JP6867451B2 - 発電機能付車両用ショックアブソーバー - Google Patents

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Description

本発明は、車両エネルギー回収装置技術分野に関し、特に発電機能付ショックアブソーバーに関する。
目下、町の大気汚染の問題が非常に深刻化し、車両の排気エミッションは、大気汚染の主な原因であり、町の大気汚染問題を解決するために、車両のゼロエミッション又は排気エミッション低減についての研究は、重要な課題になっている。電動車両の研究開発は、大気汚染問題を解決するための効果的な対策の一つである。近年、技術の発展につれ、各種の電動車両は次々と現れて尽きない。
しかし、不足の航続距離、不十分の充電設備、長い充電時間及び高い電池交換コスト等の原因で、電動車両の普及はまだ困難である。この中で、主な原因として、電池技術の制限による電動車両の航続距離が不足であり、また長距離運転する時電動車両の充電作業が難しくて、多くのユーザーは、まだ電動車両を信頼できない。
一方、走行中の車両は、ホイールと地面と接触する時、振動が生じ、従って、ショックアブソーバーを設置することによって、振動を吸収したサポートスプリングのリバウンドによる振動及び地面からの衝撃を抑え、走行中の車両の安定性を改善して、更に運転者の快適性を向上させる。しかし、従来のショックアブソーバーは、ただ作動油の減衰力によって振動エネルギーを消費して、振動エネルギーの回収及び再利用が不可能であり、つまり、この部分のエネルギーを電動車両のエネルギーに変換できない。
本発明の目的は、前記背景技術に記載されている問題を解決するために、エネルギーコストの増加がなく走行中の車両に電力エネルギーを補給できる発電機能付車両用ショックアブソーバーを提供することにある。
これを鑑みて、本発明は、発電機能付車両用ショックアブソーバーを提供する。発電機能付車両用ショックアブソーバーは、ショックアブソーバー本体と、ピストンロッドと、サポートスプリングとを備え、前記ショックアブソーバー本体は、内筒と外筒とを備え、前記内筒と前記外筒の間に、前記内筒の中空部と互い連通のリザーバ室が形成され、前記サポートスプリングの一端が前記ピストンロッドの上端に連結され、他端が前記外筒に連結され、前記ピストンロッドのボトム側に前記内筒を摺動するピストンが連結され、前記ピストンの内部にコイルが密閉され、前記リザーバ室の互いに対向する両側のそれぞれに、Ｎ極が内周に向けられた一枚の永久磁石と、前記Ｎ極と対向するようにＳ極が内周に向けられた一枚の永久磁石とが設けられ、前記コイルが電極導線に接続され、前記内筒の底部に前記永久磁石を取り付けるためのノッチが設けられ、前記内筒に前記永久磁石の上端を固定するための固定リングが嵌設され、前記永久磁石の高さは、前記ピストンのストロークより高い。
好ましくは、前記ピストンロッドは、中空状であり、前記電極導線は、前記ピストンロッドの貫通孔を通して電動車両の電池に電気接続される。
好ましくは、前記ショックアブソーバー本体のトップ側にアッパーカバーが密閉され、前記内筒のボトム側に前記内筒の底部を封止させるバルブシートが設けられ、前記バルブシートに複数のオリフィスが設けられ、前記内筒の上部にインレットポートが設けられ、前記内筒の中空部が前記オリフィスと前記インレットポートを介して前記リザーバ室に連通される。
好ましくは、前記バルブシートにバルブロッドが挿設され、前記内筒の内部に向ける前記バルブロッドの一端に前記オリフィスに覆設される弾性バルブチップが設けられ、前記バルブロッドの他端にリターンスプリングが嵌設される。
好ましくは、前記アッパーカバーに前記ピストンロッドを摺動するガイドリングが設けられ、前記アッパーカバーと前記ピストンロッドの間にダストリングとシールリングが介装され、前記アッパーカバーと前記外筒の間にシールリングが設けられる。
好ましくは、前記ピストンに並列に配置された複数の前記コイルが密閉され、前記コイルのボビンは電磁鋼板である。
好ましくは、前記ピストンの両端のいずれもシールリングが設けられる。
好ましくは、前記外筒の外側にロアスプリングシートが設けられ、前記ピストンロッドの上端部にアッパースプリングシートが設けられ、前記サポートスプリングが前記ロアスプリングシートと前記アッパースプリングシートの間に介装される。
好ましくは、前記ピストンロッドの上端部にアッパーマウンティングが設けられ、前記外筒の底部にロアマウンティングが設けられ、前記アッパーマウンティングと前記ロアマウンティングは、それぞれに電動車両のサスペンションに連結される。
本発明に係る発電機能付車両用ショックアブソーバーは、ショックアブソーバー本体と、ピストンロッドと、サポートスプリングとを備え、ショックアブソーバー本体は、内筒と外筒とを備え、内筒と外筒の間に、内筒の中空部と互い連通のリザーバ室が形成され、内筒は、圧力チャンバーであり、ピストンの内部にコイルが密閉され、リザーバ室の互いに対向する両側のそれぞれに設けられる永久磁石によって磁場が発生する。
車両の走行中、振動があれば、ピストンロッドは、ピストンとともに上下の往復運動が発生して、ピストンの内部に密閉されるコイルも、ピストンロッドとともに上下の往復運動が発生する。これにより、電力エネルギーを生じて、つまり、発電機が形成される。
また、コイルに接続される電極導線によって、電気エネルギーを電動車両の電池に蓄える。これにより、走行中の車両に電力エネルギーを補給することできる。
走行中の車両の振動によるエネルギーは、いつも存在しているので、このようなエネルギーを車両の電力エネルギーに変換することは、コストが低い一方、充電にかかる時間を低減することができる。
図１は、本発明の実施形態の発電機能付車両用ショックアブソーバーの断面図である。 図２は、本発明の実施形態の発電機能付車両用ショックアブソーバーを示す平面図である。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る発電機能付車両用ショックアブソーバーを詳しく説明する。下記の実施形態は例として本発明を説明するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
なお、用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」等の方向又は位置関係は、図面に示す方向又は位置関係であり、これらの用語は、単に本発明を説明するために用いられ、装置もしくは素子が特定の方向を有し、または特定の方向で構成されもしくは操作されることを指示又は示唆していない。
従って、これらの用語は、発明の範囲を限定することは意図していない。また、用語「第１」、「第２」等は、単に目的を説明するために用いられ、その重要性を指示又は示唆していない。
図１と図２に示すように、発電機能付車両用ショックアブソーバーは、ショックアブソーバー本体と、ピストンロッド４と、サポートスプリング３とを備え、ショックアブソーバー本体は、内筒１と外筒２とを備え、内筒１と外筒２の間に、内筒１の中空部と互い連通のリザーバ室が形成され、内筒１は圧力チャンバーである。サポートスプリング３の両端のそれぞれは、ピストンロッド４の上端と外筒２とに連結され、ピストンロッド４のボトム側に内筒１を摺動するピストン４１が連結され、重要なのは、ピストン４１の内部にコイル４２が密閉され、リザーバ室の互いに対向する両側のそれぞれに、一枚の永久磁石が設けられ、永久磁石は、下記の第１永久磁石４１１と第２永久磁石４１２（図面２を参照する）を称す。第１永久磁石４１１のＮ極は、第２永久磁石４１２のＳ極に対向する。これにより、磁場を生じる。コイル４２は、電極導線４５に接続され、電極導線４５は、電動車両の電池に電気接続される。
上記構成に基づいて、発電機能付車両用ショックアブソーバーは、車両システムに取り付けられる。ピストンロッド４の上端部と外筒２の下端部のそれぞれは、車両のサスペンションに連結される。例えば、本実施例では、外筒２の外側にロアスプリングシート２２が設けられ、ピストンロッド４の上端部に、アッパースプリングシート４６が設けられ、サポートスプリング３がロアスプリングシート２２とアッパースプリングシート４６の間に介装される。
ショックアブソーバーの原理は、車両の走行中、車両重量でピストンロッド４とサポートスプリング３が圧縮され、それによりピストンロッド４の下端部に連結されるピストン４１が内筒１の中部に位置される。ホイールは道の凸凹を通る時、ホイールが持ち上げられ、外筒２が上方へ圧縮されるとともに、サポートスプリング３も上方へ圧縮される。この場合、ピストン４１は、内筒１に対して、その下部に向け移動するとともに、内筒１の内部にある作動油を押しつける。作動油は、内筒１の底部を通じてリザーバ室に流入する時その流動が阻害されるので、ピストン４１を持ち上げる付勢力が形成される。ホイールによる振動エネルギーの一部を消費することにより、ホイールによる振動ショックを低減させ、運転手と乗客の快適性を向上させることができる。
内筒１の内部の作動油は、内筒１の底部を通じてリザーバ室に流入する。リザーバ室に作動油が詰まった後、余分な作動油は、リザーバ室の上部から、ピストン４１の上部に流入する。ホイールは道の凸凹から離れた後、つまり、振動ショックが終わった後、ピストンロッド４とピストン４１は、サポートスプリング３の付勢力によって、上方へ移動するとともに、ピストン４１の上部にある作動油を駆動する。作動油は、次回の振動ショックに対応するように、再びリザーバ室に流入して内筒１の底部における圧力チャンバーに戻る。この過程で、ピストン４１が往復して運動することにより、車両への振動吸収機能を実現することができる。
ピストン４１の内部に密閉されるコイル４２をピストン４とともに、上下に往復して運動させることにより、第１永久磁石４１１のＮ極と第２永久磁石４１２から発生する磁力線をカットする。これにより、電力エネルギーが発生して、つまり、発電機が形成される。また、コイルに接続される電極導線によって、電気エネルギーを電動車両の電池に蓄える。これにより、走行中の車両に電力エネルギーを補給することできる。走行中の車両の振動によるエネルギーは、いつも存在しているので、このようなエネルギーを車両の電力エネルギーに変換することは、コストがない一方、充電がかかる時間を低減することができる。また、充電設備を探す時間も必要としない。更に、太陽光発電のような構造による車両の外観への影響もない。
勿論、電極導線４５が電池に接続される場合、直流を交流に変換するための反転充電装置が必要であるが、反転充電装置に関する技術が既存技術であるので説明を省略する。
好ましくは、前記実施例では、ピストンロッド４は中空状であり、つまり、ピストンロッド４に貫通孔４３が設けられ、電極導線４５は、ピストンロッド４の貫通孔４５を通して電動車両の電池に電気接続される。
具体的には、図１に示すように、ショックアブソーバー本体のトップ側にアッパーカバー２１が密閉され、内筒１のボトム側に内筒１の底部を封止させるバルブシート１１が設けられ、バルブシート１１に複数のオリフィス１１１が設けられ、内筒１の上部にインレットポート１２が設けられ、内筒１の中空部がオリフィス１１１とインレットポート１２を介してリザーバ室に連通される。これにより、ピストン４１は、内筒１に対して、下方に向け運動する時、内筒１の内部にある作動油を駆動する。
駆動される作動油は、オリフィス１１１介してリザーバ室に流入する。リザーバ室に作動油が満たされた後、余分な作動油は、内筒１の上部のインレットポート１２を介して内筒１の上部に戻る。振動ショックが終わった後、ピストンロッド４とピストン４１は、サポートスプリング３の付勢力によって、上方に向け移動するとともに、ピストン４１の上部にある作動油を駆動する。作動油は、次回の振動ショックに対応するように、再びインレットポート１２を介してリザーバ室に流入して内筒１の底部に戻る。
好ましくは、ピストンロッド４が上下に移動する時、ピストンロッド４を更にガイドするために、アッパーカバー２１にピストンロッド４を摺動するガイドリング２４が設けられる。外部ピストンロッド４を更に密閉するためにアッパーカバー２１とピストンロッド４の間にダストリング２１２とリップシール２１１が介装され、アッパーカバー２１と外筒２の間にＯリング２１３も設けられる。これにより、作動油の漏れやほこりが圧力チャンバーに侵入することを回避することができる。
好ましくは、オリフィス１１１の減衰効果を強化するように、オリフィス１１１にスロットルが設けられる。作動油がピストン４１に駆動される時、作動油は、スロットルを通って抵抗される。これにより、ピストン４１を持ち上げる付勢力が形成される。これにより、振動エネルギーの一部を消費させ、ホイールによる振動ショックを低減させ、更にショックアブソーバーの振動吸収効果を強化することができる。
具体的には、バルブシート１１にバルブロッド１１２が挿設され、内筒１の内部に向けるバルブロッド１１２の一端にオリフィス１１１に覆設される弾性バルブチップ１１３が設けられ、バルブロッド１１２の他端にリターンスプリング１１４が嵌設される。ピストン４１は、作動油を駆動するとともに、弾性バルブチップ１１３を圧縮する。オリフィス１１１の流通面積を低減させることにより、流量を減らすことができる。作動油による弾性バルブチップ１１３への圧力が大きいほど、これによる弾性バルブチップ１１３の圧縮変形も大きくなる。弾性バルブチップ１１３とオリフィス１１１の間隔を低減させることにより、抵抗力を調節することができ、車両への剛性ショックを回避することができる。
振動ショックが終わった後、ピストン４１は、サポートスプリング３の付勢力によって、上方に向け移動するとともに、ピストン４１の上部にある作動油を駆動する。作動油は、再びインレットポート１２を介してリザーバ室に流入して、リザーバ室にある余分な作動油は、バルブシート１１の下部から、弾性バルブチップ１１３を持ち上げる。また、リターンスプリング１１４により、バルブロッド１１２が上方に向け移動する。これにより、弾性バルブチップ１１３がオリフィス１１１から離れ、弾性バルブチップ１１３とオリフィス１１１の間隔を増加させ、オリフィス１１１の流通面積を増加させ、更に作動油を早く内筒１の圧力チャンバーに戻すことができる。
好ましくは、ピストン４１に並列に配置された複数のコイル４２が密閉され、コイル４２のボビンは、電磁鋼板である。並列に配置された複数のコイル４２のいずれも、電極導線４５に接続される。内筒１にある作動油によるコイル４２の電力エネルギの伝送への影響を回避するために、ピストン４１の両端のいずれもシールリング４１３が設けられる。
より好ましくは、前記構造に基づいて、内筒１の底部に永久磁石を取り付けるためのノッチ１３が設けられ、内筒１に永久磁石の上端を固定するための固定リング１４が嵌設される。内筒１の底部のノッチ１３と固定リング１４により、永久磁石をリザーバ室に固定させることができる。好ましくは、永久磁石による磁場がピストン４１のストローク範囲を覆えるように、永久磁石の高さは、ピストン４１のストロークより高い。これにより、ピストン４１は上下に往復して運動する時、どんな位置においても、磁力線をカットすることができ、更に電力エネルギの連続伝送を確保することができる。
好ましくは、ピストンロッド４の上端部にアッパーマウンティング４７が設けられ、外筒２の底部にロアマウンティング２３が設けられ、アッパーマウンティング４７とロアマウンティング２３のそれぞれは、電動車両のサスペンションに連結される。
なお、本発明に係るショックアブソーバーは、車両の種類によって、受動式液気混合ショックアブソーバーまたは主動式液気混合ショックアブソーバーに用いることができる。
本発明に係る発電機能付車両用ショックアブソーバーは、車両の走行中、振動によるエネルギを車両の電力エネルギーに変換することは、コストが低い一方、充電にかかる時間を低減することができる。
以上の実施形態は、本発明の好ましい実施形態である。当業者にとって、これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１…内筒、１１…バルブシート、１１１…オリフィス、１１２…バルブロッド、１１３…弾性バルブチップ、１１４…リターンスプリング、１２…インレットポート、１３…ノッチ、１４…固定リング、２…外筒、２１…アッパーカバー、２１１…リップシール、２１２…ダストリップ、２１３…Oリング、２１４…ガイドリング、２２…ロアスプリングシート、２３…ロアマウンティング、３…サポートスプリング、４…ピストンロッド、４１…ピストン、４１１…第１永久磁石、４１２、第２永久磁石、４１３、シールリング、４２…コイル、４３…貫通孔、４４…電磁鋼板、４５…電極導線、４６…アッパースプリングシート、４７…アッパーマウンティング

Claims (9)

  1. ショックアブソーバー本体と、ピストンロッドと、サポートスプリングとを備え、前記ショックアブソーバー本体は、内筒と外筒とを備え、前記内筒と前記外筒の間に、前記内筒の中空部と互い連通のリザーバ室が形成され、前記サポートスプリングの一端が前記ピストンロッドの上端に連結され、他端が前記外筒に連結され、
    前記ピストンロッドのボトム側に前記内筒を摺動するピストンが連結され、前記ピストンの内部にコイルが密閉され、前記リザーバ室の互いに対向する両側のそれぞれに、Ｎ極が内周に向けられた一枚の永久磁石と、前記Ｎ極と対向するようにＳ極が内周に向けられた一枚の永久磁石とが設けられ、前記コイルが電極導線に接続され、
    前記内筒の底部に前記永久磁石を取り付けるためのノッチが設けられ、前記内筒に前記永久磁石の上端を固定するための固定リングが嵌設され、前記永久磁石の高さは、前記ピストンのストロークより高いことを特徴とする発電機能付車両用ショックアブソーバー。
  2. 前記ピストンロッドは、中空状であり、前記電極導線は、前記ピストンロッドの貫通孔を通して電動車両の電池に電気接続されることを特徴とする請求項１に記載の発電機能付車両用ショックアブソーバー。
  3. 前記ショックアブソーバー本体のトップ側にアッパーカバーが密閉され、前記内筒のボトム側に前記内筒の底部を封止させるバルブシートが設けられ、前記バルブシートに複数のオリフィスが設けられ、前記内筒の上部にインレットポートが設けられ、前記内筒の中空部が前記オリフィスと前記インレットポートを介して前記リザーバ室に連通されることを特徴とする請求項１に記載の発電機能付車両用ショックアブソーバー。
  4. 前記バルブシートにバルブロッドが挿設され、前記内筒の内部に向ける前記バルブロッドの一端に前記オリフィスに覆設される弾性バルブチップが設けられ、前記バルブロッドの他端にリターンスプリングが嵌設されることを特徴とする請求項３に記載の発電機能付車両用ショックアブソーバー。
  5. 前記アッパーカバーに前記ピストンロッドを摺動するガイドリングが設けられ、前記アッパーカバーと前記ピストンロッドの間にダストリングとシールリングが介装され、前記アッパーカバーと前記外筒の間にシールリングが設けられることを特徴とする請求項３に記載の発電機能付車両用ショックアブソーバー。
  6. 前記ピストンに並列に配置された複数の前記コイルが密閉され、前記コイルのボビンは電磁鋼板であることを特徴とする請求項１に記載の発電機能付車両用ショックアブソーバー。
  7. 前記ピストンの両端のいずれもシールリングが設けられることを特徴とする請求項６に記載の発電機能付車両用ショックアブソーバー。
  8. 前記外筒の外側にロアスプリングシートが設けられ、前記ピストンロッドの上端部にアッパースプリングシートが設けられ、前記サポートスプリングが前記ロアスプリングシートと前記アッパースプリングシートの間に介装されることを特徴とする請求項１に記載の発電機能付車両用ショックアブソーバー。
  9. 前記ピストンロッドの上端部にアッパーマウンティングが設けられ、前記外筒の底部にロアマウンティングが設けられ、前記アッパーマウンティングと前記ロアマウンティングは、それぞれに電動車両のサスペンションに連結されることを特徴とする請求項１に記載の発電機能付車両用ショックアブソーバー。
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