JPH09503848A - 圧力表示型のタイヤ膨張バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 タイヤ膨張用バルブの弁棒は、次の各部、即ち半径方向外周側の静止部分３と、この静止部分の内部で軸線方向にスライド可能な半径方向内周側の可動部分４と、これら両部分の間に延長した圧縮状態の応動スプリング２０と、これら両部分の間からの空気漏出を阻止すべく、該両部分のうちの一方から延び出て他方へ達している可撓性バリア２３とを備えている。該可撓性バリアは薄壁の軟質弾性材のチューブであって、その両端が弁棒の上記両部分へそれぞれシールされ、その中間部は、弁棒可動部分の外側円筒面１９と静止部分の内側円筒面１２との間の可変長環状空間の中で転動自在に折り返されている。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力表示型のタイヤ膨張バルブ技術分野 本発明は、自動車及び他の車両の空気タイヤを膨張させるためのバルブ、更に 詳しくは、この種のバルブであってタイヤ内部からの空気圧ロスの度合を表示す ることができるタイプのタイヤ膨張バルブに関する。背景技術 従来のタイヤ膨張バルブは、一端側に内ねじを刻設して弁芯を取付けるように した筒形の弁棒を備えている。使用に際しては、車輪のリムに設けた、いわゆる 弁穴にこの弁棒が挿入され、空気をタイヤ内へ送入するためのタイヤ膨脹用流路 を提供する。チューブレス型タイヤの場合には、弁穴内において弁棒はリムに対 し封止（シール）される。いわゆる「スナップイン型」（ワンタッチ押込み型） の弁にあっては、弁棒の基部に設けられている部分、普通は弁棒を包囲し該弁棒 へ固着された弾性体カラーが弁穴に気密状態に嵌合することによりシール作用を 発現するようになっている。「クランプイン型」（把持取付け型）の弁にあって は、リングナットとシールワッシャ等とからなる環状の把持手段によってシール 作用が発現するが、このシールワッシャ等は弁棒を包囲しこれをリムへ固定する ものである。一方、チューブ付きタイヤの場合には、チューブの円筒壁に固着又 は把持されて、タイヤ膨張用空気の流路を形成している。 何れの場合にあっても、弁芯は、弁座を設けた弁体と、この弁座と協働するス プリング付勢の弁部材とを備え、タイヤ膨張用流路を流れる空気を制御する不可 逆弁を構成している。そのような弁芯は取替え可能なものであり、今日では、該 弁芯とこれを受容する弁棒の部分は、断面寸法に関するかぎり全世界的に標準化 されている。 周知のとおり、タイヤの寿命と車両の安全性とは、タイヤが適正空気圧に保た れているか否かにより大きく左右され、この適正空気圧は、車両とタイヤとの組 合せ、タイヤの配置状態、および運転条件により異なる。しかるに、タイヤ空気 圧の定期的チェックを怠る人が多く、また個々のケースにおける適正圧を知らな いことが多い、というのが避けられない現実である。 そのため、タイヤ圧が適正であるか否か等を常時継続的に示すための機器類が 今日まで多数提案されているが、それは、一旦適正圧にセットした後は、使用中 の圧力チェックを不要とし、さらには適正圧を思いだし再度選定するといった作 業を不要化することによって、自動車所有者等の手間を省こうとするものである 。 そのような公知の機器類は、弁棒の自由端または露出端に従来から取付けらて いる泥よけキャップに代えて取付けることができるインジケータを備えたもので ある。かかる補助的インジケータにあっては、一般的に、弁芯部材を弁座から離 間した姿勢に保ちタイヤ内圧を該インジケータへ達せしめ、これを作動状態に維 持する必要があった。しかし残念ながら従来のインジケータでは、弁棒とインジ ケータとの間のシール状態保持の信頼度は低いものであった。したがって、タイ ヤ内部の空気が外へ漏れ出すという事故が頻発し、この種の機器類は今なお十分 普及するには至っていない。 代替措置として、バルブ自体にタイヤ膨張圧を表示させるための手段を内蔵し たインジケータ弁も既に従来から提案されている。典型的には、かかるインジケ ータ弁は「２部材構成型」の弁棒、すなわち外側静止固定部分と該部分に対して 望遠鏡式（テレスコピック）に摺動可能な内側可動部分とからなる弁棒と、両部 分間からの圧漏れを阻止するシール手段と、弁棒の内側可動部分に印加されるタ イヤ圧により変位し得る応動手段とを備えている。即ち、弁棒の可動部分が休止 する位置はタイヤ圧によって決まり、適正空気圧に対応した休止位置からのズレ を外部から視認できる構造とされている。 従来公知のインジケータ弁の１つのタイプは摺動シール機構を採用していて、 シール部材が弁棒を構成する１部材と摺接するようになっている。しかし、かか るシール機構が空気漏れの誘因となることは周知のとおりである。さらに、恐ら く摺動面の状態が経年劣化、汚損または腐食することに起因して悪化することに よって前記シール部材と弁棒可動部材との間の摩擦抵抗が変わってしまうため、 作動が不正確になるという問題もあった。 このような摺動シール機構に固有の欠点を解消すべく、非摺動型のシール機構 を採用することも提案されているが、その機構は、弁棒の１部材から他部材へ延 長し、可動部材の動きを許容する状態で各部材に気密にシールされた可撓性のバ リアを備えたものである。 弁棒可動部分の休止位置を検知するために、応動スプリングと、これに組み合 わせた可撓性バリア型のシール手段とを備えた圧力表示型の従来の膨張弁は、米 国特許第3,230,968号（Struby）と、同第3,811,459号（Schmidt）の明細書に例 示されているが、同様の、但し弁内における全応動力が弾性シール手段により賦 与されるタイプのバルブは、米国特許第5,027,848号（van Leeuwen）の明細書に 例示されている。 これらの明細書から明かなように、可撓性バリア型のシールは２つのタイプ、 即ち、応動スプリングを包み軸線方向に延びた手風琴（アコーデオンに似た小楽 器）型のチューブ又はブーツ（例えばStruby特許の第１〜４図に示された実施例 ）と、多少とも半径方向に延びた（ラジアル型）ダイアフラム（例えばSchmidt 特許の好適実施例、及びStruby特許の第５〜６図の実施例）とに大別できる。発明の開示 本発明は、テレスコピック構造の弁棒と、応動スプリングと、弁棒を構成する 相対運動部分の間からの空気漏れを防止する可撓性バリアとを備えた圧力表示型 の膨張バルブに関する。すなわち本発明は、バルブに内装された補助的インジケ ータと、摺動シールが内装された圧力表示型膨張バルブ自体とに固有であった上 述の諸欠点を解消せんとするものである。 タイヤ膨張用インジケータ弁に絶対欠かせない特性は次の通りである： すなわち、 １．表示（インジケート）内容が正確であること； ２．タイヤ空気圧の微小変化に対応して弁棒可動部分が検知可能な程度に確実に 変位すべきこと、つまり圧変化に対する感度が良好であること； ３．初期設定を行なったのちはリセットが不要であること、つまり安定性が良好 なこと；ならびに ４．タイヤのサービス容量（service capacity）、寿命および作動の安全性を損 なう恐れがなく信頼性良好なこと。 一般的に言えば、可撓性バリアを備えた従来公知のバルブはおしなべて、これ ら特性のうち１項目以上において欠陥が認められる。 Struby特許明細書の中では理想的な形態に図示されているが、応動スプリング を包囲した小アコーデオン筒形バリアが上記特性２を実現し得るほど十分に柔軟 ではないため、該バリア両端間の圧力差に起因してスプリング巻回条の間に襞が 突出して挟み込まれるという、図面上では分からない問題がある。これは上記特 性１を著しく損なうのみならず、他の特性４に関しても有害なことである。 一方、ラジアル型ダイアフラムは、Schmidtのバルブ、或はStrubyの第９〜１ Ｏ図の実施例に係るバルブのように、十分に分厚く且つ強力なものであるが、該 ダイアフラムが（可動部分の運動範囲を制限しているため）上記特性２を顕著に 損なう場合や、あるいは（とくに公知のエラストマー即ち弾性材料にあってはダ イアフラムが経年変化に伴い異なった程度で反力構成要素となるため、相当顕著 に）特性１と３とを損なう場合があり、さらには、特性２のみならず１と３の全 てを損なう場合もある。 もし、ダイアフラムをゆったりとした寸法の、十分薄いものとすれば（Struby の第５〜６図の実施例のように）、やはり理想化した図面では分からないけれど も、ダイアフラム自体の部分的折り重なりや、風船状を呈する膨れ上がり、さら にはスプリング巻回条の間への突出など、という問題が起きる。そのため、ダイ アフラムの膨張収縮に伴い、その接触部分の間の摩擦抵抗を変動させ、しかも圧 変化に対するスプリング応答を拘束して上記特性１を損なう。さらに、薄くて可 撓性のこの種ダイアフラムは、その広大な環状表面域で圧力差を受けるため、そ の周縁域には相当大きな破壊応力が加わり、上記特性４を損なうことになる。 したがって本発明の目的は、上記の４特性のすべてを兼ね備えた膨張バルブを 提供することである。本発明においては、圧力差を印加されるべき非支持状態自 由表面域の寸法を従来品に比べ狭小化してある可撓性バリアを備え、かつ、この バリアが、圧力変化に応動するスプリングの運動範囲に対し何らの制約も課する ことがなく、該スプリングの応動に対して他の如何なる重大影響も及ぼすことが なく、さらに該スプリングには接触しないよう遮断されていることを特徴とする バルブを提供することにより達成される。 本発明に係るタイヤ膨張用バルブに設けられている弁棒は、半径方向外周側に 配置した静止部分と、この静止部分の内部で軸線方向に摺動し得る半径方向内周 側の可動部分と、これら両部分のうちの一方から延び出て他方へ達している応動 スプリングと、該両部分の間からの空気漏出を阻止すべく該両部分のうちの一方 から延び出て他方へ達している可撓性バリアとを備えた構成のもにおいて、前記 可動部分が円筒形の外表面を有し、前記静止部分がこの外表面と同心をなす円筒 形内表面を有していること、前記円筒形外表面の直径は前記円筒形内表面の直径 よりも小であり、該内表面の開放端から突出して、これら円筒形の内外両表面の 間に可変長の環状空間を区画形成していること、並びに、前記バリアが可撓性の チューブであり、該チューブの一端部は前記静止部分に気密状態に止着され、中 間部を隔てて該一端部とは反対側に位置した該チューブの他端部が前記可動部分 に気密状態に止着され、可変長の該中間部が襞状に湾曲して前記環状空間に収容 されていることを特徴とするものである。 好適な実施態様にあっては、前記円筒形内表面が、使用状態ではタイヤ内部に 位置する静止部分の端部（以下、「内端」と記す）から同心状に延び出したスカ ート形部材の半径方向内側の表面であり、前記円筒形外表面は、前記弁棒の可動 部分の内端又はその近傍部が貫通固着されている基底を有したコップ形部材、の 湾曲壁の半径方向外側の表面である。この場合、前記応動スプリングは圧縮スプ リングであり、その一端が前記コップ形部材の内部の受け座に支承されていて、 コップ形部材の壁が、該スプリングを前記バリアチューブの中間部から隔離すべ く配設される。これにより、スプリングは可撓性バリアに接触することがなく、 しかも軸線方向においては全体としてコンパクト化されたバルブ構造となる。図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係る弁棒を備えたタイヤ用バルブの一部を切除した拡大側 面図であり、該弁棒は膨張前のタイヤ内部を臨んだ位置にある。 第２図は、第１図のバルブを第１図と同様に示した図であり、前記弁棒は膨張 後のタイヤ内部を臨んだ状態である。 第３図は、第２図中の円形域Ａを拡大して示す図である。発明を実施するための最良の形態 図示したバルブは、チューブレスタイヤに使用するワンタッチ押込み固定型の ものである。 このバルブは、静止した弁棒部分３と、該静止部分３の中を軸線方向に摺動し 得る可動の弁棒部分４とを備えている。 静止部分３は、剛性の、望ましくは金属製の装填筒５と、該筒５を包囲する弾 性材料成形品の基部カラー６とからなる。該カラー６は装填筒５に単に密外嵌さ せてもよいが、接着等の手段により該筒に固着してあることが望ましい。基部カ ラー６には、車輪のリムに穿ったバルブ穴の内周面へ密着するシール面９の上下 端を画定すべきシール用のフランジ７とビード８とを形成してあるから、このバ ルブは全体として前記リムへ気密状態に固定できる。以上のように、基部カラー ６は従来品と同様のものであり、これ以上の説明は要しない。 本実施例においては、静止した弁棒部分３が、装填筒５の内端部に位置した円 周方向のフランジ１０と、静止した内側円筒面１２を画定している円筒形スカー ト１１とを更に備えている。 可動の弁棒部分４は、剛性の、望ましくはプラスチック製で円筒形のコアホル ダ１３を備えていて、これには他部材当接支承用の内端カラー１４（後記の「ワ ッシャ」）が接着、超音波溶接もしくは他の方法で気密に固着されている。該コ アホルダ１３は、装填筒５の内部に摺動自在に嵌装された部材である。この嵌装 状態は、スカート１１内の空気が大気中へ容易に流出し、或は逆に大気がスカー ト１１内に容易に流入し得るものである。 可動の弁棒部分４は、基底部２５と湾曲壁部２６とを有したカップ１８を更に 備えている。前記コアホルダ１３は、該カップ１８の基底部２５に設けた貫通孔 に貫挿されている。カップ１８の湾曲壁部２６が画定している外側円筒面１９は 内側円筒面１２と同心であるが、後者からは離隔している。 タイヤ膨張用の流路１５は、コアホルダ１３の軸線方向中心部を貫通した状態 に形成してある。該流路の外端域において、通常の逆止弁の芯体１６を気密状態 に取付けるよう、コアホルダ１３が機械加工されているので、当該タイヤは周知 の方法で膨張させることができる。コアホルダ１３の外端部に泥よけキャップ１ ７を被嵌すべく、該外端部には外ねじを刻設してある。 上記膨張バルブは更に、同心状に装着した応動コイルスプリング２０を備えて おり、該スプリング２０はコアホルダ１３に軸線方向に外嵌され、カップ１８の 基底部２５と前記フランジ１０とにより挟圧されている。該スプリング２０は常 時ある程度圧縮された状態にあり、コアホルダ１３が装填筒５に対し相対的に第 １図の位置よりもさらに内方へ変位することのないよう阻止しているが、それは 、これらコアホルダ１３と装填筒５とに各々形成した肩部２１，２２同士が当接 し合うからである。第２図に見られるように、そのような限界位置は、内側円筒 面１２と外側円筒面１９とが軸線方向において常時ある程度以上オーバーラップ した関係を保つよう設定してある。 今説明中の本発明実施例にあっては、可撓性の筒形バリア２３が、弁棒の可動 部分４から静止部分３へ延び、該両者間に架設されている。該筒形バリア２３は 、軟質ゴム等の弾性材料を用いて前記カラー６と一体に成形してあることが望ま しい。 筒形バリア２３を、その外端部において弁芯の静止部分３にシールする ための連結ウェブ２４は、該バリア２３の胴状主要部と前記カラー６との間に一 体的に延出している。該バリアは、その胴状主要部の内端に設けた環状ビード２ ７により弁棒可動部分４にシール固着されているが、該ビード２７は、これを受 容するための環状溝を各々凹設してなる前記カップの基底部２５と、前記当接ワ ッシャ１４との間に係止保持されている。 第１図に明らかなように、可撓性のバリア２３は、スカート１１の外面に外嵌 された外端部と、円筒形の外周面１９に外嵌された内端部とを有する。成形した ままの姿にあっては、該バリアの胴状主要部は大径部分から小径部分へ中間の段 状域を経て移行する連続したスムーズな壁を有した「径違い管」状を呈すること が望ましい。このバルブの組立てに際しては、円筒形の内周面１２と外周面１９ のオーバーラップ部位同士の間で、該バリアの前記段状域は折り返され、第１図 に示した様相を呈する。 しかし他の実施例では、バリアの胴状主要部は直径が一様な１本のチューブで あり、その一端側を強制的に膨張させることにより拡径してある。何れの場合に あっても、このバリア２３の可変長の中間部分２８（第３図参照）は、円筒面１ ２と１９との間で拘束された状態にある。この中間部分は断面Ｕ字形を保ち、第 ３図に矢印で示す如く膨張圧の変化に応じて弁芯の可動部分が動く際に、自分自 身の上へ「巻き込まれ」る観を呈する。両円筒面１２，１９間の距離Ｄは、バリ ア中間部分を構成し常時円筒面１２，１９に接している２つの部位の間に一定の 小さな隙間ｄが確保される限度内で可及的に小であることが望ましい。これによ り、上述の如き中間部分の転動が、上記両部位間の摩擦により阻害されることは なく、しかも圧力差に曝される該バリアの環状域２９の幅を小さくすることがで きる。この隙間ｄは、バリアチューブの壁厚より小、例えばその１／２とし、大 きくとも壁厚の２〜３倍以下とすることが望ましい。かくして、バリアに印加さ れる破壊応力は最小限に抑えられ、前述した要件ないし特性４を満足することが でき、しかも柔軟かつ薄肉で、従って可撓性に優れたバリアを採用することが可 能となる。この特徴は、該バリアチューブが制御下に自由に転動できる構成と相 まって、他の特性１及び３をも保証することになる。 弁棒の可動部分が動いても上記の破壊応力の大きさに変化を来さないことも明 らかであるから、該可動部分の変位を制限するような許容限界は存在しない。従 って、円筒面１２，１９の長さと可撓性バリアの胴状主要部の長さは、前述の要 件ないし特性２を充足するに必要と考えられる程度の応動スプリング変位量を保 証すべく自由に選択し得る。 弁棒の可動部分４が静止部分３から突出する距離の大小がタイヤ膨張圧の高低 を示す。したがって、そのような突出部に適当な指標を付設しておくことにより 膨張圧の適否を知ることができる。 ただ１水準の適正膨張圧のみでよい場合の簡単な実施例にあっては、弁棒の静 止部分３から突出したコアホルダに、３本の着色リングを設けておけば、どのリ ングが前記スリーブ（状の装填筒）の外端に位置しているかを見ることにより、 タイヤの膨張が不十分であるか、（正常な圧を呈すべく）適正に膨張しているか 、又は膨張が過度であるか、を表示させることができよう。しかし、図示実施例 の ように、所定の（複数の）適正圧範囲の何れについても使用可能なようにセット できる装置とすることが望ましい。そのためには、装填筒５にリングナット３１ を取付け、これを出退させることによつて弁棒静止部分の実効長を調節できるよ うにすればよい。この場合には、コアホルダ１３に、例えば着色リング状の１本 の標線３０を設けておき、タイヤを適正圧に初期膨張させたのちリングナット３ １を回し、その（上）縁を該標線に一致させればよい。それ以降の圧変化は、該 ナット３１の縁から標線が乖離した度合によって知ることができる。 以上、本出願の時点において発明者が最良の実施態様と考えたものを説明した が、この実施態様に対しては、下記の特許請求範囲に定義した本発明の範囲から 逸脱することなしに、種々の適当な改変を加え得ること、又は均等物による置換 を行ない得ることは当業者にとって明らかであろう。例えば、上述のワンタッチ 押込み型のみに限らず、クランプ固定式押込み型のもの、或はタイヤチューブに 取付けたタイプのものにも本発明は適用できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．タイヤ膨張用バルブの弁棒が、次の各部、すなわち半径方向外周側に配置 した静止部分と、該この静止部分の内部で軸線方向に摺動し得る半径方向内周側 の可動部分と、これら両部分のうちの一方から延び出て他方へ達している応動ス プリングと、該両部分の間からの空気漏出を阻止すべく該両部分のうちの一方か ら延び出て他方へ達している可撓性バリアとを備えていて、前記可動部分が円筒 形の外表面を有し、前記静止部分がこの外表面と同心をなす円筒形内表面を有し ていること、そして、前記円筒形外表面は、前記円筒形内表面の直径よりも小な る直径を有し、かつ該円筒形内表面の開放端から突出して、円筒形の内外両表面 の間に可変長の環状空間を区画形成していること、並びに、前記バリアが可撓性 のチューブであり、該チューブの一端部は前記静止部分に気密状態に止着され、 中間部を隔てて該一端部とは反対側に位置した該チューブの他端部が前記可動部 分に気密状態に止着され、可変長の該中間部が襞状に湾曲して前記環状空間に収 容されていることを特徴とする弁棒。 ２．前記円筒形内表面が、使用状態では当該弁棒を挿着したタイヤの内部に位 置する前記静止部分の端部から同心状に延び出したスカート形部材の半径方向内 側の表面である請求項１に記載の弁棒。 ３．前記円筒形外表面が、前記弁棒の可動部分の内端近傍部が貫通し固着され ている基底を有したコップ形部材の湾曲壁の半径方向外側の表面であり、該湾曲 壁が前記可動部分と同心状をなし、かつこれを包囲している請求項２に記載の弁 棒。 ４．前記応動スプリングは圧縮スプリングであり、その一端が前記コップ形部 材の内部の受け座に支承されていて、コップ形部材の湾曲壁が、該スプリングを 前記バリアチューブの可変長中間部から離隔すべく配設されてなる請求項３に記 載の弁棒。 ５．前記バリアチューブが軟質の弾性材料からなり、前記環状空間の幅が該チ ューブの壁厚の２倍を超えかつ５倍以下である請求項１に記載の弁棒。 ６．前記環状空間の幅が、前記チューブ壁厚の約２．５倍である請求項５に記 載の弁棒。 ７．前記環状空間の幅が、前記チューブ壁厚の２倍に０．５ｍｍを加えたもの に略々等しい請求項５に記載の弁棒。 ８．前記弁棒の静止部分には外ねじを刻設形成してあり、該静止部分の実効長 を調節すべく出退自在なリングナットが設けられている請求項１に記載の弁棒。 ９．添付図面を参照して本文中に記載した通りの弁棒。 １０．以上の請求項のうちの何れかに記載した弁棒を備えてなる膨張バルブ。