JP2004196273A

JP2004196273A - 制動に関する車の駆動方法

Info

Publication number: JP2004196273A
Application number: JP2002383351A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Yonede; 達雄米出; Hisashi Yonede; 久司米出
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【目的】車や車両の燃料費や電力費を削減し二酸化炭素や排気ガス中の黒煙や微小粒子状物質及び窒素酸化物等の有害排気ガスを削減する。
またエンジンをパワーアップさせ運転性能を向上させる。
【構成】ブレーキペタル踏み込んだ時に電磁クラッチを働かせる事によってタイヤ等と一体になり回転する車の推進軸の回転力によってエアーコンプレッサーを回転させ圧力空気を作り圧力タンクに蓄え更にアクセルペタルを踏み込んだ時に電磁バルブを開きエンジンの駆動軸に一方向回転クラッチを介し固定されたエアーモーターを駆動しこれを補助動力としてエンジンの主動力と併用し車の制動により失われた運動エネルギーを回収し駆動力として再利用する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明による制動に関する車の駆動方法は単に化石燃料による内燃機関のみならず電気エネルギーによる電動モーター等を動力源とする車両についても利用する事が出来る。
従って本発明は車両の駆動方式や種類によらず全ての車両に渡り利用する事が出来る。
特に最も大きなパワーが要求される車のスタート時には本発明においては従来のエンジン出力に回収された圧力空気の最大圧力による補助動力が加わるため車全体としての動力源は大幅にパワーアップする事により車の走行性能は大幅に向上する。
従って従来の様に運転中にエンジンに過負荷がかかる状態は大幅に減少する。
従ってエンジンは無理のない理想的な運転状態で走行可能となり燃料費や二酸化炭素の大幅削減や有害排気ガス特に窒素酸化物や黒煙や微小粒子状物質等の大幅削減を同時に実現する事が出来る。
そのため本発明の利用価値ははかり知れない程大きい。
【０００２】
【従来の技術】
従来では車の運動エネルギーのうち制動により失われる車の運動エネルギーロスを回収し更にこの回収した運動エネルギーを車の補助動力として再利用すると言う技術はない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
自動車の燃料費や電動車両の電力費を削減し経済的な効果を達成すると共に二酸化炭素及び有害排気ガスを削減し大気環境をまもる事は全地球的な人類普遍の課題となっている。
本発明はこの様な課題を根本的に解決するために新しい視点から行なったものである。
本発明では化石燃料を使用した自動車や電力による電動モーターを使用した車両等において車や車両を減速及び停止させるために必要な制動により失われる車の運動エネルギーロスをエアーコンプレッサーによって圧力空気エネルギーとして回収しこの回収した圧力空気エネルギーによってエアーモーターを駆動しこれを補助動力としてエンジンや電動モーターの主動力と併用し再利用するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
一般に自動車や電動車両等では道路を走行中に下坂で減速及び障害物や信号等による減速や停止のためにブレーキペタルを踏み込む操作は車を加速するためにアクセルペタルを踏む回数とほぼ同じ程度に発生すると考えられる。
従って一般道路上での運転ではブレーキの操作回数は非常に多い。
そのため必然的にブレーキによる制動によって失われる車の運動エネルギーロスの量は莫大なものになる事は容易に推定出来る。
この制動によって失われる車の運動エネルギーロスの総量は車を駆動させるために必要な全エネルギー（総燃料費：二酸化炭素の総量）に対しても決して無視できない程の大きな量になると思われる。
従来はブレーキによって失われる車の運動エネルギーロスは運転上やむを得ない車のエネルギーロスであるとして取り扱われて来た。
しかし本発明による制動に関する車の駆動方法によってエアーコンプレッサーによる回転抵抗を車の制動に利用すると同時にエアーコンプレッサーよって作り出された圧力空気を蓄え車のスタート時にエアーモーターを駆動させ車の補助動力としてエンジンや電動モーター等の主動力と併用して再利用する構成とする事によって課題を解決する。
【０００５】
【作用】
さて本発明による制動に関する車の駆動方法を車両に構成し走行する場合についてそれぞれの構成部分の作用等について説明する。
（１）ブレーキペタルを踏み込み電磁クラッチを作動させて車のタイヤや車両の車輪などと一体になり回転する回転軸の回転力によってエアーコンプレッサーを回転させる構成とする。
（２）車を減速及び停止するためブレーキペタルを踏み込むとブレーキペタルの踏み込みスイッチはＯＮとなる。
（３）このブレーキペタルの踏み込みスイッチのＯＮ信号によってタイヤと一体になり回転する車の推進軸に取付けられた電磁クラッチを作動させ車の推進軸の回転力をエアーコンプレッサーに伝達し回転させる。
（４）エアーコンプレッサーを回転し圧力空気を作る。
この圧力空気を圧力タンクに除々に蓄えて行く。
（５）ブレーキペタルが踏み込まれ電磁クラッチが作動し車の推進軸の回転力によってエアーコンプレッサーが回転される。
この時のエアーコンプレッサーによる車の推進軸の回転抵抗が車の制動力として充分に機能し得る様にエアーコンプレッサーの容量を選ぶ事がエアーコンプレッサーを補助制動装置として利用させるためには重要である。
（６）本発明による制動に関する車の駆動方法を有効に利用するためには減速及び停止までにエアーコンプレッサーによる回転抵抗が車の制動として十分に役立つ様にするためには大量の圧力空気を作り出す事が出来る構造とする事が大切である。
（７）従って車を減速及び停止する場合に従来のブレーキによる主制動を効かせる割合を小さくしてエアーコンプレッサーによる補助制動を効かせる割合を出来るだけ多くなる様にエアーコンプレッサーの容量を定める事が大切である。
（８）エアーコンプレッサーの回転によって作られた圧力空気は圧力タンクに蓄えられ圧力タンク内の圧力は除々に高くなり制動により失われた車の運動エネルギーロスが回収される。
（９）車を減速させたり停止させた後ブレーキペタルの踏み込みを止めるとブレーキペタルの踏み込みスイッチはＯＦＦとなるため電磁クラッチはＯＦＦとなり回転は停止する。
そのため車の推進軸の回転力はエアーコンプレッサーに伝達されなくなる。
（１０）車が停止しすれば車の推進軸も停止する。
そのため車の推進軸と回転力が連結されたエアーコンプレッサーの回転は停止する。
（１１）車を加速及びスタートするためアクセルペタルを踏み込んだ場合にはアクセルペタルの踏み込みスイッチによって圧力タンクの圧力空気をエアーモーターに供給するための電磁バルブをＯＮとし開放する。
（１２）エンジンや電動モーターの駆動軸に固定したエアーモーターに圧力空気を供給しエンジンや電動モーターの駆動軸を補助的に駆動する構成となっている。
（１３）エアーモーターはー方向回転クラッチを介してエンジンの駆動軸上に設置されている。
（１４）エアーモーターの回転速度がエンジンの回転速度より大きくなる場合には一方向回転クラッチによりエアーモーターの回転力を駆動軸に伝達する事が出来る様になっている。
（１５）またエアーモーターの回転速度がエンジンの回転速度より小さくなる場合には一方向回転クラッチにより滑らかにエアーモーターが駆動軸上で空転する事が出来る様になっている。
（１６）エンジンや電動モーターは従来通り車や車両を駆動する主動力として使用されることは言うまでもない。
（１７）尚．主制動が最も有効に利用される場合は特に急制動の必要がある緊急時である。
本発明による制動に関する車の駆動方法は以上の様に構成され利用される。
すなわち従来のエンジンや電動モーターなどの主動力に加え制動により失われた車の運動エネルギーロスを圧力空気を作る事によって圧力空気として回収しこの圧力空気によって駆動するエアーモーターを補助動力とし従来の主動力と併用し回収されたエネルギーを再利用する事が出来る。
【０００６】
【実施例】
図１は本発明による制動に関する車の駆動方法の一実施例についてブロック化した模式図である。
１は自動車のエンジンであり一般的にはガソリンエンジンやディーゼルエンジンである。
２は変速機でありエンジン１の駆動力を推進軸５に伝える装置である。
３は差動装置であり左右のタイヤ４の回転数を自動的に調整する歯車装置である。
４はタイヤである。
５は車の推進軸であ変速機２の回転力を作動装置３に伝達するものである。６は車軸であり差動装置３の回転をタイヤ４に伝達したり車体の荷重を支える主軸である。
７は電磁クラッチでありブレーキペタルの踏み込みスイッチ１５のＯＮ信号によって電磁クラッチ７はＯＮとなり推進軸５の回転をエアーコンプレッサー８に伝達する事が出来る。
またブレーキペタルの踏み込みスイッチ１５がＯＦＦとなった場合には電磁クラッチ７はＯＦＦとなり車の推進軸５の回転はエアーコンプレッサー８に伝達されなくなる。
８はエアーコンプレッサーであり回転する事により圧力空気を作りだす機能を持っている。
空気の圧縮方法としては圧力ポンプを利用したレシプロタイプのものが一般的に利用されている。
９は圧力空気を蓄える圧力タンクである。
エアーコンプレッサー８で作られた圧力空気を圧力ホース１１によって導入し圧力タンク９内に蓄える。
また順次圧送されてくる圧力空気によって次第に圧力タンク９内の圧力は上昇する。
１０は安全弁であり圧力タンク９内の圧力が圧力タンク９の耐圧性能を超えた時には安全弁１０を開放し余分な圧力空気を外気中に放出し圧力タンク９内の空気圧力を常に一定以上に上昇させない様になっている。
１１は圧力ホースでありエアーコンプレッサー８で作られた圧力空気を圧力タンク９に導入するためのものである。
１２は電磁バルブでありアクセルペタルの踏み込みスイッチ１６の信号により作動し圧力タンク９内の圧力空気をエアーモーター１３に導入するための電磁弁である。
１３はエアーモーターでありエンジン１の駆動軸に固定されエンジン１の補助駆動力として設置されている。
１４は電磁バルブ１２からエアーモーター１３に圧力空気を導入するためのエアーモーター用圧力ホースである。
１５はブレーキペタルの踏み込みスイッチでありブレーキペタルを踏み込んだ信号で電磁クラッチ７を作動させる。
１６はアクセルペタルの踏み込みスイッチでありアクセルペタルを踏み込んだ信号で電磁バルブ１２を作動させる。
また車をバックさせる場合には車の推進軸は逆回転する事になる。
しかしながら車の推進軸５によって回転されるエアーコンプレッサー８は逆回転させる事は出来ない。
従ってエアーコンプレッサー８は逆回転にならない様に車が後退する場合に限りブレーキペタルを踏み込んでも電磁クラッチ１２を作動させずエアーコンプレッサー８が回転しない様に構成する。
【０００７】
【発明の効果】
一般に道路を走行中の車は障害物や信号及び下り坂などでブレーキを頻繁に使用しブレーキの制動によって車の運動エネルギーを消耗させ速度を落としている。
従って一般に道路を走行中に車が速度を落とすためにブレーキを働かせる事によって失われる車の運動エネルギーは莫大な量になる。
ブレーキーを踏んだ場合には従来の主制動によりブレーキシューは車のブレーキドラムをロックし圧接する。
この時に相互の摩擦力によってタイヤや車輪の回転力は抑えられ車の運動エネルギーは失われ車は次第に減速し終には停止する。
すなわち車の運動エネルギーはブレーキドラムとブレーキシュー相互間の摩擦エネルギーや摩擦により加熱され熱エネルギーとなって外部に放熱され消耗される。
さて本発明による新しい技術を活かし自動車の燃費や車両の電力量を削減するためには車の制動により失われる車の運動エネルギーロスを如何に効率良くエアーコンプレッサーによって大量に圧力空気を作り出し回収する事が出来るかにかかっている。
従って圧力空気として圧力タンクに蓄えエアーモーターを車の補助動力としてエンジンや電動モーター等の主動力と併用し圧力空気として回収したエネルギーを再利用すると言う新しい技術観点から車による排気ガス公害について検討を加えることにより従来では考えられない程の大きな燃料費や二酸化炭素及び有害排気ガス等の削減率を実現する事が出来る。
また車の点検作業においても例外なくブレーキシューが磨耗し薄くなっている。この事を見ても如何に大きな制動による車の運動エネルギーロスすなわち燃料油や電力がブレーキによる摩擦エネルギーとして無駄に消費されてきたかを証明している。
さて従来から実施されているあらゆる車の燃料費や二酸化炭素の削減方法等を結集させてもその削減量の総和は高々１０〜２０％程度の値である。
本発明による制動に関する車の駆動方法による新しい技術観点から実現される燃料の削減率すなわち二酸化炭素の削減率等は従来の技術では望むことが出来ない程大きな削減率を実現する事が出来る。
また本発明による新しい技術による燃料費や有害排気ガスなどの削減効果と従来の技術による燃料費や有害排気ガスなどの削減効果とはそれぞれ影響される事なく個別に達成する事が出来る。
更に本発明による制動に関する車の駆動方法によってガソリンエンジン車やディーゼルエンジン車の出力パワーは従来のエンジンや電動モーター等の主動力に加え回収された圧力空気エネルギーによるエアーモーターの駆動力が補助動力として加わるため従来のエンジンだけの車に比し出力パワーは飛躍的に増大する。
そのため車のスタート時の加速性能やその他の走行性能は著しく向上する事になる。
また走行中に従来の主動力であるエンジンだけの走行に比しエアーモーターの補助動力が加わるため従来のエンジンが負担する負荷は小さくなり過負荷の走行状態になる事は殆どなくなりエンジンの駆動性能に余裕のある最も良い駆動条件でエンジン使用する事が出来る様になるため排気ガスも最良の状態となり有害排気ガス特に窒素酸化物や黒煙や微細粒子状物質等を著しく減少させる事が可能となる。
また従来の制動装置は過負荷によるブレーキドラムの加熱やブレーキシューの磨耗が問題となっている。
本発明による制動に関する車の駆動方法によりエアーコンプレッサーによる回転抵抗を従来のブレーキの補助制動として併用する事により従来のブレーキには過負荷がかかることは少なくブレーキシューの過大な磨耗やブレーキドラムの過熱の恐れはなくなる。
従って自動車について一層の安全運転に寄与する事が出来る。
以上から明らかな様に本発明による制動に関する車の駆動方法によってガソリンエンジン車やディーゼルエンジン車の燃料費を大きく削減する事が出来る。
トラックに使用するディーゼルエンジンの場合には特に駆動力のパワーアップは最も有効であり効果的である。
また競争自動車や航空機の車輪装置の様に大きなブレーキ性能が要求される利用分野においても効果的に利用する事が出来る。
更に軽自動車など負荷に対して比較的エンジンのシリンダーの容量が小さい車の場合には過負荷がかかり易くなっており本発明による制動に関する車の駆動方法を利用する事は一層効果的である。
【０００８】
【図面の簡単な説明】
【図１】は本発明による制動に関する車の駆動方法の一実施例についてブロック化した模式図である。
【符号の説明】
１．エンジン
２．変速装置
３．差動装置
４．タイヤ
５．推進軸
６．車軸
７．電磁クラッチ
８．エアーコンプレッサー
９．圧力タンク
１０．安全弁
１１．圧力ホース
１２．電磁バルブ
１３．エアーモーター
１４．エアーモーター用圧力ホース
１５．ブレーキペタル踏み込みスイッチ
１６．アクセルペタル踏み込みスイッチ

Claims

内燃機関を動力とする車においてブレーキペタルの踏み込み信号によりクラッチ装置を働かせタイヤと一体になり回転する回転物によって車体に固定されたエアーコンプレッサーを回転し圧縮空気を作り圧力タンクに蓄えると共に該コンプレッサーの回転抵抗を車の補助制動力として利用し更にアクセルペタルの踏み込み信号によりバルブを開き該圧力タンクの圧力空気によってエンジンの駆動軸に固定されたエアーモーターを回転させ駆動力として再利用する制動に関する車の駆動方法。
電動モーターを動力とする車両においてブレーキペタルの踏み込み信号によりクラッチ装置を働かせ車輪と一体になり回転する回転物によって車体に固定されたエアーコンプレッサーを回転し圧縮空気を作り圧力タンクに蓄えると共に該コンプレッサーの回転抵抗を車両の補助制動力として利用し更にアクセルペタルの踏み込み信号によりバルブを開き該圧力タンクの圧力空気によって電動モーターの駆動軸に固定されたエアーモーターを回転させ駆動力として再利用する制動に関する車の駆動方法。