JP6070686B2 - 車両用ハブユニットおよび空気圧調整装置 - Google Patents

Description

この発明は、空気入りタイヤの空気圧を変更する機構を備える車両用ハブユニットおよび空気圧調整装置に関する。

空気圧調整装置は、車両に装着された空気入りタイヤの空気圧を調整する装置である。この空気圧調整装置は、車両走行中にて、車両の走行条件（例えば、車速、走行路、路面状況など）により算出された目標空気圧に基づいて、空気入りタイヤの空気圧を調整する。これにより、車両の走行性能や燃費が向上する。

また、空気圧調整装置としては、特許文献１に記載される空気圧供給装置を備える空気圧調整システムがある。特許文献１に記載の空気圧調整システムは、空気入りタイヤに空気を供給する機構を備えており、空気入りタイヤに圧縮空気を導入するための空気通路をハブユニットとホイールの内部に有している。

特開２００９−０５６９４８号公報

ここで、特許文献１に記載の空気圧調整システムでは、空気入りタイヤの空気圧を十分に調整できない場合がある。この発明は、空気入りタイヤの空気圧をより高い応答性で調整することができる車両用ハブユニットおよび空気圧調整装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、空気入りタイヤと連結するホイールを支持し、継ぎ手に連結される車両用ハブユニットであって、前記ホイールと連結する面の少なくとも一箇所に第１開口が形成され、かつ、前記継ぎ手の空気を供給する空気配管と連結され、前記第１開口から前記ホイールに空気を供給する第１空気通路と、前記ホイールと連結する面の少なくとも一箇所に第２開口が形成され、かつ、前記継ぎ手の空気を排出する空気配管と連結され、前記第２開口から前記ホイールの空気を回収する第２空気通路と、を有することを特徴とする。

また、前記第２空気通路に配置され、前記第２空気通路内の空気を外部に排出する開放弁をさらに有することが好ましい。

また、前記第１空気通路に配置され、前記第１空気通路内の空気を外部に排出する開放弁をさらに有することが好ましい。

上記目的を達成するため、本発明の空気圧調整装置は、上記のいずれかに記載の車両用ハブユニットと、前記車両用ハブユニットに連結され、空気入りタイヤを支持するホイールと、を有し、前記ホイールは、前記車両用ハブユニットと連結するハブ取付部と、前記空気入りタイヤを支持するリム部と、前記第１開口に連結される開口と前記リム部の外周面に形成された開口とを連結する第１ホイール空気通路と、前記第２開口に連結される開口と前記リム部の外周面に形成された開口とを連結する第２ホイール空気通路と、を備えることを特徴とする。

また、前記ホイールは、前記ハブ取付部と前記リム部とを連結するスポークを少なくとも２本有し、前記第１ホイール空気通路は、前記スポークの内部に形成され、前記第２ホイール空気通路は、前記スポークの内部に形成されていることが好ましい。

また、前記第１ホイール空気通路は、前記第２ホイール空気通路が形成された前記スポークとは異なる前記スポークの内部に形成されていることが好ましい。

また、前記ホイールは、前記ハブ取付部と前記リム部とを連結するディスクを有し、前記第１ホイール空気通路は、前記ディスクの内部に形成され、前記第２ホイール空気通路は、前記ディスクの内部に形成されていることが好ましい。

また、前記ホイールは、前記第１ホイール空気通路の前記ハブ取付部に、前記車両用ハブユニットの装着時に前記第１ホイール空気通路を開放し、かつ、前記車両用ハブユニットからの離脱時に前記第１ホイール空気通路を閉止する空気接続弁と、前記第２ホイール空気通路の前記ハブ取付部に、前記車両用ハブユニットの装着時に前記第２ホイール空気通路を開放し、かつ、前記車両用ハブユニットからの離脱時に前記第２ホイール空気通路を閉止する空気接続弁と、を備えることが好ましい。

また、前記ホイールは、前記第１ホイール空気通路及び前記第２ホイール空気通路の前記リム部側の前記開口の断面形状が２種類以上であることが好ましい。

また、前記ホイールは、前記第１ホイール空気通路及び前記第２ホイール空気通路の流路断面積をＳとした場合、前記流路断面積Ｓが１００［ｍｍ^２］≦Ｓ≦３０００［ｍｍ^２］であることが好ましい。

また、前記ホイールは、前記ハブ取付部の取付面の径方向幅をＡとした場合、前記径方向幅Ａが３５［ｍｍ］≦Ａ≦１００［ｍｍ］であることが好ましい。

また、前記車両用ハブユニットの前記第１開口及び前記第２開口が形成されている面と連結する継ぎ手を有し、前記継ぎ手は、前記第１開口及び前記第２開口のそれぞれと接続する空気通路を備える回転継ぎ手であることが好ましい。

また、前記車両用ハブユニットの前記第１開口及び前記第２開口に接続し、前記第１開口に空気を供給し、前記第２開口から空気を排出し、前記ホイールに装着された前記空気入りタイヤの空気圧を加圧および減圧する加減圧部と、前記空気入りタイヤの空気圧を検出する圧力センサと、前記圧力センサの出力信号に基づいて前記加減圧部を駆動制御する制御部と、をさらに備えることが好ましい。

本発明によれば、空気入りタイヤへの空気の供給と、空気入りタイヤからの空気の排出を高い応答性で実現することができ、空気入りタイヤの空気圧をより高い応答性で調整することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態の空気圧調整装置の概略構成を示す構成図である。 図２は、図１に記載したホイールを示す説明図である。 図３は、他の例のホイールを示す説明図である。 図４は、図１に記載したホイールを示す説明図である。 図５は、他の実施形態の空気圧調整装置の概略構成を示す構成図である。 図６は、他の実施形態の空気圧調整装置の概略構成を示す構成図である。 図７は、図６に記載したホイールを示す説明図である。 図８は、図６に記載したホイールの空気接続弁を示す軸方向断面図である。 図９は、他の実施形態の空気圧調整装置の概略構成を示す構成図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

［空気圧調整装置］
図１は、本発明の一実施形態の空気圧調整装置の概略構成を示す構成図である。図１は、車両（図示省略）に搭載された空気圧調整装置１を示している。

空気圧調整装置１は、図１に示すように、空気入りタイヤ１０の気室１０１の空気圧を調整する装置であり、加減圧部２と、圧力センサ３と、ホイール４と、制御部５と、ハブユニット１１と、継ぎ手１３と、を備える。ここでは、空気圧調整装置１が車両に装着された空気入りタイヤ１０の空気圧を調整する場合について、説明する。また、本件では、車両走行時にて、車両のハブユニット１１、ホイール４および空気入りタイヤ１０と共に回転する系を回転系と呼び、車両の車体（図示省略）側の系を静止系と呼ぶ。また、空気圧調整装置１は、空気入りタイヤ１０と接続されているハブユニット１１及びホイール４が、車両のハブユニット及びホイールとしての機能も備える。

空気圧調整装置１を備える車両は、空気入りタイヤ１０がホイール４に装着されている。またホイール４は、ハブユニット１１によって支持されている。ハブユニット１１には、ブレーキロータ１２が連結されている。また、ハブユニット１１には、継ぎ手１３が連結されている。さらに、ハブユニット１１は、支持機構１４を介して車体に支持されている。継ぎ手１３は、ハブユニット１１と同じ回転軸上に配置されている。継ぎ手１３は、ハブユニット１１のホイール４と接触している面とは反対側の面と接触している。また、継ぎ手１３は、ロータリージョイント、ロータリーシール等の軸継ぎ手であり、ハブユニット１１が回転している場合でも、ハブユニット１１に形成される後述する空気通路１１１、１１２のそれぞれと連結した状態を維持できる２系統の空気通路が形成されている。支持機構１４は、静止系となる。支持機構１４は、サスペンション等であり、空気入りタイヤ１０及びハブユニット１１等と車体との間で走行時等に伝達される振動を低減する。

ハブユニット１１は、回転中心に配置された内側ハブ１１ａと内側ハブ１１ａの外周に配置された外側ハブ１１ｂとを有する。なお、内側ハブ１１ａと外側ハブ１１ｂとは一体としてもよい。ハブユニット１１は、外側ハブ１１ｂが支持機構１４に軸受け等を介して回転可能な状態で支持されている。ハブユニット１１は、空気通路１１１と空気通路１１２の２系統の空気通路が形成されている。空気通路１１１は、内側ハブ１１ａと外側ハブ１１ｂとに跨って形成された通路であり、一方の端部が継ぎ手１３の空気通路と連結されており、他方の端部がホイール４の後述する空気通路４４ａと連結されている。空気通路１１２は、内側ハブ１１ａと外側ハブ１１ｂとに跨って形成された通路であり、一方の端部が継ぎ手１３の空気通路と連結されており、他方の端部がホイール４の後述する空気通路４４ｂと連結されている。本実施形態の空気通路１１１、１１２は、ホイール４側の通路が複数に分岐し、空気通路４４ａ、４４ｂのそれぞれと接続され、継ぎ手１３側の通路は１本に集約されている。なお、本実施形態の空気通路１１１、１１２と、空気配管２４、２５は、空気通路４４ａ、４４ｂの本数に対応する本数を設けてもよい。

加減圧部２は、空気入りタイヤ１０に充填される空気を加圧および減圧する装置である。この加減圧部２は、加圧ポンプ２１と、弁装置２２と、エアタンク２３と、空気配管２４と、空気配管２５と、弁装置２６とを有する。加減圧部２は、静止系に設置されている。

加圧ポンプ２１は、外気を導入して圧縮空気を生成するポンプであり、空気配管２４に接続されている。弁装置２２は、空気配管２４に設置されている。弁装置２２は、空気配管２４を開閉する弁である。エアタンク２３は、空気配管２４の加圧ポンプ２１と弁装置２２との間に配置されている。エアタンク２３は、圧縮空気を蓄えるタンクである。エアタンク２３は、加圧ポンプ２１から空気が供給されることで貯留している空気の量が増加され、内部の圧力が上昇される。エアタンク２３は、弁装置２２が開放されると、空気配管２４から空気通路１１１に空気を供給したり、空気通路１１１の内部の空気を回収したりする。空気配管２４は、継ぎ手１３の空気通路とハブユニット１１の空気通路１１１とホイール４の空気通路４４ａを介して空気入りタイヤ１０の気室１０１と接続されている。ホイール４の空気通路４４ａについては後述する。空気配管２５は、継ぎ手１３の空気通路とハブユニット１１の空気通路１１２とホイール４の空気通路４４ｂを介して空気入りタイヤ１０の気室１０１と接続されている。ホイール４の空気通路４４ｂについては後述する。弁装置２６は、空気配管２５を開閉する弁である。

加減圧部２は、空気配管２４及び空気配管２５の一部を車両の回転系に設置し、加圧ポンプ２１と、弁装置２２と、弁装置２６と、空気配管２４の一部と、空気配管２５の一部と、を静止系に設置してもよい。ここで、空気配管２４及び空気配管２５の回転系の部分と静止系の部分との境界は、上述した継ぎ手１３とハブユニット１１のようにロータリージョイントを介して接続してもよいし、エアーユニバーサルジョイントを介して接続してもよい。これにより、空気配管２４、２５は、回転系の回転時もつながった状態を維持することができる。

なお、加減圧部２は、本実施形態に限定されず、全ての機構を回転系に配置してもよいし、弁装置２２と弁装置２６とを回転系に配置してもよい。なお、空気圧調整装置１及び車両は、加減圧部２の空気配管２４及び空気配管２５の一部を回転系に配置する場合、継ぎ手１３が回転する機構となる。また、空気圧調整装置１及び車両は、加減圧部２の空気配管２４及び空気配管２５の一部を回転系に配置する場合、継ぎ手１３を設けない構成としてもよい。また、空気配管２４及び空気配管２５は、継ぎ手１３に形成した空気通路をそれぞれの空気配管の一部としてもよい。ここで、対応する車輪が駆動輪の場合、車両は、継ぎ手１３を、ドライブシャフトとし、ハブユニット１１と一体で回転させる構成とする場合もある。この場合継ぎ手１３は、別の継ぎ手と連結され、当該連結部がロータリージョイント等で接続され、空気配管がつながった状態とされる。

圧力センサ３は、空気入りタイヤ１０の気室１０１の空気圧を検出するセンサであり、ホイール４に設置されてホイール４と共に回転する。なお、圧力センサ３は、気室１０１の空気圧を検出できればよく、配置位置はこれに限定されない。圧力センサ３は、気室１０１と繋がっている配管、例えば、空気通路４４ａ、４４ｂ、１１１、１１２、空気配管２４、２５等に設けてもよい。つまり、空気圧調整装置１は、気室１０１の圧力（気室１０１の圧力を算出できる圧力）を検出できればよく、圧力センサ３を静止系に配置してもよい。

［ホイール］
ホイール４は、空気入りタイヤ１０を装着して車両に設置される車両用ホイールであり、車両のハブユニット１１にボルト締結されて固定される。図２は、図１に記載したホイールを示す説明図である。図３は、他の例のホイールを示す説明図である。図４は、図１に記載したホイールを示す説明図である。図２は、ホイール４のインナー側の平面図である。図３は、ホイールの一部の構成を変更した変形例である。

ホイール４は、リム部４１と、ハブ取付部４２と、連結部４３とを備える（図２参照）。このホイール４は、例えば、鋳造アルミニウム、鍛造アルミニウム、樹脂、樹脂とアルミとの複合体などから成る。特に、樹脂を用いる場合には、補強短繊維を含有した樹脂から成ることが好ましく、樹脂は熱硬化性樹脂から成ることがより好ましい。

リム部４１は、環状構造を有し、左右の縁部にフランジ４１１を有する（図４参照）。空気入りタイヤ１０は、このフランジ４１１に嵌合してホイール４に装着される（図１参照）。また、空気入りタイヤ１０のインフレート状態では、リム部４１の外周面と空気入りタイヤ１０の内周面との間に、気室１０１が形成される。

ハブ取付部４２は、環状構造を有し、ホイール４の回転軸を構成する（図２参照）。ホイール４は、このハブ取付部４２のインナー側の端面を取付面として、車両のハブユニット１１に取り付けられる（図１参照）。また、ハブ取付部４２は、複数のボルト孔４２１を有し、これらのボルト孔４２１に挿入されたボルトを介して車両のハブユニット１１に取り付けられる。

連結部４３は、リム部４１とハブ取付部４２とを連結する部分であり、例えば、複数のスポーク４３１（図２参照）あるいは単一のディスク（図示省略）から構成される。連結部４３が複数のスポーク４３１から成る場合には、４本以上のスポーク４３１が配置されることが好ましい。例えば、図２の構成では、ホイール４がスポークホイールであり、連結部４３が放射状に延びる６本のスポーク４３１を有している。

［ホイールの空気通路］
また、このホイール４は、連結部４３を貫通してリム部４１の外周面とハブ取付部４２の取付面とにそれぞれ開口する空気通路４４ａ、４４ｂを有する（図２参照）。

この空気通路４４ａ、４４ｂは、空気圧調整装置１の加減圧部２と空気入りタイヤ１０の気室１０１とを接続する空気通路の一部を構成する（図１参照）。空気通路４４ａは、加減圧部２から気室１０１への空気の導入路（空気入りタイヤ１０の空気圧の増圧時）となる。空気通路４４ｂは、気室１０１から外部への空気の排出路（空気入りタイヤ１０の空気圧の減圧時）となる。

なお、本実施形態のように、連結部４３が複数のスポーク４３１から成る構成（図２参照）では、スポーク４３１の内部に空気通路４４ａ、４４ｂを形成することが好ましい。複数のスポーク４３１の内部に空気通路４４を設けることで、必要な流路断面積を適正に確保できる。また、空気圧調整装置１は、連結部４３がディスクである場合、ディスクの内部に空気通路４４ａ、４４ｂを形成すればよい。

図２に示す構成では、ホイール４の連結部４３が６本のスポーク４３１から成り、これらのスポーク４３１が相互に独立した空気通路４４ａ、４４ｂをそれぞれ有している（図２参照）。具体的には、各スポーク４３１が中空構造を有することにより、その内部に空気通路４４ａ、４４ｂをそれぞれ有している。本実施形態では、６本のスポーク４３１が、空気通路４４ａと空気通路４４ｂとを交互に有している。つまり、ホイール４は、３本の空気通路４４ａと３本の空気通路４４ｂが形成されている。また、各空気通路４４ａ、４４ｂは、リム部４１の外周面のうちリム部４１のアウター側のフランジ４１１の付け根にそれぞれ開口している（図２参照）。このとき、各空気通路４４ａ、４４ｂが、その開口の向きをリム部４１のアウター側からインナー側に向けつつ開口部の縁部をリム部４１の外周面に沿わせて配置されている。これにより、各空気通路４４ａから気室１０１内に導入される空気がリム部４１の外周面に沿って流れるように、各空気通路４４ａが構成されている。

また、ハブ取付部４２の取付面には、各スポーク４３１の空気通路４４ａ、４４ｂがそれぞれ開口している（図２参照）。また、ハブ取付部４２を車両のハブユニット１１にボルト締めするためのボルト孔４２１が形成されている。また、空気通路４４の開口部の数と、ボルト孔４２１の数とが同数となっている。また、これらの空気通路４４の開口部とボルト孔４２１とが、ハブ取付部４２の回転軸周りに交互かつ等間隔で配置されている。

なお、図２に示すホイール４は、スポーク４３１とボルト孔４２１とを交互に等間隔で配置したがこれに限定されない。例えば、図３に示すように、スポーク４３１を６本設け、ボルト孔４２１を５箇所に設けた構成としてもよい。この場合、スポーク４３１の内部に形成する空気通路４４ａ、４４ｂは、ボルト孔４２１とはずれた位置にハブユニット１１と連結する開口を設ければよい。なお、ホイール４、４ａは、回転方向に等間隔にスポーク４３１を配置することが好ましい。また、ホイール４、４ａは、空気通路４４ａと空気通路４４ｂとを交互に配置することが好ましく、回転軸を通過する対称軸を軸として、空気通路４４ａと空気通路４４ｂとを対称に配置することが好ましい。これにより、気室１０１への空気の供給と、気室１０１からの空気の排出を効率よく実行することができる。

［制御部］
図１に戻り、空気圧調整装置１についての説明を続ける。制御部５は、空気入りタイヤ１０の目標空気圧にかかる信号（例えば、車両用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）あるいは車両に搭載された専用の空気圧制御装置からの信号）と、圧力センサ３からの信号とに基づいて、加減圧部２の加圧ポンプ２１、弁装置２２および弁装置２６を駆動制御するユニットである。この制御部５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などから成る。また、制御部５は、車両の静止系に設置され、加圧ポンプ２１、弁装置２２、弁装置２６および回転系にある圧力センサ３に対してそれぞれ電気的に接続される。これにより、制御部５と、加圧ポンプ２１、弁装置２２、弁装置２６および圧力センサ３との間の信号伝達経路が確保され、また、車体にあるバッテリ（図示省略）から加圧ポンプ２１、弁装置２２、弁装置２６および圧力センサ３への電力供給経路が確保される。

制御部５は、加圧ポンプ２１、弁装置２２、２６と各種配線や接続端子を介して接続される。また、制御部５は、回転系にある圧力センサ３と、ターミナル、複数組の静止端子および回転端子等を介してそれぞれ電気的に接続する。具体的には、ターミナルおよび各静止端子が、車両の静止系に設置される。また、各静止端子が、環状の導体から成り、ターミナル上に配列されて支持される。また、圧力センサ３の回転端子が、車両の回転系に設置される。また、各静止端子と各回転端子とが、スリップリング構造を介して相互に摺動可能に接続する。これにより、車両走行時にて、静止系にある制御部５と、回転系にある圧力センサ３との電気的接続が確保される。なお、制御部５は、加圧ポンプ２１、弁装置２２、２６を回転系に配置する場合、圧力センサ３と同様に、ターミナル、複数組の静止端子および回転端子等を介してそれぞれ電気的に接続する。

この空気圧調整装置１では、車両走行中にて、車両用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）あるいは車両に搭載された専用の空気圧制御装置（図示省略）が、空気入りタイヤ１０の目標空気圧にかかる信号を制御部５に入力する。この目標空気圧は、車両の走行条件（例えば、車速、走行路、路面状況など）に応じて適宜設定される。そして、制御部５が、この目標空気圧にかかる信号と、圧力センサ３からの信号とに基づいて、加減圧部２の加圧ポンプ２１、弁装置２２及び弁装置２６を駆動制御する。これにより、空気入りタイヤ１０の空気圧が調整されて、車両の走行性能や燃費が向上する。

空気圧調整装置１は、例えば、空気入りタイヤ１０の空気圧を増加させる場合には、制御部５が、加圧ポンプ２１を駆動する。すると、加圧ポンプ２１が圧縮空気を生成し、エアタンク２３に圧縮空気が蓄えられる。なお、空気圧調整装置１は、事前に加圧ポンプ２１を駆動させ、エアタンク２３に圧縮空気が蓄えられた状態としてもよい。空気圧調整装置１は、エアタンク２３に圧縮空気を蓄えた状態で制御部５により弁装置２２を開放する。空気圧調整装置１は、弁装置２２を開放すると、エアタンク２３の圧縮空気が空気配管２４、ハブユニット１１の空気通路１１１およびホイール４の空気通路４４ａを介して空気入りタイヤ１０の気室１０１に供給される。そして、気室１０１の実空気圧が目標空気圧になると、制御部５が、弁装置２２を閉止する。また、空気圧調整装置１は、加圧ポンプ２１を停止させる。

空気圧調整装置１は、空気入りタイヤ１０の空気圧を減少させる場合、制御部５が弁装置２６を開放する。すると、気室１０１の空気がホイール４の空気通路４４ｂ、ハブユニット１１の空気通路１１２及び空気配管２５を介して排出される。そして、気室１０１の実空気圧が目標空気圧になると、制御部５が、弁装置２６を閉止する。空気圧調整装置１は、このように加減圧部２で空気入りタイヤ１０の気室１０１への空気の供給、空気入りタイヤ１０の気室１０１の空気の排出を制御することで、空気入りタイヤ１０の空気圧の増減を調整することができる。

なお、空気圧調整装置１は、上記した加減圧部２、圧力センサ３、ホイール４、ハブユニット１１及び継ぎ手１３を一組とする複数組のユニットを有しても良い。例えば、空気圧調整装置１が四輪自動車に適用される場合に、加減圧部２、圧力センサ３、ホイール４、ハブユニット１１及び継ぎ手１３から成るユニットが各車輪にそれぞれ設置される。また、車体に設置された１つの制御部５が、各圧力センサ３からの信号に基づいて、各加減圧部２をそれぞれ駆動制御する。これにより、各車輪に装着された空気入りタイヤ１０の空気圧を同時かつ相互に独立して制御できる。なお、空気圧調整装置１は、車両が四輪車の場合、制御部５、加圧ポンプ２１、エアタンク２３を共通の１つとし、その他の機構、弁装置２２、２６、空気配管２４、２５等をそれぞれのホイール４及び空気入りタイヤ１０の組み合わせで設けてもよい。なお、空気配管２４、２５の一部、つまり、加圧ポンプ２１、エアタンク２３と繋がっている部分の配管を共通としてもよい。

空気圧調整装置１は、以上のような構成であり、ホイール４の空気通路４４ａ、４４ｂ、ハブユニット１１の空気通路１１１、１１２等を介して加減圧部２から空気入りタイヤ１０の気室１０１に空気を供給したり、気室１０１の空気を排出したりすることで、空気入りタイヤ１０の空気圧を高い応答性で調整することができる。また、空気圧調整装置１は、空気入りタイヤ１０の空気圧の増加に加え、減少も可能とすることで、空気入りタイヤ１０の空気圧を走行状態に応じた空気圧とすることができる。

空気圧調整装置１のホイール４は、リム部４１とハブ取付部４２とを連結部４３を介して連結して成る（図２参照）。また、ホイール４は、リム部４１に空気入りタイヤ１０を装着し、また、ハブ取付部４２にて車両のハブユニット１１に取り付けられる（図１参照）。また、ホイール４は、連結部４３を貫通してリム部４１の外周面とハブ取付部４２の取付面とにそれぞれ開口する空気通路４４を備える。

かかる構成では、空気入りタイヤ１０の空気圧を増加させる場合には、ホイール４の空気通路４４ａが、外部（空気圧調整装置１の加減圧部２）から気室１０１への空気の導入路となり、空気入りタイヤ１０の空気圧を減少させる場合には、ホイール４の空気通路４４ｂが、気室１０１から外部への空気の排出路となる（図１参照）。これにより、双方向に流通可能な空気通路４４ａ、４４ｂが連結部４３の内部に形成されるので、ホイールの外部に空気通路用の配管が配置される構成と比較して、ホイール４の構成を簡素化できる利点がある。

また、このホイール４ａは、相互に独立した複数の空気通路４４ａ、４４ｂを備える（図３参照）。これにより、いずれかの空気通路４４ａ、４４ｂが不通となった場合にも、他の空気通路４４ａ、４４ｂを介して空気を流通させ得るので、フェールセーフ機能を実現できる利点がある。

また、空気圧調整装置１は、空気入りタイヤ１０の気室１０１と加減圧部２との間の空気通路４４のうち、空気通路４４ａと空気通路１１１と空気配管２４との組み合わせで空気を供給し、空気通路４４ｂと空気通路１１２と空気配管２５との組み合わせで空気を排出する。つまり、空気圧調整装置１は、空気を供給する配管系と空気を排出する配管系の２つの系統で、気室１０１の空気圧を調整する。これにより、空気の供給と排出とを高い応答性で実行することができ、空気圧を高い応答性で制御することができる。

空気圧調整装置１は、配管系を供給系と排出系の２系統で実行することで、空気の供給と排出とを同時に実行することができる。これにより、空気圧調整装置１は、空気入りタイヤ１０の空気圧を一定としている状態であっても空気入りタイヤ１０内の空気を循環させることができる。このように、空気入りタイヤ１０内の空気を循環させることで、空気の循環でタイヤの転動により生じた熱を車体側に回収でき、空気入りタイヤ１０の気室１０１内の温度上昇を抑制することができる。つまり空気圧調整装置１を空気入りタイヤ１０の冷却機構としても用いることができる。これにより、タイヤ自体の温度上昇を抑制することができ、タイヤ性能低下を抑制できる。

また、空気圧調整装置１は、ホイール４の連結部４３が、スポーク４３１を有すると共に、このスポーク４３１の内部に空気通路４４を有する。これにより、ホイール４の外観を損なうことなく、空気通路４４を形成できる利点がある。

また、空気圧調整装置１は、ホイール４の連結部４３が、ディスクを有すると共に、ディスクの内部に空気通路４４を有する。これにより、ホイール４の外観を損なうことなく、空気通路４４を形成できる利点がある。

また、ホイール４では、ハブ取付部４２が、複数のボルト孔４２１を有すると共にボルト孔４２１に挿入されたボルトを介して車両のハブユニット１１に取り付けられる（図１参照）。また、連結部４３が、複数の空気通路４４を有する。また、ハブ取付部４２の取付面にて、ボルト孔４２１と空気通路４４の開口部とがハブ取付部４２の回転軸周りに交互に配置される。かかる構成では、ボルト孔４２１と空気通路４４の開口部とがハブ取付部４２の回転軸周りに交互に配置されるので、ハブ取付部４２の剛性が適正に確保され、また、ハブ取付部４２のボルト締め作業が容易となる利点がある。

空気圧調整装置１は、空気入りタイヤ１０に供給する空気を大気以外の空気としてもよい。この場合、空気入りタイヤ１０に供給する空気、つまり空気入りタイヤ１０に充填する空気として、熱伝導率の高いヘリウム、ヘリウムと酸素の混合気体であるヘリオックス、ヘリウムと酸素と窒素との混合気体であるトライミックスを用いてもよい。熱伝導率が高い気体を用いることで、冷却機構としての性能を高くすることができる。また、空気圧調整装置１は、空気配管２５から排出される空気を回収し、空気を循環する機構としてもよい。これにより、大気以外の成分の空気を用いた場合でも、補充の回数を減らすことができる。

図４は、図１に記載したホイール４を示す説明図である。同図は、図２に記載したホイール４の空気通路４４におけるリム部４１側の開口部のＹ視断面図（実線部）およびＺ視断面図（破線部）を示している。

上記のように、図２の構成では、空気通路４４ａ、４４ｂが、リム部４１の外周面に複数の開口部を有している。このとき、各空気通路４４の開口部が相互に異なる断面形状を有することが好ましい。これにより、空気通路４４の設置に起因する気柱共鳴音の周波数が分散されて、騒音レベルが低減される。

例えば、図４の構成では、各空気通路４４の開口部が、相互に異なる開口断面積および管長を有し、また、その開口方向を相互に異ならせて配置されている。このとき、ホイール４のアウター側の壁面形状に変更はなく、リム部４１の内部形状および連結部４３のインナー側の壁面形状を変更することにより、各空気通路４４の開口部が相互に異なる断面形状を有している。一方で、各空気通路４４の流路断面積の最小値が一定に設定されることにより、各空気通路４４の流量が同一に設定されている。

このように、空気通路４４が、リム部４１の外周面に複数の開口部を有し、これらの開口部が、相互に異なる断面形状を有することにより、空気通路４４の設置に起因する気柱共鳴音の周波数が分散されて、騒音レベルが低減される利点がある。

また、空気通路４４の流路断面積Ｓは、１００［ｍｍ^２］≦Ｓ≦３０００［ｍｍ^２］の範囲内にあることが好ましい。具体的には、加減圧部２の弁装置２２の開弁時における流路断面積、ハブユニット１１内に形成された空気通路１１１と１１２の流路断面積および空気通路４４ａ、４４ｂの流路断面積Ｓが、いずれも１００［ｍｍ^２］以上３０００［ｍｍ^２］以下の範囲内にあることが好ましい。また、これらの流路断面積が１２０［ｍｍ^２］以上２５００［ｍｍ^２］以下の範囲内にあることがより好ましく、１５０［ｍｍ^２］以上２０００［ｍｍ^２］以下の範囲内にあることがさらに好ましい。これにより、各空気通路４４の流路断面積Ｓが適正化される。すなわち、１００［ｍｍ^２］≦Ｓとすることにより、空気入りタイヤ１０への空気の供給量および空気入りタイヤ１０からの空気の排出量が適正に確保されるので、空気入りタイヤ１０の空気圧制御を迅速に行い得る利点がある。また、Ｓ≦３０００［ｍｍ^２］とすることにより、ホイール４の大型化を防止できる利点がある。

また、上記の構成では、ハブ取付部４２の取付面の径方向幅Ａが、３５［ｍｍ］≦Ａ≦１００［ｍｍ］の範囲内にあることが好ましい（図２参照）。また、径方向幅Ａが、３７［ｍｍ］≦Ａ≦９０［ｍｍ］の範囲内にあることがより好ましく、４０［ｍｍ］≦Ａ≦８０［ｍｍ］の範囲内にあることがさらに好ましい。これにより、ハブ取付部４２の取付面の径方向幅Ａが適正化される利点がある。

また、ハブ取付部４２の取付面におけるボルト孔４２１のピッチ円直径Ｂが、１００［ｍｍ］≦Ｂ≦２８０［ｍｍ］の範囲内にあることが好ましい（図２参照）。また、ピッチ円直径Ｂが、１１０［ｍｍ］≦Ｂ≦２６０［ｍｍ］の範囲内にあることがより好ましく、ピッチ円直径Ｂが、１１５［ｍｍ］≦Ｂ≦２４０［ｍｍ］の範囲内にあることがさらに好ましい。

また、ハブ取付部４２の取付面の直径Ｃが、１４０［ｍｍ］≦Ｃ≦３００［ｍｍ］の範囲内にあることが好ましい（図２参照）。また、直径Ｃが、１４５［ｍｍ］≦Ｃ≦２８０［ｍｍ］の範囲内にあることがより好ましく、直径Ｃが、１５０［ｍｍ］≦Ｃ≦２６０［ｍｍ］の範囲内にあることがさらに好ましい。

これらの寸法Ａ〜Ｃは、一般に、ハブ取付部４２と車両のハブユニット１１との関係で規定される。これらの寸法Ａ〜Ｃが上記の範囲内にあることにより、ハブ取付部４２の取付面における空気通路４４の開口部およびボルト孔４２１の配置領域が適正に確保される。また、ハブ取付部４２と車両のハブユニット１１との関係を適正化できる。

［ハブユニットの開放弁］
図５は、他の実施形態の空気圧調整装置の概略構成を示す構成図である。図５に示す空気圧調整装置１ａは、ハブユニット１１０に開放弁１６を備える以外は、空気圧調整装置１と同じ構成である。以下、空気圧調整装置１ａに特有の構成である開放弁１６について説明する。

開放弁１６は、ハブユニット１１０の空気通路１１２と繋がる位置に形成されている。開放弁１６は、開放されることで、空気通路１１２の空気を外部に排出する。図５に示す空気圧調整装置１ａは、開放弁１６を開放することで、空気通路１１２の空気を外部に排出することができ、気室１０１内の空気を排出することができる。開放弁１６は、空気通路１１２の一箇所に設けてもよいし、複数箇所、例えば空気通路４４ｂに対応する位置毎に設けてもよい。

空気圧調整装置１ａは、ハブユニット１１０の空気通路１１２に設けられた開放弁１６で気室１０１内の空気を排出することで、より高い応答性で気室１０１内の空気を排出することができる。具体的には、開放弁１６は、気室１０１に近い位置で空気通路１１２を大気に開放することができるため、応答性を高くすることができる。

［ホイールの空気接続弁］
図６は、他の実施形態の空気圧調整装置の概略構成を示す構成図である。図７は、図６に記載したホイールを示す説明図である。図８は、図６に記載したホイールの空気接続弁を示す軸方向断面図である。図６に示す空気圧調整装置１ｂは、ハブユニット１１０ａに開放弁１６、１７を備え、ホイール４ｂに空気接続弁４５を備える以外は、空気圧調整装置１と同じ構成である。以下、空気圧調整装置１ｂに特有の構成である開放弁１６、１７、空気接続弁４５について説明する。開放弁１６は、空気圧調整装置１ａの開放弁１６と同様の構成である。

開放弁１７は、ハブユニット１１０ａの空気通路１１１と繋がる位置に形成されている。開放弁１７は、開放されることで、空気通路１１１の空気を外部に排出する。図６に示す空気圧調整装置１ｂは、開放弁１７を開放することで、空気通路１１１の空気を外部に排出することができ、気室１０１内の空気を排出することができる。開放弁１７は、空気通路１１１の一箇所に設けてもよいし、複数箇所、例えば空気通路４４ａに対応する位置毎に設けてもよい。

空気圧調整装置１ｂは、ハブユニット１１０ａの空気通路１１２に設けられた開放弁１６に加え、または換えて、ハブユニット１１０ａの空気通路１１１に設けられた開放弁１７で気室１０１内の空気を排出することでも、より高い応答性で気室１０１内の空気を排出することができる。

空気接続弁（エアカプラ）４５は、ホイール４ｂの空気通路４４ａ、４４ｂのそれぞれのハブ取付部４２側の開口部に配置されている。図８は、図６に示すホイールの空気接続弁を示す軸方向断面図である。同図は、空気接続弁４５が開弁した状態を示している。

空気接続弁４５は、図８に示すように、プラグ部４５１と、ソケット部４５２と、弁体４５３とを有する。プラグ部４５１およびソケット部４５２は、短尺な管状構造を有する。また、プラグ部４５１は、ソケット部４５２に進退変位可能に挿入され、また、コイルバネを介して軸方向に弾性変位できる。また、空気接続弁４５の内部には、プラグ部４５１およびソケット部４５２の管状構造により、空気通路４５４が形成される。この空気通路４５４には、プラグ部４５１およびソケット部４５２の内径を縮径して成る縮径部４５５が形成される。弁体４５３は、この空気通路４５４を開閉する弁体であり、プラグ部４５１とソケット部４５２との双方に介在して軸方向に進退変位できる。この弁体４５３は、空気通路４５４内の縮径部４５５と係合することにより、空気通路４５４を封止する（図示省略）。また、弁体４５３は、縮径部４５５から離隔することにより、空気通路４５４を開放する（図８参照）。この空気接続弁４５は、プラグ部４５１（あるいはソケット部４５２）を空気通路４４のハブ取付部４２側の開口部に嵌め込んで固定され、また、ソケット部４５２（あるいはプラグ部４５１）をハブ取付部４２の取付面から突出させて配置される。

この空気接続弁４５において、ホイール４ｂが車両のハブユニット１１０ａに取り付けられた状態（図６参照）では、プラグ部４５１がハブユニット１１０ａに押し当てられることにより、プラグ部４５１がソケット部４５２に押し込まれる（図８参照）。この状態では、弁体４５３が縮径部４５５から離隔して、空気接続弁４５が開弁する。すると、ホイール４ｂの空気通路４４のハブ取付部４２側の開口部が開放されて、空気通路４４ａ、４４ｂが連通する。これにより、加減圧部２から空気入りタイヤ１０の気室１０１への圧縮空気の供給、あるいは、気室１０１から外部への空気の排出が可能となる。

一方、ホイール４ｂが車両のハブユニット１１０ａから取り外された状態では、プラグ部４５１がソケット部４５２から押し出されて軸方向に変位し、弁体４５３がプラグ部４５１およびソケット部４５２の縮径部４５５に付勢する。この状態では、弁体４５３が縮径部４５５と係合して、空気接続弁４５が閉弁する。すると、空気通路４４のハブ取付部４２側の開口部が封止されて、空気通路４４が遮断される。これにより、例えば、空気入りタイヤ１０をインフレートして車両に装着するときに、空気入りタイヤ１０に空気を充填した状態のまま空気入りタイヤ１０およびホイール４ｂの組立体を搬送できる。

なお、図６の構成では、ホイール４ｂの６本のスポーク４３１が相互に独立した空気通路４４をそれぞれ有し、各空気通路４４のハブ取付部４２側の開口部に、空気接続弁４５がそれぞれ配置されている。また、図７に示すように、空気圧調整装置１ｂは、１つの空気通路４４ａ、４４ｂの開口部に、２つの空気接続弁４５が配置されている。これにより、空気接続弁４５の機能を確保しつつ、空気通路４４ａ、４４ｂの流路断面積を確保している。

空気圧調整装置１ｂは、ホイール４ｂの車両装着時にて空気通路４４を開放すると共に、ホイール４ｂの単体時にて空気通路４４を閉止する空気接続弁（エアカプラ）４５を備える。かかる構成では、ホイール４ｂが車両のハブユニット１１０ａに取り付けられた状態では、空気通路４４が連通して、加減圧部２から空気入りタイヤ１０の気室１０１への圧縮空気の供給が可能となる利点があり、あるいは、気室１０１から外部への空気の排出が可能となる利点がある。一方、ホイール４ｂが車両のハブユニット１１０ａから取り外された状態では、空気通路４４が遮断されるので、例えば、空気入りタイヤ１０をインフレートして車両に装着するときに、空気入りタイヤ１０に空気を充填した状態のまま空気入りタイヤ１０およびホイール４ｂの組立体を搬送できる利点がある。

［インホイールモータユニット］
図９は、他の実施形態の空気圧調整装置の概略構成を示す構成図である。図９は、空気圧調整装置をインホイールモータユニットで駆動される空気入りタイヤに適用した場合の実施形態である。空気圧調整装置１ｃは、車両用ハブユニットがインホイールモータユニットと一体化した以外は、空気圧調整装置１と同様の構成である。

空気圧調整装置１ｃは、空気入りタイヤ１０の気室１０１の空気圧を調整する装置であり、加減圧部２と、圧力センサ３と、ホイール４と、制御部５と、インホイールモータユニット６と、継ぎ手１３ａと、を備える。加減圧部２と、圧力センサ３と、ホイール４と、制御部５と、継ぎ手１３ａと、は、空気圧調整装置１の各部と同様の構成である。以下、インホイールモータユニット６について説明する。ここで、インホイールモータユニット６は、空気圧調整装置１のハブユニット１１の機能も備える。つまり、インホイールモータユニット６は、ホイール４と空気入りタイヤ１０を回転する駆動源であり、かつ、ハブユニット１１である。

インホイールモータユニット６は、ローター６Ｒがステーター６Ｓの外側に配置される、アウターローター型の電動機である。インホイールモータユニット６は、車両の懸架装置に取り付けられる、いわゆるインホイールモータ方式で用いられる。ローター６Ｒは、環状の構造体であるローターケース６１と、ローターケース６１の内周部に取り付けられる永久磁石６２とを含む。永久磁石６２は、Ｓ極とＮ極とがローターケース６１の周方向に向かって交互に配置される。ローターケース６１の中心部にはシャフト６５が取り付けられている。

ステーター６Ｓは、ローター６Ｒが有する永久磁石６２の内側に配置される。ステーター６Ｓは、複数のコイル６３がステーター本体６４の外周部に設けられている。ステーター本体６４は、中心部に軸受６６を有している。上述したシャフト６５は、軸受６６を介してステーター本体６４に支持される。このような構造により、ローター６Ｒは、回転軸を中心として、ステーター本体６４の周りを回転できるようになっている。本実施形態においては、ローター６Ｒのシャフト６５に、ホイール４が取り付けられる。

また、シャフト６５は、ハブユニット１１と同様に、継ぎ手１３ａと連結されている。シャフト６５は、ハブユニット１１と同様に、内部に空気通路１１１、１１２が形成されている。空気通路１１１は、空気通路４４ａ及び空気配管２４と連結している。空気通路１１２は、空気通路４４ｂ及び空気配管２５と連結している。

このように、空気圧調整装置１ｃは、ホイール４及び空気入りタイヤ１０がインホイールモータユニット６に装着された構成であっても、同様に、インホイールモータユニット６のシャフト６５の内部に空気通路１１１、１１２を設けることで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

空気圧調整装置１ｃは、インホイールモータユニット６を、ローター６Ｒが外周側に配置されたアウターロータータイプとすることで、回転軸中心側にインホイールモータユニット６の駆動機構（ローター６Ｒやステーター６Ｓや減速機構）が配置されない領域を設けることができる。これにより、回転軸中心側に空気通路１１１、１１２を好適に配置することができる。

１ 空気圧調整装置、２ 加減圧部、３ 圧力センサ、４ ホイール、５ 制御部、６ インホイールモータユニット、１０ 空気入りタイヤ、１１ ハブユニット、１１ａ 内側ハブ、１１ｂ 外側ハブ、１２ ブレーキロータ、１３、１３ａ 継ぎ手、１４ 支持機構、１６、１７ 開放弁、２１ 加圧ポンプ、２２、２６ 弁装置、２３ エアタンク、２４、２５ 空気配管、４１ リム部、４２ ハブ取付部、４３ 連結部、４４ａ、４４ｂ、１１１、１１２ 空気通路、４５ 空気接続弁、１０１ 気室、４１１ フランジ、４２１ ボルト孔、４３１ スポーク、４５１ プラグ部、４５２ ソケット部、４５３ 弁体、４５４ 空気通路、４５５ 縮径部

Claims (13)

1. 空気入りタイヤと連結するホイールを支持し、継ぎ手に連結される車両用ハブユニットであって、
   前記ホイールと連結する面の少なくとも一箇所に第１開口が形成され、かつ、前記継ぎ手の空気を供給する空気配管と連結され、前記第１開口から前記ホイールに空気を供給する第１空気通路と、
   前記ホイールと連結する面の少なくとも一箇所に第２開口が形成され、かつ、前記継ぎ手の空気を排出する空気配管と連結され、前記第２開口から前記ホイールの空気を回収する第２空気通路と、を有することを特徴とする車両用ハブユニット。
2. 前記第２空気通路に配置され、前記第２空気通路内の空気を外部に排出する開放弁をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の車両用ハブユニット。
3. 前記第１空気通路に配置され、前記第１空気通路内の空気を外部に排出する開放弁をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ハブユニット。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用ハブユニットと、
   前記車両用ハブユニットに連結され、空気入りタイヤを支持するホイールと、を有し、
   前記ホイールは、前記車両用ハブユニットと連結するハブ取付部と、前記空気入りタイヤを支持するリム部と、前記第１開口に連結される開口と前記リム部の外周面に形成された開口とを連結する第１ホイール空気通路と、前記第２開口に連結される開口と前記リム部の外周面に形成された開口とを連結する第２ホイール空気通路と、を備えることを特徴とする空気圧調整装置。
5. 前記ホイールは、前記ハブ取付部と前記リム部とを連結するスポークを少なくとも２本有し、
   前記第１ホイール空気通路は、前記スポークの内部に形成され、
   前記第２ホイール空気通路は、前記スポークの内部に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の空気圧調整装置。
6. 前記第１ホイール空気通路は、前記第２ホイール空気通路が形成された前記スポークとは異なる前記スポークの内部に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の空気圧調整装置。
7. 前記ホイールは、前記ハブ取付部と前記リム部とを連結するディスクを有し、
   前記第１ホイール空気通路は、前記ディスクの内部に形成され、
   前記第２ホイール空気通路は、前記ディスクの内部に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の空気圧調整装置。
8. 前記ホイールは、前記第１ホイール空気通路の前記ハブ取付部に、前記車両用ハブユニットの装着時に前記第１ホイール空気通路を開放し、かつ、前記車両用ハブユニットからの離脱時に前記第１ホイール空気通路を閉止する空気接続弁と、
   前記第２ホイール空気通路の前記ハブ取付部に、前記車両用ハブユニットの装着時に前記第２ホイール空気通路を開放し、かつ、前記車両用ハブユニットからの離脱時に前記第２ホイール空気通路を閉止する空気接続弁と、を備えることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の空気圧調整装置。
9. 前記ホイールは、前記第１ホイール空気通路及び前記第２ホイール空気通路の前記リム部側の前記開口の断面形状が２種類以上であることを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の空気圧調整装置。
10. 前記ホイールは、前記第１ホイール空気通路及び前記第２ホイール空気通路の流路断面積をＳとした場合、前記流路断面積Ｓが１００［ｍｍ^２］≦Ｓ≦３０００［ｍｍ^２］であることを特徴とする請求項４から９のいずれか一項に記載の空気圧調整装置。
11. 前記ホイールは、前記ハブ取付部の取付面の径方向幅をＡとした場合、前記径方向幅Ａが３５［ｍｍ］≦Ａ≦１００［ｍｍ］であることを特徴とする請求項４から１０のいずれか一項に記載の空気圧調整装置。
12. 前記車両用ハブユニットの前記第１開口及び前記第２開口が形成されている面と連結する継ぎ手を有し、
    前記継ぎ手は、前記第１開口及び前記第２開口のそれぞれと接続する空気通路を備える回転継ぎ手であることを特徴とする請求項４から１１のいずれか一項に記載の空気圧調整装置。
13. 前記車両用ハブユニットの前記第１開口及び前記第２開口に接続し、前記第１開口に空気を供給し、前記第２開口から空気を排出し、前記ホイールに装着された前記空気入りタイヤの空気圧を加圧および減圧する加減圧部と、
    前記空気入りタイヤの空気圧を検出する圧力センサと、
    前記圧力センサの出力信号に基づいて前記加減圧部を駆動制御する制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項４から１２のいずれか一項に記載の空気圧調整装置。

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