JP4731069B2

JP4731069B2 - チューブ入りタイヤの内圧報知装置

Info

Publication number: JP4731069B2
Application number: JP2001275678A
Authority: JP
Inventors: 伸敏春日; 律夫西村
Original assignee: ブリヂストンサイクル株式会社
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: JP2003080911A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チューブ入りタイヤの空気圧の減少及び適正圧を検出して乗員に報知する装置に関するものであり、特に、自転車に取り付けて好適なチューブ入りタイヤの内圧報知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、タイヤの内圧の減少に伴う乗り心地の悪化やタイヤ等の損傷を未然に回避し、安全性を確保するために、乗員に内圧の減少を報知する装置が知られている。
【０００３】
例えば、バルブの先端に取り付けて使用する報知装置は、乗員が必要に応じて取り付けて内圧を確認し、減少していれば報知装置を取り外して空気を補充するものである。また、チューブレスタイヤの場合には、ダイヤフラムを介在させることによって固定式とした報知装置も使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、取り外し自在の報知装置では取り外しの手間が生じるだけでなく、乗員がバルブに取り付け頭部を押さなければそもそも機能しないため、常時空気圧を監視することは難しく内圧減少の報知の確実性に問題がある。また、特に空気を補充する際には、当該報知装置を取り付けたままでは補充できないので、適切な空気圧になったかどうかは、タイヤを手で押したりして、ある程度見当をつけた上で当該報知装置を取り付け、適正圧かどうかをあらためて確認する必要があり、特に女性や子供には扱いが難しい面があった。一方、ダイヤフラムを用いた固定式の報知装置の場合には、ダイヤフラム部分の気密性を十分確保しておかなければ空気漏れを起こすという問題がある。このような問題は、従来の報知装置がタイヤの内圧を直接検知するという思想に基づくことから生じるものである。
【０００５】
そこで本発明は、チューブ入りタイヤに限定されるものの、固定式でありながら構造的に簡易で、内圧の減少及び適正圧を確実に報知でき、特に、自転車に取り付けて好適なチューブ入りタイヤの内圧報知装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであって、その要旨は、空気注入用のバルブ孔とは別にリムに形成された取付孔にプランジャーを挿入し、チューブの内圧に応じてプランジャーが上下動するように弾性体を備え、チューブの内圧が減少するとプランジャーの先端がチューブ側に移動してタイヤの内圧減少を報知し、逆にチューブの内圧が増加するとプランジャーの先端がチューブとは反対側に移動してタイヤの適正圧を報知する装置であって、プランジャーの周囲でチューブがリムから離間するように離間手段が設けられており、離間手段は、プランジャーの周囲に配置されチューブ側へ突出した突起であり、タイヤの内圧が規定値のときはチューブが突起の間に入り、タイヤの内圧が規定値より減少したときはチューブが突起の間から出るように構成されており、離間手段を構成する突起が弾性体で形成され、タイヤの軸と直交する方向の離間手段の断面がリムと逆を向いた側に開口したＣ字状とされ、リムと当接する面にはプランジャーが貫通する孔が形成されているチューブ入りタイヤの内圧報知装置に係るものである。
【０００９】
なお、第１の発明及び第２の発明とも、プランジャーの先端とチューブとの間にリムバンドが介在していてもよく、プランジャーの先端は、円柱状であって、その頂面が円柱の直径の１〜３倍の半径を有する球形であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の内圧報知装置は、リムのバルブ孔とは別に取付孔が設けられている。これは、バルブに取り外し自在とするのではなく、リムに常時固定してタイヤの内圧の減少を直ちに乗員に報知できるようにするためである。また、固定式とすることにより取り外しの手間が省け、しかも、取り付けミス等に伴う誤報を防止できる。また、特に空気を補充する際は、適正圧になったかどうかが一目でわかるので、特に女性や子供には便利である。なお、取付孔の直径は、例えば自転車のリムの場合、φ４（スポークのニップル挿入孔と同径）〜φ９（バルブ孔と同径）の範囲内とすれば、リムの強度に悪影響を与えることなくプランジャーを挿入し、取り付けることができる。
【００１１】
また、本発明の内圧報知装置は、取付孔に挿入されたプランジャーが弾性体によりチューブの内圧に応じて上下動する。即ち、プランジャーとチューブとの相互作用を利用しているので、チューブ入りタイヤに限定されるものの、ダイヤフラムが不要になる結果、構造が簡略化され信頼性が向上する。
【００１２】
次に、本発明の第１の内圧報知装置には、プランジャーの周囲でチューブがリムから離間するように離間手段が設けられている。この離間手段は、プランジャーの上下動幅を大きくしてタイヤの内圧減少及び適正圧を容易に報知できるようにするためのものである。
【００１３】
即ち、プランジャーは弾性体によってチューブを常に押しており、内圧が減少すると弾性体の力が内圧に打ち勝ってプランジャーが移動するのであるが、プランジャーの移動に伴ってチューブが伸びると、それに応じて今度はチューブ自体の反発力が大きくなってプランジャーの移動を妨げるようになる。従って、内圧の減少の割にプランジャーが移動せず、確実に目視できる０．５ｍｍ以上の移動量を確保できない場合がある。しかも、リムバンドが介在していると、スプリングで押されたプランジャーの先端がリムバンドを凹ませながらチューブ側に移動することになるので、プランジャーの移動が一層妨げられてしまう。
【００１４】
一方、離間手段として例えば突起を設けてチューブ（及びリムバンド）をリムから予め離間させておけば、内圧が規定値のときは、チューブ（及びリムバンド）が内圧によってプランジャー側に向けて押されるので、離間手段である突起の中に入って伸ばされた状態になっている。すると、内圧が減少したときは、少なくともチューブ（及びリムバンド）が離間手段である突起から出るまでは伸びが戻るだけになるので、チューブ（及びリムバンド）自体の反発力が生じることはない。そのため、離間手段としての突起がない場合と比較してチューブ（及びリムバンド）の伸びに伴う反発力の影響を軽減することが可能になる。従って、プランジャーがチューブの内圧のみに応じて移動するようになり、目視可能な移動量を確保できるのである。
【００１５】
そして、離間手段が弾性体になっていれば、内圧が規定値のときに弾性体を圧縮することになるので、内圧が減少したときは、チューブ（及びリムバンド）の伸びの戻りに弾性体の復元力が付加され、チューブ（及びリムバンド）自体の反発力の影響を一層軽減することが可能になる。
【００１６】
なお、タイヤの縦断面方向における断面がＣ字状の離間手段（例えば突起）を採用すれば、チューブ（又はリムバンド）と離間手段（例えば突起）との接触面積が大きくなり、しかも、チューブ（及びリムバンド）が広範囲でリムから離間するので、チューブ（及びリムバンド）自体の反発力の影響を更に一層軽減することが可能になる。
【００１７】
以上は、離間手段によってチューブ（及びリムバンド）自体の反発力の影響を軽減するものであるが、離間手段によらず、タイヤの縦断面方向におけるプランジャーの断面を凸状にすることによっても同様の効果を得ることができる。
【００１８】
即ち、プランジャーの断面が凸状であれば、チューブ（又はリムバンド）とプランジャーとの接触部分が広くなって内圧の受圧面積が増加するので、チューブ（及びリムバンド）の伸びの影響を変えずに内圧の影響を大きくすることができる。その結果、チューブ（及びリムバンド）自体の反発力の影響を相対的に軽減することが可能になり、プランジャーを上下動させる弾性体の復元力を内圧の受圧面積の増加に応じて大きくしておくことで、プランジャーがチューブの内圧のみに応じて移動するようになり、目視可能な移動量を確保できるのである。
【００１９】
なお、プランジャーの移動量は、チューブの内圧が適正圧の２／３以下になると０．５ｍｍ以上になるように設定することが好ましい。即ち、内圧が適正圧の２／３以下では乗り心地の悪化やタイヤ等の損傷の恐れが生じるので、その場合に移動が確実に目視できる０．５ｍｍ以上になるようにプランジャーのストロークを設定するのである。
【００２０】
また、プランジャーの先端は円柱状とし、その頂面を円柱の直径の１〜３倍の半径を有する球形とすることが好ましい。上記の通り、本発明の内圧報知装置はプランジャーの先端が常時チューブ又はリムバンドを押圧するから、チューブ又はリムバンドを傷つける恐れがある。そこで、プランジャー先端の角部に作用する剪断応力を緩和すべく球形にするのであり、その半径が円柱の直径の３倍を越えると平面に近くなって剪断応力を十分緩和できず、１倍未満であると今度は頂面が鋭利に近づいて傷つけの恐れが生じる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施の形態の具体例を図面により説明する。図１〜図３は、本発明のチューブ入りタイヤの内圧報知装置を自転車に適用した第１実施例を示す断面図である。即ち、図１はタイヤ１１の内圧が適正圧である０．３０ＭＰａの状態を示す、タイヤの縦断面方向の断面図、図２は０．１５ＭＰａまで減少した状態を示す、タイヤの縦断面方向の断面図、図３は図２におけるタイヤの横断面方向の断面図である。
【００２２】
図１〜図３に示すように、第１実施例の内圧報知装置は、プランジャー４の周囲でリムバンド９及びチューブ１０がリム８から離間するように離間手段（突起）１５が設けられているものである。この離間手段（突起）１５は、タイヤ１１の縦断面方向における断面がＣ字状であり、弾性体（スプリング）になっている。なお、内圧減少の報知手段は赤色の警報色付きキャップ５₁ であり、ボディー１がリム８に設けたφ９の取付孔にナット７で固定されている。そして、ボディー１にはφ４．８の円柱状のプランジャー４が挿入されている。また、ボディー１にはケースナット３を介して透明なケース２が固定されており、ケース２内の警報色付きキャップ５₁ とボディー１内のプランジャー４とが弾性体（コイルスプリング）６で反発支持されている。
【００２３】
ここで、タイヤ１１の内圧が適正圧である場合には、図１に示すように、断面がＣ字状の弾性体（スプリング）である離間手段（突起）１５の復元力及び弾性体（コイルスプリング）６の復元力に内圧が勝り、離間手段（突起）１５を変形させつつチューブ１０がリムバンド９を介してプランジャー４を押し上げ、プランジャー４の後端がケース２の内面に当たって、警報色付きキャップ５₁ を完全に覆い隠している。従って、適正圧では内圧報知装置に何の変化も見られない。なお、リムバンド９及びチューブ１０は、離間手段（突起）１５の中に入る分だけ伸ばされた状態になっている。
【００２４】
一方、タイヤ１１の内圧が減少すると、図２及び図３に示すように、弾性体（コイルスプリング）６がプランジャー４を押し下げると共に、断面がＣ字状の弾性体（スプリング）である離間手段（突起）１５がリムバンド９を介してチューブ１０を押し下げる。この間、リムバンド９及びチューブ１０は伸ばされた状態から元に戻るだけなので、プランジャー４を押し上げるように作用することはなく、むしろ離間手段（突起）１５の復元の補助となる。
【００２５】
従って、プランジャー４は内圧の減少に応じて円滑に下降し、最大でプランジャー４の中間の段部がケースナット３の後端に当たるまで移動する。すると、プランジャー４の後端が透明なケース２の内面から離れる結果、警報色付きキャップ５₁ が顕在化し、内圧の減少を報知する。なお、プランジャー４の頂面は半径９．６ｍｍの球形になっており、周囲の角部には半径０．４８ｍｍの丸みがつけられているので、プランジャー４の先端でリムバンド９を傷つけることはない。
【００２６】
ここで、タイヤ１１の内圧が０．２５ＭＰａになると警報色付きキャップ５₁ の赤色（警報色）が０．６ｍｍ見え、０．２０ＭＰａで３ｍｍ、０．１５ＭＰａで５ｍｍ現出するように、プランジャー４のストロークが決定されている。従って、内圧が少なくとも０．２０ＭＰａ以下になると、顔を特別に近づけたり目を凝らしたりしなくても、警報色付きキャップ５₁ の赤色が容易に目視できるので、内圧の減少が確実に報知される。逆に、空気を補充する際は、警報色付きキャップ５₁ の赤色が目視できなくなるまで空気を入れ続けれることで、適正圧が報知される。なお、ケース２は、全体が透明である必要はなく、少なくともプランジャー４のストローク分だけが透明であればよい。その際、ケース２の不透明部分は、単なる着色ではなく、反射材、蛍光材、蓄光材等で構成したり、反射、蛍光、蓄光テープ等を貼り付ければ、安全性が向上し、より効果的である。
【００２７】
このように、図１〜図３に示す第１実施例の内圧報知装置はプランジャー４の上下動幅が大きく、タイヤ１１の内圧の減少及び適正圧を容易に報知できるものであり、その作用効果はプランジャー４の移動量をグラフ化することで明らかになる。
【００２８】
即ち、図４は、横軸がチューブ１０の押し込み量、縦軸がチューブ１０の押し込みに伴う反発荷重であり、図４（Ａ）が第１実施例、図４（Ｂ）が離間手段（突起）のない比較例（図７）を示している。図４において、点線で表現した曲線群はチューブ１０の内圧に応じた変化であり、最も上方の適正圧の曲線から下方の曲線になるにつれて内圧が減少する。ここで、各曲線ともチューブ１０の押し込み量が大きくなると反発荷重が増える。
【００２９】
また、内圧が適正のときはプランジャー４によるチューブ１０の押し込み量が小さいので、適正圧におけるプランジャー４の位置はＡ点にある。そして、内圧が減少するとプランジャー４によるチューブ１０の押し込み量が大きくなる一方で、チューブ１０の押し込みによって反発荷重が増えるので、両者のバランスと弾性体（コイルスプリング）６の作用によって、プランジャー４の位置がＢ点に移る。従って、Ａ点からＢ点までの実線がプランジャー４の軌跡であり、Ａ点とＢ点の横軸位置の差がプランジャー４の移動量になる。
【００３０】
そして、第１実施例の図４（Ａ）と離間手段（突起）のない比較例（図７）の図４（Ｂ）とを対比すれば明らかな通り、第１実施例ではＡ点とＢ点の横軸位置の差が比較例の約２倍になっており、プランジャー４が約２倍移動することがわかる。
【００３１】
このようなプランジャー４の移動量の相違は、点線で表現した曲線群の相違に起因するものである。即ち、第１実施例の図４（Ａ）では、内圧の低い下方の曲線においてチューブ１０の押し込みに伴う反発荷重が大幅に減少している。これは、専ら離間手段（突起）１５の存在によるもので、上述した通り、図１〜図３に示す第１実施例では、チューブ１０の内圧が減少すると、断面がＣ字状の弾性体（スプリング）である離間手段（突起）１５がチューブ１０を押し下げ、しかも、チューブ１０が伸ばされた状態から元に戻るだけなので、反発荷重が小さいのである。
【００３２】
一方、図７に示す比較例では、チューブ１０の内圧が減少すると、弾性体（コイルスプリング）６の作用でチューブ１０を押し込むことになるが、チューブ１０の押し込みによってチューブ１０が伸び、反発荷重が増えてしまうのである。
【００３３】
次に、図５は、本発明のチューブ入りタイヤの内圧報知装置の第２実施例を示すタイヤの縦断面方向の断面図である。即ち、図５に示す第２実施例は、第１実施例のように断面がＣ字状のスプリング突起ではなく、円筒状の単なる離間手段（突起）１５を設けたものである。第２実施例の離間手段（突起）１５はスプリング作用がないため、離間手段（突起）１５によるリムバンド９及びチューブ１０の押し下げは期待できないが、内圧の減少に伴ってリムバンド９及びチューブ１０が伸ばされた状態から元に戻るだけである点は第１実施例と同様なので、比較例に対してリムバンド９及びチューブ１０の反発荷重を小さくできる。
【００３４】
図６は、本発明のチューブ入りタイヤの内圧報知装置の第３実施例を示すタイヤの縦断面方向の断面図である。即ち、図６に示す第３実施例は、第１実施例のような離間手段を設けず、プランジャー４の断面を凸状にしたものである。第３実施例のプランジャー４によれば、リムバンド９とプランジャー４との接触部分が広くなって内圧の受圧面積が増加するので、リムバンド９及びチューブ１０の伸びの影響を比較例と同程度にしつつ、チューブ１０の内圧の影響だけを大きくすることができる。
【００３５】
即ち、内圧に対して、リムバンド９及びチューブ１０の反発力を相対的に軽減することが可能になるので、その反発力が実質的に無視でき、プランジャー４を上下動させる弾性体（コイルスプリング）６の復元力を内圧の受圧面積の増加に応じて大きくしておくことで、プランジャー４がチューブ１０の内圧に応じて移動するようになる結果、比較例よりも大きな移動量を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のチューブ入りタイヤの内圧報知装置は、プランジャーの周囲でチューブがリムから離間するように離間手段を設けるか、タイヤの縦断面方向におけるプランジャーの断面を凸状にしたので、プランジャーの移動に伴うチューブ自体の反発力の影響を軽減することが可能になる結果、プランジャーの大きな上下動幅を確保できる。そのため、タイヤの内圧の減少及び適正圧を容易に報知でき、特に自転車に取り付けて好適なものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のチューブ入りタイヤの内圧報知装置を自転車に適用した第１実施例を示す断面図（タイヤの縦断面方向）であり、タイヤの内圧が適正圧である状態を示す。
【図２】図２は、図１に示す第１実施例で、タイヤの内圧が減少した状態を示す断面図（タイヤの縦断面方向）である。
【図３】図３は、図２におけるタイヤの横断面方向の断面図である。
【図４】図４は、第１実施例と比較例におけるプランジャーの移動量を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明のチューブ入りタイヤの内圧報知装置の第２実施例を示す断面図（タイヤの縦断面方向）である。
【図６】図６は、本発明のチューブ入りタイヤの内圧報知装置の第３実施例を示す断面図（タイヤの縦断面方向）である。
【図７】図７は、比較例のチューブ入りタイヤの内圧報知装置を示す断面図（タイヤの縦断面方向）である。
【符号の説明】
１‥ボディー
２‥ケース
３‥ケースナット
４‥プランジャー
５₁ ‥警報色付きキャップ
６‥弾性体（コイルスプリング）
７‥ナット
８‥リム
９‥リムバンド
１０‥チューブ
１１‥タイヤ
１５‥離間手段（突起、弾性体）

Claims

空気注入用のバルブ孔とは別にリム（８）に形成された取付孔にプランジャー（４）を挿入し、チューブ（１０）の内圧に応じてプランジャー（４）が上下動するように弾性体（６）を備え、チューブ（１０）の内圧が減少するとプランジャー（４）の先端がチューブ（１０）側に移動してタイヤの内圧減少を報知し、逆にチューブ（１０）の内圧が増加するとプランジャー（４）の先端がチューブ（１０）とは反対側に移動してタイヤの適正圧を報知する装置であって、
プランジャー（４）の周囲でチューブ（１０）がリム（８）から離間するように離間手段（１５）が設けられており、
離間手段（１５）は、プランジャー（４）の周囲に配置されチューブ（１０）側へ突出した突起であり、
タイヤの内圧が規定値のときはチューブ（１０）が突起の間に入り、タイヤの内圧が規定値より減少したときはチューブ（１０）が突起の間から出るように構成されており、
離間手段（１５）を構成する突起が弾性体で形成され、
タイヤの軸と直交する方向の離間手段（１５）の断面がリム（８）と逆を向いた側に開口したＣ字状とされ、リム（８）と当接する面にはプランジャー（４）が貫通する孔が形成されていることを特徴とするチューブ入りタイヤの内圧報知装置。
プランジャー（４）の先端が円柱状であって、その頂面が円柱の直径の１〜３倍の半径を有する球形であることを特徴とする請求項１に記載のチューブ入りタイヤの内圧報知装置。
プランジャー（４）の先端とチューブ（１０）との間にリムバンド（９）が介在していることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のチューブ入りタイヤの内圧報知装置。