JPH04500344A - 軽量電気自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 軽量電気自動車 本発明は二つの前輪および一つの後輪を有する軽量電気自動車に関するものであ る。この型の自動車は近時、太陽熱自動車の競走に関連して公知となっている。

ＭＯｈｌｉｎのＨｏｒｌａｃｈｅｒ　ＡＧ　によって製造され、かつ道路交通の 認可されている電気自動車は自立繊維補強プラスチック車体を有し、この車体は 外方輪郭を形成すると共に、すべての荷重を引受けるようになっている。側方安 定性を適当にし、かつ前面積を小さくするために、軌間の大きな自立前輪を有し ている。しかしながらこの自動車は走行時に追抜かれ易く、なお車両の幅が比較 的大である。

公知の軽量自動車は普通の乗用車の８０　ｋｍ／　ｈ程度の速度においては、そ の動力消費量は少なくとも５０Ｗｈ／ｋｍである。なおこのような自動車は普通 の交通には参入し得す、一方その幅に制限されて追越しは容易でない。なおその 安全性全体も満足し得るものではない。さらに現在使用されている蓄電池のエネ ルギー密度の低いことによっても運転性能および走行距離が相当制限されている 。

自立プラスチック車体も公知である。例えばＥＰ　０１８４　１７７　Ａ３には 電気自動車に使用し得る、比較的輻の広い自立車体が記載されており、この車体 は例えば塵埃運搬自動車に使用されるような一体構造の金属輪郭を育する非補強 プラスチック殻体よりなっている。

しかしながらこの構造は強度が低く、高速電気自動車には適当ではない。

したがって本発明の目的は軽量自動車にして、地方における車の流れを妨げるこ となく、日常の高速交通に参入し得るようになった軽量自動車を供することであ る。

この場合特に−人の郊外通勤者が普通の自動車による場合と同様に速く仕事場に 到着し得るようにする必要がある。同時に特に歩行者、サイクリストおよび児童 の如き、保護されることの少ない交通者に対しても、最少のエネルギー消費と、 高度の全安全性とによって対処し得る必要がある。一般的に重要な特性、すなわ ち走行機能、費用したがって高価な蓄電池の価格、全安全性および交通面積の占 育度等の特性の組合わせも実質的に改良されねばならぬ。

このような問題を解決するために本発明による軽量自動車は、負荷を担持する細 長い箱形または膜形のシャーシよりなり、該シャーシは安全室の形で運転者を包 囲する、少なくとも一つの前方横連結部材および後方横連結部材を存し、かつ何 輪がこのシャーシ外側に位置し、さらにすべての車輪を被覆する空気力学的に宥 和な細長い外形を呈する、独立した軽量プラスチック車体を備え、なおシャーシ は高強度の剛直な構造を育している。この組合わせによって重量および空気抵抗 は共に著しく減少し、したがって消費エネルギーも最少となり、さらに所要蓄電 池重量も減少する。操縦が容易であることと、その形か細長く形成されていると いうこととによって、激突（自動車または歩行者との）を速やかに、しかも小さ な場所で回避することができる。幅が狭いということは、路面占をの判断基準と して極めて重要であるか、本発明による自動車は原則として普通の路線であれば 、２両並んで位置することかできる。したがってこの自動車はその幅が自動２輪 車のように狭いが、普通の乗用車と同じ速度を出すことができる。これは路面占 有率が著しく小さく、はぼ半分となし得ることを意味する。高速で走行する自動 車を追い越す場合も、２車線において自転車を追越す場合も、容易にかつ安全に 追越しを行うことができる。したかって対向する妨害は著しく減少する。駐車に 要する面積も乗用車の半分で済む。

従属請求項は本発明の特に好適な実施例に関するものである。すなわち平らな低 床シャーシは非常に低い重心と、これに対応する優れた路面保持性能とを有して いる。

シャーンの最大幅はなるべく７ｃｍを越えないように（例えば６０−６５ｃｍ） 、かつ前輪によって利用される車体全体の最大幅はｌｌ０ｃｍを越えないように （例えば丁度１１００Ｃとなるように）すべきである。シャーシは前方に向って 楔状に先細となり、かつその底部はスキーのように前方か隆起するようになすこ とができる。シャーシ外部の車輪懸架装置およびシャーシ取付は具はシャーシよ り弱くすることかでき、例えば前方からの大きな衝撃に対しては故意に破壊じ易 い点を形成するようになすことができる。このようにすれば、衝突が起きた時に 懸架装置の外方に位置する部分および縦方向に分割された車体の横手部分が分裂 し、シャーシは変形することなく、運転者の周囲の安全室として滑り、したがっ て緩やかに制動される。

炭素、アラミツドまたはガラスのような無端繊維製品によって補強されたプラス チックは、安全シャーシに対する高強度軽量材料として使用することができる。

適当なプラスチックはエポキシ樹脂の如きデュロブラストまたはＰＰＳ、ＰＥＳ 、ＰＥＮ、ＰＳＵ、ＰＰ、ＰＡおよびＰＥＥＫの如きポリエステルまたはサーモ プラスチックである。非常に軽くかつ堅いシャーシは二つの高強度頂部層と、海 面状、ハニカム材料または編物よりなる一つの軽い中間支持層とのサンドイッチ によって形成される。この目的のためには例えば強靭な発泡ＰｖＣをパネルを１ −２ｃｍの厚さに加熱変形し、かつこれをＣ−Ａ混合繊物およびエポキシ樹脂に よって被覆する。この場合繊維補強は一体化された炭素粗糸の骨組み構造によっ て負荷に適合せしめられ、シャーシが剛直となるようにされる。なお箱形のシャ ーシはアルミニウムの７１ニカムパネル、例えばＣ１ｂａのＡｅｒｏｌａｍによ って形成することができる。最小の空気抵抗率および最小の断面積は体部と、操 縦席の基本的体部およびその覆いとの両方を水滴形となすことによって得られる 。３個の車輪全体の好適な、かつ均等な重量配分は蓄電池を、シャーシの底部に おいて前輪の区域に配置することによって得られる。簡単なかつ軽いはね部材と しては、ポリウレタン　エラストマの如きプラスチックまたは炭素あるいはガラ スによって補強されたプラスチックが適している。シャーシ、蓄電池および運転 者を含む部分質量に対し複式のばね装置を設ければ、衝程の小さなばねによって 優れた走行および懸架特性が得られる。操縦装置を運転者の脚の下方に配設する ことにより、かじ取りの伝達が直接的となり、車の操縦および回避動作を正確か つ敏速に行ない得るようになる。駆動装置を複合後輪揺れリンクおよびはね支持 体と結合することにより、非常に軽い、かつ密実なユニットが得られる。例えば １９８５年刊行、Ｓｏｌａｒｆａｈｒｚｅｕｇｅ、Ｂｅｒｎの５ＳＥＳ　Ｔａｇ ｕｎｇｓｂａｎｄの１２９頁に記載されているような無段自動トルク変換装置を 使用することによって非常に優れた重量当たり出力と、大きな加速度とを得るこ とができる。

次に添付図に示された実施例によって本発明の詳細な説明する。

第１図は異なる方向から見た本発明による自動車、第２図は前方先細部分の変型 、 第３図は殻の形をなしたシャーシの断面、第４図蓄電池配置の変型、 第５因は前輪懸架装置、 第６図は駆動装置と揺れリンク、 第７図は自動車の基本原理を示す因、 第８図は乗車口の変型。

本発明による軽量電気自動車は図１ａ−Ｃの三つの立面図に示されている。低位 置にある剛直な箱形シャーシ１は床２、側壁３および運転者５０を囲繞する隔壁 ４゜５の形をなした補強横連結部分よりなっている。前方隔壁４は前輪２１の懸 架装置および蓄電池２３０力を受け入れる。この隔壁はなお運転室６を蓄電池か ら分離し、このように分離することは例えば事故の場合に有利である。後方隔壁 ５は運転者の体重、後輪懸架装置４２およびモータ４１の力を受け入れ、かつ軽 量運転席３７に対する背もたれ、例えば厚さ１ｍｍのケブラーまたはガラス−エ ポキシ合成物よりなる背もたれとして働く。なお後方隔壁は安全ベルトを支持す ることができる。分離車体１１はシャーシ１上に支持され、かつ例えばシリコン ゴムまたはねじによってこのシャーシに連結される。基本体部および操縦席覆い １４は共に水滴形をなし、したがって空気力学的に有利である。シャーシ１と車 体ＩＩとの間の空間は、積み荷室および種々の装置、例えば配電盤４０に対して 使用することができる。車から外に出る時には、覆い１４を１５の方向に跳ね上 げることができる。開放運転の場合はこれを取り外すことができる。

この時は小さな前面ガラスと、運転者の後ろのカバーとによって車はスパイダに 変換される。なお安全枠５１はシャーシと一体化することができる。安全枠内に 取付けたネットは頭支え７１となる。乗車を容易にするためにドアー開口１８を 存するカバー１６を、車体の一部分として運転者の前方に配設し、これを前部上 方に向かって１７の方向に跳ね上げ得るようにされる。カバー１６はなお取外し 自在の計器盤】９および窓ワイパ２ｏを担持している。

後方の横リブ７２の形をなした頂部補強部分および前方におけるデツキ補強部分 ７３はシャーシの別の補強部材として働く。後方シャーシ延長部分７４は覆い１ ４を担持し、該部分は継手７６によってシャーシに固定されている。カバー１６ は継手７７によってシャーシに固定されている。外部取付は部分もシャーシ、例 えば車輪保護部材７８または車体装架部材７９に装架されるが、これらの強度は シャーシ自体の強度よりは低い。

車体の最大幅Ｂ２が前輪によって画定されて、１ｍ程度（例えば１００１００− ｌ１５であり、かつシャーシの輻Ｂ】がさらにこれより小さいために、激突時に おいても自動車およびその安全室シャーシｌは、非常に狭い隙間でも通過するこ とができる。極端な場合、シャーシは隙間の輻ＢＪ、例えば樹木５２と対向車５ ３とのｒＩ！ｉ隔が６０−７０ｃｍなる時においてもその間を通り抜けることが できる。車輪装架装置および二つの手部分１２．１３（第１Ｃ図）よりなる車体 底部は、前記の如き状況においては、シャーシの変形および運転者の怪我を発生 させることなく分解する。シャーシ上方のカバーおよび覆い部分は該シャーシに 堅く虐結され、かつ補強されており、これらは解体されないようになっている。

シャーシの床２は高さを変えることができる。最低地上高を適当に保持して、重 心を最低にするには例えばＨ４＝Ｉ２ｃｍ、Ｈ３＝１４ｃｍおよびＨ２＝ＪＯｃ ｍとされる。自動車の前方はスキーのように８１＝２５ｃｍまで持ち上げ、起こ り得るシャーシ（前輪ではなく）の滑りを可能にする。シャーシの前端８および 後端１ｏは楔形となるように先細に形成される。

第７図の路線図は本発明による自動車の基本的原理を示す。

狭いシャーシは・ １、　すべての力、すなわち前輪および車輪懸架装置の力ＫＶ、後輪の力ＫＨ１ 運転者の体積力ＧＦおよび蓄電池の体積力ＧＢを引き受け、かつ ２、　同時に運転者に対し、最小寸法の、すなわち最小幅Ｂｌの空間６（ハツチ ングで示した）を存する安全室を形成する。

後輪はなお車体１１の空気力学的形状に悪影響を及ぼすことなく、複輪６２（例 えばｌ０ｃｍの間隔を育する）として形成することができる。すべての車輪は前 方における支持点８１．８２および後方における支持点８３゜８４が、車体によ って画定される外方境界に位置するようにし、大きな前方軌間Ｓが例えば９５− １０５　ｃｍ、大きな軸距りが例えば１８０−２００ｃｍとなり、したがって大 きな支持面と、優れた路面保持性能とが得られるようにすることが重要である。

運転者を含む重心Ｐは理想的には、前軸から後方に測った距離りの３０−３５％ の所にくるようにされる。

第２図に示された他の例においては、シャーシは車輪旋回円５４を増加せしめて ウィツシュボーン型の懸架装置５６を受入れるための第１先細部分９と、別の前 方先細部分８とを有している。複式横ウィツシュボーン型アームの代わりに、底 部車輪案内繊維補強横板ばね５７を備えた上方ウィツシュボーン型アーム５６を 結合することができる。ばねを備えた車輪懸架装置の力は常にシャーシｌ内の補 強挿入部材によって引受けられる（第５図）。はぼ１−１．１ｍなる車両高さＨ はほぼ高速低床式スポーツカーの高さに対応する。ハンドルバーが脚の下方に位 置する自転車型の操縦装置２４によって、操縦を正確かつ敏速に行い得ると共に 、ハンドルが運転者を傷つけたりするおそれをなくすることができる。さらに操 縦装置を横方向に滑らせ、かつ頭を引こめることによって、身体の全体が４５− ５５ｃｍの高さを育する前壁４によって保護されるようになすことができる。操 縦装置２４はドラッグリンク２５および案内レバー２６を介して、前輪のトラッ クロッド２７を作動する。さらに第５図に示される如く、第１図の自動車はそれ ぞれ！対の縦方向リンク３０．３１および１個の横リンク２９を有する軽い、ア ルミニウム製矩形管２８よりなる剛直な前軸を育している。懸架装置の力は補強 部材５８によってシャーシに伝達される。横リンク２９は前方軸管（第４図）上 方の相当高い位置、実質的に運転者を含む全重心の高さに配設され、したがって 安定効果を発生させると共に、曲線上における傾斜を著しく減少させるようにな っている。ポリウレタンの発砲エラストマよりなる軽量プラスチック部材３３は 、重量がわずかに９０ｇの液圧緩衝装置３２によって助けられ、ばねとして働く 。同様に第６図の後輪懸架装置はポリウレタンばね部材３４を介して後壁５の上 に支持される。Ｃ−補強サンドイッチ式合成プラスチックよりなる後輪２２の揺 れリンク４２は曲げられ、駆動ユニット４１がその上に触坐し、一体構造のばね 支持部材４３を低位置に置くようになっている。駆動ユニットの重心は中空軸４ ４の真上に位置し、該中空軸は回転軸線として、できるだけシャーシの近くに装 架される。牽引力を高めるために二つの前輪をそれぞれ軽量のモータによって駆 動するようになすことができる。第３図において断面で示された膜形シャーシ４ ７は安全枠５１を育する部分的に閉鎖された輪郭と、前方頂部補強部材７３とよ りなり、該補強部材は安全室の強さと堅さとをさらに増強するようになっている 。この場合乗車のために、シャーシに固定された覆い６４は案内棒の積上に跳ね 上げることができる（＃！手７６）。閉鎖状態においては覆い６４はシャーシに 錠止される（６５）。横車体ドアーも位置８６において案内枠５１の頂部に枢着 することができ、かつ位（ｔ８７まで延びている。第５図はサンドイッチ構造の シャーシを示す。これは例えば海綿状またはアラミツドハニカム状織り物（Ｎｏ ｍｅｘ）の軽量支持コアー４９を被覆した、二つの高強庫繊維補強［４８よりな っている、アルミニウムのサンドイッチパネル（Ａｅｒｏｌａｍ　）も適当であ り、剛性も大である。形造りおよび製造工程の容易な、優れた機械的特性は繊維 によって補強されたプラスチック、特にサンドイッチ型のプラスチックによって 得られる。原則的にはパネル、例えば少なくとも一つの床パネルと組み合わせた 管状骨組み構造を形成し得るが、この時得られる機械的特性は真正の殻構造に比 して低い。横方向の連結は隔壁の代わりに、例えば形材によっても行うことがで きる。

極軽量車体はなお繊維補強熱硬化性プラスチックまたはサーモプラスチック、特 にアラミツドまたはガラスによって補強されたものによって構成することができ る。所要の形安定性、特に平らな部分における硬さはリブまたはサンドイッチ構 造、例えば５ｍｍ厚さの軽量海綿状ファーに、０．５＋ｎ＋ｎ厚さの二つのアラ ミツト層を被せた構造によって得られる。

重量の配分を均一にするために蓄電池２３は前輪の部分にいて、低く位置決めさ れる。第４図に示された蓄電池配置の別の例においては、蓄電池２３の１部分は 前輪４の前方に位置し、他の部分は壁４の後方において、シャーシ床２の上に置 かれ、かつ第２の床３９によって運転室から分離されている。必要に応じ蓄電池 は絶縁または通気を行うことかできる（３８）。優れた運転特性はなお各質量の はね装置を複式となすことによって得られる（例えば空車７０ｋｇ、蓄電池５０ ｋｇ、運転者７ｏｋｇ）。

この場合は車両の懸架装置の他に、蓄電池３７および運転席３７に対してもばね が設けられ、例えば厚さＩｃｍのＰＵＲ発泡部材３５．３６によって垂直方向の 緩衝か行われる（第１ｂ図）。

第８図は一体構造の前方スクリーンを備えた跳ね上げカバ一部分６６と、乗車口 としての覆い前方部分との他の変型を示す。このカバ一部分６６は補強部材６８ を育し、かつシャーシ１に連結され、堅牢な継手７７の回りを枢動するようにな っている。後部覆い部分６７も補強され、かつシャーシ１および安全枠５１に堅 く連結されている。閉鎖状態においては覆い部分６６はシャーシに錠止される（ ６５）。シャーシは一体化炭素繊維骨組み構造８５によって追加的に補強されて いる。

本発明の構造によれば、今日の標準蓄電池（例えばｖａｒｔａ製、ＲＳ　Ｈ７Ａ ｈ型の５０ｋｇＮＣ蓄電池）および５ｏｌｏｔｈｕｒｎのＤｅｌｔａ　Ａ　Ｇ製 、６０Ｖ時の出力３ｋｗなるＲ５２０００型の自動変換駆動装置を使用し、蓄電 池を除いた無荷重車両の重量が７０−８０ｋｇなる場合に得られる最高速度は、 ９０−１００ｋｎ＋／ｈ、　８９６勾配における速度は５０ｋｍ／ｈ、行動半径 は５５０−６０ｋ、消費量は２５　Ｗｈ／ｋＩｎ　（８０ｋｍ／　ｈにおいて） 程度である。したかって郊外通勤者も自動車によると同じ速度でその仕事場所に 着（ことができる。軽量の蓄電池、例えば水素化ニッケルまたはリチウムポリメ ール蓄電池の如き、軽量蓄電池あるいはアキュムレータが開発されつつあるから 、本発明による自動車の出力、重量、特にその行動半径は将来著しく改良される ものと考えられる。関連燃料を含む燃料電池も蓄電池として使用することができ る。本発明は最初は単座式として設計されたが、運転者後方に同乗席の形をなし た補助席を有するものとなすことができる。

単座式、すなわち常に一人の乗員によって占められるように設計されているから 、荷重は実質的に一定であり、変動するとしても５−１０％程度である。したが って軌間および軌距は最適値となるように選択することができ、走行装置および 懸架装置の特性も正確に最適値となるように設定することができ、したがってま た低重心に起因して平均以上の優れた路上安定度と、高度の走行安全性とが得ら れる。識別の容易な、−目を引く色彩によって安全性はさらに増加する。灰色は 不適当であり、この自動車の性質から言って相応しくない。

国際調査報告 一一一一創一一一−−ＰＣＴ／ＤＥ　９０１００１５１国際調査報告

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．二つの前輪および一つの後輪よりなる軽量電気自動車において、荷重を受け る細い箱形または殻形シャーシ（１）よりなり、該シャーシが安全室の形で運転 者を包囲する少なくとも一つの駒方横連結部材と、一つの後方横連結部材と（４ ，５）を備え、前輪（２１）がシャーシの外側に位置し、かつこの自動車が別個 の軽量プラスチック車体（１１）を有し、該庫体がすべての車輪を被覆する空気 力学的な細長い外形を呈し、前記シャーシが強くかつ硬く構成されていることを 特徴とする電気自動車。
2. ２．後輪が複輪（６２）の形をなしていることを特徴とする請求項１記載の電気 自動車。
3. ３．車体によって被覆されない平らなシャーシ床（２）を有していることを特徴 とする請求項１記載の電気自動車。
4. ４．シャーシ（１）の最大幅が７０ｃｍ以下であり、かつ車体（１１）の最大幅 が１１０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の電気自動車。
5. ５．車輪が前部側方および後部において、車体の外縁に配設されていることを特 徴とする請求項１記載の電気自動車。
6. ６．シャーシが少なくとも前部側方において先細に形成され（８，９）、かつシ ャーシの床がスキーのように前方に隆起している（Ｈ１）ことを特徴とする請求 項１記載の電気自動車。
7. ７．シャーシと一体化された案内枠（５１）を有していることを特徴とする請求 項１記載の電気自動車。
8. ８．シャーシ安全室（１）を被覆する車体部分が補強部材（６８，６９）を有し 、かつシャーシに連結されている（７６，７７）ことを特徴とする請求項１記載 の電気自動車。
9. ９．高強度、軽量材料、特に炭素、アラミッドまたはガラスの如き無端繊維製品 によって補強された熱可塑性プラスチックまたはサーモプラスチックよりなるシ ャーシを有していることを特徴とする請求項１記載の電気自動車。
10. １０．シャーシがプラスチック内に一体化された骨組み構造の形をなした補強部 材（８５）を有し、かつ単方向炭素帯よりなっていることを特徴とする請求項１ 記載の電気自動車。
11. １１．シャーシが二つの高強度頂部層（４８）と、これらの面に挿置された軽量 コアー（４９）、例えば海綿状またはハニカム材料とのサンドイッチ（４７）に よって構成されていることを特徴とする請求項１記載の電気自動車。
12. １２．車体（１１）がアラミッドまたはガラス繊維によって補強された熱硬化性 プラスチックまたはサーモプラスチックよりなっていることを特徴とする請求項 １記載の電気自動車。
13. １３．車体（１１）が少なくとも部分的に、支持コアーを有する繊維補強プラス チックのサンドイッチよりなっていることを特徴とする請求項１記載の電気自動 車。
14. １４．車体が縦方向に分割された二つの半部分（１２，１３）、カバー（１６） および取り外し自在の覆い（１４）を有していることを特徴とする請求項１記載 の電気自動車。
15. １５．車体が水滴形の基本的部材（１２，１３）と、水滴形の覆い（１４）とを 有していることを特徴とする請求項１記載の電気自動車。
16. １６．乗車口が後方に跳ね上がるようになった覆い（１４）および（または）前 方に開くカバー部分（１６，６６）によって形成され、これらが共にシャーシに 碇着されている（７６，７７）ことを特徴とする請求項１記載の電気自動車。
17. １７．乗車口がシャーシに固定された、横方向に跳ね上げ得る覆い（６４）によ って形成されていることを特徴とする請求項１記載の電気自動車。
18. １８．シャーシの外部に位置する車輪懸架装置および取付け具（７８，７９）の 強度がシャーシ安全室より低いことを特徴とする請求項１記載の電気自動車。
19. １９．蓄電池（２３）がシャーシ床（２）において前輪の区域に配設され、かつ 壁（４，３９）によって運転室から分離されていることを特徴とする請求項１記 載の電気自動車。
20. ２０．プラスチックばね部材（３３，３４）、例えばポリウレタンエラストマま たは単方向繊維合成材料よりなるばね部材（５７）を有していることを特徴とす る請求項１記載の電気自動車。
21. ２１．シャーシ、蓄電池および運転者よりなる部分質量に対する複式のばね装置 （３３，３４，３５，３６）を有していることを特徴とする請求項１記載の電気 自動車。
22. ２２．運転者の脚の下方に位置する操縦装置を有していることを特徴とする請求 項１記載の電気自動車。
23. ２３．駆動装置（４１）が、後輪揺れリンク（４２）およびばね支持部材（４３ ）と共に構造ユニットを形成していることを特徴とする請求項１記載の後輪駆動 装置を有する電気自動車。
24. ２４．二つの前輪（２１）がそれぞれモータによって駆動されることを特徴とす る請求項１記載の電気自動車。
25. ２５．無段自動トルクコンバータ駆動装置（４１）を有していることを特徴とす る請求項１記載の電気自動車。
26. ２６．外形が走行方向に、加害的な、堅いまたは重い部分を有していないことを 特徴とする請求項１記載の電気自動車。