JP5920756B1 - 吸気装置、タイヤ、車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸気装置の提供【解決手段】 緩衝体と、緩衝体にかかった力により上方向に移動する揺動桿と、緩衝体にかかった力により上方向に移動するピストン部と、揺動桿に固定され、上方向に所定の加速度よりも大きい力が緩衝体にかかった時に、揺動桿に対して下方向に摺動可能な状態で接触する摩擦部材と、ピストンリングを摺動可能な状態で保持するシリンダーを有するシリンダー部とを備え、揺動桿には、弾性部材が設けられ、上方向に移動した揺動桿とピストン部は、緩衝体にかかった力が外れた時に、弾性部材により下方向に移動せしめられ、空気室の空気は、ピストンリングが上方向に移動する時に、タイヤチューブ内に送り込まれ、ピストンリングが下方向に移動する時に、空気室に外部の空気が取り込まれ、上方向に所定の加速度よりも大きい力が緩衝体にかかった時は、少なくともピストン軸とピストンリングは上方向に移動しない。【選択図】図５

Description

本発明は、タイヤの吸気装置などに関する。

特許文献１のように、走行中にタイヤに外部からの空気を注入する吸気装置が提案されている。

特許第５４５９７２５号公報

しかし、吸気装置に急激な力がかかった場合には、ピストン軸など揺動部材が破損するおそれがある。

したがって本発明の目的は、揺動部材が破損しにくい吸気装置などを提供することである。

本発明に係る吸気装置は、タイヤにおけるタイヤチューブの内壁と接する緩衝体と、緩衝体に取り付けられ、タイヤチューブの内壁を介して、緩衝体にかかった力により上方向に移動する揺動桿と、ピストン軸とピストンリングを含み、揺動桿と摩擦部材を介して、緩衝体にかかった力により上方向に移動するピストン部と、揺動桿とピストン軸の少なくとも一方に固定され、上方向に所定の加速度よりも大きい力が緩衝体にかかった時に、ピストン軸と揺動桿の他方に対して上方向若しくは下方向に摺動可能な状態で接触する摩擦部材と、タイヤの吸気口に取り付けられ、ピストンリングを摺動可能な状態で保持するシリンダーと、タイヤの外部の空気を取り込みするために上部に開口を有するシリンダー部とを備え、揺動桿には、シリンダー部と緩衝体とを所定の距離に保つために使用される弾性部材が設けられ、上方向に移動した揺動桿とピストン部は、緩衝体にかかった力が外れた時に、弾性部材により下方向に移動せしめられ、ピストンリングを保持するシリンダーとピストンリングと開口に設けられた第１逆止弁との間に形成された空気室の空気は、ピストンリングが上方向に移動する時に、ピストンリングを保持するシリンダーかピストンリングに設けられた第２逆止弁と、シリンダー部におけるピストンリングよりも下方の領域を介して、タイヤチューブ内に送り込まれ、ピストンリングが下方向に移動する時に、第１逆止弁を介して空気室に外部の空気が取り込まれ、上方向に所定の加速度以下の力が緩衝体にかかった時は、揺動桿と摩擦部材とピストン軸とピストンリングが上方向に移動し、上方向に所定の加速度よりも大きい力が緩衝体にかかった時は、少なくともピストン軸とピストンリングは上方向に移動しない。

階段のような段差がある場所を走行するなどして、タイヤにおける吸気装置１が取り付けられた部分が地面に接し、タイヤチューブの内壁が急激に緩衝体を押し込む場合には、ピストンリングなど吸気装置を構成する部材が破損するおそれがあるため、ピストン軸とピストンリングを上下動させずに、緩衝体と揺動桿とで当該衝撃を吸収する。
これにより、緩衝体に急激な力（上方向の力）がかかった場合に、上下方向に移動する揺動部材（ピストンリング、ピストン軸、揺動桿）が破損するのを防止することが可能になる。

好ましくは、シリンダー部は、揺動桿を摺動可能な状態で保持するシリンダーを有し、空気室から、シリンダー部におけるピストンリングよりも下方の領域に送られた空気は、揺動桿を保持するシリンダーと揺動桿の間からタイヤチューブ内に送り込まれる。

また、好ましくは、摩擦部材は、揺動桿の内壁に固定され、上方向に所定の加速度よりも大きい力が緩衝体にかかった時に、ピストン軸に対して上方向若しくは下方向に摺動可能な状態で接触する。

また、好ましくは、シリンダー部は、上方でピストンリングを摺動可能な状態で保持し、下方で揺動桿を保持する小シリンダーと、小シリンダーの側面の少なくとも一部を覆う大シリンダーとを有し、小シリンダーは、ピストンリングよりも上方に第１空気穴を有し、ピストンリングよりも下方に第２空気穴を有し、空気室の空気は、ピストンリングが上方向に移動する時に、第１空気穴を含む第２逆止弁、大シリンダーと小シリンダーの間、第２空気穴、シリンダー部におけるピストンリングよりも下方の領域を介して、タイヤチューブ内に送り込まれる。

また、好ましくは、シリンダー部は、上方でピストンリングを摺動可能な状態で保持する大シリンダーと、下方で揺動桿を保持する小シリンダーとを有し、小シリンダーの側面の少なくとも一部は、大シリンダーに覆われ、ピストンリングは、第１空気穴を有し、小シリンダーの上部は、第２空気穴を有し、空気室の空気は、ピストンリングが上方向に移動する時に、第１空気穴を含む第２逆止弁、大シリンダーと小シリンダーの間、第２空気穴を介して、タイヤチューブ内に送り込まれる。

本発明に係るタイヤは、タイヤチューブを有し、吸気口に吸気装置が取り付けられたタイヤであって、吸気装置は、タイヤチューブの内壁と接する緩衝体と、緩衝体に取り付けられ、タイヤチューブの内壁を介して、緩衝体にかかった力により上方向に移動する揺動桿と、ピストン軸とピストンリングを含み、揺動桿と摩擦部材を介して、緩衝体にかかった力により上方向に移動するピストン部と、揺動桿とピストン軸の少なくとも一方に固定され、上方向に所定の加速度よりも大きい力が緩衝体にかかった時に、ピストン軸と揺動桿の他方に対して上方向若しくは下方向に摺動可能な状態で接触する摩擦部材と、吸気口に取り付けられ、ピストンリングを摺動可能な状態で保持するシリンダーと、タイヤの外部の空気を取り込みするために上部に開口を有するシリンダー部とを有し、揺動桿には、シリンダー部と緩衝体とを所定の距離に保つために使用される弾性部材が設けられ、上方向に移動した揺動桿とピストン部は、緩衝体にかかった力が外れた時に、弾性部材により下方向に移動せしめられ、ピストンリングを保持するシリンダーとピストンリングと開口に設けられた第１逆止弁との間に形成された空気室の空気は、ピストンリングが上方向に移動する時に、ピストンリングを保持するシリンダーかピストンリングに設けられた第２逆止弁と、シリンダー部におけるピストンリングよりも下方の領域を介して、タイヤチューブ内に送り込まれ、ピストンリングが下方向に移動する時に、第１逆止弁を介して空気室に外部の空気が取り込まれ、上方向に所定の加速度以下の力が緩衝体にかかった時は、揺動桿と摩擦部材とピストン軸とピストンリングが上方向に移動し、上方向に所定の加速度よりも大きい力が緩衝体にかかった時は、少なくともピストン軸とピストンリングは上方向に移動しない。

本発明に係る車両は、タイヤチューブを有し、吸気口に吸気装置が取り付けられたタイヤを含む車両であって、吸気装置は、タイヤチューブの内壁と接する緩衝体と、緩衝体に取り付けられ、タイヤチューブの内壁を介して、緩衝体にかかった力により上方向に移動する揺動桿と、ピストン軸とピストンリングを含み、揺動桿と摩擦部材を介して、緩衝体にかかった力により上方向に移動するピストン部と、揺動桿とピストン軸の少なくとも一方に固定され、上方向に所定の加速度よりも大きい力が緩衝体にかかった時に、ピストン軸と揺動桿の他方に対して上方向若しくは下方向に摺動可能な状態で接触する摩擦部材と、吸気口に取り付けられ、ピストンリングを摺動可能な状態で保持するシリンダーと、タイヤの外部の空気を取り込みするために上部に開口を有するシリンダー部とを有し、揺動桿には、シリンダー部と緩衝体とを所定の距離に保つために使用される弾性部材が設けられ、上方向に移動した揺動桿とピストン部は、緩衝体にかかった力が外れた時に、弾性部材により下方向に移動せしめられ、ピストンリングを保持するシリンダーとピストンリングと開口に設けられた第１逆止弁との間に形成された空気室の空気は、ピストンリングが上方向に移動する時に、ピストンリングを保持するシリンダーかピストンリングに設けられた第２逆止弁と、シリンダー部におけるピストンリングよりも下方の領域を介して、タイヤチューブ内に送り込まれ、ピストンリングが下方向に移動する時に、第１逆止弁を介して空気室に外部の空気が取り込まれ、上方向に所定の加速度以下の力が緩衝体にかかった時は、揺動桿と摩擦部材とピストン軸とピストンリングが上方向に移動し、上方向に所定の加速度よりも大きい力が緩衝体にかかった時は、少なくともピストン軸とピストンリングは上方向に移動しない。

以上のように本発明によれば、揺動部材が破損しにくい吸気装置などを提供することができる。

本実施形態における吸気装置が取り付けられたタイヤの全体（当該タイヤが取り付けられた車両の一部）を示す側面図である。 タイヤに空気が十分に充填された状態における、タイヤにおける吸気装置が取り付けられた部分を示す側面図である。 タイヤに空気が十分に充填されていない状態における、タイヤにおける吸気装置が取り付けられた部分を示す側面図である。 第１実施形態における吸気装置の側面図である。 第１実施形態における緩衝体に上方向の力がかかっていない状態の吸気装置の断面構成図である。 第１実施形態における摩擦部材を含む周囲の断面構成図である。 第１実施形態における緩衝体に加速度が小さい力が上方向にかかった状態の吸気装置の断面構成図である。 図７の状態から、上方向の力が解除された状態の吸気装置の断面構成図である。 第１実施形態における緩衝体に加速度が大きい力が上方向にかかった状態の吸気装置の断面構成図である。 第２実施形態における緩衝体に上方向の力がかかっていない状態の吸気装置の断面構成図である。

以下、本実施形態における自転車など車両のタイヤの吸気装置１の構成について、図を用いて説明する。

第１実施形態に係るタイヤの吸気装置１は、キャップ１１、シリンダー部（吸気管１３、引きバネ１５、第１エアシールゴム１７、接続管１９、第１シリンダー２１、第２シリンダー２３、第１空気穴２３ａ、第２空気穴２３ｂ、第１ゴム皮膜２３ｃ、第２エアシールゴム２３ｄ、ネジ部２５）、ピストン部（ピストンリング２７、ピストン軸２９）、弾性部材係止具３１、弾性部材３３、揺動桿３５、摩擦部材３７、抜け止め具３９、緩衝体４１を備える（図１〜図９参照）。

方向を説明するために、キャップ１１、吸気管１３、接続管１９、第１シリンダー２１、ネジ部２５、揺動桿３５、緩衝体４１が並べられる方向を、上下方向とし、キャップ１１がある側を上、緩衝体４１がある側を下として説明する。
また、構造を分かりやすく説明するため、図５、図７〜図９の断面構成図では、引きバネ１５と弾性部材３３については断面ではなく、斜視した状態を表す。

吸気装置１は、タイヤの吸気口９１に螺着されるバルブ（トップナットを含む）に代えて、ネジ部２５を介して、吸気口９１に螺着される。

キャップ１１は、吸気管１３の上部を覆う蓋として機能するもので、キャップ１１が吸気管１３の上部に螺着された状態でも、吸気が出来るように、キャップ１１の上端部には吸気用の孔１１ａが設けられる。
空気ポンプ（不図示）を使ってタイヤに空気を入れる場合は、キャップ１１を吸気管１３から外し、吸気管１３に空気ポンプの排気口が取り付けられる。
従って、吸気管１３の先端部分は、バルブの先端部分と略同じ外形形状を有するのが望ましい。

吸気管１３の内側には、開口が狭くなった隘路１３ａが設けられ、隘路１３ａよりも上方（キャップ１１に近い側）に引きバネ１５が設けられ、隘路１３ａよりも下方（第１シリンダー２１に近い側）に第１エアシールゴム１７が設けられ、第１エアシールゴム１７は、引きバネ１５によって上方向に付勢される。

引きバネ１５による付勢により、通常、第１エアシールゴム１７は吸気管１３の隘路１３ａに接触した状態となり、隘路１３ａを介して空気は流れない。
一方、吸気管１３に取り付けられた空気ポンプから空気が送られる場合や、後述する第１空気室Ａ１の負圧によって、第１エアシールゴム１７が下げられた場合には、隘路１３ａと第１エアシールゴム１７の隙間を介して、空気が流れ、外部からの空気が第１空気室Ａ１に流入する。
従って、吸気管１３の隘路１３ａと引きバネ１５と第１エアシールゴム１７が、第１逆止弁を構成する。

なお、第１エアシールゴム１７の上方向への付勢は、引きバネ１５を使ったものに限らず、たとえば、第１エアシールゴム１７の下部を保持するように設けられたゴム皮膜（不図示）によって、第１エアシールゴム１７の上方向への付勢が行われる形態であってもよい。

接続管１９は、略円筒形状を有し、上方の開口に吸気管１３の一部が挿入され、下方の開口は第１シリンダー２１の上方の開口に挿入され、吸気管１３と第１シリンダー２１とを接続する。接続管１９は、第２実施形態のように吸気管１３と一体的に形成される、若しくは第１シリンダー２１と一体的に形成される、若しくは吸気管１３と第１シリンダー２１と一体的に形成される形態であってもよい。

接続管１９と第１シリンダー（大シリンダー）２１とで囲まれた略円筒形状の空間の内部には、吸気管１３と連通する第２シリンダー（小シリンダー）２３が設けられ、第１シリンダー２１の下端には、タイヤの吸気口９１と螺合するため、内壁がバルブのトップナットと同じようにねじ切りされたネジ部２５が設けられる。

第２シリンダー２３の内部には、ピストンリング２７、ピストン軸２９、弾性部材係止具３１、押しバネなどの弾性部材３３が設けられる。

ピストンリング２７は、第２シリンダー２３の内部を上下方向に摺動する。
ピストンリング２７には、下方に延びるピストン軸２９が取り付けられる。
ピストンリング２７の移動範囲の下端よりも下部に、弾性部材係止具３１が設けられ、第２シリンダー２３に固定される。
ピストン軸２９の周りであって、弾性部材係止具３１の下方には弾性部材３３が設けられる。

第２シリンダー２３の下部には、揺動桿３５、摩擦部材３７、抜け止め具３９、緩衝体４１が設けられる。

揺動桿３５は、第２シリンダー２３の内径と略等しい外径を有する円筒形状であり、第２シリンダー２３の内部であって、弾性部材係止具３１よりも下方で、上下方向に摺動する。

従って、第１実施形態では、第２シリンダー２３は、上部でピストンリング２７を摺動可能な状態で保持し、下部で揺動桿３５を摺動可能な状態で保持する。

ただし、第２シリンダー２３と揺動桿３５の間は、上方の第１空気室Ａ１から送られてきた空気がタイヤのチューブ内に排出される程度の隙間、若しくは、空気排出用の第２シリンダー２３の内壁と揺動桿３５の外壁の少なくとも一方に溝が設けられる。

揺動桿３５の内部には、摩擦部材３７が設けられる。
摩擦部材３７は、ピストン軸２９と揺動桿３５のいずれか一方に固定され、所定の加速度ａ３よりも大きい力（衝撃力）がかかった時にピストン軸２９と揺動桿３５のいずれか他方に対して摺動するように接触する。
たとえば、第１実施形態では、摩擦部材３７は揺動桿３５の内壁に固定され、所定の加速度ａ３よりも大きい力がかかった時にピストン軸２９に対して摺動するように接触する（図６参照）。

緩衝体４１に対して上方向に所定の加速度ａ３以下の力がかかった時に、摩擦部材３７は、揺動桿３５の上方向の動きを、ピストン軸２９に伝達する。
緩衝体４１に対して上方向に所定の加速度ａ３より大きな力がかかった時には、摩擦部材３７はピストン軸２９に対して摺動し、揺動桿３５の上方向の動きを、ピストン軸２９に伝達しない。

ピストン軸２９は、ＮＴ（ニッケルチタン）合金やピアノ線で構成され、摩擦部材３７を貫通し、ピストン軸２９の下端には、摩擦部材３７がピストン軸２９から抜け落ちることを防止するための抜け止め具３９が固定される。
弾性部材３３は、弾性部材係止具３１と摩擦部材３７の間に配置され、第２シリンダー２３に固定された弾性部材係止具３１と揺動桿３５に固定された摩擦部材３７とが第１距離ｄ１だけ離れた状態になる、すなわちシリンダー部と緩衝体４１とが第２距離（所定の距離）ｄ２だけ離れた状態になるように付勢する。

吸気管１３の隘路１３ａと第１エアシールゴム１７と第２シリンダー２３とピストンリング２７の間に第１空気室Ａ１が形成される。

第２シリンダー２３におけるピストンリング２７の移動範囲の上端よりも上部には、第１空気穴２３ａが設けられ、第２シリンダー２３における弾性部材係止具３１が取り付けられた部分よりも下部には、第２空気穴２３ｂが設けられる。

第２シリンダー２３の外壁における第１空気穴２３ａが設けられた部分には、第１ゴム皮膜２３ｃが取り付けられ、第１空気穴２３ａと第１ゴム皮膜２３ｃとが第２逆止弁を構成する。
吸気管１３の上部から流入した空気が、第１空気穴２３ａを通る際には、弾性作用によって第１ゴム皮膜２３ｃが外側方向に膨らみ、膨らんだ部分を介して、空気が第１シリンダー２１と第２シリンダー２３の間に流入する。
第１ゴム皮膜２３ｃが内側方向に膨らむ場合には、第１空気穴２３ａを塞ぐため、逆方向（第１シリンダー２１と第２シリンダー２３の間から第１空気室Ａ１の方向）に空気が流れる（漏れ出る）ことはない。

第１シリンダー２１と第２シリンダー２３の間に流入した空気は、第２空気穴２３ｂを介して、第２シリンダー２３におけるピストンリング２７よりも下部に流入する。

なお、第１ゴム皮膜２３ｃは、第２シリンダー２３の内壁における第２空気穴２３ｂが設けられた部分に取り付けられる形態であってもよい。

第１シリンダー２１と第２シリンダー２３との間（第２空気室Ａ２）は、上部が吸気管１３や接続管１９で密閉され、下部がネジ部２５で密閉される。

第２シリンダー２３の外壁であって、ネジ部２５の内壁と対向する部分（第２シリンダー２３の下部）には、虫ゴムとして、管状のゴムで形成された第２エアシールゴム２３ｄが取り付けられる。

ネジ部２５をタイヤの吸気口９１に螺着して、吸気装置１をタイヤに装着すると、タイヤの吸気口９１の先端は、ネジ部２５と第２エアシールゴム２３ｄに挟まれ密閉される。

揺動桿３５の先端（下端）には、合成ゴムなどの弾性体で構成された緩衝体４１が取り付けられる。

吸気装置１をタイヤに装着し、当該タイヤに空気が十分に入った状態で、緩衝体４１の先端がタイヤチューブの内壁に接するか数ｍｍ（＜第１空気室Ａ１の高さ）の間隙が出来るように、揺動桿３５のネジ部２５からの突出量（シリンダー部と緩衝体４１とが第２距離（所定の距離）ｄ２）が設定される。

タイヤ内の空気圧が正常な状態であれば、タイヤの回転中に、タイヤチューブの内壁が緩衝体４１を押し込みしないので、吸気装置１は機能しない（図２、図４、図５参照）。

タイヤ内の空気圧が減少した場合には、タイヤが凹む（図３参照）。
タイヤにおける吸気装置１が取り付けられた部分が地面に接した時に、タイヤチューブの内壁が緩衝体４１を押し込む。

タイヤチューブの内壁が緩衝体４１を押し込む際の加速度が所定の加速度ａ３以下である場合には、緩衝体４１、揺動桿３５、摩擦部材３７、ピストン軸２９、ピストンリング２７が上方向に移動する（図７参照）。
弾性部材３３は、摩擦部材３７の上昇により縮んだ状態になる（弾性部材係止具３１と摩擦部材３７との距離ｄ＜第１距離ｄ１）。
ピストンリング２７が上方向に移動することにより、第１空気室Ａ１の気圧が上がり、第１空気室Ａ１の空気は、第１空気穴２３ａ、第１ゴム皮膜２３ｃを介して押し出され、第１シリンダー２１と第２シリンダー２３の間の空間、第２空気穴２３ｂ、第２シリンダー２３の弾性部材係止具３１よりも下の空間、第２シリンダー２３と揺動桿３５の隙間を通って、タイヤチューブ内に排出される。
これにより、タイヤチューブ内に、第１空気室Ａ１の空気が送り込まれる。

タイヤにおける吸気装置１が取り付けられた部分が地面から離れると、緩衝体４１にかかった上方向の力が外れ、弾性部材３３の弾性作用により、摩擦部材３７が下方向に押し下げられる（図８参照）。
摩擦部材３７が下方向に移動することにより、緩衝体４１、揺動桿３５、ピストン軸２９、ピストンリング２７が下方向に移動し、緩衝体４１がタイヤチューブに押し込まれる前の状態に戻る。
ピストンリング２７が下方向に移動することにより、第１空気室Ａ１の気圧が下がり、第１エアシールゴム１７が下がり、第１エアシールゴム１７と吸気管１３の隘路１３ａの間の隙間から、外部の空気が流入し、第１空気室Ａ１に空気が充填される。
充填後は、第１空気室Ａ１の気圧が上がり、第１エアシールゴム１７は引きバネ１５により引き上げられ、再び第１エアシールゴム１７と吸気管１３の隘路１３ａの間が密閉される。

地面と接した状態でタイヤを回転させることにより、上述のピストンリング２７が上下動を繰り返し、外部からの空気が、吸気管１３、第１空気室Ａ１、第１空気穴２３ａ、第１シリンダー２１と第２シリンダー２３の間、第２空気穴２３ｂ、第２シリンダー２３の弾性部材係止具３１よりも下の空間、第２シリンダー２３と揺動桿３５の隙間を通って、タイヤチューブ内に充填される。

タイヤチューブの内壁が緩衝体４１を押し込む際の加速度が所定の加速度ａ３より大きい場合には、緩衝体４１、揺動桿３５、摩擦部材３７が上方向に移動する（図９参照）。
ただし、摩擦部材３７はピストン軸２９の周りを摺動するため、ピストン軸２９とピストンリング２７は、摩擦部材３７などと一緒に上方向に移動しない。
弾性部材３３は、摩擦部材３７の上昇により縮んだ状態になる（弾性部材係止具３１と摩擦部材３７との距離ｄ＜第１距離ｄ１）。
ピストンリング２７の上方向の移動がないため、第１空気室Ａ１の気圧の変動（空気の移動）がなく、タイヤチューブへの空気充填は行われない。

タイヤにおける吸気装置１が取り付けられた部分が地面から離れると、弾性部材３３の弾性作用により、摩擦部材３７が下方向に押し下げられる。
摩擦部材３７が下方向に移動することにより、緩衝体４１、揺動桿３５が下方向に移動し、緩衝体４１がタイヤチューブに押し込まれる前の状態に戻る。

階段のような段差がある場所を走行するなどして、タイヤにおける吸気装置１が取り付けられた部分が地面に接し、タイヤチューブの内壁が急激に緩衝体４１を押し込む場合には、ピストンリング２７など吸気装置１を構成する部材が破損するおそれがあるため、ピストン軸２９とピストンリング２７を上下動させずに、緩衝体４１と摩擦部材３７と揺動桿３５とで当該衝撃を吸収する。
これにより、緩衝体４１に急激な力（上方向の力）がかかった場合に、上下方向に移動する揺動部材（ピストンリング２７、ピストン軸２９、揺動桿３５）が破損するのを防止することが可能になる。

なお、摩擦部材３７は、ピストン軸２９に固定され、所定の加速度ａ３よりも大きい力がかかった時に揺動桿３５に対して摺動するように接触する形態であってもよい。
この場合には、弾性部材３３は、弾性部材係止具３１と揺動桿３５とが一定の距離だけ離れた状態になるように付勢する。

次に、第２実施形態について、第１実施形態と異なる部分を重点的に説明する。

第２実施形態に係るタイヤの吸気装置１は、キャップ１１、シリンダー部（吸気管１３、通気孔１３ｂ、溝部１３ｃ、貫通部１３ｄ、第２ゴム皮膜１８、第１シリンダー２１、第２シリンダー２３、第１空気穴２３ａ、第２空気穴２３ｂ、第１ゴム皮膜２３ｃ、第２エアシールゴム２３ｄ、ネジ部２５）、ピストン部（ピストンリング２７、ピストン軸２９）、弾性部材係止具３１、弾性部材３３、揺動桿３５、摩擦部材３７、抜け止め具３９、緩衝体４１を備える（図１〜図３、図１０参照）。
構造を分かりやすく説明するため、図１０の断面構成図では、弾性部材３３については断面ではなく、斜視した状態を表す。

吸気管１３は、上部が開口する通気穴１３ｂ、下部が開口する溝部１３ｃ、通気穴１３ｂと溝部１３ｃを貫通する貫通部１３ｄを有し、溝部１３ｃにおける貫通部１３ｄが設けられた部分には第２ゴム皮膜１８が取り付けられる。貫通部１３ｄと第２ゴム皮膜１８とが第１逆止弁を構成する。

第２ゴム皮膜１８により、通常、貫通部１３ｄは塞がれた状態となり、貫通部１３ｄを介して空気は流れない。
一方、吸気管１３に取り付けられた空気ポンプから空気が送られる場合や、後述する第１空気室Ａ１の負圧によって、第２ゴム皮膜１８が外側方向に膨らみ、膨らんだ部分を介して、空気が通気穴１３ｂから溝部１３ｃに流入する。
第２ゴム皮膜１８が内側方向に膨らむ場合には、貫通部１３ｄを塞ぐため、逆方向（溝部１３ｃから通気穴１３ｂの方向）に空気が流れる（漏れ出る）ことはない。

吸気管１３は、第１シリンダー２１の上方の開口に挿入される。
第１シリンダー２１の下端には、タイヤの吸気口９１と螺合するため、内壁がバルブのトップナットと同じようにねじ切りされたネジ部２５が設けられる。

第１シリンダー２１の内部には、ピストンリング２７、ピストン軸２９が設けられる。

ピストンリング２７は、第１シリンダー２１の内部を上下方向に摺動する。
ピストンリング２７には、第２空気穴２３ｂを通って、下方に延びるピストン軸２９が取り付けられる。
第１シリンダー（大シリンダー）２１の内側であって、ピストンリング２７の移動範囲の下端よりも下部に、第２シリンダー（小シリンダー）２３が設けられる。

吸気管１３と第２ゴム皮膜１８と第１シリンダー２１とピストンリング２７の間に第１空気室Ａ１が形成される。

ピストンリング２７（若しくはピストンリング２７に取り付けられた部材）には、ピストンリング２７（若しくは当該部材）の上部と下部とを貫通する第１空気穴２３ａが設けられる。

ピストンリング２７の下側であって第１空気穴２３ａが設けられた部分には、第１ゴム皮膜２３ｃが取り付けられ、第１空気穴２３ａと第１ゴム皮膜２３ｃとが第２逆止弁を構成する。
吸気管１３の上部から流入した空気が、第１空気穴２３ａを通る際には、弾性作用によって第１ゴム皮膜２３ｃが外側方向に膨らみ、膨らんだ部分を介して、空気が第１シリンダー２１と第２シリンダー２３の間に流入する。
第１ゴム皮膜２３ｃが内側方向に膨らむ場合には、第１空気穴２３ａを塞ぐため、逆方向（第１シリンダー２１と第２シリンダー２３の間から第１空気室Ａ１の方向）に空気が流れる（漏れ出る）ことはない。

第２シリンダー２３の上面には弾性部材係止具３１が設けられ、弾性部材係止具３１には、第２空気穴２３ｂが設けられる。
ピストン軸２９の周りであって、弾性部材係止具３１の下方には弾性部材３３が設けられる。

第２シリンダー２３の下部には、揺動桿３５、摩擦部材３７、抜け止め具３９、緩衝体４１が設けられる。

揺動桿３５は、第２シリンダー２３の内径と略等しい外径を有する円筒形状であり、第２シリンダー２３の内部であって、弾性部材係止具３１よりも下方で、上下方向に摺動する。

従って、第２実施形態では、第１シリンダー２１は、上部でピストンリング２７を摺動可能な状態で保持し、第２シリンダー２３は、下部で揺動桿３５を摺動可能な状態で保持する。

ただし、第２シリンダー２３と揺動桿３５の間は、上方の第１空気室Ａ１から送られてきた空気がタイヤのチューブ内に排出される程度の隙間、若しくは、空気排出用の第２シリンダー２３の内壁と揺動桿３５の外壁の少なくとも一方に溝が設けられる。

揺動桿３５の内部には、摩擦部材３７が設けられる。
摩擦部材３７は、ピストン軸２９と揺動桿３５のいずれか一方に固定され、所定の加速度ａ３よりも大きい力（衝撃力）がかかった時にピストン軸２９と揺動桿３５のいずれか他方に対して摺動するように接触する。
たとえば、第２実施形態では、摩擦部材３７は揺動桿３５の内壁に固定され、所定の加速度ａ３よりも大きい力がかかった時にピストン軸２９に対して摺動するように接触する。

緩衝体４１に対して上方向に所定の加速度ａ３以下の力がかかった時に、摩擦部材３７は、揺動桿３５の上方向の動きを、ピストン軸２９に伝達する。
緩衝体４１に対して上方向に所定の加速度ａ３より大きな力がかかった時には、摩擦部材３７はピストン軸２９に対して摺動し、揺動桿３５の上方向の動きを、ピストン軸２９に伝達しない。

ピストン軸２９は、ＮＴ（ニッケルチタン）合金やピアノ線で構成され、摩擦部材３７を貫通し、ピストン軸２９の下端には、摩擦部材３７がピストン軸２９から抜け落ちることを防止するための抜け止め具３９が固定される。
弾性部材３３は、弾性部材係止具３１と摩擦部材３７の間に配置され、第２シリンダー２３に設けられた弾性部材係止具３１と揺動桿３５に固定された摩擦部材３７とが第１距離ｄ１だけ離れた状態になる、すなわちシリンダー部と緩衝体４１とが第２距離（所定の距離）ｄ２だけ離れた状態になるように付勢する。

第１シリンダー２１と第２シリンダー２３の間に流入した空気は、第２空気穴２３ｂを介して、第２シリンダー２３に流入する。

なお、第１ゴム皮膜２３ｃは、第２シリンダー２３（弾性部材係止具３１）の内壁における第２空気穴２３ｂが設けられた部分に取り付けられる形態であってもよい。

第１シリンダー２１と第２シリンダー２３との間（第２空気室Ａ２）は、上部がピストンリング２７で密閉され、下部が第１シリンダー２１の下面（若しくはネジ部２５）で密閉される。

第２シリンダー２３の外壁であって、ネジ部２５の内壁と対向する部分（第２シリンダー２３の下部）には、虫ゴムとして、管状のゴムで形成された第２エアシールゴム２３ｄが取り付けられる。

ネジ部２５をタイヤの吸気口９１に螺着して、吸気装置１をタイヤに装着すると、タイヤの吸気口９１の先端は、ネジ部２５と第２エアシールゴム２３ｄに挟まれ密閉される。

揺動桿３５の先端（下端）には、合成ゴムなどの弾性体で構成された緩衝体４１が取り付けられる。
第２実施形態に示すように、緩衝体４１におけるタイヤチューブの内壁と接触する下端部は、当該内壁に対する圧力を分散させるために、くぼみ形状を有する形態でもよい。
また、揺動桿３５と緩衝体４１の連結は直接行われる形態であってもよいし、連結具を介して行われる形態であってもよい。

吸気装置１をタイヤに装着し、当該タイヤに空気が十分に入った状態で、緩衝体４１の先端がタイヤチューブの内壁に接するか数ｍｍ（＜第１空気室Ａ１の高さ）の間隙が出来るように、揺動桿３５のネジ部２５からの突出量（シリンダー部と緩衝体４１とが第２距離（所定の距離）ｄ２）が設定される。

タイヤ内の空気圧が正常な状態であれば、タイヤの回転中に、タイヤチューブの内壁が緩衝体４１を押し込みしないので、吸気装置１は機能しない。

タイヤ内の空気圧が減少した場合には、タイヤが凹む。
タイヤにおける吸気装置１が取り付けられた部分が地面に接した時に、タイヤチューブの内壁が緩衝体４１を押し込む。

タイヤチューブの内壁が緩衝体４１を押し込む際の加速度が所定の加速度ａ３以下である場合には、緩衝体４１、揺動桿３５、摩擦部材３７、ピストン軸２９、ピストンリング２７が上方向に移動する。
弾性部材３３は、摩擦部材３７の上昇により縮んだ状態になる（弾性部材係止具３１と摩擦部材３７との距離ｄ＜第１距離ｄ１）。
ピストンリング２７が上方向に移動することにより、第１空気室Ａ１の気圧が上がり、第１空気室Ａ１の空気は、第１空気穴２３ａ、第１ゴム皮膜２３ｃを介して押し出され、第１シリンダー２１と第２シリンダー２３の間の空間、第２空気穴２３ｂ、第２シリンダー２３、第２シリンダー２３と揺動桿３５の隙間を通って、タイヤチューブ内に排出される。
これにより、タイヤチューブ内に、第１空気室Ａ１の空気が送り込まれる。

タイヤにおける吸気装置１が取り付けられた部分が地面から離れると、緩衝体４１にかかった上方向の力が外れ、弾性部材３３の弾性作用により、摩擦部材３７が下方向に押し下げられる。
摩擦部材３７が下方向に移動することにより、緩衝体４１、揺動桿３５、ピストン軸２９、ピストンリング２７が下方向に移動し、緩衝体４１がタイヤチューブに押し込まれる前の状態に戻る。
ピストンリング２７が下方向に移動することにより、第１空気室Ａ１の気圧が下がり、第２ゴム皮膜１８が外側方向に膨らみ、貫通部１３ｄと第２ゴム皮膜１８を介して、外部の空気が流入し、第１空気室Ａ１に空気が充填される。
充填後は、第１空気室Ａ１の気圧が上がり、第２ゴム皮膜１８の膨らみが萎み、再び貫通部１３ｄが密閉される。

地面と接した状態でタイヤを回転させることにより、上述のピストンリング２７が上下動を繰り返し、外部からの空気が、吸気管１３、第１空気室Ａ１、第１空気穴２３ａ、第１シリンダー２１と第２シリンダー２３の間、第２空気穴２３ｂ、第２シリンダー２３、第２シリンダー２３と揺動桿３５の隙間を通って、タイヤチューブ内に充填される。

タイヤチューブの内壁が緩衝体４１を押し込む際の加速度が所定の加速度ａ３より大きい場合には、緩衝体４１、揺動桿３５、摩擦部材３７が上方向に移動する。
ただし、摩擦部材３７はピストン軸２９の周りを摺動するため、ピストン軸２９とピストンリング２７は、摩擦部材３７などと一緒に上方向に移動しない。
弾性部材３３は、摩擦部材３７の上昇により縮んだ状態になる（弾性部材係止具３１と摩擦部材３７との距離ｄ＜第１距離ｄ１）。
ピストンリング２７の上方向の移動がないため、第１空気室Ａ１の気圧の変動（空気の移動）がなく、タイヤチューブへの空気充填は行われない。

タイヤにおける吸気装置１が取り付けられた部分が地面から離れると、弾性部材３３の弾性作用により、摩擦部材３７が下方向に押し下げられる。
摩擦部材３７が下方向に移動することにより、緩衝体４１、揺動桿３５が下方向に移動し、緩衝体４１がタイヤチューブに押し込まれる前の状態に戻る。

階段のような段差がある場所を走行するなどして、タイヤにおける吸気装置１が取り付けられた部分が地面に接し、タイヤチューブの内壁が急激に緩衝体４１を押し込む場合には、ピストンリング２７など吸気装置１を構成する部材が破損するおそれがあるため、ピストン軸２９とピストンリング２７を上下動させずに、緩衝体４１と摩擦部材３７と揺動桿３５とで当該衝撃を吸収する。
これにより、第１実施形態と同様に、緩衝体４１に急激な力（上方向の力）がかかった場合に、上下方向に移動する揺動部材（ピストンリング２７、ピストン軸２９、揺動桿３５）が破損するのを防止することが可能になる。

１ 吸気装置
１１ キャップ
１１ａ キャップに設けられた孔
１３ 吸気管
１３ａ 隘路
１３ｂ 通気穴
１３ｃ 溝部
１３ｄ 貫通部
１５ 引きバネ
１７ 第１エアシールゴム
１８ 第２ゴム皮膜
１９ 接続管
２１ 第１シリンダー
２３ 第２シリンダー
２３ａ 第１空気穴
２３ｂ 第２空気穴
２３ｃ 第１ゴム皮膜
２３ｄ 第２エアシールゴム
２５ ネジ部
２７ ピストンリング
２９ ピストン軸
３１ 弾性部材係止具
３３ 弾性部材（押しバネ）
３５ 揺動桿
３７ 摩擦部材
３９ 抜け止め具
４１ 緩衝体
Ａ１ 第１空気室
Ａ２ 第２空気室
ａ３ 所定の加速度

Claims (8)

1. タイヤにおけるタイヤチューブの内壁と接する緩衝体と、
   前記緩衝体に取り付けられ、前記タイヤチューブの内壁を介して、前記緩衝体にかかった力により上方向に移動する揺動桿と、
   ピストン軸とピストンリングを含み、前記揺動桿と摩擦部材を介して、前記緩衝体にかかった力により前記上方向に移動するピストン部と、
   前記揺動桿と前記ピストン軸の少なくとも一方に固定され、前記上方向に所定の加速度よりも大きい力が前記緩衝体にかかった時に、前記ピストン軸と前記揺動桿の他方に対して前記上方向若しくは下方向に摺動可能な状態で接触する前記摩擦部材と、
   前記タイヤの吸気口に取り付けられ、前記ピストンリングを摺動可能な状態で保持するシリンダーと、前記タイヤの外部の空気を取り込みするために上部に開口を有するシリンダー部とを備え、
   前記揺動桿には、前記シリンダー部と前記緩衝体とを所定の距離に保つために使用される弾性部材が設けられ、
   前記上方向に移動した揺動桿と前記ピストン部は、前記緩衝体にかかった力が外れた時に、前記弾性部材により前記下方向に移動せしめられ、
   前記シリンダーと前記ピストンリングと前記開口に設けられた第１逆止弁との間に形成された空気室の空気は、前記ピストンリングが前記上方向に移動する時に、前記シリンダーか前記ピストンリングに設けられた第２逆止弁と、前記シリンダー部における前記ピストンリングよりも下方の領域を介して、前記タイヤチューブ内に送り込まれ、
   前記ピストンリングが前記下方向に移動する時に、前記第１逆止弁を介して前記空気室に前記外部の空気が取り込まれ、
   前記上方向に前記所定の加速度以下の力が前記緩衝体にかかった時は、前記揺動桿と前記摩擦部材と前記ピストン軸と前記ピストンリングが前記上方向に移動し、
   前記上方向に前記所定の加速度よりも大きい力が前記緩衝体にかかった時は、少なくとも前記ピストン軸と前記ピストンリングは前記上方向に移動しないことを特徴とする吸気装置。
2. 前記シリンダーは、前記ピストンリングよりも下方で、前記揺動桿を摺動可能な状態で保持し、
   前記空気室から、前記シリンダー部における前記ピストンリングよりも下方の領域に送られた空気は、前記シリンダーと前記揺動桿の間から前記タイヤチューブ内に送り込まれることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
3. 前記摩擦部材は、前記揺動桿の内壁に固定され、前記上方向に前記所定の加速度よりも大きい力が前記緩衝体にかかった時に、前記ピストン軸に対して前記上方向若しくは前記下方向に摺動可能な状態で接触することを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
4. 前記シリンダー部は、上方で前記ピストンリングを摺動可能な状態で保持し、下方で前記揺動桿を保持する前記シリンダーと、前記シリンダーの側面の少なくとも一部を覆う大シリンダーとを有し、
   前記シリンダーは、前記ピストンリングよりも上方に第１空気穴を有し、前記ピストンリングよりも下方に第２空気穴を有し、
   前記空気室の空気は、前記ピストンリングが前記上方向に移動する時に、前記第１空気穴を含む前記第２逆止弁、前記大シリンダーと前記シリンダーの間、前記第２空気穴、前記シリンダー部における前記ピストンリングよりも下方の領域を介して、前記タイヤチューブ内に送り込まれることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
5. 前記シリンダー部は、上方で前記ピストンリングを摺動可能な状態で保持する前記シリンダーと、下方で前記揺動桿を保持する小シリンダーとを有し、
   前記小シリンダーの側面の少なくとも一部は、前記シリンダーに覆われ、
   前記ピストンリングは、第１空気穴を有し、
   前記小シリンダーの上部は、第２空気穴を有し、
   前記空気室の空気は、前記ピストンリングが前記上方向に移動する時に、前記第１空気穴を含む前記第２逆止弁、前記シリンダーと前記小シリンダーの間、前記第２空気穴を介して、前記タイヤチューブ内に送り込まれることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
6. タイヤチューブを有し、吸気口に吸気装置が取り付けられたタイヤであって、
   前記吸気装置は、前記タイヤチューブの内壁と接する緩衝体を有し、前記緩衝体に取り付けられ、前記タイヤチューブの内壁を介して、前記緩衝体にかかった力により上方向に移動する揺動桿を有し、ピストン軸とピストンリングを含み、前記揺動桿と摩擦部材を介して、前記緩衝体にかかった力により前記上方向に移動するピストン部を有し、前記揺動桿と前記ピストン軸の少なくとも一方に固定され、前記上方向に所定の加速度よりも大きい力が前記緩衝体にかかった時に、前記ピストン軸と前記揺動桿の他方に対して前記上方向若しくは下方向に摺動可能な状態で接触する前記摩擦部材を有し、前記吸気口に取り付けられ、前記ピストンリングを摺動可能な状態で保持するシリンダーと、前記タイヤの外部の空気を取り込みするために上部に開口を有するシリンダー部を有し、
   前記揺動桿には、前記シリンダー部と前記緩衝体とを所定の距離に保つために使用される弾性部材が設けられ、
   前記上方向に移動した揺動桿と前記ピストン部は、前記緩衝体にかかった力が外れた時に、前記弾性部材により前記下方向に移動せしめられ、
   前記シリンダーと前記ピストンリングと前記開口に設けられた第１逆止弁との間に形成された空気室の空気は、前記ピストンリングが前記上方向に移動する時に、前記シリンダーか前記ピストンリングに設けられた第２逆止弁と、前記シリンダー部における前記ピストンリングよりも下方の領域を介して、前記タイヤチューブ内に送り込まれ、
   前記ピストンリングが前記下方向に移動する時に、前記第１逆止弁を介して前記空気室に前記外部の空気が取り込まれ、
   前記上方向に前記所定の加速度以下の力が前記緩衝体にかかった時は、前記揺動桿と前記摩擦部材と前記ピストン軸と前記ピストンリングが前記上方向に移動し、
   前記上方向に前記所定の加速度よりも大きい力が前記緩衝体にかかった時は、少なくとも前記ピストン軸と前記ピストンリングは前記上方向に移動しないことを特徴とするタイヤ。
7. タイヤチューブを有し、吸気口に吸気装置が取り付けられたタイヤを含む車両であって、
   前記吸気装置は、前記タイヤチューブの内壁と接する緩衝体を有し、前記緩衝体に取り付けられ、前記タイヤチューブの内壁を介して、前記緩衝体にかかった力により上方向に移動する揺動桿を有し、ピストン軸とピストンリングを含み、前記揺動桿と摩擦部材を介して、前記緩衝体にかかった力により前記上方向に移動するピストン部を有し、前記揺動桿と前記ピストン軸の少なくとも一方に固定され、前記上方向に所定の加速度よりも大きい力が前記緩衝体にかかった時に、前記ピストン軸と前記揺動桿の他方に対して前記上方向若しくは下方向に摺動可能な状態で接触する前記摩擦部材を有し、前記吸気口に取り付けられ、前記ピストンリングを摺動可能な状態で保持するシリンダーと、前記タイヤの外部の空気を取り込みするために上部に開口を有するシリンダー部を有し、
   前記揺動桿には、前記シリンダー部と前記緩衝体とを所定の距離に保つために使用される弾性部材が設けられ、
   前記上方向に移動した揺動桿と前記ピストン部は、前記緩衝体にかかった力が外れた時に、前記弾性部材により前記下方向に移動せしめられ、
   前記シリンダーと前記ピストンリングと前記開口に設けられた第１逆止弁との間に形成された空気室の空気は、前記ピストンリングが前記上方向に移動する時に、前記シリンダーか前記ピストンリングに設けられた第２逆止弁と、前記シリンダー部における前記ピストンリングよりも下方の領域を介して、前記タイヤチューブ内に送り込まれ、
   前記ピストンリングが前記下方向に移動する時に、前記第１逆止弁を介して前記空気室に前記外部の空気が取り込まれ、
   前記上方向に前記所定の加速度以下の力が前記緩衝体にかかった時は、前記揺動桿と前記摩擦部材と前記ピストン軸と前記ピストンリングが前記上方向に移動し、
   前記上方向に前記所定の加速度よりも大きい力が前記緩衝体にかかった時は、少なくとも前記ピストン軸と前記ピストンリングは前記上方向に移動しないことを特徴とする車両。
8. 前記シリンダー部は、前記シリンダーの内側に前記揺動桿を摺動可能な状態で保持する小シリンダーを有し、
   前記空気室から、前記シリンダー部における前記ピストンリングよりも下方の領域に送られた空気は、前記小シリンダーと前記揺動桿の間から前記タイヤチューブ内に送り込まれることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。

Images