(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【0010】
[空気圧調整装置]
図1は、この発明の実施の形態にかかる空気圧調整装置1を示す構成図である。同図は、車両(図示省略)に搭載された空気圧調整装置1を示している。
【0011】
この空気圧調整装置1は、空気入りタイヤ10の空気圧を調整する装置であり、加減圧部2と、圧力センサ3と、ホイール4と、制御部5とを備える(
図1参照)。ここでは、空気圧調整装置1が車両に装着された空気入りタイヤ10の空気圧を調整する場合について、説明する。また、車両走行時にて、車両のドライブシャフト11、ハブ12、ホイール4および空気入りタイヤ10と共に回転する系を回転系と呼び、車両の車体(図示省略)側の系を静止系と呼ぶ。なお、
図1の符号13は、ディスクブレーキのロータである。
【0012】
加減圧部2は、空気入りタイヤ10に充填される空気を加圧および減圧する装置である。この加減圧部2は、加圧ポンプ21と、弁装置22と、エアタンク23とを空気配管24を介して接続して成り、車両の回転系に設置される。また、加減圧部2は、空気配管24、ドライブシャフト11の空気通路111およびハブの空気通路121を介してホイール4の空気通路44に接続する。加圧ポンプ21は、外気を導入して圧縮空気を生成するポンプであり、エアタンク23に接続される。弁装置22は、空気配管24を開閉する弁であり、エアタンク23とドライブシャフト11の空気通路111との間に配置される。エアタンク23は、圧縮空気を蓄えるタンクであり、加圧ポンプ21と弁装置22との間に配置される。なお、ホイール4の空気通路44については、後述する。
【0013】
圧力センサ3は、空気入りタイヤ10の気室101の空気圧を検出するセンサであり、ホイール4に設置されてホイール4と共に回転する。
【0014】
ホイール4は、空気入りタイヤ10を装着して車両に設置される車両用ホイールであり、車両のハブ12にボルト締結されて固定される。このホイール4の詳細な構成については、後述する。
【0015】
制御部5は、空気入りタイヤ10の目標空気圧にかかる信号(例えば、車両用ECU(Electronic Control Unit)あるいは車両に搭載された専用の空気圧制御装置からの信号)と、圧力センサ3からの信号とに基づいて、加減圧部2の加圧ポンプ21および弁装置22を駆動制御するユニットである。この制御部5は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)などから成る。また、制御部5は、車両の静止系に設置され、回転系にある加圧ポンプ21、弁装置22および圧力センサ3に対してそれぞれ電気的に接続される。これにより、制御部5と、加圧ポンプ21、弁装置22および圧力センサ3との間の信号伝達経路が確保され、また、車体にあるバッテリ(図示省略)から加圧ポンプ21、弁装置22および圧力センサ3への電力供給経路が確保される。
【0016】
例えば、静止系にある制御部5と、回転系にある加圧ポンプ21、弁装置22および圧力センサ3とが、ターミナル、複数組の静止端子および回転端子(図示省略)を介してそれぞれ電気的に接続する。具体的には、ターミナルおよび各静止端子が、車両の静止系に設置される。また、各静止端子が、環状の導体から成り、ターミナル上に配列されて支持される。また、各回転端子が、車両の回転系に設置される。また、各静止端子と各回転端子とが、スリップリング構造を介して相互に摺動可能に接続する。これにより、車両走行時にて、静止系にある制御部5と、回転系にある加圧ポンプ21、弁装置22および圧力センサ3との電気的接続が確保される。
【0017】
なお、上記に限らず、加圧ポンプ21、弁装置22およびエアタンク23が、静止系である車両の車体に設置されても良い(図示省略)。かかる場合には、静止系にある加圧ポンプ21、弁装置22およびエアタンク23と、回転系にある各空気通路44、111、121とが、例えば、エアーユニバーサルジョイントを介して接続される。これにより、加圧ポンプ21からホイール4の空気通路44への圧縮空気の流路が確保される。
【0018】
この空気圧調整装置1では、車両走行中にて、車両用ECU(Electronic Control Unit)あるいは車両に搭載された専用の空気圧制御装置(図示省略)が、空気入りタイヤ10の目標空気圧にかかる信号を制御部5に入力する。この目標空気圧は、車両の走行条件(例えば、車速、走行路、路面状況など)に応じて適宜設定される。そして、制御部5が、この目標空気圧にかかる信号と、圧力センサ3からの信号とに基づいて、加減圧部2の加圧ポンプ21および弁装置22を駆動制御する。これにより、空気入りタイヤ10の空気圧が調整されて、車両の走行性能や燃費が向上する。
【0019】
例えば、空気入りタイヤ10の空気圧を増加させる場合には、制御部5が、加圧ポンプ21を駆動し、また、弁装置22を開放する。すると、加圧ポンプ21が圧縮空気を生成してエアタンク23に供給し、この圧縮空気が空気配管24、ドライブシャフト11の空気通路111、ハブ12の空気通路121およびホイール4の空気通路44を介して空気入りタイヤ10の気室101に供給される。そして、気室101の実空気圧が目標空気圧になると、制御部5が、弁装置22を閉止し、また、加圧ポンプ21を停止させる。一方、空気入りタイヤ10の空気圧を減少させる場合には、制御部5が弁装置22を開放し、また、加圧ポンプ21を停止させる。すると、気室101の空気がホイール4の空気通路44、空気配管24、ハブ12の空気通路121およびドライブシャフト11の空気通路111を介して排出される。そして、気室101の実空気圧が目標空気圧になると、制御部5が、弁装置22を閉止する。これらにより、空気入りタイヤ10の空気圧が増減して調整される。
【0020】
なお、
図1の構成では、上記のように、加減圧部2の弁装置22を介して気室101の空気が排出さる。しかし、これに限らず、加減圧部2の弁装置22とは異なる排気用の弁装置(図示省略)がホイール4に設置され、この弁装置を介して気室101の空気が排出されても良い。
【0021】
また、
図1の構成では、上記のように、圧力センサ3が回転系であるホイール4に設置されて、気室101の空気圧を直接的に測定する。かかる構成は、フェールセーフの観点から好ましい。しかし、これに限らず、圧力センサ3が、例えば、ドライブシャフト11の空気通路111、ハブ12の空気通路121あるいはホイール4の空気通路4に配置されても良い(図示省略)。また、例えば、加減圧部2が静止系である車両の車体側設置される構成(図示省略)では、圧力センサ3が、加減圧部2と共に静止系に設置されても良い(図示省略)。かかる構成では、圧力センサ3への電源供給が容易となる。
【0022】
また、空気圧調整装置1は、上記した加減圧部2、圧力センサ3およびホイール4を一組とする複数組のユニットを有しても良い(図示省略)。例えば、空気圧調整装置1が四輪自動車に適用される場合に、加減圧部2、圧力センサ3およびホイール4から成るユニットが各車輪にそれぞれ設置される。また、車体に設置された1つの制御部5が、各圧力センサ3からの信号に基づいて、各加減圧部2をそれぞれ駆動制御する。これにより、各車輪に装着された空気入りタイヤ10の空気圧を同時かつ相互に独立して制御できる。
【0023】
[ホイール]
図2〜
図4は、
図1に記載したホイール4を示す説明図である。これらの図において、
図2および
図3は、ホイール4のアウター側の平面図およびインナー側の平面図をそれぞれ示し、
図4は、ホイール4のX−X視断面図を示している。
【0024】
ホイール4は、リム部41と、ハブ取付部42と、連結部43とを備える(
図2〜
図4参照)。このホイール4は、例えば、鋳造アルミニウム、鍛造アルミニウム、樹脂、樹脂とアルミとの複合体などから成る。特に、樹脂を用いる場合には、ホイール4は、補強短繊維を含有した樹脂から成ることが好ましく、樹脂は熱硬化性樹脂から成ることがより好ましい。
【0025】
リム部41は、環状構造を有し、左右の縁部にフランジ411を有する(
図4参照)。空気入りタイヤ10は、このフランジ411に嵌合してホイール4に装着される(
図1参照)。また、空気入りタイヤ10のインフレート状態では、リム部41の外周面と空気入りタイヤ10の内周面との間に、気室101が形成される。
【0026】
ハブ取付部42は、環状構造を有し、ホイール4の回転軸を構成する(
図3および
図4参照)。ホイール4は、このハブ取付部42のインナー側の端面を取付面として、車両のハブ12に取り付けられる(
図1参照)。また、ハブ取付部42は、複数のボルト孔421を有し、これらのボルト孔421に挿入されたボルト(図示省略)を介して車両のハブ12に取り付けられる。
【0027】
連結部43は、リム部41とハブ取付部42とを連結する部分であり、例えば、複数のスポーク431(
図2参照)あるいは単一のディスク(図示省略)から構成される。連結部43が複数のスポーク431から成る場合には、4本以上のスポーク431が配置されることが好ましい。例えば、
図2〜
図4の構成では、ホイール4がスポークホイールであり、連結部43が放射状に延びる5本のスポーク431を有している。
【0028】
[ホイールの空気通路]
また、このホイール4は、連結部43を貫通してリム部41の外周面とハブ取付部42の取付面とにそれぞれ開口する空気通路44を有する(
図3および
図4参照)。
【0029】
この空気通路44は、空気圧調整装置1の加減圧部2と空気入りタイヤ10の気室101とを接続する空気通路の一部を構成する(
図1参照)。また、空気通路44は、加減圧部2から気室101への空気の導入路(空気入りタイヤ10の空気圧の増圧時)と、気室101から外部への空気の排出路(空気入りタイヤ10の空気圧の減圧時)との双方を兼ねる。このため、リム部41の外周面における空気通路44の開口部には、逆止弁が配置されておらず、空気が双方向に流通できる。
【0030】
なお、連結部43が複数のスポーク431から成る構成(
図3参照)では、これらのスポーク431の内部に空気通路44が形成されることが好ましい。このとき、複数のスポーク431が空気通路44を有することにより、必要な流路断面積を適正に確保できる。一方、連結部43がディスクから成る場合(図示省略)には、このディスクの内部に空気通路44が形成される。
【0031】
例えば、
図2〜
図4の構成では、ホイール4の連結部43が5本のスポーク431から成り、これらのスポーク431が相互に独立した空気通路44をそれぞれ有している(
図3参照)。具体的には、各スポーク431が中空構造を有することにより、その内部に空気通路44をそれぞれ有している。また、各空気通路44が、リム部41の外周面のうちリム部41のアウター側のフランジ411の付け根にそれぞれ開口している(
図4参照)。このとき、各空気通路44が、その開口部の向きをリム部41のアウター側からインナー側に向けつつ開口部の縁部をリム部41の外周面に沿わせて配置されている。これにより、各空気通路44から気室101内に導入される空気がリム部41の外周面に沿って流れるように、各空気通路44が構成されている。
【0032】
また、ハブ取付部42の取付面には、各スポーク431の空気通路44がそれぞれ開口している(
図3参照)。また、ハブ取付部42を車両のハブ12にボルト締めするためのボルト孔421が形成されている。また、空気通路44の開口部の数と、ボルト孔421の数とが同数となっている。また、これらの空気通路44の開口部とボルト孔421とが、ハブ取付部42の回転軸周りに交互かつ等間隔で配置されている。
【0033】
図5は、
図1に記載したホイール4を示す説明図である。同図は、
図3に記載したホイール4の空気通路44におけるリム部41側の開口部のY視断面図(実線部)およびZ視断面図(破線部)を示している。
【0034】
上記のように、
図3および
図4の構成では、空気通路44が、リム部41の外周面に複数の開口部を有している。このとき、各空気通路44の開口部が相互に異なる断面形状を有することが好ましい。これにより、空気通路44の設置に起因する気柱共鳴音の周波数が分散されて、騒音レベルが低減される。
【0035】
例えば、
図5の構成では、各空気通路44の開口部が、相互に異なる開口断面積および管長を有し、また、その開口方向を相互に異ならせて配置されている。このとき、ホイール4のアウター側の壁面形状に変更はなく、リム部41の内部形状および連結部43のインナー側の壁面形状を変更することにより、各空気通路44の開口部が相互に異なる断面形状を有している。一方で、各空気通路44の流路断面積の最小値が一定に設定されることにより、各空気通路44の流量が同一に設定されている。
【0036】
また、空気通路44の流路断面積Sは、100[mm
2]≦S≦3000[mm
2]の範囲内にあることが好ましい。具体的には、加減圧部2の弁装置22の開弁時における流路断面積、ドライブシャフト11の空気通路111の流路断面積、ハブ12の空気通路121の流路断面積および空気通路44の流路断面積Sが、いずれも100[mm
2]以上3000[mm
2]以下の範囲内にあることが好ましい。また、これらの流路断面積が120[mm
2]以上2500[mm
2]以下の範囲内にあることがより好ましく、150[mm
2]以上2000[mm
2]以下の範囲内にあることがさらに好ましい。これにより、各空気通路の流路断面積が適正化される。
【0037】
また、上記の構成では、ハブ取付部42の取付面の径方向幅Aが、35[mm]≦A≦100[mm]の範囲内にあることが好ましい(
図3参照)。また、径方向幅Aが、37[mm]≦A≦90[mm]の範囲内にあることがより好ましく、40[mm]≦A≦80[mm]の範囲内にあることがさらに好ましい。
【0038】
また、ハブ取付部42の取付面におけるボルト孔421のピッチ円直径Bが、100[mm]≦B≦280[mm]の範囲内にあることが好ましい(
図3参照)。また、ピッチ円直径Bが、110[mm]≦B≦260[mm]の範囲内にあることがより好ましく、ピッチ円直径Bが、115[mm]≦B≦240[mm]の範囲内にあることがさらに好ましい。
【0039】
また、ハブ取付部42の取付面の直径Cが、140[mm]≦C≦300[mm]の範囲内にあることが好ましい(
図3参照)。また、直径Cが、145[mm]≦C≦280[mm]の範囲内にあることがより好ましく、直径Cが、150[mm]≦C≦260[mm]の範囲内にあることがさらに好ましい。
【0040】
これらの寸法A〜Cは、一般に、ハブ取付部42と車両のハブ12との関係で規定される。これらの寸法A〜Cが上記の範囲内にあることにより、ハブ取付部42の取付面における空気通路44の開口部およびボルト孔421の配置領域が適正に確保される。また、ハブ取付部42と車両のハブ12との関係を適正化できる。
【0041】
[ホイールの空気接続弁]
図6は、
図3に記載したホイール4の空気接続弁45を示す軸方向断面図である。同図は、空気接続弁45が開弁した状態を示している。
図6の構造は一つの例で、これに限定されない。
【0042】
このホイール4は、空気通路44のハブ取付部42側の開口部に、空気接続弁(エアカプラ)45を備える(
図3、
図4および
図6参照)。
【0043】
この空気接続弁45は、
図6に示すように、プラグ部451と、ソケット部452と、弁体453とを有する。プラグ部451およびソケット部452は、短尺な管状構造を有する。また、プラグ部451は、ソケット部452に進退変位可能に挿入され、また、コイルバネを介して軸方向に弾性変位できる。また、空気接続弁45の内部には、プラグ部451およびソケット部452の管状構造により、空気通路454が形成される。この空気通路454には、プラグ部451およびソケット部452の内径を縮径して成る縮径部455が形成される。弁体453は、この空気通路454を開閉する弁体であり、プラグ部451とソケット部452との双方に介在して軸方向に進退変位できる。この弁体453は、空気通路454内の縮径部455と係合することにより、空気通路454を封止する(図示省略)。また、弁体453は、縮径部455から離隔することにより、空気通路454を開放する(
図6参照)。この空気接続弁45は、プラグ部451(あるいはソケット部452)を空気通路44のハブ取付部42側の開口部に嵌め込んで固定され、また、ソケット部452(あるいはプラグ部451)をハブ取付部42の取付面から突出させて配置される。
【0044】
この空気接続弁45において、ホイール4が車両のハブ12に取り付けられた状態(
図1参照)では、プラグ部451がハブ12に押し当てられることにより、プラグ部451がソケット部452に押し込まれる(
図6参照)。この状態では、弁体453が縮径部455から離隔して、空気接続弁45が開弁する。すると、ホイール4の空気通路44のハブ取付部42側の開口部が開放されて、空気通路44が連通する。これにより、加減圧部2から空気入りタイヤ10の気室101への圧縮空気の供給が可能となり、あるいは、気室101から外部への空気の排出が可能となる。
【0045】
一方、ホイール4が車両のハブ12から取り外された状態(
図4参照)では、プラグ部451がソケット部452から押し出されて軸方向に変位し、弁体453がプラグ部451およびソケット部452の縮径部455に付勢する(図示省略)。この状態では、弁体453縮径部455と係合して、空気接続弁45が閉弁する。すると、空気通路44のハブ取付部42側の開口部が封止されて、空気通路44が遮断される。これにより、例えば、空気入りタイヤ10をインフレートして車両に装着するときに、空気入りタイヤ10に空気を充填した状態のまま空気入りタイヤ10およびホイール4の組立体を搬送できる。
【0046】
なお、
図3の構成では、ホイール4の5本のスポーク431が相互に独立した空気通路44をそれぞれ有し、各空気通路44のハブ取付部42側の開口部に、空気接続弁45がそれぞれ配置されている。また、1つの空気通路44の開口部に、2つの空気接続弁45が配置されている。これにより、空気接続弁45の機能を確保しつつ、空気通路44の流路断面積を確保している。
【0047】
[効果]
以上説明したように、このホイール4は、リム部41とハブ取付部42とを連結部43を介して連結して成る(
図2〜
図4参照)。また、ホイール4は、リム部41に空気入りタイヤ10を装着し、また、ハブ取付部42にて車両のハブ12に取り付けられる(
図1参照)。また、ホイール4は、連結部43を貫通してリム部41の外周面とハブ取付部42の取付面とにそれぞれ開口する空気通路44を備える。
【0048】
かかる構成では、空気入りタイヤ10の空気圧を増加させる場合には、ホイール4の空気通路44が、外部(空気圧調整装置1の加減圧部2)から気室101への空気の導入路となり、空気入りタイヤ10の空気圧を減少させる場合には、気室101から外部への空気の排出路となる(
図1参照)。これにより、双方向に流通可能な空気通路44が連結部43の内部に形成されるので、ホイールの外部に空気通路用の配管が配置される構成(図示省略)と比較して、ホイール4の構成を簡素化できる利点がある。
【0049】
また、このホイール4は、相互に独立した複数の空気通路44を備える(
図3参照)。これにより、いずれかの空気通路44が不通となった場合にも、他の空気通路44を介して空気を流通させ得るので、フェールセーフ機能を実現できる利点がある。
【0050】
また、このホイール4は、ホイール4の車両装着時にて空気通路44を開放すると共に、ホイール4の単体時にて空気通路44を閉止する空気接続弁(エアカプラ)45を備える(
図1、
図3、
図4および
図6参照)。かかる構成では、ホイール4が車両のハブ12に取り付けられた状態(
図1参照)では、空気通路44が連通して、加減圧部2から空気入りタイヤ10の気室101への圧縮空気の供給が可能となる利点があり、あるいは、気室101から外部への空気の排出が可能となる利点がある。一方、ホイール4が車両のハブ12から取り外された状態(
図4参照)では、空気通路44が遮断されるので、例えば、空気入りタイヤ10をインフレートして車両に装着するときに、空気入りタイヤ10に空気を充填した状態のまま空気入りタイヤ10およびホイール4の組立体を搬送できる利点がある。
【0051】
また、ホイール4は、連結部43が、スポーク431を有すると共に、このスポーク431の内部に空気通路44を有する(
図3および
図4参照)。これにより、ホイール4の外観を損なうことなく、空気通路44を形成できる利点がある。
【0052】
また、ホイール4は、連結部43が、ディスクを有すると共に、ディスクの内部に空気通路44を有する(図示省略)。これにより、ホイール4の外観を損なうことなく、空気通路44を形成できる利点がある。
【0053】
また、ホイール4では、ハブ取付部42が、複数のボルト孔421を有すると共にボルト孔421に挿入されたボルト(図示省略)を介して車両のハブ12に取り付けられる(
図1参照)。また、連結部43が、複数の空気通路44を有する。また、ハブ取付部42の取付面にて、ボルト孔421と空気通路44の開口部とがハブ取付部42の回転軸周りに交互に配置される(
図3参照)。かかる構成では、ボルト孔421と空気通路44の開口部とがハブ取付部42の回転軸周りに交互に配置されるので、ハブ取付部42の剛性が適正に確保され、また、ハブ取付部42のボルト締め作業が容易となる利点がある。
【0054】
また、このホイール4では、空気通路44が、リム部41の外周面に複数の開口部を有し(
図3参照)、また、これらの開口部が、相互に異なる断面形状を有する(
図5参照)。これにより、空気通路44の設置に起因する気柱共鳴音の周波数が分散されて、騒音レベルが低減される利点がある。
【0055】
また、このホイール4では、空気通路44の流路断面積Sが、100[mm
2]≦S≦3000[mm
2]の範囲内にある(
図3参照)。これにより、空気通路44の流路断面積Sが適正化される利点がある。すなわち、100[mm
2]≦Sとすることにより、空気入りタイヤ10への空気の供給量および排出量が適正に確保されるので、空気入りタイヤ10の空気圧制御を迅速に行い得る利点がある。また、S≦3000[mm
2]とすることにより、ホイール4の大型化を防止できる利点がある。
【0056】
また、このホイール4では、ハブ取付部42の取付面の径方向幅Aが、35[mm]≦A≦100[mm]の範囲内にある(
図3参照)。これにより、ハブ取付部42の取付面の径方向幅Aが適正化される利点がある。
【0057】
また、この空気圧調整装置1は、上記のいずれか一つに記載のホイール4と、このホイール4の空気通路44のハブ取付部42側の開口部に接続すると共にホイール4に装着された空気入りタイヤ10の空気圧を加圧および減圧する加減圧部2と、空気入りタイヤ10の空気圧を検出する圧力センサ3と、この圧力センサ3の出力信号に基づいて加減圧部2を駆動制御する制御部5とを備える(
図1参照)。
【0058】
かかる構成では、空気入りタイヤ10の空気圧を増加させる場合には、ホイール4の空気通路44が、加減圧部2から気室101への空気の導入路となり、空気入りタイヤ10の空気圧を減少させる場合には、気室101から外部への空気の排出路となる。これにより、双方向に流通可能な空気通路44が連結部43の内部に形成されるので、ホイールの外部に空気通路用の配管が配置される構成(図示省略)と比較して、空気圧調整装置1の構成を簡素化できる利点がある。