JP7255018B2

JP7255018B2 - タイヤバルブ及びタイヤ状態監視装置

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Publication number: JP7255018B2
Application number: JP2022507108A
Authority: JP
Inventors: 裕貴砂山
Original assignee: Pacific Industrial Co Ltd
Current assignee: Pacific Industrial Co Ltd
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2023-04-10
Anticipated expiration: 2040-03-12
Also published as: JPWO2021181600A1; WO2021181600A1

Description

本開示は、タイヤホイールに取り付けられるタイヤバルブ及びそのタイヤバルブを用いたタイヤ状態監視装置に関する。

従来、この種のタイヤバルブとして、タイヤホイールのバルブ取付孔に圧入されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

実公昭６３－４２００６号公報（図２）

上述した従来のタイヤバルブにおいては、空気注入作業を容易にすることが求められている。

上記課題を解決するためになされた請求項１の発明は、タイヤホイールのバルブ取付孔に圧入され、内側に直線状の流路を有する筒形弾性部材を備え、前記筒形弾性部材の外面に、前記バルブ取付孔の開口縁に係止する環状溝を有するタイヤバルブにおいて、前記環状溝は、前記筒形弾性部材の軸方向に対して斜めに交差する傾斜面内に配置されるタイヤバルブである。

第１実施形態に係るタイヤバルブがバルブ装着孔に取り付けられた状態の断面図タイヤバルブの断面図タイヤバルブの底面図タイヤバルブの正面図タイヤバルブの斜視図タイヤバルブの傾斜面での断面図タイヤバルブがバルブ装着孔に取り付けられた状態のイメージ図第２実施形態に係るタイヤ状態監視装置がバルブ装着孔に取り付けられた状態の断面図タイヤ状態監視装置がバルブ装着孔に取り付けられた状態のイメージ図変形例に係るタイヤバルブの断面図変形例に係るタイヤバルブの底面図変形例に係るタイヤバルブの断面図変形例に係るタイヤバルブの側面図変形例に係るタイヤバルブの正面図変形例に係るタイヤバルブの底面図変形例に係るタイヤバルブの断面図変形例に係るタイヤバルブの断面図変形例に係るタイヤバルブの側面図変形例に係るタイヤバルブの正面図変形例に係るタイヤバルブの底面図変形例に係るタイヤバルブの正面図変形例に係るタイヤバルブの断面図変形例に係るタイヤバルブの断面図変形例に係るボトム部の拡大図

［第１実施形態］
以下、図１から図７を参照して本実施形態のタイヤバルブ１０について説明する。図１に示される本実施形態のタイヤバルブ１０は、例えば自動二輪車用のタイヤ９３のタイヤホイール９０のタイヤリム９１に形成されたバルブ装着孔９２に装着される。詳細には、タイヤリム９１は、中心軸がタイヤ幅方向に延びる筒状をなしていて、そのタイヤ幅方向の中央部は、タイヤ径方向の内側に隆起した隆起部９１Ａとなっている。この隆起部９１Ａに、バルブ装着孔９２が円形状に貫通形成されている。以降、図２における上側をタイヤバルブ１０の「先端側」とし、下側をタイヤバルブ１０の「基端側」とする。

タイヤバルブ１０は、バルブステム１１の外側をエラストマー製の筒形弾性部材３０で覆ってなり、内側に流体が通過する流路を有する。バルブステム１１は、例えば金属製の筒体であり、先端に空気注入部１１Ａを備え、内部にバルブコア２０を収容している。図２に示すように、バルブステム１１は、軸方向の中央よりも先端側に、側方へ突出した側方突部１２を有している。側方突部１２は、外面に、バルブステム１１の軸方向（筒形弾性部材３０の中心軸３０Ｊが延びる方向）と直交する平面上に延びた先端側面１２Ａと、先端側面１２Ａの外縁から基端側へ向かうにつれてバルブステム１１の外周面に近づくように湾曲しながら延びた湾曲面１２Ｂと、を有している。また、バルブステム１１のうち側方突部１２より先端側は、大径部１３となっていて、側方突部１２より基端側は、大径部１３より小径の小径部１４となっている。大径部１３のうち側方突部１２側端部は、先端側より僅かに段付き状に拡径している。また、小径部１４の基端部は、テーパー状に縮径したテーパー部１４Ａとなっている。

なお、バルブステム１１の形状は上記形状に限られるものではなく、例えば、大径部１３及び小径部１４の径がそれぞれ均一であってもよいし、バルブステム１１の全体が同径であってもよい。また、側方突部１２の基端側の面が湾曲面１２Ｂではなくテーパー面であってもよいし、側方突部１２が設けられていなくてもよい。

図１に示すように、バルブコア２０は、バルブステム１１の先端寄り位置（大径部１３）の内面に螺合された筒形コア本体２１の中心部を直動ロッド２２が貫通した構造をなしている。直動ロッド２２のうち筒形コア本体２１から突出した部分には、弁体２３が設けられている。弁体２３は、筒形コア本体２１に内蔵された図示しないコイルバネの弾発力によって通常は筒形コア本体２１の基端側開口に押し付けられている。これにより、バルブステム１１及び筒形弾性部材３０内を流体が通過できないようになっていて、直動ロッド２２がコイルバネの弾発力に抗して押されるか、或いは、バルブコア２０より先端側の圧力が基端側の圧力より一定圧以上高くなった場合に、弁体２３が筒形コア本体２１の基端側開口から離間し、バルブステム１１及び筒形弾性部材３０内を流体が通過する。また、バルブステム１１の先端部には、バルブキャップ２５が装着されている。

さて、タイヤバルブ１０には、上述したように、バルブステム１１の外側に筒形弾性部材３０が取り付けられている。図２に示すように、筒形弾性部材３０は、両端開放の筒状をなして、バルブステム１１における側方突部１２から基端側の全体を覆い、バルブステム１１の基端側端部よりさらに基端側まで延びるようにして、バルブステム１１に加硫接着されている。筒形弾性部材３０の内面における軸方向の中間部からは、内側に突出し、バルブステム１１の基端に当接するフランジ部３４が形成されている。筒形弾性部材３０の内部空間のうち、フランジ部３４より基端側は、径が均一な円形の空洞３３になっている。図３に示すように、筒形弾性部材３０の内面の断面形状（筒形弾性部材３０の軸方向に直交する面での断面形状）は、円形になっている。

図２に示すように、筒形弾性部材３０は、バルブステム１１のテーパー部１４Ａの先端側端部近傍から基端側を外側に拡径したボトム部３１と、ボトム部３１より先端側を先端側へ向かうにつれて縮径した先細り部３２と、を有している。先細り部３２の先端面は、側方突部１２の先端側面１２Ａと面一になっている。

図２及び図４に示すように、ボトム部３１の外面には、全周に亘って延び、僅かに側方に突出した係止突条３６が形成されている。また、ボトム部３１のうち基端から係止突条３６寄り位置までは、係止突条３６よりも側方へ突出したボトム大径部３７となっていて、これら係止突条３６とボトム大径部３７との間は環状溝３５となっている。この環状溝３５にバルブ装着孔９２の開口縁が係止することで、タイヤバルブ１０がタイヤリム９１のバルブ装着孔９２に取り付けられる。

ここで、図４及び図５に示すように、本実施形態のタイヤバルブ１０では、環状溝３５が、筒形弾性部材３０の軸方向に斜めに交差する傾斜面Ｐ１内に配置されている（すなわち、環状溝３５が傾斜面Ｐ１上の架空の環に沿って延びている）。傾斜面Ｐ１は、筒形弾性部材３０の軸方向に直交する面に対して３０度程傾斜している。傾斜面Ｐ１での環状溝３５の断面形状は楕円になっている（図６参照）。また、バルブステム１１の基端部は、筒形弾性部材３０の軸方向において、環状溝３５の先端側端部３５Ａと略同じ位置に配されている（すなわち、環状溝３５の基端側端部３５Ｂより先端側に位置している。図２参照）。

本実施形態のタイヤバルブ１０の構造に関する説明は以上である。タイヤバルブ１０は、以下のようにしてタイヤリム９１のバルブ装着孔９２に装着される。即ち、タイヤバルブ１０は、バルブ装着孔９２にタイヤリム９１（図１参照）の内側（タイヤ９３の内側）から圧入される。具体的には、タイヤバルブ１０を、環状溝３５の先端側端部３５Ａと基端側端部３５Ｂとを結ぶ線分がタイヤ幅方向を向く姿勢にして、タイヤバルブ１０の先端部をバルブ装着孔９２に斜めに挿入する。このとき、筒形弾性部材３０の先端側が先細り部３２となっているのでタイヤバルブ１０をバルブ装着孔９２に圧入し易い。そして、バルブ装着孔９２の開口縁に筒形弾性部材３０の係止突条３６の先端側端部が当接し、かつボトム部３１が当接したところで、例えば、タイヤリム９１の内側からタイヤバルブ１０を押圧するか、タイヤリム９１の外側でタイヤバルブ１０を工具で把持して引っ張り、筒形弾性部材３０の係止突条３６全周がバルブ装着孔９２の開口縁を乗り越えさせる。これにより、図１に示すように、バルブ装着孔９２の開口縁が環状溝３５に係止した状態となり、タイヤバルブ１０のタイヤリム９１に対する取り付けが完了する。

ここで、本実施形態によれば、環状溝３５が筒形弾性部材３０の軸方向に斜めに交差する傾斜面Ｐ１内に配されているので、バルブ装着孔９２の開口縁が環状溝３５に係止すると、タイヤバルブ１０の軸方向がタイヤ径方向に対して斜めに傾いた状態となる（図１及び図７参照）。これにより、タイヤバルブ１０の先端の空気注入部１１Ａが側方を向き、例えば、タイヤホイール９０の中央部の部品９０Ａが大きく、その部品９０Ａとタイヤリム９１との間の空間が狭い場合でも、空気注入作業が容易となる。

また、バルブステム１１の基端部は、筒形弾性部材３０の軸方向において、環状溝３５の先端側端部３５Ａと略同じ位置に配されていて、タイヤバルブ１０をタイヤリム９１に取り付けた際に、筒形弾性部材３０のうちバルブ装着孔９２の開口縁と係止する部分の内側のほとんどが空洞３３となるので、筒形弾性部材３０が弾性変形しやすくなり、円形のバルブ装着孔９２への取り付け作業を用意に行うことができる。

［第２実施形態］
以下、図８及び図９を参照して、本実施形態のタイヤ状態監視装置１００について説明する。図８に示すように、タイヤ状態監視装置１００は、タイヤバルブ１０Ｗの基端部にタイヤ圧検出装置５０（「ユニットセンサ」に相当する）を備えてなる。本実施形態のタイヤバルブ１０Ｗは、上記第１実施形態のタイヤバルブ１０よりもバルブステム１１が長く、バルブステム１１が筒形弾性部材３０の基端から突出している。このバルブステム１１の基端部に、タイヤ圧検出装置５０が取り付けられている。

タイヤ圧検出装置５０は、例えば、図示しない加速度センサや、圧力センサ、温度センサ、無線回路等を有し、タイヤ９３内の圧力及び温度、タイヤ９３の回転を検出する。そして、それら検出結果は、自動二輪車本体に備えた図示しないタイヤ監視装置に無線送信され、タイヤ監視装置は受信した検出結果に基づいてタイヤ９３内の圧力及び温度、タイヤ９３の回転の有無を監視する。

本実施形態のタイヤバルブ１０Ｗにおいても、上記第１実施形態のタイヤバルブ１０と同様に、環状溝３５が筒形弾性部材３０の軸方向に斜めに交差する傾斜面Ｐ１内に配置されている。また、本実施形態のタイヤバルブ１０Ｗでは、バルブステム１１Ｗの外面と筒形弾性部材３０の内面との間に空洞３３Ｗが形成されている。筒形弾性部材３０の内面の断面形状（筒形弾性部材３０の軸方向に直交する面での断面形状）は、円形になっている。

本実施形態のタイヤ状態監視装置１００によれば、上記第１実施形態のタイヤバルブ１０と同様に、タイヤリム９１に取り付けられた際に、タイヤバルブ１０の軸方向がタイヤ径方向に対して斜めに傾いた状態となるので、タイヤバルブ１０のの先端の空気注入部１１Ａが側方を向き、例えば、タイヤホイール９０の中央部の部品９０Ａが大きく、その部品９０Ａとタイヤリム９１との間の空間が狭い場合でも空気注入作業が容易となる。また、バルブステム１１Ｗの外面と筒形弾性部材３０の内面との間に空洞３３Ｗが形成されているので、筒形弾性部材３０が弾性変形しやすくなり、円形のバルブ装着孔９２への取り付け作業を容易に行うことができる。

なお、図１０に示すように、バルブステム１１の内面と筒形弾性部材３０の内面との間に空洞３３Ｗが形成されていなくてもよい。

［他の実施形態］
（１）上記実施形態では、タイヤバルブ１０，１０Ｗが、自動二輪車用のタイヤに取り付けられるものであったが、例えば自動車など、自動二輪車以外の車両用のタイヤに取り付けられるものであってもよいし、その他のタイヤに取り付けられるものであってもよい。

（２）上記実施形態では、筒形弾性部材３０の内面の断面形状（空洞３３の筒形弾性部材３０の軸方向に直交する面での断面形状）が円形であったが（図３参照）、図１１に示すように楕円形（傾斜面Ｐ１において環状溝３５がなす楕円形と短径方向は同じ楕円形）であってもよい。この場合、図１２（Ａ）に示すように、筒形弾性部材３０の傾斜面Ｐ１での断面において、筒形弾性部材３０の肉厚が均一になる又は均一に近づくので、筒形弾性部材３０を弾性変形させることがより容易になる。また、図１２（Ｂ）に示すように、長径方向の肉厚が短径方向の肉厚よりも小さくなるように構成してもよい。

（３）図１３～図１５に示すように、筒形弾性部材３０のボトム部３１の断面形状（筒形弾性部材３０の軸方向に直交する面での断面形状）が楕円形であってもよい。この場合、図１６に示すように、筒形弾性部材３０の傾斜面Ｐ１での断面形状が円形又は、直交面での断面形状である楕円形よりも短径に対する長径の比率が小さい楕円形となり、円形のバルブ装着孔９２への取り付けがより容易になる。なお、図１５及び図１６に示すように、筒形弾性部材３０の内面の断面形状（筒形弾性部材３０の軸方向に直交する面での断面形状）は楕円形（この場合、傾斜面Ｐ１での断面形状は円形に近づく）であってもよいし、円形（この場合、傾斜面Ｐ１での断面形状は楕円になる。図１７参照）であってもよい。

（４）図１８～図２０に示すように、筒形弾性部材３０のボトム大径部３７の断面形状が円形であり、環状溝３５の溝深さが、環状溝３５の先端側端部３５Ａと基端側端部３５Ｂとを結ぶ線分上の両端部が深く、側部が浅い構成であってもよい。この場合、上記実施形態（３）と同様に、環状溝３５が円形に延び（図１６及び図１７参照）、円形のバルブ装着孔９２への取り付けがより容易になる。

（５）図２１に示すように、筒形弾性部材３０におけるボトム大径部３７のうち環状溝３５側端部に、先端側へ開放した切り込み３７Ｋが形成されていてもよい。この場合、筒形弾性部材３０の弾性変形が容易となり、円形のバルブ装着孔９２への取り付けがより容易になる。

（６）上記実施形態では、環状溝３５の底面が筒形弾性部材３０の軸方向と平行に延びていたが、図２２に示すように、傾斜面Ｐ１に直交して延びていてもよい。この場合、タイヤリム９１におけるバルブ装着孔９２の開口内面に沿い、筒形弾性部材３０の弾性変形量が少なくなり、バルブ装着孔９２への取り付けが容易になる。

（７）上記実施形態では、環状溝３５が配置される傾斜面Ｐ１の筒形弾性部材３０の軸方向に直交する面に対する傾斜角が３０度程であったが、これに限られるものではない。傾斜角が小さいほどバルブ装着孔９２への取り付け及び製造が容易になり、傾斜角が大きいほど空気注入部１１Ａが側方を向き、空気注入作業が容易になるところ、３０～６０度の傾斜角とすることが好ましいと考えられる。

（８）図２３に示すように、空洞３３の先端側端部から、バルブステム１１の基端部を囲むように切り込み３３Ｋが形成されていてもよい。

（９）図２４に示すように、筒形弾性部材３０のボトム部３１の基端部に切欠き３１Ｋが形成されていてもよい。

１０，１０Ｗタイヤバルブ
１１，１１Ｗバルブステム
１１Ａ空気注入部
３０筒形弾性部材
３０Ｊ中心軸
３１ボトム部
３３，３３Ｗ空洞
３５環状溝
３６係止突条
３７ボトム大径部
５０タイヤ圧検出装置（センサユニット）
９０タイヤホイール
９２バルブ装着孔
１００タイヤ状態監視装置

Claims

タイヤホイールのバルブ取付孔に圧入され、内側に直線状の流路を有する筒形弾性部材を備え、前記筒形弾性部材の外面に、前記バルブ取付孔の開口縁に係止する環状溝を有するタイヤバルブにおいて、
前記環状溝は、前記筒形弾性部材の軸方向に対して斜めに交差する傾斜面内に配置されるタイヤバルブ。
前記筒形弾性部材の外面における前記筒形弾性部材の軸方向と直交する面での断面形状は、円形をなし、
前記環状溝は楕円形をなし、
前記筒形弾性部材のうち前記環状溝を備えるボトム部の内面においては、前記筒形弾性部材の軸方向と直交する面での断面形状が、前記環状溝がなす楕円形と短径方向が同じ楕円形になっている請求項１に記載のタイヤバルブ。
前記傾斜面での断面において、前記筒形弾性部材の肉厚が均一になっている請求項２に記載のタイヤバルブ。
前記筒形弾性部材のうち前記環状溝を備えるボトム部の外面においては、前記筒形弾性部材の軸方向と直交する面での断面形状は、楕円形をなし、
前記環状溝は、円形、又は、前記筒形弾性部材の外面の前記断面形状である楕円形よりも短径に対する長径の比率が小さい楕円形をなしている請求項１に記載のタイヤバルブ。
前記筒形弾性部材のうち前記環状溝を備えるボトム部の外面における前記筒形弾性部材の軸方向と直交する面での断面形状は、円形をなし、
前記傾斜面において前記環状溝の底面が円形に延びるように、前記環状溝の溝深さが変化している請求項１に記載のタイヤバルブ。
前記筒形弾性部材の内側に配され、先端に空気注入部を有する金属製のバルブステムを備え、
前記バルブステムにおける前記空気注入口と反対側の基端側端部は、前記筒形弾性部材における前記環状溝の基端側端部よりも先端側に位置している請求項１から５の何れか１の請求項に記載のタイヤバルブ。
前記筒形弾性部材の内部のうち前記バルブステムより基端側の空洞から先端側へ延び、バルブステムの基端部を囲む切り込みが形成されている請求項６に記載のタイヤバルブ。
前記筒形弾性部材の内側に配され、先端に空気注入部を有する金属製のバルブステムを備え、
前記バルブステムにおける前記空気注入口と反対側の基端側端部は、前記筒形弾性部材の基端側端部よりも基端側に配されている請求項１から５の何れか１の請求項に記載のタイヤバルブ。
前記筒形弾性部材のうちの前記環状溝近傍部の内面と、前記バルブステムの外面と、の間に空洞がある請求項８に記載のタイヤバルブ。
請求項８又は９に記載のタイヤバルブと、
前記バルブステムの基端側端部に設けられ、タイヤ状態を検出して、その検出結果を外部に送信するセンサユニットと、を備えるタイヤ状態監視装置。