JP2009073295A - 省エネルギー車 - Google Patents

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Abstract

【課題】エネルギー転換効率が高く、車のデザインと小型化に差支えずに確実にエネルギーを節約すると共に、コストダウンを実現した省エネルギー車を提供することを目的とする。
【解決手段】動力源から動力を受けて回転する動力伝動系統により車輪を回転させて移動する車において、フライホイルが前記動力伝動系統と連結し合う上、前記動力伝動系統の回転余力を受けて慣性的に回転したり、前記回転により前記動力伝動系統の回転に助力を与えたりするように設置されていて前記動力源からのエネルギーを節約することができる省エネルギー車を提供する。
【選択図】図1

Description

本発明は、目下、世界中でエネルギー資源の枯渇、環境保全の要請に対応できる省エネルギー車に関する。
自動車は、通常、動力源としてのガソリンエンジンから動力を受けて回転する動力伝動系統により車輪を回転させて移動するものである。しかし、最近、将来50年足らずのうちに石油が枯渇するという見通し、及び排ガスによる環境破壊の深刻化などの問題があるため、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどによる自動車の代わりに、動力源としてエンジンと電動機/発電機とを組合わせたハイブリッドカーが提案されている。このハイブリッドカーは、制御装置に制御される電気切替クラッチにより、必要に応じて選択的にエンジンと電動機/発電機と伝達状態になって、動力伝動系統を介してエンジンで車輪を回転させたり、電動機/発電機で車輪を回転させたりして走行する(特許文献1参照)。
前記電動機/発電機は、車用電池の電力により作動し、動力伝動系統を介して車輪を回転させる外、動力伝動系統の回転余力により発電し、車用電池を充電することができる。この充電は、車用電池に電力が極端的に低下した時にしか行われない。その際の充電はエンジンを駆動したり商用電源を使用したりして行う。また、走行中にブレーキがかけられる時、電動機/発電機の発電により動力伝動系統の回転余力を電気エネルギーに変えて蓄積するようにもしている。
しかしながら、この種のハイブリッドカーは、動力伝動系統の回転余力を回収できるので、確かにガソリンを節約することができるが、以下幾つか改善されたい問題点があり、まだまだ広く普及していない。即ち、まず回転余力の運動エネルギーを電気エネルギーに変えて蓄積し、後程また電気エネルギーを運動エネルギーに変えて出力することは、エネルギーの異なる形態の転換を経なければならないため、エネルギーを一部損失してしまう。そして、前記車用電動機/発電機と車用電池との組み合わせは、動力源補助手段として、特に加速に必要な大きな出力に備えるために大型で重量も大である高価なアセンブリーになるので、それ自体が車の負荷増加を及ぼして車体の小型化に不都合となるだけでなく、コストアップにも繋がって大衆化にかなり困難である。
特開2007−76483
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、即ち、エネルギー転換効率が高く、車のデザインと小型化に差支えずに確実にエネルギーを節約すると共に、コストダウンを実現した省エネルギー車を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は、動力源から動力を受けて回転する動力伝動系統により車輪を回転させて移動する車において、フライホイルが前記動力伝動系統と連結し合う上、前記動力伝動系統の回転余力を受けて慣性的に回転したり、前記回転により前記動力伝動系統の回転に助力を与えたりするように設置されていて前記動力源からのエネルギーを節約することができる省エネルギー車を提供する。
前記省エネルギー車の構成によると、フライホイルを設置することにより、動力伝動系統の回転余力を受けて慣性的に回転したり、前記回転により動力伝動系統の回転に助力を与えたりすることにより、エネルギーの異なる形態の転換を経ずに運動エネルギーの直接的な貯蔵と出力を行うため、転換過程においてエネルギーの無駄な浪費はない上、確実にエネルギーを節約し得る。
また、従来の動力源補助手段として車用電動機/発電機と車用電池との組み合わせに比べて、このフライホイルは安価である上、重量もサイズも小さいので、コストダウンが実現できる上、車両の小型化とデザイン自由性にも適合し、特に小さな排気量の小型車両の性能制限を乗り超えることができて有利である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態の省エネルギー車について詳細に説明する。
本発明の省エネルギー車は、図1に示す好適な実施形態を実施例1として説明すると、車体(図示せず)の他に、主として動力源1と、動力伝動系統2と、車輪3、4と、フライホイル5と、クラッチ6と、電気制御装置7とを備えている。
この実施例では、動力源1として車用電動機/発電機と車用電池との組み合わせが使用されているが、他にエンジンが使用されてもよい。
動力伝動系統2は、主として回転できる輪軸機構20と、輪軸機構20に連結したギアボックス21とからなっている。輪軸機構20は、一般的に、差動器と輪軸とを有するものであって、車輪3、4をそれと共に回転できるように支持しており、ギアボックス20はクラッチ6に連結する上、該クラッチ6を介して動力源1とフライホイル5とそれぞれ連結している。即ち、動力源1は、クラッチ6を介して動力伝動系統2のギアボックス21と連結し合う上、動力伝動系統2に回転エネルギーを与えるように設置されている。また、フライホイル5は、クラッチ6を介して動力伝動系統2のギアボックス21と連結し合う上、動力伝動系統2の回転余力を受けて慣性的に回転したり、前記回転により動力伝動系統2の回転に助力を与えたりするように設置されていて動力源1からのエネルギーを節約することができる。
この例において、動力伝動系統2は、車の前後輪である車輪3、4を共に駆動する四輪駆動型に構成されているが、もちろん、前輪である車輪3のみ、または後輪である車輪4のみを駆動する前輪駆動型または後輪駆動型に構成されてもよい。
図2と図3に示すように、フライホイル5は、遮音材製の円筒状ケーシング50と、該円筒状ケーシング50内にその回転軸511の両端が該円筒状ケーシング50の周壁を貫通する上、ボールベアリング513、513を介して該周壁上に開けられた通孔に回転自在に軸支されているフライホイル体51とからなっている。円筒状ケーシング50内に更に質量が空気より小さい気体が充填されている。それがために、フライホイル体51は、その回転軸511の回転に対する摩擦抵抗も、その羽根体512の回転に対する摩擦抵抗も非常に小さいので、慣性回転に近い回転をすることができる。
また、ケーシング50の、フライホイル体51の周りにある内周壁に環状ボールベアリング52が、フライホイル体51と若干の間隔をあけて回転可能に設けられている。それがために、フライホイル体51は、回転中に何かの原因でその正当な芯出しからずれてボールベアリング52と接触した場合、ボールベアリング52が回転中のフライホイル体51と共に回転できるので、その回転を阻まずに衝撃を減らすことができる。
フライホイル5は、更に、その回転数を検知して電気制御装置7に発信できる回転数センサー53と、フライホイル5の異常音声を検知して電気制御装置7に発信できる異常音声センサー54と、フライホイル5に付設されたフライホイル体専用ブレーキ55とを備えている。また、回転数センサー53が検知したフライホイル5の回転数は、電気制御装置7により、図4における回転数表示手段82に表示される。
この例において、コンデンサー式マクロホンである異常音声センサー54がフライホイル体51の異常音声(例えば、前記のようなボールベアリング52と接触したことによる音)を検知して電気制御装置7に発信すると、ブレーキディスクであるフライホイル体専用ブレーキ55は、電気制御装置7の制御により作動してフライホイル体51を停止させることができる。なお、交通事故などの緊急事態に対応できるために、電気制御装置7に、手動操作によりフライホイル体専用ブレーキ55をかけさせることができる手段も設置されている(図示せず)。
また、クラッチ6は、無段変速装置8を介して動力伝動系統2とフライホイル5との間に設置されている。該無段変速装置8は、電気制御装置7の制御によってフライホイル5の回転数を動力伝動系統2にふさわしい回転数に調節するものである。
上述のように、電気制御装置7は、フライホイル5の回転数センサー53、異常音声センサー54などのセンサーからの信号、或いは図4におけるブレーキペダル80とアクセルペダル81などの操作機構からの操作情報が読み込まれることで、対応する機構の予定動作を行わせる指令を出力することができるものである。
前記ペダルからの操作情報の読み込みについて、詳細には、ブレーキペダル80とアクセルペダル81にそれぞれ接続した可変抵抗素子801、811の、ペダルの踏み操作による抵抗値変化に基づいて、電気制御装置7は減速と加速の制御を行う。
クラッチ6は、電気切替クラッチであって電気制御装置7により以下の通りに制御されるようになっている。
即ち、車が定速の走行中においては、クラッチ6は、動力源1と伝達状態に、フライホイル5と遮断状態になる。
更に、ブレーキペダル80が操作されて車がスローダウンする時においては、クラッチ6は、フライホイル5の回転数が所定数値以上にある場合、前記定速走行中における状態と同じ状態を維持し、フライホイル5の回転数が所定数値以下にある場合、該フライホイル5と伝達状態になる上、該フライホイル5が無段変速装置8を介して動力伝動系統2の回転余力を受けて回転し、該回転余力のエネルギーを蓄えると同時に車の減速にもなり、且つ該フライホイル5の回転数がそれにより所定数値以上になると、該フライホイル5と遮断状態に戻る。
アクセルペダル81が操作されて車がスピードアップする時においては、フライホイル5の回転数が所定数値以下にある場合、前記定速走行中における状態と同じ状態を維持し、フライホイル5の回転数が所定数値以上にある場合、動力源1と遮断状態に、フライホイル5と伝達状態になる上、動力伝動系統2が無段変速装置8を介してフライホイル5の回転エネルギーを受けて回転し、且つフライホイル5の回転数がそれにより所定数値以下になると、前記定速走行中における状態と同じ状態に戻る。
即ち、フライホイル5が前記のように設置されている車は、動力伝動系統2の回転余力を受けて慣性的に回転したり、前記回転により動力伝動系統2の回転に助力を与えたりすることにより、エネルギーの異なる形態の転換を経ずに運動エネルギーの直接的な貯蔵と出力を行うため、転換過程においてエネルギーの無駄な浪費はない上、確実にエネルギーを節約し得る。
次に、図5を参照して実施例2を説明する。
図5に示すように、実施例2の構成は、ほぼ実施例1と同じだが、その相違点は下記に示す点にある。
つまり、クラッチ6Aは、電気クラッチである第1のクラッチ61Aと第2のクラッチ62Aとからなっており、第1のクラッチ61Aは動力伝動系統2Aと動力源1Aとの間に、第2のクラッチ62Aは、無段変速装置8Aを介して動力伝動系統2Aとフライホイル5Aとの間に設置されている。
動力伝動系統2Aは、主として回転できる輪軸機構20Aと、輪軸機構20Aに連結したギアボックス21Aとからなっている。輪軸機構20Aは、第1の輪軸機構201Aと第2の輪軸機構202Aとで構成されており、ギアボックス21Aは、第1の輪軸機構201Aに連結した第1のギアボックス211Aと第2の輪軸機構202Aに連結した第2のギアボックス212Aとで構成されている。第1の輪軸機構201Aは車輪3Aをそれと共に回転できるように支持しており、第2の輪軸機構202Aは車輪4Aをそれと共に回転できるように支持しており、第1のギアボックス211Aは第1のクラッチ61Aに連結する上、第1のクラッチ61Aを介して動力源1Aと連結しており、第2のギアボックス212Aは第2のクラッチ62Aに連結する上、第2のクラッチ62Aを介してフライホイル5Aと連結している。
即ち、動力伝動系統2Aは、第1のクラッチ61Aを介してくる動力で車の前輪である車輪3Aを駆動し、また、第2のクラッチ62Aを介してくる動力で車の後輪である車輪4Aを駆動するように構成されている。
また、第1のクラッチ61Aと第2のクラッチ62Aとは、電気制御装置7Aにより以下の通りに制御されるようになっている。
即ち、車が定速の走行中においては、第1のクラッチ61Aが伝達状態に、第2のクラッチ62Aが遮断状態になる。
更に、ブレーキペダル80が操作されて車がスローダウンする時においては、フライホイル5Aの回転数が所定数値以上にある場合、前記定速走行中における状態と同じ状態を維持し、フライホイル5Aの回転数が所定数値以下にある場合、第2のクラッチ62Aが伝達状態になる上、フライホイル5Aが無段変速装置8Aを介して動力伝動系統2Aの回転余力を受けて回転し、該回転余力のエネルギーを蓄えると同時に車の減速にもなり、且つ該フライホイル5Aの回転数がそれにより所定数値以上になると、該第2のクラッチ62Aが遮断状態に戻る。
アクセルペダル81が操作されて車がスピードアップする時においては、フライホイル5Aの回転数が所定数値以下にある場合、前記定速走行中における状態と同じ状態を維持し、フライホイル5Aの回転数が所定数値以上にある場合、第1のクラッチ61Aが遮断状態に、第2のクラッチ62Aが伝達状態になる上、動力伝動系統2Aが無段変速装置8Aを介してフライホイル5Aの回転エネルギーを受けて回転し、且つフライホイル5Aの回転数がそれにより所定数値以下になると、前記定速走行中における状態と同じ状態に戻るように制御されるようになっている。
ちなみに、この例において、太陽エネルギー発電手段が別に設けられることができ、この場合、動力源1Aの車用電動機/発電機の車用電池は、前記太陽エネルギー発電手段から電力を受けて充電され、且つ給電をすることができるように構成される。
続いて、図6を参照して実施例3を説明する。
図6に示すように、実施例3の構成は、ほぼ実施例1と同じだが、その相違点は下記に示す点にある。
つまり、図6に示すように、クラッチ6Bの他に、同様に電気クラッチである動力源クラッチ60Bが動力源1Bとフライホイル5Bとの間に設置されている。動力源クラッチ60Bは、図示のように、無段変速装置8Bを介してフライホイル5Bと連結している。
この動力源クラッチ60Bは、常時遮断型であって、電気制御装置7Bにより、フライホイル5Bの回転数が前記所定数値よりある程度低い他の所定数値以下にある場合、伝達状態を間欠的に変更して、動力源1Bからフライホイル5Bに直接且つ一時的に回転エネルギーを与えるように制御されるようになっている。一般的に、前記他の所定数値は前記所定数値の60%であり、また、前記間欠的とは2乃至10分間置きである。
ちなみに、動力源1Bとしては、図示しないがエンジンと車用電動機/発電機とが共に使用されることでき、この場合、エンジンと車用電動機/発電機との間に切換えてその一つを選択してエネルギーを取り出すために、電気制御装置7Bにより制御される専用の電気切替クラッチを更に設けることができる。
そして、図7を参照して実施例4を説明する。
図7に示すように、実施例4の構成は、ほぼ実施例2と同じだが、その相違点は下記に示すにある。
つまり、第1のクラッチ61C及び第2のクラッチ62Cの他に、また電気クラッチである第3のクラッチ60Cが動力源1Bとフライホイル5Cとの間に設置されている。第3のクラッチ60Cは、図示のように、無段変速装置8Cを介してフライホイル5Cと連結している。
この第3のクラッチ60Cは、常時遮断型であって、電気制御装置7Cにより、フライホイル5Cの回転数が前記所定数値よりある程度低い他の所定数値以下にある場合、伝達状態を間欠的に変更して、動力源1Cからフライホイル5Cに直接且つ一時的に回転エネルギーを与えるように制御されるようになっている。一般的に、前記他の所定数値は前記所定数値の60%であり、また、前記間欠的とは2乃至10分間置きである。
続いて、図8を参照して実施例5を説明する。
図8に示すように、実施例5の省エネルギー車は、車体(図示せず)の他に、主として動力源1Dと、動力伝動系統2Dと、車輪3D、4Dと、フライホイル5Dと、クラッチ6D、クラッチ6Eと、電気制御装置7Dとを備えている。
動力源1Dと、動力伝動系統2Dと、車輪3D、4Dと、フライホイル5Dと、電気制御装置7Dとの構成は、前記実施例におけるのとほぼ同じである。
また、動力源1Dはクラッチ6Dを介してフライホイル5Dと連結し合ってフライホイル5Dに回転エネルギーを与えるように設置されており、フライホイル5はクラッチ6Eを介して動力伝動系統2Dと連結し合って、動力伝動系統2Dの回転余力を受けて慣性的に回転したり、前記回転により前記動力伝動系統の回転に助力を与えたりする上、前記動力源1Dからの回転エネルギーをも動力伝動系統2に伝えることができるように設置されている。クラッチ6Dとクラッチ6Eは、電気制御装置7Dによりその伝達・遮断状態が制御される。
つまり、動力源1Dは、動力伝動系統2Dを介せずに、フライホイル5Dに直接に回転エネルギーを与えるようになっている。
以上、本発明の好適な実施形態の例について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されない。即ち、本発明は前記実施形態に限定して狭義に解釈されるものではなく、本発明の思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
以上、実施形態の例で詳細に説明したように、本発明の省エネルギー車は、エネルギー転換効率が高く、コストダウンが実現できる上、車両の小型化とデザイン自由性にも適合し、特に小さな排気量の小型車両の性能制限を乗り超えることができて有利である。
本発明に係る省エネルギー車の実施例1の概略構成を示すブロック図である。 実施例1におけるフライホイルの側断面図である。 図2における線A−Aに沿う断面図である。 実施例1におけるブレーキペダルとアクセルペダルを示す図である。 本発明に係る省エネルギー車の実施例2の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係る省エネルギー車の実施例3の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係る省エネルギー車の実施例4の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係る省エネルギー車の実施例5の概略構成を示すブロック図である。
符号の説明
1、1A、1B、1C、1D 動力源
2、2A、2D 動力伝動系統
20、20A 輪軸機構
201A 第1の輪軸機構
202A 第2の輪軸機構
21、21A ギアボックス
211A 第1のギアボックス
212A 第2のギアボックス
3、3A、3D、4、4A、4D 車輪
5、5A、5B、5C、5D フライホイル
50 円筒状ケーシング
51 フライホイル体
511 回転軸
512 羽根体
513、52 ボールベアリング
53 回転数センサー
54 異常音声センサー
55 フライホイル体専用ブレーキ
6、6A、6B、6D、6E クラッチ
60B 動力源クラッチ
60C 第3のクラッチ
61A、61C 第1のクラッチ
62A、62C 第2のクラッチ
7、7A、7B、7C、7D 電気制御装置
8、8A、8B、8C 無段変速装置
80 ブレーキペダル
801、811 可変抵抗素子
81 アクセルペダル
82 回転数表示手段

Claims (12)

  1. 動力源から動力を受けて回転する動力伝動系統により車輪を回転させて移動する車において、フライホイルが前記動力伝動系統と連結し合う上、前記動力伝動系統の回転余力を受けて慣性的に回転したり、前記回転により前記動力伝動系統の回転に助力を与えたりするように設置されていて前記動力源からのエネルギーを節約することができる省エネルギー車。
  2. 前記動力源はクラッチを介して前記フライホイルと連結しており、前記フライホイルは他のクラッチを介して前記動力伝動系統と連結していること特徴とする請求項1に記載の省エネルギー車。
  3. 前記動力伝動系統はクラッチにより前記動力源及び前記フライホイルとそれぞれ連結しており、
    また、前記クラッチは、前記電気制御装置により、
    車が定速の走行中においては、前記動力源と伝達状態になる一方、前記フライホイルと遮断状態になり、
    車がスローダウンする時においては、前記フライホイルの回転数が所定数値以上にある場合、前記定速走行中における状態と同じ状態を維持し、前記フライホイルの回転数が所定数値以下にある場合、該フライホイルと伝達状態になる上、該フライホイルが前記動力伝動系統の回転余力を受けて回転し、該回転余力のエネルギーを蓄えると同時に車の減速にもなり、且つ該フライホイルの回転数がそれにより所定数値以上になると、該フライホイルと遮断状態に戻り、
    車がスピードアップする時においては、前記フライホイルの回転数が所定数値以下にある場合、前記定速走行中における状態と同じ状態を維持し、前記フライホイルの回転数が所定数値以上にある場合、前記動力源と遮断状態に、前記フライホイルと伝達状態になる上、前記動力伝動系統が前記フライホイルの回転エネルギーを受けて回転し、且つ前記フライホイルの回転数がそれにより所定数値以下になると、前記定速走行中における状態と同じ状態に戻るように制御されるようになっていることを特徴とする請求項1に記載の省エネルギー車。
  4. 前記クラッチは、第1のクラッチと第2のクラッチとからなっており、前記第1のクラッチは前記動力伝動系統と前記動力源との間に、前記第2のクラッチは、前記動力伝動系統と前記フライホイルとの間に設置されており、
    また、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとは、電気制御装置により、
    車が定速の走行中においては、前記第1のクラッチが伝達状態になる一方、前記第2のクラッチが遮断状態になり、
    車がスローダウンする時においては、前記フライホイルの回転数が所定数値以上にある場合、前記定速走行中における状態と同じ状態を維持し、前記フライホイルの回転数が所定数値以下にある場合、前記第2のクラッチが伝達状態になる上、該フライホイルが前記動力伝動系統の回転余力を受けて回転し、該回転余力のエネルギーを蓄えると同時に車の減速にもなり、且つ該フライホイルの回転数がそれにより所定数値以上になると、該第2のクラッチが遮断状態に戻り、
    車がスピードアップする時においては、前記フライホイルの回転数が所定数値以下にある場合、前記定速走行中における状態と同じ状態を維持し、前記フライホイルの回転数が所定数値以上にある場合、前記第1のクラッチが遮断状態に、前記第2のクラッチが伝達状態になる上、前記動力伝動系統が前記フライホイルの回転エネルギーを受けて回転し、且つ前記フライホイルの回転数がそれにより所定数値以下になると、前記定速走行中における状態と同じ状態に戻るように制御されるようになっていることを特徴とする請求項3に記載の省エネルギー車。
  5. 前記動力伝動系統は、車の前後輪を共に駆動するように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の省エネルギー車。
  6. 前記動力伝動系統は、前記第1のクラッチを介してくる動力で車の前輪を駆動し、また、前記第2のクラッチを介してくる動力で車の後輪を駆動するように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の省エネルギー車。
  7. 前記クラッチは、また前記動力源と前記フライホイルとの間に設置されている第3のクラッチを有し、
    前記第3のクラッチは、常時遮断型であって、前記電気制御装置により、前記フライホイルの回転数が前記所定数値よりある程度低い他の所定数値以下にある場合、伝達状態に間欠的に変わって前記動力源から前記フライホイルに直接且つ一時的に回転エネルギーを与えるように制御されるようになっていることを特徴とする請求項6に記載の省エネルギー車。
  8. 前記他の所定数値は前記所定数値の60%であり、また、前記間欠的とは2乃至10分間置きであることを特徴とする請求項7に記載の省エネルギー車。
  9. 前記クラッチは、また前記動力源と前記フライホイルとの間に設置されている他のクラッチを有し、
    前記他のクラッチは、常時遮断型であって、前記電気制御装置により、前記フライホイルの回転数が前記所定数値よりある程度低い他の所定数値以下にある場合、伝達状態に間欠的に変わって前記動力源から前記フライホイルに直接且つ一時的に回転エネルギーを与えるように制御されるようになっていることを特徴とする請求項3に記載の省エネルギー車。
  10. 前記フライホイルの異常音声を検知して前記電気制御装置に発信できる異常音声検知手段と、
    前記フライホイルに付設されている上、前記異常音声検知手段が異常音声を検知して前記電気制御装置に発信すると、前記電気制御装置の制御により作動して前記フライホイルを停止させるように構成されている専用ブレーキとを更に備えていることを特徴とする請求項3ないし請求項9のいずれか一項に記載の省エネルギー車。
  11. 前記電気制御装置に、手動操作により前記専用ブレーキをかけさせることができる手段が設置されていることを特徴とする請求項10に記載の省エネルギー車。
  12. 前記フライホイルと前記動力伝動系統との間に無段変速装置が設置されていることを特徴とする請求項3ないし請求項11のいずれか一項に記載の省エネルギー車。
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