JP6616428B2 - ２チャンバタイヤ空気圧調整システム - Google Patents

Description

本発明は、２チャンバタイヤ空気圧調整システムに関する。

現代の輸送は、タイヤに依存している。タイヤは、車両が載る空気のクッションを維持することにより、様々な地形および状況での迅速な移動を可能にする。

典型的なタイヤの構造は、現代の自動車および場合によっては自転車に見られるようなチューブレスシステム、または、自転車で一般的なチューブ式タイヤシステムの使用を伴う。チューブレスタイヤシステムの構成要素は、ホイールのリムと、タイヤの内側表面と、リムに取り付けられたバルブとによって作られる気密チャンバ内に、空気を閉じ込める。チューブ式タイヤシステムの構成要素は、リムとタイヤの内側表面とよって画定されるチャンバを満たす柔軟な弾性チューブ内に、空気を閉じ込める。このシステムでは、バルブは、チューブに組み込まれ、リムおよびタイヤは、通常、気密ではなく、スポーク付きリムの場合は特にそうである。これらのシステム、およびそれらの構成要素は、当技術分野でよく知られている。

タイヤの相対的な空気圧を変化させること、例えば、空気圧を高くするかまたは低くすることにより、車両、操縦者、および乗客の総重量に対する支持が提供され、また、乗車品質、操縦特性、転がり抵抗、およびタイヤ接触面のサイズに影響が及ぼされる。タイヤの組成および材料化合物もまた、タイヤの固有の特性に影響を及ぼす。

どちらのタイヤシステムも、タイヤの潰れをもたらす空気チャンバの破損に弱い。これらのタイプの破損は、一般に、例えば鋭い物体による穿刺により、または、地面または物体との強い衝突の結果としてタイヤのサイドウォールまたはトレッド部分とリムとの間に弾性の内側チューブが挟まれるピンチフラット（pinch flat）により、もたらされる。チューブレスシステムはピンチフラットを受けないが、タイヤのサイドウォールは、潰れによって損傷するか、または、その後の破損がタイヤのビードをリムから外れさせる可能性がある。

本発明は、一般に、タイヤおよびタイヤ技術に関する。タイヤ内部の２つのチャンバを提供するタイヤインサート組立体が、本明細書において開示される。いくつかの実施態様では、この２チャンバ構成は、タイヤの性能がユーザによって容易に微調整されることを可能にする。タイヤインサート組立体はまた、穿刺およびピンチフラットを防ぎ、穿刺が生じた場合にタイヤを支持し、かつ、一部の用途においてリムロックまたはビードロックの必要性を排除し得る。

１つの態様では、本開示は、タイヤの内部に受容されるように構成されたタイヤインサートを備えるタイヤインサート組立体を特徴とし、外側タイヤは、サイドウォールおよびトレッド部分を有する。タイヤインサートの上部頂上面およびタイヤの内側表面が、外側チャンバを画定し、また、タイヤインサートは（ホイールリムとともに）、内側チャンバを画定する。

タイヤインサートは、内側チャンバが膨張されたときにタイヤのサイドウォールの実質的な部分を支持するように構成される。「実質的な部分」とは、外側チャンバ内の圧力が１０ｐｓｉ未満である場合の使用中にタイヤサイドウォールの有害な変形を防ぐのに十分な、リムより上方の距離を意味する。有害な変形は、ピンチフラットまたはリムからのタイヤビードの外れをもたらす、サイドウォールの潰れとして定義される。

いくつかの実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。

タイヤインサートは、リムからタイヤのトレッド部分の始まりまで測定したタイヤサイドウォールの高さの少なくとも７０％の距離にわたってタイヤのサイドウォールと接触しかつ支持し得る。タイヤインサートは、タイヤのトレッド部分に至るまで延在してもよい。タイヤインサート組立体は、タイヤインサート内に配置されるチューブをさらに備え、チューブは、内側チャンバを画定する。タイヤインサートは、全体的に平坦な頂上部分と、全体的に平坦な頂上部分の両エッジから延在する側壁部分とを含み得る。タイヤインサートは、非弾性の耐穿刺要素を含み得る。耐穿刺要素は、上部頂上部分内に配置されてもよい。耐穿刺要素の少なくとも一部は、側壁部分の下方に延在してもよい。加硫エンクロージャ内の非弾性の耐穿刺要素のレイアップは、インサートの平坦な頂上部分の断面形状を画定する。

タイヤインサート組立体は、ベルトをさらに備えることができ、ベルトは、タイヤインサートの外側表面のまわりに延在し、かつ、インサートの拘束およびリムに対するチューブの圧力により、インサートをタイヤ空洞内で中心に配置する。

タイヤインサート組立体は、タイヤインサートをタイヤ空洞内で中心に配置するために、タイヤインサート組立体が取り付けられるリムおよび／または外側タイヤのビードと相互作用するタブをさらに備え得る。

別の態様では、本開示は、タイヤの内部に受容されるように構成されたタイヤインサートであって、タイヤが、サイドウォールおよびトレッド部分を有し、タイヤインサートの上部頂上面およびタイヤの内側表面が、外側チャンバを画定し、タイヤインサートが、内側チャンバを画定する、タイヤインサートと、内側チャンバおよび外側チャンバの選択的な膨張を可能にするように構成されたマニホルド組立体とを備える、タイヤインサート組立体を特徴とする。

いくつかの実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。

膨張すべきチャンバの選択は、切換ノブの回転によって達成され得る。マニホルド組立体は、各チャンバと流体連通している入口ポートと、各ポート内に配置されたバルブとを含み得る。バルブは、ポペット弁を含み得る。

別の態様では、本開示は、タイヤの内部に受容されるように構成されたタイヤインサートと、タイヤインサートの内部に配置される内側チューブとを備える、タイヤインサート組立体であって、タイヤインサートが、内側チューブを保護するように構成された側壁と、内側チャンバが膨張されかつ外側チャンバ内の圧力が０から１５ＰＳＩであるときに外側タイヤを支持するように構成された全体的に平坦な頂上部分とを有する、タイヤインサート組立体を特徴とする。前述の態様におけるように、タイヤは、サイドウォールおよびトレッド部分を有し、タイヤインサートの上部頂上面およびタイヤの内側表面が、外側チャンバを画定し、また、タイヤインサートは、内側チャンバを画定する。

いくつかの実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。

タイヤインサートは、全体的に平坦な頂上部分と、全体的に平坦な部分の両エッジから延在する側壁部分とを含み得る。タイヤインサートは、非弾性の耐穿刺要素を含み得る。耐穿刺要素は、上方部分内に配置されてもよい。耐穿刺要素の少なくとも一部が、側壁部分の下方に延在してもよい。弾性のタイヤインサート内の耐穿刺要素のレイアップは、頂上部分の断面形状を画定し得る。

タイヤインサート組立体は、ベルトをさらに備えることができ、ベルトは、タイヤインサートの外側表面のまわりに延在し、かつ、タイヤインサートをタイヤ空洞内で中心に配置する。タイヤインサートをホイールおよびタイヤ組立体空洞内で中心に配置するために、タブが、リムおよび／またはタイヤのビードと相互作用し得る。

別の態様では、本開示は、内側チャンバ内の圧力を外側チャンバ内の圧力とは独立に調整することができ、かつ、内側チャンバ内の圧力が所定の定格圧力であることを必要としないように構成された、タイヤインサート組立体を特徴とする。前述の態様におけるように、組立体は、タイヤの内部に受容されるように構成されたタイヤインサートを含み、タイヤは、サイドウォールおよびトレッド部分を有する。タイヤインサートの上部表面および外側タイヤの下部表面が、外側チャンバを画定し、また、タイヤインサートは、内側チャンバを画定する。タイヤインサートの内部に、チューブが配置されてもよく、タイヤインサートは、内側チューブを保護するように構成された側壁を有してもよい。

使用中、内側チャンバは、９０ＰＳＩ未満の圧力に膨張され得る。例えば、内側チャンバは、約１０から９０ＰＳＩの圧力に膨張され得る。

さらなる態様では、本開示は、サイドウォールおよびトレッド部分を有するタイヤの内部に受容されるように構成されたタイヤインサート組立体であって、タイヤの内部に位置決めされたときに外側チャンバおよび内側チャンバを画定するように構成されたインサート本体と、外側チャンバ内に配置される発泡体要素と、を備える、タイヤインサート組立体を特徴とする。

いくつかの実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。

発泡体要素は、インサート本体に恒久的にまたは取り外し可能に取り付けられてもよい。あるいは、発泡体要素は、インサート本体から独立していてもよい。インサート本体は、多層積層物を含み得る。場合により、インサート本体は、使用されているときタイヤのサイドウォールに沿って延在しない。インサート本体は、タイヤの内側表面に接触して封止するように構成されたビード部分を含み得る。

別の態様では、本開示は、（ａ）外側タイヤの内部に受容されるように構成されたタイヤインサートであって、外側タイヤが、サイドウォールおよびトレッド部分を有し、タイヤインサートの上部頂上面および外側タイヤの下部表面が、外側チャンバを画定し、タイヤインサートが、内側チャンバを画定する、タイヤインサートと、（ｂ）外側チャンバ内に配置される、第１の密度を有する第１の発泡体部材と、を備える、タイヤインサート組立体を特徴とする。

第１の発泡体部材とは異なる密度を有する第２の発泡体部材が提供されてもよく、第１の発泡体部材は、異なる操縦特性を外側タイヤに提供するために、第２の発泡体部材と入れ替え可能とされる。

タイヤインサート組立体は、外側チャンバ内の様々な空気圧を模倣するために、様々な密度を有する追加の発泡体インサートをさらに備えることができる。発泡体は、ポリウレタンフォーム、または何らかの他の連続気泡もしくは独立気泡、ポリエチレンもしくは類似のものなどの弾性物質で構成され得る。

デバイスの層が露呈された、１つの実施形態によるデバイスの斜視図である。 連続する層が部分的に露呈された、図１に示されたデバイスの一部分の斜視図である。 デバイスの断面斜視図である。 デバイスから取り外された、１つの実施形態によるタイヤインサートの斜視図である。 代替実施形態によるデバイスの断面斜視図である。 図４Ａに示されたデバイスの構成要素の斜視図である。 内側および外側のチューブレスチャンバを膨張させるためのマニホルドを含む、代替実施形態によるデバイスの斜視図である。 別の実施形態による、図４Ｃに示されたマニホルドの斜視図である。 反対方向から見た、図５Ａに示されたマニホルドの斜視図である。 図５Ｂに見られる基準線Ｒ１における、図５Ｂに示されたマニホルドの断面図である。 図５Ｂに見られる基準線Ｒ２における、構成要素の断面図である。 タイヤインサート中心配置ベルトデバイスの１つの構成要素の斜視図である。 明瞭さのためにリムおよびタイヤの一部分が取り除かれて示された、１つの実施形態によるタイヤ組立体の斜視図である。 図７Ａに見られる基準線Ｒ３における、図７Ａに示されたタイヤ組立体の断面図である。 図７Ａに示されたマニホルドの斜視図である。 図７Ａに示されたマニホルドの底面斜視図である。 図７Ｄに見られる基準線Ｒ４における、マニホルドの断面図である。 図７Ｄに示された基準線Ｒ５における、マニホルドの断面図である。 リム上のタイヤ内に取り付けられた代替実施形態によるタイヤインサートの断面斜視図である。 リム上のタイヤ内に取り付けられた代替実施形態によるタイヤインサートの正面断面図である。 リム上のタイヤ内に取り付けられた代替実施形態によるタイヤインサートの拡大概略部分図である。

本開示は一般に、タイヤに関し、また、タイヤの内側表面およびホイールリムによって画定されたチャンバの内部に常駐するように設計されたタイヤインサート組立体に関する。

単一チャンバのタイヤシステムは、典型的には、ホイールリム上でのしっかりとしたタイヤビード保持を確実とし、それにより予測可能で確実なタイヤ性能を保証するために、高い相対圧力を必要とする。タイヤビード保持システムは、一般にリムロックと呼ばれるが、当技術分野でよく知られており、相当に低いタイヤ空気圧が単一チャンバのタイヤシステムで使用されることを可能にする。本発明は、タイヤおよびリムによって閉じ込められるタイヤインサート組立体により内側チャンバが画定される、２重チャンバのタイヤ環境を作り出す。この構造は、低いタイヤ空気圧での走行時にリムロックシステムを使用する必要性を有利に排除する。さらに、本発明は、外側チャンバ内を非常に低い空気圧からゼロの空気圧にして走行するときに良好な性能を提供する。２つのチャンバの構造はまた、以下で詳細に論じられるように、ユーザが両方のチャンバ内の圧力を加減することによりタイヤの性能を「調整」することを可能にする。

図１〜３Ａを参照すると、タイヤインサート組立体は、リム１２上に取りつられるタイヤ１０の内部に常駐するように構成される。タイヤインサート組立体を強調するために、タイヤ１０の短い区間のみが示されている。さらに、リム１２は、明瞭さのためにスポークを含まずに示されている。タイヤは、例えば、任意の市販のタイヤまたは相手先商標による製造会社のタイヤであってもよい。

図１〜３Ａを参照すると、タイヤインサート組立体は、空気注入バルブ１４を有するチューブ３４を含み、空気注入バルブ１４は、図３Ａに見られるように、リムを貫いて突出し、かつ、リムからホイールの中心に向かって延在する。タイヤインサート組立体はまた、以下タイヤインサートと呼ばれる単一の要素を形成するために互いに積層される、複数の層を含む。チューブ３４は、タイヤインサート内で中心に配置され、タイヤインサート組立体は、複数の非弾性のベルト３０および／またはタブ３２により、タイヤ空洞内、すなわち、ホイールリムおよびタイヤによって画定される空洞内で、中心に配置される。チューブは、インサートおよびリムによって作り出される内側チャンバを満たすように適切にサイズ決めされ、かつ、タイヤのサイドウォールによって拘束される。

図３Ｂを参照すると、タイヤインサート１２０が、外側加硫層２４、第１の耐穿刺層２６、側壁保護層３５、およびインサートビードロック３８を含む。インサートビードロック３８は、ビードを画定する、複数の非弾性ストランド、例えばＫｅｖｌａｒ（登録商標）ストランドである。

リムに取り付けられるタイヤの内部へのタイヤインサート組立体２０の配置により、２つの別個の独立したチャンバ、すなわち、外側チャンバ１１、および内側チャンバ２１が作り出される。いくつかの（例えば、図４Ａおよび４Ｃに示され、以下で論じられる）実施形態では、両方のチャンバは、空気または別の圧縮性の気体で充填され得る。図１〜３Ａに示された実施形態では、内側チャンバは、チューブ３４を膨張させることにより、圧縮性の気体、例えば空気、窒素、または同様の気体で充填され、一方で、外側チャンバは、成形された発泡体要素２２を含む。

図３Ａを参照すると、発泡体要素２２は、チューブが膨張したときに外側チャンバの全体積を実質的に占める。発泡体要素は、例えば、１立方フィート当たり１．７１ポンドの密度、および２０の気泡数を有する、ポリエチレン独立気泡フォームであってもよい。この実施形態では、発泡体は、特定のタイヤ空気圧を示すように構成される。様々な乗車条件または運転条件および表面条件に適応するために単一チャンバの空気充填式タイヤに空気が追加されるかまたはそこから除去される方法と同じように、様々な密度を有する複数の発泡体インサートが、相対的なタイヤ空気圧を調整して特定の車両操縦条件および地形条件に適応することができるように、ユーザに利用可能とされる。例えば、砂地での移動は、典型的には、最適化された牽引力および操縦のために、より低いタイヤ空気圧を利用することを必要とする。異なる地形に遭遇した場合、および／または牽引力が必要とされた場合には、ユーザは、単純に、タイヤの１つのビードを取り外し、発泡体要素を取り除いて、その発泡体要素を異なる密度の発泡体要素と交換することになる。

外側チャンバ内での発泡体の使用はまた、発泡体インサートを使用した、耐穿刺性および耐久性の高いタイヤを提供する。移動は、もはや、単一チャンバのタイヤシステムで典型的であるようにしっかりした空気のチャンバを維持することに依存しない。

図１、２、３Ｂ、および６を参照すると、複数のインサート中心配置タブ３２および／またはベルト３０が、タイヤインサートの周囲を囲んで均等に離間される。これらの特徴は、タイヤインサート組立体をタイヤ空洞内で中心に配置し、かつ、タイヤ−ホイール組立体の回転バランスを確保する。いくつかの実施形態では、タブは、例えば、マウンテンバイクタイヤなどの軽量の用途において、除外され得る。タブ３２は、有利には、図２に示されるように、インサートをタイヤチャンバ内で中心に配置するために、リムの肩部が存在しないタイヤビード４０の内側に構成される。インサートビード３８の直径は、有利には、タイヤビード４０の直径よりも大きい内径に設定される。タブ３２は、タイヤの内径に適合する内側エッジを有するように構成され、かつ、膨張中のタイヤビードの内向きの内側エッジを捕らえるための特徴を利用するように構成される。タイヤビードよりも大きい直径を有するタイヤインサートのビードは、一様かつ滑らかなチューブ膨張チャンバを作り出し、また、必要とされる材料が少なくなるので、インサートシステムの重量を減少させる。さらに、チューブは、タイヤの取り外しおよび／または取り付け時のタイヤレバーとの接触による損傷から保護される。自転車およびオートバイのホイールは、自動車、トラック、または大型の輪式機械類などのより大きな機械で使用されるリムと比べると比較的幅の狭いリムを有し、したがって、そのような用途では、タブは、適切なタイヤのバランスおよびアライメントを確保するために、タイヤビードエッジから隔置される。

図６を参照すると、ベルト３０は、非弾性であり、かつ、タイヤインサート組立体の応用に適切なサイズとされた一定の周囲を有して構成される。ベルトの予成形された形状は、タイヤインサート組立体の中心配置に役立ち、タイヤの回転バランスを確保する。ベルトの形状は、タイヤインサート組立体が使用されるリムの幾何形状に対応するように決定される。中心配置は、リューブがリム内で膨張するときに達成されるが、これは、タイヤビードがリムに据え付けられる前に生じる。ベルトのいくつかの実施形態は、図６に見られるような重複部分９０などの、様々なタイヤ体積構成の収容を可能とする、ベルトのサイズを変更する方法を特徴とする。ベルト３０は、例えば、Ｖｅｌｃｒｏ（商標）ブランドのマジックテープ（登録商標）式ファスナなどのマジックテープ（登録商標）式ファスナ、または、必要に応じてベルトが容易に調整、除去、もしくは追加されることを可能にする他の類似のタイプのファスナを利用することができる。

図３Ａを参照すると、チューブ３４は、膨張するときに、リムの壁に向かって外方向に拡大して、タイヤのビード４０に圧力を加える。インサートはビードの位置には現れないので、チューブは、従来のタイヤにおけるようにビードを配置する。インサートとタイヤビードとの間にはわずかな重なりが存在し、インサートは、拡大しかつ位置決めするときにビードに多少の圧力を加えるように、ビードより上方のサイドウォールに圧力を加える。この相互作用が、タイヤビードをリム１２に固定する。この特徴は、比較的低い外側チャンバ圧力が使用されるかまたは外側チャンバ圧力が使用されていないときでも、リムとタイヤビードとの接続を確保する。この相互作用はまた、タイヤのビードをリムに機械的に固定するリムロックデバイスの必要性を排除する。リムロックは、当技術分野でよく知られており、回転に関する重量をホイールに付加することの他に、典型的には、リム上の損傷したタイヤまたはチューブを交換する作業を時間のかかる複雑なものにする。タイヤインサート組立体２０は、単純にタイヤインサート内側チャンバ圧力を下げ、それによりリムビードにかかる圧力を解放して、タイヤがてこで動かされて取り除かれるのを可能にすることにより、迅速なタイヤの交換または取り外しを可能にする。

さらに、図３Ａ、４Ａ、４Ｃ、および７Ａに示されるような典型的なオフロードタイヤは、例えばコーナリング中または荷重下で、車両の支持を犠牲にすることなく低圧の使用を可能とするために、特大のタイヤサイドウォールの厚さおよび補強を有して構成される。本発明は、タイヤインサート組立体が、タイヤのサイドウォールの相当の部分まで、典型的にはタイヤの牽引面へのサイドウォールの移行点まで延在するように構成されるので、サイドウォールの厚さを増やすとともに、重いまたは大きすぎるサイドウォールのタイヤを利用する必要性を排除する。膨張すると、タイヤインサート組立体は、より優れたタイヤサイドウォール支持および耐久性を提供する、高められたサイドウォール空気圧を可能とする。このサイドウォール支持はまた、サイドウォールの座屈またはタイヤビードがリムから外れることなしに、外側チャンバが使用中に空に（発泡体要素なしに）なり０ｐｓｉの圧力になることを可能にする。

図２を参照すると、タイヤインサート組立体は、有利には、織られたまたは不織の（例えば、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）アラミド繊維で形成された）アラミド層などの、耐穿刺材料の複数の層を有して構成される。層２８が、インサートの側壁部分を下方に延在するとともに、全体的に平坦な転がり面部分にわたって延在する。層２６が、追加的な耐穿刺性を転がり面に提供し、かつ、その全体的に平坦な表面を画定するのに役立つ。これらの複数の層は、加硫により、加硫弾性層２４と一緒に封着される。有利には、この構成は、穿刺によるタイヤの故障の可能性、または、強い衝撃の結果としてまたは従来の単一チャンバのシステムにおける過度に低いタイヤ空気圧での走行によりサイドウォールが潰れたときにタイヤのサイドウォールまたは内側チューブがリムとタイヤの上部との間に挟まれるピンチフラットによるタイヤの故障の可能性を、軽減するかまたはほとんど排除する。使用される材料は、用途に依存する。例えば、作動重量が第一に考慮される場合では、高価で軽量の材料が用いられる可能性があり、耐久性が一番の関心事である場合、例えば大型の軍用車両で使用される場合では、スチールを編み込んだ材料またはより強力な材料が用いられる可能性がある。マウンテンバイクタイヤなどの、より軽量な用途で使用される場合、インサート内の耐穿刺層の厚さは、現在のマウンテンバイクタイヤにおけるタイヤ耐穿刺層に類似し、例えば１〜２ｍｍになる。

図４Ａおよび４Ｃを参照すると、外側チャンバ１１は、発泡体の代わりに、空気または類似の圧縮性の気体で充填されてもよい。この実施形態では、１つのバルブ１４が内側チャンバと連絡し第２のバルブ１５が外側チャンバと連絡する（図４Ａに示されるような）２重バルブ空気注入システムが用いられるか、または、図４Ｃ、７Ａ、および７Ｂに示されるような単一の２重チャンババルブが使用される。どちらの場合でも、ユーザは、内側チャンバ２１および外側チャンバ１１の両方の空気圧を容易にかつ個別に制御することができ、精密な圧力制御、したがってタイヤの性能および牽引力を様々な運転条件または乗車条件に適応させることが可能になる。タイヤインサートは、チューブ（したがって、内側チャンバ）が比較的低い膨張圧で使用されることを可能にするために、十分な保護をチューブに提供する。例えば、内側チャンバは、通常必要とされるであろう圧力未満に、例えば７０ｐｓｉの圧力未満に、場合によっては５０ｐｓｉ未満、さらには３０ｐｓｉ未満の圧力に膨張されて使用され得る。場合により、チューブは、約１０から１００ｐｓｉの任意の所望の圧力に膨張され得る。外側チャンバもまた、機械または車両に依存して、様々な圧力、例えば０から８０ｐｓｉの圧力に達せられ得る。例えば、オートバイおよび自転車に対して可能性のある作動範囲は、約０から２０ｐｓｉである。オフロードオートバイ用途で使用される場合、タイヤインサート組立体の外側チャンバは、約０から１２ｐｓｉに膨張され得る。一方または両方のチャンバの圧力は、例えば変化する表面状況に適応するように性能を調整するために、使用中にユーザによって変更され得る。

図４Ａを参照すると、バルブ１４は、内側チャンバ２１と連絡し、バルブ１５は、図４Ｂに詳細に示されるチューブ組立体４８および外側チャンバポート４４を介して、外側チャンバ１１と連絡する。この２重バルブシステムは、ユーザが２つのチャンバの相対圧力を個別に調整することを可能にする。

図５Ａ〜Ｄおよび図７Ａ〜Ｆに示されるように、図４Ａに示される２重の独立したバルブシステムは、単一の膨張デバイス４２に統合され得る。膨張デバイス４２は、２つの個別のポート、すなわち、外側チャンバポート４４および内側チャンバポート４６を有し、これらのポートは、マニホルド６４（図５Ｃ、７Ｂ）を含むマニホルド組立体４７、およびマニホルドと流体連通しているチューブ組立体４８により、選択的に気体を供給される。図７Ａ〜Ｆに示された膨張デバイスは、外側チャンバポート４４および内側チャンバポート４６への導管が図５Ａ〜Ｄでは互いに対して９０度に配置され、図７Ａ〜Ｆでは一列になっていることを除けば、図５Ａ〜Ｄに示された膨張デバイスに似ている。どちらの実施形態でも、気体は、ねじ付きのバルブステム５５（図７Ａ）を通過し、そしてどちらのチャンバがユーザによって膨張（または収縮）のために選択されたかに応じて、内側チャンバポート４６を通過ししたがって内側チャンバ２１に入るか、または、外側チャンバポート４４へとチューブ組立体４８を通過して外側チャンバ１１に入る。標準的な膨張デバイス、例えばポンプでの膨張を可能にするために、標準的なバルブコア５３（図５Ｄ、７Ｂ）、例えば、シュレーダー式またはプレスタ式のバルブコアが、バルブステム５５にねじ込まれる。バルブキャップ５４が、バルブステム５５上に取り付けられてそれによりバルブコア５３を異物による汚染から保護するとともに意図的でないチャンバの収縮を防ぐように、構成される。

所望するチャンバを選択するには、ユーザは、リム上の表示ラベル（図示せず）上の位置を指し示す矢印５０によって示されるように、第１の位置または第２の位置のどちらかに切換ノブ４９を回転させる。図５Ｃおよび７Ｆに示されるように、第１の位置は、外側チャンバへのアクセスを与え、第２の位置は、内側チャンバへのアクセスを与える

図７Ｆを参照すると、切換ノブ４９は、締め付けられたときにバルブステム５５に衝突する止めねじ７０を有して構成される。切換ノブ４９は、バルブステム５５上に嵌まる形状となされる。バルブステム５５に止めねじ７０が衝突することにより、切換ノブの回転が、バルブステム５５を、したがってマニホルド６４を回転させ、マニホルド６４は、マニホルドハウジング８０内でバルブステム５５の端部にしっかりと取り付けられている。マニホルド６４は、気体がバルブステム５５からマニホルドを通って選択されたポートへ移動するのを可能にする、ポート６６を有する。ボール５６およびボール６０が、マニホルドハウジング８０内に配置され、それぞればね５８およびばね６２により、マニホルドに向かって付勢される。ボール５６および６０は、ポペット弁のようにそれぞれポート４６および４４を閉塞するように構成される。ポペット弁は、当技術分野でよく知られている。

ポート６６は、位置合わせされたときに、ばねが圧縮されるようにボール５６およびボール６０と相互作用し、それによりポート４４またはポート４６のどちらかを独立に開くように、構成される。マニホルドは、一方のボールだけと相互作用するように構成され、したがって、１度に一方のポートだけと相互作用して他方のポートを密閉するように構成される。

いくつかの実施形態では、マニホルド６４は、射出成形品であり、チューブ組立体は、マニホルドに接着され、マニホルド組立体４７は、インサートの内側または外側の独立した部品として加硫処理されるか、または、インサートのレイアップに加硫処理される。

内側チャンバにおいてチューブが使用される場合、チューブは、ユーザによりマニホルドのポート４６にねじ込まれるように構成されたステムを備える。内側チューブが使用されない場合、内側チャンバは、単純にポート４６の開口を通じて膨張される。

図７Ａ〜Ｆに示された膨張デバイスは、より狭いリムビード領域を有するリム上で、または、図５Ａ〜Ｄに示された膨張デバイスの使用を可能としない、異なって構成されたリムビードを有するリムとともに使用され得る。また、図７〜Ｆに示された膨張デバイスは、図５Ａ〜Ｄに示された膨張デバイスが一般に内側チューブに加硫処理され得ないのに対して、内側チューブに加硫処理され得る。

代替的なタイヤインサートが、図８および８Ａに示されている。タイヤインサート１００は、図１〜３Ａを参照して上述されたインサートに似ているが、インサートサイドウォールが取り除かれている。インサートサイドウォールが省かれているので、インサート１００は一般に、上述のインサートよりも軽量である。タイヤインサート１００は、発泡体要素１０２と、多層積層物１０４の形態の本体とを含む。多層積層物１０４は、発泡体要素１０２とチューブ１０６との間に非膨張性の障壁を提供し、上述のように内側チャンバおよび外側チャンバを画定し、かつ、発泡体要素１０２に構造上の支持を提供する。発泡体要素１０２は、外側チャンバ内に位置決めされて、所望されるタイヤ性能特性を提供し、かつ、タイヤ１０８の穿刺を防ぐ。発泡体要素１０２はまた、インサートの安定性を提供し、かつ、タイヤ１０８内でのインサートの配置および位置決めに役立つ。

発泡体要素１０２は、多層積層物１０４に積層（例えば、カレンダ加工）されるか、他の技法（例えば、例としてマジックテープ（登録商標）式ファスナにより取り外し可能に取り付けられるか、または、例として接着剤により恒久的に取り付けられる）により積層物１０４に取り付けられてもよく、または、積層物１０４から独立していてもよい。発泡体要素を取り付けることにより、タイヤインサートに向上された安定性と設置の容易さとを提供することができ、一方で、独立した発泡体要素を有することにより、上述のように性能特性を調整するために、様々な泡密度の発泡体インサートを使用することが可能になる。

多層積層物は、任意の所望の構造を有することができる。図８〜８Ｂに示された実施態様では、積層物１０４は、図８Ｂに詳細に示される、５つの層を含む。ブチルゴムのベース層１１０が、他の層を支持して構造的完全性を提供し、かつ、インサートをタイヤ１０８内の所定の位置に維持するのに役立つビード部分１１２および１１４を含む。ビード部分は、図示のようにビードワイヤを含むことができ、またはそれらは省略されてもよい。例えば織られたまたは不織のアラミド繊維（例えば、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）アラミド繊維）で形成され得る２つの耐穿刺層１１８が、発泡体要素１０２に隣接して設けられ、フィルムまたはファブリックの（例えば、ポリアミドの、例としてＮｙｌｏｎ（登録商標）ポリマーの）２つの層１２０が、ベース層１１０と耐穿刺層１１８との間に位置決めされる。

使用時に、多層積層物１０４は、発泡体要素１０２がチューブ１０６とは独立してその圧縮性能において機能することを可能にする。強い衝撃が生じたときのみ、その衝撃がインサート１００を変形させ、したがってチューブ１０６を変形させる。この小規模な変形は、上述のタイヤインサートによって提供されるサイドウォール保護がなくとも、チューブをピンチフラットから保護する傾向がある。

他の実施形態
複数の実施形態を説明してきた。それでもなお、本開示の精神および範囲から逸脱することなしに様々な修正がなされ得ることが理解されるであろう。

例えば、タイヤインサート組立体は、様々なサイズのタイヤおよびタイヤシステムに適応するように拡大縮小されてもよく、また、広範な用途、例えば、マウンテンバイクタイヤ、モトクロスおよびオートバイのタイヤ、ＡＴＶタイヤ、自動車タイヤ、産業用トラックおよび機材のタイヤ、ならびに軍用車両タイヤに使用されてもよい。本明細書において説明されるタイヤインサート組立体のいずれかは、航空用途において、例えば、軽飛行機（bush plane）および商業用航空機のタイヤのためのタイヤインサートとしても使用され得る。

リム、バルブ、およびタイヤが気密のチャンバを作り出す密閉リムシステム（sealed rim system）においてタイヤインサート組立体２０が使用される場合、タイヤインサート組立体は、チューブレスの内側チャンバを有して構成される。そのような密閉リムシステムは、全地形走行車、トラック、自動車、トラクタ、農業用機材、等に一般に使用される。あるいは、図７に示されるように、タイヤインサート組立体は、チューブが必須とされないように、閉じられたチャンバを画定してもよい。内側チャンバおよび外側チャンバのタイヤ空気圧を分けるために追加の要素が必要とされる場合に、図３Ｂに見られるような帯状要素８０が、インサート外壁とタイヤ内側側壁との間に利用される。帯状要素８０は、例えば、ブチルゴムまたは同等物の帯であってもよい。帯状要素８０の幅は、用途、ならびに使用されるタイヤの種類およびサイズに応じて、１ｃｍから２５ｃｍ、またはそれ以上に及び得る。

別の実施形態は、発泡体要素として外側チャンバ内で使用される代替材料を特徴とし得る。これらの代替材料は、弾力特性および順応特性を有することが好ましく、また、それらの意図された用途に基づいて選択されかつ構成される。適切な例には、窒素充填独立気泡フォーム、ポリクロロプレン、および／またはポリウレタンを基礎とする発泡体が含まれ得るが、これらに限定されない。

別の実施形態は、例えば発射物または爆発による強烈な穿刺に起因するシステム故障を防ぐようにさらにまたは代替的に構成された耐穿刺層を有するタイヤインサート組立体を特徴とし得る。

さらに、多層積層物のインサート本体が示されてきたが、いくつかの実施態様では、インサート本体は、より少数の層を有する場合もあり、単一層の形態をなす場合もある。

別の実施形態は、様々な側壁高さを有して構成されたタイヤインサート組立体を特徴とし得る。それらの代替的な構成は、車両または機械の用途に応じて、タイヤのサイドウォールのより多くの部分またはより少ない部分を保護し得る。

別の実施形態は、一方または両方のチャンバ内で穿刺が生じた場合に安定性能および自己回復性能を提供するように構成された異質の液体の混合物を利用する、タイヤインサート組立体を特徴とし得る。

したがって、他の実施形態が、以下の特許請求の範囲に記載の範囲に含まれる。

１０ タイヤ
１１ 外側チャンバ
１２ リム
１４ 空気注入バルブ、バルブ
１５ 第２のバルブ
２０ タイヤインサート組立体
２１ 内側チャンバ
２２ 発泡体要素
２４ 外側加硫層、加硫弾性層
２６ 第１の耐穿刺層、層
２８ 層
３０ ベルト
３２ タブ、インサート中心配置タブ
３４ チューブ
３５ 側壁保護層
３８ インサートビードロック、インサートビード
４０ タイヤビード
４２ 膨張デバイス
４４ 外側チャンバポート
４６ 内側チャンバポート
４７ マニホルド組立体
４８ チューブ組立体
４９ 切換ノブ
５３ バルブコア
５４ バルブキャップ
５５ バルブステム
５６ ボール
５８ ばね
６０ ボール
６２ ばね
６４ マニホルド
６６ ポート
７０ 止めねじ
８０ マニホルドハウジング、帯状要素
９０ 重複部分
１００ タイヤインサート
１０２ 発泡体要素
１０４ 多層積層物
１０６ チューブ
１０８ タイヤ
１１０ ベース層
１１２ ビード部分
１１４ ビード部分
１１６ ビードワイヤ
１１８ 耐穿刺層
１２０ フィルムまたはファブリックの層
１２０ タイヤインサート

Claims (17)

1. タイヤの内部に受容されるように構成されたタイヤインサートであって、前記タイヤが、サイドウォールおよびトレッド部分を有し、前記タイヤインサートの上部頂上面および前記タイヤの内側表面が、外側チャンバを画定し、前記タイヤインサートが、内側チャンバを画定する、タイヤインサートを備え、
   前記タイヤインサートが、多層構造を有し、前記内側チャンバが膨張されたときに、リムから前記トレッド部分の始まりまで測定した前記タイヤサイドウォールの高さの少なくとも７０％の距離にわたって前記タイヤの前記サイドウォールと接触しかつ支持し、前記タイヤインサートが、前記タイヤの前記トレッド部分に至るまで延在する、タイヤインサート組立体。
2. 前記タイヤインサート内に配置されるチューブをさらに備え、前記チューブが前記内側チャンバを画定する、請求項１に記載のタイヤインサート組立体。
3. 前記タイヤインサートが、全体的に平坦な頂上部分と、前記全体的に平坦な頂上部分の両エッジから延在する側壁部分とを含む、請求項１に記載のタイヤインサート組立体。
4. 前記タイヤインサートが、非弾性の耐穿刺要素を含む、請求項１に記載のタイヤインサート組立体。
5. 前記タイヤインサートが、全体的に平坦な頂上部分を含み、前記耐穿刺要素が、前記平坦な頂上部分内に配置される、請求項４に記載のタイヤインサート組立体。
6. 前記タイヤインサートが、全体的に平坦な頂上部分と、該全体的に平坦な頂上部分のいずれかの端から延びるサイドウォールとを含み、前記耐穿刺要素の少なくとも一部が、前記側壁部分の下方に延在する、請求項４に記載のタイヤインサート組立体。
7. 前記タイヤインサートが、全体的に平坦な頂上部分を含み、前記弾性のタイヤインサート内の前記耐穿刺要素のレイアップが、前記全体的に平坦な頂上部分の断面形状を画定する、請求項４に記載のタイヤインサート組立体。
8. 前記タイヤインサートの外側表面のまわりに延在するベルトをさらに備え、前記ベルトが、前記タイヤと前記タイヤが取り付けられるリムとによって画定されるタイヤ空洞内で前記タイヤインサートを中心に配置するように予成形される、請求項１に記載のタイヤインサート組立体。
9. 前記タイヤと前記タイヤが取り付けられるリムとによって画定されるタイヤ空洞内で前記タイヤインサートを中心に配置するために、前記タイヤインサート組立体が取り付けられるリムおよび／または前記タイヤのビードと相互作用するタブをさらに備える、請求項１に記載のタイヤインサート組立体。
10. 前記内側チャンバおよび外側チャンバが単一のバルブステムを介して選択的に膨張されることを可能にするように構成された２チャンババルブ組立体をさらに備える、請求項１に記載のタイヤインサート組立体。
11. 前記外側チャンバ内に配置される発泡体要素をさらに備える、請求項１に記載のタイヤインサート組立体。
12. タイヤの内部に受容されるように構成されたタイヤインサートであって、前記タイヤが、サイドウォールおよびトレッド部分を有し、前記タイヤインサートの上部表面および前記タイヤの内側表面が、外側チャンバを画定し、前記タイヤインサートが、内側チャンバを画定する、タイヤインサートを備え、
    前記タイヤインサートが、前記内側チャンバが膨張されかつ前記外側チャンバ内の圧力が０から２０ＰＳＩであるときに、リムから前記トレッド部分の始まりまで測定した前記タイヤサイドウォールの高さの少なくとも７０％の距離にわたって前記タイヤの前記サイドウォールと接触することによって、前記タイヤを支持するように構成された側壁と全体的に平坦な頂上部分とを有し、前記タイヤインサートが、前記タイヤの前記トレッド部分に至るまで延在する、タイヤインサート組立体。
13. 前記タイヤインサート内に配置されるチューブをさらに備え、前記チューブが前記内側チャンバを画定する、請求項１２に記載のタイヤインサート組立体。
14. 前記タイヤインサートの外側表面のまわりに延在するベルトをさらに備え、前記ベルトが、前記タイヤと前記タイヤが取り付けられるリムとによって画定されるタイヤ空洞内で前記タイヤインサートを中心に配置するように予成形される、請求項１２に記載のタイヤインサート組立体。
15. 前記タイヤと前記タイヤが取り付けられるリムとによって画定されるタイヤ空洞内で前記タイヤインサートを中心に配置するために、前記タイヤインサート組立体が取り付けられるリムおよび／または前記タイヤのビードと相互作用するタブをさらに備える、請求項１２に記載のタイヤインサート組立体。
16. 前記内側チャンバおよび外側チャンバが単一のバルブステムを介して選択的に膨張されることを可能にするように構成された２チャンババルブ組立体をさらに備える、請求項１２に記載のタイヤインサート組立体。
17. 前記外側チャンバ内に配置される発泡体要素をさらに備える、請求項１２に記載のタイヤインサート組立体。