JP2018103973A - 空気圧維持タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ運行中に漏洩する空気圧をレギュレーターと連結されるチューブの屈伸運動によって引き起こされる空気圧縮作用によって補充し、適正空気圧を自ら維持する空気圧維持タイヤの提供。【解決手段】タイヤキャビティへの空気の供給効率をより向上することができるように、（１）タイヤの屈伸が最も大きく発生するサイド部にチューブを挿入し、（２）走行方向に圧縮された空気がタイヤキャビティに注入され、走行反対方向に位置したチューブに形成された負圧によって外部の空気をタイヤキャビティに供給し適正空気圧を維持し、加えて（３）レギュレーター５０の露出部位を減少させて耐久性を向上させた空気維持タイヤ。【選択図】図１

Description

本発明はタイヤ運行中に漏洩する空気圧をレギュレーターと連結されるチューブの屈伸運動によって引き起こされる空気圧縮作用によって補充し、適正空気圧を自ら維持する空気圧維持タイヤに関するものである。

一般にタイヤとリムの組立体は時間の経過につれて自然に微少量の空気が漏洩する。

万一、タイヤが適正空気圧より低い場合、車両のハンドリング性能、制動（ブレーキ）、駆動性能の低下がもたらされる。

タイヤの設定空気圧維持のために既存に提案されたタイヤ圧力の感知システムは、ホイールに装着されたタイヤの圧力感知センサーがタイヤの内部の圧力または温度を測定してこの情報を無線で制御部に送る。

しかし、従来のタイヤ圧力の感知システムは、タイヤの圧力が所定圧力以下に低くなる場合、ただ運転者に警告をするだけで留まるため、整備所までの走行中に依然として走行事故の危険が存在し、運転者の介入が必要であるという問題点があった。

タイヤ圧力監視システム（ＴＰＭＳ）から一歩進んで、タイヤの圧力減少時に運転者の介入を要さない積極的なタイヤ安全装置の開発必要性が提起されたところがある。

以下は、空気圧を自ら維持する空気圧維持タイヤと関連した従来技術に対する説明である。

（１）まず、ヨーロッパ登録特許１，６４８，７２１号（以下、従来技術１）は、チューブ４がタイヤとリムフランジ１ａの間に設置され、チューブの両端部にはバルブ７およびフィルタ６が設置されることを特徴とする。

タイヤの内部で空気を供給するチューブ４はゴムのような可撓性の素材であり、金属材質を有するリムフランジ１ａに比べて弱い素材からなることが一般的である。

したがって、従来技術１はチューブ４がリムフランジ１ａに持続的に接触することによって、チューブ４の耐久性が低下され得るという短所が存在する。

また、リムフランジ１ａと近いビード部はあまり変形が発生しないため、タイヤの内部に空気を供給するチューブの圧縮および膨張が円滑になされないという短所がある。

ただし、チューブの圧縮はホイール、すなわちリムフランジ１ａとの接触を通じて発生する可能性があるが、このような場合、前述したようにチューブ４の耐久性が低下するという短所が提起されたところがある。

（２）アメリカ登録特許８，０４２，５８６号（以下、従来技術２）はローリングタイヤのフットプリント内の曲げ領域が中立軸、圧縮側面、延伸側面を具備するものの、チューブが設置されるグルーブが圧縮側面内に位置し、チューブは対向グルーブの表面と接触噛み合いによってチューブに位置することを特徴とする。

特に従来技術２の場合、タイヤローリング時にチューブの圧縮が発生する圧縮側面は、タイヤの下部は外面の２００、中央部は内面の２０２、上部は外面の２０４をチューブの位置として例示したところがある。

従来技術２はタイヤローリング時にチューブの圧縮によって空気を強制させる技術を提案することをその特徴とする。

しかし、実タイヤの挙動は路面との接触によって接地面で押されて伸び縮みする上下方向の運動、すなわち屈伸運動が活発に行われる。

したがって、タイヤキャビティ内に空気を注入するためには屈伸運動が最も活発に行われるところにチューブを位置させることが好ましい。

また、タイヤ適正空気圧を維持する装置はできる限り軽く作らなければならず、これはタイヤの重量は車両の性能とも密接な関係があるためである。

（３）アメリカ登録特許８，１１３，２５４号（以下、従来技術３）は丸型空気チューブがＴ字状の入口装置と出口装置に連結されており、Ｔ字状を有する。

前記入口装置と出口装置は１８０度対向して位置することを特徴とする。

従来技術３の場合、次のような短所を有する。

まず、入口と出口が１８０度対向、すなわちチューブ全長の半分を使用しているため、入口と出口が同じ位置にある方式と比べて性能が低く、装着方法において一つの装置からなる技術と比べて装着に困難がある。

また、入口装置にはレギュレーターが形成されておらず、常に外気がチューブ内に吸入され、設定空気圧である場合にも出口装置を通じてまた排出される過程を繰り返し遂行する。

したがって、運行中のタイヤは継続的に入口装置および出口装置が作動しなければならないため、これは入口装置および出口装置の耐久力の低下という大きな問題をもたらしかねない。

また、２個のボールとそれぞれのスプリングの組み合わせからなるバルブは、１個のスプリングを有するピストン方式に比べて製造およびセッティング方法が難しい短所がある。

アメリカ登録特許９，２０５，７１４号（以下、従来技術４）は、メンブレン方式の薄い膜を利用したレギュレーターで高さを最小化できる長所がある構造を有する。

しかし、従来技術４の場合、空気の逆流を防止するために２個のチェックバルブを使うだけでなく、タイヤの高い圧力を勘案したレギュレーター設計のために別途のスプリングを使用するため、かえって構造が複雑であり、小型化に困難がある。

そして、タイヤ設定圧力セッティングのための微細調節も不可能である。

また、圧縮チューブと入出力ポート間の連結がタイヤビード部内でなされるため、実タイヤへの適用が難しいという短所が提起されたところがある。

アメリカ登録特許８，５７３，２７０号（以下、従来技術５）は、伸縮性素材で作られたディスク状の圧膜（メンブレン、図面番号１０４）によって空気の流入調節をし、バルブ（ないしはレギュレーター）の小型化を図る技術に関するものである。

従来技術５によってバルブ（ないしはレギュレーター）の小型化という目的は一定部分達成できたものの、圧膜（メンブレン、図面番号１０４）はタイヤの回転時に半径方向への遠心力を持続的に受けるようになる。

したがって、バルブ（ないしはレギュレーター）の小型化という長所がある反面、圧膜１０４の耐久性低下という問題点も提起されたところがある。

ヨーロッパ登録特許１，６４８，７２１号 アメリカ登録特許８，０４２，５８６号 アメリカ登録特許８，１１３，２５４号 アメリカ登録特許９，２０５，７１４号 アメリカ登録特許８，５７３，２７０号

本発明は前述した従来技術の問題点を解決するためのもので、よりレギュレーターの小型化を図ることができるだけでなく、タイヤキャビティへの空気の供給効率をより向上させることができる空気圧維持タイヤを提供することをその目的とする。

前述した課題を解決するための本発明は、サイド部を含んでなるタイヤ；前記サイド部の外側に配置されるチューブ；前記チューブと連結されるレギュレーターを含んでなり、前記レギュレーターは内部にピストンが収容される空間を有する本体；前記本体の上部に形成され、外気と連通する第１ポート；前記本体の一側に位置する第２ポート；前記本体の他側に位置する第３ポート；前記第３ポートと連通し前記本体の下部に形成される第４ポートを含んでなり、前記第２ポートには前記チューブの一端が連結され、前記第３ポートには前記チューブの他端が連結されるものの、前記第４ポートが前記サイド部を貫通し、タイヤキャビティと連通されることを特徴とする。

本発明は、前記ピストンは前記タイヤの円周方向に往復運動することを特徴とする。

本発明は、前記第１ポートと前記ピストンの間に介在されるチェックバルブがさらに含まれることを特徴とする。

本発明は、前記第２ポートが前記チューブの一端と連結される時、前記第２ポートの外径の最大値がＤ２であり、前記チューブの一端の外径の最大値がＤ１であり、前記チューブの一端の厚さがｔ１のとき、式Ｄ２＜Ｄ１＋２ｔ１を満足するか、前記第３ポートが前記チューブの他端と連結される時、前記第３ポートの外径の最大値がＤ４であり、前記チューブの他端の外径の最大値がＤ３であり、前記チューブの他端の厚さがｔ２のとき、式Ｄ４＜Ｄ３＋２ｔ２を満足することを特徴とする。

本発明は、前記本体の上面から突出形成される第１ポートの高さは前記本体の一側から突出形成される第２ポートの幅または前記本体の他側から突出形成される第３ポートの幅より小さく形成されることを特徴とする。

本発明は、前記チューブは前記サイド部の外側に円周方向に配置され、前記タイヤの回転時に前記サイド部の屈伸運動によって空気を圧縮する作用をすることを特徴とする。

本発明は、前記チューブは前記ベルト部の終端とエイペックス（ａｐｅｘ）終端の間に位置することを特徴とする。

本発明は、前記タイヤのサイド部の外側には前記チューブが挿入される溝がさらに形成され、前記第２ポートに連結される前記チューブのうち前記第２ポートと前記溝に挿入されたチューブの間をチューブの締結部１６０と定義する時、前記チューブの締結部１６０が前記タイヤキャビティに向かって内側に屈曲する角度が前記レギュレーターの中心を基準として９０度より小さいことを満足するか、前記第３ポートに連結される前記チューブのうち第３ポートと前記溝に挿入されたチューブの間をチューブの締結部１７０と定義する時、前記チューブの締結部１７０が前記タイヤキャビティに向かって内側に屈曲する角度が前記レギュレーターの中心を基準として９０度より小さいことを満足することを特徴とする。

本発明の空気圧維持タイヤは次のような長所がある。

（１）従来技術対比、本発明では複数個のポートのうちチューブの一端が連結される第２ポートと、前記第２ポートの反対側に位置し、チューブの他端が連結される第３ポートを本体の側面に形成することによって、レギュレーターの全体の大きさを大分減少させることができる。

また、チューブとの連結時に、ポートでの可撓性チューブが折れる現象も排除することができるため、チューブ内での空気の流れが円滑になる。

（２）レギュレーターには第２ポートが形成され、前記第２ポートの反対側には第３ポートが位置する。

第２ポートにチューブの一端が連結され、第３ポートにチューブの他端が連結される。

このような構造はレギュレーターが外部に露出する程度を顕著に減少させることができるため、レギュレーターに形成されたポートだけでなくレギュレーター自体の破損も顕著に減少させることができる。

（３）タイヤの屈伸が最も大きく発生するサイド部にチューブを挿入することによって、走行中にタイヤキャビティへの空気の供給効率をより向上させることができる。

（４）走行方向に圧縮された空気がタイヤキャビティに注入され、走行反対方向に位置したチューブに形成された負圧によってタイヤ外部から空気がチューブに充填される。

（５）一般に、タイヤの主要破損部位はベルトの終端とエイペックス（ａｐｅｘ）終端と知られており、本発明ではこのような主要破損部位を回避してチューブを位置させる構造を有する。

したがって、サイド部にチューブの挿入のための溝を形成してもタイヤの耐久性には大きな影響を及ぼさないことができる。

（６）サイド部の外部に少し突出した溝はホイールを保護するリムプロテクターとして作用することができる。

（７）サイド部に追加された溝の上部および溝の下部は主屈伸領域であるサイドのダンピング増加によりタイヤの騒音性能が向上し、乗車感にも有利である。

（８）本発明ではレギュレーターに形成された複数個のポートのうち第４ポートだけをタイヤキャビティと連通するようにする。

したがって、従来技術と対比する時、タイヤサイド部に貫通させるホールの数を顕著に減少させることができるため、ホール形成によるタイヤサイド部の耐久性低下も最小化することができる。

（９）レギュレーターとチューブの連結およびタイヤへの装着をタイヤの外部で行うことができるため、タイヤとレギュレーターの組立が容易であるだけでなく、空気圧の手動調節が可能である。

（１０）レギュレーターに収容されるピストンはタイヤの円周方向に往復運動するため、タイヤの回転による半径方向の遠心力の影響をほとんど受けない。

したがって、従来技術と対比してレギュレーターに収容されるピストンの耐久性が優秀であるだけでなく、空気圧の維持という本来の役割を果たすことができる。

本発明の好ましい実施例におけるレギュレーターの断面図。 本発明の好ましい実施例におけるレギュレーターの斜視図。 本発明の好ましい実施例のレギュレーターの他の方向の斜視図。 本発明の好ましい実施例の空気圧維持タイヤの概念図。 本発明の好ましい実施例の空気圧維持タイヤの断面図。 本発明の好ましい実施例におけるレギュレーターがチューブに結合された場合の断面図。 チューブ位置による空気圧増加性能比較図。 図５の一部拡大断面図。 図５の一部拡大断面図。 サイド部の厚さの増加による騒音性能比較図。 従来技術のタイヤの断面図。

以下では、まずレギュレーター５０を中心に説明する。

本発明のタイヤ１０はサイド部１５を含んで形成される。

サイド部１５の外側にはチューブ４０が配置される。

タイヤ１０走行時にサイド部１５では屈伸運動が発生することによって、サイド部１５に配置されたチューブ４０でも屈伸運動が発生する。

このようなサイド部１５とチューブ４０での屈伸運動によるタイヤキャビティ１９への空気の注入に対しては後述する。

前述したチューブ４０はレギュレーター５０と連結される。

以下では、レギュレーター５０について図１〜図３を参照して説明する。

本発明のレギュレーター５０の全体の形状は次のとおりである。

レギュレーター５０は本体６０を含んで形成される。

本体６０から本体の上部および側面と下部から複数個のポート１１０、１２０、１３０、１４０が突出形成される。

本体６０において、ポート１１０、１２０、１３０、１４０が除外された部分の形状は長方形と類似するものの、内部には空間６５が形成される。

本体６０の内部には空間６５が形成されてピストン７０が収容される。

本発明で採択したピストン７０は本体６０の内部に形成された空間６５でタイヤの円周方向に往復運動する。

ピストン７０はさらにピストンの第１部７１とピストンの第２部７２に区分することができる。

ピストンの第１部７１はピストンの第２部７２と比べて大きい外径を有するように形成される代わりにその長さはピストンの第２部７２に比べて小さい。

参考として、ピストンの第１部７１はその一面が第３ポート１３０の一端と接する（図１参照）。

すなわち、第３ポート１３０の一端がピストン７０のストッパー（ｓｔｏｐｐｅｒ）役割をする。

ピストンの第１部の側面７４には溝７３がピストンの第１部７１の円周に沿って形成される。

ピストンの第１部の側面の溝７３には第１オーリング７５が位置する。

第１オーリング７５はピストンの第１部の側面７４と本体空間の内面６６の間を密閉させる役割をする。

ピストンの第２部７２はピストンの第１部７１と一体型で形成されるものの、ピストンの第１部７１に比べて小さい外径を有し、その長さはピストンの第１部７１に比べて長く形成される。

ピストンの第２部の他側７２ｂは本体空間の内面６６から所定の長さを有し、突出形成されたピストン支持部６７に挿入されて支持される。

ピストン支持部６７には円形の断面を有するピストンの第２部７２が横方向に動けるように円形孔が形成される。

より具体的には、ピストンの第２部７２の一部が図１の断面図を基準に見る時、ピストン支持部６７から所定長さだけ突出するように位置するものの、第２ポートバルブ孔１２８ａからピストンの第２部の他端７６は離隔するように位置する。

ピストンの第２部７２のうちピストン支持部６７に挿入されて支持されるピストンの第２部の他側７２ｂを除いた残り部分にはスプリング８０が挿入される。

ピストン支持部６７とピストンの第２部の他側７２ｂの間にはピストン７０の横方向運動が可能であるように隙間を有する。

より具体的には、スプリングの一端８１はピストンの第１部と第２部の段部７９に接して支持される。

反面、スプリングの他端８２はピストン支持部６７の第１面に接して支持される。

以下では複数個のポート１１０、１２０、１３０、１４０について説明する。

第１ポート１１０は本体の上面６１から所定高さを有して突出形成され、円筒と類似の形状を有する。

第１ポート１１０は外気と連通する役割をするため、サイド部１５でのある程度の突出は避けることができず、外部に露出した第１ポート１１０は他のポート、例えばチューブ４０と連結され溝３５に収容される第２ポート１２０、第３ポート１３０に比べて破損の危険性が高い。

したがって、第１ポート１１０が本体の上面６１から突出する高さは本体の一側６３から突出形成される第２ポート１２０の幅より小さく形成される。

これを通じて第１ポート１１０が外部に露出する程度を減少させる。

第１ポート１１０はカバー１１５を含んで形成される。

カバー１１５は本体の上面６１から所定高さを有して突出したカバー支持部１１４から着脱可能に形成される。

カバー支持部１１４はカバー１１５に比べて大きい外径を有するように形成される。

すなわち、カバー支持部１１４に形成された溝（図示されず）にカバーの下端１１６が挿入され、カバー１１５が本体６０に固定支持される構造を有する。

一方、カバー１１５の下部にはチェックバルブ１５０が位置する。

これは後述する第１通路１１１を通じて本体空間６５に流入した空気が、さらに第１通路１１１を通じて外部に逆流することを防止するためにチェックバルブ１５０がさらに形成され得る。

具体的には、チェックバルブ１５０はスプリング８０と第１ポート１１０の間に介在され、第１通路１１１と連通される。

参考として、チェックバルブ１５０とカバー１１５の下部の間にはフィルタ（図示されず）がさらに位置することもある。

フィルタ（図示されず）は、第１ポート１１０を通じて第１通路１１１に流入する空気に含まれ得る異物がレギュレーター５０内部に浸透することを防止する役割をする。

第１ポート１１０に形成され、チェックバルブ１５０と連通する第１通路１１１は本体空間６５と連通される。

本発明の実施例においては、第１通路１１１はカバー１１５の中に形成された通孔１１７と連通され、また、本体空間６５と連通される直線の通路で形成されている。

第１ポート１１０は外気と連通するため、結局、本体空間６５は第１通路１１１を通じて外気と連通され得る。

以下では、本体の一側６３に位置する第２ポート１２０について説明する。

第２ポート１２０は本体の一側６３から所定の幅を有するように突出形成される。

より具体的には、第２ポート１２０の形状は次のとおりである。

まず、第２ポートの一端１２４は本体の一側６３から所定の幅を有するように突出形成され、第２ポートの他端１２７とは一体に形成される。

第２ポートの他端１２７は第２ポートの一端１２４に比べて外径が小さく形成される。

参考として、第２ポート連結部１２２が本体の一側６３と第２ポート１２０の間に介在される。

図１の断面を基準として、第２ポート連結部１２２から外側に順に第２ポート連結部と第２ポートの一端の間の段部１２３、第２ポートの一端１２４、第２ポートの水平部１２５、第２ポートの傾斜部１２６、第２ポートの他端１２７が一体に形成される。

第２ポート１２０の外径の最大値は第２ポートの一端１２４と第２ポートの水平部１２５での外径である。

第２ポート１２０の外径は第２ポートの水平部１２５を通って第２ポートの傾斜部１２６を通りながら次第に減少する。

第２ポートの他端１２７が第２ポート１２０の外径最小値を有する。

第２ポートの他端１２７が第２ポート１２０の外径最小値を有するようにするのはチューブ４０、具体的にチューブの一端４１との連結を容易にするためである。

すなわち、第２ポート１２０の外径最小値を有するように形成された第２ポートの他端１２７と第２ポートの傾斜部１２６は可撓性チューブの一端４１が延びながら第２ポート１２０に容易に連結されるようにする役割をする。

図１の断面を基準として、第２ポート連結部１２０ａの高さと第２ポートの一端１２４の外径との差は第２ポート連結部と第２ポートの一端の間の段部１２３を形成する。

第２ポート１２０に連結されたチューブの一端４１は第２ポート連結部と第２ポートの一端の間の段部１２３に接して位置することが好ましい。

一方、第２ポート１２０の第２通路１２１は第２ポート１２０を貫通して形成される。

第２通路１２１と前述したピストンの第２部の他端７６の間には第２ポートバルブ１２８が形成される。

第２ポートバルブ１２８は第２オーリング１２９と第２ポートバルブ孔１２８ａを含んで形成される。

第２オーリング１２９は第２ポート連結部１２２の側面に位置する。

すなわち、第２オーリング１２９はピストンの第２部の他端７６と第２ポート連結部１２２の側面の間に位置する。

一方、図１を基準として、第２オーリング１２９の右側には第２ポートバルブ孔１２８ａが形成される。

第２ポートバルブ孔１２８ａは第２通路１２１と連通するように第２ポート連結部１２２を横方向に貫通して形成される。

以下では、本体の他側６４に形成される第３ポート１３０について説明する。

図１を基準として、第３ポート１３０の形状は前述した第２ポート１２０と同じであるため、これに対する詳しい説明は省略する。

第３ポート１３０も第３ポートの他端１３７は第３ポートの一端（図示されず）に比べてその外径が小さく形成される。

第３ポート１３０は本体の他側６４から所定幅を有して突出形成されて位置する。

第３ポート１３０に形成される第３通路１３１は第３ポート１３０を貫通して形成される。

第３ポート１３０にはチューブの他端４２が連結される。

具体的には、チューブの他端４２は第３通路の入口１３１ａと連結されるといえる。

一方、第３通路１３１には第２出口１３１ｃが形成される。

すなわち、第３通路１３１の下部の一部が切開されて第２出口１３１ｃが形成される。

第３通路の第２出口１３１ｃを通じて後述する第４通路１４１と第３通路１３１は互いに連通される。

以下では、第４通路１４１が形成される第４ポート１４０について説明する。

本体の下面６２から第４ポート１４０が形成される。

前述したポート１１０〜１３０と同じように第４ポート１４０も所定高さ（幅）を有するように突出形成される。

第４ポート１４０を垂直に貫通するように第４通路１４１が形成される。

具体的には、第４通路の入口１４１ａは前述した第３通路の第２出口１３１ｃと連通される。

したがって、チューブの他端４２から供給される空気は第３通路１３１を経て第４通路の入口１４１ａを通じて第４通路１４１に入ってくることができる。

第４通路１４１に入ってきた空気は第４通路の出口１４１ｂを通じてタイヤキャビティ１９に注入され得る。

一方、第３通路１３１を経た空気が第４通路１４１に入る時、空気はその流動方向が９０度に転換される。

流動方向が９０度に転換された空気は第４通路１４１からタイヤキャビティ１９に注入される。

第４ポート１４０の直径をチューブ４０が連結される第２ポート１２０または第３ポート１３０より小さく形成することによって、第４ポート１４０がサイド部１５を貫通する時にサイド部１５の耐久性に及ぼされる影響をできるかぎり小さくすることができる。

このように本発明の場合、タイヤキャビティ１９への空気の注入はレギュレーター５０に形成された複数個のポート１１０〜１４０のうちただ一つのポート、すなわち第４ポート１４０だけを利用して形成される。

これは従来技術と対比するとき、ポートとサイド部１５を連通するために形成する貫通ホールの数を顕著に減少させる構造である。

したがって、工程数の減少による生産性の向上および貫通ホールを形成することによってもたらされるタイヤサイド部の耐久性の低下も最小化することができるという長所がある。

一方、タイヤ１０の円周方向に溝３５が形成され、チューブ４０が溝３５に挿入される。

具体的には、サイド部１５の外側１５ａに溝３５が形成される。

溝３５の円周の長さはサイド部１５の円周より若干小さく形成することが好ましく、具体的には、レギュレーター５０の長さだけ減少させることが好ましい。

前述した通り、レギュレーター５０の第２ポート１２０にはチューブの一端４１が連結され、第３ポート１３０にはチューブの他端４２が連結される。

本発明ではレギュレーター５０がサイド部１５に結合するとき、チューブの一端４１が連結される第２ポート１２０またはチューブの他端４２が連結される第３ポート１３０が溝３５に収容されることもある。

したがって、車両走行時にチューブ４０と連結されるポートが外部衝撃によって破損することを顕著に減少させることができる。

このような効果は、第２ポート１２０と第３ポート１３０の大きさを従来技術と対比して小型化することによって達成することができる。

一方、チューブ４０がポートと連結される時、第２ポート１２０または第３ポート１３０が溝３５に収容されるためには次のような条件を満足することが好ましい。

第２ポート１２０がチューブの一端４１と連結される時、第２ポート１２０の外径最大値をＤ２と定義する。

一方、チューブの一端４１の外径最大値をＤ１と定義し、チューブの一端４１の厚さをｔ１と定義する。

この時、第２ポート１２０の外径最大値（Ｄ２）は、チューブの一端４１の外径最大値（Ｄ１）にチューブの一端４１の厚さ（ｔ１）の２倍を出した値より小さいようにする条件を満足することが好ましい。

このような条件を満足する時、第２ポート１２０に連結されるチューブ４０は、連結された後、チューブの一端４１が第２ポート１２０と同様の高さを有するようにすることができる。

これはチューブ４０と第２ポート１２０が連結される時、溝３５から過度に突出することを防止することができる。

同じように、第３ポート１３０がチューブの他端４２と連結される時、第３ポート１３０の外径最大値をＤ４と定義する。

チューブの他端４２の外径最大値をＤ３と定義し、チューブの他端４２の厚さをｔ２と定義する。

この時、第３ポートの外径最大値（Ｄ４）はチューブの他端４２の外径最大値（Ｄ３）にチューブの他端４２の厚さ（ｔ２）の２倍を出した値より小さいようにする条件を満足することが好ましい。

以下では、本発明の空気圧維持タイヤにおけるレギュレーター５０の作動原理を説明する。

まず、外気と連通する第１ポート１１０を通じて本体空間６５に空気が流入する。

本体空間６５に流入した空気は第２ポートバルブ孔１２８ａを通じて第２ポート１２０の第２通路１２１を経てチューブ４０に移動する。

チューブ４０内部に移動した空気はチューブ４０に沿って移動し、チューブの他端４２を通って第３通路１３１に移動する。

第３ポート１３０に移動した空気は第３通路の第２出口１３１ｃと連通した第４通路の入口１４１ａを通じて第４ポート１４０の第４通路１４１に移動する。

第４ポート１４０はサイド部１５を貫通し、タイヤキャビティ１９と連通するため、第４ポート１４０の第４通路１４１に移動した空気はタイヤキャビティ１９に供給され得る。

一方、本発明ではタイヤキャビティ１９内の空気圧が設定空気圧より低い場合にのみ第２ポートバルブ１２８が開かれる。

レギュレーター５０が作動しない場合、前述した通り、スプリング８０の張力はピストン７０を第３ポート１３０側に押すように作用する。

したがって、ピストン７０は第２ポートバルブ孔１２８ａと離隔して位置する。

すなわち、第２ポートバルブ孔１２８ａがピストン７０によって閉塞されずに開かれる。

したがって、第１ポート１１０を通じて本体空間６５に流入した空気は第２ポート１２０を経てチューブ４０に移動することができる。

本体空間６５に流入した空気が第３ポート１３０または第４ポート１４０に移動することは第１オーリング７５によって遮断される。

つまり、第１ポート１１０を通じて本体空間６５に入ってきた空気は第２ポート１２０を経てチューブ４０を経由して第３ポート１３０を経て第４ポート１４０に移動する経路を有さざるを得ない。

万一、タイヤキャビティ１９内の空気圧が設定空気圧またはそれ以上である場合、レギュレーター５０はタイヤキャビティ１９内への空気の注入を遮断する。

タイヤキャビティ１９内部の空気は互いに連通された第４ポート１４０を通じてピストン７０を押すことになる。

タイヤキャビティ１９内部の空気が連通された第４ポート１４０を通じてピストンの第１部７１を図１を基準として右側に押すことになる。

右側に押されたピストン７０はスプリング８０の張力に打ち勝って、第２ポート１２０方向に移動する。

したがって、第２ポート１２０側に押されたピストン７０は第２ポートバルブ１２８、具体的には第２ポートバルブ孔１２８ａを閉鎖することになる。

第２ポートバルブ孔１２８ａがピストン７０により閉鎖される場合、タイヤが回転して、チューブ４０内に負圧が発生しても第１ポート１１０を通じて外気が流入しなくなるため、タイヤキャビティ１９内に充填されない。

本発明の空気圧維持タイヤで前述したレギュレーター５０を適用したタイヤ１０の構造は次のとおりである。

図５はサイド部１５を補強した本発明のタイヤ１０の断面図を図示したもので、参考として、図１１はサイド部１５を補強していない従来技術によるタイヤの断面図を図示したものである。

以下の説明において使用する用語は次のように定義される。

トレッド（Ｔｒｅａｄ）部１１はタイヤ１０が路面と直接接触して、接地面を形成する部分を意味する。

トレッド部１１の下部にはタイヤ１０の骨格をなすボディプライ（ｂｏｄｙ ｐｌｙ）１２が位置する。

ボディプライ１２はタイヤ１０内部の空気圧、荷重および衝撃に耐えるタイヤ１０の骨組みをなす部分であって、カーカスと呼ぶこともある。

ボディプライ１２はすべての方向から内圧による張力が作用するので、このような張力を維持するために、主にナイロン、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、レーヨン（ｒａｙｏｎ）などの材質からなるコードを具備する。

このような複数の織物コードが一定間隔で配列され、上下に薄いゴムシートがコーティングされることによってコード紙を形成することになる。

トレッド部１１とボディプライ１２の間には複数個のベルト層を積層して形成されたベルト部１３が位置する。

ベルト部の終端１３ａにはキャッププライ１７が位置する。

キャッププライ１７はベルト部の終端１３ａを覆う構造となっており、多層構造を有するベルトの分離離脱を防止する役割をする。

一方、ボディプライ１２の内側には空気の漏出を防止するインナーライナー（Ｉｎｎｅｒ Ｌｉｎｅｒ）１４が位置する。

一方、タイヤ１０の骨格をなすボディプライ１２を保護して柔軟な屈伸運動をするようにするサイド部１５がタイヤ１０の側面に位置する。

このようなサイド部１５はトレッド部１１とビード部１６を連結する。

ビード部１６はタイヤ１０をリムに装着させる部分である。

タイヤキャビティ１９はトレッド部１１の内面とサイド部１５の内面とリム（Ｒｉｍ、図示されず）の外面によって形成された空間である。

一方、本発明でのタイヤ屈伸運動はタイヤ１０が路面との接触によって接地面で押されて伸び縮みする上下方向の運動を意味する。

タイヤ１０はリム（Ｒｉｍ、図示されず）に装着され、リムとタイヤ１０の組立はビード（Ｂｅａｄ）部１６によりなされる。

走行時にビード部１６はリム（Ｒｉｍ、図示されず）による衝撃を多く受ける部分であるため、ビード部１６が受ける衝撃を緩和させるためにビード部１６を取り囲むエイペックス（Ａｐｅｘ）１８が形成される。

一方、リムプロテクター２０はリム（Ｒｉｍ、図示されず）と締結される部位であって、リム（Ｒｉｍ、図示されず）に隣接して走行中の発熱またはブレーキディスクで発生した高温の熱が伝達されるため、熱によるゴムの引張強度および剛性の変化が少ないように耐熱性が優秀でなければならず、リムの外部の物理的衝撃による破損、スクラッチなどを減少させる役割をする。

本発明の空気圧維持タイヤでチューブ４０は次の説明のように位置することが好ましい。

本発明の空気圧維持タイヤは、走行時にタイヤの屈伸が最も大きく発生するサイド部１５の外側１５ａにチューブ４０が位置する。

より具体的に説明すると、トレッド部１１の内面とサイド部１５の内面とリムの外面によって形成された空間であるタイヤキャビティ１９の反対側にチューブ４０が位置する。

図７はチューブ４０位置による空気圧増加性能を比較したものであって、サイド部１５に位置した場合が空気圧増加に有利であることを示す。

すなわち、チューブの材質とかかわらず、ビード部１６にチューブ４０が位置することよりサイド部１５、より具体的には、サイド部１５の外側１５ａにチューブ４０が位置する時にタイヤキャビティ１９への空気の注入性能が優秀であることがわかる。

一方、チューブ４０が挿入される溝３５による耐久性低下を防止するためにサイド部１５の厚さを増加させる必要がある。

このようにサイド部１５の厚さを増加させる場合、主屈伸領域と言えるサイド部１５のダンピング増加によってタイヤの騒音性能が向上するだけでなく、乗車感も向上する長所を図ることができる。

図１０はサイド部１５の厚さ増加による騒音性能が向上した試験結果を示しており、サイド部１５のダンピング増加によってブーミング領域の騒音が約２ｄＢ低減されることを示している。

一方、サイド部１５にチューブ４０を挿入するためにサイド部１５の外側１５ａに形成された溝３５は次のような作用もする。

（１）サイド部１５の外側１５ａ方向に少し突出した溝 ３５はホイール（図示されず）を保護するプロテクターの役割をすることができる。

（２）サイド部１５の外側１５ａにチューブ４０を挿入するために形成された溝３５の上部３５ａおよび溝の下部３５ｂは従来と対比してサイド部１５の外側１５ａに突出し、主屈伸領域であるサイド部１５のダンピング増加によってタイヤの騒音性能が向上し、乗車感にも有利な作用をする。

本発明の空気圧維持タイヤは、タイヤの回転時、サイド部１５の屈伸運動によって空気を圧縮する作用をするチューブ４０が含まれ、後述するレギュレーター５０をさらに含んで形成され得る。

サイド部１５の外側１５ａに円周方向に配置されたチューブ４０はタイヤ１０が回転する場合、サイド部１５の屈伸運動によって空気を圧縮する作用をする。

サイド部１５の屈伸運動によりチューブ４０の半径方向に力が加えられる。

タイヤ１０は路面と接触し、走行中のときに走行方向にチューブ４０内の空気が圧縮される（図４の実線矢印）。

一方、タイヤ１０が路面接触し、走行中のとき、走行方向の反対側に位置するチューブ４０は瞬間真空となって負圧が発生し、外気がチューブ４０に入る。

一方、好ましい実施例においては、タイヤ１０の円周方向にチューブ４０が挿入される溝３５がサイド部１５の外側１５ａに形成される。

具体的には、サイド部の外側１５ａの一部を掘って溝３５を形成する。

サイド部１５に形成される溝３５の円周の長さはサイド部１５の円周より小さく形成することが好ましく、これは後述するレギュレーター５０を装着するためである。

サイド部１５に形成される溝３５について図５の断面図を参照して具体的に説明すると次のとおりである。

チューブ４０はベルト部の終端１３ａとエイペックス（ａｐｅｘ）の終端１８ａの間に位置することが好ましい。

参考として、エイペックス１８はビード部１６を取り囲んでビード部１６が受ける衝撃を緩和させる部分であり、一般にエイペックス１８の終端１８ａとベルト部の終端１３ａはタイヤの主要破損部位と見なすことができる。

一方、エイペックス１８はビード部１６を保護し、タイヤのサイド部１５を支持するボディプライ１２に取り囲まれており、ゴム材料の中で高剛性の特徴を有する。

すなわち、エイペックス１８の終端１８ａも同じように、ボディプライ１２との異種材料間の接合および高剛性材料特性によりエイペックス（ａｐｅｘ）の終端１８ａの流動が熱エネルギーに変換されて熱が集中されることによって、破損に脆弱な部位となる。

したがって、本発明ではタイヤ1０の耐久性確保のためにタイヤの主要破損部位（すなわち、エイペックスの終端１８ａとベルト部の終端１３ａ）を回避してベルト部の終端１３ａとエイペックス（ａｐｅｘ）１８の間にチューブ４０を位置させる。

本発明ではチューブ４０の圧縮、膨張が最も優秀であり、タイヤ主要破損部位を回避する位置に実験タイヤ（２６５／３５Ｒ２０）基準にエイペックスの終端１８ａとベルト部の終端１３ａの間にチューブ４０を挿入して実験を行った。

本発明のようにチューブ４０が挿入される溝３５を形成する場合、溝３５の形成によるサイド部１５の耐久性低下を防止するためにサイド部１５全体または一部に対して厚さの増加が必要である。

したがって、本発明では次の通り二つで構成する。

（１）溝３５の直径は６ｍｍに形成し、開口部が形成された溝３５の入口は３ｍｍに形成する。

溝３５の位置はリムプロテクター２０から溝３５のセンターまで９ｍｍの距離を有するように形成される。

本発明の場合、従来のタイヤで最外郭部と言えるリムプロテクター２０より溝３５の上部３５ａおよび溝の下部３５ｂがサイド部１５の外側１５ａにさらに突出する。

この時、サイド部１５の厚さの増加は既存の厚さより６ｍｍ増加させる。

（２）溝３５の深さを８ｍｍに形成し、この時、溝３５の高さは４ｍｍ、開口部が形成された溝３５の入口は２ｍｍに形成する。

この時、サイド部１５の厚さの増加は既存の厚さより８ｍｍ増加させる。

溝３５の位置は具体的には、エイペックスの終端１８ａとベルト部の終端１３ａの間に位置する。

また、溝３５の深さはタイヤの内側部位と同一線上にあるタイヤの最外郭部でボディプライ１２を含む厚さを除いた残り区間（図５の矢印で図示された距離）に最小５０％〜最大９０％間に該当する深さを有する。

ここでタイヤ最外郭部は従来と対比してサイド部１５の外側１５ａに突出した溝３５の上部３５ａおよび溝の下部３５ｂを意味する。

本発明の実施例のように、溝３５の深さをタイヤの内側部位と同一線上にあるタイヤ最外郭部でボディプライ１２を含む厚さ（図５の点線）を除いた残り区間（図５の矢印で図示された距離）の最小５０％以上に形成する場合、チューブ４０の中心点がタイヤの外郭に外れることがないためチューブ４０の圧縮性能に影響を及ぼさない。

また、溝３５の深さをタイヤの内側部位と同一線上にあるタイヤ最外郭部でボディプライ１２を含む厚さ（図５の点線）を除いた残り区間（図５の矢印で図示された距離）の最大９０％に形成する場合、コード露出によるタイヤの破損を防止することができる。

チューブ４０の圧縮性能のためにチューブ４０の中心点はタイヤ最外郭部での接線（図５の実線）を越えない位置に存在する。

本発明の実施例において、溝３５を形成可能な区間（図５の矢印で図示された距離）は図５の実線と図５の点線の間と見ることができる。

一方、従来技術のタイヤの断面図を図示した図１１の場合、タイヤの最外郭部はリムプロテクター２０となる。

したがって、溝３５を形成可能な区間（図１１の矢印で図示された距離）はリムプロテクター２０の接線である図１１の実線とボディプライ１２の最外郭部の接線である点線の間と見ることができる。

サイド部１５を補強していない場合、溝３５の形成可能区間が本発明と対比するとき小さく形成されることがわかる。

一方、チューブ４０とレギュレーター５０の連結において、チューブ４０内の空気の流動を妨害する流動停滞区間であるＳｔａｃｋｉｎｇ Ｐｏｉｎｔを回避する必要がある。

流動停滞区間であるＳｔａｃｋｉｎｇ Ｐｏｉｎｔが発生するとチューブ４０の屈伸運動を通した空気の供給がタイヤキャビティ１９内部に円滑に行われない。

本発明では流動停滞区間であるＳｔａｃｋｉｎｇ Ｐｏｉｎｔ現象を防止ないしは減少させるために次のような実施例を提案する。

前述した通り、タイヤ１０のサイド部１５の外側にはチューブ４０が挿入される溝３５がさらに形成される。

第２ポート１２０にはチューブの一端４１が連結される。

この時、第２ポート１２０とその一端４１が連結されるチューブ４０のうち、第２ポート１２０と溝３５に挿入されたチューブ４０の間をチューブの締結部１６０と定義する。

具体的には、チューブの締結部１６０はチューブ４０のうち第２ポートの他端１２７から溝３５に挿入されたチューブ４０の間を意味し得る。

Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｐｏｉｎｔ現象を防止するために、チューブの締結部１６０がタイヤキャビティ１９に向かって内側に屈曲する角度（Ａ）はレギュレーター５０の中心（図６での一点鎖線）を基準に９０度より小さいことを満足する。

第３ポート１３０も同様である。

すなわち、第３ポート１３０にはチューブの他端４２が連結される。

この時、第３ポート１３０とその他端４２が連結されるチューブ４０のうち第３ポート１３０と溝３５に挿入されたチューブ４０の間をチューブの締結部１７０と定義する。

具体的には、チューブの締結部１７０はチューブ４０のうち第３ポートの他端１３７から溝３５に挿入されたチューブ４０の間を意味し得る。

Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｐｏｉｎｔ現象を防止するために、チューブの締結部１７０がタイヤキャビティ１９に向かって内側に屈曲する角度（Ｂ）はレギュレーター５０の中心（図６での一点鎖線）を基準に９０度より小さいことを満足する。

本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者は本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で変形された形態で具現され得ることが理解できるであろう。

したがって、開示された実施例は限定的な観点ではなく説明的な観点から考慮されるべきである。本発明の範囲は、前述した説明ではなく特許請求の範囲に示されており、それと同等の範囲内にあるすべての差異点は本発明に含まれたものと解釈されるべきである。

また、本発明に開示された様々な実施例は多様に組み合わせて実施することができる。

本発明の空気圧維持タイヤは（１）運行中に時間の経過につれて漏洩する空気を運転者が別途介入することなく補充できるだけでなく、（２）レギュレーターを通じて流入する外気を円滑にチューブを経てタイヤキャビティ内部に誘導することができる。

１０：タイヤ
１１：トレッド部
１２：ボディプライ
１３：ベルト部
１５：サイド部
１６：ビード部
１８：エイペックス
１９：タイヤキャビティ
２０：リムプロテクター
３５：溝
４０：チューブ
４１：チューブの一端
４２：チューブの他端
５０：レギュレーター
６０：本体
６１：本体の上面
６２：本体の下面
６３：本体の一側
６４：本体の他側
６５：本体空間（空間）
６６：本体空間の内面
６７：ピストン支持部
７０：ピストン
７１：ピストンの第１部
７２：ピストンの第２部
７２ｂ：ピストンの第２部の他側
７３：ピストンの第１部の側面の溝
７４：ピストンの第１部の側面
７５：第１オーリング
７６：ピストンの第２部の他端
７９：ピストンの第１部と第２部の段部
８０：スプリング
８１：スプリングの一端
８２：スプリングの他端
１１０：第１ポート
１１１：第１通路
１１４：カバー支持部
１１５：第１ポートのカバー
１１６：第１ポートカバーの下端
１１７：第１ポートカバーの通孔
１２０：第２ポート
１２１：第２通路
１２２：第２ポート連結部
１２３：第２ポート連結部と第２ポートの一端の間の段部
１２４：第２ポートの一端
１２５：第２ポートの水平部
１２６：第２ポートの傾斜部
１２７：第２ポートの他端
１２８：第２ポートバルブ
１２８ａ：第２ポートバルブ孔
１２９：第２オーリング
１３０：第３ポート
１３１：第３通路
１３１ｃ：第３通路の第２出口
１４０：第４ポート
１４１：第４通路
１４１ａ：第４通路の入口
１５０：チェックバルブ
１６０, １7０：締結部

Claims (8)

1. サイド部を含んでなるタイヤ；
   前記サイド部の外側に配置されるチューブ；
   前記チューブと連結されるレギュレーターを含んでなり、前記レギュレーターは内部にピストンが収容される空間を有する本体；
   前記本体の上部に形成され、外気と連通する第１ポート；
   前記本体の一側に位置する第２ポート；
   前記本体の他側に位置する第３ポート；
   前記第３ポートと連通し前記本体の下部に形成される第４ポートを含んでなり、前記第２ポートには前記チューブの一端が連結され、前記第３ポートには前記チューブの他端が連結されるものの、前記第４ポートが前記サイド部を貫通し、タイヤキャビティと連通されることを特徴とする、空気圧維持タイヤ。
2. 前記ピストンは前記タイヤの円周方向に往復運動することを特徴とする、請求項１に記載の空気圧維持タイヤ。
3. 前記第１ポートと前記ピストンの間に介在されるチェックバルブがさらに含まれることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の空気圧維持タイヤ。
4. 前記第２ポートが前記チューブの一端と連結される時、前記第２ポートの外径の最大値がＤ２であり、前記チューブの一端の外径の最大値がＤ１であり、前記チューブの一端の厚さがｔ１のとき、式Ｄ２＜Ｄ１＋２ｔ１を満足するか、
   前記第３ポートが前記チューブの他端と連結される時、前記第３ポートの外径の最大値がＤ４であり、前記チューブの他端の外径の最大値がＤ３であり、前記チューブの他端の厚さがｔ２のとき、式Ｄ４＜Ｄ３＋２ｔ２を満足することを特徴とする、請求項１に記載の空気圧維持タイヤ。
5. 前記本体の上面から突出形成される第１ポートの高さは前記本体の一側から突出形成される第２ポートの幅または前記本体の他側から突出形成される第３ポートの幅より小さく形成されることを特徴とする、請求項１に記載の空気圧維持タイヤ。
6. 前記チューブは前記サイド部の外側に円周方向に配置され、前記タイヤの回転時に前記サイド部の屈伸運動によって空気を圧縮する作用をすることを特徴とする、請求項１に記載の空気圧維持タイヤ。
7. 前記チューブは前記ベルト部の終端とエイペックス（ａｐｅｘ）終端の間に位置することを特徴とする、請求項１に記載の空気圧維持タイヤ。
8. 前記タイヤのサイド部の外側には前記チューブが挿入される溝がさらに形成され、
   前記第２ポートに連結される前記チューブのうち前記第２ポートと前記溝に挿入されたチューブの間をチューブの締結部１６０と定義する時、
   前記チューブの締結部１６０が前記タイヤキャビティに向かって内側に屈曲する角度が前記レギュレーターの中心を基準に９０度より小さいことを満足するか、
   前記第３ポートに連結される前記チューブのうち第３ポートと前記溝に挿入されたチューブの間をチューブの締結部１７０と定義する時、
   前記チューブの締結部１７０が前記タイヤキャビティに向かって内側に屈曲する角度が前記レギュレーターの中心を基準に９０度より小さいことを満足することを特徴とする、請求項１に記載の空気圧維持タイヤ。