JP7095191B1 - Tire automatic air supply device - Google Patents
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Abstract
【課題】ピストン軸等の破損が生じにくくて信頼性が高くコンパクトなタイヤ自動給気装置を提供する。【解決手段】タイヤ自動給気装置100は、ピストン104よりも上側の外部側空間106が外部に常時連通するように構成されたシリンダ108と、ピストン104の上昇過程においてピストン104よりも下側の中間空間110の負圧と外部側空間106の圧力との差圧により外部側空間106から中間空間110に空気が流入し、下降過程において中間空間110から外部側空間106への空気の流れを制限するように構成された非対称通気部112と、シリンダ108の外周面との間にタイヤ側空間114を形成する外装体116と、中間空間110からタイヤ側空間114への空気の流れを許容し、その逆の空気の流れを阻止するシリンダ逆止弁118と、ピストン104を下方に付勢する弾性部材120と、を備える。【選択図】図3An object of the present invention is to provide a highly reliable and compact automatic tire air supply device in which damage to a piston shaft or the like is unlikely to occur. An automatic tire air supply device (100) includes a cylinder (108) configured such that an external space (106) above a piston (104) always communicates with the outside, and a Due to the differential pressure between the negative pressure in the intermediate space 110 and the pressure in the outer space 106, air flows from the outer space 106 into the intermediate space 110, restricting the flow of air from the intermediate space 110 to the outer space 106 during the descent process. and an exterior body 116 that forms a tire-side space 114 between the asymmetrical ventilation portion 112 configured to allow air to flow from the intermediate space 110 to the tire-side space 114, It has a cylinder check valve 118 that blocks the reverse air flow, and an elastic member 120 that biases the piston 104 downward. [Selection drawing] Fig. 3
Description
本発明は、自転車、車椅子、自動二輪車等のタイヤ内に自動的に空気を供給するためのタイヤ自動給気装置に関する。 The present invention relates to an automatic tire air supply device for automatically supplying air into tires of bicycles, wheelchairs, motorcycles and the like.
自転車等は適正なタイヤの空気圧の下で用いられることが望ましい。しかしながら、タイヤチューブの表面やバルブ等から少しずつ空気が漏れるため経時的にタイヤの空気圧は減少する。これを放置するとタイヤと地表面の間の摩擦抵抗が増大したりタイヤの摩耗やパンクが生じやすくなる。タイヤの空気圧を適正に保持するために手動の空気ポンプや電動コンプレッサーによりタイヤに給気するメンテナンスが行われる。また、本来のバルブに代えてタイヤのバルブステムに装着されてタイヤに空気を自動的に給気するタイヤ自動給気装置が知られている(例えば特許文献1~3参照)。 It is desirable that bicycles and the like be used under appropriate tire pressure. However, since air leaks little by little from the surface of the tire tube, valves, etc., the air pressure of the tire decreases over time. If this is left unattended, the frictional resistance between the tire and the ground surface will increase, and tire wear and puncture will easily occur. Maintenance is performed to supply air to the tires by a manual air pump or electric compressor in order to maintain the tire pressure properly. Further, there is known an automatic tire air supply device that is mounted on a valve stem of a tire instead of the original valve to automatically supply air to the tire (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
特許文献1の実施例1(図4等)に開示されるタイヤ自動給気装置はバルブステム内に収容されるシリンダと、シリンダ内を摺動自在のピストンと、ピストンの下側(タイヤの径方向外側)に取付けられたピストン軸と、ピストン軸の下端に取付けられた緩衝体と、緩衝体と共にピストン軸及びピストンを下方に付勢する弾性体と、シリンダの上部の内側に取付けられ外部からシリンダへの空気の流入を許容しその逆の空気の流れを阻止する第1逆止弁と、シリンダの上部の外側に取付けられシリンダとバルブステムとの間へのシリンダからの空気の流入を許容しその逆の空気の流れを阻止する第2逆止弁と、を備えている。タイヤチューブに充分な量の空気が入っているときは緩衝体はタイヤチューブから離間しておりタイヤが転動してもピストンは動かない。一方、タイヤチューブの空気の量がある程度減ってくるとタイヤが転動して緩衝体が地面に近い位置に来たときに緩衝体がタイヤチューブに当接して弾性体の付勢力に抗して緩衝体、ピストン軸及びピストンが上方に移動する。これによりピストンよりも上のシリンダ内の空気が加圧されて第2逆止弁を介してシリンダとバルブステムとの間へシリンダから空気が流入しタイヤに空気が給気される。なお、タイヤがさらに転動して緩衝体が地面から離れた位置に来るとピストンは弾性体の付勢力によりタイヤの径方向外側に移動する。これによりピストンよりも上のシリンダ内は減圧され、第1逆止弁を介して外部からシリンダ内に空気が流入する。 The tire automatic air supply device disclosed in the first embodiment (FIG. 4 and the like) of Patent Document 1 includes a cylinder housed in a valve stem, a piston slidable in the cylinder, and a lower side of the piston (tire diameter). The piston shaft attached to the outside in the direction), the shock absorber attached to the lower end of the piston shaft, the elastic body that urges the piston shaft and the piston downward together with the shock absorber, and the elastic body attached to the inside of the upper part of the cylinder from the outside. A first check valve that allows the inflow of air into the cylinder and blocks the flow of air in the opposite direction, and a first check valve that is mounted on the outside of the upper part of the cylinder and allows the inflow of air from the cylinder between the cylinder and the valve stem. It is equipped with a second check valve that blocks the flow of air in the opposite direction. When the tire tube contains a sufficient amount of air, the shock absorber is separated from the tire tube and the piston does not move even if the tire rolls. On the other hand, when the amount of air in the tire tube decreases to some extent, when the tire rolls and the shock absorber comes close to the ground, the shock absorber comes into contact with the tire tube and resists the urging force of the elastic body. The shock absorber, piston shaft and piston move upward. As a result, the air in the cylinder above the piston is pressurized, air flows from the cylinder between the cylinder and the valve stem via the second check valve, and air is supplied to the tire. When the tire rolls further and the shock absorber comes to a position away from the ground, the piston moves outward in the radial direction due to the urging force of the elastic body. As a result, the pressure inside the cylinder above the piston is reduced, and air flows into the cylinder from the outside through the first check valve.
また、特許文献1の実施例4(図25等)に開示されるタイヤ自動給気装置はピストンに取付けられた第2逆止弁を備えている。この第2逆止弁はシリンダ内のピストンよりも上の部分からピストンよりも下の部分への空気の流入を許容しその逆の空気の流れを阻止するようになっている。またシリンダの下部の側方に通気口が形成されている。また、緩衝体とピストン軸の間に揺動桿が取付けられている。なお、実施例1(図4等)に開示されるタイヤ自動給気装置と異なり、シリンダの上部の外側の逆止弁は取付けられていない。他の構成は実施例1(図4等)に開示されるタイヤ自動給気装置と同様である。実施例4に開示されるタイヤ自動給気装置は、ピストンが弾性体の付勢力に抗して上方に移動すると、ピストンよりも上のシリンダ内の空気が加圧され第2逆止弁を介してピストンの上側からピストンの下側に空気が流入する。そしてタイヤの転動に伴って緩衝体が地面から離れた位置に来るとピストンは弾性体の付勢力によりタイヤの径方向外側に移動する。これによりシリンダ下部の通気口からバルブステム内に空気が流入しタイヤに給気される。この際、ピストンよりも上のシリンダ内は減圧され、第1逆止弁を介して外部からシリンダ内に空気が流入する。これらの特許文献1に開示されるタイヤ自動給気装置は通常のバルブを取付けるための袋ナットによってバルブステムに取付けられるように構成されており、大部分がバルブステム内に収容されるのでコンパクトである。 Further, the automatic tire air supply device disclosed in Example 4 (FIG. 25, etc.) of Patent Document 1 includes a second check valve attached to a piston. This second check valve allows the inflow of air from the portion above the piston in the cylinder to the portion below the piston and blocks the flow of air in the opposite direction. In addition, a vent is formed on the side of the lower part of the cylinder. Further, a swing rod is attached between the shock absorber and the piston shaft. Unlike the tire automatic air supply device disclosed in Example 1 (FIG. 4 and the like), the check valve on the outer side of the upper part of the cylinder is not attached. Other configurations are the same as those of the tire automatic air supply device disclosed in the first embodiment (FIG. 4 and the like). In the tire automatic air supply device disclosed in the fourth embodiment, when the piston moves upward against the urging force of the elastic body, the air in the cylinder above the piston is pressurized and through the second check valve. Air flows from the upper side of the piston to the lower side of the piston. Then, when the shock absorber comes to a position away from the ground as the tire rolls, the piston moves outward in the radial direction due to the urging force of the elastic body. As a result, air flows into the valve stem from the vent at the bottom of the cylinder and is supplied to the tire. At this time, the pressure inside the cylinder above the piston is reduced, and air flows into the cylinder from the outside through the first check valve. The automatic tire air supply device disclosed in Patent Document 1 is configured to be attached to the valve stem by a cap nut for attaching a normal valve, and is compact because most of it is housed in the valve stem. be.
特許文献2に開示されるタイヤ自動給気装置は袋ナットに代えてバルブステムの螺合部にシリンダの下部が螺合するように構成されている。また、中空のピストン軸を介してタイヤ内に空気が給気されるように構成されている。なお、ピストンが弾性体の付勢力に抗して上方に移動すると、ピストンよりも上のシリンダ内の空気が加圧されてタイヤ内に空気が給気される点は特許文献1の実施例1に開示されるタイヤ自動給気装置と同じである。
The automatic tire air supply device disclosed in
また、特許文献3に開示されるタイヤ自動給気装置は袋ナットのようなネジ部を備え、このネジ部に第1シリンダの下端が取付けられている。中空の揺動桿と第2シリンダの間の隙間や溝を介してタイヤチューブ内に空気が給気されるように構成されている。また、中空の揺動桿の中に摩擦部材が取付けられており摩擦部材にピストン軸が取付けられている。緩衝体を介して揺動桿に所定の加速度以上の力がかかると摩擦部材がピストン軸(または揺動桿)に対して摺動し揺動桿やピストン軸の破損が生じにくいようになっている。なお、ピストンが弾性体の付勢力に抗して上方に移動すると、ピストンよりも上のシリンダ内の空気が加圧されてタイヤに給気される点は特許文献1の実施例1や特許文献2に開示されるタイヤ自動給気装置と同じである。 Further, the automatic tire air supply device disclosed in Patent Document 3 is provided with a screw portion such as a cap nut, and the lower end of the first cylinder is attached to this screw portion. Air is supplied into the tire tube through a gap or groove between the hollow rocking rod and the second cylinder. Further, a friction member is mounted in a hollow swing rod, and a piston shaft is mounted on the friction member. When a force exceeding a predetermined acceleration is applied to the swing rod via the shock absorber, the friction member slides with respect to the piston shaft (or swing rod), and the swing rod and the piston shaft are less likely to be damaged. There is. It should be noted that when the piston moves upward against the urging force of the elastic body, the air in the cylinder above the piston is pressurized and the tire is supplied with air, according to Example 1 of Patent Document 1 and Patent Document. It is the same as the tire automatic air supply device disclosed in 2.
ところでタイヤの空気の減り具合やタイヤのサイズによってはピストンストロークが長くなることがある。このためピストンがシリンダの上部の逆止弁等に干渉する可能性がある。これにより逆止弁やその周辺部分、あるいはピストン軸が破損する可能性がある。逆止弁やその周辺部分が破損するとタイヤへの給気ができなくなる可能性がある。また、ピストン軸の破損によってタイヤチューブが破損する可能性もある。特許文献1に開示されるタイヤ自動給気装置は大部分がタイヤチューブのバルブステム内に収容されるため、長いピストンストロークが想定される場合でもピストンが干渉しないような長いシリンダを採用できない場合がある。 By the way, the piston stroke may become longer depending on the degree of tire air reduction and the size of the tire. Therefore, the piston may interfere with the check valve or the like on the upper part of the cylinder. This may damage the check valve, its peripheral parts, or the piston shaft. If the check valve and its surroundings are damaged, it may not be possible to supply air to the tires. In addition, the tire tube may be damaged due to the damage of the piston shaft. Since most of the automatic tire air supply device disclosed in Patent Document 1 is housed in the valve stem of the tire tube, it may not be possible to adopt a long cylinder that does not interfere with the piston even if a long piston stroke is assumed. be.
一方、特許文献2に開示されるタイヤ自動給気装置については、長いピストンストロークでもピストンが干渉しないような長いシリンダを採用することが可能であるが、干渉が避けられたとしても地面の段差等でピストンが急激に上方に移動するとピストンよりも上のシリンダ内の圧力が一時的に過大となりピストン軸等が破損する可能性がある。
On the other hand, for the automatic tire air supply device disclosed in
また、特許文献3に開示されるタイヤ自動給気装置は、緩衝体を介して揺動桿に所定の加速度以上の力がかかると摩擦部材がピストン軸(または揺動桿)に対して摺動するため揺動桿やピストン軸の破損が生じにくいようになっているが、シリンダにはピストンの移動領域に加えて揺動桿の移動領域も設ける必要があるため長手方向にサイズが大きくなってしまうという問題がある。また、摩擦部材とピストン軸(または揺動桿)との摺動面が摩耗して摩擦力が低下するとタイヤチューブへの充分な給気ができなくなる可能性がある。 Further, in the automatic tire air supply device disclosed in Patent Document 3, the friction member slides with respect to the piston shaft (or the swing rod) when a force equal to or higher than a predetermined acceleration is applied to the swing rod via the shock absorber. Therefore, the swing rod and the piston shaft are less likely to be damaged, but the cylinder needs to be provided with a swing rod movement region in addition to the piston movement region, so the size increases in the longitudinal direction. There is a problem that it will end up. Further, if the sliding surface between the friction member and the piston shaft (or the swing rod) is worn and the frictional force is reduced, sufficient air supply to the tire tube may not be possible.
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであって、ピストン軸等の破損が生じにくくて信頼性が高くコンパクトなタイヤ自動給気装置を提供することをその課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a highly reliable and compact automatic tire air supply device in which damage to the piston shaft and the like is unlikely to occur.
本発明は、棒状体でバルブステムに挿入されタイヤが転動してバルブステムが地面に近づいたときに上方に突き上げられるように構成されたピストン軸と、ピストン軸に取付けられたピストンと、筒状体でピストンを摺動自在に収容しピストンよりも上側の外部側空間が外部に常時連通するように構成されたシリンダと、ピストンの上昇過程においてシリンダのピストンよりも下側の中間空間の負圧と外部側空間の圧力との差圧により外部側空間から中間空間に空気が流入し、ピストンの下降過程において中間空間から外部側空間への空気の流れを制限するように構成された非対称通気部と、シリンダを収容しシリンダの外周面との間にタイヤ内に連通するタイヤ側空間を形成する外装体と、中間空間からタイヤ側空間への空気の流れを許容し、その逆の空気の流れを阻止するシリンダ逆止弁と、ピストンを下方に付勢する弾性部材と、を備えるタイヤ自動給気装置により上記課題を解決したものである。 The present invention has a piston shaft that is inserted into the valve stem as a rod and is configured to be pushed upward when the tire rolls and the valve stem approaches the ground, a piston attached to the piston shaft, and a cylinder. A cylinder that is configured to slidably accommodate the piston in a shape so that the external space above the piston is always in communication with the outside, and the negative of the intermediate space below the piston in the ascending process of the piston. Asymmetric ventilation configured to allow air to flow from the external space into the intermediate space due to the differential pressure between the pressure and the pressure in the external space, limiting the flow of air from the intermediate space to the external space during the ascending process of the piston. An exterior body that accommodates the piston and forms a tire-side space that accommodates the cylinder and communicates within the tire, and allows air flow from the intermediate space to the tire-side space, and vice versa. The above problem is solved by an automatic tire air supply device including a cylinder check valve that blocks the flow and an elastic member that urges the piston downward.
なお、タイヤの転動に伴いバルブステムが地面近傍に位置するときと地面から最も離れたときとでタイヤ自動給気装置の上下の姿勢が逆転するが、本出願では便宜上、バルブステムが地面近傍に位置するときのタイヤ自動給気装置の姿勢を基準としてタイヤ自動給気装置に関する上下の姿勢を表記することとする。 As the tire rolls, the vertical posture of the automatic tire air supply device reverses when the valve stem is located near the ground and when it is farthest from the ground. However, in this application, the valve stem is located near the ground for convenience. The vertical posture of the tire automatic air supply device will be described based on the posture of the tire automatic air supply device when it is located at.
このタイヤ自動給気装置はピストンよりも上側の外部側空間が外部に常時連通するように構成されている。そして非対称通気部は、ピストンの上昇過程においてシリンダの内側のピストンよりも下側の中間空間の負圧と外部側空間の圧力(大気圧)との差圧により外部側空間から中間空間に空気が流入するように構成されている。したがって、ピストンの上昇過程において大気圧以上の圧力がピストンに作用することがない。また、シリンダが外装体の中に収容されるのでシリンダがバルブステムの中に収容される構成よりもシリンダの設計の自由度が高い。したがって、長いピストンストロークでもピストンがシリンダの上部の部材に干渉することがないような長さのシリンダを採用できる。よって、ピストン軸等の破損が生じにくい。また、シリンダの長さはピストンの移動領域に対応するだけの長さとすればよいので長手方向に必要十分なコンパクトな設計とすることができる。 This tire automatic air supply device is configured so that the outer space above the piston always communicates with the outside. In the asymmetric vent, air flows from the external space to the intermediate space due to the difference pressure between the negative pressure in the intermediate space below the piston inside the cylinder and the pressure in the external space (atmospheric pressure) during the ascending process of the piston. It is configured to flow in. Therefore, the pressure above the atmospheric pressure does not act on the piston in the process of ascending the piston. Further, since the cylinder is housed in the exterior body, the degree of freedom in designing the cylinder is higher than that in the configuration in which the cylinder is housed in the valve stem. Therefore, it is possible to adopt a cylinder having a length such that the piston does not interfere with the member on the upper part of the cylinder even with a long piston stroke. Therefore, the piston shaft and the like are less likely to be damaged. Further, since the length of the cylinder may be long enough to correspond to the moving region of the piston, it is possible to make the design compact enough necessary and sufficient in the longitudinal direction.
なお、シリンダの内周面はピストンが摺動する下側部分と下側部分よりも直径が大きくピストンとの間に隙間を形成する上側部分とで構成されておりシリンダの内周面とピストンとが非対称通気部を構成するとよい。この非対称通気部は、シンプルな構成でありながらピストンの上昇過程においてシリンダの内周面の上側部分とピストンとの間の隙間を介してピストンよりも下側の中間空間の負圧とピストンよりも上側の外部側空間の圧力(大気圧)との差圧により外部側空間から中間空間に小さな抵抗で空気が流入する。また、ピストンの下降過程においてはシリンダの内周面の下側部分とピストンとが摺動することによりピストンよりも下側の中間空間からピストンよりも上側の外部側空間への空気の流れを制限できる。 The inner peripheral surface of the cylinder is composed of a lower portion on which the piston slides and an upper portion having a diameter larger than that of the lower portion and forming a gap between the piston and the inner peripheral surface of the cylinder and the piston. May form an asymmetric vent. Although this asymmetric ventilation part has a simple structure, the negative pressure in the intermediate space below the piston and the negative pressure of the piston through the gap between the upper part of the inner peripheral surface of the cylinder and the piston during the ascending process of the piston. Air flows from the external space into the intermediate space with a small resistance due to the differential pressure from the pressure (atmospheric pressure) in the upper external space. Further, in the descending process of the piston, the lower part of the inner peripheral surface of the cylinder and the piston slide to limit the air flow from the intermediate space below the piston to the outer space above the piston. can.
また、非対称通気部はピストンに設置されたピストン逆止弁でもよい。 Further, the asymmetric ventilation portion may be a piston check valve installed on the piston.
また、シリンダには内周面から外周面まで貫通する通気孔が形成され、シリンダの外周面には弾性を有する筒状体で通気孔を覆う弁部材が緊縛状態で嵌合され、通気孔と弁部材がシリンダ逆止弁を構成してもよい。このような通気孔と弁部材で構成されるシリンダ逆止弁はシンプルでコンパクトである。 In addition, a ventilation hole is formed in the cylinder that penetrates from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface, and a valve member that covers the ventilation hole with an elastic tubular body is fitted in a tightly bound state on the outer peripheral surface of the cylinder to form a ventilation hole. The valve member may constitute a cylinder check valve. A cylinder check valve composed of such a vent and a valve member is simple and compact.
また通気孔がシリンダの長手方向の離れた位置に複数形成されていてもよい。例えば、1つの通気孔がシリンダの下端近傍に形成されていればピストンよりも下側の中間空間の空気のほとんどをタイヤ内に給気することができる。また、他の通気孔が下死点のピストンよりも上側に形成されていれば、ピストンが下死点に位置する状態で手動の空気ポンプや電動コンプレッサーによってピストンよりも上側の外部側空間からこの通気孔を介してタイヤ側空間に空気を給気することができる。 Further, a plurality of ventilation holes may be formed at positions separated from each other in the longitudinal direction of the cylinder. For example, if one ventilation hole is formed near the lower end of the cylinder, most of the air in the intermediate space below the piston can be supplied into the tire. Also, if other vents are formed above the bottom dead center piston, this from the external space above the piston by a manual air pump or electric compressor with the piston located at bottom dead center. Air can be supplied to the tire side space through the ventilation holes.
本発明によれば、ピストン軸等の破損が生じにくくて信頼性が高くコンパクトなタイヤ自動給気装置を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a highly reliable and compact automatic tire air supply device in which the piston shaft and the like are less likely to be damaged.
図1及び2に示されるように、本発明の第1実施形態に係るタイヤ自動給気装置100は、自転車10の車輪12のバルブステム14に取付けられて使用されるものである。なお、図1には自転車10の前輪が描かれているがタイヤ自動給気装置100は後輪にも取付け可能である。図3に示されるように、タイヤ自動給気装置100は、棒状体でバルブステム14に挿入されタイヤ16が転動してバルブステムが地面に近づいたときに上方に突き上げられるように構成されたピストン軸102と、ピストン軸102に取付けられたピストン104と、筒状体でピストン104を摺動自在に収容しピストン104よりも上側の外部側空間106が外部に常時連通するように構成されたシリンダ108と、ピストン104の上昇過程においてシリンダ108のピストン104よりも下側の中間空間110の負圧と外部側空間106の圧力との差圧により外部側空間106から中間空間110に空気が流入し、ピストン104の下降過程において中間空間110から外部側空間106への空気の流れを制限するように構成された非対称通気部112と、シリンダ108を収容しシリンダ108の外周面との間にタイヤ16内に連通するタイヤ側空間114を形成する外装体116と、中間空間110からタイヤ側空間114への空気の流れを許容し、その逆の空気の流れを阻止するシリンダ逆止弁118と、ピストン104を下方に付勢する弾性部材120と、を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the tire automatic
自転車10の車輪12は、タイヤ16と、チューブ(図示省略)とリム18とを備える構成である。バルブステム14はチューブの内周部に設置されリム18の内周壁の貫通孔を挿通し車輪12の径方向内側に突出している。なお、タイヤはチューブレスタイヤであってもよい。この場合、バルブステムはリムに設置される。
The
ピストン軸102は、金属製の細い棒状体である。ピストン軸102の下端には揺動桿122が取付けられている。揺動桿122は細い金属製の筒状体で上側の一部がピストン軸12の下端に嵌合し他の部分がピストン軸102よりも下方に延在している。揺動桿122の下端には緩衝体124が取付けられている。緩衝体124は揺動桿122よりも直径が大きいゴム製の円柱状体で上側の中心に穴が形成されている。この穴において緩衝体124は揺動桿122の下端に嵌合している。揺動桿122の外周には保護体126が嵌合している。保護体126はゴム製の筒状体で下端が緩衝体124の上端に接している。保護体126は揺動桿122よりも上に延在しピストン軸102を収容している。保護体126の上端近傍部分の外周には金属製の筒状体のシール管128が配置されている。シール管128の内径は保護体126の外径よりも大きく、シール管128と保護体126の間には隙間が形成されている。この隙間を介してタイヤ側空間114からバルブステム14内に空気が給気されるようになっている。なお、シール管128は保護体126の外周に嵌合していてもよい。この場合、シール管128の内周面に長手方向(上下方向)に沿って溝が形成され、この溝を介してタイヤ側空間114からバルブステム14内に空気が給気されるようになっていてもよい。シール管128の外周の上端には鍔部が形成されている。なお、シール管128の外周の上端の鍔部はシール管とは別体の環状の部材で内周においてシール管と嵌合してもよい。また、環状の部材は外周において取付螺部と嵌合してもよい。シール管128の外周にはゴム製の筒状体のシール130が嵌合している。
The
ピストン104は、ピストン軸102に取付けられた芯部104Aと外周部104Bとで構成されている。芯部104Aは金属製でピストン軸102の上端に嵌合する筒状部と筒状部の上端の周囲に形成された円形の鍔部とを有して構成されている。外周部104Bはゴム製の環状体で芯部104Aの筒状部の外側面に嵌合し鍔部の下面に接している。
The
シリンダ108はタイヤ16の径方向の幅よりもやや長い金属製の筒状体である。シリンダ108の内周面132はピストン104が摺動する下側部分132Aと下側部分132Aよりも直径が大きくピストン104との間に隙間を形成する上側部分132Bとで構成されている。このシリンダ108の内周面132とピストン104とが非対称通気部112を構成している。シリンダ108の下端には底壁部134が嵌合している。底壁部134は金属または硬質ゴムの円板状体である。底壁部134の中心には貫通孔が形成されており、この貫通孔にはピストン軸102が摺動自在に挿通されている。シリンダ108の上端には頭部136が嵌合している。頭部136は金属製の部材でシリンダ108の上端に嵌合する下端部と、下端部の上側に形成された鍔部と、鍔部の上側に形成された切頭円錐形の螺部とで構成されている。頭部136の中心には貫通孔が形成されている。頭部136の螺部にはキャップ138が螺合している。キャップ138は切頭円錐形のゴム製の部材で上面部の中心に貫通孔が形成されている。このキャップ138の貫通孔と頭部136の貫通孔を介してシリンダ108におけるピストン104よりも上側の外部側空間106が外部(大気)に常時連通するように構成されている。シリンダ108は、タイヤ16の空気が減少し、緩衝体124がタイヤ16のチューブの径方向内側の部分(チューブレスタイヤの場合はタイヤの径方向内側の部分)の内周面に当接する状態までピストン104が上昇しても弾性部材120を限界まで圧縮したりピストン104が頭部136に干渉しないような長さを有している。
The
シリンダ108には内周面から外周面まで貫通する通気孔140、142が形成されている。シリンダ108の外周面には弾性を有する筒状体で通気孔140、142を覆う弁部材144が緊縛状態で嵌合されている。これら通気孔140、142と弁部材144がシリンダ逆止弁118を構成している。通気孔140はシリンダ108の底面(底壁部134の上面)に近い位置に形成されている。一方、通気孔142は、シリンダ108の下側部分132Aであって、下死点の位置のピストン104よりも上方の位置に形成されている。シリンダ逆止弁118は2つのシリンダ逆止弁の役割を兼ねており、実質的に2つのシリンダ逆止弁が備えられている。
Vent holes 140 and 142 penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface are formed in the
外装体116はシリンダ108よりも直径が大きい金属製の筒状体でシリンダ108と同軸的に配置されている。外装体116の下端には取付螺部146が嵌合している。取付螺部146は金属製の筒状体で内周面に雌ねじが形成されている。タイヤ自動給気装置100は取付螺部146よって車輪12のバルブステム14の雄ねじに(袋ナットに代えて)螺合して取付けられるようになっている。外装体116の内側において取付螺部146の上端はシール管128の鍔部の下面に接している。シール管128は鍔部において取付螺部146に取付けられている。なお、シール管128の鍔部の上面とシリンダ108の下端との間には上下方向の隙間が形成されている。外装体116の上端はシリンダ108の上端よりも低い位置にあり、頭部136の鍔部との間に上下方向の隙間を有している。外装体116の上端の内側には上側環状部材150が嵌合している。上側環状部材150の内側にはシリンダ108が嵌合している。シリンダ108は上側環状部材150を介して外装体116に支持されている。
The
弾性部材120はコイルスプリングでありピストン104と頭部136との間に装架されている。なお、ピストン104の芯部104Aと頭部136の下端部がばね座となっている。第1実施形態では弾性部材120がピストン104に直接当接してピストン104を下方に付勢している。常態(タイヤ16に十分な空気が入っている状態)でピストン104は弾性部材120に付勢されて下死点(底壁部134に当接する位置)に保持されるようにピストン軸102、揺動桿122等の寸法が設計される。また、常態でピストン104は下死点の近傍で僅かに往復するようにピストン軸102、揺動桿122等の寸法が設計される。人が乗った状態ではタイヤ16の地面に近い部分は人と自転車10の重量によって加圧されチューブまたはタイヤの内周面が径方向の内側の方へに変形する。したがって、タイヤ自動給気装置100が地面の近くに位置する場合と地面から離れた場合とでチューブまたはタイヤの内周面と緩衝体124との位置関係が変化する。一例としてタイヤ自動給気装置100が地面の近くに位置する状態で緩衝体124がタイヤ16のチューブまたはタイヤの径方向外側の部分の内周面に当接または近接し、ピストン104が下死点に位置するように設計または設定される。この場合、タイヤ16が転動してもピストン104は下死点に保持される。また、他の一例としてタイヤ自動給気装置100が地面から離れた状態で緩衝体124がタイヤ16のチューブまたはタイヤの径方向外側の部分の内周面に当接または近接し、ピストン104が下死点に位置するように設計または設定される。この場合、タイヤ16が転動するとピストン104は下死点の近傍で僅かに往復する。なお、ピストン104がシリンダ108の内周面132の上側部分132Bに達するまでは給気は行われない。上側部分132Bと底壁部134との間隔の設計によって給気が開始されるピストン104のストローク量を調整できる。
The
次にタイヤ自動給気装置100の作用について説明する。上記のように常態で緩衝体124はタイヤ16のチューブ(またはタイヤ)の径方向外側の部分の内周面に当接または近接し、ピストン104は下死点に保持される。あるいはピストン104は下死点の近傍で僅かに往復する。常態よりもタイヤ16の空気が減った状態ではタイヤ16の転動に伴ってタイヤ自動給気装置100が地面に近い位置に来たときに緩衝体124がタイヤ16のチューブ(またはタイヤ)の径方向外側の部分の内周面に当接し、揺動桿122、ピストン軸102を介してピストン104が弾性部材120の付勢力に抗して上方に付勢されシリンダ108内を常態よりも上方の位置まで移動する。ピストン104がシリンダ108の内周面132の下側部分132Aを移動しているときはピストン104は下側部分132Aと摺動するので(ピストン104と下側部分132Aとの間に殆ど隙間がないので)中間空間110に空気は殆ど入らない。したがって、中間空間110は負圧となる。ピストン104がさらに上昇し上側部分132Bまで移動するとピストン104と上側部分132Bとの間の隙間を介して外部側空間106から負圧状態の中間空間110に空気が流れ込む。
Next, the operation of the tire automatic
タイヤ16が転動してタイヤ自動給気装置100が地面から離れた位置に来るとピストン104は弾性部材120に付勢されて下方(径方向外側)に移動する。ピストン104がシリンダ108の内周面132の下側部分132Aまで移動すると中間空間110の空気はピストン104によって圧縮されて正圧となり、シリンダ逆止弁118を構成する弁部材144が押し広げられ通気孔140、142を介して中間空間110からタイヤ側空間114に空気が流入する。これによりタイヤ16内に空気が給気される。タイヤ16に十分な空気が給気されるとタイヤ自動給気装置100が地面に近い位置に来てもピストン104は下死点に保持される。あるいはピストン104は下死点の近傍で(上側部分132Bよりも下側で)微小量往復する。これによりタイヤ自動給気装置100によるタイヤ16への給気は完了する。なお、上記の1回のサイクルで常態に戻ることもあり、また上記と同様のサイクルが複数回繰り返されて常態に戻ることもある。
When the
タイヤ自動給気装置100はピストン104よりも上側の外部側空間106が外部に常時連通するように構成されている。そして非対称通気部112は、ピストン104の上昇過程においてシリンダ108の内側のピストン104よりも下側の中間空間110の負圧と外部側空間106の圧力との差圧により外部側空間106から中間空間110に空気が流入するように構成されている。したがって、ピストン104の上昇過程において大気圧以上の圧力がピストン104に作用することがない。また、シリンダ108が外装体116の中に収容されるのでシリンダ108がバルブステム14の中に収容される構成よりもシリンダ108の設計の自由度が高い。したがって、長いピストンストロークでも弾性部材120を限界まで圧縮したりピストン104がシリンダ108の上部の部材(本第1実施形態では頭部136)に干渉しないような長さのシリンダ108を採用することができる。よって、ピストン軸102等の破損が生じにくい。また、シリンダ108の長さはピストン104の移動領域に対応するだけの長さとすればよいので長手方向に必要十分なコンパクトな設計とすることができる。
The tire automatic
また、非対称通気部112は、シンプルな構成でありながらピストン104の上昇過程においてシリンダ108の内周面132の上側部分132Bとピストン104との間の隙間を介してピストン104よりも下側の中間空間110の負圧とピストン104よりも上側の外部側空間106の圧力(大気圧)との差圧により外部側空間106から中間空間110に小さな抵抗で空気が流入する。また、ピストン104の下降過程においてはシリンダ108の内周面132の下側部分132Aとピストン104とが摺動するのでピストン104よりも下側の中間空間110からピストン104よりも上側の外部側空間106への空気の流れを制限できる。
Further, although the
また、通気孔140はシリンダ108の下端近傍に形成されているのでピストン104よりも下側の中間空間110の空気のほとんどをタイヤ16内に給気することができる。一方、通気孔142は下死点のピストン104よりも上側に形成されているので、常態(ピストン104が下死点に位置する状態)では手動の空気ポンプや電動コンプレッサーによってピストン104よりも上側の外部側空間106から通気孔142を介してタイヤ側空間114に空気を給気することができる。
Further, since the
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図4に示されるように、第2実施形態に係るタイヤ自動給気装置200は、ピストン204にピストン逆止弁270が設置されており、このピストン逆止弁270が非対称通気部を構成している。また、シリンダ208の内周面232の直径は一定である。他の構成要素は第1実施形態に係るタイヤ自動給気装置100と同じまたは類似であるので同じ構成要素については第1実施形態と同一符号を付することとして説明を省略する。また、類似の構成要素については第1実施形態と共通の部材名を付することとして第1実施形態と異なる点について簡単に説明し、第1実施形態と共通の点については説明を適宜省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 4, in the tire automatic
ピストン軸202はピストン軸102よりも長く下端に緩衝体224が直接取付けられている。揺動桿222も揺動桿122よりも長くピストン軸202との間に隙間を有してピストン軸202と同軸的に配置され、下端は緩衝体224の上端に接している。シール管228もシール管128よりも長く揺動桿222を摺動自在に収容している。なお、シール管228と揺動桿222との間に保護体126のようなゴム製の筒状体は設けられていない。シール管228の上端の内側にはばね座部材272が嵌合している。ばね座部材272はシール管228に嵌合する筒状部と天板部で構成され天板部の中心には貫通孔が形成されている。天板部の貫通孔にはピストン軸202が挿通している。なお、天板部の貫通孔とピストン軸202との間には隙間が設けられている。この隙間を介してタイヤ側空間114はシール管228内の空間と連通している。また、シール管228の内周面と揺動桿222の外周面との間には空気が通気できる隙間があり、この隙間を介してタイヤ側空間114からバルブステム14内に空気が給気されるようになっている。なお、シール管228の内周面及び揺動桿222の外周面の少なくとも一方に長手方向(上下方向)の溝(図示省略)が形成され、この溝を介してタイヤ側空間114からバルブステム14内に空気が給気されるようになっていてもよい。シール管228の上端の外側には下側環状部材248が嵌合している。下側環状部材248は取付螺部146の上端の内側に嵌合している。シール管228は下側環状部材248を介して取付螺部146に支持されている。
The
ピストン204は、ピストン逆止弁270と外周部204Bとで構成されている。図5に示されるように、ピストン逆止弁270は、弁体274と、弁座部材276と、天板部278とで構成されている。弁体274はピストン軸202の上端に取付けられた円板または円柱状の部材で下面は下方に向かって縮径するテーパ面となっている。弁座部材276は円筒状体で弁座部材276の下半部の内径は一定で弁体274の外径よりも小さい。一方、弁座部材276の上半部の内径は上方に向かって拡大している。すなわち、弁座部材276の上半部の内周面は上方に向かって拡径する円錐面である。天板部278は弁体274の上端を覆っている。弁体274は弁座部材276の上半部と天板部278で囲まれる空間に収容されている。弁体274が弁座部材276のテーパ面に当接する位置と弁体274が天板部278に当接する位置との間で弁体274はこの空間内で上下方向の所定の間隔を移動できるようになっている。天板部278における弁体274と当接しない部分には上下方向に貫通する通気孔280が形成されている。
The
シリンダ208はシリンダ108と異なり上記のように内周面232の直径が一定である。シリンダ208の下端には底壁部134と同様の底壁部234が嵌合している。通気孔140と同様の通気孔240がシリンダ208の底面(底壁部234の上面)に近い位置に形成されている。一方、通気孔142よりも上側の位置に通気孔242が形成されている。シリンダ208の外周面には弾性を有する環状の帯状体で通気孔240、242を覆う個別に覆う弁部材244A、244Bが緊縛状態で嵌合されている。通気孔240と弁部材244Aはシリンダ逆止弁218Aを構成している。通気孔242と弁部材244Bはシリンダ逆止弁218Bを構成している。すなわち2つのシリンダ逆止弁が備えられている。
Unlike the
外装体216は外装体116よりも若干短い。一方、上側環状部材250は上側環状部材150よりも長い筒状体である。上側環状部材250の上端はシリンダ208の上端と同様に頭部136の鍔部に当接している。一方、上側環状部材250の下端は弁部材244Bの上端に近接している。
The
弾性部材220はばね座部材272の天板部と緩衝体224との間に装架されている。第2実施形態では弾性部材220が緩衝体224及びピストン軸202を介して間接的にピストン204を下方に付勢している。常態(タイヤ16に十分な空気が入っている状態)でピストン204は弾性部材220付勢されて下死点(底壁部234に当接する位置)に保持されている。また常態で緩衝体224はタイヤ16のチューブ(またはタイヤ)の径方向外側の部分の内周面から径方向内側に所定の間隔離れた位置に保持されている。
The
次にタイヤ自動給気装置200の作用について説明する。上記のように常態で緩衝体224はタイヤ16のチューブ(またはタイヤ)の径方向外側の部分の内周面に当接または近接し、ピストン204は下死点に保持される。あるいはピストン204は下死点の近傍で僅かに往復する。常態よりもタイヤ16の空気が減った状態ではタイヤ16の転動に伴ってタイヤ自動給気装置200が地面に近い位置に来たときに緩衝体224がタイヤ16のチューブ(またはタイヤ)の径方向外側の部分の内周面に当接して弾性部材220の付勢力に抗して上方に付勢され、緩衝体224及びピストン軸202とともにピストン204も常態よりも上方の位置まで移動する。このピストン204の上昇過程ではピストン逆止弁270の弁体274が天板部278に当接し、弁体274と弁座部材276のテーパ面との間には隙間が形成される。これにより天板部の通気孔280、及び弁体274と弁座部材276のテーパ面との隙間を介して外部側空間106から中間空間110に空気が流れ込む。
Next, the operation of the tire automatic
タイヤ16が転動してタイヤ自動給気装置200が地面から離れた位置に来ると緩衝体224は弾性部材220に付勢されて下方(径方向外側)に移動しピストン204も下方に移動する。このピストン204の下降過程では弁体274が弁座部材276のテーパ面に当接し、弁体274と弁座部材276の間に隙間は形成されない。したがって、中間空間110の空気はピストン204によって圧縮されて正圧となり、シリンダ逆止弁218A、218Bを構成する弁部材244A、244Bが押し広げられ通気孔240、242を介して中間空間110からタイヤ側空間114に空気が流入する。これによりタイヤ16内に空気が給気される。タイヤ16に十分に空気が給気されるとタイヤ自動給気装置200が地面に近い位置に来てもピストン204は下死点に保持される。あるいはピストン204は下死点の近傍で僅かに往復する。これによりタイヤ自動給気装置200によるタイヤ16への給気は完了する。第2実施形態では、ピストン204が下死点の近傍で僅かに往復する場合も僅かな給気が行われる。
When the
なお、上記第2実施形態においてピストン逆止弁270は、テーパ面が形成された弁体274と、テーパ面が形成された弁座部材276と、を有する構成であるが、ピストンの上昇過程で外部側空間から中間空間に空気が流れ込み、ピストンの下降過程では中間空間から外部側空間への空気の流れが制限されて中間空間の空気が圧縮されればピストン逆止弁の構成は特に限定されない。例えば、弁体は球形であってもよい。また、ピストン軸は弁座部材に取付けられ、球形の弁体が弾性部材により弁座部材の天板部に向かって付勢される構成としてもよい。この場合、天板部には上方に向かって縮径するテーパ面の通気孔が形成され、球形の弁体が通気孔のテーパ面に当接/離間する構成としてもよい。また、図6に示される他の構造例のようなピストン逆止弁及びピストンであってもよい。ピストン304は金属製の有底の筒状体の本体304Aと、ゴム製の外周部304Bと、ピストン逆止弁370を備えている。本体304Aは底壁においてピストン軸202の上端部と結合されている。また、本体304Aの側壁には貫通孔372が形成されており、その周囲には弾性を有する環状または筒状の弁部材374が緊縛状態で嵌合されている。これら貫通孔372及び弁部材374がピストン逆止弁370を構成している。また、ピストン逆止弁はリードバルブであってもよい。
In the second embodiment, the
また、上記第1及び第2実施形態においてシリンダ108に2つの通気孔140、142が形成され、シリンダ208に2つの通気孔240、242が形成されているが、シリンダの長手方向の離れた位置に3以上の通気孔が形成されていてもよい。また、シリンダに通気孔が1つだけ形成されていてもよい。また、シリンダ逆止弁は底壁部134、224に貫通孔が形成され、この貫通孔がリードで開閉されるリードバルブであってもよい。
Further, in the first and second embodiments, two
また、上記第1実施形態においてピストン軸102及び揺動桿122は保護体126に収容されているがピストン軸102及び/または揺動桿122の屈曲や折損によるタイヤチューブまたはタイヤの損傷が問題とならない場合は保護体を備えていない構成でもよい。また、上記第1実施形態において揺動桿122は筒状体であるが揺動桿は密着したコイルばねのような構成でもよい。また、上記第1実施形態においてピストン軸102は揺動桿122を介して緩衝体124に結合されているが揺動桿を備えておらずピストン軸が緩衝体に直接結合される構造でもよい。
Further, in the first embodiment, the
また、上記第1及び第2実施形態においてタイヤ自動給気装置100、200を自転車に適用して例が示されているが、上記第1及び第2実施形態及び本発明に係るタイヤ自動給気装置は車椅子、自動二輪車等にも適用可能である。
Further, although an example is shown in which the tire automatic
本発明は、自転車、車椅子、自動二輪車等のタイヤ内に自動的に空気を供給するためのタイヤ自動給気装置に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an automatic tire air supply device for automatically supplying air into tires of bicycles, wheelchairs, motorcycles and the like.
10 自転車
12 車輪
14 バルブステム
16 タイヤ
18 リム
100、200 タイヤ自動給気装置
102、202 ピストン軸
104、204、304 ピストン
106 外部側空間
108、208 シリンダ
110 中間空間
112 非対称通気部
114 タイヤ側空間
116、216 外装体
118、218A、218B シリンダ逆止弁
120、220 弾性部材
122、222 揺動桿
124、224 緩衝体
126 保護体
128、228 シール管
130 シール
132、232 内周面
132A 下側部分
132B 上側部分
140、142、240、242 通気孔
144、244A、244B 弁部材
270、370 ピストン逆止弁(非対称通気部)
10
Claims (5)
前記ピストン軸に取付けられたピストンと、
筒状体で前記ピストンを摺動自在に収容し前記ピストンよりも上側の外部側空間が外部に常時連通するように構成されたシリンダと、
前記ピストンの上昇過程において前記シリンダの前記ピストンよりも下側の中間空間の負圧と前記外部側空間の圧力との差圧により前記外部側空間から前記中間空間に空気が流入し、前記ピストンの下降過程において前記中間空間から前記外部側空間への空気の流れを制限するように構成された非対称通気部と、
前記シリンダを収容し前記シリンダの外周面との間に前記タイヤ内に連通するタイヤ側空間を形成する外装体と、
前記中間空間から前記タイヤ側空間への空気の流れを許容し、その逆の空気の流れを阻止するシリンダ逆止弁と、
前記ピストンを下方に付勢する弾性部材と、
を備えるタイヤ自動給気装置。 A piston shaft that is inserted into the valve stem with a rod-shaped body and is configured to be pushed upward when the tire rolls and the valve stem approaches the ground.
With the piston attached to the piston shaft,
A cylinder configured to slidably accommodate the piston in a cylindrical body so that the outer space above the piston always communicates with the outside.
In the ascending process of the piston, air flows from the external space into the intermediate space due to the differential pressure between the negative pressure in the intermediate space below the piston and the pressure in the external space of the cylinder, and the piston An asymmetric vent that is configured to limit the flow of air from the intermediate space to the external space during the descent process.
An exterior body that accommodates the cylinder and forms a tire-side space that communicates with the outer peripheral surface of the cylinder and communicates with the inside of the tire.
A cylinder check valve that allows air flow from the intermediate space to the tire side space and blocks the opposite air flow.
An elastic member that urges the piston downward, and
Tire automatic air supply device equipped with.
前記シリンダの内周面は前記ピストンが摺動する下側部分と前記下側部分よりも直径が大きく前記ピストンとの間に隙間を形成する上側部分とで構成されており該シリンダの内周面と前記ピストンとが前記非対称通気部を構成するタイヤ自動給気装置。 In claim 1,
The inner peripheral surface of the cylinder is composed of a lower portion on which the piston slides and an upper portion having a diameter larger than that of the lower portion and forming a gap between the piston and the inner peripheral surface of the cylinder. A tire automatic air supply device in which the piston and the piston form the asymmetric ventilation portion.
前記非対称通気部は前記ピストンに設置されたピストン逆止弁であるタイヤ自動給気装置。 In claim 1,
The asymmetric ventilation unit is a tire automatic air supply device which is a piston check valve installed on the piston.
前記シリンダには内周面から前記外周面まで貫通する通気孔が形成され、前記シリンダの外周面には弾性を有する筒状体で前記通気孔を覆う弁部材が緊縛状態で嵌合され、前記通気孔と前記弁部材が前記シリンダ逆止弁を構成するタイヤ自動給気装置。 In claim 1 ,
A ventilation hole penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface is formed in the cylinder, and a valve member covering the ventilation hole with an elastic tubular body is fitted to the outer peripheral surface of the cylinder in a tightly bound state. A tire automatic air supply device in which a ventilation hole and the valve member constitute the cylinder check valve.
前記通気孔が前記シリンダの長手方向の離れた位置に複数形成されたタイヤ自動給気装置。 In claim 4,
A tire automatic air supply device in which a plurality of ventilation holes are formed at positions apart from each other in the longitudinal direction of the cylinder.
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