JP4283117B2 - 車両タイヤの圧力損失およびランニングフラットの現象に対処する装置および方法 - Google Patents
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Description
課題となっている一般的な技術的問題は、タイヤが装着された車両の、いずれはランニングフラット状態となる突然の圧力損失(accidental pressure loss:APL)の問題である。当業者に知られているように、最終的にランニングフラットとなるAPLの現象は、膨張圧力が、理由の如何を問わず、タイヤ製造業者により与えられている圧力より非常に低くなる(または低くなってしまった)少なくとも1つのタイヤでの車両の走行をいうものである。すなわち、膨張圧力が、サービス圧力と呼ばれる通常の作動圧力に比べて異常に低い圧力に低下する場合、膨張圧力はゼロとなってしまうこともある。
これらの現象の原因は非常に多く、例えば穿刺物体を踏んだ走行、舗装路面の「凹み」またはエッジ上の走行、リムへの損傷(リムシートでのシール損失を伴うリムの凹み)等が良く知られている。
パンクをシールする装置はいわゆる「シーリング化合物(sealing products)」に基いたものであり、その機能は、タイヤの穿孔の原因となる孔を閉塞することにある。有効であるためには、これらのシーリング化合物は、タイヤの内面に対して、およびパンクに応答する物体がタイヤ内でロックされた状態を維持する場合には、該物体に対して充分な接着性をもたなくてはならない。
シーリング化合物はまた、膨張圧力および走行中に維持される力に耐えることができなくてはならない。このような化合物は、通常、粘度が比較的高い。
下記特許文献2には、パンクの後にのみ、タイヤの内部キャビティ内に導入されることを意図したシーリング化合物が提案されている。この場合、シーリング化合物は、通常エアロゾル缶内に収容されており、膨張バルブを介して内部キャビティ内に導入され、かつエアロゾル缶内に存在する圧縮ガスの作用によりタイヤの内面に塗布される。一般に、これらのエアロゾル缶は、ユーザにより使用される。エアロゾル缶は、安価で、軽量でかつ嵩張らない点でスペアホイールより優れているが、車両を停止させる必要があり、これはユーザにとって極めて重大な欠点である。また、これらのアンチパンクエアロゾル缶はあらゆる場合に有効ではなく、特に、急激なパンクの或る場合、すなわち大きい穿孔が生じた場合には有効とはいえない。
これらのタイヤまたは装着型組立体(すなわち、タイヤとリムとの組立体)の幾つかは、タイヤの内部キャビティ内でリムの周囲に配置された「支持体」を有している。ランフラット能力を備えたこの形式の装着型組立体のうち、PAXシステムを引用できる。このような支持体は、例えば、テクスタイル補強体または金属ケーブル補強体により補強できる加硫ゴム材料からなる。
異常に低い圧力の場合には、タイヤクラウンの内部がこの支持体に接触する。これにより、支持体はタイヤフラットの撓みを制限して、最高速度および距離についての所与の条件下で連続走行することを可能にする。
この潤滑剤の性能は、フラット走行が適正に行われるために重要である。多くの場合、タイヤの内部キャビティ内に配置される潤滑剤の量は必然的に制限されるので、潤滑剤の量を増大できるならば、ランニングフラットの装着型組立体の範囲は増大するであろう。また、この潤滑剤の存在は、装着型組立体の取付けおよび取外しに要するあらゆる作業を複雑化することにも留意すべきである。
この数十年間、「CTIS(Central Tyre Inflation System)」と呼ばれる中央タイヤ膨張装置がマーケットに出現している。これらの装置は、車両のドライバが、特に、走行中に遭遇する密着状態に従って車両のタイヤの膨張圧力を調節することを可能にする(例えば下記特許文献5参照)。
これらの装置は、車両のタイヤの膨張圧力を周期的にチェックして、例えば僅かでも漏洩がある場合にはタイヤの1つに入れらる空気量を補充できる長所を有している。
当業者ならば、装着型組立体とは、リム上に装着されかつ一般にいわゆる「サービス」圧力と呼ばれる或る圧力に膨張されているタイヤにより形成された組立体をいうことが理解されよう。
性能および長所のこのような組合せは、従来技術では全く達成またはアプローチされていない。従来技術が非常に部分的で隔絶されおよび/または一時的な解決方法を与えるとはいえ、有効性は低くかつ常に欠点を伴っている。これらの欠点は、実際に、従来技術を、非実用的な理論的解決法およびアンチパンク缶のような非常に実用性の低いリザーバをタイヤ内に組込んだシステムに限定している。
この従来技術と比較して、本発明が新機軸を形成することは、当業者ならば容易に理解されよう。
外部手段には更に、装着型組立体の外部の適合添加剤を注入または搬送できる手段を設けることができる。
「適合添加剤(adapted additives)」は、活性化合物の注入状態およびこれらの活性化合物の作用、および圧力損失および最終的にランニングフラットに対処する状態を改善できまたは改善に適合したあらゆる薬剤の中から選択される。
実際には、これらの適合添加剤は、活性化合物のレオロジー改質剤、より詳しくは希釈剤および増粘剤、およびシステムのパイプおよびマニホルド洗浄剤から選択され、これらの添加剤として、耐食剤、耐酸化剤、および支持体を使用する(または使用しない)ランニングフラットに関して良く知られた物理的結果(温度上昇等)および/または機械的結果(弛み、ケーシングの損傷等)を低減させまたはなくすことができるあらゆる薬剤がある。
またこれらの適合添加剤として、ケーシングを冷却できる薬剤、例えばアルコールまたは水、ガスまたは圧縮空気、または無毒で環境を破壊しない炭化水素ガス、可能ならば気化または膨張によって温度を低下させる流体、例えば水、低級アルコールまたは軽炭化水素を含有するものがある。
外部手段には更に、タイヤの内部キャビティ内に活性化合物を搬送または注入する手段を設けることができる。
これらの注入手段は、空気、または窒素のような他の適当な不活性ガス、または圧縮状態で環境に無害で、不燃性で、無毒の炭化水素の使用で構成できる。
外部手段にはまた、圧力損失またはランニングフラットの場合にタイヤの内部キャビティ内に注入または搬送されることを意図した冷却化合物のリザーバまたは源を設けることができる。
この冷却化合物としては、窒素またはこれらの等価ガスが好ましい。
タイヤの内部空気の圧力または他の特性を測定し、かつタイヤの内部キャビティ内部キャビティの膨張空気の状態すなわち圧力および/または経時圧力変化に関する少なくとも1つの「表示信号」(以下、「圧力信号」と呼ぶ)を発生する手段と、
少なくともメモリと、比較器と、および制御プログラムとからなる、前記供給または注入手段を制御する手段であって、
前記圧力信号を受入れかつ処理し、
これと、前記メモリにローディングされた圧力基準とを比較し、
前記プログラムおよびメモリおよび受けた信号に従って最良に応答できる量、割合および速度または用量の可変組合せで、前記比較の結果に従って空気または他の圧縮ガスおよび/または活性化合物のタイヤ内への供給または注入を決定およびプログラムできる制御手段とを有しまたはこれらの手段と協働する。
タイヤの内部空気の特性を測定しかつ「圧力信号」を発生する手段は、装着型組立体上または装着型組立体内に設けることができる。これらも装着型組立体の外部に配置できる。
好ましくは、圧力「信号」を発生する手段は、タイヤの内部キャビティ内の空気温度およびその切り替え時間を測定する手段を有している。
圧縮空気の発生器または源は、大気空気のような圧縮空気、または窒素のような不活性ガス、または環境に無害で、無毒かつ不燃性の炭化水素のリザーバで構成できる。圧縮空気発生器はコンプレッサで構成できる。
膨張空気を供給するコンプレッサは、冷却空気を供給することもできる。
中央制御ユニットと、
圧縮空気またはガスを発生するコンプレッサと、
圧力を固定値に調整するための、中央ユニットにより制御される装置と、
コンプレッサと、圧力調整装置と、タイヤの内部キャビティとの間の空気圧連結手段とを有し、
更に、パイプおよびコックまたは弁によりCTISの前記構成要素に連結された少なくとも1つの活性化合物リザーバを有し、中央ユニットはメモリおよびプログラムを備え、該メモリおよびプログラムの両者は、膨張空気、活性化合物および/または適合添加剤より詳しくはシーリング化合物および/または潤滑剤および/または洗浄剤または耐食剤、冷却空気(またはガス)、または水またはアルコール等の化合物のような冷却液等の適合添加剤の量、割合および速度または用量の可変組合せを管理しかつ実行できる。
本発明の他の目的は、車両のタイヤの圧力損失およびランニングフラットの現象に対処する集中方法において、該集中方法が、
タイヤの内部空気の圧力または他の特性を測定し、かつタイヤの内部キャビティ内部キャビティの膨張空気の状態すなわち圧力および/または経時圧力変化に関する少なくとも1つの「表示信号」(以下、「圧力信号」すなわち「PS」と呼ぶ)を発生する手段と、
タイヤ内の空気の内部温度を測定できる手段と、
空気または他の圧縮ガスおよび少なくとも1つの活性化合物を、タイヤの内部キャビティ内に供給すなわち注入する手段と、
少なくともメモリと、比較器と、および制御プログラムとからなる、前記供給または注入手段を制御する手段であって、
前記圧力信号を受入れかつ処理し、
これと、前記メモリにローディングされた圧力基準(pressure reference:PR)とを比較できる制御手段とを使用し、
前記プログラムは、前記プログラムおよびメモリおよび受けた信号に従って最良に応答できる量、割合および速度または用量の可変組合せで、前記比較の結果に従って空気または他の圧縮ガス、活性化合物および/または適合添加剤のタイヤ内への供給または注入を決定しかつプログラムできることを特徴とする集中方法を提供することにある。
有利な一実施形態では、圧力信号(pressure signal:PS)と圧力基準(PR)との比較の結果が異常であるときは、制御手段が、所定用量の活性シーリング化合物をタイヤの内部キャビティ内に送出させる。
好ましくは、制御手段はまた、「パンクアラーム」をドライバに伝送する。
本発明の方法によれば、測定圧力と設定圧力との差が所与の閾値より大きいときは、圧力信号(PS)と圧力基準(PR)との比較の結果は異常である。
別のまたは補完的な態様で、所与の時間に亘って測定した圧力変化が所与の閾値より大きいときは、圧力信号(PS)と圧力基準(PR)との比較の結果は異常である。
このようなパンクが認識されるやいなや、本発明の方法は、一用量のシーリング化合物をタイヤの内部キャビティ内に送出し、これにより、非常に多くの場合に、漏洩を止めて、満足できる態様で車両の走行を続けることが可能になる。
タイヤの内部キャビティ内の膨張圧力が約0.3バールより低くなると、フラット走行状態が検出されるように構成できる。このことは、上記補修ストラテジーが充分に有効でないか、不調であることを意味し、この場合には、タイヤの側壁とホイールリムのフックとの間の接触効果、または装着型組立体に安全支持体が設けられている場合にはタイヤトレッドと安全支持体との間の接触効果を制限する準備を行う必要がある。これが、タイヤの内部キャビティ内に送出される潤滑化合物の目的である。
この場合には、制御手段が、供給または注入手段により、小流量の空気または他の冷却ガスをタイヤの内部キャビティ内に送出させることが好ましい。
この小流量の空気は2つの非常に優れた効果を発揮する。すなわち、第一に、内部キャビティ内の発熱を制限し、第二に、内部キャビティ内に最低圧力(最低でも約0.1バール)を維持し、これにより摩擦力が実質的に緩和され、従って発熱の低減に寄与する。
この場合、本発明による方法は、好ましくはタイヤの内部キャビティ内の温度を測定する手段を設けて温度を制御手段に伝送し、該制御手段が、使用条件(負荷、速度、外部温度等)に関して、前記温度の値が所定閾値より高いことを見出した場合には、1回以上の付加用量の潤滑剤を送出させる。このような第一閾値は、約80℃に定めることができる。
しかしながら、タイヤの内部キャビティ内の温度の値が第二所定閾値より高いことを制御手段が見出したときは、制御手段は、車両を直ちに停止させる必要がある旨のアラームを車両のドライバに伝送する。このような閾値は約100〜110℃である。
図1は、本発明による集中装置の第一実施例を概略的に示す図面である。この装置は、従来の中央タイヤ膨張装置(CTIS)の全ての構成要素と、幾つかの特殊補充構成要素とを有している。中央タイヤ膨張装置すなわちCTIS20は、主として次の構成要素からなる。
中央制御装置:この中央制御装置は、通常、マイクロプロセッサにより機能し、かつ車両のオペレータが利用できる制御パネル(図示せず)並びに種々のセンサからの制御信号を受入れる。
圧縮空気を発生するコンプレッサ24:このコンプレッサ24は、圧縮空気を、約6バールの常圧でパイプ26内に供給する。
パイプ26に連結された圧力調整装置28:この圧力調整装置28は、中央制御装置22の制御およびオペレータのデマンドに従って、固定値または可変値で圧力を調整できる。
圧力調整装置28の出力側に配置されたパイプ30:このパイプ30内では、最大圧力が、圧力調整装置28により所与の可変値に調整される。
パイプ30に連結された、1つの車両ホイールにつき1つ設けられたコックすなわち弁32からなる空気圧ディストリビュータ:図示の装着型組立体1、2への圧縮空気の分配を管理するコック32が1つだけ示されている。
圧縮空気をロータリシール36に導くための、コック32の出口に連結されたパイプ34:ロータリシール36は、静止アクスル(ステータ)のシャフトからの圧縮空気を、図示の装着型組立体1、2の回転可能なホイールキャリヤ(ロータ)に導く。
ロータリシール36の出口に連結されたパイプ38:該パイプ38は、ロータリシール36を、タイヤ1およびホイール2からなる装着型組立体の内部キャビティの内部に連結する。および
圧力調整装置28とコック32との間のパイプ30内の空気圧を、パイプ41を介して測定する圧力センサ40。
中央制御装置22は、導線45を介して制御パネルに、導線44を介して圧力調整装置28に、かつ導線43を介してコック32に電気的に接続されている。中央制御装置22はまた、パイプ30内の圧縮空気の圧力を表す電気信号を、圧力センサ40から導線42を介して受入れる。
この形式のCTIS装置は、タイヤの内部キャビティ内の圧力を、オペレータまたは中央制御装置22の制御プログラムにより選択された所与の値に変えることができる。CTIS装置はまた、タイヤの内部キャビティ内の圧力値を周期的にチェックして、必要ならばこれを補正することができる。これらの作動は、タイヤ1の内部キャビティと、パイプ30と、圧力センサ40とを空気圧連通させるコック32を開くことにより行われる。測定された膨張圧力値に従って、中央制御装置22は、タイヤの内部キャビティの膨張または収縮のシーケンスを開始させるか否かを選択する。
活性化合物(例えばシーリング物質)の第一リザーバ50:このリザーバ50は、パイプ57およびパイプ26の分枝によりコンプレッサ24に連結されている。
パイプ58を介して第一リザーバ50の出口に連結されたコック54:このコック54自体は、パイプ60を介して、圧力調整装置28と、アクスルおよび装着型組立体の内部キャビティに通じるコック32セットとの間の連結パイプ30に連結されている。
活性化合物(例えば潤滑剤)の第二リザーバ52:この第二リザーバ52も、パイプ57およびパイプ26の分枝によりコンプレッサ24に連結されている。
パイプ59を介して第二リザーバ52の出口に連結されたコック56:このコック56自体は、パイプ60を介してパイプ30に連結されている。
両コック54、56は、導線61、62を介して中央制御装置22により接続されかつ付勢される。
活性化合物の2つのリザーバ50、52はコンプレッサ24に連結されており、これにより、両リザーバ50、52をコンプレッサの出口圧力(すなわち、約6バール)に連続的に加圧できることに留意すべきである。
通常の作動時には、両コック54、56は閉じられている。
ステップ100では、装置は通常作動状態にあり、タイヤ1の内部キャビティの膨張圧力を、所与の値Pdに近い値に調整する。この目的のため、中央制御装置22は、タイヤ1の膨張圧力に関するチェックを周期的かつ自動的に開始する(ステップ110)。次に、測定した圧力信号PSと、中央制御装置22のメモリの圧力基準PRとの比較を行う(ステップ120)。これらのチェックの1つの間に、測定圧力Pcが所与の閾値を超える量だけ小さくなるか、タイヤの膨張圧力に、中央制御装置のメモリに含まれる基準に予め記録された閾値より大きい圧力低下が見られる場合には、圧力信号PSは異常であると考察される。また、上記特許文献6に開示されているように、タイヤ漏洩の存在の試験として、同じアクスル上の2つのタイヤ間の経時圧力変化の比較を使用することもできる。逆の場合には、正常試験/調整サイクルが続けられる。
タイヤ1の内部キャビティ内にホイールモジュール13を配置することにより、このキャビティ内の膨張圧力および温度の変化を非常に規則的な態様でモニタリングすることができる。タイヤ1のキャビティ内に安全支持体3を配置することにより、車両のドライバに、標準タイヤでは数百mまたは数kmであるのに比べて、適当な速度および負荷条件下で、数百kmランフラットできる非常に高い能力を保証できる。
第一試験は、パンクによる膨張圧力損失の処理に関するものである。
この試験の条件は、次の通りである。
車両:ルノーセニック(Renault Scenic)1.9dTi
タイヤ:PAX 195−620 R 420 Spacity
支持体:ゴム材料で作られた高さ115mm、直径420mm、高さ45mmの寸法を有する。
ホイール:アルミニウム合金の185−420
シーリング化合物:上記特許文献1に開示されているような配合物で、装置のパイプを通して推進できる粘度を有するものが適している。
潤滑化合物:グリセリン、水、ポリサッカリド(キサンタンガム)およびアルキルアリールスルホン酸ナトリウムをベースとする、上記特許文献4に開示されているものと同様な配合物。
第一形式のパンクは、緩慢パンクである。この場合には、ひとりでに行われる再膨張がこのような漏洩を補償する。この形式のパンクは、観察されるパンクの40%に生じることが判明している。
第二形式のパンクは、パンクを引起こした物体が除去されるまで再膨張することにより補償される緩慢パンクである。この除去によって、孔のサイズが著しく大きくなり、従って漏洩空気流も顕著に増大する。この場合、本発明の装置は、1回以上の用量のシーリング化合物を送出する。このような場合の30%で、孔を塞ぐことによりタイヤの再シールが可能で、従って計画通りの旅程を通常通り続行できることが判明している。
第三形式のパンクの10%においてのみ、パンクを引起こした物体を除去した後に、数回の用量のシーリング化合物を送出してもタイヤの再シールが不可能であり、この場合に旅程を続行するならば、再度ランニングフラットの状況になってしまうことは不可避である。
かくして、通常観察されるパンク形式の約80%において、本発明の装置および方法は、補償ストラテジー、次に補修を連続的に適用することにより、タイヤキャビティ内に通常の膨張圧力を維持すなわち再取得し、従って計画した旅程を通常通り続行することを可能にすることが判明している。
パンクの20%の場合には、これらの2つのストラテジーは、フラット走行状況に到達することを回避できない。
車両:プジョー(Peugeot)405
カバー:PAX 185−590 R 400
ホイール:175−400
潤滑剤:前の試験と同じ
量:50g
負荷:338daN
タイヤ位置:左後方
フラットタイヤの残留圧力:0バール(バルブ除去)
速度:40km/h
潤滑剤を用いない場合には、タイヤが完全破壊するまでにこれらの条件下で得られた範囲は4.5kmであったのに対し、潤滑剤を用いた場合には、この範囲は50kmに増大した。
車両:ルノーセニック1.9dTi
タイヤ:PAX 195−620 R 420 Spacity
支持体:ゴム材料で作られた115−420(45)
ホイール:185−420(アルミニウム合金)
シーリング化合物:前の試験と同じ
潤滑剤:前の試験と同じ
負荷:425daN
フラットタイヤの位置:右前方
フラットタイヤ内の残留圧力:0バール(バルブ除去)
サーキット:自動車道、定速100km/h
外気温度:20℃
本発明の装置によりタイヤの内部キャビティ内に導入された潤滑剤を用いて走行した距離は、他の場合の275kmではなく、430kmである。この結果は、ランニングフラット時にシステムの寿命を実質的に増大させることができるように、要望に応じて潤滑化合物の量を増大できる長所を示すものである。
図5には、図1と同様な本発明による装置80が示されている。この装置80にはリザーバ81が補充されており、該リザーバ81には、数回の用量の潤滑剤またはシーリング化合物を送出した後に、例えばパイプを洗浄することを意図した補充活性化合物が収容されている。このリザーバ81は、前述の装置と同様に、パイプ57を介してコンプレッサ24に連結され、更にパイプ30、パイプ82、コック83およびパイプ84に連結されている。コック84は導線85を介して中央制御装置22に接続されておりかつ該中央制御装置により制御される。
殆どのパンクを補償または補修でき、多くの場合に修理工場での作業が不要になり、従って時間および費用を節約できる。
内部潤滑剤を用いることなくタイヤを装着でき、従って装着作業が簡単化され、この場合もコストが低減される。
ランニングフラットの場合に、潤滑剤の量を大幅に増大でき、従って走行距離を向上できる。
ランフラットがされていないタイヤの取外しが、潤滑剤がなくても行える。
2 ホイール
20 中央タイヤ膨張装置(CTIS)
22 中央制御装置
24 コンプレッサ
28 圧力調整装置
32、54、56 コック
36 ロータリシール
50 第一リザーバ
52 第二リザーバ
Claims (6)
- 車両タイヤの圧力損失及びランニングフラットの現象に対処する集中装置において、
タイヤは、ホイールを含む装着型組立体の一部であり、
中央制御ユニットと、
所定の圧力を有する圧縮ガスを供給するように設けられた圧縮ガス源と、
中央制御ユニットよって制御されると共に圧縮ガスの圧力を調整するようになっている調整装置と、
圧縮ガス源と、調整装置と、タイヤの内部キャビティとの間で空気が流れるようにする空気連通手段と、
装着型組立体の外部の少なくとも1つの活性化合物のリザーバと、を有し、
この活性化合物のリザーバは、圧縮ガス源とタイヤの内部キャビティとに連結され、
活性化合物のリザーバが、空気連通手段の少なくとも一部に設けられ、活性化合物のリザーバの出口にはコック又は弁が設けられ、このコック又は弁は、中央制御ユニットによって制御され、活性化合物は、シーリング化合物及び潤滑化合物からなる群から選択されることを特徴とする集中装置。 - 更に、装着型組立体の外部の適合添加剤を注入又は搬送できる手段を有していることを特徴とする請求項1記載の集中装置。
- 前記適合添加剤は、活性化合物の注入状態及びこれらの活性化合物の作用を改善し且つ圧力損失及び最終的にランニングフラットに対処する状態を改善でき又は改善に適合した薬剤の中から選択されることを特徴とする請求項2記載の集中装置。
- 前記適合添加剤は洗浄剤又は耐食剤又は冷却剤であることを特徴とする請求項2又は3記載の集中装置。
- 前記少なくとも1つの活性化合物を搬送又は注入する手段は、空気、又は窒素のような他の適当な不活性ガス、又は圧縮状態で環境に無害で、不燃性で、無毒の炭化水素を使用することからなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の集中装置。
- 車両タイヤの圧力損失及びランニングフラットの現象に対処する方法において、
タイヤは、ホイールを含む装着型組立体の一部であり、
タイヤの内部空気の所定の特性を測定する段階と、
タイヤの内部キャビティの膨張空気の所定の状態に基づいて圧力信号を発生する段階と、
圧縮ガス源から圧縮ガスを送る段階と、を有し、
この段階では、調整装置によって調整される圧力で圧縮ガスを供給すると共に装着型組立体の外部の活性化合物のリザーバからタイヤの内部キャビティ内に少なくとも1つの活性化合物を供給するようになっており、
活性化合物のリザーバは、圧縮ガス源とタイヤの内部キャビティとに連結され、
活性化合物のリザーバが、空気連通手段の少なくとも一部に設けられ、活性化合物のリザーバの出口にはコック又は弁を有し、このコック又は弁は、中央制御ユニットによって制御され、活性化合物は、シーリング化合物及び潤滑化合物からなる群から選択され、
前記方法は、さらに、少なくともメモリ、比較器及び制御プログラムを有する中央制御ユニットを使用して前記送る段階を制御する段階を有し、この段階では、圧力信号を受入れ且つ処理し、圧力信号とメモリにローディングされた圧力基準とを比較し、プログラムによって前記送る段階を制御するようになっていることを特徴とする方法。
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