JP2015120510A - 自己膨張タイヤおよび圧力調整器 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバーの介入を必要とせずにタイヤ圧の低下を補償する自己膨張機能をタイヤ内に組み込む。
【解決手段】自己膨張タイヤ組立体が、タイヤと、タイヤの回転時に開閉し、出口端部がタイヤキャビティと流体連通しているポンプ通路と、第１および第２の端部１０２、１０４を有し内部を貫通する内部通路１０６を有する、可撓性材料からなるフローブリッジ１００と、外気と流体連通する入口を有する内部ダクト１２０とフローブリッジ１００の第１の端部１０２と流体連通している出口１２３とを有する第１のフローＴ字部１０８と、ポンプ通路の入口端部と流体連通する出口を有する内部ダクト１２２とフローブリッジ１００の第２の端部１０４と流体連通している入口１３２とを有する第２のフローＴ字部１１０と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、概ね自己膨張タイヤに関し、特に、このようなタイヤのためのポンプ機構および圧力調整器に関する。

通常の空気拡散によって、タイヤ圧は経時的に低減する。タイヤの通常の状態は、膨張した状態である。そのため、ドライバーは、タイヤ圧を維持するために繰り返して作業する必要があり、さもなければ、燃費およびタイヤ寿命の低下と、乗物のブレーキ性能およびハンドリング性能の低下とを目の当たりにすることになる。タイヤ圧が著しく低いときにドライバーに警告するタイヤ圧監視システムが提案されている。

しかしながら、そのようなシステムは、依然として、推奨される圧力までタイヤを再び膨張させるように警告が発せられた場合にドライバーが回復措置を講じることに依存している。したがって、ドライバーの介入を必要とせずに経時的なタイヤ圧のあらゆる低下を補償するために、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れている。

本発明は、第１の態様において、自己膨張タイヤ組立体を提供し、この自己膨張タイヤ組立体は、リムに取り付けられ、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ている第１および第２のサイドウォールとを有する、タイヤと、入口端部および出口端部を有し、タイヤが回転すると開閉するように動作可能な可撓性材料からなり、出口端部がタイヤキャビティと流体連通している、ポンプ通路と、内部チャンバを有する調整器本体を有する調整装置と、内部チャンバを包み込むように調整装置に取り付けられた圧膜と、を有する。圧膜は、内部チャンバに取り付けられた出口ポートを開閉するように配置された下面を有するとともに、タイヤキャビティの圧力と流体連通する。調整装置の調整器本体が、それぞれが内部通路を有する第１および第２の可撓性ダクトを有し、第１の可撓性ダクトが、外気と流体連通する第１の端部と、調整装置の内部チャンバに接続されている第２の端部とを有し、第２の可撓性ダクトが、調整装置の出口ポートに接続されている第１の端部と、ポンプ通路の入口端部と流体連通している第２の端部とを有している。

（定義）
タイヤの「アスペクト比」は、その断面幅（ＳＷ）に対する断面高さ（ＳＨ）の比を、百分率で表示するために１００を乗じた値を意味する。

「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」及び「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、コードプライをリムとの接触による摩耗および切断から保護し、リム上方の湾曲を分散させる、タイヤビードの外側の周囲に配置されている細いストリップ材である。

「周方向」は、軸方向に対して直交し、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、トレッドの中心を通り、タイヤの回転軸に直交する面を意味する。

「フットプリント」は、速度がゼロかつ標準荷重及び標準圧力での、タイヤトレッドと平坦面との接触部分、すなわち接触領域を意味する。

「車内側」は、タイヤがホイールに取り付けられ、ホイールが乗物に取り付けられたときに、タイヤの、乗物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、タイヤが膨らんで標準荷重がかかった状態で求められた、軸方向の最も外側のトレッドの接触部分すなわちフットプリントの接線であって、赤道中心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の地面に接触するトレッド部材の合計の面積を、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確実に合わせるために１つまたは複数の特定のホイール位置で乗物に配置する必要はない。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配置することが要求される。

「車外側」は、タイヤがホイールに取り付けられ、ホイールが乗物に取り付けられたときに、タイヤの、乗物から最も遠い側を意味する。

「蠕動」は、空気などの内包物質をチューブ状の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、タイヤのトレッド部材内に成形され、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異なり、タイヤのフットプリントでは閉じている。

「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部材を意味する。

「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。

ポンプ組立体を示す、タイヤおよびリムの組立体の等角図である。 図１のタイヤの内部から見たポンプ組立体の正面図である。 フローブリッジ組立体の斜視図である。 図３のフローブリッジ組立体の断面図である。 圧力調整器組立体の斜視図である。 開位置にある図５の圧力調整器組立体を示す断面図である。 閉位置にある図５の圧力調整器組立体を示す断面図である。

本発明について、添付した図面を参照して、一例を挙げて説明する。

図１および２を参照すると、タイヤ組立体１０は、タイヤ１２と、ポンプ組立体１４と、タイヤリム１６とを含んでいる。タイヤおよびリムは、タイヤキャビティ４０を取り囲んでいる。図１〜２に示すように、ポンプ組立体１４は、好ましくはビード領域の近傍の、タイヤのサイドウォール領域１５内に取り付けられていることが好ましい。

（ポンプ組立体１４）
図２に示されているように、ポンプ組立体１４は、加硫中にタイヤのサイドウォール内に成形するか、あるいは硬化後に形成することができる空気通路４３を含んでいる。空気通路が、図２に示すようにタイヤのサイドウォール内に成形されている場合、空気通路は、タイヤの回転中心から測定された角度Ψによって測定された弧長Ｌを有する。第１の実施形態では、角度Ψは幅があってよく、好ましくは約１５〜５０度の範囲であり、または、任意に、図１０に示すように、タイヤのフットプリントＺの長さだけ延びるのに十分な角度長さであってもよい。空気通路は、円周方向または任意の方向に延びる弧長Ｌを有する。弧長Ｌは幅があってよく、好ましくはおよそタイヤのフットプリントの長さである。より短い長さが用いられる場合、長さは一般的には約２０〜４０度である。あるいは、ポンプチューブの長さは任意の所望の長さであってよく、一般的には２０度以上である。ポンプ空気通路４３は、プラスチック、エラストマー、またはゴム化合物など、弾性および可撓性を有する材料で形成されたチューブ体で構成されている。ポンプ空気通路４３は、チューブが外力を受けて平らな状態に変形し、その力が取り除かれると、断面がほぼ円形の元の状態に回復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、本明細書に記載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、タイヤ組立体内の動作可能な場所にチューブを配置可能にする直径を有している。好ましくは、チューブは円形断面形状を有しているが、楕円形などの他の形状を使用することもできる。チューブは、タイヤ製造中にタイヤ内に挿入される別個のチューブであってもよく、あるいは、取り除いたときに通路を形成する取り外し可能なストリップが存在することによって形作られてもよい。

図２に示すように、ポンプ通路４３は、後でより詳細に説明するフローブリッジ１００に接続されている。通路４３の入口端部４２は、フローブリッジ１００の第１のフローＴ字部（flow T）１１０に接続されている。ポンプ通路の出口端部４４は、出口弁２００に接続されている。出口弁２００は、タイヤキャビティ４０と流体連通しており、キャビティの空気がポンプシステム１４内へ逆流するのを防ぐ。出口弁２００は、当業者に知られている任意の従来同様の逆止弁であってもよい。

（フローブリッジ１００）
フローブリッジ１００は、流体をある位置から別の位置に移す。図２に示すように、フローブリッジは、外気からポンプ通路４２の入口へ流体を移すことができる。また、フローブリッジは、ポンプの出口から逆止弁へ流体を移すのに使用されてもよい。フローブリッジの用途は上記の例に限定されず、流体をある位置から別の位置に移すのに使用されてもよい。フローブリッジ１００は可撓性材料で作られ、第１の端部１０２および第２の端部１０４を有する。フローブリッジ１００は、第１の端部１０２および第２の端部１０４を通して挿入された第１および第２のフローＴ字部によってタイヤに固定されている。内部通路１０６は、第１の端部１０２から第２の端部１０４まで延びている。第１の端部１０２と第２の端部１０４はそれぞれ、フランジ状の環状カラー１０７、１０９内で終端する。第１のフローＴ字部１０８および第２のフローＴ字部１１０は、それぞれの環状カラー１０７、１０９の穴を通して受け入れられる。第１のフローＴ字部１０８および第２のフローＴ字部１１０はそれぞれ、大きい頭部１１１、１１３を有する。各フローＴ字部１０８、１１０は、外側ねじ切り面１１６、１１８を有する円筒体１１５、１１７を有する。各フローＴ字部１０８、１１０は、円筒状スリーブ（図示せず）のねじ付きの内部穴にねじ込まれていてよい。各スリーブはタイヤ内に、好ましくはタイヤのサイドウォール内に恒久的に挿入されている。各フローＴ字部１０８、１１０は中央のダクト１２０、１２２を有する。第１のフローＴ字部１０８のダクト１２０は、外気（図示せず）と流体連通している第１の端部１２１を有する。ダクト１２０は、フローブリッジ１００の内部通路１０６の入口と流体連通する、その入口と対向する出口穴１２３を有する。凹状のリング１２５が出口穴１２３を取り囲んでいる。第２のフローＴ字部１１３のダクト１２２は、ポンプ通路４３の入口４２に接続された第１の端部１３０を有する。第２のフローＴ字部１１３のダクト１２２は、入口穴１３２と対向する第２の端部を有する。凹状のリング１３４は、対向する入口穴１３２を取り囲んでいる。凹状のリング１２５、１３４の各々が、互いに対向する穴１２３、１３２からフローブリッジの内部通路１０６への流れや、フローブリッジの内部通路１０６から穴１２３、１３２への流れを容易にしている。

（調整装置）
フローブリッジ１００は、ポンプへの流れを調整する弁機構をさらに含んでいてもよい。図２に示すフローブリッジ１００は、図３〜５に示す調整装置３００と置き換えられてもよい。調整装置３００は、ポンプ１４への空気の流れを調整するように機能する。調整装置３００は、内部チャンバ３２０を内蔵する中央調整器ハウジング３１０を有する。内部チャンバ３２０は中央開口部３１２を有する。中央開口部３１２の反対側は出口ポート３３０である。出口ポートは、底面３１３から立ち上がり、チャンバ３２０の内部へと延びている。出口ポートは圧膜５５０に係合するように配置されている。

圧膜は、内側窪み５４９を有する上面５５１を有する。圧膜は下面５５３を有し、下面からプラグ５５５が延びている。圧膜は、上面から下方に延びる環状の側壁５５６をさらに有し、リップ５５７を形成している。リップ５５７は、好ましくは環状であり、外側の調整器ハウジング３１０に形成された環状の切り欠き部５５９にスナップ止めされている。圧膜は、例えば、ゴム、エラストマー、プラスチック、またはシリコーンなどであるが、これらには限定されない可撓性材料からなる円板状部材である。圧膜の外表面５５１はタイヤチャンバ４０の圧力と流体連通している。圧膜の下面５５３は内部チャンバ３２０と流体連通している。プラグ５５５は、出口ポート３３０を閉じるように配置されている。板ばね５８０が、圧膜５５０を開位置に付勢するように、内部チャンバ３２０内に配置されている。ばねは、複数の延伸部５８４が半径方向内側に延びている内表面５８２を有する。ばねは、環状の凹部３２１内に受け入れられる外側の環状リム５８５を有する。板ばねは、圧膜のプラグ５５５を受け入れる内側の穴５８７を有する。圧膜の両側に作用する圧力のバランスによって、圧膜のプラグ５５５が作動して出口ポート３３０を開閉する。

第１の可撓性ダクト４００および第２の可撓性ダクト５００が、中央の調整器ハウジング３１０から延びており、これらは、中央の調整器ハウジング３１０の両側に配置されている。各可撓性ダクト４００、５００は、図示されているように調整器ハウジングと一体的に形成されてもよく、または、中央の調整器ハウジング３１０に接続された別個の部品であってもよい。各可撓性ダクト４００、５００は、流体を連通させる内部通路４０４、５０４を有する。

第１の可撓性ダクト４００の内部通路４０４は、内部チャンバ３２０の内部に開口している第１の開口部４０２を有する。第１の可撓性ダクト４００の内部通路４０４は、第１のフローＴ字部１０８の内部ダクト１２０と流体連通している第２の端部４０６を有する。外気は、第１のフローＴ字部１０８の内部ダクト１２０を通して、第１の可撓性ダクト４００の内部通路４０４の入口４０６につながっている。

第２の可撓性ダクト５００の内部通路５０４は、内部チャンバ３２０の出口ポート３３０と一体的に形成されている状態で示されている。内部通路５０４は、Ｔ字継手１１０の内部ダクト１２２と流体連通している第２の端部５０６を有する。内部ダクト１２２からの流れは、ポンプ通路４３の入口４２につながっている。

（システム動作）
図２から理解されるように、調整装置３００はポンプ通路４３の入口端部と流体連通している。タイヤが回転すると、地面に接するフットプリントが形成される。圧縮力がフットプリントからタイヤ内へ向けられ、ポンプ通路４３を平らにするように作用する。ポンプ通路４３が平らになることによって、圧縮された空気がポンプ出口の逆止弁２００へと押し進められる。送られた空気は、ポンプ出口の逆止弁を出て、タイヤキャビティ４０内に入る。

調整装置３００は、ポンプ内への外気の流れを制御する。タイヤ圧が低い場合、調整装置３００内の圧膜５５０は、タイヤキャビティ４０内のタイヤ圧に反応する。タイヤキャビティの圧力が、予め設定された閾値を下回った場合、圧膜のプラグが中央の出口ポート３３０から退避する。図６に示すように、外気は第１のＴ字継手１０８に入り、次に第１の可撓性ダクト４００の内部通路内に入る。それから、流れは第１の可撓性ダクトを出て、調整器チャンバに入り、続いて第２の可撓性ダクトに入り、次にＴ字継手１１０を通ってポンプ入口に入る。その後に、流れはポンプを介して圧縮されてから、ポンプ出口弁を出てタイヤキャビティ内に入る。ポンプはタイヤが回転するたびに空気を送り込む。ポンプシステムがフットプリント内にないときには、ポンプ通路４３は空気で満たされている。

タイヤ圧が十分である場合、図７に示すように、調整装置は、流れが圧力調整器を出ないように遮断する。圧膜は、キャビティのタイヤ圧に反応し、中央のポート３３０に係合してシールを形成し、それによって空気の流れが調整装置を通過するのを防ぐ。圧膜の材料特性は、所望のタイヤ圧の設定のために調節される。

タイヤ内におけるポンプ組立体の位置は、図１および１３から理解されるであろう。一実施形態では、ポンプ組立体１４は、リムフランジ表面の半径方向外側で、一般的にはチェーファー内で、タイヤサイドウォール内に配置される。ポンプ組立体は、周期的に圧縮されるタイヤの任意の領域に配置されていてよい。そのように配置されると、空気通路４３はタイヤのフットプリントより半径方向内側にあり、したがって、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配置される。空気通路４３の断面形状は楕円形または円形であってよい。

上述したように、ポンプ通路の長さＬはタイヤのフットプリントの長さＺとほぼ同じサイズであってよい。しかし、本発明はそれに限定されず、要求に応じてより短くても長くてもよい。ポンプの長さが長くなると、ポンプ通路は、実質的に蠕動ポンプのように開閉することが必要になる。

ポンプ組立体１４は、システムの障害検出器として機能する従来同様の構成の補助的なタイヤ圧監視システム（ＴＰＭＳ）（図示せず）とともに使用されてもよい。ＴＰＭＳは、タイヤ組立体の自己膨張システムのいかなる障害も検出して、そのような状態をユーザに警告するために使用されてもよい。

本明細書に記載された説明を考慮すると、本発明の変形例が可能である。本発明を説明するために、特定の代表的な実施形態および詳細を示しているが、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなくさまざまな変更および修正を行うことができることが明らかであろう。したがって、前述の特定の実施形態において、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の対象となる全範囲内での変更が可能であることを理解されたい。

１０ タイヤ組立体
１２ タイヤ
１４ ポンプ組立体
１５ サイドウォール
１６ タイヤリム
４０ タイヤキャビティ
４２ 入口端部
４３ ポンプ通路
４４ 出口端部
１００ フローブリッジ
１０２ 第１の端部
１０４ 第２の端部
１０６ 内部通路
１０８ 第１のフローＴ字部
１１０ 第２のフローＴ字部
２００ 逆止弁
３００ 調整装置
３２０ 内部チャンバ
３３０ 出口ポート
４００ 第１の可撓性ダクト
４０２ 第１の開口部
４０４ 内部通路
４０６ 第２の端部
５００ 第２の可撓性ダクト
５０４ 内部通路
５０６ 第２の端部
５５０ 圧膜

Claims (14)

1. リムに取り付けられ、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ている第１および第２のサイドウォールとを有する、タイヤと、
   入口端部および出口端部を有し、前記タイヤが回転すると開閉するように動作可能な可撓性材料からなり、前記出口端部が前記タイヤキャビティと流体連通している、ポンプ通路と、
   内部を完全に貫通して延びているとともに第１の端部および第２の端部を有する内部通路を有する、可撓性材料からなるフローブリッジと、
   内部ダクトと、前記フローブリッジの前記第１の端部と流体連通している出口と、を有する第１のフローＴ字部であって、前記内部ダクトが外気と流体連通している入口を有する、第１のフローＴ字部と、
   内部ダクトと、前記フローブリッジの前記第２の端部と流体連通している入口と、を有する第２のフローＴ字部であって、前記内部ダクトが前記ポンプ通路の前記入口端部と流体連通している出口を有する、第２のフローＴ字部と、
   を含むことを特徴とする自己膨張タイヤ組立体。
2. リムに取り付けられ、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ている第１および第２のサイドウォールとを有する、タイヤと、
   入口端部および出口端部を有し、前記タイヤが回転すると開閉するように動作可能な可撓性材料からなり、前記出口端部が前記タイヤキャビティと流体連通している、ポンプ通路と、
   内部チャンバを有する調整器本体を有する調整装置と、
   前記内部チャンバを包み込むように前記調整装置に取り付けられた圧膜と、を有し、
   前記圧膜は、前記内部チャンバに取り付けられた出口ポートを開閉するように配置された下面を有するとともに、前記タイヤキャビティの圧力と流体連通し、
   前記調整装置の前記調整器本体が、それぞれが内部通路を有する第１および第２の可撓性ダクトを有し、
   前記第１の可撓性ダクトが、入口フィルタ組立体に接続されている第１の端部と、前記調整装置の前記内部チャンバに接続されている第２の端部とを有し、
   前記第２の可撓性ダクトが、前記調整装置の前記出口ポートに接続されている第１の端部と、前記ポンプ通路の前記入口端部と流体連通している第２の端部とを有している
   ことを特徴とする自己膨張タイヤ組立体。
3. 前記ポンプ通路が前記タイヤの前記サイドウォールに一体的に形成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。
4. 前記第１のフローＴ字部がフィルタ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。
5. 前記ポンプ通路の長さが１０度より大き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。
6. 前記ポンプ通路の長さが、前記タイヤのフットプリントの長さとほぼ同じであ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。
7. 前記ポンプ通路の長さが約１０度から約３０度の範囲内であ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。
8. 前記ポンプ通路の断面が実質的に楕円形であ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. 前記ポンプ通路がチェーファー内に配置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。
10. 前記ポンプ通路が、タイヤビード領域と、前記タイヤトレッド領域の半径方向内側にある前記リムのタイヤ取付け面との間に配置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。
11. 前記ポンプ通路の前記出口端部と前記タイヤキャビティとの間に第１の逆止弁が配置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。
12. 前記ポンプ通路の前記入口端部と調整装置の出口との間に第２の逆止弁が配置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。
13. 前記第２の逆止弁が前記タイヤに取り付けられていることを特徴とする、請求項１２に記載の自己膨張タイヤ組立体。
14. 前記第１のフローＴ字部が、前記タイヤの前記サイドウォールに取り付けられている挿入スリーブ内に取り付けられ、前記挿入スリーブが、内部を完全に貫通して延びている内部ねじ付き穴を有し、前記内部ねじ付き穴は外気に対して開口している第１の端部を有することを特徴とする、請求項１の自己膨張タイヤ組立体。

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