JP2015048076A - 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１対のサイドウォール３２を有するタイヤ１２の弁組立体２００の弁ハウジングの内部チャンバに、タイヤキャビティと流体連通するダイヤフラムが取り付けられている。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連通する通路を有する。内部チャンバは、外気と流体連通する入口と、ポンプ通路の入口及び出口と流体連通する出口とを有する。弁組立体は、出口の上に位置して出口を開閉するように動作する入口制御弁をさらに含む。弾性部材が、弁ハウジングの内部チャンバの中に位置し、入口制御弁を開位置に付勢するように位置している。
【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の態様において、ポンプと弁組立体とを有するタイヤを提供する。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、を有する。弁組立体は弁ハウジングを有し、弁ハウジングは内部チャンバを有し、ダイヤフラムが内部チャンバに取り付けられており、ダイヤフラムはタイヤキャビティと流体連通している。弁ハウジングは通路を有し、通路はタイヤキャビティ及びポンプの出口端部と流体連通している。内部チャンバは、外気と流体連通するチャンバ入口と、ポンプ通路の入口及び出口と流体連通するチャンバ出口とを有する。弁組立体は、チャンバ出口の上に位置してチャンバ出口を開閉するように動作する入口制御弁をさらに含む。弾性部材が、弁ハウジングの内部チャンバの中に位置し、入口制御弁に接続された第１の端部を有している。

本発明は、第２の態様において、双方向に作動するポンプと、弁組立体と、を有するタイヤを提供する。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、を有する。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、タイヤが回転しているときに、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開閉できるように作動する。弁組立体は、内部チャンバを有する弁ハウジングを有し、ダイヤフラムが内部チャンバに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答する。内部チャンバは、外気と流体連通する入口と、第１のチャンバおよび第２のチャンバと流体連通する出口と、を有する。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、入口制御弁は出口の上に位置し、出口を開閉するように作動する。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、弾性部材は入口制御弁を開位置に付勢するように位置している。第１のチャンバは一方向弁を内部に有し、第１のチャンバは、ポンプ通路の第１の端部と流体連通している。第２のチャンバは一方向弁を内部に有し、第２のチャンバは、ポンプ通路の第２の端部と流体連通している。弁ハウジングは第３のチャンバをさらに有し、第３のチャンバは、タイヤキャビティ及びポンプの第１の端部と流体連通している。一方向弁が第３のチャンバの内部に位置し、第３のチャンバはポンプの第１の端部とタイヤキャビティとの間に位置する。

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、図５Ａに直交する方向にみた拡大図である。 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とポンプの概略図である。 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。 保持部材及び上板の分解図である。 保持部材の上面図である。 図１０Ａの方向１０Ｂ−１０Ｂからみた保持部材の断面図である。 図１０Ａの方向１０Ｃ−１０Ｃからみた保持部材の断面図である。 図１０Ａの方向１０Ｄ−１０Ｄからみた保持部材の断面図である。 図１０Ｂの方向１０Ｅ−１０Ｅからみた保持部材の断面図である。 コンパクト弁システム及び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１３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。 入口制御弁の上面図である。 図１６の入口制御弁の、方向１７−１７からみた断面図である。 図１６の入口制御弁の、方向１８−１８からみた断面図である。 図１７の入口制御弁の、方向１９−１９からみた断面図である。 図１６の入口制御弁の、方向２０−２０からみた断面図である。 図１７の入口制御弁の、方向２１−２１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、タイヤのサイドウォールに限られず、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。

ポンプ空気通路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。

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。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。コンパクト弁システム２００は図１１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６０
図５Ａ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、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８０
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８〜９，図１０Ａ〜１０Ｅ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。保持部材の底面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。保持部材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、上板８７が底面８１上に位置しており、それにより、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に受け入れられる、保持部材８０の分解図を示している。図１０Ｅは、保持部材８０の底部の断面図を示す。図１０Ａに示すように、保持部材の底面８１には溝が形成され、この溝は上板と協働して通路８３ｂ，８６ｂ，８４ｂを形成している。ポンプからの流体は、長溝状の穴８３ａ，８４ａに入り、それから斜めに延びる通路８３ｂ，８４ｂを通って位置８３ｃ，８４ｃへ至る。その後、図１０Ｃに示されるように、位置８３ｃ，８４ｃからの流れは、上板８７のポート８９，９０を通るように向けられる。図１０Ｂに示されるように、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を有する。図１０Ｃに示されるように、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、それから、斜めに延びている流路８６ｂを通って位置８６ｃに至る。その後、図１０Ｄに示されるように、位置８６ｃからの流れは、上板８７の穴８８を通って送られる。

図１１に示されるように、フロー制御器３００は保持部材８０の内部に位置する。図２２に示されるように、フロー制御器本体３０２は、保持部材のアライメントキー８２を受け入れるように位置するアライメントタブ３０４を有する。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。ハウジング４０２は、底面に、第１の方向に揃った２つの穴、すなわち第１及び第２の通路４２６，４２８を有している。第１及び第２の通路４２６，４２８は、細長い長溝４２９によって互いに接続されている。細長い長溝４２９は、図１９に示されるように、ハウジング４０２の底部に形成されている。図１２に示されるように、第１及び第２の通路４２６，４２８の各々は、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２０に示されるように、入口制御ハウジング４０２は、底面に、第１の方向と直交する第２の方向に揃った２つの穴、すなわち第３の通路４３０及び第４の通路４３２も有する。図１９に示されるように、第３の通路４３０及び第４の通路４３２は、入口ハウジング４０２に形成されたＣ字状の長溝４５０によって流体連通する。曲がった長溝４５０は、通路４３０からの流れを流路４６０へ向け、それから出口流路を通過させる。

図１７に示されるように、ハウジング４０２の内部には中央チャンバ４０３を有する。底板４１８は、中央チャンバ４０３の底部に位置する。底板４１８は、細長い長溝４２９と流体連通する中央穴４２０を有する。図２０に示されるように、底板４１８は、通路４３０，４３２から入口制御弁ハウジングへの流れを阻止する。図１８に示されるように、底板４１８は、通路４１５から穴４１９を介して入口制御弁内へ向かう流れを許容する。濾過された入口空気は、保持部材の入口穴８６ａ，８６ｂ，８６ｃを通り、フロー制御器のチャンバ３１５を通り、それから入口制御ハウジング４０２の穴４１５を通り、それから底板４１８の穴４１９を通って、制御弁の入口チャンバ内に送られる。

図１７に示されるように、入口制御弁４１０が、底板４１８に隣接して配置されている。図２３に最もよく示されるように、入口制御弁４１０は、弁底部４１４、任意選択のスペーサ４１６、及び弁頂部４１２から形成されている。弁頂部４１２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４１１を有する円形の平坦な領域と、中央カラー４１３が延びている第２の側面と、を有する。任意選択のスペーサ４１６は、カラー４１３のまわりに受け入れられ得る。カラー４１３の内部に受け入れられるプラグ４１７が、弁底部４１４から延びている。弁底部４１４は、底板４１８の弁座穴４２０の上に据え付けられ、流れが弁座穴４２０に入るのを阻止するように配置されている。

第１の弾性部材４７１は、スペーサ４１６と弁頂部４１２との間に位置する内側穴４７２を有する。第１の弾性部材４７１は、環状部材４７６から放射方向に延びる複数のスポーク４７１を有する。スポークの外側端部４７８は、２つの環状のスペーサ４８０，４８２の間に受け入れられている。任意選択の第２の弾性部材４８４は、環状のスペーサ４８０と底板４１８との間に受け入れられる半径方向外側端部を有していてよい。任意選択の第２の弾性部材４８４の内側部分は、弁底部とスペーサ４１６との間に受け入れられる。第１及び第２の弾性部材４７１，４８４は、ばねとして機能する金属、ゴム、エラストマのような弾性材料から形成されている。

この構成の利点は、外気が内部弁チャンバに入り、それから弁座穴を通ってポンプに吸い込まれるということにある。したがって、吸引力は、ダイヤフラム全体に対して相対的に小さい穴４２０に作用する。そのため、弾性部材４７１，４８４が強い吸引力に打ち勝つ必要はない。

入口制御弁は、ダイヤフラム４０４上に位置する穴４０８を有する任意選択のカバー４０６をさらに含む。ダイヤフラム４０４は、弁体４１１に隣接して位置する。図１１に示されるように、内側キャップ５００は入口制御弁の上に位置する。図１５に示されるように、内側キャップは、タイヤキャビティの内部およびダイヤフラムと流体連通する内部穴５０２を有する。このキャップは、通路４７０と流体連通する第２の穴５０４を有する。リッド７００は、内側キャップ５００の上に受け入れられる。ばね６００が、リッド７００と内側キャップ５００との間に位置する。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を有する。外側キャップは、穴５０２，５０４に揃えられた穴７０４，７０６を有する。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内に受け入れられている。

図７に、フロー制御器と、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、ろ過された外部空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、空気が入口制御弁４００の内部チャンバ４０３に入ることを許容する。空気は、穴４２０を通って長溝４２９内に入り、方向制御弁３０８を通って、それからポンプ内に吸い込まれる。流れは、フロー制御器３００及び方向制御弁３０８の１つを通って導かれる。流れは、ポンプ入口４２ａに入り、タイヤを介してポンプ出口４２ｂへ送り出される。逆止弁すなわちチェック弁３０６は、送り出された流れが入口制御弁に入るのを阻止する。送り出された空気は、逆止弁３１０を通って、それからタイヤキャビティ内に入る。タイヤが反対方向に回転する場合には、空気は、方向弁３０６を通って入り、ポンプ４２ｂ内に導かれて、それから逆止弁３１２内に入って、タイヤキャビティ内に入る。

フィルター組立体
フィルター組立体８００はタイヤの外側に取り付けられている。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を通って内側部分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。空気は内側部分の出口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、保持部材の穴８６及びインサートの揃えられた穴８６ａに接続されるように揃えられている。

システムの動作
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。図１２に示すように、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が弁底部を中央穴４２０に接するように着座させ、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４２０から離れるように付勢し、開位置にする。図１４に示すように、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１０Ｅ，１０Ｄに示すように、斜めに延びる流路８６ｂを通って保持部材８０の位置８６ｃに向けられる。図１５に示すように、保持部材の位置８６ｃからの流れは次に穴８８に向けられ、さらにフロー制御器３００のチャンバ３１５内に向けられる。図１５，１８に示すように、空気は入口制御弁の穴４１５を通り、入口制御弁の内部チャンバ４０３内に入る。それから、弁が開いている場合には、空気は内部チャンバ４０３から底板穴４２０内に進む。次に、この流れは、細長い長溝４２９を通り、方向制御弁３０６を通ってチャンバ３０７内に入り、ポンプへ送られる。この流れは、保持部材の穴８３ａを出て、ポンプ端部４２ａに入る。タイヤが第１の方向に回転しているとき、この空気はポンプ通路４２を通して送られる。

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１０９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。

出口４２ｂから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。図１０Ｅに示すように、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。図１０Ｃに示すように、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。図１４に示すように、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、弁底部が中央穴４２０の上に着座し、空気がポンプシステムに流入するのを阻止する。

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に流入する。タイヤキャビティが空気を必要とする場合、弁底部が穴４２０から離れる。ポンプは、細長い長溝４２９から空気を吸引し、それから逆止弁３０８を通してチャンバ３０９内に入れ、それから穴８４ａを通して流出させてポンプ４２ｂ内に入れる。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。逆止弁３０６は、流れがチャンバ３０７に流入するのを阻止する。図１０Ｅに示すように、保持部材は、送り出された空気を、流路８３ｂを通って穴８３ｃ内に導く。図１４に示すように、位置８３ｃから送り出された空気は、保持部材のポート８９を通り、方向弁３１０を通ってチャンバ３１１に流入し、入口制御弁のハウジング４０２の通路４３０に流入する。図１９に示すように、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に向けられる。流れは、揃えられた穴４７０，５０４，７０６を介してキャビティ内へ流出する。

上述したように、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 (20)

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．前記弁組立体は弁ハウジングを有し、前記弁ハウジングは内部チャンバを有し、ダイヤフラムが前記内部チャンバに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と流体連通し、
   ｃ．前記弁ハウジングは通路を有し、前記通路は前記タイヤキャビティ及び前記ポンプの出口端部と流体連通しており、
   ｄ．前記内部チャンバは、外気と流体連通する入口と、ポンプ通路の入口及び出口と流体連通する出口とを有し、
   ｅ．前記弁組立体は、前記出口の上に位置して前記出口を開閉するように動作する入口制御弁をさらに含み、
   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、前記入口制御弁を開位置に付勢するように位置している
   ことを特徴とするタイヤ。
2. 前記弾性部材は、前記入口制御弁に接続された第１の端部を有することを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記入口制御弁は、前記ダイヤフラムに接続された第１の端部を有することを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
4. 前記弾性部材は、内側のハブと、前記ハブから半径方向に延びた複数のスポークと、を有することを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
5. 内側のハブが前記入口制御弁に接続されていることを特徴とする、請求項２に記載のタイヤ。
6. 内側のハブが前記入口制御弁の底部に接続されていることを特徴とする、請求項２に記載のタイヤ。
7. 一方向弁が、前記内部チャンバの前記出口と前記ポンプ通路の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。
8. 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。
9. フィルター組立体が外気と流体連通していることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
10. 前記入口制御弁は第２の弾性部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
11. 前記弾性部材が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。
12. 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実質的に開閉できるように、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答し、
    ｄ．前記内部チャンバは、外気と流体連通する入口と、第１のチャンバおよび第２のチャンバと流体連通する出口と、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出口の上に位置し、前記出口を開閉するように作動し、
    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、前記入口制御弁に接続され、前記弾性部材は前記入口制御弁を開位置に付勢し、
    ｇ．前記第１のチャンバは一方向弁を内部に有し、前記第１のチャンバは、前記ポンプ通路の前記第１の端部と流体連通し、
    ｈ．前記第２のチャンバは一方向弁を内部に有し、前記第２のチャンバは、前記ポンプ通路の前記第２の端部と流体連通し、
    ｉ．前記弁ハウジングは第３のチャンバを有し、前記第３のチャンバは、前記タイヤキャビティ及び前記ポンプの第１の端部と流体連通し、
    ｊ．一方向弁が前記第３のチャンバの内部に位置し、前記第３のチャンバは前記ポンプの第１の端部と前記タイヤキャビティとの間に位置する
    ことを特徴とするタイヤ。
13. 前記弁ハウジングが第４のチャンバを有し、前記第４のチャンバが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ており、前記第４のチャンバが一方向弁を内部に有することを特徴とする、請求項１２に記載のタイヤ。
14. 前記入口制御弁は前記ダイヤフラムに接続されていることを特徴とする、請求項１２に記載のタイヤ。
15. 前記第１のチャンバの前記一方向弁は、流れが前記内部チャンバに入ることを防止することを特徴とする、請求項１２に記載のタイヤ。
16. 前記第２のチャンバの前記一方向弁は、流れが前記内部チャンバに入ることを防止することを特徴とする、請求項１２に記載のタイヤ。
17. 前記第３のチャンバの前記一方向弁は、前記タイヤキャビティからの流れが前記ポンプ通路に入ることを防止することを特徴とする、請求項１２に記載のタイヤ。
18. 第４のチャンバの一方向弁が、前記タイヤキャビティからの流れが前記ポンプ通路に入ることを防止することを特徴とする、請求項１２に記載のタイヤ。
19. フィルターが外気と第３の穴との間に位置することを特徴とする、請求項１２に記載のタイヤ。
20. 前記弁ハウジングは、前記第３のチャンバの出口からの流れを前記第４のチャンバの出口へ導く流路を有することを特徴とする、請求項１２に記載のタイヤ。

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