JP5120656B2 - タイヤ充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮空気発生装置、圧力溜め、弁ブロック、及び自動車の車輪にあって空気圧で制御される車輪弁から成るタイヤ充填装置であって、車両に固定して電気的に操作されるそれぞれ１つのパイロット弁が、少なくとも１つの車輪弁を制御するものに関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第４００９６８７号明細書から、詳細には説明されてない車輪弁に車軸弁を介して接続されている圧力発生装置を持つタイヤ充填装置が公知である。車軸弁は、車輪弁へ通じる供給導管内の衝撃圧力により、車輪弁を制御する。タイヤから排出される空気は、圧力発生のため圧力容器へ送られる。この装置は、それぞれの車輪へ１つの回転受入れ装置しか必要でないという利点を持っているが、それにより正確で特に確実な車輪弁の操作は不可能である。

オーストリア国実用新案第５５４８号明細書に記載されている装置は、それぞれの車輪への圧力導入のため回路、圧力導管及び制御導管を導かねばならないという欠陥をなくす。車輪弁は、共通な圧縮空気源から供給されて空気圧で制御される弁である。タイヤの圧力は圧縮空気系統のためには比較的低く（２ないし最大５バール）、供給すべき空気体積は非常に大きいので、大きい弁断面が必要である。車輪弁は２バールの最小系統圧力に設計せねばならず、その動作は現れる僅かな圧力差では不確実である。更に高い開閉速度が望まれている。それにより、自動車の車輪には収容できない非常に大きい弁及び操作器が必要である。

ドイツ連邦共和国特許第１０３３８１６２号明細書から、異なる圧力レベルを複数の負荷回路（圧縮空気制動装置及び空気ばね装置）に供給する圧縮空気発生装置が公知である。段づけされる圧力レベルは圧力制限弁により与えられる。しかしそれにより最大圧力に設計され従って大きい圧縮機が必要になり、大きい損失が生じる。

従って本発明の課題は、車輪に収容可能で速やかにかつ確実に動作するように小さく構成される車輪充填装置を提案することである。更に装置ができるだけ簡単で安価であるようにする。即ち簡単な圧力発生器、短い導管及び可能ならば他の圧縮空気負荷との共同作用である。

本発明によればこれは、圧縮空気発生装置が第１の圧縮機及び第２の圧縮機を含み、第１の圧縮機が第１の圧縮空気系統に第１の圧力レベルの圧縮空気を供給し、第２の圧縮機が第２の圧縮空気系統に第１の圧力レベルより高い第２の圧力レベルの圧縮空気を供給し、車輪弁が第１の圧縮空気系統に接続され、パイロット弁が第２の圧縮空気系統に接続されていることによって達せられる。パイロット弁が充分一定の高い圧力で作動せしめられることによって、車輪弁の操作器は非常に僅かな圧縮空気しか必要としない。２つの圧縮機の使用は、その目的に合わせた経済的な設計を可能にする。即ち第１の圧縮機は低い圧力レベルで大きい吐出量に、第２の圧縮機は高い圧力レベルで小さい吐出量に設計される。溜め容器のため、圧縮機を負荷ピークに対して設計する必要がない。

本発明によれば、更に第２の圧縮空気系統が、更に空気圧車輪懸架装置又は車高制御装置の空気ばねベローにも、圧縮空気の供給を行う。これは第２の圧縮機の一層良好な利用を可能にし、僅かな吐出量ですむ空気圧車輪懸架装置と車輪充填装置は、互いによく補足し合う。少なくとも１つの空気ばねベローは圧力溜めとしても役立つ（請求項２）。

第１の圧縮機の吸入側が周囲に接続されるか又は接続可能であり、その吐出側が第１の逆止弁を介して圧力溜めに接続され、第２の圧縮機が第１の圧縮空気系統及び第２の圧縮空気系統に接続可能であるのがよい（請求項３）。こうして圧力溜めが空である時にのみ、第１のコンプレッサが吐出すればよく、第２の圧縮機は種々の機能を果たすことができる。そのため第２の圧縮機は異なるやり方で両方の系統に接続可能である。

第１の有利な実施形態では、第２の圧縮機が、その吸入側に第１の弁を持ち、その吐出側に第２の弁及び２つの迂回導管を持ち、第１の弁が第１の圧縮空気系統への接続を行い、第２の弁が第２の圧縮空気系統への接続を行う（請求項４及び図１）。第１の弁を管を介して、第２の圧縮機の吸入側は、選択的に第１の圧縮空気系統に接続可能であるか、又は第１の迂回導管及び第２の弁を介して第２の圧縮空気系統に接続可能である。後者の場合高圧系統（空気ばね装置）から逆流する空気を圧力溜めへ供給可能である。第２の圧縮機の吐出側は、選択的に第２の弁を介して第２の圧縮空気系統へ供給するか、又は第２の迂回導管及び第２の弁を介して第１の圧縮空気系統へ供給することができる。更に第１の圧縮空気系統と第２の圧縮空気系統が第３の弁を介して互いに接続可能である（請求項５及び図１）。

第２の有利な実施形態では、第２の圧縮機の吸入側及び吐出側が第２の弁を介して第２の圧縮空気系統に接続可能であり、吸入側が更に逆止弁を介して第１の圧縮空気系統に接続され、逆止弁が流れに関して圧縮機の方へ開く（請求項６及び図２）。この場合第２の弁は４／２弁（４ポート２位置弁）である。この構成でも第１又は第２の圧縮空気系統への供給、及び圧縮空気系統から逆流する圧縮空気の受入れが可能である。

第１の圧縮空気系統から逆流する圧縮空気も圧力溜めへ供給できるようにするため、第１の圧縮空気系統に第４の電磁弁及び（前輪及び後輪の空気圧力を互いに無関係に制御する場合）第５の電磁弁が設けられて、その第１の位置で車輪弁への通路を開くか、又はその第２の位置でこれらの車輪弁から逆流する空気を、少なくとも１つの第２の逆止弁を介して別の使用部へ供給する（請求項７、図１及び２）。これは空気乾燥機の再生であってもよい。タイヤ充填装置からの逆流（タイヤ圧力が低下される場合）は、再び低い圧力を持つ比較的大きい体積流であるので、第４及び場合によっては第５の電磁弁が空気圧で制御され、そのために第６の弁がパイロット弁として、第２の圧縮空気系統からの圧縮空気で作動せしめられる（請求項８及び図１）。

更に本発明の範囲内で、空気ばねベローの制御弁、及び車輪に固定して電気的に操作される車輪弁用のパイロット弁が、車輪の近くに設けられている（請求項９）。こうして第２の圧縮空気系統は、（高圧）圧縮空気導管を各車輪へ導きさえすればよい。この考えを発展させて、電気的に操作されるパイロット弁をそれぞれの空気ばねベローに接続することができるので、パイロット弁は空気ばねベローから車輪弁用の制御空気を取出すことができる。こうして車両に最小の圧縮空気導管が敷設される。

図により本発明が以下に説明される。

図１において自動車の車輪は１．１〜１．４で示され、これらの車輪に取付けられる車輪弁は２．１〜２．４で示され、付属するパイロット弁は３．１〜３．４で示されている。車輪弁は２．１〜２．４及びパイロット弁は３．１〜３．４はタイヤ充填装置の一部である。空気ばねベロー６．１〜６．４及び空気ばね弁７．１〜７．４は、空気ばね装置又は空気圧車高制御装置の一部である。タイヤ充填装置及び空気ばね装置は、異なる圧力レベルの２つの圧縮空気系統に接続されている。

第１の圧縮空気系統は、２〜２．５バールの圧力を導管８．１及び８．２内に導き、これらの導管は２通路回転取入れ装置４．１〜４．４及び車輪弁２．１〜２．４を介して、充填空気を車輪（もっと詳しくはそのタイヤ）に供給する。第２の圧縮空気系統は例えば１６〜２０バールの圧力を導き、導管９，９．１，９．２及び分枝９．３を介してパイロット弁３．１〜３．４及び空気ばね弁７．１〜７．４へ供給する圧力導管９から成っている。パイロット弁３．１〜３．４は、導管９．１，９．２から、同じ２通路回転取入れ装置４．１〜４．４を介して、空気圧で制御される車輪弁２．１〜２．４へ至る空気を制御する。

空気圧で制御されない弁は、電気信号により制御される。即ち付属する中央制御装置及び弁に至る制御導管は図示されてない。図１において破線４０は、高い圧力レベルの制御空気が空気ばねベロー６．１からもパイロット弁３．１へ供給可能であることを示している。

両方の圧縮空気系統への供給のため、電動機１０により駆動される第１の圧縮機１１、及び電動機２０により駆動される第２の圧縮機２１が設けられている。圧縮機は、図示しない内部逆止弁を持つピストン圧縮機であり、その供給方向は図に小さい三角形により示されている。第１の圧縮機１１は低圧圧縮機として設計されており、その吸入側は大気に接続されている。その吐出側は、空気乾燥機１２及び第１の逆止弁１３を介して圧力溜め１５に通じ、更に第１の圧縮空気系統に属しかつ圧力センサ１６を備えた導管１７に通じている。第１の圧縮機１１の吐出側は、閉鎖弁１９を持つ導管１８を介して大気に接続可能である。

第２の圧縮機２１は、第１の圧縮空気系統の圧力レベルから第２の圧縮空気系統の圧力レベルへ最適の効率で供給するように設計されているが、この効率はそれより低い効率でも種々の圧力範囲にわたることができる。そのためこの圧縮機は、特別なやり方で第１の圧縮空気系統８及び第２の圧縮空気系統９に接続されている。第２の圧縮機２１の吸入側に第１の弁２２．１があり、その吐出側に第２の弁２２．２があり、更に第３及び第４の逆止弁２３．１及び２３．２、第１及び第２の迂回導管４．１及び２４．２がある。両方の弁２１．１及び２１．２はここでは３ポート２位置切換え弁（３／２弁）であり、３つのポートを２通りに接続する。

第１の弁２２．１は、第１の圧縮空気系統に属する導管１７を、選択的に逆止弁２３．１を介して第２の圧縮機２１の吸入側に接続するか、又は第１の迂回導管２４．１を介して圧縮機２１の吐出側に接続する。第１の迂回導管２４．１は、第２の圧縮空気系統９から排出される圧縮空気を第１の圧縮空気系統の導管１７へ戻すのを可能にする。第２の弁２．２は、第２の圧縮空気系統９を、選択的に第２の圧縮機２１の吐出側に接続するか、又は第４の逆止弁２３．２を介して第２の圧縮機２１の吸入側への接続を行う第２の迂回導管２４．２に接続するので、第２の圧縮空気系統９から排出される圧縮空気が再び圧縮され、第１の迂回導管２４．２及び第１の弁２２．１を介して第１の圧縮空気系統の導管１７に供給されることができる。

従って圧縮機２１から遠い方の側で、第２の圧縮空気系統９が第２の弁２２．２に続き、そこに存在する圧力が第２の圧力センサ２６により測定される。第２の圧縮空気系統に属する導管９は、第３の弁２７、接続導管２８、第２の逆止弁１４及び第１の逆止弁１３を介して、圧力溜め１５に接続可能である。更に第２の圧縮空気系統９は、第４の弁３２．１及び第５の弁３２．２用のパイロット弁として作用する第６の弁３３に接続されている。従って第４及び第５の弁３２．１及び３２．２は空気圧で制御され、第１の圧縮空気系統８．１，８．２と圧力溜め１５へ通じる導管１７との接続、又は第１の圧縮空気系統８．１，８．２と第５及び第６の逆止弁３４．１，３４．２を介して接続導管２８従って圧力溜め１５との接続を行う。第２の圧縮空気系統９．１に、別の弁３６を介して接続可能な高圧溜め３５を設けることができる。

図２の実施例では、類似な素子は１００を加えた符号を持っている。小数点以下の数字は可能な場合省略される。車輪１０１、車輪弁１０２及び回転取入れ装置１０４は、すべての４つの車輪に対して図１におけるのと同様である。ここでは第１の圧縮空気系統は導管１０８．１及び１０８．２により形成され、第２の圧縮空気系統は、パイロット弁１０３．１及び１０３．２が設けられている導管１０９．１及び１０９．２により形成される。更に第２の圧縮空気系統に、両方のパイロット弁１０３．１及び１０３．２へ通じる逆止弁１０９．４を持つ供給導管１０９．５、及び空気ばね弁１０７．１〜１０７．４及び更に空気ばねベロー１０６．１〜１０６．４へ通じる別の導管１０９．３が属している。

両方の圧縮空気系統に対して圧縮空気を準備するため、再び２つの圧縮機１１１，１２１が設けられている。第１の圧縮機１１１は、図１と同じように、圧力溜め１１５、及び第１の圧縮空気系統に属しかつ第４及び第５の弁１３２．１及び１３２．２を介して導管１０８．１，１０８．２に接続されている導管１１７に供給する。弁１３２．１，１３２．２は、第１の圧縮空気系統の導管１０８．１，１０８．２と導管１１７との接続、又は接続導管１２８の逆止弁とを介して導管１０８．１，１０８．２と圧力溜め１１５との接続を行う。

第２の圧縮機１２１は、第１の弁１２２を介して、第２の圧縮空気系統の導管１０９．３，１０９．５及び第１の圧縮空気系統の導管１１７に接続可能である。この弁１２２は、４つのポートと２つの位置を持つ弁（４／２弁）である。更に逆止弁１２３を持つ迂回導管１２４が設けられて、第１の弁１２２を圧力溜め１１５に接続する。図２における第２の圧縮機１２１は、特に簡単な接続にもかかわらず、種々の作動状態に対する予期しない多くの可能性を与える。

図３では、タイヤ充填装置又は空気ばね装置に関与することなく、圧力溜め１１５が充填される。そのためまず第１の圧縮機１１１が始動され、続いて第２の圧縮機が始動されるので、両方の圧縮機１１１，１２１が並行して圧力溜め１１５を充填し、しかも第１の圧縮機１１１が逆止弁１１３を介して、また第２の圧縮機１２１が逆止弁１２３及び図示した位置にある第２の弁１２２を介して、更に導管１１７を介して充填する。圧力溜め１１５において特定の圧力レベルに達すると、逆止弁１１３が閉じ、第１の圧縮機１１１により予め圧縮されて逆止弁１２３を介して与えられる空気を第２の圧縮機１２１が更に圧縮することにより第２の圧縮機１２１が圧力溜め１１５内の圧力レベルを更に高める。こうして行われる２段圧縮は、改善された効率で供給能力を高め、圧力溜め１１５に一層高い最終圧力が得られる。

図４において空気ばねベローの圧力レベルが低下すると、これから空気が、導管１０９．３、弁１２２及び迂回導管１２４、第２の圧縮機１２１及び導管１１７を経て圧力溜め１１５へ流入する。その際両方の逆止弁１１３，１２３は閉じられている。空気ばねベローからの排気の再圧縮は、効率を著しく改善し、圧力溜め１１５内の圧力を一層高いレベルにする。

図５では、空気ばねベローの充填により自動車が持ち上げられる。そのため圧力溜め１１５からの空気が、今や切換えられる弁１２２及び迂回導管１２４を介して第２の圧縮機１２１へ導かれ、そこから第２の圧縮空気系統に属して空気ばね弁へ至る導管１０９．３へ導かれる。

図６によれば、両方の圧縮機１１１，１１２は、その一方の故障の際それぞれ他方の圧縮機の機能を引受けることができる。第１の圧縮機１１１が故障すると、第２の圧縮機１２１が、第１の圧縮機１１１を通して圧縮空気を吸入し、第２の圧縮空気系統１０９へ供給することができる。第２の圧縮機１２１の故障の際、第１の圧縮機１１１が依然として、非常に緩慢であっても、圧力溜め１１５を充填することができる。

本発明による装置の第１実施例の接続図を示す。 本発明による装置の第２実施例の接続図を示す。 図２の細部ＩＩＩを第１の位置で示す。 図２の細部ＩＩＩを第２の位置で示す。 図２の細部を第３の位置で示す。 図２の西部を第４の位置で示す。

Claims (10)

1. 圧縮空気発生装置、圧力溜め、弁ブロック、及び自動車の車輪にあって空気圧で制御される車輪弁から成るタイヤ充填装置であって、車両に固定して電気的に操作されるそれぞれ１つのパイロット弁が、少なくとも１つの車輪弁を制御するものにおいて、圧縮空気発生装置が第１の圧縮機（１１）及び第２の圧縮機（２１）を含み、第１の圧縮機（１１）が第１の圧縮空気系統（８．１，８．２）に第一の圧力レベルの圧縮空気を供給し、第２の圧縮機（２１）が第２の圧縮空気系統（９．１，９．２，９．３）に第１の圧力レベルより高い第２の圧力レベルの圧縮空気を供給し、車輪弁（２．１，２．２，２．３，２．４）が第１の圧縮空気系統（８．１，８．２）に設けられ、パイロット弁（３．１，３．２，３．３，３．４）が第２の圧縮空気系統（９．１，９．２，９．３）に設けられ、第２の圧縮空気系統（９．１，９．２，９．３）が、タイヤ充填装置に加えて空気圧車輪懸架装置又は車高制御装置の空気ばねベロー（６．１，６．２，６．３，６．４）にも、圧縮空気の供給を行うことを特徴とする、タイヤ充填装置。
2. 少なくとも１つの空気ばねベロー（６．１，６．２，６．３，６．４）が圧力溜めとしても役立つことを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ充填装置。
3. 第１の圧縮機（１１；１１１）が周囲から空気を吸入し、その吐出側が第１の逆止弁（１３；１１３）を介して圧力溜め（１５；１１５）に接続され、第２の圧縮機（２１；１２１）が第１の圧縮空気系統（８．１，８．２；１０８．１，１０８．２）及び第２の圧縮空気系統（９．１，９．２，９．３；１０９．１，１０９．２，１０９．３）に接続可能であることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ充填装置（図１及び２）。
4. 第２の圧縮機（２１）が、その吸入側に第１の弁（２２．１）を持ち、その吐出側に第２の弁（２２．２）及び２つの迂回導管（２４．１，２４．２）を持ち、第１の弁（２２．１）が第１の圧縮空気系統（８．１，８．２）への接続を行い、第２の弁（２２．２）が第２の圧縮空気系統（９．１，９．２，９．３）への接続を行うことを特徴とする、請求項３に記載のタイヤ充填装置（図１）。
5. 第１の圧縮空気系統（８．１，８．２）と第２の圧縮空気系統（９．１，９．２，９．３）が第３の弁（２７）を介して互いに接続可能であることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ充填装置（図１）。
6. 第２の圧縮機（２１）の吸入側及び吐出側が第２の弁（１２２）を介して第２の圧縮空気系統（１０９．１，１０９．２，１０９．３）に接続可能であり、吸入側が更に逆止弁（１２３）を介して第１の圧縮空気系統（１０８．１，１０８．２）に接続され、逆止弁（１２３）が流れに関して圧縮機（１２１）の方へ開くことを特徴とする、請求項３に記載のタイヤ充填装置（図２）。
7. 第１の圧縮空気系統（８．１，８．２；１０８．１，１０８．２）に第４の電磁弁（３２．１；１３２．１）及び第５の電磁弁（３２．２；１３２．２）が設けられて、その第１の位置で車輪弁（２．１，２．２，２．３，２．４；１０２．１，１０２．２，１０２．３，１０２．４）への通路を開くか、又はその第２の位置でこれらの車輪弁から逆流する空気を、逆止弁（３４．１，３４．２；１３４．１，１３４．２）を介して別の使用部（１２；１１２）へ供給することを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ充填装置（図１及び２）。
8. 第４及び第５の電磁弁（３２．１，３２．２）が空気圧で制御され、そのために第６の弁（３３）がパイロット弁として、第２の圧縮空気系統（９．１，９．２，９．３）からの圧縮空気で作動せしめられることを特徴とする、請求項７に記載のタイヤ充填装置。
9. 空気ばねベロー（６．１，６．２，６．３，６．４）の制御弁（７．１，７．２，７．３，７．４）、及び車輪に固定して電気的に操作される車輪弁（２．１，２．２，２．３，２．４）用のパイロット弁（３．１，３．２，３．３，３．４）が、車輪の近くに設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ充填装置。
10. 電気的に操作されるパイロット弁（３．１，３．２，３．３，３．４）がそれぞれの空気ばねベロー（６．１，６．２，６．３，６．４）に接続されて、空気ばねベローから車輪弁（２．１，２．２，２．３，２．４）用の制御空気を取出すことを特徴とする、請求項９に記載のタイヤ充填装置。

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