JP2011025901A

JP2011025901A - サスペンション油圧発電システム

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Publication number: JP2011025901A
Application number: JP2009186871A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Morikawa; 淳夫森川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-02-10

Abstract

【課題】車両のサスペンションの動きで効率の高い発電システムを提供する。
【解決手段】車両のサスペンションに油圧シリンダー１のロッドを連結し、サスペンションの上下運動に従って油圧シリンダー１のピストンを上下させ、このシリンダーのポートに１対の方向が逆のチェックバルブ９を装着し、油の流れ方向を一定にしてその油圧で油圧モータ１４を回転させ、この軸に連結した発電機１５を回すことにより効率の高い電力が得られる電動機駆動車両用発電装置。
【選択図】図４

Description

本発明は車両の発電装置に関し、車両が走行中に路面や線路の凹凸を吸収し車体にその振動を少なくする機能を持つサスペンションの動作力を利用して発電を行う、電動機駆動車両用の発電装置に関するものである。

自動車や電車などの車両は走行中に様々な路面や線路の凹凸を車輪とサスペンションで吸収しているが、その力を利用して直接磁石とコイルによって発電を行うものが提案されている。たとえば特開１９９２−７５１１２号公報（特許文献１）に開示されている。また、サスペンションの動きを制御する機構に電磁式作動機を具備し、その電磁式作動機が発電する電力を電源に回生可能に構成した車両用サスペンションシステムが提案されている。例えば特開２００７−３０２１９４号公報（特許文献２）の請求項１１に開示されている。

しかし、この方法では効率良くサスペンションの動きを電気エネルギーに変換することはできない。特許文献１ではサスペンション可動部（ピストン等）に磁石を取付けたものとその固定部（シリンダー等）周囲に取り付けた起電力発電用コイルを備えた電磁誘導式のサスペンション発電機構である。

この機構ではサスペンションの動きの力に関係なく、コイルと磁石の強さにより発電量が決定される。車両の走行時発生するサスペンションの動きとパワーは強大にもかかわらず、この力を最大限に活かし大きな発電量を得ようとすると、大きなコイルと磁石の組み合わせが必要となり現実とはかけ離れた構想と言える。また、実際にサスペンション搭載可能な大きさの発電装置では小さな起電力しか生成できなくなり、装置の構成に掛かるコストに対しその発電量は微量に過ぎず、コストを掛ける価値は無い。

また、特許文献２では本来の目的はサスペンションの制御にあり、発電を目的とした機構ではなく、発生する電力も前記同様微量であり、文献中の表現もサスペンション制御に使用した電力の回生起電力としてバッテリに返すものであり、サスペンションの上下運動から主に発電を目的とした機構とは言えない。同文献からも多くの電力を発生するには発電機のローターを大きくする必要があり、ローターのイナーシャが大きくなるためサスペンションの高周波振動を吸収できなくなるなど、大きな発電機は直接サスペンションに装着できないとしている。
特開１９９２−７５１１２号公報特開２００７−３０２１９４号公報

したがって、本発明の目的は、車両が走行中の路面や線路から発生する強大なエネルギーを油圧シリンダーとチェックバルブと油圧モータを主な構成とする油圧回路を構成し、無駄無くサスペンションの動作エネルギーを油圧に変換する効率の高い、大きな発電量を得る発電装置を提供することを目的とする。

本発明のサスペンション油圧発電システムは、車両の中でも自動車を例にして説明すると走行中に路面の凹凸を吸収するサスペンションの動きによって上下運動するロアアームに油圧シリンダーのロッドを連結しシリンダー内のピストンの上下運動により、油圧シリンダー内の油を２つのポートから押出し、吸込む作用を成す。

この動作からそれぞれのポートで吐出、吸引のどちらか一方方向に油の流れを制御し吐出、吸引のそれぞれの流れを集約することにより、車輪の上下運動を油の流動運動に変換することが出来る。この一方方向の流動方向を集約するために、油圧シリンダーの油の出入り口の配管経路にそれぞれ流れの方向が反対を成す１対のチェックバルブを入れ、油の流れを制御することでシリンダーが上下し上室、下室とも油が出入りしても油の流れ方向を一定に保つことが出来る。

図３で、例えば車輪が路面の凹凸で上昇した場合の動きを矢印ａ１とするとこの車輪を固定するロアアームに連結した油圧シリンダーのロッドを介してピストンが矢印ａ２のように上昇し上室内の油を押出す。この油はポートｐ１を出てチェックバルブを矢印ａ３の流れで配管経路へ吐出する。

この時、ピストンが上昇と同時に下室は負圧状態となりポートｐ２から油を吸込む力が発生し矢印ａ４の如くチェックバルブを経由して外部配管から吸引を行う。

今度は同図で、車輪が路面の凹凸で下降した場合の動きを矢印ｂ１とすると、ピストンは矢印ｂ２のように下降し下室内の油をポートｐ２から押出し矢印ｂ４の経路を経て吐出する。同時に上室は負圧になりポートｐ１より矢印ｂ３の経路で油を吸引する。

以上の動作で車輪の上下運動はシリンダーのピストンを上下させシリンダー内の油をチェックバルブで制御し吐出、吸引を行う。このとき一つの車輪に油圧シリンダーが１本または複数本使用し、その油圧シリンダーには方向を変えた２対のチェックバルブを配置する。ポートｐ１及びポートｐ２のそれぞれの吐出側のチェックバルブを繋いで吐出として配管し、それぞれの吸引側のチェックバルブを繋いで吸引として配管する。これで油圧シリンダーのピストンが上昇しても下降しても吐出、吸引は一方方向へ流れる。

図４は１台の電気自動車全体の油圧経路と発電までの動作を表すＪＩＳ油圧記号配管図である。図３で説明したように車輪の上下運動を油圧シリンダーの上下動作からチェックバルブの制御を経て吐出された油はプラダ形アキュームレータで脈動を抑え、且つ瞬間的に高圧となっても一旦圧力を蓄え矢印の流れで配管経路へ押し出す。４つの車輪は同様にして同じ配管経路へ押し出され合流して一つの流れとして油圧モータに到達し油圧モータを回転させ、油圧モータから出た油は油圧タンクに送られる。

各油圧シリンダーが動くとき吸引動作では、配管経路を通じて油圧タンクより吸引され全体としては吐出、吸引動作は油圧タンクを介して循環する。このとき油の圧力は吐出の油圧回路は油圧シリンダーから油圧モータ間は圧縮の高圧になり、油圧タンクを境界として油圧シリンダーの吸引の油圧回路では負圧となる。

自動車が高速走行時、油圧回路では必要以上の高圧なる場合、リリーフバルブ（公知の機構）にて油圧タンクに戻すことにより油圧回路内の圧力を一定に保つ。このリリーフバルブは油圧回路の圧力が設定値を越えたときに圧油をタンクに戻して回路の圧力を設定圧以上に上昇しないように抑える機能を持っている。

また、これ以上充電する必要がなければ電磁弁の切り替えで吐出の油を油圧モータに流さず直接油圧タンクに戻す必要もある。例えばハイブリッド車でバッテリの充電量が十分ある場合でこれ以上充電する必要がなく、尚且つ、例えば坂道の下り走行になった場合、本発明のサスペンション油圧発電システムでは走行によりサスペンションも上下運動をする。このため圧油は生成し続け油圧モータは回転する。これにより発電機も回転し不必要な充電を起し過充電を起す。油圧回路に電磁弁を設置し各車輪の油圧シリンダーから吐出する圧油を油圧モータに流さず直接油圧タンクに流すように切り替えることにより必要の無いときに油圧モータを回転させない制御を行う。

上記油圧モータの回転はカップリングを介して発電機を回転させ、ここで発生した電力はバッテリに充電し、電気自動車の走行用モータその他の電力として供給する。このように、今後益々開発が必要とされる電気自動車の場合、１回の充電でどれだけ走行距離を伸ばせるかが普及の鍵となっているが、本発明のサスペンション油圧発電システムを利用すれば走行しながら、その走行に対してエネルギーの消費をしないシステムからのエネルギー供給が叶うため、相対的に航続距離が伸びることとなる。

またハイブリッド車は、走行は電動モータで行い発電を従来のガソリンエンジンが発電機を回して行ない、発電した電力をバッテリに充電しその充電された電力で電動モータを回して走行している。ここではバッテリの充電量が少なくなった場合にエンジンを始動させ発電を行う。バッテリが満充電になればエンジンは停止し、総合的にエンジンの始動時間を減らして燃費を良くしている。

ここに本発明におけるサスペンション油圧発電システムを併用すれば、通常走行中に油圧モータで発電機を回し充電を行い、それでもバッテリの充電量が足りなくなった場合エンジンを始動すれば、総合的にますます燃料の消費量が減り燃費の向上が得られる。

本発明におけるサスペンション油圧発電システムではサスペンションの上下運動のエネルギーを一旦油圧に変換し、その圧油で直接油圧モータを駆動し発電を行っているため、例えば小刻みな路面の振動さえも圧油に変換することができ、且つ高速走行時の高周波の振動や車輪の突き上げ状態でのピーク振動もアキュームレータで吸収し一時蓄積を行うことでエネルギー損失の少ないシステムを形成している。

また、同じく本発明におけるサスペンション油圧発電システムでは発電量はその搭載する自動車の車体重量に関係しているため、重量の重い大型車やトレーラなど車輪が多数搭載した車ほど発電量は大きくなる。そのためバッテリの搭載量も少なく設定でき全体重量の軽減に繋がりエネルギー消費も抑えることが出来る。

また、列車や電車の場合、発電所から供給された電力を架線から取り込み電動機を回して走行するが、本発明のサスペンション油圧発電システムを搭載すれば相対的に消費電力を抑えることができエネルギーの消費を減らすことができる。

本発明の実施の形態１におけるサスペンション油圧発電システムの乗用車のフロントサスペンションに使用した例を模式的に示す斜視図である。本発明の実施の形態１におけるサスペンション油圧発電システムのトラックの後輪に使用した実施の形態３の例を模式的に示す斜視図である。本発明の実施の形態１におけるサスペンション油圧発電システムのサスペンションに取付けた油圧シリンダーの動作原理を示す概略図である。本発明の実施の形態１におけるサスペンション油圧発電システム図の動作全体を示すＪＩＳ油圧配管記号系統図である。本発明の実施の形態１におけるサスペンション油圧発電システムをハイブリッド車に適応した実施の形態２の油圧モータとエンジンを切り換えるシステムを示すＪＩＳ油圧配管記号系統図である。本発明で重要な機能を成すチェックバルブ（公知の機構）の動作原理を示す断面図である。本発明で重要な機能を成す油圧モータ（公知の機構）の動作原理を示す断面図である。本発明で特に実施の形態２におけるハイブリッド車に適用した場合のコンピュータの制御を示すシステム図である。本発明で特に実施の形態２におけるハイブリッド車に適用した場合のコンピュータの制御を示すフロー図である。本発明の実施の形態１におけるサスペンション油圧発電システムで具体的に動力計算をするためのモデルを想定したモデル図である。上記モデル図より油圧シリンダーの圧油生成量の計算式である。上記モデル図より油圧モータの１回転当りの押し退け量の計算と回転数の計算式である。上記モデル図より油圧シリンダーから吐出される圧油の圧力計算式である。上記モデル図より油圧モータのトルク計算式である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）

図１は、本発明の実施の形態１におけるサスペンション油圧発電システムで電気自動車の乗用車用フロントサスペンションを模式的に示す斜視図である。図３は同じく本発明の実施の形態１におけるサスペンション油圧発電システムのサスペンションと油圧回路の動作原理を示すＪＩＳ油圧記号回路図である。図４は同じく本発明の実施の形態１におけるサスペンション油圧発電システムの自動車１台分の全体油圧経路を示すＪＩＳ油圧記号回路図である。

まず図１では通常の車輪を支える機構として上部はストラット形コイルサスペンション８ａのアッパーマウント２５で車体と連結し、下部をロアアーム４に対してボールジョイント２７で連結し車輪の自由動作を支えている。このロアアームは支点３で車体と連結固定し、前記アッパーマウント２５と供に３点支持を形成し車輪を支えている。

このサスペンション機構のロアアーム４の力点６に近い所に本発明の油圧シリンダー１のロッド先端を作用点５として連結しこの油圧シリンダー１の反対側の固定は１山クレビス形マウント２６により車体と連結する。

後に説明する実施の形態３の板バネサスペンション８ｂでも同様であるがこの油圧シリンダー１の取り付け方法で１山クレビス形マウント２６を車体側に、ロッドをロアアーム側に連結することは、車輪７の路面からの動きに対し所謂バネ下荷重をより軽くすることで路面からの力に追従しやすくするためである。バネ下荷重が重くなれば相対的に車体への振動が大きくなることを意味している。

本機能を図３及び図４を参照して説明すると、本実施の形態に於けるサスペンション油圧発電システムは図３より、走行中の路面の凹凸は車輪７の上下運動が力点６を動かしロアアーム４を介して油圧シリンダー１のロッド１９を上下させその動きはピストン１８を上下させる。

このピストン１８の上下運動の力は油圧シリンダー内の上室２０と下室２１内の油をポートｐ１，ｐ２を出入り口として油圧シリンダー外部の油圧モータ１４に対して吐出、吸引を起す。例えば路面からの矢印ａ１の力が車輪７に掛かり車輪が上昇するとピストン１８は上昇し上室２０の油はポートｐ１から油圧シリンダー１の外部配管へ吐出する。

この吐出した油は配管を通り矢印ａ３の経路でチェックバルブ９を通り外部配管経路へ押し出される。このときのチェックバルブ９の動作原理（公知の機構）を図６に示す。この図では矢印Ａから送られた油はポペット２２を押出し、矢印Ｂの様に外部に流れる。この様子をＪＩＳ油圧記号で示したのが図６の下部に示す。この記号ではＡからＢに流れる様子を表す。

同図で逆に矢印Ｂから油が入ってきた場合はスプリング２３の力でポペット２２を押し油の通路を塞いで矢印Ａへ出ないようになる。この原理で油は必ず矢印Ａから矢印Ｂへ流れその逆は通さない動作を行う。

図３では、上記機能を持つチェックバルブ９を反対方向から流れるものを組み合わせ１対にし、油圧シリンダーのポートｐ１，ｐ２それぞれに配置し配管を繋いで一方方向に流れる組み合わせを作り油圧シリンダーの上下どちらの動きでも一定方向の吐出、吸引を行う様にした。

この図３では車輪７を支えるロアアーム４は自動車の車体に支点３で連結し、車輪７の動きを力点６が動作し作用点５を経由して油圧シリンダー１のロッド１９の動きとして力が伝わってゆく。

図４では、本発明の実施の形態１におけるサスペンション油圧発電システムの自動車１台分の油圧回路をＪＩＳ油圧記号を用いて表したものである。この図では前記図３で示した一つの車輪の吐出、吸引を４つの車輪で動作し、吐出の流れの途中にプラダ形アキュームレータ１０を入れて車輪の脈動を吸収させ安定した流速の圧油を油圧モータ１４に供給する。

このアキュームレータ（公知の機構）では一種の油圧タンクの形状を成し、油を一時蓄える作用がある。このタンク内に空気の入ったゴム（プラダ）風船を入れ圧油が掛かればゴム風船の中の空気が圧縮し空気の容積が減少し圧油がこのタンクに充満する。

その後、このタンクに注入する圧油の圧力が減少すれば先に圧縮された空気が膨張しタンク内の油をタンク外に押出し配管経路を経て油圧モータの回転力となる。この機能を利用しピーク圧や脈動を吸収しその力を無駄にしないで油圧モータを回す力に変換している。

上記の吐出の油を４輪とも配管を繋ぎ一つの配管として圧油を供給した油圧モータ１４は圧油の力で軸が回転し、この回転をカップリング２４を介して発電機１５を回転させ発電するが、自動車が高速運転時や悪路走行時に異常に吐出の油が高圧になればリリーフバルブ１１を介して油圧タンク１３に流す。この作用で吐出配管内の油圧を一定に保ち異常高圧からシステム全体を守っている。

しかし、この高速運転時や悪路走行時に起きる圧油の異常高圧は配管経路が細い場合、配管の圧損により圧油がリリーフバルブに到達する前に油圧シリンダー側やアキュームレータ側で異常高圧になる可能性があり、最悪の場合はアキュームレータの破裂も考えられる。

この状態を回避するためには配管経路を太くし圧損を小さくすると共に、なるべくリリーフバルブとアキュームレータの距離を短く配置する配慮が必要である。

図７では、本発明におけるサスペンション油圧発電システムの油圧モータ１４（公知の機構）の動作原理を示す断面図である。図より矢印Ａより注入した油は１組のギヤの回転を経て矢印Ｂへ吐出する。このとき油はギヤの外周を流れその流れの力によってギヤが回転しその回転力が外部に出力する。
（実施の形態２）

前記、実施の形態１では電気自動車の油圧回路で圧油が油圧モータを回しカップリングを介して直接発電機１５を回し発電するが、前述の如く最近の自動車ではハイブリッド車が益々増えつつある。実施の形態２として、図５を参照しつつ説明すると本発明では前記油圧モータ１４の軸に油圧モータ側クラッチ３０を具備し、エンジン３１の出力軸にエンジン側クラッチ２８を具備し、このエンジン側クラッチ２８と連結のためのチェン２９を配備し、相互切り替えて発電機１５を回す仕組みを作る。

この機構により、走行中にバッテリ１７の電力が不足すれば油圧モータ１４を回しカップリング２４を介し、油圧モータ側クラッチ３０を繋ぎ、エンジン側クラッチ２８を外して発電機１５を回し発電する。ところが車両が停車中の時など油圧モータ１が回転しない場合は油圧モータ側クラッチ３０を外しエンジン側クラッチ２８を繋ぎエンジン３１を始動しチェン２９を介して発電機１５を回して発電する。

或いは、不足電力と油圧モータ１の回転計３４による回転数から計算して走行中でも必要な電力が油圧モータ１から賄えないと制御コンピュータ３３が判断した場合、上記の方法で油圧モータからエンジン３１に切り替えることが可能である。

このときは前記電磁弁１２を動作させ圧油を油圧モータ１に供給せず油圧タンク１３に直接送り込み油圧モータ１を回転させない制御を行う。

この制御のシステムを図８に示す。図では前記制御動作に関しバッテリの残量、発電機の電力計３２、油圧モータの回転計３４の値よりコンピュータ３３が制御し、油圧モータ側クラッチ３０、エンジン側クラッチ２８、エンジン始動、電磁弁１２の制御より油圧モータの回転を制御している。

また、図９に実施の形態２に於けるコンピュータの制御プログラムのフロー図を示す。このプログラムは車両のイグニッションスイッチがＯＮ状態で実行するものである。以下に本プログラムに従うサスペンション油圧発電システムの実施の形態２に於ける制御に関するフローを図に示すフローチャートを参照しつつ、詳しく説明する。

サスペンション油圧発電システムの制御プログラムに従う制御では、まず、ステップ１（以下、単に「Ｓ１」と略す。他のステップについても同様とする）で走行中の現在のバッテリの残量を計算する。一般にハイブリッド車両では既存のシステム設備でバッテリ残量計算は実施しているので本件ではこの情報を利用しＳ２で残量判定が基準以上の場合は電磁弁１２はＯＦＦの確認後何もせずＳ１に戻るループを行っている。

走行中の或る時、Ｓ２でこのバッテリ残量が不足と判断した場合、実際には既設システムはエンジン始動の指令信号を出力するが、本システムがその指令信号を受取り、Ｓ４でエンジン側クラッチ２８のＯＦＦを確認後Ｓ５で油圧モータ側クラッチ３０をＯＮし油圧モータ１と発電機１５を連結しＳ６で電磁弁１２をＯＮし圧油を油圧モータ１に掛けてＳ７で油圧モータと発電機を回して発電する。

以上の手続きを経て油圧モータにて発電を行うが、発電開始後システムは油圧モータの回転数をＳ８で回転計３４にて計測を行う。また、Ｓ９で発電機からの出力を電力計３２で計測する。以上の計測により現在走行中に消費している電力と発電機が発電する電力の量をＳ１０で比較し、消費電力よりも発電量が多い場合はそのままＳ８に戻り発電を続けＳ１１にてバッテリが満充電になるまで監視ループを繰り返す。

このＳ１１で満充電になった場合、Ｓ１２で油圧モータ側クラッチ３０をＯＦＦにし、Ｓ１３で電磁弁１２をＯＦＦにしＳ１４で油圧モータを停止させる。そして、Ｓ１に戻り上記を繰り返す。

先のＳ１０で発電量が消費量よりも少ない場合は、Ｓ１５に進み油圧モータ側クラッチ３０をＯＦＦし、Ｓ１６で電磁弁１２もＯＦＦしＳ１７油圧モータを停止する。

今度はＳ１８にてエンジン側クラッチ２８をＯＮ後Ｓ１９でエンジン始動を行う。本来のハイブリッド車の性能から必ず満充電は可能であるがＳ２０で発電量を計測しつつ発電を行う。Ｓ２１で満充電完了後はＳ２２でエンジン側クラッチ２８をＯＦＦしＳ２３でエンジンを停止する。そして、Ｓ１に戻り上記を繰り返す。

また、走行中Ｓ４からＳ１０を実行しながら発電量よりも消費量が多くても発電を行えばＳ１８以降のエンジン発電までの走行距離は延びるため油圧モータ発電を実行することが望ましい。

また、Ｓ３、Ｓ１４、Ｓ２３後にＳ２４でイグニッションスイッチが切られたかの判定を行っているが、実際にはＳ７、Ｓ１９など各発電中でもこのスイッチが切られればプログラムは終了し発電は基より車両の走行も終了する。

以上が実施の形態２のハイブリッド車での発電のフローチャートであるが、実施の形態１の電気自動車の場合はこのフローチャートのＳ１からＳ１４までの流れを行い、ハイブリッド車のようにエンジンを装着していないためにＳ１５以降には進めず、基本的にＳ１０で消費量よりも発電量が大きくなることはなく、バッテリの残量不足で走行は停止。バッテリの再充電及び充電済みと交換が必要となる。

（実施の形態３）

図２は本発明の実施の形態１におけるサスペンション油圧発電システムのトラックの後輪に取付けた油圧シリンダー１を示す。トラックの後輪では板バネサスペンション８ｂの上下運動を油圧シリンダー１がその力を取り入れる。通常この位置はショックアブゾーバ（公知の機構）が取り付けてあり、本システムではこのショックアブゾーバの代わりに油圧シリンダー１を配置するが、設定によってはこのショックアブゾーバの機能を代用することも可能である。

通常自動車は路面の凹凸の振動を車体に伝えず乗り心地を良くするためにバネなどのサスペンションを備える。しかし、走行中にこのバネは徐々に振幅を広げ跳ねるようになる場合がある。それを小さな穴から油が抜ける場合に抵抗になるような原理の動作減衰装置であるショックアブゾーバをバネと併用で具備することでこの飛び跳ね現象を抑制している。

本発明のサスペンション油圧発電システムも形状がこのショックアブゾーバとよく似た形と設置方法であり、且つ油圧配管内の圧油の圧力設定によってこのショックアブゾーバと同じ機能を得ることが出来る。

（実施の形態４）

また、電車や列車或いは貨車などもこのトラック用サスペンションとよく似た構造の台車を有し板バネサスペンションの代わりにコイルスプリング、エアサスペンション等で構成している。この台車と車輪及び台車と車体との間にショックアブゾーバが搭載しているが、このショックアブゾーバを本発明のサスペンション油圧発電システムに於ける油圧シリンダーに置き換えれば列車全体が発電システムとして構成できる。

（実施の形態５）

図１０は具体的な動力計算を行うに際し実施の形態１に於いて簡単なモデルを設定し、そのモデル例を示す。このモデルを基に車両の走行状態を幾つかの仮定条件を設定し計算を行う。

まず、標準的なハイブリッド車を想定し仮定条件を設定するならば、車両の総重量が１，０００ｋｇで走行速度を時速４０ｋｍとする。次に図１０より油圧シリンダーのボア径をφ６０とする。また走行１００ｍの範囲内に高さの平均５ｃｍの凹凸が平均２０ヶ所あると仮定する。

以上の仮定条件を設定し動力計算を行うと、まず図１１より油圧シリンダーの圧油生成量の計算から始める。図より１回の凹凸の上昇で生成される吐出量Ｑは式（１）より２８２．８ｃｍ３となる。車両１台分で４本あるので式（２）となる。

車両速度が時速４０ｋｍでは１分間に移動する距離は式（３）の６６６．７ｍである。前記仮定条件で１００ｍの範囲内に高さの平均５ｃｍの凹凸が平均２０ヶ所あると設定したので上記１分間の走行では式（４）より１５０．８３４ｌ／ｍｉｎの吐出量が生成される。実際の走行で通常の舗装道路を想定するとおおよそこの仮定条件は妥当ではないかと見当できる。当然環境や道路の状態は様々であるからこの限りでは無いが一応普通の設定として仮定する。

次に図１２で油圧モータの１回転あたりの押し退け量の計算と前記計算の吐出量から油圧モータの回転数の計算を行う。同図より、油圧モータの１回転当りの油の押し退け量はギヤの歯の容積を計算して、ギヤの外周径よりギヤの歯底の径を引いた量の半分と仮定しギヤの奥行きからギヤ１枚分の容積を計算する。ギヤモータは２枚のギヤから構成しているのでこのギヤ２枚分の容積が油圧モータの１回転当りの押し退け量である。このことから式（５）より油圧モータの１回転当りの押し退け量は６３．６ｃｍ３となる。

先の車両１分間の吐出量１５０．８３４ｌ／ｍｉｎと上記油圧モータの１回転当りの押し退け量６３．６ｃｍ３より油圧モータの回転数は式（６）より２，３７１．６ｒｐｍとなる。この回転数では油圧モータでは少し高速であるが、実際には最高回転数を合わせた押し退け量の油圧モータを設計する。

今度は油圧シリンダーから吐出される圧油の圧力計算を行うと、図１３より前記仮定条件である車両の総重量１，０００ｋｇから１輪当りの荷重は２５０ｋｇとなる。この荷重で油圧シリンダーのピストンを上下している。図の計算式（７）より８６．６５［ＭＰａ］の圧力の油が吐出される。

これらの計算から図１４では油圧モータのトルクを計算すると、式（８）の公式を用いて式（９）から５．２６［Ｎ．ｍ］のトルクが発生する。上記、油圧モータの押し退け量を増やすと最高回転数は下がるが軸トルクは増す関係にあり仕事量は変わらない。

以上の計算では一種の静荷重的なトルク計算であるが実際に走行ではこれにいわゆる動荷重として加速度的な荷重が加算される。このことを鑑みて推測するならこのサスペンション油圧発電システムではおおよそ５〜８ｋｗほどの発電を行うことが推測される。国産の代表的なハイブリッド車のモータ出力は２０ｋｗ程であるから、ほぼ３分の一以上が本発明であるサスペンション油圧発電システムより供給可能と考える。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１油圧シリンダー、２高圧ホース、３支点、４ロアアーム、５作用点、６力点、７車輪、８ａストラット形コイルサスペンション、８ｂ板バネサスペンション、９チェックバルブ、１０プラダ形アキュームレータ、１１リリーフバルブ、１２電磁弁、１３油圧タンク、１４油圧モーター、１５発電機、１６リターン配管、１７バッテリ、１８ピストン、１９ロッド、２０上室、２１下室、２２ポペット、２３スプリング、２４カップリング、２５アッパーマウント、２６１山クレビス形マウント、２７ボールジョイント、２８エンジン側クラッチ、２９チェン、３０油圧モータ側クラッチ、３１エンジン、３２電力計、３３制御コンピュータ、３４回転計

Claims

車両のサスペンションに油圧シリンダーのロッドを連結し、サスペンションの上下運動に従って油圧シリンダーのピストンを上下する機構を構成し、このシリンダーのポートに１対の方向が逆のチェックバルブを装着し、油の流れの方向を一定にしてその圧油で油圧モータを回転させ、この軸に連結した発電機を回すことにより発電を行う電動機駆動車両用発電装置。
前記油圧シリンダーのそれぞれのポートに流れ方向の向きが反対になるように構成した１対のチェックバルブを取り付け、油圧シリンダーの上下運動で吐出、吸引の油の流れ方向を一定にした請求項１に記載のチェックバルブ取り付け方法。
請求項１に記載した油圧モータと発電機の間にクラッチをそれぞれ設け、通常走行では油圧モータで発電機を回し、停車中や舗装道路など油圧モータでは発電が賄えない時、ハイブリッド車の場合に油圧モータからエンジンに切り替えて発電機を回す機構を持つ請求項１に記載の電動機駆動車両用発電装置。
列車や電車など発電所からの送電された電力を架線より供給されて走行する車両において、その台車のサスペンションに請求項１の機構を装着し発電を行い、発電所等からの供給電力を軽減できる請求項１に記載の電動機駆動車両用発電装置。