(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤをホイールのリムに組み付けてなり、吐出能力Ｅ（ｋＰａ・ｃｃ／ｈｒ）が下記式を満足するようにした気体圧縮機をホイールに取り付け、タイヤとリムによって形成される内空洞と該気体圧縮機とを連通させ、該気体圧縮機を常時作動状態にすることによって前記内空洞に加圧気体を注入させるようにしたタイヤ／ホイール組み立て体。
Ｅ＝α・Ｖ・Ｐ・１０-5
ただし、α＝１．５以上
Ｖ：タイヤとリムによって形成される内空洞の容積（ｃｃ）
Ｐ：前記内空洞に充填される使用内部圧力（ｋＰａ）
【請求項２】
前記気体圧縮機をホイールの回転軸付近に取り付けた請求項１記載のタイヤ／ホイール組み立て体。
【請求項３】
前記内空洞の内圧を検出してこの内圧が所定値以下になったときに前記気体圧縮機を作動させて前記内空洞に加圧気体を注入させる装置を取り付けた請求項１又は２記載のタイヤ／ホイール組み立て体。
【請求項４】
前記気体圧縮機の動力源が電気又は熱である請求項１、２又は３記載のタイヤ／ホイール組み立て体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ内圧をほぼ一定に保持することができるタイヤ／ホイール組み立て体（すなわち、車輪）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤ内部には空気等の気体が充填されるが、この気体はタイヤ部材を浸透して徐々に漏れ出し、タイヤ内圧の低下がもたらされる。このタイヤ内圧の低下は、２．５〜３％／月程度である。気体透過量としては、乗用車用タイヤで２００ｋＰａの空気が１ｃｃ／ｈｒ程度であり、また、トラックバス用タイヤでは８００ｋＰａの空気が５ｃｃ／ｈｒ程度である。
【０００３】
タイヤ内圧が低下した場合、その都度、空気入れポンプ等により内圧を充填していたが、これでは手間がかかって面倒であり、また、タイヤ内圧をほぼ一定に保持するのは困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、簡易にタイヤ内圧をほぼ一定に保持することができるタイヤ／ホイール組み立て体を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のタイヤ／ホイール組み立て体は、タイヤをホイールのリムに組み付けてなり、吐出能力Ｅ（ｋＰａ・ｃｃ／ｈｒ）が下記式を満足するようにした気体圧縮機をホイールに取り付け、タイヤとリムによって形成される内空洞と該気体圧縮機とを連通させ、該気体圧縮機を常時作動状態にすることによって前記内空洞に加圧気体を注入させるようにしたことを特徴とする。
Ｅ＝α・Ｖ・Ｐ・１０-5
ただし、α＝１．５以上
Ｖ：タイヤとリムによって形成される内空洞の容積（ｃｃ）
Ｐ：前記内空洞に充填される使用内部圧力（ｋＰａ）
【０００６】
このように気体圧縮機をホイールに取り付け、この気体圧縮機の吐出能力Ｅ（ｋＰａ・ｃｃ／ｈｒ）が上記式を満足するようにしたため、タイヤとリムによって形成される内空洞すなわちタイヤ内部から気体が漏れ出してタイヤ内圧が低下するのに合わせて、常時作動状態にした気体圧縮機から気体をタイヤ内部に注入させることにより、簡易にタイヤ内圧をほぼ一定に保持することが可能となる。
【０００７】
ここで、“リム”とは、ホイールの外周をなす部分をいう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のタイヤ／ホイール組み立て体の一例のタイヤ子午線方向要部断面を示す。図１において、タイヤ１がホイール２のリム３に組み付けられている。ホイール２の外側部の周辺部には、気体圧縮機４が取り付けられている。この気体圧縮機４は、パイプ５を介して、タイヤ１とリム３によって形成される内空洞６に連通している。また、ホイール２の周辺部には、気体圧縮機４に隣接して圧縮機制御スイッチ７と電源８とが配されている。リム３には、圧力解放バルブ９が配されているが、これはなくてもよい。圧縮機制御スイッチ７はなくともよい。これは長期間使用しない場合の時等に、気体圧縮機４を常時運転して電源の不要な消費を回避するものである。気体としては、例えば、空気、窒素ガスなどが挙げられる。
【０００９】
気体圧縮機４は、小型のものがよい。小型のものは、ホイールへの取り付けが容易となり、また、車載のポンプから圧力を導入する場合のように大がかりの車両の改造が不要となるからである。また、気体圧縮機４は、ロータリー方式でもレシプロ方式でもよい。
【００１０】
気体圧縮機４の取り付け位置は、ホイール２のいずれの箇所でもよいが、タイヤ回転時の質量バランスの観点からホイールの回転軸付近であるのがよい。また、図２のようにリム３のドロップ部の凹み部の空間に取り付けてもよい。気体圧縮機４を取り付けた場合に、質量アンバランスが生じてそれが無視できない大きさであれば、カウンターのバランスウエイトを対抗位置に配置しておくことが好ましい。なお、気体圧縮機４をホイール２に取り付けたときにタイヤに接触させないようにするのがよい。接触させると、タイヤ回転に際して繰り返されるタイヤの動きによる振動が伝達されて気体圧縮機４がこわれる等の不都合が生じるからである。気体圧縮機４は、１個又は複数個取り付ければよい。
【００１１】
気体圧縮機４は常時作動状態におくのがよく、これによってタイヤ内圧（内空洞６の内圧）を常に所望の値に維持することができる。ここで、“常時作動状態”とは、連続的または短時間の間欠的に作動する状態をいう。したがって、時間と共に圧力が低減することがないので、従来のように内圧を補充するまでの間の内圧低下によるタイヤ転動抵抗の増加やタイヤ耐久性の低下をもたらさない。このためには、内空洞６の内圧を検出してこの内圧が所定値以下になったときに気体圧縮機４を作動させて内空洞６に加圧気体を注入させる装置を付加するのがよい。
【００１２】
また、過度の圧力注入による危険防止のために、タイヤ内圧を検知して圧力解放バルブ９を制御したりするのが好ましい。さらに好ましくは、これらの設定圧力が外部から可変となっている機構を有するとよい。また、ホイール外側部に手動スイッチを取り付け、そのスイッチを手動で操作するようにしてもよい。或いは、車両の走行・停止に合わせて気体圧縮機４を間欠作動させるようにしてもよい。いずれにしても、必要な気体の量、すなわちタイヤ部材から漏れ出す気体の量に見合った分を内空洞６に注入できればよい。
【００１３】
気体圧縮機４を作動させるための動力源としては、電気又は熱を用いればよい。図１では電源８による電気を用いている。すなわち、電気を動力源として電気モーターにより気体圧縮機４を作動させて空気等の気体を圧縮して内空洞６内に送り込む。電源８としては、例えば、図１のようにホイール２に取り付けたバッテリーでよい。または、図２のように車載バッテリーから導いてもよい。電気エネルギーは取り扱いが容易であるので便利で好ましい。また、ホイール近傍のブレーキからブレーキング時に発生する熱を動力源として利用すると、熱エネルギーの有効利用となり一層好ましい。すなわち、ホイール内側部はブレーキング熱により高温になる。この温度と外気との温度差を利用して、ホイール近傍に配置された熱発電モジュールで発電し、その電気を動力源とすればよい。熱発電モジュールの熱発電素子としては、例えば、ペルチエ効果によるものなどが挙げられる。
【００１４】
また、動力源として、太陽光等の光を利用したり、腕時計の振り子発電のように回転中のホイールの振動から振り子などの機構で発電した電気を利用することもできる。
【００１５】
給排気バルブについては、図１に示すようにホイール２の外側部に気体圧縮機４を取り付ける場合には、気体圧縮機４から内空洞６の内部への圧力導管（パイプ５）とリリースバルブ等の排気バルブ（圧力解放バルブ９）とをホイール２に一体的に取り付けると連通穴加工を最小限にとどめられてよい。さらに、内空洞６に気体を充填する通常の圧力注入バルブをホイール２に一体的に取り付けてもよい。また、リム３のドロップ部の凹み部の空間に気体圧縮機４を取り付ける場合には、気体圧縮機４への電力供給線等を前記一体化給排気バルブに取り付けるのが好ましい。
【００１６】
図２に、本発明の別の態様をそれぞれ示す。図２では、リム３のドロップ部の凹み部の空間に気体圧縮機４が取り付けられている。気体圧縮機４には、作動時に内空洞６内に矢印で示すように気体を注入できるように、外気に連通する吸気管１０が配置されている。また、気体圧縮機４には、圧縮機制御スイッチ７を介して車載バッテリーに接続する電力供給線１１が取り付けられている。
【００１７】
つぎに、気体圧縮機４の吐出能力Ｅ（ｋＰａ・ｃｃ／ｈｒ）について述べる。ここで、吐出能力Ｅ（ｋＰａ・ｃｃ／ｈｒ）とは、気体圧縮機４を作動状態にした場合においてタイヤ内圧を低下させずに維持できる気体吐出能力をいう。この吐出能力Ｅ（ｋＰａ・ｃｃ／ｈｒ）は、下記式を満足する。
Ｅ＝α・Ｖ・Ｐ・１０-5
ただし、
α＝１．５以上
Ｖ：タイヤとリムによって形成される内空洞の容積（ｃｃ）
Ｐ：前記内空洞に充填される使用内部圧力（ｋＰａ）
すなわち、気体圧縮機４の吐出能力Ｅは、内空洞の容積Ｖと内空洞に充填される使用内部圧力Ｐによる。内圧減少が同一比率であっても、内圧を一定に維持するにはタイヤの大きさ、すなわち容積Ｖに応じた気体吐出量が必要であり、また、使用内部圧力Ｐに応じた気体吐出量が必要であるからである。一方、タイヤ種類や使用環境によって変化する圧力減少率に応じて気体吐出量を加減して（係数α）、所望の内圧に維持することが必要だからである。
【００１８】
係数αは１．５以上であり（α＝１．５以上）、その上限を１３．０とするのがよい（α＝１３．０以下）。すなわち、１．５≦α≦１３．０であるのがよい。
【００１９】
【実施例】
▲１▼  標準的乗用車用タイヤの１８５／６５Ｒ１４サイズ（容積Ｖ＝２５０００ｃｃ、使用内部圧力Ｐ＝２００ｋＰａ）について、室温２５℃における圧力低下率を求めた（実施例１〜３、比較例１）。この結果を表１に示す。
【００２０】
この圧力低下率は、使用内圧（Ｐo ）を充填した後、２４時間後にＰo に再調整のうえ、圧力（Ｐt ）を２４時間毎に測定し、圧力変化率（Ｐt ／Ｐo ）を時間（ｔ：日）のｅｘｐ関数（Ｐt ／Ｐo ＝ｅｘｐ（−ａ・ｔ））式に回帰して漏れ係数（ａ）を得る。この漏れ係数（ａ）を用いて、ｔ＝３０を代入して、１−Ｐt ／Ｐo を１月後の圧力低下率とする。
【００２１】
気体圧縮機を装着した実施例１〜３では、その気体圧縮機を常時作動状態とした。なお、気体圧縮機を間欠作動させる場合には、その作動時間比率に見合って内圧を維持できる吐出能力を有する気体圧縮機を装着すればよい。比較例１では気体圧縮機を装着していない。
【００２２】
【表１】
0004349707.tif 000002
【００２３】
表１から明らかなように、比較例１のタイヤでは、１月当たり２．５％の圧力低下を生ずる。実施例１では、α＝１．０の吐出能力を有する気体圧縮機を装着したが、効果はあるものの顕著ではない。しかし、実施例２におけるようにα＝１．５とすると、圧力低下率１．２％に止まり、明確な効果を発揮できる。すなわち、タイヤ使用中に気体を追加注入するインターバルをほぼ倍増できる（換言すれば、気体を注入するタイミングを倍にのばすことができる）。さらに、α＝３．５とした実施例３では、内圧低下は生じなかった。したがって、α＝１．５を下限とするのがよい。
【００２４】
▲２▼  トラックバス用１０００Ｒ２０サイズのタイヤ（（容積Ｖ＝１４５０００ｃｃ、使用内部圧力Ｐ＝８００ｋＰａ）について、上記▲１▼におけると同様に圧力低下率を求めた（実施例４、比較例２）。実施例４では気体圧縮機を装着しているが、比較例２では装着していない。この結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
0004349707.tif 000003
【００２６】
表２から明らかなように、比較例２のタイヤでは、１月当たり２．０％の圧力低下を生ずるが、α＝３．０とした実施例４では、内圧低下は生じなかった。
【００２７】
▲３▼  標準的乗用車用タイヤの１８５／６５Ｒ１４サイズ（容積Ｖ＝２５０００ｃｃ、使用内部圧力Ｐ＝２００ｋＰａ）について、最内層の空気透過防止層（インナーライナー層）を除去したタイヤ（実施例５、比較例３）と、除去しないタイヤ（比較例１）とを用いて、上記▲１▼におけると同様に圧力低下率を求めた。ここで、比較例１は、上記▲１▼における比較例１と同様のものである。この結果を表３に示す。
【００２８】
【表３】
0004349707.tif 000004
【００２９】
表３から明らかなように、比較例１のタイヤでは、１月当たり２．５％の圧力低下を生じるが、インナーライナー層を配置しない比較例３のタイヤでは８．９％の圧力低下を生じてしまう。インナーライナー層を配置しない実施例５では、α＝１３．２の吐出能力を有する気体圧縮機を装着しているため、十分に圧力を維持することが可能であった。
【００３０】
この結果、インナーライナー層を除去した軽量なタイヤでも長期間使用可能とすることができ、また、このように気体透過が最も劣悪な条件でもα＝１３．０程度とすれば所望の効果を得ることが判る。一方、単に内圧を維持するためにはどんな条件でも維持可能とするαの大きな気体圧縮機を装着すればよいが、しかし、このためには気体圧縮機の大型化、重量増加を伴い経済性・実用性がなくなる。そこで、本発明では、実用的なαの上限を１３．０とするのが好ましいとしている。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、タイヤ／ホイール組み立て体において、吐出能力Ｅ（ｋＰａ・ｃｃ／ｈｒ）が下記式を満足するようにした気体圧縮機をホイールに取り付け、タイヤとリムによって形成される内空洞と該気体圧縮機とを連通させ、該気体圧縮機を常時作動状態にすることによって前記内空洞に加圧気体を注入させるようにしたため、簡易にタイヤ内圧をほぼ一定に保持することが可能となる。また、本発明では、車両に取付け取り外しが容易なホイールに気体圧縮機を取り付けるため、その取り付けが容易となり、したがってどのような車両にも装着可能な簡便性がある。
Ｅ＝α・Ｖ・Ｐ・１０-5
ただし、α＝１．５以上
Ｖ：タイヤとリムによって形成される内空洞の容積（ｃｃ）
Ｐ：前記内空洞に充填される使用内部圧力（ｋＰａ）
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤ／ホイール組み立て体の一例のタイヤ子午線方向要部断面である。
【図２】本発明のタイヤ／ホイール組み立て体の別例のタイヤ子午線方向要部断面である。
【符号の説明】
１  タイヤ
２  ホイール
３  リム
４  気体圧縮機
５  パイプ
６  内空洞
７  圧縮機制御スイッチ
８  電源
９  圧力解放バルブ
１０  吸気管１０
１１  電力供給線
【図１】
0004349707.tif 000005
【図２】
0004349707.tif 000006