JPS5881827A - 制動エネルギ−入出力装置 - 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】 本発明は、自動車、自転車、産業用機械など加速と制動
をくり返す装置において、無駄に捨てられてしまう制動
時の慣性エネルギーを、差動機構を介して積極的にばね
等に吸収させて蓄え、発進加速時にそれらを利用するこ
とができるエネルギー人出力装置を提供することを目的
とする。

自動車などの慣性体の制動時に失うエネルギーを発進加
速に再利用するためには、自動車などが持つ既存の性能
を低下させることなく、その慣性エネルギーを機能的に
効率よく出し入れする必要がある。、エネルギーの出し
入れは、速度の高低にかかわらず、あるときは徐々に、
やるときは急激に、自由に切り替え操作ができなければ
ならない。

装置そのものの経済性、信頼性、安全性も重要で−実用
上、いろいろな困難な問題に直面する。

本発明は上述した諸要求を満足する制動エネルギー人出
力装置を提供するものであり、以下本発明の実施例を図
面に基づいて説明する。

第１図において、１は回転慣性体に連結する原動軸、２
は原動軸１に緩装された太陽傘歯車、遊星傘歯車３と４
は中央を原動軸１を貫通固定した遊星傘歯車支持軸５に
互いに対向して緩装されて太陽傘歯車２と噛み合ってい
る。傘歯車６は太陽傘歯車２と対向して原動軸１に緩装
されて遊星傘歯車３，４と噛み合っている。型車７は傘
歯車６と一体となり逆転防止用製子８と係合している。

ばね９は型車７と原動軸１に固定されたカラー１０を連
結している。てこ１１に力Ｆを加えると摩擦制動子１２
は太陽傘歯車２０制動作用をなす。

上記構成の制動エネルギー人出力装置においてまず、型
子８と摩擦制動子１２０作用について説明する。型車７
と型子８とは逆転防止用として係合しているもので、正
回転のときは型子８は作用しないから、型車７は自由に
回転することができる。また、摩擦制動子１２は制動エ
ネルギーの入出力時に、力Ｆがてこ１１に加えられると
、太陽傘歯車２の側面を圧縮し、回転を制動する作用を
するものである。従って、制動エネルギーの大出力時以
外は、太陽傘歯車２は摩擦制動子１２によって何ら抵抗
を受けることがないから自由に回転することができる。

静止している回転慣性体が原動機よりエネルギーを供給
されて回転速度が徐々に増加したとすると、原動軸１は
回転慣性体と連結しているから、やはり、回転速度が徐
々に加速されて正回転する。

前述のとおり、型子８と摩擦制動子１２は作用しないか
ら、太陽傘歯車２、遊星傘歯車３，４、遊星傘歯車支持
軸５、傘歯車６、型車７、ばね９、カラー１０は何ら外
力を受けることなく原動軸１と一体となって正回転する
。回転慣性体の回転速度が低下するときも系全体の作１
用は変らない。従って、制動時のエネルギーの出し入れ
がなければ本装置が取り付けられていても、本装置が取
り付けられていない従前の機能と変わりはなく、性能を
損うことはほとんどない。

次に、原動機からのエネルギーの供給が絶たれた回転慣
性体が、自然停止を待って回転していて本装置のてこ１
１に力Ｆが加えられたときの動作について説明する。

自然停止を待って回転する回転慣性体と連結する原動軸
１上の太陽傘歯車２と傘歯車６、遊星傘歯車３．４は、
共に相対的に静止の状態で、全体が一体となり原動軸１
０回転Ｎ１で正回転する。ここで、てこ１１に力Ｆが徐
々に加えられると、太陽傘歯車２の回転Ｎ２は、摩擦制
動子１２によってＮ２に逆った摩擦抵抗が与えられて減
速する。摩擦１制動子１２０作用でＮ２がＮ１から停止
まで連続して変化するときの遊星傘歯車３．４は、太陽
傘歯車２に対して相対的に公転しながら回転することに
なり、太陽傘歯車２と傘歯車６は、遊星傘歯車支持軸５
に対して相対的に静止の状態から互いに逆転しはじめる
。つまり、傘歯車６の回転Ｎ６は、Ｎ２の変化に対応し
てＮ１から２Ｎ＋に変わる。従って、原動軸１に固定さ
れたカラー１０の回転Ｎ１゜と、傘歯車６と一体の型車
７の回転Ｎ７とは回転差を生じて、Ｎ７はＮ１［１より
も回転が相対的にＮ１　まで増加する。この差動回転に
よって回転慣性体の持つエネルギーは、ばね９に蓄力さ
れるが、この反作用で、回転慣性体の停止時間は自然停
止時間よりも短くなる。いったん、ばね９に蓄えられた
エネルギーは、型車７と型子８により逆止作用が働くか
ら、傘歯車６を逆回転させることはない。

このようにして、てこ１１の力Ｆを任意に調節して、型
車７とカラー１０の間に差動回転を生じさせて、原動軸
１の回転の高速、低速のいかんにかかわらず、緩急自在
に、連続的又は断続的に回転慣性体のエネルギーを、原
動軸１０回転が停止するまで、ばね９に蓄えつづけるこ
とができる。

次に、ばね９に蓄えられたエネルギーを回転慣１性体へ
戻す作用について説明する。蓄えられたエネルギーを放
出して復元するときのばね９の両端は、相対的に逆方向
へ回るから、ばね９を介して連結されている型車７とカ
ラー１０は、それぞれ相対的に逆方向へ回転する。型車
７と一体の傘歯車６は型車７、型子８０作用で逆回転す
ることはないから、カラー１０と一体の遊星傘歯車支持
軸５は傘歯車６とは相対的に逆方向の正回転をすること
になり、遊星傘歯車６，４は回転しながら公転するが、
このとき、太陽傘歯車２と傘歯車６とは遊星傘歯車支持
軸５に対して相対的に逆転するから、太陽傘歯車２も正
回転する。

一方、太陽傘歯車２が摩擦制動子１１２で制動されてい
るとすれば、ばね９はエネルギーを放出して復元するこ
とができない。ここで、てこ１１の−力Ｆを任意に緩め
ると、太陽傘歯車２と遊星傘歯車支持軸５は差動的に正
回転すると共に、ばね９に蓄えられたエネルギーを原動
軸１へ放出する。

エネルギーの放出は、てこ１１の力Ｆの調節一つで、緩
急自在に、連続的又は断続的に行なうことができる。ま
た、原動機よりの駆動力とばね９に蓄えられたエネルギ
ーを協力して回転慣性体へ供給することもできる。てこ
１１に加える力Ｆを、遊星傘歯車３，４が自転しないあ
たりに調節して交互に強くしたり緩めたりすると、エネ
ルギーの人出の切り替えを瞬時に行なうことができると
共に、入出力の微調も簡単に行なうことができる。

第２図について説明する。太陽歯車と、太陽歯車と噛み
合って回転する遊星歯車を軸支して太陽歯車を公転する
回転体と、遊星歯車と噛み合って太陽歯車軸上を回転す
る歯車とを、それぞれ、第１、第２、第３の回転要素と
する差動歯車列において、第１図は、第２回転要素を原
動軸につなぎ第１、または、第３回１要素に外力を加え
て差動回転を得たのに対して、第２図は、第１回転要素
を原動軸につなぎ、第６回転要素に外力を加えて差耐回
転を得るようにしたものである。

第２図において、第１図と共通する部分は同一番号を付
しである。太陽歯車１３、遊星歯車１４、内歯歯車１５
は、それぞれ、第１図の太陽傘歯車２、遊星傘歯車３、
傘歯車６に相当し、外歯歯車１７、遊星歯車１８、内歯
歯車１９は、それぞれ対向する太陽歯車１３、遊星歯車
１４、内歯歯車１５の歯数と同じ歯数で、遊星歯車支持
回転体１６を介して第１回転要素と第２回転要素が互い
に回転方向、回転比とも同一となるように、変速機とし
て付加したものである。原動軸１上に埋込まれたキーに
喫着され原動軸１方向に自由に滑動し得るように緩装さ
れたクラッチ２０、加圧板２１と、クラッチ２０と加圧
板２１との間に挿入されたばね２２は、てこ１１に力Ｆ
を加えたときに摩擦抵抗子２３と内歯歯車１５の側面と
の間に摩擦抵抗を生じさせて、第３回転要素としての内
歯歯車１５に原動軸１０回転力を伝え、系に差動回転を
与えるためのものである。

回転慣性体と連結する原動軸１がＮ１で回転していると
きに、てこ１１に力Ｆを徐々に加えると、内歯歯車１５
の回転Ｎ１５は静止状態からＮ１まで変化する。ここで
、太陽歯車１６の歯数をＴ１５、内歯歯車１５の歯数を
Ｔｌｓとすると、Ｎ１と遊星歯車支持回転体１６０回転
Ｎ１６の関係は、Ｎ１−（１＋Ｔ’ｓ／Ｔ’ｓ　）　ｘ
　Ｎａ６であるから、内歯歯車１５の回転１’ｈＳが０
からＮ１まで変わると、Ｎ１６はＮ１／（１＋Ｔｊ５／
Ｔｊ３　）からＮ１まで変わる。変速機の出力軸として
の外歯歯車１７の回転Ｎ１７は（１＋　’ｈｓ／Ｔ＋ｓ
　）倍されるからＮａｙはＮ１から（１＋Ｔ＋ｓ／Ｔ＋
５）　ＸＮａとなり、原動軸１と固定されたカラー１０
の回転Ｎ１ｏと外歯歯車１７と一体の型車７の回転Ｎ７
は、回転差を生じて、Ｎ７はＮ１［１よりも回転が相対
的に（Ｔ＋ｓ　／Ｔａ３）　Ｘ　Ｎａまで増加する。内
歯歯車１５はエネルギー貯゛蓄時には原動軸１と同じ正
回転をしエネルギー放出時には原動軸１と逆の回転をす
る。

系全体の差動回転による回転慣性体のエネルギー人出装
置としての作用は第１図と同じである。

摩擦”制動子２４は、緊急制動を行ないたいときに、従
来の制動方式に簡単に切り替えることができるようにす
るために設けられたものである。てこ１１に加えられる
力が十分強いと、ばね２２の反撥力に打ち勝って、加圧
板２１は摩擦制動子２４を強く圧締し、強力な制動力を
得ることができる。

てこＴ５、逆転防止用制子保持板２６、摩擦制動子２７
、ばね２８は、ばね９に蓄えられたエネルギーが不要と
なったときに回転慣性体へ戻さずに放出したり、原動軸
１を逆回転させたりすると−きのために設けられたもの
である。てこ２５に力Ｆ′を加えると、逆転防止用制子
保持板２６は、摩擦制動子２７の制動を受けなくなり、
てこ１１を操作しても、エネルギーを原動軸１へ戻すこ
とはなく、型車７と型子８で拘束されていたばね９を開
放して、蓄えられていたエネルギーを放出する。

原動軸１を逆回転させるときは、てこ２５に力Ｉｔ”　
　　　゛を加えることにより、逆転防止用禦子保持板２
６を空転させて、型子Ｂの機能を解除する。

以上に詳述したとおり、本発明による、回転慣性体の制
動時の慣性エネルギーを蓄え、これを発進加速に利用す
るエネルギー人出力装眞において自動車など発進、停止
がほぼ交互に、また頻繁にくり返される装置にあっては
、その効果が著しい。

また、回転慣性体の回転速度の高低にかかわらずに、小
量のエネルギーの人出から、大量のエネルギーの人出に
至るまで、任意に、かつ容易に行なうことができること
は非常に有効である。緊急制動、倍力制動、急発進によ
る原動機との協力駆動などの各機能は、本装置を取り付
けることによって、従前の機能を損うことはほとんどな
い。また本装置によれば、一度に膨大なエネルギーを蓄
える必要がないから、エネルギーの貯蓄のために、大質
量のバッテリーや高速で回転するフライホイールを必要
としないので、経済性に富む。接触摩擦抵抗による制御
部は、過負荷時の故障防止に役立つなど、安全性も高・
く、極めて実用的なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制動エネルギー人出力装置の実施例を
示す構成図。第２図は他の実施例を示す構成図である。 １・・・・・・原動軸、２・・・・・・太陽傘歯車、６
，４・・・・・・遊星傘歯車、５・・・・・・遊星傘歯
車支持軸、６・・・・・・傘歯車、７・・・・・・型車
、８・・・・・・型子、９．２２．　２Ｂ。 ・・・・・・ばね、１０・・・・・・カラー、１１，２
５・旧・・てこ、１２、２．４．２７・・・・・・摩擦
制動子、１３・・・用太陽歯車、１４．１８・・・・・
・遊星歯車、１５．１９・・・・・・内歯歯車、１６・
・・・・・遊星歯車支持回転体、１７・旧・・外歯歯車
、２０・・・・・・クラッチ、２１・・川・加圧板、２
３・・・・・・摩擦抵抗子、２６・・・・・・逆転防止
用製子保持板。 特許出願人　ビーバ株式会社 代表取締役　へ百板　　晃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 太陽歯車と、太陽歯車と噛み合って回転する遊星歯車を
   軸支して太陽歯車を公転する回転体と、遊星歯車と噛み
   合って太陽歯車軸上を回転する歯車との６つの回転要素
   からｈる差動歯車列において、任意の２つの回転要素を
   第一１及び第２回転要素として互いに回転方向、回転比
   とも同一となるように構成し、第１回転要素を原動軸に
   つなぎ、第２回転要素には逆転防止用架子を設けると共
   に弾性体を介して原動軸と連結し、第５回転要素に外力
   を加えて、原動軸と第２回転要素との間に差動回転を生
   じさせるようにしたことを特徴とする制動エネルギー人
   出力装置。