JPH0769017A - 自動車の車輪およびこの車輪を備えたタイヤ圧力管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明の目的は、簡単な構成でタイヤの圧力
を容易に調整することのできる自動車の車輪およびタイ
ヤ圧力管理システムを提供することにある。 【構成】空気膨張可能なタイヤ２２が装着された自動車
の車輪１８は、高圧空気のリザーバ２６と、ポンプ８２
およびバルブ８４を有するポンプユニット８１と、を備
えている。ポンプユニットは、タイヤを膨張させる際、
タイヤ内からリザーバに空気を流し、タイヤを収縮させ
る際、リザーバからタイヤ内へ空気を流す。車輪にはタ
イヤの空気圧を検出するセンサ３８が設けられ、センサ
で検出された圧力は制御ユニット１２の表示部４０に表
示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自動車、特に、自動車
の車輪およびこの車輪を備え自動車のタイヤの空気圧を
検出および制御するタイヤ空気圧管理システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車のタイヤを膨張させる望ましい圧
力は、その自動車の使用される地域あるいは地形に応じ
て決められる。この圧力は、舗装された道路のような硬
い表面で使用する場合には比較的高く設定され、湿った
泥あるいは荒い砂の道路のような柔らかい表面で使用す
る場合には比較的低く設定される。

【０００３】各タイヤの圧力は、自動車を止めて降り、
ポンプを使って手動でタイヤを膨張させて圧力を上昇さ
せたり、あるいは、バルブを開け空気を逃がして圧力を
低下させることによって調整することができる。

【０００４】しかしながら、このような作業は不便であ
るとともに時間が掛かり、また、荒れた天候の場合ある
いは適地においては特に面倒となる。更に、このような
作業は、自動車を走行させながら実施することができな
いという重大な問題がある。

【０００５】１９９０年７月３日に付与されたダブリュ
−．サンディ、ジュニア他の米国特許第4,938,272 号、
名称”タイヤ圧力管理用のバルブアクチュエータ”に
は、自動車の本体に設けられた空気ポンプ、つまり、圧
縮機と、この圧縮機から複数の車輪のバルブまで伸びた
複数の導管とを備えたシステムが開示されている。これ
らのバルブは、操作者により車内から遠隔操作され、圧
縮機をタイヤに接続してタイヤを膨張させるか、あるい
は、タイヤを大気に接続してタイヤを収縮させる。

【０００６】１９８８年５月１０に付与されたエス．ガ
ンディの米国特許第4,742,857 号、名称”タイヤ圧力セ
ンサおよび所望のタイヤ圧力を維持する給気”には、高
圧空気のリザーバと各車輪に設置された制御バルブとを
備えたシステムが開示されている。これらの制御バルブ
は、車内に設置された制御ユニット上の表示部に接続さ
れた圧力センサを有している。そして、制御バルブは、
操作者により車内から遠隔操作され、リザーバをタイヤ
に接続してタイヤを膨張させるか、あるいは、タイヤを
大気に接続してタイヤを収縮させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サンデ
ィのシステムにおいては、圧縮機から伸びる導管と回転
する車輪との間に、回転している車輪軸受を気密に保持
するシールを含む高圧空気接続部を設ける必要がある。
このような接続部は構成および維持が困難であるととも
に、これらの接続部あるいはバルブの欠損が生じた場
合、タイヤが大幅に収縮してしまう。

【０００８】また、ガンディのシステムは、上述したサ
ンディのシステムにおける高圧回転空気接続部を省略す
ることができるが、高圧空気のリザーバを自動車の外部
から定期的に補充する必要がある。そのため、自動車の
作動範囲が制限されるとともに、異なるタイヤ圧力を必
要とする種々の作動状況への変更回数が制限される。更
に、制御バルブは大気に露出しているため、埃、砂、そ
の他の外部物質により汚れ易い。

【０００９】この発明は以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、簡単な構成でタイヤの圧力を容易に調
整することのできる自動車の車輪およびこの車輪を備え
たタイヤ圧力管理システムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る自動車の車輪は、空気のリザーバ
と、タイヤを膨張させる際、タイヤ内から上記リザーバ
に空気を流し、タイヤを収縮させる際、上記リザーバか
らタイヤ内へ空気を流すポンプユニットと、を備えてい
る。

【００１１】また、上記車輪を備えたこの発明に係る自
動車のタイヤ圧力管理システムは、上記車輪に設けられ
タイヤの空気圧を検出するセンサと、自動車に設けら
れ、上記センサにより検出された空気圧を表示するとと
もに上記ポンプユニットを制御する制御ユニットと、上
記制御ユニットを上記センサおよびポンプユニットに電
気的に相互接続した電気的相互接続ユニットと、を備え
ている。

【００１２】

【作用】上記のように構成された車輪およびタイヤ圧力
管理システムは、高圧回転空気接続部や上記リザーバに
空気を補充する外部手段を必要とせず、また、内蔵構造
を有し外部環境の影響を受けない。

【００１３】つまり、タイヤ圧力を変更する際、空気は
タイヤとレザーバとの間で移動される。そして、空気が
大気に排出されることがなく、外部から空気の補充をす
ることなくタイヤ圧力を何回でも変更することができ
る。また、リザーバがタイヤに隣接して設けられている
ため、タイヤ圧力を敏速に変更することが可能となる。

【００１４】また、この発明によれば、ポンプユニット
のバルブが開放状態で故障した場合、タイヤ圧力は大幅
に減少することなく通常の作動圧力値に維持され、安全
性を確保することができる。

【００１５】

【実施例】以下図面を参照しながら、この発明の実施例
について詳細に説明する。図１には、本実施例に係る自
動車のタイヤ圧力管理システム１０が示されている。管
理システム１０は制御ユニット１２を備え、この制御ユ
ニットは運転席１４のダッシュボードあるいは他の場
所、または、自動車から降りることなく操作可能な他の
適当な場所に設けられている。

【００１６】自動車は複数、通常は４つの車軸を備え、
これらの車軸には、空気膨張可能なタイヤが装着された
同一構造の車輪が取り付けられている。１つの車軸１６
が図１に示されている。車輪１８は軸受１９を介して車
軸１６上に回転自在に取り付けられているとともに、タ
イヤ２２が装着されたリム２０を備えている。そして、
タイヤ膨張空間２４がリム２０とタイヤ２２の内面との
間に形成されている。

【００１７】車輪１８内、望ましくは、図示のようにリ
ム２０内には、高圧空気のリザーバ２６が形成されてい
る。また、車輪１８内には圧縮機つまり、ポンプ２８が
設けられている。このポンプ２８は、慣性モーメントを
最小にするために、できるだけ車軸１６に隣接して設け
られていることが望ましい。車輪１８において、直径方
向に沿ってポンプ２８と対向する位置にはカウンタバラ
ンス３０が設けられ、ポンプ２８に起因する車輪のアン
バランスを除去している。

【００１８】ポンプ２８は、導管３２を介してリザーバ
２６に接続された１つのポートと、導管３４を介してタ
イヤ２２の膨張空間２４に接続された他のポートと、を
備えている。また、ポンプ２８は、空気を複数の方向に
吐出可能な２方向ユニットを有しているとともに、制御
ユニット１２を介して自動車のバッテリ３６により選択
的に駆動される。

【００１９】膨張空間２４内でリム２０上には空気圧セ
ンサ３８が設けられ、検出したタイヤの空気圧に対応す
る電気信号を制御ユニット１２に出力する。

【００２０】制御ユニット１２は、空気圧センサ２８に
より検出されたタイヤ圧力を表示する表示部４０と、タ
イヤ圧力を増加させるスイッチつまりボタン４２と、タ
イヤ圧力を減少させるスイッチつまりボタン４４と、を
備えている。なお、１つの表示部４０およびボタン４
２、４４のみが図示されているが、制御ユニット１２
は、自動車の各車輪毎に表示部４０、ボタン４２、４４
を備えていることが望ましい。

【００２１】ボタン４２は、タイヤ圧力を表示部４０に
示された値から増加させる場合に押下される。ボタン４
２が押下されると、ポンプ２８により導管３２、３４を
介してリザーバ２６から膨張空間２４内へ空気が吐出さ
れ、その結果、タイヤ２２が膨張する。また、ボタン４
４は、タイヤ圧力を表示部４０に示された値から減少さ
せる場合に押下される。ボタン４４が押下されると、ポ
ンプ２８により導管３４、３２を介して膨張空間２４か
らリザーバ２６内へ空気が吐出され、その結果、タイヤ
２２が収縮する。

【００２２】制御ユニット１２は、車軸１６の外周面上
に設けられた環状の電気コンタクト４８、４０、５２を
有する相互接続ユニット４６により、空気圧センサ２８
およびポンプ２８に接続されている。また、車輪１８の
内周面上には、ブラシ状の接続電気コンタクト５４、５
６、４８が設けられ、それぞれ電気コンタクト４８、５
０、５２に直接的に接触している。

【００２３】電気コンタクト４８、５０、５２はライン
６０、６２、６４を介して制御ユニット１２に接続され
ている。電気コンタクト５４、５６はライン６６、６８
を介してポンプ２８に接続され、電気コンタクト５８は
ライン７０を介して空気圧センサ３８に接続されてい
る。図には詳細に示していないが、これらの電気コンタ
クト４８、５０、５２、電気コンタクト５４、５６、５
８、およびライン６０、６２、６４、６６、６８、７０
は、車軸１６および車輪１８から電気的に絶縁されてい
る。そして、電気コンタクト５４、５６、５８はこの発
明における第１の電気的コンタクトとして作用し、電気
コンタクト４８、５２、５４はこの発明における第２の
電気的コンタクトとして作用し、こらのコンタクトは電
気的相互接続ユニットを構成している。

【００２４】車軸１６、車輪１８、およびバッテリ３６
の負端子は、グランドとして作用する自動車のシャーシ
に接続されている。空気圧センサ３８の一端はリム２０
に接続され、その結果、グランドに接続されている。そ
れにより、空気圧センサ３８と制御ユニット１２との間
には、ライン７０、電気コンタクト５８、５２、ライン
６４およびグランドを通る完全な回路が形成されてい
る。

【００２５】ポンプ２８は図示しない巻線を有する電気
モータを備え、この巻線の一端はライン６６、電気コン
タクト５４、４８、ライン６０を介して制御ユニット１
２に接続され、他端はライン６８、電気コンタクト５
６、５０、ライン６２を介して制御ユニット１２に接続
されている。

【００２６】制御ユニット１２は、バッテリ３６の正端
子をライン６０に、また、バッテリ３６の負端子（グラ
ンド）をライン６２にそれぞれ接続することにより、ポ
ンプ２８を励磁してリザーバ２６から膨張空間２４内へ
空気を吐出する。吐出方向は、バッテリ３６の正端子を
ライン６２に、負端子をライン６０にそれぞれ接続する
ことにより反転され、膨張空間２４からリザーバ２６内
へ空気が吐出される。

【００２７】制御ユニット１２は、各タイヤ毎に離間し
た表示部４０およびボタン４２、４４を備えていてもよ
く、あるいは、単一の表示部４０およびボタン４２、４
４を各タイヤ毎に切換える図示しないスイッチを備えて
いてもよい。４つのタイヤの圧力が互いにほぼ等しく保
持されている場合、１つのタイヤの圧力のみが検出さ
れ、単一の表示部４０およびボタン４２、４４のみが設
けられる。この場合、ボタン４２、４４は、全てのタイ
ヤが一緒に膨張あるいは収縮するように接続される。

【００２８】また、この発明によれば、全てのタイヤの
圧力を検出し、その平均を算出および表示し、表示され
た平均圧力に応じて全てのタイヤの膨張あるいは収縮を
行なうようにしてもよい。

【００２９】更に、制御ユニット１２は、手動ではなく
自動的に、タイヤの圧力を表示部４０上で設定された値
に調整するように構成されてもよい。この場合、ボタン
４２、４４は、表示部４０の表示を所望の圧力値まで上
昇あるいは下降させるために使用される。

【００３０】図２は、この発明の他の実施例に係るタイ
ヤ圧力管理システム８０を示している。この管理システ
ム８０において、上述した２方向ポンプ２８は、１方向
ポンプ８２およびバルブ８４を有するポンプユニット８
１に変更されている。ポンプ８２は、導管３２、３４を
介してそれぞれリザーバ２６、膨張空間２４に接続され
たポートを備えている。また、バルブ８４は、導管８６
を介してリザーバ２６に接続された１つのポートと、導
管８８を介してタイヤ２２の膨張空間２４に接続された
他のポートと、を有している。このように導管３２、３
４および８６、８８は、膨張空間２４とリザーバ２６と
の間を互いに平行に接続されている。

【００３１】図２に示す実施例において、導管３２、３
４はこの発明における第１の導管として作用し、導管８
６、８８は第２の導管として作用する。

【００３２】制御ユニット１２は、ライン６０、６６を
介して空気圧センサ３８に接続されている。ポンプ８２
は、ライン６２、６８を通して供給された電気信号によ
り励磁され、膨張空間２４からリザーバ２６内へ空気を
吐出してタイヤ２２を収縮させるとともに膨張空間２４
の圧力を減少させる。一方、常閉型のバルブ８４は、ラ
イン６４、７０を通して送られた電気信号により開放さ
れる。それにより、リザーバ２６から膨張空間２４内へ
空気が流入し、タイヤ２２が膨張するとともに膨張空間
２４内の圧力が増大する。

【００３３】なお、他の構成は上述した第１の実施例と
同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してそ
の詳細な説明を省略する。

【００３４】上記のように構成されたタイヤ圧力管理シ
ステム１０、８０は、高圧回転空気接続部を必要としな
いとともに、リザーバ２６へ空気を補充する必要もな
い。また、これらの管理システム１０、８０は、内蔵型
であり周囲の環境汚染の影響を受けない。

【００３５】そして、タイヤ圧力を変更する際、空気は
タイヤ２２とリザーバ２６との間で移動されるため、空
気が大気に排出されることがなく、必要な空気を外部か
ら補給すること無しにタイヤ圧力を無制限な回数だけ変
更することができる。また、リザーバ２６はタイヤ２２
に隣接して設けられているため、タイヤ圧力を敏速に変
更することができる。

【００３６】拡張空間２４およびリザーバ２６内の空気
の合計容量は、管理システム８０のバルブ８４が膨張空
間２４内の圧力とリザーバ２６内の圧力とが等しくなる
ように充分長く開放された際、この圧力がタイヤ２２の
通常の作動圧力とほぼ等しいか望ましくは僅かに高くな
るように選択されている。従って、バルブ８４が開放状
態で故障した場合でもタイヤ２２が大幅に収縮すること
を防止できる。

【００３７】図３は、この発明の他の実施例に係るタイ
ヤ圧力管理システム９０を示している。管理システム９
０は、導管８６、８８がリザーバ２６および膨張空間２
４ではなく導管３２、３４にそれぞれ接続されている点
を除いて、上述した管理システム８０に類似している。
つまり、本実施例において、ポンプ８２およびバルブ８
４は導管３２、３４間に並列に接続されている。このよ
うに構成された実施例においても、図２に示すタイヤ圧
力管理システム８０と同様な効果を奏ことができる。な
お、図２に示すタイヤ圧力管理システム８０と同一の部
分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略す
る。また、図３に示す実施例において、導管３２、３４
はこの発明における第１および第２の導管としてそれぞ
れ作用する。

【００３８】図１ないし図３に示す管理システムにおい
て、制御ユニット１２は、直接的な電気コンタクトによ
り空気圧センサ３８およびポンプ２８あるいはポンプユ
ニット８１に接続されている。しかしながら、この発明
によれば、これらの要素は、図４および図５に示すよう
に、非直接的な誘導カップリングによって相互に接続さ
れていてもよい。

【００３９】つまり、図４に示すように、環状の電気コ
イル１００がコア１０２に巻装され、このコア１０２は
車輪１８に同軸的に固定されている。また、他の電気コ
イル１０４がＣ字状のコア１０６に巻装され、このコア
１０６は自動車の固定構造部材１０８に取り付けられて
いる。

【００４０】電気コイル１００は空気圧センサ３８およ
びポンプ２８あるいはポンピユニット８１に接続され、
コイル１０４は制御ユニット１２に接続されている。コ
イル１００および１０４は、互いに連続的かつ誘導的に
連結され、タイヤ圧力の検出および変更のために交流電
気信号あるいはパルス状の直流電気信号を相互間で伝達
する。そして、これらの電気信号は公知の方法により、
周波数多重化、時間多重化、あるいは互いに分離され
る。

【００４１】図５は誘導信号カップリングの他の構成を
示している。この場合、コイル１００はＣ字状のコア１
１２に巻装されたコイル１１０に置き換えられている。
図４に示すコイル１００および１０４は連続的かつ誘導
的に相互に連結されてるが、図５に示す構成において、
コイル１１０は、車輪１８が固定構造部材１０８に大し
て１回転する毎にコイル１０４と整列する。この構成に
よれば、上記整列位置にカップリング効率が図４に示す
構成により得られるカップリング効率よりも高いという
利点が得られる。

【００４２】図５において、図４と同一の参照符号は同
一の部材を示しており、その詳細な説明は省略する。

【００４３】なお、この発明は上述した実施例に限定さ
れることなく、当業者であればこの発明の範囲内で種々
変更可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上のように構成されたこの発明に係る
タイヤ管理シスムテによれば、従来用いられていた高圧
回転空気接続部を必要とせず、また、外部からリザーバ
へ空気を補充する必要もない。また、内蔵型であり周囲
の環境汚染の影響を受けることもない。従って、簡単な
構成でタイヤの圧力を容易に調整することのできる自動
車の車輪およびタイヤ圧力管理システムを提供ことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例に係る自動車のタイヤ
圧力管理システムを概略的に示す断面図。

【図２】この発明の第２の実施例に係る自動車のタイヤ
圧力管理システムを概略的に示す断面図。

【図３】この発明の第３の実施例に係る自動車のタイヤ
圧力管理システムを概略的に示す断面図。

【図４】この発明におけるタイヤ圧力管理システムの電
気的相互接続構造の変形例を概略的に示す断面図。

【図５】この発明におけるタイヤ圧力管理システムの電
気的相互接続構造の他の変形例を概略的に示す断面図。

【符号の説明】

１０、８０、９０…タイヤ圧力管理システム、１２…制
御ユニット、１６…車軸、１８…車輪、２０…リム、２
２…タイヤ、２４…膨張空間、２６…リザーバ、２８…
ポンプ、３２、３４、８６、８８…導管、３８…空気圧
センサ、４０…表示部、４２、４４…ボタン、８１…ポ
ンプユニット、８４…バルブ。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気膨張可能なタイヤが装着された自動
   車の車輪において、 空気のリザーバと、 上記タイヤを膨張させる際、上記タイヤ内から上記リザ
   ーバに空気を流し、上記タイヤを収縮させる際、上記リ
   ザーバからタイヤ内へ空気を流すポンプユニットと、 を備えたことを特徴とする自動車の車輪。
2. 【請求項２】 上記ポンプユニットは、上記タイヤを収
   縮させる際にタイヤからリザーバへ空気を吐出し、上記
   タイヤを膨張させる際にリザーバからタイヤへ空気を吐
   出する２方向ポンプを備えていることを特徴とする請求
   項１に記載の自動車の車輪。
3. 【請求項３】 上記リザーバ内の空気圧力は上記タイヤ
   内の空気圧力よりも高く、 上記ポンプユニットは、上記タイヤを収縮させる際にタ
   イヤからリザーバへ空気を吐出するポンプと、上記タイ
   ヤを膨張させる際に、上記タイヤを上記リザーバに連通
   させて上記リザーバからタイヤ内への空気の流通を許容
   するバルブと、を備えていることを特徴とする請求項１
   に記載の自動車の車輪。
4. 【請求項４】 上記リザーバおよびタイヤは合計で所定
   の空気容量を有し、上記所定の空気容量は、上記ポンプ
   が停止され上記タイヤ内の圧力とリザーバ内の圧力とが
   等しくなるように上記バルブが充分長く開放された際、
   上記タイヤ内の圧力およびリザーバ内の圧力がタイヤの
   所定の作動圧力とほぼ等しいくなるように選択されてい
   ることを特徴とする請求項３に記載の自動車の車輪。
5. 【請求項５】 上記ポンプユニットは、上記タイヤとリ
   ザーバとの間に互いに並列に接続された第１および第２
   の導管を備え、 上記ポンプは、上記タイヤを収縮させる際に上記第１の
   導管を通してタイヤから上記リザーバへ空気を吐出する
   ように接続され、 上記バルブは、上記タイヤを膨張させる際に上記第２の
   導管を通してタイヤを上記リザーバに連通するように接
   続されていることを特徴とする請求項３に記載の自動車
   の車輪。
6. 【請求項６】 上記ポンプユニットは、上記タイヤおよ
   びリザーバにそれぞれ接続された第１および第２の導管
   を備え、 上記ポンプおよびバルブは、上記第１および第２の導管
   の間に互いに並列に接続されていることを特徴とする請
   求項４に記載の自動車の車輪。
7. 【請求項７】 上記タイヤの空気圧を検出するセンサを
   備えていることを特徴とする請求項１に記載の自動車の
   車輪。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか１項に記載
   の車輪を備えた自動車のタイヤ圧力管理システム。
9. 【請求項９】 自動車に設けられ、上記センサにより検
   出された空気圧を表示するとともに上記ポンプユニット
   を制御する制御ユニットと、 上記制御ユニットを上記センサおよびポンプユニットに
   電気的に相互接続した電気的相互接続ユニットと、 を備えたことを特徴とする請求項８に記載の自動車のタ
   イヤ圧力管理システム。
10. 【請求項１０】 上記自動車は上記車輪が回転自在に取
    り付けられた車軸を備え、 上記電気的相互接続ユニットは、 上記車輪の内周面に設けられた第１の電気的コンタクト
    と、 上記車軸の外周面に設けられているとともに上記第１の
    電気的コンタクトと電気的に係合した第２の電気的コン
    タクトと、 を備えていることを特徴とする請求項９に記載の自動車
    のタイヤ圧力管理システム。
11. 【請求項１１】 上記第１の電気的コンタクトはブラシ
    を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の自動
    車のタイヤ圧力管理システム。
12. 【請求項１２】 上記自動車は、上記車輪が相対的に回
    転自在な構造部材を備え、 上記電気的相互接続ユニットは、 上記構造部材に設けられた第１の電気的コイルと、 上記車輪に設けられているとともに上記第１の電気的コ
    イルと誘導的に連結された第２の電気的コイルと、 を備えていることを特徴とする請求項９に記載の自動車
    のタイヤ圧力管理システム。