JP2018076058A - エアメンテナンスタイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】弁棒に基づくAMTシステムにおいて、環状のエアチューブのポンプ機能を最適化することを可能にする特徴を含んで形成されたタイヤを提供する。【解決手段】本発明に係るエアメンテナンスタイヤ100は、タイヤ100が一対のサイドウォール34を含み、それぞれの前記サイドウォール34がタイヤ100のビード領域からクラウンまで延びるエアメンテナンスタイヤにおいて、選択された一方の前記タイヤサイドウォール34に形成された環状の溝104と、前記溝104に収容された蠕動ポンプ組立体18のエアチューブ102と、備え、前記溝104は、前記タイヤサイドウォール34の外面の開放端部108と、前記開放端部108の反対側の閉鎖端部110と、を含んで形成され、前記開放端部108は、外側半径方向テーパ112を含んで形成されることを特徴とする。【選択図】図7
Description
本発明は、空気入りタイヤ及びタイヤ内に適切な空気圧を維持するシステムであるエアメンテナンスタイヤシステムに関する。より詳細には、本発明は、弁棒に基づくエアメンテナンスタイヤシステムの動作を改善する構造的な特徴を含んで形成された溝を含むタイヤを対象とする。
従来の空気入りタイヤは、比較的長期間にわたって動作するように設計される。現在、多くの場合、自動車のタイヤは、有効耐用寿命が30000マイル(約48280.32km)、50000マイル(約80467.2km)又は70000マイル(約112654.08km)であると見込まれている。しかし、長寿命の空気入りタイヤでさえ、釘及び他の鋭い物体によるパンクと、温度の変化と、タイヤ自体を通じた空気の拡散のうちの少なくとも1つに起因して空気圧の損失を被る。
空気の拡散によって時間の経過とともにタイヤ圧が低下するので、空気入りタイヤは繰り返し空気圧の不十分な状態になる場合がある。したがって、運転者は、燃費の低下、タイヤ寿命の短縮及び車両の制動・ハンドリング性能の低下のうちの少なくとも1つを回避するために、繰り返し、車両のタイヤ内の推奨された空気圧を維持するように努めなければならない。タイヤ圧監視システム(TPMS)は、車両のタイヤ内の空気圧が著しく低いときに、警告を運転者に提示する自動化されたシステムである。しかし、そのようなシステムでは、依然として、警告時に、タイヤを推奨圧力まで再膨張させるための是正措置を講じることは、運転者に依存する。したがって、従来の技術では、運転者が介入する必要なしに、所定の空気圧又は推奨された空気圧を維持するエアメンテナンス機構を空気入りタイヤ内に組み込むことが望まれていた。
この目的を達成するために、エアメンテナンスタイヤ(AMT)システムが開発されている。AMTシステムは通常、必要に応じて車両のタイヤ内の空気圧を高めるように働く1つ若しくは複数のポンプ又はポンプ組立体を含む。そのようなシステムの一例には、本発明と同じ譲受人、すなわち、ザ・グッドイヤー・タイヤ・アンド・ラバー・カンパニーによって所有される特許文献1に記載された弁棒に基づくエアメンテナンスタイヤシステムがある。
そのようなAMTシステム、特に弁棒に基づくAMTシステムでは、環状のエアチューブがタイヤのサイドウォールに形成された溝内に配置されており、タイヤが回転するにつれてタイヤのフットプリントによってエアチューブが連続的につぶされ、又は圧搾され、それによって空気が弁ハウジングに送り込まれる。弁ハウジングは、車輪リム内に配置され、タイヤ弁棒に流体連結され、同様にタイヤ弁棒がタイヤキャビティに流体連通している。環状のエアチューブから弁ハウジングへの空気の流体連通を可能にするために、1つ又は複数の連結チューブが環状のエアチューブと弁ハウジングとの間を延びている。
そのような弁棒に基づくAMTシステムの作用を最適化するには、環状のエアチューブのポンプ機能を最適化することが望ましい。したがって、そのようなエアチューブのポンプ機能の最適化を可能にする特徴を含んで形成されたタイヤを提供することが望ましい。
本発明の例示的な一実施形態の一態様によれば、エアメンテナンスタイヤが提供される。エアメンテナンスタイヤは一対のサイドウォールを含み、それぞれのサイドウォールは、タイヤのビード領域からクラウンまで延びている。選択された一方のタイヤサイドウォールに環状の溝が形成されている。溝は、タイヤサイドウォールの外面の開放端部と、開放端部の反対側の閉鎖端部と、を含んで形成される。溝の開放端部は、外側半径方向テーパを含んで形成される。蠕動ポンプ組立体のエアチューブは、この溝に収容される。
本発明の別の例示的な実施形態の態様によれば、エアメンテナンスタイヤが提供される。エアメンテナンスタイヤは一対のサイドウォールを含み、それぞれのサイドウォールは、タイヤのビード領域からクラウンまで延びている。選択された一方のタイヤサイドウォールに環状の溝が形成される。溝は、タイヤサイドウォールの外面の開放端部と、開放端部の反対側の閉鎖端部と、を含んで形成される。溝は、少なくとも1つの拡径形状を含んで形成される。蠕動ポンプ組立体のエアチューブは、この溝に収容される。
[定義]
「軸線方向の」及び「軸線方向に」は、タイヤの回転軸線に平行な線又は方向を意味する。
[定義]
「軸線方向の」及び「軸線方向に」は、タイヤの回転軸線に平行な線又は方向を意味する。
「チェーファー」は、コードプライがリムに接触して摩耗し切れるのを防止し、かつたわみをリムの上方に分散させるために、タイヤビードの外側の周りに配置された狭いストリップの材料である。
「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線又は方向を意味する。
「赤道中心面(CP)」は、タイヤの回転軸線に垂直であり、かつトレッドの中心を通過する平面を意味する。
「フットプリント」は、速度が零であり、かつ標準荷重及び標準圧力の状態でタイヤトレッドが平坦な面に接触する接触部分又は接触領域を意味する。
「溝」は、エアチューブを収容する断面を有するように寸法を定められかつ構成された、タイヤ内の細長い空隙領域を意味する。
「車内側」は、タイヤが車輪に取り付けられ、車輪が車両に取り付けられたときに、車両に最も近いタイヤの側を意味する。
「横方向」は軸線方向を意味する。
「横縁部」は、標準荷重を受けかつタイヤが膨張した状態で測定されたときの、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線を意味し、この線は赤道中心面に平行である。
「車外側」は、タイヤが車輪に取り付けられ、車輪が車両に取り付けられたときに、車両から最も遠く離れたタイヤの側を意味する。
「蠕動」は、空気等の収容された物質を管状の経路に沿って押し出す波状の収縮による動作を意味する。
「半径方向の(ラジアル)」及び「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方向又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つの周方向溝及び第2のそのような溝又は横縁部のいずれかによって画定され、横方向において全深さ溝によって分割されることのない、トレッド上のゴムの周方向に延びるストリップを意味する。
本発明について、添付する図面を参照し、例を挙げて説明する。なお、類似の各参照番号は図面全体にわたって類似の各部分を指す。
まず、図1、図2及び図4を参照する。タイヤ12は、リム14上において、それぞれの外側リムフランジ48、50に隣接する一対のリム取付け面44、46に従来通りに取り付けられている。リムフランジ48、50の各々は、半径方向外側を向いたフランジ端部52を有し、リム本体54が各リムフランジ及びタイヤ12を支持している。タイヤ12は、それぞれのビード領域56、58からクラウン領域又はタイヤトレッド領域60まで延びている一対のサイドウォール34、35を含む概ね従来通りの構成をしている。タイヤ12及びリム14はタイヤキャビティ62を囲んでいる。
弁棒に基づくエアメンテナンスタイヤシステム等の例示的なエアメンテナンスタイヤ(AMT)システムは、図1に符号16で示されている。AMTシステム16は、蠕動ポンプ組立体18を含んでいる。さらに図2及び図3を参照すると、蠕動ポンプ組立体18は、選択された一方のタイヤサイドウォール34に形成された環状の溝38に収容され、かつ、蠕動ポンプ組立体18は、さらに環状の通路64を囲む環状のエアチューブ20を含んでいる。
図1に示されているように、第1の連結チューブ22が、エアチューブ20の第1の端部24に取り付けられており、エアチューブの第1の端部をポンプ組立体18の弁ハウジング26に流体連結している。第2の連結チューブ28が、エアチューブ20の第2の端部30に取り付けられており、エアチューブの第2の端部を弁ハウジング26に流体連結している。AMTシステム16は、好ましくは2本の連結チューブ22及び28を含むが、特定の構成要件に応じて1本の連結チューブ又は2本より多くの連結チューブが使用されてもよい。
タイヤ12が荷重を受けて地面に沿って回転するとき、図4及び図5に示されているように、タイヤフットプリントによって、エアチューブ20が連続的につぶされ、又は圧搾される。エアチューブ20及びその通路64をセグメントごとに連続的につぶすことにより、空気は、弁ハウジング26へ向かう(図1)。好ましくは逆止め弁を含むタイヤ弁棒(図示省略)は、弁ハウジング26に流体連結され、タイヤキャビティ62と流体連通している。空気圧が逆止め弁に対抗するのに十分な圧力であり、タイヤキャビティ62内の空気圧が設定圧力レベルよりも低いとき、空気がタイヤキャビティに流入する。タイヤキャビティ62内の空気圧レベルが設定圧力以上であるとき、逆止め弁が閉じ、ポンプ組立体18からの空気が、弁ハウジング26内の逃がし弁によって大気に放出される。
図1に示されているように、ポンプ組立体18の弁ハウジング26がリム14内に配置されている。連結チューブ22、28は、リム14に形成された開口部36を貫通し、かなり剛性の高いエラストマ又はポリマー製のドームと呼ばれる取付け部材32まで延びている。ドーム32は、タイヤの選択されたサイドウォール34に固定されており、かつドーム32は、第1の連結チューブ22をエアチューブ20の第1の端部24に流体連結する第1の連結組立体40及び第2の連結チューブ28をエアチューブ20の第2の端部30に流体連結する第2の連結組立体42のための、タイヤサイドウォールにおける固定取付け位置を提供している。
上述のように、エアチューブ20及びその通路64をセグメントごとに連続的につぶすことによって、空気は、弁ハウジング26へ向かう。エアチューブ20及びその通路64がこのようにつぶされることは蠕動ポンプ動作である。従来の技術では、エアチューブ20を収容する溝38は、概ね楕円形である対称的な断面と、カバーストリップによって保護すべき領域を最小限に抑えるために溝の開放端部の所にある内側にテーパされた部分と、を含んで形成されている。溝38の断面形状又は輪郭が、エアチューブ20の蠕動ポンプ運動の効率に顕著な影響をもたらす場合があることが分かっている。
より詳細には、本発明に係るエアメンテナンスタイヤの第1の例示的な実施形態は、符号100で示され、図6及び図7に示されている。説明の都合上、例示的なAMTシステム16の構成要素を含む、従来技術のタイヤ12と概ね同様の本発明のエアメンテナンスタイヤ100の構成要素は、上記において使用されたのと同じ構成要素番号によって示されるものとする。
タイヤ100は、従来通りにリム14(図1)上に取り付けられている。タイヤは、それぞれのビード領域56、58からクラウン又はタイヤトレッド領域60まで延びる一対のサイドウォール34、35を含む概ね従来の構成である(図2)。AMTシステム16は、選択された一方のタイヤサイドウォール34に形成された環状の溝104に収容された環状のエアチューブ102を含む蠕動ポンプ組立体18を含んでいる。エアチューブ102は環状の通路106を囲んでいる。
溝104は、開放端部108と、開放端部と反対側の閉鎖端部110と、を含んで形成されている。開放端部108は、タイヤサイドウォール34の外面に位置しており、それによってエアチューブ102を溝に挿入することが可能になる。エアチューブ102を溝104内に容易に挿入できるように、開放端部108は、外側半径方向テーパ112を含んで形成されている。テーパ112は、タイヤサイドウォール34の外面に、溝104の残りの部分の最大内径よりも大きい直径114を有し、かつ、円錐状の輪郭形状を形成するために小さい直径116へと狭まる。このような輪郭形状は、内側に向かってテーパ状になっている従来技術の溝38(図3)と比較して、エアチューブ102を容易に溝へ挿入するために、より簡便に溝104にアクセスすることを可能にしている。図7に示されているように、エアチューブ102が溝104に挿入された後、エアチューブを保護するために、カバーストリップ118が、締まりばめ、接着結合若しくは他の結合又はそれらの組合せによって、エアチューブに隣接してタイヤサイドウォール34に取り付けられる。
溝104は、平滑な楕円形断面ではなく、拡径形状を含んで形成されている。より詳細には、溝104は、クラウン側120とビード側122とを含んでいる。閉鎖端部110とテーパ112のより小さい直径116との間において、クラウン側120は、好ましくは約2.4ミリメートル(mm)の直径を有する円に基づく凸状形状124を含んで形成される。閉鎖端部110とテーパ112のより小さい直径116との間において、ビード側122は、好ましくは約2.8mmの直径を有する円に基づく凸状形状126を含んで形成される。
さらに、溝104は、閉鎖端部110に半径方向内側テーパ128を含んで形成される。半径方向内側テーパ128は、平滑な楕円形輪郭を有するように形成されるのではなく、溝の閉鎖端部110の所に著しく小さい直径の領域を作り出しており、これによって、エアチューブが溝104に挿入されるときに溝壁132とエアチューブ102との間に隙間130が形成される。
溝104は非対称輪郭を含んで形成されてもよい。より詳細には、溝104のクラウン側120の凸状形状124は、溝のビード側122の凸状形状126とは異なるサイズを有してもよい。たとえば、溝104のクラウン側120の凸状形状124は、約2.4mmの直径を有する円に基づいてもよく、一方、溝のビード側122の凸状形状126は約2.8mmの直径を有する円に基づいてもよい。さらに、クラウン側形状124は、溝104を介して半径方向においてビード側形状126と揃わなくてもよく、それによってさらなる非対称性がもたらされてもよい。
溝104においてクラウン側形状124及びビード側形状126等の形状を用いると、従来技術の楕円形輪郭の溝38と比較して向上した空圧ポンプ機能が発現することが判明している。そのようなポンプ機能は、溝104の閉鎖端部110の所の半径方向内側テーパ128と、溝の非対称輪郭とによってさらに増強される。溝104を含んで形成されたタイヤ100の分析は、ポンプ機能のそのような向上は、溝がタイヤサイドウォール34とエアチューブとの間に接触圧を維持すると同時に、溝内のエアチューブ102のより高度な運動学的な運動に起因するものであることを示している。
本発明のエアメンテナンスタイヤの第2の例示的な実施形態は、符号150で示され、図8及び図9に示されている。説明の都合上、例示的なAMTシステム16の構成要素を含む、従来技術のタイヤ12と概ね同様の本発明のエアメンテナンスタイヤ150の構成要素は、上記において使用されたのと同じ構成要素番号によって示されるものとする。
タイヤ150は、従来通りにリム14(図1)上に取り付けられている。タイヤは、それぞれのビード領域56、58からクラウン又はタイヤトレッド領域60まで延びる一対のサイドウォール34、35を含む、概ね従来通りの構成である(図2)。AMTシステム16は、選択された一方のタイヤサイドウォール34に形成された環状の溝154に収容された環状のエアチューブ152を含む蠕動ポンプ組立体18を含んでいる。エアチューブ152は環状の通路156を囲んでいる。
溝154は、開放端部158と、開放端部と反対側の閉鎖端部160と、を含んで形成されている。開放端部158は、タイヤサイドウォール34の外面に位置しており、それによってエアチューブ152を溝に挿入することが可能になる。エアチューブ152を溝154により容易に挿入できるように、開放端部158は、外側半径方向テーパ162を含んで形成されている。
テーパ162は、タイヤサイドウォール34の外面に、溝154の残りの部分の最大内径よりも大きい直径164を有し、かつ、円錐状の輪郭形状を形成するために小さい直径166へと狭まる。このような輪郭形状は、内側に向かってテーパ状になっている従来技術の溝38(図3)と比較して、エアチューブ152を容易に溝へ挿入するために、より簡便に溝154にアクセスすることを可能にしている。図9に示されているように、エアチューブ152が溝154に挿入された後、エアチューブを保護するために、カバーストリップ168が、締まりばめ、接着結合若しくは他の結合又はそれらの組合せによって、エアチューブに隣接してタイヤサイドウォール34に取り付けられる。
テーパ162は、タイヤサイドウォール34の外面に、溝154の残りの部分の最大内径よりも大きい直径164を有し、かつ、円錐状の輪郭形状を形成するために小さい直径166へと狭まる。このような輪郭形状は、内側に向かってテーパ状になっている従来技術の溝38(図3)と比較して、エアチューブ152を容易に溝へ挿入するために、より簡便に溝154にアクセスすることを可能にしている。図9に示されているように、エアチューブ152が溝154に挿入された後、エアチューブを保護するために、カバーストリップ168が、締まりばめ、接着結合若しくは他の結合又はそれらの組合せによって、エアチューブに隣接してタイヤサイドウォール34に取り付けられる。
溝154は、平滑な楕円形断面ではなく拡径形状を含んで形成されている。より詳細には、溝154は、クラウン側170とビード側172とを含んでいる。閉鎖端部160とテーパ162のより小さい直径166との間において、クラウン側170は、好ましくは約2.6ミリメートル(mm)の直径を有する円に基づく凸状形状174を含んで形成される。閉鎖端部160とテーパ162のより小さい直径166との間において、ビード側172は、好ましくは約2.6mmの直径を有する円に基づく凸状形状176を含んで形成される。
さらに、溝154は、閉鎖端部160に半径方向内側テーパ178を含んで形成される。半径方向内側テーパ178は、平滑な楕円形輪郭を有するように形成されるのではなく、溝の閉鎖端部160の所に著しく小さい直径の領域を作り出しており、これによって、エアチューブが溝104に挿入されるときに溝壁182とエアチューブ152との間に隙間180が形成される。
溝154においてクラウン側形状174及びビード側形状176等の形状を用いると、従来技術の楕円形輪郭の溝38と比較して向上した空圧ポンプ機能が発現することが判明している。そのようなポンプ機能は、溝154の閉鎖端部160の所の半径方向内側テーパ178によってさらに増強される。溝154を含んで形成されたタイヤ150の分析は、ポンプ機能のそのような向上は、溝がタイヤサイドウォール34とエアチューブとの間に接触圧を維持すると同時に、溝内のエアチューブ152のより高度な運動学的な運動に起因するものであることを示している。
本発明は、エアメンテナンスタイヤを形成する方法及び使用する方法も含む。各方法は、上記に提示され図6〜図9に示されている説明による各ステップを含む。
本発明の全体的な概念又は動作に影響を与えずに、上述のエアメンテナンスタイヤ100、150の構造が変更若しくは再構成されてもよく、また、当業者に知られている構成要素が省略又は追加されてもよいことを理解されたい。
本発明について好ましい実施形態を参照して説明した。当業者は、この説明を読んで理解したときに考えられる修正及び変更を思いつくであろう。そのような修正及び変更の全ては、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に含まれるか、又はその均等物であることを理解されたい。
Claims (17)
- タイヤが一対のサイドウォールを含み、それぞれの前記サイドウォールがタイヤのビード領域からクラウンまで延びるエアメンテナンスタイヤにおいて、
選択された一方の前記タイヤサイドウォールに形成された環状の溝と、
前記溝に収容された蠕動ポンプ組立体のエアチューブと、
備え、
前記溝は、前記タイヤサイドウォールの外面の開放端部と、前記開放端部の反対側の閉鎖端部と、を含んで形成され、
前記開放端部は、外側半径方向テーパを含んで形成されることを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項1に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
前記テーパは、前記タイヤサイドウォールの前記外面に、前記溝の残りの部分の最大内径よりも大きい直径を有していることを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項1に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
前記溝は、少なくとも1つの拡径形状を含んで構成されることを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項3に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
前記溝は、クラウン側とビード側とを含み、
前記クラウン側は、前記閉鎖端部と前記テーパとの間に凸状形状を含んで形成されることを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項4に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
前記凸状形状は、約2.4ミリメートルの直径を有する円に基づくことを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項3に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
前記溝は、クラウン側とビード側とを含み、
前記ビード側は、前記閉鎖端部と前記テーパとの間に凸状形状を含んで形成されることを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項6に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
前記凸状形状は、約2.8ミリメートルの直径を有する円に基づくことを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項3に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
前記溝は、クラウン側とビード側とを含み、
前記クラウン側及び前記ビード側の各々は、前記閉鎖端部と前記テーパとの間に、それぞれ凸状形状を含んで形成され、
前記凸状形状は互いに対称であることを特徴とする
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項8に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
各凸状形状は、約2.6ミリメートルの直径を有する円に基づくことを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項1に記載のエアメンテナンタイヤにおいて、
前記溝の前記閉鎖端部は、半径方向内側テーパを含んで形成され、
前記半径方向内側テーパは、前記エアチューブが前記溝に挿入されたときに、前記溝の壁と前記エアチューブとの間に隙間を形成することを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項1に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
前記エアチューブに隣接して前記タイヤサイドウォールに取り付けられたカバーストリップをさらに備えることを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - タイヤが一対のサイドウォールを含み、それぞれの前記サイドウォールがタイヤのビード領域からクラウンまで延びるエアメンテナンスタイヤにおいて、
選択された一方の前記タイヤサイドウォールに形成された環状の溝と、
前記溝に収容された蠕動ポンプ組立体のエアチューブと、
備え、
前記溝は、前記タイヤサイドウォールの外面の開放端部と、前記開放端部の反対側の閉鎖端部と、を含んで形成され、
前記溝は、少なくとも1つの拡径形状を含んで構成されることを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項12に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
溝は、クラウン側とビード側とを含み、
前記クラウン側及び前記ビード側の各々は、前記閉鎖端部と前記開放端部との間に、それぞれ凸状形状を含んで形成されることを特徴とする
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項13に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
前記凸状形状は、互いに対して対称であることを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項13に記載されたエアメンテナンスタイヤにおいて、
前記凸状形状は、互いに対して非対称であることを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項12に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
前記溝の前記開放端部は、外側半径方向テーパを含んで形成されることを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。 - 請求項12に記載のエアメンテナンスタイヤにおいて、
前記溝の前記閉鎖端部は、半径方向内側テーパを含んで形成され、
前記半径方向内側テーパは、前記エアチューブが前記溝に挿入されたときに、前記溝の壁と前記エアチューブとの間に隙間を形成することを特徴とする、
エアメンテナンスタイヤ。
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