JP5804533B2 - チューブレスタイヤ着座装置 - Google Patents

Description

本主題は、工具に関する。より具体的には、本主題は、チューブレスタイヤをリム上に着座させるための工具に関する。

自動車、トラック、および他の機器用の多くのタイヤは、チューブを用いることなくホイールまたはリム上に装着されるように設計されている。タイヤは、空気を通さず、タイヤの内縁の周りのビードがリムのリップを押圧して気密封止を形成することで、タイヤとリムとの組み合わせが加圧された空気または他の気体を保持することが可能であってもよい。リムは、タイヤを膨脹させるために用いることができるバルブステムを含んでもよい。

タイヤがまずリム上に装着された後は、タイヤのビードがリムのリップを緊密に押圧せず、気密キャビティが形成されていないこともある。場合によっては、特により小さいタイヤについては、十分な空気がバルブステムを通じて注入されてタイヤ内部の空気と外気との間に圧力差が発生することで、タイヤとのリムとの間から空気が逃げているにも関わらず、タイヤのビードがリムに押圧され、封止を形成し得る。これを、タイヤをリム上に着座させると言うことができる。タイヤをリム上に着座させることにより、タイヤに加圧することが可能になる。しかし、場合によっては、特により大きいタイヤでは、単に空気をリムのバルブステムを通じて注入することによってタイヤを着座させることが不可能である。

リムとタイヤのビードとの間に大きい体積の空気を吹き込み、タイヤ内の空気圧と外気圧との間に圧力差を生じさせることにより、タイヤをリム上に着座させることが、当該技術において周知である。これを行うための従来の装置は、一般に、排出バレルに通じるボールバルブまたはバタフライバルブなどの従来のバルブを有する大きいが可搬の加圧空気タンクを含む。排出バレルは、典型的には、タンクから延在するように剛性的に接続された堅く漏れのない金属管である。タンクおよび排出バレルは、加圧空気タンクからタイヤ内に大きい体積の空気を吹き込むように位置決めすることができる。従来の装置のタンクは、タイヤをリムに対して拡張させるために十分に高い圧力で十分な空気を保持し、次いで、タイヤの容積を大気圧よりも高い圧力まで完全に充填することで、タイヤをリムに着座させるように、サイズ決めされなければならない。このため、大きいタイヤについてこれを行うためには、大きく扱いにくい空気タンクおよび／または危険なまでに高い圧力を伴い得る。

様々な実施形態によれば、加圧気体を用いてチューブレスタイヤをリム上に着座させるための工具は、入力ポートを有する円筒圧力容器を含み、入力ポートは、円筒圧力容器を加圧気体で充填するために好適である。また、円筒圧力容器の遠端上の出口に空気的に連結されたノズルも含まれる。ノズルは、リムとタイヤビードとの間に気体を吹き込むように構成されている。ガスバルブは、円筒圧力容器の遠端上の出口からの気体の流れを制御するように構成されている。グリップは、円筒圧力容器から径方向に延在し、解放コントロールは、グリップの１５センチメートル（ｃｍ）以内の位置に配置されている。ガスバルブは、解放コントロールの作動に応答して開くように構成され、加圧気体が円筒圧力容器の遠端上の出口を通じてノズルから外に流れることを可能にする。

チューブレスタイヤをリム上に着座させるための方法は、円筒圧力容器を加圧気体で一次圧力まで充填するステップと、手を用いて円筒圧力容器から径方向に延在するグリップを保持することにより円筒圧力容器を保持することで、ノズルをリム上のチューブレスタイヤに向けて位置決めするステップとを含む。ノズルは、円筒圧力容器の遠端上の出口に空気的に連結されている。ノズル出口がリムとリム上に装着されたタイヤとの間に位置決めされた状態で、ノズル上のリムブラケットがリムのリップに対して位置決めされる。次いで、グリップを保持する手の指を用いて解放コントロールを作動させてガスバルブを開く。これにより、円筒圧力容器における加圧気体が円筒圧力容器の遠端上の出口を通じてノズルに流れ、ノズル出口から外に出て気体ストリームを形成することが可能になる。気体ストリームは、リムのリップとタイヤ上のビードとの間からタイヤ内に流れ、タイヤのビードをリムに対して着座させる。

様々な実施形態によれば、加圧気体を出口を通じて速やかに解放するための方法は、制御レザーバを加圧気体で充填してシリンダにおいて配置されたピストンを一次出口に対して摺動させることで、一次気体が一次出口を通じて流れることを妨げるステップを含み得る。制御レザーバは、シリンダ内におけるピストンとシリンダの閉端との間に形成され、制御レザーバにおける気体は制御圧力を有する。気体は、一次気体レザーバ内に提供され、一次圧力まで加圧され得る。一次出口は、加圧された一次気体が一次気体レザーバから逃げるための経路である。加圧気体は、制御レザーバから解放バルブを通じて解放されることで、制御圧力が解放圧力を下回るように降下することを可能にし得る。解放圧力は、一次圧力と、一次出口の面積とピストンの断面積との間の面積差とに基づく。制御圧力が解放圧力を下回るように降下すれば、ピストンは、一次出口から離れるように速やかに摺動し、一次気体が一次出口を通じて逃げることを可能にする。

ガスバルブは、出口面積を有する一次気体出口を有する一次気体レザーバを含む様々な実施形態を有し得る。１つの閉端を有するレセプタクルが、一次気体レザーバの内側に固定的に位置決めされている。レセプタクルにおいて位置決めされたピストンは、レセプタクルに嵌合するように成形され、一次気体出口の出口面積よりも大きい断面積を有する。ピストンは、レセプタクルにおいて往復摺動可能であり、レセプタクルにおけるレセプタクルの閉端とピストンとの間に制御レザーバが形成されている。制御レザーバの容積は、レセプタクルにおけるピストンの位置に依存する。また、制御レザーバを制御気体で制御圧力まで充填するための手段と、解放バルブとが含まれる。解放バルブの入力は、制御レザーバに空気的に連結されている。制御レザーバの制御圧力が解放圧力よりも大きければ、ピストンは、一次気体出口に対して着座し、気体が一次気体レザーバから出ることを妨げる。解放圧力は、一次気体レザーバにおける気体の一次圧力と、出口面積とピストンの断面積との間の面積差とに依存する。解放バルブが開き、制御レザーバにおける気体が解放バルブの出口を通じて逃げ、制御レザーバに残る気体の制御圧力が解放圧力を下回るように降下すれば、ピストンは、レセプタクル内に一次気体出口から離れるように速やかに摺動し、一次気体レザーバにおける気体が一次気体出口を通じて流れることを可能にする。

様々な実施形態によれば、加圧気体を用いてチューブレスタイヤをリム上に着座させるためのノズルは、出口と、加圧気体を受け入れるとともにオリフィスを通じてノズルにおけるチャンバ内に気体ストリームを放出するように構成されたジェットとを含む。チャンバは、出口からノズル内に延在し、気体ストリームがチャンバに進入することを可能にするように配置されている。断面積が気体ストリームがオリフィスから放出される際の気体ストリームの流れの方向に対して実質的に垂直な方向に測定された場合、チャンバは、気体ストリームがチャンバに進入する付近の点における断面積がオリフィスよりも大きい。また、少なくとも１つの吸気ポートも含まれ、気体ストリームがオリフィスからチャンバを通じて出口から外に流れていれば、空気がノズルの外側からチャンバに進入するとともに出口から放出されることを可能にするように配置されている。

ノズルは、空気タンクと、空気タンクからノズルへの加圧気体の流れを制御するバルブとを含むシステムにおいて用いられ得る。タイヤをリム上に着座させる方法は、リムのリップとリム上に装着されたタイヤのビードとの間に気体を吹き込むように、ノズルを位置決めするステップと、加圧気体をノズル内のオリフィスに提供するステップとを含む。オリフィスから放出される気体ストリームは、ノズル内のチャンバに進入するとともに少なくとも１つの吸気ポートを通じてノズルの外側から空気を引き込む。空気は、ノズルの出口からリムのリップとタイヤのビードとの間からタイヤ内に吹き込まれ、タイヤのビードをタイヤのリムに対して着座させる。出口から放出される空気の少なくとも一部は、少なくとも１つの吸気ポートから来ている。

本明細書に組み込まれるとともにその一部を構成する添付図面は、本発明の様々な実施形態を示している。一般的な説明とともに、図面は、本発明の原理を説明するために役立つ。しかし、図面は、本発明を記載された特定の実施形態に限定するものと解釈すべきではなく、説明および理解のみのためのものである。図面は以下のとおりである。

図１Ａは、チューブレスタイヤ着座装置の実施形態の上面図である。図１Ｂは、チューブレスタイヤ着座装置の実施形態の側面図である。図１Ｃは、図１Ａのチューブレスタイヤ着座装置の断面図である。図１Ｄは、図１Ａのチューブレスタイヤ着座装置のアプリケーションを示す。 図２Ａは、閉位置における図１Ａのチューブレスタイヤ着座装置において用いられるガスバルブの側断面図である。図２Ｂは、開位置における図１Ａのチューブレスタイヤ着座装置において用いられるガスバルブの側断面図である。 図３Ａは、空気制御式の高速開放型のガスバルブの実施形態の等角図である。図３Ｂは、図３Ａのガスバルブの平面図である。 図４Ａは、閉位置における図３Ａのガスバルブの側断面図である。図４Ｂは、閉位置における図３Ａのガスバルブの前断面図である。図４Ｃは、開位置における図３Ａのガスバルブの側断面図である。図４Ｄは、開位置における図３Ａのガスバルブの前断面図である。 図５Ａは、開位置におけるガスバルブの代替の実施形態の側断面図である。図５Ｂは、開位置におけるガスバルブの代替の実施形態の前断面図である。 図６は、一部開位置におけるガスバルブの別の代替の実施形態の側断面図である。 図７は、閉位置におけるガスバルブのさらに別の代替の実施形態の側断面図である。 図８は、圧力容器において直接位置決めされたガスバルブの実施形態の側断面図である。 図９Ａは、タイヤ着座装置の代替の実施形態を示す。図９Ｂは、図９Ａのタイヤ着座装置において用いることができるガスバルブの異なる実施形態の側断面図である。図９Ｃは、図９Ａのタイヤ着座装置において用いることができるガスバルブの異なる実施形態の前断面図である。図９Ｄは、図９Ｂのガスバルブの異なる実施形態の分解組立図である。 図１０Ａおよび図１０Ｂは、タイヤ着座ノズルの実施形態の等角図である。 図１１Ａ〜図１１Ｅは、図１０Ａのタイヤ着座ノズルの底面図、側面図、上面図、前面図、および後面図である。 図１２は、図１０Ａのタイヤ着座ノズルの断面図である。 図１３は、図１０Ａのタイヤ着座ノズルの断面図を通じて流れる気体を示す。 図１４Ａ〜図１４Ｃは、タイヤ着座ノズルの代替の実施形態を示す。 図１５Ａ〜図１５Ｃは、タイヤ着座ノズルの別の代替の実施形態を示す。 図１６Ａおよび図１６Ｂは、それぞれ、チューブレスタイヤ着座装置において用いるための従来のノズルの実施形態の等角図および前面図である。

発明者は、チューブレスタイヤを着座させる装置の従来の設計に伴う問題を認識した。つまり、従来の設計は、容易に持ち運び可能であるとともにチューブレスタイヤをホイールリム上に装着するために十分な空気バーストを達成するために大きすぎるかまたは重すぎる（あまりにも補強されているため）タンクサイズを特色としている。その上、発明者は、従来のタンク設計では、空気バーストによりタイヤを着座させるときに埃およびデブリがユーザの顔に逆流することを防止するために、ノズルをユーザから十分に遠く保持することが困難であると認識した。発明者は、ノズルを安全にユーザの顔から離した状態で保持するように構成されたより小さくより容易に持ち運び可能なタンクを用いることが可能であることの恩恵を認識した。本発明は、従来のタイヤ着座工具の設計を改変することで、ノズルが安全にユーザの顔から離れて位置決めされた状態で所与のタンクサイズについてより高速な気体バーストおよびより大きい体積の気体をタイヤ内に提供する。これにより、本明細書中で開示の様々な実施形態によるタイヤ着座工具は、より小さくより容易に持ち運び可能なサイズのタンクとともに用いることが可能である。

後続の詳細な説明において、関係する教示の徹底的な理解を提供するため、数多くの具体的な詳細を例示により説明する。しかし、本教示は、かかる詳細を伴わずに実施してもよいことが当業者には明らかであるべきである。他の例において、本概念の態様を不必要に曖昧にすることを回避するため、周知の方法、手順、およびコンポーネントは、比較的高いレベルで詳細を伴わずに説明している。本開示の様々な実施形態を説明する際に、いくつかの説明的用語およびフレーズが用いられている。これらの説明的用語およびフレーズは、本明細書中で異なる定義が与えられない限り、当業者に一般的に同意される意味を伝えるために用いられる。いくつかの説明的用語およびフレーズを、明瞭さのために後続のパラグラフにおいて提示する。

タイヤを装着するとは、タイヤの両方のビードがリムの２つのリップの間にある状態でタイヤがリム上にあるように、両方のビードをリムに対してスライドさせることによりタイヤをリム上に配置する動作を言う。タイヤを着座させるとは、タイヤのビードをリムのリップに対して配置し、封止を形成するとともにタイヤを所望される圧力まで膨脹させることを言う。本明細書および請求項の目的のため、タイヤは、着座前にまずリム上に装着される。従来の装置では、一旦タイヤが装着されると、タイヤとリムとの間の間隙のために、タイヤを膨脹させることが可能なようにリム上に着座させることがかなり困難であり得る。添付の図面において示されるとともに以下で検討される例を、詳細に参照する。

図１Ａ〜図１Ｄおよび図２Ａ〜図２Ｂは、チューブレスタイヤ着座装置１９０の同じ実施形態を示す。このため、これらの図面を通じて同じ参照符号を用い、説明における様々な図面を参照し得る。図１Ａは、チューブレスタイヤ着座装置１９０の実施形態の上面図、図１Ｂは、チューブレスタイヤ着座装置１９０の実施形態の側面図である。図１Ｃは、図１ＡにおけるＣ：Ｃ切断線により示す位置におけるチューブレスタイヤ着座装置１９０の断面図である。

図示のチューブレスタイヤ着座装置１９０の実施形態は、円筒圧力容器の近端上の閉端キャップ１９２と、円筒圧力容器の遠端上の出口１２４を提供する出力継手１２２を含む遠端キャップ１２１とを有する円筒圧力容器１９１を含む。いくつかの実施形態において、圧力容器１９１は、異なるように製造されてもよく、２つのクラムシェル型の半部または多数のセクションから形成されるなど、より多いまたはより少ない部品から形成されてもよい。他の形状を他の実施形態の圧力容器に用いてもよく、圧力容器の軸心から圧力容器の内側面までの最小距離と最大距離との間の差が最大距離の３３％未満である圧力容器のいずれの形状も、本明細書および含まれる請求項の目的のために円筒状であると考えることができる。円筒圧力容器１９１のいくつかの実施形態は、図示の平坦な端キャップ１９２、１２１の代わりに、形状が丸いまたは半球状の一端または両端を有してもよい。

圧力容器１９１は、一次気体レザーバ１９５を囲んでもよい。様々な実施形態は、異なるサイズの圧力容器を利用してもよいが、少なくとも１つの実施形態において、圧力容器１９１により囲まれた一次気体レザーバ１９５の容積は、６．１リットル未満であってもよく、最大１５０ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）の圧力を安全に保持することが可能であってもよいが、他の実施形態は、より高いまたはより低い最大圧力を定格とするより小さいまたはより大きい圧力容器のために設計されてもよい。容積６リットル以下の圧力容器は、より大きい圧力容器と同じレベルの規制認証を要求しなくてもよく、６リットル以下の圧力容器１９１を用いるチューブレスタイヤ着座装置１９０にコスト上の利点が提供され得る。他の実施形態において、２５５／７０Ｒ１５またはより小さいタイヤなど、標準的な自動車および軽いトラック用にサイズ決めされたタイヤに対して用いることを目標とするタイヤ着座装置１９０に要求される気体の体積は、さらにより少なくてもよい。自動車用タイヤのために設計されたタイヤ着座装置１９０の実施形態は、１００ｐｓｉで２．０〜２．５リットルの圧力容器を用いることが可能であり得る。

圧力容器１９１は、特定の実施形態の目標とする動作圧力、サイズ、形状、重量、コスト、または他の設計パラメータに依存して、スチール、鉄、アルミニウム、または別の金属、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）プラスチック、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ＰｌａｓｔｉｃｓのＬｅｘａｎ（登録商標）などのポリカーボネートプラスチック、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）プラスチックなどの重合体、または他の好適な材料を含むがそれらに限定されないいずれかの材料で構築してもよい。端キャップ１９２、１２１は、溶接、接着、ネジ、ボルト、外部クランプ、または気密封止を形成する他の方法を含むがそれらに限定されない、用いられる材料に適切な方法を用いて、圧力容器１９１に取り付けてもよい。近端キャップ１９２が平坦でないいくつかの実施形態において、平坦な台を近端キャップ１９２に取り付けることで、タイヤ着座工具１９０を直立させて格納してもよい。

圧力容器１９１は、入力ポート１６０に接続することができる外部ソースから一次気体レザーバ１９５内に加圧気体を受け入れる入力ポート１６０を提供してもよい。入力バルブ１６１が開いていれば加圧気体が外部ソースから圧力容器１９１に流れ、入力バルブ１６１が閉じていれば圧力容器１９１が封止されるように、一次気体レザーバ１９５と入力ポート１６０との間の空気接続を開くおよび／または閉じるために、バルブハンドル１６２により制御される入力バルブ１６１を含んでもよい。入力バルブ１６１は、バタフライバルブ、ボールバルブ、またはポペットバルブを含むがそれらに限定されないいずれの種類のバルブであってもよい。他の実施形態において、気体を一次気体レザーバ１９５内の方向にのみ流れることを可能にするチェックバルブを入力バルブ１６１として用いてもよい。入力ポートは、クイック接続継手、ＳｃｈｒａｄｅｒもしくはＰｒｅｓｔａバルブ、ネジ付き継手、またはネジ、接着、差込型マウント、クイック接続、溶接、摩擦、もしくは一次気体レザーバ１９５が加圧される際に気密またはほぼ気密の封止を形成可能な他の方法で適所に保持することができる他の種類の接続を含むがそれらに限定されない、加圧気体接続に好適ないずれの種類の接続であってもよい。

出力継手１２２は、チューブ１９９の遠端上でノズル１００に接続されたチューブ１９９に接続されることで、出口１２４をノズル１００に空気的に連結してもよい。チューブ１９９は、ネジまたは他の種類の接続を用いて出力継手１２２およびノズル１００に接続されてもよい。ハンドル１７０がチューブ１９９から径方向に延在してもよい。ハンドル１７０は、チューブ１７２周りのホースクランプなどのストラップ１７２とハンドル１７０のベース１７１とを用いることによりチューブ１９９に取り付けられてもよい。溶接、接着、または他の方法などの他の方法を用いて、ハンドル１７０をチューブ１９９に取り付けてもよい。他の実施形態は、ハンドル１７０を円筒圧力容器１９１に取り付けてもよく、いくつかの実施形態は、異なる形状のハンドルを有してもよく、さらなる追加の実施形態は、ハンドル１７０を含まなくてもよい。また、いくつかの実施形態は、タイヤ着座工具１９０をより容易に運搬できるようにするストラップを含んでもよい。

グリップ１４０が圧力容器１９１から径方向に延在するように構成されているが、グリップ１４０は、圧力容器１９１の長手方向軸心に対して垂直でなくてもよい。多くの実施形態において、グリップ１４０は、径方向に測定された長さがグリップ１４０の幅または横幅よりも大きくてもよい。いくつかの実施形態において、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、グリップ１４０は、ハンドル１７０（ハンドルが含まれる場合）から略直角（例えば９０度±３０度）に延在してもよい。他の実施形態において、グリップ１４０およびハンドル１７０は、互いに並んでまたは他の角度で延在してもよい。解放コントロール１５５がグリップ１４０に近い位置、例えば１５センチメートル（ｃｍ）以内に配置されるのが典型的である。様々な実施形態において、解放コントロール１５５は、グリップ１４０を保持しているのと同じ手の指、典型的にはユーザの人差し指を用いて作動させることができる位置に配置されてもよい。

いくつかの実施形態は、単純な円筒状のグリップを特色としてもよいが、他の実施形態は、本明細書中で図案化ピストルグリップと称される、図１Ｂに示すようにピストル銃と同様に成形されたグリップ１４０を特色とする。図案化ピストルグリップは、単純な円筒状のグリップよりも良好に手にフィットするように造形されてもよく、より安定した取り回しを可能にするようなテクスチャが与えられてもよい。図案化ピストルグリップ１４０は、タイヤ着座装置の軸方向において測定された横幅がグリップ１４０の幅よりも大きくてもよく、圧力容器１９１から離れる径方向に測定された長さが幅または横幅のいずれかよりも大きくてもよい。テクスチャは、図１Ｂに示すようにグリップ１４０の各側に貼付されたグリッププレートに、ユーザの手掌において把持されたときにより快適で安定したグリップを提供するように設計されたテクスチャ面を提供することにより達成してもよい。また、図案化ピストルグリップ１４０は、把持をより容易にするため、タイヤ着座装置の近端に向けて角度付けされてもよい。

解放コントロール１５５は、トリガのように成形され、ピストルグリップのトリガと同様の場所に位置決めされてもよい。トリガ状に成形された解放コントロールを有する実施形態について、解放コントロールは、銃のトリガに似た方法で、解放コントロールをピストルグリップ１４０に向けて握ることにより作動させられる。また、解放コントロール１５５の偶発的な作動の可能性を低減することを助けるため、トリガガード１５８を設けてもよい。いくつかの実施形態において、解放コントロールは、トリガの代わりに、ピストルグリップ１４０に向かう方向にボタンを押圧する（またはボタンを指で握る）ことにより作動させることができるピストルグリップ１４０上のボタンとして実装してもよい。他の実施形態は、解放コントロール１５５を、やはりグリップ１４０を保持しているのと同じ手を用いて作動させることができる、グリップ１４０から１５センチメートル（ｃｍ）以内の範囲外の場所に位置決めしてもよい。かかる実施形態において、解放コントロール１５５は、トリガ、ボタン、レバー、パドルとして成形されてもよく、または解放コントロール１５５を作動させるために引く、押す、触る、移動させる、もしくはその他操作することができる他の形状を有してもよい。

グリップ１４０は、後端キャップ１９２から遠端キャップ１２１までの様々な場所において圧力容器１９１に取り付けてもよい。いくつかの実施形態において、グリップ１４０は、中間点付近の点において、すなわち端キャップ１２１と１９２との中間で、圧力容器１９１から径方向に延在する。かかる実施形態において、グリップ１４０は、圧力容器１９１の中間点のいずれかの側から１５ｃｍ以内、または他の実施形態において、中間点のいずれかの側から１５ｃｍ未満のいずれかの範囲（例えば１２ｃｍ、１０ｃｍ、５ｃｍ等）内の点から径方向に延在してもよい。いくつかの実施形態において、グリップ１４０は、チューブ１９９およびノズル１００の重量のために円筒圧力容器１９１の遠端により近くてもよいタイヤ着座装置１９０の重心においてまたはその付近（例えば１５ｃｍ以内またはそれよりも大きいもしくは小さい範囲内）に取り付けてもよい。グリップ１４０は、溶接、ボルト留め、接着、ネジ付き継手、または他の取付技法を含む、用いられる材料について好適ないずれかの技法を用いて円筒圧力容器１９１に取り付けてもよい。導管１４１が圧力容器１９１の壁を通過する点およびプレナム１４１と圧力容器１９１の外壁との間などにおいて、加圧気体が逃げないように継ぎ目または間隙を封止するために、グリップ１４０の周りの特定の場所においてガスケットまたは他の材料が要求され得る。グリップ１４０の構成に依存して、グリップ１４０の構成において追加のガスケット材料を用いてもよい。

図１Ｃのタイヤ着座装置１９０の断面図を参照すると、ガスバルブ２００が円筒圧力容器１９１の遠端付近に設けられている。様々な実施形態において、ガスバルブ２００は、解放コントロール１５５の作動に応答して開くことにより、円筒圧力容器１９１の遠端上で出口１２４からの気体流を制御するように圧力容器１９１の内側に位置決めされてもよいが、他の実施形態は、ガスバルブ２００を圧力容器１９１の外側に位置決めしてもよい。ガスバルブ２００が開かれれば、一次気体レザーバ１９５における加圧気体は、出口１２４、チューブ１９９、ノズル１００を通じてノズル出口１１４から外に流れることができる。図示の実施形態において、ガスバルブ２００は、ガスバルブ２００における制御レザーバを解放コントロール１５５の作動により開くことができる解放バルブ１５０に空気的に連結する導管１４１を用いて空気的に制御される。解放バルブ１５０が開いていれば、気体は、制御レザーバから導管１４１および解放バルブ１５０を通じて排出ポート１５９から周囲の大気に流れることができる。空気的に制御されるガスバルブ２００の動作は、本明細書中で後に検討する。タイヤ着座装置１９０の他の実施形態は、電気的に操作されるバルブ、ガスバルブを開くために解放コントロール１５５からの機械的リンケージを用いるバルブ、油圧制御バルブ、または解放コントロール１５５の作動に応答して速やかに開くことができる他のいずれかの種類のガスバルブを含む、出口１２４からの気体流を制御するための他の種類のガスバルブを用いてもよい。

図１Ｄは、タイヤ９０をリム８０上に着座させるために用いられているタイヤ着座装置１９０を示す。タイヤ着座装置１９０は、空気、窒素（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、または他の気体などの加圧気体で充填されたタンクまたは円筒圧力容器１９１を含む。円筒圧力容器１９１は、外部加圧気体ソースを入力ポート１６１に接続し、入力バルブハンドル１６２を回すことにより入力バルブ１６１を開くことで、加圧気体を圧力容器１９１内に流れさせることにより充填させてもよい。いくつかの実施形態において、圧力容器１９１における気体の一次圧力をユーザ６０に示すために圧力ゲージを設けてもよい。

ユーザ６０は、手６１を用いてグリップ１４０を保持することによりタイヤ着座装置１９０を保持してもよい。ユーザ６０は、さらなる安定性を提供するため、他方の手を用いてハンドル１７０（不図示）、円筒圧力容器１９１、またはチューブ１９９を保持してもよい。ユーザ６０は、次いで、ノズルがリム８０上のチューブレスタイヤ９０に向けて位置決めされるようにタイヤ着座装置１９０を操作し、リムブラケット１１９をリム８０のリップ８１に対して位置決めしてもよい。これにより、ノズル出口１１４がリム８０とリム８０上に装着されたタイヤ９０との間に位置決めされる。また、タイヤバンパ１１７によりタイヤ９０をノズル出口１１４の縁から離れるように押すことで、タイヤ着座装置１９０を適正な位置に配置することを助けてもよい。

ノズル１００は、出力継手１２２内に嵌合されたチューブ１９９により圧力容器１９１の遠端上の出口１２４に空気的に連結されている。ノズル１００が出口１２４に空気的に連結された状態で、圧力容器１９１の出口１２４から解放された加圧空気は、チューブ１９９を通じてノズル１００から外に流れることが可能である。チューブ１９９の長さは、様々な実施形態において異なってもよいが、いくつかの実施形態において、チューブ１９９の長さは、ユーザ６０が非常に大きく屈み込むことを要求することなくユーザ６０がリムブラケット１１９を床上のリム８０のリップ８１に対して位置決めするとともに、空気により飛ばされたデブリがユーザ６０の顔に当たらないようにユーザ６０の顔をタイヤ９０から十分に遠く保つことができるように、十分に長くてもよい。チューブ１９９の最適な長さは円筒圧力容器１９１および／またはノズル１００の長さに依存し得るが、直径１０〜１３ｃｍおよび長さ４５〜７５ｃｍである６リットル圧力容器１９１について、チューブ１９９の長さが少なくとも３０ｃｍであると適正な距離となり得る。少なくとも１つの実施形態は、内径１２ｃｍおよび長さ５５ｃｍでグリップ１４０が圧力容器１９１の中間付近に配置された圧力容器１９１で、長さ６０ｃｍのチューブ１９９を用いてもよい。

ユーザ６０は、次いで、グリップ１４０を保持している手６１の指６２を用いて、ピストルグリップ上でトリガのように成形および位置決めされてもよい解放コントロール１５５を作動させてもよい。他の実施形態において、解放コントロール１５５は、異なる位置に配置されてもよく、異なるように作動させられてもよい。解放コントロール１５５の作動により、ガスバルブ２００が開き、圧力容器１９１における一次気体レザーバ１９５の加圧気体が円筒圧力容器１９１の遠端上の出口１２４を通り、チューブ１９９およびノズル１００を通じて流れることで、ノズル出口１１４から出る気体ストリームを形成してもよい。気体ストリームは、リム８０のリップ８１とタイヤ９０のビード９１との間からタイヤ９０内に流れる。タイヤ９０内に速やかに吹き込まれ得る大きい体積の空気により、タイヤ９０の内側の空気の圧力と周囲気圧との間に圧力差が発生し、ビード９１をリップ８１に対して押すことでタイヤ９０をリム８０に対して封止するとともに、タイヤ９０を適正な動作圧力まで十分に膨脹させ得る。いくつかの実施形態において、解放コントロール１５５を作動させるとともにタイヤ９０をリム８０上に着座させながら加圧空気ソースをリム８０のバルブステムに接続することで、タイヤを膨脹させる作業を容易にするとともにタイヤ９０の内側と外気との間の圧力差の発生を助けるさらに別の空気ソースを提供してもよい。

いくつかの実施形態において、ノズル１００は、Ｖｅｎｔｕｒｉ効果および／またはＢｅｒｎｏｕｌｌｉの原理を用いて気体ストリームがノズル１００を通じて流れる際に大気をノズル１００内に引き込むことで、タイヤ８０内に吹き込まれる空気の体積を増加させてもよい。ノズルの他の実施形態は、Ｖｅｎｔｕｒｉ効果および／またはＢｅｒｎｏｕｌｌｉの原理を利用してノズルを通じて流れない大気をタイヤ内に引き込む出口設計を組み込んでもよい。これらのノズル設計のいずれかにより、タイヤ着座装置１９０の全体的な効率を増加させ、より従来的なノズルが用いられる場合に要求されるであろうよりも小さい圧力容器１９１をタイヤ９０の所与のサイズについて用いることが可能となり得る。

出口１２４が圧力容器１９１の遠端上に配置された状態で円筒圧力容器１９１から径方向に延在するグリップ１４０により、従来の設計と比較して、タイヤ着座装置１９０のより容易な取り回しが可能になり得る。ガスバルブ２００およびノズル１００により提供される効率のために従来の設計と比較してより小さいサイズの圧力容器１９１により、タイヤ着座装置１９０のより軽い重量が可能となり得る。また、円筒圧力容器１９１のより小さいサイズおよびより軽い重量により、人がタイヤ着座装置１９０を用いることがより容易となり得る。多くの場合、ユーザ６０は、グリップ１４０を片手６１で保持するとともに他方の手が空いた状態でタイヤ着座装置１９０を取り回すことが可能となり得る。また、タイヤ着座装置１９０の設計により、ユーザ６０は、顔をタイヤ９０およびリム８０から十分に離した状態に保つことが可能になる。これは、タイヤ着座装置１９０から放出された高速で大量の空気により塵埃、水、および他のデブリがタイヤ９０から飛ばされ、ユーザ６０に向かって吹き戻され得るため、望ましいこともある。

図２Ａおよび図２Ｂは、図１Ａの断面切断平面Ｃ：Ｃの透視図から取られた側断面図である。図２Ａは、閉位置におけるガスバルブ２００を示す。ピストン２３２は、一次気体出口１２４に対して着座することで、気体が出口１２４を通じて一次気体レザーバ１９５から出ることを妨げることができる。ガスケットもしくはゴムＯリング２２５、または他の種類の封止が出口１２４に対して着座するようにピストン２３２上に位置決めされてもよいが、他の実施形態は、Ｏリングを代わりに出口１２４上に位置決めしてもよい。他の実施形態は、ピストン２３２および出口１２４について用いられる材料と様々な部品の製造公差とに依存して、Ｏリング２２５の使用を要求し得る。ピストン２３２は、スチール、鉄、アルミニウム、または別の金属、ＰＶＣ、ポリカーボネート、ＡＢＳ、およびＤｕＰｏｎｔのＤｅｌｒｉｎ（登録商標）アセタール樹脂を含むポリオキシメチレンなどのポリアセタール重合体を含むがそれらに限定されないいずれかの好適な材料で作製されてもよい。

ピストン２３２は、閉端２３１を有するシリンダ２３０内に嵌合するように成形されてもよい。図２Ａと図２Ｂとを比較する際に見られるように、ピストン２３２は、シリンダ２３０内で往復摺動するように構成されている。ピストン２３２がシリンダ２３０内に速やかに戻るように摺動する際にピストン２３２のための緩衝を提供するため、大きいＯリング２３９をシリンダ２３０の背後に設けてもよい。装置は、ピストン２３２の面取りされた端部（すなわちバネ２３６Ａの反対側の端部）がシリンダ２３０の縁を越えて摺動することで、そのゴムＯリング２２５が出口１２４に対して押圧されるように構成されている。ピストン２３２の他端は、シリンダ２３０内に残り、バネ２３６Ａの力および制御レザーバ２３５Ａ内の制御圧力の作用を受ける。

シリンダ２３０は、ピストン２３２が一次気体出口３２４を封止する定位置に摺動することを可能にするように、支持体２０２Ａ、２０２Ｃにより位置決めされてもよい。支持体の数は、実施形態の間で変動してもよいが、ほとんどの実施形態は、３つまたは４つの支持体を有してもよく、支持体２０２Ｂおよび２０２Ｄは、図２Ａにおいて不可視である。支持体２０２Ａ、２０２Ｃは、用いられる材料と実施形態の詳細とに依存して、溶接、接着、ボルト、または他の取付機構を用いて、シリンダ２３０の外壁と遠端キャップ１２１との両方に固定されてもよい。他の実施形態において、支持体は、シリンダ２３０の外壁および円筒圧力容器１９１の内壁に固定されてもよい。圧縮バネ２３６Ａがシリンダの閉端２３１とピストン２３２との間に位置決めされることで、ピストン２３２が出口１２４に対して着座された状態に保つことを助ける力を提供してもよい。いくつかの実施形態において、ピストン２３２は、圧縮バネ２３６Ａを位置決めするとともにピストン２３２が閉端２３１に向けて移動する際にバネ２３６Ａ／Ｂのための空間を提供するためのキャビティ２３４を有してもよい。ピストン２３２は、ピストンリングのための環状スロット２３３を含んでもよい。いくつかの実施形態は、そうでない場合にピストン２３２とシリンダ２３０との間にそれらのみにより形成され得るよりも緊密な封止を形成するため、ピストン２３２の周りに嵌合させることができる環状スロット２３３におけるピストンリングを含んでもよい。

少なくとも１つの実施形態において、シリンダ２３０、支持体２０２、および出力継手１２２は、遠端キャップ１２１内に挿入し、次いで、適所に溶接またはその他固定することが可能な統合された部品として鋳造、機械加工、またはその他形成してもよい。統合部品は、ピストン２３２を出力継手１２２を通じてシリンダ２３０内に挿入することを可能にするように設計されている。次いで、出口１２４として作用する別個の部品が、出力継手１２２に切り込まれたネジにねじ込まれてもよい。出口１２４として作用する別個の部品は、Ｏリング２２５が出口１２４に対して押圧され、ピストン２３２が出口１２４に対して押圧されれば気密封止を形成することが可能であるように、ピストン２３２未満の直径を有する開口を有する。この種の構成により、単純にチューブ１９９を出力継手１２２からねじ込み解除し、出口１２４として作用する別個の部品をねじ込み解除することで、ピストン２３２を出力継手１２２を通じて取り外すことを可能にすることにより、ピストン２３２および／またはＯリング２２５を保守することが可能になる。

シリンダ２３０の閉端２３１とピストン２３２との間に制御レザーバ２３５Ａを形成してもよい。一次気体レザーバ１９５は、制御レザーバ２３５Ａよりも容積がはるかに大きい。ピストン２３２および制御レザーバ２３５Ａは、典型的には、出口１２４に対して一次気体レザーバ１９５と同じ側に配置されている。そのため、ピストン２３２は、レザーバ１９５の外側からでなく（例えば出口１２４の外側からでなく）、一次気体レザーバ１９５内からバルブを閉じた状態に保持するものと考えることができる。制御レザーバ２３５Ａの容積は、シリンダ２３０内におけるピストン２３２の位置に依存し、図２Ａに示すようにピストン２３２が出口１２４に対して着座していれば制御レザーバ２３５Ａの容積が最大となる。導管１４１は、制御レザーバ２３５Ａとグリップ１４０におけるプレナム２４２とを空気的に連結することで、気体が制御レザーバ２３５Ａとプレナム１４２との間を流れることを可能にしてもよい。導管１４１は、チューブ、パイプ、継手、または他のハードウェアを含んでもよい。導管１４１は、圧力容器１９１の壁を通じて圧力容器１９１から出てもよい。出口点は、気体が導管１４１の周りで圧力容器１９１から逃げないように、ゴム封止、ガスケット、接着、溶接、または他の方法を用いて封止してもよい。グリップ１４０は、様々な実施形態において異なるように製作してもよいが、一実施形態は、ネジ、接着、溶接、または他の方法を用いて取り付けられる２つの「クラムシェル」型の半部を用いてグリップ１４０を製作してもよく、気密封止の形成を助けるために２つの半部の間にガスケットを用いてもよい。

解放バルブ１５０は、入力がプレナム１４２および導管１４１を介して制御レザーバ１３５Ａに空気的に連結されるように位置決めされてもよい。解放バルブ１５０の出力は、排出ポート１５９に空気的に連結されてもよい。解放バルブ１５０は、図示のようにポペットバルブであってもよいし、他の実施形態において、いずれの種類のガスバルブであってもよい。解放バルブ１５０は、気密封止を形成するためにバルブシート１５７と結合するように構成されたバルブ本体１５２を含んでもよい。バネ１５３Ａは、バルブ本体１５２をバルブシート１５７に対して着座された状態に保つ力を提供してもよい。ロッド１５４は、解放コントロール１５５をバルブ本体１５２に機械的に連結してもよい。

圧力容器１９１を一次圧力まで充填するために少なくとも数秒（例えば３秒以上）かけるように比較的低い速度で気体が圧力容器１９１に進入する限り、一次気体レザーバ１９５が入力ポート１６０を通じて加圧気体で充填される際、気体は、シリンダ２３０とピストン２３２との間を通過し、制御レザーバ２３５Ａを加圧することができる。図示の実施形態において、一次気体レザーバ１９５と制御レザーバ２３５Ａとの間を少量の気体が通過できるように、ピストン２３２とシリンダ２３０との間にわずかな間隙が残されてもよい。本明細書中に記載のガスバルブの追加の実施形態において示し得るように、または詳細に説明しない他の方法により、制御レザーバ２３５Ａを加圧する他の手段を設けてもよい。気体が一次気体レザーバ１９５および制御レザーバ２３５Ａを加圧する際、一次気体レザーバ１９５は、制御レザーバ２３５Ａよりもわずかに高い圧力にあってもよいが、一旦入力バルブ１６１がオフにされ、気体が一次気体レザーバ１９５に進入しなくなると、制御レザーバ２３５Ａは、速やかに一次気体レザーバ１９５と均衡した状態に達してもよい。

図２Ａに示すようにガスバルブ２００が閉状態にあれば、出力１２４における圧力は、典型的には、標準的な大気圧であってもよい。他の圧力レベルは、周囲の大気の圧力に対して測定される。

ピストン２３２に対して作用する閉じる力は、圧縮バネ２３６Ａの力と、ピストン２３２に対して作用する制御レザーバ２３５Ａにおける気体の力とを含み、後者の力は、制御圧力に以下でピストン面積と称される最大点におけるピストン２３２の断面積を掛けたものに等しい。ピストン２３２に対する開く力は、出口１２４におけるいずれかの圧力に以下で出口面積と称される出口１２４の断面積を掛けた力と、ピストン２３２に対して作用する一次気体レザーバ１９５における気体の力とを含み、後者の力は、一次圧力にピストン面積と出口面積との差を掛けたものに等しい。ピストン面積と出口面積との差により表される面積は、環状リング２２９として見ることが可能である。

ピストルグリップ（例えばバルブ解放用のトリガ機構を有するグリップ１４０）を特色とする様々な実施形態により、ユーザは、一方の広げた手でタンクを保持および操作することで、ノズルを安全にユーザの顔から離した状態を保ちながら、ノズルをタイヤとリムとの間に方向付けることが可能になる。ガスバルブ２００は、解放コントロール１５５を押すことでピボット１５６の周りを回転させ、ロッド１５４を押させることにより、解放バルブ１５０を開くことにより開いてもよい。ロッド１５４の移動により、バルブ本体１５２がバルブシート１５７から離れるように移動し、解放バルブ１５０が開くにつれバネ１５３Ｂが圧縮される。解放バルブ１５０が開くことにより、制御レザーバ２３５Ａにおける加圧気体は、導管２４１、プレナム２４２、開いた解放バルブ２５０、および排気ポート２５９を通過することが可能になる。この経路がピストン２３２とシリンダ２３０との間の間隙よりもはるかに大きい限り、気体は、一次気体レザーバから置換されることが可能であるよりもはるかに速く制御レザーバ２３５Ａから逃げる。これにより、制御圧力を、周囲の大気圧に向かって降下させることができる。制御圧力が低下するにつれ、ピストン２３２に対する閉じる力が低下する。制御圧力が解放圧力まで降下すれば、ピストン２３２に対する開く力が閉じる力を超えてもよく、ピストン２３２がシリンダ２３０内で摺動し始め、気体が出口１２４を通じて逃げてもよく、出口１２４における圧力を増加させてもよい。これにより、ピストン２３２に対する開く力が増加し、制御レザーバ２３５Ａが小さくなり、圧縮バネ２３６Ａがさらに圧縮され、それらの両方によりピストン２３２に対する閉じる力が増加し得るにもかかわらず、増加した開く力が閉じる力に打ち勝ち、ピストン２３２が速くシリンダ２３０内に摺動し、ガスバルブ２００が速やかに開く。発明者の概算において、多くの実施形態は、０．１０秒（ｓ）未満で開くことができ、いくつかの実施形態は、２０〜５０ｍｓなどの数十ミリ秒（ｍｓ）で開くことができるが、他の実施形態は、さらに速く開くことができ、いくつかは、０．１０秒よりも遅く（例えば最大０．３５秒程度）開くことができる。

開位置におけるガスバルブ２００の断面図である図２Ｂを参照して、ピストン２３２は、シリンダ２３０内に摺動することで、気体が出口１２４を通じて逃げることを可能にしている。解放バルブ１５０がバネ１５３Ｂの閉じる力に打ち勝つために十分な力で開くように保持されている限り、ピストン２３２の位置のためにはるかに小さくなった制御レザーバ１３５Ｂは、周囲の大気の圧力またはその付近にあってもよく、ピストンに対する唯一の閉じる力がより圧縮されたバネ１３６Ｂからのものであってもよい。一次圧力にピストン面積を掛けたものがより圧縮されたバネ２３６Ｂからの力よりも大きくなるように十分な一次圧力を発生させ続ける十分な気体が一次気体レザーバ１９５に存在する限り、ガスバルブ２００は、開き続けることになる。

一旦、十分な気体が出口１２４を通じて一次気体レザーバ１９５から逃げてバネ２３５Ｂからの力（バルブが開いているときに圧縮される）がピストン面積に作用する一次圧力を超えると、ピストン２３２は、出口１２４に対して摺動し、ガスバルブ２００を閉じることができる。一次気体レザーバ１９５内の圧力が十分に低いレベルに下降するときのバネ２３５Ｂの圧力によるガスバルブ２００の閉鎖は、解放バルブ１５０の位置とは独立して、すなわち、解放バルブ１５０が開いたまたは閉じた状態で、生じることが可能である。

ガスバルブ２００は、異なるアプリケーションにおいて用いるために設計された様々な実施形態において様々な寸法で構築してもよい。上記の６リットル圧力容器１９１と矛盾しない一実施形態において、出力継手１２２は、１．５インチ（ｉｎ．）ネジ付きパイプと結合するように設計されてもよい。円筒状のシリンダ２３０の内径は、１．６ｉｎ．〜２．２５ｉｎ．超の範囲であってもよく、一実施形態は、シリンダに内径約１．８ｉｎ．のシリンダを用いる。発明者の実験に基づき、シリンダ２３０の内側の断面積が出口１２４の面積よりも少なくとも１０％大きければ、ガスバルブ２００は良好に動作する。他の実施形態は、出口１２４およびシリンダ２３０について広範囲のサイズを用いてもよく、例えば、いくつかの実施形態において、シリンダ２３０のサイズは、０．２５インチ〜１２インチの範囲内で変化し、対応するサイズの出力および継手を用いてもよい。さらに他の実施形態において、円筒圧力容器１９１の直径は、シリンダ２３０と圧力容器１９１の壁との間に気体が自由に流れるための十分な空間が残されている限り、いずれのサイズであってもよい。導管１４１は、様々なサイズであってもよいが、いくつかの実施形態は１／４ｉｎ．、他の実施形態は１／２ｉｎ．のパイプおよび継手を用いてもよい。他の実施形態は、様々な継手とともにより大きいパイプまたはチューブを用いてもよい。

図３Ａおよび図３Ｂならびに図４Ａ〜図４Ｄは、すべて、チューブレスタイヤ着座装置の様々な実施形態において用いるために適していても、または他の用途を有していてもよい、空気制御式の高速開放型のガスバルブ３００の同じ代替の実施形態を示す。このため、これらの図面を通じて同じ参照符号を用い、説明における様々な図面を参照し得る。図示の実施形態は、スタンドアローン型ガスバルブ３００についてのものであるが、当業者は、ガスバルブ３００を図１Ａ〜図１Ｄに示すものと同様の実施形態の円筒圧力容器に直接一体化させるように適合させる方法を容易に理解することができる。

ガスバルブ３００は、円筒状の本体３０１を有し、２つの端キャップ３１１、３２１が本体３０１に取り付けられることで、一次気体レザーバ３０５を形成してもよい。他の実施形態において、一次気体レザーバ３０５は、他の部品の構成とともに形成されてもよく、球状、立方体状、円錐状、または他の容積形状などの他の形状を有してもよい。図示の実施形態において、端キャップ３１１、３２１および本体３０１は、特定の実施形態の目標とする動作圧力、サイズ、形状、重量、コスト、または他の設計パラメータに依存して、スチール、鉄、アルミニウム、または別の金属、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）プラスチック、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ＰｌａｓｔｉｃｓのＬｅｘａｎ（登録商標）などのポリカーボネートプラスチック、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）プラスチックなどの重合体、または他の好適な材料で構築してもよい。端キャップ３１１、３２１は、溶接、接着、ネジ、ボルト、外部クランプ、または気密封止を形成する他の方法を含むがそれらに限定されない、用いられる材料に適切な方法を用いて、本体３０１に取り付けてもよい。

入力端キャップ３１１は、入力継手３１２に接続することができる外部圧力容器などの外部ソースから一次気体レザーバ３０５内に気体を受け入れるため、ネジ３１３を有する入力継手３１２により形成された一次気体入力開口３１０を有してもよい。入力ソースは、クイック接続継手、スリーブ継手、またはネジ、接着、差込型マウント、クイック接続、溶接、摩擦、もしくは一次気体レザーバが加圧される際に気密またはほぼ気密の封止を形成可能な他の方法で適所に保持することができる他の種類の接続を含むがそれらに限定されない、いくつかの実施形態における他の種類の接続を用いてガスバルブ３００に接続されてもよい。出力端キャップ３２１は、ネジ３２３を有する出力継手３２２により形成された一次気体出口開口３２０を有してもよい。出力導管が、ネジ３２３または入力継手３１２について上で説明した他の種類の接続を用いて出力継手３２２に接続されてもよい。

制御ブロック３４０が、ボルト、溶接、接着、または他の取付方法により本体３０１に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態において、制御ブロック３４０は、ピストルグリップなどのハンドルまたはグリップとして成形してもよい。図示の実施形態においてＳｃｈｒａｄｅｒバルブである充填バルブ３６０が、制御ブロック３４０から延在してもよい。また、解放バルブボタン３５５がアクセス可能であってもよく、排出ポート３５９が制御ブロック３４０の一端上に見えてもよい。いくつかの実施形態において、制御ブロック３４０は、距離をおいてバルブを制御するため、バルブ本体３０１から離れて配置されてもよい。かかる実施形態において、制御ブロック３４０は、本体３０１から離れるように延在するように構成された導管３４１によりバルブに接続されている。

また、図３Ｂは、２つの断面切断平面を示す。断面切断平面Ａ：Ａは、図４Ａおよび図４Ｃの断面図について用いられる平面の概ねの位置を示す。図５Ａ、図６、図７、図８、および図９Ｂの断面図は、それらの関連付けられた実施形態における同様に位置決めされた切断平面からのものである。断面切断平面Ｂ：Ｂは、図４Ｂおよび図４Ｄの断面図について用いられる平面の概ねの位置を示し、図５Ｂおよび図９Ｃの断面図は、それらの関連付けられた実施形態における同様に位置決めされた切断平面からのものである。

図４Ａは、図３Ｂの断面切断平面Ａ：Ａの透視図から取られた側断面図である。図４Ｂは、図３Ｂの断面切断平面Ｂ：Ｂの透視図から取られた前断面図である。図４Ｂは、閉位置におけるガスバルブ１００を示す。ピストン３３２は、一次気体出口３２４に対して着座することで、気体が一次気体出口開口３２０を通じて一次気体レザーバ３０５から出ることを妨げることができる。ガスケット、ゴムＯリング３２５、または他の種類の封止が一次気体出口３２４において位置決めされてもよいが、他の実施形態は、Ｏリングを代わりにピストン３３２上に位置決めしてもよい。他の実施形態は、ピストン３３２および一次気体出口３２４について用いられる材料と様々な部品の製造公差とに依存して、Ｏリング３２５の使用を要求しないこともある。ピストン３３２は、スチール、鉄、アルミニウム、または別の金属、ＰＶＣ、ポリカーボネート、ＡＢＳ、およびＤｕＰｏｎｔのＤｅｌｒｉｎ（登録商標）アセタール樹脂を含むポリオキシメチレンなどのポリアセタール重合体を含むがそれらに限定されないいずれかの好適な材料で作製されてもよい。

ピストン３３２は、閉端３３１を有するレセプタクル３３０内に嵌合し、レセプタクル３３０において往復摺動するように成形されてもよい。図４Ａと図４Ｃとを比較する際に見られるように、ピストン３３２は、円筒状のレセプタクル３３０内で往復摺動するように構成されている。装置は、ピストン３３２の面取りされた端部（すなわちバネ３３６Ａの反対側の端部）がレセプタクル３３０の縁を越えて摺動することで、ゴムＯリング３２５または一次気体出口３２４において位置決めされた他の封止に対して押圧されるように構成されている。ピストン３３２の他端は、シリンダレセプタクル３３０内に残り、バネ３３６Ａの力および制御レザーバ３３５Ａ内の制御圧力の作用を受ける。

レセプタクル３３０およびピストン３３２は、形状が円筒状であって円形の断面を有してもよく、または他の実施形態において、八角形、正方形、楕円形、または他の形状などの他の断面形状を有してもよい。レセプタクル３３０は、ピストン３３２が一次気体出口３２４を封止する定位置に摺動することを可能にするように、支持体３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃにより位置決めされてもよい。支持体の数は、実施形態の間で変化してもよい。支持体３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃは、用いられる材料と実施形態の詳細とに依存して、溶接、接着、ボルト、または他の取付機構を用いて、レセプタクル３３０の外壁と本体３０１の内壁との両方に固定されてもよい。他の実施形態において、支持体は、レセプタクル３３０の外壁および出力端キャップ３２１に固定されてもよい。圧縮バネ３３６Ａがレセプタクルの閉端３３１とピストン３３２との間に位置決めされることで、ピストン３３２が一次気体出口３２４に対して着座された状態に保つことを助ける力を提供してもよい。いくつかの実施形態において、ピストン３３２は、圧縮バネ３３６Ａを位置決めするとともにピストン３３２が閉端３３１に向けて移動する際にバネのための空間を提供するためのキャビティ３３４を有してもよい。

いくつかの実施形態において、識別されたコンポーネントのいくつかは、レセプタクル３３０、閉端３３１、支持体３０２Ａ〜３０２Ｃ、および端キャップ３２１を含む部品などの単一部品として鋳造および／または機械加工されてもよい。かかる実施形態において、バネ３３６Ａおよびピストン３３２を、レセプタクル３３０内に挿入し、次いで、一次気体出口３２４を含む出力継手３２２を、ネジ、溶接、接着、または他の何らかの取付手段を用いて端キャップ３２１に取り付けることが可能である。

ピストン３３２は、そうでない場合にピストン３３２とレセプタクル３３０との間にそれらのみにより形成され得るよりも緊密な封止を形成するため、ピストン３３２の周りに嵌合されるかまたはピストン３３２の一体的な一部であってもよく、ピストン３３２とレセプタクル３３０との間に配置されてもよい１つ以上のピストンリング３３３を含んでもよい。いくつかの実施形態において、レセプタクル３３０とピストン３３２との間の摩擦を低くしながら、レセプタクル３３０とピストン３３２との間に緊密な封止を形成することが有益であり得る。ピストンリング３３３は、ピストン３３２およびレセプタクル３３０について用いられる材料に依存して、ポリアセタール、ナイロン、革、ゴム、または他の材料などの、摩擦を最小化するとともに良好な封止を形成することを助ける材料で作製されてもよい。

レセプタクル３３０の閉端３３１とピストン３３２との間に制御レザーバ３３５Ａを形成してもよい。ピストン３３２および制御レザーバ３３５Ａは、典型的には、一次気体出口開口３２０に対して一次気体レザーバ３０５と同じ側に配置されている。そのため、ピストン３３２は、一次気体レザーバ３０５の外側からでなく（例えば一次気体出口開口３２０の外側からでなく）、一次気体レザーバ３０５内からバルブを閉じた状態に保持するものと考えることができる。制御レザーバ３３５Ａの容積は、レセプタクル内におけるピストン３３２の位置に依存し、図４Ａに示すようにピストン３３２が一次気体出口３２４に対して着座していれば制御レザーバ３３５Ａの容積が最大となる。導管３４１は、制御レザーバ３３５Ａと制御ブロック３４０におけるプレナム３４２とを空気的に連結することで、気体が制御レザーバ３３５Ａとプレナム３４２との間を流れることを可能にしてもよい。導管３４１は、チューブ、パイプ、継手、または他のハードウェアを含んでもよい。導管３４１が導管３４１における気体と一次気体レザーバ３０５との間を分離しているため、導管３４１を通じて流れる気体は、一次気体レザーバ３０５を通じて流れるものと考えられるべきではない。導管３４１は、本体３０１を通じて外に出てもよい。出口点は、気体が導管３４１の周りで一次気体レザーバ３０５から逃げないように、ゴム封止、ガスケット、接着、溶接、または他の方法を用いて封止してもよい。制御ブロック３４０は、様々な実施形態において異なるように製作してもよいが、一実施形態は、ネジ、接着、溶接、または他の方法を用いて取り付けられる上部と底部とを用いて制御ブロック３４０を製作してもよい。

解放バルブ３５０は、入力がプレナム３４２および導管３４１を介して制御レザーバ３３５Ａに空気的に連結されるように位置決めされてもよい。解放バルブ３５０の出力は、排出ポート３５９に空気的に連結されてもよい。解放バルブ３５０は、図示のようにポペットバルブであってもよいし、ボールバルブ、バタフライバルブ、ダイアフラムバルブ、または手動で、電気的に、空気的に、油圧的に、もしくはその他制御することができる他の種類のバルブを含むがそれらに限定されない、他の実施形態におけるいずれの種類のガスバルブであってもよい。解放バルブ３５０は、気密封止を形成するためにバルブシート３５７と結合するように構成されたバルブ本体３５２を含んでもよい。バネ３５３Ａは、バルブ本体３５２をバルブシート３５７に対して着座された状態に保つ力を提供してもよい。ロッド３５４は、バルブ本体３５２を解放ボタン３５５に接続してもよい。

制御気体入口と呼ばれてもよい充填バルブ３６０により、外部ソースからの気体が、最初に一次気体レザーバを通じて流れることなく、プレナム３４０に進入し、導管３４１を通じて制御レザーバ３３５Ａ内に流れることが可能になる。制御レザーバ３３５Ａが制御圧力に加圧されている際、制御レザーバ３３５Ａにおける気体により、ピストン３３２を一次気体出口３２４に対して押すピストン３３２に対する追加の力が提供される。制御レザーバ３３５Ａは、様々な実施形態において様々な方法を用いて気体が充填され、加圧されてもよく、かかる実施形態のいくつかを以下で説明する。

バルブにより解放される高圧気体の気体レザーバは、実際、典型的には、制御レザーバ３３５Ａよりも容積がはるかに大きい。これは、一次気体入力開口３１０を介して一次気体レザーバ３０５を加圧気体ソースに接続することにより達成することができる。加圧気体ソースは、一次気体入力開口３１０を介して一次気体レザーバ３０５に接続されるタンクもしくは他のレザーバ、または高圧気体ラインであってもよい。気体は、様々な実施形態において様々な方法を用いて一次気体レザーバ３０５に進入してもよいが、図４Ａ〜図４Ｄに示す実施形態において、気体は、一次気体入力開口３１０を通じて進入することで、一次気体レザーバ３０５を一次圧力まで加圧してもよい。図４Ａに示すようにガスバルブ３００が閉状態にあれば、多くのアプリケーションにおいて、一次気体出力開口３２０における圧力は、典型的には、標準的な大気圧であってもよいが、いくつかの実施形態において、一次気体出力開口３２０における圧力は、他の何らかの圧力レベルにあってもよく、以下の計算は、ガスバルブ３００が閉じていれば周囲の大気の圧力にある一次気体出力開口３２０における圧力に基づいている。他の圧力レベルは、周囲の大気の圧力に対して測定される。

ピストン３３２に対して作用する閉じる力は、圧縮バネ３３６Ａの力と、ピストン３３２に対して作用する制御レザーバ３３５Ａにおける気体の力とを含み、後者の力は、制御圧力に以下でピストン面積と称される最大点におけるピストン３３２の断面積を掛けたものに等しい。多くの実施形態において、ピストン面積は、ピストンリング３３３におけるピストンの断面積に等しくてもよい。ピストンに対する開く力は、一次気体出力開口３２０におけるいずれかの圧力に以下で出口面積と称される一次気体出力開口３２０の断面積を掛けた力と、ピストン３３２に対して作用する一次気体レザーバ３０５における気体の力とを含み、後者の力は、一次圧力にピストン面積と出口面積との差を掛けたものに等しい。ピストン面積と出口面積との差により表される面積は、図４Ｂにおける環状リング３３９として見ることが可能である。

ガスバルブ３００は、ロッド３５４を用いる解放ボタン３５５を押すことで、やはりバネ３５３Ｂを圧縮するバルブシート３５７から離れるようにバルブ本体３５２を移動させることにより、解放バルブ３５０を開くことにより開いてもよい。解放バルブ３５０が開くことにより、制御レザーバ３３５Ａにおける加圧気体は、導管３４１、プレナム３４２、開いた解放バルブ３５０、および排気ポート３５９を通過することが可能になる。これにより、制御圧力を、周囲の大気圧に向かって降下させることができる。制御圧力が低下するにつれ、ピストン３３２に対する閉じる力が低下する。制御圧力が解放圧力まで降下すれば、ピストン３３２に対する開く力が閉じる力を超えてもよく、ピストン３３２がレセプタクル３３０内で摺動し始め、気体が一次気体出口３２４を通じて逃げてもよく、一次気体出口３２４における圧力を増加させてもよい。これにより、ピストン３３２に対する開く力が増加し、制御レザーバ３３５Ａが小さくなり、圧縮バネ３３６Ａがさらに圧縮され、それらの両方によりピストン３３２に対する閉じる力が増加し得るにもかかわらず、増加した開く力が閉じる力に打ち勝ち、ピストン３３２が速くレセプタクル内に摺動し、ガスバルブ３００が速やかに開く。発明者の概算において、多くの実施形態は、０．１０秒（ｓ）未満で開くことができ、いくつかの実施形態は、２０〜５０ｍｓなどの数十ミリ秒（ｍｓ）で開くことができるが、他の実施形態は、さらに速く開くことができ、いくつかは、０．１０秒よりも遅く（例えば最大０．３５秒程度）開くことができる。

開位置におけるガスバルブ３００の断面図である図４Ｃおよび図４Ｄを参照して、ピストン３３２は、レセプタクル３３０内に摺動することで、気体が一次気体出口３２４を通じて逃げることを可能にしている。解放バルブ３５０がバネ３５３Ｂの閉じる力に打ち勝つために十分な力で開くように保持されている限り、ピストン３３２の位置のためにはるかに小さくなった制御レザーバ３３５Ｂは、周囲の大気の圧力またはその付近にあってもよく、ピストンに対する唯一の閉じる力がより圧縮されたバネ３３６Ｂからのものであってもよい。一次圧力にピストン面積を掛けたものがより圧縮されたバネ３３６Ｂからの力よりも大きくなるように十分な一次圧力を一次気体レザーバ３０５において発生させ続ける十分な気体が入力気体開口３１０内に流れる限り、ガスバルブ３００は、開き続けることになる。

ガスバルブ３００は、２つの方法で閉じることができる。一次気体入力３１０を通じてガスバルブ３００に進入する気体が低下するかまたは遮断されれば、一次気体レザーバ３０５における一次圧力が低下し、バネ３３５Ｂ（バルブが開いているときに圧縮される）からの力によりピストンが一次気体出口３２４に対して押され、ガスバルブ３００が閉じることになる。一次気体レザーバ３０５内の圧力が十分に低いレベルに下降するときのバネ３３５Ｂの圧力によるガスバルブ３００の閉鎖は、解放バルブ３５０の位置とは独立して、すなわち、レザーバ３０５における圧力に依存して、解放バルブ３５０が開いたまたは閉じた状態で、生じることが可能である。

解放バルブ３５０が閉じる第２の方法では、制御圧力が一次圧力からの開く力に打ち勝つ十分な閉じる力をピストン３３２に提供する点まで、制御レザーバ３３５Ｂを加圧するように気体が提供される。これにより、ピストン３３２は、摺動して閉じ、一次気体出口３２４に対して押され、ガスバルブ３００が閉じる。これらの２つの力、すなわちバネ３３５Ｂの力および制御レザーバ３３５Ｂにおける圧力による力は、バルブを閉じる際にともに作用することができる。

ガスバルブ３００は、異なるアプリケーションにおいて用いるために設計された様々な実施形態において様々な寸法で構築してもよい。一実施形態において、入力継手３１２および出力継手３２２は、１．５インチ（ｉｎ．）ネジ付きパイプと結合するように設計されてもよい。円筒状のレセプタクル３３０の内径は、１．６ｉｎ．〜２．２５ｉｎ．超の範囲であってもよく、一実施形態は、レセプタクルに内径約１．８ｉｎ．のシリンダを用いる。発明者の実験に基づき、レセプタクル３３０の内側の面積が一次気体出口３２４の面積よりも少なくとも１０％大きければ、ガスバルブ３００は良好に動作する。他の実施形態は、一次気体出口３２４およびレセプタクル３３０について広範囲のサイズを用いてもよく、例えば、いくつかの実施形態において、レセプタクル３３０のサイズは、０．２５インチ〜１２インチの範囲内で変化し、対応するサイズの入力、出力、および継手を用いてもよい。さらに他の実施形態において、本体３０１のサイズは、レセプタクル３３０と本体３０１との間に気体が自由に流れるための十分な空間が残されている限り、いずれのサイズであってもよいが、一実施形態において、本体３０１は、直径約４ｉｎ．のシリンダである。導管３４１は、様々なサイズであってもよいが、いくつかの実施形態は１／８ｉｎ．、他の実施形態は１／４ｉｎ．のパイプおよび継手を用いてもよい。他の実施形態は、様々な継手とともにより大きいパイプまたはチューブを用いてもよい。

ガスバルブ３００のいくつかのアプリケーションは、最大約１５０ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）の圧縮空気とともに用いるためのものである。そのため、いくつかの実施形態は、一次気体レザーバ３０５における圧力が最大１５０ｐｓｉで用いるために設計されてもよい。他の実施形態は、１００ｐｓｉ未満または５０ｐｓｉ未満など、より低い圧力で用いるために設計されてもよい。いくつかの実施形態は、摂氏（Ｃ）１００度未満など、低い温度で用いるために設計されてもよい。他の実施形態は、さらに低いまたはさらに高い温度において用いるために設計されてもよい。意図された動作温度は、用いられる材料および構築技法の選定に影響し得る。

図５Ａは、開位置におけるガスバルブ５００の代替の実施形態の側断面図であり、図５Ｂは、開位置におけるガスバルブ５００の代替の実施形態の前断面図である。図５Ａおよび図５Ｂに示す実施形態は、上述のガスバルブ３００にかなり類似しており、同様の材料および構築技法を用いてもよいが、ガスバルブ５００は、一次気体レザーバ５０５を充填するための入力が示されていない圧力容器（縮尺どおりでない）に囲まれた状態で示されている。当業者は、図１Ａまたは図４Ａに示す手段を含む一次気体レザーバ５０５を充填するために提供し得る様々な手段を容易に理解することができる。ガスバルブ５００は、円筒状の本体５０１を有し、２つの端キャップ５１１、５２１が本体５０１に取り付けられることで、一次気体レザーバ５０５を形成してもよい。出力端キャップ５２１は、ネジ５２３を有する出力継手５２２により形成された一次気体出口開口５２０を有してもよい。出力パイプは、ネジ５２３または他の種類の接続を用いて出力継手５２２に接続されてもよい。

ピストン５３２は、閉端５３１を有するシリンダ５３０内に嵌合し、シリンダ５３０において往復摺動するように成形されてもよい。シリンダ５３０は、ピストン５３２が一次気体出口５２４を封止する定位置に摺動することを可能にするように、支持体５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃにより位置決めされてもよい。圧縮バネ５３６Ｂがシリンダの閉端５３１とピストン５３２との間に位置決めされることで、ピストン５３２が一次気体出口５２４に対して着座された状態に保つことを助ける力を提供してもよい。ガスバルブ５００が閉じていれば一次気体出口５２４に対してより良好に封止するように、ガスケットまたはＯリング５２５をピストン５３２上に設けてもよい。

ピストン５３２は、ピストン５３２の周りに嵌合されるかまたはピストン５３２の一体的な一部であってもよく、ピストン５３２とシリンダ５３０との間に配置されてもよい１つ以上のピストンリング５３３を含んでもよい。図示の実施形態のピストンリング５３３は、一次気体レザーバ５０５と、シリンダ５３０においてシリンダ５３０の閉端５３１とピストン５３２との間に形成され得る制御レザーバ５３５Ｂとの間の制御された気体流を可能にするように構成された１つ以上の切り欠き５３４を有してもよい。他の実施形態は、ピストン５３２上に位置決めされれば、切断されたピストンリング５３３の２つの端部の間に間隙が残されるように切断およびサイズ決めされたピストンリング５３３を用いてもよい。

制御ブロック５４０が、本体５０１に取り付けられてもよい。導管５４１は、制御レザーバ５３５Ｂと制御ブロック５４０におけるプレナム５４２とを空気的に連結することで、気体が制御レザーバ５３５Ｂとプレナム５４２との間を流れることを可能にしてもよい。解放バルブ５５０は、入力がプレナム５４２および導管５４１を介して制御レザーバ５３５Ｂに空気的に連結されるように制御ブロック５４０において位置決めされてもよい。解放バルブ５５０の出力は、排出ポート５５９に空気的に連結されてもよい。解放バルブ５５０は、気密封止を形成するためにバルブシート５５７と結合するように構成されたバルブ本体５５２を含んでもよい。ロッド５５４は、バルブ本体５５２を解放ボタン５５５に接続してもよい。気体を気体入力開口５１０から一次気体レザーバ５０５内に流れさせることにより一次圧力が維持されていれば、解放ボタン５５５が押圧されている限り、気体は、制御レザーバ５３５Ｂから排出ポート５５９の外に自由に流れ、制御レザーバ５３５Ｂが低圧に保たれることでガスバルブ５００が開いたままとなる。

解放ボタン５５５を押下する圧力が取り除かれれば、バネ５５３Ｂは、バルブ本体５５２をバルブシート５５７に対して押す力を提供し、排出ポート５５９から外への気体流が妨げられる。これが起これば、気体は、一次気体レザーバ５０５からピストンリング５３３における１つ以上の間隙５３４を通じて流れ、最終的に、一次圧力に近付く制御圧力に制御レザーバ５３５Ｂを加圧し得る。この際、ピストン５３２に対する閉じる力は、最終的に、圧縮バネ５３６Ｂからの力により開く力を超えてもよく、ピストン５３２は、一次気体出口５２４に対して摺動し、ガスバルブ５００を閉じてもよい。

ピストンリング５３３における１つ以上の小さい間隙５３４を用いることにより、気体は、一次気体レザーバ５０５から流れ、制御レザーバ５３５Ｂを充填し得る。しかし、間隙５３４の小さいサイズのため、気体は、一次気体レザーバ５０５と制御レザーバ５３５Ｂとの間の圧力を等しくするほど速くは流れなくてもよい。発生した圧力差により、ピストン５３２に対する閉じる力および開く力が上記のように作用することが可能になる。

図示の実施形態において、気体の一部は、解放バルブ５５０が開いた状態で保持されている間、一次気体レザーバ５０５から間隙５３４、制御レザーバ５３５Ｂ、導管５４１、プレナム５４２、解放バルブ５５０を通じて排出ポート５５９から外に流れることができる。これは、いくつかのアプリケーションについては問題ないこともあるが、他のアプリケーションは、そのような気体の漏れを許容しないこともある。

要求される間隙５３４のサイズおよび数は、例えば、一次気体レザーバ５０５における圧力の増加率、制御レザーバ５３５の最大容積、およびシリンダにおけるピストン５３２の嵌合を含むいくつかの要因に依存し得る。タイヤ着座装置における使用など、発明者により想定されたアプリケーションのいくつかについて、幅約０．２５インチおよび深さ約０．０５インチの１つの間隙５３４により、ガスバルブ５００が適正に動作することが可能になることが期待される。他のアプリケーションは、ピストンリング５３３における異なる数および／またはサイズの間隙５３４を利用してもよい。

ガスバルブ５００の別の実施形態において、入力継手５１２およびネジ５１３は、８００ｐｓｉ以上のＣＯ_２を収容することができるＣＧＡ３２０継手を有する標準的な二酸化炭素（ＣＯ_２）タンクと結合するように設計されてもよい。ＣＯ_２を用いる実施形態において、一次気体出口５２４は、直径０．４７ｉｎ．であってもよく、シリンダ５３０は、内径０．６１ｉｎ．であってもよく、本体５０１は、直径２ｉｎ．および壁厚０．０９５であってもよい。他の実施形態は、用いられる気体および圧力ならびにアプリケーションの細目に依存して、異なる寸法を用いてもよい。いくつかの実施形態は、窒素、ヘリウム、空気、または数ｐｓｉ〜数千ｐｓｉの範囲の圧力における他の気体とともに用いるために設計されてもよい。

図６は、一部開位置におけるガスバルブ６００の別の代替の実施形態の側断面図である。本実施形態は先に説明した実施形態と同様であるため、本実施形態の構成の詳細のいくつかはここで説明しない。一次気体レザーバ６０５は、縮尺どおりに示されていなくてもよく、一次気体レザーバ６０５を充填するための入力は示していない。当業者は、図１Ａまたは図４Ａに示す手段を含む一次気体レザーバ６０５を充填するために提供し得る様々な手段を容易に理解することができる。ガスバルブ６００は、一次気体出口６２４を有する気体出力開口６２０を含む。ピストン６３２は、一次気体出口６２４に対して着座し、ガスバルブ６００を閉じ、気体出力開口６２０を通じた一次気体レザーバ６０５からの気体流を妨げる定位置に摺動するように位置決めされてもよい。

制御ブロック６４０は、一次気体レザーバ６０５からの気体を制御ブロック６４０内に流れることを可能にする一次気体タップ６４３を有してもよい。本実施形態においてボールバルブであるが他の実施形態においていずれの種類の好適なバルブであってもよい充填バルブ６７０は、充填ハンドル６７１により制御されてもよい。充填バルブ６７０が開いていれば、気体は、一次気体レザーバ６０５から一次気体タップ６４３を通じて、制御レザーバ６３５および解放バルブ６５０の入力に空気的に連結されたプレナム６４２内に流れることができる。解放バルブ６５０は、本実施形態においてボールバルブであるが、他の実施形態において、いずれの種類の好適なバルブであってもよい。解放バルブ６５０は、解放ハンドル６５１を用いて制御してもよく、解放バルブ６５０が開いていれば、気体は、プレナム６４２から排出ポート６５９の外に流れることができる。

ガスバルブ６００を閉じるには、解放バルブ６５０を閉じるとともに充填バルブ６７０を開くことで、気体を、一次気体レザーバ６０５から一次気体タップ６４３を通じて、充填バルブ６７０、プレナム６４２、および導管６４１を通じて制御レザーバ６３５内に流れさせてもよい。制御レザーバ６３５における圧力が増加し、一次気体レザーバ６０５における圧力に近付き始めると、バネ６３６の力が、ピストン６３２を一次気体出口６２４に対して着座させるように押し、ガスバルブ６００を閉じる。

ガスバルブ６００を開くには、充填バルブ６７０を閉じるとともに解放バルブ６５０を開くことで、気体を、制御レザーバ６３５から導管６４１、プレナム６４２、解放バルブ６５０を通じて排出ポート６５９から外に流れさせてもよい。制御レザーバ６３５における圧力が周囲の大気の圧力に向けて降下し始めると、一次気体レザーバ６０５に露出したピストン６３２の面積に作用する一次気体レザーバ６０５の圧力によるピストン６３２に対する開く力が、バネ６３６の力と制御レザーバ６３５に露出したピストン６３２の全面積に作用する制御レザーバ６３５の圧力とによるピストン６３２に対する閉じる力に打ち勝つことにより、ガスバルブ６００を開く。図６は、解放バルブ６５０が開かれた直後の開くプロセスにおけるガスバルブ６００を示す。

図７は、閉位置におけるガスバルブ７００のさらに別の代替の実施形態の側断面図である。本実施形態は先に説明した実施形態と同様であるため、本実施形態の構成の詳細のいくつかはここで説明しない。一次気体レザーバ７０５は、縮尺どおりに示されていなくてもよく、一次気体レザーバ７０５を充填するための入力は示していない。当業者は、図１Ａまたは図４Ａに示す手段を含む一次気体レザーバ７０５を充填するために提供し得る様々な手段を容易に理解することができる。ガスバルブ７００は、一次気体出口７２４を有する気体出力開口７２０を含む。閉端７３１を有するシリンダ７３０は、シリンダ７３０において摺動するピストン７３２が一次気体出口７２４に対して摺動し、ガスバルブ７００を閉じ、気体出力７２０を通じた一次気体レザーバ７０５からの気体流を妨げるように位置決めされてもよい。

制御レザーバ７３５Ａは、導管７４１およびプレナム７４２により解放バルブ７５０の入力に空気的に連結されてもよい。解放バルブ７５０が閉じていれば、一次気体レザーバ７０５からの気体は、シリンダ７３０の閉端７３１を含んでもよいシリンダ７３０における１つ以上の小さい穴７４５を通じて制御レザーバ７３５Ａに進入することができる。他の実施形態において、一次気体レザーバ７０５からの気体は、ピストン７３２における１つ以上の小さい穴を通じて制御レザーバ７３５Ａに進入することができる。制御レザーバ７３５Ａにおける圧力が増加し、一次気体レザーバ７０５における圧力に近付き始めると、バネ７３６の力が、ピストン７３２を一次気体出口７２４に対して着座させるように押し、ガスバルブ７００を閉じる。解放バルブ７５０が開いていれば、制御レザーバ７３５Ａからの気体は、排出ポート７５９を通じて解放されてもよい。制御レザーバ７３５Ａにおける圧力が周囲の大気の圧力に向けて降下し始めると、ピストン７３２に対する開く力は、ピストン７３２に対する閉じる力に打ち勝ってもよく、ガスバルブ７００を開く。

シリンダ７３０における穴７４５のサイズおよび数は、一次気体レザーバ７０５における圧力の予想される増加率と制御レザーバの最大容積とを含むいくつかの要因に依存し得る。気体出力開口７２４が直径約１．５インチである発明者により想定されたアプリケーションについて、直径１／３２インチほどの小ささの穴７４５が、ガスバルブ７００の適正な動作のために適していることが示されている。他のアプリケーションは、異なる数および／またはサイズの穴７４５を利用してもよい。

図８は、圧力容器またはタンク８０１において直接位置決めされたガスバルブ８００の代替の実施形態の側断面図である。タンク８０１は、円筒形または他の何らかの形状であってもよい本体８０３、端キャップ８１０、および出力端キャップ８２１から作製されてもよい。出力端キャップ８２１は、一次気体出口開口８２０を提供するネジ８２３を有する出力継手８２２を有してもよい。閉端８３１を有するシリンダ８３０は、シリンダ８３０を出力端キャップ８２１に接続する支持体８０２を用いてタンク８０１の内側に位置決めされてもよい。いずれの数の支持体８０２を用いてもよい。シリンダ８３０は、シリンダ８３０において往復摺動することができるピストン８３２を一次気体出口８２４に対して押すことで、ガスバルブ８００を閉じることが可能であるように位置決めされてもよい。ピストン８３２は、摩擦を増加させすぎることなくピストン８３２とシリンダ８３０との間のより良好な封止を提供する１つ以上のピストンリング８３３を含んでもよい。

制御本体８４０を、タンク８０１の外側に装着してもよい。制御本体は、気体がクイック接続気体継手８６０に接続することができる外部気体ソースからプレナム８４２内に流れることを可能にするが、気体がプレナム８６０からクイック接続気体継手８６０を通じて外に戻るように逃げることを可能にしない、チェックバルブ８６１を有するクイック接続気体継手８６０を有してもよい。プレナム８４２は、解放バルブ８５０の入力に空気的に連結されている。また、プレナム８４２は、シリンダ８３０においてピストン８３２とシリンダ８３０の閉端８３１との間に形成された制御レザーバ８３５にも、導管８４１を通じて空気的に連結されている。チェックバルブ８６５は、気体が制御レザーバ８３５から一次気体レザーバ８０５内に流れることを可能にするが、気体が他方の方向に流れることを可能にしない。クイック接続気体継手８６０およびチェックバルブ８６１は、チェックバルブ８６５とともに、図１Ａに示すタイヤ着座装置１９０と同様のタイヤ着座装置においてガスバルブ８００と同様の構成が用いられる場合、入力ポート１６０および入力バルブ１６１に代わることが可能である。

解放バルブ８５０が閉じている間に外部気体ソースがクイック接続気体継手８６０に接続されれば、気体は、プレナム８４２および導管８４１を通じて制御レザーバ８３５内に流れ、制御レザーバ８３５を加圧し、ピストン８３２を一次気体タップ８２４に対して着座させることで、ガスバルブ８００を閉じ、タンク８０１を封止する。制御レザーバ８３５における気体がチェックバルブ８６５を開くために十分な圧力になるとすぐ、気体は、制御レザーバ８３５から一次気体レザーバ８０５内に流れ、タンク８０１を加圧し始める。制御レザーバ８３５は、少なくともチェックバルブ８６５の活性化圧力だけ一次気体レザーバ８０５よりも高い圧力を維持することができ、それにより、バネが設けられていなくても、ピストン８３２を一次気体出口８２４に対して着座させることができるが、いくつかの実施形態は、シリンダ８３０の閉端８３１とピストン８３２との間にバネを含んでもよい。

一次気体レザーバ８０５が所望される一次圧力になり、制御レザーバ８３５が制御圧力になった後、外部気体ソースをクイック接続気体継手８６０から接続解除してもよい。解放バルブ８５０が開いていれば、気体は、制御レザーバ８３５から導管８４１、プレナム８４２、解放バルブ８５０を通じて排出ポート８５９から外に流れ、制御圧力を降下させ得る。制御圧力が解放圧力を下回るように降下した後、ピストン８３２に対する開く力が閉じる力を超え、ピストン８３２が一次気体出口８２４から離れるようにシリンダ８３０内に速やかに摺動し、ガスバルブ８００を開き、一次気体レザーバ８０５における気体が一次気体出力開口８２０を通じて外に出てもよい。

図９Ａは、タイヤ着座装置９９０の代替の実施形態を示す。タイヤ着座装置９９０は、丸端９９２と出力継手９２２を有する端キャップ９２１とを有する圧力容器またはタンク９９１を含んでもよい。タンク９９１は、いずれのサイズおよび／または形状であってもよく、いくつかの実施形態において円筒状であってもよく、他の実施形態において球状または他の何らかの形状であってもよい。図示の実施形態は、出力継手９２１がタンク９９１から軸方向に現れているが、他の実施形態は、出力継手がタンク９９１上の他の場所にあってもよい。タンク９９１は、図１Ａ〜図１Ｄに示すタンク１９１に非常に類似していてもよいし、他の何らかの設計であってもよい。タイヤ着座装置９９０の容易な取り回しのため、グリップ９４０がタンク９９１に取り付けられてもよい。

入力ポート９６０により、外部加圧気体ソースをタンク９９１に接続し、タンク９９１を充填することが可能にしてもよい。バルブハンドル９６２により制御してもよい入力バルブ９６１は、タンク９９１を充填するために開き、次いで、外部気体ソースが接続解除されればタンク９９１における加圧気体が残るように閉じてもよい。

第１のチューブ９９８により、タンク９９１をガスバルブ９００の入力に空気的に連結してもよい。ガスバルブ９００は、本明細書中に記載の実施形態のいずれであってもよいが、図９Ａに示す実施形態を以下で説明する。第２のチューブ９９９により、ガスバルブ９００をノズル１０００に空気的に連結してもよい。ノズル１０００は、本明細書中に記載の実施形態のいずれかを含む、リムとタイヤとの間に空気を吹き込むために好適ないずれの種類のノズルであってもよい。図９Ａに示す実施形態は、以下でより詳細に説明する従来のノズルである。

図９Ｂは、閉位置におけるガスバルブ９００の異なる実施形態の側断面図、図９Ｃは、閉位置におけるガスバルブ９００の異なる実施形態の前断面図、図９Ｄは、ガスバルブ９００の分解組立図である。ガスバルブ９００は、図２Ａおよび図２Ｂのガスバルブ２００と非常に類似した方法で動作することができるため、ガスバルブ９００の構成および動作の多くの詳細は、簡潔さのため省略されてもよい。ガスバルブ９００は、気体入力９１０を有する入力端キャップ９１１と気体出口９２０を有する出力端キャップ９２１とを有する本体９０１で構成されてもよい。２つの端キャップ９１１、９２１は、各端キャップ９１１、９２１と本体９０１との間にガスケット９０７が設けられた４つのボルト９０９およびナット９０８を用いて本体９０１上にクランプ留めされることで、気密封止を提供することを助けてもよい。

閉端９３１を有するシリンダ９３０は、３つの支持体９０２を用いてボディにおいて位置決めされてもよい。シリンダ９３０は、ピストン９３２をシリンダ９３０から一部が外に出るように摺動させ、Ｏリング９２５で一次気体出口９２４に対して押圧することで、ガスバルブ９００を閉じることが可能であるように位置決めされてもよい。ピストン９３２に溝９３４が設けられてもよい。溝９３４は、いくつかの実施形態においてピストンリングを位置決めするために用いてもよい。ピストン９３２がシリンダ９３０内に速やかに戻るように摺動する際にピストン９３２のための緩衝を提供するため、ピストン９３２に対して閉じる力を提供するためにシリンダ９３０の閉端９３１との間に位置決めされたバネ９３６と、大きいＯリング９３９とをシリンダ９３０の背後に設けてもよい。シリンダにおけるピストン９３２とシリンダ９３０の閉端９３１との間に制御レザーバ９３５を形成してもよい。制御レザーバ９３５は、エルボジョイント９４３および導管９４１により解放バルブ９５０の入力に空気的に連結されてもよい。

解放バルブ９５０が閉じていれば、気体は、ピストン９３２とシリンダ９３０との間の制御レザーバ９３５に進入し、制御レザーバ９３５を加圧することができる。解放バルブ９５０が開いていれば、制御レザーバ９３５からの気体は、排出レザーバ９５９を通じて外に出ることで、制御レザーバ９３５における圧力を低下させ、ガスバルブ９００を開くことができる。ピストン９３２に対する開く力は、図示の他の実施形態のいくつかほど大きくなくてもよいが、先に述べたように、シリンダ９３０の直径と一次気体出口９２４の直径との間の差は、ガスバルブ９００の動作のために大きい必要はない。ピストンと出力端キャップ９２１の平坦な端部との間の小さい間隙は、一次気体レザーバ９０５の圧力が露出したピストン９３２の環状リングに対して作用することで、ガスバルブ９００を開くことを可能にするために十分なものである。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、図１Ａ〜図１Ｄのタイヤ着座装置１９０の実施形態に示すタイヤ着座ノズル１００の実施形態の等角図である。タイヤ着座ノズル１００は、様々な方法および様々な材料で構築してもよい。ノズル１００は、いくつかの部分から構築され、剛性ユニットに組み立てられてもよい。様々な部分は、スチール、アルミニウム、または他の金属などのシートメタルから構築されてもよく、エンジニアリングプラスチックから成型もしくは製作されるかまたは金属から鋳造されてもよい。アプリケーションに好適ないずれの構築方法を用いてもよい。

ノズル１００について示す実施形態について以下で説明する様々な部分のほとんどは、厚さ１．５ミリメートル（ｍｍ）のシートスチールから製作されてもよいが、ネジ１０１を有するカップリング１０２は、完成部品として購入するか、または鋳造もしくは押出成形などの高圧カップリングを作製するために好適な技法に続いてネジを製作する機械加工プロセスを行うことにより構築してもよい。他の同様の実施形態は、アプリケーションとノズル１００の所望されるサイズとに依存して、より厚いもしくはより薄いスチールまたは異なる金属を用いてもよい。

ノズル１００の様々な部分は、溶接、ろう付け、半田付け、接着、または他の取付方法を含むがそれらに限定されないいずれかの好適な技法を用いて、互いに組立および取付してもよい。組み立てられたノズル１００は、ノズル１００が腐食に耐えるおよび／または好ましい外観を提供することを助けるため、塗装、めっき、粉体塗装、またはその他処理してもよい。

図１０Ａは、ノズル１００の後方および上方の位置からのノズル１００の等角図である。図１０Ｂは、ノズル１００の前方および下方の位置からのノズル１００の等角図である。図１１Ａは、ノズル１００の底面図である。図１１Ｂは、ノズル１００の側面図である。図１１Ｃは、ノズル１００の上面図であり、図１２に示す断面図の位置も示す。図１１Ｄは、ノズル１００の前面図である。図１１Ｅは、ノズル１００の後面図である。図１２は、図１１Ｃの位置１２−１２におけるノズル１００の断面図である。下記の検討は、図１０Ａおよび図１０Ｂ、図１１Ａ〜図１１Ｅ、ならびに／または図１２のいずれにも適用することができる。図示されていたとしてもすべての図面におけるすべての部品が識別されているとは限らないが、当業者が明らかに様々な部品を識別し、それらがどのように接続および／または相互作用し得るかを識別することを可能にするために十分な部品が様々な図面において標示されている。

ノズル１００は、ノズル１００を加圧気体ソースに接続するために用いてもよいネジ１０１を有するカップリング１０２を含んでもよい。他の実施形態は、クイック解放カップリング、差込型カップリング、パイプもしくはチューブへの溶接、パイプもしくはチューブへの接着、圧縮継手、または他の取付手段を含むがそれらに限定されない、加圧気体ソースへの他の種類の接続を用いてもよい。カップリング１０２は、ジェットノズルまたはジェット１０３の入力アパーチャに取り付けられ、ほとんどの実施形態においてカップリング１０２とジェット１０３との間に気密封止を形成してもよいが、いくらかの漏れは受け入れ可能となってもよい。ジェット１０３の入力アパーチャから反対側の端部には、オリフィス１０５が配置されている。ジェット１０３およびオリフィス１０５は、加圧気体がカプラ１０２内に導入されれば気体ストリームを放出するように構成されている。多くの実施形態において、オリフィス１０５は、カプラ１０２およびジェット１０３の入力アパーチャに進入する加圧気体の速度よりも高速の気体ストリームを提供するため、ジェット１０３の入力アパーチャよりも小さくてもよい。様々な実施形態において、ネジ１０１、カップリング１０２、およびジェット１０３は、気密封止を形成するためにともに接続された別々の部品、または例えば金属もしくは他の材料から鋳造もしくは機械加工された、１つの無垢の部品のいずれかであってもよい。

ノズル本体１１０は、２つの半部、すなわちノズル本体下半部１１２Ａおよびノズル本体上半部１１２Ｂから製作されてもよい。２つの半部１１２Ａ、１１２Ｂは、似ており、同じ仕様で構築してもよい。２つの半部１１２Ａ、１１２Ｂは、シーム１１１においてともに接合されることで、２つの半部１１２Ａ、１１２Ｂの間にチャンバ１０８を形成してもよい。ノズル本体１１０の一端において、ノズル出口１１４が形成されてもよく、ノズル本体１１０の他端において、ノズル本体下半部１１２Ａは、下取付リップ１１３Ａを有し、ノズル本体上半部１１２Ｂは、上取付リップ１１３Ｂを有する。いくつかの実施形態において、ノズルブレース１１５を出口１１４において設けることで、出口１１４に強度を提供するとともに用いられる際に出口１１４が屈曲することを防止することを助けることができる。いくつかの実施形態において、ノズル本体１１０は、２つの半部１１２Ａおよび１１２Ｂから組み立てられるのでなく、１つのシームを有するかまたはシームを有しない、１つの無垢の部分から形成されてもよい。

ノズル本体１１０は、４つの取付ブレース１０７Ａ〜１０７Ｄを用いてジェット１０３に取り付けられ、ジェット１０３から放出された気体ストリームがチャンバ１０８に進入するように配置されてもよい。これは、図１２に示す断面において見ることができる。２つの取付ブレース１０７Ａ、１０７Ｂは、下取付リップ１１３Ａをジェット１０３に接続してもよく、その他の２つの取付ブレース１０７Ｃ、１０７Ｄは、上取付リップ１１３Ｂをジェット１０３に接続してもよい。オリフィス１０５は、下および上取付リップ１１３Ａ、１１３Ｂの外縁を通過する平面付近の場所に配置されてもよく、いくつかの実施形態において、ノズル本体１１０の長手方向軸心に対して実質的に並んで、つまり、最大４５度の角度で、配向されてもよい。オリフィス１０３は、オリフィス１０５からの気体ストリームがチャンバに進入するように、チャンバ１０８の形状に幾分合致するように成形されてもよい。図示の実施形態において、チャンバ１０８は、高さよりも幅が大きい平坦化された断面を有し、オリフィス１０３は、楕円の長軸がチャンバ１０８の幅と合う楕円形状を有する。気体ストリームがチャンバ１０８に進入する付近においてノズル本体の長手方向軸心に対して垂直に測定したチャンバ１０８の断面積は、オリフィス１０５よりも大きくてもよく、典型的には、吸気ポート１０９Ａ〜１０９Ｄのための空間を提供するため２〜１０倍大きくてもよい。いくつかの実施形態において、チャンバ１０８の断面積は、より高圧の気体供給を用いるおよび／または空気よりも高密度の気体を用いる実施形態について、例えば、オリフィス１０５の断面積の１０倍よりも大きくてもよい。

吸気ポート１０９Ａ〜１０９Ｄは、下および上ノズル半部１１２Ａ、１１２Ｂ、取付ブレース１０７Ａ〜１０７Ｄ、およびジェット１０３により画成される開口である。吸気ポート１０９Ａは、取付ブレース１０７Ａと取付ブレース１０７Ｂとの間に配置され、吸気ポート１０９Ｂは、取付ブレース１０７Ｂと１０７Ｃとの間に配置され、吸気ポート１０９Ｃは、取付ブレース１０７Ｃと取付ブレース１０７Ｄとの間に配置され、吸気ポート１０９Ｄは、取付ブレース１０７Ｄと１０７Ａとの間に配置される。吸気ポート１０９Ａ〜１０９Ｄの組み合わされた面積は、少なくともオリフィス１０５と同じくらいであってもよく、典型的には、オリフィス１０５より４〜２０倍大きくてもよい。上述のように、いくつかの実施形態は、より高圧の気体供給を用いるおよび／または空気よりも高密度の気体を用いる実施形態について、例えば、オリフィス１０５の断面積の２０倍よりも大きいチャンバ１０８の断面積を特色としてもよい。

出口１１４は、典型的には、チャンバ１０８の最大断面積よりも幾分小さくてもよいが、いくつかの実施形態において、チャンバ１０８は、オリフィス１０５から出口１１４まで一定の断面積を有してもよく、または出口１１４は、チャンバ１０８の断面積よりも幾分大きくてもよい。多くの実施形態において、チャンバ１０８は、ノズルがタイヤとリムとの間に位置決めされるためにより好適な形状を提供するため、出口１１４に近付くにつれ平坦化してもよい。いくつかの実施形態において、出口１１４は、チャンバ１０８の最大断面積の５０％〜１００％の面積を有してもよく、多くの実施形態においてオリフィス１０５からの気体ストリームがチャンバ１０８に進入する付近にあってもよい。

ノズル本体上半部１１２Ｂの出口１１４の付近に、ノズル１００をリムとタイヤとの間に適正に位置決めする際に有用となり得るリムブラケット１１９を取り付けてもよい。タイヤをリムから離れるように押すことで空気がタイヤ内に進入するための空間を提供することを助けるため、ノズル本体下半部１１２Ａにタイヤバンパ１１７が取り付けられてもよい。いくつかの実施形態は、タイヤバンパ１１７を有しなくてもよい。

ノズル１００の様々な実施形態は、目標とするタイヤサイズとサポートされる気体圧力とに依存して、異なるサイズおよびジオメトリで構築してもよい。例えば、一実施形態は、商用トラックのタイヤに典型的なタイヤサイズを目標とする。本実施形態は、以下の概略寸法を有してもよい：
カプラ１０２の内径：４２ｍｍ
オリフィス１０３の幅：５４ｍｍ
オリフィス１０３の高さ：１８ｍｍ
オリフィス１０３付近のチャンバ１０８の幅：８９ｍｍ
オリフィス１０３付近のチャンバ１０８の高さ：４３ｍｍ
ノズル本体１１０の長さ：２００ｍｍ
ノズル出口１１４の幅：１０６ｍｍ
ノズル出口１１４の高さ：３５ｍｍ
ノズル１００の全長：３１０ｍｍ
ノズル１００の全幅：１０６ｍｍ
ノズル１００の全高：８８ｍｍ

いくつかの実施形態は、タイヤとリムとの間に方向付けられた複数のノズル出口１１４を提供してもよく、いくつかの実装例において、タイヤとリムとの間に空気バーストを提供するように各々方向付けられた複数のノズル１００を提供してもよい。例えば、一実施形態において、タイヤ機、すなわち、タイヤをリム上に装着するための機械は、複数のノズル１００が装備され、かかるノズル１００の各々は、タイヤをリム上に着座させるため、タイヤとリムとの間に空気バーストを吹き込むように構成されている。かかる実施形態において、複数のノズル１００は、ホイールを保持するクランプの一部として、クランプに隣接して、またはタイヤが装着されている間にホイールを適所に保持するクランプの間に、構成されてもよい。

図１３は、タイヤ着座ノズル１００の断面図を通じて流れる気体および空気を示す。加圧気体１８２は、タイヤ着座装置１９０の円筒圧力容器１９１などの加圧気体ソースからカプラ１０２に進入することができる。加圧気体１８２がジェット１０３を通じて流れるにつれ、ジェットの断面積は、狭くなってもよく、ジェット１０３を通じて流れる気体の速度は、質量保存の法則により増加してもよい。気体は、オリフィス１０５から出る際、第１の気体ストリーム１８５を形成する。気体ストリーム１８５は、ノズル１００を取り囲む空気よりもはるかに速く流れ、Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉの原理により外気よりも低い圧力を発生させる。これにより、チャンバ１０８と外気との間に圧力差が発生し、空気を吸気ポート１０９Ａ〜１０９Ｄを通じて進入させ、空気流１８９Ａが吸気ポート１０９Ａを通じて進入し、空気流１８９Ｃが吸気ポート１０９Ｃを通じて進入する。また、空気は、吸気ポート１０９Ｂおよび吸気ポート１０９Ｄも通じて進入するが、それらの空気流は、図１３に示していない。流体ストリーム１８５がチャンバ１０８に進入する際に空気を吸気ポート１０９Ａ〜１０９Ｄを通じてチャンバ内に引き込む効果は、Ｖｅｎｔｕｒｉ効果として既知であり得る。

オリフィス１０５から来ている気体ストリーム１８５は、ノズル本体１１０を通じてチャンバ１０８を流れる際に空気流１８９Ａ、１８９Ｃと混合してもよい。空気と気体１８４との混合物は、次いで、第２の気体ストリームとして出力１１４から外に流れることができる。第２の気体ストリーム１８４は、第１の気体ストリーム１８５と、吸気ポート１０９Ａ〜１０９Ｄを通じて進入した空気とを含む。空気および気体１８４の全質量は、加圧気体１８２の質量に追加することができる空気流１８９Ａ、１８９Ｃにより、カップリング１０２に進入する加圧気体１８２の質量よりも大きくてもよい。

図１４Ａは、タイヤ着座ノズル４００の代替の実施形態の等角図である。図１４Ｂは、ノズル４００の長手方向軸心を通じた側断面図であり、図１４Ｃは、ノズル４００の長手方向軸心を通じた上断面図である。ノズル４００は、単一の部分としてエンジニアリングプラスチックから成型されるかまたは金属からは鋳造されてもよく、成型、鋳造、もしくは他の何らかの方法により製作することができる複数の部分から組み立てられてもよい。

カップリング４０２は、別の機械加工操作で形成されるかまたは直接成型されたネジ４０１を有する、単一の部分のノズル４００の一体化された一部であってもよい。他の実施形態は、別体のカップリング４０２をノズル本体４１０に取り付けてもよい。カップリング４０２は、加圧気体をジェット４０３に方向付けることで、オリフィス４０５を通じてチャンバ４０８内に気体ストリームを放出することができる。下吸気ポート４０９Ａおよび上吸気ポート４０９Ｂにより、空気がノズル４００の外側からチャンバに進入し、出力４１４を通じて気体ストリームとともに放出されることが可能になる。他の実施形態は、ノズル本体４１０の側面に追加の吸気ポートを有してもよい。ノズル本体４１０の上面の出口４１４付近には、リムブラケット４１９が取り付けられてもよい。

図１５Ａは、タイヤ着座ノズル４５０の別の代替の実施形態の等角図である。図１５Ｂは、ノズル４５０の長手方向軸心を通じた側断面図であり、図１５Ｃは、ノズル４５０の長手方向軸心を通じた上断面図である。ノズル４５０は、溶接、ボルト留め、接着、もしくはその他の方法で取り付けられてもよい２つの同一の半部としてエンジニアリングプラスチックから成型されるかまたは金属からは鋳造されたノズル本体４６０の半部を用いて形成されてもよいし、成型、鋳造、もしくは他の何らかの方法により製作されてもよい。

ネジ４５１を有するカップリング４５２は、ネジ４５１から反対側の端部において径方向外方に延在するリップ４５４を有してもよい。ノズル本体４６０の２つの半部は、カップリング４５２のリップ４５４を捉えることで、加圧気体により発生する圧力によりカップリングがノズル本体４６０から外れないように、組み立てられた状態でリップ４５４をしっかりと適所に保持してもよい。カップリング４５２は、加圧気体をジェット４５３に方向付けることで、オリフィス４５５を通じてチャンバ４５８内に気体ストリームを放出することができる。下吸気ポート４５９Ａおよび上吸気ポート４５９Ｂにより、空気がノズル４５０の外側からチャンバ４５８に進入することが可能になる。ノズル本体４６０の上面の出口４６４Ａ、４６４Ｂ付近には、リムブラケット４６９が取り付けられてもよい。

本実施形態の出口は、左ノズル出口４６４Ａと右ノズル出口４６４Ｂとに分割されている。２つのノズル出口４６４Ａ、４６４Ｂは、オリフィス４５５からの気体ストリームとともに、吸気ポート４５９Ａ、４５９Ｂを通じて取り込まれた空気を放出してもよい。空気は、各ノズル出口４６４Ａ、４６４Ｂの長手方向軸心４７４Ａ、４７４Ｂに略並ぶ方向に２つのノズル出口４６４Ａ、４６４Ｂから放出されてもよい。左ノズル出口４６４Ａは、右出力ノズル４６４Ｂの右ノズル長手方向軸心４７４Ｂと角度を形成してもよい左ノズル長手方向軸心４７４Ａを有する。ノズル４５０の全体的な長手方向軸心４７０は、カップリング４５２の中心、オリフィス４５５の中心、および２つのノズル出口４６４Ａ、４６４Ｂの中心の間を通ってもよく、オリフィス４５５から放出される気体ストリームの方向と概ね並んでもよい。全体的な長手方向軸心４７０は、左ノズル長手方向軸心４７４Ａと右ノズル長手方向軸心４７４Ｂとの間に形成される角度を概ね二等分してもよい。角度を概ね二等分するとは、全体的な長手方向軸心４７０が２つのノズル長手方向軸心４７４Ａ、４７４Ｂと同じ平面の６０度以内にあり、全体的な長手方向軸心４７０のノズル長手方向軸心４７４Ａ、４７４Ｂの平面上への投影が２つのノズル長手方向軸心の間にあるものと解釈してもよい。２つのノズル長手方向軸心４７４Ａ、４７４Ｂの間の角度は、通常、約１２０度未満であってもよく、多くの実施形態において、約２０度〜約６０度であってもよい。

他の実施形態は、出口をいくつかの出口ポートに分離してもよく、他の実施形態は、いくつかの出口ポートがプレナムに沿ったリムの曲率に合致するように成形された空気プレナムを提供することで、タイヤ内に吹き込まれた空気をより広い面積に分散させてもよい。ノズルの出口には、いずれの構成を用いてもよい。

Ｖｅｎｔｕｒｉ効果を利用するタイヤ着座ノズルの様々な実施形態は、多様な異なる構成の吸気ポートを有してもよい。多様な数の吸気ポート、それらの形状、それらの総面積、およびオリフィスに対するそれらの配置が存在し得る。ノズルのカップリングにおいて提供される気体の質量よりも大きい質量の気体および空気が出口から排出されるいずれの変形も、受け入れ可能な実施形態となり得る。発明者の経験において、ジェット、オリフィス、チャンバ、および吸気ポートの１つの効率的な配向は、図１、図１０、図１１、図１２、および図１３の様々な図面に示すように、ノズル１００に用いられたものである。その実施形態において、下吸気ポート１０９Ａおよび上吸気ポート１０９Ｃは、下吸気ポート１０９Ａおよび上吸気ポート１０９Ｃの前縁がオリフィス１０５と概ね並んだ状態でチャンバ１０８内に対角線状に進入している。図１１Ａに示す側面の吸気ポート１０９Ｂ、１０９Ｄは、空気がオリフィス１０５の前方における側面を通じて進入することを可能にする。吸気ポート１０９Ａ〜１０９Ｄの組み合わされた面積のオリフィスの面積に対する比は、ノズル１００の外側からチャンバに進入するように空気が自由に流れることを可能にするため、典型的には、約５：１であってもよい。装置が意図するタイヤのサイズ、用いられる気体の密度、圧力、および他の設計事項に依存して、この比は、いくつかの実施形態においてより大きくまたはより小さくてもよい。タイヤ９０のビード９１とリム８０のリップ８１との間の狭いスロット内により効果的に吹き込むため、チャンバ１０８の高さは、オリフィス１０５に最も近い端部から出口１１４に減少しているが、チャンバ１０８は、断面積をあまりにも減少させないように幅が広がっている。ノズル１００のいくつかの実施形態において、出口１１４は、オリフィス１０５からの気体ストリームがチャンバ１０８に進入する付近におけるチャンバ１０８の断面積よりも約５％だけ小さい。

図１６Ａは、チューブレスタイヤ着座装置のいくつかの実施形態において用いてもよいより従来的なノズル１０００の実施形態の上方および後方からの等角図、図１６Ｂは、その前面図である。従来のノズル１０００は、タンクまたは圧力容器から延びるチューブなどの空気ソースと結合するネジ付き継手１００１を有してもよい。カップリング１００２は、ネジ付き継手１００１を、カプラ１００２から離れるにつれ平坦化および拡幅してもよい噴出口１０１０に結合してもよい。噴出口１０１０のノズル出口１０１４は、形状が矩形もしくは楕円形であってもよく、またはいくつかの実施形態において、ノズル出口は、丸形、一方側が平坦化された丸形、もしくはタイヤとリムとの間に空気を吹き込むために好適な他のいずれの形状であってもよい。タイヤおよび／またはリムからの圧力によりノズル出口１０１４が潰れることを防止することを助けるため、ブレース１０１５により強度をノズル出口１０１４に提供してもよい。ユーザがノズル１０００をリムのリップに対して適正に位置決めすることを助けるため、リムブラケット１０１９を噴出口１０１０の上に取り付けてもよい。タイヤバンパ１０１７により、ノズル１０００が位置決めされる際にタイヤをリムから離れるように押すことで、空気がタイヤに進入するためのより多くの空間を提供することを助けてもよい。

タイヤ着座装置の様々な実施形態において、圧力容器またはタンクは、いずれの圧力レベルを定格としてもよいが、多くの実施形態において、圧力定格は、安全上の理由により、１５０ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）未満であってもよい。アプリケーションのタイヤのサイズと用いられる気体の圧力とに依存して、いずれのサイズの圧力容器を用いてもよいが、ほとんどの実施形態は、１０ガロン未満のタンクを用いてもよく、一実施形態は、５ガロンタンクを用いてもよい。本明細書中で開示の速やかに開くガスバルブに加え、Ｖｅｎｔｕｒｉ効果を用いるノズルを有するタイヤ着座装置の様々な実施形態は、タイヤ着座装置の効率を増加させることができ、タンクを、過去のタイヤ着座装置が用いていたものよりも小型および／または低圧にすることができる。ほとんどのかかる実施形態において、タンクは、過去のタイヤ着座装置において最も一般的に用いられていた５ガロンタンクよりも小さく、約１００ｐｓｉ以下である典型的な動作圧力を可能にするため約１３０ｐｓｉを定格としてもよい。多くの実施形態は、容積２ガロン（約７．５リットル）未満のタンクを用いてもよい。いくつかの実施形態は、容積６リットル、２．０〜２．５リットル、または約１リットルのタンクを用いてもよいが、他の実施形態は、アプリケーションに依存して、ほとんどいずれのサイズのタンクを用いてもよい。

典型的には、タンクにおける加圧気体として圧縮空気を用いてもよいが、いくつかの実施形態において、二酸化炭素（ＣＯ_２）、窒素（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ）、または他の気体を含むがそれらに限定されない他の加圧気体、特に不活性気体を用いてタンクを充填してもよい。ほとんどの実施形態において、タンクは、加圧気体ソースからタンクを充填するために用いられる入力バルブと、タンクの内圧を測定する圧力ゲージとを含んでもよい。また、いくつかの実施形態は、タンク上の様々な種類のハンドルまたは取付ブラケットを含んでもよい。いくつかの実施形態において、タンクは、取り外し可能であり、空気が排出されるのと同じ開口を通じて充填されてもよい。この例は、タンクの外に設けられたガスバルブを有するペイントボールマーカに一般に用いられ得るものなど、容積１リットル以下で８００ｐｓｉ以上の高圧ＣＯ_２タンクを用いるタイヤ着座装置である。

そうでないと明記しない限り、明細書および請求項において用いられる要素の量、光学特性などを表すすべての数は、すべての事例において用語「約」により修飾されているものとして解釈される。そのため、反対であると明記しない限り、前述の明細書および添付の請求項に記載の数値パラメータは、本発明の教示を利用する当業者により得ることが求められる所望される特性に依存して変化する可能性がある近似値である。少なくとも、また、請求項の範囲への均等論の適用を制限するための試みとしてでなく、各数値パラメータは、少なくとも、報告された有効桁数に鑑み、および通常の丸め技法を適用することにより、解釈すべきである。本発明の広い範囲を記載する数値範囲およびパラメータにも関わらず、特定の例において記載された数値は、可能な限り正確に報告されている。しかし、いずれの数値も、それぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に発生する特定の誤差を本質的に含む。端点による数値範囲の記載は、その範囲内に包含されるすべての数字を含む（例えば１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、および５を含む）。

本明細書および付帯の請求項において用いられる単数形“ａ”、“ａｎ”、および“ｔｈｅ”は、文脈上そうでないことが明らかでない限り、複数の指示物を含む。従って、例えば、“ポート（ａ ｐｏｒｔ）”と記載される要素への参照は、単一のポート、２つのポート、または他のいずれの数のポートも指示し得る。本明細書および付帯の請求項において用いられる用語“または（ｏｒ）”は、文脈上そうでないことが明らかでない限り、一般に、“および／または（ａｎｄ／ｏｒ）”を含むその意味において用いられる。本明細書中で用いられる用語“連結された（ｃｏｕｐｌｅｄ）”は、直接的および間接的な接続を含む。その上、第１および第２の装置が連結される場合、アクティブな装置を含む介在する装置が間に配置されてもよい。フレーズ“空気的に連結された（ｐｎｅｕｍａｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）”は、空気的に連結された装置の間を気体が通過できることを意味する。

本明細書中で用いられる用語「ピストルグリップ」は、本体（例えば円筒圧力容器のような本体）から径方向に延在するとともにユーザの手掌にフィットするように構成されたグリップまたはハンドルを意味する。ピストルグリップの異なる実施形態は、単純な円筒形からピストル銃上のピストルグリップの形状と同様の形状まで、形状が変化してもよい。ピストル銃上のピストルグリップは、本明細書中で図案化ピストルグリップと称される。

上で提供された様々な実施形態の説明は、性質上例示的なものであり、本発明、そのアプリケーション、または用途を限定することを意図していない。従って、本発明の趣旨から逸脱しない変形形態は、本発明の実施形態の範囲内にあることが意図されている。かかる変形形態は、本発明の意図された範囲からの逸脱とみなされない。

Claims (18)

1. 加圧気体を用いてチューブレスタイヤをリム上に着座させるための工具において：
   入力ポートを有する円筒圧力容器であって、前記入力ポートは、前記円筒圧力容器を前記加圧気体で充填するために好適である、円筒圧力容器と；
   前記円筒圧力容器の遠端上の出口に空気的に連結されたノズルであって、前記ノズルは、前記加圧気体をリムとタイヤビードとの間に吹き込むように構成されている、ノズルと；
   前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口からの前記加圧気体の流れを制御するように構成されたガスバルブと；
   前記円筒圧力容器から径方向に延在するピストルグリップと；
   前記ピストルグリップの１５センチメートル（ｃｍ）以内の位置に配置された解放コントロールと；を備え、
   前記ガスバルブは、前記解放コントロールの作動に応答して開くように構成され、前記加圧気体が前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口を通じて前記ノズルから出るように流れることを可能にし、
   前記ガスバルブが：
   前記円筒圧力容器の内側に固定的に位置決めされた１つの閉端を有するシリンダと；
   前記シリンダに嵌合するように成形されたピストンであって、前記ピストンは、前記シリンダにおいて位置決めされるとともに前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口の出口面積よりも大きい断面積を有し、前記ピストンは、前記シリンダにおいて往復摺動可能であり、前記シリンダにおける前記シリンダの前記閉端と前記ピストンとの間に制御レザーバが形成され、前記制御レザーバの容積は、前記シリンダにおける前記ピストンの位置に依存する、ピストンと；
   前記制御レザーバを制御気体で制御圧力まで充填するための、ピストンリングにおける少なくとも１つの間隙と；
   入力および出口を有する解放バルブであって、前記解放バルブの前記入力は、前記制御レザーバに空気的に連結され、前記解放バルブは、前記解放コントロールの作動により開かれるように位置決めされている、解放バルブと；を備え、
   前記制御レザーバの前記制御圧力が解放圧力よりも大きければ、前記ピストンは、前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口に対して着座し、前記加圧気体が円筒圧力容器から出ることを妨げ、前記解放圧力は、前記円筒圧力容器における前記加圧気体の一次圧力と、前記出口面積と前記ピストンの前記断面積との間の面積差とに依存し；
   前記解放コントロールは、作動されると、前記解放バルブを開くように構成され、前記制御レザーバにおける前記制御気体が前記解放バルブの前記出口を通じて逃げることを可能にし、前記制御レザーバに残る前記制御気体の前記制御圧力が前記解放圧力を下回るように降下することを可能にし、その結果、前記ピストンが前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口から離れるように前記シリンダ内に速やかに摺動し、前記円筒圧力容器における前記加圧気体が前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口を通じて前記ノズルから外に流れることを可能にすることを特徴とする工具。
2. 請求項１に記載の工具において、前記円筒圧力容器は、６．１リットル未満の内部容積を有し；
   前記ガスバルブは、前記円筒圧力容器の内側に配置されていることを特徴とする工具。
3. 請求項１に記載の工具において、前記ピストルグリップは、図案化ピストルグリップであり、前記解放コントロールは、前記図案化ピストルグリップのトリガ位置に配置されるとともにユーザの人差し指により操作されるように構成されたトリガであり、前記工具は、さらに：
   トリガガードであって、前記トリガは、前記図案化ピストルグリップと前記トリガガードとの間に構成されている、トリガガード；を備えることを特徴とする工具。
4. 請求項１に記載の工具において、さらに：
   前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口を前記ノズルに空気的に連結するチューブであって、前記チューブは、少なくとも３０ｃｍの長さを有する、チューブと；
   前記チューブから径方向に延在するハンドルと；を備えることを特徴とする工具。
5. 請求項１に記載の工具において、前記ピストンはピストンリングを含み、前記ピストンリングは、前記シリンダの内壁と緊密に係合した状態で前記ピストンの外側に位置決めされ；
   前記ピストンリングにおける少なくとも１つの間隙は、前記加圧気体が円筒圧力容器から前記少なくとも１つの間隙を通じて前記制御レザーバ内に流れることを可能にすることを特徴とする工具。
6. 請求項１に記載の工具において、前記ピストンリングにおける少なくとも１つの間隙は：
   前記シリンダの前記内壁と前記ピストンとの間の空間を前記加圧気体が通ることを可能にすることを特徴とする工具。
7. 請求項１に記載の工具において、前記ピストンリングにおける少なくとも１つの間隙は：
   前記シリンダにおける穴であって、前記加圧気体が円筒圧力容器から前記穴を通じて前記制御レザーバ内に流れることを可能にする、穴を前記加圧気体が通ることを可能にすることを特徴とする工具。
8. 請求項１に記載の工具において、前記解放バルブはポペットバルブであることを特徴とする工具。
9. 請求項１に記載の工具において、前記ピストンはポリアセタール重合体で構成されていることを特徴とする工具。
10. 請求項１に記載の工具において、さらに：
    前記シリンダの前記閉端と前記ピストンとの間に位置決めされた圧縮バネであって、前記圧縮バネは、前記ピストンを前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口に対して着座させることを助けるため、前記ピストンに力を提供するように構成されている、圧縮バネ；を備えることを特徴とする工具。
11. 請求項１に記載の工具において、前記ノズルは：
    前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口を通じて流れる前記加圧気体を受け入れるとともにオリフィスを通じて第１の気体ストリームを放出するように構成されたジェットと；
    第２の気体ストリームを前記リムと前記タイヤビードとの間の間隙内に方向付けるために好適なノズル出口と；
    前記ノズル出口から前記ノズル内に延在するチャンバであって、前記第１の気体ストリームが前記チャンバに進入することを可能にするように配置されており、前記チャンバは、前記第１の気体ストリームが前記チャンバに進入する付近の点における断面積が前記オリフィスよりも大きく、前記断面積は、前記第１の気体ストリームが前記オリフィスから放出される際の前記第１の気体ストリームの流れの方向に対して実質的に垂直な方向に測定されたものである、チャンバと；
    前記気体ストリームが前記オリフィスから前記チャンバを通じて前記ノズル出口から外に流れていれば、前記ノズルの外側からの空気が前記チャンバに進入するとともに前記ノズル出口から放出されることを可能にするように配置された少なくとも１つの吸気ポートと；を備え、
    前記第２の気体ストリームは、前記第１の気体ストリームと前記ノズルの外側からの前記空気とを含むことを特徴とする工具。
12. 請求項１１に記載の工具において、さらに：
    前記ノズルの前記ノズル出口付近に取り付けられたリムブラケット；を備え、
    前記リムブラケットは、前記ノズルがタイヤ内に空気を吹き込むためにタイヤリムと前記前記タイヤリム上に装着された前記タイヤとの間に位置決めされれば、前記タイヤリムのリップ上に引っ掛かるように構成されていることを特徴とする工具。
13. 請求項１１に記載の工具において、前記少なくとも１つの吸気ポートの組み合わされた面積は、少なくとも前記オリフィスと同じくらいの大きさであることを特徴とする工具。
14. 請求項１に記載の工具において、前記ノズルを通じて流れる前記気体に応答して、Ｖｅｎｔｕｒｉ効果により前記円筒圧力容器から来ていない空気が前記タイヤに進入することを特徴とする工具。
15. チューブレスタイヤをリム上に着座させるための方法において：
    円筒圧力容器を加圧気体で一次圧力まで充填するステップと；
    手を用いて前記円筒圧力容器から径方向に延在するグリップを保持することにより前記円筒圧力容器を保持することで、ノズルを前記リム上の前記チューブレスタイヤに向けて位置決めするステップであって、前記ノズルは、前記円筒圧力容器の遠端上の出口に空気的に連結されている、ステップと；
    ノズル出口が前記リムと前記リム上に装着された前記タイヤとの間に位置決めされた状態で前記ノズル上のリムブラケットを前記リムのリップに対して位置決めするステップと；
    前記グリップを保持する前記手の指を用いて解放コントロールを作動させてガスバルブを開くことで、前記円筒圧力容器における前記加圧気体が前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口を通じて前記ノズルに流れ、前記ノズル出口から外に出て気体ストリームを形成することを可能にするステップであって、前記気体ストリームは、前記リムの前記リップと前記タイヤ上のビードとの間から前記タイヤ内に流れ、前記タイヤの前記ビードを前記リムに対して着座させる、ステップと；
    制御レザーバを前記加圧気体で制御圧力まで充填してピストンを前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口に対して摺動させることで、前記加圧気体が前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口を通じて流れることを妨げるステップであって、前記制御レザーバは、シリンダにおける前記シリンダにおいて摺動するように位置決めされた前記ピストンと前記シリンダの閉端との間に形成され、前記シリンダは、前記円筒圧力容器の内側に固定的に位置決めされている、ステップと；を含み、
    前記解放コントロールを作動させてガスバルブを開く前記ステップは：
    前記加圧気体を前記制御レザーバから前記解放コントロールを作動させることにより開かれる解放バルブを通じて解放することで、前記制御圧力が解放圧力を下回るように降下することを可能にするステップであって、前記解放圧力は、前記一次圧力と、前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口の面積と前記ピストンの断面積との間の面積差とに基づく、ステップと；
    前記制御圧力が前記解放圧力を下回るように降下すれば前記ピストンを前記一次出口から離れるように摺動させることで、前記円筒圧力容器における前記加圧気体が前記円筒圧力容器の前記遠端上の前記出口を通じて流れることを可能にするステップと；を含むことを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、前記制御レザーバを充填する前記ステップは：
    前記一次気体を円筒圧力容器からピストンリングにおける間隙を通じて前記制御レザーバ内に提供するステップであって、前記ピストンリングは、前記ピストンの外側に前記シリンダの内壁と緊密に係合するように位置決めされている、ステップ；を含むことを特徴とする方法。
17. 請求項１５に記載の方法において、前記制御レザーバを充填する前記ステップは：
    前記一次気体を円筒圧力容器から前記シリンダにおける小さい穴を通じて前記制御レザーバ内に提供するステップ；を含むことを特徴とする方法。
18. 請求項１５に記載の方法において、さらに：
    前記加圧気体を前記ノズル内のオリフィスに提供することで前記オリフィスから放出される気体ジェットを形成するステップであって、前記気体ジェットは、前記ノズル内のチャンバに進入するとともに前記ノズルの外側から少なくとも１つの吸気ポートを通じて空気を引き込む、ステップ；を含み、
    前記ノズル出口から放出される前記気体ストリームの少なくとも一部は、前記少なくとも１つの吸気ポートから来ていることを特徴とする方法。

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