特許 6557509 空気維持タイヤ組立体のためのシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6557509

(24)【登録日】2019年7月19日

(45)【発行日】2019年8月7日

(54)【発明の名称】空気維持タイヤ組立体のためのシステム

(51)【国際特許分類】

   B60B 23/12 20060101AFI20190729BHJP

【ＦＩ】

   B60B23/12

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-94984(P2015-94984)

(22)【出願日】2015年5月7日

(65)【公開番号】特開2015-212141(P2015-212141A)

(43)【公開日】2015年11月26日

【審査請求日】2018年4月24日

(31)【優先権主張番号】14/269,294

(32)【優先日】2014年5月5日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513158760

【氏名又は名称】ザ・グッドイヤー・タイヤ・アンド・ラバー・カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】チェン−シュン リン

【審査官】 高橋 武大

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０５３５５９２４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２８２３８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２８３５３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表平０９−５０８８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０６−５１０２５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｃ １／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホイールリム上に取り付けられた空気入りタイヤと共に使用され、前記空気入りタイヤの空気圧が低下するのを防止するシステムにおいて、
前記ホイールリムに対して周方向に取り付けられ、かつ周方向に互いに接続された複数のポンプであって、各ポンプが、ポンプパラメータを有するとともに、２つのチャンバ間に配置された１つのピストンを含み、前記２つのチャンバが、一方向逆止弁を有する狭い通路によって接続されている、複数のポンプと、
弁パラメータを有し、前記空気入りタイヤのタイヤキャビティへの流入空気を制御する制御弁と、を有し、
前記ポンプパラメータおよび前記弁パラメータを用いてシステム性能を予測することを特徴とするシステム。

【請求項2】

前記複数のポンプおよび前記制御弁が、マルチチャンバポンプ構成を形成する、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記複数のポンプは、前記各ポンプのピストンが該各ポンプ内で最大距離移動することにより決定される最大ポンピング能力を有する力制御システムを形成する、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記各ポンプが、第１の方向におけるピストンの動きを制限する第１の隔壁と、それとは逆の第２の方向におけるピストンの動きを制限する第２の隔壁と、を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

重力成分と加速度成分との２つの力によって駆動されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記ポンプパラメータが、ピストン質量パラメータ、第１のピストン行程パラメータ、および第２のピストン行程パラメータを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

ホイールリム上に取り付けられた空気入りタイヤと、前記ホイールリム上に取り付けられ、前記空気入りタイヤの空気圧が低下するのを防止するポンピング機構と、をモデル化するシステムにおいて、
前記ホイールリムに対して周方向に取り付けられ、かつ周方向に互いに接続された複数のポンプであって、各ポンプが、ポンプパラメータを有するとともに、２つのチャンバ間に配置された１つのピストンを含み、前記２つのチャンバが、一方向逆止弁を有する狭い通路によって接続されている、複数のポンプと、
弁パラメータを有し、前記空気入りタイヤのタイヤキャビティへの流入空気を制御する制御弁と、を有し、
前記ポンプパラメータおよび前記弁パラメータを用いてシステム性能を予測することを特徴とするシステム。

【請求項8】

前記複数のポンプおよび前記制御弁が、マルチチャンバポンプ構成を形成する、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記複数のポンプは、前記各ポンプのピストンが該各ポンプ内で最大距離移動することにより決定される最大ポンピング能力を有する力制御システムを形成する、請求項７に記載のシステム。

【請求項10】

前記各ポンプが、第１の方向におけるピストンの動きを制限する第１の隔壁と、それとは逆の第２の方向におけるピストンの動きを制限する第２の隔壁と、を含む、請求項７に記載のシステム。

【請求項11】

重力成分と加速度成分との２つの力によって駆動されている、請求項７に記載のシステム。

【請求項12】

前記ポンプパラメータが、ピストン質量パラメータ、第１のピストン行程パラメータ、第２のピストン行程パラメータを含む、請求項７に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気入りタイヤ内で適切な空気圧を維持するシステムおよび方法に関する。より具体的に、本発明は、空気入りタイヤのタイヤキャビティ内に空気を送り込むためのリムに取り付けられたシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の空気入りタイヤは、比較的長期間にわたって機能するように設計されている。多くの場合、自動車のタイヤは、現在、３００００マイル（約４８２８０ｋｍ）、５００００マイル（約８０４６７ｋｍ）、または７００００マイル（約１１２６５４ｋｍ）の有効耐用年数を有することが期待されている。しかしながら、長寿命の空気入りタイヤであっても、くぎや他の鋭利な物体によるパンク、温度変化、およびタイヤ自体による空気拡散の少なくともいずれかに起因して、空気圧は失われてしまう。

【0003】

空気拡散によって、時間の経過とともにタイヤ圧は減少するため、空気入りタイヤは、継続的に空気圧が低下することが少なくない。したがって、ドライバーは、タイヤ圧を維持するために繰り返し作業を行う必要があり、そうしないと、燃費と、タイヤ寿命と、自動車のブレーキ性能およびハンドリング性能との少なくともいずれかが低下することになる。タイヤ圧が著しく低いときにドライバーに警告するタイヤ圧監視システム（ＴＰＭＳ）が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願第１４／０９１８８５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、そのようなシステムは、依然として、推奨圧力までタイヤを再膨張させるように警告が発せられたときに、ドライバーによる救済措置に依存している。したがって、煩わしいドライバーの介入を必要とせずに推奨される空気圧を維持する空気維持機能を空気入りタイヤに組み込むことが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による第１のシステムは、ホイールリム上に取り付けられた空気入りタイヤに使用され、空気入りタイヤの空気圧が低下するのを防止する。第１のシステムは、ホイールリムに対して周方向に取り付けられ、それぞれがポンプパラメータを有する複数のポンプと、空気入りタイヤのタイヤキャビティへの流入空気を制御する制御弁とを含んでいる。制御弁は、弁パラメータを有している。このシステムは、ポンプパラメータおよび弁パラメータを用いて、さまざまな構成および条件の下でのシステム性能を予測する。

【0007】

第１のシステムの別の態様によれば、複数のポンプおよび制御弁が、マルチチャンバポンプ構成を形成する。

【0008】

第１のシステムのさらに別の態様によれば、各ポンプが、２つのチャンバ間に配置された１つのピストンを含んでいる。

【0009】

第１のシステムのさらに別の態様によれば、２つのチャンバが、一方向逆止弁を有する狭い通路によって接続されている。

【0010】

第１のシステムのさらに別の態様によれば、ポンプが、ホイールリムに取り付けられ、Ｐ_Ｒ（ｉ）＝Ｐ_Ｌ（ｉ）＝Ｐ_０が設定され（ｉ＝１〜ｎ；ｎは使用されるポンプの総数）、ｘ（ｉ）＝０、およびθ（ｉ）＝２π／ｎ（ｉ−１）が設定され、Ｐ_Ｌ（０）＝Ｐ_０（常時）が設定され、Ｐ_Ｒ（ｎ＋１）＝Ｐ_ｔｉｒｅ（タイヤキャビティ）が設定され、新たなｘ（ｉ）、Ｐ_Ｒ（ｉ）、およびＰ_Ｌ（ｉ）が算出され、逆止弁の状態が判定され、すなわち、Ｐ_Ｒ（ｉ）≧Ｐ_Ｌ（ｉ）＋Ｐｃｒである場合、逆止弁が開いていると判定され、Ｐ_Ｌ（ｉ−１）≧Ｐ_Ｒ（ｉ）＋Ｐｃｒである場合、隣接する逆止弁が開いていると判定され、接続されたチャンバ間の圧力が平衡にされて、逆止弁がリセットされて閉じられ、開いている逆止弁がなくなるまで、ｘ（ｉ）、Ｐ_Ｒ（ｉ）、およびＰ_Ｌ（ｉ）が再計算される。

【0011】

第１のシステムのさらに別の態様によれば、上記態様に続いて、ホイールリムが、予め定められたステップ角まで回転し、新たなｘ（ｉ）、Ｐ_Ｒ（ｉ）、Ｐ_Ｌ（ｉ）が算出され、逆止弁の状態が判定され、すなわち、Ｐ_Ｒ（ｉ）≧Ｐ_Ｌ（ｉ）＋Ｐｃｒである場合、逆止弁が開いていると判定され、Ｐ_Ｌ（ｉ−１）≧Ｐ_Ｒ（ｉ）＋Ｐｃｒである場合、隣接する逆止弁が開いていると判定され、接続されたチャンバ間の圧力が平衡にされて、逆止弁がリセットされて閉じられ、開いている逆止弁がなくなるまで、ｘ（ｉ）、Ｐ_Ｒ（ｉ）、およびＰ_Ｌ（ｉ）が再計算される。

【0012】

第１のシステムのさらに別の態様によれば、複数のポンプが、各ポンプのピストンが各ポンプ内で最大距離移動することにより決定される最大ポンピング能力を有する力制御システムを形成する。

【0013】

第１のシステムのさらに別の態様によれば、各ポンプが、第１の方向におけるピストンの動きを制限する第１の隔壁と、それとは逆の第２の方向におけるピストンの動きを制限する第２の隔壁と、を含んでいる。

【0014】

第１のシステムのさらに別の態様によれば、システムが、重力成分と加速度成分との２つの力によって駆動されている。

【0015】

第１のシステムのさらに別の態様によれば、ポンプパラメータが、ピストン質量パラメータ、第１のピストン行程パラメータ、第２のピストン行程パラメータを含んでいる。

【0016】

本発明による第２のシステムは、ホイールリム上に取り付けられた空気入りタイヤと、ホイールリム上に取り付けられ、空気入りタイヤの空気圧が低下するのを防止するポンピング機構と、をモデル化する。第２のシステムは、ホイールリムの周方向に取り付けられ、それぞれがポンプパラメータを有する複数のポンプと、空気入りタイヤのタイヤキャビティへの流入空気を制御する制御弁とを含んでいる。制御弁は、弁パラメータを有している。第２のシステムは、ポンプパラメータおよび弁パラメータを用いて、さまざまな構成および条件の下でのシステム性能を予測する。

【0017】

第２のシステムの別の態様によれば、複数のポンプおよび制御弁が、マルチチャンバポンプ構成を形成する。

【0018】

第２のシステムのさらに別の態様によれば、各ポンプが、２つのチャンバ間に配置された１つのピストンを含んでいる。

【0019】

第２のシステムのさらに別の態様によれば、２つのチャンバが、一方向逆止弁を有する狭い通路によって接続されている。

【0020】

第２のシステムのさらに別の態様によれば、ポンプが、ホイールリムに取り付けられ、Ｐ_Ｒ（ｉ）＝Ｐ_Ｌ（ｉ）＝Ｐ_０が設定され（ｉ＝１〜ｎ；ｎは使用されるポンプの総数）、ｘ（ｉ）＝０、およびθ（ｉ）＝２π／ｎ（ｉ−１）が設定され、Ｐ_Ｌ（０）＝Ｐ_０（常時）が設定され、Ｐ_Ｒ（ｎ＋１）＝Ｐ_ｔｉｒｅ（タイヤキャビティ）が設定され、新たなｘ（ｉ）、Ｐ_Ｒ（ｉ）、およびＰ_Ｌ（ｉ）が算出され、逆止弁の状態が判定され、すなわち、Ｐ_Ｒ（ｉ）≧Ｐ_Ｌ（ｉ）＋Ｐｃｒである場合、逆止弁が開いていると判定され、Ｐ_Ｌ（ｉ−１）≧Ｐ_Ｒ（ｉ）＋Ｐｃｒである場合、隣接する逆止弁が開いていると判定され、接続されたチャンバ間の圧力が平衡にされて、逆止弁がリセットされて閉じられ、開いている逆止弁がなくなるまで、ｘ（ｉ）、Ｐ_Ｒ（ｉ）、およびＰ_Ｌ（ｉ）が再計算される。

【0021】

第２のシステムのさらに別の態様によれば、上記態様に続いて、ホイールリムが、予め定められたステップ角まで回転し、新たなｘ（ｉ）、Ｐ_Ｒ（ｉ）、Ｐ_Ｌ（ｉ）が算出され、逆止弁の状態が判定され、すなわち、Ｐ_Ｒ（ｉ）≧Ｐ_Ｌ（ｉ）＋Ｐｃｒである場合、逆止弁が開いていると判定され、Ｐ_Ｌ（ｉ−１）≧Ｐ_Ｒ（ｉ）＋Ｐｃｒである場合、隣接する逆止弁が開いていると判定され、接続されたチャンバ間の圧力が平衡にされて、逆止弁がリセットされて閉じられ、開いている逆止弁がなくなるまで、ｘ（ｉ）、Ｐ_Ｒ（ｉ）、およびＰ_Ｌ（ｉ）が再計算される。

【0022】

第２のシステムのさらに別の態様によれば、複数のポンプが、各ポンプのピストンが各ポンプ内で最大距離移動することにより決定される最大ポンピング能力を有する力制御システムを形成する。

【0023】

第２のシステムのさらに別の態様によれば、各ポンプが、第１の方向におけるピストンの動きを制限する第１の隔壁と、それとは逆の第２の方向におけるピストンの動きを制限する第２の隔壁と、を含んでいる。

【0024】

第２のシステムのさらに別の態様によれば、システムが、重力成分と加速度成分との２つの力によって駆動されている。

【0025】

第２のシステムのさらに別の態様によれば、ポンプパラメータが、ピストン質量パラメータ、第１のピストン行程パラメータ、第２のピストン行程パラメータを含んでいる。

【0026】

本発明と共に使用されるポンピング機構は、ホイールリム上に取り付けられた空気入りタイヤと共に使用され、空気入りタイヤの空気圧が低下するのを防止する。ポンピング機構は、直線的な帯状部を形成し、ホイールリムに対して周方向に取り付けられた複数のポンプと、複数のポンプを直線状の構成になるように相互接続する複数のポンプホルダと、空気入りタイヤのタイヤキャビティへの流入空気を制御する制御弁と、を含んでいる。

【0027】

ポンピング機構の別の態様によれば、ポンピング機構が、ホイールリムに対する大幅な修正および空気入りタイヤに対する修正をそれぞれ施すことなくホイールリムの内側に取り付けられた、薄型で効果的なマルチチャンバポンプシステムを提供する。

【0028】

ポンピング機構のさらに別の態様によれば、ポンピング機構は、空気入りタイヤが回転する間の重力の変化を利用する。

【0029】

ポンピング機構のさらに別の態様によれば、各ポンプは、一対の隔壁に接触して移動するピストン本体を含んでいる。

【0030】

ポンピング機構のさらに別の態様によれば、各ポンプのピストン本体は、空気入りタイヤが回転するたびに第１の方向およびそれとは逆の第２の方向に移動する。

【0031】

ポンピング機構のさらに別の態様によれば、空気入りタイヤに対する荷重がポンピング機構のポンピング作用の周波数に影響を与えることはない。

【0032】

ポンピング機構のさらに別の態様によれば、複数のポンプが、ループを形成するとともにホイールリムの周方向の中央溝内に嵌め込まれる帯状部上に周方向に構成された、それぞれ４個から１０個のポンプおよびポンプホルダを含んでいる。

【0033】

ポンピング機構のさらに別の態様によれば、制御弁が、帯状部の始端と終端との間の空間に配置されるようにポンプに類似した形状に形成されている。

【0034】

ポンピング機構のさらに別の態様によれば、ポンプホルダが、ホイールリムの多数のサイズに適合する調整可能な長さを有している。

【0035】

ポンピング機構のさらに別の態様によれば、ポンピング機構が、ポンプおよびポンプホルダと直列に接続されたフィルタユニットをさらに含んでいる。

【0036】

本発明と共に使用される空気入りタイヤは、ホイールリム上に取り付けられ、空気入りタイヤの空気圧が低下するのを防止する。空気入りタイヤは、直線的な帯状部を形成し、直列にホイールリムに取り付けられた複数のポンプと、複数のポンプを直線状の構成になるように相互接続する複数のポンプホルダと、空気入りタイヤのタイヤキャビティへの流入空気を制御する制御弁と、を含んでいる。ポンプは、ホイールリム上の第１の周方向またはそれとは逆の第２の周方向に取り付けられたときに機能する。

【0037】

空気入りタイヤの別の態様によれば、複数の逆止弁が、ポンプ内の空気流を単一の方向に維持する。

【0038】

空気入りタイヤのさらに別の態様によれば、逆止弁が、制御弁のそれぞれ側部に隣接している。

【0039】

空気入りタイヤのさらに別の態様によれば、制御弁が、ポンプへの空気入口に配置されている。

【0040】

空気入りタイヤのさらに別の態様によれば、制御弁が、空気入りタイヤのタイヤキャビティへのポンプの空気出口に配置されている。

【0041】

空気入りタイヤのさらに別の態様によれば、制御弁が、ポンプのバイパスに配置されている。

【0042】

空気入りタイヤのさらに別の態様によれば、空気入りタイヤに対する荷重が各ポンプのポンピング作用の周波数に影響を与えることはない。

【0043】

空気入りタイヤのさらに別の態様によれば、複数のポンプが、ループを形成するとともにホイールリムの周方向の中央溝内に嵌め込まれる帯状部上に周方向に構成された、それぞれ４個から１０個のポンプおよびポンプホルダを含んでいる。

【0044】

空気入りタイヤのさらに別の態様によれば、制御弁が、帯状部の始端と終端との間の空間に配置されるようにポンプに類似した形状に形成されている。

【0045】

空気入りタイヤのさらに別の態様によれば、ポンプホルダが、ホイールリムの多数のサイズに適合する調整可能な長さを有している。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】本発明によるシステムの一部を示す概略図である。

【図2】本発明と共に使用されるシステムの一部を示す概略図である。

【図3】図２のシステムの別の部分を示す概略図である。

【図4】本発明と共に使用される別の例示的なシステムを示す概略図である。

【図5】図４の例示的なシステムの一部を示す概略図である。

【図6】本発明と共に使用されるさらに別の例示的なシステムを示す概略図である。

【図7】図６の例示的なシステムの別の部分を示す概略図である。

【図8】図６の例示的なシステムのさらに別の部分を示す概略図である。

【図9A】ポンピング能力およびポンピング圧力に対するピストンの質量の影響を示す図である。

【図9B】ポンピング能力およびポンピング圧力に対するピストンの質量の影響を示す図である。

【図10A】ポンピング能力およびポンピング圧力に対するピストンの数の影響を示す図である。

【図10B】ポンピング能力およびポンピング圧力に対するピストンの数の影響を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0047】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

【0048】

図２から図８に示すように、本発明と共に使用される空気維持タイヤシステム１０は、（２つのステムを有する空気入口にはわずかな修正が必要になることもあるが）ホイールリム１２には大幅な修正を施すことなくホイールリム１２の内側に容易に取り付けることができる、薄型で効果的なマルチチャンバポンプシステムを提供することができる。さらに、空気維持タイヤ１０は、タイヤ／ホイール組立体、タイヤ／ホイール性能、またはその両方に大幅な変更を必要としない。

【0049】

空気維持タイヤ１０は、空気維持タイヤが回転する間の重力の変化を利用する、ポンピング機構、ポンプ駆動機構、またはポンプ１４を含んでいてよい。ポンプ駆動機構１４は、一対の隔壁１９に接触して移動するピストン本体１６の質量の使用、またはカム／ギアシステムを使用してピストン本体を駆動する外部質量（図示せず）の使用を含んでいてよい。ピストン本体１６の質量が使用される場合、ポンプ駆動モードは、力制御に基づいていてよい。カム／ギアシステムおよび外部質量が使用される場合、参照により本明細書に組み込まれる、「空気維持タイヤ組立体」という名称の特許文献１に記載されているように、重力によって、ギアの回転が駆動され、この回転を制御可能な変位に変換することができる。

【0050】

タイヤ／ホイールが回転すると、ピストン本体１６は、回転ごとに順方向および逆方向に移動することができ、それによって高ポンピング周波数を生成することができる。したがって、車両速度が高くなるほど、ポンピング周波数を高くすることができる。ポンピング作用のパラメータは、タイヤ／ホイール組立体の質量および角速度に依存している。タイヤの荷重条件または他の外部条件がポンピング作用に影響を与えることはない。

【0051】

増幅効果のために、ポンプ駆動機構１４の圧縮は、
Ｒ＝（ｒ）^２ｎ
で定義されていてよい。ここで、Ｒはシステム圧縮比、ｒは単一チャンバ圧縮比、ｎはシステム内のポンプの数である。

【0052】

したがって、高圧縮比を実現するために、各ポンプ１８の圧縮比を高くする必要はない（例えば、力および変形の少なくとも一方を小さくすることで、高圧縮を生じさせることができる）。

【0053】

ポンプ駆動機構１４は、４〜１０個のポンプ１８およびポンプホルダ２０を含んでいてよく、これらは、ループを形成する帯状部であって、ホイールリム１２の中央溝（ホイールリムの半径方向で最も内側の部分）に対して周方向に嵌め込まれる帯状部上で直線的に構成されていてよい。制御弁２２は、ポンプ１８に類似した形状に形成されていてよく、帯状部の始端と終端との間の空間に配置されていてよい。ポンプホルダ２０は、ホイールリム１２のあらゆるサイズに適合する調整可能な長さを有していてよい。

【0054】

帯状部がホイールリム１２に固定された後（図４）で、第１の弁ステムから制御弁の入口までの通路の接続を行うことができる。制御弁２２は、フィルタユニット３０を含んでいてよい。ポンプ駆動機構１４は、双方向的であってよく、どちらの方向にも取り付けられていてよい。ポンプ駆動機構１４は、タイヤキャビティの設定圧力を変化させる調整装置を含んでいてよい。したがって、ポンプ駆動機構１４は、ホイールリム１２の周りに薄型形状を有していてよく、この薄型形状は、タイヤの取り付け／取り外しに干渉することがなく、車両の駆動時に発生する衝撃（クリートまたはくぼみ）に備えてタイヤキャビティ内にクリアランスをもたらしている。さらに、ポンプ駆動機構１４の３６０°構成（図４）は、タイヤ／ホイール組立体のバランスを全く損なわない平衡構造であってよい。

【0055】

図６は、４個のポンプ１８と、６個の逆止弁２８と、制御弁２２と、フィルタ３０とを有する例示的な構成を示している。この構成は、タイヤ１０の外側からこの構成への空気流入を制御する制御弁２２を備えたｎ個のポンプ１８にまで拡大縮小することができる。図６の制御弁２２の左側に設けられた逆止弁２８は、任意であってよい。

【0056】

図７は、４個のポンプ１８と、５個の逆止弁２８と、制御弁２２と、フィルタ３０とを有する別の例示的な構成を示している。この構成は、この構成からタイヤキャビティへの空気流出を制御する制御弁２２を備えたｎ個のポンプ１８にまで拡大縮小することができる。制御弁２２は、ポンプ１８のバイパスに配置されていてよい。

【0057】

図８は、４個のポンプ１８と、５個の逆止弁２８と、制御弁２２と、フィルタ３０とを有するさらに別の例示的な構成を示している。この構成は、この構成からタイヤキャビティへの空気流出を制御する制御弁２２を備えたｎ個のポンプ１８にまで拡大縮小することができる。制御弁２２は、ｎ個のポンプ１８と直列に配置されていてよい。

【0058】

本発明によるポンピングシステム、理論、または分析モデル１００は、上述のマルチチャンバポンプシステムの挙動（図２から図８）を定義することができる。そのようなシステムは、分析ポンピングモデルとして、適切なコンピュータコードに変換されていてよい。このモデルは、民生の空気維持タイヤシステムおよび市販の空気維持タイヤシステムの両方に関するさまざまな構成および条件の下でのシステム性能を設計および予測することができる。

【0059】

ホイールリム１２の円周に沿って等間隔に配置されたｎ個のポンプ１８があってよい。各ポンプ１８は、上述したように（図２）、２つのチャンバ１０１，１０２（図２）間に配置された１つのピストン１６を含んでいてよい。２つのチャンバ１０１，１０２は、一方向弁２８、すなわちＣＶ（ｉ）（ｉ＝１〜ｎ）（図４〜図８）を有する狭い通路によって接続されていてよい。ＣＶ（ｎ＋１）およびＣＶ（ｎ＋２）が、システム１０の空気入口および空気出口であって、ポンプ１８間、すなわちＣＶ（ｉ）（ｉ＝１〜ｎ）間に配置されていてよい。

【0060】

例えば（図１）：
ステップ０
平坦な組立体を流してリムに取り付け（図４および図５）、
Ｐ_Ｒ（ｉ）＝Ｐ_Ｌ（ｉ）＝Ｐ_０を設定し、
ｘ（ｉ）＝０、およびθ（ｉ）＝２π／ｎ（ｉ−１）を設定し、
Ｐ_Ｌ（０）＝Ｐ_０（常時）、およびＰ_Ｒ（ｎ＋１）＝Ｐ_ｔｉｒｅ（タイヤキャビティ）を設定し、
新たなｘ（ｉ）、Ｐ_Ｒ（ｉ）、およびＰ_Ｌ（ｉ）を算出し、
逆止弁の状態を判定し、すなわち、
Ｐ_Ｒ（ｉ）≧Ｐ_Ｌ（ｉ）＋Ｐｃｒである場合、ｉｃｖ（ｉ）が開いていると判定し、
Ｐ_Ｌ（ｉ−１）≧Ｐ_Ｒ（ｉ）＋Ｐｃｒである場合、ｉｃｖ（ｉ−１）が開いていると判定し、
接続されたチャンバ間の圧力を平衡にして、逆止弁をリセットして閉じ、
開いている逆止弁がなくなるまで、ｘ（ｉ）、ＰＲ（ｉ）、およびＰＬ（ｉ）を再計算する。
ステップ１からステップＮ
ホイールを予め定められたステップ角まで回転させ、
新たなｘ（ｉ）、Ｐ_Ｒ（ｉ）、Ｐ_Ｌ（ｉ）を算出し、
逆止弁の状態を判定し、すなわち、
Ｐ_Ｒ（ｉ）≧Ｐ_Ｌ（ｉ）＋Ｐｃｒである場合、逆止弁が開いていると判定し、
Ｐ_Ｌ（ｉ−１）≧Ｐ_Ｒ（ｉ）＋Ｐｃｒである場合、隣接する逆止弁が開いていると判定し、
接続されたチャンバ間の圧力を平衡にして、逆止弁をリセットして閉じ、
開いている逆止弁がなくなるまで、ｘ（ｉ）、Ｐ_Ｒ（ｉ）、およびＰ_Ｌ（ｉ）を再計算する。

【0061】

システム１００を以下のように例示的に記載することもできる。
ポンプがθからθ’に移動される。
力成分△ＰＡおよびｍｇｃｏｓ（θ’）
ここで、△Ｐ＝ＰＬ−ＰＲ
ピストンの移動に関する力のバランスを確認する。
△ＰＡ＋ｍｇｃｏｓ（θ’）−ｍｒα＞０である場合、ピストンが右に移動する。
△ＰＡ＋ｍｇｃｏｓ（θ’）−ｍｒα＜０である場合、ピストンが左に移動する。
△ＰＡ＋ｍｇｃｏｓ（θ’）−ｍｒα＝０である場合、ピストンは移動しない。
ｘは、ピストンの中心に対する現在のピストン位置である（−ｘ_０≦ｘ≦ｘ_０）。
△ＰＡ＋ｍｇｃｏｓ（θ’）−ｍｒα＝０を用いて、新たなピストンｘ’を算出する。
ここで、△Ｐ’＝Ｐ’_Ｌ−Ｐ’_Ｒ

【0062】

【数1】

【0063】

【数2】

【0064】

ここで、ｌは０位置でのチャンバ長、Ｖ_ｄは各チャンバの終端部（dead-end）体積（圧縮不能）、αは角加速度（通常、約４ｇ〜７ｇ）である。
−ｘ_０≦ｘ’≦ｘ_０を維持する。
ｘ’＞ｘ_０である場合、ｘ’＝ｘ_０である。
ｘ’＜−ｘ_０である場合、ｘ’＝−ｘ_０である。

【0065】

このシステム１００（例えば、上述の空気維持タイヤ１０）は、一方の隔壁１９によって制限されるように（Ｘ（ｉ）＝Ｘｏおよび△ＰＡ＞ｍ（ｒα−ｇｃｏｓθ））、ピストン１６が右（図１）に最大距離移動することにより決定される最大ポンピング能力を有する力制御システムであってよい。最大ポンピング圧力は、ｐｓｉｇ単位で、ｎ△Ｐ＝ｎ［ｍ（ｒα−ｇｃｏｓθ）］／Ａであってよい。例えば、一定速度で移動する、６個のポンプの場合の直径が５．０ｍｍで５０ｇのピストンでは、△Ｐは、２１．７４ｐｓｉｇ（約１．５００ＭＰａ）であってよい。加速度が５．０ｇで移動する、６個のポンプの場合の直径が５．０ｍｍの５０ｇのピストンでは、△Ｐは、１３０．４３ｐｓｉｇ（約８．９９３ＭＰａ）であってよい。逆止弁２８の抵抗すなわちクラッキング圧が無視できない場合、最大ポンピング圧力△Ｐは、ｎ（△Ｐ−Ｐｃｒ）であってよい。したがって、２つの力成分、すなわち、重力Ｇおよび加速度Ａによって、このシステム１００を駆動することができる。重力Ｇは、短距離においてポンプ１８に高周波の周期的効果（cyclic effect）を与えることができる。加速力Ａは、低周波または中周波の周期的効果を与えて最大ポンピング圧力を確保することができる。

【0066】

第１の例示的な条件である、一定速度下でのピストン質量の効果の下では、ピストンの直径が５．０ｍｍの６つのポンプ、長さが４．０ｍｍのチャンバ（例えば、チャンバ１０１，１０２）、および３．０ｍｍの最大行程距離が、１５インチ（３８．１ｃｍ）のホイール／タイヤ上に実装されていてよい（図９Ａおよび図９Ｂ）。第２の例示的な条件である、一定速度下でのピストン数の効果の下では、直径が５．０ｍｍで７５．０ｇのピストン、長さが４．０ｍｍのチャンバ（例えば、チャンバ１０１，１０２）、および３．０ｍｍの最大行程距離が、１５インチ（３８．１ｃｍ）のホイール／タイヤ上に実装されていてよい（図１０Ａおよび図１０Ｂ）。

【0067】

本発明を説明するために、特定の代表的な例および詳細を示しているが、当業者には、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなくさまざまな変更および修正を行うことできることが明らかであろう。

【符号の説明】

【0068】

１０ 空気維持タイヤシステム
１２ ホイールリム
１４ ポンプ駆動機構
１６ ピストン本体
１８ ポンプ
１９ 隔壁
２０ ポンプホルダ
２２ 制御弁
２８ 逆止弁
３０ フィルタ
１００ システム
１０１，１０２ チャンバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】