JP4538456B2 - 回転する空気タイヤを空気充填するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、リム上に配設されこのリムと共に回転する空気タイヤを空気充填するための装置に関し、この装置は、実質的にタイヤとリムの間に配設されている可撓管（ホース）状の構造体から成り、この構造体は、端部側において、一方では外界と接続状態にあり、他方ではバルブを介してタイヤの内部空間と接続状態にあり、タイヤの回転運動時にタイヤを充填するために局部的に外界側からタイヤ内部空間に向かって押しつぶされる。技術環境については特に特許文献１が参照とされる。

通常、車輪上に配設されている車両の空気タイヤは、必要に応じ、バルブを介して空気充填される。また付属の車輪ハブ領域に設けられている次のような空気通過装置が知られている。即ちこの空気通過装置は、制御可能なバルブと、車輪領域に装着されている回転式空気ポンプとを備え、その駆動モーメントは、偏って配設された重点を有する質量体により車輪回転時に生成される。更に特許文献２には、タイヤの回転時にタイヤビードの自己運動により駆動される空気ポンプの形式の装置が示されている。

バルブを介した単純な充填がよく無視される又は忘れられる一方で、制御可能なバルブを介した充填は、必要不可欠なダクト、車輪荷重センサ機構、圧力センサ機構、並びに付属の制御装置のため、極めて費用のかかるものである。また前記の空気ポンプ構造形式は大きな構造手間を必要とする。それに対し、本発明の請求項１の前提部を構成するために援用される冒頭に挙げた特許文献１に従う装置は、より簡単なものである。この際、自主的な押付装置であってこの押付装置を使い、車輪或いはタイヤと共に回転する可撓管が局部的に継続して押しつぶされるという押付装置が必要とされるので、特許文献１に示されている第１実施形態はまだ比較的費用のかかるものであり、その際、その押付装置は、タイヤ充填を必要な場合にだけ実施するために異なって位置決めされるべきである。特許文献１に示されている第２実施形態ではそのような押付装置は必要とされていない；つまり空気タイヤ自体がそのような押付装置として作用するためである。しかしこの第２実施形態では、タイヤがその接地面を用いて著しく平たくされる、即ち極めて少ない内部圧を有する場合にのみ、空気がタイヤ内にポンピングされ得る。

ＤＥ３８８１５９１Ｔ２ ＷＯ０２／０５１６５５Ａ２

本発明の課題は、簡素化されているが効果的である、請求項１の前提部に記載した空気タイヤを充填するための装置を提示することである。

前記の課題の解決策は、可撓管（ホース）状の構造体がタイヤとリムフランジの間の領域に設けられていることにより特徴付けられている。有利な更なる構成及び他の構成は下位請求項の内容である。

本発明に従い、局部的に移動される押しつぶしにより空気ポンプとして機能する所謂可撓管状の構造体が、タイヤを支持するリムの所謂リムフランジの領域に設けられている。適切な幾何学的形状構成或いは配置構成によりこの領域では、少なすぎる内部圧をもった回転するタイヤが、連続的に前進するコンタクト領域、即ちその都度のタイヤ接地面を表す周部分において、可撓管状の構造体を継続して次のように押しつぶすことが容易に保証され得る、即ち、この可撓管構造体により所望どおりに空気が、外界と接続状態にある吸入部分からタイヤ内部空間内に送られる或いはポンピングされるようにである。このことは、タイヤ内部圧が少なすぎる場合に発生するタイヤ変形に基づき、リムフランジに隣接するタイヤ側壁領域或いはタイヤのビードネック膨らみ部の領域で行なわれる。この際、対応するタイヤ変形は、タイヤ内部圧が比較的少ない分量で通常の圧力規定値の下側に位置する場合、既に発生する。それに対してタイヤ内部圧が規定値の領域又はそれ以上に位置する場合には、通常、対応して集中的なタイヤ変形は行なわれず、その際には、所望どおり、タイヤ内部空間内に可撓管状の構造体により追加的な空気は送られない。

構造上の形態に関して述べると、所謂可撓管状の構造体を通路内に配設することが推奨され、その理由は、それにより構造体の位置が最善の状態で固定されて保持されるためである。つまりリムフランジには通路が設けられていて、この通路は可撓管の形式の可撓管状の構造体を少なくとも部分的に受容する。そしてこの可撓管は、車輪或いはタイヤが回転する場合、そのコンタクト状態に基づき、タイヤ側壁のリム近傍部分或いはその所謂ビードネックにより局部的に継続して押しつぶされる。選択的にタイヤ自体にそのビードネックの領域で、可撓管の形式の可撓管状の構造体を少なくとも部分的に受容する通路が設けられ得る。その際には押しつぶす力が回転するリムフランジから可撓管上に加えられ、この可撓管はこの配置構成により同様に実質的にタイヤのその都度のコンタクト部分だけでリムフランジに対して押し付けられる。本発明の他の実施形態は類似して作用し、この実施形態では、タイヤ自体内にそのビード又はビードネックの領域で、可撓管状の構造体を形成し且つ閉じた横断面を描く中空通路が成形されている。この所謂中空通路はタイヤ製造時に例えば「デッドモールド」の原理を適用して鋳造技術から、又は加熱プロセス後に引き出し可能なワイヤ形状の型部材を組み込むことにより生成され得る。

基本的に、通路及び可撓管状の構造体或いはこの構造体を形成する中空通路の幾何学的形状は次のように選択され、並びに可撓管状の構造体の局部的な押しつぶしにより空気タイヤの充填に関与する他の要素は次のように構成されていることが推奨される、即ち、空気を送るこの押しつぶしが、実質的に、タイヤ内部圧がその都度の現在の車輪荷重にとって必要な規定値の下側に位置する間だけ行なわれるようにである。その際、タイヤが回転する際に所謂可撓管状の構造体或いは可撓管が局部的に所謂外界側からタイヤ内部空間に向かって移動するように押しつぶされるという前述の過程は、タイヤ内部圧がその規定値に達するまでの間だけ進行し、その後は、与えられている荷重のもと、タイヤの半径方向のバウンド、従って側壁膨らみ或いはビードネック膨らみの程度は減少されていて、この際、可撓管（或いは可撓管状の構造体）はもはや完全な内部密閉に至るまでは押しつぶされず、それによりその空気圧縮性能を失う、即ちもはや更なる空気がポンピングされ得ない又は送られ得ない。この際、全システムはコンポーネントの適切な設計により「制限圧力圧縮機」の原理で言わば自己調整式であり得る。

既に述べたように、所謂可撓管状の構造体により、その局部的に移動される押しつぶしにより、空気が外界からタイヤ内部空間内に送られ得て、この際、タイヤ内部空間への移行領域には適切なバルブ、特にノンリターンバルブが設けられている。このバルブはフラップバルブであり得て、又は通常のタイヤバルブにより形成され得る。更に可撓管状の構造体は、吸入側で、外界に向かい、フィルタ、特に疎水性の毛管空隙ダイヤフラムフィルタが設けられ得る。このフィルタは、タイヤ領域にある空気汚染物と水がタイヤ空気内或いは可撓管状の構造体内にもたらされることを防止し、それらの空気汚染物と水は、そこで、バルブ非密閉性、閉塞、氷結、及び腐食或いは化学的な侵食を引き起こすものである。

次に、原理的にだけ描かれている実施形態に基づき、本発明を更に説明する。ここで添付の図１ａは、空気タイヤ並びに本発明に従う可撓管状の構造体を備えたリムの部分断面図を示していて、これはタイヤがその構造体或いは可撓管に対して押しつぶすように作用する場合であり、それに対し、図１ｂによる対応的な描写では、タイヤの所謂コンタクトゾーンから離れたところの幾何学的形状の様子が示されている。これらの両方の図面は、各々、拡大された部分図Ａ或いはＢを含んでいる。また図２には、リムと可撓管状の構造体を備えたタイヤに対する図１ａの側面Ｘが極めて簡素化されて描かれている。

符号１を用いて車両車輪のリムが特徴付けられていて、このリム上には通常どおりタイヤ２が取り付けられている。リム１のリムフランジ１ａには、実質的に半径方向で外側に向かうその面上において、周回するように通路３が設けられていて、この通路３には、円周の大部分に渡って延在し、可撓管（ホース；符号４）の形式の所謂可撓管形状の構造体４が嵌め込まれている。可撓管４の第１端部４ａは、リムの内側のどこか、即ちリムベースの半径方向内側のどこかで外界内に位置し、それに対し、可撓管４の第２端部４ｂはノンリターンバルブ７を介して最終的にはタイヤ内部空間５に通じ、或いはタイヤ内部空間５と接続されている。この際、可撓管４自体は、タイヤ内部空間５内、従ってリムベースの半径方向外側に通じ得る。また選択的に可撓管４は、実質的には通例のものであり図面には描かれてなくタイヤ２を通常どおり空気充填するために設けられているタイヤバルブ内に直接的に通じ得る。前記のノンリターンバルブ７は、例えば簡単なフラップバルブの形式の独自の構成要素に係るものであるが、場合によっては通例のタイヤバルブがノンリターンバルブ７の機能を担うことも可能である。可撓管４の別の第１端部４ａには市販の疎水性の毛管空隙ダイヤフラムフィルタ６が設けられている。

図２には、フィルタ６或いはノンリターンバルブ７を備えた上述の可撓管端部４ａ、４ｂの他に、回転する車輪或いはタイヤ２の回転方向８が描かれていて、更に、現在のところ地面と接触状態にありそれにより周知のように変形しているタイヤ２の部分として所謂コンタクト領域９が描かれている。十分に空気で充填されていないタイヤ２が地面上で回転進行する場合には、タイヤ２のコンタクト領域９においてその側壁２ａが接地面とビードネック２ｂの間の領域で外側に向かって膨らみ、それにより図１ａから見てとれるようにタイヤ２が、そのビードネック２ｂの領域で、通路３内に部分的に位置する可撓管４を継続して押しつぶす。車輪車両或いはタイヤ２の回転に伴い、可撓管４内にある空気容積が、第１端部４ａから出発して連続的に第２端部４ｂ或いはノンリターンバルブ７の方向に向かい縮減され、この際、現在のコンタクト領域９とノンリターンバルブ７の間に位置する可撓管４の部分における内部圧が増加する。可撓管４のこの部分における内部圧がタイヤ内部空間５内を占める圧力を超過すると、ノンリターンバルブ７が開き、可撓管４内で圧力下にある圧縮空気の前記の量がタイヤ２内に流れ込み、その内部圧を高める。

コンタクト状態の通過後、タイヤ側壁２ａはビードネック２ｂと共に再び図１ｂに従う出発形状に戻ることになり、この出発形状で可撓管４が実際に押しつぶされることはない。つまり所謂コンタクト領域９が可撓管４の第１端部４ａの近くの可撓管部分を過ぎるやいなや、この部分では可撓管４の押しつぶしは行われず、可撓管４は再びその元来の丸形状を取り、この際、フィルタ６を介して新たな外界空気が可撓管４内に吸入される。この際、図１ｂは、因みに、コンタクト状態を伴わない実質的に非負荷のタイヤの状況だけを示しているのではなく、可撓管４が押しつぶされないという類似する状態が、タイヤ内部空間５内の空気圧が規定値よりも小さくない場合にも生じることを示している。つまり説明した方式で、十分に空気で充填されていないタイヤ２から始まり、タイヤ内部圧の規定値が達成されたら、タイヤ内部空間５内への更なる空気の自動的な送りは成されない。

空気タイヤを充填するための本発明に従う装置を備えた車両車輪では、走行稼動時、拡散により不可避の空気タイヤ内の圧力損失が自動的に補整され、それにより有利にもメインテナンスフリーが達成される。このことは、タイヤ圧の手入れの排除により、整備手間、タイヤ磨耗、及び転がり抵抗を減少させ、更に、車両の操舵システム、走行動性制御システム、及び制動システムの多大な性能低下を防止する。本発明に従う装置を用い、タイヤにおいて、車両の積載荷重増加時、同時に圧力増加を用いることなく、大きくなりすぎるバウンドが、車両の更なる走行稼動により有利にも自動的に抑えられ得る。それにより、許されないタイヤの機械的及び熱的な高負荷の危険性が更に発生することはなく、この際、有利にはタイヤ内部圧のための前記の規定値が、例えば車両の積載荷重増加により、タイヤの増大する負荷に自動的に適合される。有利にも空気ガイドや制御装置や調整装置のための手間と費用のかかる要素は不必要である。この際、タイヤ損傷による圧力損失が提案された装置を用いて明らかに遅くなり得る場合、所謂ランフラットタイヤでは所謂フラットロール区間が増加される。また、特許請求項の内容を逸脱することなく、上記の説明とは異なった多数の詳細が構成され得ることをここに指摘しておく。

空気タイヤ並びに本発明に従う可撓管状の構造体を備えたリムの部分断面図である。 図１ａに対応する図で、タイヤの所謂コンタクトゾーンから離れたところの幾何学的形状の様子を示す図である。 リムと可撓管状の構造体を備えたタイヤに対する図１ａの側面Ｘを示す図である。

１ リム
１ａ リムフランジ
２ タイヤ
２ａ 側壁
２ｂ ビードネック
３ 通路
４ 可撓管形状の構造体（可撓管／ホース）
４ａ 第１端部
４ｂ 第２端部
５ タイヤ内部空間
６ 毛管空隙ダイヤフラムフィルタ
７ ノンリターンバルブ
８ タイヤの回転方向
９ コンタクト領域

Claims (7)

1. リム（１）上に配設されこのリムと共に回転する空気タイヤ（２）を空気充填するための装置であって、この装置が、実質的にタイヤ（２）とリム（１）の間に配設されている可撓管状の構造体（４）から成り、この構造体が、端部側において、一方では外界と接続状態にあり、他方ではバルブ（７）を介してタイヤ（２）の内部空間（５）と接続状態にあり、タイヤ（２）の回転運動時にタイヤ（２）を充填するために局部的に外界側からタイヤ内部空間（５）に向かって押しつぶされる、前記装置において、
   可撓管状の構造体（４）がタイヤ（２）とリムフランジ（１ａ）の間の領域に設けられていることを特徴とする装置。
2. リムフランジ（１ａ）に通路（３）が設けられていて、この通路（３）が可撓管（４）の形式の可撓管状の構造体（４）を少なくとも部分的に受容することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. タイヤ（２）内にそのビード又はビードネック（２ｂ）の領域で、可撓管状の構造体（４）を形成し且つ閉じた横断面を描く中空通路が成形されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
4. タイヤ（２）内にそのビードネック（２ｂ）の領域で、可撓管の形式の可撓管状の構造体（４）を少なくとも部分的に受容する通路が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 空気を送る押しつぶしが、実質的にタイヤ内部圧が規定値の下側に位置する間だけ行なわれるように、通路（３）及び可撓管状の構造体（４）が選択され、並びに可撓管状の構造体（４）の局部的な押しつぶしにより空気タイヤ（２）の充填に関与する他の要素が構成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 可撓管状の構造体（４）が、吸入側で、外界に向かい、フィルタ（６）、特に疎水性の毛管空隙ダイヤフラムフィルタを備えていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 可撓管状の構造体（４）にタイヤ内側で付設されたバルブ（７）がノンリターンバルブとして形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。

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