JP2016540692A - 車両タイヤ内の圧力を制御する装置 - Google Patents

Abstract

固定された、すなわち回転不能なアクスル（２２）を中心として、それ自体は自由に回転するリム（１６）上に取り付けられたタイヤに空気を提供するための装置（１０）である。使用中に前記タイヤと共に回転し、且つ、作動されたときに加圧空気を前記タイヤに提供するポンプが設けられている。前記タイヤ内の空気圧が低下したときに前記ポンプを作動させるためのポンプ駆動システムが、前記タイヤに回転可能に接続された第１の部分と、前記ポンプが作動されていないときに前記第１部分と共に回転する、第１のクラッチプレート（４２）を含む第２の部分とから成る。前記ポンプは、前記駆動システムの前記第２の部分が前記第１部分と共に回転することを抑制されることにより作動される。前記第１部分と前記第２部分との相対回転がポンプを駆動させて、加圧空気を前記タイヤに提供する。前記固定アクスル（２２）に取り付けられ得るように構成された（従って、それ自体、固定され、すなわち回転不能の）第２のクラッチプレート（２６）が存在する。前記第１クラッチプレートと第２クラッチプレートと（２６，４２）は、通常、離隔されている。前記タイヤ内の圧力が予め決められた値よりも低下したときに、前記タイヤ内の圧力により移動されるクラッチピストンが、前記第１クラッチプレート（４２）を前記第２クラッチプレート（２６）に対して付勢することによりクラッチを係合させる。

Description

本発明は、回転要素（例えば車両タイヤ）内の圧力を維持するための内蔵式装置に関する。

車両のタイヤ圧力を維持するための装置が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。これら装置は車両のホイールに取り付けられ、装置の各々が、吊り下げられ静止しているカウンタウェイトを有し、装置の残りの部分は、通常、ホイールと共に回転する。車両ホイール上のタイヤの圧力が低減すると、装置の一部がカウンタウェイトに接続され、それにより、この部分が静止する。装置の静止部分と残りの部分との相対運動が、所望の圧力をタイヤに加えるポンプを駆動させるために利用される。

米国特許第７０１３９３１号明細書 国際出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１３／０５４７３２号明細書（国際公開第２０１４／００９８２２号パンフレット）

本発明は、このような先行技術の装置に、簡単で費用効果の高い改良を提供することを目的とする。

本発明によれば、固定された、すなわち回転不能なアクスルを中心に、それ自体は自由に回転するリム上に取り付けられたタイヤに空気を提供するための装置が提供される。この装置は、
ａ）使用中に前記タイヤと共に回転し、且つ、作動されたときに加圧空気を前記タイヤに提供するポンプと、
ｂ）前記タイヤ内の空気圧が低下したときに前記ポンプを作動させるためのポンプ駆動システムであって、当該ポンプ駆動システムは、
ｂ１）前記タイヤに回転可能に接続された第１の部分と、
ｂ２）前記ポンプが作動されていないときに前記第１部分と共に回転する、第１のクラッチプレートを含む第２の部分とを含むポンプ駆動システムであって、ここで、前記ポンプが、前記第２部分が前記第１部分と共に回転することを抑制されることにより作動され、前記第１部分と前記第２部分との相対回転が前記ポンプを駆動させて加圧空気を前記タイヤに提供する、ポンプ駆動システムと、
ｃ）前記固定アクスルに、それ自体が固定されるように、すなわち、回転不能に取り付けられるように構成された第２のクラッチプレートであって、通常、前記第１のクラッチプレートと離隔されている第２のクラッチプレートと、
ｄ）前記タイヤ内の圧力が予め決められた値よりも低下したときに、前記タイヤ内の圧力により移動されて前記第１クラッチプレートを前記第２クラッチプレートに対して付勢することでクラッチを係合させ、これにより、前記第２部分の前記第１の部分に対する回転を抑制して前記ポンプを作動させるクラッチピストンと、を備えている。

前記第２クラッチプレートは、好ましくは、前記固定アクスルのねじ付き端部がねじ込まれることを可能にするためのねじ付きボアを含む。

装置の一形態において、シャフト及び拡大ヘッドを有する回転不能なポンプアクスルが設けられ、前記第２クラッチプレートは、ポンプアクスルシャフトは通過できるが前記ヘッドは通過できない中央開口部を有し、使用中に、前記第２クラッチプレートが、前記ポンプアクスルヘッドを前記第２クラッチプレートと前記固定アクスルとの間で捕捉する。

ポンプのための駆動が、ベアリングを介して前記ポンプアクスル上に取り付けられた偏心体を用いることにより得られ、この偏心体は前記第１クラッチプレートと一体である。

本発明のより良好な理解のために、及び、本発明をどのようにして効果的に実行し得るかを示すために、ここで、本発明を、限定的でない例を用いて添付の図面を参照しつつ説明する。

１対の車両車輪の、それらのホイールハブ上に本発明の装置が取り付けられた状態の斜視図である。 図１の１対の車輪及び装置の断面図である。 図１及び図２の装置の拡大断面図である。

図面を参照すると、本発明による装置の「使用中」位置の全体が参照番号１０により示されている。この位置において、装置は、圧縮空気の形態の流体を、空気入りタイヤの形態の回転要素に提供する。

装置１０は、１対のホイール１４のハブ１２に組み込まれている。各ホイール１４は、空気入りタイヤ１８をその上に有するリム１６を含む。リム１６はハブ１２にホイールナット２０により取り付けられている。図示されている例において、車輪は従動車輪ではなく、大型トレーラのための車輪である。図１において、別のハブ１２．１が示されている。このハブは、共通の静止中空アクスル（車軸）２２（図２及び図３）をハブ１２と共有している。

ここで図３を参照すると、ハブ１２が、静止中空アクスル２２上に、１対のホイールベアリング２４により回転可能に支持されている。アクスル２２の端部がねじ切りされて、クラッチプレート２６がそのねじ山に取り付けられており、それにより、ハブ１２及びホイールベアリング２４をアクスル２２上の適切な位置に維持している。好ましい実施形態において、クラッチプレート２６はアクスル２２に、固定保持及び適切な軸方向保証などのための付加的取り付け手段を用いて取り付けられている。クラッチプレート２６は、アクスル２２に取り付けられることにより、ハブ１２と共に回転せず、従って、静止物体である。

メインプレート２８がハブ１２に、クラッチプレート２６の外周に隣接して取り付けられている。複数の交流発電機（オルタネータ）コイル３０が、メインプレート２８により、クラッチプレート２６により担持されている複数の交流発電機磁石３２と同一半径上に担持されている。ハブ１２及びホイール１４が回転すると、メインプレート２８はハブ１２及びホイール１４と共に回転し、交流発電機コイル３０が磁石３２の付近に移動することにより、電流がコイルに誘導され、この電流が、バッテリパック３４を充電して電力を装置１０の電子機器３６に提供するために使用される。メインプレート２８は、クラッチプレート２６の一部が通過する中央アパーチャを有する。

ポンプアクスル３８がアクスル２２の端部に配置されており、ポンプアクスル３８のヘッド３８．１が、アクスル２２の端部の凹部内の適切な位置に、クラッチプレート２６により保持されている。ポンプアクスル３８は、ホイールに対して外側に、すなわち、図２及び図３に示されているように、クラッチプレート２６から左側に延在し、且つ、アクスル２２及びクラッチプレート２６と共に静止したままである。偏心体４０がポンプアクスル３８上に、ローラベアリング４２上でポンプアクスル３８を中心に回転するように支持されている。また、偏心体４０は、摩擦材料４４に面した第２のクラッチプレート４２も形成している。第２クラッチプレート４２はクラッチプレート２６に対して回転する。クラッチプレート２６とクラッチプレート４２とは、通常、ベルビルばねワッシャ４６により離隔されている。スラストローラベアリング４８が、ベルビルワッシャ４６とプレート２６の間に存在する。クラッチプレート２６及び第２クラッチプレート４２が１つのクラッチを形成し、このクラッチは、偏心体４０（及び、従って、第２のクラッチプレート４２）がポンプアクスル３８上で内側（右側）にスライドするときに係合され、これにより、摩擦材料４４が、クラッチプレート２６の、メインプレート２８のアパーチャを通って突出している部分を把持する。

装置１０は、さらに、ポンプシリンダスリーブ５２内で往復運動できるポンプピストン５０を含む。ポンプシリンダスリーブ５２は、ポンプピストン５０とスリーブ５２との間をシールしているポンプピストンシール５４を有する。ピストン５０は連接棒５６により偏心体４０に接続され、連接棒５６は、偏心ベアリングプレート６０により適切な位置に保持されている大端部ベアリング５８上に延在している。圧縮チャンバが、ピストン５０、スリーブ５２、及び、シリンダヘッド６２の間に形成されている。シリンダヘッド６２は、フォームフィルタ要素６６を有するエアフィルタ６４を含む。ピストン５０、シリンダスリーブ５２、シール５４、シリンダヘッド６２などが、圧縮空気をタイヤ１８に提供するように構成されたポンプを形成している。ポンプピストン５０の連接棒５６がポンプ駆動システムの第１の部分を形成し、偏心体４０がポンプ駆動システムの第２の部分を形成している。ポンプ駆動システムは、タイヤ１８内の圧力が予め決められた閾値よりも低下したときにポンプを作動させるように構成されている。これについては以下に説明する。

クラッチピストン６８が偏心ベアリングプレート６０の外側に設けられており、それらの間にスラストローラベアリング７０が存在する。キャビティ７２がクラッチピストン６８の外側に形成され、且つ、クラッチピストンの周囲にてクラッチピストンシール７４によりシールされている。

圧力マニホルド７６が、クラッチピストン６８及びポンプの外側に取り付けられている。マニホルド７６は、多数の流路、コネクタなどを画成している。３つのソレノイド動作空気圧弁７８（そのうち１つのみが見られる）が設けられ、電子機器３６により制御される。圧力マニホルド７６の動作は、概ね、ＰＣＴ／ＩＢ２０１３／０５４７３２号明細書に、より詳細に記載されている通りであり、その機能は以下の説明により明らかになろう。敢えて言えば、圧力マニホルド７６は、クラッチピストン６８に隣接したキャビティを画成し、また、２つのタイヤ圧ホース（２つのタイヤ１８からの）、ソレノイド弁７８、２つのシュレーダ膨張弁、及び、ポンプの圧縮チャンバからマニホルド内の共通のキャビティへの圧力ポートを接続している。

図３に示されている補助的特徴物の幾つかが、電子機器３６が外部装置と（例えば車両のオンボードコンピュータと）通信することを可能にするアンテナ８０、並びに、ホイール温度センサ及び回転スピードセンサ８２を含む。回転速度は、クラッチプレート２６に取り付けられた磁石の回転を検出するホール効果センサを用いて決定される。装置１０のメインプレート２８の外側（シュレーダ膨張弁から遠い側）の部分が、カバー８４により保護されている。

使用中、通常、装置１０の全体が、クラッチプレート２６とは離隔されてホイールハブ１２と共に回転する。タイヤ１８内のタイヤ圧が予め決められた圧力よりも低下すると、そのタイヤからの空気圧がマニホルド７６及びソレノイド弁７８を介してクラッチピストン６８の外側のキャビティ７２に向けられる。そして圧力がクラッチピストン６８を内側に付勢し、これが、偏心体４０を、スラストローラベアリング５８及び偏心ベアリングプレート６０を介して、ベルビルばねワッシャ４８の付勢に対して内側に押す。これは、摩擦材料４４がクラッチプレート２６と接触してクラッチを係合させるまで続く。この状態が生じると、偏心体４０はもはやホイールハブ１２と共に回転せずに、静止クラッチプレート２６に摩擦接続されることで回転を抑制される。

偏心体４０がクラッチプレート２６に対して静止状態に保たれている間、装置１０の残りの部分は回転し続け、連接棒５６の大端部と偏心体４０との相対回転が連接棒５６及びポンプピストン５０をポンプシリンダスリーブ５２内で往復運動させる。こうして、ポンプは作動されて、圧力マニホルド７６を介して方向づけられた圧縮空気をタイヤ１８に供給する。

タイヤ圧が予め決められたレベルに達すると、タイヤ圧はマニホルド７６及びソレノイド弁７８により、クラッチピストン６８のキャビティ７２から接続を外され、また、クラッチピストンキャビティが大気に通気され、これにより、クラッチを係合保持している圧力は解除され、ベルビルばねワッシャ４８が、偏心４０と一体的に形成された第２クラッチプレート４２を付勢して、クラッチプレート２６を離隔する。こうして、装置１０は、その通常の状態に戻り、装置全体がハブ１２と共に、クラッチプレート２６から離隔されて回転し続ける。

１０ 装置
１２ ハブ
１２．１ ハブ
１４ ホイール
１６ リム
１８ タイヤ
２０ ホイールナット
２２ アクスル
２４ ホイールベアリング
２６ クラッチプレート
２８ メインプレート
３０ 交流発電機コイル
３２ 交流発電機磁石
３４ バッテリパック
３６ 電子機器
３８ ポンプアクスル
３８．１ ポンプアクスルのヘッド
４０ 偏心体
４２ 第２のクラッチプレート
４４ 摩擦材料
４６ ベルビルワッシャ
４８ スラストローラベアリング
５０ ポンプピストン
５２ ポンプシリンダスリーブ
５４ ポンプピストンシール
５６ 連接棒
６０ 偏心ベアリングプレート
６２ シリンダヘッド
６８ クラッチピストン
７０ スラストローラベアリング
７２ キャビティ
７４ クラッチピストンシール
７６ 圧力マニホルド
７８ ソレノイド弁

Claims (4)

1. 固定された、すなわち回転不能なアクスルを中心に、それ自体は自由に回転するリム上に取り付けられたタイヤに空気を提供するための装置であって、
   ａ）使用中に前記タイヤと共に回転し、且つ、作動されたときに加圧空気をタイヤに提供するポンプと、
   ｂ）前記タイヤ内の空気圧が低下したときに前記ポンプを作動させるためのポンプ駆動システムであって、
   ｂ１）前記タイヤに回転可能に接続された第１の部分と、
   ｂ２）前記ポンプが作動されていないときに前記第１部分と共に回転する、第１のクラッチプレートを含む第２の部分とを含み、前記ポンプが、前記第２部分が前記第１部分と共に回転することを抑制されることにより作動され、前記第１部分と前記第２部分との相対回転が前記ポンプを駆動させて加圧空気を前記タイヤに提供する、ポンプ駆動システムと、
   ｃ）前記固定アクスルに、それ自体が固定されているように、すなわち回転不能に取り付けられるように構成された第２のクラッチプレートであって、通常、前記第１のクラッチプレートと離隔されている第２のクラッチプレートと、
   ｄ）前記タイヤ内の圧力が予め決められた値よりも低下したときに、前記タイヤ内の圧力により移動されて前記第１クラッチプレートを前記第２クラッチプレートに対して付勢することでクラッチを係合させ、これにより、前記第２部分の前記第１の部分に対する回転を抑制して前記ポンプを作動させるクラッチピストンと、を備えている、装置。
2. 前記第２クラッチプレートが、前記固定アクスルのねじ付き端部がねじ込まれることを可能にするためのねじ付きボアを含む、請求項１に記載の装置。
3. シャフト及び拡大ヘッドを有する回転不能なポンプアクスルをさらに含み、前記第２クラッチプレートが、ポンプアクスルシャフトは通過できるが前記ヘッドは通過できない中央開口部を有し、使用中に、前記第２クラッチプレートが、前記ポンプアクスルヘッドを前記第２クラッチプレートと前記固定アクスルとの間で捕捉する、請求項１又は２に記載の装置。
4. ベアリングを介して前記ポンプアクスル上に取り付けられた、前記第１クラッチプレートと一体である偏心体を含む、請求項３に記載の装置。

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