JP6166600B2 - 逆転可能な空気保持タイヤとポンプとの組み立て品 - Google Patents

Description

本発明は、一般に空気保持タイヤに関し、特にタイヤと組み込みポンプとの組み立て品に関する。

通常の空気拡散によって時間が経過するとタイヤの圧力が減少する。タイヤの正常な状態は膨脹している状態である。そのため、ドライバは繰り返しタイヤの圧力を維持しなければならず、そうしないと、燃費、タイヤの寿命、および乗り物の制動とハンドリング性能とが減少することになる。タイヤの圧力が際だって低いときにドライバに警告するために、タイヤ圧力監視装置が提案されている。

米国特許第８，１１３，２５４号明細書

しかしそのような装置は、タイヤを推奨圧力まで再膨脹させるように警告したときに、ドライバが是正動作を取ることに依存している。そのため、時間の経過に伴うタイヤ圧力のいかなる減少をも補償するためにドライバの介入を必要とせずにタイヤ内の正しい気圧を維持する空気保持機能をタイヤに組み込むことが好ましい。

本発明の一態様によれば、空気維持タイヤとポンプとの組み立て品が提供され、ポンプ組み立て品は、タイヤの曲がる領域内に囲まれている長い環状の空気通路を有しており、空気通路は、タイヤの曲がる領域が、回転するタイヤフットプリントを通過して空気通路に沿って空気をポンピングするときに区分ごとに開閉動作をする。ポンプ組み立て品は、外側の空気を吸入ジャンクションの位置で空気通路に通過させるように結合されている空気吸入ポート組み立て品と、吸入空気の流れを空気通路内で対向している方向に向けるように配置されている１対の直列弁と、それぞれの直列弁の下流側に各々が配置されており、それぞれの直列弁の下流側からの吸入空気の両方向の流れをタイヤキャビティに向ける１対の出口弁とをさらに有している。

他の態様において、吸入ポート組み立て品は、空気吸入ポートと１対の直列弁の上流側との間を延びており、その間で吸入気流を導く制御コンジットと、タイヤキャビティ内の気圧が閾値気圧レベルよりも高いときに制御コンジットを通した１対の直列弁への吸入気流を遮断する制御弁アクチュエータとを有している。

本発明は、さらなる態様において、弁ハウジングキャビティ内に着座している弁アクチュエータピストンを有するように構成されており、制御コンジットはピストンを横断して横断方向に延びており、閉じており、１対の直列弁の両方の上流側に対して揃っていない方向と、開いており、１対の直列弁の両方の上流側に対して揃っている方向との間でピストンと共に往復運動をする。

さらなる態様は、１対の直列弁と１対の出口弁とは、空気通路内の両方向の気流によって選択的に開き、両方向の気流の方向は、タイヤが回転する順方向と逆方向と規定されるものである。

［定義］
タイヤの「縦横比」は、タイヤの断面の幅（ＳＷ）に対するタイヤの断面高さ（ＳＨ）の比に、パーセント表現のために１００を乗じたものを意味する。

「非対称トレッド」は、タイヤの中心面つまり赤道面ＥＰに関して対称ではないトレッドパターンを有しているトレッドを意味する。

「軸線方向の」および「軸線方向に」は、タイヤの回転の軸線に平行なラインまたは方向を意味する。

「ボール逆止弁」は、閉じる部材、つまり気流を塞ぐ移動可能な部分が球形のボールである逆止弁である。ボール逆止弁によっては、ボールはばねによって付勢されており、それは弁を閉じたままに維持し、また、弁ばねの付勢にうち勝って弁が開くにはボールに対して指定の大きさの上流圧力が必要となるようにするためである。ボール逆止弁の主な座の内側の表面は、ボールを座に導き、逆流を止めるときに積極的な密封状態を構成するように円錐形のテーパー状とされていてもよい。

「チェーファー」は、コードプライをリムに対する摩耗と切断とから保護し、リムの上方に屈曲を分散させるようにタイヤビードの外側の周囲に配置されている材料の狭い帯を意味する。

「逆止弁」は、空気が進入する開口と、空気が放出される開口との２個の開口を胴体に有している２ポート弁である。

「周方向」は、軸線方向に垂直な環状トレッドの表面の周囲に沿って延びているラインまたは方向を意味する。

「クラッキング圧力」は弁が動作する最小の上流圧力である。通常、逆止弁は特定のクラッキング圧力に対して設計されており、そのため、特定のクラッキング圧力に対して指定することができる。

「下流」は動力の源から離れる方向、つまり気流の源から離れる方向である。弁については、「下流」は、弁の「上流」の気流が弁を開くのに十分なクラッキング圧力を作用させる時に、気流が弁から流出する弁の側を指す。

「赤道中心面（ＣＰ）」は、タイヤの回転軸線に垂直でトレッドの中心を通る平面を意味する。

「フットプリント」は、速度が零でかつ通常の荷重および空気圧下において平坦な面と接触するタイヤトレッドの接触部分、すなわち領域を意味する。

「溝」は、トレッドの周囲を周方向または横方向に、まっすぐに、曲線を描いて、またはジグザグに延びることがあるサイドウォールの内の長く延びている隙間の領域を意味する。周方向および横方向に延びている溝は、共通の部分を有することもある。「溝の幅」は、対象としている溝、または（「溝の幅」を有している）溝の部分によって占められる表面積を、溝または溝の部分の長さで割ったものに等しく、したがって溝の幅はその長さ全体にわたっての平均の幅となる。溝は、タイヤ内で深さが変化することがある。溝の深さがトレッドの円周の周囲で変化することや、１つの溝の深さは一定であるが、タイヤの他の溝の深さとは異なることがある。そのような狭いまたは広い複数の溝の深さが、相互に接続されている広い周方向溝と比較して実質的に減少していると、溝は、トレッド領域でリブのような特徴を保持する「タイバー」を構成すると見なされる。

「インボード側」はタイヤが車輪に取り付けられ、車輪が乗り物に取り付けられたときに、乗り物に最も近いタイヤの側を意味する。

「横方向」は、軸線方向を意味する。

「横方向縁」は、通常の加重とタイヤ膨張の下で計測された軸線方向で最も外側のトレッド接触パッチつまりフットプリントに接する２つ線を意味し、２つの線は、赤道中心面に平行である。

「正味接地面積」は、両横方向縁の間の全トレッドの総面積で割った、トレッドの全周にわたる両横方向縁の間の接地トレッド要素の全面積を意味する。

「非方向性トレッド」は、好ましい前進方向を有しておらず、トレッドバターンが好ましい進行方向に揃うように、乗り物上で特定の１つ以上の車輪位置に配置する必要のないトレッドを意味する。逆に、方向性トレッドパターンは、特定の車輪への配置が必要な好ましい進行方向を有している。

「アウトボード側」はタイヤが車輪に取り付けられ、車輪が乗り物に取り付けられたときに、乗り物に最も遠いタイヤの側を意味する。

「ぜん動性」は、空気などの含まれている物体を筒状の経路に沿って前進させる波のような収縮による動作を意味する。

「半径方向の（ラジアル）」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸線に向けて、または回転軸線から離れるように、半径方向に延びている方向を意味する。

「リブ」は、少なくとも１つの周方向溝と第２のそのような溝または横方向縁のいずかとによって定められており、完全な深さの溝によって横方向に分割されていない、トレッド上で周方向に延びているゴムの帯を意味する。

「サイプ」は、トレッド表面を再分割し、トラクションを改善する、タイヤのトレッド要素内に形成されている小さい溝を意味し、サイプは幅が一般に狭く、タイヤのフットプリント内で開いたままである溝とは反対に、タイヤフットプリント内で閉じている。

「トレッド要素」または「トラクション要素」は、隣接している複数の溝の形状を有することによって定められているリブまたはブロック要素を意味する。

「トレッド弧の幅」は、トレッドの横方向縁同士の間で計測されたトレッドの弧の長さを意味する。

「上流」は、気流の動力の源に向かう方向、つまり気流が流れる、つまりやってくる方向である。弁については、「上流」は、弁の「上流」の気流が弁を開くのに十分なクラッキング圧力を作用させる時に、気流が弁に流入する弁の側を指す。

タイヤ、リム、およびぜん動ポンプと吸入弁とを備えている配管の等角図である。 タイヤが反時計方向に回転しており、路面に対してフットプリントを構成しているタイヤとぜん動ポンプとの組み立て品の側面図である。 タイヤが路面に対して時計方向に回転しているタイヤとぜん動ポンプとの組み立て品の側面図である。 閉じている位置にある２ポート吸入制御弁を有しているぜん動ポンプの吸入ポートの模式的断面図である。 タイヤが反時計方向に回転しているときに、タイヤを充填するように動作可能な、開いている位置にある２ポート吸入制御弁を有しているぜん動ポンプの吸入ポートの模式的断面図である。 タイヤが時計方向に回転しているときに、タイヤを充填する２ポート吸入制御弁を有しているぜん動ポンプ双方向弁の吸入ポートの模式的断面図である。 閉じている位置にある代替の構成の双方向５ポート吸入制御弁を有しているぜん動ポンプの吸入ポータルの模式的断面図である。 タイヤが反時計方向に回転しているときにタイヤを充填するように動作可能な、開いている位置で示している代替の構成の双方向５ポート吸入制御弁を有しているぜん動ポンプの吸入ポートの模式的断面図である。 タイヤが時計方向に回転しているときにタイヤを充填する、代替の構成の５ポート吸入制御を有しているぜん動ポンプ双方向弁の吸入ポートの模式的断面図である。 ５ポートレギュレータが組み込まれている、タイヤが反時計方向に回転しているときにタイヤを充填する代替のぜん動ポンプ双方向弁の吸入ポータルの模式的断面図である。 タイヤが時計方向に回転しており、５ポートレギュレータを示しているタイヤを充填する図５Ａの代替のぜん動ポンプ双方向弁の吸入ポートの模式的断面図である。 タイヤが時計方向に回転しており、弁がバイパスモードにある、図５Ｂの代替のぜん動ポンプ双方向弁の吸入ポートの模式的断面図である。 タイヤが反時計方向に回転しており、弁がバイパスモードにある、図５Ｂの代替のぜん動ポンプ双方向弁の吸入ポートの模式的断面図である。

本発明を、実例として、添付図面を参照して説明する。

図１、２Ａ、および２Ｂを参照して、タイヤとポンプとの組み立て品は、トレッド１４まで延びており、タイヤ内側ライナ２５によって定められているタイヤ空気キャビティ２６を囲んでいる１対のサイドウォール１２を有している従来の構成のタイヤを有している。ぜん動ポンプ組み立て品１６が、サイドウォールの概ね大きく曲がる領域内の一方または両方のタイヤサイドウォール１２に取り付けられている。ぜん動ポンプ組み立て品１６は、タイヤとは別個に構成され、製造後の手順でタイヤに組み付けられている独立しているチューブの形態、またはタイヤ製造時にサイドウォール１２内に一体の空隙として構成された環状の空気通路２０を有している。空気通路２０は、サイドウォールによって囲まれており、タイヤが回転すると大きく曲がるサイドウォールの領域付近の環状の経路に沿って延びている。独立しているチューブ形状の場合、空気通路チューブは、チューブが外力を受けて平坦な状態に変形し、そのような外力がなくなると、断面が概ね円形の元の状態に戻る反復する変形サイクルに耐えることができるプラスチックまたはゴム合成物などの弾性があって、柔軟な材料から構成されている。空気通路がサイドウォール１２内に一体に構成されている場合、空気通路２０はタイヤが回転するときに反復する変形と回復とのサイクルに同様に耐え、本明細書で説明した目的に十分な体積の空気を通過させるように動作するのに十分な直径でなければならない。ぜん動ポンプ内の空気チューブの一般的な動作は、参照によって本明細書に援用される特許文献１に記載されている。

空気通路２０の対向している端部２２、２４は吸入ポート組み立て品２８内で終端している。吸入ポート組み立て品２８は、タイヤが地表１３２に接触して回転したときに、タイヤと共に回転するように取り付けられている。タイヤの回転は、地表１３２に対してフットプリント１３４を構成し、そしてタイヤ内に圧縮力１３８が発生する。そして、圧縮力１３８は位置１４０で空気通路２０内に作用し、タイヤが回転すると通路は区分ごとにつぶれる。空気通路は、図２Ａの反時計方向１３６にタイヤが回転するのか、図２Ｂの時計方向１３３にタイヤが回転するのかに関わらず、区分毎につぶれる。したがって、ぜん動ポンプ組み立て品は、３６０度のタイヤの回転を通して連続的に気流の順方向と逆方向の両方に空気をタイヤキャビティ２６内にポンピングする動作においては、双方向、つまり逆転可能であると言うことができる。

タイヤが図２Ａまたは図２Ｂの順方向と逆方向１３６、１３３の両方に回転すると、空気通路２０は、通路が独立したサイドウォール埋め込みチューブの形態であるか、一体に構成されている空隙であるかに関わらず区分毎に平らになる。空気通路の順次平坦になる各区分１３７は、図２Ａと図２Ｂのタイヤの回転の方向とは反対の方向１４２に移動する。空気通路２０が区分ごとに順次平坦になると、平坦になった複数の区分から逃れた空気が方向１４２に吸入ポート組立品２８に向けてポンピングされ、そこで空気はタイヤキャビティに向けられる。したがって、キャビティ２６内の空気圧は所望の閾値圧力に維持される。吸入ポート組み立て品２８によって流入が許された空気は、タイヤキャビティ内にポンピングされるか、タイヤ圧力を所望のレベルに維持するのに必要ない場合には、ポンプ組み立て品から再循環して出る空気を補充するように空気通路２０内に導入される。

吸入ポート組み立て品２８は、調整弁組み立て品３０とフィルタリングされた空気の流入ポート３２とを有している。２ポートの双方向吸入制御の実施形態を図３Ａから図３Ｃに示している。図３Ａは、閉じている位置の吸入制御を示しており、図３Ｂは気流が反時計方向に移動しておりタイヤが時計方向に回転している、開いている位置の吸入制御を示しており、図３Ｃは気流が時計方向に移動しておりタイヤが反時計方向に回転している、開いている位置の吸入制御を示している。装置は両方向であって、通路２０内の気流は、タイヤが回転すると両方向に発生し、通路２０内の気流の方向は順方向または逆方向のいずれかに回転しているタイヤよって規定されることがわかるであろう。通路２０に沿ったポンピングはタイヤの３６０°の全回転を通して両方向に択一的に発生する。

フィルタリングされた空気の流入ポート３２はタイヤサイドウォール１２の外側表面上に配置されており、外側の空気は、流入ポート内に円柱状ハウジング３６内に収容されている多孔質のフィルタ３４を通して進入が許される。図３Ａはタイヤの外側からの空気が流入ポート３２に進入するのが防止されている閉じた状体の組み立て品２８を示しており、この状態はタイヤキャビティ２６内の圧力が調整されている圧力の閾値Ｐｒｅｇ以上の時に発生することになろう。空気通路コンジット５６はフィルタハウジング３６から調整弁組み立て品３０まで延びており、吸入空気を調整弁組み立て品３０まで通過させる。出口コンジット５４は、気流を調整弁組み立て品３０から吸入ジャンクション３８に隣接して対向している側に配置されている反対方向に向いている弁６２、６４内に導く接続コンジット４０まで運ぶ。本明細書で使用される場合、「吸入ジャンクション」は吸入空気を組み立て品２８から直列逆止弁６２、６４の上流側に分岐させる通路の位置を指す。装置の代替の構成を図３Ａから図５Ｄによって示しており、以降で説明するように、各々の吸入ジャンクション３８は異なる弁構成のために配置されている。

調整弁組み立て品３０は、弁ハウジング４２とシリンダつまりハウジングチャンバ４６内に配置されている弁ピストン４４とを実現している。ばね４８などの付勢機構が付勢力（図３Ｂ、３Ｃの矢印７２）をピストン４４に作用させてピストン４４をシリンダ４６内で下向きに、図３Ｂと図３Ｃとに示しているように「開いている」つまり「タイヤ充填」位置に付勢している。キャビティ２６内の圧力が圧力設定レベルＰｒｅｇ未満の場合、圧力がばね４８の付勢力に打ち勝ち、ピストン４４をシリンダ４６内で上向きに、図３Ａの「閉じている」つまり「非充填」位置まで移動させる（矢印５０を参照）。ピストン４４にはピストンの胴体を横切って横断方向に延びている空気コンジット５２が設けられている。図３Ａの「閉じている」位置では、コンジット５２は空気コンジット５４、５６に揃っておらず、空気はピストンを横切ってコンジット５４、５６までそしてそこから吸入ジャンクション３８まで流れることができない。「閉じている」位置では、結局、気流が吸入制御ジャンクション３８に到達するのが防止され、そのため、弁６２、６４の両方の上流側に到達するのが防止される。したがって、通路２０内の気流は図３Ａの閉じている位置で弁組み立て品３０によって阻止されている。

図３Ｂは、「開いている」位置に移動している弁組み立て品３０を示している。「開いている」位置のとき、タイヤは時計方向に回転し、空気を通路２０に沿って反時計方向にポンピングする。４つの一方向弁の構成が設けられており、図示のように配置されている。２つの直列弁６２、６４が吸入ジャンクション３８の対向している側にコンジット４０に沿って配置されている。２つの直列弁６２、６４は、コンジット４０に沿って対向している方向に開いており、直列弁６２、６４が開いている状態でそのようなそれぞれの方向に気流を導く。コンジット４０は、弁６２、６４の下流側の位置で空気通路２０に接続されている。コンジット４０と通路２０とのジャンクションから半径方向に延びている出口コンジット通路５８、６０がタイヤキャビティ２６まで図示のように延びている。コンジット５８、６０に沿って、２つの出口一方向弁６６、６８がそれぞれ配置されている。弁６６、６８は、弁６６、６８を通過し、コンジット５８、６０に沿って、タイヤキャビティ２６までの空気の流れを許容するようにタイヤキャビティ２６に向かう方向に開くように向いている。

一方向弁６２、６４、６６、６８は、ボールまたはダイヤフラム逆止弁または他の公知の弁構成の市販の型式である。これらの弁は、弁の上流側の圧力が付勢ばねに打ち勝って、ボールをその座から分離させたときに、図示の方向に開くように向いている。キャビティ２６内の気圧Ｐｒｅｇが所望の圧力閾値以下に低下すると、ピストン４４は、アクチュエータばね４８によって作用する付勢力の下で下向きに移動する。ピストンの移動によって、ピストン４４を横切っている空気コンジット５２がコンジット５４、５６と揃い、吸入フィルタポート３２からの吸入空気がピストンコンジット５２を横切って吸入制御ジャンクション３８と接続コンジット４０まで流れることができるようにする。地表１３２に対して時計方向に回転しているタイヤ（図２Ｂを参照）は、発生したタイヤフットプリント１３４の反対側の通路２０を区分毎につぶす。つぶれた区分によって真空が発生し、それが、吸入ポート組み立て品２８を通して引き込まれた通路２０内の反時計方向１４２の空気の流れによって区分毎に再び満たされる。流入した空気の反時計方向の流れによって、一方向弁６４を開かせ、空気が図示の反時計方向に通路内に入流できるようにする。空気は通路２０を循環する。気流がコンジット４０と半径方向の出口コンジット６０との接続部分に到達すると、気流は閉じている弁６２を通過できず、その代わりに出口弁６８まで流れなければならない。気流は、弁６８を開かせ、矢印７０で示しているように、空気がタイヤキャビティ２６内に流入できるように開いたままになる。タイヤキャビティ２６内の気圧が所望の予め設定されているレベルに到達すると、ピストン４４に対するタイヤ圧力によってピストン４４は図３Ａの閉じている位置に移動し、キャビティへの気流は、前述のように途絶える。

ぜん動ポンプ組み立て品１６の前述の動作は、図３Ｃから理解されるように、タイヤの逆回転においても同じである。図２Ａと図３Ｃにおいて、タイヤが反時計方向に回転している状態で、空気は時計方向１４２にポンピングされる。図３Ｃは、そのような状態の吸入ポート組み立て品２８と調整弁組み立て品３０とを示している。キャビティ２６内の圧力が、予め設定されているＰｒｅｇレベル未満の場合、ピストン４４はばね４８によって図示の開いている位置に付勢されている。ピストンコンジット５２は、コンジット５４と５６とに揃っており、気流はジャンクション３８に向けられている。反時計方向へのタイヤの回転によって、通路２０の空の複数の区分が再度充填されるので、空気の流れが時計方向７４となる。時計方向の気流によって、一方向弁６２が開き、空気がコンジット４０から通路２０内に循環できるようにする。加圧された空気は通路２０を循環し、コンジット５８に進入し、弁６６に対して向けられ、弁６６を開き、それによって図３Ｃの矢印７４によって示しているように弁６６を通してタイヤキャビティ２６まで通過する。図３Ｃに示しているように、気流がコンジット４０と半径方向の出口コンジット５８との接続部分に到達すると、気流は閉じている弁６４を通過できず、その代わりに出口弁６６まで流れなければならない。弁６６を開いた気流は、矢印７４で示しているように、空気がタイヤキャビティ２６内に流入するままにする。タイヤキャビティ２６内の気圧が所望の予め設定されているレベルに到達すると、ピストン４４に対するタイヤ圧力によってピストン４４は図３Ａの閉じている位置に移動し、キャビティ２６への気流は、前述のように途絶える。

図４Ａから図４Ｃは、調整弁組み立て品７８が５ポート吸入制御構成である代替の実施形態を示している。複数の代替の弁構成を本発明の実施において採用してもよいことと、装置は特定の弁の使用に依存していないことが理解されるであろう。図４Ａにおいて、弁は空気がタイヤキャビティ２６内に流入しない閉じた位置にある。図４Ｂはタイヤの回転が時計方向であって気流が反時計方向であるときに、開いている位置にある弁を示している。図４Ｃは、タイヤの回転が反時計方向で、気流が時計方向である時に、開いている位置にある弁を示している。理解されるように、図４Ａから４Ｃに示している弁７８において、空気は吸入ポート組み立て品７６を通して調整弁組み立て品７８まで装置内に流入することができる。ポート組み立て品７６はフィルタ吸入ポート８０とフィルタハウジング８４内に収容されているフィルタ胴体８２とを有している。フィルタ８２を通過する空気は、吸入コンジット８６を通して、横断方向ピストンコンジット８８に向けられている。吸入コンジット８６とピストンコンジット８８との交差によって構成されているジャンクション９０は、代替の実施形態においてピストン９２内に位置している。キャビティ２６内の気圧が予め設定されているＰｒｅｇレベル未満の場合、ピストン９２は、第１の実施形態のように、ばね９４によって図４Ｂと図４Ｃとによって示している、開いている状態に付勢されている。キャビティ２６内の気圧がＰｒｅｇレベル以上の場合、キャビティの気圧が付勢ばね９４にうち勝って、ピストン９２をシリンダ９８内で図４Ａの閉じている位置に上向きに移動させる。閉じている位置で、空気はキャビティ内にポンピングされない。

ピストンの横断方向のコンジット８８は、図４Ｂと図４Ｃの開弁状態では、ブリッジングコンジット１００、１０２と揃い、図４Ａに示しているように、弁が閉じているときには、ブリッジングコンジット１００、１０２に揃わない。４つの一方向弁１０６、１０８、１１０、１１２が配置され、弁１０８、１１０は直列弁を示しており、弁１１２、１０６は出口弁を示している。直列弁１０８、１１０はジャンクション９０から離れる反対方向に開き、出口弁１１２、１０６は、キャビティ２６に向かって半径方向内向きに開く。出口弁１１２、１０６は、出口コンジット１０３、１０１内にそれぞれ配置されており、通路２０に結合されている。出口コンジット１０３、１０１はブリッジングコンジット１０２、１００とそれぞれ交差し接続されており、出口弁１１２、１０６を越えて、キャビティ２６の位置の出口端部２２、２４まで半径方向内向きに延びている。

図４Ａから図４Ｃの５ポート弁構成の動作は、図３Ａから図３Ｃの２ポート弁に関して前述した動作と類似している。図２Ｂ、図４Ｂは、タイヤが時計方向に回転し、通路２０内の空気の流れが反時計方向のときに開いている調整弁を示している。吸入ポート組み立て品７６を通して流入可能な空気は、コンジット８６によってピストン９２内のジャンクション９０に向けられている。ジャンクション９０の位置で、気流は閉じている弁１０８を通過できず、弁１１０を開く。気流は、通路２０を方向１１４に循環して、コンジット１０１に進入する。コンジット１０１とブリッジングコンジット１００との分岐の位置で、気流は閉じている弁１０８を通過できず、したがって弁１０６を開き、ポンピングされた気流がタイヤキャビティ２６内に進入できるようにする。

図２Ａと図４Ｃとは、タイヤが反時計方向１３６に回転し、通路２０内の気流を時計方向の充填方向１１８にポンピングしているときの調整弁の動作を示している。通路２０内の気流１１８は、図示のようにタイヤキャビティ２６に向けられている。図２Ａと図４Ｃでタイヤの回転が反時計方向で、気流が時計方向の時の動作は前述のように進行する。タイヤキャビティ２６内の気圧が所望の予め設定されているレベルに到達すると、ピストン９２に対するタイヤ圧力によってピストン９２は図４Ａの閉じている（コンジットが揃っていない）位置に移動し、キャビティへの気流は途絶える。キャビティ２６内の圧力が予め設定されている所望の閾値レベル未満であると、ピストン９２が図４Ｂまたは図４Ｃの開いている位置に移動し、空気は通路２０内をタイヤの回転の方向によって規定される方向に流れる。空気のポンピングは、図示のようにタイヤの３６０°の回転を通して継続し、タイヤ（と乗り物）が順方向または逆方向のいずれの方向に進行しても発生する。

図５Ａから図５Ｄはバイパス弁１２０を有していることによって修正されている調整弁組み立て品７８の第３の代替の実施形態を示している。弁１２０は、タイヤキャビティ内の圧力がＰｓｅｔまたはＰｒｅｇ値を越えたときに、逆止弁１０６、１１２の開口をバイパスするように接続されている市販の型式の圧力制御弁である。バイパス弁１２０は、キャビティ内の気圧が圧力閾値Ｐｓｅｔ以上であるときに、空気がタイヤキャビティ２６内に確実に導入されないようにすることを意図している。バイパス弁１２０はキャビティ２６内の圧力がＰｓｅｔ値以上になったときに空気をいずれかの方向に導いて、空気を出口弁１０６、１１２にバイパスさせて、キャビティ内にさらに空気が導入されるのを防止するように位置している。バイパス弁１２０は、ピストン９２にわたっており、コンジット１０１、１０３を対向している端部の位置で接続しているコンジットに接続されている。図５Ａは、タイヤが時計方向に回転しており、充填空気が通路２０の周囲を反時計方向に回転しており、キャビティ圧力がＰｒｅｇまたはＰｓｅｔ未満のときの５ポートバイパスレギュレータを示している。ただし、図５Ａから図５Ｄのバイパスレギュレータの実施形態において、ピストン９２はコンジット１００、１０２対して、揃っており開いている方向と、閉じており揃っていない方向との間を移動するのではなく、全て充填モードで揃ったままである。

図５Ａを参照すると、キャビティ圧力がＰｓｅｔ未満であるので、バイパス弁１２０は閉じている。バイパス弁１２０が閉じた状態で、レギュレータと空気通路１８との動作は図４Ｂの状態の第２の実施形態を参照して前述したように進行する。図５Ａと図４Ｂは、両方とも、時計方向のタイヤの回転と、フィルタ吸入ポート８０を通した装置内への空気の流れ（矢印１２４）と、通路２０内の反時計方向の空気の流れ（矢印１２６）とを表している。図５Ｂにおいて、タイヤの反時計方向の回転と時計方向の充填方向に対して、キャビティ圧力がＰｒｅｇ未満のままである限りバイパス弁１２０は閉じたままである。それによって、バイパスコンジットに沿った気流（矢印１２８）は、閉じている弁１２０によって妨げられる。したがって、図５Ｂの気流と充填方向とは、図４Ｃのレギュレータが動作するのと類似の複数の条件下で、前述のように進行する。図５Ｂにおいて時計方向に循環している空気は、出口弁１１２を開くように作用し、空気をタイヤキャビティ内に方向１３０に通過させる。図５Ｃにおいて、キャビティ圧力が閾値Ｐｒｅｇ以上の時に、時計方向に循環している空気は、出口弁１０６、１１２をバイパスして、開いているバイパス弁１２０を代わりに通過する。したがって、弁１０６、１１２は閉じたままであって、循環している空気（矢印１２６）は弁１０６、１１２を通過せず、タイヤキャビティに進入しない。図５Ｄは、反対の時計方向にタイヤが回転し、気流の経路が反時計方向であるときのバイパスレギュレータの動作を示している。図５Ｃと同様に、図５Ｄにおいてタイヤキャビティ圧力はＰｒｅｇよりも高く、バイパス弁１２０を開き、反時計方向の気流（方句矢印１２６）を、出口弁１０６、１１２を開いて通過させるのではなく、バイパス経路を通過するように向ける。したがって、タイヤキャビティ内への気流が防止される。それによって、バイパスレギュレータはいかなる状況でもキャビティ内の圧力が設定されている閾値Ｐｒｅｇ以上の時に、空気がタイヤキャビティ２６内に進入しないことを保証する。

以上から、ぜん動ポンプとレギュレータ装置とはタイヤキャビティ内の気圧を所望の圧力レベルに、しかし所望の圧力を越えない圧力に維持する手段を提供することが理解されるであろう。ポンプ組み立て品１６は、タイヤの曲がる領域内に囲まれている長い環状の空気通路２０を有している。空気通路２０は、タイヤの曲がっている領域が回転するタイヤフットプリントを通過して空気通路に沿って空気をポンピングしたときに区分ごとに開閉動作をする。ポンプ組み立て品は外側の空気を空気通路２０に吸入ジャンクション（３８または９０）の位置で導くように配置されている空気吸入ポート組み立て品２８をさらに有している。１対の直列弁６２、６４（または１０８、１１０）は、吸入空気の流れを空気通路２０内で対向している方向に向けるように配置されている。１対の出口弁は、それぞれの直列弁の下流側に各々が配置されており、それぞれの直列弁の下流側からの吸入空気の両方向の流れをタイヤキャビティ２６に向ける。

吸入ポート組み立て品２８は空気吸入ポートと直列弁の上流側との間を延びており吸入気流をそれらの間で導く制御コンジットをさらに有している。タイヤキャビティ２６内の気圧が閾値気圧レベルよりも高い時に、制御ジャンクション３８を通した直列弁までの吸入気流を遮断するように、弁ばねアクチュエータ４８の影響の下でピストン４４は動作する。直列弁と出口弁は空気通路内の両方向気流によって選択的に開かれ、タイヤ回転の順方向または逆方向によって規定される。

対象の発明の前述の説明を図３Ａから図５Ｄに示しているが、本発明は図示の実施形態には限定されない。方向性のために使用される４つの逆止弁は、タイヤポンピングチャネル２０内の任意の位置で、タイヤの内側ライナ表面２５に取り付けたり、レギュレータハウジングの表面に取り付けたり、図示のようにレギュレータに完全に一体化することができる。そのような逸脱は、当業者の知識内である。同様に、示している実施形態は２ポートと５ポートのレギュレータ構成であるが、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態で置き換えてもよい。必要に応じて３ポートまたは４ポートのレギュレータで置き換えてもよい。さらに、図示のレギュレータの実施形態において、レギュレータ内の気流方向は、吸入フィルタ３４を常に通過し、レギュレータの外側のタイヤ回転と常に反対でなければならない。バイパスレギュレータの実施形態において、バイパスコンジットは高圧の圧縮空気をタイヤ内に送る２つの逆止弁、出口弁１０６、１１２に接続されていることがさらに理解されるであろう。充填モード時に、タイヤキャビティ内の気圧がＰｒｅｇ未満である限り空気はバイパス通路内を流れることができない。したがって、空気は出口逆止弁を開くように向けられ、空気をタイヤ内に送る。タイヤが必要な圧力に到達すると、空気はバイパス弁を通して流れることができるようになる。したがって、空気は通路２０の周囲を、そしてレギュレータバイパス通路を通して循環し、圧縮されない。したがって、タイヤキャビティ２６の過度の充填が防止される。

逆転可能な空気入りタイヤおよびポンプ組み立て品は、空気ポンプ通路の任意の構成と、３６０度の環状の円周までのタイヤに対する通路２０の角度とに対して作動することになる。装置は、組み込み空気通路または硬化後に取り付けられたチューブベースの通路に対して機能する。直列逆止弁と出口逆止弁とは、レギュレータハウジング構成として一体化してもよい。バイパス（第３の実施形態）レギュレータと吸入制御（第１と第２の実施形態）レギュレータとの両方が可能である。さらに、１つ以上の空気の死容積が気流経路の途中で発生することがない。むしろ、両方の気流経路は対称であって、入口と出口とは機能的に妥協することなく相互に入れ替えてもよい。

本発明の変形例が本明細書に示している説明の観点から可能である。対象としている発明を説明する目的で、特定の代表的な実施形態と詳細とを示しているが、当業者には対象としている発明の範囲から逸脱することなく、実施形態において様々な変更と修正が可能であることが明らかになるであろう。そのため、当然のことながら、添付の特許請求の範囲で定めている本発明の完全な意図した範囲において、説明している特定の実施形態の変更が可能である。

１２ サイドウォール
１４ トレッド
１６ ぜん動ポンプ組み立て品
１８、２０ 空気通路
２２、２４ 空気通路の対向している端部
２６ タイヤ空気キャビティ
２８、７６ 吸入ポート組み立て品
３０、７８ 調整弁組み立て品
３２ 流入ポート
３８、９０ 吸入ジャンクション
４０ 接続コンジット
４４、９２ ピストン
４８、９４ ばね
５２ 空気コンジット
５４、１０１、１０３ 出口コンジット
５６ 空気通路コンジット
５８、６０ 出口コンジット通路
６２、６４、１０８、１１０ 直列弁
６６、６８、１０６、１１２ 出口一方向弁
８６ 吸入コンジット
８８ 横断方向のコンジット
９８ シリンダ
１２０ バイパス弁
１３４ フットプリント

Claims (19)

1. タイヤキャビティと、第１と第２のダイヤビード領域からタイヤトレッド領域までそれぞれ延びている第１と第２のサイドウォールとを有しているタイヤと、
   前記タイヤの曲がっている領域内に囲まれている細長い実質的に環状の空気通路であって、該空気通路に沿って空気をポンピングするように、前記タイヤの前記曲がっている領域が転がっているタイヤフットプリントの位置を通過するときに、区分毎に開閉動作をする空気通路と、
   吸入空気通路ジャンクションの位置で、前記空気通路に結合されており、かつ前記空気通路との間で気流を連通させ、前記タイヤの外側から前記空気通路内に吸入空気を導くように動作可能な空気吸入ポート組み立て品と、
   前記吸入ポート組み立て品との間で気流を連通させる前記吸入空気通路ジャンクションを挟んで両側に位置しており、それぞれ反対方向に選択的に開いて、上流側から下流側に、そして前記空気通路内に前記吸入空気の流れを通すように動作する１対の直列弁と、
   各々が各前記直列弁の下流側との間で気流を連通させるように配置されており、選択的に開いて、各前記直列弁の下流側から前記タイヤキャビティまで前記吸入空気の流れを導くように動作する１対の出口弁と、有し、
   前記吸入ポート組み立て品は、空気吸入ポートと気圧調整器とを有しており、前記気圧調整器は、前記タイヤキャビティ内の気圧レベルに応答して前記直列弁を選択的に開閉するように動作する、空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
2. 前記空気通路は前記タイヤサイドウォール内の円周方向に囲まれている位置内を円環状に延びている、請求項１に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
3. 前記出口弁の各々は、各直列弁の下流側に隣接して位置している、請求項２に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
4. 前記出口弁は、半径方向に前記タイヤキャビティ内に空気の出口の流れを導くように開く、請求項３に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
5. 前記直列弁と前記出口弁とは、前記タイヤの交互の回転方向によって規定されるように選択的に開く、請求項４に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
6. 前記出口弁は、前記直列弁のそれぞれの下流側の気圧に応答して開閉する、請求項１に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
7. 前記気圧調整器は、前記タイヤキャビティ内の前記気圧が閾値気圧レベルよりも高いときに前記空気通路への前記吸入空気の前記流れを妨げるように動作する制御弁手段を有している、請求項１に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
8. 前記制御弁手段は、前記空気吸入ポートと前記直列弁の上流側との間を延びており、その間で吸入気流を導く制御コンジットを有しており、前記制御弁手段は前記タイヤキャビティ内の前記気圧が前記閾値気圧レベルよりも高いときに前記制御コンジットを通した前記直列弁への前記吸入気流を遮断する制御弁アクチュエータをさらに有している、請求項７に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
9. 前記制御弁アクチュエータは、前記制御コンジットを通した前記直列弁内への気流が遮断されない、開いている位置と、前記制御コンジットを通した前記直列弁内への前記気流が遮断されている、閉じている位置との間で動く、請求項８に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
10. 前記制御弁アクチュエータは、前記タイヤキャビティ内の前記気圧が前記閾値気圧レベルよりも高いときに前記弁アクチュエータを前記閉じている位置に付勢させる付勢手段をさらに有している、請求項９に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
11. 前記制御コンジットは、前記吸入ポートと前記直列弁の前記上流側との間に連続的に配置されている、請求項１０に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
12. 前記弁アクチュエータは、弁ハウジングキャビティ内に着座しているピストンを有しており、前記制御コンジットは、前記ピストンを横断して延びており、前記閉じている位置と前記開いている位置との間を前記ピストンと共に往復運動しており、前記閉じている位置での前記ピストンの前記制御コンジットは、前記直列弁の前記上流側と揃っておらず、前記開いている位置での前記ピストンの前記制御コンジットは、前記直列弁の前記上流側と揃っている、請求項１１に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
13. タイヤキャビティと、第１と第２のダイヤビード領域からタイヤトレッド領域までそれぞれ延びている第１と第２のサイドウォールとを有しているタイヤと、
    前記タイヤの曲がっている領域内に囲まれている細長い環状の空気通路であって、該空気通路に沿って空気をポンピングするように、前記タイヤの前記曲がっている領域が転がっているタイヤフットプリントの位置を通過するときに、区分毎に開閉動作をする空気通路と、
    吸入空気通路ジャンクションの位置で、前記空気通路に結合されており、前記タイヤの外側から前記空気通路内に吸入空気を導くように動作可能な空気吸入ポート組み立て品と、
    前記吸入ポート組み立て品との間で気流を連通させる前記吸入空気通路ジャンクションを挟んで両側に位置しており、それぞれ反対方向に選択的に開いて、上流側から下流側に、そして前記空気通路内に前記吸入空気の流れを通すように動作する１対の直列弁と、
    各々が各前記直列弁の下流側との間で気流を連通させるように配置されており、選択的に開いて、各前記直列弁の下流側から前記タイヤキャビティに向けて前記吸入空気の流れを導くように動作する１対の出口弁と、
    を有し、
    前記吸入ポート組み立て品は、空気吸入ポートと気圧調整器とを有しており、前記気圧調整器は、前記タイヤキャビティ内の気圧レベルに応答して１対の前記直列弁を選択的に開閉するように動作し、
    前記気圧調整器は、前記タイヤキャビティ内の前記気圧が閾値気圧レベルよりも高いときに前記空気通路への前記吸入空気の前記流れを妨げるように動作する制御弁手段を有している、
    空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
14. 前記制御弁手段は、前記空気吸入ポートと前記直列弁の上流側との間を延びており、その間で吸入気流を導く制御コンジットを有しており、前記制御弁手段は前記タイヤキャビティ内の前記気圧が前記閾値気圧レベルよりも高いときに前記制御コンジットを通した前記直列弁への前記吸入気流を遮断する制御弁アクチュエータをさらに有している、請求項１３に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
15. 前記弁アクチュエータは、弁ハウジングキャビティ内に着座しているピストンを有しており、前記制御コンジットは、前記ピストンを横断して延びており、前記閉じている位置と前記開いている位置との間を前記ピストンと共に往復運動をしており、前記閉じている位置での前記ピストンの前記制御コンジットは、前記直列弁の前記上流側と揃っておらず、前記開いている位置での前記ピストンの前記制御コンジットは、前記直列弁の前記上流側と揃っている、請求項１４に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
16. 前記直列弁と前記出口弁とは、前記空気通路内の気流の方向によって選択的に開かれる、請求項１５に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
17. 前記空気通路内の前記気流の方向は両方向であって、前記タイヤの順回転方向と逆回転方向とによって制御される、請求項１６に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
18. 前記空気通路は前記タイヤの側壁内に囲まれており、地表に対して回転しているタイヤフットプリントに対向する前記空気通路の区分毎のつぶれから前記気流は動作上生成される、請求項１７に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。
19. 前記空気通路は、環状の形態の前記タイヤのサイドウォールの境界となる、請求項１８に記載の空気維持タイヤとポンプとの組み立て品。

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