもたないトレッドを意味し、トレッドパターンを好ましい走行方向に合わせるために一つまたは複数の特定のホイール位置で車両に取り付ける必要はない。これに対し、方向性トレッドパターンは好ましい走行方向を持っており、特定のホイール位置に取り付けることが要求される。

「外側側面」は、タイヤがホイールに搭載され、ホイールが車両に搭載されたときに車両から最も遠いタイヤの側面を意味する。

「通路」は、一体形成されたタイヤ内の経路、またはタイヤに挿入された独立したチューブを意味し、ポンプを形成する。

「蠕動」は、空気などの内包物質を流路に沿って前進させる波状収縮による動作を意味する。

「半径方向の」及び「半径方向に」は、半径方向にタイヤの回転軸に向かう、または半径方向に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の周方向溝または横方向縁部とによって形成された、トレッド上の周方向に延びるゴムのストリップを意味し、そのストリップは、全深さの溝によって横方向に分割されてはいない。

「サイプ」は、タイヤのトレッド要素中に成形され、トレッド表面を細分し、トラクションを向上させる小さな長溝を意味する。サイプは一般に幅が狭く、タイヤのフットプリントで開いたままである溝とは逆に、タイヤのフットプリントでは閉じている。

「トレッド要素」または「トラクション要素」は、溝に隣接した形状を有することにより定義されるリブまたはブロックの要素を意味する。

「トレッド弧幅」は、トレッドの横方向縁部同士の間で測定したトレッドの弧の長さを意味する。

ポンプと弁組立体を示す、タイヤとホイールの組立体の正面図である。 タイヤが回転しながら作動している時の、図１のタイヤとホイールの組立体を示す図である。 ポンプを含むタイヤのビード領域の拡大断面図である。 タイヤのビード領域で圧縮されているポンプを示す拡大断面図である。 本発明のコンパクト弁システム及びフィルター組立体とともに、ビード領域を示す断面図である。 図５Ａのコンパクト弁システムの、方向５ｂ−５ｂからみた拡大図である。 タイヤの内側からみたコンパクト弁システムの側方斜視図である。 本発明のコンパクト弁システムの概略図である。 インサートを取り除いて示す、コンパクト弁システムの側方斜視図である。 保持部材の上面図である。 フロー制御板と保持部材の分解図である。 コンパクト弁システムとフィルター組立体の分解図である。 図１３の方向１２−１２からみた、インサートを除くコンパクト弁システムの側方断面図である。 インサートを除くコンパクト弁システムの上面図である。 図１３のインサートを除くコンパクト弁システムの、方向１４−１４からみた側方断面図である。 図１４のインサートを除くコンパクト弁システムの、方向１５−１５からみた側方断面図である。 図１４のインサートを除くコンパクト弁システムの、方向１６−１６からみた側方断面図である。 図１９の方向１７−１７からみた入口制御弁の断面図である。 図１９の方向１８−１８からみた入口制御弁の断面図である。 入口制御弁の上面図である。 図１７の入口制御弁の、方向２０−２０からみた断面図である。 フロー制御器の分解図である。 入口制御弁の分解図である。

本発明を、添付の図面を参照しながら一例を挙げて説明する。

図１，３を参照すると、タイヤ組立体１０は、タイヤ１２と、蠕動ポンプ組立体１４と、タイヤホイール１６と、を含んでいる。タイヤは外側リムフランジ２２に隣接して位置するリム搭載面１８を有するリムに、従来通りのやり方で搭載されている。外側リムフランジ２２は外側リム面２６を有している。環状のリム体２８が両側のリムフランジ２２を結合し、図示しているようにタイヤ組立体を支持している。タイヤの構成は従来の通りであり、互いに対向するビード領域３４からクラウンまたはタイヤトレッド領域３８まで延びる一対のサイドウォール３２を有している。タイヤとリムは内側のタイヤキャビティ（タイヤ内部空間）４０を内包している。

図１に示すように、ポンプ組立体１４は、タイヤのサイドウォールの領域、好ましくはビード領域の近くに取り付けられて位置するポンプ通路４２を含んでいる。ポンプ通路４２はプラスチック、エラストマ、またはゴム合成物などの弾性と可撓性を備えた材料からなる独立したチューブで形成することができ、ポンプ通路４２は、チューブが外力を受けて平らな状態に変形しその外力が取り除かれて元の状態に復帰するという変形サイクルの繰り返しに耐えることができる。チューブは、本明細書に述べられる目的のために十分な量の空気を通すように作動するのに十分な大きさであって、後述するようにチューブをタイヤ組立体内の作動可能な場所に設置することが可能な直径を有している。好ましくは、チューブは楕円形の断面形状を有しているが、円形などの他の形状を用いることもできる。

ポンプ通路自体を、加硫中に、タイヤのサイドウォールに一体的に形成することもでき、それによってチューブを挿入する必要性がなくなる。一体的に形成されたポンプ通路は、好ましくは、チェーファーなどグリーンタイヤ（未加硫タイヤ）の選択された要素に、ワイヤまたはシリコーンで作られた除去可能なストリップを組み込むことによって作ることができる。これらのタイヤ要素はタイヤに組み込まれ硬化される。そして、硬化後に、除去可能なストリップが除去され、モールド成形すなわち一体形成されたポンプ空気通路が形成される。

以降の説明において「ポンプ通路」という用語は、取り付けられた独立したチューブと、一体的にモールド成形されたポンプ通路のいずれをも意味する。タイヤ内の空気通路のために選択される位置は、タイヤの可撓性の高い領域内、すなわちタイヤが荷重を受けつつ回転しながら内部の中空の空気通路を次々とつぶれさせ、それによって空気を空気通路に沿って入口からポンプ出口まで運搬するのに十分な高い可撓性を有する領域内に位置するタイヤ構成要素内であってよい。

ポンプ通路４２は入口端部４２ａと出口端部４２ｂを有しており、これらはコンパクト弁システム２００によって互いに連結されている。図示されているように、入口端部４２ａと出口端部４２ｂは約３６０度離れており、環状のポンプ組立体を形成している。本発明は３６０度の環状のポンプに限定されず、非環状（すなわち３６０度未満）であってもよい。

コンパクト弁システム２００
コンパクト弁システム２００の第１の実施形態が図５〜１９に示されている。コンパクト弁システムは、ポンプ４２の入口流と出口流を規制し制御するように機能する入口制御弁４００を含んでいる。図１１はコンパクト弁システム２００の分解図を示している。コンパクト弁システム２００は図の下側から順番に、任意設置のインサート６０と、保持部材８０と、フロー制御器３００と、入口制御弁４００と、キャップ５００と、ばね６００と、リッド７００と、を含んでいる。任意設置のフィルター組立体８００がコンパクト弁システム２００に接続されている。

インサート
図１０に示すように、コンパクト弁システムは、タイヤに組み込まれた受容部６４に挿入された任意設置のインサート６０を含んでいる。受容部６４は、タイヤの内側表面に形成された持ち上げられた領域すなわち隆起であり、場合によっては、ねじの切られた内側穴を含んでいてもよい。未硬化のエラストマ、グリーンゴムなどの材料からなる一組の同心層を用いて、隆起をタイヤサイドウォールに組み込むことができる。同心層の代わりに、１部品として成形された形状のゴムまたはエラストマを用いることもできる。あるいは、インサート６０を加硫前に受容部内に挿入することができる。外側インサートは、グリーンゴム、エラストマ、ナイロン、超高分子量ポリエチレン、または真鍮等の金属で作ることができる。インサートは、好ましくは、レゾルシノールホルムアルデヒドラテックス（ＲＦＬ）、または当業者に公知である一般に「ディップ」と呼ばれる適切な接着剤で被覆されている。インサートの外側面を粗くして、選択されたＲＦＬで被覆することもできる。インサートの外側面は、選択されたＲＦＬに加えて、インサートをタイヤサイドウォールのゴム内に保持するために、稜線部、フランジ、延長部、ねじ、またはその他の機械的手段をさらに含んでいてもよい。

図５Ｂに示すように、任意設置のインサート６０はカップ形状に形成され、タイヤキャビティに面する開放端部と、開放端部の反対側の底部壁６２と、側壁６３とによって形成された内部領域を有している。底部壁は、底部壁から延びている２つの雄型部６５，６７を有し、これらの雄型部６５，６７は、インサート６０とポンプ４２の間で流体連通する（流体が流通できるように連通する）ように、ポンプ通路４２ａ，４２ｂに揃えられ、かつ接続されている。各雄型部は、ろ過された空気を弁の内部に流通させる貫通孔を有している。底部部分は、ポンプ通路４２ａ，４２ｂに揃えられてポンプ通路４２ａ，４２ｂと流体連通する、互いに反対側の位置にある２つの穴６８，６９を有している。任意設置のガスケット７０がインサート６０の底部壁６２上に位置している。ガスケットは円形で扁平であり、インサート６０の穴６８，６９に揃えられた穴を有している。また、ガスケットは３つの穴の周りに、突出したリムを有していてもよい。図５Ａに示すように、インサート６０の底部壁６２は、フィルター組立体８００の雄型部８２０を受け入れる第３の穴７１を有している。外側インサート６０はさらに、側壁６３を取り囲むフランジ状のリム部６１を有し、リム部６１は、互いに反対側に位置する雌型長溝を備えている。互いに反対側に位置する２つのＵ字型コネクタ７１０を備えたリッド７００が、互いに反対側に位置する雌型長溝内に受け入れられている。

保持部材
任意設置の外側インサート６０は保持部材８０を収容している。保持部材８０は図５Ａ，５Ｂ，図８〜１０に示されている。保持部材８０は概ね円筒形の形状を有しており、外側表面から突き出すアライメントキー８２を備えている。アライメントキー８２は、外側インサート６０の側壁に形成されたアライメント長溝（図示せず）に係合するように配置されている。アライメントキー８２によって、弁体の底面８５上の長溝８３ａ，８４ａがインサートの穴６８，６９に確実に揃えられる。インサートの底面８５はさらに、ろ過された空気をフィルター組立体８００から受け入れる穴８６を有している。インサート６０は、削除可能な任意設置の部品である。インサート８０の外側表面に、受容部６４内に受け入れられるねじを設けてもよい。

図９は、保持部材の内側を見下ろす、保持部材８０の上面から見た図を示している。保持部材の底面８１には溝状の通路８３ｂ，８６ｂ，８４ｂが形成されている。図１０に示すように、上板８７が底面８１の上に位置しており、アライメントタブ９１が保持部材８０のアライメントキー８２の中に受け入れられる。溝状の通路８３ｂ，８６ｂ，８４ｂはそれぞれ、当該通路を通って、８３ａ，８４ａ，８６ａから８３ｃ，８４ｃ，８６ｃに至る流れの流路を、上板８７と協働して形成する。長溝状の穴８３ａ，８４ａはポンプ４２からコンパクト弁システム２００へと流体を流通させる。ポンプからの流体は長溝状の穴８３ａ，８４ａに入り、次に斜めに延びる流路８３ｂ，８４ｂを通り、長溝状の穴８３ａ，８４ａからの流体を位置８３ｃ，８４ｃへ流通させる。位置８３ｃ，８４ｃからの流れは、次に上板８７のポート８９，９０を通るように向けられる。上板８７は、長溝８３ａ，８４ａに揃うように位置し互いに反対側にある長溝９２，９３を有している。フィルターからの入口流れは、穴８６ａを通って保持部材に入り、次に斜めに延びている流路８６ｂを通って位置８６ｃに至る。そして、位置８６ｃからの流れは上板８７の中央穴８８に向けられる。

フロー制御器３００が保持部材８０の内側に位置している。図２１に示すように、フロー制御器本体３０２は、保持部材のアライメントキー８２に受け入れられるように位置するアライメントタブ３０４を有している。図２１に示すように、フロー制御器３００は、方向制御弁３０６，３０８と、逆止弁すなわちチェック弁３１０，３１２と、を有している。

図７に、フロー制御器３００と、そのフロー制御器３００のポンプ４２及び入口制御弁４００との関係と、を含むタイヤ組立体１０の概略図を示す。入口制御弁４００は、ろ過された外気がシステムに入ることを許容するかどうかを制御する。空気が必要な場合、入口制御弁４００が開き、空気をポンプに流入可能にする。フロー制御器３００は、それぞれのチャンバ３０７，３０９に受け入れられた方向制御弁３０６，３０８を有している。フロー制御器はさらに、チャンバ３１１，３１３内に取り付けられた２つの逆止弁すなわちチェック弁３１０，３１２を有している。フロー制御器は中央ポート３１５を有し、中央ポート３１５は、入口８６ｃからの流れを、フロー制御器を通して入口制御弁４００に流通させる。図７に示すように、タイヤの外部からの空気はフィルター組立体８００に入り、入口制御弁４００に入る。入口制御弁４００の決定に応じてタイヤが空気を必要とする場合、空気は入口制御弁４００を通ってシステムに入り、次にタイヤの回転方向に応じて、方向弁３０６を通り、ポンプを通り、逆止弁３１０を通り抜けて、タイヤの内部に流入する。タイヤが反対方向に回転している場合、空気は方向弁３０８を通り、ポンプに入り、逆止弁３１２に入り、タイヤの内部に流入する。逆止弁３１０，３１２は、タイヤキャビティ４０からポンプ４２への空気の逆流を防止する。

入口制御弁
図１１に示すように、入口制御弁４００は保持部材８０の内側に、フロー制御器３００に隣接して位置している。入口制御弁４００は、ポンプシステムに流入する流れを規制する。図１７〜１８に示すように、入口制御弁は、円形の形状のダイヤフラム４０４を収容するハウジング４０２を有している。第１の方向において、ハウジング４０２は、底面に３つの揃えられた穴、すなわち中央穴４１５と、第１及び第２の通路４２６，４２８と、を有している。ハウジングは、第１の方向と垂直な第２の方向において、底面に３つの揃えられた穴、すなわち第３の通路４３０と、中央穴４１５と、第４の通路４３２と、を有している。

底板４１８は、入口制御弁のハウジング４０２の底部に位置している。底板４１８は、弁底部４１４と弁ハウジングの中央穴４１５に揃えられた中央穴４２０を有している。図１７に示すように、底板４１８は、入口制御弁のハウジング４０２の外部通路４２６，４２８に揃えられた２つの穴４２２，４２４を有している。各外部通路４２６，４２８はそれぞれ、フロー制御器３００のチャンバ３０７，３０９に揃えられている。図１８に示すように、底板４１８は、通路４３０，４３２からの流れが入口制御弁のハウジングに流入することを阻止する。通路４３０からの流れは、入口制御弁のハウジングに形成された曲線状の長溝４５０を通して導かれる。曲線状の長溝４５０は、通路４３０からの流れを流路４６０へ導き、さらに流れは出口流路４７０を通る。

図１７〜２０に示すように、入口制御弁の弁体４１０は、弁底部４１４と、任意設置のスペーサ４１６と、弁頂部４１２と、から構成されている。弁頂部４１２は円形の平面領域を有し、この平面領域は円形のダイヤフラム４０４に隣接して位置する第１の側面と、中央カラー４１３が延びている第２の側面と、を有している。任意設置のスペーサ４１６はカラー４１３のまわりに受け入れられ得る。弁底部４１４はカラー４１３に受け入れられるプラグ４１７を有している。弁底部４１４は底板４１８の中央穴４２０の中に着座するように位置しており、中央穴４１５からの流れを阻止するように位置している。第１の弾性部材４７１は、スペーサ４１６と弁頂部４１２の間に位置する内側穴４７２を有している。第１の弾性部材４７１は、環状部材４７６から放射状に延びる複数のスポーク４７４を有している。スポークの外側端部４７８は２つの環状スペーサ４８０，４８２の間に受け入れられている。任意設置の第２の弾性部材４８４は、環状スペーサ４８０と底板４１８の間に受け入れられる放射方向外側端部を有していてもよい。任意設置の第２の弾性部材４８４の内側部分は、弁底部とスペーサ４１６の間に受け入れられることができる。第１及び第２の弾性部材４７１，４８４は、金属、ゴム、エラストマなどのばねとして機能する弾性材料から形成されている。

図１４に示すように、入口制御弁はカバー４０６をさらに有し、カバー４０６は、ダイヤフラム４０４の上に位置する穴４０８を有している。ダイヤフラム４０４は弁体４１０に隣接して位置している。内側キャップ５００が入口制御弁の上に位置している。内側キャップは、ダイヤフラムとタイヤキャビティとの流体連通を可能にする内側穴５０２を有している。キャップは、通路４７０と流体連通する第２の穴５０４を有している。リッド７００は内側キャップ５００の上に受け入れられている。バネ６００がリッド７００と内側キャップ５００の間に位置している。内側キャップ５００は、外側キャップの中央穴７０２に受け入れられる中央支持柱５１０を有している。外側キャップは、穴５０２，５０４に揃えられた穴７０４，７０６を有している。リッド７００は、互いに対向する２つのＵ字形状のコネクタ７１０を有し、これらのコネクタは外側インサート６０の対向する雌型長溝に受け入れられている。

フィルター組立体
図５Ａに示すように、フィルター組立体８００はタイヤの外側、好ましくはサイドウォールの下部ビード領域に取り付けることができる。図示されているフィルター組立体は、円形の断面形状を有し、図示されているようにビードの近傍の下部サイドウォール領域に取り付けられた硬いプラスチックの外表面を有している。フィルター組立体８００は、空気のろ過に適した多孔質媒体８０４で満たされた内側領域８０２を有している。フィルター組立体８００は、周囲の空気を受け入れる入口８１０を有している。空気は入口８１０を通って内側領域８０２に入り、そこで空気は多孔質媒体８０４によってろ過される。空気は内側領域の出口８１２を出て、雄型フィッティング８１６を通って延びる通路８１４に入る。雄型フィッティング８１６は外側インサートのコネクタ穴７１に受け入れられており、保持部材の穴８６及びインサートの穴８６ａに、流体連通するように揃えられている。

ポンプの動作
コンパクト弁システム２００は、ポンプシステムに入る空気の流れを制御する。図６，１４に示すように、タイヤキャビティの圧力は、穴７０４，５０２，４０８を介してダイヤフラム４０４に伝えられる。タイヤキャビティの圧力はダイヤフラム４０４に作用し、ダイヤフラム４０４が弁底部を閉じて中央穴４１５に接して着座し、それによって空気がコンパクト弁システム内に流入できないようにする。第１及び第２の弾性部材４７１，４８４はタイヤキャビティの圧力を打ち消すように作動し、弁底部を開位置に付勢するばねとして作動する。弾性部材は、設定されたトリガー圧力を有するように構成されており、タイヤキャビティの圧力がトリガー圧力より低下したときに、一方または両方の弾性部材が、弁底部を中央穴４１５から離れるように付勢し、開位置にする。中央ポート３１５が開くと、ろ過された外気が穴８６ａを介してコンパクト弁システム２００に流入する。

空気が穴８６ａを介してコンパクト弁システム２００に流入した後、ろ過された空気は、図９，１６に示すように、斜めに延びる流路８６ｂを通って保持部材８０の中央位置８６ｃに向けられる。図１４に示すように、保持部材の中央位置８６ｃからの流れは次に中央穴８８に向けられ、さらにフロー制御器３００の中央ポート３１５内に向けられる。空気は入口制御弁の中央穴４１５を通り、入口制御弁の内部チャンバ４０３内に入る。図１２に示すように、空気は次に底板の穴４２２を通り、第１の通路４２６を通ってフロー制御器３００に流入する。流れは方向制御弁３０６を通りチャンバ３０７に流入し、さらに、揃えられた穴９２，８３ａ，６８を出てポンプの入口４２ａに入る。

図２から明らかなとおり、空気ポンプ４２は、入口と出口が共通の位置にある３６０度のポンプとして示されている。タイヤが方向１０８に回転すると、地面に接するフットプリント１００が形成される。圧縮力１０４がフットプリント１００からタイヤ内に向けられ、符号１０６で示されるように、ポンプ４２のセグメント１１０を平らにするように作用する。ポンプ４２のセグメント１１０が平らになることで、空気の、平らになったセグメント１１０とコンパクト弁システム２００との間に位置する部分が、コンパクト弁システム２００の方に移動させられる。タイヤが地面９８に沿って方向１０８に回転し続けると、ポンプのチューブ４２はタイヤの回転１０８と反対の方向に、セグメント１１０，１１０’，１１０”が次々に、順次平らにされ、または押し潰されるようになる。ポンプのチューブ４２をセグメント毎に順次平らにすることで、平らになったセグメント同士の間に位置する空気柱がポンプ出口４２ｂに向けて送り出される。

送り出された空気は長溝８４ａを介してコンパクト弁システム２００に流入する。逆止弁３０８は、流れがチャンバ３０９内に流入することを阻止する。送り出された空気は、長溝８４ａから流路８４ｂを通ってポート８４ｃに流れる。位置８４ｃから送り出された空気の流れは、次に上板８７のポート９０を通るように向けられる。送り出された空気は、逆止弁３１２を通ってチャンバ３１３に流入し、さらに入口制御弁のハウジング４０２の第４の通路４３２を介して入口制御弁を出て、入口制御弁の出口４７０に接続された流路４６０を通り、さらに互いに揃えられた内側キャップの穴５０４とリッドの穴７０６を通ってタイヤキャビティに流入する。ポンプと入口制御弁組立体２００からの空気は、タイヤ圧力がトリガー圧力を超えるまで、タイヤに送り込まれる。タイヤ圧力がトリガー圧力を超えると、弁底部が中央ポート４１５の上に着座し、空気はそれ以上システムに流入しない。

タイヤの回転方向が逆である場合には、ポンプと入口制御弁システムは、以下の相違点を除いては、上述した通り作動する。ろ過された空気が、システムに入って入口制御弁チャンバ４０３に流入し、次に逆止弁３０８を介してポンプ４２ｂに流入し、チャンバ３０９に流入し、穴８４ａを出てポンプに入る。送り出された空気は、穴８３ａを通ってコンパクト弁システム２００に流入する。図１６に示すように、逆止弁３０６は、流れがチャンバ３０７に流入するのを阻止し、送り出された空気を、流路８３ｂを通って穴８３ｃ内に移送する。図１４に示すように、送り出された空気は、方向弁３１０を通ってチャンバ３１１に流入し、通路４３０に流入する。通路４３０からの流れは、入口制御弁のハウジングに形成された曲線状の長溝４５０を介して流路４６０に向けられ、さらに出口流路４７０を通る。次に、送り出された空気は上述した通り流出し、タイヤキャビティに流入する。

上述したように、蠕動ポンプ組立体は、タイヤのサイドウォール内の、チェーファー１２０内のリムフランジ表面２６の半径方向外側に設けることができる。この位置では、空気チューブ４２はタイヤのフットプリント１００よりも半径方向内側にあり、上述したようにタイヤのフットプリントから向けられた力によって平らになるように位置する。フットプリント１００と対向するセグメントは、チューブのセグメントをリムフランジ表面２６に押し付ける、フットプリント１００からの圧縮力１０６によって平らになる。チューブ４２の位置は、ビード領域３４におけるタイヤのチェーファー１２０と、リム表面２６と、の間にあることが明確に示されているが、これに限定されず、チューブ４２は、圧縮を受ける任意の領域に設けることができ、例えばサイドウォールまたはトレッドの任意の場所に設けてもよい。

以上の説明から理解されるように、本発明は、システム欠陥検出器として作用する従来同様の構成の２次的なタイヤ圧力監視システム（ＴＰＭＳ）（図示せず）とともに用いることができる。ＴＰＭＳは、タイヤ組立体の自己膨張システムにおけるあらゆる欠陥を検出し、利用者にその状態を警告するために用いることができる。

ここに記載された観点から、本発明の様々な変形例が可能である。本発明を説明する目的でいくつかの代表的な実施形態と詳細を示したが、当業者には明らかであるように、本発明の範囲から逸脱しない限りで、本発明において様々な変更及び修正を行うことができる。従って、理解される通り、添付する特許請求の範囲に定義された本発明の意図された全範囲内で、特定の実施形態に対する変更を行うことが可能である。

１０ タイヤ組立体
１２ タイヤ
１４ ポンプ組立体
１６ タイヤホイール
２８ 環状のリム体
３２ サイドウォール
３４ ビード領域
３８ トレッド領域
４０ タイヤキャビティ
４２ ポンプ通路
４２ａ 入口端部
４２ｂ 出口端部
６０ インサート
８０ 保持部材
１００ フットプリント
２００ コンパクト弁システム
３００ フロー制御器
３０６，３０８ 方向制御弁
３１０，３１２ 逆止弁
４００ 入口制御弁
４０２ 弁ハウジング
４０４ ダイヤフラム
４１４ 弁底部
４７１，４８４ 弾性部材
８００ フィルター組立体

Claims (27)

1. ポンプと弁組立体とを有するタイヤであって、
   ａ．前記タイヤは、タイヤキャビティと、それぞれが第１及び第２のタイヤビード領域からタイヤトレッド領域に延びている第１及び第２のサイドウォールと、を有し、
   ｂ．前記タイヤはポンプ通路を有し、前記ポンプ通路は入口端部と出口端部とを有し、前記ポンプ通路の、タイヤのフットプリントに近い部分が前記ポンプ通路を開閉できるように、前記ポンプ通路が作動し、
   ｃ．前記弁組立体は弁ハウジングを有し、内部チャンバを形成する前記弁ハウジングにダイヤフラムが取り付けられており、前記ダイヤフラムは前記タイヤキャビティの圧力に応じて反応し、
   ｄ．前記内部チャンバは、前記ポンプ通路の前記入口端部と流体連通する第１の穴と、前記ポンプ通路の前記出口端部と流体連通する第２の穴と、を有し、前記内部チャンバは、外気と流体連通する第３の穴を有し、
   ｅ．前記弁ハウジングは、前記タイヤキャビティ及び前記ポンプ通路の前記出口端部と流体連通する通路を有し、
   ｆ．前記弁組立体は、弁底部を有する入口制御弁をさらに有し、前記弁底部は前記第３の穴の上に位置し、前記第３の穴を開閉するように動作し、
   ｇ．前記入口制御弁は前記ダイヤフラムに連結された第１の端部を有し、
   ｈ．弾性部材が前記弁ハウジングの前記内部チャンバの中に位置しており、前記弾性部材は前記弁底部を開位置に付勢する
   ことを特徴とするタイヤ。
2. 前記弾性部材は、内側ハブと、前記内側ハブから放射状に延びる複数のスポークと、を有することを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記内側ハブは前記入口制御弁と連結されていることを特徴とする、請求項２に記載のタイヤ。
4. 前記内側ハブは前記入口制御弁の前記弁底部と連結されていることを特徴とする、請求項２に記載のタイヤ。
5. 一方向弁が、前記第１の穴と前記ポンプ通路の前記入口端部との間に位置していることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
6. 一方向弁が、前記ポンプの出口端部と前記弁ハウジングの前記通路との間に位置していることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
7. フィルター組立体は、前記外気と流体連通することを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
8. 前記入口制御弁は第２の弾性部材をさらに含んでいることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
9. 前記弾性部材は金属からなることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
10. 双方向に作動するポンプと、弁組立体と、を有するタイヤであって、
    ａ．前記タイヤは、タイヤキャビティと、それぞれが第１及び第２のタイヤビード領域からタイヤトレッド領域に延びている第１及び第２のサイドウォールと、を有し、
    ｂ．前記タイヤはポンプ通路を有し、前記ポンプ通路は第１の端部と第２の端部を有し、前記タイヤが第１の方向または前記第１の方向と逆の第２の方向に回転しているときに、前記ポンプ通路の、タイヤのフットプリントに近い部分が前記ポンプ通路を開閉できるように、前記ポンプ通路が作動し、
    ｃ．前記弁組立体は弁ハウジングを有し、内部チャンバを形成する前記弁ハウジングにダイヤフラムが取り付けられており、前記ダイヤフラムは前記タイヤキャビティの圧力に応じて反応し、
    ｄ．前記内部チャンバは、チャンバＡと流体連通する第１の穴Ａと、外気と流体連通する第２の穴Ｂと、チャンバＣと流体連通する第３の穴Ｃと、を有し、
    ｅ．前記弁組立体は、前記内部チャンバの中に位置する入口制御弁をさらに含み、前記入口制御弁は前記第２の穴Ｂの上に位置し、前記第２の穴Ｂを開閉して外気を流入可能にするように作動し、
    ｆ．弾性部材が前記弁ハウジングの前記内部チャンバの中に位置しており、前記入口制御弁を開位置に付勢し、
    ｇ．前記チャンバＡは一方向弁を内部に有し、前記チャンバＡは、前記ポンプ通路の前記第１の端部及び前記内部チャンバと流体連通し、
    ｈ．前記チャンバＣは一方向弁を内部に有し、前記チャンバＣは、前記ポンプ通路の前記第２の端部及び前記内部チャンバと流体連通し、
    ｉ．前記弁ハウジングはチャンバＤを有し、前記チャンバＤは、前記タイヤキャビティ及び前記ポンプ通路の前記第１の端部と流体連通し、前記チャンバＤは一方向弁を内部に有し、
    ｊ．前記弁ハウジングはチャンバＥを有し、前記チャンバＥは前記ポンプ通路の前記第２の端部及び前記タイヤキャビティと流体連通し、一方向弁が前記チャンバＥの内部に位置している
    ことを特徴とするタイヤ。
11. 前記入口制御弁は前記ダイヤフラムと連結されていることを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ。
12. 前記チャンバＡの前記一方向弁は、流れが前記内部チャンバに流入するのを防止することを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ。
13. 前記チャンバＣの前記一方向弁は、流れが前記内部チャンバに流入するのを防止することを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ。
14. 前記チャンバＤの前記一方向弁は、前記タイヤキャビティからの流れが前記ポンプ通路に流入するのを防止することを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ。
15. 前記チャンバＥの前記一方向弁は、前記タイヤキャビティからの流れが前記ポンプ通路に流入するのを防止することを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ。
16. フィルターが前記外気と前記第２の穴との間に位置していることを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ。
17. 前記弁ハウジングが、前記ポンプ通路の前記第２の端部からの流れを前記チャンバＤへ向ける流路を有することを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ。
18. 前記弁ハウジングが、前記ポンプ通路の前記第１の端部からの流れを前記タイヤキャビティへ向ける流路を有することを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ。
19. 双方向に作動するポンプと、弁組立体と、を有するタイヤであって、
    ａ．前記タイヤは、タイヤキャビティと、それぞれが第１及び第２のタイヤビード領域からタイヤトレッド領域に延びている第１及び第２のサイドウォールと、を有し、
    ｂ．前記タイヤはポンプ通路を有し、前記ポンプ通路は第１の端部と第２の端部を有し、前記タイヤが第１の方向または前記第１の方向と逆の第２の方向に回転しているときに、前記ポンプ通路の、タイヤのフットプリントに近い部分が前記ポンプ通路を開閉できるように、前記ポンプ通路が作動し、
    ｃ．前記弁組立体は弁ハウジングを有し、前記弁ハウジングは前記ポンプ通路の前記第１の端部と流体連通する第１のポートと、前記ポンプ通路の前記第２の端部と流体連通する第２のポートと、を有し、
    ｄ．内部チャンバを形成する前記弁ハウジングにダイヤフラムが取り付けられており、前記ダイヤフラムは前記タイヤキャビティの圧力に応じて反応し、
    ｅ．前記弁ハウジングはチャンバＡをさらに有し、前記チャンバＡは内部に一方向弁を有し、前記チャンバＡは前記内部チャンバと流体連通する入口と、前記第１のポートと流体連通する出口と、を有し、
    ｆ．前記弁ハウジングはチャンバＢをさらに含み、前記チャンバＢは入口と出口を有し、前記出口は前記タイヤの外気と流体連通し、
    ｇ．前記弁ハウジングはチャンバＣをさらに含み、前記チャンバＣは内部に一方向弁を有し、前記チャンバＣは、前記内部チャンバと流体連通する入口と、前記第２のポートと流体連通する出口とを有し、
    ｈ．前記弁組立体は、前記内部チャンバの中に位置する入口制御弁をさらに含み、前記入口制御弁は前記チャンバＢの前記入口の上に位置し、前記入口を開閉して外気を前記内部チャンバに流入できるように作動し、
    ｉ．弾性部材が前記弁ハウジングの前記内部チャンバの中に位置しており、前記入口制御弁に連結されており、前記弾性部材は前記入口制御弁を開位置に付勢し、
    ｊ．前記弁ハウジングはチャンバＤとチャンバＥをさらに含み、
    ｋ．前記弁ハウジングは前記チャンバＤを有し、前記チャンバＤは一方向弁を内部に有し、前記チャンバＤは、前記タイヤキャビティと流体連通する出口と、前記ポンプ通路の前記第２の端部と流体連通する入口と、を有し、
    ｌ．前記弁ハウジングは前記チャンバＥを有し、前記チャンバＥは一方向弁を内部に有し、前記チャンバＥは、前記ポンプ通路の前記第１の端部と流体連通する入口端部と、前記タイヤキャビティと流体連通する第２の端部と、を有する
    ことを特徴とするタイヤ。
20. 前記入口制御弁は前記ダイヤフラムと連結されていることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
21. 前記チャンバＡの前記一方向弁は、流れが前記内部チャンバに流入するのを防止することを特徴とする、請求項１９に記載のタイヤ。
22. 前記チャンバＣの前記一方向弁は、流れが前記内部チャンバに流入するのを防止することを特徴とする、請求項１９に記載のタイヤ。
23. 前記チャンバＤの前記一方向弁は、前記タイヤキャビティからの流れが前記ポンプ通路に流入するのを防止することを特徴とする、請求項１９に記載のタイヤ。
24. 前記チャンバＥの前記一方向弁は、前記タイヤキャビティからの流れが前記ポンプ通路に流入するのを防止することを特徴とする、請求項１９に記載のタイヤ。
25. フィルターが前記外気と第３の穴との間に位置していることを特徴とする、請求項１９に記載のタイヤ。
26. 前記弁ハウジングが、前記ポンプ通路の前記第２の端部からの流れを前記チャンバＤの前記入口へ向ける流路を有することを特徴とする、請求項１９に記載のタイヤ。
27. 前記弁ハウジングが、前記チャンバＥの出口からの流れを前記タイヤキャビティへ向ける流路を有することを特徴とする、請求項１９に記載のタイヤ。

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