JPH0742805Y2 - タイヤ圧制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、車両の走行状態や荷重に応じてタイヤの空気
圧を調整する、タイヤ圧制御装置に関する。

（従来技術及びその課題） タイヤの適正空気圧（タイヤ圧）は車両の種類やタイヤ
サイズによって一義的に決まるものではなく、同じ車両
でも使用条件によって空気圧を変えることが望ましい。

つまり、車両の荷重が増加したり高速走行している場合
には、タイヤ圧を高めることが必要であり、また、悪路
を低速で走行する場合には、タイヤ圧を下げて乗り心地
を良くし、サスペンションに与えるショックを低減させ
るべきである。一方、車両の燃料消費率（燃費）を向上
させるためには、タイヤ圧を高めに設定し、タイヤのこ
ろがり抵抗を小さくすることが有効である。

このように、タイヤ圧を路面状況や走行状況、或いは、
燃料経済性の観点から荷重に応じてリアルタイムに調整
できることが望まれる。

この場合、タイヤに空気を供給してタイヤ圧を高める際
には、空気の供給通路を出来るだけ太くして応答性をよ
くする必要がある一方、タイヤから空気を抜く際には、
安全性を考慮して急激にタイヤ圧が低下しないように配
慮する必要がある。また、タイヤの着脱時にはタイヤか
ら空気が抜けないようにして、タイヤ圧が保持される必
要がある。

本考案は、このような要請に鑑みてなされたもので、応
答性がよく、システムの故障時等に急にタイヤ圧が低下
することがない、安全性の高いタイヤ圧制御装置を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本考案に依れば、タイヤ内
と高圧空気源とを連通させる空気通路の途中に開閉弁を
介装し、この開閉弁を開閉操作してタイヤ圧を調整する
タイヤ圧制御装置において、アクスルハブからタイヤと
一体にして取り外し可能に設けられ、アクスルハブの中
心位置に配置されたキャップと、前記キャップ内に形成
され、前記高圧空気源からの空気供給通路が接続される
とともに、前記キャップがタイヤとともに取り外された
とき大気に開放される空気室と、前記キャップ内に形成
され、前記空気室とタイヤ内との連通させる連通路と、
前記キャップ内に前記連通路と直交して設けられたシリ
ンダ孔と、前記シリンダ孔に摺動自在に嵌合されたスプ
ール弁体と、前記シリンダ孔の一端と前記スプール弁体
の一端との間に形成され、前記タイヤ内の空気圧が供給
される第１圧力室と、前記シリンダ孔の他端と前記スプ
ール弁体の他端との間に形成され、前記空気室内の空気
圧が供給される第２圧力室と、前記第１及び第２圧力室
にそれぞれ配置され、前記スプール弁体を互いに逆向き
に付勢する第１及び第２弁ばねと、前記スプール弁体の
外周面に形成され、前記連通路の開口面積を決定する環
状溝とを備え、前記環状溝は、前記第１及び第２圧力室
間の差圧に基づき、前記スプール弁体が前記第１圧力室
側に摺動したときには前記開口面積を増加させる方向に
移動し、逆に、前記スプール弁体が前記第２圧力室側に
摺動したときには前記開口面積を減少させる方向に移動
し、更に、前記空気室が大気に開放され前記スプール弁
体が前記第２圧力室側に更に摺動したときには前記連通
路を遮断する位置に移動することを特徴とするタイヤ圧
制御装置が提供される。

（作用） キャップ内の連通路途中に設けられたスプール弁体は、
タイヤ内に空気が供給されるとき、空気室から第２圧力
室へ導かれる高圧空気によって第１圧力室の側に付勢さ
れて連通路の開口面積を大として空気がタイヤ内に入り
易くする。

一方、スプール弁体は、タイヤ内から空気が抜き取られ
るとき、第１圧力室に作用するタイヤ内の空気圧によっ
て第２圧力室の側に付勢されて連通路の開口面積を小と
してタイヤ内の空気圧が急激に低下するのを防止する。

また、例えばタイヤ交換時のように、キャップがタイヤ
と一体にして車体側から取り外されるとき、空気室は大
気に開放されるので、第１圧力室に作用するタイヤ内の
空気圧と第２圧力室に作用するこの大気圧との圧力差は
極めて大きく、この場合には、スプール弁体は、第２圧
力室の側に強く付勢されて連通路を遮断し、タイヤ内か
らの空気の流出を防止する。

（実施例） 以下本考案の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図は本考案を適用したタイヤ圧制御装置を示し、タ
イヤ圧制御装置１の空気通路は、供給系空気通路３とタ
イヤ系空気通路４より構成されている。供給系空気通路
３は、その一端3aがコンプレッサ５の吐出口5aに、他端
3bがリザーブタンク６にそれぞれ接続されている。

コンプレッサ５には、リザーブタンク６内の空気圧を監
視する圧力スイッチ11が電気的に接続され、リザーブタ
ンク６内の空気圧が所定下限値よりも小となるとオンに
なってコンプレッサ５を駆動する一方、所定上限値より
も大となるとオフになって駆動を停止する。従って、リ
ザーブタンク６内には常時所定値範囲の高圧空気が貯え
られている。コンプレッサ５の吸入口5b側は、管路９を
介して吐出口5a側に接続され、当該管路９には排気弁８
が配設されている。排気弁８は、例えば、常閉型の電磁
式開閉弁で、後述するコントローラ（ECU）10に電気的
に接続される。

供給系空気通路３の、リザーブタンク６とコンプレッサ
５間には給気弁12が、当該給気弁12とコンプレッサ５間
にはエアドライヤ13が接続されている。給気弁12は、例
えば、常閉型の電磁式開閉弁で、コントローラ10に電気
的に接続される。また、この給気弁12のコンプレッサ５
側とリザーブタンク６側とが管路14を介して接続されて
おり、当該管路14にはチェック弁15が配設されている。
チェック弁15は、管路14内の空気の流れをコンプレッサ
５側からリザーブタンク６に向かう流れのみを許すもの
で、コイルスプリング15aを備えており、コンプレッサ
５側の空気圧が所定値に達すると開弁する。

エアドライヤ13は、コンプレッサ５から圧送される空気
を乾燥させる。湿気をおびたエアドライヤ13は、後述す
るタイヤ系空気通路４から該エアドライヤ13を通り、管
路9,開成された排気弁８を介して大気に排出される空気
により乾燥される。

タイヤ系空気通路４は、その一端4aが吸気系空気通路３
の、エアドライヤ13と給気弁12間の分岐点に接続され、
他端は４方向に分岐して各分岐路4b,4c,4d,4eがそれぞ
れに対応する各タイヤFR,FL,RR,RLに接続されている。
尚、タイヤ系空気供給路４の内、図中２点鎖線で囲まれ
た部分は、タイヤ側に配設され、タイヤと伴に回転す
る。

各分岐路4b〜4eには制御弁40,41,42,43がそれぞれ接続
され、各制御弁と対応するタイヤ間には圧力センサ34
が、各圧力センサ34とタイヤ間には流量制御弁35がそれ
ぞれ配設さている。各制御弁40〜43は、例えば常閉型の
電磁式開閉弁で、コントローラ10に電気的に接続され
る。また、各圧力センサ34はコントローラ10に電気的に
接続されており、各タイヤに接続される空気通路４内の
空気圧を検出して検出信号をコントローラ10に供給す
る。

第２図は、駆動輪であるフロントタイヤFR（FL）に係る
タイヤ系空気通路４の、車体側とタイヤ側との接続部分
を示し、車体側のナックル20は、タイヤ側のアクスルハ
ブ21の外周壁の内端側半部をベアリング22を介して回転
自在に支持している。アクスルハブ21の内周壁にはジョ
イントシャフト25がスプライン結合されて嵌挿されてい
る。そして、ナックル20とアクスルハブ21の外周壁との
間には、ベアリング22より外側に環状の空気室23がシー
ル部材24a,24bにより気密に形成されている。

アクスルハブ21の外壁面中央位置にはキャップ30が着脱
自在に、且つ、気密に取り付けられ、キャップ30の内部
には、空気室31が画成されている。そして、この空気室
31はポート30a、図示しないパイプを介してタイヤFR（F
L）内に連通されている。

ナックル20には空気通路4Aが形成され、この空気通路4A
の一端は、空気室23に臨んで開口しており、他端は前述
した分岐路4b（4c）に接続されている。この分岐路と空
気通路4Aとの接続部、即ち、車体側に前述の圧力センサ
34が取り付けられている。また、空気室23と空気室31と
は、アクスルハブ21に形成された複数の空気通路4Bによ
り連通されている。

一方、第３図は、遊動輪であるリアタイヤRR（RL）に係
るタイヤ系空気通路４の、車体側とタイヤ側との接続部
分を示し、タイヤ側のアクスルハブ26は、車体側のナッ
クルスピンドル27にベアリング28,29を介して回転自在
に支持されている。アクスルハブ26の外壁面中央位置に
は、ナックルスピンドル27の外端面を覆うようにして、
フロント側と同様のキャップ50が着脱自在、且つ、気密
に取り付けられ、キャップ50の内部には空気室52が画成
されている。そして、この空気室52はポート50a、およ
び図示しないパイプを介してリアタイヤRR（RL）内に連
通されている。

ナックルスピンドル27には、空気通路4A′が形成されて
おり、この空気通路4A′の一端は空気室52に臨んで開口
しており、他端は前述した分岐路4d（4e）に接続されて
いる。この分岐路と空気通路4A′との接続部、即ち、車
体側に、前述した圧力センサ34が取り付けられている。
このように、圧力センサ34（フロントタイヤ側の圧力セ
ンサの場合にも同じ）が車体側、即ち、固定側に配設さ
れるため、スリップリング等が不要であり、信号伝達系
が単純、且つ、構成が容易となってシステムの信頼性を
向上させることができる。

第４図および第５図は、キャップ30の詳細を示す。キャ
ップ30はキャップ本体37とこれを外嵌する締付ねじ38等
により構成されている。キャップ本体37の肉厚円板部37
aには、前述したポート30aと空気室31とを連通する連通
路4Cが形成され、当該連通路4Cには、後述する流量制御
弁35が配設されている。

キャップ本体37の周壁部37bの外周面には、略中央位置
にシール部材39が嵌装される環状溝37cが、当該環状溝3
7cの外側には環状凸部（フランジ部）37dが、環状溝37c
の内側にはテーパ部37eがそれぞれ形成されている。

アクスルハブ21の外壁面には、環状堤部21aが形成さ
れ、この堤部21aの内周面には、キャップ本体37のテー
パ部37eが面当接するテーパ部21bが、外周面には締付ね
じ38と螺合するねじ21cがそれぞれ形成されている。こ
の環状堤部21aにキャップ本体37を嵌め込み、締付ねじ3
8を締め付けることによりキャップ30内に空気室31が気
密に形成される。

流量制御弁35は、スプール弁体である弁体35a及び一対
のコイルスプリング35b,35cより構成され、キャップ本
体37の円板部37aの中心位置に、弁体35aの軸線をアクス
ル軸方向に水平にして配設されている（第４図）。

より詳細には、円板部37aの中心線に沿ってシリンダ孔3
7fが形成され、この弁室37fに直交するように連通路4C
が形成されている。そして、シリンダ孔37f内に、弁体3
5aが摺動可能に嵌挿されている。弁体35aの外周面に
は、後述の圧力室37h寄りにして環状溝35dが形成されて
いる。

シリンダ孔37fの両端には弁体35aの端面がそれぞれ画成
する第１圧力室である圧力室37gと第２圧力室である37h
とが形成され、この圧力室37g,37hに第１弁ばねである
コイルスプリング35bと第２弁ばねであるコイルスプリ
ング35cとがそれぞれ縮設されている。また、圧力室37
g,37hは、それぞれタイヤ側の連通路4C及び空気室31に
連通している。

コントローラ10は、中央演算装置（CPU）,ROM・RAM等の
メモリ,I/Oインターフェース等より構成され、コントロ
ーラ10の入力側には前述の各圧力センサ34,車速を検出
する車速センサ44等がそれぞれ電気的に接続され、これ
ら各センサ34,44等の検出信号が供給されている。ま
た、コントローラ10の出力側には前述した給気弁12,排
気弁8,各制御弁40〜43等がそれぞれ電気的に接続され、
各センサ34,44等からの信号を基に所定のプログラムに
したがって各弁8,12,40〜43を付勢あるいは消勢し、こ
れら各弁8,12,40〜43を開閉操作することによって、タ
イヤ圧を所要の圧力に制御している。

以下作用を説明する。

なお、各タイヤFR,FL,RR,RLのタイヤ圧はそれぞれ同様
に制御されるので、タイヤFRのタイヤ圧制御についての
み説明し、タイヤFL,RR,RLのタイヤ圧制御についての説
明は省略する。

まず、各タイヤ内に空気を補充してこのタイヤ圧を上昇
させる場合から説明する。タイヤ圧を上昇させるには、
排気弁８を閉弁させて給気弁12および制御弁40を開弁さ
せる。給気弁12が開弁すると、各タイヤ内の圧力に比べ
て大きい圧力に設定されたリザーブタンク６内の圧縮空
気が供給系空気通路３→タイヤ系空気通路４→開弁して
いる制御弁40を介して空気室23,更には空気室31に供給
される。空気室31に供給された高圧空気は、弁体35aの
圧力室37hに臨む端面に作用して流量制御弁35を開成さ
せ、連通路4C,ポート30aを介してタイヤFR内に供給され
る。このとき、圧力室37h内の空気圧、即ち、空気室31
側の空気圧が圧力室37g内の空気圧、即ち、タイヤ側の
空気圧より大となり、弁体35aは圧力室37g側に摺動し、
環状溝35dは連通路4Cの開口面積が大となる位置に保持
される。

次に、タイヤFR内から空気を抜いてこの空気圧を減少さ
せるには、給気弁12を閉弁して制御弁40及び排気弁８を
開弁する。すると、タイヤFRの空気は連通路4C→流量制
御弁35→空気室31→空気室23→制御弁40→各空気通路4,
3→エアドライヤ13→排気弁８を介して大気に放出され
る。このとき、圧力室37g内の空気圧は、圧力室37h内の
空気圧より大となり、弁体35aは圧力室37h側に摺動し、
環状溝35dは連通路4Cの開口面積が小となる位置（第５
図に示す位置）に移動する。これにより、タイヤ圧が急
激に減少することがなく、安全走行が確保される。

コントローラ10は、上述したように給気弁12,排気弁8,
制御弁40〜43を開閉制御することにより、各タイヤごと
の空気圧を、各圧力センサ34により監視しながら、例え
ば車速センサ44が検出する車速に応じて所定値に調整す
ることができる。

次に、タイヤFRを取り外す場合にキャップ30をアクスル
ハブ21より取り外すと、キャップ30内の空気室31は大気
に開放されることになるので、空気室31内の空気圧は大
気圧と等しくなり、圧力室37h内の空気圧も急激に大気
圧に等しくなるまで減少する。一方、圧力室37gにはタ
イヤ内の空気圧が作用するので、弁体35aの両端面に作
用する圧力差が大となり、弁体35aは、第５図に示す位
置より更に図中右方向へ移動して、連通路4Cを完全に塞
ぎ、タイヤFR内の空気の流出を防止する。このとき、制
御弁40,給気弁12を閉弁しておけば、リザーブタンク６
内の圧力も保持されることは勿論のことである。

また、走行中にタイヤFRが縁石に乗り上げる場合など、
タイヤFR内の空気圧が急激に上昇する場合には、高圧と
なったタイヤFR内の空気圧が圧力室37gに作用して弁体3
5aを圧力室37hの側へ付勢するように働くので、タイヤF
R内の空気が連通路4Cを通って空気室31の側へ排出され
てしまうことを自動的に防止するフェイルセーフ機能を
併せ持つ。

（考案の効果） 以上説明したように本考案によれば、タイヤ内と高圧空
気源とを連通させる空気通路の途中に開閉弁を介装し、
この開閉弁を開閉操作してタイヤ圧を調整するタイヤ圧
制御装置において、アクスルハブからタイヤと一体にし
て取り外し可能に設けられ、アクスルハブの中心位置に
配置されたキャップと、キャップ内に形成され、高圧空
気源からの空気供給通路が接続されるとともに、キャッ
プがタイヤとともに取り外されたとき大気に開放される
空気室と、キャップ内に形成され、空気室とタイヤ内と
を連通させる連通路と、キャップ内に連通路と直交して
設けられたシリンダ孔と、シリンダ孔に摺動自在に嵌合
されたスプール弁体と、シリンダ孔の一端とスプール弁
体の一端との間に形成され、タイヤ内の空気圧が供給さ
れる第１圧力室と、シリンダ孔の他端とスプール弁体の
他端との間に形成され、空気室内の空気圧が供給される
第２圧力室と、第１及び第２圧力室にそれぞれ配置さ
れ、スプール弁体を互いに逆向きに付勢する第１及び第
２弁ばねと、スプール弁体の外周面に形成され、連通路
の開口面積を決定する環状溝とを備え、環状溝は、第１
及び第２圧力室間の差圧に基づき、スプール弁体が第１
圧力室側に摺動したときには開口面積を増加させる方向
に移動し、逆に、スプール弁体が第２圧力室側に摺動し
たときには開口面積を減少させる方向に移動し、更に、
空気室が大気に開放されスプール弁体が第２圧力室側に
更に摺動したときには連通路を遮断する位置に移動する
ようにしたので、タイヤ圧を高めるときには応答性が良
好となる一方、タイヤ圧を下げるときにはタイヤ圧の急
激な低下を防止でき、タイヤ交換時にあってはタイヤ内
の空気の流出を防止できる。また、走行中にタイヤが縁
石に乗り上げるなどしてタイヤ内の空気圧が急激に上昇
する場合にもタイヤ内から空気が流出するのを防止する
フェイルセーフ機能を兼ね備えることができ、車両の走
行安定性を良好に維持できる。さらに、キャップにより
空気通路のタイヤ側と高圧空気源とを接続するので、タ
イヤの着脱が容易になり、且つ、信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用したタイヤ圧制御装置の一実施例
を示す空気圧回路図、第２図は本考案を適用したタイヤ
圧制御装置の、フロントタイヤ側のハブの一実施例を示
す断面図、第３図は本考案を適用したタイヤ圧制御装置
の、リヤタイヤ側のハブの一実施例を示す断面図、第４
図は本考案を適用したタイヤ圧制御装置のキャップの一
実施例を示す断面図、第５図は本考案を適用したタイヤ
圧制御装置の弁体の一実施例を示す要部拡大図である。 １…タイヤ圧制御装置、3,4…空気通路、５…コンプレ
ッサ、６…リザーブタンク、８…排気弁、10…コントロ
ーラ、12…給気弁、21,26…アクスルハブ、30,50…キャ
ップ、31,52…空気室、35…流量制御弁、35a…弁体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】タイヤ内と高圧空気源とを連通させる空気
   通路の途中に開閉弁を介装し、この開閉弁を開閉操作し
   てタイヤ圧を調整するタイヤ圧制御装置において、 アクスルハブからタイヤと一体にして取り外し可能に設
   けられ、アクスルハブの中心位置に配置されたキャップ
   と、 前記キャップ内に形成され、前記高圧空気源からの空気
   供給通路が接続されるとともに、前記キャップがタイヤ
   とともに取り外されたとき大気に開放される空気室と、 前記キャップ内に形成され、前記空気室とタイヤ内とを
   連通させる連通路と、 前記キャップ内に前記連通路と直交して設けられたシリ
   ンダ孔と、 前記シリンダ孔に摺動自在に嵌合されたスプール弁体
   と、 前記シリンダ孔の一端と前記スプール弁体の一端との間
   に形成され、前記タイヤ内の空気圧が供給される第１圧
   力室と、 前記シリンダ孔の他端と前記スプール弁体の他端との間
   に形成され、前記空気室内の空気圧が供給される第２圧
   力室と、 前記第１及び第２圧力室にそれぞれ配置され、前記スプ
   ール弁体を互いに逆向きに付勢する第１及び第２弁ばね
   と、 前記スプール弁体の外周面に形成され、前記連通路の開
   口面積を決定する環状溝とを備え、 前記環状溝は、前記第１及び第２圧力室間の差圧に基づ
   き、前記スプール弁体が前記第１圧力室側に摺動したと
   きには前記開口面積を増加させる方向に移動し、逆に、
   前記スプール弁体が前記第２圧力室側に摺動したときに
   は前記開口面積を減少させる方向に移動し、更に、前記
   空気室が大気に開放され前記スプール弁体が前記第２圧
   力室側に更に摺動したときには前記連通路を遮断する位
   置に移動することを特徴とするタイヤ圧制御装置。