JPH06312629A - 車輌の再発進あるいは再加速する場合における補助駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走行する車輌が例えばブレーキ操作後停止す
る迄の間のごとく慣性によって走行するエネルギーある
いは坂道を下る場合に車輌が重力によって得る運動エネ
ルギーを車輌に蓄積することによって、再発進あるいは
再加速する場合にこのエネルギーを利用することができ
る補助駆動装置を提供すること。 【構成】 ブレーキ操作時における車輌の慣性走行にお
ける走行エネルギーあるいは坂道を下る場合に車輌が重
力によって得る運動エネルギーを回転する車輪より取り
出し一旦蓄積するための蓄積手段として、スプリング、
気体又は流体を圧縮及び／又は減圧可能な容器、フライ
ホイール、蓄電池等を装備するとともに、再度車輌が発
進あるいは再加速する場合に、前述の蓄積されたエネル
ギーを回転力に変換する駆動手段により車輌の初動時あ
るいは再加速する場合の駆動の補助となる駆動力を得る
ようにしたもので、これにより燃費の向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車輌の再発進あるいは
再加速する場合におけるエネルギー消費の削減に役立つ
補助駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】運動エネルギーを蓄積して再利用する考
え方は種々実施されているが、例えばプレス機械のフラ
イホイールがあり、エネルギーの形態を変換して行うも
のでは水力発電がある。車輌等では燃料を熱機関により
回転力を発生させ車輪に回転力を与えるための機構があ
り、又最も単純なものでは、体重を利用してペダルを動
かし車輪を回転させる自転車がある。

【０００３】ところで、走行する車輌を停止させる場合
には、当然ブレーキを使用する訳であるが、現状では可
能な限り短時間に停止させるためにのみ努力が払われて
いるとはいうものの、車輌は慣性により停止する迄に数
メートルは走行する。この走行中の車輌が有する運動エ
ネルギーを正のエネルギーとみれば、ブレーキ操作開始
後停止する迄の車輌の有する慣性運動エネルギーに抵抗
するエネルギーは負のエネルギーとみることができる。
このような負のエネルギーを利用する方法あるいは坂道
を下る場合、車輌が重力によって得る運動エネルギーを
利用する方法は現在迄に実施されている例が見あたらな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、走行する車輌が例えばブレーキ操作後停止する迄の
間のごとく、慣性によって走行するエネルギーあるいは
坂道を下る場合に重力によって車輌が得る運動エネルギ
ーを車輌に蓄積することによって、再発進あるいは再加
速する場合にこのエネルギーを利用することができる補
助駆動装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、車輌
の慣性走行時、例えば車輌がブレーキ操作により停止す
る迄の間に行う慣性走行における車輌の走行エネルギー
あるいは坂道を下る場合等の重力によって車輌が得る運
動エネルギーを回転する車輪を通して取り出し一旦蓄積
するための蓄積手段を車輌に装備する構成とするもので
ある。ここでエネルギーの取り出しは、車輪駆動軸や駆
動出力伝達系機構部などの部位で行う。

【０００６】一つの蓄積手段としては、スプリングであ
り、車輪の駆動軸の回転力を別途支承する軸に嵌着して
なるプーリーに巻かれたワイヤーの一端に装着して、こ
れにより一旦走行エネルギーを蓄積し、再度車輌が発進
あるいは加速する場合に、スプリングを収縮させること
で前記蓄積したエネルギーを回転力に変換して車輪に伝
達し再発進時あるいは再加速時の動力又は補助動力とな
す駆動手段を具備する。

【０００７】別の蓄積手段としては気体又は液体を圧縮
及び／又は減圧可能な容器であり、例えば車輪駆動軸の
回転力を別途支承する軸に嵌着してなるピニオンとこれ
に噛み合うラックを設け、その一端に油圧、空気圧シリ
ンダーを設け、これにより一旦走行エネルギーを蓄積
し、前記同様に車輌が再度発進あるいは再加速する場合
に前記エネルギーを開放し車輪に動力又は補助動力を与
える駆動手段を具備する。

【０００８】他の蓄積手段としては蓄電池であり、車輪
回転軸の回転力を別途支承する軸に嵌着してなる発電機
によって電流に替え、別途装備される蓄電池に蓄え、こ
れにより一旦走行エネルギーを蓄積し、前述同様に車輌
が再度発進あるいは再加速する場合に前記軸に嵌着する
ウォームホイールとこれに噛み合うウォームネジを駆動
するモーターを通電回転し、これにより車輪に動力又は
補助動力を与える駆動手段を具備する。

【０００９】更に他の蓄積手段としてはフライホイール
であり、車輪回転軸の回転力を別途支承する軸に嵌着し
てなる軸と傘歯車を介し別軸にフライホイールを嵌着
し、慣性走行時の走行エネルギーをフライホイールの回
転として一旦蓄積し、前述同様に車輌が再度発進あるい
は再加速する場合にフライホイールの回転力を前記軸に
伝達して車輪に動力又は補助動力を与える駆動手段を具
備する。

【００１０】そして、補助駆動装置を操作する指令系統
がブレーキ、クラッチギアあるいはアクセル系統の少な
くとも１つと連動するようにしたことを一つの特徴とす
る。

【００１１】

【実施例１】図１は、本発明装置の１実施例の斜視図で
あり、プーリー１とスプリング２によるエネルギー蓄積
手段を示しており、図２は、車輪の駆動軸（図示せず）
から、ベルト３を介して回転力を軸４に伝達し、クラッ
チ５を結合することによりプーリー１を回転させる機構
を一部断面にて示した斜視図である。

【００１２】車輪の駆動軸に歯車（図示せず）を嵌着し
ベルト３を介して歯車６及び軸４を設ける。軸４は両端
をベアリング７−１、７−２で軸支され車体に固定され
る。図２において、軸４の一部にはスプライン８が設け
られており、これに嵌合するようにハブ９を摺動可能に
設ける。ハブ９の上には、摩擦板１０−１、１０−２が
クラッチ５−１を挾むように配設され、これらに側面か
ら圧力を加えるためにプレート１１、調節ナット１２と
調節ボルト１３を図のように構成し、一種のトルクリミ
ッターとなす。更にハブ９をスプライン８上において摺
動させるために溝付リング１４を嵌挿し、ナット１５で
ハブ９に固定する。溝付リング１４の溝部には、コロ１
６が嵌合し、コロは円環状のレバー１７に固定される。
レバー１７の一端は、軸１８上に軸支され、レバー１７
の他端は油圧シリンダー１９と連結される。油圧シリン
ダー１９には、パイプ２０−１、２０−２が配置され、
車輪用ブレーキの油圧シリンダー（図示せず）と連動し
て油が圧送される。

【００１３】車輌走行中、停止することを目的としてブ
レーキペダルを踏むと同時に油圧シリンダー１９はレバ
ー１７を押し、クラッチ５−１はクラッチ５−２に押し
あてられる。クラッチ側面に設けられた溝部は互いに噛
み合うようになり、プーリー１は回転する。

【００１４】図１においてプーリー１が矢印Ａの方向へ
回転すると巻き付けられたワイヤー２１は巻き上げられ
るのでスプリング２は引張される。スプリング２の他端
は車体の固定端２６に固定されている。スプリング２が
引張される長さは、当然一定の限界で止めたいので、図
２に示すクラッチ５−１を挾持する機構にトルクリミッ
ターを構成した。従ってブレーキ操作後車輪が何回転す
るかは、問題とならない。

【００１５】次にスプリング２が引張されて蓄積された
エネルギーを開放して回転エネルギーとして取り出す機
構について説明する。図１においてプーリー１の片面に
内歯車２２を固定し、内接する遊び歯車２３とこれに噛
み合う歯車２４を軸４上に一方向クラッチ２５を介して
嵌装する。図示していないが歯車２４は軸４に対してベ
アリングを介して回転可能に軸支され、側面に一方向ク
ラッチ２５を連嵌している。従って車輌走行時に軸４
が、図１に示す矢印Ｃの方向へ回転しているものとする
と、一方向クラッチ２５は滑る状態にある。

【００１６】油圧シリンダー１９にクラッチ５−１、５
−２を解除する信号を与えると、スプリング２は縮少し
ワイヤー２１は矢印Ｄの方向へ急激に引かれ、内歯車２
２は矢印Ｂの方向へ回転させられる。この回転力はギア
２４へ伝達され矢印Ｅの方向へ回転し、連結する一方向
クラッチ２５も同方向へ回転する。このとき軸４は静止
状態にあるから一方向クラッチは軸４と噛み合うことに
なり結果軸４を矢印Ｃの方向へ回転させることになる。
従って軸４の回転力は図２に示すベルト３を介して車輪
の駆動軸へ伝達され車輌を前進するように作用する。其
の後、エンジンにより車輌速度があがると、一方向クラ
ッチ２５の回転数より、軸４の回転数の方が速くなり、
一方向クラッチと軸４とは互いに滑るようになる。

【００１７】

【実施例２】図３は走行エネルギーを蓄積する別の実施
態様を示すものである。実施例１に示したプーリー１の
替わりにピニオン２７を、内歯車２２及びクラッチ５−
２と一体にボルト止めしこれに噛み合うラック２８を摺
動可能に設ける。ラック２８は摺動受け台２９上に支持
される。又ラック２８の一端は油圧シリンダー３０のピ
ストン側に接続され、同シリンダーの他端は車体の固定
端３１に軸支される。油圧シリンダー３０の一端にパイ
プをつなぎ、一方向バルブ３３と電磁開閉バルブ３４と
に分岐し各々合流させて、油圧・空圧シリンダー３５に
接続する。油圧・空圧シリンダー３５内のピストン３６
は油圧或いは空気圧のどちらかの作用でシリンダー３５
内を移動する。

【００１８】実施例１に説明したように図２において油
圧シリンダー１９に対して、ブレーキ操作と同時に油圧
がかかると、クラッチ５−１と５−２は結合して軸４の
回転力がピニオン２７（図３）に伝えられ、矢印Ｆの方
向へ回転する。ラック２８は矢印Ｇの方向へ移動し、油
圧シリンダー３０内のオイル３７は押し込まれて、パイ
プ３２内へ流出する。このとき電磁開閉バルブ３４は閉
になっており、オイル３７は一方向バルブ３３を通って
油圧・空圧シリンダー３５に流入しピストン３６を矢印
Ｈの方向へ押し出して、同シリンダー内の空気３８を圧
縮し、弾性エネルギーとして一旦蓄積される。

【００１９】車輌の走行速度が大きく減速するか停止し
再び加速しようとするとき、あるいは坂道を下る場合エ
ンジンブレーキ走行した後再び加速する場合、当然アク
セルペダルを踏み込むが、このアクセルペダルに連動す
るスイッチ（図示せず）により電磁開閉バルブ３４に通
電し回路を開にすると、蓄積された圧縮空気の復元弾性
力により、ピストン３６は矢印Ｉ方向へ押し出され、オ
イル３７は電磁バルブ３４からパイプ３２を通って油圧
シリンダー３０内に流入し、ラック２８をＪの矢印方向
へ押すこととなり、ピニオン２７は矢印Ｋの方向へ回転
する。

【００２０】ピニオン２７の矢印Ｋ方向への回転は内歯
車２２に伝達され、実施例１及び図１に示すように軸４
を矢印Ｃの方向へ回転させることになり、ベルト３（図
２）を介して車輪駆動軸を回転させる。

【００２１】

【実施例３】図４は、走行中に発電機により蓄電池（図
示せず）に走行エネルギーを電気エネルギーとして備蓄
し、車輌の始動時にモーターを回転させて駆動するもの
である。車輌の車輪駆動軸の回転力をベルト３を介して
軸４に伝達する点は前記実施例と同じである。軸４には
カップリング３９を介して発電機４０が連結され、発電
される電流は、蓄電池に備蓄される。又軸４には一方向
クラッチ４１を介してウォームホイール４２が設けら
れ、これに噛み合うウォームネジ４３がベアリング４４
−１、４４−２と軸４５により軸支される。軸４５の一
端はカップリング４６を介してモーター４７に連結され
る。

【００２２】軸４の回転方向を矢印Ｌ（図４）の方向と
する。このとき、一方向クラッチは滑る状態にあって、
ウォームホイール４２は静止している。次いで車輌がブ
レーキ操作により停止した後、再発進するとき、アクセ
ルペダルに連動するスイッチにより蓄電池からの電流を
モーター４７に通電する。モーターの回転力はウォーム
ホイール４２を矢印Ｍの方向へ回転させ、一方向クラッ
チが噛み合うことになって、軸４を矢印Ｌの方向へ回転
させ、ベルト３を介して車輪の駆動軸へ回転力が伝達さ
れる。モーター４７の回転の維持時間はモーター４７へ
通ずる電流が無負荷時の電流に近似するとき電源を切る
ように電気回路を設定している。即ち車輌がエンジンの
駆動力にて速度が増加してくると軸４の回転数が速くな
り、一方向クラッチが滑る状態になると負荷がウォーム
ホイールを回転させるのみとなり負荷が極端に減少する
からである。

【００２３】通常自動車等の場合、エンジンの回転軸か
らベルトにより駆動される発電機による発電により蓄電
される蓄電池を保有しているから、この蓄電池を利用し
てもよいが、車輌の慣性走行時のエネルギーを利用する
ので車輪駆動軸より回転力を得て発電する方式をとって
いる。但し、踏切などにおけるエンジンストップなどの
事故に際しての緊急脱出等には、これら蓄電池を併用す
る方が得策である。

【００２４】

【実施例４】図５は、走行エネルギーをフライホイール
に蓄積する例を示したものである。前述の実施例と同
様、車輪駆動軸の回転力がベルト３及びプーリー１を介
して軸４に伝達され、軸４はベアリング７−１などによ
り軸支される。軸４には傘歯車４８−１が嵌着されてお
り、これに噛み合う傘歯車４８−２を介して軸４９へ回
転力が伝達される。軸４９はベアリング５０などで軸支
されている。軸４９上に嵌着されているフライホイール
５１とプーリー５２には一方向クラッチ５３が内装軸支
されている。今軸４の回転方向を矢印Ｎとすれば軸４９
の回転方向は矢印Ｏの方向であり、一方向クラッチの噛
み合う方向を同方向とすればプーリー５２及びフライホ
イール５１は矢印Ｐの方向へ回転する。軸５６に嵌着さ
れるプーリー５５とベルト５４を介して回転力はウォー
ムネジ軸５６へ伝達される。ウォームネジ軸５６は電磁
クラッチ５８を介し軸５６と同一軸心上に設けられてお
り、ベアリングなどで軸支されている。軸５６の回転の
軸５７への回転の伝達はクラッチ５８の開閉により任意
に行える。軸５７上にウォームネジ５９が取付けられ、
これに噛み合うウォームホイール６０は軸４上に一方向
クラッチ６１を介して装着されている。ここで電磁クラ
ッチ５８を閉にして、ウォームネジ５９を回転させ、ウ
ォームホイール６０を矢印Ｑの方向へ回転させた場合を
考えると、軸４の回転数よりウォームホイール６０の回
転数が大きい場合、一方向クラッチ６１は噛み合い状態
となり軸４を駆動する。

【００２５】本実施例の動作状態を説明する。車輌が走
行しているとき、車輪の駆動軸から伝達される回転力は
フライホイール５１を矢印Ｐの方向へ回転させている。
ブレーキ操作により車輌が停止すると軸４は停止する
が、フライホイール５１は、一方向クラッチ５３の機能
により回転を続行する。このとき、電磁クラッチ５８は
開になっているものとする。車輌のアクセルペダルと連
動して電気釦を動かすようにし、電磁クラッチ５８を閉
にすると、フライホイールの回転力はウォームネジ５９
に伝達されウォームホイール６０を矢印Ａの方向へ回転
させる。この状態では軸４は静止しているから、一方向
クラッチ６１は噛み合うように作用し、結果軸４は回転
力を付与され、ベルト３を介して車輪軸を駆動する。

【００２６】ウォームホイール６０の回転数が軸４と同
数になる迄は、一方向クラッチは噛み合う状態にあり、
車輌がエンジンにより加速され、軸４の回転数が上昇す
ると、一方向クラッチは滑る状態になって、車輌の発進
あるいは再加速する場合における補助的動力の役目が終
了する。実際問題、車輌の停止状態から、車輪を２〜３
回転させる間、エンジン負担を軽減するのが目的である
ので、長時間の駆動は不要である。

【００２７】本実施例では、フライホイールを車輌に設
置する場合、スペースが確保しにくいのでフライホイー
ルを横置きにしているが、スペースが充分にあれば、軸
４に直接取り付けられるのでより簡単な構造をとること
ができる。又、ブレーキ操作時か坂道を下る場合にのみ
フライホイールを回転させるようなクラッチ機構を加え
れば、更にエネルギーの有効利用ができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、車輌運転時のブレ
ーキ操作後などにおける車輌の慣性走行あるいは坂道を
下る場合に重力によりもたらされる運動エネルギーを一
旦蓄積手段により蓄えて、これを再発進あるいは再加速
する場合の動力あるいは補助駆動力として利用すること
ができるので、従来発進停止を繰り返す機会が多い市街
地走行などにおいては特に燃料の浪費が問題となってい
るが、本発明によれば再発進あるいは再加速する場合の
燃料の使用を抑えることができるので、燃料の使用効率
の向上に大きく貢献することができ、ひいてはエネルギ
ー節約の一助ともなるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車輌の再発進あるいは再加速する場合
における補助駆動装置の一実施例でエネルギー蓄積手段
としてコイルバネを用いたものの装置の一部を示す斜視
図。

【図２】本発明の車輌の再発進あるいは再加速する場合
における補助駆動装置の実施例で、ブレーキペダルの踏
み込みに基づく蓄積エネルギーの回転力への変換のため
の駆動手段の一例を一部断面にて示す斜視図。

【図３】本発明の車輌の再発進あるいは再加速する場合
における補助駆動装置の別実施例でエネルギー蓄積手段
として気体・流体シリンダーを用いたものの装置を概略
的に示す斜視図。

【図４】本発明の車輌の再発進あるいは再加速する場合
における補助駆動装置の他の実施例でエネルギー蓄積手
段として蓄電池を用いるものにおける駆動装置を示す斜
視図。

【図５】本発明の車輌の再発進あるいは再加速する場合
における補助駆動装置の更に他の実施例でエネルギー蓄
積手段としてフライホイールを用いたものの装置を概略
的に示す斜視図。

【符号の説明】

１ プーリー ２ スプリング ３ ベルト ４ 軸 ５−１、５−２ クラッチ ６ 歯車 １８ 軸 １９ 油圧シリンダー ２２ 内歯車 ２３ 遊び歯車 ２４ 歯車 ２５ 一方向クラッチ ２７ ピニオン ２８ ラック ３０ 油圧シリンダー ３３ 一方向バルブ ３４ 電磁開閉バルブ ３５ 油圧・空気シリンダー ３６ ピストン ４０ 発電機 ４１ 一方向クラッチ ４２ ウォームホイール ４３ ウォームネジ ４５ 軸 ４７ モーター ４８−１、４８−２ 傘歯車 ４９ 軸 ５１ フライホイール ５２ プーリー ５３ 一方向クラッチ ５４ ベルト ５５ プーリー ５８ 電磁クラッチ ５９ ウォームネジ ６０ ウォームホイール ６１ 一方向クラッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輌の慣性走行時における走行エネルギ
   ーあるいは坂道を下る場合の重力によって車輌が得る運
   動エネルギーを回転する車輪を通して取り出し一旦蓄積
   するためのスプリング、気体又は液体を圧縮及び／又は
   減圧可能な容器、蓄電池、フライホイール等のエネルギ
   ー蓄積手段を装備するとともに再度車輌が発進あるいは
   加速する場合に、前記蓄積したエネルギーを回転力に変
   換して車輪に伝達し再発進あるいは再加速する場合の動
   力又は補助動力となす駆動手段を具備したことを特徴と
   する車輌の補助駆動装置。
2. 【請求項２】 補助駆動装置を操作する指令系統がブレ
   ーキ、クラッチギアあるいはアクセル系統の少なくとも
   １つと連動するようにした請求項１に記載の車輌の補助
   駆動装置。