(57)【要約】  車両のホイール上に取付けられたタイヤ内の所望の膨張圧力を維持する装置を提供する。装置は超小型圧縮機と磁気エレメントを備える。圧縮機は、ホイール上に取付けられ、大気及びタイヤと流体連通している。磁気エレメントは、ホイールアッセンブリの固定部材上に取付けられ、磁場を生成する。圧縮機は、ホイールの回転毎に磁場を通過することにより作動される。代わりに、ホイール上に取付けられた電気コイルが、磁場を通過して、電気的に駆動される圧縮機用の電力を生成してもよい。圧縮機は、空気をタイヤに圧縮送入して、所望の膨張圧力を維持する。空気漏れ、または装置故障の場合にドライバーに知らせ、バッテリが、高速で圧縮機を作動して、安全位置が達成されるまでタイヤ使用量を最大にする。
2008519735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のホイール上に取付けられたタイヤの内部の所望の膨張圧力を維持する装置であって、前記ホイールは、車両ホイールアッセンブリの固定部材に回転自在に接続され、かつ回転軸を規定し、当該装置は、
前記回転軸から半径方向距離において前記固定部材に取付けられ、磁場を生成する少なくとも１個の磁気エレメントと、
前記ホイール上に取付けられ、かつ前記ホイールの回転毎に前記磁場を通過するように前記磁気エレメントに対し前記回転軸から半径方向に配設されて磁気的に駆動される空気圧縮機であって、大気及び前記タイヤの内部と流体連通し、大気から空気を吸込み、圧縮された空気を前記磁場の通過に応答して前記タイヤの内部へ送入するように動作する空気圧縮機と、
前記圧縮機の出力圧力をホイール外の補助手段なしに前記所望の膨張圧力に調節する手段と、
を備える、装置。
【請求項２】
前記圧縮機は更に、
可変のチャンバ容積を形成する圧縮チャンバと、
前記チャンバ容積を増減させるように動作するアクチュエータであって、吸込み行程を実施して前記チャンバ容積を増加させることにより吸込み逆止弁を通して周囲から空気を吸込み、出力行程を実施して前記チャンバ容積を減少させることにより出力逆止弁を通して空気を放出するように動作するアクチュエータと、
前記アクチュエータに第１及び第２の抗力を交互に加える手段であって、前記第１及び第２の抗力の一方は前記チャンバ容積を増加させ、前記第１及び第２の抗力の他方は前記チャンバ容積を減少させ、前記第１及び第２の抗力の少なくとも一方は前記圧縮機が前記磁場を通過すると生成される、前記アクチュエータに第１及び第２の抗力を交互に加える手段と、
を含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記圧縮機は更に、シリンダとピストンとを含み、前記ピストンは、前記シリンダ内で摺動自在に位置決めされており、前記ピストンは、前記吸込み行程中に前記シリンダ内の吸込み位置まで移動して前記チャンバ容積を増加させることにより前記シリンダ内に空気を吸込み、前記出力行程中に前記シリンダ内の出力位置まで移動して前記チャンバ容積を減少させることにより、圧縮された空気を前記タイヤ内に送入するように動作し、前記吸込み行程と前記出力行程のいずれかは、前記圧縮機による前記磁場の通過に応答して実施される、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記圧縮チャンバは、前記アクチュエータにより片側へ押付けられ、前記アクチュエータは、屈曲自在の磁気的に有感のダイアフラムであり、前記アクチュエータは、前記吸込み行程中に吸込み位置まで移動すると、前記チャンバ容積を増加させて吸込弁を介して前記圧縮チャンバ内に空気を吸込み、前記出力行程中に出力位置まで移動すると、前記チャンバ容積を減少させて出力弁を介して前記圧縮チャンバから圧縮された空気を放出するように動作し、前記吸込み行程と前記出力行程のいずれかは、前記圧縮機による前記磁場の通過に応答して実施される、請求項２記載の装置。
【請求項５】
２個の磁気エレメントを備え、前記圧縮機は前記ホイールの１回転中に前記２個の磁気エレメントにより生成される２つの磁場を通過し、両磁場は、前記アクチュエータが前記吸込み行程と前記出力行程の一方を実施すると前記第１の抗力を生じさせ、前記圧縮機が前記２個の磁気エレメントの中間に移動した際に前記アクチュエータが前記吸込み行程と前記出力行程の他方を実施すると前記第２の抗力が生成され、前記第１及び第２の抗力の交互の生成により前記チャンバ容積は１回のホイール回転中に２回増減する、請求項２記載の装置。
【請求項６】
複数の磁気エレメントが反対方向の極性の磁場を連続的に生成するように構成され、前記圧縮機は、前記反対方向の極性の磁場を通して前記ホイールの１回転中に通過し、前記アクチュエータは、前記反対方向の極性の磁場に応答して前記吸込み行程と前記出力行程を実施する、請求項２記載の装置。
【請求項７】
前記第２の抗力は、１個以上の永久磁石により生成される連続的な付勢力であり、かつ前記第２の抗力は、前記圧縮機が前記磁場を通過する際に生成される前記第１の抗力により打ち負かされるように設定されており、前記アクチュエータは、前記第２の抗力により、前記磁場を通過後に前記吸込み行程と前記出力行程の一方を実施する、請求項２記載の装置。
【請求項８】
前記第２の抗力は、バネ押圧部材により生成される付勢力であり、かつ前記第２の抗力は、前記圧縮機が前記磁場を通過する際に生成される前記第１の抗力により打ち負かされるように設定されており、前記アクチュエータは、前記第２の抗力により、前記磁場を通過後に前記吸込み行程と前記出力行程の一方を実施する、請求項２記載の装置。
【請求項９】
前記第２の抗力は、前記ホイールの回転軸の周りの前記圧縮機の回転により前記アクチュエータ上に連続的に生成される遠心力であり、前記アクチュエータは、前記第２の抗力により、前記磁場を通過後に前記吸込み行程と前記出力行程の一方を実施する、請求項２記載の装置。
【請求項１０】
前記第２の抗力は、前記タイヤの前記所望の膨張圧力を確立かつ調節するように設定されている、請求項２記載の装置。
【請求項１１】
前記圧縮機は、出力ポートと圧力限定弁とを更に含み、前記出力ポートは、前記出力弁が開いている状態で前記圧縮チャンバと流体連通し、前記圧力限定弁は、前記出力ポートと前記圧縮チャンバのいずれかと流体連通し、前記圧力限定弁は、前記出力圧力が前記所望の膨張圧力を超えるときに前記出力ポートと前記圧縮チャンバのそれぞれから空気を大気へ放出することにより前記出力ポートと前記圧縮チャンバのそれぞれ内部の空気の前記出力圧力を前記所望の膨張圧力まで減少させるように動作する、請求項２記載の装置。
【請求項１２】
前記圧縮機の出力圧力を調節する前記手段は、前記所望の膨張圧力の手動調節を許容する、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記圧縮機の出力圧力を調節する前記手段は、前記タイヤ内の空気の圧力と温度の関数として前記所望の膨張圧力を変更する、請求項１記載の装置。
【請求項１４】
前記所望の膨張圧力は、前記タイヤ内の空気の温度と共に変化して前記タイヤ内の空気の一定の質量を維持する、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記圧縮機は、吸込みポートと遠心弁とを含み、前記吸込みポートは、大気と流体連通し、前記遠心弁は、前記ホイールが所定の速度未満で回転している間、前記吸込みポートを介した前記圧縮機内への全ての空気の流入を遮断するように動作する、請求項２記載の装置。
【請求項１６】
前記磁気エレメントは、車両フレーム上の中央コントローラにより制御される電磁石であり、前記中央コントローラは、車両バッテリから電流を受け取り、前記電磁石の巻線に前記電流を流すことで磁場を発生させ、前記電磁石は、前記圧縮機が前記磁場を通過している期間だけ前記電流を発生するように動作する、請求項２記載の装置。
【請求項１７】
前記アクチュエータは永久磁石であり、前記電磁石は、前記永久磁石アクチュエータ上に前記第１及び第２の抗力を生成する該電磁石の極により、前記圧縮機の連続通過と共に前記電磁石の各々の極において反対方向の極性の磁場を生成し、前記第１及び第２の抗力は、前記永久磁石アクチュエータ上で交互に生じる吸引力と反発力である、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
車両のホイール上に取付けられたタイヤの内部の所望の膨張圧力を維持する装置であって、前記ホイールは、車両ホイールアッセンブリの固定部材に回転自在に接続され、かつ回転軸を規定し、当該装置は、
前記回転軸から半径方向距離において前記固定部材に取付けられ、磁場を生成する少なくとも１個の磁気エレメントと、
前記ホイール上に取付けられ、かつ前記ホイールの回転毎に前記磁場を通過するように前記磁気エレメントに対して前記回転軸から半径方向に配設された電気コイルであって、前記磁場の通過に応答して電圧パルスを誘導し、前記電圧パルスを出力して当該装置の少なくとも一部分を駆動するように動作する電気コイルと、
前記ホイール上に取付けられ、前記磁場の通過、および前記コイル内に誘導された前記電圧パルスのいずれかにより駆動される空気圧縮機であって、前記タイヤの内部と流体連通し、圧縮された空気を前記タイヤの内部へ出力するように動作する空気圧縮機と、
前記圧縮機の出力圧力をホイール外の補助手段なしに前記所望の膨張圧力に調節する手段と、
を備える、装置。
【請求項１９】
前記空気圧縮機は、前記ホイール上に取付けられ、前記電気コイルの出力から誘導された電力により駆動される、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記空気圧縮機は、前記ホイール上に取付けられ、前記磁場を通過することにより駆動される、請求項１８記載の装置。
【請求項２１】
前記コイル及び前記圧縮機と電気的に接続された圧力限定スイッチであって、前記タイヤの前記所望の膨張圧力を規定し、かつ前記所望の膨張圧力を変更するべく調節自在な圧力限定スイッチを更に備える請求項１８記載の装置。
【請求項２２】
前記圧縮機の出力圧力を調節する前記手段は、前記所望の膨張圧力を、前記タイヤ内の空気温度の関数として変更する、請求項１８記載の装置。
【請求項２３】
前記所望の膨張圧力は、前記タイヤ内の空気の温度と共に変化して前記タイヤ内の空気の一定の質量を維持する、請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記磁気エレメントは、前記電気コイルが前記ホイールの回転中に前記磁場を通過している期間だけ前記磁場を生成する電流を発生するように動作する電磁石である、請求項１８記載の装置。
【請求項２５】
電源が、前記電気コイルからの出力を受け取り、そのコイルの出力を、前記圧縮機及びホイール上電子機器の少なくともいずれかを駆動するための電力形態に変換する、請求項１８記載の装置。
【請求項２６】
前記電源は、ホイール上の充電式バッテリを充電して、前記圧縮機及びホイール上電子機器の少なくともいずれかを駆動するための電力を貯蔵する、請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
ホイール上コントローラ及び中央コントローラを更に備えており、前記磁気エレメントは、電磁石巻線を有する電磁石であり、かつ前記磁気エレメントは、車両バッテリからの電力を受け取って、前記中央コントローラにより指示された磁場を生成するように動作し、前記電磁石巻線と前記電気コイルは、前記電気コイルが前記電磁石の前記磁場を通過する間に断続分割パルス変換器を形成し、前記電磁石巻線は、前記分割パルス変換器の一次巻線であり、前記電気コイルは、前記分割パルス変換器の二次巻線であり、前記分割パルス変換器は、前記車両からの電力を前記ホイールへ伝達して前記ホイール上コントローラと前記中央コントローラとの間で二方向データ通信を実現するように動作する、請求項１８記載の装置。
【請求項２８】
ホイール上電源、前記ホイール上コントローラ、前記中央コントローラ、車両フレームと前記ホイールとの間でパルス符号化データを通信する手段、及び前記車両に取付けられ、前記車両のドライバーによる目視認知を容易にするためのドライバ表示器とを更に備えており、
前記二次巻線は、電圧パルスを生成し、
前記ホイール上電源は、前記二次巻線からの前記電圧パルスの出力を受け取って、その電圧パルスを、前記圧縮機及びホイール上電子機器の少なくともいずれかに有用な電力に変換するように動作し、
前記中央コントローラは、前記車両フレーム上に配設され、かつ二方向パルス通信機能を有しており、前記圧縮機の利用率及び流量の少なくとも一方が第１の所定値と第１の所定期間を超えるときに、前記ドライバ表示器上の「漏れの疑い」指示器とホイール識別器を作動させるように動作し、前記圧縮機の利用率及び流量の少なくとも一方が第２の所定値と第２の所定期間未満になるときに、前記ドライバ表示器上の「故障の疑い」指示器とホイール識別器を作動させるように動作し、
前記ホイール上コントローラは、前記圧縮機の作動を電子的に管理して、前記圧縮機の利用率及び出力流量の少なくとも一方に関する前記圧縮機からのデータを収集し、前記圧縮機の利用率及び流量のデータの少なくとも一方を前記中央コントローラに伝達し、前記断続分割パルス変換器を介した前記ホイールと前記中央コントローラとの間の二方向通信を管理するように動作する、請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記電源と電気的に接続された充電式バッテリであって、電力を貯蔵し、前記ホイール上電子機器用のフィルタ及びＤＣ源として機能するように動作し、漏れの疑いが検出されたときに前記圧縮機を高速で作動するために逆電力を供給する充電式バッテリを更に備える、請求項２８記載の装置。
【請求項３０】
前記タイヤ内に配設され、前記ホイール上コントローラと電気的に接続された圧力及び温度センサであって、前記ホイール上コントローラは、前記所望の膨張圧力をタイヤ温度と共に変更して前記タイヤ内の空気の一定量を維持するように前記圧縮機の動作を管理し、前記ドライバ表示器上でのタイヤデータの一層詳細な表示を可能にするために前記中央コントローラにタイヤの圧力及び温度のデータを送信するように動作する、請求項２８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して車両タイヤ圧の維持に関し、詳しくは、所望のタイヤ膨張圧力またはタイヤ内の空気量を自動的に調節かつ維持する、車両ホイール上に取付けられるタイヤ圧維持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両タイヤの膨張不足は、危険であり、極めて有害であり、かつよくあることである。膨張不足は、米国において年間、数十万件の事故、数万件の傷害事故、および数百件の死亡事故に関与している。西暦２０００年において、多数のＳＵＶの横転と死亡者は、大幅な膨張不足タイヤに起因して、その問題が大きく注目された。膨張不足に関連する受入れできない高率の事故、傷害者および死亡者の削減を望み、米国議会は、米国における全ての新規の軽量乗用車上にタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）を必要とする２０００年度トレッド法を通過させた。その結果、米国高速道路交通安全局（ＮＨＴＳＡ）は、２００７年度時点において、１０，０００ポンド未満の全ての新規の乗用車、トラック、多目的乗用車、またはバスが、タイヤが２５％以上膨張不足であるときにドライバーに警告するＴＰＭＳを装備しなければならないことを要求する安全基準を提案した。そのプログラムは、年間１０億ドルを超える費用になるものと予測される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このＴＰＭＳプログラムは、その予測値を達成した場合でも、膨張不足に関連する事故を約２０％削減するだけとみられる点で異論がある。多くの業界の専門家は、そのプログラムは一体役立つかどうかを疑っている。適切なタイヤ膨張を自動的に維持する装置は、そのような事故、傷害者および死亡者の８０％〜９０％を削減する可能性を有する。加えて、有効なタイヤ圧維持装置は、燃料効率を約２％向上し、かつタイヤトレッド磨耗を約５％減少するので、広く使用されるならば、その装置のコストに引き合うだけではなく、米国において年間数１０億ドルを節減するであろう。
【０００４】
タイヤ内の空気温度は、タイヤ圧維持の全ての方法において考慮しなければならないタイヤ内の空気圧力に主に影響する。図１は、理想気体の法則に従って、どのようにしてタイヤ圧が温度により変化するかを示す。４本の圧力−温度（ＰＴ）線は、一定のタイヤ容積と仮定して、２０、４０、６０および８０°Ｆの空気温度において３２ｐｓｉまで空気充填されたタイヤの圧力−温度挙動を図示する。４本のＰＴ線は、タイヤ内の４つの異なる空気量を表す。周囲空気の変動と転がりによるタイヤの加熱とにより、タイヤの温度と圧力は、タイヤ内の空気量を示すＰＴ線に沿って上下に動かされる。タイヤは、空気が付加されるときにだけ高いＰＴ線まで動かされ、また空気が放出またはタイヤから漏れるときにだけ低いＰＴ線まで動かされる。
【０００５】
図１に示されるように、タイヤ内の圧力は、１０°Ｆの温度の増減に従って約１ｐｓｉ増減する。通常、自動車が駆動されるとき、タイヤ内の温度は、サイドウオールの屈曲と道路接触からの摩擦とにより生じる熱により、その「低温」圧力（周囲温度における）より約３ｐｓｉ高い値まで圧力を増加する。推奨される手動タイヤ膨張手順は、周囲温度における製造業者推薦低温圧力（ＭＲＣＰまたは「プラカード」圧力）までタイヤを毎月空気充填することである。実際に、タイヤは通常、少なく充填されることが多く、かつ走行からの暖温の間に充填される。毎日生じる可能性があり、かつ毎月通常生じる５０°Ｆの周囲温度の低下により、タイヤ圧が約５ｐｓｉ減少する。かくして、タイヤ圧は、毎月約１ｐｓｉの通常の漏れ率を考慮することなく、ＭＲＣＰより８ｐｓｉ低下し、典型的には２５％低下することが多い。大部分の膨張不足は、不十分な手動タイヤ圧維持によるものであり、また受入れできない率で人々を死亡させ、かつ人々に傷害を与えている。
【０００６】
自動タイヤ圧維持目標への２つの方法は、次の通りである。
１）一定の圧力：暖温タイヤ圧がその暖温目標値（ＭＲＣＰより約３ｐｓｉ高い）未満である場合に、空気を付加することにより、温度と関係なくＭＲＣＰを維持する。
２）一定の空気量：タイヤの温度と圧力が適切なＰＴ線未満に低下するときに、圧力を付加することにより、選択された温度においてＭＲＣＰを生じるタイヤ内の空気量を維持する。
【０００７】
両方の方法は、ＴＰＭＳの有無に関係なく、タイヤから漏れる空気を置換し、手動膨張手順より少ないＭＲＣＰからの変動を保証する。一定の空気量の方法は、温度変化によるＰＴ線からの逸脱を最小にし、かつ所望の膨張圧力を維持するためにタイヤに送入される空気量を最小にし得る。
【０００８】
多くの特許が、所望の膨張圧力を空気入りタイヤ内に自動的に維持する方法に付与されている。温度の変動に大いに取り組んだものはない。関連する方法の内の１つの方法は、ホイール上のＤＣモータ駆動空気圧縮機用の連続ＤＣ電源を提供するために整流される２つの連続位相外れＡＣ電圧の困難な発生を包含する。他の方法は、バッテリを充電する実際的な手段を有しないホイール上に取付けられるバッテリ作動圧縮機を開示している。他の方法は、ホイール上の圧縮機を駆動する電磁石を作動するために、ホイールからの低タイヤ圧力データを車体へ送信するＴＰＭＳまたはホイール上の圧力センサを必要とする。しかしながら、実際的な装置が製造されていない。したがって、タイヤ圧維持手段用の当該技術において次の要求がある。
【０００９】
・運転者の監視または保守を必要とすることなく、適切なタイヤ膨張を自動的に維持する手段。
・小型で単純であり、実際的であり、安価であり、長期の確実な作動を提供する手段。
【００１０】
・ホイールアッセンブリ上に内蔵され、かつホイール回転により作動される手段。
・故障によりタイヤの収縮または過大膨張が生じないような危険防止の手段。
・過大なタイヤ漏れ、または圧力維持手段の故障をドライバーへ警告する手段。
【００１１】
・漏れ率を軽減するために高い緊急膨張速度を提供し、ドライバーが安全位置を達成する時間を増加する手段。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
新規の装置は、車両のホイール上に取付けられたタイヤの内部の所望の膨張圧力を自動的に維持する。磁気エレメントが、ホイールアッセンブリの固定部材に装着され、回転するホイール上に取付けられた超小型圧縮機のような圧縮機が磁石近くを通過することにより、その圧縮機を磁気的に作動させる。固定式永久磁石または電磁石でもよい磁気エレメントは、かくして駆動エレメントとして使用できる。種々の磁気駆動圧縮機形態が、ここに開示される。その圧縮機は、ホイール回転毎に少なくとも１サイクル実施し、かつ通常の自動車タイヤ漏れを置換してもよい。代わりに、電気コイルをホイール上に取付けて、磁気エレメント近くを通過させ、それによりコイル内に電圧パルスを誘導し、ホイール上の他の箇所に取付けられる電気的に駆動される圧縮機を作動するためにホイール上に電力を提供することができる。
【００１３】
そのような磁気エレメントを使用する装置の種々の実施態様には、次のものが含まれる。
１）固定永久磁石が、ホイール上の磁気的に作動される圧縮機を駆動する。
２）固定電磁石が、ホイール上の磁気的に作動される圧縮機を駆動する。
３）固定永久磁石とホイール上のコイルとが、ホイール上の電気的に作動される圧縮機を駆動する。
４）固定電磁石とホイール上のコイルとが、断続分割変換器を形成し、その変換器は、電力をホイールへ伝達して、ホイール上の電気的に作動される圧縮機を駆動し、かつホイールと車両フレームとの間でパルス符号化データを交換する。
【００１４】
上述のように、磁気エレメントは、回転軸から半径方向距離において、ブレーキハウジングのような、ホイールアッセンブリの固定部材上に取付けられる。圧縮機またはコイルは、ホイールの回転毎の間に磁石近くを通過するように、ホイール上に取付けてもよい。磁気エレメントは、磁場を生成し、その磁場が、圧縮機上に磁力を発生する。加えて、磁力に対抗する付勢力を、圧縮機内の付勢部材または付勢源により、圧縮機上の遠心力により、もしくは他の磁石または磁極により生成してもよい。一実施態様においては、磁力と付勢力とにより、ピストンがシリンダ内で往復動する。圧縮チャンバ内の圧力が、実際のタイヤ圧を超え、かつ所望の膨張圧力を超えない場合、圧縮機の出力弁が開いて、圧縮された空気がタイヤに流入する。かくして、圧縮機は、磁場の通過に応答してタイヤの所望の膨張圧力を維持する。
【００１５】
本発明の最も単純で最も小型の実施態様の１つが、固定永久磁石とホイール上の磁気的に作動される圧縮機とを使用する。圧縮機内の磁石により、連続的な付勢力が生成され、その付勢力は、ホイールから離れて磁石（その磁力が付勢力よりも強い）近くを通過することにより打ち負かされて、圧縮チャンバを一時的に開く場合を除き、圧縮チャンバを閉じたままにして、圧縮機の往復動を生成する。付勢力は、理想気体の法則に合致するように、所望の膨張圧力を温度と共に変えてもよく、それによりタイヤ内の空気量を調節して、選択温度における所望の膨張圧力を生成する。ホイールの回転毎に０．００１〜０．００２立方インチの自由空気をタイヤへ供給する圧縮機は、５０〜１００マイルの走行内で、通常の自動車タイヤ圧を１ｐｓｉだけ増加でき、これは通常の漏れ率よりかなり多い。そのような磁気的に駆動される圧縮機は、数分の１立方インチを占め、かつ数分の１オンスを計量する。その装置は、車両に装備されるタイヤ空気圧維持システム（ＴＰＭＳ）へ付加してもよいが、ＴＰＭＳは、所望のタイヤ圧を維持する装置が具備される車両へは殆ど有用性が無い。
【００１６】
別の実施態様は、固定電磁石とホイール上の回転電気コイルを使用して、そのコイルが固定電磁石を通過するときに回転毎の間に断続分割パルス変換器を一時的に形成する。断続変換器は、電力を車両からホイールへ伝達し、かつ車両とホイールとの間に二方向パルス連通を提供する。ホイール上電源は、電気的に駆動される圧縮機を作動して所望のタイヤ膨張を維持し、かつ電力をホイール上電子機器へ供給する。ホイール上電子コントローラが、圧縮機の作動を管理し、かつ車両上の中央コントローラとの二方向連通を制御してもよい。ホイール上電子コントローラは、圧縮機利用または出力流量についてのデータを中央コントローラへ送信する。データから高すぎる流量が漏れを示唆し、また、低すぎる流量が装置故障を示唆する。中央コントローラは、単純な表示装置により、そのような状態のいずれかをドライバーへ警告する。充電が変換器からの電力で維持される小型充電式バッテリの追加により、予備電力が供給されて、圧縮機を高速で作動させて急速な漏れを軽減して、タイヤがパンクする前に安全に達する時間を増加する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の種々の実施態様の特徴と利点は、以下の説明と図面を参照して一層良く理解される。図面全体を通して、同様な数字は、同様な部材を示す。図面は、本発明の好ましい実施態様を図示することを目的とし、その実施態様を限定することを目的としない。
【００１８】
図２は、部分的な自動車ホイールアッセンブリ１０、およびホイールアッセンブリ１０に関してホイール２２の回転を使用することによりタイヤ１４の内部の所望の膨張圧力を維持する装置１２の断面図である。当該技術において知られているように、車両ホイールアッセンブリ１０についての種々の形態が存在する。ホイールアッセンブリは、サスペンションにより、および幾つかの場合にはステアリング機構により、車両フレームへ一般に移動自在に装着される。説明を簡易にするために、本発明の実施態様は、大部分のホイールアッセンブリ１０に通常存在する一般的なエレメントを参照して検討される。しかしながら、理解し得るように、本発明の実施態様は、種々の既存のホイールアッセンブリ１０に組込んでもよいし、または異なる形態の新規のホイールアッセンブリ１０中に設計されてもよい。
【００１９】
ホイールアッセンブリ１０は、ホイール２２と共に回転しない多くの部材を含み得る。例えばブレーキアッセンブリのようなそれらの部材の幾つかは、ホイールと非常に近接した状態を保持する。そのような部材は、以下で固定部材１６と呼ばれ、ホイールアッセンブリ１０に対する固定を意味する。それらの部材は、車両フレームに対して移動してもよいが、ホイールと共には回転しない。
【００２０】
図２に示されるように、ホイールアッセンブリ１０は、ディスクブレーキキャリパハウジング１８、ドラムブレーキ裏当てプレート２０等のような固定部材１６と、ホイールアッセンブリ１０の任意の他の種々の固定部材１６とを備える。更に図２と３は、ホイールアッセンブリ１０が、内部部分２４を形成するホイール２２と、回転軸２６とを備えることも示す。ホイール２２の内部部分２４は、ホイールリム２８またはホイールスポーク９６のような、ホイール２２に沿った多くの箇所を指してもよいことが意図される。タイヤ膨張装置１２は、固定部材１６上に少なくとも１個の磁気エレメント３０と、ホイール２２と共に回転する圧縮機３２とを備える。磁気エレメント３０は、回転軸２６から半径方向距離３４において固定部材１６上に取付けられる。本発明の実施態様によれば、磁気エレメント３０は、磁気的に駆動される圧縮機３２がホイールの回転毎に１回通過する磁場３６を生成するように動作する。磁気エレメント３０は、固定永久磁石３７または電磁石３８でもよい。電磁石３８は、車両バッテリ４２のような電源４０からの電流を受容することにより給電されてもよい。
【００２１】
圧縮機３２は、ホイール２２の内部部分２４上に取付けられる。かくして、ホイール２２がホイールアッセンブリ１０の固定部材１６に対して回転すると、圧縮機３２は、ホイール２２の回転毎に磁場３６を通過する。圧縮機３２は、磁場３６の存在に応答して大気から空気を吸込み、その空気を圧縮し、その空気をタイヤ１４内に流入させることにより、タイヤ１４内の所望の膨張圧力を維持するように動作する。かくして、圧縮機３２は、大気及びタイヤ１４と流体連通している。圧縮機３２は、磁気圧縮機でもよい。圧縮機３２は、圧縮機本体４４を備える。図２と３は、圧縮機３２が磁場を通過するときの磁気エレメント３０と圧縮機３２との関係を示す。これらの図に示されるように、磁気エレメント３０と圧縮機３２は、回転軸２６からほぼ同一の半径方向距離３４において配設され、圧縮機３２は、磁気エレメント３０に近接して通過するように位置決めされる。一般的な構成に対する種々の変更態様として、磁気エレメント３０と圧縮機３２との磁気連通をさらに向上させるように、かつ種々のホイールアッセンブリ１０上への取付けを容易にするように、実施することが意図される。
【００２２】
既に述べた特徴に加えて、装置１２は、圧縮された空気の出力圧力を所望の膨張圧力へ調節する手段をさらに備える。以下でさらに示されるように、圧縮された空気の出力圧力の調節は、ホイール外の補助手段無しに達成してもよい。かくして本発明の実施態様は、コントローラ、調節器、または他の装置とは関係なく作動してもよく、かつタイヤ１４内に所望の膨張圧力を維持する独立した自立式装置を提供してもよい。
【００２３】
ここで図４を参照すると、圧縮機３２が磁場を通過するときの、固定永久磁石３７と圧縮機３２の断面図が図示される。圧縮機３２は、吸込弁４６、出力弁４８、遠心弁７８、吸込み空間部８６、および吸込みポート８８を備える。吸込みポート８８と遠心弁７８は、空気を圧縮機３２中に吸込むように機能する。吸込弁４６は、圧縮チャンバ３３中に空気を吸込むように機能し、また出力弁４８は、圧縮チャンバ３３からの空気を、タイヤ１４と流体連通している出力ポート６６に流入するように機能する。圧縮機３２は、吸込弁４６と出力弁４８を利用して、タイヤ１４の所望の膨張圧力を維持する。
【００２４】
図４に示される実施態様において、圧縮機３２は、圧縮チャンバ３３とアクチュエータ３５を備える。圧縮チャンバ３３は、チャンバ容積部を形成し、その容積をアクチュエータ３５の作用により増減する。圧縮機３２は、シリンダ５０とピストン５２とを備える。ピストン５２により占められることなく、中で空気が圧縮されるシリンダ５０の部分が、圧縮チャンバ３３と呼ばれる。ピストン５２は、図４に示されるように、ピストンベース５３を含む。図４と１０に示される実施態様において、アクチュエータ３５は、ピストン５０のピストンベース５３である。ピストン５２は、入力位置５６と出力位置５８との間で往復動するように、シリンダ５０内で摺動的に位置決め自在である。出力位置５８は、図１０に示される。ピストンベース５３は、磁力に応答するように強磁性としてもよい。シリンダ５０は、吸込弁４６及び出力弁４８と流体連通している。更にシリンダ５０は、シリンダ軸５４を形成する。図２と３に示されるように、圧縮機３２には、回転軸２６に平行であるシリンダ軸５４が取付けられ、圧縮機のピストン５２の移動を、ホイール２２の回転により生じる遠心力に対して直交化させる。圧縮機３２は、磁石３０を通過するとき、矢印により示されるように、磁場３６の経路に従う磁束経路を通過する。磁場３６の磁束経路は、エアギャップ、強磁性ピストンベース５３及び永久磁石３０、３７を通過する。尚、三次元現象として当該技術において周知である磁場３６は、図に示される二次元磁束経路により表せる。磁気エレメント３０を相対的移動の方向において圧縮機３２よりも幅広にして、圧縮機３２が磁場を通過するときに、全磁力が圧縮機３２へ加えられる時間を長くしてもよい。
【００２５】
図４を更に参照すると、圧縮機３２を通る空気経路は、所定の速度（たとえば、１５ｍｐｈ）未満の車両速度で付勢磁石６０により閉止される吸込みポート８８における遠心弁７８で始まり、その速度において、潜在的な液体または固体の汚染物が遠心力で吐き出されて、遠心弁７８を介したそれらの流入が防止される。所定の速度を超えると、遠心弁７８上の遠心力は、遠心弁７８を閉じたままにする磁気付勢力に打ち勝ち、遠心弁７８を開いて、清浄な空気を吸込み空間部８６に流入させる。遠心弁７８周りの圧縮機本体４４の形状は、空気媒介粒子をそらさせて、かつベルヌーイ効果による差圧を減少するために、空気流を変更するように決められてもよい。吸込み空間部８６は、遠心弁７８と吸込弁４６との間の圧縮機３２内の予備空間を占めてもよく、また、空気は通すが水の通過は妨げる膜７９を含んでもよい。空気は、（図４に示されるように）ピストン５２内にあるか、または（図６Ａに示されるように）吸込み空間部８６内にある空気フィルタ８０を通過して流れ、ついで吸込弁４６を通して圧縮チャンバ３３内に流入し得る。
【００２６】
ピストン５２の吸込み行程は、圧縮機３２が磁場を通過して、ピストンベース５３上の磁力がピストン５２をシリンダ５０の外方へ引くと生じる。ピストン５２の外方への移動により圧縮チャンバ３３の容積が増加して圧縮チャンバ３３内に部分真空が生じ、その真空により、吸込弁４６が開いて、空気がフィルタ８０を通して吸込み空間部８６から流入する。吸込み行程は、図４からも分かるように、ピストン５２が吸込み位置５６へ向けて移動すると実施される。吸込み位置５６は、圧縮チャンバ３３が実質的にほぼ最大チャンバ容積を有する状態でピストン５２が位置決めされるときに達成される。更にピストン５２は、出力行程中に出力位置５８へ向けて移動するときに、出力弁４８を経て空気をシリンダ５０からタイヤ１４内に吐き出すように動作し、その出力位置において、圧縮チャンバ３３が実質的にほぼ最小チャンバ容積を有する状態でピストン５２が位置決めされる。出力行程は、ピストン５２が磁気エレメント３０から離れるように移動して圧縮チャンバ３３の容積が減少し、シリンダ５０内の空気がそこから減圧排気されてタイヤ１４内に吐き出されるときに実施される。吸込弁４６及び出力弁４８は、好ましくは逆止弁である。かくして、シリンダ５０が空気を吸込むとき、出力逆止弁４８は、空気がタイヤ１４からシリンダ５０に流入しないことを保証する。更に、シリンダ５０がタイヤ１４内に空気を吐き出しているとき、吸込み逆止弁４６は、タイヤ１４の空気が吸込弁４６を通して流出しないことを保証する。
【００２７】
本発明の他の実施態様によれば、図４に示されるように、２つの付勢磁石６０は強磁性ピストンベース５３（磁気アクチュエータ）に付勢力を加える。ピストンベース５３は、ピストンを出力位置５８に保持して圧縮チャンバ３３の容積を最小にする。図３と４に示されるように、圧縮機が固定磁石３０、３７に隣接する位置に回転するとき、磁石３０、３７によりピストンベース５３に加えられる磁力は付勢力に打ち勝ち、ピストン５２を吸込み行程で引き出して圧縮チャンバ３３の容積を最大にする。上述のように、これにより、圧縮チャンバ３３内に部分真空が生じて、空気が吸込み空間部８６から吸込み逆止弁４６を通して圧縮チャンバ３３内に引き込まれる。圧縮機３２が磁石３０を通過するとき、磁束は、図４における矢印により示されるように、エアギャップ、強磁性ピストンベース５３及び磁気エレメント３０、３７を介した経路３６に従う。磁気エレメント３０を相対的移動の方向において圧縮機３２よりも幅広にして、圧縮機３２が磁場を通過するときに全磁力がピストンベース５３へ加えられる時間を長くしてもよい。
【００２８】
圧縮機が固定磁石３０、３７を通過するとき、ピストンベース５３上の付勢力は、ピストン５２を出力行程上の出力位置まで戻す。圧縮チャンバ３３の容積が減少すると、空気が圧縮される。付勢力により生じる最大圧力が出力ポート６６内に現れるタイヤ圧未満の場合、出力弁４８は閉じたままであり、空気はタイヤ１４内に流入しない。付勢力により圧縮チャンバ３３内に生じる圧力がタイヤ圧を超える場合、出力弁４８が開いて、空気が出力ポート６６に流入する。かくして、付勢力を所望の膨張圧力に選択または調節することにより、最大圧力がタイヤ１４に加えられ、所望のタイヤ膨張圧力が達成される。たとえば、ピストンベース上の付勢力が１．７ポンドであり、ピストン面積が０．０５平方インチである場合、付勢圧力は３４ｐｓｉとなり最大圧力が生成される。装置の付勢力は、平均周囲温度において、所望のタイヤ圧、典型的にはＭＲＣＰ（製造業者の推薦する低温圧力、すなわち「プラカード圧力」）に選択または調節される。
【００２９】
圧縮された空気は、図２、３及び４のように、リム２８の貫通部６４（孔）と流体連通して出力ポート６６からタイヤ１４に流入するか、または代わりに、空気チューブ７０により弁軸７２に流入する。図４に示されるように、吸込弁４６と出力弁４８は、２つの一方向逆止弁を形成してもよく、それらの弁により、弁が開放位置において故障の場合に、空気が圧縮機３２を通してタイヤ１４から逆流することが防止される。
【００３０】
図２と３に示されるように、圧縮機３２には、回転軸２６に平行であるシリンダ軸５４を取付けて、圧縮機のピストン５２の移動を、ホイール２２の回転により生じる遠心力に対して直交させるようにしてもよい。ホイール２２の回転毎に、圧縮機３２の１サイクルが生じて、タイヤ圧が所望の膨張圧力未満の時に、少量の空気をタイヤ１４に流入させる。圧縮機は、毎月約１ｐｓｉの通常のタイヤ漏れ率、および車両が毎月走行する最小マイル数に対処するように、サイズを決めてもよい。
【００３１】
磁気エレメント３０が入力行程を駆動し、かつ付勢部材６０が出力行程を駆動するのが好ましいが、磁気エレメント３０が出力行程を駆動し、かつ付勢力がピストン５２の入力行程を駆動してもよいことが意図される。
【００３２】
付勢部材６０は、選択された温度において固定付勢力を生成するように、選択または調節されてもよく、その温度は、暖温（通常、ＭＣＲＰプラス２または３ｐｓｉ）のときに圧縮機３２がタイヤ１４内に維持する所望の固定圧力を決定する。付勢力の調節を校正することにより、季節、負荷または他の条件に適応するように、所望のタイヤ圧を手動で変更してもよい。タイヤに不用意に過大の空気が充填される場合、通常のタイヤ漏れ率は、圧縮機が作動することなく、この状態を徐々に是正する。
【００３３】
タイヤの安全性に対する２つの代替方法として、以下のような本発明の実施態様を利用してもよい。第１に、ＭＲＣＰにおける所望の膨張圧力、または必要に応じて他の圧力を固定するようにしてもよい。そのために、圧縮機３２は、漏れ、または周囲温度の低下による圧力損失を補償するために、タイヤ１４へ空気を補給するように要求されてもよい。固定圧力方法の代替として、タイヤ１４内の空気量を一定に維持するようにしてもよい。具体的には、タイヤ１４内の空気粒子の数を一定に維持するようにしてもよい。たとえば、圧縮機３２は、温度と共に付勢力を変更することにより、図１における選択されたＰＴ線９２に所望の膨張圧力を近似させてもよい。これは、タイヤ内において絶対温度に対する絶対圧力の比率を一定に維持することにより達成される。これにより、選択された平均周囲温度におけるＭＲＣＰを生じる空気量において、タイヤ１４内の空気量（質量）が一定に維持される。図１におけるそれぞれのＰＴ線９２は、一定の容積と仮定して、理想気体の法則（ＰＶ＝ｎＲＴ）に従うタイヤ１４内の特定の空気量のＰＴ関係を表す。たとえば、圧縮機３２は、６０°Ｆで水平ＭＲＣＰ３２ｐｓｉ線と交差するＰＴ線９２に従うように構成し得る。その線は、圧縮機３２用の所望のＰＴ線９２となる。タイヤ１４内の所望の空気量を維持するために、付勢力は温度と共に増加されて、所望の膨張圧力を温度と共に増加させる。付勢部材６０の取付けは、温度に関して付勢磁石６０の位置を変えることによって、温度に関しての付勢力を変えて選択されたＰＴ線に近似するように構成し得る。圧縮機３２は、タイヤ１４内の空気の圧力−温度（ＰＴ点）が所望のＰＴ線９２より下のときに、タイヤ１４へ空気を補給する。
【００３４】
装置１２の設置中において、圧縮機３２の付勢力は、使用領域に関する平均周囲温度でＭＲＣＰと交差する所望のＰＴ線９２（「圧縮機のＰＴ線」）に従うように選択又は調節される。タイヤ圧は、タイヤ内の空気量によって決まるＰＴ線上に通常とどまる。勿論、タイヤ１４内の空気量に対する圧縮機３２による時々の補給が、タイヤ１４内の漏れにより必要となる。言い換えれば、圧縮機３２は、タイヤ１４内の空気量を一定に維持し、タイヤ１４の圧力は、温度と共に変動し得る。固定圧力に対するこの固定空気量の代案は、多くの気候において有用であり、タイヤ圧を一定に保つために、より多くの空気でタイヤを常に充填することよりも安全である。かくして、固定空気量の代案においては、空気が補給または放出（流出）されるときにだけ、タイヤは、より高いまたはより低いＰＴ線へ移動する。タイヤのＰＴ点が圧縮機のＰＴ線９２よりも低い場合、圧縮機３２は、ホイール２２の回転毎に少量の空気をタイヤ１４に圧縮送入する。タイヤのＰＴ点が圧縮機のＰＴ線９２よりも高い場合、空気はタイヤ１４に圧縮送入されないし、また通常の漏れは、タイヤのＰＴ点を圧縮機のＰＴ線９２まで下げる。この固定空気量範例を使用すると、圧縮機３２は、漏れ空気を置換し、かつタイヤ１４内の空気量をほぼ一定に維持するので、選択された圧縮機ＰＴ線９２上に空気量が保たれ、かつタイヤ１４へ補給すべき空気量が最小にされる。
【００３５】
付勢磁石６０は、以下の３つの目的のために、付勢磁石６０のピストンベース５３からの分離を達成する温度検知位置決めロッド９４の一端部に取付けてもよい。それらの３つの目的は、（１）圧縮機のＰＴ線９２を選択するため、（２）温度に関して所望の膨張圧力を変えて、その選択されたＰＴ線９２に合致するため、（３）付勢磁石の減少する強さを増加する温度で相殺するため、である。位置決めロッド９４は、出力行程の終わりにおいて、付勢部材６０のピストンベース５３からの分離を達成する。位置決めロッド９４は、高い熱膨張率（ＴＣＥ）を有し、かつタイヤ内の空気と良好な熱連通を形成するように取付けられる。ＴＣＥ材料、タイヤ内の空気への露出、および付勢磁石のピストンベースからの分離を構成することにより、付勢力により生成される所望の膨張圧力を達成してもよい。
【００３６】
図５、９及び１１は、他の典型的な取付け配置を示し、図６Ａ、６Ｂ、７及び８は、磁気エレメント３０及び磁気的に駆動される圧縮機３２の他の典型的な実施態様を示す。これらの図は、実際的な構造説明図ではなく、概略的な概念説明図である。説明を簡易にするために、遠心弁、フィルタ、及び温度と共に所望の膨張圧力を変更する手段は、全ての場合について示していない。多くの実施態様において、圧縮機３２、１１０は、図２と３に示されるようにホイールリム２８に取付けられるか、または図９と１１に示されるようにホイールスポーク９６に取付けられる。圧縮機の出力は、図２と３に示されるように、リムにおける孔６４を通して出力ポート６６を装着することによりリム２８の直接貫通部によるか、またはホイールの弁軸７２への空気チューブ７０によってもよい。磁気エレメント３０は、図２に示されるように、ブレーキハウジング１８に装着されるか、またはホイールアッセンブリ１０の任意の他の固定部材１６に装着され、そのアッセンブリ１０において圧縮機３２は、磁気エレメントに近接して通過するように取付けられる。磁気部材の形状とサイズは、多くの種々の形態を採用可能である。図７と１０は、遠心力を使用する種々の付勢手段、または付勢力用のバネを示す。
【００３７】
図５は、ドラムブレーキ裏当てプレート２０上に取付けられる電磁石３８と、ホイールスポーク９６上に取付けられ、圧縮機３２の出力ポート６６を弁軸７２へ接続する空気チューブ７０を有する圧縮機３２との典型的な取付けを示す。中央コントローラ１００は、車両バッテリ４２から電磁石巻線１１６へ電流を送り、圧縮機３２が磁場３６を通過する間だけ磁場３６を生成する。中央コントローラは、ホイール上に取付けられた小型信号磁石が圧縮機から既知の角度だけ通過するのを検知するために、ホール効果センサを使用して、ホイール上の圧縮機の位置と速度を求める。ついで、中央コントローラは、圧縮機の速度と位置、および圧縮機の次の通過の時間を求める。
【００３８】
図６Ａと６Ｂを参照すると、電磁石３８の実施態様及び磁気的に駆動されるダイアフラム圧縮機３２の実施態様において、図６Ａは吸込み位置５６を示し、図６Ｂは出力位置５８を示している。これらの実施態様は図５の取付け形態に使用してもよい。この実施態様において、アクチュエータ３５は、強磁性ダイアフラム５９である。ポート６６に装着される短い空気チューブが、出力空気を弁軸７２を経てタイヤ１４へ移送する。磁気エレメント３０は、単に永久磁石３０、３７でもよいが、電磁石３８として示されている。ダイアフラム５９は好ましくは、屈曲自在のダイアフラム物質内に埋込まれる強磁性粒子から構成される。図６Ａは、磁気エレメント３０、３８に隣接する圧縮機３２を示しており、その圧縮機３２において、屈曲自在の磁気アクチュエータ５９は、電磁石３８により吸込み位置５６まで磁気的に引かれ、吸込み空間部８６からフィルタ８０と吸込み逆止弁４６を通して空気を圧縮チャンバ３３内に引入れる。図６Ｂは、付勢磁石６０により出力位置５８に保持される屈曲自在の磁気ダイアフラム５９を示しており、ダイアフラム５９は、圧縮された出力空気を、出力逆止弁４８を通して圧縮チャンバ３３から押し出す。圧縮機本体４４は大部分が非磁性であるが、磁気エレメント３０と屈曲自在の磁気アクチュエータ５８との間のエアギャップを大幅に短くする２個の強磁性極エクステンダー６１を含む。
【００３９】
図７は、ピストンの出力行程を駆動する付勢力として、ピストン５２とピストンベース５３上に遠心力を使用する実施態様を示す。圧縮機３２は、シリンダ軸５４が回転軸２６と直交し、かつ回転軸２６の周りの圧縮機３２の回転により生じる遠心力と平行であるように配向される。そのために、遠心力は、ピストンベース５３とピストン５２上の連続的な付勢力として作用し、ピストン５２を出力位置５８へ向けて駆動し、圧縮チャンバ３３の容積を圧縮する。圧縮された空気は、出力弁４８と、ホイールリム２８を貫通する出力ポート６６とを通して流出する。磁気エレメント３０は、電磁石３８として示されるが、代わりに永久磁石とすることができる。圧縮機３２が電磁石３８を通過するとき、電磁石３８は、中央コントローラ１００によりパルス作動されて磁場３６を生成し、その磁場３６により、ピストンベース５３が吸込み行程上の吸込み位置５６へ向けて引かれ、ピストン５２上の遠心付勢力に打ち勝つ。遠心付勢力は、車両速度と共に変わるので、その圧力を所望の膨張圧力へ限定するのは有用でない。むしろ、圧力限定弁７４を、ピストン５２内に位置決めして、圧縮チャンバ３３内の圧力が所望のタイヤ膨張圧力を超えるときに、空気を圧縮チャンバ３３から吸込み空間部８６へ放出することにより、出力圧力を限定弁７４が開く圧力に限定するのがよい。図示される球体及びバネ式圧力限定弁７４は、図７に示されるようにシリンダ軸５４に直交して配向され、遠心力が限定弁７４の作動に影響するのを防止する。代わりに、圧力限定弁７４を出力ポート６６に装着して、出力ポート６６内の圧力が所望のタイヤ膨張圧力を超えるときに、空気を大気または吸込み空間部８６に放出してもよい。この場合、他の逆止弁をタイヤ１４と圧力限定弁７４との間に装着して、圧力限定弁７４の故障によりタイヤ１４から空気が大気または吸込み空間部８６に放出されるのを防止する。遠心弁７８は、円板形バネ８４を使用して弁体を弁座へ連続的に押付け、また、遠心力を使用して付勢バネ８４の力に打ち勝ち、所定の車両速度のときに遠心弁７８を開く。
【００４０】
上述した実施態様は、磁気エレメント３０による圧縮機３２の１回の通過毎に、１回の吸込み行程と１回の出力行程とから成る圧縮機の１サイクルを採用する。そのような実施態様では、圧縮機が磁気エレメント３０を通過する期間中、吸込み行程のような行程が１回生じる。他の行程は、ホイール回転の残りの期間中に生じる。他の実施態様では、入力行程と出力行程を逆にしてもよい。しかしながら、図８は、圧縮機３２による磁気エレメント３０、３８の１回の通過について２回の圧縮機サイクルを形成する磁気形態を示す。圧縮機３２は、磁気エレメント３０、３８の２個の分離された極８７を通過する。それぞれの極８７の通過により、圧縮機３２において吸込み行程および出力行程の一方が開始される。圧縮機３２が２個の極８７間を通過している間、磁気エレメント３０、３８からの磁場３６は弱くなり、付勢力により入力行程及び出力行程の他方が開始される。極８７間の空間、ホイール１４の回転速度、及び行程の速度が適切に釣り合っている場合、圧縮機３２が第２の極８７に達して、他の吸込み行程を開始する前に、最初の２つの行程が終了する。ある形態の場合では、１回以上の圧縮機サイクルを、ホイールの１回転中に完了することができる。
【００４１】
反対極性の磁場は、磁化されない強磁性物質へは同一の吸引効果を有する一方で、磁極８７の配置にもよるが、反対極性の磁場は、永久磁石を吸引または反発する。同様でない極は吸引し、同様な極は反発する。従って、ピストンベース５３が永久磁石である場合のように、アクチュエータ３５が磁性である場合、圧縮機３２は、相対的移動の方向に分離された、固定磁気エレメント３０の２個の反対の極８７を通過すると、吸込み行程と出力行程とを交互に実施する。この結果は付勢力なしに実現してもよく、ホイールの回転毎に２つの行程を生じる。付勢力の無い実施態様では、上述のように圧力限定弁７４を使用して、所望のタイヤ膨張圧力を設定かつ調節してもよい。
【００４２】
上述の実施態様の全ては、磁気的に駆動される圧縮機を使用する。下記の実施態様は、電気コイル１０４を使用して、磁気エレメント３０の磁場３６を通過し、ついでコイル１０４により受容された誘導電気エネルギーを電気的に駆動される圧縮機１１０へ伝達する。図９には、コイル１０４を示す典型的な配置が図示され、そのコイルは、ホイールハブ９９上に取付けられ、かつ出力空気を空気チューブ７０を経て弁軸７２へ送る電気的に駆動される圧縮機１１０へワイヤ９８により接続される。電気コイル１０４が磁場３６を通過するとき、磁場３６がコイル１０４よりも幅広の場合に、コイル１０４が磁場３６に入るときに一方の極性のパルスが誘導され、およびコイル１０４が磁場３６から離れるときに反対方向の極性のパルスが誘導される。さらに、それらのパルスが十分に離れている場合、それぞれのパルスは、吸込み行程を駆動し、かつホイールの１回転において圧縮機の２サイクルを生成することも可能であり、それぞれのパルスは、コイル１０４ではなく圧縮機３２が磁場３６を通過する場合に、前述の実施態様においても有効に作用する。そのような電気パルスは、電気的に駆動される圧縮機１１０を直接駆動してもよい。殆ど全ての磁気的に駆動される圧縮機の形態を、磁気的に駆動される圧縮機３２により必要とされる磁場の種類を生成する電磁石３８を装着することにより、電気的に駆動される圧縮機へと変更してもよい。
【００４３】
図１０は、図９における配置を使用する実施態様を示す。圧縮機１１０は、出力行程を駆動する付勢力を生成する付勢部材６０として圧縮バネ６２を使用する。付勢力を使用することの代案は、圧力作動式スイッチ７６を使用して所望の膨張圧力を達成することである。スイッチ７６は、出力圧力が所望のタイヤ膨張圧力よりも高いときに、圧縮機１１０の出力ポート６６内の圧力を検知するセンサにより作動され、コイル１０４から圧縮機１１０への回路１１１を開く。これにより、圧縮機１１０の作動が停止される。圧縮機１１０が、図９に示されるように、ホイールハブ９９上に取付けられるとき、遠心弁７８は、適切な作動のために、回転軸２６からかなり離れて位置決めされ、他の空気チューブ７０により圧縮機１１０の吸込みポート８８と流体連通し得る。吸込み空気チューブ７０には追加対策としてフィルタ物質が充填されてもよい。
【００４４】
電子電源１１２を、電気コイル１０４から受容される電力を、任意の型式の電気的に駆動される圧縮機１１０を駆動するのに最も適した形態へ変換するために、設けてもよい。上述のように、上述の磁気的に駆動される圧縮機３２の実施態様のいずれかを、図１０に示されるように、電磁石３８を装着することにより、電気的に駆動される圧縮機１１０へ変換してもよい。ダイアフラム圧縮機、電磁駆動圧縮機、パルスモータ圧縮機、もしくはＤＣまたはＡＣモータ駆動圧縮機のような、任意の種類の電気的に駆動される圧縮機を使用してもよい。電気エネルギーは、コンデンサにより、またはコイル１０４からの整流されたパルスにより充電されたままにされる、小型充電式バッテリ１１４により貯蔵される。
【００４５】
更に、電磁石３８は、電磁石の巻線１１６を通して電流の方向を反転することにより、電磁石の極８７の極性を変更するように構成することで、より多くの構成を実現してもよい。付勢力を有する磁化されないアクチュエータ３５、及び相対移動の方向に広く分離された２個の広い極８７を有する磁気エレメント３０は、圧縮機３２による磁気エレメント３０の完全な１回の通過の間に、圧縮機の２サイクルを達成する。図１０に示されるように、電気コイル１０４の出力が、圧縮機１１０を駆動する電磁石３８へ送られる場合、かつピストンベース５３が永久磁石である場合、交互に極性が変わる２個のパルスは、付勢部材６０無しに、磁石３７を介したコイル１０４の１回の通過から圧縮機の１サイクルを駆動する。図１０に示されるように、コイル１０４から圧縮機までの直接電気接続を設けてもよい。図８の磁気エレメントの形態の場合、１回の通過により、反対方向極性の４個の誘導パルスが生成され、それらのパルスは、ホイールの１回転について圧縮機の２回の完全なサイクルを実施する。
【００４６】
加えて、磁気的に駆動される圧縮機３２を増強するために、遠心弁７８、圧力作動式スイッチ、および付勢力圧力調節部材を含む、上述の手段のいずれも、電気的に駆動される圧縮機１１０へ付加してもよい。図１０の形態がＴＰＭＳに使用される場合、スイッチ７６と同様なスイッチを、ＴＰＭＳコントローラにより駆動して、圧力―温度の関係を一層高度に制御できるようにしてもよい。
【００４７】
図１１と１２は、磁気エレメント３０用の電磁石３８、磁場を通過する電気コイル１０４、及び電気的に駆動される圧縮機１１０を使用する他の実施態様を示す。中央コントローラ１００は、コイルが電磁石３８を通過するときに、全てのホイールについて、電流パルスを車両バッテリ４２から電磁石３８へ送る。電磁石３８と電気コイル１０４の組合せは、２個のコア部材を有する断続分割パルス変換器１０２を形成する。電磁石巻線１１６を有する一方のコア部材が、ホイールアッセンブリ１０上に固定される。他方のコア部材は、電気コイル１０４の一部分であり、ホイール２２と共に回転して、ホイールの回転毎に１回、固定コア部材に近接して通過する。分割変換器１０２は、コイル１０４が磁気エレメント３０を通過している間に機能する。電磁石巻線１１６は、分割パルス変換器１０２の一次巻線であり、また電気コイル１０４は、二次巻線１１８である。電気コイル１０４は、一次巻線１１６内の電流パルスにより生じた磁場を通過するが、二次巻線１１８内に誘導される電圧パルスは、ワイヤにより、電気的に駆動される圧縮機１１０へ送られて、圧縮機の１サイクルを開始する。圧力作動式スイッチ７６または圧力限定弁７４または付勢力は、出力圧力を所望のタイヤ膨張圧力に制限し得る。電気的に駆動される圧縮機１１０は、ホイール２２上の任意の箇所、好ましくは、ホイールハブ９９上に位置決めされる。
【００４８】
図１３は、ホイール上コントローラ１２０、ホイール上電源１１２、簡単なドライバ表示器１２８及び小型充電式バッテリ１１４を付加して、図１２の実施態様を拡張したものである。上述したように、電源１１２は、任意の種類の電気的に駆動される圧縮機の使用を可能にし、任意のホイール上電子機器へ電力を供給する。典型的にはマイクロプロセッサであるホイール上コントローラ１２０は、圧縮機の作動と、断続変換器１０２により実現される二方向データ通信機能とを制御する。ホイール上コントローラは、中央コントローラ１００からの制御命令を受信する。中央コントローラは、圧縮機１１０の利用率及び出力流量の少なくともいずれかに関するデータを送信する。出力ポート６６内のセンサから求められる流量は、中央コントローラ１００へ送信される。中央コントローラ１００は、任意のホイールの利用率または流量が、所定の期間に所定のしきい値を超えるときに、漏れの可能性を示唆する警告をドライバ表示器１２８へ送信する。同様に、中央コントローラは、所定の期間にホイールの利用率または低量がゼロになったとき、装置１２の故障の可能性を示唆する警告をドライバ表示器１２８へ送信する。その警告は、関与するホイールと警告の内容を示す。図１３と１４に図示される小型充電式バッテリ１１４は、電源１１２内の充電回路により充電されたままにされ、２つの重要な機能を付加する。バッテリは、任意のホイール上電子機器用の電力貯蔵と平滑化を提供し、漏れが疑われるタイヤに対して、短期間での最大速度の圧縮機作動のために非常用電力を供給する。通常作動において、断続変換器１０２を介した電力伝達の低い利用率は、圧縮機の作動を、通常の漏れを置換するに足る作動に制限する。ドライバーに漏れの疑いが知らされた場合のような非常時において、圧縮機は、バッテリ１１４が完全に放電されるまで、バッテリ１１４からの連続給電の状態で、その最高の速度で作動される。これにより、漏れタイヤがパンクする前にドライバーが安全な停止場所を見出す時間がより多くとれる。ＴＰＭＳは、ホイール上電子機器へ給電するために、ホイール２２と、車両バッテリ及び充電式バッテリ１１４との間に二方向通信を使用してもよい。
【００４９】
図１３の実施態様において温度及び圧力センサ９０、１２４をタイヤに付加することより、任意のタイヤ１４における重度の膨張不足をドライバーへ警告する、ＴＰＭＳの一次機能を追加することができる。しかしながら、ＴＰＭＳのような警告の価値は大幅に減少する。その理由は、タイヤのかなりの漏れまたは装置の故障が無い限り、重度の膨張不足は、この実施態様においては殆ど生じ得ないからである。なお、そのような漏れや故障は、タイヤ内センサが無くても検知可能であり、また、ドライバーへ警告を引き起こすことが可能である。
【００５０】
図１４は、図１３における実施態様と同一の機能を有する実施態様を図示する。しかしながら、磁気的に駆動される圧縮機３２および電気コイル１０４は、磁場を別個に通過する。かくして、磁気的に駆動される圧縮機３２は、電気的に駆動される圧縮機１１０の代わりに使用される。コイル１０４および電源１１２は、電子機器および充電式バッテリ用だけに機能し、圧縮機３２用には機能しない。
【００５１】
当業者により理解されるように、上述の実施態様は種々に変更可能である。たとえば、複数のパルスを、電磁石３８を通じて圧縮機３２またはコイル１０４を１回通過させる間に供給してもよく、また、磁気エレメント３０をホイール２２のアッセンブリ１０の任意の固定部材１６（非回転部材）上に取付け、アッセンブリ１０に対して、磁気エレメント３０を、回転する圧縮機３２またはコイル１０４の十分近くに位置決めしてもよい。また、ホイール２２と共に回転し、磁気エレメント３０の近くを通過する圧縮機３２または電気コイル１０４を、任意の箇所へ位置決めしてもよい。また、上述した実施態様のいずれにおいても、１個のホイールアッセンブリ１０上に、複数の磁気エレメント３０及び／又は複数の圧縮機３２もしくは電気コイル１０４を使用することができる。本装置は、膨張式タイヤを有する任意の型式の車両のホイール上に使用可能であり、種々の種類と形態の磁石３０、圧縮機３０、１１０、及び電気コイル１０４が使用可能である。また、磁石３０、圧縮機３２、１１０、付勢力手段、圧力限定手段、入力及び出力手段、逆止弁、エレメント取付け手段及び構成は、種々の組合せを使用することができる。
【００５２】
上述の手段の組合せの大部分は、一部の機能を省略しても、明らかに依然有効である。圧縮機３２、１１０を駆動する手段は、本発明の重要な機能の１つであるが、圧縮機３２、１１０の種類を必ずしも必要としない、（したがって、ダイアフラム、圧縮機、モータ駆動圧縮機、電磁圧縮機、および他の型式の圧縮機も、本発明の実施態様における実施可能な圧縮機として代替してもよい）。
【００５３】
上述の説明は、一例として示され、限定するものではない。上述の説明が示されると、当業者は、本発明の実施態様を利用または変更する種々の方法を含む、本明細書で説明された本発明の範囲と思想内にある変形態様を考案し得る。さらに、本明細書で説明された実施態様の種々の機能は、そのままで、または互いに組合せを変えて使用できるものであり、特定の組合せを限定しようとするものではない。かくして、特許請求の範囲は、図示された実施態様により限定されない。他の変更態様を、本明細書に示された教示を利用して種々の方法で実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】種々の温度における製造業者が推薦した低温圧力（ＭＲＣＰ）に基づいて４つの異なる空気量が充填されたタイヤにおける、圧力−温度線に沿う空気圧力と温度との関係を示すグラフである。
【図２】代表的な自動車ホイールアッセンブリの部分断面図であり、ホイールの回転が磁気エレメントと圧縮機を隣接させた時点における、本発明の実施態様に従う、固定ディスクブレーキキャリパハウジング上の磁気エレメントと、ホイール上に位置決めされる磁気的に駆動される圧縮機との典型的な位置を示す。
【図３】図２の磁気エレメントと圧縮機の配置を一層詳細に図示する斜視図である。
【図４】固定永久磁石に隣接する位置において具体的に示される、磁気アクチュエータと付勢磁石とを有する、シリンダとピストンを備えた圧縮機の断面図である。
【図５】固定電磁石と磁気的に駆動される圧縮機とを有する自動車ホイールアッセンブリ上の他の典型的な配置の部分断面図であり、圧縮機出力部が、空気チューブによりタイヤ弁軸へ接続される。
【図６Ａ】固定電磁石を通過するときの、磁気ダイアフラム圧縮機の吸気位置の断面図である。
【図６Ｂ】出力部が、図５に示す空気チューブによりタイヤ弁軸へ接続される磁気ダイアフラム圧縮機の出力位置の断面図である。
【図７】固定電磁石へ隣接するときの圧縮機の断面図であり、ピストン上の付勢力が圧縮機の回転動作の遠心力により発生される。
【図８】電磁石の各極を通過することにより作動される磁気的に駆動される圧縮機の斜視図である。
【図９】代表的な自動車ホイールアッセンブリの部分断面図であり、固定永久磁石がホイールアッセンブリのドラムブレーキ裏当てプレート上に取付けられ、該アッセンブリにおいて、ホイールリム上に取付けられた電気コイルが磁気エレメントに近接して通過し、該電気コイルは、ホイールハブ上に位置決めされて電気的に駆動される圧縮機と電気的に接続され、かつ空気チューブを経て弁軸と流体連通している。
【図１０】図９における配置の概略線図であり、電源と充電式バッテリの任意選択追加を示し、かつ圧縮バネとして具体的に示される付勢部材の使用を示す。
【図１１】部分自動車ホイールアッセンブリの断面図であり、そのアッセンブリは、ディスクブレーキキャリパハウジング上に取付けられる電磁石、およびホイールスポーク上に取付けられる電気コイルを有し、それにより、電力を車両からホイールへ伝達し、かつホイールと車両上の中央コントローラとの間を連通する断続分割変換器を形成する。
【図１２】誘導された電気パルスを電気的に駆動される圧縮機へ直接供給する断続分割パルス変換器を形成する電磁石と電気コイルの概略線図である。
【図１３】断続分割パルス変換器を使用する実施態様の概略線図であり、変換器は、電力を車両から伝達して、電気的に駆動される圧縮機とホイール上の電子機器を作動し、かつパルス符号化されたデータを、車両フレームとホイールとの間で双方向に送信して、ドライバーへ漏れまたは故障の疑いを警告する。
【図１４】図１３におけるような実施態様の概略線図であり、磁気的に駆動される圧縮機と電気コイルとが、電磁石を順次通過し、電気コイルは、ホイール上の電子機器だけに電力を供給し、かつ車両とホイールとの間に警告と制御データの双方向パルス符号化通信を実現する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年7月19日(2006.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のホイール上に取付けられたタイヤの内部の所望の膨張圧力を維持する装置であって、前記ホイールは、車両ホイールアッセンブリの固定部材に回転自在に接続され、かつ回転軸を規定し、当該装置は、
前記回転軸から半径方向距離において前記固定部材に取付けられ、磁場を生成する少なくとも１個の磁気エレメントと、
前記ホイール上に取付けられ、かつ前記ホイールの回転毎に前記磁場を通過するように前記磁気エレメントに対し前記回転軸から半径方向に配設されて磁気的に駆動される空気圧縮機であって、大気及び前記タイヤの内部と流体連通し、大気から空気を吸込み、圧縮された空気を前記磁場の通過に応答して前記タイヤの内部へ送入するように動作する空気圧縮機と、
前記圧縮機の出力圧力をホイール外の補助手段なしに前記所望の膨張圧力に調節する手段と、
を備える、装置。
【請求項２】
前記圧縮機は更に、
可変のチャンバ容積を形成する圧縮チャンバと、
前記チャンバ容積を増減させるように動作するアクチュエータであって、吸込み行程を実施して前記チャンバ容積を増加させることにより吸込み逆止弁を通して周囲から空気を吸込み、出力行程を実施して前記チャンバ容積を減少させることにより出力逆止弁を通して空気を放出するように動作するアクチュエータと、
前記アクチュエータに第１及び第２の抗力を交互に加える手段であって、前記第１及び第２の抗力の一方は前記チャンバ容積を増加させ、前記第１及び第２の抗力の他方は前記チャンバ容積を減少させ、前記第１及び第２の抗力の少なくとも一方は前記圧縮機が前記磁場を通過すると生成される、前記アクチュエータに第１及び第２の抗力を交互に加える手段と、
を含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記圧縮機は更に、シリンダとピストンとを含み、前記ピストンは、前記シリンダ内で摺動自在に位置決めされており、前記ピストンは、前記吸込み行程中に前記シリンダ内の吸込み位置まで移動して前記チャンバ容積を増加させることにより前記シリンダ内に空気を吸込み、前記出力行程中に前記シリンダ内の出力位置まで移動して前記チャンバ容積を減少させることにより、圧縮された空気を前記タイヤ内に送入するように動作し、前記吸込み行程と前記出力行程のいずれかは、前記圧縮機による前記磁場の通過に応答して実施される、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記圧縮チャンバは、前記アクチュエータにより片側へ押付けられ、前記アクチュエータは、屈曲自在の磁気的に有感のダイアフラムであり、前記アクチュエータは、前記吸込み行程中に吸込み位置まで移動すると、前記チャンバ容積を増加させて吸込弁を介して前記圧縮チャンバ内に空気を吸込み、前記出力行程中に出力位置まで移動すると、前記チャンバ容積を減少させて出力弁を介して前記圧縮チャンバから圧縮された空気を放出するように動作し、前記吸込み行程と前記出力行程のいずれかは、前記圧縮機による前記磁場の通過に応答して実施される、請求項２記載の装置。
【請求項５】
２個の磁気エレメントを備え、前記圧縮機は前記ホイールの１回転中に前記２個の磁気エレメントにより生成される２つの磁場を通過し、両磁場は、前記アクチュエータが前記吸込み行程と前記出力行程の一方を実施すると前記第１の抗力を生じさせ、前記圧縮機が前記２個の磁気エレメントの中間に移動した際に前記アクチュエータが前記吸込み行程と前記出力行程の他方を実施すると前記第２の抗力が生成され、前記第１及び第２の抗力の交互の生成により前記チャンバ容積は１回のホイール回転中に２回増減する、請求項２記載の装置。
【請求項６】
複数の磁気エレメントが反対方向の極性の磁場を連続的に生成するように構成され、前記圧縮機は、前記反対方向の極性の磁場を通して前記ホイールの１回転中に通過し、前記アクチュエータは、前記反対方向の極性の磁場に応答して前記吸込み行程と前記出力行程を実施する、請求項２記載の装置。
【請求項７】
前記第２の抗力は、１個以上の永久磁石により生成される連続的な付勢力であり、かつ前記第２の抗力は、前記圧縮機が前記磁場を通過する際に生成される前記第１の抗力により打ち負かされるように設定されており、前記アクチュエータは、前記第２の抗力により、前記磁場を通過後に前記吸込み行程と前記出力行程の一方を実施する、請求項２記載の装置。
【請求項８】
前記第２の抗力は、バネ押圧部材により生成される付勢力であり、かつ前記第２の抗力は、前記圧縮機が前記磁場を通過する際に生成される前記第１の抗力により打ち負かされるように設定されており、前記アクチュエータは、前記第２の抗力により、前記磁場を通過後に前記吸込み行程と前記出力行程の一方を実施する、請求項２記載の装置。
【請求項９】
前記第２の抗力は、前記ホイールの回転軸の周りの前記圧縮機の回転により前記アクチュエータ上に連続的に生成される遠心力であり、前記アクチュエータは、前記第２の抗力により、前記磁場を通過後に前記吸込み行程と前記出力行程の一方を実施する、請求項２記載の装置。
【請求項１０】
前記第２の抗力は、前記タイヤの前記所望の膨張圧力を確立かつ調節するように設定されている、請求項２記載の装置。
【請求項１１】
前記圧縮機は、出力ポートと圧力限定弁とを更に含み、前記出力ポートは、前記出力弁が開いている状態で前記圧縮チャンバと流体連通し、前記圧力限定弁は、前記出力ポートと前記圧縮チャンバのいずれかと流体連通し、前記圧力限定弁は、前記出力圧力が前記所望の膨張圧力を超えるときに前記出力ポートと前記圧縮チャンバのそれぞれから空気を大気へ放出することにより前記出力ポートと前記圧縮チャンバのそれぞれ内部の空気の前記出力圧力を前記所望の膨張圧力まで減少させるように動作する、請求項２記載の装置。
【請求項１２】
前記圧縮機の出力圧力を調節する前記手段は、前記所望の膨張圧力の手動調節を許容する、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記圧縮機の出力圧力を調節する前記手段は、前記タイヤ内の空気の温度の関数として前記所望の膨張圧力を変更する、請求項１記載の装置。
【請求項１４】
前記所望の膨張圧力は、前記タイヤ内の空気の温度と共に変化して前記タイヤ内の空気の一定の質量を維持する、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記圧縮機は、吸込みポートと遠心弁とを含み、前記吸込みポートは、大気と流体連通し、前記遠心弁は、前記ホイールが所定の速度未満で回転している間、前記吸込みポートを介した前記圧縮機内への全ての空気の流入を遮断するように動作する、請求項２記載の装置。
【請求項１６】
前記磁気エレメントは、車両フレーム上の中央コントローラにより制御される電磁石であり、前記中央コントローラは、車両バッテリから電流を受け取り、前記電磁石の巻線に前記電流を流すことで磁場を発生させ、前記電磁石は、前記圧縮機が前記磁場を通過している期間だけ前記電流を発生するように動作する、請求項２記載の装置。
【請求項１７】
前記アクチュエータは永久磁石であり、前記電磁石の２個の極によって反対方向の極性の複数の磁場が生成され、それら複数の磁場は、前記永久磁石アクチュエータ上で第１及び第２の吸引及び反発の反対方向の力を生成する前記圧縮機により連続して通過される、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
車両のホイール上に取付けられたタイヤの内部の所望の膨張圧力を維持する装置であって、前記ホイールは、車両ホイールアッセンブリの固定部材に回転自在に接続され、かつ回転軸を規定し、当該装置は、
前記回転軸から半径方向距離において前記固定部材に取付けられ、磁場を生成する少なくとも１個の磁気エレメントと、
前記ホイール上に取付けられ、かつ前記ホイールの回転毎に前記磁場を通過するように前記磁気エレメントに対し前記回転軸から半径方向に配設された少なくとも１個の電気コイルであって、前記磁場の通過によってコイル内に電圧変動を誘導し、ホイール上の電子エレメントを駆動すべく前記電圧変動を出力するように動作する少なくとも１個の電気コイルと、
前記圧縮機の出力圧力をホイール外の補助手段なしに前記所望の膨張圧力に調節する手段と、
を備え、前記ホイール上の電子エレメントが、
前記ホイール上に取付けられ、前記電気コイル内に誘導された前記電圧変動により駆動される空気圧縮機と、
前記圧縮機の作動を制御するコントローラと、
車両のドライバーが、望ましくない圧力を是正し得るように、前記タイヤの圧力状態を前記ドライバーへ通知するタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）の電子エレメントと、
の少なくともいずれかを含む、装置。
【請求項１９】
前記コイルと電気的に接続されたホイール上の電子電源を更に備え、前記電源は、前記コイル内に誘導される電圧変動を受入れて、前記コイルからの前記電圧変動を、前記ホイール上の電力要求量を満たす電気的な形態に変換するように動作する、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記ホイール上の電源により、ホイール上の充電式電気エネルギー貯蔵手段が充電され、該貯蔵手段は、ホイール上の電子エレメントへ電力を供給するように動作する、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
大気及び前記タイヤの内部と流体連通している電気的に駆動される空気圧縮機を備え、該圧縮機は、所望のタイヤ膨張圧力の維持が必要なときに、大気から空気を吸込み、前記タイヤの内部へ圧縮された空気を出力するように動作する、請求項１８記載の装置。
【請求項２２】
前記出力圧力を調節する前記手段は圧力限定スイッチを含み、該圧力限定スイッチは、タイヤ圧により作動され、かつ前記圧縮機、並びに前記コイル及び前記ホイール上電源のいずれかと電気的に接続されている、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記圧縮機の出力圧力を前記所望のタイヤ膨張圧力に調節する前記手段は、前記タイヤ内の空気の温度の関数として前記所望の膨張圧力を変更する、請求項２１記載の装置。
【請求項２４】
前記所望の膨張圧力は、前記タイヤ内の一定の質量の空気を維持するように、前記タイヤ内の空気の温度の関数として変更される、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
固定部材上に取付けられた前記磁気エレメントは電磁石であり、該電磁石は、断続分割変換器の一次巻線として動作し、前記電気コイルは前記分割変換器の二次巻線を形成し、前記分割変換器は、前記一次と二次の巻線が磁気連通しているときに動作し、かつ、前記車両から前記ホイールへの電力の伝達、及び前記車両と前記ホイールとの間の二方向パルスデータ通信の形成のいずれかを実施するように動作する、請求項１８記載の装置。
【請求項２６】
前記車両上に取付けられ、かつ車両バッテリから電力を受入れて、前記電力を変換し、かつ一定の一次巻線へ供給して、対応する二次巻線内に関連する電圧出力を誘導するように動作する中央コントローラと、
前記車両のそれぞれのホイール上のホイール上電源であって、それぞれの電源は、前記対応する二次巻線の電圧出力を受入れ、かつ前記電圧出力を前記ホイール上の電力要求量を満たすのに必要とされる電気形態に変換するように動作する、ホイール上電源と、
前記一次と二次の巻線の相対的位置を検知し、それらの巻線が磁気連通している時点を予測する手段と、
を更に備える、請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記ホイール上電源は、ホイール上の電子エレメントへ電力を供給するホイール上充電式電気エネルギー貯蔵手段を充電する、請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
大気及び前記タイヤの内部と流体連通しており、大気から空気を吸込み、かつ圧縮された空気を前記タイヤの内部へ出力するように機能する電気的に駆動される空気圧縮機と、
前記圧縮機の出力圧力をホイール外の補助手段無しに前記所望の膨張圧力に調節する手段と、
を更に備える、請求項２５記載の装置。
【請求項２９】
前記出力圧力を調節する前記手段は圧力限定スイッチを含み、該圧力限定スイッチは、タイヤ圧により作動され、かつ前記圧縮機、並びに前記コイル及び前記ホイール上電源のいずれかと電気的に接続されている、請求項２８記載の装置。
【請求項３０】
前記圧縮機の出力圧力を前記所望のタイヤ膨張圧力に調節する前記手段は、前記タイヤ内の空気の温度の関数として前記所望の膨張圧力を変更する、請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
前記所望の膨張圧力は、前記タイヤ内の一定の質量の空気を維持するように、前記タイヤ内の空気の温度の関数として変更される、請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
前記車両上に取付けられ、かつ前記変換器が機能中に、それぞれのホイールアッセンブリ上の前記一次巻線との間でパルス符号化データを送受信するように動作する中央コントローラと、
前記車両のそれぞれのホイール上に取付けられ、かつ前記変換器が機能中に、それぞれのホイール上の前記二次巻線との間でパルス符号化データを送受信するように動作するホイール上コントローラと、
前記一次と二次の巻線の相対的位置を検知し、それらの巻線が磁気連通している時点を予測する手段と、
を更に備える、請求項２５記載の装置。
【請求項３３】
前記車両のそれぞれのホイール上に取付けられた空気圧縮機と、
前記車両上のそれぞれのホイール上に取付けられ、対応する二次巻線およびホイール上の電子エレメントの少なくともいずれかと電気的に接続されたホイール上電源と、
それぞれのホイール上に取付けられ、対応する二次巻線、対応するホイール上電源及び対応する圧縮機と電気的に接続されたホイール上コントローラであって、圧縮機の作動を検知して前記所望のタイヤ圧を維持し、前記圧縮機の作動に対応するデータを前記中央コントローラへ送信するように動作するホイール上コントローラと、
一定のホイールの疑わしい漏れ、または故障をドライバーへ通知するように動作するドライバ表示器と、
車両バッテリ、それぞれのホイールアッセンブリ上の前記一次巻線、及び前記ドライバ表示器と電気的に接続された中央コントローラであって、前記一定のホイール上の圧縮機作動が漏れを疑うに足るほど高速である場合、または故障を疑うに足るほど低速である場合を判断し、前記一定のホイール上の前記圧縮機の作動を表す前記ドライバ表示器へデータを送信するように動作する中央コントローラと、
を更に備える、請求項２５記載の装置。
【請求項３４】
前記車両上のそれぞれのホイール上に取付けられ、かつ対応する二次巻線及び少なくとも１個の対応するホイール上電子エレメントと電気的に接続されたホイール上電源と、
タイヤ圧とタイヤ温度を検知するタイヤセンサであって、それぞれのホイール上に配設され、前記ホイール上電源および前記ホイール上コントローラと電気的に接続されたタイヤセンサと、
前記対応する二次巻線、前記ホイール上の電源、及び前記タイヤセンサと電気的に接続された、それぞれのホイール上のホイール上コントローラであって、タイヤ圧と温度のデータを収集し、送信するように動作するホイール上コントローラと、
前記タイヤ圧と温度のデータをドライバーへ通知するように動作するドライバ表示器と、
車両バッテリ、それぞれのホイールアッセンブリ上の前記一次巻線、及び前記ドライバ表示器と電気的に接続された中央コントローラであって、前記対応するホイールのそれぞれの前記ホイール上コントローラから送信された前記タイヤ圧と温度のデータを受信し、前記タイヤ圧と温度のデータを前記ドライバ表示器へ送信するように動作する中央コントローラと、
を更に備える、請求項２５記載の装置。
【請求項３５】
調節される空気圧縮機を更に備える、請求項３４記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
車両タイヤの膨張不足は、危険であり、極めて有害であり、かつよくあることである。膨張不足は、米国において年間、数十万件の事故、数万件の傷害事故、および数百件の死亡事故に関与している。西暦２０００年において、多数のＳＵＶの横転と死亡者は、大幅な膨張不足タイヤに起因して、その問題が大きく注目された。膨張不足に関連する受入れできない高率の事故、傷害者および死亡者の削減を望み、米国議会は、新規の自動車ではタイヤが極度に膨張不足であるときには操作者に通知を行う警告システムを必要とする２０００年度トレッド法を通過させた。その結果、米国高速道路交通安全局（ＮＨＴＳＡ）は、２００７年度時点において、１０，０００ポンド未満の全ての新規の乗用車、トラック、多目的乗用車、またはバスが、タイヤが２５％以上膨張不足であるときにドライバーに警告するタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）を装備しなければならないことを要求する安全基準を提案した。そのプログラムは、年間１０億ドルを超える費用になるものと予測される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
しかしながら、このＴＰＭＳプログラムは、その予測値を達成した場合でも、膨張不足に関連する事故を約２０％削減するだけとみられる点で異論がある。多くの業界の専門家は、そのプログラムは一体役立つかどうかを疑っている。適切なタイヤ膨張を自動的に維持する装置は、膨張不足に起因する事故、傷害者および死亡者のほぼ全てを削減し得る。加えて、有効なタイヤ圧維持装置は、燃料効率を約２％向上し、かつタイヤトレッド磨耗を約５％減少するので、広く使用されるならば、その装置のコストに引き合うだけではなく、米国において年間数１０億ドルを節減するであろう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
図１に示されるように、タイヤ内の圧力は、１０°Ｆの温度の増減に従って約１ｐｓｉ増減する。通常、自動車が駆動されるとき、タイヤ内の温度は、サイドウオールの屈曲と道路接触からの摩擦とにより生じる熱により、その「低温」圧力（周囲温度における）より約２〜５ｐｓｉ高い値まで圧力を増加する。推奨される手動タイヤ膨張手順は、周囲温度における製造業者推薦低温圧力（ＭＲＣＰまたは「プラカード」圧力）までタイヤを毎月空気充填することである。実際に、タイヤは通常、少なく充填されることが多く、かつ走行からの暖温の間に充填される。毎日生じる可能性があり、かつ毎月通常生じる５０°Ｆの周囲温度の低下により、タイヤ圧が約５ｐｓｉ減少する。かくして、タイヤ圧は、毎月約１ｐｓｉの通常の漏れ率を考慮することなく、ＭＲＣＰより８ｐｓｉ低下し、典型的には２５％低下することが多い。大部分の膨張不足は、不十分な手動タイヤ圧維持によるものであり、また受入れできない率で人々を死亡させ、かつ人々に傷害を与えている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
自動タイヤ圧維持目標への２つの方法は、次の通りである。
１）一定の圧力：暖温タイヤ圧がその暖温目標値（ＭＲＣＰより約３ｐｓｉ高い）未満である場合に、空気を付加することにより、温度と関係なくＭＲＣＰを維持する。
２）一定の空気量：タイヤの温度と圧力が、関連するＰＴ線未満に低下するときに、圧力を付加することにより、選択された温度においてＭＲＣＰを生じるタイヤ内の空気量を維持する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
ここで図４を参照すると、圧縮機３２が磁場３６を通過するときの、固定永久磁石３７と圧縮機３２の断面図が図示される。圧縮機３２は、吸込弁４６、出力弁４８、遠心弁７８、吸込み空間部８６、および吸込みポート８８を備える。吸込みポート８８と遠心弁７８は、空気を圧縮機３２中に吸込むように機能する。吸込弁４６は、圧縮チャンバ３３中に空気を吸込むように機能し、また出力弁４８は、圧縮チャンバ３３からの空気を、タイヤ１４と流体連通している出力ポート６６に流入するように機能する。圧縮機３２は、吸込弁４６と出力弁４８を利用して、タイヤ１４の所望の膨張圧力を維持する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
タイヤの安全性に対する２つの代替方法として、以下のような本発明の実施態様を利用してもよい。第１に、ＭＲＣＰにおける所望の膨張圧力、または必要に応じて他の圧力を固定するようにしてもよい。そのために、圧縮機３２は、漏れ、または周囲温度の低下による圧力損失を補償するために、タイヤ１４へ空気を補給するように要求されてもよい。固定圧力方法の代替として、タイヤ１４内の空気量を一定に維持するようにしてもよい。具体的には、タイヤ１４内の空気粒子の質量を一定に維持するようにしてもよい。たとえば、圧縮機３２は、温度と共に付勢力を変更することにより、図１における選択されたＰＴ線９２に所望の膨張圧力を近似させてもよい。これは、タイヤ内において絶対温度に対する絶対圧力の比率を一定に維持することにより達成される。これにより、選択された平均周囲温度におけるＭＲＣＰを生じる空気量において、タイヤ１４内の空気量（質量）が一定に維持される。図１におけるそれぞれのＰＴ線９２は、一定の容積と仮定して、理想気体の法則（ＰＶ＝ｎＲＴ）に従うタイヤ１４内の特定の空気量のＰＴ関係を表す。たとえば、圧縮機３２は、６０°Ｆで水平ＭＲＣＰ３２ｐｓｉ線と交差するＰＴ線９２に従うように構成し得る。その線は、圧縮機３２用の所望のＰＴ線９２となる。タイヤ１４内の所望の空気量を維持するために、付勢力は温度と共に増加されて、所望の膨張圧力を温度と共に増加させる。付勢部材６０の取付けは、温度に関して付勢磁石６０の位置を変えることによって、温度に関しての付勢力を変えて選択されたＰＴ線に近似するように構成し得る。圧縮機３２は、タイヤ１４内の空気の圧力−温度（ＰＴ点）が所望のＰＴ線９２より下のときに、タイヤ１４へ空気を補給する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
装置１２の設置中において、圧縮機３２の付勢力は、使用領域に関する平均周囲温度でＭＲＣＰと交差する所望のＰＴ線９２（「圧縮機のＰＴ線」）に従うように選択又は調節される。タイヤ圧は、タイヤ内の空気量によって決まるＰＴ線上に通常とどまる。勿論、タイヤ１４内の空気量に対する圧縮機３２による時々の補給が、タイヤ１４内の漏れにより必要となる。言い換えれば、圧縮機３２は、タイヤ１４内の空気量を一定に維持し、タイヤ１４の圧力は、温度と共に変動し得る。この空気量一定方法は、タイヤに補給すべき空気を少なくすることができるため、単純な圧力一定方法に比べて、タイヤ圧力を所望の圧力のより近くに維持することができる。かくして、固定空気量の代案においては、空気が補給または放出（流出）されるときにだけ、タイヤは、より高いまたはより低いＰＴ線へ移動する。タイヤのＰＴ点が圧縮機のＰＴ線９２よりも低い場合、圧縮機３２は、ホイール２２の回転毎に少量の空気をタイヤ１４に圧縮送入する。タイヤのＰＴ点が圧縮機のＰＴ線９２よりも高い場合、空気はタイヤ１４に圧縮送入されないし、また通常の漏れは、タイヤのＰＴ点を圧縮機のＰＴ線９２まで下げる。この固定空気量範例を使用すると、圧縮機３２は、漏れ空気を置換し、かつタイヤ１４内の空気量をほぼ一定に維持するので、選択された圧縮機ＰＴ線９２上に空気量が保たれ、かつタイヤ１４へ補給すべき空気量が最小にされる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図５は、ドラムブレーキ裏当てプレート２０上に取付けられる電磁石３８と、ホイールスポーク９６上に取付けられ、圧縮機３２の出力ポート６６を弁軸７２へ接続する空気チューブ７０を有する圧縮機３２との典型的な取付けを示す。中央コントローラ１００は、車両バッテリ４２から電磁石巻線１１６へ電流を送り、圧縮機３２が磁場３６を通過する間に磁場３６を生成する。中央コントローラは、ホイール上に取付けられた小型信号磁石が圧縮機３２から既知の角度だけ通過するのを検知するために、ホール効果センサを使用して、ホイール上の圧縮機の位置と速度を求める。ついで、中央コントローラは、圧縮機の速度と位置、および圧縮機の次の通過の時間を求める。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図１１と１２は、磁気エレメント３０用の電磁石３８、及び磁場を通過し得る電気コイル１０４を使用する他の実施態様を示す。電磁石３８と電気コイル１０４の組合せは、２個のコア部材を有する断続分割パルス変換器１０２を形成する。なお、変換器１０２は、２個の別々の部材、即ち、変換器コア部分の一次巻線として機能する電磁石３８上の電磁巻線１１６と、二次巻線１０４及びコア部分として機能する電気コイル１０４とを備えてもよい。電磁石３８の一次巻線は、ホイールアッセンブリの固定エレメント上に取付けられる。電気コイル１０４の二次巻線は、ホイール２２上に取付けられ、ホイールの回転毎に一回、一次巻線近くを通過する。これによりコイル１０４内に電子電圧変動が誘導される。分割変換器１０２は、２個のコア部分が良好な磁気連通を形成するのに十分に近接している期間中において機能する。なお、本明細書で説明するように、変換器１０２は種々の方法で使用してもよい。たとえば、変換器１０２は、コントローラ、センサ、電気エネルギー貯蔵手段、及び／又は圧縮機のようなタイヤ圧維持に役立つ他の構成機器へ電力を供給してもよい。図１３に示されるように、ホイール上の変換器１０２の出力は、ホイール上の電子エレメントにより必要とされる形態で電力を供給するホイール上電源１１２へ給電したり、後で使用する電気エネルギーを貯蔵するために蓄電コンデンサまたは充電式バッテリ１１４を充電したりしてもよい。更に変換器１０２は、車両フレームとホイール２２との間で双方向にパルス符号化データを伝達してもよい。ＴＰＭＳに精通している者は、ＴＰＭＳと圧力維持手段（圧縮機１１０）の組合せとして図１４を認識する。図１４においては、変換器１０２が、ＴＰＭＳまたは圧縮機１１０またはそれらの両方の機能を果たす。ホイール上コントローラ１２０は、タイヤ内の圧力及び温度のセンサ９０、１２４からの情報に基づいて圧縮機１１０を制御する。圧力作動式スイッチ７６または圧力限定弁７４または付勢力は、出力圧力を所望のタイヤ膨張圧力に制限し得る。電気的に駆動される圧縮機１１０は、ホイール２２上の任意の箇所、好ましくは、ホイールハブ９９上に位置決めされる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図１３は、ホイール上コントローラ１２０、ホイール上電源１１２、簡単なドライバ表示器１２８及び小型充電式バッテリ１１４を付加して、図１２の実施態様を拡張したものである。上述したように、電源１１２は、任意の種類の電気的に駆動される圧縮機の使用を可能にし、任意のホイール上電子機器へ電力を供給する。典型的にはマイクロプロセッサであるホイール上コントローラ１２０は、圧縮機の作動と、断続変換器１０２により実現される二方向データ通信機能とを制御する。ホイール上コントローラは、中央コントローラ１００からの制御命令を受信する。中央コントローラは、圧縮機１１０の利用率及び出力流量の少なくともいずれかに関するデータを送信する。出力ポート６６内のセンサから求められる流量は、中央コントローラ１００へ送信される。中央コントローラ１００は、任意のホイールの利用率または流量が、所定の期間に所定のしきい値を超えるときに、漏れの可能性を示唆する警告をドライバ表示器１２８へ送信する。同様に、中央コントローラは、所定の期間にホイールの利用率または流量がゼロになったとき、装置１２の故障の可能性を示唆する警告をドライバ表示器１２８へ送信する。その警告は、関与するホイールと警告の内容を示す。図１３と１４に図示される小型充電式バッテリ１１４は、電源１１２内の充電回路により充電されたままにされ、２つの重要な機能を付加する。バッテリは、任意のホイール上電子機器用の電力貯蔵と平滑化を提供し、漏れが疑われるタイヤに対して、短期間での最大速度の圧縮機作動のために非常用電力を供給する。通常作動において、断続変換器１０２を介した電力伝達の低い利用率は、圧縮機の作動を、通常の漏れを置換するに足る作動に制限する。ドライバーに漏れの疑いが知らされた場合のような非常時において、圧縮機は、バッテリ１１４が完全に放電されるまで、バッテリ１１４からの連続給電の状態で、その最高の速度で作動される。これにより、漏れタイヤがパンクする前にドライバーが安全な停止場所を見出す時間がより多くとれる。ＴＰＭＳは、ホイール上電子機器へ給電するために、ホイール２２と、車両バッテリ及び充電式バッテリ１１４との間に二方向通信を使用してもよい。
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月9日(2007.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のホイール上に取付けられたタイヤの内部の所望の膨張圧力を維持する装置であって、前記ホイールは、車両ホイールアッセンブリの固定部材に回転自在に接続され、かつ回転軸を規定し、当該装置は、
前記回転軸から半径方向距離において前記固定部材に取付けられ、磁場を生成する少なくとも１個の磁気エレメントと、
前記ホイール上に取付けられ、かつ前記ホイールの回転毎に前記磁場を通過するように前記磁気エレメントに対し前記回転軸から半径方向に配設されて磁気的に駆動される空気圧縮機であって、大気及び前記タイヤの内部と流体連通し、大気から空気を吸込み、圧縮された空気を前記磁場の通過に応答して前記タイヤの内部へ送入するように動作する空気圧縮機と、
前記圧縮機の出力圧力をホイール外の補助手段なしに前記所望の膨張圧力に調節する手段と、
を備える、装置。
【請求項２】
前記圧縮機は更に、
可変のチャンバ容積を形成する圧縮チャンバと、
前記チャンバ容積を増減させるように動作するアクチュエータであって、吸込み行程を実施して前記チャンバ容積を増加させることにより吸込み逆止弁を通して周囲から空気を吸込み、出力行程を実施して前記チャンバ容積を減少させることにより出力逆止弁を通して空気を放出するように動作するアクチュエータと、
前記アクチュエータに第１及び第２の抗力を交互に加える手段であって、前記第１及び第２の抗力の一方は前記チャンバ容積を増加させ、前記第１及び第２の抗力の他方は前記チャンバ容積を減少させ、前記第１及び第２の抗力の少なくとも一方は前記圧縮機が前記磁場を通過すると生成される、前記アクチュエータに第１及び第２の抗力を交互に加える手段と、
を含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記圧縮機は更に、シリンダとピストンとを含み、前記ピストンは、前記シリンダ内で摺動自在に位置決めされており、前記ピストンは、前記吸込み行程中に前記シリンダ内の吸込み位置まで移動して前記チャンバ容積を増加させることにより前記シリンダ内に空気を吸込み、前記出力行程中に前記シリンダ内の出力位置まで移動して前記チャンバ容積を減少させることにより、圧縮された空気を前記タイヤ内に送入するように動作し、前記吸込み行程と前記出力行程のいずれかは、前記圧縮機による前記磁場の通過に応答して実施される、請求項２記載の装置。
【請求項４】
２個の磁気エレメントを備え、前記圧縮機は前記ホイールの１回転中に前記２個の磁気エレメントにより生成される２つの磁場を通過し、両磁場は、前記アクチュエータが前記吸込み行程と前記出力行程の一方を実施すると前記第１の抗力を生じさせ、前記圧縮機が前記２個の磁気エレメントの中間に移動した際に前記アクチュエータが前記吸込み行程と前記出力行程の他方を実施すると前記第２の抗力が生成され、前記第１及び第２の抗力の交互の生成により前記チャンバ容積は１回のホイール回転中に２回増減する、請求項２記載の装置。
【請求項５】
複数の磁気エレメントが反対方向の極性の磁場を連続的に生成するように構成され、前記圧縮機は、前記反対方向の極性の磁場を通して前記ホイールの１回転中に通過し、前記アクチュエータは、前記反対方向の極性の磁場に応答して前記吸込み行程と前記出力行程を実施する、請求項２記載の装置。
【請求項６】
前記第２の抗力は、１個以上の永久磁石により生成される連続的な付勢力であり、かつ前記第２の抗力は、前記圧縮機が前記磁場を通過する際に生成される前記第１の抗力により打ち負かされるように設定されており、前記アクチュエータは、前記第２の抗力により、前記磁場を通過後に前記吸込み行程と前記出力行程の一方を実施する、請求項２記載の装置。
【請求項７】
前記第２の抗力は、前記ホイールの回転軸の周りの前記圧縮機の回転により前記アクチュエータ上に連続的に生成される遠心力であり、前記アクチュエータは、前記第２の抗力により、前記磁場を通過後に前記吸込み行程と前記出力行程の一方を実施する、請求項２記載の装置。
【請求項８】
前記第２の抗力は、前記タイヤの前記所望の膨張圧力を確立かつ調節するように設定されている、請求項２記載の装置。
【請求項９】
前記圧縮機は、出力ポートと圧力限定弁とを更に含み、前記出力ポートは、前記出力弁が開いている状態で前記圧縮チャンバと流体連通し、前記圧力限定弁は、前記出力ポートと前記圧縮チャンバのいずれかと流体連通し、前記圧力限定弁は、前記出力圧力が前記所望の膨張圧力を超えるときに前記出力ポートと前記圧縮チャンバのそれぞれから空気を大気へ放出することにより前記出力ポートと前記圧縮チャンバのそれぞれ内部の空気の前記出力圧力を前記所望の膨張圧力まで減少させるように動作する、請求項２記載の装置。
【請求項１０】
前記圧縮機の出力圧力を調節する前記手段は、前記所望の膨張圧力の手動調節を許容する、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記圧縮機の出力圧力を調節する前記手段は、前記タイヤ内の空気の温度の関数として前記所望の膨張圧力を変更する、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記所望の膨張圧力は、前記タイヤ内の空気の温度と共に変化して前記タイヤ内の空気の一定の質量を維持する、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
車両のホイール上に取付けられたタイヤの内部の所望の膨張圧力を維持する装置であって、前記ホイールは、車両ホイールアッセンブリの固定部材に回転自在に接続され、かつ回転軸を規定し、当該装置は、
前記回転軸から半径方向距離において前記固定部材に取付けられ、磁場を生成する少なくとも１個の磁気エレメントと、
前記ホイール上に取付けられ、かつ前記ホイールの回転毎に前記磁場を通過するように前記磁気エレメントに対し前記回転軸から半径方向に配設されて磁気的に駆動される空気圧縮機であって、大気及び前記タイヤの内部と流体連通し、大気から空気を吸込み、圧縮された空気を前記磁場の通過に応答して前記タイヤの内部へ送入するように動作する空気圧縮機と、
前記圧縮機の出力圧力をホイール外の補助手段なしに前記所望の膨張圧力に調節する手段と、
可変のチャンバ容積を形成する圧縮チャンバと、
前記チャンバ容積を増減させるように動作するアクチュエータであって、吸込み行程を実施して前記チャンバ容積を増加させることにより吸込み逆止弁を通して周囲から空気を吸込み、出力行程を実施して前記チャンバ容積を減少させることにより出力逆止弁を通して空気を放出するように動作するアクチュエータと、
前記アクチュエータに第１及び第２の抗力を交互に加える手段であって、前記第１及び第２の抗力の一方は前記チャンバ容積を増加させ、前記第１及び第２の抗力の他方は前記チャンバ容積を減少させ、前記第１及び第２の抗力の少なくとも一方は前記圧縮機が前記磁場を通過すると生成される、前記アクチュエータに第１及び第２の抗力を交互に加える手段と、を備え、
前記圧縮機は、吸込みポートと遠心弁とを含み、前記吸込みポートは、大気と流体連通し、前記遠心弁は、前記ホイールが所定の速度未満で回転している間、前記吸込みポートを介した前記圧縮機内への全ての空気の流入を遮断するように動作する、装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
ホイールアッセンブリ１０は、ホイール２２と共に回転しない多くの部材を含み得る。例えばブレーキアッセンブリのようなそれらの部材の幾つかは、ホイールと非常に近接した状態を保持する。そのような部材は、以下で固定部材と呼ばれ、ホイールアッセンブリ１０に対する固定を意味する。それらの部材は、車両フレームに対して移動してもよいが、ホイールと共には回転しない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図２に示されるように、ホイールアッセンブリ１０は、ディスクブレーキキャリパハウジング１８や、図５に示すドラムブレーキ裏当てプレート２０等のような固定部材と、ホイールアッセンブリ１０の任意の他の種々の固定部材とを備える。更に図２と３は、ホイールアッセンブリ１０が、内部部分２４を形成するホイール２２と、回転軸２６とを備えることも示す。ホイール２２の内部部分２４は、ホイールリム２８またはホイールスポーク９６のような、ホイール２２に沿った多くの箇所を指してもよいことが意図される。タイヤ膨張装置１２は、固定部材上に少なくとも１個の磁気エレメント３０と、ホイール２２と共に回転する圧縮機３２とを備える。磁気エレメント３０は、回転軸２６から半径方向距離ｒにおいて固定部材上に取付けられる。図４に示す本発明の実施態様によれば、磁気エレメント３０は、磁気的に駆動される圧縮機３２がホイールの回転毎に１回通過する磁場３６を生成するように動作する。磁気エレメント３０は、図４に示すような固定永久磁石３７または図１０に示すような電磁石３８でもよい。電磁石３８は、車両バッテリ４２のような電源４０からの電流を受容することにより給電されてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
圧縮機３２は、ホイール２２の内部部分２４上に取付けられる。かくして、ホイール２２がホイールアッセンブリ１０の固定部材に対して回転すると、圧縮機３２は、ホイール２２の回転毎に磁場３６を通過する。圧縮機３２は、磁場３６の存在に応答して大気から空気を吸込み、その空気を圧縮し、その空気をタイヤ１４内に流入させることにより、タイヤ１４内の所望の膨張圧力を維持するように動作する。かくして、圧縮機３２は、大気及びタイヤ１４と流体連通している。圧縮機３２は、磁気圧縮機でもよい。圧縮機３２は、圧縮機本体４４を備える。図２，３及び４は、圧縮機３２が磁場を通過するときの磁気エレメント３０と圧縮機３２との関係を示す。これらの図に示されるように、磁気エレメント３０と圧縮機３２は、回転軸２６からほぼ同一の半径方向距離３４において配設され、圧縮機３２は、磁気エレメント３０に近接して通過するように位置決めされる。一般的な構成に対する種々の変更態様として、磁気エレメント３０と圧縮機３２との磁気連通をさらに向上させるように、かつ種々のホイールアッセンブリ１０上への取付けを容易にするように、実施することが意図される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図４に示される実施態様において、圧縮機３２は、圧縮チャンバ３３とアクチュエータを備える。圧縮チャンバ３３は、チャンバ容積部を形成し、その容積をアクチュエータの作用により増減する。圧縮機３２は、シリンダ５０とピストン５２とを備える。ピストン５２により占められることなく、中で空気が圧縮されるシリンダ５０の部分が、圧縮チャンバ３３と呼ばれる。ピストン５２は、図４に示されるように、ピストンベース５３を含む。図４と１０に示される実施態様において、アクチュエータは、ピストン５２のピストンベース５３である。ピストン５２は、入力位置と出力位置との間で往復動するように、シリンダ５０内で摺動的に位置決め自在である。出力位置は、図１０に示される。ピストンベース５３は、磁力に応答するように強磁性としてもよい。シリンダ５０は、吸込弁４６及び出力弁４８と流体連通している。更にシリンダ５０は、シリンダ軸５４を形成する。図２と３に示されるように、圧縮機３２には、回転軸２６に平行であるシリンダ軸５４が取付けられ、圧縮機のピストン５２の移動を、ホイール２２の回転により生じる遠心力に対して直交化させる。圧縮機３２は、磁石３０を通過するとき、矢印により示されるように、磁場３６の経路に従う磁束経路を通過する。磁場３６の磁束経路は、エアギャップ、強磁性ピストンベース５３及び永久磁石３７を通過する。尚、三次元現象として当該技術において周知である磁場３６は、図に示される二次元磁束経路により表せる。磁気エレメント３０を相対的移動の方向において圧縮機３２よりも幅広にして、圧縮機３２が磁場を通過するときに、全磁力が圧縮機３２へ加えられる時間を長くしてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図４を更に参照すると、圧縮機３２を通る空気経路は、所定の速度（たとえば、１５ｍｐｈ）未満の車両速度で付勢磁石６０により閉止される吸込みポート８８における遠心弁７８で始まり、その速度において、潜在的な液体または固体の汚染物が遠心力で吐き出されて、遠心弁７８を介したそれらの流入が防止される。所定の速度を超えると、遠心弁７８上の遠心力は、遠心弁７８を閉じたままにする磁気付勢力に打ち勝ち、遠心弁７８を開いて、清浄な空気を吸込み空間部８６に流入させる。遠心弁７８周りの圧縮機本体４４の形状は、空気媒介粒子をそらさせて、かつベルヌーイ効果による差圧を減少するために、空気流を変更するように決められてもよい。吸込み空間部８６は、遠心弁７８と吸込弁４６との間の圧縮機３２内の予備空間を占めてもよく、また、図６Ａ及び６Ｂに示されるように、空気は通すが水の通過は妨げる膜７９を含んでもよい。空気は、（図４に示されるように）ピストン５２内にあるか、または（図６Ａに示されるように）吸込み空間部８６内にある空気フィルタ８０を通過して流れ、ついで吸込弁４６を通して圧縮チャンバ３３内に流入し得る。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
ピストン５２の吸込み行程は、圧縮機３２が磁場を通過して、ピストンベース５３上の磁力がピストン５２をシリンダ５０の外方へ引くと生じる。ピストン５２の外方への移動により圧縮チャンバ３３の容積が増加して圧縮チャンバ３３内に部分真空が生じ、その真空により、吸込弁４６が開いて、空気がフィルタ８０を通して吸込み空間部８６から流入する。吸込み行程は、図４からも分かるように、ピストン５２が吸込み位置へ向けて移動すると実施される。吸込み位置は、圧縮チャンバ３３が実質的にほぼ最大チャンバ容積を有する状態でピストン５２が位置決めされるときに達成される。更にピストン５２は、出力行程中に出力位置へ向けて移動するときに、出力弁４８を経て空気をシリンダ５０からタイヤ１４内に吐き出すように動作し、その出力位置において、圧縮チャンバ３３が実質的にほぼ最小チャンバ容積を有する状態でピストン５２が位置決めされる。出力行程は、ピストン５２が磁気エレメント３０から離れるように移動して圧縮チャンバ３３の容積が減少し、シリンダ５０内の空気がそこから減圧排気されてタイヤ１４内に吐き出されるときに実施される。吸込弁４６及び出力弁４８は、好ましくは逆止弁である。かくして、シリンダ５０が空気を吸込むとき、出力逆止弁４８は、空気がタイヤ１４からシリンダ５０に流入しないことを保証する。更に、シリンダ５０がタイヤ１４内に空気を吐き出しているとき、吸込み逆止弁４６は、タイヤ１４の空気が吸込弁４６を通して流出しないことを保証する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明の他の実施態様によれば、図４に示されるように、２つの付勢磁石６０は強磁性ピストンベース５３（磁気アクチュエータ）に付勢力を加える。ピストンベース５３は、ピストンを出力位置に保持して圧縮チャンバ３３の容積を最小にする。図３と４に示されるように、圧縮機が固定磁石３７に隣接する位置に回転するとき、磁石３７によりピストンベース５３に加えられる磁力は付勢力に打ち勝ち、ピストン５２を吸込み行程で引き出して圧縮チャンバ３３の容積を最大にする。上述のように、これにより、圧縮チャンバ３３内に部分真空が生じて、空気が吸込み空間部８６から吸込み逆止弁４６を通して圧縮チャンバ３３内に引き込まれる。圧縮機３２が磁石３７を通過するとき、磁束は、図４における矢印により示されるように、エアギャップ、強磁性ピストンベース５３及び磁気エレメント３７を介した経路３６に従う。磁気エレメント３７を相対的移動の方向において圧縮機３２よりも幅広にして、圧縮機３２が磁場を通過するときに全磁力がピストンベース５３へ加えられる時間を長くしてもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
圧縮機が固定磁石３７を通過するとき、ピストンベース５３上の付勢力は、ピストン５２を出力行程上の出力位置まで戻す。圧縮チャンバ３３の容積が減少すると、空気が圧縮される。付勢力により生じる最大圧力が出力ポート６６内に現れるタイヤ圧未満の場合、出力弁４８は閉じたままであり、空気はタイヤ１４内に流入しない。付勢力により圧縮チャンバ３３内に生じる圧力がタイヤ圧を超える場合、出力弁４８が開いて、空気が出力ポート６６に流入する。かくして、付勢力を所望の膨張圧力に選択または調節することにより、最大圧力がタイヤ１４に加えられ、所望のタイヤ膨張圧力が達成される。たとえば、ピストンベース上の付勢力が１．７ポンドであり、ピストン面積が０．０５平方インチである場合、付勢圧力は３４ｐｓｉとなり最大圧力が生成される。装置の付勢力は、平均周囲温度において、所望のタイヤ圧、典型的にはＭＲＣＰ（製造業者の推薦する低温圧力、すなわち「プラカード圧力」）に選択または調節される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
圧縮された空気は、図２、３及び４のように、リム２８の貫通部６４（孔）と流体連通して出力ポート６６からタイヤ１４に流入するか、または代わりに、図５に示されるように、空気チューブ７０により弁軸７２に流入する。図４に示されるように、吸込弁４６と出力弁４８は、２つの一方向逆止弁を形成してもよく、それらの弁により、弁が開放位置において故障の場合に、空気が圧縮機３２を通してタイヤ１４から逆流することが防止される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図５、９及び１１は、他の典型的な取付け配置を示し、図６Ａ、６Ｂ、７及び８は、磁気エレメント３０及び磁気的に駆動される圧縮機３２の他の典型的な実施態様を示す。これらの図は、実際的な構造説明図ではなく、概略的な概念説明図である。説明を簡易にするために、遠心弁、フィルタ、及び温度と共に所望の膨張圧力を変更する手段は、全ての場合について示していない。多くの実施態様において、圧縮機は、図２と３に示されるようにホイールリム２８に取付けられるか、または図９と１１に示されるようにホイールスポーク９６に取付けられる。圧縮機の出力は、図２と３に示されるように、リムにおける孔６４を通して出力ポート６６を装着することによりリム２８の直接貫通部によるか、またはホイールの弁軸７２への空気チューブ７０によってもよい。磁気エレメント３０は、図２に示されるように、ブレーキハウジング１８に装着されるか、またはホイールアッセンブリ１０の任意の他の固定部材に装着され、そのアッセンブリ１０において圧縮機３２は、磁気エレメントに近接して通過するように取付けられる。磁気部材の形状とサイズは、多くの種々の形態を採用可能である。図７と１０は、遠心力を使用する種々の付勢手段、または付勢力用のバネを示す。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図５は、ドラムブレーキ裏当てプレート２０上に取付けられる電磁石３８と、ホイールスポーク９６上に取付けられ、圧縮機３２の出力ポート６６を弁軸７２へ接続する空気チューブ７０を有する圧縮機３２との典型的な取付けを示す。中央コントローラ１００は、車両バッテリ４１から、図８に示すような電磁石巻線１１６へ電流を送り、圧縮機３２が磁場３６を通過する間に磁場３６を生成する。中央コントローラは、ホイール上に取付けられた小型信号磁石が圧縮機３２から既知の角度だけ通過するのを検知するために、ホール効果センサを使用して、ホイール上の圧縮機の位置と速度を求める。ついで、中央コントローラは、圧縮機の速度と位置、および圧縮機の次の通過の時間を求める。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図６Ａと６Ｂを参照すると、電磁石３８の実施態様及び磁気的に駆動されるダイアフラム圧縮機３２の実施態様において、図６Ａは吸込み位置を示し、図６Ｂは出力位置を示している。これらの実施態様は図５の取付け形態に使用してもよい。この実施態様において、アクチュエータは、強磁性ダイアフラム５９である。ポート６６に装着される短い空気チューブが、出力空気を弁軸７２を経てタイヤ１４へ移送する。磁気エレメントは、単に永久磁石３７でもよいが、電磁石３８として示されている。ダイアフラム５９は好ましくは、屈曲自在のダイアフラム物質内に埋込まれる強磁性粒子から構成される。図６Ａは、磁気エレメント３８に隣接する圧縮機３２を示しており、その圧縮機３２において、屈曲自在の磁気アクチュエータ５９は、電磁石３８により吸込み位置まで磁気的に引かれ、吸込み空間部８６からフィルタ８０と吸込み逆止弁４６を通して空気を圧縮チャンバ３３内に引入れる。図６Ｂは、付勢磁石６０により出力位置に保持される屈曲自在の磁気ダイアフラム５９を示しており、ダイアフラム５９は、圧縮された出力空気を、出力逆止弁４８を通して圧縮チャンバ３３から押し出す。圧縮機本体４４は大部分が非磁性であるが、磁気エレメント３０と屈曲自在の磁気アクチュエータとの間のエアギャップを大幅に短くする２個の強磁性極エクステンダー６１を含む。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図７は、ピストンの出力行程を駆動する付勢力として、ピストン５２とピストンベース５３上に遠心力を使用する実施態様を示す。圧縮機３２は、シリンダ軸５４が回転軸２６と直交し、かつ回転軸２６の周りの圧縮機３２の回転により生じる遠心力と平行であるように配向される。そのために、遠心力は、ピストンベース５３とピストン５２上の連続的な付勢力として作用し、ピストン５２を出力位置へ向けて駆動し、圧縮チャンバ３３の容積を圧縮する。圧縮された空気は、出力弁４８と、ホイールリム２８を貫通する出力ポート６６とを通して流出する。磁気エレメントは、電磁石３８として示されるが、代わりに永久磁石とすることができる。圧縮機３２が電磁石３８を通過するとき、電磁石３８は、中央コントローラ１００によりパルス作動されて磁場３６を生成し、その磁場３６により、ピストンベース５３が吸込み行程上の吸込み位置へ向けて引かれ、ピストン５２上の遠心付勢力に打ち勝つ。遠心付勢力は、車両速度と共に変わるので、その圧力を所望の膨張圧力へ限定するのは有用でない。むしろ、圧力限定弁７４を、ピストン５２内に位置決めして、圧縮チャンバ３３内の圧力が所望のタイヤ膨張圧力を超えるときに、空気を圧縮チャンバ３３から吸込み空間部８６へ放出することにより、出力圧力を限定弁７４が開く圧力に限定するのがよい。図示される球体及びバネ式圧力限定弁７４は、図７に示されるようにシリンダ軸５４に直交して配向され、遠心力が限定弁７４の作動に影響するのを防止する。代わりに、圧力限定弁７４を出力ポート６６に装着して、出力ポート６６内の圧力が所望のタイヤ膨張圧力を超えるときに、空気を大気または吸込み空間部８６に放出してもよい。この場合、他の逆止弁をタイヤ１４と圧力限定弁７４との間に装着して、圧力限定弁７４の故障によりタイヤ１４から空気が大気または吸込み空間部８６に放出されるのを防止する。遠心弁７８は、円板形バネ８４を使用して弁体を弁座へ連続的に押付け、また、遠心力を使用して付勢バネ８４の力に打ち勝ち、所定の車両速度のときに遠心弁７８を開く。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
上述した実施態様は、磁気エレメント３０による圧縮機３２の１回の通過毎に、１回の吸込み行程と１回の出力行程とから成る圧縮機の１サイクルを採用する。そのような実施態様では、圧縮機が磁気エレメント３０を通過する期間中、吸込み行程のような行程が１回生じる。他の行程は、ホイール回転の残りの期間中に生じる。他の実施態様では、入力行程と出力行程を逆にしてもよい。しかしながら、図８は、圧縮機３２による磁気エレメント３８の１回の通過について２回の圧縮機サイクルを形成する磁気形態を示す。圧縮機３２は、磁気エレメント３８の２個の分離された極８７を通過する。それぞれの極８７の通過により、圧縮機３２において吸込み行程および出力行程の一方が開始される。圧縮機３２が２個の極８７間を通過している間、磁気エレメント３８からの磁場３６は弱くなり、付勢力により入力行程及び出力行程の他方が開始される。極８７間の空間、ホイール１４の回転速度、及び行程の速度が適切に釣り合っている場合、圧縮機３２が第２の極８７に達して、他の吸込み行程を開始する前に、最初の２つの行程が終了する。ある形態の場合では、１回以上の圧縮機サイクルを、ホイールの１回転中に完了することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
反対極性の磁場は、磁化されない強磁性物質へは同一の吸引効果を有する一方で、磁極８７の配置にもよるが、反対極性の磁場は、永久磁石を吸引または反発する。同様でない極は吸引し、同様な極は反発する。従って、ピストンベース５３が永久磁石である場合のように、アクチュエータが磁性である場合、圧縮機３２は、相対的移動の方向に分離された、固定磁気エレメント３０の２個の反対の極８７を通過すると、吸込み行程と出力行程とを交互に実施する。この結果は付勢力なしに実現してもよく、ホイールの回転毎に２つの行程を生じる。付勢力の無い実施態様では、上述のように圧力限定弁７４を使用して、所望のタイヤ膨張圧力を設定かつ調節してもよい。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図１０は、図９における配置を使用する実施態様を示す。圧縮機１１０は、出力行程を駆動する付勢力を生成する付勢部材として圧縮バネ６２を使用する。付勢力を使用することの代案は、圧力作動式スイッチ７６を使用して所望の膨張圧力を達成することである。スイッチ７６は、出力圧力が所望のタイヤ膨張圧力よりも高いときに、圧縮機１１０の出力ポート６６内の圧力を検知するセンサにより作動され、コイル１０４から圧縮機１１０への回路１１１を開く。これにより、圧縮機１１０の作動が停止される。圧縮機１１０が、図９に示されるように、ホイールハブ９９上に取付けられるとき、遠心弁７８は、適切な作動のために、回転軸２６からかなり離れて位置決めされ、他の空気チューブ７０により圧縮機１１０の吸込みポート８８と流体連通し得る。吸込み空気チューブ７０には追加対策としてフィルタ物質が充填されてもよい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
更に、電磁石３８は、電磁石の巻線１１６を通して電流の方向を反転することにより、電磁石の極８７の極性を変更するように構成することで、より多くの構成を実現してもよい。付勢力を有する磁化されないアクチュエータ、及び相対移動の方向に広く分離された２個の広い極８７を有する磁気エレメント３０は、圧縮機３２による磁気エレメント３０の完全な１回の通過の間に、圧縮機の２サイクルを達成する。図１０に示されるように、電気コイル１０４の出力が、圧縮機１１０を駆動する電磁石３８へ送られる場合、かつピストンベース５３が永久磁石である場合、交互に極性が変わる２個のパルスは、付勢部材６０無しに、磁石３０を介したコイル１０４の１回の通過から圧縮機の１サイクルを駆動する。図１０に示されるように、コイル１０４から圧縮機までの直接電気接続を設けてもよい。図８の磁気エレメントの形態の場合、１回の通過により、反対方向極性の４個の誘導パルスが生成され、それらのパルスは、ホイールの１回転について圧縮機の２回の完全なサイクルを実施する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図１１と１２は、磁気エレメント用の電磁石３８、及び磁場を通過し得る電気コイル１０４を使用する他の実施態様を示す。電磁石３８と電気コイル１０４の組合せは、２個のコア部材を有する断続分割パルス変換器１０２を形成する。なお、変換器１０２は、２個の別々の部材、即ち、変換器コア部分の一次巻線として機能する電磁石３８上の電磁巻線１１６と、二次巻線１０４及びコア部分として機能する電気コイル１０４とを備えてもよい。電磁石３８の一次巻線は、ホイールアッセンブリの固定エレメント上に取付けられる。電気コイル１０４の二次巻線は、ホイール２２上に取付けられ、ホイールの回転毎に一回、一次巻線近くを通過する。これによりコイル１０４内に電子電圧変動が誘導される。分割変換器１０２は、２個のコア部分が良好な磁気連通を形成するのに十分に近接している期間中において機能する。なお、本明細書で説明するように、変換器１０２は種々の方法で使用してもよい。たとえば、変換器１０２は、コントローラ、センサ、電気エネルギー貯蔵手段、及び／又は圧縮機のようなタイヤ圧維持に役立つ他の構成機器へ電力を供給してもよい。図１３に示されるように、ホイール上の変換器１０２の出力は、ホイール上の電子エレメントにより必要とされる形態で電力を供給するホイール上電源１１２へ給電したり、後で使用する電気エネルギーを貯蔵するために蓄電コンデンサまたは充電式バッテリ１１４を充電したりしてもよい。更に変換器１０２は、車両フレームとホイール２２との間で双方向にパルス符号化データを伝達してもよい。ＴＰＭＳに精通している者は、ＴＰＭＳと圧力維持手段（圧縮機１１０）の組合せとして図１４を認識する。図１４においては、変換器１０２が、ＴＰＭＳまたは圧縮機１１０またはそれらの両方の機能を果たす。ホイール上コントローラ１２０は、タイヤ内の圧力及び温度のセンサ１２４からの情報に基づいて圧縮機１１０を制御する。圧力作動式スイッチ７６または圧力限定弁７４または付勢力は、出力圧力を所望のタイヤ膨張圧力に制限し得る。電気的に駆動される圧縮機１１０は、ホイール２２上の任意の箇所、好ましくは、ホイールハブ９９上に位置決めされる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図１３の実施態様において温度及び圧力センサ１２４をタイヤに付加することより、任意のタイヤ１４における重度の膨張不足をドライバーへ警告する、ＴＰＭＳの一次機能を追加することができる。しかしながら、ＴＰＭＳのような警告の価値は大幅に減少する。その理由は、タイヤのかなりの漏れまたは装置の故障が無い限り、重度の膨張不足は、この実施態様においては殆ど生じ得ないからである。なお、そのような漏れや故障は、タイヤ内センサが無くても検知可能であり、また、ドライバーへ警告を引き起こすことが可能である。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
当業者により理解されるように、上述の実施態様は種々に変更可能である。たとえば、複数のパルスを、電磁石を通じて圧縮機またはコイルを１回通過させる間に供給してもよく、また、磁気エレメントをホイールのアッセンブリの任意の固定部材（非回転部材）上に取付け、アッセンブリに対して、磁気エレメントを回転する圧縮機またはコイルの十分近くに位置決めしてもよい。また、ホイールと共に回転し、磁気エレメントの近くを通過する圧縮機または電気コイルを、任意の箇所へ位置決めしてもよい。また、上述した実施態様のいずれにおいても、１個のホイールアッセンブリ上に、複数の磁気エレメント及び／又は複数の圧縮機もしくは電気コイルを使用することができる。本装置は、膨張式タイヤを有する任意の型式の車両のホイール上に使用可能であり、種々の種類と形態の磁石、圧縮機、及び電気コイルが使用可能である。また、磁石、圧縮機、付勢力手段、圧力限定手段、入力及び出力手段、逆止弁、エレメント取付け手段及び構成は、種々の組合せを使用することができる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
上述の手段の組合せの大部分は、一部の機能を省略しても、明らかに依然有効である。圧縮機を駆動する手段は、本発明の重要な機能の１つであるが、圧縮機の種類を必ずしも必要としない、（したがって、ダイアフラム、圧縮機、モータ駆動圧縮機、電磁圧縮機、および他の型式の圧縮機も、本発明の実施態様における実施可能な圧縮機として代替してもよい）。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2008519735.tif 000018
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2008519735.tif 000019
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2008519735.tif 000020
【手続補正２６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2008519735.tif 000021
【手続補正２７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ａ】
2008519735.tif 000022
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｂ】
2008519735.tif 000023
【手続補正２９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2008519735.tif 000024
【手続補正３０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2008519735.tif 000025
【手続補正３１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2008519735.tif 000026
【手続補正３２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2008519735.tif 000027
【手続補正３３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2008519735.tif 000028
【手続補正３４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2008519735.tif 000029
【手続補正３５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2008519735.tif 000030
【手続補正３６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2008519735.tif 000031
【国際調査報告】
2008519735.tif 000032