WO2022097187A1 - タイヤバルブ及びタイヤバルブの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤホイールへの装着時にグロメットがバルブステムから外れることを防ぐことが求められている。 【解決手段】本開示のタイヤバルブ１０では、バルブステム１１が、軸方向の中央部より基端側の外面に、側方へ突出した突出大径部１２を有している。そして、グロメット３０は、バルブステム１１のうち軸方向の中央部から突出大径部１２より基端側の部分までを覆っていて、グロメット３０の外面には、バルブステム１１の突出大径部１２より先端側に、金属製のリング４０が装着されている。

Description

タイヤバルブ及びタイヤバルブの製造方法

　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製造方法に関する。

　従来、この種のタイヤバルブとして、バルブステムの先端側からタイヤホイールのバルブ取付孔に挿入され、バルブステムの外側に配された弾性部材がバルブ取付孔に係止するスナップイン式のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、この種のタイヤバルブにおいて、弾性部材として、エラストマー製の筒体であるグロメットを利用することが考えられる。

特開２０１３－２４１１３７号公報（段落［００１３］、図４等）

　上述したタイヤバルブにおいては、タイヤホイールへの装着時にグロメットがバルブステムから外れることを防ぐことが求められている。

　本開示のタイヤバルブは、バルブステムの一端側である基端側の外側にグロメットが嵌合されて、前記バルブステムの他端側である先端側からタイヤホイールのバルブ取付孔に挿入されて前記グロメットの基端部が前記バルブ取付孔に係止するタイヤバルブであって、前記バルブステムの外面のうち前記グロメットが嵌合する部分に設けられ、前記基端側が拡径し、先端側を向くステム段差部と、前記グロメットのうち前記ステム段差部より前記バルブステムの先端側部分に設けられ、かつ、前記グロメットに対する軸方向の移動を規制されたリングと、前記グロメットのうち前記ステム段差部と前記リングとの間に設けられ、前記グロメットが前記バルブステムの基端側へ向けて負荷を受けたときに前記ステム段差部と前記リングとの間で挟圧される被挟圧部と、を有す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の側断面図 グロメットの分解断面図 タイヤホイールに取り付けられている状態のタイヤバルブの側断面図 第２実施形態に係るタイヤバルブの側断面図 グロメットの側断面図 タイヤホイールに取り付けられている状態のタイヤバルブの側断面図 変形例に係るタイヤバルブの側断面図 変形例に係るタイヤバルブの側断面図

　［第１実施形態］
　以下、図１から図３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に示すように、タイヤバルブ１０は、金属製の筒体からなるバルブステム１１の内側にバルブコア２０を備え、バルブステム１１の外側にエラストマー製の筒体からなるグロメット３０が嵌合した構造になっている。以下、特記しない限り、図１の上方を先端側、図１の下方を基端側とする。

　バルブコア２０は、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。筒形コア本体２１は、バルブステム１１の内面に形成された雌螺子部１１Ａに螺合する頭部２１Ａと、バルブステム１１内に嵌合してシールする胴部２１Ｂと、を有している。

　直動ロッド２２のうち筒形コア本体２１から基端側に突出した部分には弁体２３が備えられている。また、筒形コア本体２１の先端と直動ロッド２２の先端部との間には、図示しないコイルバネが配され、その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２１Ｃに弁体２３が押し付けられている。これにより、通常は、バルブコア２０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が先端側から押されるか、或いは、バルブステム１１内において、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２１Ｃから離間し、バルブコア２０内を流体が通過する。

　図１に示すように、バルブステム１１の先端部の外周面には雄螺子部１１Ｂが形成され、そこにバルブキャップ２５が螺合装着されている。バルブキャップ２５は一端有底の筒状をなす樹脂の成形品であって、内側面に雄螺子部１１Ｂと螺合する雌螺子部２５Ａが形成され、内側奥面にはエラストマー製のパッキン２６が装着されている。そして、バルブキャップ２５がバルブステム１１に締め付けられることでバルブステム１１の先端がパッキン２６に密着する。

　バルブステム１１は、軸方向の中央部より基端側の外面に、側方へ突出した突出大径部１２を有している。バルブステム１１のうち突出大径部１２より基端側は、突出大径部１２より先端側と比較して小径になっている。突出大径部１２は、先端側端部に、先端側へ向かうにつれて縮径した先端側テーパー部１２Ａ（特許請求の範囲中の「ステム段差部」に相当する）を有する一方、基端側端部に、基端側へ向かうにつれて縮径した基端側テーパー部１２Ｃを有している。突出大径部１２の外面のうち先端側テーパー部１２Ａと基端側テーパー部１２Ｃとの間は、軸方向と平行に延びた均一面１２Ｂ（特許請求の範囲中の「大径部」に相当する）となっている。

　また、バルブステム１１の基端部には、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、圧力センサ、温度センサ及び無線回路を有し、タイヤ内の圧力及び温度を検出して、それら検出結果を車両本体に備えた図示しないタイヤ監視装置に無線送信する。タイヤ監視装置は、受信した検出結果に基づいてタイヤ内の圧力及び温度の異常の有無を監視する。

　さて、図１に示すように、グロメット３０は、バルブステム１１のうち軸方向の中央部から突出大径部１２より基端側の部分までを覆っている。図２に示すように、グロメット３０は、軸方向の中央部より基端側に、テーパー部３３と、圧入部３４（特許請求の範囲中の「係止溝」に相当する）と、ボトム係止部３５と、を先端側から順に有している。テーパー部３３は、基端側へ向かうにつれて拡径してなり、圧入部３４は、テーパー部３３の基端部よりも少し小径の円筒状をなし、ボトム係止部３５は、圧入部３４より大径の円筒状をなしている。

　図２に示すように、バルブステム１１に装着される前のグロメット３０の内面は、先端側から順に、第１均一面３６と、テーパー面３７と、第２均一面３８と、を有している。第１均一面３６は、グロメット３０の先端からテーパー部３３の中間部分まで、軸方向と平行に延びている。第２均一面３８は、第１均一面３６より僅かに大径で、テーパー部３３の基端部からグロメット３０の基端寄り位置まで、軸方向と平行に延びている。テーパー面３７は、第１均一面３６と第２均一面３８との間を傾斜して連絡している。なお、グロメット３０の内面のうち基端部は、Ｒ面となっている。

　そして、図１に示すように、グロメット３０がバルブステム１１に装着された状態では、バルブステム１１の突出大径部１２がテーパー部３３及び圧入部３４の内側に配され、テーパー部３３及び圧入部３４の内側部分が突出大径部１２に押圧されて弾性変形し、テーパー面３７がバルブステム１１の突出大径部１２の均一面１２Ｂに当接する。また、第１均一面３６がバルブステム１１のうち突出大径部１２より上側部分に当接する。一方、第２均一面３８と、バルブステム１１のうち突出大径部１２より基端側部分と、の間には空洞Ｋが形成される。なお、図１に示す例では、突出大径部１２の先端側テーパー部１２Ａとグロメット３０との間に僅かな空洞が生じているが、空洞が生じない構成であってもよい。

　ここで、図１に示すように、グロメット３０の外面には、バルブステム１１の突出大径部１２より先端側に、金属製のリング４０が装着されている。図２に示すように、リング４０は、円筒状をなし、先端面４０Ａが軸方向と直交して延びている一方、基端面４０Ｂが、先端側に向かって縮径したテーパー形状になっている。この基端面４０Ｂのテーパー形状は、グロメット３０のテーパー部３３と略同一の勾配となっている。また、リング４０の内径は、突出大径部１２の均一面１２Ｂの外径と略同一になっている。

　また、グロメット３０の先端部には、側方へ突出してリング４０を抜け止めする抜止突部３１が備えられている。抜止突部３１の先端側の外縁部はテーパー状になっていて、抜止突部３１の基端面（特許請求の範囲中の「グロメット段差部」に相当する）は、軸方向と直交して延びている。この抜止突部３１とテーパー部３３との間は、リング４０を収容するリング収容溝３２となっている。図１に示すように、リング４０がグロメット３０のリング収容溝３２に装着された状態では、リング４０の先端面４０Ａは抜止突部３１の基端部に当接し、リング４０の基端面４０Ｂは、テーパー部３３の先端部に当接している。

　このリング４０がグロメット３０に装着されていることにより、グロメット３０がバルブステム１１に装着された状態（図１の状態）では、グロメット３０の一部がリング４０（特に、基端面４０Ｂ）とバルブステム１１の突出大径部１２（特に、先端側テーパー部１２Ａ又はその外縁）との間に挟まれることとなる。このリング４０と突出大径部１２との間に挟まれる部分を被挟圧部３０Ａとする。

　タイヤバルブ１０は以下のようにして製造される。まず、リング４０をグロメット３０の外側に、グロメット３０の先端側から取り付ける。このとき、抜止突部３１の先端側の外縁部とリング４０の基端面４０Ｂとがテーパー状になっているので、リング４０を基端側へ押し込みやすくなっている。リング４０が抜止突部３１を通過すると、先端面４０Ａが抜止突部３１の基端面に当接し、基端面４０Ｂがテーパー部３３の先端部に当接した状態で、リング４０がリング収容溝３２に収容される。

　次いで、リング４０が取り付けられたグロメット３０を、バルブステム１１の先端側から嵌め、グロメット３０をバルブステム１１の基端側へ押し込んでいく。そのまま押し込み、グロメット３０の内面のテーパー面３７がバルブステム１１の突出大径部１２に到達し、リング４０が突出大径部１２に近づいてくると、グロメット３０を基端側へ押し込む際の抵抗が大きくなり、グロメット３０の装着が完了する。

　本実施形態のタイヤバルブ１０の構成は以上である。次に、タイヤバルブ１０の作用効果について説明する。図３に示すように、タイヤバルブ１０は、タイヤホイール９０に取り付けられて使用される。タイヤホイール９０のタイヤリム９１は、車幅方向の外側に配された大径部９１Ａと、車幅方向の内側に配された小径部９１Ｂと、大径部９１Ａと小径部９１Ｂとを接続する起立部９１Ｃと、を有し、起立部９１Ｃにバルブ取付孔９２が貫通形成されている。

　そして、タイヤバルブ１０は、そのバルブ取付孔９２にタイヤリム９１の内側から圧入される。具体的には、タイヤ圧検出装置５０がタイヤホイール９０の内側に位置する向きでタイヤバルブ１０の先端部をバルブ取付孔９２に挿入し、バルブ取付孔９２の開口縁にグロメット３０のテーパー部３３が当接したところで、タイヤリム９１の外側からタイヤバルブ１０の先端部（バルブステム１１の先端部）を図示しない工具で把持して引っ張って、タイヤバルブ１０の圧入部３４をバルブ取付孔９２に圧入する。なお、タイヤバルブ１０がタイヤホイール９０に取り付けられた状態では、グロメット３０が変形し、圧入部３４がバルブステム１１の突出大径部１２より基端側へずれる。

　ここで、グロメット３０がバルブ取付孔９２に摩擦係合している状態でバルブステム１１を先端側へ引っ張ることにより、バルブステム１１がグロメット３０に対して先端側へ向かうように負荷を受ける。すると、相対的に、グロメット３０は、バルブステム１１に対して基端側へ向けて負荷を受ける。この負荷により、グロメット３０のうちバルブステム１１の突出大径部１２より先端側部分が突出大径部１２を乗り越えるように変形し、グロメット３０がバルブステム１１から外れてしまうことが懸念される。

　これに対して、本実施形態のタイヤバルブ１０によれば、グロメット３０のうちバルブステム１１の突出大径部１２より先端側にリング４０が装着されていて、グロメット３０がバルブステム１１に対して基端側に向かうように負荷を受けると、リング４０が突出大径部１２へ近づくように力を受け、グロメット３０の一部である被挟圧部３０Ａがリング４０と突出大径部１２との間で挟圧される。これにより、グロメット３０のうち突出大径部１２より先端側部分が突出大径部１２を乗り越えるように弾性変形することが抑制され、グロメット３０がバルブステム１１から外れることが防がれる。

　さらに、リング４０の内径は、突出大径部１２の均一面１２Ｂの外径と略同一になっているので、グロメット３０の肉厚を考慮すると、リング４０が突出大径部１２より基端側へ移動することがなく、リング４０と突出大径部１２との間の挟圧の確実性が増し、グロメット３０のバルブステム１１からの脱落をさらに防ぐことができる。

　また、グロメット３０の抜止突部３１がリング４０に先端側から当接するので、リング４０がグロメット３０の先端側から脱落することが防がれる。さらに、グロメット３０のテーパー部３３がリング４０に基端側から当接するので、リング４０の位置が安定する。そして、グロメット３０をバルブステム１１に装着する前に、リング４０をグロメット３０に取り付けるので、リング４０をグロメット３０に取り付ける際にグロメット３０が弾性変形しやすく、リング４０の取り付けが容易になる。

　また、リング４０の基端面４０Ｂと突出大径部１２の先端側テーパー部１２Ａとがテーパー状になっているので、被挟圧部３０Ａのうち突出大径部１２に押圧されて負荷を受けやすい内側部分に当接する箇所が鋭利にならず、グロメット３０が損傷することが防がれる。

　また、バルブステム１１の突出大径部１２が、グロメット３０のテーパー部３３及び圧入部３４の内側に配されていて、タイヤバルブ１０がタイヤホイール９０に取り付けられた状態では、タイヤホイール９０のバルブ取付孔９２の開口縁とバルブステム１１の突出大径部１２との間にグロメット３０の一部が挟圧され、タイヤホイール９０とグロメット３０との間、グロメット３０とバルブステム１１との間のシール性が高まる。

　また、グロメット３０の第２均一面３８と、バルブステム１１のうち突出大径部１２より下側部分と、の間に空洞が生じるように構成されているので、タイヤバルブ１０をバルブ取付孔９２に取り付ける際に、グロメット３０が弾性変形しやすくなり、取り付けが容易になる。

　なお、従来のタイヤバルブとして、バルブ取付孔に圧入される弾性部材を、バルブステムにエラストマーを加硫接着して構成するものもあるが、本実施形態のタイヤバルブ１０のように、グロメット３０をバルブステム１１と別に成形することにより、グロメット３０の素材とバルブステム１１の素材とを多様化することができる。これにより、例えば、剛性は高いがエラストマーを加硫接着しにくい素材をバルブステムに使用することができ、高圧条件下の使用に耐えうるタイヤバルブを製造可能となる。

　［第２実施形態］
　以下、図４から６を参照して本実施形態のタイヤバルブ１０Ｗについて説明する。本実施形態のタイヤバルブ１０Ｗでは、グロメット３０Ｗの構成が、上記第１実施形態のグロメット３０と異なっている。

　図４に示すように、本実施形態のグロメット３０Ｗは、上記第１実施形態のグロメット３０と比して、テーパー部３３より先端側を有さず、テーパー部３３の内側にリング４０Ｗが配された構成になっている。

　図５に示すように、本実施形態のリング４０Ｗは、上記第１実施形態のリング４０と同様に、軸方向と直交する先端面４０Ａと、テーパー形状の基端面４０Ｂと、を有する。また、リング４０Ｗは、上記第１実施形態のリング４０よりも小径で、バルブステム１１にの外面に当接可能となっている。即ち、リング４０Ｗの内径は、バルブステム１１の突出大径部１２の均一面１２Ｂの外径よりも小さくなっている。

　図５に示すように、バルブステム１１に装着される前のグロメット３０Ｗは、内面に、先端側から順に、リング４０Ｗを収容するリング収容部３２Ｗと、テーパー面３７と、第２均一面３８と、を有している。リング収容部３２Ｗは、上方と内側とに開放していて、下面は、リング４０Ｗの基端面４０Ｂに対応して径方向の内側へ向かうにつれて先端側へ向かうように傾斜している。また、本実施形態では、リング４０Ｗは、グロメット３０Ｗに加硫接着されている。

　図６に示すように、グロメット３０Ｗがバルブステム１１に装着された状態では、グロメット３０Ｗの第２均一面３８の先端部がバルブステム１１の突出大径部１２の均一面１２Ｂに当接し、リング４０Ｗと突出大径部１２との間にグロメット３０Ｗの一部（被挟圧部３０Ａ）が挟まれる。

　本実施形態のタイヤバルブ１０Ｗによれば、上記第１実施形態のタイヤバルブ１０と同様に、タイヤバルブ１０Ｗをタイヤホイール９０のバルブ取付孔９２に取り付ける際に、グロメット３０Ｗがバルブステム１１に対して基端側に向かうように負荷を受けると、リング４０Ｗが突出大径部１２へ近づくように力を受け、グロメット３０Ｗの一部である被挟圧部３０Ａがリング４０Ｗと突出大径部１２との間で挟圧される。これにより、グロメット３０Ｗのうち突出大径部１２より先端側部分が突出大径部１２を乗り越えるように弾性変形することが抑制され、グロメット３０Ｗがバルブステム１１から外れることが防がれる。

　さらに、リング４０Ｗの内径は、突出大径部１２の均一面１２Ｂの外径よりも小さくなっているので、リング４０Ｗが突出大径部１２より基端側へ移動することがなく、リング４０Ｗと突出大径部１２との間の挟圧の確実性が増し、グロメット３０Ｗのバルブステム１１からの脱落をさらに防ぐことができる。

　［他の実施形態］
　（１）リング４０，４０Ｗはグロメット３０，３０Ｗに埋設されていてもよい。図７には、上記第１実施形態のタイヤバルブ１０において、リング４０をグロメット３０に埋設した例が示されている。この場合、リング４０，４０Ｗの腐食が防がれる。

　（２）バルブステム１１のうち突出大径部１２より基端側部分にグロメット３０，３０Ｗが当接する構成であってもよい。

　（３）リング４０，４０Ｗは、グロメット３０，３０Ｗよりも剛性が高ければよく、樹脂等であってもよい。

　（４）上記実施形態では、バルブステム１１が、軸方向の途中部分に突出大径部１２を有する構成であったが、図８に示すように、軸方向の途中部分に段差部１２Ｗを有し、そこから基端側が大径になった構成であってもよい。

　（５）上記実施形態では、突出大径部１２が、均一面１２Ｂを有し、断面略台形状になっていたが、断面三角形状であってもよいし、円弧状であってもよい。また、周方向で断続的に設けられた構成であってもよい。

　（６）リング４０，４０Ｗが、周方向の一部にスリットを設けた構成であってもよい。

　（７）上記第２実施形態において、リング４０Ｗがグロメット３０Ｗに接着剤等で後付けされる構成であってもよい。

　（８）上記第１実施形態において、グロメット３０をバルブステム１１に装着したのち、リング４０をグロメット３０に装着する構成であってもよい。

　（９）突出大径部１２の先端側の面（先端側テーパー部１２Ａ）や段差部１２Ｗは、テーパー状ではなく、バルブステム１１の軸方向と直交して延びていてもよい。

　なお、本明細書及び図面には、特許請求の範囲に含まれる技術の具体例が開示されているが、特許請求の範囲に記載の技術は、これら具体例に限定されるものではなく、具体例を様々に変形、変更したものも含み、また、具体例から一部を単独で取り出したものも含む。

　１０，１０Ｗ　　タイヤバルブ
　１１　　バルブステム
　１２　　突出大径部
　１２Ａ　　先端側テーパー部（ステム段差部）
　３０，３０Ｗ　　グロメット
　３０Ａ　　被挟圧部
　３１　　抜止突部
　３２　　リング収容溝
　３３　　テーパー部
　３４　　圧入部
　４０，４０Ｗ　　リング
　４０Ａ　　先端面
　４０Ｂ　　基端面

Claims (13)

1. 　バルブステムの一端側である基端側の外側にグロメットが嵌合されて、前記バルブステムの他端側である先端側からタイヤホイールのバルブ取付孔に挿入されて前記グロメットの基端部が前記バルブ取付孔に係止するタイヤバルブであって、
   　前記バルブステムの外面のうち前記グロメットが嵌合する部分に設けられ、前記基端側が拡径し、先端側を向くステム段差部と、
   　前記グロメットのうち前記ステム段差部より前記バルブステムの先端側部分に設けられ、かつ、前記グロメットに対する軸方向の移動を規制されたリングと、
   　前記グロメットのうち前記ステム段差部と前記リングとの間に設けられ、前記グロメットが前記バルブステムの基端側へ向けて負荷を受けたときに前記ステム段差部と前記リングとの間で挟圧される被挟圧部と、を有するタイヤバルブ。
2. 　前記リングは、前記グロメットの外側に配されている請求項１に記載のタイヤバルブ。
3. 　前記リングの内径が、前記ステム段差部の外縁の径と略等しい請求項２に記載のタイヤバルブ。
4. 前記グロメットの外面には、先端側から前記リングに対向するグロメット段差部が設けられている請求項２又は３に記載のタイヤバルブ。
5. 　前記グロメットの外面には、前記リングを収容し、先端部に前記グロメット段差部を有するリング収容溝が形成されている請求項４に記載のタイヤバルブ。
6. 　前記リングは、前記グロメットの内側に配されている請求項１に記載のタイヤバルブ。
7. 　前記リングは、前記グロメットに接着されている請求項６に記載のタイヤバルブ。
8. 　前記リングの内径が、前記ステム段差部の外径よりも小さくなっている請求項６又は７に記載のタイヤバルブ。
9. 　前記ステム段差部は、先端側に向かうにつれて前記バルブステムの中心軸に近づくテーパー面を有している請求項１から８の何れか１の請求項に記載のタイヤバルブ。
10. 　前記リングの内面における基端部は、基端側に向かうにつれて外方へ向かうテーパー面になっている請求項１から９の何れか１の請求項に記載のタイヤバルブ。
11. 　前記グロメットは、外面に、前記バルブ取付孔の開口縁に係止する係止溝と、前記係止溝から先端側へ縮径しながら延びたテーパー部と、を有する一方、
    　前記バルブステムは、前記ステム段差部の外縁から基端側へ延びた大径部を有し、
    　前記大径部は、前記グロメットの前記係止溝又は前記テーパー部の内側に配されている請求項１から１０の何れか１の請求項に記載のタイヤバルブ。
12. 　前記被挟圧部は、前記グロメットの軸方向の中間部に配されていて、
    　前記バルブステムのうち前記ステム段差部より他端側と、前記グロメットと、の間が空洞になっている請求項１から１１の何れか１の請求項に記載のタイヤバルブ。
13. 　請求項１から１２の何れか１の請求項に記載のタイヤバルブの製造方法であって、
    　前記グロメットに前記リングを固定又は係合したのち、前記グロメットを前記バルブステムの先端側から嵌めるタイヤバルブの製造方法。

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