JP4758970B2 - 空気供給用のポンプ - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載され、その車両のタイヤに空気を供給する空気供給用のポンプに関する。

自動車は、市街地を走行する場合と、高速道路を走行する場合とでは、タイヤの空気圧を変えることにより走行性能が向上することが知られている。しかし、市街地と高速道路とで走行する場所が変わる度に、走行を中断してタイヤの空気圧を調整することは手間がかかり現実的でない。このため、走行中において、タイヤの空気圧が調整できる空気供給用のポンプが提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。これらの空気供給用のポンプでは、車両が走行してタイヤが回転することにより空気供給用のポンプが作動しタイヤの空気圧を調整することができる。
特開２００５−３１３７３８号公報 特開２００６−２４８２５８号公報 特開２００７−１４８２号公報

しかしながら、従来の空気供給用のポンプでは、車両に搭載するために、ホイールもしくはハブを専用の構造にする必要があった。既存のホイールやハブを用い、それらにわずかな加工を加えることで、車両に空気供給用のポンプが搭載できれば、低コスト化でき量産性を向上できる。

そこで、本発明は、従来のホイールやハブを用い、それらにわずかな加工を加えることで、車両に搭載可能な空気供給用のポンプを提供することを目的とする。

本発明の空気供給用ポンプは、タイヤ空気室に空気を供給するポンプであって、前記ポンプは、ホイールハブのフランジ部の内面側と、前記フランジ部に固定されるブレーキディスクロータの環状ディスク部の内周側と、前記フランジ部に連続して形成される前記ホイールハブの軸部を軸受を介して支持する車両の非回転部とで囲まれた空間に配置されている。この空間は、既存の車両においても存在する空間であるので、既存のホイールやハブに対して、わずかな加工を加えるだけで、この空間に空気供給用のポンプを搭載できる。また、既存の空間を有効利用できるので、空気供給用のポンプのために新たに用意する空間が不要あるいは最低限ですみ、車両をコンパクトに構成することができる。

そして、本発明の空気供給用ポンプは、前記フランジ部に固定され、前記ハブと同一の回転軸に対して回転する第１回転体と、前記第１回転体に対して相対回転自在に支持され、前記ハブと同一の回転軸に対して回転する第２回転体とを備え、前記第２回転体の回転を制動して前記第１回転体と前記第２回転体とに相対回転を生じさせ、この相対回転に基づいてポンピングが行われる。これによれば、空気供給用のポンプは、前記空間において、車両の走行によるホイールハブの回転を、ポンピングの動力とすることができる。

本発明によれば、従来のホイールやハブを用い、それらにわずかな加工を加えることで、車両に搭載可能な空気供給用のポンプを提供できる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１に、本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧調整装置１の構成図を示す。タイヤ空気圧調整装置１は、自動車等の車両２０に搭載されている。タイヤ空気圧調整装置１は、ポンプ制御部７と、タイヤ５毎に設けられたポンプ２と、チェック弁３と、第１リリーフ弁４と、圧力センサ６と、受信機８とを有している。圧力センサ６は、タイヤ５によって形成されたタイヤ空気室５ａの圧力を計測する。受信機８は、圧力センサ６からタイヤ空気室５ａの圧力値を受信する。ポンプ制御部７は、受信機８からタイヤ空気室５ａの圧力値を取得する。ポンプ制御部７は、タイヤ空気室５ａの圧力が第１閾値未満であれば、ポンプ２にポンピングを行わせる。ポンプ２はタイヤ５（車輪）毎に設けられている。ポンプ制御部７は、バッテリ３１から電力が供給されている。

ポンプ２は、ポンピングすることにより、チェック弁３を介して、タイヤ空気室５ａに空気を供給し、タイヤ空気室５ａの圧力を上昇させることができる。ポンプ２は、ポンプ制御部７によってタイヤ空気室５ａの圧力が第１閾値未満になるとポンピングをするので、タイヤ空気室の圧力を第１閾値以上に維持することができる。

チェック弁３は、ポンプ２の吐出口１１ｃ（図３参照）とタイヤ空気室５ａとの間に挿入されている。チェック弁３は、ポンプ２からタイヤ空気室５ａに圧送された空気の逆流を防止するので、タイヤ空気室５ａの圧力を効率的に昇圧し、タイヤ空気室５ａの圧力の値を維持することができる。

第１リリーフ弁４は、タイヤ空気室５ａに接続されている。具体的には、チェック弁３とタイヤ空気室５ａとを接続する配管の途中に接続されている。第１リリーフ弁４は、タイヤ空気室５ａ内の圧力が前記第１閾値より小さい第２閾値未満では、タイヤ空気室５ａ内の空気を排気しないように設定されている。また、第１リリーフ弁４は、タイヤ空気室５ａ内の圧力が第２閾値以上では、タイヤ空気室５ａ内の空気を、ポンプ２によって供給可能な空気の供給速度より遅い排気速度で排気するように設定されている。第１リリーフ弁４は、第２閾値未満ではタイヤ空気室５ａ内の空気を排気しないので、タイヤ空気室５ａの圧力を第２閾値以上に維持することができる。そして、この第２閾値を、市街地を走行するのに適した圧力に設定する。また、第１リリーフ弁４は、第２閾値以上でポンプ２によって供給可能な空気の供給速度より遅い排気速度で排気（リーク）することができる。一定時間ポンプ２のポンピングを休止すれば、タイヤ空気室５ａの排気速度に応じた一定の圧力分を低減することができる。そして、低減した一定の圧力分を昇圧するために一定時間ポンピングすれば、ポンプ２の供給速度から第１リリーフ弁４の排気速度を引いた供給速度で、一定の圧力分だけ昇圧させることができる。このように、一定時間のポンピングと一定時間の休止を繰り返すことにより、タイヤ空気室５ａの圧力を前記第１閾値の前後で維持することができる。

尚、第１閾値は、タイヤ空気室５ａの温度、車両２０の車速、車両２０の走行時間、車両２０に搭載されたバッテリ３１の電圧に応じて大きさを変えている。このようにきめ細かく設定することで、走行性能を向上させることができる。また、４つのタイヤ５のそれぞれに対して、ポンプ２や圧力センサ６等が設けられているので、タイヤ５毎に値の異なった第１閾値を設定することができる。例えば、前輪と後輪のタイヤ空気室５ａの圧力を違えたり、進行方向に向かって右側のタイヤ５と左側のタイヤ５とでタイヤ空気室５ａの圧力を違えたりすることができる。このように４輪のタイヤ空気室５ａの圧力を独立して制御できるので、一層の走行性能の向上が図れる。

また、前記圧力センサ６には、ＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System）を用いている。ＴＰＭＳは、タイヤ５の走行中のバーストを防止するために、走行中のタイヤ５のタイヤ空気室５ａの圧力が所定の範囲内に入っているか否か、さらに、走行中のタイヤ空気室５ａの温度が所定の範囲内に入っているか否かのモニタをしている。それぞれの範囲を外れた場合は、異常と検知され、走行を中断するように運転者に警告が表示される。このため、ＴＰＭＳでは、タイヤ空気室５ａの圧力と温度を正確に測定する必要があり、タイヤ空気室５ａ内に圧力センサ６と温度センサとが配置され、圧力と温度が直接測定されている。測定された圧力と温度は、圧力センサ６等から受信機８へ無線にて送信されることで、圧力と温度のモニタリングを可能にしている。このように、ＴＰＭＳでは、タイヤ空気室５ａの圧力と温度をモニタしているので、モニタされた圧力と、必要に応じて温度を、タイヤ空気圧調整装置１において用いている。

図２と図３に、本発明の実施形態に係るポンプ２の分解斜視図を示している。図２は、視点を車両２０の内側に置き、図３は、視点を車両２０の外側に置いている。なお、ハブ（ホイールハブ）９と軸受（ベアリング）３２とスタッドボルト１０は、ポンプ２を構成しないが、ポンプ２はハブ９に固定されるので、この固定方法がわかるようにハブ９と軸受３２とスタッドボルト１０も合わせて記載している。すなわち、ポンプ２は、第１回転体１１と、ベーン１２ａとバネ１２ｂのついた第２回転体１２と、２つのベアリング１３ａ、１３ｂと、磁性体１４と電磁石１５とで構成される制動部１６とを有している。第１回転体１１、第２回転体１２、２つのベアリング１３ａ、１３ｂ、磁性体１４は、それぞれ、回転軸Ｏを中心軸とするリング形状をしている。

ハブ９は、車両２０の非回転部２１（図４参照）、例えばナックルに、ベアリング（軸受）３２を介して回転自在に支持される。ハブ９は回転軸Ｏを回転軸として回転する。ハブ９は、ホイール２３（図４参照）とブレーキディスクロータ２２（図４参照）を固定するフランジ部９ｄと、フランジ部９ｄに連続して形成され前記ベアリング３２に回転自在に支持される軸部９ｅとを有している。フランジ部９ｄには５本のスタッドボルト１０が差し込まれており、このスタッドボルト１０を用いて、タイヤ５が付いたホイール２３（図４参照）とブレーキディスクロータ２２（図４参照）を、フランジ部９ｄに固定することができる。フランジ部９ｄには、車両２０の内側から外側の方向に貫通する連通孔９ａが設けられている。また、フランジ部９ｄには、車両２０の内側から外側の方向に貫通するボルト貫通孔９ｃが等間隔に４個設けられている。図３に示すように、フランジ部９ｄと第１回転体１１とは、ボルト９ｂをボルト貫通孔９ｃを通してボルト締結穴１１ｅに締結させることにより固定される。締結時にはスタッドボルト１０が第１回転体１１に干渉しないように、第１回転体１１にはスタッド逃げ穴１１ｇが設けられている。このことによりフランジ部９ｄと第１回転体１１とは面接触し、図３に示す吐出口１１ｃと連通孔９ａとを連通させることができる。

また、第１回転体１１のフランジ部９ｄとの接触面には、図３に示すように吸気溝１１ｆが形成されている。吸気溝１１ｆは、その接触面の端部にまで達し、そのため第１回転体１１の外周面（側面）の一部が切り欠いている。図３に示すように、吸気溝１１ｆの底部には吸気口１１ｄが設けられている。図２に示すように、その接触面の裏面には、全域にわたって掘られた溝が形成され、その溝によりポンプ室１１ａが形成されている。このポンプ室１１ａ（溝）の底面は、斜板１１ｂになっており、ポンプ室１１ａの円環の周方向に沿って、斜板１１ｂの板厚が滑らかに変化している。言い換えると、ポンプ室１１ａ（溝）の深さも周方向に滑らかに変化している。

第２回転体１２は、２つのベアリング１３ａ、１３ｂによって、第１回転体１１に対して相対回転自在に支持され、車両２０の内側方向を向いた面に円環状の円環凸部１２ｄを有している。図２に示すように、この円環凸部１２ｄの外周側面にベアリング１３ａの内輪が嵌められて固定され、第１回転体１１のポンプ室１１ａ（溝）の外周壁面にベアリング１３ａの外輪が嵌めこまれて固定されている。ベアリング１３ａの外輪と内輪とがスライドすることで、第１回転体１１と第２回転体１２とは相対回転する。同様に、円環凸部１２ｄの内周側面にベアリング１３ｂの外輪が嵌められて固定され、第１回転体１１のポンプ室１１ａ（溝）の内周壁面にベアリング１３ｂの内輪が嵌めこまれて固定されている。ベアリング１３ｂの外輪と内輪とがスライドすることで、第１回転体１１と第２回転体１２とは相対回転する。このように、原理的には、ベアリング１３ａと１３ｂとはどちらか１つでもよいのであるが、ポンピングの際には圧力が第２回転体１２に周方向で不均一に作用するので、第１回転体１１と第２回転体１２とで一致している回転軸Ｏがぶれないように、２つのベアリング１３ａ、１３ｂを用いている。

図３に示すように、第２回転体１２には、ベーン収納溝１２ｃが形成されている。ベーン収納溝１２ｃの底部にバネ１２ｂが、ベーン収納溝１２ｃの深さ方向に伸縮自在に固定される。このバネ１２ｂにベーン１２ａが固定される。図２に示すようにベーン１２ａには穴が設けられ、この穴の底部にバネ１２ｂが伸縮自在に固定され、バネ１２ｂは収縮した際には、バネ１２ｂはこの穴の中に収納される。ベーン収納溝１２ｃの幅は、ベーン１２ａの幅とほぼ等しく、ベーン１２ａをベーン収納溝１２ｃ内に収めることができる。ベーン収納溝１２ｃの深さは、ベーン１２ａの高さとほぼ等しく、バネ１２ｂが縮む方向にベーン１２ａをベーン収納溝１２ｃ内に押し込むと、ベーン１２ａの車両２０の外側方向を向いた面の高さを、第２回転体１２の車両２０の外側方向を向いた面の高さに一致させることができる。この第２回転体１２の車両２０の外側方向を向いた面は、第１回転体１１のポンプ室１１ａ（溝）の開口部を覆い、ポンプ室１１ａ（溝）を密閉する。そして、この第２回転体１２の車両２０の外側方向を向いた面は、第１回転体１１の斜板１１ｂと対向する。ベーン１２ａは、バネ１２ｂの伸びようとする力により、斜板１１ｂに圧接する。ベーン１２ａは、圧接した状態でも、その一部はベーン収納溝１２ｃに収納されているので、ベーン収納溝１２ｃの深さ方向にしか動けない。このことにより、ポンプ室１１ａは、２つのベーン１２ａにより２つに仕切られ、仕切られたそれぞれのポンプ室１１ａは密閉することができる。

前記説明してきた構成により、第１回転体１１と第２回転体１２とが相対回転すると、ベーン１２ａは、斜板１１ｂを摺動する。摺動すると仕切られたポンプ室１１ａの斜板１１ｂが移動するので、仕切られたポンプ室１１ａの容積の拡大縮小が行われ、ロータリーベーン式のポンプとしてポンピングすることが可能になる。なお、ベーン１２ａとして、カーボン（Ｃ）を素材とするベーンもしくはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）コーティング加工を施したベーンなどを用いれば、潤滑剤の不要な無潤滑設計が可能になる。

磁性体１４には、車両２０の内側から外側の方向に貫通するボルト貫通孔１４ａが等間隔に４個設けられている。図２に示すように、磁性体１４と第２回転体１２とは、ボルト１４ｂをボルト貫通孔１４ａを通して、第２回転体１２の円環凸部１２ｄに設けられたボルト締結穴１２ｅに、締結させることにより固定される。このことにより、磁性体１４は、第２回転体１２と一体となって回転し、また、磁性体１４が回転を止めれば第２回転体１２も回転を止めることになる。図２に示すように、電磁石１５は、磁性体１４に対向するように近接させて配置される。電磁石１５は、車両２０の非回転部２１（図４参照）、例えばナックルに固定される。電磁石１５は、磁性体１４に対して吸引力を発生させることにより、磁性体１４の回転をポンピングに必要な最小限の制動トルク特性で制動させ、このことにより、第２回転体１２の回転を制動させることができる。第２回転体１２の回転の制動により、第１回転体１１と第２回転体１２とに相対回転を生じさせることができ、前記ロータリーベーン式のポンプ２がポンピングすることになる。図３に示す吸気口１１ｄと吐出口１１ｃとは、斜板１１ｂ（図２参照）を貫通して、ポンプ室１１ａに接続している。ポンピングにおいては、吸気口１１ｄから空気をポンプ室１１ａに吸気し、吐出口１１ｃからポンプ室１１ａで圧縮された空気が吐出される。

逆に、ポンプ２がポンピングをしていないときは、電磁石１５は磁性体１４と第２回転体１２の回転を制動せず、第２回転体１２は、制動されなければ、ポンピングの負荷が生じないように、第１回転体１１と同じ周期で（同期して）回転する。ここで、凍結や故障によりポンプに引き摺りやロックが生じた場合を考えると、具体的には、第１回転体１１と第２回転体１２とが互いに引き摺ったりロックしたりすることになり、第１回転体１１と第２回転体１２とは同周期で回転することになる。このように、ポンプが故障したときと、ポンプがポンピングをしていないときとで、同じ動きをし、第１回転体１１と第２回転体１２とは同周期で回転する。このため、たとえポンプが故障しても、電磁石１５が磁性体１４と第２回転体１２の回転を制動しなければ、ポンプがポンピングをしていないときと同様の状況になるだけなので、走行不安定になったり、走行不能に至ったりすることがなく、仮に電磁石１５が磁性体１４と第２回転体１２の回転を制動したとしても、電磁石による吸引力が走行抵抗に加わるだけなので、この場合においても走行不安定になったり、走行不能に至ったりすることはない。したがって、フェイルセーフの構造になっている。

図３に示すように、吸気口１１ｄは、ハブ９のフランジ部９ｄに対向して配置されるので、直接水や土がかかることは無いが、吸気口１１ｄまでの空気の流路を確保する必要がある。この流路として設けられたのが、吸気溝１１ｆである。吸気溝１１ｆの上部は、ハブ９のフランジ部９ｄで塞がれるので、第１回転体１１の外周側面および内周側面に設けられた吸気溝１１ｆの端部から、空気が導入される。吸気溝１１ｆ内にフィルタを埋め込めば、空気の吸入に伴って吸入される、水や土等の異物をより確実に除去することができる。

図４に、実施形態に係るタイヤ空気圧調整装置１（図１参照）を装備した車両２０のタイヤ５周りの断面斜視図を示す。ポンプ２は、円環状をしており、ハブ９のフランジ部９ｄに固定されている。ポンプ２は、タイヤ５を装着したホイール２３の内側に配置され、さらには、フランジ部９ｄの内面側と、フランジ部９ｄに固定されるブレーキディスクロータ２２の環状ディスク部２２ｃの内周側と、フランジ部９ｄに連続して形成されるハブ９の軸部９ｅの外周をベアリング３２を介して支持する車両２０の非回転部２１、例えばナックルとで囲まれた空間に配置されている。この空間は、既存の車両２０においても存在する空間であるので、既存のホイール２３やハブ９に対して、わずかな加工を加えるだけで、この空間に空気供給用のポンプ２を搭載できる。また、既存の空間を有効利用できるので、空気供給用のポンプ２のために新たに用意する空間が不要あるいは最低限ですみ、車両２０をコンパクトに構成することができる。

フランジ部９ｄの外面側に、ブレーキディスクロータ２２とホイール２３とが、スタッドボルト１０と図示しないナットによって固定されている。ブレーキディスクロータ２２は、フランジ部９ｄの外面側に固定されるフランジ部２２ｂと、ハブ９の回転の制動（車両２０の制動）時にブレーキキャリパ１８に制動力を付与される環状ディスク部２２ｃと、筒部２２ｄとを有している。筒部２２ｄは円筒形をしており、内径がフランジ部９ｄの外径より大きくなっている。そして、筒部２２ｄの一端は、フランジ部２２ｂに固定されている。筒部２２ｄの他端は、前記一端に対してフランジ部９ｄの外面側から内面側へ向かう方向に配置され、環状ディスク部２２ｃの内周側に固定されている。

ブレーキキャリパ１８は、キャリパボディ１８ａ内で、ピストン１８ｂがインナパッド１８ｃからアウタパッド１８ｄへの方向に伸びることで、環状ディスク部２２ｃの両面をインナパッド１８ｃとアウタパッド１８ｄとで挟んで圧接することができる。この圧接により環状ディスク部２２ｃの回転を制動でき、ブレーキディスクロータ２２、さらには、ハブ９とホイール２３とタイヤ５の回転を制動させ、最終的に車両２０の走行を制動させることができる。

環状ディスク部２２ｃは、車両２０の制動時にブレーキキャリパ１８によって制動力が付与されることから、環状ディスク部２２ｃの両側にインナパッド１８ｃやアウタパッド１８ｄのようなブレーキキャリパ１８の一部が配置される。このため、環状ディスク部２２ｃとホイール２３との間にはアウタパッド１８ｄのようなブレーキキャリパ１８の一部を配置するためのスペースが必要であり、このスペースを確保する目的で環状ディスク部２２ｃをホイール２３から離すために、筒部２２ｄが設けられている。このため、フランジ部９ｄの内面側に位置するスペースは、環状ディスク部２２ｃの内周の内側であって、筒部２２ｄに囲まれることになる。したがって、このスペースはディスクブレーキの設計上必然的に出来る空間であり、サスペンション、ブレーキ、アクスルに関して機能上の役割を有しておらず、ポンプ２のような部品を配置することで周囲の部品や機構が機能的に損なわれることはない。したがって、このスペースはポンプ２の配置に適していると考えられる。そして、ポンプ２を、環状ディスク部２２ｃの内周および筒部２２ｄの内周面に沿って配置することで、このスペースいっぱいにポンプ２を配置することができ、排気量の大きなポンプ２を提供することができる。

タイヤ空気室５ａの中のホイール２３の表面には、吸湿材１７と圧力センサ６が貼り付けられている。吸湿材１７によれば、吸気した空気に含まれる水分によってタイヤ空気室５ａ内等が結露するのを防止することができる。

図５に、図４のポンプ２周辺の拡大図を示す。ポンプ２とブレーキディスクロータ２２との間には、クリアランス（スペース）Ｓが設けられている。また、ポンプ２とナックル２１との間にも、クリアランス（スペース）Ｓが設けられている。これらのクリアランス（スペース）Ｓは、ポンプ２が吸気する空気の流路になっている。また、ナックル２１は回転しないが、ポンプ２は、ハブ９とともに回転するので、ポンプ２とナックル２１とがポンプ２の回転の際に干渉しないためにも、ポンプ２とナックル２１の間にはクリアランス（スペース）Ｓが設けられている。

また、２つのサークリップ２５が、第１回転体１１に一部埋め込まれて固定されている。１つのサークリップ２５は、ベアリング１３ａの外輪に当接し、ベアリング１３ａおよび第２回転体１２が、車両２０の内側方向に移動するのを防止している。同様に、もう１つのサークリップ２５は、ベアリング１３ｂの内輪に当接し、ベアリング１３ｂおよび第２回転体１２が、車両２０の内側方向に移動するのを防止している。

次に、ポンプ２のポンピングを詳細に説明する。図６（ａ）に、第１回転体１１の斜視図を示す。図６（ａ）に示すように、説明を容易にするために、周方向に角度座標を設定している。吸気口１１ｄの位置が、角度座標９０度とし、吐出口１１ｃの位置が、角度座標１８０度とした。そして、これらに対応するように、０度、２７０度が設定でき、０度から３６０度までの角度座標が定義できる。２つのベーン１２ａは、角度座標で１８０度離れて配置されている。

図６（ｂ）に、角度座標０度におけるポンプ２の、回転軸Ｏを含む平面で切断した断面図を示す。同様に、図６（ｃ）に、角度座標９０度におけるポンプ２の断面図を示し、図６（ｄ）に、角度座標１８０度におけるポンプ２の断面図を示し、図６（ｅ）に、角度２７０度におけるポンプ２の断面図を示している。これより、斜板１１ｂの厚さは、角度座標０度で最も薄く、角度座標１８０度まで滑らかに厚さを増加させ、角度座標１８０度で最も厚くなり、角度座標１８０度から２７０度を経由して０度まで、滑らかに厚さを減少させている。すなわち、図７（ａ）に示すように、横軸を角度座標とし、縦軸を斜板１１ｂの厚さとすると、斜板１１ｂの表面がサイン（ｓｉｎ）カーブを描くように、角度座標に対して斜板１１ｂの厚さが変化することがわかる。尚、このカーブはポンプに要求されるポンプ特性に応じて自由に設計することができる。

ポンプ２のポンピングにおいては、図６（ａ）に示すように、第１回転体１１は、角度座標が増加する方向（紙面上で時計回転方向）に回転し、ベーン１２ａは停止しているのであるが、図７では、第１回転体１１の斜板１１ｂが停止し、ベーン１２ａが、角度座標が減少する方向に移動しているように記載している。これは、ポンピングの理解を容易にするためであって、ポンピングが第１回転体１１とベーン１２ａ（第２回転体１２）との相対回転によって生じるので、相対回転の観点から両者は等価である。実際は、斜板１１ｂが移動し、ベーン１２ａは停止しているのだが、図７では、斜板１１ｂが停止し、ベーン１２ａが移動するとして説明する。図７（ａ）に示すように、ベーン１２ａは角度座標が減少する方向に移動するに伴って、ベーン１２ａに仕切られたポンプ室１１ａも角度座標が減少する方向に移動する。ポンプ室１１ａが吸気口１１ｄに接続すると、ポンプ室１１ａに吸気が行われ、空気が吸入される。図７（ｂ）において、紙面上右側のポンプ室１１ａが、図７（ａ）において吸気を済ませたポンプ室１１ａである。この右側のポンプ室１１ａ内の空気は、ベーン１２ａが角度座標が減少する方向に移動することにより、圧縮されてゆく。なお、圧縮可能なように、角度座標１８０度における斜板１１ｂと第２回転体１２とのオリフィス（隙間）は十分狭くしておく必要がある。図７（ｃ）では、右側のポンプ室１１ａ内の空気は、さらに圧縮され、ポンプ室１１ａの圧力が上昇する。図７（ｄ）でも、右側のポンプ室１１ａ内の空気は、さらに圧縮され、ポンプ室１１ａの圧力が上昇して、タイヤ空気室５ａ（図４参照）の圧力より高くなると、その圧力でチェック弁３（図４参照）が開いて、ポンプ室１１ａ内の空気が、吐出されて、タイヤ空気室５ａに供給される。この供給により、タイヤ空気室５ａの圧力が上昇することになる。ポンプ室１１ａが１回に吸気できる空気の体積は、４ｃｃ程度とすれば、第１回転体１１が１回転する間に、２回吸気できるので、８ｃｃの空気を吸気し圧縮することができる。このため、車両の速度が４０ｋｍ／ｈであるとすると、５分間以内にタイヤ空気室５ａの圧力を３０ｋＰａ増加させることができる。車両の速度が８０ｋｍ／ｈであるとすると、５分間以内にタイヤ空気室５ａの圧力を６０ｋＰａ増加させることができる。

図８に、実施形態に係るタイヤ空気圧調整装置１を装備した車両２０のタイヤ５周りを、吐出口１１ｃに沿って切断した断面図を示す。吐出口１１ｃが、第１回転体１１のハブ９のフランジ部９ｄに対向する面に設けられ、吐出口１１ｃに連通するように、フランジ部９ｄに連通孔９ａが形成されている。さらに、この連通孔９ａに接続するように、ブレーキディスクロータ２２のフランジ部２２ｂに連通孔２２ａが形成されている。そして、この連通孔２２ａに連通するように、ホイール２３のハブ９の側の面にチェック弁３が埋め込まれている。吐出口１１ｃとチェック弁３とは、連通孔９ａ、２２ａを通して対向している。このため、吐出口１１ｃとチェック弁３との距離を短くでき、脈動を抑えられ、圧損を低減することができる。

また、電磁石１５は、スペース（空隙もしくはエアギャップ）１６ａを設けて、磁性体１４に近接させて配置されている。このため、磁性体１４が回転しても電磁石１５に干渉することが無く、走行抵抗を増加させることはない。

また、図９に示すように、吐出口１１ｃと連通孔９ａとの接続において、Ｏリング２６ａで、ポンプ２の最大吐出圧でも漏洩しないレベルのシール性を持たせてもよい。同様に、連通孔９ａと連通孔２２ａの接続にＯリング２６ｂを用いてもよいし、連通孔２２ａとチェック弁３の接続にＯリング２６ｃを用いてもよい。また、吐出口１１ｃとチェック弁３とを、連通孔９ａと連通孔２２ａを貫通する貫通配管で直結してもよい。貫通配管を用いればシール箇所を少なくすることができる。

チェック弁３と第１リリーフ弁４とは、ホイール２３に埋め込まれて固定され、ホイール２３内に形成された接続孔２４ａによって接続されている。接続孔２４ａは、Ｏリング２６ｄでシール性を持たせながら、接続管２４ｂに接続している。接続管２４ｂは、タイヤ空気室５ａに接続する。タイヤ空気室５ａを増圧するときは、チェック弁３から接続孔２４ａに空気が流れ込み、タイヤ空気室５ａを減圧するときは、第１リリーフ弁４から空気が流れ出る。

チェック弁３は、図９に示すように、弁体３ａと弁体３ａを押さえるバネ３ｂとで基本的には構成することができる。同様に、第１リリーフ弁４も、弁体４ａと弁体４ａを押さえるバネ４ｂとで基本的に構成することができる。また、第１リリーフ弁４は、流路のオリフィスを狭めることで、排気速度を調整することができ、ポンプ２の供給速度より小さく設定することができる。

図１０に、実施形態に係るタイヤ空気圧調整装置を装備した車両のナックル２１周りの斜視図を示す。ナックル２１には、電磁石１５が、ブラケット２９によって固定されている。電磁石１５は、磁性体１４に対向するように近接させて配置されている。なお、電磁石１５に電磁力を発生させて、発生させた吸引力により、磁性体１４に電磁石を吸着させてもよい。このような接触式電磁クラッチによれば、少ない消費電力でより大きな制動力を得ることができる。なお、吸着させる場合は、所定のトルク以上のトルクが電磁石１５に掛かれば、電磁石１５が磁性体１４を滑って、制動が機能しない機構を設けておけばよい。また、ナックル２１の材質が磁性体の場合は、電磁石１５のヨーク部として、ナックル２１の一部を使用しても良い。また、電磁石は、１つに限られず、数箇所に分割して配置してもよい。尚、電磁石１５は、磁性体１４に近接して固定できるのなら固定場所はナックル２１に限定されず、ナックル２１以外の車両の非回転部であってもよい。

図１１（ａ）と図１１（ｂ）は、実施形態に係るタイヤ空気圧調整装置を装備した車両の走行時間に対して、ポンプ２のポンピングのオンオフ制御のタイミングを示すグラフであり、図１１（ａ）は、車両の速度が６０ｋｍ／ｈの場合であり、図１１（ｂ）は、車両の速度が１２０ｋｍ／ｈの場合である。まず、ポンプ２のポンピングのオンオフ制御について説明する。

ポンプ２の電磁石１５（図１０参照）は、ポンプ制御部７（図１参照）を介して、バッテリ３１（図１参照）に接続されている。そして、ポンプ制御部７において、オン・オフ制御が行われる。オン制御であれば、バッテリ３１から電力が電磁石１５に供給される。オフ制御であれば、電磁石１５に電力は供給されない。オン制御では、電磁石１５の磁性体１４に対する吸引力が発生し、この吸引力が制動トルクとなり磁性体１４の回転を停止させる。

図１１（ａ）に示すように、車両の速度が６０ｋｍ／ｈの場合は、走行のスタートから３分間オン制御して、タイヤ空気室５ａに１２リットルの空気を供給している。この供給により、タイヤ空気室５ａの圧力は、前記第１閾値に達する。その後は、一定時間３０分間のオフ制御と、一定時間６０秒間のオン制御とを繰り返し実行する。オフ制御の間にタイヤ空気室５ａの圧力は低下するが、オン制御によって、低下した分の圧力を補いことができる。このことにより、タイヤ空気室の圧力を第１閾値の前後で維持することができる。

図１１（ｂ）に示すように、車両の速度が１２０ｋｍ／ｈの場合は、走行のスタートから３分間オン制御して、タイヤ空気室５ａに２４リットルの空気を供給している。これは、第１閾値が、速度に応じて変化していることに対応している。そして、この供給により、タイヤ空気室５ａの圧力は、速度に応じて大きく変更された第１閾値に達する。その後は、一定時間１５分間のオフ制御と、一定時間３０秒間のオン制御とを繰り返し実行する。オフ制御の間にタイヤ空気室５ａの圧力は低下するが、オン制御によって、低下した分の圧力を補いことができる。このことにより、タイヤ空気室の圧力を第１閾値の前後で維持することができる。

なお、ポンプ２としては、実施形態ではロータリーベーン方式のポンプについて説明したが、ハブ９に固定可能なリング状のポンプであれば、これに限らず用いることができる。たとえば、実施形態では、斜板１１ｂ（図２参照）を回転軸Ｏに垂直な平面に含まれるように配置したが、回転軸Ｏを中心軸とする円筒に含まれるように斜板１１ｂを配置してもよい。

本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧調整装置の構成図である。 本発明の実施形態に係るポンプの分解斜視図（その１）である。 本発明の実施形態に係るポンプの分解斜視図（その２）である。 本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧調整装置を装備した車両のタイヤ周りの断面斜視図である。 図４の一部の拡大図であり、本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧調整装置を装備した車両のハブ周りの断面図である。 ポンプのポンピングを説明するための図であり、（ａ）は、ベーンに対して回転する第１回転体を示す図であり、（ｂ）は、角度０度におけるポンプの断面図であり、（ｃ）は、角度９０度におけるポンプの断面図であり、（ｄ）は、角度１８０度におけるポンプの断面図であり、（ｅ）は、角度２７０度におけるポンプの断面図である。 ポンプのポンピングを説明するための図であり、（ａ）は、１つのポンプ室に吸気している状態を示す図であり、（ｂ）は、前記１つのポンプ室の中の空気を圧縮している状態を示す図であり、（ｃ）は、前記１つのポンプ室の中の空気をさらに圧縮している状態を示す図であり、（ｄ）は、前記１つのポンプ室の中の圧縮された空気を吐出している状態を示す図である。 本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧調整装置を装備した車両のタイヤ周りの断面図である。 本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧調整装置を装備した車両のポンプ周りの断面図である。 本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧調整装置を装備した車両のナックル周りの斜視図である。 本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧調整装置を装備した車両の走行時間と、ポンプのポンピングのオンオフ関係を示すグラフであり、（ａ）は、車両の速度が６０ｋｍ／ｈの場合であり、（ｂ）は、車両の速度が１２０ｋｍ／ｈの場合である。

符号の説明

１ タイヤ空気圧調整装置
２ ポンプ
３ チェック弁
３ａ 弁体
３ｂ バネ
４ 第１リリーフ弁
４ａ 弁体
４ｂ バネ
５ タイヤ
５ａ タイヤ空気室
６ 圧力センサ
７ ポンプ制御部
８ 受信機
９ ハブ（ホイールハブ）
９ａ 連通孔
９ｂ ボルト
９ｃ ボルト貫通孔
９ｄ フランジ部
９ｅ 軸部
１０ スタッドボルト
１１ 第１回転体
１１ａ ポンプ室
１１ｂ 斜板
１１ｃ 吐出口
１１ｄ 吸気口
１１ｅ ボルト締結穴
１１ｆ 吸気溝
１１ｇ スタッド逃げ穴
１２ 第２回転体
１２ａ ベーン
１２ｂ バネ
１２ｃ ベーン収納溝
１２ｄ 円環凸部
１２ｅ ボルト締結穴
１３ａ、１３ｂ ベアリング
１４ 磁性体
１４ａ ボルト貫通孔
１４ｂ ボルト
１５ 電磁石
１６ 制動部
１６ａ スペース
１７ 吸湿材
２０ 車両
２１ ナックル（車両の非回転部）
２２ ブレーキディスクロータ
２２ａ 連通孔
２２ｂ フランジ部
２２ｃ 環状ディスク部
２２ｄ 筒部
２３ ホイール
２４ 接続管および接続孔
２４ａ 接続孔
２４ｂ 接続管
２５ サークリップ
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ Ｏリング
２９ ブラケット
３１ バッテリ
３２ ベアリング（軸受）

Claims (1)

1. タイヤ空気室に空気を供給するポンプであって、
   前記ポンプは、
   ホイールハブのフランジ部の内面側と、
   前記フランジ部に固定されるブレーキディスクロータの環状ディスク部の内周側と、
   前記フランジ部に連続して形成される前記ホイールハブの軸部の外周を軸受を介して支持する車両の非回転部とで囲まれた空間に配置され、
   前記フランジ部に固定され、前記ホイールハブと同一の回転軸に対して回転する第１回転体と、
   前記第１回転体に対して相対回転自在に支持され、前記ホイールハブと同一の回転軸に対して回転する第２回転体とを備え、
   前記第２回転体の回転を制動して前記第１回転体と前記第２回転体とに相対回転を生じさせ、この相対回転に基づいてポンピングが行われることを特徴とする空気供給用ポンプ。

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