JP3179137U - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】空調装置を十分に動作させることができるとともに、バッテリーの電力を使い果たした場合でも走行させることが可能な車両を提供する。
【解決手段】バッテリー２に接続され、駆動輪を駆動するモーター１０と、コンプレッサー６の作動により車室内を冷暖房する空調装置とを備えた車両において、コンプレッサー６に接続され、該コンプレッサー６を作動させるエンジン４と、エンジン４の出力軸をコンプレッサー６から切り離し、駆動輪に接続する接続切換手段とを備えた構成とした。
【選択図】図１

Description

本考案は、バッテリーに接続され、駆動輪を駆動するモーターと、コンプレッサーの作動により車室内を冷暖房する空調装置とを備えた車両に関する。

図４は、従来の車両の一例としての電気自動車１００Ａの構成を示す図で、同図において、１は車体フレーム、２はバッテリー、３はコントロールボックス、４はエンジン、５は交流発電機、６は図示しない空調装置のコンプレッサー、７はコンプレッサー駆動用モーター、８ａはコンプレッサー駆動用プーリー、８ｂはコンプレッサー側プーリー、９はコンプレッサー駆動ベルト、１０は走行用モーター、１１は減速機、１２は駆動輪、１３は駆動軸、１４はサスペンションタワー、１５はサスペンションアームである。
従来の電気自動車１００Ａでは、単一のバッテリー２により走行用モーター１０を駆動し、走行用モーター１０と減速機１１を介して接続された駆動軸１３の回転により駆動輪１２を回転させるとともに、コンプレッサー駆動用モーター７を駆動してコンプレッサー６を作動させる。コンプレッサー駆動用モーター７の駆動力は、コンプレッサー駆動用プーリー８ａ、コンプレッサー駆動ベルト９、及び、コンプレッサー側プーリー８ｂを介して、コンプレッサー６に伝達される。また、エンジン４は、交流発電機５を稼働してバッテリー２に電力を供給する。

このように、従来の電気自動車１００Ａでは、バッテリー２により駆動輪１２と空調装置の両方を動かすため、空調装置を作動させると走行距離が３０％程度低下する。
そこで、バッテリー２の残容量を検出する手段を設け、バッテリー２の残容量によって決まる空調装置の消費電力が許容値を上回った時に、コンプレッサー６の回転数を低下させて空調装置の出力を制限することで、目的地に着くまでに車両が走行不能になることを防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

特開平８−２０５３０２号公報

しかしながら、空調装置は電力消費量が大きいため、出力を制限してもバッテリーの電力は消費され続け、走行距離が減少してしまうといった問題点があった。また、バッテリーの電力を使い果たしてしまうと車両は走行不能になってしまう。

本考案は、上記問題に鑑みてなされたもので、空調装置を十分に動作させることができるとともに、バッテリーの電力を使い果たした場合でも走行させることが可能な車両を提供することを目的とする。

本考案は、バッテリーに接続され、駆動輪を駆動するモーターと、コンプレッサーの作動により車室内を冷暖房する空調装置とを備えた車両であって、コンプレッサーに接続され、該コンプレッサーを作動させるエンジンと、エンジンの出力軸をコンプレッサーから切り離し、駆動輪に接続する接続切換手段とを備えた構成とした。
本構成によれば、バッテリーで空調装置を作動させる必要がなく、バッテリーによる走行距離を長くすることができるとともに、接続切換手段の動作により、空調装置を動作させていたエンジンを車両を走行させるための動力として使用することができるので、バッテリーの電力を使い果たした場合やモーター系が故障した場合でも、車両を目的地まで走行させることができる。
また、接続切換手段が、エンジンの出力軸に連結される遠心クラッチと、遠心クラッチと同軸に設けられ、遠心クラッチの非作動時にコンプレッサーに連結されるコンプレッサー駆動用プーリーと、遠心クラッチと同軸に設けられ、遠心クラッチの作動時に駆動輪に連結される駆動輪駆動用プーリーとを備えた構成とした。
本構成によれば、簡易な構成で、コンプレッサーに接続されているエンジンの出力軸をコンプレッサーから切り離して駆動輪に接続することが可能となる。
また、モーターと駆動輪とが、内部に電磁クラッチを備えた減速機を介して接続され、エンジンと駆動輪との接続時に、電磁クラッチの動作によりモーターと減速機との接続を切り離す構成とした。
本構成によれば、エンジンと駆動輪との接続時に、モーターが空転しなくなるため、必要最小限の出力で車両を走行させること可能となる。
また、エンジンの回転領域を中速領域と高速領域のいずれかの回転領域に制御するエンジン回転領域制御手段を備え、該エンジン回転領域制御手段は、エンジンとコンプレッサーとを接続する場合に、エンジンの回転領域を中速領域とし、エンジンと駆動輪とを接続する場合にエンジンの回転領域を高速領域とする構成とした。
本構成によれば、エンジンの回転数の制御によって、エンジンの出力軸の接続状態を容易に切換えることが可能となる。

本考案に係る車両の概略構成を示す斜視図である。 モーター及びエンジンと駆動輪との接続状態を説明するための図である。 本考案に係る車両の機能ブロック図である。 従来の車両の概略構成を示す斜視図である。

以下、考案の実施形態を通じて本考案を詳説するが、以下の実施形態は実用新案請求の範囲に係る考案を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが考案の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は本実施の形態に係る車両の一例としての電気自動車１００の概略構成を示す斜視図で、同図において、１は車体フレーム、２はバッテリー、３はコントロールボックス、４はエンジン、６は図示しない空調装置のコンプレッサー、８ａはコンプレッサー駆動用プーリー、８ｂはコンプレッサー側プーリー、９はコンプレッサー駆動ベルト、１０は走行用モーター、１１は減速機、１２Ｌ，１２Ｒは左，右の駆動輪、１３Ｌ，１３Ｒは左，右の駆動軸、１４；１４はサスペンションタワー、１５；１５はサスペンションアーム、１６ｌ，１６２は、車輪駆動用プーリー，１６３，１６４，１６５，１６６，１６７，１６８は駆動力伝達プーリー、１８１乃至１８４は駆動用ベルト、１９Ｌ，１９Ｒは左，右の遠心クラッチである。

バッテリー２は、図１の矢印で示す車体フレーム１の車両進行方向前側に搭載され、コントロールボックス３を介して、走行用モーター１０に電力を供給して走行用モーター１０を回転させる。
サスペンションタワー１４：１４は、左，右の駆動輪１２Ｌ，１２Ｒと車体との間に設けられたサスペンションアーム１５；１５に取付けられて路面からの入力である振動を吸収する。

図２に示すように、走行用モーター１０の出力軸１０ｊは、電磁クラッチ２０、電磁クラッチ２０と一体に構成された電磁クラッチシャフト２１、及び、複数のギヤを組み合わせて成る減速機１１を介して左，右の駆動軸１３Ｌ，１３Ｒに接続されている。電磁クラッチ２０はソレノイド２２により駆動される。
電磁クラッチ２０、電磁クラッチシャフト２１、及び、ソレノイド２２は、バッテリー２により車両を走行させる通常走行時に走行用モーター１０の出力軸１０ｊと減速機１１とを連結し、エンジン４により車両を走行させる非常走行時に前記出力軸１０ｊを減速機１１から切り離す第１の切換手段を構成する。

即ち、ソレノイド２２に電流が流れていない時には、走行用モーター１０の出力軸１０ｊと電磁クラッチ２０及び電磁クラッチシャフト２１とが連結され、出力軸１０ｊの回転トルクは、減速機１１のギヤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、中間シャフト１１ｊ、及び、クラウンギヤ１１Ｇを介して、ディファレンシャルギヤ１１Ｄに伝達されるので、ディファレンシャルギヤ１１Ｄに接続されている左，右の駆動軸１３Ｌ，１３Ｒがそれぞれ回転し、これに連動して左，右の駆動輪１２Ｌ，１２Ｒが回転する。
したがって、走行用モーター１０の回転トルクを左，右の駆動輪１２Ｌ，１２Ｒに確実に伝達することができるとともに、車両旋回時の内輪差を吸収することができる。
一方、ソレノイド２２に電流を流すと、電磁クラッチ２０と一体に構成された電磁クラッチシャフト２１が、図２の矢印で示す走行用モーター１０の出力軸１０ｊとは反対の方向に移動するので、走行用モーター１０の出力軸１０ｊと減速機１１との接続が切り離される。

図１に戻り、エンジン４の出力軸（図示せず）は、左側の遠心クラッチ１９Ｌを介して、当該遠心クラッチ１９Ｌと同軸上に設けられたコンプレッサー駆動用プーリー８ａに接続されている。コンプレッサー駆動用プーリー８ａとコンプレッサー側プーリー８ｂとの間には、コンプレッサー駆動ベルト９が架け渡されており、当該コンプレッサー駆動ベルト９によって互いに連結される。

左，右の遠心クラッチ１９Ｌ，１９Ｒは、エンジン４の回転数が所定回転数（例えば、３０００ｒｐｍ）以下である中速領域にある場合には作動しないように設定されている。
そして、遠心クラッチ１９Ｌが非作動時の場合において、エンジン４の出力軸の回転トルクは、コンプレッサー駆動用プーリー８ａ及びコンプレッサー駆動ベルト９を介して、コンプレッサー側プーリー８ｂに伝達されてコンプレッサー６を駆動させ、車室内の空調に必要な冷媒を流動させる。
左，右の遠心クラッチ１９Ｌ，１９Ｒは、エンジン４の回転数が所定回転数（例えば、３２００ｒｐｍ）以上である高速領域にある場合に作動して、エンジン４の出力軸とコンプレッサー駆動用プーリー８ａとの連結を解除するとともに、エンジン４の出力軸と後述する車輪駆動用プーリー１６１；１６２とを連結する。

車輪駆動用プーリー１６１，１６２は、左，右の遠心クラッチ１９Ｌ，１９Ｒと同軸上において回転可能に設けられている。
車体左側に位置する車輪駆動用プーリー１６１は、該車輪駆動用プーリー１６１よりも前方において回転可能に配設された駆動力伝達プーリー１６３と駆動用ベルト１８ｌを介して連結されている。
同様に、車体右側に位置する車輪駆動用プーリー１６２は、該車輪駆動用プーリー１６２よりも前方において回転可能に配設された駆動力伝達プーリー１６４と駆動用ベルト１８２を介して連結されている。

車輪駆動用プーリー１６３；１６４の車体左右方向外側の面には、それぞれ駆動力伝達プーリー１６５；１６６が左右方向外側に向かって突設される。
駆動力伝達プーリー１６５は、該駆動力伝達プーリー１６５よりも車体後方において回転可能に配設された駆動力伝達プーリー１６７と駆動用ベルト１８３を介して連結されている。同様に、駆動力伝達プーリー１６６は、該駆力伝達プーリー１６６よりも車体後方において回転可能に配設された駆動力伝達プーリー１６８と駆動用ベルト１８４を介して連結されている。

駆動力伝達プーリー１６７；１６８はそれぞれ、ユニバーサルジョイント等の動力伝達手段２３を介して左，右の駆動軸１３Ｌ，１３Ｒに連結されている。

前述したように、エンジン４の回転数が高速領域にある場合には、遠心クラッチ１９Ｌ，１９Ｒの動作により、エンジン４の出力軸とコンプレッサー駆動用プーリー８ａとの連結が解除され、エンジン４の出力軸は、車輪駆動用プーリー１６１；１６２と連結される。
そして、エンジン４の出力軸の回転トルクは、車体左側にそれぞれ配設された車輪駆動用プーリー１６１、駆動用ベルト１８１、駆動力伝達プーリー１６３，１６５、駆動用ベルト１８３及び駆動力伝達プーリー１６７を伝わって車体左側の駆動軸１３Ｌに伝達される。
同様に、エンジン４の出力軸の回転トルクは、車体右側にそれぞれ配設された車輪駆動用プーリー１６２、駆動用ベルト１８２、駆動力伝達プーリー１６４，１６６、駆動用ベルト１８４及び駆動力伝達プーリー１６８を伝わって車体右側の駆動軸１３Ｒに伝達される。即ち、左，右の遠心クラッチ１９Ｌ，１９Ｒは、バッテリー２により車両を走行させる通常走行時にエンジン４とコンプレッサー６とを接続し、エンジン４により車両を走行させる非常走行時にエンジン４をコンプレッサー６から切り離して左，右の駆動輪１２Ｌ，１２Ｒに接続させる第２の切換手段を構成する。

図３は、電気自動車１００の機能ブロック図である。
コントロールボックス３には、電子制御ユニット（Electric Control Unit；ＥＣＵ）３ａと、モーター制御手段３ｂと、エンジン制御手段３ｃとが収容され、電気自動車１００の走行状態と空調装置（以下、ＡＣユニットという）３０の駆動状態とを制御する。
ＥＣＵ３ａとモーター制御手段３ｂ及びエンジン制御手段３ｃとは、車両の情報システムであるＣＡＮ（Controller Area Network）のラインにより接続され、情報の相互通信を行う。

モーター制御手段３ｂは、通常走行時には、ＥＣＵ３ａからの駆動信号によりインバータを作動させ、バッテリー２から供給される直流電圧を３相電力に変換して走行用モーター１０を駆動して左，右の駆動輪１２Ｌ，１２Ｒを回転させるとともに、図示しない回転数検出手段及び温度センサーで計測した走行用モーター１０の回転速度や動作温度に基づいて、走行用モーター１０の回転数が目標回転数になるよう制御する。
また、バッテリー２の残容量が所定量まで低下した場合や、走行用モーター１０が故障した場合には、ＥＣＵ３ａからのモーター軸切換信号により、ソレノイド２２に電流を流して電磁クラッチ２０を作動させ、走行用モーター１０と減速機１１とを切り離す制御を行う。モーター軸切換信号は、図示しないバッテリー残容量検出手段がバッテリー２の残容量が所定量まで低下した時にＥＣＵ３ａからモーター制御手段３ｂに送られる。

エンジン制御手段３ｃは、通常走行時には、ＥＣＵ３ａからの空調駆動信号によりＡＣユニット３０を作動させる。具体的には、コンプレッサー６に連結されるコンプレッサー側プーリー８ｂに装着されたＡＣクラッチ６ｃを作動させてエンジン４とコンプレッサー６とを連結するとともに、エンジン４の回転数を中速領域に設定する。
一方、バッテリー２の電力が所定量まで低下した場合や走行用モーター１０が故障した場合には、ＥＣＵ３ａからのエンジン出力切換信号によりＡＣクラッチ６ｃを戻してＡＣユニット３０の駆動を停止させるとともに、エンジン４の回転数を高速領域に設定して、左，右の遠心クラッチ１９Ｌ，１９Ｒを作動させ、エンジン４の出力軸と車輪駆動用プーリー１６１，１６２を連結させることで、左，右の駆動輪１２Ｌ，１２Ｒを回転させる。
なお、図３において、符号４ｐは、エンジン４を始動させるためのセルモータで、符号４ｑはスロットルバルブを開くためのアクセル調整モーターで、エンジン４の始動時にはセルモータ４ｐを駆動させるとともに、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じてアクセル調整モーター４ｑを作動させてスロットルバルブを開閉する。
また、エンジン制御手段３ｃは、エンジン４により左，右の駆動輪１２Ｌ，１２Ｒを回転させる場合に、エンジン４の回転数を検出し、エンジン４の回転数が目標回転数になるよう制御する。

次に、上記構成を備えた電気自動車１００の動作について説明する。
通常走行時には、走行用モーター１０の出力軸１０ｊと減速機１１とは電磁クラッチ２０及び電磁クラッチシャフト２１とを介して連結されている。したがって、バッテリー２からコントロールボックス３を介して、走行用モーター１０に電力が供給されると、走行用モーター１０の回転力は減速機１１を経由して介して左，右の駆動軸１３Ｌ，１３Ｒに伝達され、左，右の駆動軸１２Ｌ，１２Ｒが回転する。これにより、車両が図１の矢印で示す前方方向に進行する。なお、車両を後退させる時には、走行用モーター１０を逆転させればよい。

次に、通常走行時においてＡＣユニット３０を駆動させる場合について説明する。
通常走行時には、エンジン４を始動するとともに、ＡＣクラッチ６ｃを作動させ、エンジン４の回転数を左，右の遠心クラッチ１９Ｌ，１９Ｒが作動しない（動力を伝達しない）回転数である中速領域に設定する。
これにより、エンジン４の回転力は、コンプレッサー駆動用プーリー８ａ及びコンプレッサー駆動ベルト９を介してコンプレッサー側プーリー８ｂに伝達され、コンプレッサー６の駆動により、車室内の空調に必要な冷媒を流動させることができる。ＡＣユニット３０を駆動しない場合には、エンジン４を停止させるとともに、ＡＣクラッチ６ｃを非作動の状態とする。

一方、バッテリー２の残容量が所定量よりも低下した場合や、モーター系の故障により走行用モーター１０による走行ができなくなった場合には、エンジン４により車両を走行させる。具体的には、エンジン４を始動するとともに、エンジン４の回転数を左，右の遠心クラッチ１９Ｌ，１９Ｒが作動する回転数である高速領域に設定する。
これにより、エンジン４の出力軸とコンプレッサー駆動用プーリー８ａとの接続が解除され、ＡＣユニット３０が停止する一方、エンジン４の回転力が、左，右の遠心クラッチ１９Ｌ，１９Ｒと同軸に設けられた車輪駆動用プーリー１６１，１６２から駆動用ベルト１８１，１８２、駆動力伝達プーリー１６５，１６６、駆動用ベルト１８３，１８４、駆動力伝達プーリー１６７，１６８、及び、駆動軸１３Ｌ，１３Ｒを介して駆動輪１２Ｌ，１２Ｒに伝達される。これにより、エンジン４を動力として車両を図１の矢印で示す前方方向に進行させることができる。なお、走行速度の加減速は、運転席に設けられた図示しないアクセルペダル及びブレーキペダルにて行う。

さらに、エンジン４により車両を走行させる際には、走行用モーター１０と減速機１１とを切り離しておくことが好ましい。具体的には、ソレノイド２２に電流を流して電磁クラッチシャフト２１を図２の矢印の方向に移動させ、走行用モーター１０の出力軸１０ｊと減速機１１とを切り離す。これにより、エンジン走行時に出力の高い（抵抗の大きい）走行用モーター１０が空転することがなくなるため、必要最小限の出力で車両を走行させることができる。

以上の実施形態に係る電気自動車によれば、通常走行時には、走行用モーター１０を動力として左，右の駆動輪１２Ｌ，１２Ｒを回転させることができるとともに、バッテリー２の残容量が所定量よりも低下した場合や、モーター系の故障により走行用モーター１０による走行ができなくなった場合には、ＡＣユニット３０の動力原として用いられていたエンジン４を車両を走行させるための動力として使用することができるので、車両を目的地まで走行させることができる。

なお、本考案に係る電気自動車は、上記実施形態に係る構成を適宜変更することも可能である。
上記実施形態では、ＡＣユニット３０を駆動しない場合には、エンジン４を停止させるようにしたが、図３に示すように、バッテリー２の電圧を検出するとともに、オルタネータ３１を設け、バッテリー２の残容量が低下している場合に、ＡＣユニット３０を停止して、エンジン４によりオルタネータ３１を駆動してバッテリー２を充電する構成としてもよい。あるいは、ＡＣユニット３０を駆動しない場合のみ、バッテリー２を充電するようにしてもよい。

１ 車体フレーム、２ バッテリー、３ コントロールボックス、
３ａ ＥＣＵ、３ｂ モーター制御手段、３ｃ エンジン制御手段、４ エンジン、
６ コンプレッサー、８ａ コンプレッサー駆動用プーリー、
８ｂ コンプレッサー側プーリー、９ コンプレッサー駆動ベルト、
１０ 走行用モーター、１０ｊ 出力軸、１１ 減速機、１２Ｌ，１２Ｒ 駆動輪、
１３Ｌ，１３Ｒ 駆動軸、１４ サスペンションタワー、
１５ サスペンションアーム、１６１，１６２ 車輪駆動用プーリー、
１６３，１６４，１６５，１６６，１６７，１６８ 駆動力伝達プーリー、
１８１乃至１８４ 駆動用ベルト、１９Ｌ，１９Ｒ 遠心クラッチ、
２０ 電磁クラッチ、２１ 電磁クラッチシャフト、２２ ソレノイド、
３０ ＡＣユニット、１００ 電気自動車。

Claims (4)

1. バッテリーに接続され、駆動輪を駆動するモーターと、
   コンプレッサーの作動により車室内を冷暖房する空調装置と、
   を備えた車両であって、
   前記コンプレッサーに接続され、該コンプレッサーを作動させるエンジンと、
   前記エンジンの出力軸を前記コンプレッサーから切り離し、前記駆動輪に接続する接続切換手段と、
   を備えたことを特徴とする車両。
2. 前記接続切換手段は、
   前記エンジンの出力軸に連結される遠心クラッチと、
   前記遠心クラッチと同軸に設けられ、前記遠心クラッチの非作動時に前記コンプレッサーに連結されるコンプレッサー駆動用プーリーと、
   前記遠心クラッチと同軸に設けられ、前記遠心クラッチの作動時に前記駆動輪に連結される駆動輪駆動用プーリーと、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両。
3. 前記モーターと前記駆動輪とが、内部に電磁クラッチを備えた減速機を介して接続され、
   前記エンジンと前記駆動輪との接続時に、前記電磁クラッチの動作により前記モーターと前記減速機との接続を切り離すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両。
4. 前記エンジンの回転領域を中速領域と高速領域のいずれかの回転領域に制御するエンジン回転領域制御手段を備え、
   前記エンジン回転領域制御手段は、前記エンジンと前記コンプレッサーとを接続する場合に、前記エンジンの回転領域を中速領域とし、
   前記エンジンと駆動輪とを接続する場合に、前記エンジンの回転領域を高速領域とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の車両。
   

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