JP2009247102A - 低エネルギー車 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の走行中に無駄に消費される振動エネルギーを電気に変換し、それを走行に補助的に利用して、走行エネルギーの効率の向上を果たすことのできる低エネルギー車を提供する。
【解決手段】モーターで走行する機能を備えた自動車におけるタイヤと車体との間に介在されるコイルスプリングとシヨックアブソーバとからなるサスペンションにおいて、コイルスプリングの上端にリニア発電装置の固定子側と可動子側とのいずれか一方を取り付け、下端にはその他方を取り付け、固定子側と可動子側とのいずれか一方が鉄心にコイルが巻かれてなり、他方が永久磁石または電磁石であって、その固定子側と可動子側とが相互に差し合う筒形に形成され、コイルスプリングの伸縮に伴う固定子側と可動子側との相対的摺動により発生した電気を前記モーターを駆動する補助としてバッテリーに蓄電するように構成した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車が走行中に無駄に放出されることになる振動エネルギーを電気エネルギーとして蓄積し、それを走行エネルギーとして補助的に活用することのできる低エネルギー車に関する。

自動車が走行するエネルギーとして利用されている石油がいずれは枯渇することは避けられないこと、また、石油の消費が地球の大気汚染及び温暖化現象の原因となっていることに加え、石油の高騰が続いていることもあって、これらの問題を解決した低燃費、低公害となる次世代自動車の開発が急ピッチで進められている。

このような次世代自動車としては、バッテリーを搭載し家庭の電源も利用できる電気自動車、メタノールを燃料とするメタノール自動車、天然ガスを燃料とするトラック等に実用化されている天然ガス自動車、エンジンとモーター等の複数の動力源あるいはエネルギー源を組み合わせて走行するハイブリッド自動車、液体水素を充填し空気中の酸素との結合により電気を生み出す装置を搭載した燃料電池自動車等を挙げることができる。

上記のいずれの自動車においても、低燃費、つまり消費燃料や消費電力の効率的な利用が非常に重要な研究課題となっている。特に、ガソリンや軽油に依存しない場合であると、それに代わる動力源としての電気や液体水素の蓄積量に限界が大きいため、一定量での走行距離を延ばすようエネルギーの無駄を省く極限の努力がなされている。その例としては、ブレーキにより消失するエネルギーをバッテリーに蓄積し、それを走行エネルギーに利用するものとして現実化している。

これは通常の回転形の発電機の制動機能をブレーキに利用するものであるので、車の回転を制御することで発電が得られるものであるが、自動車の走行においては、振動のように直線運動が従来見逃されていた。

この発明は、上記のような実情に鑑みて、自動車の走行中に無駄に消費される振動エネルギーを電気に変換し、それを走行に補助的に利用して、走行エネルギーの効率の向上を果たすことのできる低エネルギー車を提供することを課題とした。

上記の課題を解決するために、この発明は、モーターで走行する機能を備えた自動車におけるタイヤと車体との間に介在されるコイルスプリングとシヨックアブソーバとからなるサスペンションにおいて、コイルスプリングの上端にリニア発電装置の固定子側と可動子側とのいずれか一方を取り付け、下端にはその他方を取り付け、固定子側と可動子側とのいずれか一方が鉄心にコイルが巻かれてなり、他方が永久磁石または電磁石であって、その固定子側と可動子側とが相互に差し合う筒形に形成され、コイルスプリングの伸縮に伴う固定子側と可動子側との相対的摺動により発生した電気を前記モーターを駆動する補助としてバッテリーに蓄電するように構成したことを特徴とする低エネルギー車を提供するものである。

低エネルギー車を上記のように構成したから、走行中に路面の凹凸によりタイヤのアームと車体とが相対的に上下することにより、リニア発電装置の固定子側と可動子側とが相互に上下に移動するため、リニア発電装置として、コイルに電気が発生するが、磁石がＮ極とＳ極とに交互に配列され、それに対応するピッチで鉄心にコイルが交互に配列されているので、少しの移動によってもピッチを越える移動となって電気が発生するとともに、ピッチを合わせた総和の電力量が得られ、これがバッテリーに蓄積され、自動車を走行させるモーターに補助的に供給される。また、電気の発生に伴い固定子側と可動子側との間の動きが制動される結果、これがシヨックアブソーバの機能を果たすことにもなる。

なお、リニア発電装置（リニア発電機）とは、回転式モーターを切り開いて可動部分が直線運動をするリニアモーターとなる説明がなされる場合を引き合いに出すと、そのリニアモーターと基本的に同じ構造となるものであって、直線運動で電気を発生できる装置である。自動車の上下振動は大きなエネルギーであるから、これによって微細な動きを捉えても大きな電力が得られる。

以上説明したように、この発明によれば、タイヤのアームと車体との間の僅かな往復の動きであるが、極めて大きく且つ継続的な動きを電気に変えることにより、走行に要する燃費や電力を節減できるため、消費エネルギーが少なく地球環境にも優しい低エネルギー車を提供することができるという優れた効果がある。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１および図２は一実施の形態を示したもので、その低エネルギー車は、普通の自動車と同様に、各タイヤ１，１，・・について振動を緩和するサスペンション３，３，・・が装備される。車の種類としては、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等のように電力で走行する機能を有する自動車に適している。各サスペンション３，３，・・についてリニア発電装置５，５，５，５を備えたためで、それらの自動車が電気を蓄電するバッテリー６および電力で駆動するモーター（図示省略）を装備してからである。

サスペンション３は、シヨックアブソーバ７とコイルスプリング９との組み合わせた一体型であって（図２）、そのシヨックアブソーバ７が、シリンダー１１とそれに挿入されるピストンロッド１３とからなり、シリンダー１１の上端部にスプリング受けとして鍔状の掛止部１５が設けられ、ピストンロッド１３の上端には車体に接続されるマウント部材１７が設けられ、掛止部１５とマウント部材１７との間にコイルスプリング９が圧縮して介在されている。

各サスペンション３，３，・・において、リニア発電装置５は、マウント部材１７に固定子側１９が、掛止部１５に可動子側２１が取り付けられ、固定子側１９と可動子側２１とが相互に差し合う筒形に形成されている。固定子側１９と可動子側２１との相互間の構成はさまざまとなるが、固定子側１９には電磁石が、可動子側２１に永久磁石が用いられる。

図３および図４は、リニア発電装置５を原理的に説明するために提示したもので、可動子側２１には、固定子側１９の対面に強力磁石２６のＮ極とＳ極が交互に配列され、その配列に対応して固定子側１９の対面には鉄心２２に凹溝２３，２３，・・を配列し、それにコイル２４が巻き込まれた構造であって、固定子側１９と可動子側２１との相互の移動Ｐにより、コイル２４に電流が流れ、それが整流されてバッテリー６に供給される。

図１に示すように、各サスペンション３，３，・・は、シリンダー１１の下端でタイヤ１の軸側としてのアームに取り付けられ、上端のマウント部材１７で車体の荷重を受けているので、走行中におけるタイヤ１と車体との間の上下振動はコイルスプリング９とシヨックアブソーバ７とにより吸収される。つまり、掛止部１５とマウント部材１７との間が伸縮するので、その間の移動Ｐによりコイルに電流が発生するが、凹溝２３と凹溝２３との間にピッチ毎に電流が発生するため、少しの移動により総和として多くの電力が発生する。

また、コイル２４に電気が発生するのと同時に移動Ｐに抵抗が発生し、これは制動であるから、リニア発電装置５は、シヨックアブソーバ７の補助として、又はこれに代わるものとして機能することもできる。つまり、シヨックアブソーバ７を省くことも可能となるものである。シヨックアブソーバ７はコイルスプリング９の伸縮の繰り返しを制御する機能を有するもので、これに代わり得るからである。

図５は、コイルスプリング９に対してシヨックアブソーバ７が独立している場合を示したもので、コイルスプリング９の下端にアーム２７に固定されるベース材２８を取り付け、上端に車体に接続される天材２９を取り付け、その間にコイルスプリング９を圧縮して介在させ、ベース材２８に可動子側２１が、天材２９に固定子側１９が取り付けられる。その間の関係は上記実施形態と同じである。

この発明の要部を透視的に示す低エネルギー車の斜視図である。 同要部としてのリニア発電装置を備えたサスペンションの縦断面図である。 リニア発電装置を原理的に示す斜視説明図である。 リニア発電装置を原理的に示す断面説明図である。 他の実施形態を示すリニア発電装置を備えたサスペンションの縦断面図である。

符号の説明

１ タイヤ
３ サスペンション
５ リニア発電装置
６ バッテリー
７ シヨックアブソーバ
９ スプリング
１９ 固定子側
２１ 可動子側
２２ 鉄心
２４ コイル
２６ 磁石

Claims (1)

1. モーターで走行する機能を備えた自動車におけるタイヤと車体との間に介在されるコイルスプリングとシヨックアブソーバとからなるサスペンションにおいて、コイルスプリングの上端にリニア発電装置の固定子側と可動子側とのいずれか一方を取り付け、下端にはその他方を取り付け、固定子側と可動子側とのいずれか一方が鉄心にコイルが巻かれてなり、他方が永久磁石または電磁石であって、その固定子側と可動子側とが相互に差し合う筒形に形成され、コイルスプリングの伸縮に伴う固定子側と可動子側との相対的摺動により発生した電気を前記モーターを駆動する補助としてバッテリーに蓄電するように構成したことを特徴とする低エネルギー車。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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