JPH05262160A - 自動車の速度エネルギー回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車が減速するときの速度エネルギーを有
効に活用し、自動車減速後の再加速時にこのエネルギー
を利用する。 【構成】 自動車の駆動軸から駆動力を得て空気を圧縮
するコンプレッサ１と、このコンプレッサ１の生成した
圧縮空気を蓄積する第１、第２のタンク10，13と、ブレ
ーキペダル17に連係しこのブレーキペダル17を踏んだと
き前記コンプレッサ１と第１のタンク10との接続部を大
気と遮断する放気バルブ11と、アクセルペダル49に連係
し、このアクセルペダル49を踏んだときに前記第２のタ
ンク13に蓄積された圧縮空気をエンジンに送気する送気
バルブ22を備えた構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車が減速するとき
に放出される速度エネルギーを有効に活用するようにし
た、自動車の速度エネルギー回収装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車は、走行中には速度エネルギーを
持っているが、減速させるためにブレーキペダルを踏む
と、その速度エネルギーはすべて摩擦熱となって空気中
に発散され消滅することになる。この速度エネルギーを
圧縮空気として回収し、再利用することができれば自動
車の燃費は著しく改善され、また環境の破壊防止にも貢
献することができることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら現在まで
この試みは成されておらず、自動車の減速時にはそれま
で車体に慣性として蓄えてきた速度エネルギーをブレー
キの摩擦熱として空気中に無駄に放出していた。現在の
交通情況は車輌の増加が激しく、交通事故を防止するた
めに設置される信号機の数も増加していることから、熱
として空気中に放出される速度エネルギーの量も非常に
多くなっている。

【０００４】本発明はこの点に鑑みて成されたものであ
り、自動車が減速するときに、それまで車体に慣性とし
て蓄積されてきた速度エネルギーを回収し、自動車の加
速時に駆動力の一部として利用する、自動車の速度エネ
ルギー回収装置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、自動車の駆動軸から駆動力を
得て空気を圧縮するコンプレッサと、該コンプレッサの
生成した圧縮空気を蓄積するタンクと、ブレーキペダル
に連係し該ブレーキペダルを踏んだときに前記コンプレ
ッサとタンクとの接続部を大気から遮断する放気バルブ
と、アクセルペダルに連係し、該アクセルペダルを踏ん
だときに前記タンクに蓄積された圧縮空気をエンジンの
シリンダに送気する送気バルブと、を備えた構成とした
ものである。

【０００６】

【作用】このような構成とすれば、走行しているときに
はコンプレッサは常に車輪から駆動力を与えられて作動
するが、このときには放気バルブが開いていることによ
りコンプレッサは空運転し、ブレーキペダルを踏んだと
きに始めて放気バルブが閉鎖されて機能して圧縮空気を
生成し、タンクに蓄積する。次にアクセルペダルを踏む
と、この蓄積された圧縮空気がエンジンのシリンダに送
気されるから、ピストンを駆動する力の一部として作用
することになる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１について説明
すると、１はコンプレッサであって自動車の駆動軸２か
ら回転力を受けるロータ３、コンロッド４、ピストンロ
ッド５、ピストン６、シリンダ７および吸気バルブ８等
から構成されているものである。自動車の走行中は常に
ピストン６がシリンダ７内を往復動し、シリンダ７に接
続されたパイプ９を介して第１のタンク10と放気バルブ
11に空気を送るようになっている。第１のタンク10は、
定圧バルブ12を介して第２のタンク13に接続されてい
る。

【０００８】放気バルブ11は、一部に開口部14を設けた
容器15と、この開口部14に対して摺動することにより開
口部14を開閉する弁体16とから構成されており、弁体16
は、ブレーキペダル17を踏むことによって作動する油圧
ポンプ18からの油圧で押圧力を発生する油圧シリンダ19
に、ロッド20で結合している。この構成により、ブレー
キペダル17を踏むと弁体16は容器15上を摺動し、開口部
14を閉じるが、ブレーキペダル17を踏まないときには開
口部14は開いて、コンプレッサ１のシリンダ７から第１
のタンク10までの系路を空気中に開放することになる。
なお、図中に符号21で示すものは、車輪の制動機への管
路である。

【０００９】第２のタンク13は、定圧バルブ12を介して
第１のタンク10から送られて来る圧縮空気を貯留するも
のであり、途中に送気バルブ22を介装したパイプ23によ
って、エンジンのシリンダ24の頭部に装着された送気バ
ルブ25に接続されると共に、分岐されて操作シリンダ26
にも接続されている。操作シリンダ26にはピストン27、
ロッド28、アーム29を介して操作軸30が接続されてい
る。これにより、送気バルブ22が開いたとき操作軸30が
所定角度回動することになる。

【００１０】操作軸30には送気ロッカアーム31が偏心輪
31a を介して回動自在に支持されており、また燃料ロッ
カアーム32が結合している。送気ロッカアーム31の一端
は前述の送気バルブ25に圧接しており、偏心輪31a を回
動中心にして図における反時計方向に回動したとき、ス
プリング33を圧縮して送気バルブ25を開くことになる。
送気ロッカアーム31の他端はロッド34を介してロッカア
ーム35の中央近傍部位に結合している。ロッカアーム35
は近接して設けられたロッカアーム36と共に基端が軸37
に軸着されており、この軸37を回動中心にして回動する
ようになっている。

【００１１】軸37には平行にカム軸38が設けられてお
り、このカム軸38には、燃料カム39、吸気カム40、送気
カム41および排気カム42が取付けられている。燃料カム
39には前述のロッカアーム36の先端がローラ43を介して
接しており、送気カム41にはロッカアーム35がローラ44
を介して接している。吸気カム40および排気カム42に
は、図示を省略するが通常のエンジン部品である吸気用
および排気用のロッカアームの先端が接することにな
る。

【００１２】ロッカアーム36には燃料ポンプ45が結合し
ており、燃料カム39によって得られるタイミングによっ
て燃料をパイプ46を通じてシリンダ24に取付けられた燃
料弁47からシリンダ24内に噴射するようになっている。
なお、燃料ポンプ45の逃し弁はロッド48を介して前述の
アーム32に結合しており、操作シリンダ26の上下によっ
て開閉する。

【００１３】49はアクセルペダルであり、アーム51を介
して前述の送気バルブ22に接続されている。これによ
り、運転者がアクセルペダル49を踏んだとき、その初期
の段階において送気バルブ22が開弁するようになってい
る。アクセルペダル49を一層踏み込めば、混合気調整装
置52が作動する。

【００１４】このように構成されたこの自動車の速度エ
ネルギ回収装置は、次のように作動する。前述のように
自動車が走行しているときは常にコンプレッサ１は作動
するが、ブレーキペダル17が踏まれないことによって弁
体16が容器15の開口部14を開いていることにより、空運
転することになる。ここで自動車を減速させるためにブ
レーキペダル17を踏むと、弁体16が容器15の開口部14を
徐々に閉じるから、コンプレッサ１は次第に作動して生
成された圧縮空気を第１のタンク10に導くことになる。

【００１５】ブレーキペダル17をさらに踏み込んでいく
と、弁体16は容器15の開口部14を完全に閉じるから、コ
ンプレッサ１はフル稼動して、駆動軸２に対して強い制
動をかけると共に、大量の送気を行なうことになる。こ
の第１のタンク10には定圧バルブ12が設けられているの
で、第１のタンク10内の圧力は常に一定に保たれ、ブレ
ーキペダル17の踏込みに対応する制動効果を一定に保つ
ことになる。したがって一定の運転感覚で制動操作がで
きることになる。

【００１６】ブレーキペダル17をさらに踏み込むと、通
常の車輪制動がかけられる。コンプレッサ１からの送気
により第１のタンク10内の圧力が上昇していき、定圧バ
ルブ12の設定圧を超えると定圧バルブ12が開弁し、圧縮
空気は第２のタンク13内に移動する。このように速度エ
ネルギーは圧縮空気として第２のタンク13に蓄積される
ことになる。第２のタンク13が容量以上に蓄気され、圧
力が過度に上昇すれば図示しない安全弁が開いて外部に
逃がすようになっている。

【００１７】ブレーキペダル17を踏んで速度を落とした
状態では、第２のタンク13にはそれに応じた圧縮空気が
蓄積されている。次に加速するためにアクセルペダル49
を踏むと、送気バルブ22が開いて第２のタンク13内の圧
縮空気がエンジンのシリンダ24内に送り込まれ、これを
加速する。圧縮空気が消費された後は、アクセルペダル
49を一層踏み込んで燃料の混合気をエンジンのシリンダ
24に送り込み、通常運転に入る。

【００１８】図２は、本発明を適用した自動車と、本
発明を適用しない従来一般の自動車における走行距離
とエネルギー消費との関係を比較して示すものである。
横軸に走行距離を、また縦軸にエネルギーの消費量をと
ってある。最初の加速時と走行時には、本発明を適用し
てもしなくてもエネルギー消費について差は生じない。
次の制動時には従来の自動車では走行エネルギは捨てら
れ、本発明を適用した自動車においては回収されるの
で、とのような差が生ずることになる。

【００１９】すなわち本発明を適用した自動車において
は、エネルギーが回収されるので、マイナスの消費とな
り、カーブは右下りとなる。従来の自動車では燃料消費
もなく回収もされないので、カーブは水平となる。次の
加速時には、従来の自動車では燃料の消費で加速するの
に対して、本発明適用の自動車においては圧縮空気で加
速するので、その分だけエネルギーの節減ができること
になる。その次の走行、制動、加速でも同様のことが起
こり、その分、さらにエネルギーの節減が積み重ねられ
る。

【００２０】このようにして本発明を適用した自動車に
おいては、制動の都度、前の加速に要したエネルギーの
回収が行なわれるので、理論的には加速エネルギーはす
べて回収され、燃費は走行時の機械損失と空気抵抗に対
する分だけでよいことになる。もちろん空気を貯留する
部分の効率もあり、すべての加速エネルギーが回収され
るわけにはいかないが、相当の燃費節減を期待すること
ができる。特に街中や交通渋滞時等ではブレーキペダル
を頻繁に踏むことになるので、節減効果は一層大きくな
る。

【００２１】以上説明した実施例においては、コンプレ
ッサを稼動させるためにブレーキペダルにより放気バル
ブを開閉させて制御したが、このようにせず、駆動軸の
回転とコンプレッサの作動部分との間を機械的な手段で
着脱制御するようにしてもよい。

【００２２】なお、第２のタンク13に貯留された圧縮空
気でエンジンを始動させる方法の一例として、ディーゼ
ル機関の始動に用いられる始動方法を一部利用した次の
ようなものがある。すなわち、アクセルペダルを踏む
と、送気バルブ22が開き、第２のタンク13内に貯留され
た圧縮空気が操作シリンダ26内に吹き込まれ、ピストン
27を押し上げる。これにより操作軸30が矢印のように回
転し、送気ロッカアーム31が偏心輪31a により下がり、
これと連動するローラ44がカム軸38に設けられた送気カ
ム41に接触する。

【００２３】一方、送気ロッカアーム31の一端はエンジ
ンのシリンダ24に取付けられた送気バルブ25に接してい
るので、送気カム41の運動をこれに伝えて開閉させ、第
２のタンク13内の圧縮空気をシリンダ内に送り込み、回
転を生じさせる。この時点においては燃料ロッカアーム
32が下がっているため、燃料ポンプ45の逃し弁が開いて
おり、燃料は送られない。

【００２４】第２のタンク13内の圧縮空気が消費され、
圧力が低下すると、操作シリンダ26のピストン27が下が
り、操作軸30は先刻と反対方向に回り、送気ロッカアー
ム31と送気カム41の関係は断たれ、圧縮空気による回転
は終わる。そして燃料ロッカアーム32が上がって燃料ポ
ンプ45の逃し弁が閉じ、燃料が送られてエンジンは回転
を継続する。アクセルペダル49を一層踏み込めば、混合
気調整装置52が作動し、一層の加速が可能となる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
た自動車の速度エネルギー回収装置であるから、従来は
熱エネルギーとして空気中に放散していた自動車減速時
の速度エネルギーを、減速後の次の加速時に駆動力の一
部として有効に活用することができることになる。した
がって、燃費を著しく向上することができる。また、坂
道を下るときにブレーキをかければ、自動車の位置のエ
ネルギーを回収することになり、登坂時の燃料エネルギ
ー回収になり、またブレーキ焼損の虞もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の系統図である。

【図２】本発明を適用した自動車と従来の自動車の燃費
特性を比較したグラフである。

【符号の説明】

１ コンプレッサ ２ 駆動軸 ９ パイプ 10 第１のタンク 11 放気バルブ 13 第２のタンク 14 開口部 16 弁体 17 ブレーキペダル 22 送気バルブ 23 パイプ 24 エンジンのシリンダ 25 送気バルブ 31 送気ロッカアーム 35 ロッカアーム 49 アクセルペダル

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【手続補正書】

【提出日】平成４年４月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】以上説明した実施例においては、コンプレ
ッサを稼動させるためにブレーキペダルにより放気バル
ブを開閉させて制御したが、このようにせず、駆動軸の
回転とコンプレッサの作動部分との間を機械的な或は電
気的な手段で着脱制御するようにしてもよい。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年５月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車の駆動軸から駆動力を得て空気を
   圧縮するコンプレッサと、該コンプレッサの生成した圧
   縮空気を蓄積するタンクと、ブレーキペダルに連係し該
   ブレーキペダルを踏んだときに前記コンプレッサとタン
   クとの接続部を大気から遮断する放気バルブと、アクセ
   ルペダルに連係し、該アクセルペダルを踏んだときに前
   記タンクに蓄積された圧縮空気をエンジンのシリンダに
   送気する送気バルブと、を備えたことを特徴とする自動
   車の速度エネルギー回収装置。