JP2018047893A - 変形弁棒を有するタイヤポンプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】運転者が介入する必要なしに経時的なタイヤ圧のあらゆる低下を補償するエアメンテナンス機能をタイヤ内に組み込む。
【解決手段】エアメンテナンスタイヤ組立体は、タイヤトレッド領域まで延びている第１および第２のサイドウォールによって閉じられたタイヤキャビティを有するタイヤと、タイヤキャビティ内において空気圧を予め設定された圧力レベルに維持するために、加圧された空気を発生させるエアポンピング手段と、を含む。タイヤは、タイヤキャビティから外部へ突出する弁棒と、タイヤキャビティに連通し、加圧された空気をタイヤキャビティ内に送るように動作可能な内部空気通路と、を有する。弁棒は、外側の空気と流体連通している入口端部と、エアポンピング手段と流体連通している出口端部とを有する第２の空気通路をさらに含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、概してタイヤとともに使用されるエアメンテナンスシステムに関し、より詳細には、エアメンテナンスポンピング組立体に関する。

タイヤ圧は通常の空気拡散によって経時的に低下する。タイヤの自然な状態は、タイヤ圧が不十分な状態である。したがって、運転者は繰り返しタイヤ圧の維持に努めなければならず、そうしないと燃費が悪くなり、タイヤ寿命が短くなり、車両の制動やハンドリングの性能が低下する。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、そのようなシステムでは、依然として、運転者が、推奨される圧力にタイヤを再膨張させるように警告されたときに是正措置を講じる必要がある。

したがって、運転者が介入する必要なし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内において空気圧を維持するエアメンテナンス機能をタイヤ内に組み込むことが望ましい。

本発明のエアメンテナンスタイヤ組立体は、タイヤトレッド領域まで延びている第１および第２のサイドウォールによって閉じられたタイヤキャビティを有するタイヤと、タイヤキャビティ内において空気圧を予め設定された圧力レベルに維持するために、加圧された空気を発生させるエアポンピング手段と、を含む。タイヤは、タイヤキャビティから外部へ突出する弁棒と、タイヤキャビティに連通し、加圧された空気をタイヤキャビティ内に送るように動作可能な内部空気通路と、を有する。弁棒は、外側の空気と流体連通している入口端部と、エアポンピング手段と流体連通している出口端部とを有する第２の空気通路をさらに含む。

また、本発明の空気入りタイヤおよびリム組立体は、タイヤキャビティ内に取り付けられたポンプ組立体を含む。ポンプ組立体はタイヤキャビティと流体連通している出口を有する。ポンプ組立体は、変形弁棒組立体に接続された入口をさらに有する。変形弁棒組立体は、第１および第２の内部流路を有する弁本体を有する。第１の内部流路は、タイヤキャビティおよび弁コアと流体連通している。第２の内部流路は、タイヤの外側の空気およびポンプ組立体の入口と流体連通している。

本発明に係るタイヤの一部の概略断面図である。 本発明のポンプの拡大斜視図である。 図１のポンプシステムの各構成部材を示す断面図である。 本発明のダブルチャネルコネクタを示す斜視図である。 本発明のダブルチャネルコネクタの断面図である。 本発明のダブルチャネルコネクタの分解図である。 外部質量によって作動させられる２つのダブルチャンバポンプを用いる本発明のポンプシステムの第１の実施形態の概略図である。 外部質量によって作動させられる２つのシングルチャンバポンプを用いる本発明のポンプシステムの第２の実施形態の概略図である。 本発明のポンプシステムの第３の実施形態を示す斜視図である。 図９Ａの底面図である。

本発明について、添付の図面を参照しながら、例を挙げて説明する。

本明細書中の用語について以下のように定義する。

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）の比を百分率として表すためにこの比に１００を掛けた値を意味する。

「非対称トレッド」は、タイヤの中心面すなわち赤道面に対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。

「軸線方向の」および「軸線方向に」は、タイヤの回転軸線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に対する磨耗および切断から保護し、リムの上方において曲げを分散させるために、タイヤビードの外周に配置された細いストリップ材である。

「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囲に沿って延びるラインまたは方向を意味する。

「赤道面」（ＣＰ）」は、タイヤの回転軸に垂直であり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、速度が零であり標準荷重および標準圧力を受けている状態においてタイヤトレッドが平坦面に接触する接触部分または領域を意味する。

「溝」は、エアチューブを内部に受け入れるように寸法を定められかつ断面が構成された、タイヤ内の細長い空隙領域を意味する。

「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、軸線方向を意味する。

「横方向縁部」は、標準荷重を受け、タイヤが膨張した状態において測定された、軸線方向において最も外側のトレッド接触部分すなわちフットプリントに接するラインであって、赤道中央面に平行なラインを意味する。

「正味接触面積」は、トレッドの全周に沿った横方向縁部間の地面接触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、好ましい順走行方向を有さず、トレッドパターンが好ましい走行方向に確実に揃えられるように車両上の特定の１つまたは複数のホイール位置に配置する必要の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、特定のホイール配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遠い側を意味する。

「ラジアル（半径方向の）」および「半径方向に」は、半径方向においてタイヤの回転軸線に向かうかまたは回転軸線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のいずれかによって区画された、トレッド上の周方向に延びるゴムストリップであって、全深さ溝によって横方向に分割されてい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てトラクションを向上させる、タイヤのトレッド要素内に成形された小さな長穴を意味し、サイプは概して幅が狭く、タイヤのフットプリントにおいて開いたままになる溝とは異なりタイヤフットプリントにおいて閉じる。

「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によって画定されたリブまたはブロック要素を意味する。

「トレッドアーク幅」は、トレッドの横方向縁部間において測定されたトレッドのアーク長を意味する。

本発明は、図１に示されているエアメンテナンスシステム１０を対象としている。エアメンテナンスシステムは、空気をタイヤに送り込むのに使用される場合がある１つ以上のポンプ組立体１００を含んでいる。このタイヤは、タイヤ組立体を支持し、一対のリム取付け面２０４で形成されたリム２００に一般的な方法によって取り付けられた一般的なタイヤであってもよい。タイヤは、一般的な構成を有し、互いに向かい合うビード領域からクラウンまたはタイヤビード領域まで延びる一対のサイドウォールを有している。タイヤ１５およびリム２００は、タイヤキャビティ１０２を囲んでいる。

本発明のポンプ組立体１００は、タイヤキャビティ１０２の内部に配置されたタイヤリム２００の内面２０２に取り付けられている。リムは、ポンプ組立体１００を取り付けるＵ字型の溝２０３を有することが好ましい。あるいは、ポンプ組立体は、内面２０２の反対側の外側リム面２０４上に配置されてもよい。

ポンプ組立体１００は、図２および図３に示されているように、外部滑り質量１０４を含んでいる。外部滑り質量１０４は、第１のポンプ１１０の第１のピストン１０８に連結された第１の端部１０６を有している。滑り質量１０４は、第２のポンプ１２０の第２のピストン１１４に連結された第２の端部１１２を有している。滑り質量１０４は、直線方向に滑ることが好ましく、取付けスリーブ１３０の溝またはトラック１２２に取り付けられてもよい。より好ましくは、滑り質量１０４は、トラック１２２内の滑り質量１０３の摩擦を低減させるホイールまたは軸受１４０を有している。滑り質量が滑ると、ピストン１０８，１１４は各チャンバ内の空気を圧縮する。

好ましくは、各ポンプ１１０，１２０は２つのチャンバを有するダブルチャンバポンプである。そうすると、第１のポンプ１１０は、第１のポンプチャンバ１１１と第２のポンプチャンバ１１３とを有している。第２のポンプ１２０は、第１のポンプチャンバ１２１と第２のポンプチャンバ１２３とを有している。各ピストン１０８，１１４は、各ポンプの２つの内部チャンバを確保するためのシールを形成している。図３および図７は、各ポンプ１１０，１２０が好ましくは１つ以上の逆止弁１５０，１６０と流体連通することを示している。図７に示されているように、流れ方向は右から左に示されている。第１のポンプ１１０の第１のチャンバ１１１の上流側に逆止弁１６０ｃが配置されることが好ましい。第１のポンプチャンバからの流れは、第２のポンプチャンバ１１３内に向けられている（すなわち、各チャンバは直列に連結されている）。第１のチャンバ１１１と第２のチャンバ１１３との間に任意の逆止弁１６０ｂが配置されることが好ましい。第２のチャンバ１１３の下流側に任意の逆止弁１６０ａが配置されることが好ましい。第１のポンプ１００の第２のチャンバ１１３からの流れは、次に、第２のポンプ１２０の第２のチャンバ１２３に向けられる。第１のチャンバ１１３の上流側に任意の逆止弁１５０ｃが配置されることが好ましい。流れは、次に、第２のポンプの第２のチャンバ１２３から第２のポンプの第１のチャンバ１２１に向けられる。２つのチャンバの間の流路内に任意の逆止弁１５０ｂが配置されることが好ましい。第１のチャンバ１２１からの流れは、次に、任意の逆止弁１５０ａを通過させられる。１つのポンプ組立体１００のみが使用される場合、ポンプ組立体からの出力流はタイヤキャビティ内に向けられる。

少なくとも２つのポンプ組立体１００が直列に連結されることが好ましい。

変形弁棒組立体（modified valve stem assembly）３００を介してポンプ組立体１００内に空気流が導入される。ポンプ組立体１００は、タイヤキャビティ圧がしきい値設定圧よりも低い場合にポンプシステムに流れを開く流入制御弁４００をオプションで含んでもよい。変形弁棒組立体３００は図４〜図６に示されている。変形弁棒組立体３００は、外部からの空気をポンプ組立体１００に送られるように供給する。変形弁棒組立体は、標準的な弁棒の機能によってタイヤに空気を従来の方法で充填するのを可能にし、タイヤ圧を一般的な方法によって検査するのを可能にする。弁棒本体３１２は、外気を本体３１２を通してダブルチャネルコネクタ３２０の流路３２２内に送る１つ以上の通路３１４を含むように変形されている。外気は、通路３１４を通過する際にフィルタ３２８によって濾過される。第１および第２のガスケット３２６，３３０が漏れを防止する。ダブルチャネルコネクタ３２０は、チューブ３５０に連結されるアダプタ３２４を有している。チューブ３５０は流入制御弁４００に連結されることが好ましい。流入制御弁は、タイヤキャビティ圧を感知し、キャビティ圧がしきい値レベルよりも低い場合、流入制御弁は空気をポンプ組立体１００に送る。タイヤ圧がしきい値を超えている場合、流入制御弁は閉じたままである。

少なくとも２つのポンプ組立体１００が一緒に、すなわち、直列に連結されることが好ましい。増幅効果によって、ポンプ組立体の圧縮は以下のように定義されてもよい。

Ｒ＝（ｒ）^２ｎ
上式において、
Ｒ：システム圧縮比
ｒ：シングルチャンバ圧縮比
ｎ：システム内ポンプ数
したがって、高い圧縮比を実現するうえで、各々のポンプチャンバの圧縮比は必ずしも高くなくてもよい（たとえば、弱い力および／または僅かな変形によって顕著な圧縮が生じることもある）。

本発明のポンプ組立体は双方向性である。したがって、回転方向または設置方向はポンプ性能にそれほど大きな影響を与えない。

本発明のポンプ駆動機構は、タイヤ回転時の外部質量の重力変化に基づいている。ホイールが回転すると、各ピストンが回転ごとに前後に動き、高いポンプ周波数を実現する。車両速度が高くなるにつれて、ポンプ周波数が高くなる。ポンプ動作は、外部質量のみによって決まり、タイヤ荷重またはその他の外部条件の影響を受けない。

図８は、本発明の他の実施形態である。本実施形態では、各ポンプが２つのチャンバを有する代わりに、外部質量によって駆動されるシングルチャンバポンプを設けてもよい。２つのシングルチャンバポンプが、直列に連結され、単一の外部質量によって駆動され、外部質量はピストンを駆動してそれぞれのチャンバ内の空気を圧縮する。逆流を防止するために、図示するように複数の逆止弁が使用されてもよい。

図９Ａおよび図９Ｂは、滑り重り１０４がレール１０５上に取り付けられ、それによって、滑り重りの動きが直線方向に制限される本発明の他の実施形態を示す。

本発明を例示する目的で特定の代表的な例および詳細について示したが、当業者には、本発明の趣旨または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になるであろう。

１０ エアメンテナンスシステム
１５ タイヤ
１００ ポンプ組立体
１０２ タイヤキャビティ
１０３ トラック内の滑り質量
１０４ 外部滑り質量
１０５ レール
１０６ 第１の端部
１０８ 第１のピストン
１１０ 第１のポンプ
１１１ 第１のポンプチャンバ
１１２ 第２の端部
１１３ 第２のポンプチャンバ
１１４ 第２のピストン
１２０ 第２のポンプ
１２１ 第１のポンプチャンバ
１２２ トラック
１２３ 第２のポンプチャンバ
１３０ 取付けスリーブ
１４０ 軸受
１５０，１６０，１５０ａ〜１５０ｃ，１６０ａ〜１６０ｃ 逆止弁
２００ リム
２０２ 内面
２０３ 溝
２０４ リム取付け面
３００ 変形弁棒組立体
３１２ 弁棒本体
３１４ 通路
３２０ ダブルチャネルコネクタ
３２２ 流路
３２４ アダプタ
３２６，３３０ 第１および第２のガスケット
３２８ フィルタ
３５０ チューブ
４００ 流入制御弁

Claims (7)

1. エアメンテナンスタイヤ組立体であって、
   タイヤトレッド領域まで延びている第１および第２のサイドウォールによって閉じられたタイヤキャビティを有するタイヤと、
   タイヤキャビティ内において空気圧を予め設定された圧力レベルに維持するために、加圧された空気を発生させるエアポンピング手段と、
   を含み、
   前記タイヤは、前記タイヤキャビティから外部へ突出する弁棒と、前記タイヤキャビティに連通し、加圧された空気を前記タイヤキャビティ内に送るように動作可能な内部空気通路と、を有し、
   前記弁棒は、外側の空気と流体連通している入口端部と、前記エアポンピング手段と流体連通している出口端部とを有する第２の空気通路をさらに含むことを特徴とするエアメンテナンスタイヤ組立体。
2. 空気入りタイヤおよびリム組立体であって、
   タイヤキャビティ内に取り付けられたポンプ組立体を含み、前記ポンプ組立体は前記タイヤキャビティと流体連通している出口を有し、前記ポンプ組立体は、変形弁棒組立体に接続された入口をさらに有し、前記変形弁棒組立体は、第１および第２の内部流路を有する弁本体を有し、前記第１の内部流路は、前記タイヤキャビティおよび弁コアと流体連通しており、前記第２の内部流路は、前記タイヤの外側の空気および前記ポンプ組立体の前記入口と流体連通していることを特徴とする空気入りタイヤおよびリム組立体。
3. 前記弁本体の第１の端部に取り付けられたコネクタをさらに含み、前記第１の端部は前記タイヤキャビティの内部に配置されており、前記コネクタは、前記第２の内部流路と流体連通する内部チャネルを有している、請求項１に記載の空気入りタイヤおよびリム組立体。
4. 前記コネクタは、前記内部チャネルの内部に配置されて前記外側の空気を濾過するフィルタをさらに含む、請求項２に記載の空気入りタイヤおよびリム組立体。
5. 前記ポンプ組立体は、各々がリム組立体のホイールリムに取り付けられている第１および第２のポンプを有し、前記第１および第２のポンプはそれぞれ、チャンバ内に取り付けられたピストンを有し、前記ピストンの各々に外部質量が接続されており、前記外部質量は、タイヤの回転時に前記ポンプ組立体を動作させる、請求項１に記載のタイヤおよびリム組立体。
6. 第１および第２のポンプ組立体は直列に接続されている、請求項１に記載のタイヤおよびリム組立体。
7. 第１のポンプ組立体と第２のポンプ組立体の間に逆止弁が設けられている、請求項１に記載のタイヤおよびリム組立体。

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