JP2009509870A - 自動車のタイヤ充填装置の作動方法及びタイヤ充填装置 - Google Patents

Abstract

自動車のタイヤ充填装置は、圧縮装置（１０）と圧力溜め（１３）及び制御装置を含み、圧力溜めから充填導管（２６，２７）が、充填弁（２０，２１）及び制御導管（５１，５２，５３，５４）及び制御弁（４１，４２，４３，４４）を経て車輪弁（５，６，７，８）へ通じている。その作動方法は、周期的に反復して次の段階を行う。即ち作動量から目標タイヤ圧力を求める。最後に測定される実際タイヤ圧力と比較する。特定の期間中に圧力測定を伴うことなく空気供給及び空気取出しを行う。充填導管（２６，２７）の圧力を測定して目標値と比較する。装置は、充填弁（２０，２１）の車輪側で充填導管（２６，２７）に圧力センサ（６１，６２）を持ち、各充填弁（２０，２１）が排出導管（２８，２９）を経て排出弁（２２）に接続され、排出導管（２８，２９）が排出弁（２２）の上流で互いに接続されている。

Description

本発明は、自動車のタイヤ充填装置の作動方法であって、タイヤ充填装置が、圧縮装置と圧力溜めを含む圧縮空気源及び制御装置から成り、圧縮空気源から充填導管が、充填弁及び車輪毎にそれぞれ１つの制御導管及び制御弁を経て車輪弁へ通じているものに関する。各車輪に制御弁が付属している。

タイヤ充填装置は、現在（大抵は装甲下）野外走行車においてのみ使用され、それに伴う著しい構造費は重要でない。しかしタイヤ充填装置は、将来乗用自動車においても、乗り心地の改善のために使用されるであろう。タイヤ圧力監視装置が法律により規定されることが、将来考慮され、その場合超過支出は少なくなる。

オーストリア国実用新案第５５４８号明細書から、最初にあげた種類のタイヤ充填装置が公知であり、タイヤ圧力が車輪に組込まれた圧力センサにより測定される。回転する車輪から車両へのデータ伝送が問題である。データ伝送は、（オーストリア国実用新案第５５４８号におけるように）摺動接触子及び導線を経て車両に固定した制御装置へ行われるか、又は最近では無線を介して行われる。露出する摺動接触子及び車輪へ至るデータ導線の欠点は明らかである。無線を介する伝送は、各車輪にセンサのほかに（非常に小さい到達距離であっても）送信機と電源又はトランスポンダを必要とする。測定値の伝送は一般にすべての車輪から同時には行われず、順番に行われる。車輪と車両にある送信機と受信機、及び車輪の信号を互いに区別又は分離する必要性は、費用のかかる電子装置を必要とする。信号の伝搬時間のため、測定は正確でない。

すべてのタイヤ充填装置の別の問題は、車輪と車両との間に、回転取入れ装置として構成される２つの圧縮空気接続器を、充填導管のため及び車輪にある車輪弁を操作する制御導管のために必要とすることである。回転取入れ装置は、それが圧力を受けると、高度の摩耗を受ける。従って充填導管及び制御導管は、各充填過程の終了後圧力なしにされねばならない。それにより圧縮される空気の損失従ってエネルギ損失が生じ、この損失をできるだけ小さくせねばならない。

従って本発明の課題は、前記の問題特に圧力測定の問題をできるだけ簡単に解決するタイヤ充填装置及びその作動方法を対案することである。

本発明による方法は、第１の請求項の特徴部分の段階ａ）〜ｅ）にある。個々のタイヤは順次にこの方法を受ける。タイヤ圧力の測定は、回転する車輪から車両に固定した充填導管へ移される。それにより制御装置へのデータ伝送の問題が解決される。実験の結果、動的効果のため（導管における絞り損失、圧力変動）、充填中に十分正確な測定が不可能なことがわかった。従って充填過程が交互の充填及び測定に分けられ、従って反復される。

できるだけ少ない反復サイクルを実施せねばならないため、それぞれの制御弁の開放によりタイヤに空気が供給される特定の期間が、現在のタイヤ圧力、圧力目標値及び容器圧力から求められる（請求項２）。現在のタイヤ圧力は、最後の先行する圧力測定により制御装置に記憶される圧力である。期間は（多少正確な）先行計算又は大体の評価で求めることができる。

本発明による方法の展開では、充填の際及びタイヤ圧力の低下の際方法が同じように行われる。即ちタイヤの充填のため、まず充填導管が圧縮空気源に接続され、それぞれの制御弁の開放により、求められた期間中に、それぞれの車輪弁が開かれ、車輪弁の閉鎖後充填導管が再び圧力なしにされる（請求項３）。

タイヤから空気を取出すために、充填導管が一層低い空気圧力の場所に接続され、その中にある圧縮空気が、それぞれの制御弁の操作により、従ってそれぞれの車輪弁の開放により、特定の期間中に、圧縮空気源に戻されて溜められるか、又は周囲へ放出される（請求項５）。そのためそれぞれの制御弁の開放によりタイヤから空気が取出される期間が、現在のタイヤ圧力及び圧力目標値及び場合によっては背圧から求められる（請求項４）。背圧は圧縮空気源の圧力溜めの圧力、大気圧又は空気乾燥機内の圧力損失だけ高められる大気圧であってもよい。

その代わりタイヤから空気を取出すために、充填導管が急速排気弁を経て排気可能である（請求項６）。それにより回転ブッシングが圧力を受けている時間が短縮される。

方法の有利な実施において、タイヤ圧力の測定のため、それぞれの排気される充填導管（又はそれに接続される充填導管）が、それぞれのタイヤから遠い方の端部を閉鎖され、それぞれの制御弁によりそれぞれの車輪弁が開かれる（請求項７）。こうして充填導管にある空気が、それぞれのタイヤの圧力をとる。それぞれのタイヤと充填導管の間に圧力平衡が起こるまで、それぞれの車輪弁が開かれたままであり、それから初めて充填導管の圧力が測定される（請求項８）。この圧力はそれぞれのタイヤの圧力である。それから充填弁を経てそれぞれの充填導管が排気される（請求項９）。

本発明は、本発明による方法を実施するために特に適した自動車のタイヤ充填装置にも関し、このタイヤ充填装置が、圧縮装置と圧力溜めを含む圧縮空気源及び制御装置から成り、圧縮空気源から充填導管が、充填弁及び制御導管及び制御弁を経て少なくとも１つの車輪弁へ通じており、圧縮空気源が圧縮装置及び圧力溜めを含んでいる。

本発明によれば、それぞれの充填弁の下流で少なくとも１つの充填導管に圧力センサが設けられ、各充填弁が排出導管を経て排出弁に接続され、排出導管が排出弁の上流で互いに接続されている。こうしてそれぞれのタイヤの圧力が装置センサで測定され、それが急速で確実な信号伝送を保証する（請求項１０）。

各充填弁が３位置弁であり、この弁の位置が充填位置、排出位置及び測定位置である（請求項１１）。それにより圧力測定のために充填弁までの充填導管をタイヤに接続すればよく、それにより充填導管の圧力が安定するまでの時間が短縮され、正確な測定が行われる。

本発明による装置の展開では、排出弁から戻り導管が、第２の逆止弁を経て空気乾燥機を通りかつ第２の排出弁を経て大気へ通じている（請求項１２）。こうして空気乾燥機を簡単かつエネルギを節約するやり方で再生することができる。有利な展開では、圧縮装置から圧縮空気供給導管が、第１の逆止弁及び戻り導管を経て圧力溜めへ通じ、第１の逆止弁の下流に別の圧力センサが設けられている（請求項１３）。有利なように圧縮装置が、それにより供給される空気に関して並列接続される２つのピストン圧縮機から成っている（請求項１４）。

本発明によるタイヤ充填装置の概略図により、本発明が以下に説明される。

図１において、本発明による装置を備えた車両のうち、車輪又はそのタイヤ１，２，３，４がその車輪弁５，６，７，８と共に示されている。タイヤ１，２は例えば前輪のタイヤである。必要な圧縮空気を準備するため、第１の圧縮機１１及び第２の圧縮機１２から成る圧縮装置１０が設けられている。これらの圧縮機は互いに無関係に電動機によりそれぞれ駆動され、その回転に関係する吸入管片は図示されておらず、その吐出導管１７，１７’は一緒にされて、空気乾燥機１４を経て圧力溜め１３に接続され、この圧力溜め１３が圧縮空気源として役立つ。吐出導管１７，１７’は排出弁１８を経て周囲に接続可能である。

圧縮装置１０から吐出される圧縮空気は、第１の逆止弁１６を経て圧力溜め１３へ流れる。圧力溜め１３は、供給導管１５を経て第１の充填弁２０及び第２の充填弁２１に接続されている。更に第１の通気導管２３を持つ排出弁２２が設けられている。第１の充填弁２０から第１の充填導管２６が両方のタイヤ１，２へ通じている。第２の充填弁２１から第２の充填導管２７がタイヤ３，４へ通じている。図示した実施例では、充填導管は１つの車軸のそれぞれ両方の車輪へ分岐しているが、各車輪に対して固有の充填導管及び固有の充填弁を設けることもできる。図示した実施例では、充填弁２０，２１はいわゆる３ポート２位置弁であり、即ちこれらの弁は、２つの異なる位置で３つのポートを異なるやり方で互いに接続することができる。第１の位置で充填弁２０又は２１は供給導管１５を充填導管２６又は２７に接続し、第２の位置で供給導管１５を排出導管２８又は２９へ接続する。両方の排出導管２８，２９は互いに接続されて、３ポート２位置弁である排出弁２２に終わっている。その代わりに、各充填導管に対して固有の排出弁を設けるもともできる。この排出弁から一方では第１の通気導管２３が外気へ通じ、他方では戻り導管２４が第２の逆止弁２５及び第１の逆止弁１６を経て再び圧力溜め１３へ通じている。

供給導管１５から別の供給導管３８が分岐して、車輪に固有の制御弁４１，４２，４３，４４へ通じている。これらの制御弁も３ポート２位置弁であって、別の供給導管３８をそれぞれ１つの制御導管５１，５２，５３，５４に接続するか、又は外気へ通じる第２の通気導管４５に接続している。各制御導管５１，５２，５３，５４は、第１の回転取入れ装置５５（タイヤ１の所においてのみ符号をつけてある）を経てそれぞれの車輪弁５，６，７，８へ通じている。充填導管２６，２７は、第２の回転取入れ装置５６を経てそれぞれ車輪弁５，６，７，８に接続されている。それにより車輪弁は制御弁により空気圧で操作され、従って僅かな所要空間にもかかわらず多くの空気流を急速に切換えることができる。

充填弁２０，２１、急速排出弁として構成される排出弁２２、排出弁１８及び制御弁１４，４２，４３，４４は、図示しない制御装置により始動される電磁弁である。これらの弁は、システム故障の場合安全位置をとるように、ばね荷重を受けている。制御装置も弁へ通じる制御導線も、見易くするため記入されていない。制御装置は、作動量（車両重量、車輪荷重、速度、運転者から与えられる指令、先行する計算操作から記憶されるデータ）から、各車輪に対して目標圧力を求め、この目標圧力を圧力センサ６１，６２から通報される圧力と比較する。更に制御装置により圧縮機１１，１２の駆動電動機も始動され、そのため入力信号として、第１の圧力センサ６０により測定される圧力溜め１３の圧力が利用される。第２の排出弁１８が開かれていても、駆動を容易にするため、圧縮機１１，１２が個々に始動可能である。制御装置は更にプログラムを含み、このプログラムが、特定の間隔で又はタイヤ圧力の特定の現象においてタイヤ圧力を順次に問い合わせ、このタイヤ圧力とその間に場合によっては変化する目標圧力とを比較し、偏差があると上述した過程を指令する。

本発明による装置の動作を以下に説明する。自動車がすべて４つの車輪における「正しい」空気圧力で走行すると、タイヤ充填装置は図に弁位置により示されている不動作状態にある。圧縮機１１，１２は停止し、圧力溜め１３は完全に蓄圧され、供給導管１５は最大圧力を受けている。両方の充填弁２０，２１は供給導管１５の方へ閉じられ、制御弁４１〜４４も同様に供給導管１５の方へ閉じられている。それにより回転取入れ装置の密封素子が保護される。充填導管２６，２７は充填弁２０，２１を経てその排出導管２８，２９に接続されている。排出弁２２のみが（図に示すのとは異なり）開かれていてもよい。それにより全体として両方の充填導管２６，２７はその排出導管２８，２９と共に圧力なしであり、制御導管５１〜５４も圧力なしである。

圧力測定が目標値より下にある値を生じるか、又は変化した作動条件のため又は運転者の介入により変化した時、タイヤ圧力は高められねばならない。測定される値が例えば前車軸のタイヤ１における目標値より下にあると、第１の充填弁２０が切換えられるので、供給導管１５と第１の充填導管２６との接続が行われ、同時に排出弁２２が図示する位置へもたらされる。しかし車輪弁５，６が閉じられているため、空気はまだタイヤ１，２へ流入できない。タイヤ１の圧力のみを高める場合、第１の制御弁４１のみが始動され、それにより車輪弁５が開かれ、空気がタイヤ１へ流れ始める。

開く前または開くのと同時に、制御装置が、それぞれのタイヤの目標圧力と実際圧力との圧力差から、また圧力溜め１３の圧力から、目標圧力にできるだけ近づくために、制御弁１４従って車輪弁５を開くべき期間を求めている。この求められた期間の経過後、制御弁４１が再び閉じられる。タイヤ１の充填中に充填導管２６の圧力が非常に強く変動し、車輪弁５の絞り損失のため、タイヤ１の圧力より著しく高いことがある。従って充填中には圧力を測定できない。車輪弁が閉じられた後に初めて、しかも次のように測定がおこなわれる。

圧力の測定のため、まず充填導管２６が、最初に規定した不動作位置におけるように、圧力なしにされる。そのため充填導管２６が第１の排出導管２８及び排出弁２２を経て周囲に接続される。それにより充填導管２６の圧力が大気圧に低下する。続いて排出弁２２が再び閉じられるが、充填弁２０，２１は図示した位置に留まり、この位置で充填導管２６と排出導管２８，２９との接続を行う。タイヤ側に圧力センサが存在する時、しかも事情によってはそれぞれの充填導管を前もって圧力なしにすることなしに、それぞれの充填導管を同様に閉じることもできるであろう。さて第１の制御弁４１のみの操作によって車輪弁５が再び開かれると、タイヤ１に存在する圧力が第１の充填導管２６に通報され、又第１の充填弁２０及び排出導管２８，２９を経て第２の充填導管２７にも通報される。

図示しない変形例では、充填弁２０，２１が３位置弁（３ポート３位置弁）として構成され、その場合排出弁２２を閉じる必要はなく、第１の充填導管のみがそれぞれのタイヤに存在する圧力を受入れる。短時間後圧力平衡が行われ、第１の圧力センサ６１の測定値が制御装置へ供給されて、そこで目標値と比較される。目標圧力と実際圧力が相違していると、上述したように別のサイクルが行われる。３ポート３位置弁の代わりに、１つの３ポート２位置弁及び１つの逆止弁を使用することもできるであろう。

第１のタイヤの圧力が目標値より高いと、空気を排出せねばならない。そのため制御装置が、再びタイヤ１の圧力と目標圧力から、制御弁４１の開放時間を計算する。しかしまず第１の充填弁２０が図示した位置へもたらされ、こうして第１の排出導管２８、開かれている排出弁２２及び第１の通気導管２３を経て周囲への接続が行われる。さて第１の制御弁４１が評価された時間の間開かれ、この時間中に空気がタイヤ１から流出できる。ここでも続いて再び上述したように圧力測定が行われる。圧力溜め１３の圧力が甚だしく低下していると、排出弁２２が閉じられている場合、排出される空気を両方の逆止弁２５，１６を経て圧力溜め１３へ戻すこともできる。

本発明によるタイヤ充填装置の概略図を示す。

Claims (14)

1. 自動車のタイヤ充填装置の作動方法であって、タイヤ充填装置が、圧縮装置（１０）と圧力溜め（１３）を含む圧縮空気源及び制御装置から成り、圧縮空気源から充填導管（２６，２７）が、充填弁（２０，２１）及び制御導管（５１，５２，５３，５４）及び制御弁（４１，４２，４３，４４）を経て車輪弁（５，６，７，８）へ通じているものにおいて、
   ａ）作動量から目標タイヤ圧力が求められ、
   ｂ）目標タイヤ圧力が最後に測定される実際タイヤ圧力と比較され、それぞれのタイヤ （１，２，３，４）に空気を供給すべきか又はそれぞれタイヤから空気を取出すべ きかが決定され、
   ｃ）それぞれのタイヤ（１，２，３，４）に、充填導管を経て、特定の期間中に、圧力 測定を伴うことなく、空気が供給されるか、又はそれぞれのタイヤから空気が取出 され、
   ｄ）充填導管（２６，２７）の実際タイヤ圧力が測定されて、目標タイヤ圧力と比較さ れ、
   ｅ）実際タイヤ圧力が十分正確に目標タイヤ圧力と一致しない時、少なくとも１つのタ イヤに、充填導管（２６，２７）を経て、特定の期間中に、圧力測定を伴うことな く、空気が供給されるか、又はこのタイヤから空気が取出され、
   ｆ）測定される実際タイヤ圧力が十分正確に目標タイヤ圧力と一致する時、特定期間後 に初めて再び、又は特定の作動状態の生じる際，ａ），ｂ），ｃ），ｄ），ｅ）に よるサイクルが反復される
   ことを特徴とする方法。
2. それぞれの制御弁（４１，４２，４３，４４）の開放によりタイヤに空気が供給される特定の期間が、現在のタイヤ圧力、圧力目標値及び容器圧力から求められることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. タイヤの充填のため、まず充填導管（２６，２７）が圧縮空気源（１３）に接続され、それぞれの制御弁（４１，４２，４３，４４）の開放により、求められた期間中に、それぞれの車輪弁（５，６，７，８）が開かれることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. それぞれの制御弁（４１，４２，４３，４４）の開放によりタイヤから空気が取出される期間が、現在のタイヤ圧力及び圧力目標値から求められることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. タイヤから空気を取出すために、充填導管（２６，２７）が一層低い空気圧力の場所（１３；２３）に接属され、その中にある圧縮空気が、それぞれの制御弁（４１，４２，４３，４４）の操作により、従ってそれぞれの車輪弁（５，６，７，８）の開放により、特定の期間中に、圧縮空気源（１３）に戻されて溜められるか、又は周囲へ放出されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. タイヤから空気を取出すために、充填導管が急速排気弁（２２）を経て排気可能であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
7. タイヤ圧力の測定のため、それぞれの排気される充填導管（２６，２７）が、それぞれの車輪弁（５，６，７，８）の始動により、それぞれのタイヤ（１，２，３，４）と流れ接続され、その間に充填導管がその他端を閉鎖されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
8. それぞれのタイヤ（１，２，３，４）と充填導管（２６，２７）の間に圧力平衡が起こるまで、それぞれの車輪弁（５，６，７，８）が開かれたままであり、それから初めて充填導管（２６，２７）の圧力が測定されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 圧力測定が行われた後、それぞれの充填導管（２６，２７）が排気されることを特徴とする、請求８１に記載の方法。
10. 自動車のタイヤ充填装置が、圧縮装置（１０）と圧力溜め（１３）を含む圧縮空気源及び制御装置から成り、圧縮空気源から充填導管（２６，２７）が、充填弁（２０，２１）及び制御導管（５１，５２，５３，５４）及び制御弁（４１，４２，４３，４４）を経て少なくとも１つの車輪弁（５，６，７，８）へ通じているものにおいて、それぞれの充填弁（２０，２１）の車輪側で少なくとも１つの充填導管（２６，２７）に圧力センサ（６１，６２）が設けられ、各充填導管（２６，２７）が排出導管（２８，２９）及び少なくとも１つの排出弁（２２）を経て排気可能であることを特徴とする、自動車のタイヤ充填装置。
11. 各充填弁（２０，２１）が３位置弁であり、
    その第１の位置で充填導管（２６，２７）を圧縮空気源（１３）に接続し、
    その第２の位置で充填導管（２６，２７）を排出弁（２２）に接続し、
    その第３の位置で充填導管（２６，２７）を閉鎖する
    ことを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ充填装置。
12. 排出弁（２２）から戻り導管（２４）が、第２の逆止弁（２５）を経て空気乾燥機（１４）を通りかつ第２の排出弁（１８）を経て大気へ通じていることを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ充填装置。
13. 圧縮装置（１０）から圧縮空気供給導管（１７，１７’）が、第１の逆止弁（１６）及び戻り導管（２５）を経て圧力溜め（１３）へ通じ、第１の逆止弁（１６）の下流に別の圧力センサ（６０）が設けられていることを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ充填装置。
14. 圧縮装置（１０）が、それにより圧縮される空気に関して並列接続される２つのピストン圧縮機（１１，１２）から成り、これらのピストン圧縮機（１１，１２）が第１の逆止弁（１６）を経て圧力溜め（１３）に接続されていることを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ充填装置。

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