JP4050360B2 - 集中式タイヤ膨張装置付車両用ハブおよびハブホルダ組立体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集中式タイヤ膨張装置付車両用ハブおよびハブホルダ組立体に関し、特に、これらの車両のハブおよびハブホルダ間のシール手段あるいは回転接手に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
車両に装備したタイヤ膨張装置を、車両の移動中に使用可能とするために、各車輪に気密の回転接手を設け、車両の空気圧縮機と各タイヤとの間の接続を各車輪のハブを通じて確保することが必要である。
このような回転接手は、例えば米国特許第4,730,656 号に記載されている。この特許では、可撓性のシール縁部７２がその円筒状シール面６８に対し、「内方に向けて半径方向の力を作用させる円形ばね７８」により、永久的に締付けられている。したがって、この従来の装置では、気密を維持する可撓性部材が常に回転接触している。この装置はいくつかの不都合な点を有しており、所定量の出力が無駄に吸収され、これにより有害な放熱を生じさせ、更に、回転接触する部材を急速に摩耗し、これによりその信頼性を損ない、交換が必要となる。米国特許第4,804,027 号は、この問題を解決する装置を提案する。この第2 の特許では、静止ハブに取付けられたゴム製のトロイダルローブ５０が可動ハブの円筒状シール面２２に対して当接され、空気圧が高いときに（膨張時）、このローブは前記シール面に対して強固に当接して気密性を確保し、大気圧に戻ると、「ローブ５０は極めて僅かな圧力あるいは全く接触圧を生じさせることなく、面２２に当接する」。この装置は、膨張手段を使用してないときは、シール縁部と対応するシール面との間の接触圧を大きく減少することができる。しかし、この装置は、気密を確保するために剛性の材料を使用することができない。実際に、気密は、弾性ローブの半径方向の変形により確保される。したがって、このローブおよび関連する装置は、常に摩耗したがって寿命の問題を有している。
【０００３】
以下では、「ハブ」の語は、タイヤおよび連結するボールベアリングを除き、車軸の固定ハブキャリアの回りを回転する全ての部材を含めて用いる。したがって、「ハブ」の語は、厳密な意味でのハブを含み、更にハブに強固に固定されたホイールも含んでいる。
同様に、「ハブホルダ」は車軸の全ての静止部材を示すために用いている。
本発明の目的は、タイヤを膨張する短い間のみ、シール手段が回転接触し、その寿命に関する問題を生じさせないハブとハブホルダとこれに設けられたシール手段とからなる組立体を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両用の２つの部材すなわちベアリングにより回転可能に結合されたハブおよびハブホルダの組立体に関するもので、この組立体は、圧縮空気源を有する集中式タイヤ膨張装置を装備し、
ハブホルダは、車両に対して固定され、圧縮空気源に空圧的に接続可能な第１入口と第１出口とを有する第１空気通路を備え、
ハブは、ハブホルダの回りを回転可能で、第２入口とハブに固定されたタイヤの内部空間に空圧的に接続可能な第２出口とを有する第２空気通路を備え、
第１出口と第２入口とは固定部材と可動部材との間のチャンバ内に延び、
このチャンバは、前記部材の一方の第１平滑環状シール面と、剛性リング上に設けられて環状膜により搬送される対応した第２平滑環状シール面との間の少なくとも１の通路で外気に接続され、前記環状膜は、他方の部材と一体でかつ前記チャンバの可変壁を構成し、前記リングを２つの位置間でほぼ軸方向に沿って移動可能とし、この２つの位置は、
ａ）シール面が互いに離隔する空気通路の通常あるいは開位置と、
ｂ）第１，第２シール面が互いに気密に回転接触する閉位置と、であり、
前記チャンバは、第１通路の断面よりも小さな断面の環状リーク路を備え、圧縮空気源に対する第１通路の接続により、前記チャンバ内に過剰圧を生じさせ、環状膜の壁部に作用する合力により、リングがその閉位置に向けて付勢される。したがって、ハブホルダおよびハブを通る空気通路の気密性は、対応するタイヤを膨張するときにのみ確保される。これは、摩擦エネルギの損失が最小となることを確保する。更に、リングは剛性であり、したがって、特に低摩擦係数、乾燥動作、および、摩耗および加熱に対する優れた耐性を有するように開発されたカーボン等の材料から形成された部材であり、あるいは、このような部材を備えることが可能である。これらの部材すなわちシール手段の寿命も優れている。
【０００５】
圧縮空気供給通路の断面と比較して小断面のリーク路が設けられることで、環状膜の２つの側部間に、簡単な方法で差圧を確保し、この差圧でリングおよびシール面の軸方向移動を確保し、したがってチャンバに気密性を形成するために十分なものとすることができる。この解決手段は、特に簡単である。このリーク路は、軸方向に配置されるのが好ましく、したがって、シール面のいずれの位置であっても一定の断面を有することが有益である。
シール手段の環状部材は、ゴムで形成するのが好ましい。
発明の変形例では、シール手段は２つの環状膜と２つのリングとを有する。
最後に、対応するシール面は半径方向に向くのが有益である。
以下、添付図面を参照しつつ乗用車の場合について本発明の実施の形態を説明する。なお、この実施の形態は説明のためのものであり、何ら限定するものではない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、集中式タイヤ膨張装置を装備した車両を示す。この装置は、電動空気圧縮機２あるいはエンジン駆動の圧縮機（図示しない）と、後述するようにハブおよびハブ組立体１０，４０を通してタイヤ５，６内に圧力空気を供給するための例えば符号３，４で示す通路とを備える。もちろん、接続されたタイヤは、本発明にしたがって装備された車両のホイールの数に対応する。
図２は、本発明による第１の従動側ハブおよびハブホルダ組立体１０の断面図であり、車両の荷重支持車軸に対応する。静止ハブホルダ１１は、その軸線ＸＸ′に沿って孔開けされ、空気圧源２に導かれる空気パイプ３に接続されたクイック空圧結合部１５を受入れ、空気通路１２に第１入口１３と第１出口１４とを有する。ハブ１９は、通常のボールベアリング２６によりハブホルダ１１に回転可能に支えられている。ハブ１９は、第２入口２１と第２出口（図示しない）とを有する空気通路２０を備え、この空気通路はタイヤ５の内側凹部内に延びる。第２入口２１は、空気通路１２の第１出口１４に向かい合って配置され、非較正（non-calibrated）逆止弁２３を備え、この逆止弁はパイプ３が圧縮空気源２に空圧的に接続されていないときに、タイヤ５の非膨張を確保する。
【０００７】
第１出口１４の近部のハブホルダ１１の壁部２４は、第２入口２１およびベアリング２６の近部に配置されたハブ１９の壁部２５と共に、凹部２７を構成し、この凹部は、空気が漏洩可能な、外気に導かれる通路３４の存在によって気密ではない。
第１出口１４と第２入口２１との間に空圧接続部を形成するため、以下のシール手段が設けられる。これらの手段は、カーボン製であるのが好ましいシールディスク２９付き剛性環状リング２８を備える。このシールディスクは、半径方向に配置された第１シール面３０を有し、ハブホルダ１１の端部に取付けられた対応する第２シール面３１に当接することができる。この第２シール面は極めて硬くかつ研磨されているのが好ましい。この第２シール面３１は、本実施の形態ではセラミックリングで形成されている。リング２８は、ハブ１９の壁部２５に気密に固定された環状膜３２に密に固定される。この環状膜３２は可撓性のゴムで形成されるのが好ましい。シールディスク２９は、ハブホルダ１１の軸方向端部の外径よりも僅かに大きい内径を有し、このため、シールディスクとハブホルダとの間には摩擦はなく、一方、通路１２の最小断面に対して小さな断面の環状リーク路３５が形成される。この環状リーク路３５は、０．２から０．５mmの範囲の間隙であるのが好ましい。いずれの場合も、この環状リーク路３５の断面は、最大でも、通路１２の最小断面の７５％である。
【０００８】
上述のように、シールディスク２９およびハブホルダ１１の対応するシール面３０，３１は、半径方向に向くのが好ましい。更に、截頭円錐形とすることができる。一方、リングの主移動は、常に軸方向移動であり、ハブの機能的な間隙に合わせるために傾動を可能とする。
凹部２７内では、環状膜３２が、第１入口１４の近部に配置されたハブホルダ１１の壁部２４および第２入口２１の近部に配置されたハブの壁部２５と共に、空圧チャンバ３３を構成する。
作用中、パイプ３が空圧源２に空圧的に接続されてないときに、このパイプ３と通路１２とチャンバ３３との内部に含まれた空気は、シール面３０，３１間の距離、および、通気チャンネル３４を介する空気の洩れにより、大気圧である。一方、非較正逆止弁２３が設けられているため、ハブ１９の通路２０から空気が漏洩することはできない。この状態では、シールディスク２９およびハブ１１の対応する第１，第２面３０，３１は数ミリメートル、好ましくは略１mmの軸方向距離だけ離隔する。これは、この間に摩擦がなく、したがって摩耗あるいはエネルギ損失がないことを確実なものとする。
【０００９】
パイプ３が調整された圧縮空気源２に空圧的に接続されると、パイプ３と通路１２とチャンバ３３との内部の空気圧が増大し、これはシールディスクの内径とハブホルダ１１の軸方向端部の外径との間のリーク路３５の断面積が、通路１２の最小断面積に対して小さいためである。したがって、環状膜３２の両側部間に差圧が形成され、この差圧による力がこの膜に作用して、この膜３２を軸方向に移動し、第１シール面３０が対応するハブホルダ１１のセラミックの第２シール面３１に作用するまで、リング２８をハブホルダ１１に向けて移動する作用をなし、かくしてチャンバ３３の優れた気密性が確保される。
図３は、図２の拡大断面図であり、膨張装置が作動したときの組立体を示す。この図は第１，第２シール面３０，３１がそれぞれ接触した状態を示し、これにより、チャンバ３３の気密性を確保し、通路２０内の圧力が圧縮空気源の圧力よりも低いときに、非較正逆止弁２３を開位置とする。
【００１０】
図４および図５は、本発明による第２ハブおよびハブホルダ組立体４０を断面図で示し、特に車両の駆動軸に対応する。静止ハブホルダ４１を空気通路４２が貫通し、この空気通路が第１入口４３と第１出口４４とを有することに気づく。この実施の形態では、空気通路４２は組立体４０のシール手段と一体である。上述の実施の形態の場合のように、空気通路４２は、パイプ４により、圧縮空気源２に空圧的に接続することができる。この組立体は、標準のベアリング４６により、軸線ＸＸ′の回りを回転する状態に結合される。
ハブ４７を空気通路４９が貫通しており、この空気通路は、第１出口４４に向かい合って配置された第２入口５１と、タイヤ６の内部空間内に延びる第２出口（図示しない）とを有する。この通路４９は非較正逆止弁５０を有する。
第１出口４４の近部におけるハブホルダ４１の壁部５３と、第２出口５１の近部における手段４７の壁部５４とは、凹部５５を構成する。この環状凹部は外気に対する２つの開口を有し、第１の開口は、ボールベアリング４６の側に配置された貫通する通気チャンネル６８であり、第２の開口は車両の内側に広く開口する。環状の心だしリング５６はこの第２の開口の大部分を閉じ、塵埃あるいは他の異物がこの凹部５５内に進入するのを防止することができる。更に、凹部５５内には以下のシール手段が含まれる。
【００１１】
これらのシール手段の２つは、上述の２つの開口のために設けられる。これらのシール手段は、２つの可撓性環状膜５７，５８と、２つの剛性環状リング５９，６０とを備える（図５）。環状膜５７，５８は、一方において環状心だし部５６にかつ他方において２つのリング５９，６０に気密状態に固定される。環状膜５７，５８は可撓性のゴムで形成され、リング５９，６０を軸方向および傾斜方向に移動可能とする。上述の実施の形態と同様に、環状リングはシールディスク６１，６２を備え、第１半径方向軸受面６３，６４がカーボンで形成されて、優れた耐摩耗性と極めて低い摩擦係数とを有する。これらの第１シール面６３，６４は、ハブ４７の壁部５４に設けられた対応する第２シール面６５，６６と軸方向に対向して配置される。第２シール面６５，６６は、ハブ４７に設けられたセラミック製の静止部材である。
【００１２】
２つの環状膜５７，５８は、壁部５４と共に、第２入口の側に空圧チャンバ６７を形成する。
環状リング５９，６０は、一方が他方の内部に嵌合し、これらの間に軸方向に配置される環状リークチャンネルを形成する。この環状チャンネルの間隙は、このリーク路６９の断面積が、多くても空気入口チャンネル４２の断面積の７５％に等しくなるように形成される。このチャンネル６９は、空圧チャンバ６７の２つの可撓性膜５７，５８の位置に関わらずほぼ一定であるように、軸方向に配置される。これは、この装置の作動信頼性を確保する。
第１入口が圧縮空気源に空圧的に接続されたときに、特にチャンバ６７内の空気圧が増大し、リング５９，６０の第１シール面６３，６４をハブ４７の第２シール面６５，６６に向けて押圧する。したがって、タイヤ６（図５）の膨張あるいは圧力調整の際に、チャンバ６７の気密性がこの方法で確保される。通常の開位置への復帰は、あらゆる形態の膜の弾力的な反動により行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】集中式タイヤ膨張装置を装備した自動車の概略図である。
【図２】本発明の従動側ハブおよびハブホルダを備える第１組立体に沿った、膨張装置が休止状態にある断面図である。
【図３】膨張装置が作動状態にある図２の部分拡大図である。
【図４】本発明の駆動側ハブおよびハブホルダを備える第２組立体に沿った、膨張装置が休止状態にある断面図である。
【図５】図４の拡大図である。
【符号の説明】
１ 車両
２ 圧縮機
１０，４０ ハブ及びハブ組立体
１１，４１ ハブホルダ
１４，４４ 第１出口
１９，４７ ハブ
２１，５１ 第２入口
２３，５０ 逆止弁
２４，２５，５４ 壁部
２６，４６ ボールベアリング
２７，５５ 凹部
２８，５９，６０ 環状リング
２９，６１，６２ シールディスク
３０，３１，６３，６４ シール面
３２，５７，５８ 環状膜
３３，６７ 空圧チャンバ
３４ 外気
３５，６９ リーク路
５６ 心だしリング
６８ 通気チャンネル

Claims (8)

1. 集中式タイヤ膨張装置および圧縮空気源（２）を装備した車両用ハブ（１９，４７）およびハブホルダ（１１，４１）の２つの要素からなる組立体（１０，４０）であって、
   ハブホルダ（１１，４１）は、車両に対して固定され、圧縮空気源に空圧的に接続可能な第１入口（１３，４３）と第１出口（１４，４４）とを有する第１空気通路（１２，４２）を備え、
   ハブ（１９，４７）は、ハブホルダ（１１，４１）の回りを回転可能で、第２入口（２１，５１）と前記ハブに固定されたタイヤの内部空間に空圧的に接続可能な第２出口とを有する第２空気通路（２０，４９）を備え、
   第１出口（１４，４４）と第２入口（２１，５１）とは固定部材と可動部材との間のチャンバ（３３，６７）内に延び、
   このチャンバ（３３，６７）は、前記要素の一方と一体の第１平滑環状シール面（３１，６５，６６）と、環状膜（３２，５７，５８）により支持された剛性リング（２８，５９，６０）上に形成された対応した第２平滑環状シール面（３０，６３，６４）との間の少なくとも１つの通路によって外気に接続され、前記環状膜（３２，５７，６７）は、他方の要素と一体でかつ前記チャンバ（３３，６７）の変形可能壁を構成し、前記剛性リング（２８，５９，６０）を２つの位置間でほぼ軸方向に沿って移動可能とし、この２つの位置は、
   ａ）シール面（３０，３１，６３，６４，６５，６６）が互いに離隔する空気通路の通常開位置と、
   ｂ）第１平滑環状シール面（３１，６５，６６）および第２平滑環状シール面（３０，６３，６４）が互いに気密に回転接触する閉位置と、であり、
   前記チャンバ（３３，６７）は、第１空気通路（１２，４２）の断面よりも小さな断面の環状リーク路（３５，６９）を備え、該環状リーク路（３５，６９）は、軸方向に配向されており、かつ、該環状リーク路（３５，６９）の断面は、前記第１平滑環状シール面（３１，６５，６６）および第２平滑環状シール面（３０，６３，６４）のそれぞれの位置とは独立して実質的に一定であり、前記圧縮空気源（２）に対する第１空気通路（１２，４２）の接続により、前記チャンバ（３３，６７）内に過剰圧を生じさせ、環状膜（３２，５７，５８）の壁部に作用する合力により、剛性リング（２８，５９，６０）がその閉位置に向けて付勢される組立体（１０，４０）。
2. 環状リーク路（３５，６９）の断面は、第１空気通路（１２，４２）の断面の７５％よりも少ないかあるいはこれと等しい請求項１に記載の組立体（１０，４０）。
3. 環状リーク路（３５，６９）は、剛性リング（２８）と、第１平滑環状シール面（３１）を有する前記要素の一方との間に、軸方向に配置されている請求項１に記載の組立体（１０）。
4. チャンバ（６７）は、前記要素の一方と一体の第１平滑環状シール面（６５，６６）と、他方の要素と一体であり、前記チャンバの２つの変形可能壁を構成する２つの環状膜（５７，５８）によって支持された２つの剛性リング（５９，６０）上に設けられた対応する第２平滑環状シール面（６３，６４）との間の２つの通路によって外気に接続され、環状リーク路（６９）が２つのリング間に配置される請求項１に記載の組立体（１０）。
5. 前記環状リーク路（６９）は、２つの剛性リング（５９，６０）間で軸方向に配置される請求項４に記載の組立体（４０）。
6. 可撓性環状膜（３２，５７，５８）は、ゴムでできている請求項１に記載の車両用の組立体（１０，４０）。
7. 各第１平滑環状シール面（３０，６３，６４）は、カーボンのシールディスク（２９，６１，６２）によって形成されている請求項１に記載の車両用の組立体（１０，４０）。
8. 第１平滑環状シール面（３０，６３，６４）および第２平滑環状シール面（３１，６５，６６）は、半径方向の向きを有し、かつ、互いに軸方向に対向している請求項１に記載の車両用の組立体（１０，４０）。

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