JP2015113119A - ハイブリッドポンプを備えた自己膨張タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な弁を必要とすることなく、双方向でありかつ３６０度送り込むことができる簡単なポンプ構造を提供する。【解決手段】自己膨張タイヤ組立体１０は、タイヤ１２と、タイヤに取り付けられ空気の流路を画定する第１および第２の空気チューブ４１，４２を有する。これらのチューブはタイヤ踏面の近傍の空気チューブセグメントの一部が流路を閉じることができるように作動する可撓性を有する材料からなり、入口４１ａ，４２ａと出口４１ｂ，４２ｂとを有する。第１の空気チューブ４１の入口４１ａは、第２の空気チューブ４２の入口４２ａと流体が連通するようにされ、第１の空気チューブ４１の出口４１ｂと第２の空気チューブ４２の出口４２ｂは、タイヤキャビティと流体が連通するようにされている。【選択図】図３

Description

本発明は、概して、自己膨張タイヤに関し、より具体的には、そ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空気圧を減少させる。タイヤの自然な状態は膨張状態である。従って、運転者はタイヤ空気圧を維持するように繰り返し行動する必要があり、さもなくば、燃料経済性やタイヤ寿命の低下、車両のブレーキ性能やハンドリング性能の低下に直面することとなる。タイヤ空気圧が極端に低いときに運転者に警告するタイヤ空気圧監視システムが提案されている。

米国特許出願公開第２０１３／００４８１７８号明細書

しかしながら、そ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脹させるように警告されたときに、ドライバが是正措置を取ることに依存している。したがって、ドライバの介入を必要とすることなく時間の経過によるタイヤ空気圧の減少を補うために、タイヤを自己膨張させる自己膨張機能をタイヤ内に組み込むことが望ましい。

自己膨張タイヤ機能の１つの型式は、ぜん動ポンプ組立体である。ポンプが環状すなわち３６０度の長さで延びている場合、ポンプは、追加の弁がない限り双方向に作動しない。２つの１８０度のポンプを使用することによって、システムを双方向に作動させることができる。これは、タイヤが一方向に回転する際に一方のポンプだけが作動しタイヤが逆方向に回転する際に他方のポンプが作動するからである。

したがって、複雑な弁を必要とすることなく、双方向に作動しかつ３６０度の範囲で送り込みができる簡単なポンプ構造が望まれている。

本発明は、第１の実施態様において、リムに取り付けられるタイヤにおける自己膨張タイヤ組立体を提供する。この自己膨張タイヤ組立体は、リムに取り付けられるタイヤであって、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それぞれ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、を有するタイヤと、タイヤに取り付けられ空気の流路を画定する第１の空気チューブであって、タイヤ踏面の近傍の空気チューブセグメントの一部が環状の流路を閉じることができるように作動する可撓性を有する材料からなる、入口と出口とを有する第１の空気チューブと、タイヤに取り付けられ空気の流路を画定する第２の空気チューブであって、タイヤ踏面の近傍の空気チューブの一部が環状の流路を閉じることができるように作動する可撓性を有する材料からなる、入口と出口とを有する第２の空気チューブと、を備えている。第１の空気チューブの入口は、入口装置によって第２の空気チューブの入口に接続されており、入口装置は外部の空気との間で流体が連通する。第１の空気チューブの入口は第２の空気チューブの入口との間で流体が連通する。第１の空気チューブの出口と第２の空気チューブの出口は、タイヤキャビティと流体が連通するようにされている。

本発明のハイブリッドポンプ機構とタイヤの分解図である。 図１のハイブリッドポンプとタイヤ機構の正面図である ハイブリッドポンプ組立体の正面図である。 入口組立体の正面図である。 ハイブリッドポンプの出口組立体の正面図である。 タイヤが反時計回り方向に回転するときのハイブリッドポンプの動作を説明するための図である。 タイヤが反時計回り方向に回転するときのハイブリッドポンプの動作を説明するための図である。 タイヤが時計回り方向に回転するときのハイブリッドのポンプの動作を説明するための図である。 タイヤに取り付けられた状態で示す、ポンプシステムを備えるタイヤとリムの組立体の拡大断面図である。

本発明について、一例として、添付の図面を参照して説明する。

（定義）
タイヤの「アスペクト比」は、タイヤの断面幅（ＳＷ）に対するタイヤの断面高さ（ＳＨ）の比に、パーセント表示のために１００を乗じたものを意味する。

「非対称トレッド」は、タイヤの中心面すなわち赤道面ＥＰに関して対称では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」は、コードプライをリムに対する摩耗および切断から保護し、リムの上方の屈曲を分散させるため、タイヤビードの外側の周囲に配置されている材料からなる狭幅のストリップである。

「周方向」は、軸方向に垂直な環状トレッドの表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。

「踏面（フットプリント）」は、速度が零でかつ通常の荷重および空気圧下において平坦な面と接触するタイヤトレッドの接触部分または接触領域を意味する。

「車体側」は、タイヤがホイールに取り付けられホイールが車両に取り付けられたときに、タイヤの、車両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、標準的な荷重およびタイヤ膨張の下で測定された、軸方向に最も外側のトレッドの接触部分または踏面に接する線を意味し、その線は赤道面と平行である。

「正味接触面積」は、トレッドの全外周における横方向縁部間の、地面に接触するトレッド要素の総面積を、横方向縁部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、前進走行に好ましい方向が無く、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配置する必要が無いトレッドを意味する。逆に、方向性トレッドパターンは、特定のホイール位置を必要とする好ましい走行方向を有している。

「車外側」は、タイヤがホイールに取り付けられホイールが車両に取り付けられたときに、タイヤの、車両から最も離れた側を意味する。

「ぜん動」は、内包した物質、例えば空気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」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、そのような２つめの溝または横方向縁部とによって画定されている、トレッド上の、周方向に延びるゴムのストリップを意味する。このストリップは、最大深さの溝によって横方向に分割されることはない。

「サイプ」は、トレッド表面を細分しトラクションを向上させる、タイヤのトレッド要素内に形成された小さな長穴を意味する。サイプは概ね幅が狭く、タイヤの踏面内で開いたままである溝とは対照的に、タイヤの踏面内で閉じる。

「トレッド要素」または「トラクション要素」は、溝に隣接する形状を有することで画定されるリブ要素またはブロック要素を意味する。

「トレッド弧幅」は、トレッドの横方向縁部間で測定されたトレッドの弧長を意味する。

図１を参照すると、タイヤ組立体１０は、タイヤ１２と、ぜん動ポンプ組立体１４と、タイヤリム２８と、を含む。図９に示すように、タイヤは、外側リムフランジ２２に隣接して位置する一対のリム取付面１８に、従来の方式で取り付けられている。タイヤリム２８は、図示するように、リムフランジ２２に繋がっておりタイヤ組立体を支持する環状のリム本体２１を含む。タイヤは、両側のビード領域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３０を有する従来の構造からなる。

図１〜３に示すように、ぜん動ポンプ組立体１４は通路４３に取り付けられた第１および第２のポンプ４１，４２を含む。通路４３はタイヤのサイドウォール領域内、好ましくはビード領域の近くに位置している。空気通路は、好ましくは、加硫中にタイヤのサイドウォール内に形成され、好ましくは形状が環状である。各ポンプ４１，４２は、入口装置４４によって互いに繋がれた第１の端部４１ａ，４２ａと、出口装置４６によって互いに繋がれた第２の端部４１ｂ，４２ｂとを有する。各ポンプ４１，４２は、プラスチック、エラストマ、またはゴム化合物のような弾力性のある柔軟な材料から形成されるチューブからなり、チューブが外力を受けて押し潰された状態に変形しそのような力が取り除かれて断面が概ね円形の元の状態へ戻るときの繰り返し変形サイクルに耐えることができる。チューブは、本明細書で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で、かつ後述するようにタイヤ組立体の内部の作動位置にチューブを配置することが可能な直径を持つ。チューブは円形の断面形状を有することが好ましいが、楕円形などの他の形状を利用してもよい。

図３に示すように、入口装置４４および出口装置４６は、約１８０度の間隔をおいてそれぞれの位置に配置されている。図５に示すように、出口装置４６は本体４７を有するＴ字形の接続具であり、本体４７はポンプ４１の出口端部４１ｂに接続する第１のポート４８を備えている。第１のポート４８は、出口ポート５２との間で流体が連通するようにされている。出口ポート５２は、ポンプ端部４１ｂがタイヤキャビティとの間で流体が連通するようにタイヤキャビティ内へ延びている。出口装置はポンプ４２の出口端部４２ｂに接続する第２のポート５０をさらに含んでいる。第２のポート５０もまた出口ポート５２に接続されており、したがって、ポンプ端部４２ｂはタイヤキャビティとの間で流体が連通するようにされている。図５にさらに示すように、第１のポート４８と第２のポート５０はさらに、タイヤキャビティ内の空気がポンプに逆流することを防ぐ、方向性を有する一方向弁５６，５８を含んでいる。方向性を有する一方向弁５６，５８は逆止弁であってよい。方向性を有する一方向弁５６，５８はまた、ポンプ４１からポンプ４２へ向かう流れおよびその逆の流れを防ぐ。これは、２つのポンプの短絡を防ぐために重要であり、空気がタイヤキャビティに送り込まれることを保証する。

入口装置４４の第１の実施形態が図４に示されている。入口装置は２つのポンプ４１，４２の入口流れを調整するように機能する。入口装置４４はＴ字形体６０を含む。Ｔ字形体６０はグリーンタイヤ内に形成しその後加硫してもよい。Ｔ字形体はポンプ４１の入口端部４１ａに接続する第１のポート６２を有する。Ｔ字形体はポンプ４２の入口端部４２ａに接続する第２のポート６４を有する。第１のポート６２と第２のポート６４は、流路６３によって互いの間で流体が連通するようにされている。Ｔ字形体は、流路６３と第１のポート６２と第２のポート６４に流体が連通する入口流路６６を有する。入口流路６６は、流路６６内に位置する一方向弁６８を有する。入口流路６６は、フィルタ媒体を収容する任意設置のフィルタ組立体６９に接続されている。入口流路６６および任意設置のフィルタ組立体６９は、外側の空気との間で流体が連通するようにされている。一方向弁６８は、２つのポンプ４１，４２のいずれかからの流れが流路６６を通ってその後フィルタ組立体６９を通って入口組立体から流出することを防ぐ。

図６〜図８は、動作中のハブリッドポンプ装置を示している。タイヤは分かりやすくするために除いている。図６はタイヤの回転方向を反時計回りとして示している。タイヤが反時計回りに回転すると、ポンプチューブ４２は点Ｐのところで圧縮される。タイヤが反時計回りに回転するにつれ、ポンプチューブ４２内の圧縮空気は出口装置４６を通ってタイヤキャビティ内に放出される。図７に示すように、タイヤの圧力が掛かる点Ｐがポンプ４１上に位置するときには、ポンプによる圧縮空気は入口装置４４へ向かって送られる。入口装置４４は、ポンプ４１をポンプ４２に接続する流路６３を通って圧縮空気が流れることを可能にする接続具として機能する。圧縮空気は、ポンプ４２を通って出口装置４６へ流れ続け、その後タイヤキャビティ４０に入る。したがって、２つの別々のポンプは１つのポンプとして機能する。一方向弁６８は送り込まれた空気が入口制御装置４４から漏れ出るのを防ぐ。

図６および図８に示すように、入口装置は、入口装置４４が回転してタイヤ踏面を過ぎたときに空気がハイブリッドポンプ組立体の入口装置４４に入ることを可能にする。したがって、入口装置が回転して踏面を過ぎかつ出口装置が踏面を過ぎる前のタイヤ回転の１／２の間だけ、ポンプ４１，４２は空気を満たすことになる。

こうして、前述のように、本発明のハイブリッドポンプ組立体は３６０度ポンプとして機能し、したがって、どちらの方向に回転する間でも、両方の１８０度ポンプ４１，４２が空気を送り込むことを可能にする。通常は、両方向の送り込みのために２つの１８０度ポンプが使われるときには、実際には一方のポンプだけが空気を送り込む。使われていないポンプは、タイヤが逆方向に回転するときに空気を送り込む。本発明のハイブリッドポンプはこの不都合を克服する。本発明のハイブリッドポンプは、３６０度ポンプと等しい送り込み流量を有する。なぜなら、入口装置は、２つの１８０度ポンプを互いに接続し、図７に示すように流れを一方のポンプから他方のポンプに移すからである。さらに、図６〜図８に示すように、タイヤがどちらの方向に回転しても、ハイブリッドポンプは３６０度ポンプのように空気を送り込むことができる。本発明の３６０度ハイブリッドポンプは、空気を送り込むときに、１８０度ポンプに比べて、送り込み流量をより大きくし圧力をより高くすることを可能にする。これは実際にハイブリッド構成の主要な利点であり、それは、双方向性とより大きい送り込み能力の両方のアプローチから最も良い面を結合したものである。

一つの実施形態では、ぜん動ポンプ組立体１４はタイヤサイドウォール内に位置している。そのように位置することで、空気チューブ４１，４２はタイヤ踏面１００より半径方向内側にくるため、上述のようにタイヤ踏面から向けられる力によって押しつぶされるように位置する。踏面１００に対向するセグメントは、チューブセグメントを圧縮している踏面からの圧縮力によって潰れる。ポンプチューブ４１，４２の位置は、タイヤのビード領域となるように具体的に図示されているが、これに限定されず、圧縮力を受けるタイヤのどのような領域に位置していてもよく、それは例えば、サイドウォールまたはトレッド内の任意の位置である。ぜん動ポンプ空気チューブ４１，４２の直径の寸法は、リムフランジ２２表面の周囲全体に渡るように選択されているが、これに限定されない。

以上の記載より、本発明が、円形の空気チューブがタイヤ踏面においてセグメントごとに潰れて閉じる、自己膨張タイヤ用の双方向ぜん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はフィルタを含んでいてよく、自己浄化式であってもよい。空気入口装置４４は、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２３０１３／００４８１７８号明細書（特許文献１）に開示されているような圧力調整器に連結されていてもよい。ぜん動ポンプ組立体１４は、システム障害検出器として役立つ従来の構成の補助的タイヤ圧力監視システム（ＴＰＭＳ）（図示せず）とともに用いられてもよい。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障害を検出し、そのような状態をユーザーに警報するために用いることができる。

本明細書中に記載した本発明の説明を考慮しつつ、本発明の変形例を構成することが可能である。本発明を説明するために、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それらに様々な変更および修正を施し得ることが明らかであろう。したがって、前記した特定の実施形態に、特許請求の範囲によって定義される本発明の全ての意図された範囲内において、変更を施してよいことを理解されたい。

１０ タイヤ組立体
１２ タイヤ
１４ ぜん動ポンプ組立体
１８ リム取付面
２１ リム本体
２２ 外側リムフランジ
２８ タイヤリム
３０ サイドウォール
３４ ビード領域
３８ タイヤトレッド領域
４０ タイヤキャビティ
４１ 第１のポンプ（第１の空気チューブ）
４２ 第２のポンプ（第２の空気チューブ）
４３ 通路
４４ 入口装置
４６ 出口装置
４７ 本体
４８ 第１のポート
５０ 第２のポート
５２ 出口ポート
５６，５８ 一方向弁
６０ Ｔ字形体
６２ 第１のポート
６３ 流路
６４ 第２のポート
６６ 入口流路
６８ 一方向弁
６９ フィルタ組立体
１００ 踏面

Claims (15)

1. リムに取り付けられるタイヤであって、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それぞれ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、を有するタイヤと、
   前記タイヤに取り付けられ空気の流路を画定する第１の空気チューブであって、タイヤ踏面の近傍の空気チューブセグメントの一部が前記流路を閉じることができるように作動する可撓性を有する材料からなる、入口と出口とを有する第１の空気チューブと、
   前記タイヤに取り付けられ空気の流路を画定する第２の空気チューブであって、タイヤ踏面の近傍の前記空気チューブセグメントの一部が前記流路を閉じることができるように作動する可撓性を有する材料からなる、入口と出口とを有する第２の空気チューブと、を備え、
   前記第１の空気チューブの前記入口は、前記第２の空気チューブの前記入口との間で流体が連通するようにされ、
   前記第１の空気チューブの前記出口と前記第２の空気チューブの前記出口は、前記タイヤキャビティとの間で流体が連通するようにされていることを特徴とする、自己膨張タイヤ組立体。
2. 前記第１の空気チューブの前記入口は、入口装置によって前記第２の空気チューブの前記入口に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の自己膨張タイヤ組立体。
3. 前記入口装置は、外部の空気との間で流体が連通する入口を有することを特徴とする、請求項２に記載の自己膨張タイヤ組立体。
4. 前記第１および第２の空気チューブは、タイヤが前進する回転方向とタイヤが後進する回転方向のいずれにおいても、前記タイヤ踏面によって順次押し潰され、前記空気の流路に沿って空気を送り込むことを特徴とする、請求項１に記載の自己膨張タイヤ組立体。
5. 前記入口装置は一方向弁をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の自己膨張タイヤ組立体。
6. 前記入口装置は、外部の空気との間で流体が連通する入口流路をさらに備え、一方向弁が前記入口流路内に位置していることを特徴とする、請求項２に記載の自己膨張タイヤ組立体。
7. 前記第１の空気チューブの前記入口と前記第２の空気チューブの前記入口との間に一方向弁がないことを特徴とする、請求項１に記載の自己膨張タイヤ組立体。
8. 前記入口装置は、前記第１の空気チューブの入口端部に接続された第１のポートと、前記第２の空気チューブの入口端部に接続された第２のポートと、を有するＴ字形体であり、前記第１のポートと前記第２のポートは、流路によって互いに繋がれていることを特徴とする、請求項１に記載の自己膨張タイヤ組立体。
9. 前記Ｔ字形体は、外部の空気との間で流体が連通する第３のポートをさらに含み、前記第３のポートは前記流路に繋がれていることを特徴とする、請求項８に記載の自己膨張タイヤ組立体。
10. 一方向弁が前記流路と前記外部の空気の入口との間で、前記第３のポート内に位置していることを特徴とする、請求項９に記載の自己膨張タイヤ組立体。
11. 出口装置をさらに備え、前記第１および第２の空気チューブの出口端部は前記タイヤキャビティとの間で流体が連通することを特徴とする、請求項１に記載の自己膨張タイヤ組立体。
12. 前記第１の空気チューブの出口端部は一方向弁を有することを特徴とする、請求項１に記載の自己膨張タイヤ組立体。
13. 前記第２の空気チューブの出口端部は一方向弁を有することを特徴とする、請求項１に記載の自己膨張タイヤ組立体。
14. 前記出口装置と前記入口装置は、互いに約１８０°離れていることを特徴とする、請求項９に記載の自己膨張タイヤ組立体。
15. リムに取り付けられるタイヤであって、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それぞれ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、を有するタイヤと、
    前記タイヤ内に一体的に形成された第１の空気流路であって、タイヤ踏面の近傍の該第１の空気流路の一部が開閉できるように作動可能であり、入口と出口とを有する第１の空気流路と、
    前記タイヤ内に一体的に形成された第２の空気流路であって、タイヤ踏面の近傍の該第２の空気流路の一部が開閉できるように作動可能であり、入口と出口とを有する第２の空気流路と、を備え、
    前記第１の空気流路の前記入口は、前記第２の空気流路の入口との間で流体が連通するようにされ、
    前記第１の空気流路の前記出口と前記第２の空気流路の前記出口は、前記タイヤキャビティとの間で流体が連通するようにされていることを特徴とする、自己膨張タイヤ組立体。

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