JP5323663B2 - タイヤ気体充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤに対して空気等の気体を充填する方法に関し、特に振動気体をタイヤに対して充填するタイヤ気体充填方法に関する。

一般に、自動車用タイヤをホイールに装着する場合のビードシーティング圧は、例えば３００ｋＰａとして設定される。ビードシーティングとは、タイヤ幅方向に位置する一対のビード部をホイールリムにおけるビードシートと呼ばれる領域にタイヤ周方向に沿って均一に乗った状態（バンプ付きのリムはビードがバンプを超えた状態）とすることをいう。
図１３（ａ）は、ビードシーティング前後のビード部Ｂの挙動を示す断面図であり、タイヤ３をホイールリムＲに嵌め込んだ直後は、ビード部ＢがリムフランジＲ２の内側に位置した状態にあり、タイヤ３に空気を充填することにより内圧によりビード部Ｂが外方（Ｚ方向）に撓み、ビードシートＲ１の表面上と圧接，スライドしてリムフランジＲ２の表面に密着する。そして、さらに空気を圧送することで、所定圧までタイヤ３を膨張させることができる。
しかしながら、従来の空気充填方法にあっては、タイヤ毎に定められる設定圧通りに空気を充填したとしてもビードシートＲ１とビード部Ｂとの間に生じる摩擦力によりビード部Ｂの先端とビードシート表面との間に引っ掛かりが生じることがあり、ビード部ＢとリムフランジＲ２との間に図１３（ｂ）に示すようなギャップｇが発生してビード部Ｂの外周面がリムフランジＲ２に十分密着しないことがあり、タイヤ３に微細な歪みが生じてタイヤ設計時に想定されていたタイヤ３の性能、即ち、操縦安定性、乗り心地性、制駆動性等が十分に発揮できないという問題がある。
また、ビードシートＲ１の表面にカリ石鹸等を塗布することにより、引っ掛かりを防止することも考え得るが、塗布されたカリ石鹸はビード部ＢとビードシートＲ１との接触圧により容易に除去されるため摩擦力を低減できずギャップｇの発生を効果的に除去できるとは言い難い。

特開２００８−２０７６８８号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、タイヤのビード部をリムに対して適切に密着させ、タイヤの乗り心地性能、直進性能、操舵性能、制駆動性能等のタイヤが有するべき各種の性能をタイヤの設計通りに確実に発揮させることが可能な気体充填方法を提供する。

上記課題を解決するため本発明に係る第一の形態として、気体供給源から出力される気体を気体供給流路を介してタイヤに充填する方法であって、気体供給源から出力される気体を気体供給流路に設けられる振動発生手段に流入させて振動させた振動気体としてタイヤに充填することを特徴とする。
本発明によれば、タイヤのビード部をビードシート及びリムフランジに対して密着させた状態でフィットさせることが可能となり、タイヤ性能をタイヤの設計通りに確実に発揮させることが可能となる。
また、本発明に係る第二の形態として、振動気体は、タイヤのビード部が当該タイヤの内圧を保持するリムのリムフランジに当接する前に充填されることを特徴とする。
本発明によれば、振動気体をタイヤのビード部が当該タイヤの内圧を保持するリムのリムフランジに当接する前に充填するので、ビード部を振動させながらリムフランジ側に移動させることができ、より確実にビードシート及びリムフランジに対して密着させることが可能となる。
また、本発明に係る第三の形態として、振動気体をタイヤのビード部がタイヤの内圧を保持するリムのビードシートに当接した状態で充填するので、振動空気が外部に漏れ出すことがなくなり、ビード部に対して確実に振動を加えながらリムフランジ側に移動させることができ、より確実にビードシート及びリムフランジに対して密着させることが可能となる。
また、本発明に係る第四の形態として、振動気体は、タイヤに気体を一定量充填した後に充填されることを特徴とする。
本発明によれば、振動空気をタイヤに気体が一定量充填された状態で充填するので、前記発明から生じる効果に加え、少ない振動空気の充填量でビード部を確実にビードシート及びリムフランジに対して密着させることが可能となる。
また、本発明に係る第五の形態として、振動気体は、通常気体と交互にタイヤに充填されることを特徴とする。
本発明によっても、前記同様にタイヤのビード部をビードシート及びリムフランジに対して密着させることができる。
なお、本明細書において気体とは、空気、窒素、又はこれらの混合気体をいう。
また、上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

気体充填装置及び気体充填方法を示す概略ブロック図。 振動発生手段を示す斜視図。 振動発生手段からタイヤに振動空気を送る状態を示す斜視図及び断面図。 タイヤとリムとの関係を示す断面図。 リム組み機を示す斜視図。 タイヤをリムに組み付けた状態を示す断面図。 振動空気の圧力変動を表す図。 比較例におけるフィーリング評価を表す図。 比較例におけるフィーリング評価を表す図。 振動発生手段の断面図（他の形態）。 気体充填装置及び気体充填方法を示す概略ブロック図（他の形態）。 振動空気の圧力変動を表す図（他の形態）。 本発明及び従来の方法によるビード部の組み付け時の差を示す部分拡大図。

実施形態１
図１は、本発明に係るタイヤ気体充填方法が採用される気体充填装置Ａの概略ブロック図であり、同図において気体充填装置Ａは、主として空気圧設定手段１と空気供給源２とを備える。空気供給源２は例えばエアコンプレッサであって、空気供給源２から出力される空気は後述する空気流路１１及びリム３１に設けられるバルブＶを介してタイヤ３内に充填される。空気圧設定手段１は、キーボード１ａと、設定圧や空気の充填完了等を表示する表示部１ｂ等を備える。

８は圧力レギュレータであり、この圧力レギュレータ８は、空気供給源２側より供給される圧力（入力）が変動しても出力圧力が一定となるように、圧力を調整するもので、出力圧力をダイヤフラムで検知してダイヤフラムに連動する調整弁で出力圧力を自動制御する構造が採用される。
４は方向切換弁であり、この方向切換弁４を開閉制御することによって、タイヤ３に所定圧の空気を供給することが出来る。方向切換弁４は、制御装置５によって制御され、空気圧設定手段１に設けられたスタートボタンを押下することによって制御装置５のＣＰＵが空気を供給する前のタイヤ３の初期圧を図外の圧力センサー等の測定装置から読み込み、予め設定されたタイヤの設定圧と比較してタイヤ内圧が設定圧となるまで空気を充填する。

９は本願の特徴とする振動発生器であり、振動発生器９は、方向切換弁４とタイヤ３とを結ぶ空気流路１１に介挿される。なお、本例において空気流路１１は、空気供給源２から圧送される空気を供給可能な耐圧チューブによって構成され、空気供給源２とレギュレータ８、レギュレータ８と方向切換弁４、方向切換弁４と空気振動発生器９とを結ぶ流路についても耐圧チューブにより構成される。空気供給源２から供給される空気は、空気振動発生器９によって振動空気へと変換された後、バルブＶを介してタイヤ３内に充填される。

図２，図３は、振動発生器９を示す分解斜視図及び断面図であって、同図において振動発生器９は、両端開口の筒体１２と、筒体１２の中央部に内挿され、上流側から流入する空気の通り穴となる絞り孔１３を有するワッシャ１４と、ワッシャ１４を上流側及び下流側から挟み込むカラー１６及びカラー１８とから構成される。カラー１６，１８は絞り孔１３より大きな径を有する孔１５，１７を有し、筒体１２の延長方向に複数枚積層されることによりカラー積層部１９及び２０を構成する。
図３（ａ）に示すように空気流路１１を形成する耐圧チューブは先端部に差込口１１ｍ，１１ｎを有し、差込口１１ｍが入口開口部２３ａに差し込まれ、１１ｎが後述の出口開口部２４ａに差し込まれる。なお、２３ｍはＯリングである。

筒体１２の上流側開口２１と下流側開口２２にはリング状の蓋体２３，２４が取り付けられる。蓋体２３，２４はネジ穴２７，２８を有し、筒体１２の両端部にネジ穴２７，２８と対応する雄ネジが螺入されることにより蓋体２３，２４が上流側開口２１及び下流側開口２２に嵌り込む。
蓋体２３，２４が筒体１２に嵌め込まれると、蓋体２３，２４の先端がカラー積層部１９，２０を両側から狭持する状態となり、ワッシャ１４はカラー積層部１９，２０によって狭持された状態となる。このようにワッシャ１４，カラー積層部１９，カラー積層部２０を内挿した状態において、ワッシャ１４とカラー積層部１９，２０とは筒体１２の延長方向に沿った状態で配列され、ワッシャ１４の絞り孔１３と、カラー１６，１８の孔１５，１７の中心軸が一致するように位置決めされる。
仕様一例としては、蓋体２３，２４の外径２５，２６は６１ｍｍ，蓋体２３，２４の内径は１７ｍｍ，カラー１６，１８の内径は１７ｍｍ，ワッシャ１４の内径は３ｍｍ（５ｍｍ又は１０ｍｍ），ワッシャ１４及びカラー１６，１８の幅（厚み）は約２．５ｍｍ程度に設定される。
そして、図３（ａ），（ｂ）に示すように蓋体２３に開設された入口開口部２３ａ及び蓋体２４に開設された出口開口部２４ａに耐圧チューブの差込口１１ｍ，１１ｎがそれぞれ接続され、空気供給源２から空気が圧送されることにより、蓋体２３，２４、カラー積層部１９，２０及びワッシャ１４によって形成される振動発生空間内に流入した空気はカラー積層部１９の孔１５，ワッシャ１４の絞り孔１３，カラー積層部２０の孔１７を通過する過程で乱流を生じ、図７に示すような設定圧Ｋａを中心として圧力変動を周期的に繰り返す空気振動Ｋが発生する。

即ち、蓋体２３の入口開口部２３ａから進入した圧送空気１１ａは、カラー１６の孔１５で一旦絞られて、ワッシャ１４の絞り孔１３でさらに絞られてから、カラー１８の孔１７で開放された後、蓋体２４の出口開口部２４ａで更に開放されるので、圧送空気１１ａに図３（ｂ）の矢印に示すような周期的な渦が発生し、空気振動Ｋが発生する。
なお、空気振動Ｋの振動周波数は、絞り孔１３と孔１５の孔径の大小関係、或いは絞り孔１３と孔１７の孔径の大小関係，各孔の中心軸をオフセットさせる等、各種の寸法や位置関係に依存するため、各種の寸法を適宜設定することにより所望の振動周波数を得ることができる。また、振動発生器９は上記構成に限られず、ダイヤフラム型の振動発生器としてもよい。
図１０は、振動発生器９の他の形態を示す断面図であり、本形態における振動発生器９はワッシャ１４及びカラー１８を増設して介挿した形態であり、当該構成によっても所望の振動周波数を得ることができる。

つまり、空気供給源２から出力される通常の空気は、空気流路１１に介在される振動発生器９によって所定の振動周波数を有する振動空気に変換され、出口開口部２４ａからタイヤ３側に出力される。
以上説明したように、空気振動発生器９はワッシャ１４とカラー１６，１８の組合せにより空気振動を生じさせ得るので、簡単な構成により空気に振動を発生させることができる。

以下、上記構成からなる気体充填装置Ａを用いてタイヤ３に空気を充填する場合の手順について説明する。
まず、図４に示すようにタイヤ３をリム３１の上から被うように下方に押圧して下部のビード部Ｂｍの全周を下方のビードシートＲ１の表面に当接させる。次いで、図５に示すリム組み機３０を用いて上部のビード部Ｂｎを上方のビードシートＲ１の表面に当接させる。
具体的には、ビード部Ｂｎの一部であるビード部Ｂａからビード部Ｂｂの範囲をリム３１のリム縁部Ｒ３に沿って落とし込み、リム組み機３０のレバー３３の先端部をビード部Ｂｎの落とし込んだ部分とリムフランジＲ２との間に差し込んでタイヤ３の周方向に沿って回転させることによりビード部Ｂｎの全周をリム縁部Ｒ３に沿って徐々に落とし込んだ後に、レバー３３を外し上方のビード部Ｂｎの全周を上方のビードシートＲ１の表面に当接させる。
図６の実線に示すように、リム組み機３０によってタイヤ３がリム３１に組み付けられるとタイヤ３のビード部Ｂｍ，Ｂｎはリム３１の上下のビードシートＲ１に当接した状態となり、充填される振動空気を保持し得る状態となる。そして、バルブＶに取着されたキャップを取り外し、バルブＶに耐圧チューブの先端部を嵌挿した後に、空気圧設定手段１によって充填空気の所定圧力を設定し、方向切換弁４を制御装置５によって制御することで、タイヤ３に所定の振動周波数を有する振動空気を充填できる。

以下、振動空気がタイヤ３内に充填された場合のビード部Ｂｍ，Ｂｎの挙動について説明する。タイヤ３内に振動空気が充填されると、タイヤ３の内圧保持面は振動空気によって微細な収縮，膨張を生じながら振動する。
また、ビード部Ｂｍ，Ｂｎは振動空気によって微細な収縮，膨張を生じながらビードシートＲ１上をリムフランジＲ２の方向へとスライドして、図６の仮想線で示すようにビード部Ｂｍ，Ｂｎの外周面がギャップを生じることなくビードシートＲ１及びリムフランジＲ２に囲繞され、ビードシートＲ１及びリムフランジＲ２に密着した状態で停止する。
振動空気が充填されることによってギャップが生じなくなるメカニズムとしては、振動空気が充填されることによりビード部Ｂｍ，Ｂｎの周面をあたかも内側から外側に繰り返し叩くような作用が生じると考えられ、ビードシートＲ１とビード部Ｂとの間に摩擦が生じても引っ掛り無く円滑にビードシートＲ１上をリムフランジＲ２側にスライドさせることができるとともに、ビード部Ｂｍ，Ｂｎをギャップが生じることなくリムフランジＲ２側に押し付けることができるものと考えられる。
そして、ギャップが生じなくなることにより、設計時に想定されたタイヤ性能を確実に発揮できる。その理由としては、従来、図１３（ｂ）に示すように、ホイールに組み付けられたタイヤは、ビードシートＲ１とリム縁部Ｒ３側のリムフランジＲ２と当接している場合が多く、タイヤのサイドウォールがホイールの幅方向に張出した状態で組み付けられているため、タイヤに作用する荷重をすることで、サイドウォールが径方向において“くの字”に撓んだ状態で、荷重を支えなければならず、ほぼ空気圧に依存して荷重を支持することになる。
一方、図１３（ａ）に示すように、本発明に係る方法により空気が供給されたタイヤでは、ビード部Ｂｍ，ＢｎがリムフランジＲ２と密着することにより、サイドウォールがホイールの幅方向に張出さず、リムに対して起立した状態となり、サイドウォールが撓むことなくほぼ直線的にタイヤに作用する荷重を支える状態となり、設計時に想定される理想的なタイヤ形状に限りなく近い状態で荷重を支えることができるので後述のフィーリング試験において、好評化が得られたものと考えられる。

図１に示すように７は、空気抜き取り用の方向切換弁であり、制御装置５の制御下でこの方向切換弁７を制御して空気抜きを行う。空気抜きの作業は、例えば通常の空気が充填されたタイヤの空気を一旦抜くことによりタイヤの内圧を下げた後に、再度振動空気を充填することにより、ビード部Ｂｍ，ＢｎをリムフランジＲ２側に再フィットさせるような場合に行われる。
例えば、通常の空気によってギャップが生じたままの状態でリムに装着されたタイヤの場合であってもビード部をビードシートから外す作業を経ることなく、タイヤに気体が一定量充填された状態で、抜いた量に相当する振動空気を充填することにより元の内圧に戻せば、既に生じていたギャップを少ない振動空気の充填量で、かつ、効率的に無くし、ビード部を確実にビードシート及びリムフランジに対して密着させることが可能となる。

≪比較例≫
以下、「通常の圧縮空気を充填してリムにフィットさせたタイヤ」の場合と「振動空気を充填してリムにフィットさせたタイヤ」の場合についての操縦性と乗り心地の総合的なフィーリング評価について説明する。
なお、この場合の「通常の圧縮空気」とは空気振動発生器９を介さずにエアコンプレッサから直接空気を充填した場合である。
比較例１
タイヤは、２０５／５５Ｒ１６、ラジアルタイヤ、内圧：２３０ｋＰａとし、その結果を図８に示す。同図に示すように通常空気でフィットさせたタイヤは、車両のトー角が少なくなるとフィーリング評点が悪くなるのに対し、振動空気でフィットさせたタイヤはフィーリング評点の悪化が少ないことが判明した。一方で、振動空気でフィットさせたタイヤは、車両のアライメントに対してロバストになる（性能低下が少ない）事を確認した。
また、現在市場に出回っている計１４４車種のアライメントを調査すると、フロント軸の車両トー角が２０分以下のものは１４１車種もあり、全体の９８％を占める。つまり、振動空気でフィットさせたタイヤは車両のトー角が少ないほうで性能低下が少ないため、多くの車両においても性能優位が望まれる。

比較例２
振動空気タイヤの普遍性を確認するために、車両サイズの異なる３車種において、操縦性と乗り心地の総合的なフィーリング評価を行った。
タイヤは初期装着タイヤ、内圧：車両推奨内圧とし、その結果を図９に示す。同図に示すように、車両サイズの異なる３車種において、通常の圧縮空気でフィットさせたタイヤに対して振動空気でフィットさせたタイヤは、フィーリング評点が向上することが確認され、車両が異なった場合であっても振動空気によって内圧が供給されたタイヤの性能の向上効果が確認された。

実施形態２
図１１は、本発明に係る気体充填方法の他の形態を示す。上記実施形態では、図７に示すように、振動空気の充填開始時期ｔ０からタイヤ３内の内圧が所定圧力となるまで振動空気を充填するとして説明したが、図１１に示すように振動発生器９にバイパス９ａを設けて、方向切替弁９ｑにより方向切替弁４側からの空気流路１１を振動発生器９とバイパス９ａとに切替可能とし、図１２（ａ）に示すようにタイヤ３の空気が所定圧力となる前の時点ｔ２又は図１２（ｂ）に示すようにｔ２よりも前の時点ｔ１までは、バイパス９ａを解して通常の空気を圧送し、ｔ２，ｔ１の時点で振動発生器９に空気流路１１を切替えて空気を振動空気として、タイヤ３が所定圧となるまで振動空気を充填してもよい。
あるいは、図１２（ｃ）に示すように方向切替弁９ｑによりバイパス９ａと振動発生器９とを交互に切替えて、通常の空気の充填と振動空気の充填とを交互に行ってもよい。

１ 空気圧設定手段、２ 空気供給源、３ タイヤ、４ 方向切替弁、
９ 振動発生器、１１ 空気流路、１１ａ 圧送空気、１２ 筒体、１３ 絞り孔、
１４ ワッシャ、１５，１７ 孔、１６，１８ カラー、２３，２４ 蓋体、
Ｆ 圧送方向、Ｖ バルブ。

Claims (5)

1. 気体供給源から出力される気体を気体供給流路を介してタイヤに充填する方法であって、
   前記気体供給源から出力される気体を前記気体供給流路に設けられる振動発生手段に流入させて振動させた振動気体としてタイヤに充填することを特徴とするタイヤ気体充填方法。
2. 前記振動気体は、前記タイヤのビード部が当該タイヤの内圧を保持するリムのリムフランジに当接する前に充填されることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ気体充填方法。
3. 前記振動気体は、前記タイヤのビード部が当該タイヤの内圧を保持するリムのビードシートに当接した状態で充填されることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ気体充填方法。
4. 前記振動気体は、前記タイヤに気体を一定量充填した後に充填されることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載のタイヤ気体充填方法。
5. 前記振動気体は、通常気体と交互に前記タイヤに充填されることを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれかに記載のタイヤ気体充填方法。

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