JP5097199B2 - 空圧タイヤ用の圧力リリーフ装置 - Google Patents

Description

この発明は、空圧タイヤ用、特に車両用タイヤ用の圧力逃がし（リリーフ：relief）装置に関する。この装置は、タイヤ内の圧力が或る閾値を超えたときにタイヤから圧力を逃がし、若しくは空気で膨らませている間、過剰な空気がタイヤ内に押し込まれることを防止せんとするものである。

様々な空圧タイヤ用圧力リリーフ装置が、先行技術において提案されている。特許文献１は、タイヤ内の空気圧が設定圧力を超えるまでは、圧力リリーフボールが、圧縮バネで付与される力によって着座位置に維持される装置を開示している。設定圧力が超えられると、圧力リリーフボールが本体から離座し、過剰なエア（空気）が、圧力リリーフ装置を介してタイヤから逃がされる。

特許文献２は、タイヤ内の圧力が所定レベルに達すると、タイヤを迂回（バイパス：bypass）する、実質的に摩擦のない可撓シール構造をレギュレータのハウジング内に備えた、膨張圧力の調整装置（レギュレータ：regulator）に係るものである。撓み部材のシール部は、常態では、バネ／リングの組み合わせによって撓み部材に加えられる力のために付勢されて、シート表面とシール接触している。レギュレータの圧力定格（レーティング：rating）までタイヤが膨張させられると、前記ハウジング内部の第１のチャンバ（chamber）内の圧力が、撓み部材の上面に十分な力を作用させることになり、その一部に撓みを生じさせ、必然的に、前記シール部にシート表面から離間する動作を生じさせ、エアが排気開口部を通して逃げることができるようにしている。

特許文献３から更なる装置が知られており、この特許文献３は、タイヤに以前から存在するバルブのコアステム（core stem）との相互作用において用いる、可聴的に知らせる圧力リリーフ、自動タイヤ組立を開示している。

特許文献４は、装置の本体の外表面部の周囲に収縮性をもって嵌め合わされたリング形状の弾性部材を備え、本体内のエア圧力が所定レベルを超えると、前記弾性部材が引き伸ばされてエアを逃がすようにした、圧力リリーフ装置を開示している。

米国特許第３，８３０，２４９号明細書 米国特許第４，６６０，５９０号明細書 米国特許第６，１２５，６９４号明細書 国際公開２００５−０４２２７７号公報

本発明の好ましい実施形態の一つの目的は、信頼性の高い圧力リリーフ装置を提供することである。また、本発明の好ましい実施形態の更なる目的は、既知の装置に比して、当該装置が取り付けられるタイヤについて慣性の不均衡を低減せしめる小型（コンパクト：compact）の装置を提供することである。更に、本発明の好ましい実施形態の更なる目的は、損耗に対して耐性がある圧力リリーフ装置を提供することである。また更に、本発明の好ましい実施形態の更に他の目的は、変動し得る限界圧力レベル、或いは、低い生産コストを維持しながらも、可変限界圧力を伴って製造され得る様々の具体例を考慮した装置を提供することである。

本発明は、
−内部に室（チャンバ：chamber）を有する本体と；
−膨張用（インフレーション：inflation）装置に接続可能なエア入口部と；
−タイヤの弁（バルブ：valve）に接続可能なエア出口部と；
−前記タイヤの膨張中、前記膨張用装置から前記タイヤにエアを導く導通路と；
−前記本体内の通路内に軸方向に摺動（スライド：slide）するように配置されたピンであって、前記エア入口部からエア出口部まで伸長し、前記タイヤの弁軸（ステム：stem）を解放できない第１位置と前記ステムを解放し得る第２位置との間でスライド可能なピンと；
−前記チャンバ内の圧力が所定レベルを超えるときには、前記チャンバからエアを開放する圧力リリーフ機構と；を備え、
前記導通路は前記ピン内の通路として設けられている、空圧タイヤ用の圧力リリーフ装置を提供するものである。

前記ピンに通路が設けられているので、例えば、別体のエア導通路は不要であり、装置は低コストで大量生産することができる。

前記圧力リリーフ機構は前記本体内に配置されたバネ要素を備えていてもよく、該バネ要素は、閉塞素子が前記所定の圧力レベルで開くように当該閉塞素子に閉止力を加える。閉塞素子は、バネが働く第１部分と、チャンバへの通路を閉じて封止（シール：seal）する第２部分とを含んでいてもよい。第１部分は、好ましくは、第２部分の材料に比して剛性のある材料で製作される。第２部分は、好ましくは、例えばゴム（ラバー：rubber）で製作され弾性的である。

前記圧力リリーフ機構は、前記チャンバを外部環境へ接続させる通路を備え、該通路は通常時は前記閉塞素子によって閉じられており、該閉塞素子は、前記チャンバ内の圧力による力が圧力リリーフ機構の反対作用の閉止力を超えるときには、チャンバ内の圧力が前記閉塞素子に力を作用させて前記通路を開かせるように、配設されている。閉塞素子は、好ましくは、本体内部で長手方向に変位可能であり、チャンバ内の圧力が所定の圧力レベルを超えるときには、シートから離座することができる。

ある実施形態においては、前記圧力リリーフ機構がピンと同軸に伸長する圧縮バネを備えている。前記ピンは、前記バネを通して伸長できるように、都合良くバネの内径よりも小さい直径を有していてもよい。前記圧縮バネの歪みは前記所定の圧力レベルを調節するために調節可能であってもよい。前記歪みの調節の可能性は、例えば、相互の距離を変化させ得る２つの部品間にバネを配置することによって達成することができる。

前記ピンは、好ましくは、本体内の前記通路内でガイドされている。ピンを本体内で軸方向に保持するために、前記ピンは、前記通路の拡径部分に収容される太くなった部分を有していてもよい。

弾性シール部材が前記ピンと前記通路の間のシールを形成してもよく、前記弾性シール部材は、本体内のエア圧力の作用の下で前記ピン及び通路とシール係合せしめられるように配設される。このように、チャンバから装置の入口領域にエアが逃げることを防止する信頼性の高いシールがもたらされる。

本体の底部は、タイヤのバルブを本体内に、例えば本体内の中央に、受容するための空洞（キャビティ：cavity）部を形造ることができ、また、本体の上部は、例えばポンプやコンプレッサのような膨張用装置に接続するのに適合しているかも知れない。

ピンを通る導通路を機械的な損傷や塵埃から保護するために、前記ピン内の通路は、長手方向に延びる主要部分によって相互に連通させられる、横方向に延びる入口部分および／または横方向に延びる出口部分を備えていてもよい。前記横方向に延びる入口部分は、好ましくは、本体の上部にある入口キャビティと繋がっており、一方、前記横方向に延びる出口部分は前記チャンバに繋がっている。
ある実施形態においては、前記ピンは、その入口端部付近で開口しており、入口ポート（port）が横向きに又は長手方向に延びる通路として形成された第１挿入部材によって保護されている。横方向に延びる出口部分は、タイヤの膨張中、当該タイヤのステムと係合することを企図したピンの端部から、ある距離をおいて配置されてもよく、その結果、出口側開口を取り囲む比較的弱い領域の他の部分との係合が回避される。その代わりに、ピンは、その出口端部付近で開口してもよく、ピンの開口した出口端部内に伸長する第２挿入部材が随意的に配設され、ピンの内壁と第２挿入部材との間に環状の流路が形成されるように、該第２挿入部材はピン内の通路の内径よりも小さい外径を有している。第１および第２挿入部材は、ゴミや塵埃に対してピンを保護するものである。

前記超過圧力バルブに欠陥がある場合には、装置あるいは膨らませているタイヤが破裂する危険性を伴って装置内に圧力が蓄積することを防止するために、エアが装置外へ逃げ得ることを確実なものとするためのフェイルセイフ（failsafe）手段を、装置が備えることが望ましいかも知れない。かかるフェイルセイフ手段の一つは、例えば本体における脆弱部（弱められた部分：weakened section）を備えることができ、その脆弱部の特性は、第１及び第２所定圧力レベルの少なくとも一方よりも高い圧力で破損するというものである。例えば、本体の外壁の一部分が、或る圧力で壁部が破損するように、肉厚が薄くされていてもよい。

本体の底部は、好ましくは、タイヤのバルブを本体内に受容するための空洞（キャビティ：cavity）部を形造り、該キャビティ部は、最も好ましくは、タイヤバルブのネジ部に装置をネジ止めするためのネジ部を形成している。前記本体の上部は、本体内の膨張用バルブを、例えばエア膨張ノズルなどの膨張用装置に接続するのに適合しているかも知れない。装置の長さの程度を短くすることを確かなものとするために、エア導通路は、好ましくは、底部近くのキャビティ部に関して放射状に配置されている。

タイヤを膨らませている間に所定の限界圧力レベルが達成または超えられたときにユーザに知らせるために、チャンバ内のエア圧力が所定圧力レベルに達したか又は超えたときに、可聴信号を発する手段または光信号を発する手段が設けられるかも知れない。或る実施形態では、過剰なエアが装置から外部に流れ出て通過することによって発生する口笛を吹くような音として、可聴信号が生じせしめられる。一旦、過剰なエアが逃げてしまうと、過剰なエアの流れはなくなり、口笛のような音は止むことになろう。この代わりに、例えば、発光手段あるいは電子的に制御される音源と組み合わされた電子的な圧力センサの形で、電子的な手段を設けてもよい。

本発明は、更に、複数の圧力リリーフ装置を備えた用具（キット：kit）を提供しており、前記装置は異なる所定圧力レベルを規定している。好ましくは、キット内の個々の各装置が特定の圧力レベルと関連付けられ得るように、前記キットの各装置は、ユーザによって容易に特定可能である。例えば、キットの各装置の所定の限界圧力レベルを装置の視認できる表面に表示することもできる。

更なる態様においては、ここに開示されている圧力リリーフ装置と空圧タイヤとの組み合わせが提供される。例えばタイヤのステムを用い、例えば１つの一体ユニットを形成して、圧力リリーフ装置を永久的にタイヤと一体化することができ、或いは、タイヤのステムに取り外し可能に装着することもできる。また、本発明は、空圧タイヤ用のリム（rim）も提供するものである。該リムは、本発明に係る圧力リリーフ装置を備え、該圧力リリーフ装置は、随意的に、タイヤ膨張用のバルブと一体である。更に、本発明は、かかるリム及び空圧タイヤを備えた車輪を提供している。

本発明に係る圧力リリーフ装置の実施形態が、添付図面を参照して以下に説明される。

本発明の第１の実施形態を説明する図である。 本発明の第１の実施形態を説明する図である。 本発明の第２の実施形態を説明する図である。 本発明の第２の実施形態を説明する図である。 本発明の第３の実施形態を説明する図である。

圧力リリーフ装置１００は、本体１０２と、タイヤバルブ（不図示）のステムを解放（リリース：release）するためのピン１０４とを備えている。前記ピン１０４は、本体の通路１０６内に摺動（スライド：slide）するように装着されている。本体の底部は、タイヤのバルブ（不図示）を中央で本体内に受容するための室（チャンバ：chamber）１１６を形造っている。挿入要素（エレメント：element）１１８が、本体の底部内に嵌合されている。
前記挿入エレメントは、圧力リリーフ装置をタイヤバルブに取り付けるためのネジ部１２０を形造っている。前記ピン１０４は、長手方向に延びるエア導通路１０８と、横方向に延びる入口部１１０及び横方向に延びる出口部１１２と共に、丸みが付けられた端末部１１３及び１１５を形造っている。ピン１０４は前記通路１０６内で長手方向に摺動可能であり、通路１０６の拡径部１０７は、ピン１０４の太くなった部分１０９を収容している。前記拡径部１０７の上下の端末部が、ピン１０４の最大ストローク（stroke）を定めている。

前記本体１０２は、例えばポンプやコンプレッサのような膨張用装置を受容するための空洞（キャビティ：cavity）部の形で入口領域１２４を有する上部１２２を備えている。本体は内部中間部１２６を更に備え、この中間部１２６は、ネジ部１２８によって上部１２２にネジ込まれている。前記中間部１２６は、前記拡径部１０７を形造っている。更に、本体は、前述のような挿入エレメントと共に、外側部分１３０を備えている。

前記本体内には、圧縮バネ１３４を含む圧力リリーフ機構が設けられており、前記圧縮バネ１３４の一端は前記中間部１２６に定置され、他端は閉塞エレメント１３６に作用している。前記閉塞エレメントは環状（リング状）の弾性的な閉塞部材１３８を保持しており、該閉塞部材１３８は、図１で示される閉塞形態では、流路１４０を閉じた状態に維持している。代替的には、４つの弾性的な閉塞部材１３８が備えられる。
前記外側部分１３０と閉塞エレメント１３６との間にキャビティ若しくはチャンバ１４２が形成されており、このキャビティ１４２は、通路１４４を介して外部環境と連通している。封止（シール：seal）部材１４６は、ピンと本体内の通路との間のシールをもたらし、ピンの外表面に沿った意図しないエア漏れを防止している。
前記シール部材１４６は、本体内のエア圧力が当該シール部材を前記ピンとシール係合せしめるように配設されている。本体の前記上部は、例えば入口領域１２４の底部に、シール部１４７を形成することができ、該シール部１４７は、好ましくは、入口領域１２４内の入口圧力が当該シール部を前記ピンとシール係合せしめるように配設されている。このシール部の代わりとして、別物のシール部材（不図示）が設けられてもよい。

前記圧力リリーフ装置は、次のように操作される：装置は、挿入エレメント１１８のネジ部１２０を用いて、タイヤバルブの外表面部に締め付けられ、それにより、タイヤバルブはチャンバ部１１６内に受容される。その後、例えばエアホースノズルのような、加圧源に接続された膨張用の装置が、膨張用装置のステム（不図示）をピン１０４の上部表面１１３に接触させて、本体１０２の上部１２２に取り付けられる。
それにより、ピン１０４は、当該ピン１０４の下端表面１１５が、タイヤに連繋したバルブステム（不図示）の上端に当接し、それによりタイヤバルブを開弁させるまで押し下げられる。ピン１０４内の通路１０８を通って、前記加圧源からタイヤの内部にエアが流入する。従って、チャンバ部１１６及び流路１４０内のエア圧力は、基本的にタイヤ圧力と等しい。
エア導通路および流路１４０内の圧力は、閉塞部材１３８に力を加える。流路１４０内の圧力が、従ってタイヤ内の圧力が、或る境界レベルに達すると、閉塞部材１３８に対して上向きに作用する力が、圧縮バネ１３４の下向きに作用する力に打ち勝つに十分となる。従って、流路１４０，キャビティ部１４２及び通路１４４を通って、エアは外部環境に漏れ出ることができる。

前記限界圧力レベルは、圧縮バネ１３４の特性，閉塞部材１３８の表面積および圧縮バネ１３４の歪み量によって定まる。圧縮バネの歪み量は、上部１２２の変位（回転）によって変化し得る。

図３及び図４は本発明に係る圧力リリーフ装置の第２の実施形態を示し、また、図５は第３の実施の形態を示している。以下においては、図１及び図２の一方の実施形態と図３−図５の他方の実施形態との相違点のみが論じられる。同一の作用をなす同一の要素または複数の要素が図３−図５の実施形態に在る範囲では、かかる要素は、図１及び図２における場合と同様の参照符号によって同一のものと見なされる。従って、図１及び図２に関連して上記に含まれるかかる要素の記載は、図３−図５の以下の記載にも当て嵌まることが理解されよう。図３−図５の装置は、図１及び図２の装置と同様のやり方で作動する。

図３−図５の実施形態では、ピン２０４は、端末が開口した管状パイプの形態で設けられている。ピン２０４の開口端末を閉塞するために、入口領域１２４には、第１挿入部材２０６が設けられている。図４に詳細が示されているように、第１挿入部材２０６は、本体上部１２２の内壁に対して符号２１２の箇所で、周縁が塞がっている。この第１挿入部材２０６には、横向きに延びる入口ポート（port）２１０が設けられている。反対側、つまりピン２０４の出口端部には第２挿入部材２１４が設けられ、該第２挿入部材２１４は、ピン２０４の内径よりも小さい外径を有しており、その結果、環状の出口流路２１２が設けられている。

図５の実施形態では、図１−図４の実施形態で存在する中間部１２６が省かれている。リング状のエレメント２２６が随意的に設けられ、このリング状エレメント２２６の高さが、バネ２３４の歪み量を、従って、リリーフ限界圧力を決定付ける。

本体１０２の外側部分１３０と本体上部１２２とを、１つの単一要素として形成するようにしてもよい。

Claims (12)

1. −内部にチャンバを有する本体と；
   −膨張用装置に接続可能なエア入口部と；
   −タイヤのバルブに接続可能なエア出口部と；
   −前記タイヤの膨張中、前記膨張用装置から前記タイヤにエアを導く導通路と；
   −前記本体内の通路内に軸方向へスライドするように配置されたピンであって、前記エア入口部からエア出口部まで伸長し、前記タイヤのステムを解放することができない第１位置と前記ステムを解放し得る第２位置との間でスライド可能なピンと；
   −前記チャンバ内の圧力が所定レベルを超えるときには、前記チャンバからエアを開放する圧力リリーフ機構と；を備え、
   前記導通路は前記ピン内の通路として設けられている、
   ことを特徴とする空圧タイヤ用の圧力リリーフ装置。
2. 前記圧力リリーフ機構は前記本体内に配置されたバネ要素を備え、該バネ要素は、閉塞素子が前記所定の圧力レベルで開くように当該閉塞素子に閉止力を加える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記圧力リリーフ機構は前記チャンバを外部環境へ接続させる通路を備え、該通路は通常時は前記閉塞素子によって閉じられており、該閉塞素子は、前記チャンバ内の圧力による力が圧力リリーフ機構の反対作用の閉止力を超えるときには、チャンバ内の圧力が前記閉塞素子に力を作用させて前記通路を開かせるように、配設されている、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記圧力リリーフ機構は前記ピンと同軸に伸長する圧縮バネを備えている、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記圧縮バネの歪みは前記所定の圧力レベルを調節するために調節可能である、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記ピンは前記本体内の前記通路内でガイドされ、前記ピンは、前記通路の拡径部分に収容される太くなった部分を有しており、該太くなった部分と前記拡径部分とが、前記本体内における前記ピンの軸方向の保持性をもたらす、ことを特徴とする請求項１から５の何れか一に記載の装置。
7. 前記ピンは前記本体内の前記通路内でガイドされ、少なくとも一つの弾性シール部材が前記ピンと前記通路の間のシールを形成しており、前記弾性シール部材は、前記本体内のエア圧力の作用の下で前記ピン及び通路とシール係合せしめられるように配設されている、ことを特徴とする請求項１から５の何れか一に記載の装置。
8. 前記ピン内の前記通路は、少なくとも一つの、横方向に延びる入口部分と横方向に延びる出口部分とを備えている、ことを特徴とする請求項１から７の何れか一に記載の装置。
9. 前記横方向に延びる出口部分は前記チャンバに繋がっている、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記横方向に延びる出口部分は、前記タイヤの膨張中、当該タイヤのステムと係合することを企図した前記ピンの端部から、ある距離をおいて配置されている、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の装置。
11. 前記ピン内の前記通路は端末が開口している、ことを特徴とする請求項１から１０の何れか一に記載の装置。
12. 請求項１から１１の何れか一に記載の圧力リリーフ装置を備えている、ことを特徴とする空圧タイヤ。

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